專利名稱：柱塞液壓馬達機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩配油組件及變扭矩方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓馬達配油機構(gòu)及其控制方法，更具體的說，是涉及柱 塞液壓馬達機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩配油組件及變扭矩方法。
背景技術(shù)：
柱塞液壓馬達是依靠壓力油作用在柱塞上從而使馬達輸出軸獲得一定轉(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 柱塞液壓馬達多采用端面配流，端面配流中所采用的主要器件就是配油盤。配 油盤類似一個板式閥，由帶兩個弧形("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軸的面上相對旋轉(zhuǎn)，配油盤上的 窗口和缸體端面開孔的相對位置按一定規(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。 由于配油盤上兩個弧形窗口的開角、位置均不能實時改變，因而液壓馬達無法 通過配油機構(gòu)實現(xiàn)變量，即對輸出扭矩和排量的連續(xù)調(diào)節(jié)。到目前為止，市場 上所有在正式銷售的變量液壓馬達，都只能通過實時調(diào)節(jié)液壓馬達另一側(cè)的斜 盤傾斜角度，實現(xiàn)變量。而這種傳統(tǒng)的通過調(diào)節(jié)斜盤傾斜角度的變量方式存在 兩個弱點1. 液壓馬達中各柱塞產(chǎn)生的液壓力，在驅(qū)動液壓馬達旋轉(zhuǎn)的同時，其作用 在斜盤上的力還會產(chǎn)生一個與斜盤傾斜角度控制方向一致的扭矩，且該扭矩隨 著液壓馬達轉(zhuǎn)角的改變而變化，盡量有多個柱塞但仍然無法完全在內(nèi)部相互抵 消，這部分波動的扭矩最終都加在了控制斜盤傾斜角度的變量機構(gòu)上。變量機 構(gòu)為了克服該波動的扭矩，需要有相當大的面積來驅(qū)動，嚴重限制了液壓馬達 的響應(yīng)速度。2. 液壓馬達切換為泵工況的臨界點是排量為零的點。因此，為了切換為泵 工況以回收減速、制動過程的能量，液壓馬達的排量調(diào)節(jié)機構(gòu)必須過零點，不 僅變量機構(gòu)的行程大，響應(yīng)速度慢，而且還很容易導(dǎo)致在零點附近的不穩(wěn)定。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種柱塞液壓馬達機液先 導(dǎo)開關(guān)變扭矩配油組件，本發(fā)明更進一步的目的在于提供該液壓馬達的開關(guān)變 扭矩方法。為了解決以上問題，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)。本發(fā)明提供了一種柱塞液壓馬達機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩配油組件，包括扭矩 輸出機構(gòu)、定量斜盤、柱塞缸筒、柱塞和柱塞腔，還包括配油閥組、配油盤和變扭矩驅(qū)動軸承；所述的配油閥組由與柱塞個數(shù)相同數(shù)量的高速開關(guān)高壓供油閥、高速開關(guān) 排油-補油閥，先導(dǎo)閥，以及公共的軸向支撐力補償柱塞、補償柱塞彈簧、補償 柱塞腔和配油閥體構(gòu)成；每個柱塞及其相應(yīng)的柱塞腔對應(yīng)一個高速開關(guān)高壓供 油閥、 一個高速開關(guān)排油-補油閥和一個先導(dǎo)閥；每個高速開關(guān)高壓供油閥和每 個高速開關(guān)排油-補油閥均包括各自的閥芯、彈簧、彈簧腔、軸向油口和周向油 