CN115962109A - 一种滑盘副结构及包含该结构的滑盘式柱塞泵或马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑盘副结构及包含该结构的滑盘式柱塞泵或马达，包括整体盘状结构的滑盘以及与滑盘共同构成的三对运动副：第一运动副，包括滑盘以及支承滑盘的斜盘，滑盘上设置有静压支承面，静压支承面上设置有油室并与斜盘保持滑动配合且形成间隙配合的静压油膜支承；第二运动副，包括滑盘以及柱塞球头，滑盘上设置有多个柱塞球窝，柱塞球头部分被包容在柱塞球窝内且与所述柱塞球窝在一定倾角范围内保持自由倾动；第三运动副，包括滑盘以及球铰，滑盘中部区域设置有构形为滑盘球形支承面，所述滑盘球形支承面支承在球铰上且与所述球铰能在一定倾角范围内保持自由倾动；本发明可显著提高滑盘式柱塞泵或马达的转速、压力、可靠性和寿命。

Description

一种滑盘副结构及包含该结构的滑盘式柱塞泵或马达

技术领域

本发明属于液压传动和控制技术领域，特别涉及一种滑盘副结构及包含该结构的滑盘式柱塞泵或马达。

背景技术

轴向柱塞泵和马达是现代液压传动中使用最广的液压元件之一，其中无铰式斜轴泵和滑靴式斜盘泵是目前应用最广泛、也是最主要的两类轴向柱塞泵。斜盘式柱塞泵与斜轴式柱塞泵，各有其优势和特点：例如，斜盘式柱塞泵结构比较简单、紧凑，体积较小、重量较轻，通过斜盘摆动可实现无级变量，变量比较方便，变量形式比较多，变量的惯性小，变量响应速度比较快。但斜盘式柱塞泵由于滑靴受离心力的作用，转速受到限制，以及由于柱塞受侧向力作用，对缸体产生较大倾覆力矩，因此斜盘倾角受到限制，一般小于20°；斜轴泵在转速、效率等方面优于滑盘式柱塞泵，尤其是在大角度倾角(最大倾角可达40°)、侧向力显著减少等方面具有突出优势；但同时，由于斜轴式柱塞泵变量靠驱动缸体摆动，因此其惯性大，变量响应速度慢，双向变量体积庞大，以及轴承需要承受巨大的轴向力作用，对加工装配以及轴承技术要求很高，因此价格高。

滑盘式柱塞泵技术是近年来在结构原理有较大突破的柱塞泵技术，该技术深度融合了现有斜盘式和斜轴式柱塞泵技术优点，规避了各自的不足，是一款集斜盘式和斜轴式柱塞泵多种优点于一体的技术。该技术将传统单个滑靴变为整体式滑盘结构，配合锥形柱塞结构，从原理上基本解决了传统滑靴结构带来的离心倾覆力矩、侧向力过大、以及由此导致的滑靴副倾覆磨损烧盘、配流副倾覆磨损烧盘、漏损等关键问题，改变了近百年来传统轴向柱塞泵三大摩擦副原理结构。

申请号为201810494748X和2018111057637的发明专利分别提出了一种轴承外支承滑盘副结构和轴承内支承滑盘副结构，该轴承支承式滑盘副结构通过轴承约束滑盘沿径向的运动或运动趋势，平衡了滑盘作用力的侧向分力，使得滑盘经由柱塞作用在缸体上的侧向力被消除或大幅度降低，可避免因缸体受到侧向力作用发生的倾覆导致缸体与配流盘出现楔形间隙，避免出现局部磨损严重、密封失效、油液泄漏过大等问题，从而提高了滑盘式柱塞泵或马达的工作可靠性、工作压力和工作寿命。

为进一步优化滑盘式柱塞泵技术，丰富和拓展滑盘式柱塞泵侧向力支承技术体系，提高滑盘式柱塞泵性能，且为了与现有滑靴式柱塞泵技术体系更好地进行技术衔接，提出了一种新型滑盘副及滑盘式柱塞泵或马达。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够有效提高滑盘式柱塞泵或马达的工作可靠性、工作压力和工作寿命的滑盘副结构及包含该结构的滑盘式柱塞泵或马达。

