CN214686550U - 用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置及包括该装置的运动臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置及包括该装置的运动臂。该装置(1)包括：行星齿轮系(2)，该行星齿轮系(2)用于围绕主轴线(A)传递旋转运动，该行星齿轮系(2)具有至少一个减速级(3、3')，至少一个减速级(3、3')设置有围绕所述主轴线(A)旋转的太阳齿轮(4、4')和彼此同心的带齿齿圈(5、5')，并且在它们之间啮合有至少两个行星齿轮(6、6')，所述行星齿轮由行星齿轮架(7、7')以至少围绕平行于主轴线(A)的相应的纵向轴线旋转的方式来支承；这种行星齿轮系(2)设置有输入太阳齿轮，设置有输出齿圈并且设置有输出行星齿轮架，其中的一个相对于另一个可以围绕主轴线(A)旋转地运动；并且还包括用于传输至少一种流体介质的装置，该装置包括旋转接头(15)，该旋转接头(15)在行星齿轮系(2)之外延伸。

Description

用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置及包括该 装置的运动臂

技术领域

本实用新型涉及用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置及包括该装置的运动臂。

背景技术

已知许多工程车辆，其中对应的运动元件具有机械类型和流体操作类型(液压或气动)两种致动系统。

这通常发生在运动臂中，而运动臂设置在例如工业机器人、用于移动/ 提升的设备或用于工程机械的设备中。

在这样的运动臂中有多个纵向部段，多个纵向部段可以相对于彼此运动，并且多个纵向部段包括连续的至少第一部段和第二部段，其中第二部段可相对于第一部段围绕其自身的纵向轴线旋转地运动。此外，通常设置有液压或气动致动装置(类型为缸或马达，用于致动第二部段或第二部段下游的元件的进一步运动)，该液压或气动致动装置连接至液压或气动管理回路，而液压或气动控制回路与第一部段相关联或在其上游。

为了相对于第一部段旋转地致动第二部段，可以插设具有至少一个减速级的行星齿轮传动组件(变速器)，该行星齿轮传动组件设置有与致动电动机相关联的输入太阳齿轮，设置有输出行星齿轮，并且设置有输出带齿齿圈，其中一个连接到第一部段并且用作固定元件，而另一个连接到第二部段并且用作从动元件。

此外，为了将致动器连接到管理回路，需要有一束管，这些管需要从外部支承到臂的各部段上。

该传统方案并非没有缺点，包括：管阻碍了臂的各部段的运动，这不仅是因为需要将管的尺寸设计成具有更大的长度从而不过度限制第二部段相对于第一部段的转动角度，其在任何情况下都小于完整的转动一圈。

此外，在使用中，这样的管束承受由于铰接臂的运动而产生的应力，这可能引起管的磨损和撕裂，结果是损失在管中循环的流体介质，使得它们需要频繁的维护操作并且有时需要替换，这会降低工程车辆的效率。

可替代地，为了相对于第一部段旋转地致动第二部段，已知使用带外齿的齿圈或带孔的中心轴承，其与第二部段适当地相关联并且借助于与齿圈啮合的电动小齿轮或电动蜗杆来旋转地致动。

在这种情况下，可以使管束至少部分地在齿圈内部穿过，同时仍然存在体积问题、第二部段相对于第一部段的运动受限、以及损坏的风险，这些问题与上述问题类似。

在一些大尺寸的应用(例如起重机和移动塔)中，已知使用大尺寸的带孔中心轴承，在其中心孔中可以容纳液压或气动接头以用于液压或气动连接。

然而，由于部件的重量和占用空间的原因，这种技术方案不能被应用到运动臂。

实用新型内容

本实用新型的目的是通过提供一种用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置来消除背景技术中的上述缺点，该装置具有广泛的使用灵活性，并且这使得可以优化在其上安装该装置的工程车辆的性能，而不会对工程车辆的运动造成限制。

