CN1932307A - 高速配流摆线液压马达 - Google Patents

Abstract

本发明是一种高速配流摆线液压马达，属于液压传动技术领域。该液压马达壳体的一端装有由定子和转子构成的摆线针轮副以及由配流支撑板和配流盘构成的配流机构，另一端支撑有从壳体内伸出的输出轴；摆线针轮副的转子通过内花键与联动轴一端的外齿轮啮合，联动轴的另一端与输出轴传动衔接；配流支撑盘的两侧分别安装制有切换流道的配流盘和摆线针轮副的转子，联动轴与转子内花键齿啮合的一端连接有同轴延伸头，延伸头与联动轴的连接段穿过配流支撑板的内孔，端头中心偏离输出轴轴线，外径与配流盘的内径动配合。采用本发明的结构，液压马达的液压脉动大大降低，显著提高了输出运动的平稳性以及整个马达的容积效率。

Description

高速配流摆线液压马达

技术领域

本发明涉及一种液压能向机械能转换的摆线液压马达，尤其是一种液压马达平面配流液压流道的结构改进，属于液压传动技术领域。

背景技术

摆线液压马达是实现液-机能量转换的常用液压执行装置。由于摆线液压马达具有体积小、单位功率密度大、效率高、转速范围宽等优点，因此得到了广泛应用。此类装置基本结构是壳体或后盖上制有进液口和回流口，一端装有摆线针轮副和配流机构，另一端装有输出轴，摆线针轮副的转子通过内花键与联动轴一端的外齿轮啮合，联动轴的另一端与输出轴传动衔接。工作时，配流机构使进液口与摆线针轮副的扩展啮合腔连通，并使摆线针轮副的收缩腔与回流口连通。结果，压力液体从进液口进入壳体后，进入摆线针轮副形成的扩展啮合腔，使其容积不断扩大，同时摆线针轮副形成的收缩啮合腔中液体则从回流口回流；在此过程中，摆线针轮副的转子被扩展啮合腔与收缩啮合腔的压力差驱使旋转，并将此转动通过联动轴传递到输出轴输出，从而实现液压能向机械能的转换。与此同时，配流机构也被带动旋转，周而复始的不断切换连通状态，使转换过程得以延续下去。可以说摆线针轮啮合副以及配流机构是液压马达的核心。

据申请人了解，配流机构的流道设计形式有多种，主要分成轴配流和平面两种配流方式。其中，平面配流机构是较为常见的一种，其典型结构为摆线针轮副的一侧固定一组形成可切换流道的配流支撑盘，该配流支撑盘两侧分别安装制有切换流道孔的配流盘和摆线针轮副的转子，转子的内花键齿与配流传动轴一端的外齿啮合，配流传动轴的另一端穿过各配流支撑盘的内孔，与配流盘传动衔接。例如，授权日为2003年4月8日的美国专利US6544018以及授权日为2003年4月23日的中国专利CN022178961均公开了这种典型结构。

工作时，转子的运动一方面通过联动轴带动输出轴旋转，输出扭矩，另一方面通过配流传动轴带动配流盘转动，实现流道的切换，使压力液体顺序沿圆周进入各啮合容腔，从而保持转子不断转动，将液压能转换成输出轴的机械能。

在此过程中，由于配流支撑盘与输出轴同轴，因此只绕固定轴心旋转，当转子公转一周时，配流盘自转一周，完成一个循环配流，结果液压的脉动相对比较明显，输出轴的运动输出难以满足高精度传动的平稳性以及高容积效率的要求。

发明内容

本发明的目的在于：针对以上现有技术存在的问题，通过对摆线副运动机理的深入研究，充分利用转子自转是公转倍数的潜在转速优势，提出一种转子转一周，配流盘可以进行与转子齿数相同数量循环配流的高速配流摆线液压马达，从而使运动输出更加平稳，提高容积效率。

