行走马达集成阀盖及行走马达的制作方法
本发明涉及阀体设计领域，尤其涉及一种行走马达集成阀盖及行走马达。
背景技术：
各种类型的履带机械广泛应用于民用、交通运输、水利工程、矿山采掘以及现代军事工程的机械化施工。履带机械的行走马达多采用斜盘式或斜轴式柱塞马达附带星型减速机来实现。一般来说，履带机械除了要求行走马达具备动力驱动功能之外，还可具备一些其他功能，例如：在下坡或上坡工况下，行走马达输出转速不受履带机械自重的影响，仅取决于操作员指令有关；内置驻车制动器且在马达启动之前解除；二级或多级转速切换功能；重载工况下产品自身保护功能等。
为了最大限度的简化履带机械的液压系统，上述的至少部分功能通常需要通过集成阀盖实现行走马达功能的集成。集成阀盖一般装配在行走马达的壳体上，为液压马达、内置机械制动器等提供相应接口，并且根据需要内置若干个具备一定控制功能的液压组件。集成阀盖的布局合理与否不仅影响行走马达产品的加工成本与维修难度，也直接决定行走马达产品的品质。但是，目前市场上常见的行走马达集成阀盖在设计上存在着诸多缺陷，导致后期维护困难、对外部管路布局要求高、加工难度大、加工效率低以及占用空间较大等问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提出一种行走马达集成阀盖及行走马达，能够优化行走马达集成阀盖的结构。
为实现上述目的，本发明提供了一种行走马达集成阀盖，包括：
平衡阀组件；
单向阀组件；
缓冲阀组件；和
盘形铸造盖体，内部形成有设置所述平衡阀组件的第一腔室、设置所述单向阀组件的第二腔室和设置所述缓冲阀组件的第三腔室，且所述第一腔室、所述第二腔室和所述第三腔室的中心线均处在第一功能平面上且相互平行。
进一步地，所述盘形铸造盖体的直径为290～310mm，厚度为70～100mm。
进一步地，所述行走马达集成阀盖还包括：换档阀和压力选择阀，在所述盘形铸造盖体内部还形成有设置所述换档阀的第四腔室和设置所述压力选择阀的第五腔室，所述第四腔室和所述第五腔室均沿垂直于所述第一功能平面的方向设置。
进一步地，所述第四腔室和所述第五腔室的中心线均处在第二功能平面上且相互平行。
进一步地，在所述第一功能平面上还设有第一工作油口、第二工作油口和泄油口，所述第一工作油口和所述第二工作油口的中心线方向与所述泄油口的中心线方向一致或呈锐角。
进一步地，所述泄油口的数量为两个，所述第一工作油口和所述第二工作油口位于两个所述泄油口之间。
进一步地，所述第一腔室、所述第二腔室和所述第三腔室均采用铸造时预留待加工腔，铸造后通过去除材料的方式加工形成。
进一步地，所述第一腔室沿所述盘形铸造盖体的径向在所述盘形铸造盖体内贯通，所述单向阀组件和所述缓冲阀组件的数量均为两个，且对应的两个所述第二腔室和两个所述第三腔室分别位于所述第一腔室的两侧，所述第一腔室相对于经过自身轴线中点且垂直于自身轴线的第三功能平面对称，两个所述第二腔室和两个所述第三腔室均相对于所述第三功能平面对称。
进一步地，在所述平衡阀组件、所述单向阀组件和所述缓冲阀组件的各端口之间通过第一内部通道连接，所述第一内部通道采用铸造方式形成。
进一步地，在所述第一功能平面上还设有第一工作油口和第二工作油口，所述第一工作油口和所述第二工作油口相对于所述第三功能平面对称，所述第一工作油口和所述第二工作油口分别通过两个第二内部通道分别与所述第三功能平面两侧的所述第一腔室和所述第二腔室连通。
进一步地，两个所述第二内部通道相对于所述第三功能平面对称，所述第一工作油口和所述第二工作油口均沿轴向呈等截面积，所述第二内部通道与所述第一工作油口的连接位置的截面积大于所述第一工作油口的截面积，所述第二内部通道中远离所述第一工作油口的部分的截面积小于所述第二内部通道中靠近所述第一工作油口的部分的截面积，所述第二内部通道与所述第二工作油口的连接位置的截面积大于所述第二工作油口的截面积，所述第二内部通道中远离所述第二工作油口的部分的截面积小于所述第二内部通道中靠近所述第二工作油口的部分的截面积。
