CN114412742B - 一种双输出轴向柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柱塞泵，尤其涉及一种双输出轴向柱塞泵，以克服当需要多路输出时，现有方案存在的体积较大、控制结构比较复杂、使用成本高的问题。包括泵壳、泵盖、斜盘、缸体、柱塞组件、回程机构以及传动轴；在斜盘上开设进油口，在泵盖上开设出油口，采用斜盘进行配流，两个缸体背靠背布置，泵盖进行出油，去掉了配流盘，结构较为简单，实现双输出轴向柱塞泵的小型化，结构紧凑、体积小，且相应零件的加工较为简单，成本较低，后期维护方便，有较高的使用价值。

Description

一种双输出轴向柱塞泵

技术领域

本发明涉及一种柱塞泵，尤其涉及一种双输出轴向柱塞泵。

背景技术

轴向柱塞泵是高压液压传动的动力源，轴向柱塞泵结构一般包括配流机构、泵壳、缸体、柱塞、传动轴、滑靴，斜盘以及回程机构。它的工作原理是：传动轴带动缸体转动，分布在缸体柱塞孔内的多个柱塞压在斜盘的工作面上，随缸体一起转动，由于斜盘工作面对于旋转轴线有一个倾角，因此柱塞不仅与缸体一起做旋转运动，同时在回程机构作用下也沿缸体上的柱塞孔做往复运动，从而通过配流机构实现柱塞泵的吸油与供油。

现有的轴向柱塞泵绝大部分都只能提供一路输出，而随着技术的发展，在一些使用场合需要多路等压等流量的输出，目前的解决办法只是单纯把多个排量、压力相同的柱塞泵串联到一起，体积较大、控制结构比较复杂、使用成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种双输出轴向柱塞泵，在使用时能够提供两路等压、等流量的两路输出，满足实际使用需要。以克服当需要多路输出时，现有方案存在的体积较大、控制结构比较复杂、使用成本高的问题。

本发明的技术方案是提供一种双输出轴向柱塞泵，其特殊之处在于：包括泵壳、泵盖、斜盘、缸体、柱塞组件、回程机构以及传动轴；

上述泵壳为圆筒状，沿筒壁径向开设第一进油口，上述第一进油口与外部进油管路相连通；

上述泵盖为两个，分别固定在泵壳的两端，与泵壳形成密闭腔体；沿泵盖朝向密闭腔体的端面上开设中心角为140°≤γ＜180°的第一豆形槽，第一豆形槽中心角角度过大会导致柱塞腔的油液泄漏、效率降低，过小会导致泵本身的噪声和振动增大，上述第一豆形槽与外部出油流道相连通；位于两个泵盖上的第一豆形槽在某个垂直于泵壳中心轴线平面上的投影在该平面上沿同一圆周均布；

上述斜盘倾斜设置在泵壳内，外周面与泵壳内周面固定，在斜盘两侧形成两个体积相等的缸体容纳腔；沿斜盘径向开设有与壳体第一进油口相连通的第二进油口；上述斜盘的两个侧面均为工作面，两个工作面上均开设中心角140°≤γ' ＜180°的第二豆形槽，第二豆形槽角度过大会导致柱塞腔的油液泄漏、效率降低，过小会导致泵本身的噪声和振动增大，上述两个第二豆形槽均通过相应进油油路与第二进油口相连通，且在某个垂直于泵壳中心轴线平面上的投影在该平面沿同一圆周均布；

上述缸体为两个，分别位于斜盘两侧的缸体容纳腔内；缸体上绕其中心线圆周方向均匀布置n个柱塞孔，缸体远离斜盘一侧端面上开有与柱塞孔一一对应的第三豆形槽；第三豆形槽与柱塞孔相通；其中n为大于2的正整数；

上述柱塞组件为n个，每个柱塞组件均包括通过球铰连接的柱塞与滑靴，柱塞一一对应安装在柱塞孔内，滑靴与斜盘滑动连接；滑靴和柱塞上开设相互连通的节流孔；

上述回程机构位于斜盘工作面与缸体之间；由弹簧、球碗、回程盘组成，保证在柱塞泵运转过程中柱塞按规律沿轴线做往复运动，球碗和回程盘组成一幅球铰副；

上述传动轴沿泵壳轴向中心从一侧泵盖依次贯穿一侧缸体、一侧回程机构、斜盘、另一侧回程机构、另一侧缸体及另一侧泵盖；

在运行时，传动轴带动两个缸体同向转动，斜盘两侧形成的轴向力及径向力方向均相反，两侧缸体内的柱塞随缸体转动的同时在相应的柱塞孔内做往复运动，转动过程中，滑靴上的节流孔与斜盘上的第二豆形槽周期性连通，保证柱塞泵吸油顺利完成；缸体上的第三豆形槽与第一豆形槽周期性连通，保证柱塞泵排油顺利完成。

