CN111120286B - 一种偏心连杆式径向变量柱塞泵 - Google Patents

一种偏心连杆式径向变量柱塞泵 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种偏心连杆式径向变量柱塞泵，本发明使用偏心柱和连杆组件来控制柱塞泵排量变换，相比于传统径向变量柱塞泵避免了使用滑靴和定子产生摩擦的能量损失。本发明通过改变外部液压油的压力实现柱塞泵排量的变换，不但可以通过柱塞芯控制转子芯上柱塞泵的压缩量，也可控制其伸长，故无需在柱塞泵中放置复位弹簧，使其结构简化，避免了弹簧形变过程中的能量消耗。本发明通过改变偏心柱和转子芯的偏心距来改变排量，相比于传统径向变量柱塞泵用改变定子和转子偏心距来改变排量的方法，使本发明中的排量调节机构更为简洁紧凑，无需在转子转轴和原动机之间使用可适应偏心距变化的特殊联轴器。

Description

一种偏心连杆式径向变量柱塞泵
技术领域
本发明属于变量柱塞泵领域，具体涉及一种偏心连杆式径向变量柱塞泵。
背景技术
工程作业车辆普遍使用液压传动系统，其中经常用到径向变量柱塞泵。现有的径向变量泵通过改变转子和定子的偏心距来改变排量。由于定子固定，只能改变转子的位置，而转子在原动机的带动下持续旋转，这给调节偏心距带来了困难。现有径向柱塞泵的柱塞末端滑靴在定子内侧滑动，会产生一定的摩擦阻力导致效率降低，并导致柱塞受到径向力产生偏磨。而且，现有径向柱塞泵在工作过程中，定子只能对柱塞产生压力使柱塞缩回，柱塞的伸长需要靠复位弹簧，这使得现有径向柱塞泵在压油时还要克服弹簧力，进一步导致了机械效率降低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种偏心连杆式径向变量柱塞泵，既提到了机械效率，又延长其使用寿命。
为了达到上述目的，本发明包括上外壳和下外壳，上外壳和下外壳间的腔体里设置有泵体；
泵体包括固定在下外壳上的转子芯，转子芯的传动轴伸出下外壳，转子芯上部设置有偏心柱，转子芯径向上设置有若干柱塞套，柱塞套内插入有柱塞芯，柱塞套上设置有双体连杆，双体连杆的端部连接柱塞芯，双体连杆能够在带动柱塞芯在轴向上滑动，双体连杆上连接有控制连杆，所有控制连杆均铰接在偏心柱上，偏心柱顶部固定有阀芯，阀芯的一端设置有弹簧，阀芯的另一端置于上外壳内用于接收外部液压油的压力。
柱塞套的两个侧面开设有滑槽，双体连杆上开设有与滑槽相配合的滑键，滑键置于滑槽内，双体连杆能够带动柱塞芯在柱塞套内滑动。
双体连杆的末端通过柱销连接柱塞芯。
控制连杆为阶梯状，每个控制连杆的阶梯高度均不同。
传动轴上套设有轴承，下外壳上开设有轴承孔，轴承固定在轴承孔内。
下外壳中轴承孔外围开设有两个腰形配流槽，两个配流槽分别与进油孔和出油孔连通。
上外壳上设置有阀腔，阀腔的一端固定有端盖，阀芯置于阀腔内，弹簧与端盖接触。
与现有技术相比，本发明使用偏心柱和连杆组件来控制柱塞泵排量变换，相比于传统径向变量柱塞泵避免了使用滑靴和定子产生摩擦的能量损失。本发明通过改变外部液压油的压力，进而改变阀芯的位置，来控制偏心柱和转子的偏心距，实现柱塞泵排量的变换，控制连杆不但可以通过柱塞芯控制转子芯上柱塞泵的压缩量，也可控制其伸长，故无需在柱塞泵中放置复位弹簧，使其结构简化，避免了弹簧形变过程中的能量消耗。本发明通过改变偏心柱和转子芯的偏心距来改变排量，相比于传统径向变量柱塞泵用改变定子和转子偏心距来改变排量的方法，使本发明中的排量调节机构更为简洁紧凑，无需在转子转轴和原动机之间使用可适应偏心距变化的特殊联轴器。
进一步的，本发明通过柱塞套上的滑槽来抵消控制双体连杆因和柱塞芯轴线不共线产生的径向力，双体连杆组件作用在柱塞芯上的合力方向和柱塞芯轴线方向重合，避免了传统各式柱塞泵上均会出现的径向力，减小了柱塞泵的偏磨现象。