本发明技术的技术方案实现方式：一种滑盘副结构，其特征在于：包括整体盘状结构的滑盘以及与滑盘共同构成的组合式运动副：

所述组合式运动副包括由滑盘与支承滑盘的斜盘配合形成的第一运动副、由滑盘与柱塞的柱塞球头配合形成的第二运动副以及由滑盘与球铰配合形成的第三运动副；

所述滑盘中部区域设置有构形为球面的滑盘球形支承面，所述滑盘球形支承面支承在球铰上且与所述球铰能在一定倾角范围内保持自由倾动。

本发明所述的滑盘副结构，其所述滑盘副倾动变量时，具有共同的旋转中心轴，所述旋转中心轴与斜盘旋转中心轴、滑盘旋转中心轴、滑盘球形支承面中心、球铰中心重合，连接所述滑盘上各柱塞球窝中心组成的平面经过所述旋转中心轴，并与经过旋转中心轴且垂直于主轴轴心的垂面构成滑盘倾动角度a。

本发明所述的滑盘副结构，其所述滑盘与柱塞球头对置的端面上设置有多个柱塞球窝，所述柱塞球头部分被包容在柱塞球窝内且与所述柱塞球窝在一定倾角范围内保持自由倾动，所述柱塞作用在滑盘上的力包含因液压阻力作用的轴向柱塞液压力和驱使缸体转动产生的侧向力，所述侧向力通过滑盘与球铰的接触传递至主轴上。

本发明所述的滑盘副结构，其所述柱塞为带锥形结构的锥形柱塞或两端均设置有球头的连杆柱塞，所述柱塞一端可相对缸体往复滑动的方式插入所述缸体的柱塞孔内，另一端以相对滑盘端面远离受限且能够倾动的状态固定在滑盘的柱塞球窝上。

本发明所述的滑盘副结构，其所述柱塞包括具有一锥角的锥形杆部，所述锥形杆部的锥角使所述柱塞在工作过程中不与缸体发生干涉，所述锥形杆部的锥角设置在1.2度至2.5度之间。

本发明所述的滑盘副结构，其所述柱塞设置成空腔结构以减少高速运动中的离心力。

本发明所述的滑盘副结构，其所述球铰的球铰支承面和/或滑盘球形支承面上设置有至少一道油槽，使得所述滑盘与球铰在倾动时两结构间保持油膜润滑，减少摩擦磨损，所述油槽可设置成径向环形油槽或径向半环形油槽或轴向油槽。

本发明所述的滑盘副结构，其所述球铰的球铰支承面上设置有至少一个销孔，所述滑盘球形支承面上设置有至少一道沿轴向延伸的滑槽，所述销孔与滑槽通过销钉连接，使得滑盘与球铰同步转动。

本发明所述的滑盘副结构，其所述滑盘与斜盘对置的端面设置有静压支承面，所述滑盘的静压支承面上设置有多个油室，所述油室是以主轴轴心为中心间隔地分布在静压支承面上，在每个油室底部与对应柱塞球窝之间设置有通油孔，所述通油孔将油液引入所述油室，使所述静压支承面与斜盘端面保持滑动配合且形成间隙配合的静压油膜支承。

本发明所述的滑盘副结构，其连接所述多个油室中心构成第一分布圆，连接多个柱塞球窝中心构成第二分布圆，所述第一分布圆的半径与第二分布圆的半径比值限定在0.7至1.0之间。

本发明所述的滑盘副结构，其所述滑盘的静压支承面可设置成平面或球面结构。

一种包含有滑盘副结构的滑盘式柱塞泵或马达，包括主轴、壳体、第一轴承、第二轴承、柱塞、缸体、配流盘以及中心弹簧，所述主轴的主轴轴心与所述缸体的缸体中心轴心重合，所述中心弹簧通过球铰将滑盘压紧，所述主轴贯通斜盘、滑盘、缸体和配流盘，并由两端的第一轴承和第二轴承支承，所述缸体支承在主轴上并与主轴通过键连接，所述主轴和缸体在旋转工作时，在所述柱塞液压作用力和中心弹簧的作用下，所述柱塞在缸体的柱塞腔内做往复运动，实现泵或马达的吸排油工作。

基于上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明采用的滑盘副结构，集成了多个运动副于一体，包括滑盘与斜盘组成的第一运动副、柱塞与滑盘组成的第二运动副、滑盘与球铰组成的第三运动副，使得结构更为简化，力的传递路径更加简单明晰；液压阻力作用在柱塞的液压力通过滑盘的静压油膜支承得到大部分平衡，驱动缸体转动的侧向力或力矩通过滑盘与球铰的接触支承在主轴上。这样使得柱塞作用在缸体上的侧向力被消除或大幅度降低，可避免因缸体受到侧向力作用发生的倾覆导致缸体与配流盘出现楔形间隙，避免出现局部磨损严重、密封失效、油液泄漏过大等问题，从而提高了滑盘式柱塞泵或马达的工作可靠性、工作压力和工作寿命。

