CN115875186B - 一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内曲线液压马达领域，具体涉及一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达，主要包括装配于前轴上的前配流盘和装配于后轴上的后配流盘以及工作转子、定子、方柱塞和滚柱，工作转子、定子、方柱塞和滚柱与前挡板、后挡板共同组成了可变工作容腔，通过前配流盘完成工作配流实现叶片式马达工作原理，并通过前轴输出工作扭矩，同时定子、方柱塞、滚柱和工作转子组成内曲线径向柱塞马达，通过后配流盘完成配流，并通过滚柱与定子的作用产生扭矩，最终通过前轴输出工作扭矩，本发明所采用的技术方案解决了现有高扭矩密度内曲线液压马达工作性能不稳定、安全系数低的问题。

Description

一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达

技术领域

本申请涉及内曲线液压马达领域，具体涉及一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达。

背景技术

现有的高扭矩密度内曲线液压马达主要是通过提高内曲线液压马达的工作压力来提高其工作输出扭矩，或通过马达构件应用材料性能的提高在整机结构体积上进行适当的轻量化，以达到结构体积的缩小，这两种方法在马达设计中都受到一定的限制，工作压力的提高使内曲线马达的各组成构件、内部转动接触副、密封构件都将受到考验，整机工作可靠性会降低，结构过度轻量化，各结构部件设计安全系数也会降低，液压马达适应短时极端工况能力下降，影响整个动力传动系统的工作可靠性和连续性，因此需要一种既能充分利用内曲线马达内部工作空间的有效结构，提升其整体工作扭矩输出性能，同时能强化其低速稳定性的特点，保证工作可靠性和连续性的内曲线液压马达。

发明内容

本发明提供一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达，以解决背景技术中提到的现有高扭矩密度内曲线液压马达工作性能不稳定、安全系数低的问题。

本发明提供的一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达，主要包括装配于前轴上的前配流盘和装配于后轴上的后配流盘以及工作转子、定子、方柱塞和滚柱，所述前轴和后轴通过外花键与工作转子中心内花键进行同轴连接，所述滚柱装配于方柱塞顶部凹槽内，所述方柱塞则安装在工作转子径向槽内，工作转子同轴装配于定子内部，滚柱与定子内表面接触，所述前配流盘上设置有分别与前配流盘进油口和前配流盘回油口相通的配油通道，所述后配流盘上设置有分别与后配流盘进油口和后配流盘回油口相通的配油通道，在前配流盘与工作转子之间设置有前挡板，且前挡板上设置有前挡板配流窗，在后配流盘和工作转子之间设置有后挡板，所述工作转子内还设置有转子流道，所述后配流盘内也设置有后配流盘流道，并与转子流道相通。

进一步的，所述前轴外侧装设有前壳体，所述前壳体的端部固定安装有前端盖，所述前配流盘外侧装设有中间壳体，所述后配流盘外侧装设有后壳体，所述后壳体的端部固定安装有后端盖。

进一步的，所述前配流盘与中间壳体连接处通过格莱圈、格莱圈和格莱圈进行环形密封，所述后配流盘通过格莱圈、格莱圈、格莱圈对后配流盘上的进油环槽进行分隔密封，所述后壳体与后轴连接处靠近后端盖的部分设置有格莱圈，所述前端盖与前轴接触处的沉孔内还设置有骨架密封圈和密封圈固定板，所述密封圈固定板用于将骨架密封圈压紧压实，所述密封圈固定板和前轴之间还设置有格莱圈。

进一步的，所述前轴上设置有轴承、轴承，所述前配流盘与前轴连接处靠近轴承的部分设置有弹性挡圈，所述前轴上还设置有调整垫片，前配流盘借助轴承的内圈并通过弹性挡圈和调整垫片进行轴向定位，所述后轴上设置有轴承，所述后端盖与后轴的连接处设置有弹性挡圈，所述后配流盘内还设置有弹簧，后配流盘通过后挡板借助弹簧的弹力压向工作转子的侧面。

进一步的，所述后端盖与后壳体之间设置有密封圈，所述后挡板与后壳体之间设置有密封圈，后挡板与定子之间设置有密封圈，所述前挡板与定子之间设置有密封圈，前挡板与中间壳体之间设置有密封圈，所述前壳体与中间壳体之间设置有密封圈，前壳体与前端盖之间设置有密封圈。

进一步的，所述后壳体上还设置有螺堵。

进一步的，马达上还设置有泄油口。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.结构布局紧凑，体积小、体积功率高