特别是在应用到运动臂的情况下，根据本实用新型的装置通过允许一个部段相对于另一部段自由旋转而可以扩大一个部段相对于另一部段的旋转角度。

在该目标内，本实用新型的目的是：通过使其上安装有该工具的作业车辆的可靠性和效率增加来减少进行维护干预或更换零部件的需求。

本发明的另一个目的是，提供一种简单的结构，其能容易且实际地实现，使用安全且操作有效，并且成本低。

该目标以及在下文中将变得更加明显的其它目的通过如下的装置来实现，即，一种用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置，该装置包括：行星齿轮系，该行星齿轮系用于围绕主轴线传递旋转运动，行星齿轮系具有至少一个减速级，所述至少一个减速级设置有围绕主轴线旋转的太阳齿轮和彼此同心的带齿齿圈，并且在它们之间啮合有至少两个行星齿轮，所述行星齿轮由行星齿轮架以至少围绕平行于所述主轴线(A)的相应的纵向轴线旋转的方式来支承；所述行星齿轮系设置有输入太阳齿轮，设置有输出齿圈，并且设置有输出行星齿轮架，其中的一个相对于其中另一个能围绕所述主轴线旋转地运动；以及用于传输至少一种流体介质的装置，其特征是，用于传输至少一种流体介质的装置包括旋转接头，该旋转接头在行星齿轮系之外延伸。

附图说明

从对用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置的两个优选但非排他的实施例的详细描述中，本实用新型的其它特征和优点将变得更加显而易见，在附图中出于非限制性示例的目的示出了这些实施例，附图中：

图1是根据本实用新型的用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置的第一实施例的正视图；

图2是沿图1中的线II-II截取的剖视图，其中行星齿轮系的元件以示意形式示出；

图3是根据本实用新型的装置的第二实施例的第一正视图；

图4是沿着图3中的线IV-IV截取的剖视图，其中行星齿轮系的元件以示意形式示出；

图5是从与图3中的装置相反的方向观察的第二正视图。

具体实施方式

特别参考附图，附图标记1总体上表示用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置。

装置1包括用于传递绕主轴线A的旋转运动的行星齿轮系2，该行星齿轮系2设置有至少一个减速级3，该至少一个减速级3包括围绕主轴线A 旋转的太阳齿轮4以及与其同心的内部带齿的齿圈5，并且至少两个行星齿轮6啮合在它们之间，这些行星齿轮6由行星齿轮架7以至少围绕平行于主轴线A的相应的纵向轴线旋转的方式来支承。

行星齿轮系2设置有驱动输入太阳齿轮8，设置有输出齿圈9并且设置有输出行星齿轮架10，其中一个可以相对于其中另一个围绕主轴线A以旋转方式运动，并且用作系统中的随动件(follower)。

如果行星齿轮系2设置有单个减速级3，则输入太阳齿轮8、输出齿圈 9和输出行星齿轮架10就是该级的那些部件。

如果行星齿轮系2具有串联布置的两个或更多个减速级3，则输入太阳齿轮8与第一减速级的太阳齿轮4同心，并且输出齿圈9和输出行星齿轮架10是最终(final)减速级。

输入太阳齿轮8与用于围绕主轴线A来旋转致动的装置相关联，其优选地由装置1上的驱动装置11构成，该驱动装置11是电动机、液压马达或类似物。

然而，不排除如下的可能性，即，输入太阳齿轮8可以借助于传统的传动组件与在装置1外部的驱动装置相关联。

在所示的实施例中，行星齿轮系2包括两个减速级，其中的第一级3 和第二级3'串联布置，其中的每个级都包括太阳齿轮4或4'、齿圈5或5'、围绕主轴线分布并且以90°角度间隔开的四个行星齿轮6或6'(在图中仅示出其中的两个)、以及行星齿轮架7或7'。

在该情况下，第一级3的太阳齿轮4构成输入太阳齿轮8，并且第二级 3'的齿圈5'和行星齿轮架7'分别构成输出齿圈9和输出行星齿轮架10。

第一级3的齿圈5限定在盖12的内部，该盖12侧向地连接至毂13，在毂13内部限定第二级3'的齿圈5'≡9。因此，根据行星齿轮系2的运行模式，齿圈5和5'≡9相对于主轴线A一体旋转或固定不动。

不排除如下的可能性，即，毂13和输出带齿齿圈5'≡9可以被设置为分离的元件并且彼此机械地连接。

在第二级3'的环形齿轮5'≡9与行星齿轮架7'≡10之间插设有类型为滚动轴承或类似物的滚动元件14，从而允许一个元件相对于另一个围绕主轴线A自由旋转。

在所示的实施例中，输出行星齿轮架7'≡10一体地连接至管状柄(shank) 27或短轴，并且滚动元件14插设在柄和毂13之间，毂13与输出带齿齿圈5'≡9相关联。

设置在行星齿轮系2中的减速级3的数量及其构造可以基于具体应用的要求而变化。

装置1还设置有用于传输至少一种流体介质的装置，其包括旋转接头 15，该旋转接头15在行星齿轮系2之外延伸。更准确地说，旋转接头15 相对于主轴线A在径向方向上向外延伸而围绕行星齿轮系2。以这种方式，可以包含装置1的轴向空间占用，这是因为，相对于具有对应驱动装置11 的行星齿轮系2，旋转接头15不会导致装置1的轴向空间的占用增加。

