CN105275900A - 一种流体机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种流体机械。本发明提供了一种流体机械，其包括流体机械本体、第一驱动装置、第二驱动装置、工况切换装置、第一工况调节装置和第二工况调节装置，其中，工况切换装置用于控制流体机械在泵工况和马达工况之间切换，第一工况调节装置用于使流体机械具有泵比例排量控制功能以及泵恒压切断控制功能，第二工况调节装置能够使流体机械具有马达比例排量控制功能。本发明所提供的流体机械，既能够作为泵使用，又能够作为马达使用，具有能量回收功能，而且能够实现泵比例排量控制、泵恒压切断控制以及马达比例排量控制等多种控制方式，结构简单，且控制精度较高。

Description

一种流体机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种流体机械。

背景技术

现有技术中，许多工程机械面临着如何节约能源的问题。例如，汽车起重机和垃圾运输车等轮式行走类工程机械，产品数量大，耗油高，排放差，这些都导致其节能问题亟待解决。

而通过设计适当的装置对能量进行回收利用是解决上述节能问题的一种有效的技术手段。

斜盘式轴向柱塞泵和斜盘式轴向柱塞马达是工程机械中常用的流体机械，由于其具有体积小、重量轻、功率密度大、易于控制等优点，因此被广泛应用于各种液压***中。

图1-2示出了斜盘式轴向柱塞泵的工作原理。图3-5示出了斜盘式轴向柱塞马达的工作原理。由图1-5可以看出，斜盘式轴向柱塞泵和斜盘式轴向柱塞马达均包括斜盘1’、柱塞2’、缸体3’、配油盘4’和传动轴5’，所不同的是二者斜盘1’所倾斜的方向相反，例如，在图1中，斜盘式轴向柱塞泵的斜盘1’向左侧偏转δ角，这样在传动轴5’旋转时，吸油口b从油箱吸油，并从压油口a排出，而在图中3中，斜盘式轴向柱塞马达的斜盘1’向右侧偏转β角，这样在传动轴5’同方向旋转时，压油口a进油，并从回油口b排出。

据此可以看出，当传动轴恒定在一种旋向(左旋或右旋)且高压油口不变时，若想实现泵工况与马达工况的切换，可以使斜盘的一端由零角度平面的一侧摆动至零角度平面的另一侧，此处的零角度平面是指经过斜盘与传动轴5’的轴线的交点且垂直于传动轴5’的轴线的平面。

然而在现有技术中，大多数斜盘式轴向柱塞泵或马达只具有相应的单一功能，即泵只能实现泵功能，马达只能实现马达功能，而无法在泵工况和马达工况之间转化，无法实现能量回收功能；或者虽然也出现了一些能够实现在泵工况和马达工况之间进行切换的液压元件，但是现有的这些液压元件的结构一般较为复杂，成本较高，而且其控制效果也并不理想，例如无法同时实现泵比例排量控制功能、马达比例排量控制功能和泵恒压切断控制功能，从而导致现有的这类产品性能不佳，应用受到较大限制。其中，泵比例排量控制功能是指能够在泵工况时比例调节排量的功能，马达比例排量控制功能是指能够在马达工况时比例调节排量的功能，泵恒压切断控制功能是指在泵工况时能够在泵出口压力达到设定危险压力值后排量自动变为零的功能。

发明内容

本发明旨在提供一种流体机械，其能够在泵工况和马达工况之间切换，且能够同时实现泵比例排量控制功能、马达比例排量控制功能和泵恒压切断控制功能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种流体机械，其包括：

流体机械本体、第一驱动装置、第二驱动装置、工况切换装置、第一工况调节装置和第二工况调节装置；

流体机械本体包括第一工作口、第二工作口和斜盘，第一驱动装置连接在斜盘的第一端且第一驱动装置的液控端与第二工作口连通，第二驱动装置连接在斜盘的第二端且第二驱动装置的液控端与工况切换装置连接；

工况切换装置能够控制第二驱动装置的液控端通过第一油路和第二油路中的一个与第二工作口连通，当第二驱动装置的液控端通过第一油路与第二工作口连通时，流体机械处于泵工况，第一工作口进油，第二工作口出油，当第二驱动装置的液控端通过第二油路与第二工作口连通时，流体机械处于马达工况，第二工作口进油，第一工作口出油；

第一工况调节装置设置在第一油路上，第一工况调节装置用于使流体机械具有泵比例排量控制功能以及泵恒压切断控制功能；

第二工况调节装置设置在第二油路上，第二工况调节装置能够使流体机械具有马达比例排量控制功能。

可选地，工况切换装置包括第一换向阀，第一换向阀包括第一油口、第二油口和第三油口，第一换向阀的第一油口与第二工况调节装置连接，第一换向阀的第二油口与第一工况调节装置连接，第一换向阀的第三油口与第二驱动装置的液控端连通；第一换向阀具有第一工作位和第二工作位，当第一换向阀处于第一工作位时第一换向阀的第一油口截止且第一换向阀的第二油口和第三油口连通，以使第二驱动装置的液控端通过第一油路与第二工作口连通，当第一换向阀处于第二工作位时第一换向阀的第一油口与第三油口连通且第一换向阀的第二油口截止，以使第二驱动装置的液控端通过第二油路与第二工作口连通。

