專利名稱：電液開關(guān)變扭矩配油型旋轉(zhuǎn)缸筒式定量柱塞液壓馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及液壓馬達(dá)，更具體的說，是涉及一種電液開關(guān)變扭矩配油 型旋轉(zhuǎn)缸筒式定量柱塞液壓馬達(dá)。
背景技術(shù)：
柱塞液壓馬達(dá)是依靠壓力油作用在柱塞上從而使馬達(dá)輸出軸獲得一定轉(zhuǎn)矩 的，為了使柱塞能夠交替與壓力油口及回油口相通，必須采用配流裝置，目前 柱塞液壓馬達(dá)多釆用端面配流，端面配流中所采用的主要器件就是配油盤。配 油盤類似一個(gè)板式閥，由帶兩個(gè)弧形("腰形")窗口的平面貼合在開有配流孔 的缸體端面，使得缸體和配油盤在垂直于馬達(dá)軸的面上相對(duì)旋轉(zhuǎn)，配油盤上的 窗口和缸體端面開孔的相對(duì)位置按一定規(guī)律安排，以使處在供油或排油行程中 的柱塞缸能交替與馬達(dá)體上的供，排油相通，并保證各油腔之間的隔離和密封。 由于配油盤與缸體之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)，因此會(huì)相互磨損形成端面間隙，液壓馬達(dá)的 泄漏就主要來自配油盤與缸體之間的端面泄露，液壓馬達(dá)的端面泄露成為目前 限制液壓馬達(dá)工作壓力的主要障礙。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種電液開關(guān)變扭矩 配油型旋轉(zhuǎn)缸筒式定量柱塞液壓馬達(dá)。為了解決以上問題，本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。 一種電液開關(guān)變扭矩配油型旋轉(zhuǎn)缸筒式定量柱塞液壓馬達(dá)，包括馬達(dá)殼體 和斜盤，還包括開關(guān)變扭矩閥控配油組件、電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)放大器、電刷、 感應(yīng)環(huán)和電子控制器；所述開關(guān)變扭矩闊控配油組件包括柱塞和配油閥組，所 述配油閥組由前蓋板、閥板、后蓋板、高速開關(guān)高壓供油閥和高速開關(guān)排油/ 補(bǔ)油閥組成；所述高速開關(guān)高壓供油閥和高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥均裝在闊板上; 所述閥板的一面設(shè)有前蓋板，另一面設(shè)有后蓋板；每個(gè)高速開關(guān)高壓供油閥和
高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥均連接有電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，每個(gè)電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器均連接有驅(qū)動(dòng)放大器；所述高速開關(guān)高壓供油閥和高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥均由推桿、閥芯和 彈簧組成，所述閥芯的一端和推桿相連，閥芯上套有彈簧，推桿的另一端與電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器連接；所述電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器用于控制推桿的運(yùn)動(dòng)；所述高速開關(guān)高壓供油閥的入口端與壓力油口相連，出口端與柱塞的柱塞 腔相連；所述高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥的彈簧腔一端與柱塞的柱塞腔相連，另一端 與回油口相連；所述電刷由驅(qū)動(dòng)部分和與其相連的接收部分組成，驅(qū)動(dòng)部分安裝在馬達(dá)殼 體上，用于連接液壓馬達(dá)外接的電源；接收部分安裝在配油闊組上并與所有驅(qū) 動(dòng)放大器相連，用于為驅(qū)動(dòng)放大器供電。所述感應(yīng)環(huán)由驅(qū)動(dòng)部分和與其相連的接收部分組成，驅(qū)動(dòng)部分安裝在馬達(dá) 殼體上，用于檢測(cè)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)角信號(hào)；接收部分安裝在配油閥組上并與驅(qū)動(dòng) 放大器相連，用于傳送由驅(qū)動(dòng)部分傳來的信號(hào)給驅(qū)動(dòng)放大器；所述電子控制器安裝在馬達(dá)殼體上并與各感應(yīng)環(huán)相連，并根據(jù)感應(yīng)環(huán)驅(qū)動(dòng) 部分獲得的轉(zhuǎn)角信號(hào)給出各閥開關(guān)的控制信號(hào)，以確保給各閥控制信號(hào)的相位 角與液壓馬達(dá)各柱塞的吸排油狀態(tài)完全吻合。作為一種改進(jìn)，所述推桿的一端穿過后蓋板與電-機(jī)轉(zhuǎn)換器相連。