CN114249256A - 旋转驱动机构、臂架组件及工程机械 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及驱动设备，公开了一种旋转驱动机构、臂架组件和工程机械，所述旋转驱动机构包括第一转子(1)和第二转子(2)、制动件(8)以及活塞(3)，所述第一转子(1)设置有第一导轨(4)，所述第二转子(2)设置有第二导轨(5)，所述活塞(3)设置有第一滑动件(6)和第二滑动件(7)，所述活塞(3)能够被驱动为轴向地移动，并且所述制动件(8)能够设置为根据所述活塞(3)的轴向移动方向来制动第一转子(1)和第二转子(2)，以使得所述活塞(3)周向转动。通过上述技术方案，活塞与两个转子以及制动件配合，可以实现轴向移动向扭矩的转换，整体结构更为紧凑，轴向尺寸更小，减轻了重量和负载，提高了安全性能。

Description

旋转驱动机构、臂架组件及工程机械
技术领域
本发明涉及驱动设备，具体地涉及一种旋转驱动机构，并且涉及一种臂架组件，还涉及一种工程机构。
背景技术
用于高空作业的工程机械设备包括臂架组件，臂架组件包括多个臂节，其中一些相邻的臂节之间或者末节臂节与其他设备之间存在相对转动关系，以适应作业需要。
臂节之间或臂节与其他结构之间的相对转动可以通过变幅油缸实现，或者可以通过液压回转驱动器实现。其中，变幅油缸需要设置连杆机构，部件较多结构复杂；液压回转驱动器采用将直线运动转变为旋转的原理，但其中部件较多，结构复杂，整体重量较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转驱动机构，以解决其结构复杂、重量偏大的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种旋转驱动机构，其中，所述旋转驱动机构包括能够周向转动且轴向固定的第一转子和第二转子、能够选择性地制动所述第一转子和所述第二转子的制动件以及活塞，所述第一转子的圆周上设置有第一导轨，所述第二转子的圆周上设置有第二导轨，所述第一导轨和所述第二导轨中的一个为相对于中心轴线左旋倾斜且另一个为相对于中心轴线右旋倾斜，所述活塞固定设置有与所述第一导轨配合的第一滑动件和与所述第二导轨配合的第二滑动件，所述活塞能够被驱动为轴向地移动，并且所述制动件能够设置为根据所述活塞的轴向移动方向来选择性地制动第一转子和第二转子，以使得所述活塞在所述第一转子和所述第二转子中周向固定的一者的引导下周向转动。
可选择的，所述活塞能够沿周向第一方向和周向第二方向转动，在沿周向第一方向转动过程中，所述活塞从第一转子朝向所述第二转子轴向移动时，所述制动件制动所述第二转子，所述活塞从所述第二转子朝向所述第一转子轴向移动时，所述制动件制动所述第一转子；在沿周向第二方向转动过程中，所述活塞从第一转子朝向所述第二转子轴向移动时，所述制动件制动所述第一转子，所述活塞从所述第二转子朝向所述第一转子轴向移动时，所述制动件制动所述第二转子。。
可选择的，所述第一转子上设置有周向间隔排列的多个第一导轨，所述第二转子上设置有周向间隔排列的多个第二导轨。
可选择的，所述第一导轨和所述第二导轨均为条形槽，所述第一滑动件和所述第二滑动件均为***所述条形槽的轴件。
可选择的，所述第一导轨的倾斜角度和所述第二导轨的倾斜角度相等。
可选择的，所述第一导轨的轨迹和所述第二导轨的轨迹均为螺旋线，所述螺旋线在平面中展开为直线。
可选择的，所述旋转驱动机构包括能够驱动所述活塞轴向移动的液压油缸。
可选择的，所述旋转驱动机构包括与所述活塞传动连接的输出轴，所述活塞能够相对于所述输出轴轴向移动。
另外，本发明还提供了一种臂架组件，其中，所述臂架组件设置有以上方案所述的旋转驱动机构。
另外，本发明还提供了一种工程机械，其中，所述工程机械设置有以上方案所述的臂架组件。
通过上述技术方案，活塞与两个转子以及制动件配合，可以实现轴向移动向扭矩的转换，整体结构更为紧凑，轴向尺寸更小，减轻了重量和负载，提高了安全性能。
附图说明