可选地，第一换向阀为电磁换向阀，第一换向阀的电磁控制端用于控制第一换向阀在第一工作位和第二工作位之间切换。

可选地，第一工况调节装置包括比例电磁阀，比例电磁阀包括第一油口、第二油口和第一控制端，比例电磁阀的第一油口与第二工作口连通，比例电磁阀的第二油口与第一换向阀的第二油口连接，比例电磁阀具有第一工作位，当比例电磁阀处于第一工作位时比例电磁阀的第一油口与第二油口连通，比例电磁阀的第一控制端能够比例调节比例电磁阀在第一工作位时的阀口开口大小，以使流体机械具有泵比例排量控制功能。

可选地，第一工况调节装置还包括压力切断阀，比例电磁阀的第二油口通过压力切断阀与第一换向阀的第二油口连接，压力切断阀用于在第二工作口的压力达到设定危险压力时控制通过第一油路进入第二驱动装置的液控端内的液压油压力使斜盘摆动至零角度位置，以使流体机械具有泵恒压切断控制功能。

可选地，压力切断阀包括第一油口、第二油口、第三油口和控制端，压力切断阀的第一油口与第二工作口连通，压力切断阀的第二油口与比例电磁阀的第二油口连通，压力切断阀的第三油口与第一换向阀的第二油口连通；压力切断阀具有第一工作位和第二工作位，当压力切断阀处于第一工作位时，压力切断阀的第一油口截止且压力切断阀的第二油口与第三油口连通，当压力切断阀处于第二工作位时，压力切断阀的第一油口与第三油口连通且压力切断阀的第二油口截止；压力切断阀的控制端与第二工作口连通以使当第二工作口的压力达到压力切断阀的设定压力时压力切断阀的控制端能够控制压力切断阀切换至第二工作位。

可选地，第一工况调节装置还包括斜盘角位移反馈机构，斜盘角位移反馈机构能够将斜盘在泵工况时的角位移反馈至比例电磁阀的与其第一控制端相对的第二控制端。

可选地，比例电磁阀的第二控制端设有第一反馈弹簧，斜盘角位移反馈机构能够将斜盘在泵工况时的角位移转换为第一反馈弹簧的变形量。

可选地，第二工况调节装置还能够使第二驱动装置的液控端与油箱连通，以使流体机械具有泵最大排量控制功能。

可选地，第二工况调节装置包括第二换向阀，第二换向阀包括第一油口、第二油口和第一控制端，第二换向阀的第一油口与第二工作口连通，第二换向阀的第二油口与第一换向阀的第一油口连通，第二换向阀具有第一工作位，当第二换向阀处于第一工作位时第二换向阀的第一油口和第二油口连通，第二换向阀的第一控制端能够比例调节第二换向阀处于第一工作位时的阀口开口大小，以使流体机械具有马达比例排量控制功能。

可选地，第二换向阀还包括第三油口，第二换向阀的第三油口与油箱连通，当第二换向阀处于第一工作位时，第二换向阀的第三油口截止；第二换向阀还具有第二工作位，当第二换向阀处于第二工作位时第二换向阀的第一油口截止且第二换向阀的第二油口与第三油口连通；第二换向阀的第一控制端能够控制第二换向阀切换至第二工作位，以使流体机械具有泵最大排量控制功能。

可选地，斜盘角位移反馈机构还能够将斜盘在马达工况时的角位移反馈至第二换向阀的与其第一控制端相对的第二控制端。

可选地，第二换向阀的第二控制端设有第二反馈弹簧，斜盘角位移反馈机构能够将斜盘在马达工况时的角位移转换为第二反馈弹簧的变形量。

可选地，流体机械还包括第一限位装置，第一限位装置用于在泵工况时切断第二反馈弹簧对斜盘角位移反馈机构的作用力；和/或，流体机械还包括第二限位装置，第二限位装置用于在马达工况时切断第一反馈弹簧对斜盘角位移反馈机构的作用力。

可选地，第一驱动装置包括第一柱塞缸，第一柱塞缸的柱塞与斜盘的第一端连接，第一驱动装置的液控端设置在第一柱塞缸的无杆腔以使第一柱塞缸的无杆腔与第二工作口连通，且第一柱塞缸的无杆腔内设有复位弹簧；和/或，第二驱动装置包括第二柱塞缸，第二柱塞缸的柱塞与斜盘的第二端连接，第二驱动装置的液控端设置在第二柱塞缸的无杆腔以使第二柱塞缸的无杆腔与工况切换装置连接。

本发明所提供的流体机械，既能够作为泵使用，又能够作为马达使用，具有能量回收功能，而且通过设置第一工况调节装置使流体机械具有泵比例排量控制功能以及泵恒压切断控制功能，通过设置第二工况调节装置使所述流体机械具有马达比例排量控制功能。此外，根据本发明进一步的实施例，本发明的第二工况调节装置还能使流体机械具有泵最大排量控制功能。本发明的流体机械结构简单，且控制精度较高。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出轴向柱塞泵的工作原理图。

