一种液压旋转作动器

摘要

本发明实施例公开了一种液压旋转作动器，涉及机械设计技术领域，能够解决需要占用较大的物理空间的问题。本发明包括：外筒3为固定在折叠机构转轴上的圆筒，外筒3的下段是常规液压作动筒，外筒3的下端作为液压作动筒的油腔，外筒3的下段筒壁上开有进油阀和出油阀。转动支臂4安装在活塞杆2上，且外筒3上对应转动支臂4的位置开有扇形口，作为转动支臂4的活动空间。旋转装置7的内环面上设置竖直的滑槽，与转动支臂4滑动配合。上端盖5的侧边上刻有内螺纹，与外筒3上端对称的两个开扇形口后剩下的扇形区域的外螺纹配合连接，上端盖5的侧边下端面压住旋转装置7的上端面，且在两个端面之间设置滚珠。

权利要求

1.一种液压旋转作动器，其特征在于，包括：活塞(1)、活塞杆(2)、外筒(3)、转动支臂(4)、上端盖(5)、液压阀门(6)、旋转装置(7)、密封隔板(8)、下端盖(9)；

外筒(3)为固定在折叠机构转轴上的圆筒，外筒(3)的下段是常规液压作动筒，外筒(3)的上下段之间通过密封隔板(8)隔开，外筒(3)的下端作为液压作动筒的油腔，外筒(3)的下段筒壁上开有进油阀和出油阀；

外筒(3)上端装有上端盖(5)，外筒(3)通过下端盖(9)和上端盖(5)连接到所述折叠机构的转轴，上端盖(5)中心孔与活塞杆(2)形成配合，并对活塞杆(2)起到支撑和导向作用，外筒(3)的上段刻有内螺纹，并与活塞杆(2)形成螺纹配合，通过螺纹配合活塞杆(2)在直线力推动下沿着螺纹旋转；

转动支臂(4)安装在活塞杆(2)上，且外筒(3)上对应转动支臂(4)的位置开有扇形口，作为转动支臂(4)的活动空间；

外筒(3)上靠近所述扇形口下边缘附近处设置环形凸台，旋转装置(7)套在外筒(3)的扇形口对应位置，旋转装置(7)的下端面与环形凸台之间设置滚珠；

旋转装置(7)的内环面上设置竖直的滑槽，与转动支臂(4)滑动配合；

上端盖(5)的侧边上刻有内螺纹，与外筒(3)上端的外螺纹配合连接，上端盖(5)的侧边下端面压住旋转装置(7)的上端面，且在两个端面之间设置滚珠；

上端盖(5)的端面上有向内的凸台，所述凸台中间开有圆孔，活塞杆(2)穿过所述圆孔，所述凸台的外径小于外筒(3)上端的内径，凸台与上端盖(5)侧边的内螺纹面形成一个圆周滑槽。

