CN115234462A - 缸体结构、液压动力机构及工程机械 - Google Patents

缸体结构、液压动力机构及工程机械 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种缸体结构、液压动力机构及工程机械，缸体结构包括：缸体，缸体上沿周向设置有多个柱塞腔；双向调压阀，相邻两个柱塞腔之间均设置有双向调压阀，双向调压阀包括阀腔和设置在阀腔内的阀芯，阀腔的两端分别与两个柱塞腔一一对应连通，阀芯被配置为能够受阀腔两端的压力差作用而移动，以打开或关闭阀腔。缸体结构与配流盘、柱塞配合，在缸体转动过程中，通过双向调压阀可在柱塞腔由进油向排油转化时，使柱塞腔更缓和地接入排油区，也可在柱塞腔由排油向进油转化时，使柱塞腔更缓和地接入进油区，从而有效消除压力冲击，减少能量损失，并减少噪音。该缸体结构对柱塞泵或柱塞马达等的工作参数不敏感，能够较好的适应各种工况。

Description

缸体结构、液压动力机构及工程机械
技术领域
本发明涉及液压元件技术领域，具体涉及一种缸体结构、液压动力机构及工程机械。
背景技术
对于柱塞泵或是柱塞马达，其均是依靠缸体和配流盘形成的配流副实现配流，柱塞则随缸体往复转动以使柱塞腔与配流盘上的进油配流窗连通以实现进油，或使柱塞腔与配流盘上的排油配流窗连通以实现排油。在此过程中，当柱塞腔由进油向排油转化时，由于柱塞腔和排油配流窗之间存在较大的压力差，所以会出现压力冲击，导致出现流致噪声和柱塞-滑靴组件的能量损失。当柱塞腔由排油向进油转化时，由于柱塞腔和进油配流窗之间存在较大的压力差，所以也存在同样的问题。
为了改善上述状况，目前已有设计人员在配流窗接入处设计了多种形式的阻尼槽，以使得压力油能够平缓接入来减少压力冲击。但是，阻尼槽的结构形式固定，其性能受柱塞泵或柱塞马达转速等的变化影响严重，对工作参数较为敏感，无法较好的适应所有工况。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的用于在柱塞腔进行进排油转化时减少冲击的结构设计对工作参数较为敏感的缺陷，从而提供一种缸体结构、液压动力机构及工程机械。
为了解决上述问题，本发明提供了一种缸体结构，其包括：缸体，缸体上沿周向设置有多个柱塞腔；双向调压阀，相邻两个柱塞腔之间均设置有双向调压阀，双向调压阀包括阀腔和设置在阀腔内的阀芯，阀腔的两端分别与两个柱塞腔一一对应连通，阀芯被配置为能够受阀腔两端的压力差作用而移动，以打开或关闭阀腔。
可选地，阀腔的两端分别缩径设置形成第一连通口和第二连通口；阀芯被配置为能够移动至第一位置以封堵第一连通口，或移动至第二位置以封堵第二连通口，或移动至第一位置和第二位置之间以使第一连通口和第二连通口连通。
可选地，阀芯设置为球体，球体的径向尺寸大于第一连通口和第二连通口的径向尺寸，且小于阀腔的径向尺寸。
可选地，定义相邻两个柱塞腔分别为第一柱塞腔和第二柱塞腔，第一柱塞腔上靠近第二柱塞腔的腔壁上开设有第一沉孔，第二柱塞腔上靠近第二柱塞腔的腔壁上开设有第二沉孔。其中，第一沉孔和第二沉孔连通，第一沉孔朝向第一柱塞腔靠近配流盘的一侧开口并作为阀腔。
可选地，第一沉孔靠近第二沉孔的一端设置有第一连通口；第一沉孔远离第二沉孔的一端螺纹连接有第一螺堵，第一螺堵的中部开孔形成第二连通口。
可选地，缸体的外周向壁体上开设有通孔，通孔与第二沉孔相对并同轴设置；通孔还连接有密封件，密封件用于密封通孔。
可选地，密封件设置为第二螺堵。
本发明还提供了一种液压动力机构，其包括缸体结构、配流盘和柱塞。其中，缸体结构为如上所述的缸体结构；配流盘与缸体结构中的缸体端面配合；柱塞设置为多个，多个柱塞一一对应安装在缸体结构中的多个柱塞腔中。