作為一種改進(jìn)，所述感應(yīng)環(huán)的接收部分是2N對(duì)金屬導(dǎo)線，每對(duì)金屬導(dǎo)線與 每個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器對(duì)應(yīng)連接，用來控制各閥的開關(guān)；其中N為柱塞數(shù)量。作為一種改進(jìn)，所述感應(yīng)環(huán)的驅(qū)動(dòng)部分是由均勻分布在環(huán)上的感應(yīng)元件組 成；感應(yīng)元件的數(shù)量是所需的高速開關(guān)信號(hào)占空比分辨率倒數(shù)的2倍，每個(gè)感應(yīng)元件都與電子控制器相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是(1) 本實(shí)用新型的閥控配油組件直接安裝在液壓馬達(dá)柱塞缸體端面上，代 替了傳統(tǒng)的配油盤，由于閥控配油組件與液壓馬達(dá)柱塞缸體端面之間沒有了相 對(duì)滑動(dòng)，因此大大提高了液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)壓力。(2) 當(dāng)負(fù)載扭矩較小的時(shí)候，其部分柱塞雖然處于吸油區(qū)，但仍然是從回 油口吸油的，而不需要把壓力油浪費(fèi)在額外的節(jié)流控制閥口上，因而節(jié)約了大 量的能耗。

圖l是本實(shí)用新型示意圖。圖2是本實(shí)用新型閥控配油組件結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本實(shí)用新型柱塞位置與動(dòng)作流程圖。 圖4是本實(shí)用新型電刷安裝結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本實(shí)用新型感應(yīng)環(huán)安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，l電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器、2高速開關(guān)高壓供油閥、3高速開關(guān)排油/補(bǔ)油闊、 4柱塞缸體、5柱塞腔、6柱塞、7電刷、8感應(yīng)環(huán)、9電子控制器、IO伸出軸、11 旋轉(zhuǎn)缸筒、12馬達(dá)殼體、13壓力油口、 14回油口、 15泄油口、 21驅(qū)動(dòng)放大器、 28前蓋板、29閥板、30后蓋板、31高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥彈簧腔、32高速開關(guān)高 壓供油閥入口端、33高速開關(guān)高壓供油閥出口端、42導(dǎo)電環(huán)、43電源供電線、 56感應(yīng)元件、57接受器件及控制信號(hào)線。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖，下面對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。一種電液開關(guān)變扭矩配油型旋轉(zhuǎn)缸筒式定量柱塞液壓馬達(dá)，包括馬達(dá)殼體 和斜盤，還包括開關(guān)變扭矩閥控配油組件、電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)放大器、電刷、感應(yīng)環(huán)和電子控制器；開關(guān)變扭矩閥控配油組件包括柱塞和配油閥組，配油閥 組由前蓋板、閥板、后蓋板、高速開關(guān)高壓供油閥和高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥組成； 高速開關(guān)高壓供油閥和高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥均裝在閥板上;所述閥板的 一面設(shè) 有前蓋板，另一面設(shè)有后蓋板；每個(gè)高速開關(guān)高壓供油閥和高速開關(guān)排油/補(bǔ)油 閥均連接有電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，每個(gè)電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器均連接有驅(qū)動(dòng)放大器；高速開 關(guān)高壓供油閥和高速開關(guān)排油/補(bǔ)油闊均由推桿、閥芯和彈簧組成，閥芯的一端 和推桿相連，閥芯上套有彈簧，推桿的另一端穿過后蓋板與電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器相連； 電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器用于控制推桿的運(yùn)動(dòng)；高速開關(guān)高壓供油閥的入口端與壓力油口相連，出口端與柱塞的柱塞腔相 連；所述高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥的彈簧腔一端與柱塞的柱塞腔相連，另一端與回 油口相連；電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器通過控制推桿的運(yùn)動(dòng)而驅(qū)動(dòng)配油閥組中的各個(gè)高速開關(guān)高 壓供油閥和高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥，每個(gè)閥配一個(gè)，是跟著柱塞缸筒一起回轉(zhuǎn)的。 