图2示出图1的A-A剖视图。

图3示出轴向柱塞马达的工作原理图。

图4示出图3的B-B剖视图。

图5示出图3的C-C剖视图。

图6示出本发明一实施例的流体机械的液压原理图。

图中：

1’、斜盘；2’、柱塞；3’、缸体；4’、配油盘；5’、传动轴；

1、流体机械本体；2、第一柱塞缸；3、第二柱塞缸；4、斜盘角位移反馈机构；6、第一换向阀；7、压力切断阀；8、比例电磁阀；9、第二换向阀；10、第一限位装置；11、第二限位装置；801、第一反馈弹簧；901、第二反馈弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

图6示出了本发明一个实施例的液压原理图。参照图6，本发明所提供的流体机械，包括流体机械本体1、第一驱动装置、第二驱动装置、工况切换装置、第一工况调节装置和第二工况调节装置，其中：

流体机械本体1包括第一工作口S、第二工作口B和斜盘，第一驱动装置连接在斜盘的第一端且第一驱动装置的液控端与第二工作口B连通，第二驱动装置连接在斜盘的第二端且第二驱动装置的液控端与工况切换装置连接。

工况切换装置能够控制第二驱动装置的液控端通过第一油路和第二油路中的一个与第二工作口B连通，当第二驱动装置的液控端通过第一油路与第二工作口B连通时，流体机械处于泵工况，第一工作口S进油，第二工作口B出油，当第二驱动装置的液控端通过第二油路与第二工作口B连通时，流体机械处于马达工况，第二工作口B进油，第一工作口S出油。

第一工况调节装置设置在第一油路上，该第一工况调节装置用于使流体机械具有泵比例排量控制功能以及泵恒压切断控制功能。

第二工况调节装置设置在第二油路上，该第二工况调节装置能够使流体机械具有马达比例排量控制功能。

本发明所提供的流体机械，既能够作为泵使用，又能够作为马达使用，具有能量回收功能，而且通过设置第一工况调节装置使流体机械具有泵比例排量控制功能以及泵恒压切断控制功能，通过设置第二工况调节装置使流体机械具有马达比例排量控制功能，从而使得本发明的流体机械功能更加多样，更能够满足实际需求。

此外，本发明的第二工况调节装置还能够使第二驱动装置的液控端与油箱连通，这样使得流体机械进一步具有泵最大排量控制功能，从而使得本发明的流体机械能够作为能量回收泵使用。

下面结合图6所示的实施例对本发明进行进一步地说明。

如图6所示，在该实施例中，流体机械包括流体机械本体1、作为第一驱动装置的第一柱塞缸2、作为第二驱动装置的第二柱塞缸3、作为工况切换装置的第一换向阀6、包括比例电磁阀8和压力切断阀7的第一工况调节装置、包括第二换向阀9的第二工况调节装置。在该实施例中，第一驱动装置的液控端设置在第一柱塞缸2的无杆腔，第二驱动装置的液控端设置在第二柱塞缸3的无杆腔，第一油路为第二工作口B与第一换向阀6之间设有比例电磁阀8和压力切断阀7的油路，第二油路为第二工作口B与第一换向阀6之间设有第二换向阀9的油路。

如图6所示，在该实施例中，流体机械本体1采用斜盘式轴向柱塞泵的结构，其包括第一工作口S、第二工作口B和斜盘，这样无需对其壳体、柱塞、缸体等基础部件进行改变，结构简单，成本较低。

第一柱塞缸2的柱塞与斜盘的第一端(在图6中即为斜盘的下端)连接，第一柱塞缸2的无杆腔与与第二工作口B连通，且第一柱塞缸2的无杆腔内设有复位弹簧，该复位弹簧用于对斜盘的第一端施加使斜盘保持在初始位置的作用力。

第二柱塞缸3的柱塞与斜盘的第二端(在图6中即为斜盘的上端)连接，该第二柱塞缸3的无杆腔与第一换向阀6连接。为了简化结构且便于控制，在该实施例中，第二柱塞缸3的柱塞直径大于第一柱塞缸2的柱塞直径，这样可以更方便地通过控制第二柱塞缸3的无杆腔与第一柱塞缸2的无杆腔内的液压油压力之差来控制斜盘的摆角变化。

为了描述方便，在接下来的描述中，将图6中斜盘第二端向零角度平面右侧摆动的极限位置定义为第一角度位置，而将斜盘第二端向零角度平面左侧摆动的极限位置定义为第二角度位置，并将斜盘处于零角度平面内时的位置定义为零角度位置，此处的零角度平面仍然指经过斜盘与流体机械本体1的传动轴轴线的交点且与传动轴轴线相垂直的平面。

