CN107859609A - 配流盘、轴向柱塞泵及轴向柱塞马达 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种配流盘、轴向柱塞泵及轴向柱塞马达，其中，配流盘，其包括低压区、高压区和预调压区，预调压区设于低压区与高压区之间，预调压区设有缓冲结构。本发明通过在预调压区设置缓冲结构，能够缓冲压力，延长油压的提升或降低时间，减少压力冲击和流量脉动，降低噪声。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种配流盘、轴向柱塞泵及轴向柱塞马达。
背景技术
轴向柱塞泵具有高功率密度、高压力和大流量等优点，是液压传动中最复杂、技术含量最高的元件之一。我国轴向柱塞泵产业起步较晚，技术基础薄弱，使得我国轴向柱塞泵产品与国外先进产品还有很大差距。改革开放以来，我国工业蓬勃发展，工程机械和农业机械等对于液压元件需求量越来越大。但是由于受关键技术的限制，核心零部件主要以进口为主，特别是高性能、低噪声的轴向柱塞泵，大部分都采用国外的产品。
减振降噪是关系到轴向柱塞泵/马达发展前途的关键技术。随着社会的进步，人们对工作环境的要求越来越高，噪声是工作环境优劣的一个重要衡量指标。世界各国对液压泵的噪声也有着明确的规定。在液压设备中，泵/马达是液压设备的主要噪声源。轴向柱塞泵/马达由于缸体输出的油液的不连续性，以及吸油腔和排油腔的分离结构使其产生了较大的流量脉动和液压噪声。
压力冲击和流量脉动是引起噪声的主要原因之一。压力冲击和流量脉动与泵/马达本身的结构有一定关系，但大部分来源于配流过程。当柱塞腔在排油腔、吸油腔之间转移，腔内油液压力高低转换，快速压缩或膨胀时，会造成压力冲击和流量脉动。
发明内容
本发明的目的是提出一种配流盘、轴向柱塞泵及轴向柱塞马达，其中，能够解决液压冲击和流量脉动大的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种配流盘，其包括低压区、高压区和预调压区，预调压区设于低压区与高压区之间，预调压区设有缓冲结构。
在一优选或可选实施例中，预调压区包括沿围绕配流盘轴线旋转的方向，从低压区至高压区之间设置的预升压区，和/或，沿上述方向，从高压区至低压区之间设置的预降压区。
在一优选或可选实施例中，缓冲结构包括设置于预升压区且靠近高压区的区域的第一缓冲结构。
在一优选或可选实施例中，第一缓冲结构包括第一阻尼孔和第一流道，第一流道被构造成能够引导经过第一阻尼孔的油流向高压区。
在一优选或可选实施例中，第一缓冲结构包括至少两个第一阻尼孔，至少其中一个第一阻尼孔相对于另一个第一阻尼孔靠近高压区。
在一优选或可选实施例中，排油沿配流盘的第一侧面流向配流盘的第二侧面，第一阻尼孔位于配流盘的第一侧面的孔径小于第一阻尼孔位于配流盘的第二侧面的孔径。
在一优选或可选实施例中，排油沿配流盘的第一侧面流向配流盘的第二侧面，第一缓冲结构包括第一卸荷槽，第一卸荷槽设于配流盘的第一侧面且连通高压区。
在一优选或可选实施例中，第一卸荷槽的尺寸沿预升压区到高压区的方向逐渐增大。
在一优选或可选实施例中，第一卸荷槽的侧边包括至少两个不同斜率的直线段。
在一优选或可选实施例中，第一卸荷槽包括三角形槽、梯形槽、U型槽中的至少一种。
在一优选或可选实施例中，缓冲结构包括设置于预降压区且靠近低压区的区域的第二缓冲结构。
在一优选或可选实施例中，第二缓冲结构包括第二阻尼孔和第二流道，第二流道被构造成能够引导经过第二阻尼孔的油卸压。
在一优选或可选实施例中，排油沿配流盘的第一侧面流向配流盘的第二侧面，第二阻尼孔位于配流盘的第一侧面的孔径小于第二阻尼孔位于配流盘的第二侧面的孔径。
在一优选或可选实施例中，排油沿配流盘的第一侧面流向配流盘的第二侧面，第二缓冲结构包括第二卸荷槽，第二卸荷槽设于配流盘的第一侧面且连通低压区。
