CN104989613A - 一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达 - Google Patents

Abstract

一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，在球铰（5B）和缸体（10B）之间安装有波纹弹簧（6B），波纹弹簧（6B）的左端弹力作用于球铰（5B），波纹弹簧（6B）的右端弹力作用于缸体（10B），传动轴（1B）穿过球铰（5B）和波纹弹簧（6B）驱动缸体（10B）旋转，在缸体（10B）上圆周均布有多个柱塞孔，柱塞孔内安装有柱塞滑靴组件（9B），缸体（10B）端面与配流盘（11B）端面贴合。所述的缸体（10B）、配流盘（11B）为本申请人申请的《一种斜盘式柱塞泵的配流盘及其配合的缸体》。本发明减小了产品外形尺寸和重量、提高了产品传动效率、提高了滑靴和斜盘等摩擦副的使用寿命，有利于产品最高工作转速的提升，提高了产品快速启动和制动响应性能。

Description

一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达

技术领域

本发明属于液压技术领域，具体地涉及一种结构更紧凑、性能更优的新型微型柱塞泵、马达。

背景技术

斜盘式柱塞泵、马达，需要为缸体提供预压紧力，使缸体端面紧贴在配流盘上。常规产品的一种典型结构是采用圆柱螺旋压缩弹簧为缸体提供预压紧力，并同时为柱塞提供回程力。这种结构广泛应用在从很小排量到很大排量的斜盘式柱塞泵、马达。如图1，具体包括传动轴1A、油封2A、壳体3A、轴承I4A、斜盘5A、球铰6A、传力销7A、回程盘8A、柱塞滑靴组件9A、垫圈10A、缸体11A、圆柱螺旋压缩弹簧12A、挡圈13A、配流盘14A、轴承II15A、端盖16A。传动轴1A穿过球铰6A驱动缸体11A旋转，在缸体11A内孔和传动轴1A外圆的空间，安装有圆柱螺旋压缩弹簧12A。弹簧的左端弹力经传力销作用于球铰，球铰压紧回程盘，为柱塞滑靴组件9A提供回程力；其右端弹力通过安装于缸体11A上的挡圈13A作用于缸体11A，用于缸体的预压紧，使缸体端面贴紧配流盘端面。

另一种结构是采用碟形弹簧为缸体提供预压紧力，并同时为柱塞提供回程力。因碟形弹簧刚度较大，这种结构常见于所需弹力较大的中等排量到大排量的斜盘式柱塞泵。其结构布局可参见图3，所不同的是波纹弹簧3C换成了碟形弹簧4C。碟形弹簧装在球铰1C与缸体2C之间，左端作用于球铰，用于压紧回程盘；右端作用于缸体，用于缸体的预压紧。

注：采用碟形弹簧的方案与本发明的实施方案虽在布局上相似，但同规格下两种结构对应的相关零件的结构参数差异很大。事实上按照本发明设计的微型泵、马达结构非常紧凑，所需弹力较小，不能用碟形弹簧4C取代波纹弹簧3C。如图2a、2b所示，采用波纹弹簧时球铰设计得更小（多个零件也相应设计得更小），无法安装适用的碟形弹簧。具体原因在下面的现有技术缺陷中进行说明。

现有技术的缺陷：

1、采用圆柱螺旋压缩弹簧时，需要在缸体内设计足够大的孔，给弹簧留出安装空间。为保证缸体有足够强度的壁厚，柱塞孔分布圆直径需要设计得足够大。

对于常规用途的、中等排量到大排量的柱塞泵、马达，弹簧所占空间相对于整个产品而言所占比例较小，可以忽略其影响，一般不会形成困扰。但对于一些特殊用途（如航空、航天、小型机器人等）的微型泵、马达，按此设计的产品，因旋转部件结构尺寸较大，存在多方面的性能缺陷，主要包括：产品整体外形尺寸和重量偏大，功率重量比偏低；滑动摩擦副的相对滑动线速度较高而使摩擦功耗增加，故工作效率偏低；摩擦副相对滑动线速度较高使摩擦副的接触PV值较大，降低了摩擦副使用寿命，并同时限制了产品的最高工作转速；产品旋转部件惯性矩增加使产品启动制动响应速度降低。

2、采用碟形弹簧时，由于碟形弹簧刚度大，且存在很大的散差，因此一般需要用多片碟形弹簧组合使用，通过背对背、面对面安装来降低整体刚度，减小弹力误差。液压柱塞泵、马达中常见4片碟形弹簧组合，见图2b所示。