在该实施例中，斜盘的第二端初始处于零角度平面右侧且位于第一角度位置，此时处于泵工况且处于泵最大排量工况，第一工作口S进油，第二工作口B出油，在第二工作口B的压力达到设定危险压力时控制斜盘摆动至零角度位置，则能够实现泵恒压切断控制功能；通过控制斜盘的第二端由零角度平面右侧摆动至零角度平面左侧则可以使流体机械由泵工况切换至马达工况，此时第二工作口B进油，第一工作口S出油；而通过比例调节斜盘在零角度平面右侧和零角度平面左侧的角位移，则能够实现泵比例排量控制功能和马达比例排量控制功能。

第一换向阀6能够控制第二柱塞缸3的无杆腔通过第一油路和第二油路中的一个与第二工作口B连通，当第二柱塞缸3的无杆腔通过第一油路与第二工作口B连通时，流体机械处于泵工况，第一工作口S进油，第二工作口B出油；当第二驱动装置的液控端通过第二油路与第二工作口B连通时，流体机械处于马达工况，第二工作口B进油，第一工作口S出油。

如图6所示，该第一换向阀6包括第一油口、第二油口和第三油口，其中，第一换向阀6的第一油口与第二换向阀9连接，第一换向阀6的第二油口与第一工况调节装置连接，第一换向阀6的第三油口与第二柱塞缸3的无杆腔连通；而且，第一换向阀6具有第一工作位和第二工作位，当第一换向阀6处于第一工作位(即图6中的右位)时，第一换向阀6的第一油口截止且第一换向阀6的第二油口和第三油口连通，以使第二柱塞缸3的无杆腔能够通过第一油路与第二工作口B连通，进而使流体机械处于泵工况；当第一换向阀6处于第二工作位(即图6中的左位)时，第一换向阀6的第一油口与第三油口连通且第一换向阀6的第二油口截止，以使第二柱塞缸3的无杆腔能够通过第二油路与第二工作口B连通，进而使流体机械处于马达工况。

实现第一换向阀6在第一工作位和第二工作位之间切换的控制方式有多种，例如液控、电控或机械控制，在图6所示的实施例中，采用电控方式，即在该实施例中，第一换向阀6为电磁换向阀，其具有电磁控制端Y1，这样通过调节电磁控制端Y1的通电量即能够控制第一换向阀6在第一工作位和第二工作位之间切换，简单方便，易于实现。

在该实施例中，比例电磁阀8用于通过比例调节经由第一油路进入第二柱塞缸3的无杆腔内的液压油压力来比例调节斜盘的第二端在零角度平面右侧的角位移，从而实现对流体机械在泵工况时的排量的比例控制，也即使流体机械具有泵比例排量控制功能。

如图6所示，比例电磁阀8包括第一油口、第二油口、第三油口和第一控制端Y2，其中，比例电磁阀8的第一油口与第二工作口B连通，比例电磁阀8的第二油口通过压力切断阀7与第一换向阀6的第二油口连接，比例电磁阀8的第三油口与油箱连通；比例电磁阀8具有第一工作位和第二工作位，当比例电磁阀8处于第一工作位(即图6中的左位)时，比例电磁阀8的第一油口与第二油口连通且第三油口截止；当比例电磁阀8处于第二工作位(即图6中的右位)时，比例电磁阀8的第一油口截止且第二油口与第三油口连通；比例电磁阀8的第一控制端Y2用于控制比例电磁阀8在第一工作位和第二工作位之间切换，且通过比例调节该第一控制端Y2的通电量能够比例调节比例电磁阀8在第一工作位时的阀口开口大小，从而比例调节经由第一油路进入第二柱塞缸3的无杆腔内的液压油压力，实现流体机械的泵比例排量控制功能。

为了实现更精确的泵比例排量控制功能，如图6所示，在该实施例中还设置了斜盘角位移反馈机构4，且在比例电磁阀8的与其第一控制端Y2相对的第二控制端设有第一反馈弹簧801，其中，斜盘角位移反馈机构4的一端与第二柱塞缸3的柱塞连接，当斜盘的第二端在零角度平面右侧摆动时，斜盘角位移反馈机构4的另一端能够与该第一反馈弹簧801连接，从而能够将斜盘的角位移转换为第一反馈弹簧801的变形量，也即将斜盘在泵工况时的角位移反馈至比例电磁阀8的第二控制端，进而与比例电磁阀8的第一控制端Y2相配合形成对经由第一油路进入第二柱塞缸3的无杆腔内的液压油压力的闭环控制，进一步提高泵比例排量控制的控制精度。当然，斜盘角位移反馈机构4还可以采用其他的实施方式，例如可以为能够采集斜盘角位移信号的传感器等，只要其能够将斜盘在泵工况时的角位移反馈至比例电磁阀8的第二控制端以形成闭环控制即可。

在该实施例中，压力切断阀7用于在第二工作口B的压力达到设定危险压力时控制通过第一油路进入第二柱塞缸3的无杆腔内的液压油压力达到能够驱动斜盘摆动至零角度位置的压力，这样就使得在泵工况时一旦第二工作口B的压力达到设定危险压力，流体机械的流量就能够自动变为零，从而实现流体机械的泵恒压切断控制功能。