在一优选或可选实施例中，第二卸荷槽的尺寸沿预降压区到低压区逐渐增大。
在一优选或可选实施例中，第二卸荷槽的侧边包括至少两个不同斜率的直线段。
在一优选或可选实施例中，第二卸荷槽包括三角形槽、梯形槽、U型槽中的至少一种。
在一优选或可选实施例中，低压区设有第一油孔，高压区设有第二油孔。
为实现上述目的，本发明提供了一种轴向柱塞泵，其包括上述的配流盘。
为实现上述目的，本发明提供了一种轴向柱塞马达，其包括上述的配流盘。
基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
在一个或多个实施例中，配流盘包括相互隔绝的低压区和高压区，配流盘还包括预调压区，预调压区设于低压区与高压区之间，预调压区设有缓冲结构，缓冲结构能够缓冲压力，延长油压的提升或降低时间，减少压力冲击和流量脉动，降低噪声。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一个或多个实施例提供的配流盘的第二侧面的示意图；
图2为本发明一个或多个实施例提供的配流盘的第一侧面的示意图；
图3为图1中的A-A剖视示意图(第一阻尼孔)；
图4为图1中的B-B剖视示意图(第二阻尼孔)；
图5为图1中的C-C剖视示意图；
图6(a)为图2中的D-D剖视示意图；图6(b)为图6(a)的E-E剖视示意图。
附图中标号：
1-低压区；11-第一油孔；
2-高压区；21-第二油孔；22-凹槽；
3-预升压区；31-第一阻尼孔；32-第一流道；33-第一卸荷槽；
4-预降压区；41-第二阻尼孔；42-第二流道；43-第二卸荷槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
配流盘一般与泵/马达的壳体上的吸油口和排油口连通，通过缸体的回转运动，实现吸油和排油的隔离，达到吸油和排油的功能。
缸体内柱塞腔排出的油沿配流盘的第一侧面流向配流盘的第二侧面，外部供油沿配流盘的第二侧面流向配流盘的第一侧面。
如图1、图2所示，在一些实施例中，配流盘包括相互密封隔开的低压区1和高压区2。
低压区1设有第一油孔11。第一油孔11可以采用弧形孔，弧形孔的弧心与配流盘的圆心重合。
高压区2设有第二油孔21。第二油孔21可以采用弧形孔，弧形孔的弧心与配流盘的圆心重合。
可选地，在配流盘用于轴向柱塞泵的情况下，高压区2为排油区，其可以设置两个以上第二油孔21，第二油孔21作为排油孔。进一步地，高压区2可以设置凹槽22(如图2所示)，各第二油孔21可以设于凹槽22内。
在上述各个实施例中，配流盘还包括预调压区。预调压区设于低压区1与高压区2之间，预调压区设有缓冲结构。在至少一个实施例中，缓冲结构能够缓冲压力，延长油压的提升或降低时间，减少压力冲击和流量脉动，降低噪声。
在一些实施例中，预调压区可以包括沿围绕配流盘轴线旋转的方向，从低压区1至高压区2之间设置的预升压区3，或者，从高压区2至低压区1之间设置的预降压区4。
在一些实施例中，预调压区可以包括沿围绕配流盘轴线旋转的方向，从低压区1至高压区2之间设置的预升压区3，和，从高压区2至低压区1之间设置的预降压区4。
上述实施例中的预升压区3为柱塞泵/马达的柱塞从低压区1向高压区2过渡的区域。
上述实施例中的预降压区4为柱塞泵/马达的柱塞从高压区2向低压区1过渡的区域。
上述实施例中的缓冲结构可以包括阻尼孔和流道。阻尼孔贯穿配流盘。流道设于配流盘的第二侧面，排油首先经过阻尼孔，从配流盘的第一侧面到达第二侧面，然后通过设置于配流盘的第二侧面的流道的引导作用，进入对应的低压区1或高压区2，能够延长油与低压区1或高压区2接触和连通的时间，有效减小压力冲击和流量脉动，从而减小振动和噪声。
排油沿配流盘的第一侧面流向配流盘的第二侧面，阻尼孔位于配流盘的第一侧面的孔径小于阻尼孔位于配流盘的第二侧面的孔径。