进一步的，控制连杆为阶梯状，每个控制连杆的阶梯高度均不同，使所有控制连杆与双体连杆均置于同一平面中。
附图说明
图1为本发明的上外壳结构图；
图2为本发明的下外壳结构图；
图3为本发明的内部结构图；
图4为本发明中下外壳及轴承结构示意图；
图5为本发明中转子的结构示意图；
图6为本发明控制连杆和双体连杆结构示意图；
图7为本发明控制柱塞泵伸缩原理示意图；
其中，1.上外壳，2.轴承，3.传动轴，4.下外壳，5.端盖，6.弹簧，7.偏心柱，8.阀芯，9. 控制连杆，10.柱塞套，11.柱塞芯，12.双体连杆，13.转子芯，14.阀腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1和图3，本发明包括上外壳1和下外壳4，上外壳1和下外壳4间的腔体里设置有泵体；上外壳1上设置有阀腔14，阀腔14的一端固定有端盖5，阀芯8置于阀腔14内，阀芯8用于接收外部液压油。上外壳1和下外壳4拼合后通过螺栓紧固，上外壳1顶部有设有一体式液控滑阀，阀芯8安装在一体式液控滑阀的阀腔内，下外壳4中轴承孔外围开设有两个腰形配流槽，两个配流槽分别与进油孔和出油孔连通。
参见图2、图3、图4和图5，泵体包括固定在下外壳4上的转子芯13，转子芯13的传动轴3伸出下外壳4连接原动机，传动轴3上套设有轴承2，下外壳4上开设有轴承孔，轴承2 固定在轴承孔内，转子芯13上部设置有偏心柱7，转子芯13径向上设置有若干柱塞芯11，柱塞芯11外套设有柱塞套10，柱塞套10上设置有双体连杆12，双体连杆12能够在柱塞芯11 的轴向上滑动，双体连杆12上连接有控制连杆9，所有控制连杆9均铰接在偏心柱7上，偏心柱7顶部固定有阀芯8，阀芯8的一端设置有弹簧6，弹簧6与端盖5连接，给阀芯8推力，阀芯8的另一端置于上外壳1的阀腔内用于接收外部液压油的压力。
参见图4和图6，柱塞套10的两个侧面开设有滑槽，双体连杆12上开设有与滑槽相配合的滑键，滑键置于滑槽内，双体连杆12能够带动柱塞芯11在柱塞套10内滑动，双体连杆12 的末端通过柱销连接柱塞芯11。
控制连杆9为阶梯状，每个控制连杆9的阶梯高度均不同。各控制连杆9具有铰接孔一端在不同高度连接偏心柱7时，具有柱销的一端可保持相同高度。各控制连杆9绕偏心柱7的转动在工作角度范围内互相独立。双体连杆12通过桥接体上的铰接孔连接控制连杆9，双体连杆12两侧的滑键约束其只能沿柱塞套10轴向滑动。双体连杆12通过末端两柱销连接柱塞芯 11，两柱销在各自铰接点之只能传递平行于柱塞套10轴线方向的力，且大小相等，故柱塞芯 11不会受到径向分力。
参见图7，本发明中每个柱塞芯11的位移与其转角的关系可以用图7中模型计算：转子芯13圆心、偏心柱7圆心、控制连杆9与双体连杆12的铰接点三点组成一个三角形，其中， A是偏心柱7与转子芯13的偏心距，B是控制连杆的等效长度，C是双体连杆铰接孔圆心到转子芯圆心的距离，当转子芯转动时，C随着柱塞套10转动的相位变化而变化。
设β为A与B的夹角，则有以下关系：C2＝A2+B2-2ABcosβ。当转子芯旋转一周时，柱塞芯的径向位移量为2A。
调整本发明柱塞泵的压缩量时，改变外部液压油的压力从而使阀芯8在弹簧6的弹性作用下进行位移，带动偏心柱7上所有控制连杆9的旋转轴线移动，改变了转子芯13每旋转一周时双体连杆12在柱塞套10上的轴向位移行程，达到改变塞泵的排量的目的。
本发明在转子旋转中通过控制连杆9和双体连杆12连接柱塞芯11和偏心柱7来使柱塞循环改变排量，从而无需让柱塞和定子接触，避免了产生摩擦力，并避免柱塞受到径向力产生偏磨的问题。调节泵的排量时只需调整偏芯柱7相对转子芯13的偏心距，无需改变转子和定子的相对位置，使排量调节更简单。控制连杆9和双体连杆12组件既可控制柱塞压缩也可控制柱塞伸长，故无需在柱塞外安装复位弹簧，既提高了机械效率，又延长其使用寿命。

