内曲线径向柱塞马达的制作方法

1.本技术涉及液压马达领域，特别是涉及一种内曲线径向柱塞马达。


背景技术：

2.内曲线径向柱塞马达是一种通过液压油驱动工作柱塞沿着柱塞孔径向移动以驱动输出轴转动的装置。由于内曲线径向柱塞马达具有轴向构造空间较小的优势，因此其可以被广泛的应用于工程机械(压路机、滑移装载机、装载机、叉车)、矿山(掘进机)、地质、军工、船舶、农业机械中的行走及驱动系统中。
3.然而，现有的内曲线径向柱塞马达的使用寿命通常都较短，因此，其使用寿命亟需被进一步提高。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型提供一种内曲线径向柱塞马达，包括：壳体，其内部设有曲面导轨并限定出内腔；缸体，其位于所述内腔中并且设有柱塞孔；柱塞，其设置在所述柱塞孔内，且通过柱塞座支撑有滚柱，所述滚柱抵接在所述曲面导轨上；其中，所述柱塞座和所述滚柱的沿所述滚柱的轴向方向的长度均大于所述柱塞的直径。
5.可选地，所述柱塞孔包括圆柱形部分和非圆柱形部分，所述非圆柱形部分包括第一限位平面和第二限位平面，所述第一限位平面和所述第二限位平面分别面向所述滚柱的两个轴向端平面。
6.可选地，所述非圆柱形部分包括与所述柱塞相接触的中间部，所述中间部还包括相对的第一中间部和第二中间部，所述第一中间部和第二中间部的圆心角之和大于120
°
。
7.可选地，所述柱塞孔还包括分别连接所述第一限位平面、第二限位平面与所述第一中间部、第二中间部的四个孔。
8.可选地，所述滚柱的轴向长度p与所述柱塞直径d的比值，以及所述柱塞座的轴向长度s与所述柱塞直径d的比值符合以下关系式：1.1《p/d≤1.5，1.1≤s/d《1.5。
9.可选地，所述滚柱的轴向长度p与所述柱塞直径d的比值符合以下关系式：1.2≤p/d≤1.3。
10.可选地，所述柱塞座的轴向长度s比所述滚柱的轴向长度p小0.3-2.4mm。
11.可选地，所述柱塞座大致呈弧板形，且所述柱塞座的侧边具有渐缩部，以使所述柱塞座的轴向两端处的周向尺寸小于所述柱塞座的中央处的周向尺寸。
12.可选地，在所述柱塞座的中间具有凹陷部，所述凹陷部设有油口，所述柱塞上设有油路，所述油路与所述油口连通。
13.可选地，所述柱塞座与所述柱塞之间，围绕所述油口设有密封圈。
14.本技术的实施例将内曲线径向柱塞马达的柱塞、柱塞座和滚柱均设置在柱塞孔内，且将柱塞座和滚柱的轴向方向的长度均设置为大于柱塞的直径，通过这样的设置可降低滚柱和柱塞座的接触应力以延长内曲线径向柱塞马达的使用寿命。
附图说明
15.为了便于理解本实用新型，在下文中基于示例性实施例并结合附图来更详细地描述本实用新型。在附图中使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的构件。应该理解的是，附图仅是示意性的，附图中的构件的尺寸和比例不一定精确。
16.图1是本技术实施例提供的内曲线径向柱塞马达的纵向剖视图。
17.图2是图1中a-a处的局部剖视图。
18.图3是图1中的柱塞的结构示意图。
19.图4是图3中的柱塞的纵向剖视图。
20.图5是本技术实施例提供的内曲线径向柱塞马达的局部结构视图。
21.图6是本技术实施例提供的内曲线径向柱塞马达的另一局部结构视图。
具体实施方式
22.以下参照附图对本技术的内曲线径向柱塞马达的实施方式进行说明，说明中的“前后上下”的概念与图中的左右上下对应。
23.本技术实施例提供一种内曲线径向柱塞马达，该内曲线径向柱塞马达为静液压径向柱塞马达。如图1所示，该内曲线径向柱塞马达可包括：壳体1，输出轴2，缸体3以及柱塞4。
24.在一些实施例中，如图1所示，壳体1可包括前壳体11、后壳体12和后盖5。