2.根据权利要求1所述的液压旋转作动器，其特征在于，外筒(3)上对应转动支臂(4)的位置开有120°的扇形口。

3.根据权利要求1所述的液压旋转作动器，其特征在于，外筒(3)通过外筒(3)上厚度大于等于阈值处设置的连接件连接到所述折叠机构的转轴；

或外筒(3)通过外筒(3)上厚度最大处设置的连接件连接到所述折叠机构的转轴。

4.根据权利要求1所述的液压旋转作动器，其特征在于，外筒(3)的上段刻有的内螺纹，满足tanα>f，其中α为螺纹升角，f为螺纹接触平面摩擦因数。

5.根据权利要求1所述的液压旋转作动器，其特征在于，转动支臂(4)与活塞杆(2)过盈配合；

或者，转动支臂(4)通过形状记忆合金材料加温后与活塞杆(2)固紧；

或者，转动支臂(4)通过固定销与活塞杆(2)固紧。

6.根据权利要求1所述的液压旋转作动器，其特征在于，外筒(3)外径为50mm；

上端盖(5)外径为60mm；

外筒长度为200mm，其中，液压作动筒段长度为80mm，壁厚为5mm，螺纹段长度为70mm，壁厚为10mm，旋转装置(7)段长度为50mm，壁厚为4mm。

7.根据权利要求1所述的液压旋转作动器，其特征在于，转动支臂(4)上的支臂直径取

15mm，转动支臂(4)的高度取15+25＝40mm，内径20mm，外径36mm；旋转装置(7)高度取45+5＝

50mm，内径50mm，外径60mm，旋转装置(7)上的支臂直径为15mm。

说明书

一种液压旋转作动器

技术领域

[0001] 本发明涉及机械设计技术领域，尤其涉及一种液压旋转作动器。

背景技术

[0002] 目前在作动器中通常会采用折叠机构，其中折叠机构是一种可以根据需求进行展开与闭合的装置，在机械工程中具有广泛的应用。

[0003] 常用的折叠机构主要包括：驱动装置、摇臂以及连接系统等通过直线驱动力完成折叠机构的开闭，但是这种折叠机构的设计存在部件较多，需要占用较大的物理空间的问题，难以应用在对轻量化和小型化要求较高的作动器设计中。

发明内容

[0004] 本发明的实施例提供一种液压旋转作动器，能够解决需要占用较大的物理空间的问题。

[0005] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

[0006] 外筒3为固定在折叠机构转轴上的圆筒，外筒3的下段是常规液压作动筒，外筒3的上下段之间通过密封隔板8隔开，外筒3的下端作为液压作动筒的油腔，外筒3的下段筒壁上开有进油阀和出油阀。

[0007] 外筒3上端装有上端盖5，外筒3通过下端盖9和上端盖5连接到所述折叠机构的转轴，上端盖5中心孔与活塞杆2形成配合，并对活塞杆2起到支撑和导向作用，外筒3的上段刻有内螺纹，并与活塞杆2形成螺纹配合，通过螺纹配合活塞杆2在直线力推动下沿着螺纹旋转。

[0008] 转动支臂4安装在活塞杆2上，且外筒3上对应转动支臂4的位置开有扇形口，作为转动支臂4的活动空间。

[0009] 外筒3上靠近所述扇形口下边缘附近处设置环形凸台，旋转装置7套在外筒3的扇形口对应位置，旋转装置7的下端面与环形凸台之间设置滚珠。

[0010] 旋转装置7的内环面上设置竖直的滑槽，与转动支臂4滑动配合。

[0011] 上端盖5的侧边上刻有内螺纹，与外筒3上端对称的两个开扇形口后剩下的扇形区域的外螺纹配合连接，上端盖5的侧边下端面压住旋转装置7的上端面，且在两个端面之间设置滚珠。

[0012] 上端盖5的端面上有向内的凸台，所述凸台中间开有圆孔，活塞杆2穿过所述圆孔，所述凸台的外径小于外筒3上端的内径，凸台与上端盖5侧边的内螺纹面形成一个圆周滑槽。

[0013] 本发明实施例提供的液压旋转作动器，利用安装于转轴上的液压作动器，将直线驱动力转换为扭转驱动力来完成折叠机构开闭，当该液压旋转作动器直接安装于折叠机构的转轴上时，能够精简作动器与折叠机构之间的连接部件，可以明显减少占用的体积，减轻结构的质量，使结构更为紧凑，解决了需要占用较大的物理空间的问题，能够广泛应用在对轻量化和小型化要求较高的作动器设计中。

附图说明

[0014] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0015] 图1液压旋转作动器的总体结构示意图；

[0016] 图2外筒扇形口的结构示意图；

[0017] 图3转动支臂与活塞杆连接结构的示意图；

[0018] 图4旋转装置的结构示意图；

[0019] 图5上端盖的结构示意图；

[0020] 其中，附图中的各个标号分别表示：活塞-1、活塞杆-2、外筒-3、转动支臂-4、上端盖-5、液压阀门-6、旋转装置-7、密封隔板-8、下端盖-9。

具体实施方式

[0021] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式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方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