口；每個柱塞對應(yīng)的高速開關(guān)高壓供油閥與高速開關(guān)排油-補油閥都并排設(shè)置， 其軸向油口均與相應(yīng)的柱塞腔連通；每個高速開關(guān)高壓供油閥的周向油口，均 穿過先導(dǎo)閥在高壓供油控制臺階與靠近中心側(cè)端面之間的容腔，與配油盤的高 壓油流道連通；每個高速開關(guān)排油-補油閥的周向油口，均穿過先導(dǎo)閥在排油-補油控制臺階與靠近殼體側(cè)端面之間的容腔，與配油盤的回油流道連通；每個 先導(dǎo)閥均包括各自的高壓供油控制臺階、排油-補油控制臺階；每個高速開關(guān)高 壓供油閥的彈簧腔均與相應(yīng)的先導(dǎo)闊上的高壓供油控制臺階連通，每個高速開 關(guān)排油-補油閥的彈簧腔均與相應(yīng)的先導(dǎo)閥上的排油4卜油控制臺階連通；在每 個先導(dǎo)閥靠近殼體側(cè)端面與排油-補油控制臺階之間，排油-補油控制臺階和高 壓供油控制臺階之間，高壓供油控制臺階與靠近中心側(cè)端面之間各有一個容腔； 每個先導(dǎo)閥在排油-補油控制臺階與靠近殼體側(cè)端面之間的容腔與配油盤的回 油流道連通，在高壓供油控制臺階與排油-補油控制臺階之間的容腔與相應(yīng)的柱 塞腔連通；每個先導(dǎo)閥在高壓供油控制臺階與靠近中心側(cè)端面之間的容腔均與 配油盤的高壓油流道連通；每個先導(dǎo)閥的兩個端面(靠近殼體側(cè)端面與靠近中 心側(cè)端面)均與泄漏油口連通；所有的先導(dǎo)閥都位于同一截面上；補償柱塞腔 一端穿過軸向支撐力補償柱塞的中心通到定量斜盤的端面中心，另一端穿過配油閥體的中心通到配油盤的端面中心；
所述的配油盤與所述的配油閥體位于柱塞另一側(cè)的端面之間設(shè)有浮動支撐 并相對轉(zhuǎn)動；內(nèi)部有高壓油流道、回油流道和泄漏油流道，其中高壓油流道的 一端與所述配油閥組上所有的先導(dǎo)閥在高壓供油控制臺階與靠近中心側(cè)端面之 間的容腔連通，另一端與高壓油口連通；回油流道的一端與所述配油閥組上所 有先導(dǎo)閥在排油-補油控制臺階與靠近殼體側(cè)端面之間的容腔連通，另一端與回 油口連通；泄漏油流道與泄漏油口連通；
所述的變扭矩驅(qū)動軸承的軸向中心位置與所述的先導(dǎo)閥所在截面一致，內(nèi) 壁與所述的所有先導(dǎo)閥靠近殼體側(cè)接觸并提供旋轉(zhuǎn)支撐。
作為一種改進，變扭矩驅(qū)動軸承的內(nèi)壁中心與所述的柱塞缸筒的中心軸線 平行，并在沿著吸排油分界線方向有一個固定偏置；變扭矩驅(qū)動軸承的外壁位 于殼體內(nèi)，能夠且僅能夠在殼體內(nèi)沿著垂直于吸排油分界線方向自由移動。
作為一種改進，所述先導(dǎo)閥靠近中心側(cè)的端面，其直徑比先導(dǎo)閥高壓供油 控制臺階的直徑略小，該面積差給先導(dǎo)閥提供了一個徑向的壓力，使得所有的 先導(dǎo)閥都能夠壓在所述的變扭矩驅(qū)動軸承上。
作為一種改進，所述的配油閥體在軸向被分成三片柱塞腔分油閥體、主 閥體、先導(dǎo)閥體；柱塞腔分油閥體、主閥體、先導(dǎo)閥體通過銷釘剛性連接到柱 塞缸筒上；柱塞腔分油閥體與主閥體、主閥體與先導(dǎo)閥體、柱塞腔分油閥體與 柱塞缸筒之間所有油口的外緣，都設(shè)有密封圈。
作為一種改進，所述先導(dǎo)閥的高壓供油控制臺階與排油-補油控制臺階的凹 凸方向正好相反，使得一個先導(dǎo)閥能夠同時、同步地控制一個高壓供油閥和一 個排油-補油控制閥。
作為一種改進，所述的先導(dǎo)閥的高壓供油控制臺階與排油-補油控制臺階的 寬度均與先導(dǎo)閥體上相應(yīng)的沉割槽寬度一致，使得先導(dǎo)閥能夠快速響應(yīng)柱塞位 置的變化。