25.结合如图2可清晰的看出，前壳体11的内部设有曲面轨道111，曲面轨道111由多个凹面112和凸面113以凹凸相接的连接形式形成，且曲面轨道111可与前壳体11一体的形成。
26.继续参见图1，后壳体12的外壁上还设有油口121，油口121可有两个，一个为进油口122，另一个为出油口(图中未示出)，且两个油口121可以互相切换(即出油口为122，另一个为进油口)。
27.后壳体12的内部还设有环形流道123和内部分配通路124。油口121可与环形流道123连通，环形流道123设置为沿圆周方向围绕后壳体的中心轴线延伸。环形流道123可以有多个(例如，2个、4个或6个)，且可被配置为其中的一半与进油口连通，另一半与出油口连通。内部分配通路124与环形流道123连通，内部分配通路124也可以有多个，其可被设置为部分沿着后壳体12的轴线方向延伸且沿着后壳体12的圆周方向均匀地分布。此外，后壳体12的前端与前壳体11连接，后壳体12的后端与后盖5连接。前壳体11、后壳体12以及后盖5共同限定出内腔13。
28.在另一些实施例中，壳体1可以是一体式的或者以更多的部件组成，其设有上述前壳体11和后壳体12内的结构(曲面轨道、油口、内腔等)。
29.继续参见图1，输出轴2的前端伸出至内腔13的外部，输出轴2的后端位于内腔13内。
30.缸体3(也可称为转子)位于内腔13中且被设置在对应于曲面轨道111的位置处，且缸体3与输出轴2连接。本技术实施例对其连接方式不做具体的限定，例如可以通过键连接(例如，平键或花键，图2示出了花键的内齿31)。如图1所示，缸体3上设有柱塞孔32，柱塞孔32可设置为沿缸体的径向方向朝外延伸。图2清晰的示出，柱塞孔32可被设置为多个，多个柱塞孔32可沿缸体的圆周方向均匀地分布。
31.继续参见图1，柱塞4位于柱塞孔32内且能够对柱塞孔32进行密封以形成工作腔
33。缸体3上还设有油道34，其沿着缸体的轴向方向延伸且与工作腔33连通，油道34的个数与工作腔33的个数一致。油道34的设置可在不同的时刻将工作腔33与后壳体12内的不同的内部分配通路124连通，也就是说，缸体在转动的过程中，其每个油道34既可以和与进油口122连通的内部分配通路124连通也可以和与出油口连通的内部分配通路124连通，油道34与哪个内部分配通路124连通取决于缸体3转动时的位置。在一些实施例中，油道34的个数和内部分配通路124的个数可以不一致。
32.如图1、图3和图4所示，柱塞4上通过柱塞座41支撑有滚柱42。柱塞座41装配在柱塞4的内部，滚柱42嵌入在支撑座41和柱塞4所形成的空间43内，且滚柱42可绕着其轴线l转动。柱塞4通过滚柱42间接地抵接在曲面导轨111上，以在曲面导轨111的引导下径向运动。柱塞孔32还可用于容纳柱塞座41和滚柱42，以允许柱塞座41和滚柱42具有足够的运动空间。
33.具体来说，如图1和图2所示，当后壳体12上的进油口122流入液压油时，液压油经过与之连通的环形流道123和内部分配通路124通入在当下时刻与内部分配通路连通的油道34内，从而流入至与此油道34对应的工作腔33内。此工作腔33内的柱塞4会在液压油的作用下沿着柱塞孔32的延伸方向向外伸出以使滚柱42抵接在曲面导轨111上。此时，工作腔33的容积变大，进油口122通入的液压油可以驱使柱塞4推动滚柱42沿着曲面导轨111从其凸面113的最顶端运动至凹面112的最底端，缸体3也随柱塞4的转动而转动。当滚柱42经过曲面导轨111的凹面112的最底端处后，滚柱42和柱塞4沿着缸体3的径向向内运动从而将其工作腔33内的液压油通过油道34输出至与出油口连通的内部分配通路124和环形流道123中，最终通过出油口排出。由于输出轴2与缸体3连接，因此缸体3的转动可以驱动输出轴2转动。每个柱塞4旋转一周一共作用的次数为凹面112的个数，多个柱塞4可交替作用。