进一步地，为了保证斜盘的强度，斜盘与泵壳一体设置。

进一步地，上述传动轴包括第一传动轴和第二传动轴，第一传动轴沿泵壳轴向中心从右至左依次贯穿一侧泵盖、缸体、回程机构以及斜盘，第二传动轴和第一传动轴通过花键连接，第二传动轴从右至左依次贯穿另一侧回程机构、另一侧缸体及另一侧泵盖。

进一步地，第一豆形槽与第二豆形槽的中心角均为150°。

进一步地，在斜盘中心开有两端直径大，中间直径小的台阶通孔，在直径较小的孔内安装有滑动轴承，作为传动轴的支撑点。

进一步地，在两个泵盖中心开有通孔，通内孔固定滚动轴承。

进一步地，上述泵盖通过螺钉固定在泵壳的两端。

进一步地，沿泵盖径向开设出油口，出油口一端与第一豆形槽连通，另一端连接外部出油流道。

进一步地，为保证斜盘的强度，并且保证结构紧凑，斜盘的厚度D需满足： d+10≤D≤d+18，d为第二进油口直径。

进一步地，为了保证滑靴的支承和泄漏流量的合理设计，节流孔直径 0.5mm≤d₁＜0.9mm；节流孔的直径过小，不仅难以加工而且容易被油污堵塞，而直径过大又起不到阻尼的作用。

本发明的有益效果是：

1、本发明双输出轴向柱塞泵，通过斜盘配流以及两个缸体背靠背布置，实现双输出轴向柱塞泵的小型化，结构紧凑、体积小，且相应零件的加工较为简单，成本较低，后期维护方便，有较高的使用价值。

2、本发明在斜盘上开设进油口，在泵盖上开设出油口，采用斜盘进行配流，泵盖进行出油，去掉了配流盘，结构较为简单。

3、本发明柱塞及缸体背靠背布置，柱塞泵运行过程中位于斜盘两侧的缸体同向转动，使得柱塞泵运转过程中斜盘两侧形成的轴向力及径向力方向均相反，可以在一定程度上降低，由运行造成的震动。

附图说明

图1为本发明实施例中双输出轴向柱塞泵结构示意图；

图2a为本发明实施例中斜盘一侧视图；

图2b为沿图2a中D-D线的剖视图；

图2c为斜盘投影视图；

图2d为沿图2c中C-C线的剖视图；

图2e为斜盘另一侧视图；

图2f为沿图2e中E-E线的剖视图；

图3为本发明实施例中泵盖的结构示意图；其中a为泵盖的侧视图，b为泵盖的俯视图，c为两个泵盖在垂直于泵壳中心轴任一平面上的投影视图；

图4为本发明实施例中柱塞与滑靴的运动副的结构示意图；

图5为本发明实施例中缸体的结构示意图，其中a为缸体剖面示意图，b为沿a中A-A线的剖视图；

图6为图1中回程机构放大图；

图中附图标记为：

1-泵盖，11-第一豆形槽，12-出油口，13-滚动轴承安装孔，2-滚动轴承，3- 缸体，31-柱塞孔，32-第三豆形槽，4-回程机构，41-回程盘，42-球碗，5-斜盘， 51-第二豆形槽，52-工作面，53-第二进油口，54-滑动轴承安装孔，55-进油油路， 6-泵壳，7-第一传动轴，8-滑动轴承，9-柱塞组件，91、92-节流孔，93-滑靴， 94-柱塞，10-第二传动轴，14-第一进油口。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在其他实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“左、右、一侧、另一侧”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的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接：同样可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例双输出轴向柱塞泵主要由泵壳6、泵盖1、斜盘5、缸体3、柱塞组件、回程机构4以及传动轴构成。

从图中可以看出，泵壳6为筒体状，在泵壳6的中间段沿其径向在其筒壁上开设第一进油口Pin。两个泵盖1分别固定在泵壳6的两端，在本实施例中通过螺钉固定，在其他实施例中也可以通过其他连接方式进行固定，固定后，能够保证内部形成密封腔体即可。此处需要说明的是，泵壳6上的第一进油口Pin会通过斜盘5进行密封，后续会对斜盘5的安装以及结构进行详细描述。结合图3，可以看出，在泵盖1朝向密封腔体的端面上开设中心角140°≤γ＜180°的第一豆形槽11，优选150°，第一豆形槽中心角角度过大会导致柱塞腔的油液泄漏、效率降低，过小会导致泵本身的噪声和振动增大；在泵盖1中心开设滚动轴承安装孔13，并沿其径向开设位于其内部的出油油路，该出油油路的一端与第一豆形槽11是连通的，另一端即出油口12接外部出油流道，保证柱塞泵运行时，顺利排油。两个泵盖1上的滚动轴承安装孔同轴，两个第一豆形槽11关于泵壳6中心对称，也可以理解为，位于两个泵盖1上的第一豆形槽11在垂直于泵壳6中心轴平面上的投影不重合，且在该平面上沿同一圆周均布(见图3中c)。

