一种联体泵马达斜盘摆角控制机构的制作方法

本发明属于液压泵马达领域，具体涉及一种联体泵马达斜盘摆角控制机构。

背景技术：

当前，坦克装甲车辆普遍利用高速、高压、大功率联体泵马达实现静液转向驱动，由斜盘式轴向柱塞泵和斜盘式轴向柱塞马达集成设计的联体泵马达，通过改变泵或马达斜盘摆角实现联体泵马达无级变速驱动，进而实现车辆的无级转向。斜盘摆角控制机构，即根据上级排量控制指令，能连续调节斜盘摆角，并提供随动助力克服斜盘阻力矩的一套控制机构。此类控制机构主要由液压阀、液压缸以及液压缸中活塞到液压阀的反馈机构三部分组成。目前，普遍采用的第一种形式是三通滑阀控制差动液压缸，滑阀的阀体与液压缸的缸体刚性连结在一起，构成直接位置反馈回路。此种设计结构简单、容易维护，但其双向变排量特性不一致，无法应用于车辆静液转向操纵等场合。普遍采用的另外一种形式是四通滑阀控制双作用液压缸，反馈回路又通常由杠杆、凸轮机构、弹簧、连杆机构等构件组成。此类设计方案双向变排量特性一致，但结构复杂，尤其是其反馈回路，其加工成本高，且恶劣工作环境下耐受能力不足。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种联体泵马达斜盘摆角控制机构方案，以解决斜盘摆角控制机构双向变量特性一致性问题，以解决紧凑空间下的结构集成设计问题，以解决控制机构恶劣工况下的环境耐受度问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种联体泵马达斜盘摆角控制机构，其包括：液压缸体2、阀组基座4、两个缸体端盖6、异型活塞8、一组第四螺栓9、球头反馈柄10、转阀阀套11、转阀阀芯16、一组胀塞19；

所述异型活塞8设置于液压缸体2内，在液压缸体2中可在一定范围内平动，由两侧的两个缸体端盖6限制其工作行程，且所述异型活塞8将液压缸体2内部空间隔开为两个，分为第一腔(a腔)和第二腔(b腔)；

所述异型活塞8中部设有二级阶梯槽口，较小的一级槽口通过一组第四螺栓9固定安装球头反馈柄10，较大的一级豁槽与下级对象件配合，用于推动斜盘转动；

所述转阀阀套11装于阀组基座4内设的长圆孔中，与异型活塞8轴线呈空间垂直关系，并设置为可自由转动；所述转阀阀套11上设有拨叉，其叉口与球头反馈柄10的球头配合；球头反馈柄10随异型活塞8平动，设置为可带动转阀阀套11沿其轴线转动；

所述转阀阀芯16与转阀阀套11构成转阀的主体部件；所述转阀阀芯16插装于转阀阀套11中，设置可绕其轴线自由转动；所述转阀阀芯16上设有四条阀口工作棱边，与转阀阀套11的长圆形过流窗口配合，从而在工作过程中，转阀阀芯16与转阀阀套11配合形成转阀的四个阀口；通过改变转阀阀芯16与转阀阀套11的相对转角大小及方向，从而控制阀口开合状态，进而可控制油液的流量及方向；所述四个阀口分为第一阀口a、第二阀口b、第三阀口p、第四阀口t；

所述转阀阀芯16一端设置有拨叉，用于与上级对象件配合，接收排量控制指令；

所述液压缸体2、阀组基座4上设置有长圆孔，长圆孔末端用胀塞19密封，构成四条工作油道，分为：第一油道(油道1)、第二油道(油道2)、第三油道(油道3)、第四油道(油道4)；工作油道在两零件相交面上利用o型圈完成端面密封；

其中，第一油道(油道1)连接控制油液入口至转阀的第三阀口p，第二油道(油道2)连接转阀的第一阀口a至液压缸的第一腔(a腔)，第三油道(油道3)连接转阀的第二阀口b至液压缸的第二腔(b腔)，第四油道(油道4)连接转阀的第四阀口t至壳体。

