一種聯體液壓泵馬達集成配流油路鑄件的製作方法

2023-11-02 11:20:52

本發明屬於液壓泵、液壓馬達技術領域，涉及一種聯體液壓泵馬達集成配流油路鑄件。

背景技術：

聯體液壓泵馬達是應用於閉式無級驅動系統的核心部件，與分體液壓泵馬達的區別在於配流油路是否一體成形。現有聯體液壓泵馬達的油路將補油閥與高壓閥同時布置在泵側，為了強化涼油與熱油的快速混合能力以提高使用溫度上限，不得不加大補油路的長度，直接造成集成配流油路曲折複雜，存在鑄造難度大、成本高、周期長的問題；現有的聯體液壓泵馬達的集成配流油路在減重設計方面考慮得較為欠缺，尚未採用輕量化原則進行設計。

技術實現要素：

(一)發明目的

本發明的目的是：提供一種聯體液壓泵馬達的集成配流油路鑄件，通過將高壓閥組與補油閥分別布置於泵側和馬達側，解決聯體液壓泵馬達集成配流油路曲折、鑄造困難、厚度過大的問題；通過在集成配流油路鑄件外露面增加凹陷沉槽和收縮包絡曲面，解決鑄件輕量化的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種聯體液壓泵馬達集成配流油路鑄件，在所述鑄件的貼合面上，沿縱向中線，在鑄件頂部設置一個過流孔作為補油孔1，鑄件中上部設置一個盲孔作為馬達尾軸承座孔6，鑄件中下部設置一個盲孔作為泵尾軸承座孔11，補油孔1用於連通補油進口，馬達尾軸承座孔6和泵尾軸承座孔11用於安裝軸承，在馬達尾軸承座孔6外圍圓周均布有四個過流孔，分別為位於馬達尾軸承座孔6左側由上至下的左側第一馬達配流孔4、左側第二馬達配流孔7，位於馬達尾軸承座孔6右側由上至下的右側第一馬達配流孔5、右側第二馬達配流孔8；在泵尾軸承座孔11外圍圓周均布有四個過流孔，分別為位於泵尾軸承座孔11左側由上至下的左側第一泵配流孔9、左側第二泵配流孔12，位於泵尾軸承座孔11右側由上至下的右側第一泵配流孔10、右側第二泵配流孔13；其中，左側第一馬達配流孔4、左側第二馬達配流孔7、左側第一泵配流孔9、左側第二泵配流孔12相互連通為一組，右側第一馬達配流孔5、右側第二馬達配流孔8、右側第一泵配流孔10、右側第二泵配流孔13相互連通為一組，用於連通轉子高低壓油腔；在鑄件上端側面，有對稱布置的左側補油閥孔2和右側補油閥孔3，用於安裝補油閥組；在鑄件底端面，有對稱布置的兩個過流孔，分別為左側洩油孔14和右側洩油孔15，用於連通高壓控制閥組；以上油路光滑過渡連接，均位於同一平面內，各過流孔相互連通。

其中，所述左側補油閥孔2和右側補油閥孔3均為安裝單向閥所設計。

其中，在所述鑄件外露面上，設置凹形槽，用於減輕整體重量。

其中，所述鑄件的外形與內部兩側油路均沿馬達尾軸承座孔6、泵尾軸承座孔11的連心線對稱布置。

其中，所述鑄件在非油路區域的厚度相對油路區域的厚度減小15％-60％。

其中，所述鑄件的馬達尾軸承座孔6、泵尾軸承座孔11、左側補油閥孔2和右側補油閥孔3為圓形，補油孔1、左側第一馬達配流孔4、左側第二馬達配流孔7、左側第一泵配流孔9、左側第二泵配流孔12、右側第一馬達配流孔5、右側第二馬達配流孔8、右側第一泵配流孔10、右側第二泵配流孔13設計為圓形或橢圓形。

