曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達無級變量機構的製作方法

2023-05-30 23:28:51

專利名稱：曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達無級變量機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種無級變量機構，具體地說，是一種曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達無級變量機構。屬於機械工程技術領域。
背景技術：
目前，曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達的變量機構分為兩種，一種是兩級變排量機構，缺點是只能在兩級排量之間轉換，衝擊大，應用範圍有限；另一種是在兩級變排量調節機構的基礎上增加液壓迴路，根據負載壓力的變化瞬時改變液壓馬達的排量，實現液壓馬達輸出功率的恆功率調節，缺點是要增加液壓迴路和傳感器，部件、環節多，只是依據負載壓力進行液壓馬達輸出功率的有限調節，而不能根據需要無級改變液壓馬達的排量，使得一臺液壓馬達的實際應用範圍受到限制。
經對現有技術文獻的檢索發現，中國專利公開號CN1322900Y，
公開日為2001年11月21日，該發明名稱為一種自動變量的曲軸連杆式徑向柱塞泵，該專利上泵的曲柄呈一盤簧狀，在傳動過程中曲柄隨負載壓力的大小自動彈性擴散或收縮，用它無須改變原動機的設定輸出就能實現自動無級變量及液壓系統的自動無級變速，且結構簡單、成本低、製造容易。此專利同樣是基於泵的恆功率輸出，隨壓力信號的變化改變泵的輸出流量，而且該專利無法直接應用在液壓馬達上。在進一步的文獻檢索中，尚未發現與本發明主題「曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達無級變量機構」相同或者類似的報導。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中的不足，提供一種曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達無級變量機構，使其可以根據外來壓力信號(或與該壓力信號相對應的電信號)的變化來改變液壓馬達的偏心距，進而改變液壓馬達的排量，實現液壓馬達的無級變量，並通過位置機械負反饋，使變量機構在壓力波動的情況下也能穩定工作。本發明結構簡單，控制精度高。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括偏心軸、滑閥腔、偏心套、閥套、閥套復位彈簧、閥芯、螺母，其中閥套、閥套復位彈簧、閥芯、螺母組成液壓伺服控制裝置，在偏心軸上設有滑閥腔、兩條流道、一條洩漏油道，所述的兩條流道，其中第一流道與液壓馬達的進油口相通，第一流道通過液壓伺服控制裝置分別與偏心軸上的大變量活塞腔、小變量活塞腔相連，第二流道與液壓馬達的輸出控制壓力油的裝置相通，第二流道與滑閥腔的封閉端相連，所述的洩漏油道與液壓馬達的本體腔相通，在滑閥腔內設有閥套、閥套復位彈簧，在閥套的開口端設有閥套復位彈簧，在閥套內設有閥芯，閥芯通過螺母和閥芯上外伸的軸的臺階與偏心套聯接，滑閥腔的開口端通過閥套復位彈簧與閥套的開口端聯接。
所述的滑閥腔的腔體內側的中間部位設有五道環形的油槽，滑閥腔有兩端，其中一端封閉，該端與第二流道相連，另一端設有開口，該開口通過閥芯的軸。
所述的五道油槽，在閥套的有效行程內，始終與閥套上的五對圓孔一一對應，第一油槽、第二油槽與洩漏油道連接，對應本體腔內的瀉油壓力為p0，第三油槽與第一流道連接，對應進油壓力為ps，第四油槽與小變量活塞腔相通，第五油槽與大變量活塞腔相通。