即便如此，因碟簧刚度很大，零件加工误差的累计对碟形弹簧的实际弹力影响仍然很大，因此在装配时一般需要实测碟形弹簧的轴向安装空间，通过在碟形弹簧的端面增减垫片数量或改变垫片厚度来调整碟形弹簧的实际压缩量，保证设计需要的弹力。

碟形弹簧应用于所需弹力较大的中等以上排量的常规泵、马达时，在设计上一般不会形成困扰。但碟形弹簧应用于弹力要求较小的微型泵时，将会遇到如下问题：

首先，当其他零件设计非常紧凑时，实际上已经没有多片碟形弹簧的安装空间。如果专门为碟形弹簧预留出安装空间，则需要增大多个零件的结构尺寸，且增加量对于本身结构很小的微型泵而言，所占比例较大。由此产生的缺陷，与前述第1种结构（采用圆柱螺旋压缩弹簧）相同。

具体情况说明：图2a-b是在同等弹力需求下采用波纹弹簧和采用碟形弹簧的局部结构示意图，图2a是采用波纹弹簧的结构，图2b是采用碟形弹簧的结构。相比于波纹弹簧，碟形弹簧的径向尺寸和轴向工作高度都更大，因此采用碟形弹簧时，球铰内孔的直径和深度都要加大。为保证球铰正常工作所需的最小壁厚t，则球铰的球面直径也需要相应加大。由此引发连锁反应，回程盘分布圆加大、缸体分布圆加大、斜盘加大、壳体加大。

其次，由于微型泵所需的弹力较小，采用碟形弹簧时因其刚度相对较大，在设计弹力下对应的压缩量过小，零件加工误差、测量误差和零件磨损量对弹力的影响被放大，不仅装配时要想稳定保证设计所需的预紧力极度困难，而且即便装配上能实现，在使用过程中因碟形弹簧本身磨损、以及球铰回程盘的磨损，将导致碟形弹簧弹力急剧下降，产品可靠性差，寿命短。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，是针对某些特殊用途（如航空、航天、小型机器人等）的微型柱塞泵、马达，最大限度减小其外形尺寸和重量、提高产品传动效率、提高滑靴和斜盘等滑动摩擦副的使用寿命、提高产品快速启动和制动响应性能。

本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，包括传动轴、缸体、柱塞滑靴组件、壳体、端盖、轴承Ⅰ、轴承Ⅱ、油封、斜盘和回程盘，其特征在于：在球铰和缸体之间安装有波纹弹簧，波纹弹簧的左端弹力作用于球铰，波纹弹簧的右端弹力作用于缸体，传动轴穿过球铰和波纹弹簧，驱动缸体旋转，在缸体上圆周均布有多个柱塞孔，柱塞孔内安装有柱塞滑靴组件，缸体端面与配流盘端面贴合。

所述的一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，其特征在于：球铰内孔与缸体尾部外圆为间隙配合。

所述的一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，其特征在于：可以不使用球铰，波纹弹簧左端弹力作用在传动轴上，右端弹力作用在缸体上，用限位压块或限位挡圈为回程盘设置机械限位。

所述的一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，其特征在于：所述的缸体（10B）、配流盘（11B）使用本申请人同时另案申请的《一种斜盘式柱塞泵的配流盘及其配合的缸体》。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。本发明将缸体、回程盘、配流盘、斜盘、壳体等零件设计得非常紧凑，只需为弹簧预留很小的安装空间。同等规格下产品外形尺寸更小，重量更轻。对比于采用背景技术设计的相近规格的产品，其功率重量比具有绝对领先优势。

此外，由于缸体柱塞孔分布圆直径的减小，同时提升了产品的综合性能，以下列举几个典型的、明显的有益效果：

同等转速下滑靴在斜盘上的滑动线速度减小，滑动摩擦产生的无效功耗降低，因此产品传动效率更高；滑靴和斜盘、缸体和配流盘的接触PV值降低，提高了摩擦副的使用寿命，并有利于产品极限转速的提升；旋转部件的惯性矩减小，在采用伺服电机驱动柱塞泵等使用工况下，产品加速和减速更快，响应性能更好，在制动时冲击更小。

