CN101421511A - 具有轴向活塞的液压马达 - Google Patents

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Abstract

一种具有轴向活塞的液压马达(1)，它包括：容纳马达轴(4)和多个活塞(5)的外壳(2)，多个活塞基本上平行于所述马达轴并作用在围绕所述马达轴(4)安装以便在最大排量结构和最小排量结构之间摆动的旋转斜盘(6)上；用来将所述活塞(5)连接到供给工作流体的回路的至少一个第一导管(8)和一个第二导管(9)；以及根据所述连接导管(8、9)内工作流体的较高压力来改变所述旋转斜盘(6)斜度的液压装置(13)。液压马达(1)设置有使所述液压装置(13)开通和截止的阀装置(14)，阀装置功能地可在第一工作位置和第二工作位置之间移动，在第一工作位置中，所述液压装置(13)被截止，而所述旋转斜盘(6)布置在所述最大排量结构中，在第二工作位置中，所述液压装置(13)被开通，而所述旋转斜盘(6)布置在包括在所述最大和最小排量结构之间的所述施加较高压力平衡的任何角度结构中，所述旋转斜盘(6)在最大和最小排量结构之间连续地和双向地摆动。

Description

具有轴向活塞的液压马达
技术领域
本发明涉及一种具有轴向活塞的液压马达，尤其是涉及用于驱动小型挖掘机等履带的轮驱动器。
背景技术
众所周知，建筑领域中广泛地使用大型或小型挖掘机来挖起、提升和运走泥土、沙子、砾石等材料。
一般规模在1至6吨之间的较小的挖掘机通常被称之为小型挖掘机，并由于其尺寸小而用在操作空间限制的局限的院子内进行的各种作业。
传统的小型挖掘机设置有由液压轮驱动器致动的履带驱动器。
这些轮驱动器由通常为轴向活塞型的液压马达组成，液压马达与一外摆线减速器单元相关联，该减速器单元将运动传输到小型挖掘机的履带上。
与小型挖掘机的液压供给回路相关联的液压马达可具有不同的形状和结构。
小型挖掘机的第一种已知类型的马达由固定排量的马达构成，在工作中其推进由设计中确定的预设量的油，以使挖掘机执行最繁重的工作，例如，爬坡或转动操作，而不阻塞小型挖掘机的履带。
事实上，还不要忘记的是，驱动马达的油压随着小型挖掘机的操作变得越来越繁重而趋于升高，直至达到由液压回路的安全部件所确定的最大压力值为止。
在此最大压力值时，油直接改向到液压回路的排放，旁路通过马达，从而阻碍小型挖掘机的运动。
这些传统型的马达不免有各种缺点，包括这样的情况：它们使马达所安装的小型挖掘机达不到通用和实用性。
为了能使小型挖掘机即使在特别繁重工作条件下也能工作，事实上马达的排量通常非常大(过大)，在其它各种因素都相同的情况下，由此使得很大的地面牵引转矩传递到履带上，导致的害处是严重限制了车辆的移动和操作速度。
鉴于不断地感到需要优化机器的特性和减少院子内工作时间，这种对小型挖掘机移动速度的限制就是一个相当大的缺点。
为了避免这些问题，技术人员设计出设置有可变排量的马达的各种小型挖掘机，即，马达能够在最大排量条件下或最小排量条件下工作，最大排量条件对应于小型挖掘机的低移动速度和相当大的履带驱动转矩，而最小排量条件对应于提高的移动速度和有限的驱动转矩。
在如此机器中，通常借助于手工切换结构来实现排量的变化，操作者可根据运行要求，即根据要求车辆移动速度的高性能还是履带驱动转矩的高性能，来操作该切换机构。
然而，这些小型挖掘机甚至还具有如下的缺点，包括它们不利地要求操作者进行干预，不仅执行机器普通的驱动和操纵，而且要改变马达的排量。
此外，人们还必须考虑到，在小型挖掘机正在移动时，由于挖掘机允许交替地在马达的两个极端结构(最小或最大排量)中工作，所以排量的改变根本不是逐渐地和舒适地进行，且小型挖掘机通常只能由熟练的和专门的操作员进行操作。
大部分时间，在车辆完全地停止之后，才执行排量的改变，因此，中断和减慢了小型挖掘机所进行的工作。
发明内容
本发明的目标是消除已知马达的上述缺点，其提供一种具有轴向活塞的液压马达，该液压马达即使在彼此非常不同的操作条件下也能够有效地进行操作，并允许优化其上安装马达的该机器的特性和其产量，这一切无需操作员直接干预，并不中断其上安装马达的该机器的平移运动。
在此目标内，本发明的一目的是提供一种液压马达，其简单，在实践中可相当容易地提供，使用安全，操作有效，并具有相当低的成本。
