CN216975142U - 变量机构、柱塞泵和柱塞马达 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种变量机构，用于驱动柱塞泵或柱塞马达的斜盘(6)绕摆动轴线(O2)沿彼此相反的第一摆动方向(R1)和第二摆动方向(R2)摆动，其特征在于，所述变量机构包括：两个电机(9)，所述两个电机分别设置于斜盘两侧；以及设置在每个电机与斜盘之间的减速传动机构，每个电机通过相应的减速传动机构驱动斜盘摆动。本申请还提供了一种柱塞泵和柱塞马达。

Description

变量机构、柱塞泵和柱塞马达

技术领域

本申请涉及一种用于在柱塞泵或柱塞马达中调节排量的变量机构，另外，本申请还涉及采用这种变量机构的柱塞泵和柱塞马达。

背景技术

典型的柱塞泵或柱塞马达包含一个斜盘，各柱塞末端连接的滑靴推抵于斜盘的支撑面并且可沿该支撑面滑动旋转。斜盘由支撑壳可摆动地支撑，变量机构用于改变斜盘的摆动角度，由此调节柱塞泵或柱塞马达的排量。

在现有技术中，经常地，柱塞泵或柱塞马达中的变量机构能够被实现为的一种形式是液压驱动型变量机构。在这种液压驱动型变量机构中，利用液压力以驱动斜盘摆动。然而，这种变量机构也存在一些缺点，例如导致工作液效率损失，设计复杂，容易出故障。

现有技术经常采用的另一种形式的柱塞泵或柱塞马达中的变量机构的为电机驱动型变量机构。在这种电机驱动型变量机构中，采用单一电机来驱动斜盘摆动。然而，这种变量机构的缺点是，对于高压泵或马达来说，单一电机能提供的作用于斜盘的扭矩太小；此外，采用单一电机对流量控制造成困难。

考虑到但不限于上述各种应用场景，期望提供一种新型的变量机构，以相对于现有技术是有利的。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种用于柱塞泵或柱塞马达的变量机构，其能够解决上面提到的现有变量机构相关的问题。

为了实现该目的，本申请在一个方面提供了一种变量机构，用于驱动柱塞泵或柱塞马达的斜盘绕摆动轴线沿彼此相反的第一摆动方向和第二摆动方向摆动，所述变量机构包括：两个电机，所述两个电机分别设置于斜盘两侧；以及设置在每个电机与斜盘之间的减速传动机构，每个电机通过相应的减速传动机构驱动斜盘摆动。

可选地，所述两个电机中的第一电机配置成沿第一旋转方向旋转驱动斜盘绕摆动轴线沿第一摆动方向摆动，第二电机配置成沿第一旋转方向旋转时驱动斜盘绕摆动轴线沿第二摆动方向摆动。

可选地，所述两个电机配置成仅通过第一电机沿第一旋转方向旋转实现斜盘沿第一摆动方向摆动，仅通过第二电机沿第一旋转方向旋转实现斜盘沿第二摆动方向摆动。

可选地，所述两个电机配置成通过第一电机沿第一旋转方向旋转并且第二电机沿第二旋转方向旋转实现斜盘沿第一摆动方向摆动，其中第二电机在转速、位置上跟随第一电机；通过第二电机沿第一旋转方向旋转并且第一电机沿第二旋转方向旋转实现斜盘沿第二摆动方向摆动，其中第一电机在转速、位置上跟随第二电机；其中，第二旋转方向相反于第一旋转方向。