作為一種改進，所述的先導(dǎo)閥處于中位時，高壓供油控制臺階與排油-補油 控制臺階之間的容腔，離被高壓供油控制臺階蓋住的遮蓋量，正好等于變扭矩 驅(qū)動軸承的內(nèi)壁中心與柱塞缸筒中心軸線之間的固定偏置位移，使得正好位于 吸排油分界線上的高壓供油閥能夠正好在該位置打開吸油；排油-補油控制臺階 與靠近殼體側(cè)端面之間的容腔，離被排油-補油控制臺階蓋住的遮蓋量，正好等于變扭矩驅(qū)動軸承的內(nèi)壁中心與柱塞缸筒中心軸線之間的固定偏置位移，使得
正好位于吸排油分界線上的排油-補油閥能夠正好在該位置打開排油；
本發(fā)明還提供了一種用于柱塞液壓馬達機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩配油組件的開
關(guān)變扭矩方法，包括以下步驟
(1) 根據(jù)對輸出扭矩大小的要求，調(diào)節(jié)變扭矩驅(qū)動軸承；用以改變各高速 開關(guān)高壓供油閥的開關(guān)時間占空比；
(2) 控制高速開關(guān)高壓供油閥的開啟時間，使得位于吸油區(qū)的柱塞腔，僅 在高速開關(guān)高壓供油閥開啟時，能夠從高壓油口吸油，推動相應(yīng)的柱塞做功； 位于吸油區(qū)的其他柱塞腔，均通過與回油口相通的高速開關(guān)排油-補油閥，直接 從回油口吸油，補充柱塞運動產(chǎn)生的空腔，但不會推動柱塞做功；與此同時， 位于排油區(qū)的柱塞腔，僅在高速開關(guān)高壓供油閥關(guān)閉時，能夠通過與回油口相 通的高速開關(guān)排油-補油閥，直接排到回油口，不阻礙柱塞運動；位于排油區(qū)的 其他柱塞腔，均通過高壓供油閥向高壓油口排油，工作在局部的泵工況，實現(xiàn) 減速與制動，并把制動能變回成壓力能；確保平均輸出扭矩與高速開關(guān)高壓供 油閥開啟時間段內(nèi)柱塞的位移在整個柱塞吸油行程中的占空比成正比；
(3) 通過對高速開關(guān)高壓供油閥開啟時間段內(nèi)柱塞的位移在整個柱塞吸油 行程中占空比的實時調(diào)節(jié)，輸出與占空比成正比的平均扭矩，實現(xiàn)變扭矩控制； 占空比與平均扭矩之間的關(guān)系為
令柱塞位移占空比D二Xjf/X, T二(2D-l)魂XPXri機Xri閥)
先導(dǎo)閥位移幅值即變扭矩驅(qū)動軸承的位移y與柱塞位移占空比之間的關(guān)系
為
柱塞位移占空比D-X開/Xa尸(l-cos[2tg(y/y0)]}/2
其中D為柱塞位移占空比，Xa為高速開關(guān)高壓供油閥開啟時間段內(nèi)的柱
塞位移，Xmax為柱塞位移的全行程，T為需要輸出的平均扭矩，Dm為液壓馬達
的排量，P為壓力油口的壓力，r^為液壓馬達的機械效率，r^為配油閥組控制 柱塞腔的效率，yO為變扭矩驅(qū)動軸承的內(nèi)壁中心與柱塞缸筒中心軸線之間的固 定偏置位移，y為先導(dǎo)閥位移幅值即變扭矩驅(qū)動軸承的位移；
(4) y的方向與液壓馬達的旋轉(zhuǎn)方向一致，液壓馬達如果反轉(zhuǎn)，則變扭矩 驅(qū)動軸承反向驅(qū)動。通過上述結(jié)構(gòu)與控制方法，每個柱塞每轉(zhuǎn)一圈，都經(jīng)歷了6個狀態(tài)(4個主
狀態(tài)和2個過渡狀態(tài))
(1) 狀態(tài)A:高壓驅(qū)動狀態(tài)先導(dǎo)閥位移大于變扭矩驅(qū)動軸承與柱塞缸筒 中心軸線之間的固定偏置，且柱塞前進；在先導(dǎo)閥的作用下，柱塞腔與高壓供
油閥的彈簧腔溝通，高壓供油閥在高壓油口的壓力作用下打開，因而柱塞腔的 壓力接近于高壓油口的壓力，柱塞腔同時與排油-補油閥的彈簧腔溝通，排油-
補油閥在柱塞腔的壓力作用下保持關(guān)閉；
(2) 狀態(tài)B,C:空行程狀態(tài)先導(dǎo)閥位移處于正負變扭矩驅(qū)動軸承與柱塞 缸筒中心軸線之間的固定偏置之間，且柱塞前進；在先導(dǎo)閥的作用下，先導(dǎo)高