Claims (7)

1.一种偏心连杆式径向变量柱塞泵，其特征在于，包括上外壳(1)和下外壳(4)，上外壳(1)和下外壳(4)间的腔体里设置有泵体；
泵体包括固定在下外壳(4)上的转子芯(13)，转子芯(13)的传动轴(3)伸出下外壳(4)，转子芯(13)上部设置有偏心柱(7)，转子芯(13)径向上设置有若干柱塞套(10)，柱塞套(10)内插入有柱塞芯(11)，柱塞套(10)上设置有双体连杆(12)，双体连杆(12)的端部连接柱塞芯(11)，双体连杆(12)能够带动柱塞芯(11)在轴向上滑动，双体连杆(12)上连接有控制连杆(9)，所有控制连杆(9)均铰接在偏心柱(7)上，偏心柱(7)顶部固定有阀芯(8)，阀芯(8)的一端设置有弹簧(6)，阀芯(8)的另一端置于上外壳(1)内用于接收外部液压油的压力，转子芯(13)的圆心、偏心柱(7)的圆心以及控制连杆(9)与双体连杆(12)的铰接点三点组成一个三角形，偏心柱(7)与转子芯(13)的偏心距为距离A，控制连杆的等效长度为长度B，双体连杆铰接孔圆心到转子芯圆心的距离为距离C，β为距离A与长度B的夹角，则有C2＝A2+B2-2ABcosβ，当转子芯旋转一周时，柱塞芯的径向位移量为2A。
2.根据权利要求1所述的一种偏心连杆式径向变量柱塞泵，其特征在于，柱塞套(10)的两个侧面开设有滑槽，双体连杆(12)上开设有与滑槽相配合的滑键，滑键置于滑槽内，双体连杆(12)能够带动柱塞芯(11)在柱塞套(10)内滑动。
3.根据权利要求1所述的一种偏心连杆式径向变量柱塞泵，其特征在于，双体连杆(12)的末端通过柱销连接柱塞芯(11)。
4.根据权利要求1所述的一种偏心连杆式径向变量柱塞泵，其特征在于，控制连杆(9)为阶梯状，每个控制连杆(9)的阶梯高度均不同。
5.根据权利要求1所述的一种偏心连杆式径向变量柱塞泵，其特征在于，传动轴(3)上套设有轴承(2)，下外壳(4)上开设有轴承孔，轴承(2)固定在轴承孔内。
6.根据权利要求5所述的一种偏心连杆式径向变量柱塞泵，其特征在于，下外壳(4)中轴承孔外围开设有两个腰形配流槽，两个配流槽分别与进油孔和出油孔连通。
7.根据权利要求1所述的一种偏心连杆式径向变量柱塞泵，其特征在于，上外壳(1)上设置有阀腔(14)，阀腔(14)的一端固定有端盖(5)，阀芯(8)置于阀腔(14)内，弹簧(6)与端盖(5)接触。
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