其中，所述联体泵马达斜盘摆角控制机构通过一组第二螺栓3来与对象件，即泵马达壳体连接紧固。

其中，异型活塞8两侧的两个缸体端盖6通过第一螺栓1紧固在液压缸体2上。

其中，所述两个缸体端盖6分别通过第一o型圈7实现径向密封。

其中，所述阀组基座4通过一组第七螺栓21固定在液压缸体2上。

其中，在液压缸体2底部端面设外部控制油液入口，与对象件通过第四o型圈20实现端面密封。

其中，所述异型活塞8两端各均布4道均压槽，用于防止活塞运动过程中发生卡滞。

其中，所述异型活塞8两端均设圆柱体空腔用于减轻活塞重量，提升活塞响应的速度。

其中，所述转阀阀芯16上的阀口工作棱边锐利无倒角。

其中，所述球头反馈柄10与异型活塞8轴线呈垂直关系装配。

(三)有益效果

与现有技术相比较，本发明采用双作用液压缸推斜盘的设计，控制机构双向变量特性一致；采用四通转阀控双作用液压缸，转阀轴线与液压缸中异型活塞轴线空间垂直布置，转阀阀套上集成设计叉口，异型活塞上通过螺栓连接球头反馈柄，球头与叉口配合直接构成异型活塞位置到转阀阀套的位置反馈，空间布置非常紧凑。反馈回路非常简单，整个系统由刚性构件精密配合形成，系统可靠性高，恶劣环境下稳定工作能力强，尤其适用于车辆转向用高压、高速、大功率联体泵马达。

附图说明

图1为本发明所提供的斜盘摆角控制机构的整体外形主示图；

图2为为本发明所提供的斜盘摆角控制机构的整体外形俯示图；

图3为图1的a-a局部剖面图；

图4为图2的b-b剖视图；

图5为图1的g-g局部剖视图；

图6为图2的e-e局部剖视图；

图7为图1的f-f局部剖视图；

图8为图7的h-h局部剖视图；

图9本发明所提供的斜盘摆角控制机构中的异型活塞结构示意图；

图10为本发明所提供的斜盘摆角控制机构中的球头反馈柄结构示意图；

图11为本发明所提供的斜盘摆角控制机构中的转阀阀套结构示意图

图12为本发明所提供的斜盘摆角控制机构中的转阀阀芯结构示意图

图中：1.一组第一螺栓；2.液压缸体；3.一组第二螺栓；4.阀组基座；5.一组第三螺栓；6.缸体端盖；7.第一o型圈；8.异型活塞；9.一组第四螺栓；10.球头反馈柄；11.转阀阀套；12.第五螺栓；13.第一盖板；14.第二盖板；15.一组第三螺栓；16.转阀阀芯；17.第二o型圈；18.第三o型圈；19.胀塞；20.第四o型圈；21.一组第四螺栓。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决上述技术问题，本发明提供一种联体泵马达斜盘摆角控制机构，其包括：液压缸体2、阀组基座4、两个缸体端盖6、异型活塞8、一组第四螺栓9、球头反馈柄10、转阀阀套11、转阀阀芯16、一组胀塞19；

所述异型活塞8设置于液压缸体2内，在液压缸体2中可在一定范围内平动，由两侧的两个缸体端盖6限制其工作行程，且所述异型活塞8将液压缸体2内部空间隔开为两个，分为第一腔(a腔)和第二腔(b腔)；所述

异型活塞8中部设有二级阶梯槽口，较小的一级槽口通过一组第四螺栓9固定安装球头反馈柄10，较大的一级豁槽与下级对象件配合，用于推动斜盘转动；

所述转阀阀套11装于阀组基座4内设的长圆孔中，与异型活塞8轴线呈空间垂直关系，并设置为可自由转动；所述转阀阀套11上设有拨叉，其叉口与球头反馈柄10的球头配合；球头反馈柄10随异型活塞8平动，设置为可带动转阀阀套11沿其轴线转动；

所述转阀阀芯16与转阀阀套11构成转阀的主体部件；所述转阀阀芯16插装于转阀阀套11中，设置可绕其轴线自由转动；所述转阀阀芯16上设有四条阀口工作棱边，与转阀阀套11的长圆形过流窗口配合，从而在工作过程中，转阀阀芯16与转阀阀套11配合形成转阀的四个阀口；通过改变转阀阀芯16与转阀阀套11的相对转角大小及方向，从而控制阀口开合状态，进而可控制油液的流量及方向；所述四个阀口分为第一阀口a、第二阀口b、第三阀口p、第四阀口t；

所述转阀阀芯16一端设置有拨叉，用于与上级对象件配合，接收排量控制指令；

所述液压缸体2、阀组基座4上设置有长圆孔，长圆孔末端用胀塞19密封，构成四条工作油道，分为：第一油道(油道1)、第二油道(油道2)、第三油道(油道3)、第四油道(油道4)；工作油道在两零件相交面上利用o型圈完成端面密封；