壓油口與高壓供油閥的彈簧腔溝通，高壓供油閥在高壓油口的壓力作用下快速 關(guān)閉，柱塞繼續(xù)前進導(dǎo)致柱塞腔體積增加，壓力快速降到低于回油口的背壓， 柱塞腔同時與排油-補油閥的彈簧腔溝通，排油-補油閥在柱塞腔的壓力降低到
回油口背壓以下后打開；其中狀態(tài)B為排油-補油閥開啟過程這一過渡狀態(tài)；
(3) 狀態(tài)D:正?；赜蜖顟B(tài)先導(dǎo)閥位移小于負的變扭矩驅(qū)動軸承與柱塞 缸筒中心軸線之間的固定偏置，且柱塞后退；在先導(dǎo)閥的作用下，帶背壓的回
油口與排油-補油閥的彈簧腔溝通，排油-補油閥在柱塞腔的壓力作用下打開， 因而柱塞腔的壓力接近于回油口的背壓，同時高壓油口與高壓供油閥的彈簧腔
溝通，高壓供油閥在高壓油口的壓力作用下保持關(guān)閉；
(4) 狀態(tài)E，F(xiàn):'泵輸出狀態(tài)先導(dǎo)閥位移處于正負變扭矩驅(qū)動軸承與柱塞 缸筒中心軸線之間的固定偏置之間，且柱塞后退；在先導(dǎo)閥的作用下，柱塞腔 與排油-補油閥的彈簧腔溝通，排油-補油閥在柱塞腔的壓力作用下關(guān)閉，柱塞 繼續(xù)后退導(dǎo)致柱塞腔體積減小，壓力快速上升到超過高壓油口的壓力，高壓油 口同時與高壓供油閥的彈簧腔溝通，高壓供油閥在柱塞腔的壓力上升到高壓油 口壓力以上后打開；其中狀態(tài)E為高壓供油閥開啟過程這一過渡狀態(tài)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
(1) 變扭矩控制本發(fā)明通過對高速開關(guān)高壓供油閥開啟時間段內(nèi)的柱塞 位移在整個柱塞吸油行程中占空比的實時調(diào)節(jié)，輸出與占空比成正比的平均扭 矩，實現(xiàn)了開關(guān)變扭矩控制，開關(guān)變扭矩控制既沒有改變液壓馬達的排量，也 沒有改變供油壓力，但它最終直接改變了液壓馬達的輸出扭矩；
(2) 節(jié)能當負載扭矩較小的時候，部分位于吸油區(qū)的柱塞腔不再從高壓油口吸油，而是通過排油-補油閥從回油口吸油，不需要把壓力油浪費在額外的 節(jié)流控制閥口上，因而節(jié)約了大量的能耗；(3) 泵工況當柱塞位移占空比小于0.5時，液壓馬達就平穩(wěn)地進入了泵 的工況，即輸出與旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩，同時向高壓油口排出高壓油；(4) 響應(yīng)速度提高一個數(shù)量級傳統(tǒng)液壓馬達中各柱塞產(chǎn)生的液壓力，在 驅(qū)動液壓馬達旋轉(zhuǎn)的同時，其作用在斜盤上的力還會產(chǎn)生一個與斜盤傾斜角度 控制方向一致的扭矩，且該扭矩隨著液壓馬達轉(zhuǎn)角的改變而變化，盡量有多個 柱塞但仍然無法完全在內(nèi)部相互抵消，這部分波動的扭矩最終都加在了控制斜 盤傾斜角度的變量機構(gòu)上，變量機構(gòu)為了克服該波動的扭矩，需要有相當大的 面積來驅(qū)動，嚴重限制了液壓馬達的響應(yīng)速度；而本發(fā)明把變量驅(qū)動機構(gòu)從斜 盤的巨大不均衡力矩中解放出來，只需要克服各先導(dǎo)閥作用在變扭矩驅(qū)動軸承 上的不均衡力，不均衡力縮小了一個數(shù)量級，從而將液壓馬達的變量響應(yīng)速度 提高了一個數(shù)量級；(5) 避免了過零問題傳統(tǒng)液壓馬達切換為泵工況的臨界點是排量為零的 點，因此為了切換為泵工況以回收減速、制動過程的能量，液壓馬達的排量調(diào) 節(jié)機構(gòu)必須過零點，不僅變量機構(gòu)的行程大，響應(yīng)速度慢，而且還很容易導(dǎo)致 在零點附近的不穩(wěn)定；而本發(fā)明只需要把柱塞位移占空比調(diào)到小于0.5，液壓馬 達就平穩(wěn)地進入了泵的工況，不需要經(jīng)過排量零點，因而也不存在零點附近的 不穩(wěn)定問題。 .


圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中先導(dǎo)閥和變扭矩驅(qū)動軸承所在剖面。圖3是本發(fā)明中各主閥和變扭矩驅(qū)動軸承的安裝示意圖。圖4是本發(fā)明中各先導(dǎo)閥芯向先導(dǎo)閥體中安裝的安裝示意圖。圖5是本發(fā)明中各先導(dǎo)閥體上面，各個閥口臺階與液壓油口的對應(yīng)關(guān)系圖。圖6是本發(fā)明中各先導(dǎo)閥芯上面，各個闊口臺階與液壓油口的對應(yīng)關(guān)系圖。圖7是本發(fā)明各柱塞位置與其相關(guān)閥的動作流程控制圖。圖8是本發(fā)明各主閥與先導(dǎo)閥在狀態(tài)A的位置示意圖。圖9是本發(fā)明各主閥與先導(dǎo)閥在狀態(tài)B , C的位置示意圖。圖IO是本發(fā)明各主閥與先導(dǎo)閥在狀態(tài)D的位置示意圖。 圖11是本發(fā)明各主閥與先導(dǎo)閥在狀態(tài)E ， F的位置示意圖。 圖中，l柱塞缸筒、2柱塞、3柱塞腔、4密封圈、5柱塞腔分油閥體、6高速 開關(guān)高壓供油閥軸向油口、 7高速開關(guān)高壓供油閥、8高速開關(guān)高壓供油閥周向 油口、 9高速開關(guān)高壓供油閥彈簧腔、10高速開關(guān)排油-補油閥軸向油口、 ll高 速開關(guān)排油-補油閥、12高速開關(guān)排油-補油閥周向油口、 13高速開關(guān)排油-補油 闊彈簧腔、l'4主閥體、15先導(dǎo)閥體、16先導(dǎo)閥、17變扭矩驅(qū)動軸承、28高速開 關(guān)高壓供油閥閥芯、29高速開關(guān)高壓供油閥彈簧、30高速開關(guān)排油-補油閥閥芯、 31高速開關(guān)排油-補油閥彈簧、32先導(dǎo)閥高壓供油控制臺階、33先導(dǎo)閥排油-補 油控制臺階、34先導(dǎo)閥靠近殼體側(cè)的端面、35先導(dǎo)閥靠近中心側(cè)的端面、36先 導(dǎo)閥在排油-補油控制臺階與靠近殼體側(cè)端面之間的容腔、37先導(dǎo)閥在高壓供油 控制臺階與靠近中心側(cè)端面之間的容腔、38先導(dǎo)閥在高壓供油控制臺階與排油-補油控制臺階之間的容腔、39銷釘、45配油盤、46配油盤的回油流道、47配油 盤的高壓油流道、49配油盤的泄漏油流道、51軸向支撐力補償柱塞、52補償柱 塞彈簧、53補償柱塞腔、54螺釘。
具體實施例方式
結(jié)合附圖，下面通過具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
本發(fā)明的具體賣施例在說明問題時，具體討論了一種采用了本發(fā)明提供的 機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩配油組件的液壓馬達，詳細描述如下
拆除柱塞式定量液壓馬達的后蓋和配油盤，將柱塞缸筒的端面加工成平面， 并在柱塞缸筒的每兩個柱塞腔之間都加工銷孔，銷孔位置與本發(fā)明中的配油閥 體一致。將本發(fā)明的配油組件安裝到液壓馬達原來的后蓋和配油盤位置，銷釘 插到柱塞缸筒新加工的銷孔中。 一個普通的旋轉(zhuǎn)缸筒柱塞式定量液壓馬達就被 改裝成了一個具有機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩功能的液壓馬達了 。
根據(jù)前面所述的結(jié)構(gòu)與控制方法，該液壓馬達的工作過程如附圖8 11所示。 每個柱塞每轉(zhuǎn)一圈，都經(jīng)歷了6個狀態(tài)(4個主狀態(tài)和2個過渡狀態(tài))
(l)狀態(tài)A:高壓驅(qū)動狀態(tài)先導(dǎo)閥位移大于變扭矩驅(qū)動軸承與柱塞缸筒 中心軸線之間的固定偏置，且柱塞前進；在先導(dǎo)閥的作用下，柱塞腔與高壓供
油閥的彈簧腔溝通，高壓供油閥在高壓油口的壓力作用下打開，因而柱塞腔的壓力接近于高壓油口的壓力，柱塞腔同時與排油-補油閥的彈簧腔溝通，排油-
補油閥在柱塞腔的壓力作用下保持關(guān)閉；