所述的閥套有兩端，其中一端封閉，另一端設有開口，閥芯的軸從此開口伸出， 閥套上另設有五對圓孔，在閥套的有效行程內，第一對圓孔和第一油槽始終接通，第二對圓孔和第二油槽始終接通，第三對圓孔和第三油槽始終接通，第四對圓孔和第四油槽始終接通，第五對圓孔和第五油槽始終接通。
所述的閥芯上設有三處軸肩，閥芯的軸分為三段，該三處軸肩通過其中兩段閥芯的軸連接，另外一段閥芯的軸為懸臂狀態，該段閥芯的軸上設有螺紋，閥芯的中間設有一個通孔，使部分洩漏油由此通到本體腔。
在來自於封閉端外側控制油壓力的作用下，閥套在滑閥腔內可以軸向運動。閥芯可以沿著閥套軸向運動，閥套復位彈簧作用在閥套的開口端，使閥套處於一個極限位置。
大變量活塞所在的活塞腔通回油，大變量活塞完全縮進其所在的活塞腔，小變量活塞所在的活塞腔通液壓馬達的進油，在進油壓力ps和小變量活塞彈簧的作用下使偏心套的偏心距最大，液壓馬達處於最大排量。滑閥腔、閥套、閥芯形成五個油腔，第一油腔連通第二流道，引入控制壓力油pc，第二油腔為閥套、閥芯之間形成的死腔，裡面積存的油液可以通過閥芯的中間通孔流入本體腔，不會有困油，第三油腔使小變量活塞腔接通壓力為ps的液壓馬達進油或向壓力為p0的本體腔瀉油，第四油腔使大變量活塞腔接通壓力為ps的液壓馬達進油或向壓力為p0的本體腔瀉油，第五油腔內有閥套復位彈簧，積存的油液可以通過閥芯上外伸閥芯軸與滑閥腔開口的配合間隙流入本體腔。
本發明無級變量的第1種情況當偏心套處於最大偏心位置，液壓馬達的排量最大，如果要減小排量，通過第二流道提高進入第一油腔的控制油壓力pc，閥套在控制壓力油的作用下克服閥套復位彈簧下移，閥套復位彈簧受擠壓，直到彈簧力和作用在閥套上的壓力平衡，閥套停在一個新的平衡位置。由於摩擦力很小，閥芯的運動獨立於閥套，閥套下移使得第四油腔接通第三對圓孔，也就連通了第三油槽，壓力為ps的液壓馬達進油通過第三油槽、第三對圓孔、第四油腔、第五對圓孔、第五油槽進入大變量活塞腔，大變量活塞下移，推動偏心套下移，偏心距減小，偏心套帶動閥芯同時下移，當偏心套帶動閥芯下移到閥套所在的新的平衡位置時，油路關閉，曲軸連杆式液壓馬達就工作在新的平衡位置。在大變量活塞腔接通壓力為ps的液壓馬達進油時，小變量活塞腔通過第四油槽、第四對圓孔、第三油腔、第一對圓孔、第一油槽向壓力為p0的本體腔瀉油，這2個油路同時打開和關閉。由於控制壓力pc可以連續設定，所以可以實現連續改變曲軸連杆式液壓馬達的偏心距，即使現了無級變量。
本發明無級變量的第2種情況當偏心套處於1個中間偏心位置時，如果要增大液壓馬達的排量，則通過第二流道減小進入第一油腔的控制油壓力pc，閥套在閥套復位彈簧的作用下上移，彈簧力減小，直到彈簧力和作用在閥套上的壓力平衡，閥套停在一個新的平衡位置。閥套上移使得第三油腔接通第三對圓孔，也就連通了第三油槽，壓力為ps的液壓馬達進油通過第三油槽、第三對圓孔、第三油腔、第四對圓孔、第四油槽進入小變量活塞腔，小變量活塞上移，推動偏心套上移，偏心距增大，偏心套帶動固聯的閥芯同時上移，當偏心套帶動閥芯上移到閥套所在的新的平衡位置時，油路關閉，曲軸連杆式液壓馬達就工作在新的平衡位置。在小變量活塞腔接通壓力為ps的液壓馬達進油時，大變量活塞腔通過第五油槽、第五對圓孔、第四油腔、第二對圓孔、第二油槽向壓力為p0的本體腔瀉油，這2個油路同時打開和關閉。
當控制壓力pc為0時，曲軸連杆式液壓馬達處於最大排量，當閥套復位彈簧處於最大壓縮量時，曲軸連杆式液壓馬達處於最小排量，理論上曲軸連杆式液壓馬達偏心套的偏心距可以減少到0。
本發明抗衝擊的第1種情況當液壓伺服控制裝置處於1個穩定的工作位置時，油路是鎖死的。如果此時液壓馬達受到的壓力衝擊是使偏心距減小，或者是大、小變量活塞腔洩漏使偏心距減小，則偏心套下移，由於機械固聯的關係，閥芯也下移，這就給了液壓伺服控制裝置1個機械反饋信號。閥芯相對閥套下移形成的油路如同前面液壓馬達無級變量第2種情況，小變量活塞腔通壓力為ps的液壓馬達進油，小變量活塞推動偏心套上移，閥芯上移，直到油路重新鎖死，液壓馬達回到穩定工作狀態。