其中，第一油道(油道1)连接控制油液入口至转阀的第三阀口p，第二油道(油道2)连接转阀的第一阀口a至液压缸的第一腔(a腔)，第三油道(油道3)连接转阀的第二阀口b至液压缸的第二腔(b腔)，第四油道(油道4)连接转阀的第四阀口t至壳体。

其中，所述联体泵马达斜盘摆角控制机构通过一组第二螺栓3来与对象件，即泵马达壳体连接紧固。

其中，异型活塞8两侧的两个缸体端盖6通过第一螺栓1紧固在液压缸体2上。

其中，所述两个缸体端盖6分别通过第一o型圈7实现径向密封。

其中，所述阀组基座4通过一组第七螺栓21固定在液压缸体2上。

其中，在液压缸体2底部端面设外部控制油液入口，与对象件通过第四o型圈20实现端面密封。

其中，所述异型活塞8两端各均布4道均压槽，用于防止活塞运动过程中发生卡滞。

其中，所述异型活塞8两端均设圆柱体空腔用于减轻活塞重量，提升活塞响应的速度。

其中，所述转阀阀芯16上的阀口工作棱边锐利无倒角。

其中，所述球头反馈柄10与异型活塞8轴线呈垂直关系装配。

上述技术方案所提供的联体泵马达斜盘摆角控制机构方案，其基本工作过程及工作原理是：根据附图示意位置，异型活塞8、转阀阀套11、转阀阀芯16均处于初始状态，即各零件状态均处于中位。

控制油液入口(参见图7)由对象件提供一路稳定的液压油(5～6mpa)，当逆时针转动转阀阀芯16，则转阀的p口与液压缸a腔连通，转阀的t口与液压缸的b腔连通，异型活塞8在压力油驱动之下，向下运动(参见图6)，异型活塞8带动球头反馈柄10向下平动，通过球头、叉口配合结构拨动转阀阀套11逆时针转动(参见图3)。当转阀阀套11转至于转阀阀芯16给定的角度相等时，转阀的阀口完全关闭，油液切断，异型活塞8停止运动。由上述基本工作过程知，当给定转阀阀芯16一控制角度，异型活塞8将动作至一对应稳定位置。当连续控制转阀阀芯16转角，即可连续控制异型活塞8的位移，进而连续控制斜盘摆角。

下面结合具体实施例来详细描述本发明。

实施例

图1、图2分别为本发明所提供的斜盘摆角控制机构的整体外观主示图及俯示图，整套控制机构结构紧凑，外形呈近似长方体，其中，一组第二螺栓3用于与对象件，即泵马达壳体连接紧固。

图3为图1的a-a剖局部示意图。如图所示，两侧缸体端盖6通过两组一组第一螺栓1紧固在液压缸体2上，两侧分别采用第一o型圈实现径向密封。异型活塞8在液压缸体2中可在一定范围内平动，由两侧缸体端盖6限制其平动行程。阀组基座4通过4枚一组第七螺栓21固定在液压缸体2上。

图4为图2的b-b剖视图。如图所示，球头反馈柄10通过一组一组第四螺栓9紧固于异型活塞8中部豁槽底部平面，球头反馈柄10与异型活塞8轴线呈垂直关系装配。转阀阀套11装于阀组基座4设有的长圆孔中，与异型活塞8轴线呈空间垂直关系，并可自由转动。转阀阀套11上集成设计有拨叉，又如图3所示，转阀阀套11上集成设计的叉口与球头反馈柄10的球头配合。转阀阀芯16插装于转阀阀套11中，可沿其轴线自由转动。

结合图3、图4，异型活塞8平动，将带动球头反馈柄10平动，利用球头反馈柄10的球头与转阀阀套11的叉口的配合关系，将继续带动转阀阀套11转动。作为一个以转阀阀芯16角位移为输入，以异型活塞8平动位移为输出的位置伺服控制系统，上述异型活塞8到转阀阀套11的位置传递关系，给定了该方案反馈回路的设计结构。