[0022] 本发明实施例提供一种液压旋转作动器，如图1所示，包括：活塞1、活塞杆2、外筒3、转动支臂4、上端盖5、液压阀门6、旋转装置7、密封隔板8、下端盖9。

[0023] 其中，外筒3为固定在折叠机构转轴上的圆筒，外筒3的下段是常规液压作动筒，外筒3的上下段之间通过密封隔板8隔开，外筒3的下端作为液压作动筒的油腔，外筒3的下段筒壁上开有进油阀和出油阀。

[0024] 进一步的，外筒3上端装有上端盖5，外筒3通过下端盖9和上端盖5连接到所述折叠机构的转轴，上端盖5中心孔与活塞杆2形成配合，并对活塞杆2起到支撑和导向作用，外筒3的上段刻有内螺纹，并与活塞杆2形成螺纹配合，通过螺纹配合活塞杆2在直线力推动下沿着螺纹旋转。

[0025] 其中，为了保证活塞杆2在直线驱动力F的作用下能够沿着螺纹旋转，不发生自锁，对螺纹升角有一定要求。对螺纹升角有一定要求。即应保证驱动力F沿螺纹方向的分力大于螺纹接触面的摩擦力。外筒3的上段刻有的内螺纹，满足tanα>f，其中α为螺纹升角，f为螺纹接触平面摩擦因数。具体的，假设螺纹接触面摩擦因数f＝0.2，可取螺纹升角取螺纹中径d2＝22mm，则螺纹导程螺距s＝πd2·tanα＝21mm，导轨外筒3内螺
纹长度 航空常用的液压作动筒提供21MPa的压强，则取活塞1的面积为
活塞杆2的截面积为 此时液压
装置提供的直线主动力为F＝15.5kN，产生的扭转力矩为M＝92N·m。

[0026] 如图3所示的，转动支臂4安装在活塞杆2上，且如图2所示的，外筒3上对应转动支臂4的位置开有扇形口，作为转动支臂4的活动空间。外筒3上靠近所述扇形口下边缘附近处设置环形凸台，旋转装置7套在外筒3的扇形口对应位置，旋转装置7的下端面与环形凸台之间设置滚珠。其中，如图4所示的，旋转装置7的内环面上设置竖直的滑槽，与转动支臂4滑动配合。

[0027] 如图5所示的，上端盖5的侧边上刻有内螺纹，与外筒3上端对称的两个开扇形口后剩下的扇形区域的外螺纹配合连接，上端盖5的侧边下端面压住旋转装置7的上端面，且在两个端面之间设置滚珠。

[0028] 上端盖5的端面上有向内的凸台，所述凸台中间开有圆孔，活塞杆2穿过所述圆孔，所述凸台的外径小于外筒3上端的内径，凸台与上端盖5侧边的内螺纹面形成一个圆周滑槽。当活塞杆2产生轴向和螺旋位移时，旋转装置7不产生轴向位移，仅发生平面内的转动。

[0029] 本实施例的液压旋转作动器，通过将传统液压作动筒的筒体扩充为图1中外筒3的形式并安装于折叠机构的转轴上，扩充部分加厚，二者之间用密封隔板8隔开。外筒3下端作为液压作动筒的油腔，开有进油阀和出油阀；并且，相对于传统液压作动筒的活塞杆，本实施例的液压旋转作动器的活塞杆加长，并与外筒3上的端盖5以及密封隔板8的中心孔形成配合；而为了将液压产生的直线驱动力转换为扭转驱动力，在活塞杆2上刻外螺纹，外筒3内壁刻内螺纹；且在外筒3上对应转动支臂4的位置开120°的扇形口，作为转动支臂4的活动空间，且外筒3上靠近扇形口下边缘附近处设置环形凸台。旋转装置7套在外筒3的扇形口对应位置，旋转装置7的下端面在扇形口下边缘下边至少5mm，旋转装置7的下端面与环形凸台之间设置滚珠。旋转装置7的内环面设置竖直的滑槽，与转动支臂4滑动配合；而在上端盖5的侧边上刻有内螺纹，与外筒3上端(对称的两个开扇形口后剩下的扇形区域)的外螺纹配合连接，上端盖5的侧边下端面压住旋转装置7的上端面，两个端面之间设置滚珠。