具体地，如图6所示，压力切断阀7包括第一油口、第二油口、第三油口和控制端，其中，压力切断阀7的第一油口与第二工作口B连通，压力切断阀7的第二油口与比例电磁阀8的第二油口连通，压力切断阀7的第三油口与第一换向阀6的第二油口连通；压力切断阀7具有第一工作位和第二工作位，当压力切断阀7处于第一工作位(即图6中的右位)时，压力切断阀7的第一油口截止且压力切断阀7的第二油口与第三油口连通，这样第二工作油口B能够通过比例电磁阀8的第一工作位、压力切断阀7的第一工作位以及第一换向阀6的第一工作位与第二柱塞缸3的无杆腔连通，此时通过比例调节比例电磁阀8的第一控制端Y2的通电量就能够实现泵比例排量控制功能；而当压力切断阀7处于第二工作位(即图6中的左位)时，压力切断阀7的第一油口与第三油口连通且压力切断阀7的第二油口截止，这样第二工作油口B能够通过压力切断阀7的第二工作位以及第一换向阀6的第一工作位与第二柱塞缸3的无杆腔连通；压力切断阀7的控制端与第二工作口B连通，这样当第二工作口B的压力达到压力切断阀7的设定压力时，压力切断阀7的控制端则能够控制压力切断阀7切换至第二工作位，而当压力切断阀7切换至第二工作位后，进入第二柱塞缸3的无杆腔内的液压油压力能够推动斜盘摆动至零角度位置，从而实现泵恒压切断控制功能。

在该实施例中，第二换向阀9一方面能够通过比例调节经由第二油路进入第二柱塞缸3的无杆腔内的液压油压力来比例调节斜盘的第二端在零角度平面左侧的角位移，从而实现流体机械的马达比例排量控制功能；另一方面，第二换向阀9还能够通过使第二柱塞缸3的无杆腔通过泄油口L与油箱连通来实现流体机械的泵最大排量控制功能。为了描述方便，将这两种由第二换向阀9调节的工况统称为泵马达工况，也即在泵马达工况时，既能实现泵的最大排量功能，又能实现马达比例排量控制功能。

具体地，如图6所示，第二换向阀9包括第一油口、第二油口、第三油口和第一控制端Y3，第二换向阀9的第一油口与第二工作口B连通，第二换向阀9的第二油口与第一换向阀6的第一油口连通，第二换向阀9的第三油口与油箱连通；第二换向阀9的第一控制端Y3能够控制第二换向阀9在第一工作位和第二工作位之间切换，当第二换向阀9处于第一工作位(即图6中的左位)时，第二换向阀9的第一油口和第二油口连通且第三油口截止，在第一换向阀6同时切换至第二工作位时，第二工作口B能够通过第二换向阀9的第一工作位以及第一换向阀6的第二工作位与第二柱塞缸3的无杆腔连通，第二柱塞缸3于是能够驱动斜盘的第二端摆动至零角度平面左侧，从而使流体机械切换至马达工况；而当第二换向阀9处于第二工作位(即图6中的右位)时，第二换向阀9的第一油口截止且第二油口与第三油口连通，这样第二柱塞缸3的无杆腔能够通过第一换向阀6的第二工作位以及第二换向阀9的第二工作位与油箱连通，将第二柱塞缸3的无杆腔内的液压油泄流至油箱，从而解除第二柱塞缸3对斜盘施加的使斜盘离开第一角度位置的作用力，斜盘于是在第一柱塞缸2的作用下处于第一角度位置，进而实现泵最大排量控制功能；此外，第二换向阀9的第一控制端Y3能够比例调节第二换向阀9处于第一工作位时的阀口开口大小，也即该第一控制端Y3能够比例调节经由第二油路进入第二柱塞缸3的无杆腔内的液压油压力，第二柱塞缸3于是能够比例调节斜盘的第二端在零角度平面左侧的角位移，从而比例调节流体机械在马达工况时的排量，实现流体机械的马达比例排量控制功能。

与泵比例排量控制功能类似地，为了进一步提高马达比例排量控制功能的控制精度，在该实施例中，斜盘角位移反馈控制机构4还能够将斜盘在马达工况时的角位移反馈至第二换向阀9的与其第一控制端Y3相对的第二控制端。如图6所示，第二换向阀9的第二控制端设有第二反馈弹簧901，当斜盘的第二端摆动至零角度平面左侧时，斜盘角位移反馈机构4能够与第二反馈弹簧901连接，从而通过将斜盘此时的角位移转换为第二反馈弹簧901的变形量来将斜盘在马达工况时的角位移反馈至第二换向阀9的第二控制端。基于此，第二换向阀9的第一控制端Y3与第二反馈弹簧901配合可以形成对经由第二油路进入第二柱塞缸3的无杆腔内的液压油压力的闭环控制，从而使对流体机械在马达工况时的排量的比例控制更加精确。

在该实施例中，第二换向阀9的第一控制端Y3为电比例控制端，这样可以依据第二反馈弹簧901的变形量来调节第一控制端Y3的通电量，进而实现对马达工况排量更加精确的比例控制。

