专利名称：曲轴连杆低速大扭矩液压马达数字式配流与调速机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种机械工程技术领域液压马达的配流与调速机构，具体地说， 是一种曲轴连杆低速大扭矩液压马达数字式配流与调速机构。
背景技术：
目前广泛使用的曲轴连杆式低速大扭矩液压马达的配流方式分为两种，径向轴配 流机构和端面配流机构，实质上都属机械位置控制配流方式；并且，它们的结构都非常复 杂，尺寸要求精度高，机械加工难度大，还不能实现液压马达的速度调节。经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号CN2079226，
公开日为1991年6月 19日，该专利名称为一种超高压阀式配流轴向柱塞泵。中国专利公开号CN2221111，公开 日为1996年2月28日，该专利名称为新型阀配流式高压轴向柱塞泵。这两个专利无法直 接应用在曲轴连杆式低速大扭矩液压马达上，因为曲轴连杆式低速大扭矩液压马达是径向 柱塞液压马达。中国专利公开号CN2361871，
公开日为2000年2月2日，该专利名称为阀 配流滚轮柱塞泵，此柱塞泵以组合偏心轴代替常用的曲轴，以滚轮代替常用的连杆，不再是 曲轴连杆式结构，该专利无法直接应用在曲轴连杆式低速大扭矩液压马达上。中国专利公 开号CN1800634，
公开日为2006年7月12日，该专利名称为曲轴连杆式低速大扭矩液压 马达电控阀配流机构。该专利提出了一种采用高速电磁开关阀配流机构的原理方案，使用 的是两位三通阀，在位置检测上采用了十个电感式接近开关。在进一步的文献检索中，尚未发现与本发明主题相同或者类似的文献报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种曲轴连杆式低速大扭矩液压 马达数字式配流与调速机构。本发明采用高速电磁开关阀组来取代传统配流轴或配流盘形 成的数字式配流与调速装置，从根本上克服机械位置控制配流方式机械效率和容积效率低 的固有缺点，并提高液压马达的控制与调节特性。本发明是通过以下技术方案实现的本发明包括十个高速电磁开关阀、电子控制器(ECU)、角度编码器、编码器法兰、 弹性联轴器、配流阀块本体、角接触球轴承、配流连接轴。高速电磁开关阀分别设置在配流 阀块本体上，配流连接轴与角度编码器通过弹性联轴器连接，角度编码器与编码器法兰连 接，编码器法兰与配流阀块本体连接，角接触球轴承与编码器法兰、弹性联轴器、骨架油封、 配流连接轴同轴设置在配流阀块上，电子控制器与角度编码器连接并且接受角度编码器信 号作为输入信号，电子控制器与高速电磁开关阀连接并且输出驱动高速电磁开关阀的PWM 信号。所述的高速电磁开关阀为两位二通高速电磁开关阀，十个两位二通高速电磁开关 阀两个为一组，互相垂直设置在配流阀块本体的两个面上。所述的两位二通高速电磁开关 阀在没有电信号时，阀口断开，有电信号时，阀口连通。所述的角度编码器为绝对值型角度编码器。在弹性联轴器和角接触球轴承两者之间设置骨架油封作为密封构件。本发明使用一个绝对值型角度编码器来检测液压马达曲轴的转角，这个角度编码 器与其配件一起安装在配流阀块本体上。电子控制器根据角度编码器所测转角来决定十个 高速电磁开关阀的通断状态，从而有规律地控制液压马达各个柱塞腔的进油与回油。配流 阀块本体与低速大扭矩马达本体连接，配流阀块本体上的进出流道与供油系统的高压进油 口和低压回油口分别连通。