该目标以及这些和其它目的将在下文中变得更加明白，上述目标和目的由本发明的具有轴向活塞的液压马达来实现，该液压马达包括：容纳马达轴和多个活塞的外壳，多个活塞基本上平行于所述马达轴并作用在围绕所述马达轴安装以便在最大排量结构和最小排量结构之间摆动的旋转斜盘上；用来将所述活塞连接到供给工作流体的回路的至少一个第一导管和一个第二导管；以及根据所述连接导管内工作流体的较高压力来改变所述旋转斜盘斜度的液压装置，其特征在于，该液压马达包括使所述液压装置开通和截止的阀装置，阀装置功能地可在第一工作位置和第二工作位置之间移动，在第一工作位置中，所述液压装置被截止，而所述旋转斜盘布置在所述最大排量结构中，在第二工作位置中，所述液压装置被开通，而所述旋转斜盘布置在包括在所述最大和最小排量结构之间的所述施加较高压力平衡的任何角度结构中，所述旋转斜盘能在最大和最小排量结构之间连续地和双向地摆动。
附图说明
以下借助于附图中的非限制性的实例，显示了一个具有轴向活塞的液压马达的优选但不排外的实施例，从对该优选实施例的详细描述中，将会更加明白本发明其它的特征和优点，在附图中：
图1是根据本发明的马达的液压回路图，该马达应用于轮驱动器的外摆线减速器单元；
图2是沿根据本发明马达的一纵向平面截取的截面图，该马达处于最大排量的结构；
图3是沿图2中线III-III截取的截面图，使开通和截止阀装置布置在第一工作结构中；
图4是沿根据本发明马达的一纵向平面截取的截面图，该马达处于最小排量的结构；
图5是沿图4中线V-V截取的截面图，使开通和截止阀装置布置在第二工作结构中；
图6是沿根据本发明马达的一纵向平面截取的截面图，该马达处于介于最小和最大排量结构中间的一个可能结构中；
图7是沿图6中线VII-VII截取的截面图，使开通和截止阀装置布置在第二工作位置中；
图8是沿图2中线VIII-VIII截取的截面图；
图9是涉及根据本发明马达的液压装置的图2一部分的放大图。
具体实施方式
参照附图，附图标记1总的表示具有轴向活塞的液压马达，尤其是用于驱动小型挖掘机等履带的轮驱动器的液压马达。
传统上，马达1可安置在小型挖掘机(图中未示出)上，马达连同与其连接的外摆线减速器单元R一起组成所谓的用来驱动履带的轮驱动器。
马达1包括外壳2，外壳分为第一部分2a和第二部分2b，第二部分2b用作为盖子，所述两个部分借助于传统的螺钉装置3互相固定。
第一部分2a是中空的，其内部容纳马达轴4和多个活塞5，活塞平行于马达轴并作用在摆动的旋转斜盘6上，该斜盘6具有彼此倾斜的相对面。第二部分2b可设置在彼此偶联的两个或多个零件内。
每个活塞5设置有球形头5a，其啮合在刚性地与旋转斜盘6连接的对应球形凹座6a内，以允许将其平移运动随着旋转斜盘斜度变化而传递到所述旋转斜盘。
旋转斜盘6在其中心部分具有孔6b，马达轴4布置成通过其中。旋转斜盘6事实上围绕马达轴4安装，以使它可连续地和在最大排量结构和最小排量结构之间双向地摆动。
活塞5容纳在对应缸7内使其可在缸内滑动，缸7连接到至少一个第一导管8和至少一个第二导管9，以便连接到供给加压工作流体(例如油等)的回路。
传统的分配元件10插入在缸7和导管8和9之间。
通向外壳2的导管8和9的入口布置在第二部分2b内，靠近所述入口处有平衡阀11，该阀插入在所述导管之间，由于该阀是本技术领域内技术人员公知类型的阀，对其不再作详细描述。
在平衡阀11下游，分别沿着通向活塞5的导管8和9的部分8a和9a，有限制所述导管内工作流体压力的装置；所述限制装置由一对限制阀12a和12b组成，它们插入在部分8a和9a之间，并适于排放导管8和9之间的工作流体。
在外壳2内有液压装置13，该液压装置根据马达1的压力改变旋转斜盘6的斜度，这里，表达用语“马达压力”用来指分别存在于第一导管8和第二导管9内的工作流体的压力之间的最高压力。适宜的是，根据本发明，旋转斜盘6逐渐地呈现的角度位置正比于马达1的压力。
适宜的是，有一阀装置14用来开通和截止液压装置13，该液压装置13液压地连接到阀装置14。
阀装置14功能地在第一工作位置和第二工作位置之间移动，在第一工作位置中，液压装置13被截止，而旋转斜盘6保持不变地布置在最大排量结构中，在第二工作位置中，液压装置13被开通，而旋转斜盘6连续地和双向地摆动，通过所述最大排量结构和最小排量结构之间的无限稳定平衡位置中。