上述实施例中的缓冲结构还可以包括卸荷槽，卸荷槽设于配流盘的第一侧面。油经过卸荷槽后，再进入对应的低压区1或高压区2，能够延长油与低压区1或高压区2接触和连通的时间，有效减小压力冲击和流量脉动，从而减小振动和噪声。
可选地，卸荷槽的尺寸沿预调压区到低压区1或高压区2的方向逐渐增大，使油的流通面积逐渐增大。
进一步地，卸荷槽的侧边包括至少两个不同斜率的直线段，能够进一步缓解压力冲击和流量脉动。
上述实施例中的卸荷槽可以包括三角形槽、梯形槽、U型槽中的至少一种。例如：卸荷槽可以为三角形槽和梯形槽的组合结构，且三角形槽的斜边的斜率与梯形槽的斜边的斜率不同。
上述实施例中，预调压区设置的阻尼孔和卸荷槽的组合式结构，能够有效减小压力冲击和流量脉动，以及由此造成的噪声，促使柱塞腔油液压力平缓过渡。
配流盘设置卸荷槽和阻尼孔组合的缓冲结构，可以显著地降低轴向柱塞泵/马达的压力冲击和流量脉动。下面列举缓冲结构的多种实施例。
在一些实施例中，缓冲结构包括设置于预升压区3且靠近高压区2的区域的第一缓冲结构。
如图1、图2所示，在一些实施例中，第一缓冲结构包括第一阻尼孔31和第一流道32，第一阻尼孔31贯穿配流盘，第一流道32设于配流盘的第二侧面，第一流道32被构造成能够引导经过第一阻尼孔31的油流向高压区2(如图5所示)。在预升压区3，柱塞腔排出的油首先经过第一阻尼孔31，然后通过第一流道32引向高压区2，有效延长了升压的时间，减少了压力冲击和流量脉动，相应的，也减少了由此产生的噪声。
如图3所示，在至少一个实施例中，第一缓冲结构可以包括至少两个第一阻尼孔31，至少其中一个第一阻尼孔31相对于另一个第一阻尼孔31靠近高压区2，柱塞腔排出的油可以依次通过各第一阻尼孔31进而通过第一流道32引向高压区2。
排油沿配流盘的第一侧面流向配流盘的第二侧面，第一阻尼孔31位于配流盘的第一侧面的孔径小于第一阻尼孔31位于配流盘的第二侧面的孔径。
在预升压区3，压力油首先经过第一阻尼孔31的小孔径段，然后经过第一阻尼孔31的大孔径段，能够有效控制压力变化梯度，减小压力冲击。
在一些实施例中，排油沿配流盘的第一侧面流向配流盘的第二侧面，第一缓冲结构还可以包括第一卸荷槽33，第一卸荷槽33设于配流盘的第一侧面且连通高压区2。
第一卸荷槽33的尺寸沿预升压区3到高压区2的方向逐渐增大。压力油首先经过第一卸荷槽33的小尺寸段，然后经过第一卸荷槽33的大尺寸段，能够有效控制压力变化梯度，减小压力冲击。
在一些实施例中，第一卸荷槽33的侧边可以采用单一斜率的直线段。在另一些的实施例中，第一卸荷槽33的侧边可以包括至少两个不同斜率的直线段。采用至少两个不同斜率的直线段能够更加有效的延长升压时间，减少压力冲击和流量脉动，能够有效的降低噪声。
可选地，第一卸荷槽33包括三角形槽、梯形槽、U型槽中的至少一种。例如：如图6(a)所示，第一卸荷槽33可以为三角形槽和梯形槽的组合。如图6(b)所示，第一卸荷槽33的槽底可以呈90°。
在预升压区3设置第一阻尼孔31和第一卸荷槽33，低压油通过第一阻尼孔31和第一卸荷槽33与高压区2连通，能够有效延长压力过渡时间，减小突然升压造成的压力冲击和流量脉动。
如图1、图2所示，在至少一个实施例中，缓冲结构还可以包括设置于预降压区4且靠近低压区1的区域的第二缓冲结构。
在一些实施例中，第二缓冲结构包括第二阻尼孔41和第二流道42，第二阻尼孔41贯穿配流盘，第二流道42设于配流盘的第二侧面，第二流道42被构造成能够引导经过第二阻尼孔41的油卸压。在预降压区4，柱塞腔排出的油首先经过第二阻尼孔41，然后通过第二流道42卸压，有效延长了降压的时间，减少了压力冲击和流量脉动，相应的，也减少了由此产生的噪声。