2、该结构可避免轴承支承滑盘结构因柱塞泵交变荷载、斜盘倾动变量力矩、油液压力脉动以及不平衡力矩带来的对轴承结构的不利影响。

3、由于滑盘副倾动变量时，具有共同的旋转中心轴，各柱塞作用在滑盘上的侧向力合理的作用点始终在球铰中心点附近，不会产生过大的不平衡力矩，有利于柱塞泵稳定可靠地工作。

4、本发明的滑盘副结构将多个独立的滑靴和与滑靴接触连接的回程盘集成在一起，使得柱塞与滑盘、滑盘与压盘连接更加可靠，柱塞具有自回程作用，中心弹簧力只需要满足初始密封即可，显著减少中心弹簧的刚度和预压缩力，方便装配。

5、本发明采用的整体式滑盘副结构，滑盘各部分的离心力及摩擦力相互抵消，避免了单个滑靴在高速运动过程中受到周向运动引起的离心力矩以及随缸体旋转所产生的摩擦力矩综合作用下会使滑靴相对斜盘表面产生倾覆，整体式滑盘结构磨耗均匀，消除或降低了原有滑靴副偏磨现象。

6、本发明采用的整体式滑盘副结构，由于具有较大的接触面积，滑盘与斜盘摩擦副间磨损较小且更加均匀，避免过早出现“烧盘”现象，有利于进一步提高泵或马达的工作压力、工作转速。

7、本发明采用的整体式滑盘副结构，有利于降低因滑靴和回程盘存在间隙而因摩擦、推挤、冲击等原因造成的机械噪音。

附图说明

图1为本发明中零排量位置时的滑盘式柱塞泵或马达的结构示意图。

图2为本发明中最大排量位置1时的滑盘式柱塞泵或马达的结构示意图。

图3为本发明中最大排量位置2时的滑盘式柱塞泵或马达的结构示意图。

图4为本发明中零排量位置时的转子结构示意图。

图5为本发明中最大排量位置1时的转子组件及受力分析示意图。

图6为本发明中最大排量位置2时的转子组件示意图。

图7为本发明中滑盘静压支承面一端的结构示意图。

图8为本发明中滑盘剖面图。

图9为本发明中滑盘柱塞球窝一侧的结构示意图。

图10为本发明中带辅助支承面的滑盘的一种实施例示意图。

图11为本发明中滑盘静压支承面为球面的一种实施例示意图。

图12为本发明中滑盘中心球面设置油槽结构的一种实施例示意图。

图13为本发明中球铰结构剖面图示意图。

图14为本发明中球铰支承面设置油槽的剖面图示意图。

图15为本发明中球铰支承面设置径向环形连通油槽的外形图。

图16为本发明中球铰支承面设置径向半环形油槽的外形图。

图17为本发明中球铰支承面设置轴向油槽的外形图。

图18为本发明中锥形柱塞结构的示意图。

图19为本发明中锥形柱塞设置空腔结构的示意图。

图20为本发明中两端均设置有球头的连杆柱塞的示意图。

图21为本发明中球铰支承面上设置有销钉结构的示意图。

图22为本发明中滑盘球形支承面上设置有滑槽结构的示意图。

图中标记：10为主轴，10A为平面，10B为垂面，10C为主轴轴心，11旋转中心轴，21为第一轴承，22为第二轴承，31为壳体，32为壳体空腔，33为端盖，33a为进油口，33b为出油口，34为补油泵，36为变量油缸，37为变量控制阀，40为斜盘，41为斜盘支承面，42为变量摆臂，43为斜盘滑弧支承面，43a为斜盘旋转中心轴，44为月牙轴承，50为滑盘，50A为滑盘旋转中心轴，50C为滑盘轴心，51为静压支承面，52铜合金烧结层，53为油室，53a为通油孔，54为外密封部，55为内密封部，56为间隔密封部，57为辅助支承面，57a为环形泄油槽，57b为径向泄油槽，58为柱塞球窝，58a为柱塞球窝中心，59为滑盘球形支承面，59a为滑盘球形支承面油槽，59b为滑盘球形支承面中心，59c为滑槽，60为压板，70为柱塞，71为柱塞球头，72为柱塞中心孔，73为锥形杆部，74为柱塞部，75柱塞环槽，76为柱塞环，77为柱塞空腔，78为活塞，80为缸体，81为柱塞孔，82为主轴装配孔，83为连通孔，90为配流盘，100为球铰，100a球铰中心，101为球铰支承面，102为球铰支承面油槽，103为球铰花键，104为球铰间隔部，105为销孔，110为中心弹簧，120为顶针，121为止挡，122为销钉。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