可选地，配流盘上沿周向依次设置有上死点区、排油区、下死点区和进油区。其中，上死点区朝向缸体的一侧及下死点区朝向缸体的一侧均设置为非开槽结构。
本发明还提供了一种工程机械，其包括如上所述的液压动力机构。
本发明具有以下优点：
1、缸体结构与配流盘、柱塞配合，在缸体转动过程中，通过双向调压阀可以在柱塞腔由进油向排油转化时，使柱塞腔更缓和地接入排油区，也可以在柱塞腔由排油向进油转化时，使柱塞腔更缓和地接入进油区，从而消除压力冲击，减少能量损失，并减少噪音。同时，该缸体结构对柱塞泵或柱塞马达等的工作参数不敏感，能够较好的适应各种工况。
2、在阀腔两端压差作用下，阀芯可移动至第一位置、第二位置或处于第一位置和第二位置之间。其中，当阀芯移动至第一位置时，其可封堵第一连通口，以关闭阀腔；当阀芯移动至第二位置时，其可封堵第二连通口，以关闭阀腔；当阀芯移动至第一位置和第二位置之间时，其可使第一连通口和第二连通口连通，以打开阀腔。
3、阀芯设置为球体，其可以灵敏地感知阀腔两端存在的压力差，并在阀腔内顺畅移动。由于阀芯的径向尺寸大于第一连通口和第二连通口的径向尺寸，所以通过阀芯可以封堵第一连通口或第二连通口，以关闭阀腔；由于阀芯的径向尺寸还小于阀腔的径向尺寸，所以可在阀芯和阀腔之间形成过油通道，以在阀芯处于第一位置和第二位置之间时打开阀腔，供油液流动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提供的一个方向的缸体结构的剖视结构示意图；
图2示出了本发明实施例提供的另一方向的缸体结构的剖视结构示意图；
图3示出了本发明实施例提供的液压动力机构的结构示意图；
图4示出了本发明实施例提供的缸体结构、配流盘和柱塞配合的展开结构示意图。
附图标记说明：
10、缸体；11、柱塞腔；111、腔壁沉孔；12、通孔；20、双向调压阀；21、阀腔；22、阀芯；23、第一连通口；24、第二连通口；25、第一螺堵；30、第二螺堵；100、缸体结构；200、配流盘；201、上死点区；202、排油区；203、下死点区；204、进油区；300、柱塞；400、壳体；500、端盖；600、主轴；700、斜盘组件。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供了一种缸体结构，结合图1和图2所示，该缸体结构包括缸体10和双向调压阀20。其中，在缸体10上沿周向设置有多个柱塞腔11；相邻两个柱塞腔11之间均设置有一个双向调压阀20，双向调压阀20包括阀腔21和设置在阀腔21内的阀芯22，阀腔21的两端分别与两个柱塞腔11一一对应连通，阀芯22被配置为能够受阀腔21两端的压力差作用而移动，以打开或关闭阀腔21。
该缸体结构与配流盘、柱塞配合，在缸体10转动过程中，通过双向调压阀20可以在柱塞腔11由进油向排油转化时，使柱塞腔11更缓和地接入配流盘的排油区，也可以在柱塞腔11由排油向进油转化时，使柱塞腔11更缓和地接入配流盘的进油区，从而有效消除压力冲击，减少能量损失。
下面，对该缸体结构的设置作进一步介绍。
如图1所示，在双向调压阀20中，阀腔21的两端分别缩径设置形成第一连通口23和第二连通口24。
本实施例中，在阀腔21两端的压差作用下，阀芯22能够移动至第一位置、第二位置或处于第一位置和第二位置之间。其中，当阀芯22移动至第一位置时，其可封堵第一连通口23，以关闭阀腔21；当阀芯22移动至第二位置时，其可封堵第二连通口24，亦可关闭阀腔21；当阀芯22移动至第一位置和第二位置之间时，其可使第一连通口23和第二连通口24连通，以打开阀腔21。
可以理解的是，当阀腔21打开时，即表示双向调压阀20打开；当阀腔21关闭时，即表示双向调压阀20关闭。
