CN104564892A - 一种用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达，包括输出轴、缸体、前端盖和后端盖；缸体中对称设置有定子叶片，输出轴上对称设置有转子叶片；定子叶片与缸体、转子叶片与输出轴均为一体式结构；转子叶片两侧分别开有油腔通道，使对置油腔连通；定子叶片和转子叶片的中间位置均设置有内部密封装置；内部密封装置由弹簧片、密封框和密封片组成；前端盖包括油口、排气孔和前端盖定位销孔；前后端盖内设置有轴套、轴向密封装置、轴用斯特封和防尘圈；轴向密封装置由波形弹簧片、锥形垫圈和密封环组成。本发明双叶片摆动液压马达结构简单紧凑，体积重量小，制造成本低，能确保油腔高压密封，又能满足主动稳定杆性能要求。

Description

一种用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达

技术领域

本发明属于车辆安全技术领域，具体涉及一种用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达。

背景技术

针对车辆底盘系统必须为驾驶员提供最佳行驶舒适性、较高行驶安全性和较大操纵简单性，其中车辆侧倾是影响舒适性和安全性的重要因素之一。作为汽车独立悬架系统的重要安全件，主动稳定杆在汽车转弯或遇到阻力时可提高操作的稳定性，防止车身发生过大的横向侧倾。液压马达作为主动稳定杆的执行器，在车辆转弯或遇到阻力时，由液压系统驱动液压马达输出扭矩带动稳定杆摆动，以防止车身侧倾。液压马达在整个系统中起到了至关重要的作用，液压马达的性能好坏直接影响到主动稳定杆所能提供的舒适性和安全性。

主动稳定杆在工作时，只需由液压马达驱动左右半杆在某一角度范围内往复摆动，而双叶片摆动液压马达恰好能满足该要求。目前，叶片式摆动马达为了确保高压腔和低压腔之间的密封，转子和定子上都配备有滑动密封元件；以及为了确保油腔和输出轴之间的密封，输出轴与端盖间配备有转动密封元件；但双叶片马达的泄漏问题恰恰出现在这些密封区域。专利号ZL 90203233.X的《叶片式摆动马达》技术方案：用定位销将定子与前后端盖连接；转子安装在输出轴上相应的槽内，用销钉定位螺钉紧固；用螺钉将前盖、后盖和缸体连接一体；定子用耐油橡胶或聚氨酯封闭式矩形密封圈，转子用耐油橡胶或聚氨酯开口式矩形密封圈；采用轴承支撑输出轴转动；虽然在一定程度上可以缓解双叶片马达的泄漏问题，但是仍然存在高压泄漏问题，该马达公称压力仅为6.3MPa；而同时存在装配复杂、体积重量过大的问题，使得该马达不能应用在主动稳定杆中。

由此可见，国产双叶片式摆动马达普遍存在高压泄漏、承载能力低和抗冲击差以及重量过大等缺点。目前，尚没有出现一款适用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的不足之处，提出一种结构简单紧凑、体积重量小、制造成本低的用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达，以期能保证高压腔与低压腔间的密封性及油腔和输出轴之间的密封性，同时满足主动稳定杆性能的要求。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达，包括：输出轴、缸体、前端盖和后端盖；所述输出轴通过前端盖和后端盖支撑固定在所述缸体中；所述主动稳定杆包括稳定杆左半杆和稳定杆右半杆；所述前端盖一侧的输出轴通过套筒与所述稳定杆左半杆焊接；所述后端盖与所述稳定杆右半杆焊接；其结构特点是：

在所述缸体中对称设置有定子叶片；所述定子叶片与缸体为一体式结构；所述定子叶片包括第一定子叶片和第二定子叶片；在所述定子叶片的中间位置分别设置有定子安装槽；在所述第一定子叶片上开设有缸体定位销孔，所述缸体定位销孔用于前端盖和缸体的装配；

所述输出轴上对称设置有转子叶片；所述转子叶片与输出轴为一体式结构；所述转子叶片包括第一转子叶片和第二转子叶片；在所述转子叶片的中间位置分别设置有转子安装槽；在所述第一转子叶片的一侧开设第一油腔通道贯穿至所述第二转子叶片的另一侧；在所述第一转子叶片的另一侧开设第二油腔通道贯穿至所述第二转子叶片的一侧；所述第一油腔通道和第二油腔通道处于所述输出轴不同截面上的交叉位置；将所述输出轴的转子叶片和缸体的定子叶片交叉装配，使得所述缸体内部形成四个液压油腔；通过所述第一油腔通道和第二油腔通道使得所述四个液压油腔分别形成对角油腔连通结构；

