CN113669221A - 一种变量泵的负载敏感变量机构及变量泵 - Google Patents

一种变量泵的负载敏感变量机构及变量泵 Download PDF

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Abstract

一种变量泵的负载敏感变量机构及变量泵，包括壳体，和安装在壳体中且能够翻转的斜盘，还包括：弹性回位活塞组件，安装在斜盘一侧的壳体上，能够调节驱动斜盘向变量活塞组件方向倾斜的弹性力；变量活塞组件，安装在斜盘另一侧的壳体上，能够根据变量泵出口的压力提供驱动斜盘向弹性回位活塞组件方向倾斜的恢复力。本公开让泵出口高压油驱动变量活塞，变量活塞直接感应出口压力变化来克服预紧的弹性力，推动斜盘摇臂改变斜盘倾角大小，从而改变泵排量的大小。同时可以根据需要调整弹性力的大小,变量机构的压力‑流量曲线与理想的恒功率泵压力‑流量曲线相对更为相近，可有效降减小液压系统功率浪费的现象，降低液压系统能耗及发热量。

Description

一种变量泵的负载敏感变量机构及变量泵
技术领域
本公开属于柱塞泵技术领域，具体涉及一种变量泵的负载敏感变量机构及变量泵。
背景技术
参阅图1所示，目前传统恒压变量泵主要是通过改变斜盘倾角来改变泵的排量。当泵出口压力低于P1时，其输出流量基本为一恒定值Q1(也常称全流量),此时斜盘对应的摆角也处于原始最大摆角状态；而当出口压力大于P1值时，变量活塞所受高压油的推力大于回位弹簧的预紧力，推动斜盘向摆角变小的方向摆动，直到出口压力为P0时，泵的输出流量为零，此时斜盘摆角接近为零，泵的排油量与泵的内部泄漏量保持平衡。
传统恒压变量泵的特点是在出口压力未超过P1值时，其输出流量基本保持不变，而输出功率则不断增大，直到泵出口压力超过P1值时，泵的输出流量迅速减小，输出功率也快速降低，当出口压力为P0时，输出流量为零，输出功率也为零。
从传统恒压变量泵的压力-流量曲线可知，在泵出口压力为P1点时，泵的输出功率最大，而驱动泵工作的原动机的输入功率也相应增大。参阅图2所示，然而在实际的工程应用中，大多数液压系统长时间工作的所需的功率基本为一恒定值，也即恒功率工作模式，其所需要的理想的压力-流量曲线，但由于恒压变量泵的工作特性，造成液压系统中原动机选型功率偏大，输出功率未能充分使用而浪费的现象。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开的第一目的提供了一种压力-流量曲线与理想的恒功率泵压力-流量曲线相对更为相近的负载敏感变量机构。
本公开的第二目的在于提供一种包括上述变量泵的负载敏感变量机构的变量泵；
为了实现本公开的第一目的，本公开所采用的技术方案如下：
一种变量泵的负载敏感变量机构，包括壳体，和安装在壳体中且能够翻转的斜盘，还包括：弹性回位活塞组件和变量活塞组件；
其中，弹性回位活塞组件，安装在斜盘一侧的壳体上，能够调节驱动斜盘向变量活塞组件方向倾斜的弹性力；
变量活塞组件，安装在斜盘另一侧的壳体上，能够根据变量泵出口的压力提供驱动斜盘向弹性回位活塞组件方向倾斜的恢复力。
可选地，所述弹性回位活塞组件包括：
回位活塞，安装在壳体中的回位活塞孔中，且能够沿回位活塞孔轴向移动，所述回位活塞的一端止挡在斜盘摇臂的一侧，所述回位活塞的另一端通过调压弹簧止档在活塞位置调节单元上；
活塞位置调节单元，安装在壳体上，能够调节回位活塞压向斜盘摇臂的弹性力。
可选地，所述活塞位置调节单元包括调压螺钉，所述调压螺钉螺接在壳体中的螺孔中，所述螺孔与回位活塞孔连通且同轴设置，所述调压螺钉尾端直通至壳体外部空间。
可选地，所述调压螺钉上与调压弹簧接触的位置、所述回位活塞上与调压弹簧接触的位置均设置有弹簧固定部，所述调压弹簧的两端分别安装在调压螺钉和回位活塞的弹簧固定部上。