优选地，阀芯22设置为球体，球体的径向尺寸大于第一连通口23和第二连通口24的径向尺寸，且球体的径向尺寸小于阀腔21的径向尺寸。本实施例中，阀芯22设置为钢球。
此时，阀芯22可以灵敏地感知阀腔21两端存在的压力差，并在阀腔21内顺畅移动。具体地，当阀芯22在阀腔21中移动至与第一连通口23或第二连通口24接触时，通过阀芯22可以封堵第一连通口23或第二连通口24，以关闭阀腔21；当阀芯22处于第一连通口23和第二连通口24之间的阀腔21时，则可在阀芯22和阀腔21之间形成过油通道，以打开阀腔21，供油液流动。
本实施例中，为便于在缸体10中形成双向调压阀20，还对缸体10的结构进行了一定设置。
定义相邻两个柱塞腔11分别为第一柱塞腔和第二柱塞腔。其中，第一柱塞腔上靠近第二柱塞腔的腔壁上开设有第一沉孔，第二柱塞腔上靠近第二柱塞腔的腔壁上开设有第二沉孔。第一沉孔和第二沉孔连通，第一沉孔朝向第一柱塞腔靠近配流盘200的一侧(图1中第一柱塞腔的上侧)开口。
本实施例中，如图1所示，第一沉孔作为阀腔21，阀芯22即安装在第一沉孔中。同时，腔壁沉孔111表示第二沉孔。
按此，便于使钻头等由第一柱塞腔靠近配流盘200的一侧倾斜钻入第一柱塞腔的腔壁，进而实现第一沉孔的加工，并便于将阀芯22装入第一沉孔中。
本实施例中，第一沉孔的轴向相对第一柱塞腔的轴向倾斜设置，以使第一沉孔可以朝向第一柱塞腔靠近配流盘200的一侧开口。
相应地，在第一沉孔靠近第二沉孔的一端设置有第一连通口23。第一沉孔远离第二沉孔的一端螺纹连接有第一螺堵25，第一螺堵25的中部开孔形成第二连通口24。
优选地，第一沉孔的轴向相对第二沉孔的轴向成钝角设置，以使油液可以更加缓和地流过第一沉孔和第二沉孔。
本实施例中，第二沉孔的轴向相对缸体10的轴向垂直设置。
进一步地，在缸体10的外周向壁体上还开设有通孔12，通孔12与第二沉孔相对并同轴设置。同时，通孔12还连接有密封件，密封件用于密封通孔12。
按此，在加工时，利用钻头等沿通孔12的轴向钻孔，可通过一次加工得到通孔12和第二沉孔。在加工完成后，通过密封件密封通孔12，即可防止通孔12处发生油液泄漏。
本实施例中，密封件设置为第二螺堵30。第二螺堵30可为单头螺堵，也可为双头螺堵，在此不做限定。
整体上，在对第一沉孔和第二沉孔等进行加工时，加工过程如下：
(1)先选定缸体10中任意一个柱塞腔11(为与之前叙述保持一致，记该柱塞腔11为第二柱塞腔)，选择柱塞300行程之外的缸体10，垂直于缸体10轴向加工一个通孔12；穿过该柱塞腔11继续加工，得到第二沉孔；通过第二螺堵30封堵通孔12；
(2)之后，在与第二柱塞腔相邻的一个柱塞腔11(记为第一柱塞腔)的腔壁上倾斜加工一个小孔，并使该小孔与第二沉孔相贯通；随后，沿小孔轴向进行一定距离的扩孔以形成第一沉孔，并在第一沉孔的孔口加工螺纹；最后，在第一沉孔内放入一颗钢球作为阀芯22，并在第一沉孔的孔口安装一个中部开孔的第一螺堵25，确保将阀芯22限制在第一沉孔内。
本实施例还提供了一种液压动力机构，其包括缸体结构100、配流盘200和柱塞300。其中，缸体结构100即为如上所述的缸体结构。
具体地，如图3所示，配流盘200与缸体结构100中的缸体10端面配合。柱塞300设置为多个，多个柱塞300一一对应安装在缸体结构100中的多个柱塞腔11中。
进一步地，图4示出了本实施例提供的缸体结构100、配流盘200和柱塞300配合的展开结构示意图。
结合图4可见，对于配流盘200，其上沿周向依次设置有上死点区201、排油区202、下死点区203和进油区204。其中，上死点区201朝向缸体10的一侧及下死点区203朝向缸体10的一侧均设置为非开槽结构，即在上死点区201和下死点区203上均不存在三角形阻尼槽，也不存在其它结构形式的阻尼槽。