旋转接头15包括第一主体16和第二主体17，第一主体16沿着主轴线 A在行星齿轮系2之外延伸，第二主体17在第一主体之外延伸，第一主体 16和第二主体17分别设置有用于供流体介质进/出的至少一个第一入口端口18和用于供流体介质出/进的至少一个第二端口19，至少一个第一入口端口18和至少一个第二端口19与被限定在两个主体之间的对应的环形腔室20流体连通。第一主体16或第二主体17可以围绕主轴线A相对于彼此旋转地运动。

优选地，主体16和17具有围绕主轴线A的环形结构。

旋转接头15允许例如液体(诸如水或液压油)或气体的流体介质从至少一个第一端口18到至少一个第二端口19(或者反之亦然)来传输。

通常，在使用中，端口18和19旨在借助于螺纹式联接件或类似物连接至相应长度的管子，以用于向/从流体操作的致动器供给/返回流体介质。

在第一主体16和第二主体17之间插设有合适的密封元件21，它们沿轴向定位在环形腔室20的两侧上。基于本领域技术人员已知的信息，所使用的密封元件21的特性和形状结构取决于所使用的流体介质的类型及其工作压力。

根据本实用新型，第一主体16具有基本环形的结构，并且在行星齿轮系2的输出齿圈9之外延伸，与行星齿轮系2成一体，相对于主轴线A旋转/固定不动。

更详细地，第一主体16在相对于主轴线A的径向方向上在支承输出齿圈9的毂13之外延伸，并且与之成一体，相对于主轴线A旋转/固定不动。第二主体17在相对于主轴线A的径向方向上在第一主体16之外延伸。

在所示的实施例中，第一主体16与毂13成一体，该毂13支承行星齿轮系2的第二级3'的输出齿圈9≡5'。

在第一实施例中(图1至2)，第一主体16和毂13借助于第一机械连接装置22相连，该第一机械连接装置22是围绕主轴线A插设并分布的螺钉类型。

在第二实施例中(图3至5)，第一主体16和毂13被设置成彼此成一体的单一件。

然而，不排除第一主体16和毂13的不同类型的连接，这些不同类型的连接都能使它们成一体且相对于主轴线A旋转/固定不动。

便利的是，第二主体17和输出行星齿轮架10成一体，相对于主轴线A 固定不动/旋转。

在所示的实施例中，第二主体17与行星齿轮系2的第二级3'的输出行星齿轮架10≡7'成一体。

第二主体17和输出行星齿轮架10≡7'借助于第二机械连接装置23相关联，该第二机械连接装置23是围绕主轴线A插设并分布的螺钉类型。第二主体17设置有连接凸缘24，连接凸缘24用于插设这种的螺钉23，连接凸缘24在径向方向上朝向主轴线A延伸，以在旋转接头15的第一轴向端与输出行星齿轮架10≡7'接合。

在所示的实施例中，凸缘24间接地通过柄27连接到输出行星齿轮架 10≡7'，但是不排除该两个元件可以直接连接的可能性。

此外，凸缘24可以设置为与第二主体17分离并与之机械连接的元件。

然而，替代地，不排除如下的可能性，即，在第二主体17和输出行星齿轮架10≡7'之间可以插设不同类型的连接，即，使它们可以设置成一体的单一件。

优选地，旋转接头15具有围绕主轴线A分布的两个或更多个第一端口 18和多个对应的第二端口19，以及沿该轴线分布的多个环形腔室20，每个环形腔室20与相应的第一端口18以及对应的第二端口19流体连通，但是借助于插设的密封元件21与其它环形腔室20隔离。

甚至相互不同类型的相应的流体介质也可以经过环形腔室20和对应的端口18和19来传递。

在所示的实施例中，有五个第一端口18，其与五个相应的第二端口19 和五个环形腔室20相关联。

显然，端口18和19以及对应的环形腔室20的数量和分布可以根据特定应用的要求而变化。

第一端口18布置在旋转接头15的第二轴向端处(其布置成与第一轴向端相对)，并且具有用于将每个第一端口18与相应的环形腔室20连接的相应的第一通道25，该通道轴向地延伸穿过第一主体16。