此外，该实施例的流体机械还包括第一限位装置10和第二限位装置11，其中，第一限位装置10用于在泵工况时切断第二反馈弹簧901对斜盘角位移反馈机构4的作用力，以避免在泵工况时第二反馈弹簧901影响比例电磁阀8对排量的调节精度，而第二限位装置11则用于在马达工况时切断第一反馈弹簧801对斜盘角位移反馈机构4的作用力，以避免在马达工况时第一反馈弹簧801影响第二换向阀9对排量的调节精度。可见，通过设置第一限位装置10和第二限位装置11，泵工况和马达工况的比例排量控制功能彼此独立，从而能够避免二者之间的相互干扰，进一步提高调节精度，保证本发明流体机械的工作可靠性。

基于图6所示的液压回路，本发明流体机械的工作原理如下：

(1)当流体机械无转速输入时，第二柱塞缸3的无杆腔内无液压油输入，第二柱塞缸3的柱塞伸出位移为0，第一柱塞缸2无杆腔内虽然也无压力油输入，但由于第一柱塞缸2无杆腔内设有复位弹簧，因此，第一柱塞缸2的柱塞会在复位弹簧的作用下伸出使斜盘处于第一角度位置，此时流体机械处于泵工况的最大排量位置。

(2)默认工况为泵工况，在该工况下，能够实现泵比例排量控制功能以及泵恒压切断控制功能。具体实现过程如下：第一换向阀6的第一控制端Y1失电，第一换向阀6处于第一工作位，且压力切断阀7和比例电磁阀8均处于第一工作位，此时给流体机械输入转速，油箱内的油从第一工作口S进入流体机械本体1，并从第二工作口B流出，而从第二工作口B流出的液压油分为三路，第一路输出至执行机构，第二路进入第一柱塞缸2的无杆腔，与第一柱塞缸2无杆腔内的复位弹簧一起对斜盘的第一端施加使斜盘保持在第一角度位置的作用力；第三路则通过比例电磁阀8的第一工作位、压力切断阀7的第一工作位以及第一换向阀6的第一工作位到达第二柱塞缸3的无杆腔，对斜盘的第二端施加作用力，当第二柱塞缸3无杆腔内的液压油作用力与第一柱塞缸2无杆腔内的液压油作用力之差达到一定值后，第二柱塞缸3就能够推动斜盘由第一角度位置向零角度位置摆动，逐渐减小泵的排量，在此过程中，第一限位装置10切断第二反馈弹簧901对斜盘角位移反馈机构4的作用力，斜盘角位移反馈机构4于是只将斜盘在第一角度位置至零角度位置之间的角位移转换为第一反馈弹簧801的变形量，而依据该反馈信号比例调节比例电磁阀8的第一控制端Y2的通电量，就能够更为准确地比例调节比例电磁阀8在第一工作位的阀口开口大小，从而能够更为准确地比例调节经由第一油路进入第二柱塞缸3无杆腔内的液压油压力，第二柱塞缸3于是能够比例调节斜盘的第二端在零角度平面右侧的角位移，使由第二工作口B输出至执行机构的第一路液压油的排量呈比例变化，实现流体机械的泵比例排量控制功能；而当第二工作口B的压力达到危险设定压力时，压力切断阀7切换至第二工作位，从第二工作口B流出的第三路液压油不再通过比例电磁阀8，而是直接通过压力切断阀7的第二工作位以及第一换向阀8的第一工作位到达第二柱塞缸3的无杆腔，第二柱塞缸3于是驱动斜盘摆动至零角度位置，流体机械不再输出流量至执行机构，实现泵恒压切断控制功能，防止超载，提高流体机械的工作安全性。

(3)泵马达工况，在该工况下，能够实现马达比例排量控制功能以及泵最大排量控制功能。具体实现过程如下：第一换向阀6的第一控制端Y1得电，使第一换向阀8切换至第二工作位，且第二换向阀9的第一控制端Y3失电，使第二换向阀9处于第二工作位，则第二柱塞缸3的无杆腔内的液压油通过第一换向阀6的第二工作位以及第二换向阀9的第二工作位与油箱连通，即将第二柱塞缸3无杆腔内的液压油泄流至油箱，第二柱塞缸3的活塞杆完全收回，斜盘在第一柱塞缸2的作用下始终处于第一角度位置，使得流体机械在这种情况下始终处于泵最大排量工作状态，从而使流体机械具有泵最大排量控制功能，可作为能量回收泵使用；而当第一换向阀6的第一控制端Y1得电、第一换向阀8切换至第二工作位时，若第二换向阀9的第一控制端Y3也得电，控制第二换向阀9切换至第一工作位，则第二工作口B通过第二换向阀9的第一工作位以及第一换向阀6的第二工作位进入第二柱塞缸3的无杆腔内，第二柱塞缸3驱动斜盘的第二端摆动至零角度平面左侧，使流体机械由泵工况切换至马达工况，此时液压油从第二工作口B进入流体机械本体1，并从第一工作口S流出，在此过程中，第二限位装置11切断第一反馈弹簧801对斜盘角位移反馈机构4的作用力，斜盘角位移反馈机构4于是只将斜盘的第二端在零角度平面左侧的角位移转换为第二反馈弹簧901的变形量，而依据该反馈信号比例调节第二换向阀9的第一控制端Y3的通电量，就能够更为准确地比例调节第二换向阀9在第一工作位的阀口开口大小，从而能够更为准确地比例调节经由第二油路进入第二柱塞缸3无杆腔内的液压油压力，第二柱塞缸3于是能够比例调节斜盘的第二端在零角度平面左侧的角位移，使流体机械在马达工况时的排量呈比例变化，实现流体机械的马达比例排量控制功能。