尽管本发明容许有不同形式的实施例，但本说明书和附图仅仅公开了如本发明的示例的一些特定形式。然而本发明并不试图限于所述的实施例。本发明的范围在所附的权利要求中给出。

为了方便描述，本发明的实施例以典型的取向示出，所述取向使得当滑盘式柱塞泵或马达的主轴的中心轴线水平静置，以主轴的联轴端一侧为左，端盖为右，描述中使用的“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”“水平”、“底”、“内”、“外”等术语都是参照这个位置而使用的，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、以及特定的方位构造和操作，应理解的是本发明可以不同于所述的位置的取向进行制造、存放、运送、使用和销售。

为了便于说明，重点对滑盘式柱塞泵进行说明，滑盘式柱塞马达的结构可以参照滑盘式柱塞泵的结构并做必要的改变，但应指出的是，一切利用本发明原理的滑盘式柱塞泵或马达均可被认为包含在内。

如图1－6所示，为本发明的滑盘副结构及包含该结构的滑盘式柱塞泵的一种实施例，在所示的优选实施例中，所述滑盘式柱塞泵或马达包括主轴10、泵体、第一轴承21、第二轴承22、斜盘40、滑盘50、压板60、柱塞70、缸体80、配流盘90、球铰100以及中心弹簧110，所述主轴10的主轴轴心10C与缸体80的缸体中心轴心重合，所述主轴10贯通斜盘40、滑盘50、缸体80和配流盘90，并由两端的第一轴承21和第二轴承22支承，所述缸体80支承在主轴10上并与主轴10通过键连接，所述滑盘50抵接在斜盘40上并构成一对运动副，所述柱塞70抵接在滑盘50上构成一对运动副，所述球铰100抵接在滑盘50上并构成一对运动副，所述主轴10和缸体80在旋转工作时，在柱塞液压作用力和中心弹簧110的作用下，所述柱塞70在缸体80的柱塞腔内做往复运动，实现泵或马达的吸排油工作。

从结构组成看，其核心在于提出了一种新型的运动副结构以及具有该运动副结构的滑盘副结构。

具体地，所述运动副结构包括滑盘50以及球铰100，所述滑盘50与球铰100配合形成运动副，所述滑盘50中部区域设置有构形为球面的滑盘球形支承面59，所述滑盘球形支承面59支承在球铰100上且与所述球铰100能在一定倾角范围内保持自由倾动。

如图12－16所示，所述球铰100的球铰支承面101和/或滑盘球形支承面59上设置有至少一道油槽，使得所述滑盘50与球铰100在倾动时两结构间保持油膜润滑，减少摩擦磨损，所述油槽可设置成径向环形油槽或径向半环形油槽或轴向油槽。

如图20和21所示，所述球铰100的球铰支承面101上设置有至少一个销孔105，所述滑盘球形支承面59上设置有至少一道沿轴向延伸的滑槽59c，所述销孔105与滑槽59c通过销钉122连接，使得滑盘50与球铰100同步转动。

具体地，具有该运动副结构的滑盘副结构包括整体盘状结构的滑盘50以及与滑盘50共同构成的三对运动副：

a.第一运动副，包括滑盘50以及支承滑盘50的斜盘40，所述滑盘50与斜盘40对置的端面设置有静压支承面51，该静压支承面51上设置有油室53，静压支承面51与斜盘40保持滑动配合且形成间隙配合的静压油膜支承。

b.第二运动副，包括滑盘50以及柱塞球头71，滑盘50与柱塞连接的端面上设置有多个柱塞球窝58，柱塞球头部分被包容在柱塞球窝58内且与柱塞球窝58在一定倾角范围内保持自由倾动。

c.第三运动副，包括滑盘50以及球铰100，滑盘50中部区域设置有构形为球形的滑盘球形支承面59，滑盘球形支承面59支承在球铰上且与球铰能在一定倾角范围内保持自由倾动。

其中，所述泵体包含一端开口的壳体31、与泵壳体连接的端盖33，所述壳体31具有用于容纳转子组件的壳体空腔32，所述端盖33用于封闭壳体31的一端开口，所述端盖33上设置有进油口33a和出油口33b，所述壳体31与端盖33通过螺栓连接。当滑盘式柱塞泵为变量泵时，可在壳体31上设置有用于变量摆动的变量机构，变量机构包含变量油缸36以及控制变量油缸36运动的变量控制阀37，变量油缸36与斜盘40的变量摆臂42连接，在变量机构的作用下，斜盘40连同滑盘50一起可在壳体空腔32内转动。