第二端口19布置在旋转接头15的第一轴向端处，并且具有用于将每个第二端口19与相应的环形腔室20连接的相应的第二通道26，该通道轴向地延伸穿过第二主体17。

不排除如下的可能性，即，第二端口19可以在相应的环形腔室20处布置在第二主体17的外壳上，并且因此，第二通道径向地延伸穿过第二主体，即，第二端口19直接连接到相应的环形腔室20。

应当注意的是，环形腔室20相对于主轴线A基本径向地延伸，并且在主体16和17内具有不同的深度，使得对应的通道25和26不会与其它环形腔室20发生干涉。

为了允许在不损坏密封元件21的情况下安装第一和第二主体16和17，两主体的面向表面的直径沿轴向从一个纵向端到另一纵向端逐渐增加/减小，因此呈现“阶梯”形结构。

端口18和19、环形腔室20、以及通道25和/或26(如果有的话)的尺寸是基于本领域技术人员已知的信息根据待传递的流体介质的流动速率来定的。

在使用中，装置1可以被结合在例如包括至少两个串联的纵向部段和流体操作致动装置的类型的运动臂(未示出)中，其中第二纵向部段相对于第一部段可围绕其自身的纵向轴线旋转地运动，流体操作致动装置与第二部段相关联或在其下游，并连接至与第一部段相关联或在其上游的流体操作管理回路。

在第一部段和第二部段之间插设至少一个装置1，并且第一部段连接到包括输出齿圈9≡5'以及第一主体16或者输出行星齿轮架10≡7'以及第二主体17的成组元件中的一组。并且，第二部段连接到另一组元件。此外，通常设置有相应的管，其用于将流体操作管理回路与第一端口18连接以及将第二端口19与致动装置连接。

如果需要在臂的各部段之间传递不同轴的多个旋转运动，则相应的装置1可以插设在这些部段之间并且在对应的轴未对齐的情况下定位。

本实用新型的操作如下。

在使用中，装置1可以传递围绕元件的主轴线A的旋转运动，该元件可以相对于固定元件运动，其中：

如果输出齿圈9≡5'作为从动元件，并且输出行星齿轮架10≡7'作为行星齿轮系2的固定元件，则运动元件被连接到与第一主体16成一体的毂13，而固定元件被连接到与第二主体17成一体的输出行星齿轮架10≡7'。

即

如果输出行星齿轮架10≡7'作为从动元件，并且输出齿圈9≡5'作为行星齿轮系2的固定元件，则运动元件被连接到与第二主体17成一体的输出行星齿轮架10≡7'，而固定元件被连接到与第一主体16成一体的毂13。

此外，借助于旋转接头15，可以在装置1的上游和下游传输一种或多种流体介质，甚至是互不相同的流体介质，而不会相对于行星齿轮系2增加轴向空间的占用。

在实践中已经发现，如描述的实用新型达到了预期的目标和目的，并且特别要注意的事实是，根据本实用新型的装置能够传递连续和双向旋转运动，并且传输具有一定体积的一种或多种液态和/或气态的流体介质。

此外，根据本实用新型的装置可以限制悬挂在其结合入的机器外部的管束的存在，并且可以包含空间占用，从而不损害其尺寸和性能。

此外，根据本实用新型的装置可以保持用于传输流体介质的连接管束的完整性，从而优化其结合入的装置的机器的可靠性。

这样构思的本实用新型易于进行许多修改和变化，这些修改和变化都落入所附权利要求书的范围内。

此外，所有细节可由其它技术上等同的元件替代。

在实践中，所采用的材料以及可能的尺寸和形状可以根据需要而为任意，而不会因此而脱离本文所要求保护的范围。

本申请要求意大利专利申请第102018000002424号的优先权，其公开内容作为参考并入本文。

在任何权利要求中所指出的技术特征后面跟有附图标记时，包括这些附图标记仅是为了增加这些权利要求的可理解性，且因此这些附图标记对由这些附图标记以示例方式确定的各元件的解释没有任何限制作用。

Claims (13)

1.一种用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1），所述用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1）包括：

行星齿轮系（2），所述行星齿轮系（2）用于围绕主轴线（A）传递旋转运动，所述行星齿轮系（2）具有至少一个减速级（3、3'），所述至少一个减速级（3、3'）设置有围绕所述主轴线（A）旋转的太阳齿轮（4、4'）和彼此同心的带齿齿圈（5、5'），并且在它们之间啮合有至少两个行星齿轮（6、6'），所述行星齿轮由行星齿轮架（7、7'）以至少围绕平行于所述主轴线（A）的相应的纵向轴线旋转的方式来支承；所述行星齿轮系（2）设置有输入太阳齿轮，设置有输出齿圈，并且设置有输出行星齿轮架，所述输入太阳齿轮、所述输出齿圈以及所述输出行星齿轮架中的一个相对于其中另一个能围绕所述主轴线（A）旋转地运动；以及