结合图2a至图2f，斜盘5固定在由泵壳6和泵盖1组成的密封腔体内，在斜盘5两侧形成两个体积相等的缸体容纳腔，斜盘5关于泵壳6的中心轴线是倾斜设置的，倾斜角度决定了柱塞94的最大行程。斜盘5外周面与泵壳6的内周面是固连的，为了保证斜盘5的强度，斜盘5可以与泵壳6一体设置。斜盘5 的两个侧面均为工作面，本发明斜盘5同时作为配流盘，沿斜盘5径向在其内部开设进油油路55，进油油路55的第二进油口53与泵壳6上的第一进油口Pin 相通。在斜盘5的两个工作面上均设有第二豆形槽51，两个第二豆形槽51关于斜盘5中心轴对称，也可以理解为，位于两个工作面上的第二豆形槽51在垂直于泵壳6中心轴平面上的投影不重合，且在该平面上沿同一圆周均布。进油油路55的另一端分别与两个第二豆形槽51相通。同时斜盘5的中心还开设两端孔径大，中间孔径小的台阶通孔，孔径小的孔为滑动轴承安装孔54，在滑动轴承安装孔54内安装滑动轴承，作为传动轴的支撑点；两端直径较大的孔是为了避开回程机构4，避免干涉。本实施例中两个第二豆形槽51的形状为弧形槽，中心角要求140°≤γ'＜180°，优选150°。为保证斜盘的强度，并且保证结构紧凑，斜盘的厚度D需满足：d+10≤D≤d+18，d为第二进油口直径。

两个缸体3分别位于斜盘5两侧的缸体容纳腔内；缸体3上绕其中心线圆周方向均匀布置多个柱塞孔，缸体3远离斜盘5一侧端面上开有与柱塞孔一一对应的第三豆形槽32；第三豆形槽32与柱塞孔相通，保证排油，且该端面与泵盖1端面配合，组成一对摩擦副，在运行时，能够在传动轴的驱动下，在泵盖1 端面上转动，转动时，二者之间会形成油膜，保证运行过程中的润滑，防止发生干摩擦。

如图4所示，柱塞组件9包括滑靴93与柱塞94，滑靴93和柱塞94组成的运动副的中心有节流孔91、92，液压油通过此孔进入缸体3的柱塞孔，滑靴93 和柱塞94通过球铰进行连接，且在运行时滑靴93上的节流孔会与斜盘5上的第二豆形槽51周期性开通，保证柱塞泵吸油顺利完成。为了保证滑靴的支承和泄漏流量的合理设计，节流孔直径0.5mm≤d₁＜0.9mm；节流孔的直径过小，不仅难以加工而且容易被油污堵塞，而直径过大又起不到阻尼的作用。

如图6所示，回程机构4包括球碗42与回程盘41，保证在柱塞泵运转过程中柱塞94按规律沿轴线做往复运动，球碗42和回程盘41组成一幅球铰副。

结合图1，传动轴包括第一传动轴7和第二传动轴10，第一传动轴7从右至左依次贯穿一侧泵盖1、缸体3、回程机构4以及斜盘5，第二传动轴10和第一传动轴7通过花键连接，第二传动轴10从右至左依次贯穿回程机构4、缸体 3及另一侧泵盖1。

本实施例双输出轴向柱塞泵的工作过程如下：原动机带动第二传动轴10旋转，由于第一传动轴7与第二传动轴10之间通过花键连接，因此第二传动轴10 带动第一传动轴7同时旋转，两个传动轴同时带动两侧的缸体3和柱塞94旋转，旋转过程中滑靴93永远保持与斜盘5接触，因斜盘5和缸体3成一角度，缸体 3旋转时，柱塞94就在柱塞孔中做往复运动，以某一柱塞94为例，它从0°转到 180°时(图2a所示)，柱塞94从下死点转到上死点，柱塞缸体容积逐渐增大，斜盘5上的第二豆形槽51与滑靴93节流孔接通，介质通过第二豆形槽51进入缸体3，此时缸体3上第三豆形槽32与泵盖1上的第一豆形槽11不连通；从 180°转到360°时(图2e所示)，柱塞94从上死点转到下死点，柱塞缸体容积逐渐减小，此时缸体3上第三豆形槽32与泵盖1上的第一豆形槽11接通，斜盘5 上的第二豆形槽51与滑靴93节流孔不连通，介质通过第一豆形槽11到出油口排出，只要一直有动力输入，传动轴不断旋转，泵便不断工作。

Claims (10)