进一步地，所述第二内部通道内部采用圆滑过渡处理。
进一步地，所述第四腔室沿垂直于所述第一功能平面的方向在所述盘形铸造盖体上贯通。
进一步地，在所述换档阀和压力选择阀的各端口对应的内部通道均通过去除材料的方式加工形成。
进一步地，盘形铸造盖体在沿垂直于所述第一功能平面的方向具有相对的第一端面和第二端面，在所述第一端面上设有用于实现配油的配油端口，在所述第二端面上集中设置多个检测油口。
进一步地，所述多个检测油口均采用去除材料的方式加工形成。
进一步地，所述配油端口在从所述第一端面指向所述第二端面的方向上呈现渐缩形状。
进一步地，所述配油端口及其内侧通道采用铸造方式形成。
进一步地，所述缓冲阀组件的阀座与所述第三腔室内侧的安装端面之间采用轴向密封结构。
为实现上述目的，本发明提供了一种行走马达，包括前述的行走马达集成阀盖。
基于上述技术方案，本发明在盘形铸造盖体的内部形成设置平衡阀组件、单向阀组件和缓冲阀组件的多个腔室，并使这些腔室的中心线均处在第一功能平面上且相互平行。这样就使得各个阀组件的布置更加紧凑，并简化内部腔室的加工操作，提高加工效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明行走马达集成阀盖的一实施例的液压原理示意图。
图2-4分别为本发明行走马达集成阀盖实施例在不同视角的外部结构原理示意图。
图5-6分别为本发明行走马达集成阀盖实施例的行走马达集成阀盖和盘形铸造盖体在第一功能平面的剖面示意图。
图7为本发明行走马达集成阀盖实施例的缓冲阀组件在盘形铸造盖体内的配合结构及局部放大示意图。
图8-9分别为本发明行走马达集成阀盖实施例的行走马达集成阀盖和盘形铸造盖体在第二功能平面的剖面示意图。
图10-16分别为本发明行走马达集成阀盖实施例的盘形铸造盖体在第三到第九功能平面的剖面示意图。
图17(a)-(d)分别为本发明行走马达集成阀盖实施例的盘形铸造盖体的内部铸造通道的正视方向以及a到c向的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，为本发明行走马达集成阀盖的一实施例的液压原理示意图。在图1中，双点划线所围成的范围体现了一些行走马达集成阀盖实施例的集成结构。在另一些行走马达集成阀盖实施例中，集成结构可以与图1在设置方式、组件数量等方面有所区别，但所涉及到的内部组件种类基本一致。因此，基于图1简要描述一下该行走马达集成阀盖实施例对应的液压原理。
在图1中，行走马达集成阀盖(后也简称集成端盖)包括平衡阀组件2、单向阀组件31、单向阀组件32、缓冲阀组件41、缓冲阀组件42、压力选择阀5和换档阀6。第一工作油口a、第二工作油口b与控制油口x为行走马达集成阀盖的输入油口，其可以连接至履带机械液压系统。一般情况下，第一工作油口a和第二工作油口b为流通高压工作油液的油口，控制油口x为流通低压先导控制油液的油口。配油端口a、配油端口b、制动油口br和驱动油口s均为集成端盖的输出油口。其中，配油端口a和配油端口b分别连接到液压马达的输入油口和输出油口，制动油口br连接到行走马达的内置制动器，驱动油口s连接到行走马达的排量伺服柱塞。
检测油口a1、b1、a2、b2、br和s均为集成端盖的状态检测窗口，以方便后期产品的调试与维修。其中，检测油口a1和检测油口b1分别用于检测第一工作油口a和第二工作油口b的油压。检测油口a2和检测油口b2分别用于检测配油端口a和配油端口b的油压。检测油口br和检测油口s分别用于检测制动油口br和驱动油口s在集成端盖内部的油压。泄油口l1和泄油口l2均为行走马达的泄油口，且均连接到油箱或回油油路。
下面举例说明集成端盖在应用于履带机械液压系统时某些工况下的工作原理。在该工况下，第二工作油口b进油，第一工作油口a回油。