用于传输至少一种流体介质的装置，

其特征在于，用于传输至少一种流体介质的装置包括旋转接头（15），所述旋转接头（15）在所述行星齿轮系（2）之外延伸。

2.根据权利要求1所述的用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1），其特征在于，所述旋转接头（15）包括第一主体（16）和第二主体（17），所述第一主体（16）沿着所述主轴线围绕所述输出齿圈延伸，所述第二主体（17）围绕所述第一主体（16）延伸，所述第一主体（16）和所述第二主体（17）分别设置有用于供流体介质进/出的至少一个第一端口（18）和用于供所述流体介质出/进的至少一个对应的第二端口（19），所述第一端口（18）和所述第二端口（19）与被限定在所述第一主体（16）和所述第二主体（17）之间的对应的环形腔室（20）流体连通，所述第一主体和所述第二主体（16、17）中的任一个能相对于另一个围绕所述主轴线（A）运动，并且所述第一主体（16）与所述输出齿圈成一体，相对于所述主轴线（A）旋转/固定不动。

3.根据权利要求2所述的用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1），其特征在于，所述第一主体（16）借助于第一机械连接装置（22）与所述输出齿圈相关联。

4.根据权利要求2所述的用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1），其特征在于，所述第一主体（16）和所述输出齿圈被设置成彼此一体的单一件。

5.根据权利要求2所述的用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1），其特征在于，所述第二主体（17）和所述输出行星齿轮架成一体，相对于所述主轴线（A）固定不动/旋转。

6.根据权利要求5所述的用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1），其特征在于，所述第二主体（17）借助于第二机械连接装置（23）与所述输出行星齿轮架相关联。

7.根据权利要求5或6所述的用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1），其特征在于，所述第二主体（17）包括凸缘（24），所述凸缘（24）用于连接至所述输出行星齿轮架。

8.根据权利要求2所述的用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1），其特征在于，所述第一主体和所述第二主体（16、17）具有围绕所述主轴线（A）的环形的结构。

9.根据权利要求2所述的用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1），其特征在于，所述旋转接头（15）包括至少一个通道（25、26），所述通道（25、26）用于连接所述至少一个第一端口（18）和所述至少一个第二端口（19）中任一种和对应的所述环形腔室（20）中的至少一个。

10.根据权利要求9所述的用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1），其特征在于，所述旋转接头（15）包括所述通道（25、26）中的一个，所述通道（25、26）用于将所述至少一个第一端口（18）和所述至少一个第二端口（19）中的每个连接到对应的环形腔室（20），所述至少一个第一端口（18）和所述至少一个第二端口（19）分别布置在所述第一主体和所述第二主体（16、17）的彼此相对的轴向端部处。

11.根据权利要求2或9或10所述的用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1），其特征在于，所述旋转接头（15）包括围绕所述主轴线（A）分布的多个所述第一端口（18）和多个对应的第二端口（19），以及沿所述轴线分布的多个所述环形腔室（20），每个所述环形腔室（20）与相应的第一端口（18）和对应的第二端口（19）流体连通，并且与其它环形腔室（20）隔离。

12.根据权利要求1所述的用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1），其特征在于，所述用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1）包括驱动装置（11），所述驱动装置（11）与所述输入太阳齿轮（8-4）相关联。

13.一种运动臂，所述运动臂包括：串联布置的至少两个纵向部段，其中第二部段能相对于第一部段围绕其自身的纵向轴线旋转地运动；以及流体操作致动装置，所述流体操作致动装置与所述第二部段相关联或在所述第二部段下游，并且连接至流体操作管理回路，所述流体操作管理回路与第一部段相关联或在所述第一部段的上游，其特征在于，所述运动臂包括至少一个根据权利要求2至11中任一项所述的用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1），所述用于传递旋转运动和传输至少一种流体介质的装置（1）插设在所述第一部段和所述第二部段之间，所述第一部段连接到包括所述输出齿圈以及所述第一主体（16）或者所述输出行星齿轮架以及所述第二主体（17）的成组元件中的一组，并且所述第二部段连接到另一组元件，并且设置有相应的管，其用于连接所述流体操作管理回路和所述至少一个第一端口（18），以及用于连接所述至少一个第二端口（19）和所述致动装置。

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