可选地，每个减速传动机构包括彼此啮合的齿轮，其中第一齿轮设置在相应电机上，第二齿轮设置在斜盘上。

可选地，所述第二齿轮是扇形段形式的非整圆齿轮，由此通过第一齿轮与第二齿轮之间的啮合行程终点限定斜盘的最大和最小摆动角度。

可选地，所述第二齿轮由斜盘自身的结构形成。

可选地，每个减速传动机构包括齿轮齿条机构、连杆机构或曲柄滑块机构。

可选地，所述变量机构还包括：阻尼弹簧，其作用于斜盘，使得能够对电机驱动斜盘的摆动动作产生阻尼作用，所述阻尼弹簧的数量大于等于1。

可选地，所述阻尼弹簧为阻尼可调型弹簧。

在本申请的另一方面，本申请提供了一种柱塞泵，包括如上所述的变量机构，所述变量机构配置为能够调节柱塞泵的排量。

在本申请的又一方面，本申请提供了一种柱塞马达，包括如上所述的变量机构，所述变量机构配置为能够调节柱塞马达的排量。

本申请的变量机构包括两个电机，用于在斜盘两侧驱动斜盘摆动，因此，能够向斜盘提供更大的驱动扭矩，使得斜盘能够快速、准确地调节摆动角度。此外，采用双电机方案，对流量的控制更为容易和准确。

附图说明

通过参照附图阅读下面的详细描述，可进一步理解本申请，在附图中：

图1是根据本申请的一种可行实施方式的柱塞泵的局部剖视图，展现了变量机构；

图2是沿着与图1中的方向垂直的方向所作的柱塞泵的局部剖视图；

图3是该变量机构中的阻尼弹簧的一种改型的示意图；

图4-图6是根据本申请的其它可行实施方式的柱塞泵的局部剖视图。

具体实施方式

需要指出，本申请的附图旨在描述本申请的原理，因此不是按比例绘制的。为了清楚体现本申请的主要内容，一些细节被夸大，并且一些零件被略去。

本申请总体上涉及一种变量机构，用于在柱塞泵或柱塞马达中调节排量。

需要指出，柱塞泵与柱塞马达的理论上的基本构造是相同的，因此本申请的变量机构既可以用于柱塞泵，也可以用于柱塞马达。下面参照附图描述本申请的变量机构的各种实施方式。为了便于说明，假定该变量机构被应用于柱塞泵；但是容易理解，其同样可以应用于柱塞马达。

图1、图2中示意性展示了根据一种可行实施方式的柱塞泵的局部。参看图1、图2，所示出的柱塞泵为直轴式轴向柱塞泵，包括：驱动轴1，其限定旋转轴线O1；由驱动轴1驱动着旋转的柱塞缸2，柱塞缸2中形成有围绕所述旋转轴线布置的多个彼此平行的柱塞腔；多个柱塞3，每个柱塞3沿轴向可滑动地插在相应的柱塞腔中，并且每个柱塞3从柱塞腔露出的后端形成或连接有球头4；多个滑靴5，每个滑靴5中插入有相应的球头4，使得每个滑靴5能够相对于相应的球头4转动；斜盘(又称变量头)6，各滑靴5可滑动地推抵于形成在斜盘6前侧的支撑面7；支撑壳8，其支撑着斜盘6。

斜盘6被支撑壳8可摆动地支撑着，从而可绕垂直于旋转轴线O1的摆动轴线O2沿彼此相反的第一摆动方向R1和第二摆动方向R2摆动，以改变斜盘6的摆动角度，从而调节柱塞泵的排量。

摆动轴线O2与旋转轴线O1垂直相交。摆动轴线O2经常位于支撑面7上、穿过旋转轴线O1与支撑面7的交点，但也并非局限于此。这里，以摆动轴线O2的方向定义为第一横向。

未示出的回程盘约束各滑靴5，使得各滑靴5保持推抵于斜盘6的支撑面7。

驱动轴1穿过斜盘6，斜盘6是不随驱动轴1旋转的。当驱动轴1带动柱塞缸2旋转时，各柱塞3和滑靴5随柱塞缸2旋转，各滑靴5在斜盘6的支撑面7上滑动。由于斜盘6的摆动角度，位于低压侧的一半数量的柱塞3相对于柱塞缸2伸出而将工作液从配油盘(未示出)中的吸油通道吸入相应的柱塞腔中，位于高压侧的另一半数量的柱塞3相对于柱塞缸2缩入而将相应的柱塞腔中的工作液加压并通过配油盘中的排油通道排出。