在所述前端盖的外侧面上贯穿设置有第一油口、第二油口、第一排气孔和第二排气孔；在前端盖的内侧面上设置有与所述缸体定位销孔位置相对应的前端盖定位销孔，利用定位销固定所述前端盖定位销孔和缸体定位销孔，使所述前端盖与缸体形成定位装配；

在所述定子安装槽和转子安装槽中分别设置有内部密封装置；所述内部密封装置包括：弹簧片、密封框、密封片；在所述两个密封片之间设置有所述密封框；在所述密封框中安装有一个或多个弹簧片；通过所述弹簧片在径向和轴向的预紧力，使得所述内部密封装置形成相邻液压油腔间的密封结构；

在所述前端盖和后端盖的内侧面内分别设置有轴向密封装置；所述轴向密封装置包括：波形弹簧片、锥形垫圈和密封环；所述波形弹簧片置于最内侧，贴紧所述前端盖和后端盖内壁；所述密封环置于最外侧，贴紧转子叶片；所述锥形垫圈置于所述波形弹簧片和密封环之间；利用所述波形弹簧片在轴向的预紧力，通过所述锥形垫圈压紧密封环与转子叶片和前后端盖之间的间隙，使得所述轴向密封装置形成所述四个液压油腔与前后端盖之间的密封结构。

本发明所述的用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达，其结构特点也在于：

设置所述后端盖所在侧的输出轴后半段为空心轴。

设置所述前端盖一侧的输出轴和稳定杆左半杆分别通过花键与所述套筒配合后焊接固定；设置所述后端盖与所述稳定杆右半杆通过花键配合后焊接固定；所述前端盖和后端盖分别与所述缸体焊接配合。

所述密封框、密封片和密封环采用聚四氟乙烯材料。

在所述前端盖和后端盖的轴向密封装置内侧分别设置有轴套，所述轴套与输出轴的轴颈形成配合结构，以支撑所述输出轴和缸体的相对摆动。

所述轴套可选用铜套、石墨铜套或自润滑轴套。

在所述前端盖和后端盖的外侧面内分别设置有轴用斯特封；以所述轴用斯特封与输出轴轴颈的配合关系形成所述输出轴与外界的密封结构。

在所述前端盖的轴用斯特封外侧设置有防尘圈，以所述防尘圈与输出轴的配合关系形成防尘结构。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明通过设计内部密封装置，确保了高压腔与低压腔之间的密封性；以及通过设计轴向密封装置，确保了油腔和输出轴之间的密封性；所设计的密封装置结构简单、制造本身低、并能达到较高的密封效果，从而解决了高压泄漏问题。

2、本发明通过采用定子叶片与缸体一体式结构以及转子叶片与输出轴一体式结构，克服了现有技术中定子叶片与缸体间泄漏、转子叶片与输出轴间泄漏以及制造成本高、装配复杂的问题，从而使得该马达消除了定子叶片与缸体间泄漏、转子叶片与输出轴间泄漏的问题，同时装配简单。

3、相比现有技术中采用螺栓连接缸体与端盖的方式，本发明通过采用缸体和端盖焊接方式连接，使得马达径向尺寸减小、重量减轻，同时缸体与端盖间具有更好的密封性。

4、本发明前端盖设计有两个排气孔，使得实现对油腔内气体的排放作用。

5、本发明的输出轴后半段为空心轴设计，在保证输出轴强度的条件下大大减轻了整体重量。

6、本发明在前端盖和后端盖内分别设置有轴套，与输出轴轴颈形成配合结构，以支撑所述输出轴和缸体的相对摆动，相对现有技术中采用滚动轴承的方案，使得该马达整体结构紧凑简单、径向尺寸减小、重量减轻。

7、本发明因具有较高的密封性以及整体紧凑结构的设计，使得该马达相对现有技术的双叶片马达，能在更轻重量、更小尺寸的前提下，提供更大的输出转矩；从而能满足主动稳定杆性能要求，适用于多种车型用主动稳定杆；以本发明85mm外缸径马达为例，该马达整体质量仅为4.3kg；在18MPa油压下，马达可提供800Nm转矩。