本发明采用双配流结构，共用内曲线液压马达的转子与滚柱-柱塞组件结构，矩形柱塞和与之顶部半环形槽装配的滚柱沿马达整体中心轴线径向分布，相邻两个滚柱-柱塞组件侧向空间与内曲线导轨曲线表面形成容积式叶片泵工作结构，与内曲线径向柱塞液压马达转子柱塞工作结构集成化，具有集成扭矩输出特性，由于仅仅增加一侧的配流盘结构便组成了两款马达理论并联的结构，相较同等外形结构尺寸的液压马达具有较大输出扭矩和功率，同时具有较好的低速稳定性，因此体积功率特性高。

2.结构部件少、制造成本低

本发明采用集成共转子结构，马达在结构上只是改变了柱塞组件的结构形状，增加了一侧为相邻两个滚柱-柱塞组件侧向空间与内曲线导轨曲线表面形成容积式叶片泵的配流盘结构，整体结构工作部件数量相较原有的内曲线液压马达仅增加了一个配流盘，转子数、滚柱-柱塞组件数量没有变化，因此其结构部件少，由于内曲线液压马达没有改变其工作压力，同时整体零件数量增加较少，零件制造工艺和方法没有变化，故相较相同扭矩输出同水平的内曲线液压马达加工制造成本低。

3.低速稳定特征突出，工作可靠性高

本发明具有两套能量转换系统，滚柱-柱塞组件与导轨行程的工作容腔和柱塞组件下部与缸筒形成的工作容腔，通过配流实现扭矩复合输出，多配流系统的协调化，保证了内曲线液压马达具有较大的扭矩储备，能够克服输出转速波动，保持较高的低速稳定性，其工作参数不改变即可实现高扭矩水平输出，马达内部各部件的接触副及相应传动零件的受力状态没有较大的变化，故其结构安全性好，马达工作可靠性高。

4.柱塞受力状态平衡性好，冲击载荷水平低

本发明中转子、滚柱-柱塞组件在工作中的集成作用，使得在配流过程中可对滚轮-柱塞组件工作受力进行系统平衡，降低载荷峰值水平，提高柱塞的多结构力学平衡性，通过配流角度参数的综合协调，能够降低滚柱-柱塞组件与导轨的冲击力和活塞与转子缸筒间的侧向冲击载荷，降低总体冲击载荷水平。

附图说明

图1为本发明所提出的一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达外形结构示意图；

图2为马达的内部剖视图；

图3为马达内部结构轴向示意图。

图中：

1-前轴；2-前端盖；3-密封圈固定板；4-前端盖螺钉；5-轴承；6-前壳体；7-轴承；8-螺钉垫片；9-中间壳体；10-前配流盘进油口；11-前配流盘；12-前配流盘回油口；13-前挡板配流窗；14-前挡板；15-定子；16-滚柱；17-方柱塞；18-转子流道；19-工作转子；20-后挡板；21-后壳体；22-螺钉；23-后配流盘；24-后配流盘进油口；25-后配流盘流道；26-后配流盘回油口；27-弹簧；28-后端盖；29-轴承；30-后轴；31-格莱圈；32-弹性挡圈；33-螺钉；34-密封圈；35-格莱圈；36-格莱圈；37-格莱圈；38-螺堵；39-密封圈；40-密封圈；41-密封圈；42-密封圈；43-格莱圈；44-格莱圈；45-弹性挡圈；46-格莱圈；47-密封圈；48-调整垫片；49-螺钉；50-泄油口；51-密封圈；52-格莱圈；53-骨架密封圈；54-定子固定螺丝孔。

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、完整的描述。

如图2所示，一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达，主要包括装配于前轴1上的前配流盘11和装配于后轴30上的后配流盘23以及工作转子19、定子15、方柱塞17和滚柱16，所述滚柱16装配于方柱塞17顶部凹槽内，所述方柱塞17则安装在工作转子19径向槽内，工作转子19同轴装配于定子15内部，滚柱16与定子15内表面接触，所述前配流盘11上设置有分别与前配流盘进油口10和前配流盘回油口12相通的配油通道，所述后配流盘23上设置有分别与后配流盘进油口24和后配流盘回油口26相通的配油通道，在前配流盘11与工作转子19之间设置有前挡板14，且前挡板14上设置有前挡板配流窗13，在后配流盘23和工作转子19之间设置有后挡板20，前挡板14与后挡板20分置在工作转子19两侧，以保证滚柱16和方柱塞17结构侧面与工作转子19侧面平齐，所述工作转子19内还设置有转子流道18，所述后配流盘23内也设置有后配流盘流道25，并与转子流道18相通。所述前轴1上装设有前壳体6，所述前配流盘外侧装设有中间壳体9，所述后配流盘23外侧装设有后壳体21，且前壳体6一端通过前端盖螺钉4固定连接有前端盖2，另一端通过螺钉49和螺钉垫片8与中间壳体9固定连接，所述后壳体21远离定子15的一端通过螺钉33与后端盖28固定连接，螺钉22则用于对后壳体21与定子15进行紧固连接。工作转子19、定子15、方柱塞17和滚柱16与前挡板14、后挡板20共同组成了可变工作容腔，通过前配流盘11完成工作配流实现叶片式马达工作原理，并通过前轴1输出工作扭矩，同时定子15、方柱塞17、滚柱16和工作转子19组成内曲线径向柱塞马达，通过后配流盘23完成配流，并通过滚柱16与定子15的作用产生扭矩，最终通过前轴1输出工作扭矩。通过将扭矩在工作转子19上的集成，并通过前轴1的输出，以此提高内曲线液压马达的体积功率密度。