可选地，所述活塞位置调节单元还包括锁紧螺母，所述锁紧螺母螺接在所述调压螺钉上，且止挡在壳体外侧。
可选地，所述调压螺钉和壳体之间安装有第一密封圈。
可选地，所述变量活塞组件包括螺堵和变量活塞，所述壳体中开设有相互连通且同轴设置的变量活塞安装孔和螺堵孔，所述变量活塞安装孔和螺堵孔之间还设置有压力腔，所述压力腔与泵量泵出口连通，所述变量活塞安装孔中螺接有所述螺堵，所述变量活塞安装孔内安装有能够轴向移动的变量活塞，变量活塞的一端止挡在斜盘摇臂另一侧。
可选地，所述螺堵和壳体之间还安装有第二密封圈。
可选地，所述斜盘摇臂的两侧均为中部凸起的弧形结构。
为了实现本公开的第二目的，本公开所采用的技术方案如下：
一种变量泵，包括上述的变量泵的负载敏感变量机构。
本公开通过弹性回位活塞组件可以提供驱动斜盘向变量活塞组件方向倾斜的弹性力，变量活塞组件能够根据变量泵出口的压力提供驱动斜盘向弹性回位活塞组件方向倾斜的恢复力。让泵出口高压油驱动变量活塞，变量活塞直接感应出口压力变化来克服预紧的弹性力，推动斜盘摇臂改变斜盘倾角大小，从而改变泵排量的大小。同时可以根据需要调整弹性力的大小。
本公开中变量机构的压力-流量曲线与理想的恒功率泵压力-流量曲线相对更为相近，可有效降减小液压系统功率浪费的现象，降低液压系统能耗及发热量。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是传统恒压变量泵压力-流量曲线；
图2是理想恒功率压力-流量曲线；
图3是本公开的变量泵的负载敏感变量机构的结构原理图；
图4是本公开中弹性回位活塞组件的结构原理图；
图5是本公开的变量泵的负载敏感变量机构的压力-流量曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
实施例一
如图3所示，本公开提供一种变量泵的负载敏感变量机构，用于柱塞泵或者变量泵等，包括壳体8，和安装在壳体8中且能够相对壳体8翻转的斜盘7，通过调节斜盘7的角度可以调节柱塞的行程，从而调节柱塞泵的流量，负载敏感变量机构还包括弹性回位活塞组件和变量活塞组件；
其中，弹性回位活塞组件A安装在斜盘7一侧的壳体8上，能够调节驱动斜盘7向变量活塞组件B方向倾斜的弹性力，初始的弹性力作为压紧斜盘7的预紧力，当斜盘7向弹性回位活塞组件A移动时，弹性回位活塞组件A对斜盘7的弹性力增大；该弹性回位活塞组件A可以通过调压弹簧提供驱动斜盘7向变量活塞组件B方向倾斜的弹性力，也可以通过扭转弹簧提供驱动斜盘7向变量活塞组件B方向倾斜的弹性力。
其中，变量活塞组件B安装在斜盘7另一侧的壳体8上，能够根据变量泵出口的压力提供驱动斜盘7向弹性回位活塞组件A方向倾斜的恢复力。变量泵出口的高压油可以直接连通变量活塞组件B，由变量活塞抵压斜盘7提供恢复力，变量泵出口的高压油也通过压力检测，根据压力信号通过电磁铁拉动变量活塞抵压斜盘7提供恢复力。
结合图5所示，当泵出口压力小于P1，初始弹性力大于回复力，斜盘7向变量活塞组件B倾斜至极限位置。当泵出口压力大于P1，出口压力继续增大会导致恢复力增大至大于初始的弹性力，恢复力驱动斜盘7向弹性回位活塞组件A方向翻转，弹性回位活塞组件A提供的弹性力逐渐增大，直至弹性力与恢复力相等，斜盘7处于新的摆角位置，泵的排量减小到另一排量工作状态，若出口压力继续增大，则斜盘摆角将继续减小，泵的排量对应减小，直到出口压力增大到P0时,斜盘摆角达到最小，此时泵输出流量为0，从而实现恒力变量的功能。
如图4所示，在本实施例中，所述弹性回位活塞组件B采用调压弹簧4提供弹性力的结构，具体包括：