34.如图3所示，柱塞座41沿着滚柱42的轴向方向的长度p和滚柱42沿着滚柱42的轴向方向的长度s均大于柱塞4的直径。需要说明的是，滚柱42的轴向方向是指滚柱42沿着其轴线l的延伸方向。
35.发明人发现，当柱塞4通过滚柱42抵接在曲面轨道111上以在柱塞孔32内往复运动时，曲面轨道111会对滚柱42的接触面产生作用力，该作用力进一步的会使滚柱42对柱塞座41的接触面也产生作用力，这些作用力均可以称为接触应力。单位面积上的接触应力太大会导致滚柱42和柱塞座41的表面形成损伤，从而影响内曲线柱塞马达的使用寿命。
36.本技术的实施例将内曲线径向柱塞马达的柱塞4、柱塞座41和滚柱42均设置在柱塞孔32内，且将柱塞座41和滚柱42的轴向方向的长度均设置为大于柱塞4的直径。通过这样的设置可使柱塞座41与滚柱42的接触面积增大，从而可降低滚柱42和柱塞座41的单位接触面积上的接触应力以延长内曲线径向柱塞马达的使用寿命。
37.在现有设计中，滚柱与柱塞座的轴向长度通常小于柱塞的直径，从而能够在圆柱形的柱塞孔中移动。即使在少数设计中，滚柱长度大于柱塞直径，其所使用的柱塞座的尺寸也小于柱塞直径，即，柱塞座完全安装在柱塞内而不会从柱塞两侧伸出。这可能是因为本领域技术人员普遍认为，滚柱是经由柱塞座由柱塞支撑的，所以滚柱受到支撑的面积由柱塞直径确定，而与柱塞座无关，因此没有必要增大支撑座直径。但本技术的发明人发现，即使在柱塞直径一定的情况下，增大柱塞座也能够改善对滚柱的支撑，延长柱塞座和滚柱的寿命。
38.本技术实施例对柱塞座41和滚柱42的长度不做具体的限定，只要柱塞座41和滚柱42的长度尺寸均大于柱塞4的直径即可。柱塞座41的长度等于或略小于滚柱42的长度。例如，在滚柱42上设置有倒圆角的情况下，柱塞座41可与滚柱42的除圆角外的柱面部分具有相同长度。作为一种实现方式，如图3所示，柱塞座41的轴向长度s比滚柱42的轴向长度p小0.3-2.4mm。通过将柱塞座41的轴向长度设置为略小于滚柱42的轴向长度能够在保证柱塞座41的接触应力为最小的情况下，还有利于柱塞座41在柱塞4中的装配。
39.作为一种实现方式，滚柱42的轴向长度p与柱塞4的直径d的比值符合以下关系式：1.1《p/d≤1.5，柱塞座41的轴向长度s与柱塞4直径d的比值符合以下关系式：1.1≤s/d《1.5。优选地，滚柱42的轴向长度p与柱塞4的直径d的比值符合以下关系式：1.2《p/d≤1.3。通过将柱塞座41和滚柱42的长度与柱塞4的直径d的尺寸设置在以上范围内，可使柱塞座41和滚柱42能提供较高的驱动力的同时还具有相对较小的接触应力，从而提高马达的使用寿命。
40.作为另一种实现方式，如图4所示，柱塞座41大致呈弧板形。结合图3所示，柱塞座41的侧边具有渐缩部411。减缩部411为在弧板形的柱塞座41的四个角上进行切削而形成的，渐缩部411能使柱塞座41的轴向两端412处的周向尺寸小于柱塞座41的轴向中央处413的周向尺寸。需要说明的是，周向尺寸是指弧长。本技术实施例对于缩减部411的具体结构不做具体的限定，例如缩减部411可以是斜面或者弧面。通过设置渐缩部411，能够减小柱塞座41的角部的应力，进一步提高马达的使用寿命。
41.作为又一种实现方式，如图4所示，在柱塞座41的中间具有凹陷部414，凹陷部414可使柱塞座41与滚柱的之间具有空腔44。凹陷部414中设有油口415，柱塞4上还设有油路45，油路45与油口415连通。结合图1所示，油路45与工作腔33连通，在柱塞4运动的过程中，工作腔33的油液可通过油路45输入空腔44之中，从而可使滚柱42在转动过程中得到润滑，以减小滚柱42的磨损。