本发明针对上述发明目的，其技术方案为：高速配流摆线液压马达，包括制有进液口和回流口的壳体，所述壳体的一端装有由定子和转子构成的摆线针轮副以及由配流支撑板和配流盘构成的配流机构，另一端支撑有从壳体内伸出的输出轴；所述摆线针轮副的转子通过内花键与联动轴一端的外齿轮啮合，所述联动轴的另一端与输出轴传动衔接；所述配流支撑盘与壳体相对固定，两侧分别安装制有切换流道的配流盘和摆线针轮副的转子，其改进之处在于：所述联动轴与转子内花键齿啮合的一端连接有同轴延伸头，所述延伸头与联动轴的连接段穿过配流支撑板的内孔，端头中心偏离输出轴轴线，外径与配流盘的内径动配合。

这样，配流盘将不再围绕固定轴旋转，而是随转子的公转运动作平面运动——沿公转运动的行星平动。因此，与现有技术配流盘围绕固定轴旋转时，转子公转一周配流盘完成一个配流循环相比，本发明转子自转一转即相对配流盘旋转一圈，从而使配流盘完成一个配流循环。由于摆线马达的转子在工作过程中的自转圈数是其公转的转子齿数倍(例如六齿转子的自转数是公转的六倍)，因此本发明的配流盘在转子公转一周时，将完成数次配流，从而大大降低液压脉动，显著提高输出运动的平稳性以及整个马达的容积效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一个实施例的结构示意图。图中各零件与标号对应关系为：壳体1，输出轴2，联动轴3，隔板4，定子5，转子6，配流支撑板7，隔盘8，配流盘9，后盖10，补偿销11，滚针轴承12，轴封13，隔离环14，平面推力轴承15，密封圈16，针齿17，孔道18，异型密封圈19。

图2A为图1实施例中配流支撑板的组装结构示意图。图2B是图2A的左视图。图2C是图2A的右视图。

图3为图1中E-E截面图、即图2中件20的端面结构示意图。

图4为图1中D-D截面图，即图2中件21的端面结构示意图。

图5为图1中C-C截面图，即图2中件22的端面结构示意图。

图6为图1中B-B截面图，即图2中件23的端面结构示意图。

图7为图1中A-A截面图，即图2中件24的端面结构示意图。

图8是图1中配流盘的端面结构示意图。

图9是图8的剖面图。

具体实施方式

实施例一

结合上述附图实施例，对本发明再进行如下详细描述。

本实施例的高速配流摆线液压马达包括制有进液口和回流口的壳体1，该壳体通过隔盘8固定后盖10的一端装有由定子5和转子6构成的摆线针轮副以及由一组配流支撑片(参见图2中20-24)组成的配流支撑板7和配流盘9构成的配流机构，另一端通过滚针轴承12以及一侧靠在隔离环14的平面推力轴承15支撑有从壳体内伸出的输出轴2，摆线针轮副的转子6通过内花键与联动轴3一端的外齿轮啮合，该联动轴的另一端外齿与输出轴2一端内孔中的内齿传动衔接。后盖11的中心装有补偿销11。配流支撑片20-24通过螺栓与壳体1固连在一起，两侧分别安装制有切换流道的配流盘9和摆线针轮副的转子6，该转子与固定在定子5上的针齿17啮合，定子5通过隔板4也与壳体1固连。

联动轴3与转子内花键齿啮合的一端延伸出同轴的延伸头，该延伸头与联动轴的连接段穿过配流支撑片20-24的内孔，端头为球心偏离输出轴轴线的局部球体，该局部球体的外径与配流盘9的内径动配合，因此可以更稳定准确的将转子公转运动传递到配流盘。整个马达借助轴封13、密封图16、异型密封圈19分别实现旋转轴以及固定面之间的密封，其中后两种密封圈对平面密封，密封圈16是矩形橡胶圈，异型密封圈19用聚四氟乙烯主材制造。

