CN111173802A - 双螺旋摆动液压缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双螺旋摆动液压缸，包括：缸体，内限定有通道；输出转轴，外壁面的至少一部分与通道的内壁面间隔开分布；端盖；活塞，位于通道且将通道分隔为互相间隔的第一腔室和第二腔室，活塞套设于输出转轴的外周且能够在压力油的作用下往复运动，活塞的内壁面的至少一部分与输出转轴的外壁面形成第一螺旋副；固定件，一部分与通道的内壁面相连，固定件的又一部分与活塞的外壁面之间形成第二螺旋副，第二螺旋副与第一螺旋副相互配合以将活塞的轴向移动转换为输出转轴的周向转动，第一螺旋副的至少一部分与第二螺旋副沿通道的轴向错开分布。该双螺旋摆动液压缸可以利用大螺旋升角将活塞的直线运动转化为输出转轴的旋转运动。

Description

双螺旋摆动液压缸

技术领域

本发明属于液压缸技术领域，具体涉及一种双螺旋摆动液压缸。

背景技术

目前国内生产的大型工程机械上为了实现某个部件在重载情况下的旋转运动，多采用齿轮齿条式或者叶片式摆动液压缸。

对于叶片式的摆动液压缸，具有结构简单、加工方便，扭矩输出平稳等优点。但是运动部位的密封易产生内泄露，使容积效率和使用压力难以进一步提高，直接导致输出扭矩不能太大。另外，由于其自身结构问题，其输出转角无法实现360°以上。

对于齿轮齿条式的摆动液压缸，具有结构简单，密封容易、位置精度容易控制和保持，输出转角可超过360°等优点。但是其体积大，对于一些结构紧凑的设备上将无法安装。齿轮齿条式或者叶片式摆动液压缸普遍存在体积大、响应慢、寿命短、精度不高以及转角小等缺点。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出一种双螺旋摆动液压缸，该双螺旋摆动液压缸能够将液压推力转化为输出扭矩，具有体积小、重量轻、结构紧凑等优点。

根据本发明实施例的双螺旋摆动液压缸，包括：缸体，所述缸体内限定有沿其轴向延伸的通道；输出转轴，所述输出转轴的至少一部分设于所述通道且沿所述通道的轴向延伸，所述输出转轴的外壁面的至少一部分与所述通道的内壁面间隔开分布；端盖，所述端盖设于所述通道的一端且与所述输出转轴相连；活塞，所述活塞位于所述通道且将所述通道分隔为互相间隔的第一腔室和第二腔室，所述缸体设有与所述第一腔室连通的第一输油孔和与所述第二腔室连通的第二输油孔，所述活塞套设于所述输出转轴的外周且能够在所述第一腔室和所述第二腔室内的压力油的作用下沿所述通道的轴向进行往复运动，所述活塞的内壁面的至少一部分与所述输出转轴的外壁面形成第一螺旋副，所述活塞的外壁面的至少一部分与所述通道的内壁面间隔开分布；固定件，所述固定件设于所述通道且在所述通道的径向上位于所述活塞的外壁面与所述通道的内壁面之间，所述固定件的一部分与所述通道的内壁面相连，所述固定件的又一部分与所述活塞的外壁面之间形成与所述第一螺旋副的旋转方向相反的第二螺旋副，所述第二螺旋副与所述第一螺旋副相互配合以将所述活塞的轴向移动转换为所述输出转轴的周向转动，所述第一螺旋副的至少一部分与所述第二螺旋副沿所述通道的轴向错开分布。

根据本发明实施例的双螺旋摆动液压缸，采用缸体、输出转轴、端盖、活塞和固定件相结合，能够利用大螺旋升角将活塞的直线运动转化为输出转轴的旋转运动。

根据本发明一个实施例，所述输出转轴的一端的径向尺寸大于所述输出转轴的另一端的径向尺寸，所述输出转轴的另一端伸入所述通道且朝向所述端盖所在方向延伸，所述双螺旋摆动液压缸还包括：第一限位件，所述第一限位件设于所述通道且位于所述输出转轴的一端与所述第一输油孔之间；第二限位件，所述第二限位件设于所述通道且位于所述固定件与所述端盖之间，所述第二限位件与所述第一限位件配合以限定所述输出转轴沿其轴向的位移。

