專利名稱：曲軸連桿低速大扭矩液壓馬達(dá)數(shù)字式配流與調(diào)速機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機械工程技術(shù)領(lǐng)域液壓馬達(dá)的配流與調(diào)速機構(gòu)，具體地說， 是一種曲軸連桿低速大扭矩液壓馬達(dá)數(shù)字式配流與調(diào)速機構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前廣泛使用的曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬達(dá)的配流方式分為兩種，徑向軸配 流機構(gòu)和端面配流機構(gòu)，實質(zhì)上都屬機械位置控制配流方式；并且，它們的結(jié)構(gòu)都非常復(fù) 雜，尺寸要求精度高，機械加工難度大，還不能實現(xiàn)液壓馬達(dá)的速度調(diào)節(jié)。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號CN2079226，
公開日為1991年6月 19日，該專利名稱為一種超高壓閥式配流軸向柱塞泵。中國專利公開號CN2221111，公開 日為1996年2月28日，該專利名稱為新型閥配流式高壓軸向柱塞泵。這兩個專利無法直 接應(yīng)用在曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬達(dá)上，因為曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬達(dá)是徑向 柱塞液壓馬達(dá)。中國專利公開號CN2361871，
公開日為2000年2月2日，該專利名稱為閥 配流滾輪柱塞泵，此柱塞泵以組合偏心軸代替常用的曲軸，以滾輪代替常用的連桿，不再是 曲軸連桿式結(jié)構(gòu)，該專利無法直接應(yīng)用在曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬達(dá)上。中國專利公 開號CN1800634，
公開日為2006年7月12日，該專利名稱為曲軸連桿式低速大扭矩液壓 馬達(dá)電控閥配流機構(gòu)。該專利提出了一種采用高速電磁開關(guān)閥配流機構(gòu)的原理方案，使用 的是兩位三通閥，在位置檢測上采用了十個電感式接近開關(guān)。在進(jìn)一步的文獻(xiàn)檢索中，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明主題相同或者類似的文獻(xiàn)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種曲軸連桿式低速大扭矩液壓 馬達(dá)數(shù)字式配流與調(diào)速機構(gòu)。本發(fā)明采用高速電磁開關(guān)閥組來取代傳統(tǒng)配流軸或配流盤形 成的數(shù)字式配流與調(diào)速裝置，從根本上克服機械位置控制配流方式機械效率和容積效率低 的固有缺點，并提高液壓馬達(dá)的控制與調(diào)節(jié)特性。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明包括十個高速電磁開關(guān)閥、電子控制器(ECU)、角度編碼器、編碼器法蘭、 彈性聯(lián)軸器、配流閥塊本體、角接觸球軸承、配流連接軸。高速電磁開關(guān)閥分別設(shè)置在配流 閥塊本體上，配流連接軸與角度編碼器通過彈性聯(lián)軸器連接，角度編碼器與編碼器法蘭連 接，編碼器法蘭與配流閥塊本體連接，角接觸球軸承與編碼器法蘭、彈性聯(lián)軸器、骨架油封、 配流連接軸同軸設(shè)置在配流閥塊上，電子控制器與角度編碼器連接并且接受角度編碼器信 號作為輸入信號，電子控制器與高速電磁開關(guān)閥連接并且輸出驅(qū)動高速電磁開關(guān)閥的PWM 信號。所述的高速電磁開關(guān)閥為兩位二通高速電磁開關(guān)閥，十個兩位二通高速電磁開關(guān) 閥兩個為一組，互相垂直設(shè)置在配流閥塊本體的兩個面上。所述的兩位二通高速電磁開關(guān) 閥在沒有電信號時，閥口斷開，有電信號時，閥口連通。所述的角度編碼器為絕對值型角度編碼器。在彈性聯(lián)軸器和角接觸球軸承兩者之間設(shè)置骨架油封作為密封構(gòu)件。本發(fā)明使用一個絕對值型角度編碼器來檢測液壓馬達(dá)曲軸的轉(zhuǎn)角，這個角度編碼 器與其配件一起安裝在配流閥塊本體上。電子控制器根據(jù)角度編碼器所測轉(zhuǎn)角來決定十個 高速電磁開關(guān)閥的通斷狀態(tài)，從而有規(guī)律地控制液壓馬達(dá)各個柱塞腔的進(jìn)油與回油。配流 閥塊本體與低速大扭矩馬達(dá)本體連接，配流閥塊本體上的進(jìn)出流道與供油系統(tǒng)的高壓進(jìn)油 口和低壓回油口分別連通。