图5为图1的g-g局部剖视图。图5所示，由转阀阀套11和转阀阀芯16构成的转阀，连接4个工作油口，即p口、t口、a口、b口。其中，p口与第一油道连接，即工作油液的进入通道；t口与第四油道(见图4)连通，即工作油液的流出通道；a口通过第二油道与液压缸的a腔连接；b口通过第四油道与液压缸的b腔连接。由转阀阀套11与转阀阀芯16配合形成4个可控的节流口，控制着p、t、a、b四个工作油口的通断及过流面积。若转阀阀芯16相对转阀阀套11逆时针转动一定角度，则p口与a口接通，t口与b口接通，异型活塞8在油液驱动之下向下平动，进而通过球头反馈柄10带动转阀阀套11逆时针转动。当异型活塞运动至一定位置，p口与a口过流切断，b口与t口过流切断，异型活塞8停止动作。转阀阀芯16反向转动亦然。

图6为图2的e-e局部剖视图，如图示，在液压缸体2底部端面设外部控制油液入口，与对象件利用第四o型圈20实现端面密封，为斜盘摆角控制系统引入一股稳定的压力油(通常为5～6mpa)。

图7为图1的f-f局部剖视图，图8为图7的h-h局部剖视图，如图所示，第三油道在液压缸体2的布置方向。

图9为本发明所提供的斜盘摆角控制机构中的异型活塞结构示意图。异型活塞中部设有2级阶梯槽槽，较小的一级槽口底平面设有螺纹孔，通过一组第四螺栓9固定安装球头反馈柄10，较大的一级豁槽用于与被控对象的对象件配合，用于推动斜盘转动。异型活塞两端各均布4道均压槽，用于防止活塞运动过程中发生卡滞。异型活塞两端均设圆柱体空腔用于减轻活塞重量，提升活塞响应的速度。

图11为本发明所提供的斜盘摆角控制机构中的转阀阀套结构示意图。如图所示，转阀阀套下侧集成设计叉口，用于与球头反馈柄10的球头配合，其中部设均布对称设有4个长圆孔，为工作油液的四个过流窗口。转阀阀套与拨叉相背离的面设计有纵向豁口，转阀阀套插装与阀组基座4的圆孔中，该豁口与基座圆孔壁面配合构成第四油道(见图4)，即工作油液的回油通道。

图12为本发明所提供的斜盘摆角控制机构中的转阀阀芯结构示意图，如图所示，转阀阀芯中部对称削平，形成四条工作棱边，各棱边要求锐利无倒角。转阀阀芯插装于转阀阀套11中，其四条工作棱边与转阀阀套11的四个长圆孔配合，形成4个可控的节流口，改变转阀阀芯16与转阀阀套11的相对转角的大小和方向，可控制油液的流量大小及方向。转阀阀芯16的上部集成设计有拨叉，用于与上级对象件配合，接收排量控制指令。

工作过程中，该机构在控制油液入口处引入一股稳定的压力油，给转阀阀芯一个控制行程内的任意转角，异型活塞将快速运动到相应位置。连续改变转阀阀芯转角，通过连续控制异型活塞的位置，实现连续控制斜盘摆角。在该变斜盘过程中，异性活塞在液压油的驱动之下，自主克服大幅值交变的斜盘阻力矩，其对转阀阀芯的响应快速、准确且稳定。本发明所提供的斜盘摆角控制机构方案，尤其适用于高压、高速、大功率军用车辆转向用联体泵马达。

综上，本发明方案中，转阀阀芯的转角信号为控制系统的输入，通过转动阀芯，施加排量控制指令(转阀阀口对应之后，通入液体，液压推动活塞运动)。活塞位移为控制系统的输出，活塞通过一滑块机构直接驱动斜盘转动，进而改变泵马达系统的排量。泵马达工作时，斜盘承受力矩，此力矩幅值很大，且剧烈波动。该斜盘摆角控制方案，由外部提供一路稳定的控制油压，油液通过转阀阀组，驱动活塞动作，克服此大幅值变化的斜盘力矩。该控制机构方案在保证双向变排量特性一致，控制性能快速、准确、稳定的前提之下，系统结构简单、布置紧凑，可靠性高，且符合轻量化设计要求。

本发明的显著效果在于：将以往三通滑阀控差动液压缸方案以及四通滑阀控双作用液压缸方案改为四通转阀控双作用液压缸方案。转阀阀组与双作用液压缸垂向布置，通过一体设计在阀套上的拨叉与螺栓连接在活塞上的球头拨杆构成反馈回路。此种方案双向变排量特性一致，反馈回路简单，系统构件少，可靠性高。通过匹配设计阀套过流口窗口、球头拨杆长度、活塞面积、系统供油压力即可改善此斜盘摆角控制机构响应的快速性、控制的稳定性及准确性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。