本發(fā)明涉及一種液壓能量轉(zhuǎn)換裝置，主要涉及一種將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)：

液壓能量轉(zhuǎn)換裝置被廣泛應(yīng)用，將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的主要有液壓發(fā)動機和液壓泵。液壓能依托活塞連桿結(jié)構(gòu)、葉片、柱塞和嚙合齒輪等結(jié)構(gòu)實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，扭矩和速度的輸出。由于原有結(jié)構(gòu)和原理的限制，使得難以同時獲得較大扭矩和轉(zhuǎn)速，核心結(jié)構(gòu)件容易磨損，效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種液壓能量轉(zhuǎn)換裝置，液體通過直驅(qū)動力機芯，作用在外圈的槽面上，產(chǎn)生推力推動旋轉(zhuǎn)外圈，實現(xiàn)速度和扭矩連續(xù)輸出，具有結(jié)構(gòu)簡單，柔性傳遞，效率高，可靠性強等優(yōu)點。

為達到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種液壓能量轉(zhuǎn)換裝置，包括旋轉(zhuǎn)外圈、中間軸及直驅(qū)動力機芯，所述旋轉(zhuǎn)外圈、直驅(qū)動力機芯同軸設(shè)置于中間軸上，旋轉(zhuǎn)外圈相對于中間軸和直驅(qū)動力機芯轉(zhuǎn)動，所述中間軸設(shè)有進入口和排出口，直驅(qū)動力機芯設(shè)置有進入流道、回流流道，旋轉(zhuǎn)外圈內(nèi)環(huán)面上設(shè)有多個驅(qū)動槽，液體從中間軸的進入口進入，通過直驅(qū)動力機芯的進入流道噴出，作用在外圈的驅(qū)動面上，產(chǎn)生推力推動旋轉(zhuǎn)外圈，最后液體通過直驅(qū)動力機芯的回流流道回到總排出口，實現(xiàn)速度和扭矩連續(xù)輸出。

進一步，所述旋轉(zhuǎn)外圈通過側(cè)板配合于中間軸上，并形成一個封閉空間，直驅(qū)動力機芯可分級設(shè)置于封閉空間內(nèi)，形成多級動力輸出裝置。

進一步，所述直驅(qū)動力機芯的進入流道走向為由中間往外延伸的螺旋線。

進一步，所述直驅(qū)動力機芯的進入流道走向為由中間往外延伸的對數(shù)螺旋線，該對數(shù)螺旋線的極點設(shè)置在中間軸軸線上，對數(shù)螺旋線走向角2-15°。

進一步，所述直驅(qū)動力機芯上設(shè)置1條以上進入流道和相對應(yīng)回流流道。

進一步，所述旋轉(zhuǎn)外圈的內(nèi)環(huán)面上設(shè)置有2個以上驅(qū)動槽，每一驅(qū)動槽具有一輪廓底面以及驅(qū)動面，輪廓底面的輪廓線為對數(shù)螺旋線，其極點設(shè)置在中間軸軸線上。

進一步，所述中間軸至少有1個總進入口和1個總排出口，同時還至少有1個分級進入口和1個分級回流口，分級進入口和直驅(qū)動力機芯進入流道相通，分級回流口和直驅(qū)動力機芯回流流道相通。

一種液壓馬達，包括前述的液壓能量轉(zhuǎn)換裝置。

一種液壓發(fā)動機，包括前述的液壓能量轉(zhuǎn)換裝置。

一種無級變速器，包括前述的液壓能量轉(zhuǎn)換裝置。

本發(fā)明液壓能量轉(zhuǎn)換裝置，結(jié)構(gòu)簡單，傳遞效率高，續(xù)航能力強，可廣泛應(yīng)用于交通工具、液壓工具以及其他需要動力輸出裝置的各領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明液壓能量轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明直驅(qū)動力機芯a—a剖視圖。