本發(fā)明將柴油機共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)的原理應(yīng)用于曲軸連桿式低速大扭矩 液壓馬達(dá)，集成電子控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)以及高速電磁開關(guān)閥技術(shù)來設(shè)計一種使用微 控制器或者計算機實現(xiàn)的數(shù)字式配流與調(diào)速機構(gòu)，從而使曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬達(dá) 由機械位置控制配流方式轉(zhuǎn)變成高速電磁開關(guān)閥控制配流方式，從根本上克服機械位置控 制配流方式機械效率和容積效率低的固有缺點，并提高液壓馬達(dá)的控制與調(diào)節(jié)特性。本發(fā)明的有益效果是此數(shù)字式配流與調(diào)速機構(gòu)集微控制器技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字傳感 檢測技術(shù)以及高速電磁開關(guān)閥控制技術(shù)于一身，使傳統(tǒng)曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬達(dá)由 機械位置控制配流方式轉(zhuǎn)變成數(shù)字式配流方式，簡化了結(jié)構(gòu)與加工工藝，并且，該配流機構(gòu) 具有極高的容積效率和機械效率，達(dá)到了節(jié)能目的，另外，通過控制高速電磁開關(guān)閥組的通 電順序和進(jìn)行PWM控制，可以很容易實現(xiàn)液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，增大了液壓馬 達(dá)的使用靈活性和應(yīng)用范圍。


圖1為本發(fā)明原理示意圖；圖2為本發(fā)明實施例一側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例另一側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例結(jié)構(gòu)示意圖；其中1_10高速電磁開關(guān)閥、11液壓站、12電子控制器(ECU)、13控制線、14-18低 速大扭矩液壓馬達(dá)柱塞腔、19角度編碼器、20編碼器法蘭、21彈性聯(lián)軸器、22配流閥塊本 體、23骨架油封、24角接觸球軸承、25配流連接軸。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明以下實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為 前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施 例。實施例如圖1-4所示，本實施例包括十個高速電磁開關(guān)閥(1-10)、電子控制器(12)、角 度編碼器(19)、編碼器法蘭(20)、彈性聯(lián)軸器(21)、配流閥塊本體(22)、骨架油封(23)、角 接觸球軸承(24)、配流連接軸(25)，高速電磁開關(guān)閥分別設(shè)置在配流閥塊本體的兩個垂直 面上，配流連接軸與角度編碼器通過彈性聯(lián)軸器連接，角度編碼器與編碼器法蘭連接，編碼 器法蘭與配流閥塊本體連接，角接觸球軸承與編碼器法蘭、彈性聯(lián)軸器、骨架油封、配流連 接軸同軸設(shè)置在配流閥塊上，電子控制器與絕對值角度編碼器連接并且接受角度編碼器信 號作為輸入信號，電子控制器與高速電磁開關(guān)閥連接并且輸出驅(qū)動高速電磁開關(guān)閥的PWM信號。所述的高速電磁開關(guān)閥為兩位二通結(jié)構(gòu)型，十個兩位二通高速電磁開關(guān)閥兩個為 一組，互相垂直設(shè)置在配流閥塊本體的兩個面上。每一組高速電磁開關(guān)閥控制一個對應(yīng)的 液壓馬達(dá)柱塞腔進(jìn)回油。其中，高速電磁開關(guān)閥1，2控制柱塞腔14(1)；高速電磁開關(guān)閥3， 4控制柱塞腔18 (II)；高速電磁開關(guān)閥5，6控制柱塞腔17 (III)；高速電磁開關(guān)閥7，8控制 柱塞腔16 (IV)；高速電磁開關(guān)閥9，10控制柱塞腔15 (V)；并且，高速電磁開關(guān)閥1，3，5，7，9 控制對應(yīng)柱塞腔進(jìn)油，高速電磁開關(guān)閥2，4，6，8，10控制對應(yīng)柱塞腔回油。所述的兩位二通高速電磁開關(guān)閥在沒有電信號時，閥口斷開，有電信號時，閥口連 通。所述的角度編碼器為絕對值型角度編碼器。在彈性聯(lián)軸器和角接觸球軸承兩者之間設(shè) 置骨架油封作為密封構(gòu)件。如圖1所示，顯示了本實施例的工作原理。曲軸角度與柱塞腔進(jìn)、回油關(guān)系，曲軸角度與兩位二通高速電磁開關(guān)閥通斷電狀 態(tài)的關(guān)系如下規(guī)定上死點處于I號柱塞腔位置時，角度定為起始零度，逆時針方向角度增 大，范圍為0 360°。當(dāng)液壓馬達(dá)曲軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，柱塞腔I、II、III通高壓油(進(jìn) 油)，柱塞腔IV、V通低壓油(回油)。