综上，本发明基于普通的斜盘式轴向柱塞泵的本体，通过增设换向阀、比例电磁阀、斜盘角位移反馈机构等，使流体机械不仅同时具有泵功能和马达功能，而且通过对内部控制逻辑的设计，实现了泵比例排量控制功能、马达比例排量控制功能以及泵恒压切断控制功能等多种功能的变量控制，且彼此之间互不干扰，控制精度高，结构简单，成本较低。

该流体机械可以应用于公路行驶类车辆或工程机械产品的制动能量回收液压***或其他势能(或惯性能)能量回收***，有效解决这些工程机械的节能问题。

以上仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种流体机械，其特征在于，包括：

流体机械本体(1)、第一驱动装置、第二驱动装置、工况切换装置、第一工况调节装置和第二工况调节装置；

所述流体机械本体(1)包括第一工作口(S)、第二工作口(B)和斜盘，所述第一驱动装置连接在所述斜盘的第一端且所述第一驱动装置的液控端与所述第二工作口(B)连通，所述第二驱动装置连接在所述斜盘的第二端且所述第二驱动装置的液控端与所述工况切换装置连接；

所述工况切换装置能够控制所述第二驱动装置的液控端通过第一油路和第二油路中的一个与所述第二工作口(B)连通，当所述第二驱动装置的液控端通过所述第一油路与所述第二工作口(B)连通时，所述流体机械处于泵工况，所述第一工作口(S)进油，所述第二工作口(B)出油，当所述第二驱动装置的液控端通过所述第二油路与所述第二工作口(B)连通时，所述流体机械处于马达工况，所述第二工作口(B)进油，所述第一工作口(S)出油；

所述第一工况调节装置设置在所述第一油路上，所述第一工况调节装置用于使所述流体机械具有泵比例排量控制功能以及泵恒压切断控制功能；

所述第二工况调节装置设置在所述第二油路上，所述第二工况调节装置能够使所述流体机械具有马达比例排量控制功能。

2.根据权利要求1所述的流体机械，其特征在于，所述工况切换装置包括第一换向阀(6)，所述第一换向阀(6)包括第一油口、第二油口和第三油口，所述第一换向阀(6)的第一油口与所述第二工况调节装置连接，所述第一换向阀(6)的第二油口与所述第一工况调节装置连接，所述第一换向阀(6)的第三油口与所述第二驱动装置的液控端连通；所述第一换向阀(6)具有第一工作位和第二工作位，当所述第一换向阀(6)处于第一工作位时所述第一换向阀(6)的第一油口截止且所述第一换向阀(6)的第二油口和第三油口连通，以使所述第二驱动装置的液控端通过所述第一油路与所述第二工作口(B)连通，当所述第一换向阀(6)处于第二工作位时所述第一换向阀(6)的第一油口与第三油口连通且所述第一换向阀(6)的第二油口截止，以使所述第二驱动装置的液控端通过所述第二油路与所述第二工作口(B)连通。

3.根据权利要求2所述的流体机械，其特征在于，所述第一换向阀(6)为电磁换向阀，所述第一换向阀(6)的电磁控制端(Y1)用于控制所述第一换向阀(6)在第一工作位和第二工作位之间切换。

4.根据权利要求2所述的流体机械，其特征在于，所述第一工况调节装置包括比例电磁阀(8)，所述比例电磁阀(8)包括第一油口、第二油口和第一控制端(Y2)，所述比例电磁阀(8)的第一油口与所述第二工作口(B)连通，所述比例电磁阀(8)的第二油口与所述第一换向阀(6)的第二油口连接，所述比例电磁阀(8)具有第一工作位，当所述比例电磁阀(8)处于第一工作位时所述比例电磁阀(8)的第一油口与第二油口连通，所述比例电磁阀(8)的第一控制端(Y2)能够比例调节所述比例电磁阀(8)在第一工作位时的阀口开口大小，以使所述流体机械具有泵比例排量控制功能。

5.根据权利要求4所述的流体机械，其特征在于，所述第一工况调节装置还包括压力切断阀(7)，所述比例电磁阀(8)的第二油口通过所述压力切断阀(7)与所述第一换向阀(6)的第二油口连接，所述压力切断阀(7)用于在所述第二工作口(B)的压力达到设定危险压力时控制通过所述第一油路进入所述第二驱动装置的液控端内的液压油压力使所述斜盘摆动至零角度位置，以使所述流体机械具有泵恒压切断控制功能。