附图说明

图1为本发明双叶片摆动液压马达装配示意图；

图2为本发明双叶片摆动液压马达横向剖视图；

图3a为本发明马达前端盖外侧面立体图；

图3b为本发明马达前端盖内侧面立体图；

图4为本发明马达输出轴示意图；

图5为本发明马达油腔通道示意图；

图6为本发明马达缸体示意图；

图7为本发明马达内部密封装置示意图；

图8为本发明马达轴向密封装置示意图；

图中序号：1输出轴；2防尘圈；3a前轴用斯特封；3b后轴用斯特封；4前端盖；5定位销；6缸体；7a前轴向密封装置；7a后轴向密封装置；8a前轴套；8b后轴套；9后端盖；10稳定杆左半杆；11套筒；12稳定杆右半杆；13a第一油口；13b第二油口；14a第一排气孔；14b第二排气孔；15前端盖定位销孔；16a第一转子叶片；16b第二转子叶片；17a第一定子叶片；17b第二定子叶片；18a第一液压油腔；18b第二液压油腔；18c第三液压油腔；18d第四液压油腔；19a第一安装槽；19b第二安装槽；19c第三安装槽；19d第四安装槽；20缸体定位销孔；21a第一油腔通道；21b第二油腔通道；22a第一内部密封装置；22b第二内部密封装置；22c第三内部密封装置；22d第四内部密封装置；23弹簧片；24密封框；25a第一密封片；25b第二密封片；26波形弹簧片；27锥形垫圈；28密封环。

具体实施方式

本实施例中，参见图1，一种用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达，包括：输出轴1、缸体6、前端盖4和后端盖9；输出轴1通过前端盖4和后端盖9支撑固定在缸体6中；主动稳定杆包括稳定杆左半杆10和稳定杆右半杆12；前端盖4一侧的输出轴1通过套筒11与稳定杆左半杆10焊接；后端盖9与稳定杆右半杆12焊接，从而使得双叶片摆动液压马达能利用输出轴1和后端盖9驱动稳定杆左半杆10和稳定杆右半杆12相对运动；

参见图6，在缸体6中对称设置有定子叶片；定子叶片与缸体6为一体式结构；定子叶片包括第一定子叶片17a和第二定子叶片17b；在定子叶片的中间位置分别设置有定子安装槽，定子安装槽包括第一安装槽19a和第二安装槽19b；在第一定子叶片17a上开设有缸体定位销孔20，缸体定位销孔20用于前端盖4和缸体6的装配；

参见图2、图4和图5，输出轴1上对称设置有转子叶片；转子叶片与输出轴1为一体式结构；转子叶片包括第一转子叶片16a和第二转子叶片16b；在转子叶片的中间位置分别设置有转子安装槽，转子安装槽包括第三安装槽19c和第四安装槽19d；在第一转子叶片16a的一侧开设第一油腔通道21a贯穿至第二转子叶片16b的另一侧；在第一转子叶片16a的另一侧开设第二油腔通道21b贯穿至第二转子叶片16b的一侧；从而使得第一油腔通道21a和第二油腔通道21b处于输出轴1不同截面上的交叉位置；将输出轴1的转子叶片和缸体6的定子叶片交叉装配，使得缸体6内部形成四个液压油腔；四个液压油腔包括：第一液压油腔18a、第二液压油腔18b、第三液压油腔18c和第四液压油腔18d；通过第一油腔通道21a和第二油腔通道21b使得四个液压油腔分别形成对角油腔连通结构；设置后端盖9所在侧的输出轴1后半段为空心轴，在保证输出轴强度的条件下大大减轻了整体重量；

参见图3a，在前端盖4的外侧面上贯穿设置有第一油口13a、第二油口13b、第一排气孔14a和第二排气孔14b；参见图3b，在前端盖4的内侧面上设置有与缸体定位销孔20位置相对应的前端盖定位销孔15，利用定位销5在前端盖定位销孔15和缸体定位销孔20中进行配合，使前端盖4与缸体6形成定位装配；从而使得第一油口13a和第二油口13b分别位于第一定子叶片17a的两侧；第一油口13a和第二油口13b分别与第一液压油腔18a和第二液压油腔18b连通；第一排气孔14a和第二排气孔14b分别位于第二定子叶片17b的两侧；第一排气孔14a和第二排气孔14b分别与第三液压油腔18c和第四液压油腔18d连通；

