[19]
中华人民共和国专利局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1087971A
[43]公开日1994年6月15日
[21]申请号92113525.4[22]申请日92.12.5
[71]申请人杜长春
地址630700四川省重庆市北碚区歇马镇红一村
40-1号
共同申请人杜长路
[72]发明人杜长春
[51]Int.CI 5
F04B 1/16
权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 7 页
[54]发明名称
[57]摘要
轴向柱塞式变量泵，是一种将机械能转变为流
体能的动力元件。本发明的主要特征在于：在浮动
配流盘的背面，采用了一个“C”形的浮动柱塞；
程盘与滑靴的接触面为一圆环面，滑靴圆柱体周围
的螺纹槽式动压泵；柱塞为无死容积结构；变量斜
盘与支承座之间采用了间歇式注油的静压支承结构；
垫。
92113525.4权 利 要 求 书第1/1页
1、轴向柱塞式变量泵，由传动轴(1)，缸体(2)，柱塞组(3)，滑靴(4)，非金属材料做成的减振圈(5)，球铰(6)，回程盘(7)，环型挡圈(8)，波纹弹簧(9)，摇块式变量斜盘(10)，变量斜盘支承座(11)，静压节流器(13)，锥轴承(15)，小轴承(16)，减振橡胶垫(17)，前泵盖(18)，泵体(19)，配流盘(20)，后盖(21)，“C”型浮动柱塞(22)，塑料密封圈(23)，定位弹簧(24)，变量大活塞(25)，变量小活塞(26)，弹簧(27)，变量斜盘驱动销(28)，驱动销轴承(29)，控制器(30)等零件组成，其特征在于：
在浮动式配流盘的背面，安设了一块“C”型浮动柱塞。通过该柱塞，将高压油引至排油口。
2、根据权利要求“1”所述的泵，其特征在于：
a，球铰可相对于传动轴作相对转动及轴向移动。 b，回程盘与滑靴底部圆环面的接触面为一圆环面。 c，在滑靴圆柱面与回程盘通孔侧面之间，有非金属制的缓冲圈起缓冲减振作用。
3、根据权利要求“1”所述的泵，其特征在于：在缸体的表面设置了螺旋槽动压泵，该螺旋槽动压泵可将泵体内的油液随时抽至回油口。
4、根据权利要求“1”所述的泵，其特征在于：在空心柱塞的中部，设有一整体式的死容积消除套。该套由一块密封板和一根空心导管构成。通过该密封板及导管中心的小孔，将油从柱塞的平面端引至球头端及滑靴底部。
5、根据权利要求“1”所述的泵，其特征在于：在变量斜盘与滑靴底部接触的滑动面上，开有通油小孔。在该小孔与位于变量斜盘半圆柱型滑动面上的静压油槽之间，设有一固定节流器。当泵转动时，高压油通过滑靴底部，上述小孔与节流器，将高压油间歇地注入静压油槽。
6、根据权利要求“1”所述的泵，其特征在于：在变量斜盘支承座与前泵盖之间，设置了一块橡胶减振垫。
92113525.4说 明 书第1/7页
轴向柱塞式变量泵
本发明是一种关于轴向柱塞式变量泵，特别是一种采用了“C”型浮动柱塞的配流盘浮动式变量柱塞泵。
轴向柱塞式变量泵，由于其具有体积小，重量轻，功率密度大，易于控制等优点，目前被广泛使用于各种液压系统中。
在轴向柱塞式变量泵中，为保持缸体与配流盘之间的适当间隙，有缸体浮动式及配流盘浮动式两种。缸体浮动式的优点在于：结构较为简单，较容易选择压紧比，轴承不承受轴向载荷等。但其缺点是缸体的运动惯性大，自位性较差，吸油口的设计即自吸转速的设计受到缸体自平衡所需压紧力的限制等。与此相对应，配流盘浮动式的优点在于：作为浮动体的配流盘惯性小且不牵涉到作复杂运动的柱塞及滑靴等零件，故其浮动性好，吸油口的设计较为自由，可以获得较大的自吸转速等。但其缺点是，如果采用在配流盘背面安设数个柱塞的方法，则必然使零件数增多及引起其他一些问题。
为了减低泵的噪音，目前变量斜盘的支撑方式已逐渐由以前使用较多的耳轴式（Trunnion Type）转移至摇块式（Cradle Type）。在摇块式变量斜盘与支承座之间，主要有三种支承方式。一是非整圆式滚动轴承支承，二是滑动轴承支承，三是液压式支承。第一种支承方式的缺点是价格较昂贵且多为专利权所保护，第二种方式的缺点是摩擦力较大。第三种方式的缺点则是导油机构较复杂且需要牺牲一定的容积效率。 尽管采用了种种措施，与叶片泵相比，目前柱塞泵的噪音仍然显得过大。其原因之一是：由