其中，所述鑄件中，左側補油閥孔2和右側補油閥孔3的直徑相等，左側第一馬達配流孔4、左側第二馬達配流孔7、左側第一泵配流孔9、左側第二泵配流孔12、右側第一馬達配流孔5、右側第二馬達配流孔8、右側第一泵配流孔10、右側第二泵配流孔13的幾何尺寸相同，馬達尾軸承座孔6和泵尾軸承座孔11直徑相等。

其中，所述補油孔1位於馬達側，且孔中心線距離馬達軸線不超過150mm，有利於涼油和馬達回油及早充分混合，左側洩油孔14和右側洩油孔15位於泵側，補油孔與洩油孔分列於馬達側與泵側，有利於理順油路，避免了油路走向曲折的問題。

其中，所述左側第一馬達配流孔4、左側第二馬達配流孔7與左側補油閥孔2連通的油路是補油路，與左側第一泵配流孔9、左側第二泵配流孔12連通的油路是閉式系統的主油路，主油路通流面積是補油路通流面積的1.5倍。

其中，所述鑄件中的油路，截面設計為圓角矩形，壁厚不低於10mm。

(三)有益效果

上述技術方案所提供的聯體液壓泵馬達的集成配流油路鑄件，顯著效果在於：1)本發明採用洩油孔與補油孔分置於泵側和馬達側的油路設計方案，解決了集成配流油路複雜、鑄件困難及厚度過大的問題；2)本發明將補油路布置於馬達側，解決了循環工作的熱油與油箱補入的涼油快速混合的問題；3)本發明採用的收縮包絡曲面設計，解決了集成油路鑄件輕量化的問題。

附圖說明

圖1為本發明聯體液壓泵馬達集成配流油路鑄件的結構示意圖；

圖2為圖1的液壓油路原理圖；

圖3為圖1的b-b剖視圖；

圖4為圖1的c-c剖視圖；

圖5為圖1的d-d剖視圖；

圖6為圖1的g-g剖視圖；

圖中：1.補油孔；2.左側補油閥孔；3.右側補油閥孔；4.左側第一馬達配流孔；5.右側第一馬達配流孔；6.馬達尾軸承座孔；7.左側第二馬達配流孔；8.右側第二馬達配流孔；9.左側第一泵配流孔；10.右側第一泵配流孔；11.泵尾軸承座孔；12.左側第二泵配流孔；13.右側第二泵配流孔；14.左側洩油孔；15.右側洩油孔。

具體實施方式

為使本發明的目的、內容、和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語「上」、「下」、「左」、「右」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接連接，也可以是通過中間媒介間接連接，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以視具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

參照圖1至圖6所示，本實施例鑄件的貼合面為平面，具有近似長方形特徵，與貼合面相對的外露表面是按照輕量化要求設計的規則凹凸曲面，其餘表面為一般鑄造的平面或弧面。

在鑄件的貼合面上，沿縱向中線，在鑄件頂部設置一個過流孔作為補油孔1，鑄件中上部設置一個盲孔作為馬達尾軸承座孔6，鑄件中下部設置一個盲孔作為泵尾軸承座孔11，補油孔1用於連通補油進口，馬達尾軸承座孔6和泵尾軸承座孔11用於安裝軸承，在馬達尾軸承座孔6外圍圓周均布有四個過流孔，分別為位於馬達尾軸承座孔6左側由上至下的左側第一馬達配流孔4、左側第二馬達配流孔7，位於馬達尾軸承座孔6右側由上至下的右側第一馬達配流孔5、右側第二馬達配流孔8；在泵尾軸承座孔11外圍圓周均布有四個過流孔，分別為位於泵尾軸承座孔11左側由上至下的左側第一泵配流孔9、左側第二泵配流孔12，位於泵尾軸承座孔11右側由上至下的右側第一泵配流孔10、右側第二泵配流孔13；其中，左側第一馬達配流孔4、左側第二馬達配流孔7、左側第一泵配流孔9、左側第二泵配流孔12相互連通為一組，右側第一馬達配流孔5、右側第二馬達配流孔8、右側第一泵配流孔10、右側第二泵配流孔13相互連通為一組，用於連通轉子高低壓油腔；在鑄件上端側面，有對稱布置的左側補油閥孔2和右側補油閥孔3，用於安裝補油閥組；在鑄件底端面，有對稱布置的兩個過流孔，分別為左側洩油孔14和右側洩油孔15，用於連通高壓控制閥組；以上油路光滑過渡連接，均位於同一平面內，各過流孔相互連通。