其驅(qū)動(dòng)放大器也裝在一起，也跟著柱塞缸筒一起回轉(zhuǎn)。由于該液壓馬達(dá)的斜盤傾角方向是固定的，因此柱塞的吸油區(qū)、排油區(qū)相 對(duì)于液壓馬達(dá)殼體來說都是固定的，通過驅(qū)動(dòng)放大器和電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器對(duì)配油閥 組中的高速開關(guān)閥進(jìn)行開關(guān)控制，使得控制信號(hào)的相位角與液壓馬達(dá)伸出軸的 旋轉(zhuǎn)角度完全吻合，確保液壓馬達(dá)各個(gè)柱塞在回程過程中都可以通過高速開關(guān) 排油/補(bǔ)油閥把液壓油排到回油口，在進(jìn)程過程中都可以通過高速開關(guān)高壓供油 閥或高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥從壓力油口或回油口吸油。這樣，隨著柱塞缸筒的旋轉(zhuǎn)，各高速開關(guān)閥都可以以相同的波形和幅值啟閉，且相互之間相位相差(360。/ 柱塞數(shù))，從而替代了配油盤相對(duì)液壓馬達(dá)缸體回轉(zhuǎn)的功能。電刷分兩體，驅(qū)動(dòng)部分安裝在液壓馬達(dá)的殼體上，接收部分則安裝在液壓 馬達(dá)的配油閥組上。接收部分是一個(gè)完整的導(dǎo)電環(huán)，連到所有驅(qū)動(dòng)放大器的供 電端，為這些驅(qū)動(dòng)放大器供電。驅(qū)動(dòng)部分則連到液壓馬達(dá)外接的電源上。通過 電刷的旋轉(zhuǎn)連接，無論柱塞缸筒怎么回轉(zhuǎn)，各驅(qū)動(dòng)放大器總能獲得連續(xù)、穩(wěn)定 的供電。感應(yīng)環(huán)也分兩體，驅(qū)動(dòng)部分安裝在液壓馬達(dá)的殼體上，接收部分則安裝在 液壓馬達(dá)的配油閥組上。接收部分是2N對(duì)金屬導(dǎo)線，分別接到這2N個(gè)高速開關(guān) 閥的驅(qū)動(dòng)放大器的信號(hào)輸入端，用來控制這2N個(gè)高速開關(guān)閥的強(qiáng)行開關(guān)。N為 該液壓馬達(dá)的柱塞數(shù)量。驅(qū)動(dòng)部分并不是一個(gè)單一的感應(yīng)驅(qū)動(dòng)元件，而是由上 百個(gè)均布在環(huán)上的感應(yīng)驅(qū)動(dòng)元件組成。與高速開關(guān)高壓供油閥對(duì)應(yīng)的感應(yīng)元件 的數(shù)量等于所需的高速開關(guān)信號(hào)占空比分辨率倒數(shù)的2倍，每個(gè)感應(yīng)元件都由與 之直接相連的電子控制器單獨(dú)控制。只有在感應(yīng)驅(qū)動(dòng)元件有效作用的情況下， 它對(duì)應(yīng)位置的接收部分金屬導(dǎo)線才能獲得信號(hào)，讓對(duì)應(yīng)的高速開關(guān)閥動(dòng)作。電子控制器則根據(jù)感應(yīng)環(huán)驅(qū)動(dòng)部分各感應(yīng)元件在馬達(dá)殼體上的安裝位置與 斜盤的夾角，給出控制各閥的開關(guān)信號(hào)，以確保給各閥控制信號(hào)的相位角與液 壓馬達(dá)各柱塞的吸排油狀態(tài)完全吻合。同時(shí)根據(jù)對(duì)輸出負(fù)載大小的要求，對(duì)各 高速開關(guān)高壓供油閥的開關(guān)時(shí)間占空比進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，使得即使在相應(yīng)柱塞的 吸油階段，也只有一部分時(shí)間壓力油可以通過高速開關(guān)高壓供油閥進(jìn)入液壓馬 達(dá)的柱塞油腔，推動(dòng)柱塞做功，吸油階段的其余時(shí)間柱塞油腔均通過與回油口 相通的高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥，直接從回油口吸油，補(bǔ)充柱塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的空腔， 但不會(huì)推動(dòng)柱塞做功，從而使得液壓馬達(dá)的平均輸出扭矩不僅與該液壓馬達(dá)的