进一步的，所述前轴1上设置有轴承5、轴承7，使得前轴1以两点支撑的方式装配于前壳体6内，以保证内曲线液压马达前轴1扭矩输出的结构稳定性，所述前配流盘11与前轴1连接处靠近前壳体6的部分设置有弹性挡圈45，所述前轴1上还设置有调整垫片48，前配流盘11借助轴承7的外圈并通过弹性挡圈45和调整垫片48进行轴向定位，所述后轴30上设置有轴承29，所述后端盖28与后轴30的连接处设置有弹性挡圈32，所述后配流盘23内还设置有弹簧27，后配流盘23通过后挡板20借助弹簧27的弹力压向工作转子19的侧面。

进一步的，所述前配流盘11与中间壳体9之间通过格莱圈43、格莱圈44、格莱圈46对前配流盘11进行环形密封，将中间壳体9上前配流盘进油口10和前配流盘回油口12及前配流盘11上的环形油槽分隔，同样的后配流盘23通过格莱圈35、格莱圈36、格莱圈37对后配流盘23上的进油环槽进行分隔密封，所述前挡板14通过密封圈41和密封圈42进行端面密封，所述后挡板20通过密封圈39和密封圈40进行端面密封，所述前壳体6与前端盖2之间设置有密封圈51，所述前壳体6与中间壳体9之间设置有密封圈47，所述前端盖2与前轴1接触处的沉孔内还设置有骨架密封圈53和密封圈固定板3，所述密封圈固定板3用于将骨架密封圈53压紧压实，所述密封圈固定板3和前轴1之间还设置有格莱圈52，所述后壳体21与后端盖28之间设置有密封圈34，同时后壳体21与后轴30之间的装配间隙设置有格莱圈31，防止液压油的外泄。

进一步的，所述后壳体21上还设置有螺堵38，用于维护保养时排出马达内部的液压油。

如图3所示，马达在工作中，方柱塞17进入定子15下降曲线段时，前配流盘进油口10和后配流盘进油口24同时进入高压油，工作转子19在滚柱16与定子15的接触反力的法向力和方柱塞17所受到的容腔内的高压油的作用下按顺时针方向转动，工作转子19通过内部的输出轴向外输出扭矩；当方柱塞17进入定子15上升曲线段时，方柱塞17之间容腔内的高压油与前配流盘回油口12相通，完成回油，同时方柱塞17下侧的工作腔与后配流盘回油口26相通，完成回油，马达柱塞完成一次工作循环。

如图1所示，在该液压马达中，高压油通过前配流盘进油口10、后配流盘进油口24进入，通过前配流盘回油口12、后配流盘回油口26排出，而本申请的液压马达上还设置有泄油口50，用于将困在马达内部多余的油液排出。

具体工作时，由后壳体21上的后配流盘进油口24通入的高压油，经进油流道进入后配流盘23的高压环形流道，经后配流盘流道25进入工作转子19，推动方柱塞17及其上部凹槽内的滚柱16向上运动，此时滚柱16受到压力，沿定子15曲线的轨迹转动，从而带动工作转子19转动，由于工作转子19与前轴1和后轴30通过花键连接，从而带动前轴1和后轴30转动，将压力能转化为扭矩，经前轴1驱动外负载转动。在后配流盘进油口24通入高压油的同时，前配流盘进油口10也通入高压油，高压油通过中间壳体9流道进入前配流盘11的环形流道，经前配流盘11内部通道经过前挡板14与两柱塞之间的密闭容腔相通，该密闭容腔由前挡板14、后挡板20、定子15、工作转子19、一对柱塞组件组合形成，当密闭容腔与环形流道高压通道相通，密闭容腔容积增大，增加工作转子19转矩；当密闭容腔容积减小时，密闭容腔与环形流道低压相通，液压油由环形流道通过前配流盘回油口12排出。工作转子19在前配流盘11和后配流盘23共同作用下实现扭矩集成，并通过前轴1向外输出扭矩，这种复合配流方式使内曲线马达的输出扭矩水平更高，提高了液压马达的扭矩密度和传动效率。