根据本发明一个实施例，所述通道内设有沿其内表面的周向延伸的第一沉孔，所述第一限位件设于所述第一沉孔且与所述缸体固定连接。

根据本发明一个实施例，所述的双螺旋摆动液压缸还包括：第一平面推力滚针轴承，所述第一平面推力滚针轴承设于所述第一限位件与所述输出转轴的一端之间。

根据本发明一个实施例，所述输出转轴沿所述通道的轴向包括：第一段体，所述第一段体设于所述通道的一侧且其径向尺寸大于所述通道的径向尺寸，所述第一段体与所述缸体相连；第二段体，所述第二段体设于所述通道，所述第二段体的一端与所述第一段体相连，所述第二段体的另一端设有沿所述通道的轴向分布的台阶部，所述第一平面推力滚针轴承设于所述台阶部；第三段体，所述第三段体设于所述通道，所述第三段体的一端与所述第二段体的另一端相连且其径向尺寸小于所述第二段体，所述第三段体与所述通道的内壁面之间设有所述第一限位件。

根据本发明一个实施例，所述输出转轴上与所述第一螺旋副对应的螺纹与所述第三段体之间间隔开。

根据本发明一个实施例，所述通道内设有沿其内表面的周向延伸的第二沉孔，所述第二限位件设于所述第二沉孔且与所述缸体固定连接。

根据本发明一个实施例，所述的双螺旋摆动液压缸还包括：第二平面推力滚针轴承，所述第二平面推力滚针轴承设于所述第二限位件与所述端盖之间。

根据本发明一个实施例，所述输出转轴形成为中空件。

根据本发明一个实施例，所述固定件与所述缸体焊接相连。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的双螺旋摆动液压缸的结构示意图。

附图标记：

双螺旋摆动液压缸100；

缸体10；通道11；第一腔室12；第二腔室13；第一输油孔14；第二输油孔15；第一沉孔16；第二沉孔17；

输出转轴20；第一段体21；第二段体22；台阶部23；第三段体24；

端盖30；

活塞40；第一螺旋副41；

固定件50；第二螺旋副51；

第一限位件60；

第二限位件70；

第一平面推力滚针轴承80；

第二平面推力滚针轴承90。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图具体描述根据本发明实施例的双螺旋摆动液压缸100。

如图1所示，根据本发明实施例的双螺旋摆动液压缸100，包括：缸体10、输出转轴20、端盖30、活塞40和固定件50。

具体而言，缸体10内限定有沿其轴向延伸的通道11，输出转轴20的至少一部分设于通道11且沿通道11的轴向延伸，输出转轴20的外壁面的至少一部分与通道11的内壁面间隔开分布，端盖30设于通道11的一端且与输出转轴20相连，活塞40位于通道11且将通道11分隔为互相间隔的第一腔室12和第二腔室13，缸体10设有与第一腔室12连通的第一输油孔14和与第二腔室13连通的第二输油孔15，活塞40套设于输出转轴20的外周且能够在第一腔室12和第二腔室13内的压力油的作用下沿通道11的轴向进行往复运动，活塞40的内壁面的至少一部分与输出转轴20的外壁面形成第一螺旋副41，活塞40的外壁面的至少一部分与通道11的内壁面间隔开分布，固定件50设于通道11且在通道11的径向上位于活塞40的外壁面与通道11的内壁面之间，固定件50的一部分与通道11的内壁面相连，固定件50的又一部分与活塞40的外壁面之间形成与第一螺旋副41的旋转方向相反的第二螺旋副51，第二螺旋副51与第一螺旋副41相互配合以将活塞40的轴向移动转换为输出转轴20的轴向转动，第一螺旋副41的至少一部分与第二螺旋副51沿通道11的轴向错开分布。

换言之，根据本发明实施例的双螺旋摆动液压缸100主要由缸体10、输出转轴20、端盖30、活塞40和固定件50组成，在缸体10内限定有沿其轴向延伸的通道11，在通道11内安装有活塞40和固定件50，活塞40设有沿其轴向延伸的安装孔，输出转轴20的一部分伸入通道11内且穿过活塞40的安装孔，输出转轴20的至少一部分外壁面与活塞40的内壁面的至少一部分之间配合形成为第一螺旋副41。具体地，可以为活塞40上的内螺旋花键与输出转轴20上的外螺旋花键相互啮合，形成第一螺旋副41。固定件50与缸体10相连，固定件50与活塞40之间配合形成有第二螺旋副51。具体地，可以为活塞40上的外螺旋花键与固定件50上的内螺旋花键相互啮合，形成第二螺旋副51。

第二螺旋副51与第一螺旋副41相互配合以将活塞40的轴向移动转换为输出转轴20的周向转动。具体地，通过第一输油孔14向第一腔室12内输压力油，活塞40在第一腔室12内的压力作用下向右进行轴向移动，活塞40的外壁面与固定件50的内壁之间进行螺旋传动，活塞40能够在进行轴向移动的同时进行周向转动。由于第二螺旋副51与第一螺旋副41的旋转方向相反，输出转角可以使两级螺旋副转角矢量叠加。活塞40的内壁与输出转轴20的外壁之间进行螺旋传动，输出转轴20能够进行周向转动，从而能够将活塞40的轴向移动转换为输出转轴20的轴向转动。第一螺旋副41的至少一部分与第二螺旋副51沿通道11的轴向错开分布，通过采用错开设置的结构，不仅能够使两级螺旋副在相互啮合过程中更加的平稳，而且还能够使固定件50、活塞40和输出转轴20的同轴度更高。