6.根据权利要求5所述的流体机械，其特征在于，所述压力切断阀(7)包括第一油口、第二油口、第三油口和控制端，所述压力切断阀(7)的第一油口与所述第二工作口(B)连通，所述压力切断阀(7)的第二油口与所述比例电磁阀(8)的第二油口连通，所述压力切断阀(7)的第三油口与所述第一换向阀(6)的第二油口连通；所述压力切断阀(7)具有第一工作位和第二工作位，当所述压力切断阀(7)处于第一工作位时，所述压力切断阀(7)的第一油口截止且所述压力切断阀(7)的第二油口与第三油口连通，当所述压力切断阀(7)处于第二工作位时，所述压力切断阀(7)的第一油口与第三油口连通且所述压力切断阀(7)的第二油口截止；所述压力切断阀(7)的控制端与所述第二工作口(B)连通以使当所述第二工作口(B)的压力达到所述压力切断阀(7)的设定压力时所述压力切断阀(7)的控制端能够控制所述压力切断阀(7)切换至第二工作位。

7.根据权利要求4所述的流体机械，其特征在于，所述第一工况调节装置还包括斜盘角位移反馈机构(4)，所述斜盘角位移反馈机构(4)能够将所述斜盘在所述泵工况时的角位移反馈至所述比例电磁阀(8)的与其第一控制端(Y2)相对的第二控制端。

8.根据权利要求7所述的流体机械，其特征在于，所述比例电磁阀(8)的第二控制端设有第一反馈弹簧(801)，所述斜盘角位移反馈机构(4)能够将所述斜盘在所述泵工况时的角位移转换为所述第一反馈弹簧(801)的变形量。

9.根据权利要求1所述的流体机械，其特征在于，所述第二工况调节装置还能够使所述第二驱动装置的液控端与油箱连通，以使所述流体机械具有泵最大排量控制功能。

10.根据权利要求2-9任一所述的流体机械，其特征在于，所述第二工况调节装置包括第二换向阀(9)，所述第二换向阀(9)包括第一油口、第二油口和第一控制端(Y3)，所述第二换向阀(9)的第一油口与所述第二工作口(B)连通，所述第二换向阀(9)的第二油口与所述第一换向阀(6)的第一油口连通，所述第二换向阀(9)具有第一工作位，当所述第二换向阀(9)处于第一工作位时所述第二换向阀(9)的第一油口和第二油口连通，所述第二换向阀(9)的第一控制端(Y3)能够比例调节所述第二换向阀(9)处于第一工作位时的阀口开口大小，以使所述流体机械具有马达比例排量控制功能。

11.根据权利要求10所述的流体机械，其特征在于，所述第二换向阀(9)还包括第三油口，所述第二换向阀(9)的第三油口与油箱连通，当所述第二换向阀(9)处于第一工作位时，所述第二换向阀(9)的第三油口截止；所述第二换向阀(9)还具有第二工作位，当所述第二换向阀(9)处于第二工作位时所述第二换向阀(9)的第一油口截止且所述第二换向阀(9)的第二油口与第三油口连通；所述第二换向阀(9)的第一控制端(Y3)能够控制所述第二换向阀(9)切换至第二工作位，以使所述流体机械具有泵最大排量控制功能。

12.根据权利要求11所述的流体机械，其特征在于，当权利要求10引用权利要求7或8时，所述斜盘角位移反馈机构(4)还能够将所述斜盘在所述马达工况时的角位移反馈至所述第二换向阀(9)的与其第一控制端(Y3)相对的第二控制端。

13.根据权利要求12所述的流体机械，其特征在于，所述第二换向阀(9)的第二控制端设有第二反馈弹簧(901)，所述斜盘角位移反馈机构(4)能够将所述斜盘在所述马达工况时的角位移转换为所述第二反馈弹簧(901)的变形量。

14.根据权利要求13所述的流体机械，其特征在于，当权利要求10引用权利要求8时，所述流体机械还包括第一限位装置(10)，所述第一限位装置(10)用于在所述泵工况时切断所述第二反馈弹簧(901)对所述斜盘角位移反馈机构(4)的作用力；和/或，所述流体机械还包括第二限位装置(11)，所述第二限位装置(11)用于在所述马达工况时切断所述第一反馈弹簧(801)对所述斜盘角位移反馈机构(4)的作用力。

15.根据权利要求1-9任一所述的流体机械，其特征在于，所述第一驱动装置包括第一柱塞缸(2)，所述第一柱塞缸(2)的柱塞与所述斜盘的第一端连接，所述第一驱动装置的液控端设置在所述第一柱塞缸(2)的无杆腔以使所述第一柱塞缸(2)的无杆腔与所述第二工作口(B)连通，且所述第一柱塞缸(2)的无杆腔内设有复位弹簧；和/或，所述第二驱动装置包括第二柱塞缸(3)，所述第二柱塞缸(3)的柱塞与所述斜盘的第二端连接，所述第二驱动装置的液控端设置在所述第二柱塞缸(3)的无杆腔以使所述第二柱塞缸(3)的无杆腔与所述工况切换装置连接。