所述主轴10呈圆柱状，其一端贯通壳体31并通过第一轴承21支承在壳体31上，其轴伸部分用于外接原动机(或负载)，另一端贯通配流盘90至端盖33，并通过第二轴承22支承在端盖33上，在主轴10中部区域设置有花键，主轴花键与球铰100和缸体80的花键连接，所述主轴10带动缸体80和球铰100绕主轴轴心10C旋转自如，并传递转矩。

所述缸体80具有沿径向截面为圆形的柱状构形，并容纳在壳体31的壳体空腔32内，所述缸体80具有以缸体中心轴心环向均匀分布的多个柱塞孔81和在中心处用于容纳主轴10的主轴装配孔82，所述柱塞孔81及主轴装配孔82具有沿着径向的截面为圆形形状并在缸体80一侧的端面形成开口，所述缸体80与配流盘90对置的端面上具有连通柱塞孔81的连通孔83，所述主轴10以其轴体外周面设置连接花键方式与缸体80连接，并穿过缸体80的主轴装配孔82，所述缸体80以其与主轴10同步运动的方式支承在主轴10上。

在缸体80的主轴装配孔82内设置有中心弹簧110，所述中心弹簧110一端支撑在卡环上，另一端支撑在止挡121上。在工作中，所述中心弹簧110处于压缩状态，弹簧的预压缩力通过顶针120传递至球铰100，所述中心弹簧110的预压缩力，使得滑盘副一端在中心弹簧110预压力作用下能够与斜盘40的端面保持初始密封，以及使得配流副一端在中心弹簧110预压力作用下能够与配流盘90的端面保持初始密封。所述配流盘90设置在缸体80和端盖33之间，所述配流盘90上设置有高压口和低压口(未示出)并分别与端盖33的出油口33b和进油口33a相通，所述配流盘90可设置成平面或者球面结构。

其中，所述第一运动副包含滑盘50与斜盘40，所述滑盘50与斜盘40对置的端面上设置有静压支承面51，所述静压支承面51支撑在斜盘40上且始终与所述斜盘40保持滑动配合，所述滑盘50上设置有连通柱塞球窝58与静压支承面51的通油孔53a，所述通油孔53a将油液引入静压支承面51与斜盘40端面之间，使所述静压支承面51与斜盘40端面形成间隙配合的静压油膜支承。

为了使滑盘50与斜盘40之间更好的配对，可在滑盘50的静压支承面51上烧结一层铜合金烧结层52，所述铜合金烧结层52的厚度一般在0.8mm～1.2mm之间。

进一步地，所述滑盘50的静压支承面51上设有多个油室53，如图7所示，优选地，所述油室53是以滑盘轴心50C为中心的共同分布圆半径R3均匀间隔地分布在所述静压支承面51上，在所述油室53底部与各个柱塞球窝58之间设置有通油孔53a，所述通油孔53a将油液引入所述油室53，使所述静压支承面51与斜盘40端面形成间隙配合的静压油膜支承。

需要说明的是，为了减少滑盘静压支承面51在斜盘40上滑动的线速度，从而减少pv值，所述油室53的第一分布圆半径R3设置成不大于柱塞球窝58的第二分布圆半径R4，进一步地，将R3与R4的比值设计在0.7～1.0之间，如图8和图11所示。

为了使静压支承面51与斜盘40端面之间形成有效的静压油膜支承，在静压支承面51上设置有用于密封油液作用的密封部，所述密封部以包围所述油室53的状态设置在油室53的内外周，所述密封部包含分布在油室53径向内外的内密封部55和外密封部54，以及分布在相邻油室53之间的间隔密封部56，如图7所示。所述内密封部55是由油室53内边缘与静压支承面51的内直径R1围成的区域，所述外密封部54是由油室53外边缘与静压支承面51的外直径R2围成的区域，所述间隔密封部56是由相邻油室53之间的间隔区域。所述静压支承面51的密封部与斜盘40端面之间始终保持一定合理的间隙使得油膜泄漏处于合理水平。

进一步地，为了减少滑盘支承面上的支承力，减少磨损，可在静压支承面51上设置油室53的基础上，沿径向在滑盘50外圆周上增设多个辅助支承面57，如图10所示，所述辅助支承面57之间设置有径向泄油槽57b，所述辅助支承面57与外密封部54之间也设置有环形泄油槽57a，所述径向泄油槽57b与环形泄油槽57a之间相互连通。