左側補油閥孔2和右側補油閥孔3均為單向閥。

在鑄件外露面上，有一個凹形槽，用於減輕整體重量。

在上述技術方案中，鑄件的外形與內部兩側油路均沿馬達尾軸承座孔6、泵尾軸承座孔11的連心線對稱布置，解決高壓泵與高壓馬達之間連接油路的鑄造成形困難的問題，解決補油路與洩油路的空間相對布置問題，減少厚度方向尺寸和整體重量。

本實施例內部油路工作特點為：從位於中心線的補油孔1進入，經補油腔向左右兩側油路對稱發展，左右兩側油路分別經過各自的補油閥腔，並轉過90°依次連通高/低壓側過流孔，左側第一馬達配流孔4、左側第二馬達配流孔7、左側第一泵配流孔9、左側第二泵配流孔12和右側第一馬達配流孔5、右側第二馬達配流孔8、右側第一泵配流孔10、右側第二泵配流孔13，延伸至高壓閥組貼合面過流孔左側洩油孔14和右側洩油孔15為止，油路在高/低壓側通流截面加大，在泵與馬達的連接段即左側第二馬達配流孔7至左側第一泵配流孔9和右側第二馬達配流孔8至右側第一泵配流孔10達到最大，油路全部位於同一平面內，沒有明顯的尖角銳邊，油路過渡段以直線和圓弧線連接，最小油路壁厚不低於10mm。

鑄件在非油路區域的厚度相對油路區域的厚度減小15％-60％，高壓閥組貼合面的大小和形狀根據高壓閥組而定，一般為矩形平面。

所述鑄件的馬達尾軸承座孔6、泵尾軸承座孔11、左側補油閥孔2和右側補油閥孔3為圓形，補油孔1、左側第一馬達配流孔4、左側第二馬達配流孔7、左側第一泵配流孔9、左側第二泵配流孔12、右側第一馬達配流孔5、右側第二馬達配流孔8、右側第一泵配流孔10、右側第二泵配流孔13可以設計為圓形、橢圓形或其他幾何形狀。

鑄件中，左側補油閥孔2和右側補油閥孔3的直徑相等，左側第一馬達配流孔4、左側第二馬達配流孔7、左側第一泵配流孔9、左側第二泵配流孔12、右側第一馬達配流孔5、右側第二馬達配流孔8、右側第一泵配流孔10、右側第二泵配流孔13的幾何特徵尺寸相同，馬達尾軸承座孔6和泵尾軸承座孔11直徑相等，各孔口直徑依據工作要求制定，但最小孔口控制壁厚不應低於10mm。

補油孔1位於馬達側，且孔中心線距離馬達軸線距離不超過150mm，有利於涼油和馬達回油及早充分混合，左側洩油孔14和右側洩油孔15位於泵側，補油孔與洩油孔分列於馬達側與泵側，有利於理順油路，避免了油路走向曲折的問題。

下面結合每幅附圖對本發明方案進行描述。

如圖1所示，示出了本實施例鑄件的補油孔、兩個補油單向閥孔、四個馬達側配流孔、馬達側軸承座孔、四個泵側配流孔、泵側軸承座孔、兩個洩油孔的布置位置和相對位置關係。

如圖2所示：補油孔1用於連通油箱；左側補油閥孔2和右側補油閥孔3對稱布置，用於安裝單向閥，控制油液補入的方向；左側補油閥孔2、左側第一馬達配流孔4、左側第二馬達配流孔7、左側第一泵配流孔9、左側第二泵配流孔12與左側洩油孔14為一組且相互連通，對應為hpa；右側補油閥孔3、右側第一馬達配流孔5、右側第二馬達配流孔8、右側第一泵配流孔10、右側第二泵配流孔13與右側洩油孔15為一組且相互連通，對應為hpb；hpa與hpb結構形式完全對稱，可滿足液壓泵雙向變量的工作要求；左側洩油孔14和右側洩油孔15一同連入高壓安全閥，高壓閥根據液壓泵的液壓狀況決定是否將hpa與hpb連通，以防止系統過載。

