[实用新型]一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达

说明书

技术领域

本实用新型属于液压技术领域，具体地涉及一种结构更紧凑、性能更优的新型微型柱塞泵、马达。

背景技术

斜盘式柱塞泵、马达，需要为缸体提供预压紧力，使缸体端面紧贴在配流盘上。常规产品的一种典型结构是采用圆柱螺旋压缩弹簧为缸体提供预压紧力，并同时为柱塞提供回程力。这种结构广泛应用在从很小排量到很大排量的斜盘式柱塞泵、马达。如图1，具体包括传动轴1A、油封2A、壳体3A、轴承I4A、斜盘5A、球铰6A、传力销7A、回程盘8A、柱塞滑靴组件9A、垫圈10A、缸体11A、圆柱螺旋压缩弹簧12A、挡圈13A、配流盘14A、轴承II15A、端盖16A。传动轴1A穿过球铰6A驱动缸体11A旋转，在缸体11A内孔和传动轴1A外圆的空间，安装有圆柱螺旋压缩弹簧12A。弹簧的左端弹力经传力销作用于球铰，球铰压紧回程盘，为柱塞滑靴组件9A提供回程力；其右端弹力通过安装于缸体11A上的挡圈13A作用于缸体11A，用于缸体的预压紧，使缸体端面贴紧配流盘端面。

另一种结构是采用碟形弹簧为缸体提供预压紧力，并同时为柱塞提供回程力。因碟形弹簧刚度较大，这种结构常见于所需弹力较大的中等排量到大排量的斜盘式柱塞泵。其结构布局可参见图3，所不同的是波纹弹簧3C换成了碟形弹簧4C。碟形弹簧装在球铰1C与缸体2C之间，左端作用于球铰，用于压紧回程盘；右端作用于缸体，用于缸体的预压紧。

注：采用碟形弹簧的方案与本实用新型的实施方案虽在布局上相似，但同规格下两种结构对应的相关零件的结构参数差异很大。事实上按照本实用新型设计的微型泵、马达结构非常紧凑，所需弹力较小，不能用碟形弹簧4C取代波纹弹簧3C。如图2a、2b所示，采用波纹弹簧时球铰设计得更小（多个零件也相应设计得更小），无法安装适用的碟形弹簧。具体原因在下面的现有技术缺陷中进行说明。

现有技术的缺陷：

1、采用圆柱螺旋压缩弹簧时，需要在缸体内设计足够大的孔，给弹簧留出安装空间。为保证缸体有足够强度的壁厚，柱塞孔分布圆直径需要设计得足够大。

对于常规用途的、中等排量到大排量的柱塞泵、马达，弹簧所占空间相对于整个产品而言所占比例较小，可以忽略其影响，一般不会形成困扰。但对于一些特殊用途（如航空、航天、小型机器人等）的微型泵、马达，按此设计的产品，因旋转部件结构尺寸较大，存在多方面的性能缺陷，主要包括：产品整体外形尺寸和重量偏大，功率重量比偏低；滑动摩擦副的相对滑动线速度较高而使摩擦功耗增加，故工作效率偏低；摩擦副相对滑动线速度较高使摩擦副的接触PV值较大，降低了摩擦副使用寿命，并同时限制了产品的最高工作转速；产品旋转部件惯性矩增加使产品启动制动响应速度降低。

2、采用碟形弹簧时，由于碟形弹簧刚度大，且存在很大的散差，因此一般需要用多片碟形弹簧组合使用，通过背对背、面对面安装来降低整体刚度，减小弹力误差。液压柱塞泵、马达中常见4片碟形弹簧组合，见图2b所示。

即便如此，因碟簧刚度很大，零件加工误差的累计对碟形弹簧的实际弹力影响仍然很大，因此在装配时一般需要实测碟形弹簧的轴向安装空间，通过在碟形弹簧的端面增减垫片数量或改变垫片厚度来调整碟形弹簧的实际压缩量，保证设计需要的弹力。

碟形弹簧应用于所需弹力较大的中等以上排量的常规泵、马达时，在设计上一般不会形成困扰。但碟形弹簧应用于弹力要求较小的微型泵时，将会遇到如下问题：

首先，当其他零件设计非常紧凑时，实际上已经没有多片碟形弹簧的安装空间。如果专门为碟形弹簧预留出安装空间，则需要增大多个零件的结构尺寸，且增加量对于本身结构很小的微型泵而言，所占比例较大。由此产生的缺陷，与前述第1种结构（采用圆柱螺旋压缩弹簧）相同。

具体情况说明：图2a-b是在同等弹力需求下采用波纹弹簧和采用碟形弹簧的局部结构示意图，图2a是采用波纹弹簧的结构，图2b是采用碟形弹簧的结构。相比于波纹弹簧，碟形弹簧的径向尺寸和轴向工作高度都更大，因此采用碟形弹簧时，球铰内孔的直径和深度都要加大。为保证球铰正常工作所需的最小壁厚t，则球铰的球面直径也需要相应加大。由此引发连锁反应，回程盘分布圆加大、缸体分布圆加大、斜盘加大、壳体加大。

其次，由于微型泵所需的弹力较小，采用碟形弹簧时因其刚度相对较大，在设计弹力下对应的压缩量过小，零件加工误差、测量误差和零件磨损量对弹力的影响被放大，不仅装配时要想稳定保证设计所需的预紧力极度困难，而且即便装配上能实现，在使用过程中因碟形弹簧本身磨损、以及球铰回程盘的磨损，将导致碟形弹簧弹力急剧下降，产品可靠性差，寿命短。

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