进一步地，所述滑盘50的静压支承面51可设置成平面或球面结构，分别见如图8和图11所示。平面静压支承面容易加工、造价比较低，球面静压支承面工艺比较复杂、造价高，但自稳定性和密封性比较好，所述滑盘50与斜盘40之间的油膜更加稳定，可显著提高容积效率和寿命。

其中，斜盘40具有与滑盘静压支承面51匹配的斜盘支承面41、与变量油缸36连接的变量摆臂42、以及圆柱形的斜盘滑弧支承面43，所述斜盘滑弧支承面43通过月牙轴承44支承在壳体31上的配对的滑弧滑道上，所述斜盘滑弧支承面43是以斜盘旋转中心轴43a为中心的圆柱面，所述斜盘旋转中心轴43a与滑盘50的滑盘旋转中心轴50A重合。

其中，所述第二运动副包括滑盘50与柱塞70，所述柱塞70包括一端支承在滑盘50的柱塞球窝58上且经由压板60固定在滑盘50端面的柱塞球头71、用于连通柱塞孔81和柱塞球窝58并将油液通至静压支承面51的柱塞中心孔72、外周面呈圆锥形的锥形杆部73以及与缸体柱塞孔壁间隙配合的且可在其往复运动的柱塞部74，在所述柱塞部74上还设置有柱塞环槽75，所述柱塞环槽75上设置有柱塞环76，所述柱塞球头71呈球状且能够滑动自如地支承在滑盘50的柱塞球窝58上，所述锥形杆部73是大致从柱塞球头71端向柱塞部74逐渐增加的锥形状，柱塞70的锥形杆部73具有一锥角b，该锥角b具有使所述柱塞70在工作过程中不与缸体80发生干涉。根据运动分析，所述锥形杆部73的锥角b一般为设置在1.2度至2.5度之间。同时，锥形柱塞可设置为实体结构或空腔结构，如图18、图19所示，其中，空腔结构的柱塞70设置有柱塞空腔77，所述柱塞空腔77与柱塞中心孔72连通，且柱塞空腔77的孔径大于柱塞中心孔72的孔径，在柱塞70内部形成台阶孔结构。一般情况下，实体锥形柱塞用于排量小、转速低的情况，空腔结构用于排量大、转速高的情况。锥形柱塞设置成空腔结构有利于减少高速运动中的离心力。

另一种柱塞的实施例，如图20所示，为两端均设置有球头的连杆柱塞，一端用压板60固定在滑盘50的柱塞球窝58内，另一端则用滚压工艺铰接在钢制活塞78内，连杆的中部区域设置成锥形构形。

所述滑盘50朝向缸体80一侧的端面的环周向与柱塞70相对位置设置有多个柱塞球窝58，如图8和图9所示，所述柱塞球窝58在滑盘50端面形成开口大致成半球状的凹部，所述柱塞球窝58以滑盘轴心50C的共同的圆周均匀间隔地分布的状态对柱塞球头71进行支承，所述柱塞球窝58的分布圆半径为R4，在柱塞70安装在柱塞球窝58后，通过压板60将其固定在滑盘50的端面上，使得柱塞70相对滑盘50的端面的远离移动受到限制。特殊地，用于将柱塞70固定在滑盘50的端面的方式也不限于采用压板的方式，例如，也可以在滑盘50上设置有形状锁合的压紧装置(未示出)，该压紧装置可通过大于180度的包覆将柱塞球头71进行固定。

各柱塞球窝58具有柱塞球窝中心58a，连接各柱塞球窝中心58a组成的平面10A经过旋转中心轴11并与经过旋转中心轴11且垂直于主轴轴心10C的垂面10B构成滑盘倾动角度a，如图5和图6所示。所述柱塞球头71部分被包容在柱塞球窝58内，所述柱塞球头71与所述柱塞球窝58以柱塞球窝中心58a为中心在一定倾角范围内保持自由倾动。

其中，所述第三运动副包括滑盘50与球铰100，球铰结构如图13所示，所述球铰支承面101是以球铰中心100a为球心的球形面，该球铰支承面101与滑盘球形支承面59配合，所述球铰支承面101的球铰中心100a与滑盘球形支承面59的滑盘球形支承面中心59b重合，滑盘球形支承面59可在球铰支承面101上以共同的中心点倾动。所述球铰100上还设置有球铰花键103，所述球铰花键103与主轴花键配合，所述主轴10带动球铰100做同步转动。

