CN104895861A - 一种变量同步分流器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型变量同步分流器，属于齿轮式同步分流器。技术方案包括太阳轮(1)、行星轮(3)、壳体(5)、前盖(6)、后盖(7)、分流块(9)、伺服电机(11)。分流器的变量由伺服电机(11)控制，实现各分流单元排量的准确增量或减量。壳体(5)、前盖(6)、后盖(7)形成密闭腔体，在腔体内，太阳轮(1)同时与4个行星轮(3)定轴线啮合，形成4组并联的分流单元；分流块(9)完成对每组分流单元的分流配油，壳体(5)上对应着每组分流单元设有多个排油口，形成一个进油口多个排油口的多联分流器。本发明具有可变量、多个出口的流体特性一致性良好的优点，应用在有变量需求的、要求同步性高的多回路液压系统中。

Description

一种变量同步分流器

技术领域

本发明涉及一种同步分流器，属于液压控制元件领域，特别涉及变量同步分流器技术范围。

背景技术

液压传动广泛应用于各种工农业生产的行业中。在工程机械、农林机械、特种军车等行走装置，或同步性要求较高的机械设备中，液压传动所占比重越来越大。液压系统的执行件通常需要获得不同的运行速度以满足实际工作需求。若执行件为变量马达，则通过变量马达的变量实现变速；若执行件为液压缸，则需要通过可调速的液压阀来控制，而相对于马达或泵，液压阀的故障率高，对油液的品质敏感。

同步分流马达属于同步分流器，常用于双缸或多缸同步控制的液压系统中，能够简化液压控制系统，提高效率，降低设备成本。高压油由油泵提供给同步分流马达，同步分流马达只对流入其进油通道的液压油起分配和平衡作用。同步分流马达各出口的流量特性直接影响着同步控制液压系统中执行件的同步性，进而影响到设备的工作性能和设备安全。普通的同步分流马达的结构形式是“通轴式”，即一根轴串联多个马达，这种分流马达的缺陷是：串联的马达数量不宜过多，组成元件较多，结构复杂，各马达输出特性一致性不高，调整繁琐，压力油经过马达后的压力损失较大，且仅起到分流作用，而不能变量，为系统控制、维修带来不便。如果分流马达可变量，则可取代部分液压阀，降低控制难度和设备成本。目前还未见到可变量的同步分流器的公开应用及相关公开文献。

发明内容

本发明的目的是要提供一种可变量、出口流体特性一致性好的同步分流器，可用于有变量需求的、对同步性要求较高的机械设备等领域。

为了达到本发明的目的，所采取的技术方案是：这种变量同步分流器由太阳轮1、太阳轮轴2、行星轮3、行星轮轴4、壳体5、前盖6、后盖7、联接螺栓8、分流块9、分流管路10、伺服电机11、螺钉12组成。其特征是：分流器的变量由伺服电机11通过太阳轮轴2控制太阳轮1的转速实现；壳体5与前盖6、后盖7由贯穿该三部分的四组联接螺栓8紧固在一起，形成分流器工作的密闭腔体；壳体5内，太阳轮1与太阳轮轴2同轴线固联，太阳轮轴2与前盖6、后盖7转动联接，四个完全相同的行星轮3分别空套在四根完全相同的行星轮轴4上，太阳轮轴2与四根行星轮轴4轴距相等、轴线平行，四根行星轮轴4以太阳轮轴2的轴线为中心均布在同一圆周上，该分布圆周的半径与太阳轮1和行星轮3的啮合中心距相等，四根行星轮轴4与前盖6、后盖7的相对位置固定不变；太阳轮1及行星轮3均为圆柱齿轮，太阳轮1同时与四个行星轮3定轴线啮合，形成四组并联的分流单元，每组分流单元有单独的进油腔19和排油腔20；分流块9上具有一个进油口17，分流块9的出油口通过四组完全相同的分流管路10联接在壳体5上，与各组分流单元的进油腔19贯通，形成四条进油路；壳体5上对应着每组分流单元的排油腔20设有四个排 油口18；由于四组分流单元同时工作，实现了压力油的四路同步分流；太阳轮轴2与伺服电机11的输出轴相联接，二者同速、同轴线转动；伺服电机11通过四个螺钉12与后盖7紧固在一起。

上述的变量同步分流器中，太阳轮1只有1个，行星轮3的数量可以均布多个，其数量可选取2、3、4、5、6、7、8···，排油口18的数量与行星轮3的数量相同，相对应的分流管路10的数量也与行星轮3的数量相同，而分流块9的进油口17只有1个，同时，行星轮轴4的数量也与行星轮3的数量相同。

上述的变量同步分流器中，太阳轮1和行星轮3的齿廓是渐开线，也可以是其它共轭齿廓曲线，同样可以实现变量同步分流功能。

上述的变量同步分流器中，太阳轮1和行星轮3的齿形是直齿，也可以是斜齿；若太阳轮1为斜齿圆柱齿轮，行星轮3亦为斜齿圆柱齿轮，且太阳轮1与行星轮3的螺旋角相等、旋向相反；当螺旋角均为0°时，太阳轮1、行星轮3均为直齿圆柱齿轮。

