CN104314784B - 一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构，包括内部安装有斜盘的柱塞泵壳体，柱塞泵壳体中分别安装有控制阀组和控制斜盘倾斜角度的变量阀，控制阀组至少包括由第二阀套和第二阀芯相配组成的控制阀以及由第一阀套和第一阀芯相配组成的换向阀，变量阀包括相配装的变量阀座以及变量阀芯和用于拨动斜盘的变量拨块，变量阀和第一阀套间铰链有由变量阀芯位移形成的负反馈控制换向阀阀口开口大小的杠杆机构，阀口包括进油口和回油口，柱塞泵壳体安装有调节阀座组件，并且柱塞泵壳体制有压力控制油进入控制阀控制换向阀的控制油道。本发明结构紧凑，体积小，功质比高，功能丰富，为液压设备的小型化设计提供了一个新的路径。

Description

一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别是涉及工程机械领域中的液压控制技术，具体地说是一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构。

背景技术

随着工业技术的发展以及以环保意识的增强，在当前能源紧缺的情况下，越来越多的行业开始注重节能减排和环保，各个领域都在极力推行节能设计。工程机械作为一个高能耗的领域，因而具有非常广阔的节能改进空间。现有技术中，轴向柱塞式液压泵的恒功率控制都是通过变量机构改变斜盘倾角来实现的，目前比较通用的变量机构一般设计为在斜盘的两端分别设置正向控制机构和反向控制机构，两机构由安装在泵壳体之外的控制阀部分来控制。这种控制机构不仅结构复杂，体积庞大，而且所需部件繁多，制造成本高，组配安装不便，因此难以实现液压设备的小型化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供结构紧凑，体积小，功质比高，功能丰富、方便安装使用的一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构，包括内部安装有斜盘的柱塞泵壳体，柱塞泵壳体中分别安装有控制阀组和用于正反向控制斜盘倾斜角度以调整柱塞行程的变量阀，控制阀组至少包括由第二阀套和第二阀芯相配组成的控制阀以及受该控制阀控制的由第一阀套和第一阀芯相配组成的换向阀，变量阀包括相配装的变量阀座以及变量阀芯和用于拨动斜盘的变量拨块，变量阀和第一阀套间铰链有由变量阀芯位移形成的负反馈控制换向阀阀口开口大小的杠杆机构，阀口包括经换向阀为变量阀芯的大端提供压力控制油的进油口和经换向阀泄荷变量阀芯的大端压力控制油的回油口，柱塞泵壳体安装有用于调节控制阀组和变量阀动作压力的调节阀座组件，并且柱塞泵壳体制有压力控制油进入控制阀控制换向阀的控制油道。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

上述的杠杆机构包括以拨杆销为旋转轴心的拨杆，拨杆的一端铰链在第一阀套上，该拨杆的另一端与定位套配在变量阀芯上的变量拨块相铰链。

上述的第一阀套上安装有台阶销，拨杆制有与该台阶销转动配合的销孔，变量拨块上安装有拨块销，拨杆开有与拨块销相配合的具有一端开口的销槽，拨杆销设置在相对靠近台阶销的一端。

上述的柱塞泵壳体贯通制有控制阀组腔，控制阀组还包括由第三阀套和第三阀芯相配组成的用于为后续***中附加其它控制而预留的预控阀；预控阀、控制阀和换向阀依次配装在柱塞泵壳体的控制阀组腔中。

上述的变量阀配装在柱塞泵壳体制有的变量阀腔中，变量阀座顶接在变量阀芯的大端一侧，变量阀腔位于变量阀芯小端的腔口上安装有第二螺塞，控制阀组腔与安装第二螺塞同一侧的左腔口安装有第一螺塞。

上述的调节阀座组件包括与柱塞泵壳体固定配装的调节阀座以及安装在调节阀座中用于螺旋调节变量阀的螺纹顶杆和用于预设换向阀开启压力大小的调压阀，螺纹顶杆与变量阀座相顶接，并且螺纹顶杆配设有顶杆锁紧螺母。