进一步地，为了减少第三运动副在倾动变量过程中摩擦力矩，可在所述球铰支承面101和/或滑盘球形支承面59上设置有至少一道油槽，如在球铰支承面101上设置球铰支承面油槽102和/或在滑盘球形支承面59上设置滑盘球形支承面油槽59a，使得所述滑盘50与球铰100在倾动时两金属结构间保持油膜润滑，减少摩擦磨损。

当在滑盘球形支承面59上设置滑盘球形支承面油槽59a时，该滑盘球形支承面油槽59a一般设置成环形油槽，如图12所示，其作用主要是便于储存油液，使得滑盘50与球铰100之间具有一层油膜，减少摩擦。可替换，所述滑盘球形支承面油槽59a也可设置成隔断油槽或间隔油槽。

当在球铰支承面101上设置球铰支承面油槽102时，该球铰支承面油槽102也一般设置成径向环形油槽，如图14和图15所示，当滑盘50在球铰100上滑动时，环形油槽有一部分向壳体空腔32露出，另一部分被滑盘球形支承面59遮盖，露出部分油槽不断补充油液，使得滑盘50与球铰100之间始终保持一层油膜，这样润滑效果比设置在滑盘球形支承面59的油槽更好。当然，所述球铰支承面101上的球铰支承面油槽102也可设置成径向半环形油槽，即球铰支承面油槽102不连通，由两端的球铰间隔部104隔开，如图16所示。另一种实施例，如图17所示，该球铰支承面油槽102设置成轴向油槽，即油槽为轴向延伸的油槽。

特殊地，如图21和图22所示，在第三运动副中，所述球铰支承面101上设置有至少一个销孔105，优先地，设置一对对称布置的销孔，在滑盘球形支承面59上设置有至少一道沿轴向延伸的滑槽59c，优先地，设置一对对称布置的滑槽59c，所述销孔105与油槽59c通过销钉122连接，使得滑盘50与球铰100同步转动，这种结构强迫滑盘50与缸体80同步转动，不产生滞后角，柱塞锥形杆部与缸体的接触应力被消除或显著降低。

其中，所述滑盘球形支承面59是以滑盘球形支承面中心59b为球心的球面，所述球铰支承面101是以球铰中心100a为球心的球面，当斜盘40带动滑盘50变量时，斜盘40的斜盘旋转中心轴43a、滑盘旋转中心轴50A、滑盘球形支承面中心59b以及球铰中心100a重合，形成共同的旋转中心11，如图4和5所示。

如图5所示，为旋转组件的受力分析图，将柱塞泵受到的力在滑盘球窝中心进行分解，可以得到，受到柱塞的液压力F₁，斜盘的支承力F_N，驱动力(转矩)M₁，三者构成力的平衡。由于采用锥形柱塞，与传统滑靴式柱塞泵相比，通过斜盘支承的柱塞侧向力不传递至缸体或者传递的力很少，提供驱动力(力矩)的侧向力通过滑盘与球铰接触传递至主轴上。

因此，与现有技术相比，使得结构更为简化，力的传递路径更加简单明晰，液压阻力作用在柱塞的液压力通过滑盘的静压油膜支承得到大部分平衡，驱动缸体转动的侧向力或力矩通过滑盘与球铰的接触支承在主轴上，可避免因缸体受到侧向力作用发生的倾覆导致缸体与配流盘出现楔形间隙，避免出现局部磨损严重、密封失效、油液泄漏过大等问题，从而提高了滑盘式柱塞泵或马达的工作可靠性、工作压力和工作寿命。

同时，由于滑盘副倾动变量时，具有共同的旋转中心轴，各柱塞作用在滑盘上的侧向力合理的作用点始终在球铰中心点附近，不会产生过大的不平衡力矩，有利于柱塞泵稳定可靠地工作。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限与这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (12)

1.一种滑盘副结构，其特征在于：包括整体盘状结构的滑盘(50)以及与滑盘(50)共同构成的组合式运动副：

所述组合式运动副包括由滑盘(50)与支承滑盘(50)的斜盘(40)配合形成的第一运动副、由滑盘(50)与柱塞(70)的柱塞球头(71)配合形成的第二运动副以及由滑盘(50)与球铰(100)配合形成的第三运动副；

所述滑盘(50)中部区域设置有构形为球面的滑盘球形支承面(59)，所述滑盘球形支承面(59)支承在球铰(100)上且与所述球铰(100)能在一定倾角范围内保持自由倾动。