本实施例的配流支撑板由配流支撑片20-24上的孔道相互叠合后形成所需流道28(图1)。从而在配流盘的切换作用下，使压力液体从进液口进入壳体后，依次通往摆线针轮副形成的扩展啮合腔，使其容积不断扩大，同时摆线针轮副形成的收缩啮合腔中液体则从回流口回流，不断循环，使摆线针轮副的转子被扩展啮合腔与收缩啮合腔的压力差驱使连续旋转，并将此转动通过联动轴传递到输出轴输出，从而实现液压能向机械能的转换。

配流支撑片20-24上的孔道分别如图3-图7所示，其结构十分紧凑。其中，第一配流支撑片20的端面中径处开有与转子齿数相等的七个均布肺形通孔。与第一配流支撑片20紧邻的第二配流支撑片21的端面上开有从中径处分别与第一配流支撑片20各通孔位置对应、内径处附近角向位置顺时针偏移360/7度的七个Z形孔道。与第二配流支撑片21紧邻的第三配流支撑片22的端面内径处附近开有与第二配流支撑片21各孔道内径附近位置对应的七个基本呈五边形通孔。与第三配流支撑片22紧邻的第四配流支撑片23的端面开有内径处与第三配流支撑片22各通孔位置对应、外径处角向位置顺时针偏移360/7度的七个J形孔道。与第四配流支撑片23紧邻的第五配流支撑片24的端面开有外径处附近与第三配流支撑片22各孔道外径附近位置对应的七个基本呈四边形通孔。

配流支撑板分成多片配流支撑片20-24充分考虑到该高速配流马达的配流采用了摆线针轮副中转子中心偏离输出轴轴线的小偏心自转。对于中等排量的马达而言，此偏心距一般控制在2.5mm至2.9mm之间，而2.75mm是优化设计数值。在小偏心自转情形下，转子与配流支撑板的结合孔道应当与转定子参数相适应，除了满足配流盘的配流结合孔道与一定齿数转定子运动副的扩展腔或收缩腔结合孔道相配，并具有一定相位关系的要求外，还要求流道通畅，以避免压力液通过流道时的压力损失过大。将各配流支撑片叠合后可以形成满足要求的孔道。而若采用整体成型，由于孔道是非直线形的，加工工艺难度很大。虽然采用现有的激光快速成型法进行一层层扫描，有可能制造出复杂形状的孔道，但需要加工出高强度、高硬度并且耐磨性能和综合机械性能均佳的零件，成本极不经济，无法工业化生产。因此，本实施例在设计上采用了多层孔道叠合的方法，使得各配流支撑片采用通用技术就可以成型，大大降低了零件的加工难度和成本。具体制造时的关键是各配流支撑片的端平面叠合，通过小间距贴合面避免串腔，并且要求各面能承受高压液，贴合面具有足够的强度。

制造配流支撑片时，设计定型前的样机采用线切割的工艺方法；对于定型后的产品，由于各配流支撑片均采用薄板件材料，因此宜采用冲压成型工艺。其中5片2mm左右厚度的配流支撑片采用一次冲压成型，另一片厚度4mm左右的薄板件，由于成型冲头小，且冲孔间隙较小，应采用多次冲压成型工艺，这样可以节约成本，减少模具制造成本。此外，为了减少模具的损耗，增加加工设备的工艺范围，对于薄板件材料，也可以采用激光切割加工出非线性的孔道，实验表明加工精度可以满足要求。

成型后的配流支撑片采用合金铜或紫铜进行高温保护钎焊相互固连，钎焊的过程中采用还原性气体保护，最终形成配流支撑板整体。为了保证各配流支撑片间流道的相对位置关系，采用两个穿越各配流支撑片且角向位置错开的定位销25(参见图2C)进行精确定位。因此，如压力液从第一配流支撑片20的通孔流入，由第五配流支撑片24的对应孔流出，实际在配流支撑片组中经历了由中径向内并角向移位约360/7度，再由内径附近向外并角向移位约360/7度的曲折迂回过程，从而不仅使压力液以一定流向按需到达摆线针轮副的扩展啮合腔，而且压力稳定。收缩啮合腔中的液体回流与以上路径相反，不另赘述。