使液压装置13处于第二工作位置，旋转斜盘6布置在平衡的结构中，该平衡结构对应于活塞5上的马达1的压力。
图6和7借助于实例示出一种可能的中间结构，其中，旋转斜盘6布置在沿最大斜度(最大排量结构)和最小斜度(最小排量结构)之间摆动的可能无限多稳定平衡条件中的一种条件。
阀装置14包括一个五通型阀，该阀具有两个设置有纵向凹座15的分立位置，该纵向凹座15形成在第二部分2b内，并功能地连接到液压装置13，连接到用来排放和回收流体的储罐16，以及连接到两个隔间17和18，以便分别地连接到从平衡阀11输出的导管8和9。纵向凹座15通过排放导管16a连接到储罐16。
滑动件19可滑动地和贴合地布置在纵向凹座15内，并设置有轮廓部分19a，其适于允许/阻止流体通过所述凹座。
此外，阀装置14包括致动滑动件19沿纵向凹座15滑动的装置20，该滑动介于第一工作位置和第二工作位置之间，第一工作位置对应于液压装置13与排放导管16a的连接，而第二工作位置对应于液压装置13与导管8和9的连接。
适宜的是，液压装置20是液压驱动型的装置，并包括容纳驱动流体的腔室21，腔室面向滑动件19的第一端19b并可连接到供给驱动流体的装置，该供给装置适于抵靠所述滑动件的横向表面与诸如螺旋弹簧那样的弹性压缩装置22相对地推进所述流体，该弹性压缩装置插入在滑动件19的第二端19c(与第一端19b相对)和外壳2之间。
尤其是，容纳腔室21在第一端19b处一体地形成在第二部分2b内，并布置成面向滑动件19的横表面。
有利地是，液压装置13包括至少一个单作用线性型的致动器23，其与外壳2内部相关联，并适于致动旋转斜盘6的摆动，以使它从最大排量结构朝向最小排量结构移动。沿着基本上平行于所述活塞方向并与所述活塞方向相对的某一方向，致动器23作用在与活塞5作用的面相对的旋转斜盘6的面上。
较佳地，液压装置13提供两个致动器23，图中仅可见其中一个，它们互相平行并偏移在马达轴4的相对侧上。
旋转斜盘6可围绕一轴线摆动，该轴线与由突出到第一部分2a内的台肩25形成的边缘24相一致，在最大排量结构中，旋转斜盘6布置成邻抵该边缘。诸致动器23与边缘24等距离。
每个致动器23由活塞26构成，活塞26容纳在圆柱形缸套27内并可在其中滑动，该缸套27整体地形成在第一部分2a内。
有利地是，每个活塞26由用来导向连杆29的杯子28组成，连杆29从所述杯子朝向旋转斜盘6伸出，并具有多个端部，端部具有球形并连接到杯子28和旋转斜盘6中形成的对应凹座内。
所述球形连接器允许有摩擦并确保最佳地将运动传递到旋转斜盘6，不管在何种运行条件(排量)下，马达1都达到显著的效率和可靠性。
在图中，附图标记29a和29b表示连杆29的彼此相对的端部，附图标记6c表示形成在与部分29a啮合的旋转斜盘6的表面上的球形凹座，而附图标记28a表示形成在将部分29b容纳在其中的杯子28内的球形凹座。
设置一将部分29b固定在凹座28a内的传统的密封环30。
诸如螺旋弹簧31那样的弹性压缩装置插入在每个杯子28和对应缸套27底部之间。
此外，液压装置13包括将缸套27连接到阀装置14的回路32。该回路32在第一工作位置中连接到流体排放和回收储罐16，该回路32在第二工作位置中连接到导管8和9。
该回路32包括两个管形部分32a和32b，每个部分插入在对应致动器23和阀装置14之间，在第二工作位置中，每个部分分别地连接到第一导管8和第二导管9。
液压装置13还设置有压力截断阀33，其插入在回路32和储罐16之间，如果马达的压力即导管8和9内工作流体的最大压力超过预设的阈值，则该压力截断阀适于从致动器23排放工作流体。
压力截断阀33设置有纵向凹座34，其整体地形成在第二部分2b内，并设置有可连接到管形部分32a和32b的入口端口34a，还设置有连接到储罐16的排放端口34b。
采用流量控制滑动件35，它可在纵向凹座34内贴合地滑动，并布置成与反作用销36接触，该销36面向可连接到导管8和9的腔室37。在本发明的一替代实施例中，流量控制滑动件35可在一端延伸而形成与其形成一体并代替反作用销36的杆。
在外壳2和流量控制滑动件35之间，在反作用销36的相对侧上，插入诸如螺旋弹簧那样的与所述销相对照的弹性压缩装置38。
有利地是，液压装置13还包括第一选择阀39，其设置有两个入口39a和39b，它们分别连接到第一和第二管形部分32a和32b，并设置有一出口39c，其与压力截断阀33的入口端口33a一致；还有第二选择阀40，其设置有两个入口40a和40b，它们分别连接到第一和第二导管8和9，并设置有一连接到腔室37的出口40c。