2.根据权利要求1所述的滑盘副结构，其特征在于：所述滑盘副倾动变量时，具有共同的旋转中心轴(11)，所述旋转中心轴(11)与斜盘旋转中心轴(43a)、滑盘旋转中心轴(50A)、滑盘球形支承面中心(59b)、球铰中心(100a)重合，连接所述滑盘(50)上各柱塞球窝中心(58a)组成的平面(10A)经过所述旋转中心轴(11)，并与经过旋转中心轴(11)且垂直于主轴轴心(10C)的垂面(10B)构成滑盘倾动角度a。

3.根据权利要求1所述的滑盘副结构，其特征在于：所述滑盘(50)与柱塞球头(71)对置的端面上设置有多个柱塞球窝(58)，所述柱塞球头(71)部分被包容在柱塞球窝(58)内且与所述柱塞球窝(58)在一定倾角范围内保持自由倾动，所述柱塞(70)作用在滑盘(50)上的力包含因液压阻力作用的轴向柱塞液压力和驱使缸体(80)转动产生的侧向力，所述侧向力通过滑盘(50)与球铰(100)的接触传递至主轴(10)上。

4.根据权利要求3所述的滑盘副结构，其特征在于：所述柱塞(70)为带锥形结构的锥形柱塞或两端均设置有球头的连杆柱塞，所述柱塞(70)一端可相对缸体(80)往复滑动的方式插入所述缸体(80)的柱塞孔(81)内，另一端以相对滑盘(50)端面远离受限且能够倾动的状态固定在滑盘(50)的柱塞球窝(58)上。

5.根据权利要求4所述的滑盘副结构，其特征在于：所述柱塞(70)包括具有一锥角的锥形杆部(73)，所述锥形杆部(73)的锥角使所述柱塞(70)在工作过程中不与缸体(80)发生干涉，所述锥形杆部(73)的锥角设置在1.2度至2.5度之间。

6.根据权利要求4所述的滑盘副结构，其特征在于：所述柱塞(70)设置成空腔结构以减少高速运动中的离心力。

7.根据权利要求1所述的滑盘副结构，其特征在于：所述球铰(100)的球铰支承面(101)和/或滑盘球形支承面(59)上设置有至少一道油槽，使得所述滑盘(50)与球铰(100)在倾动时两结构间保持油膜润滑，减少摩擦磨损，所述油槽可设置成径向环形油槽或径向半环形油槽或轴向油槽。

8.根据权利要求1所述的滑盘副结构，其特征在于：所述球铰(100)的球铰支承面(101)上设置有至少一个销孔(105)，所述滑盘球形支承面(59)上设置有至少一道沿轴向延伸的滑槽(59c)，所述销孔(105)与滑槽(59c)通过销钉(122)连接，使得滑盘(50)与球铰(100)同步转动。

9.根据权利要求1所述的滑盘副结构，其特征在于：所述滑盘(50)与斜盘(40)对置的端面设置有静压支承面(51)，所述滑盘(50)的静压支承面(51)上设置有多个油室(53)，所述油室(53)是以主轴轴心(10C)为中心间隔地分布在静压支承面(51)上，在每个油室(53)底部与对应柱塞球窝(58)之间设置有通油孔(53a)，所述通油孔(53a)将油液引入所述油室(53)，使所述静压支承面(51)与斜盘(40)端面保持滑动配合且形成间隙配合的静压油膜支承。

10.根据权利要求9所述的滑盘副结构，其特征在于：连接所述多个油室(53)中心构成第一分布圆，连接多个柱塞球窝中心(58a)构成第二分布圆，所述第一分布圆的半径与第二分布圆的半径比值限定在0.7至1.0之间。

11.根据权利要求9所述的滑盘副结构，其特征在于：所述滑盘(50)的静压支承面(51)可设置成平面或球面结构。

12.一种包含有权利要求1至11中任意一项所述的滑盘副结构的滑盘式柱塞泵或马达，包括主轴(10)、壳体(31)、第一轴承(21)、第二轴承(22)、柱塞(70)、缸体(80)、配流盘(90)以及中心弹簧(110)，所述主轴(10)的主轴轴心(10C)与所述缸体(80)的缸体中心轴心重合，所述中心弹簧(110)通过球铰(100)将滑盘(50)压紧，所述主轴(10)贯通斜盘(40)、滑盘(50)、缸体(80)和配流盘(90)，并由两端的第一轴承(21)和第二轴承(22)支承，所述缸体(80)支承在主轴(10)上并与主轴(10)通过键连接，所述主轴(10)和缸体(80)在旋转工作时，在所述柱塞液压作用力和中心弹簧(110)的作用下，所述柱塞(70)在缸体(80)的柱塞腔内做往复运动，实现泵或马达的吸排油工作。

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