上述的变量同步分流器，以未装伺服电机11的工作状态下太阳轮1的转速为基准转速；该变量同步分流器工作时，伺服电机11亦处于工作状态；伺服电机11的转速等于太阳轮1的基准转速时，为基本工作状态；伺服电机11的转速高于太阳轮1的基准转速时，伺服电机11处于稳定的定转矩带负载的工作状态，分流器的排量同步增大；伺服电机11的转速低于太阳轮1的基准转速时，伺服电机11处于稳定的定转矩制动的工作状态，分流器的排量同步减小。

上述的变量同步分流器中，各分流单元的排量通过伺服电机11控制，实现一定范围内的同步增量或减量。

上述的变量同步分流器中，伺服电机11可以用伺服减速电机代替，以便进行转速匹配或降低伺服电机功率。

本发明的有益效果是：该变量同步分流器，可以根据系统需求实现分流器各出口排量的准确增量或减量控制，同时各分流单元同步工作实现分流、多个出口的流体特性一致性良好，应用在有变量需求的、要求一致性或同步性高的多回路的液压系统中，能够极大地降低液压系统控制难度，提高液压系统控制精度，降低设备成本；同时该变量同步分流器，组成件少，结构简单、紧凑，制造精度易于保证。

附图说明

图1为变量同步分流器的结构原理图；

图2为变量同步分流器的结构分解图；

图3为变量同步分流器的进油口、排油口布置图；

图4为变量同步分流器的伺服电机布置图；

图5为变量同步分流器的各组并联分流单元构成原理图；

图6为另一实施方案的变量同步分流器的结构原理图；

图7为另一实施方案的变量同步分流器的结构分解图；

图8为另一实施方案的变量同步分流器的进油口、排油口布置图。

图中：1--太阳轮，2--太阳轮轴，3--行星轮，4--行星轮轴，5--壳体，6--前盖，7--后盖，8--联接螺栓，9--分流块，10—分流管路，11--伺服电机，12--螺钉，13--平键，14--卡套式直通管接头，15--弯管，16--卡套式直角管接头，17--进油口，18--排油口，19--进油腔，20--排油腔。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的实施例进行描述。

图1、图2所示的变量同步分流器由太阳轮1、太阳轮轴2、行星轮3、行星轮轴4、壳体5、前盖6、后盖7、联接螺栓8、分流块9、分流管路10、伺服电机11、螺钉12、平键13组成。其特征是：分流器的变量由伺服电机11通过太阳轮轴2控制太阳轮1的转速实现；壳体5与前盖6、后盖7由贯穿该三部分的四组联接螺栓8紧固在一起，形成分流器工作的密闭腔体；壳体5内，太阳轮1与太阳轮轴2同轴线固联，太阳轮轴2与前盖6、后盖7转动联接，四个完全相同的行星轮3分别空套在四根完全相同的行星轮轴4上，太阳轮轴2与四根行星轮轴4轴距相等、轴线平行，四根行星轮轴4以太阳轮轴2的轴线为中心均布在同一圆周上，该分布圆周的半径与太阳轮1和行星轮3的啮合中心距相等，四根行星轮轴4与前盖6、后盖7的相对位置固定不变；太阳轮1及行星轮3均为圆柱齿轮，太阳轮1同时与四个行星轮3定轴线啮合，形成四组并联的分流单元，每组分流单元有单独的进油腔19和排油腔20(见图5)；分流块9上具有一个进油口17，分流块9的出油口通过四组完全相同的分流管路10联接在壳体5上(见图3)，与各组分流单元的进油腔19贯通(见图5)，形成四条进油路；每组分流管路10均由一个卡套式直通管接头14、一根弯管15、一个卡套式直角管接头16顺序联接而成(见图2)；壳体5上对应着每组分流单元的排油腔20设有四个排油口18(见图3和图5)；由于四组分流单元同时工作，实现了压力油的四路同步分流；太阳轮轴2上开有与伺服电机11的输出轴相配合的内孔和键槽，伺服电机11的输出轴通过平键13与太阳轮轴2联接，二者同速、同轴线转动；伺服电机11通过四个螺钉12与后盖7紧固在一起(见图4)。上述变量同步分流器的太阳轮1与行星轮3均为渐开线直齿轮，它们之间的传动比为2.5:1，模数均为2mm，太阳轮1的齿数为40，行星轮3的齿数为16；各分流单元的排量相对于无伺服电机控制的工作状态而言可增可减，增量范围由泵与分流器之间液压回路的元件组成状况、泵的特性及工作状况而定，减量范围由伺服电机所能提供的扭矩而定；该变量同步分流器的变量范围为±10％。

图6、图7和图8是另外一个变量同步分流器实施方案的结构原理图、结构分解图和进油口、排油口布置图，其原理与第一个实施方案完全相同。不同的是，行星轮是斜齿圆柱齿轮，相应地太阳轮也是斜齿圆柱齿轮，该分流器是由八个分流单元并联而成的，具有一个进油口和八个排油口，实现八路同步分流。上述八联分流器的传动比为5:1，太阳轮1与行星轮3的法面模数均为2mm，太阳轮1是齿数为80的左旋斜齿圆柱齿轮，螺旋角为β₁＝16.26°，行星轮3是齿数为16的右旋斜齿圆柱齿轮，螺旋角为β₂＝-β₁＝-16.26°。