柱塞泵的排量取决于变斜盘6的摆动角度。为了调节变斜盘6的摆动角度，柱塞泵中设置了变量机构，用于驱动斜盘6摆动。如图2所示，所述变量机构包括一对电机9，设置在斜盘6的第一横向两侧。每个电机9通过固定安装在其电机轴上的小齿轮10驱动与小齿轮10啮合的大齿轮11。大齿轮11固定安装在形成于斜盘6上的轴部12上。两个轴部12从斜盘6的本体沿第一横向相反地伸出，并且两个轴部12都以摆动轴线O2为中心线。两个电机9的中心轴线O3平行于摆动轴线O2。可选地，两个电机9的中心轴线O3共线。

两个电机9在旋转时都能通过小齿轮10和大齿轮11驱动斜盘6绕摆动轴线O2摆动。其中第一电机9沿第一旋转方向(正向)旋转时驱动斜盘6绕摆动轴线O2沿第一摆动方向R1摆动，沿第二旋转方向(反向)旋转时驱动斜盘6绕摆动轴线O2沿第二摆动方向R2摆动；第二电机9沿第一旋转方向旋转时驱动斜盘6绕摆动轴线O2沿第二摆动方向R2摆动，沿第二旋转方向旋转时驱动斜盘6绕摆动轴线O2沿第一摆动方向R1摆动；其中，第二旋转方向相反于第一旋转方向。

可选地，当需要斜盘6沿第一摆动方向R1摆动时，可仅通过第一电机9沿第一旋转方向旋转实现；当需要斜盘6沿第二摆动方向R2摆动时，可仅通过第二电机9沿第一旋转方向旋转实现。这种方式可以简化电机9的控制。

作为备选方案，当需要斜盘6沿第一摆动方向R1摆动时，可通过第一电机9沿第一旋转方向旋转、并且第二电机9沿第二旋转方向旋转实现；当需要斜盘6沿第二摆动方向R2摆动时，可通过第二电机9沿第一旋转方向旋转、并且第一电机9沿第二旋转方向旋转实现。这种方式能够利用两个电机9驱动斜盘6，从而向斜盘6提供更大的摆动扭矩，使得斜盘6的摆动动作更准确和更快速，柱塞泵的排量条件更快速和更准确。在这种采用两个电机共同作用的方案中，在驱动斜盘6增大摆角时，一个电机为主电机，另一个电机为辅助电机。在驱动斜盘6减小摆角时，主辅互换。辅助电机在转速、位置上跟随主电机。

进一步地，变量机构还可以包括阻尼弹簧。在图1所示的实施方式中，一对阻尼弹簧13设置在斜盘6的第二横向两侧。第二横向与第一横向垂直。每个阻尼弹簧13的第一端连接于斜盘6上的横向突伸部14，第二端连接于泵壳(未示出)中的固定部位15。两个阻尼弹簧13均为压缩弹簧。在斜盘6的零摆动角位置，即支撑面7垂直于旋转轴向O1的位置，两个阻尼弹簧13均以一定的预压缩力作用于相应的横向突伸部14。随着电机9驱动斜盘6摆动，一个阻尼弹簧13被进一步压缩，另一个阻尼弹簧13伸长。阻尼弹簧13的作用是防止电机9驱动斜盘6时斜盘6的动作过猛，使得斜盘6能够稳定地到达预期的摆动位置。

阻尼弹簧13的数量可以是一个或多个，安装位置也不局限于图1中所示的位置，只要能给电机9驱动斜盘的动作构成一定的阻尼即可。此外，阻尼弹簧13也可采用拉伸弹簧、盘簧、碟簧、甚至弹簧杆等形式。