回位活塞5，安装在壳体8中的回位活塞孔中，且回位活塞5能够沿回位活塞孔轴向移动，所述回位活塞5的一端止挡在斜盘摇臂71的一侧，斜盘摇臂71安装在斜盘7上，受力后能够驱动斜盘7绕斜盘轴承6翻转，所述回位活塞5的另一端通过调压弹簧4止档在活塞位置调节单元上；当泵出口压力大于P0后，恢复力大于调压弹簧4提供的弹性力，斜盘摇臂71向回位活塞方向翻转，推动回位活塞5挤压调压弹簧4，调压弹簧4受压提供的弹性力增大，直至弹性力与恢复力大小相等后，斜盘7处于受力平衡位置，泵流量减小。
活塞位置调节单元，安装在壳体8上，能够调节回位活塞5压向斜盘摇臂71的弹性力。该活塞位置调节单元可以是通过螺钉调节调压弹簧4的末端止挡位置，也可以通过锁紧油缸调节调压弹簧4的末端止挡位置等。通过调整调压弹簧4末端的位置，从而能够改变回位活塞5压向斜盘7的初始弹性力，从而实现调节压力-流量曲线中P0和P1的压力值。
具体的，所述活塞位置调节单元包括调压螺钉2，所述调压螺钉2螺接在壳体中的螺孔中，所述螺孔与回位活塞孔连通且同轴设置，所述调压螺钉2尾端直通至壳体8外部空间，方便从外部安装或者旋转调压螺钉2，调压螺钉尾端可以开设一字型槽或十字形槽，方便通过工具旋转调压螺钉2。通过旋转调压螺钉2，可以调节调压螺钉2在螺孔中的位置，从而调整的调压螺钉2的止挡端止调压弹簧4的位置，实现调整弹性力的作用，并且安装拆卸方便。
为了提高调压弹簧4的稳定性，也方便调压弹簧4安装，所述调压螺钉2上与调压弹簧4接触的位置、所述回位活塞5上与调压弹簧4接触的位置均设置有弹簧固定部，所述调压弹簧4的两端分别安装在调压螺钉2和回位活塞5的弹簧固定部上。示例性的，调压螺钉2上的弹簧固定部可以设置为柱状结构，柱状结构穿设在调压弹簧4的一端，回位活塞5上的弹簧固定部可以设置为截面为弹簧直径的槽型结构，调压弹簧4穿入至槽型结构，用于稳固调压弹簧4，并且对调压弹簧4定位。
为了防止调压螺钉2在长期使用时位置有松动，所述弹性回位活塞组件中还设置有锁紧装置，用于将调压螺钉2位置锁定，从而实现对调压弹簧4提供的初始弹性力锁定，锁紧装置包括锁紧螺母1，所述锁紧螺母1螺接在所述调压螺钉2上，且止挡在壳体8外侧。使用时，在调整完调压螺钉2位置后，将锁紧螺母1拧紧在调压螺钉2上且与壳体8贴合，即可实现对调压螺钉2的锁紧。
为了防止油的泄漏，所述调压螺钉2与壳体8之间安装有第一密封圈3，调压螺钉2与调压弹簧4接触的一端设置有穿设在回位活塞孔中的封头，封头上套设有所述第一密封圈3，当调压螺钉2调整在螺孔中的位置时，封头可以在回位活塞孔中轴向移动，封头与回位活塞孔内壁通过第一密封圈3进行密封。
在另一实施例中，所述变量活塞组件B括螺堵10、变量活塞9，所述壳体8中开设有相互连通且同轴设置的变量活塞安装孔和螺堵孔，所述变量活塞安装孔中螺接有所述螺堵10，用于封堵活塞安装孔防止漏油，并且方便加工活塞安装孔与安装变量活塞9，所述回位活塞安装孔内安装有能够轴向移动的变量活塞9，所述变量活塞安装孔和螺堵孔之间还设置有压力腔，所述压力腔与泵量泵出口连通，变量活塞9的一端止挡在所述斜盘7另一侧，当泵出口压力超过P1，压力腔对变量活塞9右端的压力(恢复力)大于调压弹簧4对变量活塞9左端的压力(弹性力)，变量活塞9向左移动推动斜盘7向左翻转，挤压调压弹簧4，调压弹簧4的弹性力增大，变量活塞9直至移动到受力平衡的位置，当泵的出口压力大于P0时，变量活塞9向左移动直至斜盘7摆角达到最小，此时泵输出流量为0，输出压力为P0。为了实现密封，所述螺堵10和壳体8之间还安装有第二密封圈11。
为了让斜盘摇臂71翻转时与回位活塞5、变量活塞9均接触良好，防止倾斜受力，所述斜盘摇臂71的两侧均为中部凸起的弧形结构。
实施例二
本公开还提供一种变量泵，包括上述的变量泵的负载敏感变量机构。让泵出口高压油直接从壳体油路进入变量活塞腔(压力腔)，变量活塞9直接感应出口压力变化来克服弹簧预紧的弹性力，推动斜盘摇臂71改变斜盘倾角大小，从而改变泵排量的大小。调压弹簧4刚度大小决定了泵压力-流量曲线的对应变化斜率，刚度越大，斜率越小，反之则越大。