图1是本发明实施方式所述的旋转驱动机构的***图；
图2是本发明实施方式所述的旋转驱动机构的结构示意图；
图3是本发明实施方式所述的旋转驱动机构的正转原理图；
图4是本发明实施方式所述的旋转驱动机构的反转原理图。
附图标记说明
1-第一转子，2-第二转子，3-活塞，4-第一导轨，5-第二导轨，6-第一滑动件，7-第二滑动件，8-制动件，9-输出轴，10-第一油缸，11-第二油缸，12-第一平面推力滚子轴承，13-第二平面推力滚子轴承，14-第三平面推力滚子轴承。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种旋转驱动机构，其中，所述旋转驱动机构包括能够周向转动且轴向固定的第一转子1和第二转子2、能够选择性地制动所述第一转子1和所述第二转子2的制动件8以及活塞3，所述第一转子1的圆周上设置有第一导轨4，所述第二转子2的圆周上设置有第二导轨5，所述第一导轨4和所述第二导轨5中的一个为相对于中心轴线左旋倾斜且另一个为相对于中心轴线右旋倾斜，所述活塞3固定设置有与所述第一导轨4配合的第一滑动件6和与所述第二导轨5配合的第二滑动件7，所述活塞3能够被驱动为轴向地移动，并且所述制动件8能够设置为根据所述活塞3的轴向移动方向来选择性地制动第一转子1和第二转子2，以使得所述活塞3在所述第一转子1和所述第二转子2中周向固定的一者的引导下周向转动。
其中，第一转子1和第二转子2同轴地布置，并且二者可以围绕同一中心轴线周向转动，但二者轴向固定，而活塞3可以围绕第一转子1和第二转子2的中心轴线转动，并且可以沿该中心轴线轴向地移动。其中，中心轴线、轴向、周向等术语是参考第一转子1和第二转子2的中心轴线来确定的。
如图1所示，第一转子1的圆周(可以为内周或外周)上设置有第一导轨4，第一导轨4相对于中心轴线左旋或右旋倾斜，即第一导轨4的倾斜方式类似于斜齿轮的倾斜的齿；第二转子圆周(可以为内周或外周)上设置有第二导轨5，第二导轨5相对于中心轴线右旋或左旋倾斜，特别的，第一导轨4和第二导轨5倾斜方向相反，如图2-图4所示。此处包括以下说明中，“第一”和“第二”只有为了区分相同或相似的术语名称，并不是为了限制，例如，第一导轨4和第二导轨5为相似结构，只是倾斜方向相反。
另外，关于左旋倾斜和右旋倾斜，多用于指螺旋线的旋转倾斜方向，但这里只是为了强调倾斜的方向，在没有特别说明的情况下，不特别限定导轨的轨迹为严格的标准螺旋线，对于单个导轨来说，导轨可以由多个倾斜角度不同的部分连接而成，这也属于本方案的保护范围。
当活塞3被驱动为沿轴向移动时，制动件8可以选择性地制动其中一个转子，当第一转子1被制动且第二转子2能够转动时，活塞3将在第一导轨4的引导下转动，同时带动第二转子2转动，相反的，当第一转子1能够转动且第二转子2被制动时，活塞3将在第二导轨5的引导下转动，同时带动第一转子1转动，第一转子1和第二转子2对活塞3的周向引导为相反的周向方向，另外，活塞3的轴向移动方向包括相反的两个方向，对于不同的轴向移动方向，第一转子1对活塞3的周向引导为相反方向，第二转子2对活塞3的周向引导也为相反方向，因此，根据活塞3两种不同的轴向移动方向，通过制动件8来选择第一转子1和第二转子2的其中一者来引导活塞3，使得活塞3可以沿着目标方向而周向转动。
本方案中，通过活塞与两个转子以及制动件的配合，可以实现轴向移动向扭矩的转换，整体结构更为紧凑，轴向尺寸更小，减轻了重量和负载，提高了安全性能。