因為五個柱塞徑向均勻等分分布，故可以從0 72° 的轉(zhuǎn)角范圍進(jìn)行分析，建立液壓馬達(dá)曲軸轉(zhuǎn)角與柱塞腔進(jìn)、回油間的關(guān)系，其他轉(zhuǎn)角角度區(qū) 間的分析類似。通過分析，現(xiàn)得到如下的關(guān)系(1)角度0°，I腔處于上死點位置。(2)0 <角度<36°，逆時針旋轉(zhuǎn)，角度處于這個區(qū)間。依據(jù)上死點——下死點連 線，把液壓馬達(dá)區(qū)域分為高壓區(qū)和低壓區(qū)，柱塞腔I、II、III仍然處于高壓區(qū)，此時柱塞腔 III未進(jìn)入低壓區(qū)。故進(jìn)回油狀態(tài)仍保持上述狀態(tài)。(3)角度36°，柱塞III處于下死點位置，即處于高壓區(qū)和低壓區(qū)分界線上。(4)36° <角度<72°，上死點——下死點連線越過柱塞腔III，柱塞腔III進(jìn)入 低壓區(qū)。此時，柱塞腔I、II處于高壓區(qū)，進(jìn)油；柱塞腔III、IV、V處于低壓區(qū)，回油。(5)角度72°，柱塞腔V處于上死點位置，即將進(jìn)入高壓區(qū)。以下進(jìn)入類似循環(huán)?？刂浦籌、II、III、IV、V的高速電磁開關(guān)閥的標(biāo)號為1 10，閥1、2控制柱 塞I，其中閥1控制進(jìn)油，稱為進(jìn)油閥；閥2控制回油，稱為回油閥，其他類似。故進(jìn)油閥號 為1、3、5、7和9，回油閥號為2、4、6、8和10。閥通電時，油路打開，閥斷電時，油路關(guān)閉。由此可以得到液壓馬達(dá)曲軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，液壓馬達(dá)曲軸轉(zhuǎn)角與柱塞腔進(jìn)、 回油間的關(guān)系，如表2-1所示。表2-1逆時針旋轉(zhuǎn)，配流關(guān)系表
權(quán)利要求
一種曲軸連桿低速大扭矩液壓馬達(dá)數(shù)字式配流與調(diào)速機構(gòu)，其特征在于，包括十個高速電磁開關(guān)閥、電子控制器、角度編碼器、編碼器法蘭、彈性聯(lián)軸器、配流閥塊本體、角接觸球軸承、配流連接軸，高速電磁開關(guān)閥分別設(shè)置在配流閥塊本體兩個垂直面上，配流連接軸與角度編碼器通過彈性聯(lián)軸器連接，角度編碼器與編碼器法蘭連接，編碼器法蘭與配流閥塊本體連接，角接觸球軸承與編碼器法蘭、彈性聯(lián)軸器、骨架油封、配流連接軸同軸設(shè)置在配流閥塊上，電子控制器與角度編碼器連接并且接受角度編碼器信號作為輸入信號，電子控制器與高速電磁開關(guān)閥連接并且輸出驅(qū)動高速電磁開關(guān)閥的PWM信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲軸連桿低速大扭矩液壓馬達(dá)數(shù)字式配流與調(diào)速機構(gòu)，其特 征是，所述的高速電磁開關(guān)閥為兩位二通高速電磁開關(guān)閥，十個兩位二通高速電磁開關(guān)閥 兩個為一組，互相垂直設(shè)置在配流閥塊本體的兩個面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲軸連桿低速大扭矩液壓馬達(dá)數(shù)字式配流與調(diào)速機構(gòu)，其特 征是，所述的兩位二通高速電磁開關(guān)閥在沒有電信號時，閥口斷開，有電信號時，閥口連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲軸連桿低速大扭矩液壓馬達(dá)數(shù)字式配流與調(diào)速機構(gòu)，其特 征是，所述的角度編碼器為絕對值型角度編碼器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲軸連桿低速大扭矩液壓馬達(dá)數(shù)字式配流與調(diào)速機構(gòu)，其特 征是，在彈性聯(lián)軸器和角接觸球軸承兩者之間設(shè)置骨架油封作為密封構(gòu)件。
全文摘要
一種機械工程技術(shù)領(lǐng)域的曲軸連桿低速大扭矩液壓馬達(dá)數(shù)字式配流與調(diào)速機構(gòu)。高速電磁開關(guān)閥分別設(shè)置在配流閥塊本體的兩個垂直面上，配流連接軸與角度編碼器通過彈性聯(lián)軸器連接，角度編碼器與編碼器法蘭連接，編碼器法蘭與配流閥塊本體連接，角接觸球軸承與編碼器法蘭、彈性聯(lián)軸器、骨架油封、配流連接軸同軸設(shè)置在配流閥塊上，電子控制器與角度編碼器連接并且接受角度編碼器信號作為輸入信號，電子控制器與高速電磁開關(guān)閥連接并且輸出驅(qū)動高速電磁開關(guān)閥的PWM信號。本發(fā)明采用高速電磁開關(guān)閥組來取代傳統(tǒng)配流軸或配流盤形成數(shù)字式配流與調(diào)速裝置，從根本上克服機械位置控制配流方式機械效率和容積效率低的固有缺點，并提高液壓馬達(dá)的控制與調(diào)節(jié)特性。
文檔編號F03C1/40GK101968028SQ201010283909
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者施光林, 泮健 申請人:上海交通大學(xué)