第二工作油口b从履带机械液压系统获取高压油源，当压力达到第一预设值时，平衡阀组件2由中位移至左位工作，制动油口br与高压油源联通，行走马达的驻车制动解除。当压力达到液压马达的开启压力值时，行走马达开始工作。控制油口x为行走马达的高低速切换油口，当控制油口x从履带机械液压系统中获取切换信号后，换档阀6切换为右位工作，压力选择阀5从第一工作油口a和第二工作油口b中自动选择压力较高的一侧(在该工况下为第二工作油口b)作为换档阀6的输入油源，压力油进入液压马达的变量机构实现行走马达的切换。在换档阀6处于右位的工作状态(即行走马达处于高速模式)，当第二工作油口b的压力达至第二预设值时，换档阀6自动切换至左位，此时马达进入低速大扭矩模式。
当操作员下达停机指令后，平衡阀组件2处于中位，行走马达在惯性的作用下处于“泵工作状态”。在平衡阀组件2切换到中位之前，缓冲阀组件41与缓冲阀组件42的延迟柱塞在压力油的作用下分别位于柱塞腔体的右端。而平衡阀组件处于中位后，行走马达的进口由高压端转变为低压端，而出口由低压端转变为高压端。
在行走马达的制动过程中，高压油首先进入缓冲阀组件41与缓冲阀组件42，延迟柱塞在高压油的作用下左移，并在液压阻力的作用下，行走马达开始以一个较小的负加速度降速，直至缓冲阀组件41与缓冲阀组件42的延迟柱塞到达柱塞腔体的左端，以实现行走马达的平稳制动。
参考上述行走马达集成阀盖的液压原理实例，图2-4分别示出了本发明行走马达集成阀盖实施例在不同视角的外部结构原理示意图。结合图5-6，在本实施例中，行走马达集成阀盖包括：平衡阀组件2、单向阀组件、缓冲阀组件和盘形铸造盖体1。其中，平衡阀组件2、单向阀组件、缓冲阀组件所分别实现的功能可参考前述行走马达集成阀盖的液压原理实例。
参考图5和图6，盘形铸造盖体1的内部形成有设置所述平衡阀组件2的第一腔室sp1、设置所述单向阀组件的第二腔室sp2和设置所述缓冲阀组件的第三腔室sp3。第一腔室sp1、所述第二腔室sp2和所述第三腔室sp3的中心线均处在第一功能平面fs1(参考图2)上且相互平行。
通过在盘形铸造盖体的内部形成设置平衡阀组件、单向阀组件和缓冲阀组件的多个腔室，并使这些腔室的中心线均处在第一功能平面上且相互平行。这样就使得各个阀组件的布置更加紧凑，减少盘形铸造盖体所需的整体尺寸。在加工时在同一功能平面进行多个腔室的加工，可以减少盘形铸造盖体的翻转和装夹工序，进而简化内部腔室的加工操作，提高加工效率。
为了方便理解，参考图2和图4，在盘形铸造盖体1的配油端面的中心点设置坐标系的原点o。z轴为从原点o指向盘形铸造盖体1的外端面的方向，对于圆形实例的盘形铸造盖体1来说，z轴与盘形铸造盖体1的中心回转轴重合。y轴与第一工作油口a和第二工作油口b的对称中心面重合，且方向为指向行走马达管路的安装方向。x轴则符合笛卡尔坐标系的基本法则。
基于上述坐标系可以定义多个功能面，例如图2和图4中分别示出的九个功能面。其中，第三功能面fs3与第九功能面fs9与坐标面yoz及坐标面xoz重合。平行于坐标面xoz且沿y轴的负方向依次定义第六功能面fs6和第二功能面fs2，平行于坐标面yoz且沿x轴的负方向依次定义第四功能面fs4和第八功能面fs8，沿x轴正方向定义第五功能面fs5和第七功能面fs7，平形于坐标面xoy沿z轴正方向定义第一功能面fs1。上述第一至第九功能面对应的剖面结构可参考图6、9-16。
参考图8和图9，在一些实施例中，行走马达集成阀盖还包括换档阀6和压力选择阀5。在所述盘形铸造盖体1的内部，可以形成设置所述换档阀6的第四腔室sp4和设置所述压力选择阀5的第五腔室sp5。第四腔室sp4和第五腔室sp5均沿垂直于所述第一功能平面fs1的方向设置。为了方便第四腔室sp4和第五腔室sp5的制造，优选使第四腔室sp4和所述第五腔室sp5的中心线均处于同一功能平面(例如图4中示出的第二功能平面fs2上)，而且第四腔室sp4的中心线和所述第五腔室sp5的中心线相互平行。这样在加工时在同一功能平面进行多个腔室的加工，可以减少盘形铸造盖体的翻转和装夹工序，进而简化内部腔室的加工操作，提高加工效率。