在至少一个实施例中，第二缓冲结构可以包括至少两个第二阻尼孔41，至少其中一个第二阻尼孔41相对于另一个第二阻尼孔41靠近低压区1。柱塞腔排出的油可以依次通过各第二阻尼孔41进而通过第二流道42引向泵/马达的壳体内腔，以进行卸压。
如图4所示，排油沿配流盘的第一侧面流向配流盘的第二侧面，第二阻尼孔41位于配流盘的第一侧面的孔径小于第二阻尼孔41位于配流盘的第二侧面的孔径。
在预降压区4，压力油首先经过第二阻尼孔41的小孔径段，然后经过第二阻尼孔41的大孔径，与壳体内腔连通。通过这种方式，可以有效控制压力变化梯度，减小压力冲击。
在一些实施例中，排油沿配流盘的第一侧面流向配流盘的第二侧面，第二缓冲结构还可以包括第二卸荷槽43，第二卸荷槽43设于配流盘的第一侧面且连通低压区1。
第二卸荷槽43的尺寸沿预降压区4到低压区1的方向逐渐增大。压力油首先经过第二卸荷槽43的小尺寸段，然后经过第二卸荷槽43的大尺寸段，能够有效控制压力变化梯度，减小压力冲击。
在一些实施例中，第二卸荷槽43的侧边可以采用单一斜率的直线段。在另一些的实施例中，第二卸荷槽43的侧边可以包括至少两个不同斜率的直线段。采用至少两个不同斜率的直线段能够更加有效的延长降压时间，减少压力冲击和流量脉动，能够有效的降低噪声。
可选地，第二卸荷槽43包括三角形槽、梯形槽、U型槽中的至少一种。例如：第二卸荷槽43可以为三角形槽和梯形槽的组合。
在预降压区4设置一个与壳体相连的第二阻尼孔41和两种角度组合的第二卸荷槽43，高压油首先通过第二阻尼孔41与壳体连通，后通过第二卸荷槽43与低压区1连通，能够有效控制压力变化梯度，减小突然降压造成的压力冲击和流量脉动。
在配流盘应用于轴向柱塞泵的一具体实施例中，预调压区包括预升压区3和预降压区4。
预升压区3设置两个第一阻尼孔31和一个不同斜率的三角槽与梯形槽组合成的第一卸荷槽33，具体结构：两个第一阻尼孔31设置在预升压区3的后半段，其中，第一阻尼孔31位于配流盘的第一侧面的孔径小于第一阻尼孔31位于配流盘的第二侧面的孔径，同时设置有与第二油孔21相连通的第一油道32。
吸油向排油过渡时，低压油先经过预升压区3的遮盖区，部分低压油经过其中一个第一阻尼孔31位于配流盘的第一侧面的小孔径段，后经过该第一阻尼孔31位于配流盘的第二侧面的大孔径段，然后经过第一油道32与高压区2的第二油孔21相连通，开始预升压；还有一部分低压油经过另一个第一阻尼孔31位于配流盘的第一侧面的小孔径段，后经过该第一阻尼孔31位于配流盘的第二侧面的大孔径段，然后经过第一油道32与高压区2的第二油孔21相连通，开始预升压，最后还有一部分低压油经过一个不同斜率的三角槽与梯形槽组合而成的第一卸荷槽33，最终完全与第二油孔21连通。延长了排油与高压区2相连通的时间，有效延长了压力升高的时间，避免造成较大的压力冲击和流量脉动。
预降压区4设置一个第二阻尼孔41和一个不同斜率的三角槽与梯形槽组合而成的第二卸荷槽43，具体结构：第二阻尼孔41设置在预降压区4的后半段，第二阻尼孔41位于配流盘的第一侧面的孔径小于第二阻尼孔41位于配流盘的第二侧面的孔径。
排油向吸油过渡时，高压油先经过预降压区4的遮盖区，部分高压油经过第二阻尼孔41位于配流盘的第一侧面的小孔径段，后经过第二阻尼孔41位于配流盘的第二侧面的大孔径段，后经过配流盘5的第二侧面设置的第二流道42与泵/马达壳体内腔相连通进行卸压，部分高压油通过一个不同斜率的三角槽与梯形槽组合而成的第二卸荷槽43，与第一油孔11连通。延长了排油与低压区1相连通的时间，有效延长了压力降低的时间，避免造成较大的压力冲击和流量脉动。
本实施例还提供了一种轴向柱塞泵，其包括上述的配流盘。
在上述实施例中，配流盘的低压区1为低压吸油区，高压区2为高压排油区。
本实施例还提供了一种轴向柱塞马达，其包括上述的配流盘。
在上述实施例中，配流盘的低压区1为低压排油区，高压区2为高压吸油区。