1.一种双输出轴向柱塞泵，其特征在于：包括泵壳(6)、泵盖(1)、斜盘(5)、缸体(3)、柱塞组件、回程机构(4)以及传动轴；

所述泵壳(6)为圆筒状，沿筒壁径向开设第一进油口，所述第一进油口与外部进油管路相连通；

所述泵盖(1)为两个，分别固定在泵壳(6)的两端，与泵壳(6)形成密闭腔体；沿泵盖(1)朝向密闭腔体的端面上开设中心角为140°≤γ＜180°的第一豆形槽(11)，所述第一豆形槽(11)与外部出油流道相连通；位于两个泵盖(1)上的第一豆形槽(11)在某个垂直于泵壳(6)中心轴线平面上的投影在该平面上沿同一圆周均布；

所述斜盘(5)倾斜设置在泵壳(6)内，斜盘(5)的外周面与泵壳(6)的内周面固定，在斜盘(5)两侧形成两个体积相等的缸体容纳腔；沿斜盘(5)径向开设有与泵壳(6)第一进油口相连通的第二进油口(53)；所述斜盘(5)的两个侧面均为工作面，两个工作面上均开设中心角140°≤γ'＜180°的第二豆形槽(51)，两个第二豆形槽(51)均通过相应进油油路与第二进油口(53)相连通，且在某个垂直于泵壳(6)中心轴线平面上的投影在该平面沿同一圆周均布；

所述缸体(3)为两个，分别位于斜盘(5)两侧的缸体容纳腔内；缸体(3)上绕其中心线圆周方向均匀布置n个柱塞孔，缸体(3)远离斜盘(5)一侧端面上开有与柱塞孔一一对应的第三豆形槽(32)；第三豆形槽(32)与柱塞孔相通；其中n为大于2的正整数；

所述柱塞组件为n个，每个柱塞组件均包括通过球铰连接的柱塞(94)与滑靴(93)，柱塞(94)一一对应安装在柱塞孔内，滑靴(93)与斜盘(5)滑动连接；滑靴(93)和柱塞(94)上开设相互连通的节流孔(91、92)；

所述回程机构(4)位于斜盘(5)工作面与缸体(3)之间；

所述传动轴沿泵壳(6)轴向中心从一侧泵盖(1)依次贯穿一侧缸体(3)、一侧回程机构(4)、斜盘(5)、另一侧回程机构(4)、另一侧缸体(3)及另一侧泵盖(1)；

在运行时，传动轴带动两侧缸体(3)同向转动，斜盘(5)两侧形成的轴向力及径向力方向均相反，两侧缸体(3)内的柱塞(94)随缸体(3)转动的同时在相应的柱塞孔内做往复运动，转动过程中，滑靴(93)上的节流孔与斜盘(5)上的第二豆形槽(51)周期性连通，保证柱塞泵吸油顺利完成；缸体(3)上的第三豆形槽(32)与第一豆形槽(11)周期性连通，保证柱塞泵排油顺利完成。

2.根据权利要求1所述的双输出轴向柱塞泵，其特征在于：斜盘(5)与泵壳(6)一体设置。

3.根据权利要求2所述的双输出轴向柱塞泵，其特征在于：所述传动轴包括第一传动轴(7)和第二传动轴(10)，第一传动轴(7)沿泵壳(6)轴向中心从右至左依次贯穿一侧泵盖(1)、缸体(3)、回程机构(4)以及斜盘(5)，第二传动轴(10)和第一传动轴(7)通过花键连接，第二传动轴(10)从右至左依次贯穿另一侧回程机构(4)、另一侧缸体(3)及另一侧泵盖(1)。

4.根据权利要求3所述的双输出轴向柱塞泵，其特征在于：所述第一豆形槽(11)与第二豆形槽(51)的中心角均为150°。

5.根据权利要求4所述的双输出轴向柱塞泵，其特征在于：在斜盘(5)中心开有两端直径大，中间直径小的台阶通孔，在直径较小的孔内安装有滑动轴承，作为传动轴的支撑点。

6.根据权利要求5所述的双输出轴向柱塞泵，其特征在于：在两个泵盖(1)中心开有通孔，通孔内固定滚动轴承(2)。

7.根据权利要求6所述的双输出轴向柱塞泵，其特征在于：泵盖(1)通过螺钉固定在泵壳(6)的两端。

8.根据权利要求7所述的双输出轴向柱塞泵，其特征在于：沿泵盖(1)径向开设出油口(12)，出油口(12)的一端通过油路与第一豆形槽(11)连通，另一端连接外部出油流道。

9.根据权利要求8所述的双输出轴向柱塞泵，其特征在于：斜盘(5)的厚度D满足：d+10≤D≤d+18，其中d为第二进油口直径。

10.根据权利要求9所述的双输出轴向柱塞泵，其特征在于：节流孔直径0.5mm≤d₁＜0.9mm。