(2) 狀態(tài)B,C:空行程狀態(tài)先導(dǎo)閥位移處于正負變扭矩驅(qū)動軸承與柱塞 缸筒中心軸線之間的固定偏置之間，且柱塞前進；在先導(dǎo)闊的作用下，先導(dǎo)高 壓油口與高壓供油閥的彈簧腔溝通，高壓供油閥在高壓油口的壓力作用下快速 關(guān)閉，柱塞繼續(xù)前進導(dǎo)致柱塞腔體積增加，壓力快速降到低于回油口的背壓， 柱塞腔同時與排油-補油閥的彈簧腔溝通，排油-補油閥在柱塞腔的壓力降低到 回油口背壓以下后打開；其中狀態(tài)B為排油-補油閥開啟過程這一過渡狀態(tài)；
(3) 狀態(tài)D:正常回油狀態(tài)先導(dǎo)閥位移小于負的變扭矩驅(qū)動軸承與柱塞 缸筒中心軸線之間的固定偏置，且柱塞后退；在先導(dǎo)閥的作用下，帶背壓的回 油口與排油-補油閥的彈簧腔溝通，排油-補油閥在柱塞腔的壓力作用下打開， 因而柱塞腔的壓力接近于回油口的背壓，同時高壓油口與高壓供油閥的彈簧腔 溝通，高壓供油閥在高壓油口的壓力作用下保持關(guān)閉；
(4) 狀態(tài)E,F:泵輸出狀態(tài)先導(dǎo)閥位移處于正負變扭矩驅(qū)動軸承與柱塞 缸筒中心軸線之間的固定偏置之間，且柱塞后退；在先導(dǎo)閥的作用下，柱塞腔 與排油-補油閥的彈簧腔溝通，排油4卜油閥在柱塞腔的壓力作用下關(guān)閉，柱塞 繼續(xù)后退導(dǎo)致柱塞腔體積減小，壓力快速上升到超過高壓油口的壓力，高壓油 口同時與高壓供油閥的彈簧腔溝通，高壓供油閥在柱塞腔的壓力上升到高壓油 口壓力以上后打開；'其中狀態(tài)E為高壓供油閥開啟過程這一過渡狀態(tài)。
最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實施例。顯然，本發(fā) 明不限于以上實施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明 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)認為是本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種柱塞液壓馬達機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩配油組件，包括柱塞缸筒、柱塞和柱塞腔，其特征在于，還包括配油閥組、配油盤和變扭矩驅(qū)動軸承；所述的配油閥組由與柱塞個數(shù)相同數(shù)量的高速開關(guān)高壓供油閥、高速開關(guān)排油-補油閥，先導(dǎo)閥，以及公共的軸向支撐力補償柱塞、補償柱塞彈簧、補償柱塞腔和配油閥體構(gòu)成；每個柱塞及其相應(yīng)的柱塞腔對應(yīng)一個高速開關(guān)高壓供油閥、一個高速開關(guān)排油-補油閥和一個先導(dǎo)閥；每個高速開關(guān)高壓供油閥和每個高速開關(guān)排油-補油閥均包括各自的閥芯、彈簧、彈簧腔、軸向油口和周向油口；每個柱塞對應(yīng)的高速開關(guān)高壓供油閥與高速開關(guān)排油-補油閥都并排設(shè)置，其軸向油口均與相應(yīng)的柱塞腔連通；每個高速開關(guān)高壓供油閥的周向油口，均穿過先導(dǎo)閥在高壓供油控制臺階與靠近中心側(cè)端面之間的容腔，與配油盤的高壓油流道連通；每個高速開關(guān)排油-補油閥的周向油口，均穿過先導(dǎo)閥在排油-補油控制臺階與靠近殼體側(cè)端面之間的容腔，與配油盤的回油流道連通；每個先導(dǎo)閥均包括各自的高壓供油控制臺階、排油-補油控制臺階；每個高速開關(guān)高壓供油閥的彈簧腔均與相應(yīng)的先導(dǎo)閥上的高壓供油控制臺階連通，每個高速開關(guān)排油-補油閥的彈簧腔均與相應(yīng)的先導(dǎo)閥上的排油-補油控制臺階連通；在每個先導(dǎo)閥靠近殼體側(cè)端面與排油-補油控制臺階之間，排油-補油控制臺階和高壓供油控制臺階之間，高壓供油控制臺階與靠近中心側(cè)端面之間各有一個容腔；每個先導(dǎo)閥在排油-補油控制臺階與靠近殼體側(cè)端面之間的容腔與配油盤的回油流道連通，在高壓供油控制臺階與排油-補油控制臺階之間的容腔與相應(yīng)