此外，至少一个阻尼弹簧13可以构造成可调的。例如，在图3所示的改型中，阻尼弹簧13的第二端插入筒部16中。筒部16由泵壳中的固定部位形成、或是单独的元件(例如优选地固定在泵壳中)。筒部16中形成有内螺纹，调节螺钉17以其外螺纹啮合在筒部16的内螺纹中，从而可以通过旋拧调节螺钉17来改变调节螺钉17的位置。阻尼弹簧13的第二端推抵于调节螺钉17。这样，通过旋拧调节螺钉17，可以调节阻尼弹簧13的压缩量，由此改变阻尼弹簧13作用于斜盘6的阻尼力(弹簧力)。阻尼弹簧的结构可以是其它调节阻尼弹簧13或其它形式的阻尼弹簧的结构。

关于大齿轮11，可以理解，实际上每个大齿轮11并不需要形成完整的圆形，而是可以采用非整圆的，即小于360度(例如小于180度)的扇形段的形式，即构造成扇形齿轮，只要其在斜盘6的摆动范围内都能确保与小齿轮10啮合即可。可以通过扇形齿轮限定的啮合行程终点限定斜盘6的最大、最小摆动角度，由此限定泵的最大、最小排量，电机转动仅用于平衡斜盘6上的液压或弹簧力。

在本申请的原理下，本领域技术人员可以对图1、图2所示的变量机构的实施方式做出各种改造。

例如，在图4所示的实施方式中，没有配备单独的大齿轮11，而是在斜盘6内由斜盘6自身的材料形成大齿轮11。此处的大齿轮11不是整圆的，而采用了扇形段(例如小于180度)的形式。图4所示实施方式的其它方面可参考图1、图2所示实施方式，不再重复描述。

在图5所示的实施方式中，没有配备单独的大齿轮11，而是在斜盘6内由斜盘6自身的材料形成齿圈形式的大齿轮11。此处的大齿轮11不是整圆的，而是扇形段(例如小于180度)的形式的。图5所示实施方式的其它方面可参考图1、图2所示实施方式，不再重复描述。

在图6所示的实施方式中，以齿条16代替前面描述的大齿轮11。每个齿条16可被导轨17引导着移动(例如平行于旋转轴向O1移动)。每个齿条16通过销18连接着斜盘6(例如连接着相应的横向突伸部14)，销18可在形成在斜盘6中的横槽19中滑动。另一方面，每个齿条16与相应的小齿轮10啮合。这样，电机9旋转时，小齿轮10驱动齿条17移动而带动斜盘6摆动。图6所示实施方式的其它方面与图1、图2所示实施方式类似，不再重复描述。

可以构想，电机9也可以通过其它具有减速功能的传动机构，例如连杆机构、曲柄滑块机构等等，以减速的方式驱动斜盘6摆动(即斜盘6的摆动速度小于电机9的旋转速度)。

对于集成有减速机构(诸如齿轮减速机构、蜗轮蜗杆减速机构等)的电机，可以将电机与斜盘6直接耦合来驱动斜盘6摆动。

本领域技术人员可以根据柱塞泵的具体用途和构造构想出其它可行实施方式。

如前所述，本申请的变量机构可以等同地应用于柱塞泵和柱塞马达。

本申请也涵盖采用这种变量机构的柱塞泵和柱塞马达。

根据本申请，变量机构包括两个电机，用于在斜盘两侧驱动斜盘摆动，因此，能够向斜盘提供更大的驱动扭矩，使得斜盘能够快速、准确地调节摆动角度。此外，采用双电机方案，对流量的控制更为容易和准确。此外，在采用阻尼弹簧时，可以使得斜盘的摆动更稳定、更可靠。