本發明抗衝擊的第2種情況如果此時液壓馬達受到的壓力衝擊是使偏心距增大，則偏心套上移，由於機械固聯的關係，閥芯也上移，這就給了液壓伺服控制裝置1個機械反饋信號。閥芯相對閥套上移形成的油路如同前面液壓馬達無級變量第1種情況，大變量活塞腔通壓力為ps的液壓馬達進油，大變量活塞推動偏心套下移，閥芯下移，直到油路重新鎖死，液壓馬達回到穩定工作狀態。
本發明的有益效果是只增加閥套、閥芯、閥套復位彈簧、螺母四個零件，偏心軸和偏心套稍加改動，結構簡單，加工容易，成本低。閥芯與偏心套相聯，使偏心套受到壓力擾動後的信號通過機械方式反饋到液壓伺服控制裝置，通過液壓調節使偏心套迅速穩定，抗幹擾能力強，可靠性好。通過外控壓力信號的連續變化或與該壓力信號相對應的電信號即可實現連續改變曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達排量的無級變量調節，外控壓力油通過軸套壓縮彈簧，即可實現無級變量的精確定位，和曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達的工況無關。


圖1為本發明的結構示意2為本發明的液壓伺服控制裝置結構示意圖具體實施方式
如圖1、圖2所示，本發明包括偏心軸1、滑閥腔2、偏心套3、閥套4、閥套復位彈簧5、閥芯6、螺母7，其中閥套4、閥套復位彈簧5、閥芯6、螺母7組成液壓伺服控制裝置，在偏心軸1上設有滑閥腔2、兩條流道9和12、一條洩漏油道8，其中第一流道9與液壓馬達的進油口相通，第一流道9通過液壓伺服控制裝置分別與偏心軸1上的大變量活塞腔10、小變量活塞腔11相連，第二流道12與液壓馬達的輸出控制壓力油的裝置相通，第二流道12與滑閥腔2的封閉端相連，所述的洩漏油道8與液壓馬達的本體腔13相通，在滑閥腔2內設有閥套4、閥套復位彈簧5，在閥套4的開口端設有閥套復位彈簧5，在閥套4內設有閥芯6，閥芯6通過螺母7和閥芯6上外伸的軸的臺階與偏心套3聯接，滑閥腔2的開口端通過閥套復位彈簧5與閥套4的開口端聯接。
所述的滑閥腔2的腔體內側的中間部位設有五道環形的油槽14、15、16、17、18，滑閥腔2的兩端，其中一端封閉，該端與第二流道12相連，另一端設有開口，該開口通過閥芯6的軸。
所述的五道油槽14、15、16、17、18，在閥套4的有效行程內，始終與閥套4上的五對圓孔19、20、21、22、23一一對應，第一油槽14、第二油槽15與洩漏油道8連接，第三油槽16與第一流道9連接，第四油槽17與小變量活塞腔11相通，第五油槽18與大變量活塞腔10相通。
所述的閥套4有兩端，其中一端封閉，另一端設有開口，閥芯6的軸從此開口伸出，閥套4上另設有五對圓孔19、20、21、22、23，在閥套4的有效行程內，第一對圓孔19和第一油槽14始終接通，第二對圓孔20和第二油槽15始終接通，第三對圓孔21和第三油槽16始終接通，第四對圓孔22和第四油槽17始終接通，第五對圓孔23和第五油槽18始終接通。
所述的閥芯6上設有三處軸肩24，閥芯的軸分為三段，該三處軸肩24通過其中兩段閥芯6的軸連接，另外一段閥芯6的軸為懸臂狀態，該段閥芯6的軸上設有螺紋，閥芯6的中間設有一個通孔25。
權利要求