上述的调压阀包括经丝套依次压装在调节阀座中的调压弹簧座、调压大弹簧、调压小弹簧和调压阀杆；调压弹簧座左端面与第一阀芯右端面相顶接，丝套螺旋安装有与调压阀杆顶接的调压螺杆，调压螺杆配装有调压锁紧螺母。

上述的调压大弹簧和调压小弹簧相套设置，并且调压大弹簧的两端分别与调压弹簧座和丝套相顶接，调压小弹簧的两端分别与调压弹簧座和调压阀杆相顶接。

上述的柱塞泵壳体上安装有由两个单向阀组成的梭阀，进油口连通梭阀的出油端，并且柱塞泵壳体中制有连通梭阀的出油端和变量阀芯(52)小端的油道。

上述的柱塞泵壳体至少具有P1压力油口和P2压力油口，梭阀两进油端分别与P1压力油口和P2压力油口相连通，进油口的压力控制油为P1压力油口和P2压力油口两路压力油中较强一路的压力油，进入控制阀的压力控制油为分别由P1压力油口和P2压力油口提供的两路不同压力的压力油。

与现有技术相比，本发明在柱塞泵壳体中集成组装有控制阀组和用于正反向控制斜盘倾斜角度以调整柱塞行程的变量阀以及杠杆机构，本发明的设计将斜盘正反向控制集成在一起，在斜盘的一端控制，不仅减小了斜盘本身的体积而且大大减小了泵整体设计的体积。此外此设计将控制阀与变量阀芯分布在相近的平面上，集成于泵壳体内部，大大减小了整体设计体积。本发明还能根据需要方便地调整功率范围，设置有预控阀能用于后续***中附加的其它控制，因而也大大拓宽了本发明的应用范围。

本发明不但能完成泵恒功率控制，而且结构紧凑，体积小，功质比高，功能丰富，为液压设备的小型化设计提供了一个新的路径。

附图说明

图1是本发明实施例的机械伺服恒功率控制机构原理图；

图2是本发明斜盘与变量阀的局部结构示意图；

图3是本发明杠杆机构与控制阀组和变量阀的局部结构示意图；

图4是本发明控制阀组和变量阀的局部结构示意图；

图5是本发明调节阀座组件的剖视结构图；

图6是集成有本发明的液压泵主视图；

图7是图6的左视图；

图8是图6的右视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

图1至图5为本发明的结构示意图。

其中的附图标记为：进油口A、回油口B、油塞E、柱塞泵壳体1、斜盘11、换向阀2、第一阀套21、第一阀芯22、控制阀3、第二阀套31、第二阀芯32、预控阀4、第三阀套41、第三阀芯42、变量阀5、变量阀座51、变量阀芯52、变量拨块53、杠杆机构6、拨杆61、台阶销62、拨杆销63、拨块销64、调节阀座组件7、调节阀座71、螺纹顶杆72、顶杆锁紧螺母73、丝套74、调压弹簧座75、调压大弹簧76、调压小弹簧77、调压阀杆78、调压螺杆79、第一螺塞81、第二螺塞82、梭阀9。

如图1至图5所示，本发明的一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构，包括内部安装有斜盘11的柱塞泵壳体1，柱塞泵壳体1中分别安装有控制阀组和用于正反向控制斜盘11倾斜角度以调整柱塞行程的变量阀5，控制阀组至少包括由第二阀套31和第二阀芯32相配组成的控制阀3以及受该控制阀控制的由第一阀套21和第一阀芯22相配组成的换向阀2，变量阀5包括相配装的变量阀座51以及变量阀芯52和用于拨动斜盘11的变量拨块53，变量阀5和第一阀套21间铰链有由变量阀芯52位移形成的负反馈控制换向阀2阀口开口大小的杠杆机构6，阀口包括经换向阀2为变量阀芯52的大端提供压力控制油的进油口A和经换向阀2泄荷变量阀芯52的大端压力控制油的回油口B，进油口A和回油口B的开启和关闭或开口的大小由第一阀套21和第一阀芯22的相对运动来决定，柱塞泵壳体1安装有用于调节控制阀组和变量阀5动作压力的调节阀座组件7，并且柱塞泵壳体1制有压力控制油进入控制阀3控制换向阀2的控制油道。现有技术中，液压泵比较通用的变量机构设计为，在斜盘的两端分别设置正向控制机构和反向控制机构，两机构由安装在泵壳体之外的控制阀部分来控制，其体积大，控制机构复杂。本发明利用变量阀芯52和变量拨块53将斜盘11的正反向控制集成在斜盘的一端控制，不仅减小了斜盘11本身的体积而且大大减小了泵整体设计的体积。本发明的控制阀组和变量阀5在柱塞泵壳体1中分布在相近的平面上。本发明不但能完成泵恒功率控制，而且结构紧凑，体积小，功质比高，功能丰富，为液压设备的小型化设计提供了一个新的路径。