参见图2和图7，在定子安装槽和转子安装槽中分别设置有内部密封装置；内部密封装置包括：弹簧片23、密封框24、密封片(包括第一密封片25a和第二密封片25b)；在第一密封片25a和第二密封片25b之间设置有密封框24；在密封框24中安装有一个或多个弹簧片23，以使得密封框形成弹性密封元件结构；该内部密封装置分别压入到定子安装槽和转子安装槽内，通过弹簧片23在径向和轴向的预紧力，使得内部密封装置形成相邻液压油腔间的密封结构；

参见图1和图8，在前端盖4和后端盖9的内侧面内分别设置有轴向密封装置(包括前轴向密封装置7a和后轴向密封装置7b)；任一个轴向密封装置包括：波形弹簧片26、锥形垫圈27和密封环28；波形弹簧片26置于最内侧，贴紧所述前端盖4和后端盖9内壁；密封环28置于最外侧，贴紧转子叶片；锥形垫圈27置于波形弹簧片26和密封环28之间；利用波形弹簧片26在轴向的预紧力，通过锥形垫圈27压紧密封环28与转子叶片和前后端盖间的间隙，使得轴向密封装置形成四个液压油腔与前后端盖之间的密封结构；

参见图7和图8，密封框24、密封片和密封环28采用具有良好滑动密封特性的聚四氟乙烯材料；

参见图1，设置前端盖4一侧的输出轴1和稳定杆左半杆10分别通过花键与套筒11配合后焊接固定；设置后端盖9与稳定杆右半杆12通过花键配合后焊接固定；前端盖4和后端盖9分别与缸体6焊接配合，使得马达径向尺寸减小、重量减轻，同时缸体与端盖间具有更好的密封性；

参见图1，在前端盖4和后端盖9的轴向密封装置内侧分别设置有轴套，包括前轴套8a和后轴套8b；轴套与输出轴1的轴颈形成配合结构，以支撑输出轴1和缸体6的相对摆动；轴套可选用铜套、石墨铜套或自润滑轴套；

参见图1，在前端盖4和后端盖9的外侧面内分别设置有轴用斯特封，包括前轴用斯特封3a和后轴用斯特封3b；以轴用斯特封与输出轴1轴颈的配合关系形成输出轴1与外界的密封结构；在前端盖4的轴用斯特封外侧设置有防尘圈2，以防尘圈2与输出轴1的配合关系形成防尘结构，从而达到防尘防杂作用。

工作原理如下：

本发明由液压系统提供油压，当第一油口13a连接高压油路，第二油口13b连接低压油路时，高压油从第一油口13a进入第一液压油腔18a，经第一油腔通道21a进入第三液压油腔18c，即第一液压油腔18a和第三液压油腔18c形成高压油腔；连通第二油口13b的第二液压油腔18b及由第二油腔通道21b连通的第四液压油腔18d形成低压油腔；对置油腔压力相同，相邻油腔产生压力差，相邻油腔压力差驱动转子叶片顺时针摆动，即使得输出轴与缸体产生相对扭转实现液压马达摆动作用；当第一油口13a连接低压油路，第二油口13b连接高压油路时，则会驱动转子叶片逆时针摆动，即使得输出轴与缸体产生相对反向扭转功能。

Claims (8)

1.一种用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达，包括：输出轴(1)、缸体(6)、前端盖(4)和后端盖(9)；所述输出轴(1)通过前端盖(4)和后端盖(9)支撑固定在所述缸体(6)中；所述主动稳定杆包括稳定杆左半杆(10)和稳定杆右半杆(12)；所述前端盖(4)一侧的输出轴(1)通过套筒(11)与所述稳定杆左半杆(10)焊接；所述后端盖(9)与所述稳定杆右半杆(12)焊接；其特征是：

在所述缸体(6)中对称设置有定子叶片；所述定子叶片与缸体(6)为一体式结构；所述定子叶片包括第一定子叶片(17a)和第二定子叶片(17b)；在所述定子叶片的中间位置分别设置有定子安装槽；在所述第一定子叶片(17a)上开设有缸体定位销孔(20)，所述缸体定位销孔(20)用于前端盖(4)和缸体(6)的装配；