[0030] 在本实施例中，外筒3上对应转动支臂4的位置开有120°的扇形口。

[0031] 在本实施例中，外筒3通过外筒3上厚度大于等于阈值处设置的连接件连接到所述折叠机构的转轴。或，外筒3通过外筒3上厚度最大处设置的连接件连接到所述折叠机构的转轴。

[0032] 在本实施例中，转动支臂4与活塞杆2过盈配合。

[0033] 或者，转动支臂4通过形状记忆合金材料加温后与活塞杆2固紧。

[0034] 或者，转动支臂4通过固定销与活塞杆2固紧。

[0035] 在本实施例的优选方案中，旋转装置7套在外筒3的所述扇形口对应位置，旋转装置7的下端面在所述扇形口下边缘下边至少5mm，旋转装置7的下端面与环形凸台之间设置滚珠。

[0036] 在本实施例的优选方案中，外筒3外径为50mm。端盖5外径为60mm。外筒长度为200mm，其中，液压作动筒段长度为80mm，壁厚为5mm，螺纹段长度为70mm，壁厚为10mm，旋转装置7段长度为50mm，壁厚为4mm。具体的，假设折叠机构转轴内径为30mm，可容纳长度为
220mm，驱动折叠机构开闭需要的扭转力矩M需为90N·m，则可设计液压旋转作动器的外筒尺寸如下：外筒3外径为50mm。端盖5外径为60mm。外筒长度为200mm，其中液压作动筒段长度为
80mm，壁厚为5mm，螺纹段长度为70mm，壁厚为10mm，旋转装置7对应段的长度为50mm，壁厚为
4mm。

[0037] 在本实施例的优选方案中，转动支臂4上的支臂直径取15mm，转动支臂4的高度取15+25＝40mm，内径20mm，外径36mm。旋转装置7高度取45+5＝50mm，内径50mm，外径60mm，旋转装置7上的支臂直径为15mm。

[0038] 在本实施例提供的旋转作动器的具体工作方式，包括：

[0039] 正行程时，下半腔开进油阀，上半腔开出油阀，使得P1>P2，从而产生沿轴向向上的直线驱动力。在该驱动力的作用下，活塞杆2沿导轨外筒3的螺纹开始旋转，带动转动支臂4转动，驱动旋转装置7，完成折叠机构的开启。其中，设下半腔液压为P1，上半腔液压为P2。

[0040] 反行程时，下半腔开出油阀，上半腔开进油阀，使得P1

[0041] 液压旋转作动器的最大开启角度为90°，可以通过位移传感器控制实际的开启角度。根据需要提供的驱动力矩，设计液压旋转作动器的参数，设计时应根据驱动力矩的大小、活塞杆及转动支臂的强度和刚度，同时要考虑内摩擦的影响。因此本实施例提供的液压旋转作动器在一定的液压差下，便能完成从直线驱动力到扭转驱动力的转换，从而完成折叠机构的开启与闭合。从上述设计过程可以看出，该液压旋转作动器占用的空间很小。本发明实施例提供的液压旋转作动器，利用安装于转轴上的液压作动器，将直线驱动力转换为扭转驱动力来完成折叠机构开闭，当该液压旋转作动器直接安装于折叠机构的转轴上时，能够精简作动器与折叠机构之间的连接部件，可以明显减少占用的体积，减轻结构的质量，使结构更为紧凑，解决了需要占用较大的物理空间的问题，能够广泛应用在对轻量化和小型化要求较高的作动器设计中。

[0042] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。