1.一種曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達無級變量機構，包括偏心軸(1)、滑閥腔(2)、偏心套(3)，其特徵在於，還包括閥套(4)、閥套復位彈簧(5)、閥芯(6)、螺母(7)，其中閥套(4)、閥套復位彈簧(5)、閥芯(6)、螺母(7)組成液壓伺服控制裝置，在偏心軸(1)上設有滑閥腔(2)、兩條流道(9、12)、一條洩漏油道(8)，其中第一流道(9)與液壓馬達的進油口相通，第一流道(9)通過液壓伺服控制裝置分別與偏心軸(1)上的大變量活塞腔(10)、小變量活塞腔(11)相連，第二流道(12)與液壓馬達的輸出控制壓力油的裝置相通，第二流道(12)與滑閥腔(2)的封閉端相連，所述的洩漏油道(8)與液壓馬達的本體腔(13)相通，在滑閥腔(2)內設有閥套(4)、閥套復位彈簧(5)，在閥套(4)的開口端設有閥套復位彈簧(5)，在閥套(4)內設有閥芯(6)，閥芯(6)通過螺母(7)和閥芯(6)上外伸的軸的臺階與偏心套(3)聯接，滑閥腔(2)的開口端通過閥套復位彈簧(5)與閥套(4)的開口端聯接。
2.根據權利要求1所述的曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達無級變量機構，其特徵是，所述的滑閥腔(2)的腔體內側的中間部位設有五道環形的油槽(14、15、16、17、18)，滑閥腔(2)的兩端，其中一端封閉，該端與第二流道(12)相連，另一端設有開口，該開口通過閥芯(6)的軸。
3.根據權利要求2所述的曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達無級變量機構，其特徵是，所述的五道油槽(14、15、16、17、18)，在閥套(4)的有效行程內，始終與閥套(4)上的五對圓孔(19、20、21、22、23)一一對應，第一油槽(14)、第二油槽(15)與洩漏油道(8)連接，第三油槽(16)與第一流道(9)連接，第四油槽(17)與小變量活塞腔(11)相通，第五油槽(18)與大變量活塞腔(10)相通。
4.根據權利要求1所述的曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達無級變量機構，其特徵是，所述的閥套(4)有兩端，其中一端封閉，另一端設有開口，閥芯(6)的軸從此開口伸出，閥套(4)上另設有五對圓孔(19、20、21、22、23)，在閥套(4)的有效行程內，第一對圓孔(19)和第一油槽(14)始終接通，第二對圓孔(20)和第二油槽(15)始終接通，第三對圓孔(21)和第三油槽(16)始終接通，第四對圓孔(22)和第四油槽(17)始終接通，第五對圓孔(23)和第五油槽(18)始終接通。
5.根據權利要求1所述的曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達無級變量機構，其特徵是，所述的閥芯(6)上設有三處軸肩(24)，閥芯(6)的軸分為三段，該三處軸肩(24)通過其中兩段閥芯(6)的軸連接，另外一段閥芯(6)的軸為懸臂狀態，該段閥芯(6)的軸上設有螺紋，閥芯(6)的中間設有一個通孔(25)。
全文摘要
一種機械工程技術領域的曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達無級變量機構，本發明包括偏心軸、滑閥腔、偏心套、閥套、閥套復位彈簧、閥芯、螺母，其中閥套、閥套復位彈簧、閥芯、螺母組成液壓伺服控制裝置，在偏心軸上設有滑閥腔、兩條流道、一條洩漏油道，在滑閥腔內設有閥套、閥套復位彈簧，在閥套的開口端設有閥套復位彈簧，在閥套內設有閥芯，閥芯通過螺母和閥芯上外伸的軸的臺階與偏心套聯接，滑閥腔的開口端通過閥套復位彈簧與閥套的開口端聯接。本發明結構簡單，工作可靠，成本低，實現曲軸連杆式低速大扭矩液壓馬達偏心套的位置的精確定位和無級變量，而不受實際工作壓力的影響，抗幹擾能力強。
文檔編號F15B11/00GK1644936SQ20051002345
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月20日 優先權日2005年1月20日
發明者李勇, 施光林 申請人:上海交通大學