在聯體泵馬達工作過程中，從補油孔1補入較低溫度的液壓工作油，以hpa為高壓hpb為低壓為例，左側補油閥孔2打開，右側補油閥孔3關閉。補入的液壓油先與馬達側配流孔47回流的較高溫度的液壓油混合，在壓差的驅動下，兩股液壓油一起流入左側第一泵配流孔9、左側第二泵配流孔12和左側洩油孔14。在液壓泵軸的帶動下，輸出不同排量大小的高壓油，經右側第一泵配流孔10、右側第二泵配流孔13流入右側洩油孔15與右側第一馬達配流孔5、右側第二馬達配流孔8，液壓油推動液壓馬達，實現功率傳遞。如果液壓油壓力在安全範圍內，高壓閥組將左側洩油孔14、右側洩油孔15封閉隔離，反之，兩左側補油閥孔2個洩油孔連通，實現壓力保護。

如圖3所示，鑄件沿著b-b截面形成的剖視圖，展示了部分左側補油閥孔2、左側第一馬達配流孔4、左側第二馬達配流孔7、左側第一泵配流孔9、左側第二泵配流孔12與左側洩油孔14連通油路情況。左側第一馬達配流孔4、左側第二馬達配流孔7與左側補油閥孔2連通的油路是補油路，與左側第一泵配流孔9、左側第二泵配流孔12連通的油路是閉式系統的主油路，主油路的流量明顯大於補油路，一般主油路的通流面積t2是補油路t1的1.5倍。鑄件在z端面需機械加工，材料去除後的厚度與y端面的厚度相等，控制厚度不少於15mm。

如圖4所示，鑄件沿著c-c截面形成的剖視圖，展示了補油孔1、馬達尾軸承座孔6與泵尾軸承座孔11的相對布置情況。在t端面上設計有光滑過渡連接的沉槽，以減輕鑄件的重量，沉槽控制深度是被動尺寸，取決於軸承座孔對應位置處的最小鑄造壁厚，控制厚度h不少於30mm。

如圖5所示，鑄件沿著d-d截面形成的剖視圖，展示了補油孔1與左側補油閥孔2和右側補油閥孔3的連通細節。在三通部分設計為圓角柱形腔室，柱截面的直徑為補油路的2倍，用於緩衝補油壓力和流量脈動。

如圖6所示，鑄件沿著g-g截面形成的剖視圖，展示了集成配流油路的截面形狀及壁厚。油路截面一般設計為圓角矩形，以充分利用鑄件形式特徵，擴大通流截面面積，減輕無用鑄件重量，控制壁厚h不應低於10mm。

綜上所述，本實施例聯體液壓泵馬達集成配流油路鑄件包括兩個貼合平面、一組外露曲面、一組軸承安裝盲孔、兩組高/低壓側過流孔、一個補油孔、一組補油閥過流孔和一組高壓閥過流孔；兩個貼合面，較大的是與聯體泵馬達殼體配合，較小的是與高壓閥組配合；一組外露曲面，按照油路走向形成的收縮包絡曲面；軸承安裝盲孔，具有圓形特徵，位於鑄件對稱軸線之上；高/低壓側過流孔，每組四個，均布於軸承安裝盲孔四周；補油孔位於鑄件對稱軸線上，過流方向垂直於貼合面；補油閥過流孔，對稱布置於補油孔兩側；高壓閥過流孔有兩個，對稱布置於鑄件軸線兩側，過流方向平行於貼合面；所有過流孔相互連通，用於流通液壓介質。

本發明適用於聯體液壓泵馬達，特別適用於高壓和超高壓聯體液壓泵馬達。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護範圍。