(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810245757.5
(22)申请日 2018.03.23
(71)申请人 徐州重型机械有限公司
地址 221004 江苏省徐州市云龙区铜山路
165号
(72)发明人 单增海 东权 仲维超 杜孝杰
韩建营 王必旺 王帅 向小强
(74)专利代理机构 南京纵横知识产权代理有限
公司 32224
代理人 董建林 姚兰兰
(51)Int.Cl.
F04B 1/16(2006.01)
F04B 53/00(2006.01)
F04B 53/16(2006.01)
F03C 1/06(2006.01)
F15B 21/14(2006.01)
(54)发明名称一种开式液压泵马达二次元件(57)摘要本发明公开了一种开式液压泵马达二次元件，包括 用于驱动斜盘双向变量的控制机构，控制机构采用的是闭式泵，闭式泵包括开式配流盘和端盖；开式配流盘上设有高压油窗口、低压吸油窗口和位于高压油窗口与低压吸油窗口之间的高低压过渡区；所述低压吸油窗口为一个整体腰型孔，高压油窗口也为腰型孔且中间设有隔板；所述高低压过渡区设有双级三角槽结构，所述双级三角槽结构包括预泄压三角槽和预升压三角槽；所述端盖上设有高压油口和低压油口，所述高压油口、低压油口分别设置在端盖的两个对立面。本发明既具有泵功能，也具有马达功能；采用本发明的配流盘，吸油窗口较大，压损较小；采用本发明的端盖结构，其吸油流道通流能力较强， 压损较小。权利要求书1页 说明书5页 附图4页CN 108443098 A 2018.08.24
C N 108443098
A
1.一种开式液压泵马达二次元件，其特征在于，包括二次元件本体(1)、设置在二次元件本体(1)上的端盖(6-2)及斜盘角度传感器(3)、位于二次元件本体(1)内的球铰(10)及缸体(15)、碟簧(9)、安装在端盖(6-2)上的开式配流盘(14)、设置在缸体(15)中的滑靴(11)及与滑靴(11)铰接的柱塞(13)、用于控制斜盘摆角的变量缸(2)；
所述碟簧(9)位于球铰(10)和缸体(15)之间用于使缸体(15)压向开式配流盘(14)，所述端盖(6-2)上设有高压油口(5-2)和低压油口(8-2)，所述高压油口、低压油口分别设置在端盖的两侧面；
所述开式配流盘(14)上设有高压油窗口(5-2-1)、低压吸油窗口(8-2-1)和位于高压油窗口(5-2-1)与低压吸油窗口(8-2-1)之间的高低压过渡区。
2.根据权利要求1所述的开式液压泵马达二次元件，其特征在于，
所述低压吸油窗口(8-2-1)为一个整体腰型孔，所述高压油窗口(5-2-1)也为腰型孔且中间设有隔板；所述高低压过渡区设有双级三角槽结构，所述双级三角槽结构包括预泄压三角槽和预升压三角槽。
3.根据权利要求2所述的开式液压泵马达二次元件，其特征在于，
所述预泄压三角槽设置在开式配流盘(14)上，位于高压油窗口(5-2-1)和低压吸油窗口(8-2-1)之间，所述预升压三角槽在开式配流盘(14)上，位于低压吸油窗口(8-2-1)和高压油窗口(5-2-1)之间。
4.根据权利要求1所述的开式液压泵马达二次元件，其特征在于，还包括液压装置，所述液压装置包括设置在二次元件本体(1)吸油口的增压泵(7)、用于控制变量缸(2)位移的比例电磁阀(4)、用于控制增压泵(7)出口压力并进行补油的补油溢流阀(6-1)和补油单向阀(8-1)。
5.根据权利要求4所述的开式液压泵马达二次元件，其特征在于，
所述低压油口还可以设置在增压泵(7)主轴的轴向，所述高压油口设置在增压泵(7)主轴的径向。
6.根据权利要求1所述的开式液压泵马达二次元件，其特征在于，
所述端盖(6-2)通过螺栓与二次元件本体(1)相连接。
权 利 要 求 书1/1页CN 108443098 A
一种开式液压泵马达二次元件
技术领域
[0001]本发明涉及一种开式液压泵马达二次元件，属于机液能量回收技术领域。
背景技术