附图说明

图1是现有技术的液压柱塞泵、马达的结构示意图，

图2a是采用波纹弹簧的局部结构示意图，

图2b是采用碟形弹簧的局部结构示意图，

图3是本发明的结构示意图，

图4是本发明的另一实施例示意图。

图中标记：

1A、传动轴，2A、油封，3A、壳体，4A、轴承Ⅰ，5A、斜盘，6A、球铰，7A、传力销，8A、回程盘，9A、柱塞滑靴组件，10A、弹簧垫圈，11A、缸体，12A、圆柱螺旋压缩弹簧，13A、挡圈，14A、配流盘，15A、轴承Ⅱ，16A、端盖。

1B、传动轴，2B、油封，3B、壳体，4B、轴承Ⅰ，5B、球铰，6B、波纹弹簧，7B、斜盘，8B、回程盘，9B、柱塞滑靴组件，10B、缸体，11B、配流盘，12B、端盖，13B、轴承Ⅱ，14B、限位压块。

1C、球铰、2C、缸体，3C、波纹弹簧，4C、碟形弹簧。

具体实施方式

以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提出的一种微型斜盘式柱塞泵、马达具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

参见图3，一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，包括传动轴1B、缸体10B、柱塞滑靴组件9B、壳体3B、端盖12B、轴承Ⅰ4B、轴承Ⅱ13B、油封2B、斜盘7B和回程盘8B，在球铰5B和缸体10B之间安装有波纹弹簧6B，波纹弹簧6B的左端弹力作用于球铰5B，球铰5B压紧回程盘8B；波纹弹簧6B的右端作用于缸体10B，为缸体10B提供预压紧力。传动轴1B穿过球铰5B和波纹弹簧6B，驱动缸体10B旋转，在缸体10B上圆周均布有多个柱塞孔，柱塞孔内安装有柱塞滑靴组件9B，缸体10B端面与配流盘11B端面贴合。

上述的一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，作为优选方案，球铰5B的内孔D与缸体10B尾端的外圆d形成间隙配合，提高球铰的回转稳定性，减小波纹弹簧的偏摆振幅，提高弹簧疲劳寿命。

上述的一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，其中：传动轴1B由轴承I4B和轴承Ⅱ13B支撑。传动轴外伸端可以从轴承I4B的外侧伸出，也可以从轴承II13B的外侧伸出。在传动轴1B的外伸端安装有油封2B，油封2B根据具体使用需求选择适用的结构形式，可以是骨架油封、机械密封或其他形式的油封。

上述的一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，其中：用于安装和支撑心脏部件的壳体和端盖，其结构设计不受附图所示的限制，可根据加工和装配工艺性等具体需求而调整其结构。

上述的一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，在使用要求较低的工况下，作为一种替代方案，可以不使用球铰。如图4所示，波纹弹簧左端弹力作用在传动轴上（可作用于传动轴上设置的台阶面，也可作用于传动轴上安装的挡圈），波纹弹簧右端弹力作用在缸体上用于缸体的预压紧。取消球铰之后，用限位压块14B或限位挡圈为回程盘设置机械限位装置，柱塞在吸油区的回程（向左方向）依靠限位装置来实现。

上述的一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，作为优选，所述缸体10B和配流盘11B使用本申请人同时另案申请的《一种斜盘式柱塞泵的配流盘及其配合的缸体》。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，包括传动轴（1B）、缸体（10B）、柱塞滑靴组件（9B）、壳体（3B）、端盖（12B）、轴承Ⅰ（4B）、轴承Ⅱ（13B）、油封（2B）、斜盘（7B）和回程盘（8B），其特征在于：在球铰（5B）和缸体（10B）之间安装有波纹弹簧（6B），波纹弹簧（6B）的左端弹力作用于球铰（5B），波纹弹簧（6B）的右端弹力作用于缸体（10B），传动轴（1B）穿过球铰（5B）和波纹弹簧（6B），在缸体（10B）上圆周均布有多个柱塞孔，柱塞孔内安装有柱塞滑靴组件（9B），缸体（10B）端面与配流盘（11B）端面贴合。

2.如权利要求1所述的一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，其特征在于：球铰（5B）内孔（D）与缸体（10B）尾部外圆（d）为间隙配合。

3.如权利要求1所述的一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，其特征在于：不使用球铰，波纹弹簧左端弹力作用在传动轴（1B）上，右端弹力作用在缸体（10B）上，用限位压块（14B）或限位挡圈为回程盘设置机械限位。

4.如权利要求1-3之一所述的一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达，其特征在于：所述的缸体（10B）、配流盘（11B）使用本申请人同时另案申请的《一种斜盘式柱塞泵的配流盘及其配合的缸体》。