圖3是本發(fā)明直驅(qū)動力機芯b—b剖視圖。

圖4是本發(fā)明多級直驅(qū)動力機芯示意圖。

圖5是液壓能量轉(zhuǎn)換裝置總成示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明：

實施例1：

如圖1-3，一種液壓能量轉(zhuǎn)換裝置，其包括旋轉(zhuǎn)外圈1、中間軸2及直驅(qū)動力機芯3，所述旋轉(zhuǎn)外圈1、直驅(qū)動力機芯3同軸設(shè)置于中間軸2上，旋轉(zhuǎn)外圈1相對于中間軸2和直驅(qū)動力機芯3轉(zhuǎn)動，中間軸2和直驅(qū)動力機芯3固定不動。所述中間軸2設(shè)有總進入口21和總排出口22，直驅(qū)動力機芯3設(shè)置有進入流道31、回流流道32，旋轉(zhuǎn)外圈1內(nèi)環(huán)面上設(shè)有多個驅(qū)動槽11，液體從中間軸的總進入口21進入，通過直驅(qū)動力機芯3的螺旋進入流道31噴出，作用在外圈的驅(qū)動面a上，產(chǎn)生推力推動旋轉(zhuǎn)外圈1，最后液體通過直驅(qū)動力機芯3的回流流道32回到總排出口22，實現(xiàn)速度和扭矩連續(xù)輸出，可以作為液壓馬達或液壓發(fā)動機或無級變速器。

旋轉(zhuǎn)外圈1通過左右擋板4、5配合于中間軸2上，左右擋板為本發(fā)明與旋轉(zhuǎn)外圈1配合的側(cè)板，形成一個封閉空間，直驅(qū)動力機芯3可分級設(shè)置于封閉空間內(nèi)，形成多級動力輸出裝置。

直驅(qū)動力機芯3的進入流道31由中心向外延伸的走向為對數(shù)螺旋線，所述對數(shù)螺旋線的極點設(shè)置在中間軸2軸線上，由于對數(shù)螺旋線壓力角恒定的特性，使得液體在噴射過程中的損耗最小，又能夠保證液體以同樣時間和推力作用在驅(qū)動槽11上，傳動平穩(wěn)。對數(shù)螺旋線走向角決定了液體噴射的角度，其大小影響旋轉(zhuǎn)外圈1驅(qū)動的速度和旋轉(zhuǎn)的力矩。走向角太大，旋轉(zhuǎn)外圈驅(qū)動力在切向方向上分力變小，甚至出現(xiàn)無法轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象；走向角太小，外圈的驅(qū)動面a受力面積太小，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力也較小。因此，對數(shù)螺旋線走向角優(yōu)選2-15°。同時，對數(shù)螺旋線走向角也決定了直驅(qū)動力機芯3噴射口33同時作用的驅(qū)動槽11的數(shù)量，1個噴射口33可以同時驅(qū)動2個驅(qū)動槽，也有可以是3個，可以根據(jù)要求進行設(shè)計。

旋轉(zhuǎn)外圈1的內(nèi)環(huán)面上設(shè)置有2個以上驅(qū)動槽11，每一驅(qū)動槽具有一輪廓底面b以及驅(qū)動面a，輪廓底面b的輪廓線為對數(shù)螺旋線，其極點設(shè)置在中間軸2軸線上。輪廓底面b的輪廓線也可以是直驅(qū)動力機芯3的進入流道31走向為對數(shù)螺旋線的延長線。保證旋轉(zhuǎn)外圈1驅(qū)動槽11受力一致且受力方向指向驅(qū)動面a，保證旋轉(zhuǎn)外圈1平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。

直驅(qū)動力機芯3上設(shè)置1條以上進入流道31和相對應(yīng)回流流道32，與旋轉(zhuǎn)外圈1的內(nèi)環(huán)面上設(shè)置的驅(qū)動槽11數(shù)量匹配。主要考慮液體驅(qū)動旋轉(zhuǎn)外圈1轉(zhuǎn)動的連續(xù)性和平穩(wěn)性，且和旋轉(zhuǎn)速度等參數(shù)對應(yīng)匹配，才能獲得較高的轉(zhuǎn)速和扭矩并連續(xù)平穩(wěn)輸出。

中間軸上的進入口包括至少有1個總進入口和至少有1個分級進入口，出氣口包括1個總排出口和至少1個分級回流口。

中間軸2至少有1個總進入口21和1個總排出口22，同時還至少有1個分級進入口23和1個分級回流口24。分級進入口23和直驅(qū)動力機芯3進入流道31相通，分級回流口24和直驅(qū)動力機芯3回流流道32相通。液壓能量轉(zhuǎn)換裝置液體通過中間軸2的總進入口21，進到分級進入口23，通過進入流道31驅(qū)動旋轉(zhuǎn)外圈1，然后以較小的壓力進到分級回流口24，最后通過中間軸2的總排出口22排出。