由此，根据本发明实施例的双螺旋摆动液压缸100采用缸体10、输出转轴20、端盖30、活塞40和固定件50相结合，能够利用大螺旋升角将活塞40的直线运动转化为输出转轴20的旋转运动。

根据本发明的一个实施例，输出转轴20的一端的径向尺寸大于输出转轴20的另一端的径向尺寸，输出转轴20的另一端伸入通道11且朝向端盖30所在方向延伸，双螺旋摆动液压缸100还包括：第一限位件60和第二限位件70，第一限位件60设于通道11且位于输出转轴20的一端与第一输油孔14之间，第二限位件70设于通道11且位于固定件50与端盖30之间，第二限位件70与第一限位件60配合以限定输出转轴20沿其轴向的位移，也就是说，通过第一限位件60与第二限位件70相互配合，能够使输出转轴20只作旋转运动，轴向不作平移运动。输出转轴20的轴线方向运动被第一限位件60和第二限位件70限制，输出转轴20在第一螺旋副41的作用下只能做相反的旋转运动，且转角是第一螺旋副41和第二螺旋副51转角的矢量叠加。

可选地，第一限位件60与第二限位件70的定位可以通过缸体10内孔的台阶孔实现。

进一步地，通道11内设有沿其内表面的周向延伸的第一沉孔16，第一限位件60设于第一沉孔16且与缸体10固定连接，通过将第一限位件60安装于第一沉孔16能够限制输出转轴20的轴向运动。第一限位件60可以采用紧定螺钉实现其与缸体10的固定连接，能够有效防止第一限位件60的旋转。

在本发明的一些具体实施方式中，双螺旋摆动液压缸100还包括第一平面推力滚针轴承80，第一平面推力滚针轴承80设于第一限位件60与输出转轴20的一端之间，便于输出转轴20进行周向转动。

可选地，输出转轴20沿通道11的轴向包括：第一段体21、第二段体22和第三段体24。

具体地，第一段体21设于通道11的一侧且其径向尺寸大于通道11的径向尺寸，第一段体21与缸体10相连，第一段体21的外边沿可以覆盖通道11，可以封闭通道11的端部。第二段体22设于通道11，第二段体22的一端与第一段体21相连，第二段体22的另一端设有沿通道11的轴向分布的台阶部23，第一平面推力滚针轴承80设于台阶部23，当输出转轴20和端盖30在旋转运动时，输出转轴20和端盖30与第一限位件60和第二限位件70之间会产生相对转动，为了减小摩擦，在两者之间添加了轴承。第三段体24设于通道11，第三段体24的一端与第二段体22的另一端相连且其径向尺寸小于第二段体22，第三段体24与通道11的内壁面之间设有第一限位件60，便于第一限位件60的安装以及对输出转轴20的限位。

进一步地，输出转轴20上与第一螺旋副41对应的螺纹与第三段体24之间间隔开，能够满足加工需要，便于螺纹加工退刀槽。

根据本发明的一个实施例，通道11内设有沿其内表面的周向延伸的第二沉孔17，第二限位件70设于第二沉孔17且与缸体10固定连接，便于第二限位件70的安装，提高第二限位件70的安装牢固性和稳定性。第二限位件70也可以通过紧定螺钉实现其与缸体10的固定连接。

进一步地，双螺旋摆动液压缸100还包括第二平面推力滚针轴承90，第二平面推力滚针轴承90设于第二限位件70与端盖30之间，便于端盖30与输出转轴20同步转动。

可选地，输出转轴20与端盖30之间可以通过螺纹连接并通过骑缝螺钉固定，防止发生相对转动。

在本发明的一些具体实施方式中，输出转轴20形成为中空件。

根据本发明的一个实施例，固定件50与缸体10焊接相连。

根据本发明的一个实施例，输出转轴20与缸体10之间、输出转轴20与活塞40之间、第一限位件60与输出转轴20之间、第二限位件70与输出转轴20之间分别设有密封件。具体地，活塞40与缸体10的内孔之间有孔用密封圈，活塞40与输出转轴20之间有杆用密封圈，第一限位件60与输出转轴20之间有杆用密封圈，第二限位件70与输出转轴20之间有杆用密封圈。通过以上密封，可以形成第一腔室12与第二腔室13两侧独立封闭空间。