本发明将柴油机共轨式电控燃油喷射系统的原理应用于曲轴连杆式低速大扭矩 液压马达，集成电子控制技术、传感检测技术以及高速电磁开关阀技术来设计一种使用微 控制器或者计算机实现的数字式配流与调速机构，从而使曲轴连杆式低速大扭矩液压马达 由机械位置控制配流方式转变成高速电磁开关阀控制配流方式，从根本上克服机械位置控 制配流方式机械效率和容积效率低的固有缺点，并提高液压马达的控制与调节特性。本发明的有益效果是此数字式配流与调速机构集微控制器技术、现代数字传感 检测技术以及高速电磁开关阀控制技术于一身，使传统曲轴连杆式低速大扭矩液压马达由 机械位置控制配流方式转变成数字式配流方式，简化了结构与加工工艺，并且，该配流机构 具有极高的容积效率和机械效率，达到了节能目的，另外，通过控制高速电磁开关阀组的通 电顺序和进行PWM控制，可以很容易实现液压马达的正反转和转速的调节，增大了液压马 达的使用灵活性和应用范围。
图1为本发明原理示意图；图2为本发明实施例一侧结构示意图；图3为本发明实施例另一侧结构示意图；图4为本发明实施例结构示意图；其中1_10高速电磁开关阀、11液压站、12电子控制器(ECU)、13控制线、14-18低 速大扭矩液压马达柱塞腔、19角度编码器、20编码器法兰、21弹性联轴器、22配流阀块本 体、23骨架油封、24角接触球轴承、25配流连接轴。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例作详细说明以下实施例在以本发明技术方案为 前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。实施例如图1-4所示，本实施例包括十个高速电磁开关阀(1-10)、电子控制器(12)、角 度编码器(19)、编码器法兰(20)、弹性联轴器(21)、配流阀块本体(22)、骨架油封(23)、角 接触球轴承(24)、配流连接轴(25)，高速电磁开关阀分别设置在配流阀块本体的两个垂直 面上，配流连接轴与角度编码器通过弹性联轴器连接，角度编码器与编码器法兰连接，编码 器法兰与配流阀块本体连接，角接触球轴承与编码器法兰、弹性联轴器、骨架油封、配流连 接轴同轴设置在配流阀块上，电子控制器与绝对值角度编码器连接并且接受角度编码器信 号作为输入信号，电子控制器与高速电磁开关阀连接并且输出驱动高速电磁开关阀的PWM信号。所述的高速电磁开关阀为两位二通结构型，十个两位二通高速电磁开关阀两个为 一组，互相垂直设置在配流阀块本体的两个面上。每一组高速电磁开关阀控制一个对应的 液压马达柱塞腔进回油。其中，高速电磁开关阀1，2控制柱塞腔14(1)；高速电磁开关阀3， 4控制柱塞腔18 (II)；高速电磁开关阀5，6控制柱塞腔17 (III)；高速电磁开关阀7，8控制 柱塞腔16 (IV)；高速电磁开关阀9，10控制柱塞腔15 (V)；并且，高速电磁开关阀1，3，5，7，9 控制对应柱塞腔进油，高速电磁开关阀2，4，6，8，10控制对应柱塞腔回油。所述的两位二通高速电磁开关阀在没有电信号时，阀口断开，有电信号时，阀口连 通。所述的角度编码器为绝对值型角度编码器。在弹性联轴器和角接触球轴承两者之间设 置骨架油封作为密封构件。如图1所示，显示了本实施例的工作原理。曲轴角度与柱塞腔进、回油关系，曲轴角度与两位二通高速电磁开关阀通断电状 态的关系如下规定上死点处于I号柱塞腔位置时，角度定为起始零度，逆时针方向角度增 大，范围为0 360°。当液压马达曲轴逆时针方向旋转时，柱塞腔I、II、III通高压油(进 油)，柱塞腔IV、V通低压油(回油)。因为五个柱塞径向均勻等分分布，故可以从0 72° 的转角范围进行分析，建立液压马达曲轴转角与柱塞腔进、回油间的关系，其他转角角度区 间的分析类似。