42.本技术对柱塞座42与柱塞4的连接方式以及柱塞4和柱塞孔32的连接方式不做具体的限定。作为一个示例，如图4所示，柱塞座41与柱塞4之间，围绕油口415设有密封圈46。作为另一个示例，如图4所示，柱塞4与柱塞孔32之间还可以设有密封圈47和环绕密封圈的挡圈48。通过设置密封圈使密封性能更好。本技术对密封圈46和密封圈47的类型不做具体的限定，例如，可以是o型圈或者v型圈，或者是涂覆有特氟龙的密封圈。
43.本技术实施例对柱塞孔的结构不做具体的限定，只要柱塞孔既能与柱塞配合形成工作腔又能容纳柱塞座和滚柱即可。作为一种实现方式，如图1所示，柱塞孔32包括圆柱形部分321和非圆柱形部分322。圆柱形部分321的直径和柱塞4的直径大致相同，且柱塞4的一部分总是位于圆柱形部分321内，以对圆柱形部分321进行密封而形成工作腔33。结合图5和图6所示，非圆柱形部分322为容纳柱塞4、柱塞座41及滚柱42的部分，该部分的设置能够允许柱塞4、柱塞座41及滚柱42在柱塞孔32内进行往复运动。非圆柱形部分322包括第一限位平面323和第二限位平面324，第一限位平面323和第二限位平面324分别面向滚柱42的两个轴向端平面421。本技术实施例使用非圆柱部分321的两个限位平面构成滚柱42的轴向限位，可以避免滚柱42及柱塞4在缸体3转动的过程中发生偏转。另外，本技术实施例使用柱塞孔32的一部分进行限位，可以避免使用另外的轴向卡簧进行限位，从而避免了卡簧脱落问题。
44.本技术实施例对非圆柱部分322的结构不做具体的限定，只要非圆柱部分的结构既不影响柱塞、柱塞座及滚柱的运动还能对滚柱进行限位即可。
45.作为一种实现方式，非圆柱形部分322可以是矩形孔状，矩形孔的长边所对应的两个的端面形成第一限位平面和第二限位平面。
46.作为另一种实现方式，如图5和图6所示，非圆柱形部分322为异形孔状。非圆柱形部分322包括第一限位平面323和第二限位平面324，以及位于他们之间且与它们连接的中间部325。中间部325的横截面为圆形的一部分，且中间部325的直径与圆柱形部分321的直径相同，因此能够与柱塞4相接触。具体来说，中间部325包括相对设置的第一中间部326和第二中间部327，第一中间部326的圆弧所对应的圆心角为θ1，第二中间部327的圆弧所对应的圆心角为θ2，θ1和θ2的和大于120
°
。通过设置中间部以及对中间部进行限定可以保证柱塞4和柱塞孔32之间具有足够的接触面，减少柱塞4和柱塞孔32的接触应力的同时还可以保证柱塞4得到有效的引导和支撑。
47.本技术实施例对第一限位平面和第二限位平面与中间部的连接方式不做具体的限定。例如，第一中间部326和第二中间部327均可通过平面分别与第一限位平面323和第二限位平面324连接。或者，第一中间部326和第二中间部327还可通过弧面分别与第一限位平面323和第二限位平面324连接。如图5和图6所示，柱塞孔32的非圆柱形部分322还包括四个孔335、336、337和338，第一中间部326和第二中间部327分别通过孔335和孔336与第一限位平面323连接，第一中间部326和第二中间部327分别通过孔338和孔337与第二限位平面324连接。通过设置孔335、336、337和338可使第一中间部326和第二中间部327通过弧面分别与第一限位平面323和第二限位平面324连接，在简化非圆柱部分加工方式的同时可使非圆柱部分具有足够的容纳空间。
48.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本技术的保护范围之内。