实施例中为进一步优化本产品，如图3所示，本发明的杠杆机构6包括以拨杆销63为旋转轴心的拨杆61，拨杆61的一端铰链在第一阀套21上，该拨杆61的另一端与定位套配在变量阀芯52上的变量拨块53相铰链。

第一阀套21上安装有台阶销62，拨杆61制有与该台阶销62转动配合的销孔，变量拨块53上安装有拨块销64，拨杆61开有与拨块销64相配合的具有一端开口的销槽，拨杆销63设置在相对靠近台阶销62的一端。本发明的变量阀芯52通过台阶销62和拨块销64以及拨杆61构成的两个铰链一个杠杆将其和第一阀芯22所对应的第一阀套21相连，使第一阀芯22的位移得到一个由变量阀芯52位移转换而来的负反馈。

从图2和图4中可以看出，柱塞泵壳体1贯通制有控制阀组腔，控制阀组安装在控制阀组腔中。同时柱塞泵壳体1还制有的变量阀腔，变量阀5则配装在变量阀腔中。为了使本发明还可以增加其它的控制，本发明的控制阀组还包括由第三阀套41和第三阀芯42相配组成的用于为后续***中附加其它控制而预留的预控阀4；预控阀4、控制阀3和换向阀2依次配装在柱塞泵壳体1的控制阀组腔中。从图4中可以看到，柱塞泵壳体1内制有预控油道，在柱塞泵不加载其它控制时，预控油道通过油塞E封死，当需要时可以打开。

如图2和图4所示，变量阀座51顶接在变量阀芯52的大端一侧，变量阀腔位于变量阀芯52小端的腔口上安装有第二螺塞82，控制阀组腔与安装第二螺塞82同一侧的左腔口安装有第一螺塞81。

图5为本发明调节阀座组件7的结构示意图，调节阀座组件7主要用于调节变量阀5和换向阀2的动作压力。调节阀座组件7包括与柱塞泵壳体1固定配装的调节阀座71以及安装在调节阀座71中用于螺旋调节变量阀5的螺纹顶杆72和用于预设换向阀2开启压力大小的调压阀，螺纹顶杆72与变量阀座51相顶接，并且螺纹顶杆72配设有顶杆锁紧螺母73。在螺纹顶杆72调整到位后，可以通过顶杆锁紧螺母73将螺纹顶杆72锁紧，以防止螺纹顶杆72松动。

本发明的调压阀包括经丝套74依次压装在调节阀座71中的调压弹簧座75、调压大弹簧76、调压小弹簧77和调压阀杆78；调压弹簧座75左端面与第一阀芯22右端面相顶接，丝套74螺旋安装有与调压阀杆78顶接的调压螺杆79，调压螺杆79配装有调压锁紧螺母。同理调压锁紧螺母的作用是将调整到位的调压螺杆79锁紧。

如图5所示，调压大弹簧76和调压小弹簧77相套设置，并且调压大弹簧76的两端分别与调压弹簧座75和丝套74相顶接，调压小弹簧77的两端分别与调压弹簧座75和调压阀杆78相顶接。

从图1中和图3中可以看到，本发明的柱塞泵壳体1上安装有由两个单向阀组成的梭阀9，进油口A连通梭阀9的出油端，并且柱塞泵壳体1中制有连通梭阀1的出油端和变量阀芯52小端的油道。