通过分析，现得到如下的关系(1)角度0°，I腔处于上死点位置。(2)0 <角度<36°，逆时针旋转，角度处于这个区间。依据上死点——下死点连 线，把液压马达区域分为高压区和低压区，柱塞腔I、II、III仍然处于高压区，此时柱塞腔 III未进入低压区。故进回油状态仍保持上述状态。(3)角度36°，柱塞III处于下死点位置，即处于高压区和低压区分界线上。(4)36° <角度<72°，上死点——下死点连线越过柱塞腔III，柱塞腔III进入 低压区。此时，柱塞腔I、II处于高压区，进油；柱塞腔III、IV、V处于低压区，回油。(5)角度72°，柱塞腔V处于上死点位置，即将进入高压区。以下进入类似循环。控制柱塞腔I、II、III、IV、V的高速电磁开关阀的标号为1 10，阀1、2控制柱 塞I，其中阀1控制进油，称为进油阀；阀2控制回油，称为回油阀，其他类似。故进油阀号 为1、3、5、7和9，回油阀号为2、4、6、8和10。阀通电时，油路打开，阀断电时，油路关闭。由此可以得到液压马达曲轴逆时针方向旋转时，液压马达曲轴转角与柱塞腔进、 回油间的关系，如表2-1所示。表2-1逆时针旋转，配流关系表
权利要求
一种曲轴连杆低速大扭矩液压马达数字式配流与调速机构，其特征在于，包括十个高速电磁开关阀、电子控制器、角度编码器、编码器法兰、弹性联轴器、配流阀块本体、角接触球轴承、配流连接轴，高速电磁开关阀分别设置在配流阀块本体两个垂直面上，配流连接轴与角度编码器通过弹性联轴器连接，角度编码器与编码器法兰连接，编码器法兰与配流阀块本体连接，角接触球轴承与编码器法兰、弹性联轴器、骨架油封、配流连接轴同轴设置在配流阀块上，电子控制器与角度编码器连接并且接受角度编码器信号作为输入信号，电子控制器与高速电磁开关阀连接并且输出驱动高速电磁开关阀的PWM信号。
2.根据权利要求1所述的曲轴连杆低速大扭矩液压马达数字式配流与调速机构，其特 征是，所述的高速电磁开关阀为两位二通高速电磁开关阀，十个两位二通高速电磁开关阀 两个为一组，互相垂直设置在配流阀块本体的两个面上。
3.根据权利要求2所述的曲轴连杆低速大扭矩液压马达数字式配流与调速机构，其特 征是，所述的两位二通高速电磁开关阀在没有电信号时，阀口断开，有电信号时，阀口连通。
4.根据权利要求1所述的曲轴连杆低速大扭矩液压马达数字式配流与调速机构，其特 征是，所述的角度编码器为绝对值型角度编码器。
5.根据权利要求1所述的曲轴连杆低速大扭矩液压马达数字式配流与调速机构，其特 征是，在弹性联轴器和角接触球轴承两者之间设置骨架油封作为密封构件。
全文摘要
一种机械工程技术领域的曲轴连杆低速大扭矩液压马达数字式配流与调速机构。高速电磁开关阀分别设置在配流阀块本体的两个垂直面上，配流连接轴与角度编码器通过弹性联轴器连接，角度编码器与编码器法兰连接，编码器法兰与配流阀块本体连接，角接触球轴承与编码器法兰、弹性联轴器、骨架油封、配流连接轴同轴设置在配流阀块上，电子控制器与角度编码器连接并且接受角度编码器信号作为输入信号，电子控制器与高速电磁开关阀连接并且输出驱动高速电磁开关阀的PWM信号。本发明采用高速电磁开关阀组来取代传统配流轴或配流盘形成数字式配流与调速装置，从根本上克服机械位置控制配流方式机械效率和容积效率低的固有缺点，并提高液压马达的控制与调节特性。
文档编号F03C1/40GK101968028SQ201010283909
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者施光林, 泮健 申请人:上海交通大学