液压泵工作时，由于壳体8上的高压油路与变量活塞腔一直处于相通状态，变量活塞9随时感应高压油的作用力，当泵出口压力上升到中P1时，此时变量活塞9所受高压油产生的推力大于左端调压弹簧4初始调定预紧的弹性力，变量活塞9向左推动斜盘7摇臂以轴承6为中心向左转动，回位活塞5感受到斜盘7摇臂传递过来的作用力后克服调压弹簧4的预紧力使其向左运动，继续挤压调压弹簧4直至调压弹簧4的弹性力与变量活塞9的推力达到新的平衡后，斜盘7处于新的摆角位置，泵的排量减小到另一排量工作状态。若出口压力继续增大，则斜盘7摆角将继续减小，泵的排量对应减小，直到出口压力增大P0时,斜盘摆角达到最小，此时泵输出流量为0，输出压力为P0，从而实现恒力变量的功能。
装配时首先将斜盘7通过轴承6安装入壳体8对应位置，再将第一密封圈3和第二密封圈11分别装到调压螺钉2和螺堵10对应的密封槽中，然后将变量活塞9从壳体8右孔端将其装入，之后将螺堵10(部件)通过螺纹孔拧入壳体8中。左端分别将回位活塞5和调压弹簧4装入壳体8内孔，然后将调压螺钉2(部件)通过螺纹拧入壳体8中保证调压弹簧4具有一定的预压缩量，最后将锁紧螺母1拧入调压螺钉2并将其锁紧。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种变量泵的负载敏感变量机构，包括壳体，和安装在壳体中且能够翻转的斜盘，其特征在于，还包括：弹性回位活塞组件和变量活塞组件；
其中，弹性回位活塞组件，安装在斜盘一侧的壳体上，能够调节驱动斜盘向变量活塞组件方向倾斜的弹性力；
变量活塞组件，安装在斜盘另一侧的壳体上，能够根据变量泵出口的压力提供驱动斜盘向弹性回位活塞组件方向倾斜的恢复力。
2.如权利要求1所述的变量泵的负载敏感变量机构，其特征在于，所述弹性回位活塞组件包括：
回位活塞，安装在壳体中的回位活塞孔中，且能够沿回位活塞孔轴向移动，所述回位活塞的一端止挡在斜盘摇臂的一侧，所述回位活塞的另一端通过调压弹簧止档在活塞位置调节单元上；
活塞位置调节单元，安装在壳体上，能够调节回位活塞压向斜盘摇臂的弹性力。
3.如权利要求2所述的变量泵的负载敏感变量机构，其特征在于：所述活塞位置调节单元包括调压螺钉，所述调压螺钉螺接在壳体中的螺孔中，所述螺孔与回位活塞孔连通且同轴设置，所述调压螺钉尾端直通至壳体外部空间。
4.如权利要求3所述的变量泵的负载敏感变量机构，其特征在于：所述调压螺钉上与调压弹簧接触的位置、所述回位活塞上与调压弹簧接触的位置均设置有弹簧固定部，所述调压弹簧的两端分别安装在调压螺钉和回位活塞的弹簧固定部上。
5.如权利要求3所述的变量泵的负载敏感变量机构，其特征在于：所述活塞位置调节单元还包括锁紧螺母，所述锁紧螺母螺接在所述调压螺钉上，且止挡在壳体外侧。
6.如权利要求3所述的变量泵的负载敏感变量机构，其特征在于：所述调压螺钉和壳体之间安装有第一密封圈。
7.如权利要求1所述的变量泵的负载敏感变量机构，其特征在于：所述变量活塞组件包括螺堵和变量活塞，所述壳体中开设有相互连通且同轴设置的变量活塞安装孔和螺堵孔，所述变量活塞安装孔和螺堵孔之间还设置有压力腔，所述压力腔与泵量泵出口连通，所述变量活塞安装孔中螺接有所述螺堵，所述变量活塞安装孔内安装有能够轴向移动的变量活塞，变量活塞的一端止挡在斜盘摇臂另一侧。
8.如权利要求7所述的变量泵的负载敏感变量机构，其特征在于：所述螺堵和壳体之间还安装有第二密封圈。
9.如权利要求2或7所述的变量泵的负载敏感变量机构，其特征在于：所述斜盘摇臂的两侧均为中部凸起的弧形结构。
10.一种变量泵，其特征在于：包括权利要求1所述的变量泵的负载敏感变量机构。
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