[发明专利]一种变量液压泵、马达的变量控制活塞及其应用

说明书

技术领域

本发明属于液压技术领域，具体的涉及一种变量液压泵、马达的变量控制活塞及其应用。

背景技术

常见的变量液压泵、马达有斜盘式、斜轴式和叶片式等结构形式。各种变量液压泵、马达都常用液压力来驱动变量机构，这就需要用到变量控制活塞，配以各种功能的控制阀及附件（如连杆、弹簧、位置反馈机构等），来实现设计所需的各种变量控制功能。

现有技术的变量控制活塞和控制阀，是两个相对独立的模块，两者之间通过内置油道或外接管路连通。

如图1所示是开式回路用斜盘式变量液压泵的结构示意图。复位活塞6上作用有复位弹簧7，同时其右腔作用有泵出口压力Pi。复位活塞6通过顶杆A8顶在斜盘1上，初始状态下斜盘1在复位活塞6所受的液压力和弹簧力的共同作用下，工作于最大摆角。

斜盘的另一端，安装有控制活塞3和顶杆B2，控制活塞右腔压力Pc由控制阀4控制。由于控制活塞3和复位活塞6对斜盘摆动中心的作用力臂大致相当，而控制活塞3的作用面积比复位活塞6的作用面积大得多，因此当控制活塞腔压力Pc升高时，控制活塞将向左移动，斜盘摆向小角度，泵排量减小。

控制活塞右腔压力Pc，受控于控制阀4，通过调节控制活塞右腔压力Pc，可以调节泵的排量。控制阀的进油腔Pi，控制腔Pc与泄油腔T通过在端盖5上加工的内置油道，分别连通泵出油口、控制活塞右腔和泵泄油腔。控制阀4的功能是根据使用需求而设计的，采用不同功能的控制阀可获得不同的变量控制功能，如恒压控制、负载敏感控制、恒功率控制、电控或液控正负流量控制等等许多种。

现有技术的控制阀，是一个独立的组件，安装在泵、马达的外部。控制阀的进油腔Pi、控制腔Pc和泄油腔T通过内置油道或外部管路分别连通控制油源口、控制活塞腔和泄油腔。这种结构对零部件的模块化、通用化设计是有利的，因此在常规应用领域鲜有质疑。

但是当这种结构应用于特殊用途（如航空、航天、小型机器人等）的微型变量泵、马达时，其紧凑性不足、外形和重量偏大的缺陷就暴露无遗。

由于安装和加工的需要，控制阀不能因为泵、马达的排量大幅度减小而成比例的缩小。具体来说，为保证阀芯孔的可加工性和保证阀芯配流的可靠性，阀芯直径不能设计得过小；为布置阀内油道和控制阀附件（如弹簧、螺套、工艺孔堵头、螺钉和密封件等），控制阀体也不能设计得太小（控制阀的重量构成中通常阀体占比是最大的）。当控制阀整体重量减小到百克数量级时，即使所需的控制流量非常小，再想进一步减轻控制阀整体重量就很难有实质性突破。百克级重量对于常规用途的变量泵、马达，基本可以忽略不计；但对于特殊用途的、主体重量也仅有几百克的微型泵、马达而言，却是一个巨大的数字。

针对特殊应用的、对重量和安装尺寸要求非常严格的微型变量泵、马达，来探讨上述问题的解决方案时，会发现按常规技术来设计控制阀和变量控制活塞，很难有效减小产品整体重量和外形尺寸。其主要原因，除控制阀自身、特别是控制阀体的重量相比泵、马达主体所占比例较大外，为了将阀安装到泵、马达主体而在主体上设置的螺钉孔、油道孔、密封圈等所占的空间，对整体重量和外形尺寸的影响都是不容忽视的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种变量液压泵、马达的变量控制活塞，该活塞将控制阀阀芯、弹簧和主要油道集成到控制活塞的内部，针对某些特殊用途（如航空、航天、小型机器人等）的微型变量液压泵、马达，最大限度减小其外形尺寸和重量。

本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种变量液压泵、马达的变量控制活塞，控制活塞安装在泵、马达主体上，控制活塞通过连杆或其他辅助机构与斜盘相连,其特征在于：控制活塞的内部安装有控制阀芯、弹簧和弹簧座，控制阀芯有环形台阶面；

所述的控制活塞、控制阀芯、泵或马达主体、活塞端盖所组成的空间内，包含有三个油腔：连通控制油源的Pi腔，连通控制活塞右端的Pc腔和连通泄油口的T腔；

在控制阀芯上，设置有一个宽度为b的配流台阶；在控制活塞内孔上，设置有有效宽度为a的配流窗。

所述的一种变量液压泵、马达的变量控制活塞，其中：所述配流台阶宽度b小于等于配流窗宽度a。

所述的一种变量液压泵、马达的变量控制活塞，其中：控制活塞的左端直径小于右端直径。

所述的一种变量液压泵、马达的变量控制活塞，其中：弹簧座和活塞端盖内增加了一个辅助阀芯。

所述的一种变量液压泵、马达的变量控制活塞，其中：将控制活塞固定在泵、马达主体上，增加活塞筒。