该液压动力机构还包括壳体400、端盖500、主轴600和斜盘组件700。其中，端盖500盖设在壳体400的一端，缸体结构100、配流盘200和柱塞300均设置在壳体400内。斜盘组件700设置在缸体结构100背向配流盘200的一侧并与柱塞300抵接，主轴600则穿过配流盘200、缸体结构100、斜盘组件700设置。
本实施例中，该液压动力机构为柱塞泵。其它实施例中，该液压动力机构也可以为柱塞马达。
接下来，结合图4，对双向调压阀20的作用进行详细介绍。
图4中，柱塞300上的文字表示柱塞300的标号。本实施例中，缸体10中共设置有九个柱塞腔11，九个柱塞腔11中各设置有一个柱塞300，分别为一号至九号柱塞。相应地，一号至九号柱塞所对应的柱塞腔11分别称为一号至九号柱塞腔。
以六号柱塞为例，当其经过进油区204到达上死点区201后，六号柱塞回缩并压缩六号柱塞腔，六号柱塞腔内的油压升高。此时，六号柱塞和五号柱塞之间的双向调压阀20关闭，六号柱塞腔不与进油区204连通。当缸体10再转过一定角度后，六号柱塞与七号柱塞之间的双向调压阀20的右端与排油区202连通；此后，六号柱塞腔中的压力水平将因为压缩而继续升高，六号柱塞与七号柱塞之间的双向调压阀20的左端压力随之升高，直至高于右端压力，双向调压阀20打开，六号柱塞腔和排油区202连通，并将部分高压油液排至排油区202。
之后，在六号柱塞腔接入排油区202之前，六号柱塞腔内的压力必将继续上升，六号柱塞与七号柱塞之间的双向调压阀20将一直处于打开的状态，并使两端压力相等，直至六号柱塞腔与排油区202连通。
可见，在六号柱塞腔经过上死点区201的过程中，通过六号柱塞腔和七号柱塞腔之间的双向调压阀20，可在六号柱塞腔的体积被压缩到最小体积(指六号柱塞腔在上死点区201的最小体积)之前，即让六号柱塞腔与排油区202连通，从而有效减小了六号柱塞腔和排油区202连通时的压力差，使六号柱塞腔能够更缓和地接入排油区202。
进一步地，当六号柱塞在排油区202移动而不断回缩时，六号柱塞与七号柱塞之间的双向调压阀20的左端压力会大于右端压力，导致阀芯22不断右移，直至封闭阀腔21。
当六号柱塞由排油区202到达下死点区203之后，六号柱塞又开始伸长，六号柱塞腔体积变大，内部油压降低。此时，六号柱塞和五号柱塞之间的双向调压阀20关闭，六号柱塞腔不与排油区202连通。当缸体10再转过一定角度后，六号柱塞与七号柱塞之间的双向调压阀20的右端与配油盘的进油区204连通，此后，六号柱塞腔中的压力水平将因为伸长而继续降低，六号柱塞与七号柱塞之间的双向调压阀20的左端压力随之降低，直至低于右端压力，双向调压阀20打开，六号柱塞腔和进油区204连通，进油区204的部分油液先通过双向调压阀20进入六号柱塞腔。
之后，在六号柱塞腔接入进油区204之前，六号柱塞腔内的压力将继续下降，双向调压阀20将一直处于打开的状态，并使两端压力相等，直至六号柱塞腔与进油区204连通。
可见，在六号柱塞腔经过下死点区203的过程中，通过六号柱塞腔和七号柱塞腔之间的双向调压阀20，可在六号柱塞腔的体积膨胀至最大体积(指六号柱塞腔在下死点区203的最大体积)之前，即让六号柱塞腔与进油区204连通，从而有效减小了六号柱塞腔和进油区204连通时的压力差，使六号柱塞腔能够更缓和地接入进油区204。
进一步地，当六号柱塞在进油区204移动而不断伸长时，六号柱塞与七号柱塞之间的双向调压阀20的右端压力会大于左端压力，导致阀芯22不断左移，直至封闭阀腔21。
之后，六号柱塞到达上死点区201，开始新一轮的循环。
在其余柱塞300的运动过程中，双向调压阀20所起的作用相同，在此不再赘述。