其中，所述活塞3能够沿周向第一方向和周向第二方向转动，在沿周向第一方向转动过程中，所述活塞3从第一转子1朝向所述第二转子2轴向移动时，所述制动件8制动所述第二转子2，所述活塞3从所述第二转子2朝向所述第一转子1轴向移动时，所述制动件8制动所述第一转子1；在沿周向第二方向转动过程中，所述活塞3从第一转子1朝向所述第二转子2轴向移动时，所述制动件8制动所述第一转子1，所述活塞3从所述第二转子2朝向所述第一转子1轴向移动时，所述制动件8制动所述第二转子2。参考图3所示，在1中，活塞3轴向向左移动时，第一转子1被制动件8制动而保持固定，第一导轨4引导活塞3向上转动(例如周向第一方向)，同时带动第二转子2向上转动，在2中，活塞3轴向向右移动时，制动件8制动第二转子2，第二导轨5引导活塞3继续向上转动，同时带动第一转子1向上转动，从而实现活塞3的持续转动；类似的，参考图4，在1中，活塞3轴向向右移动时，第一转子1被制动件8制动而保持固定，第一导轨4引导活塞3向下转动(例如周向第二方向)，同时带动第二转子2向下转动，在2中，活塞3轴向向左移动时，制动件8制动第二转子2，第二导轨5引导活塞3继续下向转动，同时带动第二转子1向下转动，实现活塞3的持续转动。
其中，所述第一转子1上设置有周向间隔排列的多个第一导轨4，所述第二转子2上设置有周向间隔排列的多个第二导轨5。相应的，活塞3上设置有周向间隔排列的多个第一滑动件6和第二滑动件7，多个第一滑动件6和多个第二滑动件7可以分担周向的扭矩作用，使得活塞3可以传递更大的扭矩。其中，第一导轨4和第二导轨5的数量可以相同，第一滑动件6和第二滑动件7可以沿轴向对齐，如图2所示。
具体的，所述第一导轨4和所述第二导轨5均为条形槽，所述第一滑动件6和所述第二滑动件7均为***所述条形槽的轴件。如图1所示，第一导轨4为形成在第一转子1的内周面上的条形槽，第二导轨5为形成在第二转子2的内周面上的条形槽，第一转子1和第二转子2套设在管状的活塞3上，活塞3的外周面上形成大致为轴状的第一滑动件6和第二滑动件7，第一滑动件6可以***第一导轨4中，第二滑动件7***第二导轨5中。在其他实施方式中，第一导轨4和第二导轨5可以为其他形式，例如类似于铁轨的结构，第一滑动件6和第二滑动件7可以为可滑动地夹持于第一导轨4和第二导轨5的结构；或者，第一导轨4和第二导轨5可以为条形孔。
其中，所述第一导轨4的轨迹和所述第二导轨5的轨迹均为螺旋线，所述螺旋线在平面中展开为直线。对于圆柱螺旋线来说，其所在的圆周面展开为平面后，螺旋线为直线，本方案中的第一导轨4和第二导轨5的延伸轨迹展开后也是直线，因此，当活塞3轴向匀速移动时，活塞3也在第一导轨4或第二导轨5的引导下周向匀速转动。在此实施方式中，两个导轨的轨迹基本为严格的标准螺旋线，以实现匀速转动。
其中，所述第一导轨4的倾斜角度和所述第二导轨5的倾斜角度相等。对比第一滑动件6在第一导轨4中的移动和第二滑动件7在第二导轨5中的移动，由于第一导轨4和第二导轨5的周向倾斜角度相同，因此，活塞3的轴向移动速度相同时，其周向的转动速度也基本相同，从而使得活塞3轴向往复匀速移动时，可以持续地周向匀速转动。
参考图3所示，第一导轨4与轴向方向的夹角为α，在(1)中，活塞3的右端与第二转子2的距离为L2，活塞3轴向向左移动后，其右端与第二转子2的距离为L3，此时活塞3的周向转动距离为L1＝|(L2-L3)×tanα|，如果活塞3的轴向移动速度为V0，移动所用时间为t，则|L2-L3|＝V0×t，综合可得L1＝|V0×t×tanα|，也就是说，活塞3轴向移动速度为匀速时，其周向转动速度也为匀速。
另外，所述旋转驱动机构包括能够驱动所述活塞3轴向移动的液压油缸。如图1所示，活塞3通过第一油缸10和第二油缸11两个油缸来驱动，实现轴向移动。
此外，所述旋转驱动机构包括与所述活塞3传动连接的输出轴9，所述活塞3能够相对于所述输出轴9轴向移动。活塞3可以将扭矩传递到输出轴9，并且活塞3被驱动为轴向移动，活塞3可以相对于输出轴9轴向移动，使得输出轴9保持轴向固定，以稳定地输出扭矩。输出轴9与活塞3可以花键配合。
参考图1所示，活塞3大致为管状，其外周上设置有第一滑动件6和第二滑动件7；第一转子1和第二转子2为环状，其内周上分别形成有第一导轨4和第二导轨5，第一转子1和第二转子2可以套设在活塞3上；第一平面推力滚子轴承12、第三平面推力滚子轴承14、第二平面推力滚子轴承13沿轴向间隔排列，第一平面推力滚子轴承12和第三平面推力滚子轴承14夹持第一转子1，第三平面推力滚子轴承14和第二平面推力滚子轴承13夹持第二转子2，可以支撑第一转子1和第二转子2转动，但保持为轴向固定；制动件8至少部分地套设于第一转子1和第二转子2，从而可以选择性地制动其中一个；输出轴9***到活塞3中，活塞3可以相对于输出轴9轴向移动，并可以带动输出轴9转动，以输出扭矩；第一油缸10和第二油缸11分别位于活塞3的两端，从而可以轴向地驱动活塞3往复移动。