的柱塞腔連通；每個先導(dǎo)閥在高壓供油控制臺階與靠近中心側(cè)端面之間的容腔均與配油盤的高壓油流道連通；每個先導(dǎo)閥靠近殼體側(cè)端面與靠近中心側(cè)端面的兩個端面均與泄漏油口連通；所有的先導(dǎo)閥都位于同一截面上；補償柱塞腔一端穿過軸向支撐力補償柱塞的中心通到定量斜盤的端面中心，另一端穿過配油閥體的中心通到配油盤的端面中心；所述的配油盤與所述的配油閥體位于柱塞另一側(cè)的端面之間設(shè)有浮動支撐并相對轉(zhuǎn)動；內(nèi)部有高壓油流道、回油流道和泄漏油流道，其中高壓油流道的一端與所述配油閥組上所有的先導(dǎo)閥在高壓供油控制臺階與靠近中心側(cè)端面之間的容腔連通，另一端與高壓油口連通；回油流道的一端與所述配油閥組上所有先導(dǎo)閥在排油-補油控制臺階與靠近殼體側(cè)端面之間的容腔連通，另一端與回油口連通；泄漏油流道與泄漏油口連通；所述的變扭矩驅(qū)動軸承的軸向中心位置與所述的先導(dǎo)閥所在截面一致，內(nèi)壁與所述的所有先導(dǎo)閥靠近殼體側(cè)接觸并提供旋轉(zhuǎn)支撐。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的柱塞液壓馬達機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩配油組件，變 扭矩驅(qū)動軸承的內(nèi)壁中心與所述的柱塞缸筒的中心軸線平行，并在沿著吸排油 分界線方向有一個固定偏置；變扭矩驅(qū)動軸承的外壁位于殼體內(nèi)，能夠且僅能 夠在殼體內(nèi)沿著垂直于吸排油分界線方向自由移動。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的柱塞液壓馬達機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩配油組件，所 述先導(dǎo)閥靠近中心側(cè)的端面，其直徑比先導(dǎo)閥高壓供油控制臺階的直徑略小， 該面積差給先導(dǎo)閥提供了一個徑向的壓力，使得所有的先導(dǎo)閥都能夠壓在所述 的變扭矩驅(qū)動軸承上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的柱塞液壓馬達機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩配油組件，其 特征在于，所述的配油閥體在軸向被分成三片柱塞腔分油閥體、主閥體、先 導(dǎo)閥體；柱塞腔分油閥體、主閥體、先導(dǎo)閥體通過銷釘剛性連接到柱塞缸筒上； 柱塞腔分油閥體與主閥體、主閥體與先導(dǎo)閥體、柱塞腔分油閥體與柱塞缸筒之 間所有油口的外緣，都設(shè)有密封圈。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的柱塞液壓馬達機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩配油組件，其 特征在于，所述先導(dǎo)閥的高壓供油控制臺階與排油-補油控制臺階的凹凸方向正 好相反，使得一個先導(dǎo)閥能夠同時、同步地控制一個高壓供油閥和一個排油-補油控制閥。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的柱塞液壓馬達機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩配油組件，其 特征在于，所述的先導(dǎo)閥的高壓供油控制臺階與排油-補油控制臺階的寬度均與 先導(dǎo)閥體上相應(yīng)的沉割槽寬度一致，使得先導(dǎo)閥能夠快速響應(yīng)柱塞位置的變化。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的柱塞液壓馬達機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩配油組件，其 特征在于，所述的先導(dǎo)閥處于中位時，高壓供油控制臺階與排油-補油控制臺階 之間的容腔，離被高壓供油控制臺階蓋住的遮蓋量，正好等于變扭矩驅(qū)動軸承 的內(nèi)壁中心與柱塞缸筒中心軸線之間的固定偏置位移，使得正好位于吸排油分 界線上的高壓供油閥能夠正好在該位置打開吸油；排油-補油控制臺階與靠近殼 體側(cè)端面之間的容腔，離被排油-補油控制臺階蓋住的遮蓋量，正好等于變扭矩驅(qū)動軸承的內(nèi)壁中心與柱塞缸筒中心軸線之間的固定偏置位移，使得正好位于 吸排油分界線上的排油4卜油閥能夠正好在該位置打開排油。