在图9中，第四腔室sp4沿垂直于所述第一功能平面fs1的方向在所述盘形铸造盖体1上贯通。相比于相关技术中在阀体上采用径向或盲孔式设计来实现安装换档阀6的第四腔室sp4，这种贯通设计便于在盘形铸造盖体1上采用精度和效率更高的加工方式(例如珩磨工艺等)进行加工，不仅加工难度更低，占用的空间也更小。在加工完成后，后期维护也更加便利。
盘形铸造盖体1的材质可采用球磨铸铁，铸造成型的加工方式能够方便的实现行走马达集成阀盖复杂的内部结构，尤其对于一些基于流体特性而设计的内部特别构造的腔室和通道来说，铸造成型的加工方式相比于其它加工方式来说能够降低加工难度，减少加工工序，提高加工质量和效率。
盘形铸造盖体1的主体部分呈盘形，即厚度方向的尺寸小于其它方向的尺寸，例如圆盘形或类似圆盘形的盘形铸造盖体1的厚度小于盘形铸造盖体1的直径。横截面为多边形的盘形铸造盖体1的厚度小于盘形铸造盖体1在长度或宽度方向的尺寸等。参考图2和图4，在一些实施例中，盘形铸造盖体1的直径φd为290～310mm，厚度δ为70～100mm，这种尺寸的盘形铸造盖体1能够降低所使用的机械设备的移动惯性量。
参考图6，在一些实施例中，第一腔室sp1、第二腔室sp2和第三腔室sp3均可以采用铸造时预留待加工腔，铸造后通过去除材料的方式加工形成。相比于不预留待加工腔的加工方式，采用铸造时预留待加工腔的加工方式可以极大程度地提高加工效率，减少去除材料时所耗费的工时。另一方面，预留的待加工腔还可以实现加工定位作用。
在图6中，第一腔室sp1沿所述盘形铸造盖体1的径向在所述盘形铸造盖体1内贯通，所述单向阀组件31，32和所述缓冲阀组件41，42的数量均为两个，且对应的两个所述第二腔室sp2和两个所述第三腔室sp3分别位于所述第一腔室sp1的两侧。这种结构使得单向阀组件31和32与缓冲阀组件41和42分别从平衡阀组件2的两侧向其靠近，从而获得更加紧凑的内部结构。
参考图4，经过第一腔室sp1的自身轴线中点且垂直于自身轴线的平面即为第三功能平面fs3，而第一腔室sp1相对于该第三功能平面fs3对称。两个所述第二腔室sp2和两个所述第三腔室sp3也均相对于所述第三功能平面fs3对称。这种对称结构在设计和加工上更加合理方便。
参考图7，在一些实施例中，缓冲阀组件41，42的阀座411与所述第三腔室sp3内侧的安装端面之间优选采用轴向密封结构412。相关技术中缓冲阀组件所采用的周向密封圈的密封结构容易造成缓冲阀组件在拆卸时其阀座容易脱落而卡在腔内，导致阀座不容易取出的问题，而在本发明的这些实施例中所采用的轴向密封结构412在确保密封的可靠性的同时，不会在阀座411的周向上造成取出时的阻碍，从而极大限度地降低了维护难度。
在平衡阀组件2、单向阀组件31、单向阀组件32、缓冲阀组件41和缓冲阀组件42的各端口之间的较高压力的液压流体可以通过第一内部通道连接。参考图1的液压原理示意图中的端口编号，编号①、
再参考图5，第二工作油口b、端口①与端口②由第一内部通道tn6完成内部连接，端口③、端口④、端口⑤和端口⑥由第一内部通道tn1和tn3完成内部连接。同样，第一工作油口a、端口
为了使流体在这些内部通道中运动时最大程度地降低压力损失和噪音等级，需要根据流体在内部的流动特性进行流道设计，而设计出的非规则的流道如果单纯采用在阀体上去除材料的方式形成，则不容易符合设计要求，而且加工难度也比较。因此优选使这些第一内部通道tn1、tn2、tn3和tn4采用铸造方式形成。相比于单纯采用机加工的方式，铸造方式可以方便的实现符合设计要求的流道结构。
仍参考图6，在一些实施例中，第一工作油口a和第二工作油口b也设置在第一功能平面fs1上，且第一工作油口a和所述第二工作油口b相对于所述第二功能平面fs2对称。第一工作油口a可以通过第二内部通道tn5分别与第三功能平面fs3一侧的第一腔室sp1和第二腔室sp2连通，而第二工作油口b则可以通过第二内部通道tn6分别与第三功能平面fs3的另一侧的第一腔室sp1和第二腔室sp2连通。