另外，本发明还提供了一种臂架组件，其中，所述臂架组件设置有以上方案所述的旋转驱动机构。臂架组件包括多节臂节，旋转驱动机构可以安装于相邻的两个臂节上，可以驱动两个臂节相对于彼此转动，或者，臂架组件的末节臂节上设置有其他可转动的结构，例如，混凝土输送管等，可以通过旋转驱动机构驱动其转动。
另外，本发明还提供了一种工程机械，其中，所述工程机械设置有以上方案所述的臂架组件。所述工程机械可以为混凝土输送车、起重机等高空作业工作车，其臂架组件上设置有以上所述的旋转驱动机构。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种旋转驱动机构，其特征在于，所述旋转驱动机构包括轴向固定且能够周向转动的第一转子(1)和第二转子(2)、能够选择性地制动所述第一转子(1)和所述第二转子(2)的制动件(8)以及活塞(3)，所述第一转子(1)的圆周上设置有第一导轨(4)，所述第二转子(2)的圆周上设置有第二导轨(5)，所述第一导轨(4)和所述第二导轨(5)中的一个为相对于中心轴线左旋倾斜且另一个为相对于中心轴线右旋倾斜，所述活塞(3)固定设置有与所述第一导轨(4)配合的第一滑动件(6)和与所述第二导轨(5)配合的第二滑动件(7)，所述活塞(3)能够被驱动为轴向地移动，并且所述制动件(8)能够设置为根据所述活塞(3)的轴向移动方向来选择性地制动第一转子(1)和第二转子(2)，以使得所述活塞(3)在所述第一转子(1)和所述第二转子(2)中周向固定的一者的引导下周向转动。
2.根据权利要求1所述的旋转驱动机构，其特征在于，所述活塞(3)能够沿周向第一方向和周向第二方向转动，在沿周向第一方向转动过程中，所述活塞(3)从第一转子(1)朝向所述第二转子(2)轴向移动时，所述制动件(8)制动所述第二转子(2)，所述活塞(3)从所述第二转子(2)朝向所述第一转子(1)轴向移动时，所述制动件(8)制动所述第一转子(1)；在沿周向第二方向转动过程中，所述活塞(3)从第一转子(1)朝向所述第二转子(2)轴向移动时，所述制动件(8)制动所述第一转子(1)，所述活塞(3)从所述第二转子(2)朝向所述第一转子(1)轴向移动时，所述制动件(8)制动所述第二转子(2)。
3.根据权利要求1所述的旋转驱动机构，其特征在于，所述第一转子(1)上设置有周向间隔排列的多个第一导轨(4)，所述第二转子(2)上设置有周向间隔排列的多个第二导轨(5)。
4.根据权利要求1所述的旋转驱动机构，其特征在于，所述第一导轨(4)和所述第二导轨(5)均为条形槽，所述第一滑动件(6)和所述第二滑动件(7)均为***所述条形槽的轴件。
5.根据权利要求1所述的旋转驱动机构，其特征在于，所述第一导轨(4)的倾斜角度和所述第二导轨(5)的倾斜角度相等。
6.根据权利要求1所述的旋转驱动机构，其特征在于，所述第一导轨(4)的轨迹和所述第二导轨(5)的轨迹均为螺旋线，所述螺旋线在平面中展开为直线。
7.根据权利要求1所述的旋转驱动机构，其特征在于，所述旋转驱动机构包括能够驱动所述活塞(3)轴向移动的液压油缸。
8.根据权利要求1所述的旋转驱动机构，其特征在于，所述旋转驱动机构包括与所述活塞(3)传动连接的输出轴(9)，所述活塞(3)能够相对于所述输出轴(9)轴向移动。
9.一种臂架组件，其特征在于，所述臂架组件设置有权利要求1-8中任意一项所述的旋转驱动机构。
10.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械设置有权利要求9所述的臂架组件。
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