排量、入口油壓成正比，還與高速開關(guān)高壓供油闊開啟時(shí)間段內(nèi)柱塞的位移在 整個(gè)柱塞吸油行程中的占空比，從而輸出與占空比成正比的平均扭矩，實(shí)現(xiàn)了 開關(guān)變扭矩控制。它既沒有改變液壓馬達(dá)的排量，也沒有改變供油壓力，但它 最終直接改變了液壓馬達(dá)的輸出扭矩。占空比與平均扭矩之間的關(guān)系為占空比二X開X2n二T/(DXPXn機(jī)X，)，其中Xff為高速開關(guān)高壓供油闊開啟時(shí)間段內(nèi)的柱塞位移，n為液壓馬達(dá)輸 出軸的轉(zhuǎn)速，T為需要獲得的平均扭矩，D為液壓馬達(dá)的排量，P為壓力油口的壓 力，r^為液壓馬達(dá)的機(jī)械效率，Tiw為配油閥組控制柱塞腔的效率。
以下結(jié)合附圖3，當(dāng)柱塞處于狀態(tài)l時(shí)，高速開關(guān)高壓供油闊在彈簧力和液 壓力作用下關(guān)閉，高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥強(qiáng)行打開，柱塞向回油口順利排油；當(dāng) 柱塞處于狀態(tài)2時(shí)，高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥強(qiáng)行關(guān)閉，柱塞腔壓力上升；當(dāng)柱塞 處于狀態(tài)3時(shí)，高速開關(guān)高壓供油閥強(qiáng)行打開，高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥仍然處于 關(guān)閉狀態(tài)，柱塞腔升壓吸油；當(dāng)柱塞處于狀態(tài)4時(shí)，高速開關(guān)高壓供油閥關(guān)閉， 高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥仍然處于關(guān)閉狀態(tài)，壓力推動(dòng)柱塞繼續(xù)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)柱塞處于 狀態(tài)5時(shí)，柱塞腔壓力降低，高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥在回油口壓力作用下打開， 柱塞從回油口吸油；當(dāng)柱塞處于狀態(tài)6時(shí)，高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥強(qiáng)行打開，保 證柱塞從回油口順利吸油。由該配油閥組替代了配油盤之后的液壓馬達(dá)，當(dāng)負(fù)載扭矩較小的時(shí)候，其 部分柱塞雖然處于吸油區(qū)，但仍然是從回油口吸油的，而不需要把壓力油浪費(fèi) 在額外的節(jié)流控制閥口上，因而節(jié)約了大量的能耗。與此同時(shí)，由于配油盤與柱塞缸體之間相對(duì)滑動(dòng)面的端面泄漏一直是液壓 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓力進(jìn)一步升高的最大障礙，將本實(shí)用新型的配油閥組直接安裝在液 壓馬達(dá)柱塞缸體端面上，代替配油盤，配油閥組與液壓馬達(dá)柱塞缸體端面之間 沒有了相對(duì)滑動(dòng)，也為柱塞式液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)壓力成倍提高掃清了主要技術(shù)障礙。最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。顯然， 本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能 從本實(shí)用新型公開的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用 新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1. 一種電液開關(guān)變扭矩配油型旋轉(zhuǎn)缸筒式定量柱塞液壓馬達(dá)，包括馬達(dá)殼體和斜盤，其特征在于，還包括開關(guān)變扭矩閥控配油組件、電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)放大器、電刷、感應(yīng)環(huán)和電子控制器；所述開關(guān)變扭矩閥控配油組件包括柱塞和配油閥組，所述配油閥組由前蓋板、閥板、后蓋板、高速開關(guān)高壓供油閥和高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥組成；所述高速開關(guān)高壓供油閥和高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥均裝在閥板上；所述閥板的一面設(shè)有前蓋板，另一面設(shè)有后蓋板；每個(gè)高速開關(guān)高壓供油閥和高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥均連接有電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，每個(gè)電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器均連接有驅(qū)動(dòng)放大器；所述高速開關(guān)高壓供油閥和高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥均由推桿、閥芯和彈簧組成，所述閥芯的一端和推桿相連，閥芯上套有彈簧，推桿的另一端與電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器連接；所述電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器用于控制推桿的運(yùn)動(dòng)；所述高速開關(guān)高壓供油閥的入口端與壓力油口相連，出口端與柱塞的柱塞腔相連；所述高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥的彈簧腔一端與柱塞的柱塞腔相連，另一端與回油口相連；所述電刷由驅(qū)動(dòng)部分和與其相連的接收部分組成，驅(qū)動(dòng)部分安裝在馬達(dá)殼體上，用于連接液壓馬達(dá)外接的電源；接收部分安裝在配油閥組上并與所有驅(qū)動(dòng)放大器相連，用于為驅(qū)動(dòng)放大器供電；所述感應(yīng)環(huán)由驅(qū)動(dòng)部分和與其相連的接收部分組成，驅(qū)動(dòng)部分安裝在馬達(dá)殼體上，用于檢測(cè)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)角信號(hào)；接收部分安裝在配油閥組上并與驅(qū)動(dòng)放大器相連，用于傳送由驅(qū)動(dòng)部分傳來的信號(hào)給驅(qū)動(dòng)放大器；所述電子控制器安裝在馬達(dá)殼體上并與各感應(yīng)環(huán)相連，并根據(jù)感應(yīng)環(huán)驅(qū)動(dòng)部分獲得的轉(zhuǎn)角信號(hào)給出各閥開關(guān)的控制信號(hào)，以確保給各閥控制信號(hào)的相位角與液壓馬達(dá)各柱塞的吸排油狀態(tài)完全吻合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電液開關(guān)變扭矩配油型旋轉(zhuǎn)缸筒式定量柱塞液壓 馬達(dá)，其特征在于，所述推桿的一端穿過后蓋板與電-機(jī)轉(zhuǎn)換器相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電液開關(guān)變扭矩配油型旋轉(zhuǎn)缸筒式定量柱塞液壓 馬達(dá)，其特征在于，所述感應(yīng)環(huán)的接收部分是2N對(duì)金屬導(dǎo)線，每對(duì)金屬導(dǎo)線與 每個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器對(duì)應(yīng)連接，用來控制各閥的開關(guān)；其中N為柱塞數(shù)量。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電液開關(guān)變扭矩配油型旋轉(zhuǎn)缸筒式定量柱塞液壓 馬達(dá)，其特征在于，所述感應(yīng)環(huán)的驅(qū)動(dòng)部分是由均勻分布在環(huán)上的感應(yīng)元件組 成；感應(yīng)元件的數(shù)量是所需的高速開關(guān)信號(hào)占空比分辨率倒數(shù)的2倍，每個(gè)感應(yīng) 元件都與電子控制器相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及液壓馬達(dá)，旨在提供一種電液開關(guān)變扭矩配油型旋轉(zhuǎn)缸筒式定量柱塞液壓馬達(dá)。該馬達(dá)包括馬達(dá)殼體、斜盤、開關(guān)變扭矩閥控配油組件、電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)放大器、電刷、感應(yīng)環(huán)和電子控制器；開關(guān)變扭矩閥控配油組件包括配油閥組，配油閥組包括高速開關(guān)高壓供油閥和高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥；每個(gè)閥均連接電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，每個(gè)電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器均連接驅(qū)動(dòng)放大器；高速開關(guān)高壓供油閥的入口端與壓力油口相連，出口端與柱塞的柱塞腔相連；高速開關(guān)排油/補(bǔ)油閥的彈簧腔一端與柱塞的柱塞腔相連，另一端與回油口相連。本實(shí)用新型的閥控配油組件直接安裝在液壓馬達(dá)柱塞缸體端面上，節(jié)約了大量能耗，大大提高了液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)壓力。
文檔編號(hào)F04B9/00GK201080904SQ20072011066
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者曹建偉, 李世倫, 峰 王, 顧臨怡 申請(qǐng)人:浙江大學(xué);杭州慧翔電液技術(shù)開發(fā)有限公司