对于图1、图2所示的四联变量分流器实施方案，由于四个完全相同的行星轮3与同一太阳轮1在同 一壳体内形成四组并联的分流单元，四组分流单元同步工作，其压力、流量等输出特性一致，该四联变量分流器可应用于有变量需求的、对同步性要求高的四马达或四液压缸同时驱动的设备中；对于图6、图7所示的八联变量分流器实施方案，可应用于有变量需求的、对同步性要求高的八马达或八液压缸同时驱动的设备中。

对于图1～图8所示的变量同步分流器，太阳轮1只有1个，行星轮3的数量可以均布多个，其数量可选取2、3、4、5、6、7、8···，排油口18的数量与行星轮3的数量相同，相对应分流块9的分流管路10的数量也与行星轮3的数量相同，而分流块9的进油口17只有1个，同时，行星轮轴4的数量也与行星轮3的数量相同。太阳轮1和行星轮3的齿廓是渐开线，也可以是其它共轭齿廓曲线，同样可以实现变量同步分流功能。太阳轮1和行星轮3的齿形是直齿，也可以是斜齿；若太阳轮1为斜齿圆柱齿轮，行星轮3亦为斜齿圆柱齿轮，且太阳轮1与行星轮3的螺旋角相等、旋向相反；当螺旋角均为0°时，太阳轮1、行星轮3均为直齿圆柱齿轮。

对于图1～图8所示的变量同步分流器，以未装伺服电机11的工作状态下太阳轮1的转速为基准转速；该变量同步分流器工作时，伺服电机11亦处于工作状态；伺服电机11的转速等于太阳轮1的基准转速时，为基本工作状态；伺服电机11的转速高于太阳轮1的基准转速时，伺服电机11处于稳定的定转矩带负载的工作状态，分流器的排量同步增大；伺服电机11的转速低于太阳轮1的基准转速时，伺服电机11处于稳定的定转矩制动的工作状态，分流器的排量同步减小。由此可见，各分流单元的排量通过伺服电机11的控制，实现一定范围内的同步增量或减量。伺服电机11可以用伺服减速电机代替，以便进行转速匹配或降低伺服电机功率。

Claims (6)

1.一种变量同步分流器，包括太阳轮、太阳轮轴、行星轮、行星轮轴、壳体、前盖、后盖、联接螺栓、分流块、分流管路、伺服电机、螺钉组成，其特征在于，分流器的变量由伺服电机通过太阳轮轴控制太阳轮的转速实现，壳体与前盖、后盖由贯穿该3部分的4组联接螺栓紧固在一起，形成分流器工作的密闭腔体，壳体内，太阳轮与太阳轮轴同轴线固联，太阳轮轴与前盖、后盖转动联接，4个完全相同的行星轮分别空套在4根完全相同的行星轮轴上，太阳轮轴与4根行星轮轴轴距相等、轴线平行，4根行星轮轴以太阳轮轴的轴线为中心均布在同一圆周上，该分布圆周的半径与太阳轮和行星轮的啮合中心距相等，4根行星轮轴与前盖、后盖的相对位置固定不变；太阳轮及行星轮均为圆柱齿轮，太阳轮同时与4个行星轮定轴线啮合，形成4组并联的分流单元，每组分流单元有单独的进油腔和排油腔，分流块上具有1个进油口，分流块的出油口通过4组完全相同的分流管路联接在壳体上，与各组分流单元的进油腔贯通，形成4条进油路，壳体上对应着每组分流单元的排油腔设有4个排油口，由于4组分流单元同时工作，实现了压力油的4路同步分流，太阳轮轴与伺服电机的输出轴相联接，二者同速、同轴线转动，伺服电机通过4个螺钉与后盖紧固在一起。

2.根据权利要求1所述的变量同步分流器，其特征在于，各分流单元的排量通过伺服电机控制，实现一定范围内的同步增量或减量。

3.根据权利要求1至2所述的变量同步分流器，其特征在于，伺服电机可以用伺服减速电机代替。

4.根据权利要求1至3所述的变量同步分流器，其特征在于，太阳轮只有1个，行星轮的数量可以均布多个，排油口的数量与行星轮的数量相同，相对应的分流管路的数量也与行星轮的数量相同，而分流块上的进油口只有1个。

5.根据权利要求1至4所述的变量同步分流器，其特征在于，太阳轮和行星轮的齿廓是渐开线，也可以是其它共轭齿廓曲线。

6.根据权利要求1至5所述的变量同步分流器，其特征在于，太阳轮和行星轮的齿形是直齿，也可以是斜齿；若太阳轮为斜齿圆柱齿轮，行星轮亦为斜齿圆柱齿轮，且太阳轮与行星轮的螺旋角相等、旋向相反。