实施例中，柱塞泵壳体1至少具有P1压力油口和P2压力油口，梭阀9两进油端分别与P1压力油口和P2压力油口相连通，进油口A的压力控制油为P1压力油口和P2压力油口两路压力油中较强一路的压力油，进入控制阀3的压力控制油为分别由P1压力油口和P2压力油口提供的两路不同压力的压力油。

从图6至图8为应用本发明的一种恒功率柱塞泵的结构，从图中可以看到柱塞泵壳体1上还制有P3压力油口以及S1油口、S2油口、L1油口和L2油口。

本发明的工作原理如图1所示：

图1中P1压力油口和P2压力油口对应两个排量可调的液压泵，两泵出口压力通过由两个单向阀组成的梭阀9后，压力高的一路压力油接到由第一阀芯22和第一阀套21组成的换向阀2处。两泵出口压力油从另外一路直接引到第二阀芯32左边台阶处，对第一阀芯22作用一个向右的推力，此推力与调节阀座组件7内由调压大弹簧76和调压小弹簧77共同组成设定的弹簧力相比较，然后决定换向阀2是否换向以及换向后的结果。当泵出口压力升高，产生的推力高于弹簧力设定值时，换向阀2换到左位，此时图4中的进油口A打开，高压压力油进入变量阀芯52的大端，大端的作用面积大，所以变量阀芯52的大端所受的推力大，推动变量阀芯52移动，变量阀芯52的移动带动变量拨块53运动，经过变量拨块53的传递，带动泵斜盘11倾角减小，从而使泵的排量变小，流量变小；反之当泵出口压力降低，所产生的推力小于调压大弹簧76和调压小弹簧77的弹簧力设定值时，换向阀2换到右位，此时图4中的回油口B打开，变量阀芯52的大端经回油口B与柱塞泵壳体1内部的低压油相接通，使得大端的推力减小，变量阀芯52小端受高压油作用，小端的推力大于大端的推力时，推动变量阀芯52向反方向移动，经过变量拨块53的传递，带动泵斜盘11倾角增大，使泵排量变大，流量变大。其中，变量阀芯52由两个铰链和一个杠杆将其和第一阀芯22所对应的第一阀套21相连，从而使得第一阀芯22的位移得到一个由变量阀芯52位移转换而来的负反馈，最终显现为第一阀芯22与第一阀套21之间形成的阀口的开度大小，可以时时刻刻将变量完成后的压力与所预期达到的压力相比较，得到差值进一步修正变量后的压力，使得变量结果无限接近与预期理想值。本发明的弹簧力由长短不同的两根弹簧即调压大弹簧76和调压小弹簧77来提供，可以近似模拟恒功率曲线。功率P=压力p×流量q。这样就实现了泵的压力和流量的乘积时时刻刻恒定的恒功率控制。

本发明的弹簧力能通过丝套74和调压螺杆79在一定范围内调定，所以泵的恒功率曲线可以在一定范围进行调节。

本发明不但能完成泵恒功率控制，而且结构紧凑，体积小，功质比高，功能丰富，为液压设备的小型化设计提供了一个新的路径。

Claims (10)

1.一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构，包括内部安装有斜盘(11)的柱塞泵壳体(1)，其特征是：所述的柱塞泵壳体(1)中分别安装有控制阀组和用于正反向控制斜盘(11)倾斜角度以调整柱塞行程的变量阀(5)，所述的控制阀组至少包括由第二阀套(31)和第二阀芯(32)相配组成的控制阀(3)以及受该控制阀控制的由第一阀套(21)和第一阀芯(22)相配组成的换向阀(2)，所述的变量阀(5)包括相配装的变量阀座(51)以及变量阀芯(52)和用于拨动斜盘(11)的变量拨块(53)，所述的变量阀(5)和第一阀套(21)间铰链有由变量阀芯(52)位移形成的负反馈控制换向阀(2)阀口开口大小的杠杆机构(6)，所述的阀口包括经换向阀(2)为变量阀芯(52)的大端提供压力控制油的进油口(A)和经换向阀(2)泄荷变量阀芯(52)的大端压力控制油的回油口(B)，所述的柱塞泵壳体(1)安装有用于调节控制阀组和变量阀(5)动作压力的调节阀座组件(7)，并且柱塞泵壳体(1)制有压力控制油进入控制阀(3)控制换向阀(2)的控制油道。