如本文所用，术语“包括”和“包含”是开放式的，并且包括一个或多个陈述的特征、元件、组件或功能，但不排除一个或多个其他特征、元件、组件、功能或其组合的存在或增加。

已经提供了本申请的实施方式的以上描述用于说明和描述的目的。这并非意图穷举或将本实用新型限制于所披露的精确形式。在本申请的范围内，可以知道，在前述段落、权利要求书和/或在说明书和图中列出的各种方面、实施方式、示例和替代方案，特别是其各个特征，可以独立地或以任何组合方式进行。也就是说，所有实施方式和/或任何实施方式的特征可以以任何方式和/或组合，除非这些特征是不相容的。可以知道，许多修改和变化对于本领域技术人员是可以得到的。选择和描述实施方式是为了适当地解释本实用新型的原理及其实际应用，从而使得其他的本领域技术人员能够理解本实用新型的各种实施方式以及适合于预期的特定用途的各种修改。申请人保留相应地改变任何原提交的权利要求或提交任何新的权利要求的权利，包括修改任何原提交的权利要求以从属和/或纳入任何其它权利要求的任何特征，尽管原来没有以这种方式要求。

Claims (12)

1.一种变量机构，用于驱动柱塞泵或柱塞马达的斜盘(6)绕摆动轴线(O2)沿彼此相反的第一摆动方向(R1)和第二摆动方向(R2)摆动，其特征在于，所述变量机构包括：

两个电机(9)，所述两个电机分别设置于斜盘两侧；以及

设置在每个电机与斜盘之间的减速传动机构，每个电机通过相应的减速传动机构驱动斜盘摆动。

2.如权利要求1所述的变量机构，其特征在于，所述两个电机中的第一电机配置成沿第一旋转方向旋转驱动斜盘绕摆动轴线沿第一摆动方向摆动，第二电机配置成沿第一旋转方向旋转时驱动斜盘绕摆动轴线沿第二摆动方向摆动。

3.如权利要求2所述的变量机构，其特征在于，所述两个电机配置成仅通过第一电机沿第一旋转方向旋转实现斜盘沿第一摆动方向摆动，仅通过第二电机沿第一旋转方向旋转实现斜盘沿第二摆动方向摆动。

4.如权利要求2所述的变量机构，其特征在于，所述两个电机配置成通过第一电机沿第一旋转方向旋转并且第二电机沿第二旋转方向旋转实现斜盘沿第一摆动方向摆动，其中第二电机在转速、位置上跟随第一电机；通过第二电机沿第一旋转方向旋转并且第一电机沿第二旋转方向旋转实现斜盘沿第二摆动方向摆动，其中第一电机在转速、位置上跟随第二电机；其中，第二旋转方向相反于第一旋转方向。

5.如权利要求1-4中任一项所述的变量机构，其特征在于，每个减速传动机构包括彼此啮合的齿轮，其中第一齿轮(10)设置在相应电机上，第二齿轮(11)设置在斜盘上。

6.如权利要求5所述的变量机构，其特征在于，所述第二齿轮是扇形段形式的非整圆齿轮，由此通过第一齿轮与第二齿轮之间的啮合行程终点限定斜盘的最大和最小摆动角度。

7.如权利要求6所述的变量机构，其特征在于，所述第二齿轮由斜盘自身的结构形成。

8.如权利要求1-4中任一项所述的变量机构，其特征在于，每个减速传动机构包括齿轮齿条机构、连杆机构或曲柄滑块机构。

9.如权利要求1-4中任一项所述的变量机构，其特征在于，还包括：阻尼弹簧(13)，其作用于斜盘，使得能够对电机驱动斜盘的摆动动作产生阻尼作用，所述阻尼弹簧的数量大于等于1。

10.如权利要求9所述的变量机构，其特征在于，所述阻尼弹簧为阻尼可调型弹簧。

11.一种柱塞泵，其特征在于，包括如权利要求1-10中任一项所述的变量机构，所述变量机构配置为能够调节柱塞泵的排量。

12.一种柱塞马达，其特征在于，包括如权利要求1-10中任一项所述的变量机构，所述变量机构配置为能够调节柱塞马达的排量。

Images