本发明的操作如下。
在其上安装有马达1的小型挖掘机的起动过程中，送到容纳腔室21内的驱动流体压力不足以克服弹性装置22的抵抗力，这样就相应地将滑动件19保持在第一工作位置中。
在此位置中，连接回路32和与回路相关联的致动器23连接到排放导管16a，将活塞26布置在对应于最大排量结构的位置中。
在小型挖掘机的正常运行过程中，操作者可决定继续在最大排量状态下工作，将滑动件19留在第一工作位置中，或决定作用在致动装置20上，以将阀装置14切换到第二工作位置并允许开通液压装置13，根据小型挖掘机的操作要求，该液压装置13适于自动地将马达1的排量变化到包括在最小和最大排量结构之间的任何中间结构。
通过将加压工作流体送到容纳腔室21内，在实践中滑动件19相对于弹性装置22移动，打开端口以使工作流体在隔间17和18和管形部分32a和32b之间通过。
在这些情形中，马达1排量的切换由压力截断阀33确定，并取决于小型挖掘机的工作状态。
在机器不是特别繁重的工作状态下，例如，马达压力减小，而作用在反作用销36上的工作流体的静液压载荷变得低于弹性装置38的设定值；因此，流量控制滑动件35布置成阻塞入口端口34a和排放端口34b之间的通道，连接回路32和致动器23内的工作流体压力提高，因此使旋转斜盘6从最大排量结构朝向最小排量结构移动。
当小型挖掘机的工作状态变得繁重时，例如，爬坡或转动时，马达1的压力超过弹性装置38的设定值，存在于连接回路32和致动器23内的工作流体通过压力截断阀33排放，改变旋转斜盘6的斜度，逐渐地恢复马达1的最大排量结构。
在实践中，业已发现所述本发明达到了所提出的目标和目的。
如此构思的本发明易于作出许多种修改和变化，所有这些修改和变化均在附后权利要求书的范围之内。
所有的细节还可用技术上等同的其它元件代替。
在实践中，所采用材料及相随的形状和尺寸可根据要求任意选取，由此并不放弃附后权利要求书的保护范围。
本申请要求对意大利专利申请No.MO2006A000122的优先权，在此以参见的方式引入该专利申请的内容。

Claims (20)

1.一种具有轴向活塞的液压马达，包括：容纳马达轴和多个活塞的外壳，所述多个活塞基本上平行于所述马达轴并作用在围绕所述马达轴安装以便在最大排量结构和最小排量结构之间摆动的旋转斜盘上；用来将所述活塞连接到供给工作流体的回路的至少一个第一导管和一个第二导管；以及根据所述连接导管内工作流体的较高压力来改变所述旋转斜盘斜度的液压装置，其特征在于，所述液压马达包括使所述液压装置开通和截止的阀装置，所述阀装置功能地可在第一工作位置和第二工作位置之间移动，在所述第一工作位置中，所述液压装置被截止，而所述旋转斜盘布置在所述最大排量结构中，在所述第二工作位置中，所述液压装置被开通，而所述旋转斜盘布置在包括在所述最大和最小排量结构之间的所述施加较高压力平衡的任何角度结构中，所述旋转斜盘在所述最大和最小排量结构之间连续地和双向地摆动。
2.如权利要求1所述的马达，其特征在于，所述阀装置包括具有分立位置的阀。
3.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述阀装置包括五通二位置的阀。
4.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述阀装置包括：至少一个纵向凹座，所述凹座形成在所述外壳内，连接到所述连接导管，连接到所述液压装置，并连接到流体排放和回收储罐；至少一个滑动件，所述滑动件关联成可在所述凹座内贴切地滑动并设置有至少一个轮廓部分，所述轮廓部分适于允许/阻止流体通过所述凹座；以及用来致动所述滑动件沿所述凹座滑动的装置。
5.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述致动装置是液压驱动型的装置。
6.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述致动装置包括至少一个用来容纳驱动流体的腔室，所述腔室面向所述滑动件的至少一个大致横向的表面，并可连接到用来与插入在所述滑动件和所述外壳之间的弹性装置相对地馈送所述驱动流体的装置。