于压力脉动引起的（尤其是沿轴向的）机械振动通过变量斜盘及支承体，配流盘等而传导至两端壳体及连接座等，形成空气振动源，产生噪声。
此外，对于通轴式轴向变量液压泵，在采用中心弹簧而使柱塞回程的结构中，存在着几个问题。第一个问题是，由于通常将球铰用花键或平键等方法固定在传动轴上，使其只能相对于轴线平移而不能相对转动。由此引起的问题是：若想将轴径设计得较大，则往往会因接触压力角变小而使球铰与回程盘之间的球面摩擦副的PV值过大乃至引起严重的粘着磨损等故障。
第二个问题是：如果回程盘与滑靴接触的平面的平面度等加工不良，则很难使滑靴底面在吸油区平行地接触在斜盘上。第三个问题是：由于各个滑靴的圆柱面外圆部轮流与回程盘上相应的通孔侧面接触而驱动回程盘转动，当上述通孔的加工质量不好时，便会引起冲击与噪音。 还有一个问题是，如果泵体内始终充满油液，则当泵在工作时，柱塞和滑靴以及回程盘等将在油液中高速搅动。由此引起至少两个问题；一是使油中产生大量的气泡，二是产生相当的扭矩损失及发热等。 对于工作压力高于300巴的高压柱塞泵，由于液体的可压缩性及柱塞与缸体之间的较大死容积的存在，容积效率会受到相当的影响。另一方面，考虑到在高速时柱塞的惯性力及良好的回程性，又难以将柱塞加工成实心的形式以消除死容积。
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种可解决上述全部问题的变量柱塞泵。
发明的意图是这样实现的：将缸体与转动轴采用紧配合或很小的间隙配合，即缸体相对于转动轴不能相对运动，在配流盘的背面，安设了一块“C”型浮动柱塞，该柱塞将高压油从配流盘引至排油口。由于配流盘两面的受力均匀，故可将其做得很薄，使结构十分紧凑且零件数少。 为减低噪音，本发明中采用了摇块式变量斜盘。在变量斜盘与支承座之间，开有静压油槽（Ca）及（Cb），该两静压油槽分别位于轴的两侧。油槽
（Ca）通过一固定节流器与斜盘平面上的小孔相通，该小孔开设在滑靴滑动的轨迹圆上且位于高压侧。这样，当泵在工作时，滑靴底部的高压油将依次与该小孔接通，通过该小孔及节流器进入摇块与摇块支座之间的静压油槽（Ca），同时，通过开在与锥轴承外圆面配合的圆柱孔上的环型油槽（Cd）将高压油引至位于轴的另一侧的静压油槽（Cb）。这意味着静压油槽的注油方式为间隙式注油，其优点在于结构简单，油液不易阻塞，泄漏较小等。
为了将由于压力脉动而引起的轴向机械振动与前壳体隔离开来，在变量斜盘支承座与前壳体之间，安放一块硬度及厚度适中的橡胶垫。 在本发明中，采用了以下措施以解决前述回程机构中的三个问题： （1）球铰与传动轴之间为间隙配合，不存在任何相对转动及轴向移动的约束。同时，在波纹式回程弹簧与球铰底部之间，安置了一块起轴向止推轴承作用的环型挡圈。这样，当泵在工作时，回程盘相对于球铰只作最有限的摇摆运动而不存在相对转动。与此相对应，球铰相对于传动轴及环型挡圈作一定的来回转动，从而使球铰与回程盘之间的球面摩擦副的PV值大大降低，即使把两零件的接触压力角设计得很
小，也不会出现任何问题。
（2）回程盘与滑靴接触的面为一宽度较窄的圆环面。换句话说，回程盘不与滑靴底部圆环面位于中心分布圆以内的部分相接触。这种方式既便于回程盘的加工，又能有效地将滑靴压紧在斜盘上。 （3）在各个滑靴的圆柱面周围，安置一园筒状的像胶或塑料圈。这样，即使回程盘上的通孔加工质量较差，也不会在柱塞与回程盘之间产生冲击与噪音。
为了解决柱塞等运动件高速搅动泵体内油液的问题且同时又能保证轴承及球铰面的有效润滑，在本发明中采取的方法如下：在缸体的表面，设有一螺纹槽式动压泵。螺纹槽的一端与泵体的油液储存空间相通，另一端则通至回油口。从配流盘外圆部泄漏出来的油也直接通至回油口，但从配流盘内圆部泄漏出来的油则通过小轴承，传动轴上的轴向及径向孔通至球铰表面及大轴承处，对这两部分进行润滑后再被开在缸体表面上的螺纹槽
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