實施例2：

如圖2-4，一種液壓能量轉(zhuǎn)換裝置，其包括旋轉(zhuǎn)外圈1、中間軸2一級直驅(qū)動力機芯3、二級直驅(qū)動力機芯7及左右支撐擋板4、5，左右支撐擋板為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)外圈配合的側(cè)板，所述旋轉(zhuǎn)外圈1、一級直驅(qū)動力機芯3、二級直驅(qū)動力機芯7及左右支撐擋板4、5同軸設(shè)置于中間軸2上，旋轉(zhuǎn)外圈1相對于中間軸2、一級直驅(qū)動力機芯3和二級直驅(qū)動力機芯7轉(zhuǎn)動，中間軸2與一級直驅(qū)動力機芯3和二級直驅(qū)動力機芯7固定不動。所述中間軸2設(shè)有總進入口21和總排出口22，一級直驅(qū)動力機芯3和二級直驅(qū)動力機芯7設(shè)置有進入流道31、71和回流流道32、72，旋轉(zhuǎn)外圈1內(nèi)環(huán)面上設(shè)有多個驅(qū)動槽11，液體從中間軸2的總進入口21進入，然后通過分級進入口23通至一級直驅(qū)動力機芯3的進入流道31，液體作用在旋轉(zhuǎn)外圈1的驅(qū)動面a上，然后通過一級直驅(qū)動力機芯3回流流道32進到二級直驅(qū)動力機芯7的進入流道71，此時，液體壓力減少為95％，再次作用在外圈的驅(qū)動槽11面a上，產(chǎn)生推力推動旋轉(zhuǎn)外圈1，最后液體通過直驅(qū)動力機芯7的回流流道72回到總排出口22，實現(xiàn)速度和扭矩連續(xù)輸出。

根據(jù)負載的要求，可以對直驅(qū)動力機芯進行分級設(shè)置于對應(yīng)的密閉空間內(nèi)，既可以兩級，也可以三級，還可以多級，經(jīng)每級做功液體壓力減小5％，即以上一級95％的液體壓力進入下一級做功，充分利用能量，最大程度提高使用效率，以滿足輸出扭矩和轉(zhuǎn)速的需求。

如圖5，液壓發(fā)動機總成或馬達總成可以由一個或多個液壓能量轉(zhuǎn)換裝置100驅(qū)動飛輪101，配合液體壓力和流量的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)輸出扭矩和速度的變化，作為動力源的輸出，實現(xiàn)液壓發(fā)動機和液壓馬達的功能。

實施例3：

液壓能量轉(zhuǎn)換裝置樣機：

1、主要參數(shù)如下：

a)液體壓力：18mpa；

b)液壓能量轉(zhuǎn)換裝置驅(qū)動槽直徑：φ108mm；

c)：旋轉(zhuǎn)外圈驅(qū)動槽截面尺寸：一級20mm×8mm(長×高)，二級20mm×8mm(長×高)，三級16mm×8mm(長×高)，四級12mm×8mm(長×高)；

2、扭矩

液壓能量轉(zhuǎn)換裝置(氣壓為18mpa時，轉(zhuǎn)速2000r/min)2個槽受力

單個液壓能量轉(zhuǎn)換裝置一級的輸出扭矩n氣1＝311n·m；

單個液壓能量轉(zhuǎn)換裝置二級的輸出扭矩n氣2＝295n·m；

單個液壓能量轉(zhuǎn)換裝置三級的輸出扭矩n氣3＝225n·m；

單個液壓能量轉(zhuǎn)換裝置四級的輸出扭矩n氣4＝160n·m；

單個液壓能量轉(zhuǎn)換裝置的輸出總扭矩n＝991n·m。

本發(fā)明液壓能量轉(zhuǎn)換裝置，解決了在原有活塞連桿結(jié)構(gòu)、葉片、柱塞和嚙合齒輪等結(jié)構(gòu)磨損、效率低下等問題，提供了一種由中間驅(qū)動外圈實現(xiàn)液壓能量轉(zhuǎn)換。不僅結(jié)構(gòu)簡單、柔性傳遞，還具有高效率，可靠性強等優(yōu)點。可解決現(xiàn)有液壓發(fā)動機、液壓馬達的不足，獲得較大的扭矩和較高轉(zhuǎn)速，同時還能實現(xiàn)無級變速，更好地滿足負載變化的要求，可廣泛應(yīng)用于汽車、自行車摩托車等交通工具、液壓工具、建筑設(shè)備以及其他需要動力輸出裝置的各領(lǐng)域。

以上所記載，僅為利用本創(chuàng)作技術(shù)內(nèi)容的實施例，任何熟悉本項技藝者運用本創(chuàng)作所做的修飾、變化，皆屬本創(chuàng)作主張的專利范圍，而不限于實施例所揭示者。