所述输出轴(1)上对称设置有转子叶片；所述转子叶片与输出轴(1)为一体式结构；所述转子叶片包括第一转子叶片(16a)和第二转子叶片(16b)；在所述转子叶片的中间位置分别设置有转子安装槽；在所述第一转子叶片(16a)的一侧开设第一油腔通道(21a)贯穿至所述第二转子叶片(16b)的另一侧；在所述第一转子叶片(16a)的另一侧开设第二油腔通道(21b)贯穿至所述第二转子叶片(16b)的一侧；所述第一油腔通道(21a)和第二油腔通道(21b)处于所述输出轴(1)不同截面上的交叉位置；将所述输出轴(1)的转子叶片和缸体(6)的定子叶片交叉装配，使得所述缸体(6)内部形成四个液压油腔；通过所述第一油腔通道(21a)和第二油腔通道(21b)使得所述四个液压油腔分别形成对角油腔连通结构；

在所述前端盖(4)的外侧面上贯穿设置有第一油口(13a)、第二油口(13b)、第一排气孔(14a)和第二排气孔(14b)；在前端盖(4)的内侧面上设置有与所述缸体定位销孔(20)位置相对应的前端盖定位销孔(15)，利用定位销(5)固定所述前端盖定位销孔(15)和缸体定位销孔(20)，使所述前端盖(4)与缸体(6)形成定位装配；

在所述定子安装槽和转子安装槽中分别设置有内部密封装置；所述内部密封装置包括：弹簧片(23)、密封框(24)、密封片；在所述两个密封片之间设置有所述密封框(24)；在所述密封框(24)中安装有一个或多个弹簧片(23)；通过所述弹簧片(23)在径向和轴向的预紧力，使得所述内部密封装置形成相邻液压油腔间的密封结构；

在所述前端盖(4)和后端盖(9)的内侧面内分别设置有轴向密封装置；所述轴向密封装置包括：波形弹簧片(26)、锥形垫圈(27)和密封环(28)；所述波形弹簧片26置于最内侧，贴紧所述前端盖4和后端盖9内壁；所述密封环28置于最外侧，贴紧转子叶片；所述锥形垫圈(27)置于所述波形弹簧片(26)和密封环(28)之间；利用所述波形弹簧片(26)在轴向的预紧力，通过所述锥形垫圈(27)压紧密封环(28)与转子叶片和前后端盖之间的间隙，使得所述轴向密封装置形成所述四个液压油腔与前后端盖之间的密封结构。

2.根据权利要求1所述的用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达，其特征是：设置所述后端盖(9)所在侧的输出轴(1)后半段为空心轴。

3.根据权利要求1所述的用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达，其特征是：设置所述前端盖(4)一侧的输出轴(1)和稳定杆左半杆(10)分别通过花键与所述套筒(11)配合后焊接固定；设置所述后端盖(9)与所述稳定杆右半杆(12)通过花键配合后焊接固定；所述前端盖(4)和后端盖(9)分别与所述缸体(6)焊接配合。

4.根据权利要求1所述的用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达，其特征是：所述密封框(24)、密封片和密封环(28)采用聚四氟乙烯材料。

5.根据权利要求1所述的用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达，其特征是：在所述前端盖(4)和后端盖(9)的轴向密封装置内侧分别设置有轴套，所述轴套与输出轴(1)的轴颈形成配合结构，以支撑所述输出轴(1)和缸体(6)的相对摆动。

6.根据权利要求5所述的用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达，其特征是：所述轴套可选用铜套、石墨铜套或自润滑轴套。

7.根据权利要求1所述的用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达，其特征是：在所述前端盖(4)和后端盖(9)的外侧面内分别设置有轴用斯特封；以所述轴用斯特封与输出轴(1)轴颈的配合关系形成所述输出轴(1)与外界的密封结构。

8.根据权利要求1或7所述的用于主动稳定杆的双叶片摆动液压马达，其特征是：在所述前端盖(4)的轴用斯特封外侧设置有防尘圈(2)，以所述防尘圈(2)与输出轴(1)的配合关系形成防尘结构。