可见，在整个过程中，通过双向调压阀20可以在柱塞腔11由进油向排油转化时，使柱塞腔11更缓和地接入排油区202，也可在柱塞腔11由排油向进油转化时，使柱塞腔11更缓和地接入进油区204，从而减少冲击，减少能量损失，并减少噪音。
整体来看，双向调压阀20的工作过程基本不受柱塞泵或柱塞马达的转速等工作参数的影响，即缸体结构100对柱塞泵或柱塞马达等的工作参数不敏感，能够较好的适应各种工况。
本实施例还提供了一种工程机械，其包括如上所述的液压动力机构。具体地，工程机械可以为挖掘机、起重机、泵车等等。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种缸体结构，其特征在于，包括：
缸体(10)，所述缸体(10)上沿周向设置有多个柱塞腔(11)；
双向调压阀(20)，相邻两个所述柱塞腔(11)之间均设置有所述双向调压阀(20)，所述双向调压阀(20)包括阀腔(21)和设置在所述阀腔(21)内的阀芯(22)，所述阀腔(21)的两端分别与两个所述柱塞腔(11)一一对应连通，所述阀芯(22)被配置为能够受所述阀腔(21)两端的压力差作用而移动，以打开或关闭所述阀腔(21)。
2.根据权利要求1所述的缸体结构，其特征在于，所述阀腔(21)的两端分别缩径设置形成第一连通口(23)和第二连通口(24)；
所述阀芯(22)被配置为能够移动至第一位置以封堵所述第一连通口(23)，或移动至第二位置以封堵所述第二连通口(24)，或移动至所述第一位置和所述第二位置之间以使所述第一连通口(23)和所述第二连通口(24)连通。
3.根据权利要求2所述的缸体结构，其特征在于，所述阀芯(22)设置为球体，所述球体的径向尺寸大于所述第一连通口(23)和所述第二连通口(24)的径向尺寸，且小于所述阀腔(21)的径向尺寸。
4.根据权利要求2或3所述的缸体结构，其特征在于，定义相邻两个所述柱塞腔(11)分别为第一柱塞腔和第二柱塞腔，所述第一柱塞腔上靠近所述第二柱塞腔的腔壁上开设有第一沉孔，所述第二柱塞腔上靠近所述第二柱塞腔的腔壁上开设有第二沉孔；
其中，所述第一沉孔和所述第二沉孔连通，所述第一沉孔朝向所述第一柱塞腔靠近配流盘的一侧开口并作为阀腔(21)。
5.根据权利要求4所述的缸体结构，其特征在于，所述第一沉孔靠近所述第二沉孔的一端设置有第一连通口(23)；
所述第一沉孔远离所述第二沉孔的一端螺纹连接有第一螺堵(25)，所述第一螺堵(25)的中部开孔形成所述第二连通口(24)。
6.根据权利要求4所述的缸体结构，其特征在于，所述缸体(10)的外周向壁体上开设有通孔(12)，所述通孔(12)与所述第二沉孔相对并同轴设置；
所述通孔(12)还连接有密封件，所述密封件用于密封所述通孔(12)。
7.根据权利要求6所述的缸体结构，其特征在于，所述密封件设置为第二螺堵(30)。
8.一种液压动力机构，其特征在于，包括：
缸体结构(100)，为如权利要求1-7任一项所述的缸体结构；
配流盘(200)，与所述缸体结构(100)中的缸体(10)端面配合；
柱塞(300)，设置为多个，多个所述柱塞(300)一一对应安装在所述缸体结构(100)中的多个柱塞腔(11)中。
9.根据权利要求8所述的液压动力机构，其特征在于，所述配流盘(200)上沿周向依次设置有上死点区(201)、排油区(202)、下死点区(203)和进油区(204)；
其中，所述上死点区(201)朝向所述缸体(10)的一侧及所述下死点区(203)朝向所述缸体(10)的一侧均设置为非开槽结构。
10.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的液压动力机构。
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