[0002]节能性一直是当前工程机械产品追求的重要技术指标之一，机-液能量回收技术作为一种工程车辆节能技术可有效降低车辆油耗，目前是工程车辆领域技术研究的重点方向之一。在机-液能量回收系统中，将需要回收的机械能转化为液压能进行储存时需要用到液压泵，而将液压能再转化为机械能输出时需要采用液压马达。部分现有能量回收技术采用泵、马达两个独立元件分别进行能量的回收和能量利用转化，这种系统管路连接比较多，系统复杂，同时提高了系统成本和重量。另外，部分能量回收技术采用进口特殊设计的泵马达二次元件，但进口泵马达二次元件控制复杂，成本高昂，难以在工程车辆领域
推广应用。所以，研发一款性能优越、成本低、控制简单、可用于开式系统的二次元件，对能量回收技术推广应用具有重要意义。
[0003]现有的二次元件包括二次元件本体、变量缸、斜盘角度传感器、比例电磁阀、高压油口、增压泵、低压油口、蝶簧、球铰和滑靴。
[0004]最接近的技术：力士乐公司生产的A4VG闭式泵是当前广泛应用于工程机械闭式液压系统的柱塞泵元件，斜盘可在变量缸的推动下实现双向摆动，其具有良好的双向变量控制特性。此泵主要部件包括：壳体、端盖、主轴、缸体、柱塞、滑靴、斜盘、回程盘、配流盘、变量缸、变量控制阀、补油齿轮泵、溢流补油阀、压力切断阀等。变量控制原理介绍：正常情况下，在变量缸复位弹簧作用下，变量缸处于中间位置，斜盘摆角为零，泵排量为零。当变量控制阀的其中一个电磁阀得电，控制阀芯移动一个位移，控制压力油进入变量缸的其中一腔，推动变量缸向一个方向移动，带动放置于变量缸中的滑块一起移动，滑块推动斜盘摇杆摆动，从而实现斜盘向一个方向摆动，改变斜盘角度，从而改变泵的排量变化，泵的一个油口输出高压油。比例改变电磁阀的控制电流即可比例改变泵的排量。同样，在输入轴旋向不变的情况下，另一个电磁阀得电，斜盘摆向相反角度，泵的另一个油口输出高压油，改变控制电流即可改变排量。从而实现闭式泵可以双向输油的功能。此泵端盖结构存在对称的2个高、低压油口，这两个油口结构相同，均可作为高压口和低压口，由于闭式泵应用于闭式系统，闭式系统的回油一般具有一定的压力(2～3MPa)，不需要泵自吸，所以两个油口尺寸设计均较小。油口与配流盘配合处设置四个
腰型孔作为配流窗口与配流盘上的配流窗口对应。为实现闭式系统使用要求，此泵除了设计有双向变量机构外，还在端盖中集成设计了2个溢流补油阀，1个补油溢流阀，1个压力切断阀，1个内啮合齿轮补油泵。所以，此泵端盖结构复杂，制造成本较高。
[0005]力士乐A4VG闭式泵技术缺点分析：力士乐A4VG闭式泵可以通过分别控制两个电磁阀的电流实现变量缸的双向运动，通过放置于变量缸的滑块推动斜盘摇杆摆动，从而实现斜盘的双向摆动，改变泵的吸压油口，改变油液流向。此变量机构工作稳定技术成熟，控制精度较高，性能良好。但由于此泵专为闭式系统所设计，为了更好的实现两个油口均可输出
高压油，端盖上的两个油口对称设计，配流盘的两个窗口也是对称设计，为了保证强度，端盖上的油口和流道设计过流面积均较小，压力损失较大，同样配流盘的配流窗口设计也较小。所以，此泵自吸能力很差，工作时需要补油装置(或自带补油泵)，给吸油口补油保证低压口有一定压力，防止吸空。故不能用于开式系统。此泵的配流盘结构也是根据闭式泵的双向出油要求所设计，不能较好的满足马达工况使用，且若在开式液压系统中使用此配流盘则容积效率较低。另外，此泵为实现补油、压力切断等功能，在端盖内设置了补油泵、溢流补油阀、压力切断阀等插装件，导致此端盖加工制造困难，成本较高。
[0006]最接近的专利：一种斜盘式液压二次元件，公布号为CN206299620U，此专利所述二次元件变量控制方式与A4VG闭式泵基本一致，但为适应泵、马达两种使用工况，对配流盘高低压过渡区结构进行了改进设计，以满足二次元件使用要求。另外，专利中介绍采用了锥形缸体结构，提高工作转速。
[0007]专利《一种斜盘式液压二次元件》技术缺点分析：此专利提出的液压二次元件方案，其主题体结构与力士乐基本一致，其变量控制原理与力士乐A4VG闭式泵相同。专利中提出其对配流盘进行了结构改进，满足了马达工况使用，在斜盘双向摆动时，其可实现泵马达两种工况。但从此泵的端盖外形结构可以看出，此泵的两个高、低压油口均布置与端盖一侧，其油口尺寸大小一致，均较紧凑，内部流道过流面积较小，压力损失较大，其补油泵吸油口设置于端盖顶部，可以推测其只能应用于闭式环境或在泵工况下必须要进行补油，不能在常规开式环境中应用。
[0008]相关术语解释