2.根据权利要求1所述的一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构，其特征是：所述的杠杆机构(6)包括以拨杆销(63)为旋转轴心的拨杆(61)，所述的拨杆(61)的一端铰链在第一阀套(21)上，该拨杆(61)的另一端与定位套配在变量阀芯(52)上的变量拨块(53)相铰链。

3.根据权利要求2所述的一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构，其特征是：所述的第一阀套(21)上安装有台阶销(62)，所述的拨杆(61)制有与该台阶销(62)转动配合的销孔，所述的变量拨块(53)上安装有拨块销(64)，所述的拨杆(61)开有与拨块销(64)相配合的具有一端开口的销槽，所述的拨杆销(63)设置在相对靠近台阶销(62)的一端。

4.根据权利要求3所述的一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构，其特征是：所述的柱塞泵壳体(1)贯通制有控制阀组腔，所述的控制阀组还包括由第三阀套(41)和第三阀芯(42)相配组成的用于为后续***中附加其它控制而预留的预控阀(4)；所述的预控阀(4)、控制阀(3)和换向阀(2)依次配装在柱塞泵壳体(1)的控制阀组腔中。

5.根据权利要求4所述的一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构，其特征是：所述的变量阀(5)配装在柱塞泵壳体(1)制有的变量阀腔中，所述的变量阀座(51)顶接在变量阀芯(52)的大端一侧，所述的变量阀腔位于变量阀芯(52)小端的腔口上安装有第二螺塞(82)，所述的控制阀组腔与安装第二螺塞(82)同一侧的左腔口安装有第一螺塞(81)。

6.根据权利要求5所述的一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构，其特征是：所述的调节阀座组件(7)包括与柱塞泵壳体(1)固定配装的调节阀座(71)以及安装在调节阀座(71)中用于螺旋调节变量阀(5)的螺纹顶杆(72)和用于预设换向阀(2)开启压力大小的调压阀，所述的螺纹顶杆(72)与变量阀座(51)相顶接，并且螺纹顶杆(72)配设有顶杆锁紧螺母(73)。

7.根据权利要求6所述的一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构，其特征是：所述的调压阀包括经丝套(74)依次压装在调节阀座(71)中的调压弹簧座(75)、调压大弹簧(76)、调压小弹簧(77)和调压阀杆(78)；所述的调压弹簧座(75)左端面与第一阀芯(22)右端面相顶接，所述的丝套(74)螺旋安装有与调压阀杆(78)顶接的调压螺杆(79)，所述的调压螺杆(79)配装有调压锁紧螺母。

8.根据权利要求7所述的一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构，其特征是：所述的调压大弹簧(76)和调压小弹簧(77)相套设置，并且所述的调压大弹簧(76)的两端分别与调压弹簧座(75)和丝套(74)相顶接，所述的调压小弹簧(77)的两端分别与调压弹簧座(75)和调压阀杆(78)相顶接。

9.根据权利要求8所述的一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构，其特征是：所述的柱塞泵壳体(1)上安装有由两个单向阀组成的梭阀(9)，所述的进油口(A)连通梭阀(9)的出油端，并且所述的柱塞泵壳体(1)中制有连通梭阀(9)的出油端和变量阀芯(52)小端的油道。

10.根据权利要求9所述的一种集成于液压泵壳体内的功率控制机构，其特征是：所述的柱塞泵壳体(1)至少具有P1压力油口和P2压力油口，所述的梭阀(9)两进油端分别与P1压力油口和P2压力油口相连通，所述的进油口(A)的压力控制油为P1压力油口和P2压力油口两路压力油中较强一路的压力油，所述的进入控制阀(3)的压力控制油为分别由P1压力油口和P2压力油口提供的两路不同压力的压力油。