7.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述容纳腔室在所述滑动件的第一端处形成在所述外壳内。
8.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述弹性装置布置在所述滑动件的第二端。
9.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述液压装置包括：至少一个致动器，所述致动器与所述外壳相关联，并适于沿从所述最大排量结构移向所述最小排量结构的方向致动所述旋转斜盘摆动；以及至少一个将所述致动器连接到所述阀装置的回路，在所述第一工作位置中，所述连接回路连接到所述流体排放和回收储罐，在所述第二工作位置中，所述连接回路连接到所述连接导管中的至少一个连接导管。
10.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述致动器是单作用的线性型。
11.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述致动器包括与所述外壳相关联的缸套和致动所述旋转斜盘摆动的活塞，所述旋转斜盘可滑动地与所述缸套相关联，所述活塞借助于球形连接器与所述旋转斜盘相关联。
12.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述活塞包括杯子和连杆，所述杯子相关联成可沿所述缸套滑动，所述连杆的端部基本上呈球形，所述连杆插入在所述杯子和所述旋转斜盘之间并借助于对应的球形连接器与所述旋转斜盘相关联。
13.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述液压装置包括至少两个所述致动器，并且，所述连接回路包括至少一个第一管形部分和一个第二管形部分，所述管形部分插入在所述致动器和所述阀装置之间，在所述第二工作位置中，所述第一管形部分和第二管形部分分别连接到所述第一连接导管和第二连接导管。
14.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述液压装置包括至少一个压力截断阀，所述压力截断阀插入在所述连接回路和所述流体排放和回收储罐之间，并如果所述连接导管内工作流体最大压力超过预设的阈值，则所述压力截断阀适于从所述致动器中的至少一个致动器中排放工作流体。
15.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述压力截断阀包括：纵向凹座，所述纵向凹座设置有至少一个连接到所述管形部分中的至少一个管形部分的入口端口以及至少一个连接到所述流体排放和回收储罐的排放端口；至少一个流动控制滑动件，所述流动控制滑动件可贴合地在所述纵向凹座内滑动并与至少一个反作用销相关联，所述反作用销面向连接到所述连接导管中的至少一个连接导管的腔室；以及与所述反作用销相对的弹性装置，所述弹性装置插入在所述滑动件和所述外壳之间。
16.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述液压装置包括第一选择阀，所述第一选择阀设置有两个连接到所述第一管形部分和第二管形部分的入口和连接到所述压力截断阀的所述入口端口的出口。
17.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述液压装置包括第二选择阀，所述第二选择阀设置有两个连接到所述第一连接导管和第二连接导管的入口和连接到所述压力截断阀的所述腔室的出口。
18.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，包括用来限制所述连接导管内工作流体压力的装置。
19.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，所述限制装置包括一对限制阀，所述限制阀插入在所述连接导管之间，并适于将工作流体从一个导管排放到另一导管。
20.如上述权利要求中一项或多项所述的马达，其特征在于，包括插入在所述连接导管之间的平衡阀。
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