8、 一種應(yīng)用于權(quán)利要求l所述柱塞液壓馬達機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩配油組件的開關(guān)變扭矩方法，其特征在于，包括以下步驟(1) 根據(jù)對輸出扭矩大小的要求，調(diào)節(jié)變扭矩驅(qū)動軸承；用以改變各高速 開關(guān)高壓供油閥的開關(guān)時間占空比；(2) 控制高速開關(guān)高壓供油閥的開啟時間，使得位于吸油區(qū)的柱塞腔，僅 在高速開關(guān)高壓供油閥開啟時，能夠從高壓油口吸油，推動相應(yīng)的柱塞做功； 位于吸油區(qū)的其他柱塞腔，均通過與回油口相通的高速開關(guān)排油-補油閥，直接 從回油口吸油，補充柱塞運動產(chǎn)生的空腔，但不會推動柱塞做功；與此同時， 位于排油區(qū)的柱塞腔，僅在高速開關(guān)高壓供油閥關(guān)閉時，能夠通過與回油口相 通的高速開關(guān)排油-補油閥，直接排到回油口，不阻礙柱塞運動；位于排油區(qū)的 其他柱塞腔，均通過高壓供油閥向高壓油口排油，工作在局部的泵工況，實現(xiàn) 減速與制動，并把制動能變回成壓力能；確保平均輸出扭矩與高速開關(guān)高壓供 油閥開啟時間段內(nèi)柱塞的位移在整個柱塞吸油行程中的占空比成正比；(3) 通過對高速開關(guān)高壓供油閥開啟時間段內(nèi)柱塞的位移在整個柱塞吸油 行程中占空比的實時調(diào)節(jié)，輸出與占空比成正比的平均扭矩，實現(xiàn)變扭矩控制； 占空比與平均扭矩之間的關(guān)系為令柱塞位移占空比D二Xff/X, T=(2D-l)*(DnXPXr^X，)先導(dǎo)閥位移幅值即變扭矩驅(qū)動軸承的位移y與柱塞位移占空比之間的關(guān)系為柱塞位移占空比D-X開/乙尸(l-cos[2tg(y/y0)]}/2其中D為柱塞位移占空比，X^為高速開關(guān)高壓供油閥開啟時間段內(nèi)的柱塞位移，Xmax為柱塞位移的全行程，T為需要輸出的平均扭矩，Dm為液壓馬達的排量，P為壓力油口的壓力，％1為液壓馬達的機械效率，r^為配油閥組控制 柱塞腔的效率，yO為變扭矩驅(qū)動軸承的內(nèi)壁中心與柱塞缸筒中心軸線之間的固 定偏置位移，y為先導(dǎo)閥位移幅值即變扭矩驅(qū)動軸承的位移；(4) y的方向與液壓馬達的旋轉(zhuǎn)方向一致，液壓馬達如果反轉(zhuǎn)，則變扭矩 驅(qū)動軸承反向驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明涉及液壓馬達及其控制方法，旨在提供一種機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩旋轉(zhuǎn)缸筒柱塞液壓馬達及變扭矩方法。該馬達包括扭矩輸出機構(gòu)、定量斜盤、柱塞缸筒、柱塞和柱塞腔，還包括配油閥組、配油盤和機液先導(dǎo)開關(guān)變扭矩驅(qū)動機構(gòu)。變扭矩方法包括步驟根據(jù)對輸出扭矩大小的要求，調(diào)節(jié)變扭矩調(diào)節(jié)器；控制高速開關(guān)高壓供油閥的開啟時間；輸出與占空比成正比的平均扭矩，實現(xiàn)變扭矩控制。本發(fā)明實現(xiàn)了變扭矩控制，具有節(jié)能、響應(yīng)速度提高、避免過零問題等優(yōu)點。
文檔編號F03C1/00GK101403366SQ20081017772
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者顧臨怡 申請人:杭州慧翔機電控制工程有限公司;浙江大學