配流盘9的结构如图8和图9所示，靠向配流支撑板的一侧端面制有环形凹槽26，槽中开均布的三个圆弧形通孔27。背离配流支撑板的一侧端面制有嵌装异型密封圈19的环槽28。当采用本发明的结构后，该配流盘在偏心延伸头带动下做平面运动，与配流盘支撑盘配合，相对转子公转一周完成了反方向的六次配流循环，从而大大降低了液压的脉动，显著提高输出运动的平稳性以及整个马达的容积效率。

有关液压马达摆线针轮副以及配流流道基本结构的设计以及工作原理可以参见液压马达设计手册之类的工具书，本文不做详细介绍。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如，转子的齿数可以变化，配流流道可以相应改变；配流支撑片的数量以及孔道形状可以根据设计原理改变；配流支撑片中孔道的角向移位角度可以按需改变；等等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高速配流摆线液压马达，包括制有进液口和回流口的壳体，所述壳体的一端装有由定子和转子构成的摆线针轮副以及由配流支撑板和配流盘构成的配流机构，另一端支撑有从壳体内伸出的输出轴；所述摆线针轮副的转子通过内花键与联动轴一端的外齿轮啮合，所述联动轴的另一端与输出轴传动衔接；所述配流支撑盘与壳体相对固定，两侧分别安装制有切换流道的配流盘和摆线针轮副的转子，其特征在于：所述联动轴与转子内花键齿啮合的一端连接有同轴延伸头，所述延伸头与联动轴的连接段穿过配流支撑板的内孔，端头中心偏离输出轴轴线，外径与配流盘的内径动配合。

2.根据权利要求1所述高速配流摆线液压马达，其特征在于：所述端头为球心偏离输出轴轴线的局部球体，所述局部球体的外径与配流盘的内径动配合。

3.根据权利要求1或2所述高速配流摆线液压马达，其特征在于：所述配流支撑板由一组配流支撑片上的孔道相互叠合形成所需流道。

4.根据权利要求3所述高速配流摆线液压马达，其特征在于：所述配流支撑板由五片配流支撑片叠合构成，其中第一配流支撑片的端面中径处开有与转子齿数相等的均布肺形通孔；第二配流支撑板的端面上开有从中径处分别与第一配流支撑板各通孔位置对应、内径处附近角向位置偏移的Z形孔道；第三配流支撑板的端面内径处附近开有与第二配流支撑板各孔道内径附近位置对应的基本呈五边形通孔；第四配流支撑板的端面开有内径处与第三配流支撑板各通孔位置对应、外径处角向位置偏移的J形孔道；第五配流支撑板的端面开有外径处附近与第三配流支撑板各孔道外径附近位置对应的基本呈四边形通孔。

5.根据权利要求4所述高速配流摆线液压马达，其特征在于：所述配流盘靠向配流支撑板的一侧端面制有环形凹槽，所述槽中开均布的三个圆弧形通孔。

6.根据权利要求5所述高速配流摆线液压马达，其特征在于：所述摆线针轮副的转子中心偏离输出轴轴线的偏心距在2.5mm至2.9mm之间。

7.根据权利要求6所述高速配流摆线液压马达，其特征在于：所述偏心距设定为2.75mm。

8.根据权利要求7所述高速配流摆线液压马达，其特征在于：所述配流支撑片采用薄板件冲压成型。

9.根据权利要求8所述高速配流摆线液压马达，其特征在于：所述配流支撑板由各配流支撑片采用合金铜或紫铜高温保护钎焊而成。

10.根据权利要求9所述高速配流摆线液压马达，其特征在于：所述各配流支撑片中穿越两个角向位置错开的定位销。

Images