总而言之，根据本发明实施例的双螺旋摆动液压缸100采用缸体10、输出转轴20、端盖30、活塞40和固定件50相结合，能够利用大螺旋升角将活塞40的直线运动转化为输出转轴20的旋转运动，该双螺旋摆动液压缸100能够将液压推力转化为输出扭矩，不仅具有体积小、重量轻、结构紧凑，而且在油缸行程长时，可以实现任意角度的旋转，并且采用旋转密封结构，具有密封性好，容积效率高等优点。根据本发明实施例的双螺旋摆动液压缸100能够广泛应用于分度机构、转位装置、机械手和各种冶金设备、石化设备和矿山设备等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种双螺旋摆动液压缸，其特征在于，包括：

缸体，所述缸体内限定有沿其轴向延伸的通道；

输出转轴，所述输出转轴的至少一部分设于所述通道且沿所述通道的轴向延伸，所述输出转轴的外壁面的至少一部分与所述通道的内壁面间隔开分布；

端盖，所述端盖设于所述通道的一端且与所述输出转轴相连；

活塞，所述活塞位于所述通道且将所述通道分隔为互相间隔的第一腔室和第二腔室，所述缸体设有与所述第一腔室连通的第一输油孔和与所述第二腔室连通的第二输油孔，所述活塞套设于所述输出转轴的外周且能够在所述第一腔室和所述第二腔室内的压力油的作用下沿所述通道的轴向进行往复运动，所述活塞的内壁面的至少一部分与所述输出转轴的外壁面形成第一螺旋副，所述活塞的外壁面的至少一部分与所述通道的内壁面间隔开分布；

固定件，所述固定件设于所述通道且在所述通道的径向上位于所述活塞的外壁面与所述通道的内壁面之间，所述固定件的一部分与所述通道的内壁面相连，所述固定件的又一部分与所述活塞的外壁面之间形成与所述第一螺旋副的旋转方向相反的第二螺旋副，所述第二螺旋副与所述第一螺旋副相互配合以将所述活塞的轴向移动转换为所述输出转轴的周向转动，所述第一螺旋副的至少一部分与所述第二螺旋副沿所述通道的轴向错开分布。

2.根据权利要求1所述的双螺旋摆动液压缸，其特征在于，所述输出转轴的一端的径向尺寸大于所述输出转轴的另一端的径向尺寸，所述输出转轴的另一端伸入所述通道且朝向所述端盖所在方向延伸，所述双螺旋摆动液压缸还包括：

第一限位件，所述第一限位件设于所述通道且位于所述输出转轴的一端与所述第一输油孔之间；

第二限位件，所述第二限位件设于所述通道且位于所述固定件与所述端盖之间，所述第二限位件与所述第一限位件配合以限定所述输出转轴沿其轴向的位移。

3.根据权利要求2所述的双螺旋摆动液压缸，其特征在于，所述通道内设有沿其内表面的周向延伸的第一沉孔，所述第一限位件设于所述第一沉孔且与所述缸体固定连接。

4.根据权利要求3所述的双螺旋摆动液压缸，其特征在于，还包括：

第一平面推力滚针轴承，所述第一平面推力滚针轴承设于所述第一限位件与所述输出转轴的一端之间。

5.根据权利要求4所述的双螺旋摆动液压缸，其特征在于，所述输出转轴沿所述通道的轴向包括：

第一段体，所述第一段体设于所述通道的一侧且其径向尺寸大于所述通道的径向尺寸，所述第一段体与所述缸体相连；

第二段体，所述第二段体设于所述通道，所述第二段体的一端与所述第一段体相连，所述第二段体的另一端设有沿所述通道的轴向分布的台阶部，所述第一平面推力滚针轴承设于所述台阶部；

第三段体，所述第三段体设于所述通道，所述第三段体的一端与所述第二段体的另一端相连且其径向尺寸小于所述第二段体，所述第三段体与所述通道的内壁面之间设有所述第一限位件。

6.根据权利要求5所述的双螺旋摆动液压缸，其特征在于，所述输出转轴上与所述第一螺旋副对应的螺纹与所述第三段体之间间隔开。

7.根据权利要求2所述的双螺旋摆动液压缸，其特征在于，所述通道内设有沿其内表面的周向延伸的第二沉孔，所述第二限位件设于所述第二沉孔且与所述缸体固定连接。

8.根据权利要求7所述的双螺旋摆动液压缸，其特征在于，还包括：

第二平面推力滚针轴承，所述第二平面推力滚针轴承设于所述第二限位件与所述端盖之间。

9.根据权利要求1所述的双螺旋摆动液压缸，其特征在于，所述输出转轴形成为中空件。

10.根据权利要求1所述的双螺旋摆动液压缸，其特征在于，所述固定件与所述缸体焊接相连。

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