本实施例中提供的轴向柱塞泵和轴向柱塞马达均采用了不同斜率的三角组合式卸荷槽和阻尼孔相结合的缓冲结构。
在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (20)
1.一种配流盘，其特征在于：包括低压区(1)、高压区(2)和预调压区，所述预调压区设于所述低压区(1)与所述高压区(2)之间，所述预调压区设有缓冲结构。
2.如权利要求1所述的配流盘，其特征在于：所述预调压区包括沿围绕配流盘轴线旋转的方向，从所述低压区(1)至所述高压区(2)之间设置的预升压区(3)，和/或，沿所述方向，从所述高压区(2)至所述低压区(1)之间设置的预降压区(4)。
3.如权利要求2所述的配流盘，其特征在于：所述缓冲结构包括设置于所述预升压区(3)且靠近所述高压区(2)的区域的第一缓冲结构。
4.如权利要求3所述的配流盘，其特征在于：所述第一缓冲结构包括第一阻尼孔(31)和第一流道(32)，所述第一流道(32)被构造成能够引导经过所述第一阻尼孔(31)的油流向所述高压区(2)。
5.如权利要求4所述的配流盘，其特征在于：所述第一缓冲结构包括至少两个所述第一阻尼孔(31)，至少其中一个所述第一阻尼孔(31)相对于另一个所述第一阻尼孔(31)靠近所述高压区(2)。
6.如权利要求4所述的配流盘，其特征在于：排油沿配流盘的第一侧面流向配流盘的第二侧面，所述第一阻尼孔(31)位于配流盘的第一侧面的孔径小于所述第一阻尼孔(31)位于配流盘的第二侧面的孔径。
7.如权利要求3所述的配流盘，其特征在于：排油沿配流盘的第一侧面流向配流盘的第二侧面，所述第一缓冲结构包括第一卸荷槽(33)，所述第一卸荷槽(33)设于配流盘的第一侧面且连通所述高压区(2)。
8.如权利要求7所述的配流盘，其特征在于：所述第一卸荷槽(33)的尺寸沿所述预升压区(3)到所述高压区(2)的方向逐渐增大。
9.如权利要求7所述的配流盘，其特征在于：所述第一卸荷槽(33)的侧边包括至少两个不同斜率的直线段。
10.如权利要求7所述的配流盘，其特征在于：所述第一卸荷槽(33)包括三角形槽、梯形槽、U型槽中的至少一种。
11.如权利要求2所述的配流盘，其特征在于：所述缓冲结构包括设置于所述预降压区(4)且靠近所述低压区(1)的区域的第二缓冲结构。
12.如权利要求11所述的配流盘，其特征在于：所述第二缓冲结构包括第二阻尼孔(41)和第二流道(42)，所述第二流道(42)被构造成能够引导经过所述第二阻尼孔(41)的油卸压。
13.如权利要求12所述的配流盘，其特征在于：排油沿配流盘的第一侧面流向配流盘的第二侧面，所述第二阻尼孔(41)位于配流盘的第一侧面的孔径小于所述第二阻尼孔(41)位于配流盘的第二侧面的孔径。
14.如权利要求11所述的配流盘，其特征在于：排油沿配流盘的第一侧面流向配流盘的第二侧面，所述第二缓冲结构包括第二卸荷槽(43)，所述第二卸荷槽(43)设于配流盘的第一侧面且连通所述低压区(1)。
15.如权利要求14所述的配流盘，其特征在于：所述第二卸荷槽(43)的尺寸沿所述预降压区(4)到所述低压区(1)逐渐增大。
16.如权利要求14所述的配流盘，其特征在于：所述第二卸荷槽(43)的侧边包括至少两个不同斜率的直线段。
17.如权利要求14所述的配流盘，其特征在于：所述第二卸荷槽(43)包括三角形槽、梯形槽、U型槽中的至少一种。
18.如权利要求1所述的配流盘，其特征在于：所述低压区(1)设有第一油孔(11)，所述高压区(2)设有第二油孔(21)。
19.一种轴向柱塞泵，其特征在于：包括如权利要求1～18任一项所述的配流盘。
20.一种轴向柱塞马达，其特征在于：包括如权利要求1～18任一项所述的配流盘。
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