第二内部通道tn5和tn6可以相对于所述第三功能平面fs3对称。在第二内部通道的设计上，可以将第一工作油口a和第二工作油口b设计为均沿轴向呈等截面积。第二内部通道tn5与第一工作油口a的连接位置的截面积大于第一工作油口a的截面积，第二内部通道tn5中远离所述第一工作油口a的部分的截面积小于第二内部通道tn5中靠近所述第一工作油口a的部分的截面积。第二内部通道tn6与第二工作油口b的连接位置的截面积大于第二工作油口b的截面积，第二内部通道tn6中远离所述第二工作油口b的部分的截面积小于第二内部通道tn6中靠近所述第二工作油口b的部分的截面积。这种截面积的变化趋势能够减少流体的压力损失，降低噪音。为了进一步降低压力损失，第二内部通道tn5、tn6内部可采用圆滑过渡处理。
在行走马达集成阀盖中，换档阀6和压力选择阀5属于信号控制阀，此类阀在盘形铸造盖体1的内部连接对流量和压力损失的要求较低，因此，换档阀6和压力选择阀5的各端口对应的内部通道(也称内部孔道)均可通过去除材料的方式加工形成，以提升经济性。参考图1的液压原理示意图中的端口编号，编号⑦为压力选择阀5的接收来自第二工作油口b的输入压力的接收端，编号
结合图1和图6、9-16所示的第一至第九功能面对应的剖面结构。控制阀组件中各个内部孔道的连通关系、各个内部孔道的分布位置以及共同实现的功能实例可参考下表。
回到图2，在一些实施例中，所述第一功能平面fs1上设有第一工作油口a、第二工作油口b和泄油口，所述第一工作油口a和所述第二工作油口b的中心线方向与所述泄油口的中心线方向一致或呈锐角。这种布置方式能够给系统管路提供较大安装空间和合理方便的管路安装方式。泄油口的数量优选为两个，即泄油口l1和l2，第一工作油口a和第二工作油口b可位于泄油口l1和l2之间。这种双泄油口结构可以使阀盖的外接管路的布置自由度更高。
参考图3，盘形铸造盖体1在沿垂直于所述第一功能平面fs1的方向具有相对的第一端面(即前文中提到的配油端面)和第二端面(即前文中提到的外端面)。在所述第一端面上设有用于实现配油的配油端口a，b，在所述第二端面上集中设置多个检测油口a1，b1，a2，b2，s，br。通过将多个检测油口布置在盘形铸造盖体1外侧的第二端面，从而方便行走马达的状态检测。这些检测油口a1，b1，a2，b2，s，br均可采用去除材料的方式加工形成，以提升经济性。
上述配油端口a，b及其内侧通道tn7，tn8采用铸造方式形成。参考图17(a)-(d)所分别示出得本发明行走马达集成阀盖实施例的盘形铸造盖体的内部铸造通道的正视方向以及a到c向的结构示意图，配油端口a，b在从所述第一端面指向所述第二端面的方向上呈现渐缩形状，类似于碗型或倒圆锥台型。这种结构能够方便行走马达集成阀盖的铸造成型，并且更符合流体流动要求，尽量地降低流体在流经端口及内侧通道时的压力损失和气蚀发生风险。
通过对本发明行走马达集成阀盖的前述各实施例的说明，本发明的行走马达集成阀盖的一些实施例布局紧凑，有效地利用了有限的空间，降低了产品安装体积。还有一些实施例的内部腔室和孔道设计合理，加工方便，在保证产品的设计需求的同时，降低加工难度和加工成本。
上述本发明行走马达集成阀盖的各实施例可适用于行走马达，尤其是履带机械中应用的行走马达，因此本发明还提供了一种行走马达，包括前述的行走马达集成阀盖。
需要说明的是，上述行走马达集成阀盖的液压原理仅为举例说明，不应理解为本发明对行走马达集成阀盖的液压原理的严格限定，例如在另一些行走马达集成阀盖的液压原理实例中可以只使用单个单向阀组件和缓冲阀组件。基于相同或相近的液压原理的行走马达集成阀盖的阀体结构及组件安装方式也并不限于上述附图及文字中所记载的实施例。另外，在前述实施例的说明中，为了清晰展示阀盖内各个腔室、内部通道以及油口的之间的逻辑关系，定义了若干功能面。这些功能面是为了方便理解，但并非对腔室、内部通道以及油口的设置位置和连通方式的唯一限定。根据需要，还通过加工或铸造的手段形成一些辅助面，利用辅助面来实现相应的设置和连通。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
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