[0009]泵马达二次元件：在主轴旋向和高低压油口不变的情况下，通过改变斜盘摆动方向，既可以实现液压泵的功能(在输入轴的驱动下，吸入低压油，输出高压油)，也实现液压马达功能(在高压口输入高压油，低压口回油至油箱，主轴输出旋转扭矩)，既可作为动力元件又可作为执行元件使用的一种液压装置。
[0010]闭式泵：一种在主轴旋向一定的情况下，通过改变斜盘摆动方向，实现高、低压油口切换的泵，从而可以在不用换向阀的情况下，使执行元件运动方向发生改变。一般应用于闭式液压回路，使用时其吸油口(低压口)一般采取补油的方式保证2～3MPa压力，不具备从油箱直接吸油的能力，自吸能力较差。
[0011]开式泵：自吸能力较好，可从油箱直接吸油，吸油口和压油口不可切换，斜盘只能往一个方向摆动，只能实现泵的功能，用于开式液压回路。
发明内容
[0012]针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种通过改变斜盘的摆动方向，使其具备泵、马达双重功能的开式二次元件，在旋向和高低压油口不变的情况下，既可作为开式泵使用也可作为马达使用。
[0013]为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
[0014]本发明的一种开式液压泵马达二次元件，包括二次元件本体、设置在二次元件本体上的端盖及斜盘角度传感器、位于二次元件本体内的球铰及缸体、碟簧、安装在端盖上的开式配流盘、设置在缸体中的滑靴及与滑靴铰接的柱塞、用于控制斜盘摆角的变量缸；所述碟簧位于球铰和缸体之间用于使缸体压向开式配流盘，所述端盖上设有高压油口和低压油
口，所述高压油口、低压油口分别设置在端盖的两侧面；开式配流盘上设有高压油窗口、低压吸油窗口和位于高压油窗口与低压吸油窗口之间的高低压过渡区。
[0015]上述低压吸油窗口为一个整体腰型孔，所述高压油窗口也为腰型孔且中间设有隔板；所述高低压
过渡区设有双级三角槽结构，所述双级三角槽结构包括预泄压三角槽和预升压三角槽。
[0016]上述预泄压三角槽设置在开式配流盘上，位于高压油窗口和低压吸油窗口之间，所述预升压三角槽在开式配流盘上，位于低压吸油窗口和高压油窗口之间。
[0017]本发明还包括液压装置，所述液压装置包括设置在二次元件本体吸油口的增压泵、用于控制变量缸位移的比例电磁阀、用于控制增压泵出口压力并进行补油的补油溢流阀和补油单向阀；
[0018]上述低压油口还可以设置在增压泵主轴的轴向，所述高压油口设置在增压泵主轴的径向。
[0019]上述端盖通过螺栓与二次元件本体相连接。
[0020]该发明具有如下优点：
[0021](1)元件实现双向变量，既具有泵功能，也具有马达功能；
[0022](2)采用本发明的配流盘，吸油窗口较大，压损较小，提升二次元件吸油能力，另外，对于吸压油口过渡区的设计，减小了压力冲击和噪声，提高了容积效率，可适应泵马达两种工况使用要求；
[0023](3)采用本发明的端盖结构，其吸油流道通流能力较强，压损较小，有力提升了二次元件自吸能力；
[0024](4)自带有增压泵的二次元件可在高转速下工作。
附图说明
[0025]图1为带双三角槽过渡结构的开式配流盘结构示意图；
[0026]图2为开式泵马达的端盖结构示意图；
[0027]图3为本发明的开式液压泵马达二次元件结构示意图；
[0028]图4为本发明的带涡轮增压功能的二次元件液压原理图；
[0029]图5为第一种高转速二次元件结构图；
[0030]图6为第二种高转速二次元件结构图；
[0031]图中各标号：1、二次元件本体；2、变量缸；3、斜盘角度传感器；4、比例电磁阀；5-1、过滤器；5-2、高压油口；5-2-1、高压油窗口；6-1、补油溢流阀；6-2、端盖；7、增压泵；8-1、补油单向阀；8-2、低压油口；8-2-1、低压吸油窗口；9、蝶簧；10、球铰；11、滑靴；12、回程盘；13、柱塞；14、开式配流盘；14-1、预泄压三角槽；14-2、预升压三角槽；15、缸体。
具体实施方式
[0032]为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
[0033]本发明通过设计带双三角槽过渡结构的开式配流盘、碟簧、开式端盖、吸油增压系统及增压结构实现开式液压泵马达的二次元件。
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