本发明提出的技术方案是从内曲线液压马达的工作结构原理出发，在不改变内曲线液压马达的工作参数的情况下，提高了马达的输出扭矩，有效的控制了产品的设计和加工制造成本。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，任何对其中部分或全部技术特征的等同替换，都不使得相应技术方案的本质脱离本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达，其特征在于：主要包括装配于前轴（1）上的前配流盘（11）和装配于后轴（30）上的后配流盘（23）以及工作转子（19）、定子（15）、方柱塞（17）和滚柱（16），所述前轴（1）和后轴（30）通过外花键与工作转子（19）中心内花键进行同轴连接，所述滚柱（16）装配于方柱塞（17）顶部凹槽内，所述方柱塞（17）则安装在工作转子（19）径向槽内，工作转子（19）同轴装配于定子（15）内部，滚柱（16）与定子（15）内表面接触，所述前配流盘（11）上设置有分别与前配流盘进油口（10）和前配流盘回油口（12）相通的配油通道，所述后配流盘（23）上设置有分别与后配流盘进油口（24）和后配流盘回油口（26）相通的配油通道，在前配流盘（11）与工作转子（19）之间设置有前挡板（14），且前挡板（14）上设置有前挡板配流窗（13），在后配流盘（23）和工作转子（19）之间设置有后挡板（20），所述工作转子（19）内还设置有转子流道（18），所述后配流盘（23）内也设置有后配流盘流道（25），并与转子流道（18）相通。

2.如权利要求1所述的一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达，其特征在于：所述前轴（1）外侧装设有前壳体（6），所述前壳体（6）的端部固定安装有前端盖（2），所述前配流盘（11）外侧装设有中间壳体（9），所述后配流盘（23）外侧装设有后壳体（21），所述后壳体（21）的端部固定安装有后端盖（28）。

3.如权利要求2所述的一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达，其特征在于：所述前配流盘（11）与中间壳体（9）连接处通过格莱圈（43）、格莱圈（44）和格莱圈（46）进行环形密封，所述后配流盘（23）通过格莱圈（35）、格莱圈（36）、格莱圈（37）对后配流盘（23）上的进油环槽进行分隔密封，所述后壳体（21）与后轴（30）连接处靠近后端盖（28）的部分设置有格莱圈（31），所述前端盖（2）与前轴（1）接触处的沉孔内还设置有骨架密封圈（53）和密封圈固定板（3），所述密封圈固定板（3）用于将骨架密封圈（53）压紧压实，所述密封圈固定板（3）和前轴（1）之间还设置有格莱圈（52）。

4.如权利要求2所述的一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达，其特征在于：所述前轴（1）上设置有轴承（5）、轴承（7），所述前配流盘（11）与前轴（1）连接处靠近轴承（7）的部分设置有弹性挡圈（45），所述前轴（1）上还设置有调整垫片（48），前配流盘（11）借助轴承（7）的内圈并通过弹性挡圈（45）和调整垫片（48）进行轴向定位，所述后轴（30）上设置有轴承（29），所述后端盖（28）与后轴（30）的连接处设置有弹性挡圈（32），所述后配流盘（23）内还设置有弹簧（27），后配流盘（23）通过后挡板（20）借助弹簧（27）的弹力压向工作转子（19）的侧面。

5.如权利要求2所述的一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达，其特征在于：所述后端盖（28）与后壳体（21）之间设置有密封圈（34），所述后挡板（20）与后壳体（21）之间设置有密封圈（39），后挡板（20）与定子（15）之间设置有密封圈（40），所述前挡板（14）与定子（15）之间设置有密封圈（41），前挡板（14）与中间壳体（9）之间设置有密封圈（42），所述前壳体（6）与中间壳体（9）之间设置有密封圈（47），前壳体（6）与前端盖（2）之间设置有密封圈（51）。

6.如权利要求2所述的一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达，其特征在于：所述后壳体（21）上还设置有螺堵（38）。

7.如权利要求1所述的一种集成共转子结构高扭矩密度内曲线液压马达，其特征在于：马达上还设置有泄油口（50）。

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