[發明專利]柱塞液壓馬達機液先導開關變扭矩配油組件及變扭矩方法

無效

• 申請號: 200810063545.1
• 申請日: 2008-06-20
• 公開（公告）號: CN101302992A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 顧臨怡
• 申請（專利權）人: 浙江大學;杭州慧翔機電控制工程有限公司
• 主分類號: F03C1/40
• 分類號: F03C1/40;F15B15/20
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司
• 代理人: 唐銀益

1、一種柱塞液壓馬達機液先導開關變扭矩配油組件，包括柱塞缸筒，柱塞，柱塞腔，其特征在于，還包括配油閥組和變量驅動環；

所述的配油閥組由與柱塞個數相同數量的高速開關高壓供油閥、高速開關排油-補油閥，先導閥和公共的配油閥體構成，每個柱塞及其相應的柱塞腔對應一個高速開關高壓供油閥、一個高速開關排油-補油閥和一個先導閥；每個高速開關高壓供油閥和每個高速開關排油-補油閥均包括各自的閥芯、彈簧、彈簧腔、軸向油口、周向油口；每個柱塞對應的高速開關高壓供油閥與高速開關排油-補油閥都并排設置，其軸向油口均與相應的柱塞腔連通；每個高速開關高壓供油閥的周向油口均與高壓油口連通，每個高速開關排油-補油閥的周向油口均與帶背壓的回油口連通；每個先導閥均包括各自的高壓供油控制臺階、排油-補油控制臺階；每個高速開關高壓供油閥的彈簧腔均與相應的先導閥上的高壓供油控制臺階連通，每個高速開關排油-補油閥的彈簧腔均與相應的先導閥上的排油-補油控制臺階連通；在每個先導閥靠近殼體的端面與排油-補油控制臺階之間，排油-補油控制臺階和高壓供油控制臺階之間，高壓供油控制臺階與環形端面之間各有一個容腔；每個先導閥在靠近殼體側的端面與帶背壓的回油口連通，另一側有兩個端面，高壓端面與高壓油口連通，環形端面與帶背壓的回油口連通；每個先導閥在排油-補油控制臺階與靠近殼體側端面之間的容腔與帶背壓的回油口連通，在高壓供油控制臺階與環形端面之間的容腔與先導高壓油口連通，在高壓供油控制臺階與排油-補油控制臺階之間的容腔與相應的柱塞腔連通；所有的先導閥都位于同一截面上；

所述的變量驅動環用于驅動配油閥組工作，其軸向中心位置與所述的先導閥所在截面一致，內壁與所述的所有先導閥靠近殼體側接觸并相對轉動；變量驅動環的內壁中心與所述的柱塞缸筒的中心軸線平行，并在沿著吸排油分界線方向有一個固定偏置；變量驅動環能夠且僅能夠沿著垂直于吸排油分界線方向自由移動；

2、根據權利要求1所述的柱塞液壓馬達機液先導開關變扭矩配油組件，其特征在于，所述先導高壓油口的供油壓力比高壓油口的供油壓力略高，流量正好保證所有高壓供油閥閥芯快速關閉所需，使得所有高速開關高壓供油閥都能夠快速關閉。

3、根據權利要求1所述的柱塞液壓馬達機液先導開關變扭矩配油組件，其特征在于，所述的配油閥體在軸向被分成三片：柱塞腔分油閥體、主閥體、先導閥體；柱塞腔分油閥體、主閥體、先導閥體通過銷釘剛性連接到柱塞缸筒上；柱塞腔分油閥體與主閥體、主閥體與先導閥體、柱塞腔分油閥體與柱塞缸筒之間所有油口的外緣，都設有密封圈。

4、根據權利要求1所述的柱塞液壓馬達機液先導開關變扭矩配油組件，其特征在于，所述先導閥的高壓供油控制臺階與排油-補油控制臺階的凹凸方向正好相反，使得一個先導閥能夠同時、同步地控制一個高壓供油閥和一個排油-補油控制閥。

5、根據權利要求1所述的柱塞液壓馬達機液先導開關變扭矩配油組件，其特征在于，所述的先導閥的高壓供油控制臺階與排油-補油控制臺階的寬度均與先導閥體上相應的沉割槽寬度一致，使得先導閥能夠快速響應柱塞位置的變化。

6、根據權利要求1所述的柱塞液壓馬達機液先導開關變扭矩配油組件，其特征在于，所述的先導閥處于中位時，高壓供油控制臺階與排油-補油控制臺階之間的容腔，離被高壓供油控制臺階蓋住的遮蓋量，正好等于變量驅動環的內壁中心與柱塞缸筒中心軸線之間的固定偏置位移，使得正好位于吸排油分界線上的高壓供油閥能夠正好在該位置打開吸油；排油-補油控制臺階與靠近殼體側端面之間的容腔，離被排油-補油控制臺階蓋住的遮蓋量，正好等于變量驅動環的內壁中心與柱塞缸筒中心軸線之間的固定偏置位移，使得正好位于吸排油分界線上的排油-補油閥能夠正好在該位置打開排油。

7、一種應用于權利要求1所述的柱塞液壓馬達機液先導開關變扭矩配油組件的變扭矩方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)根據對輸出扭矩大小的要求，調節變量驅動環，用以改變各高速開關高壓供油閥的開關時間占空比；

(2)控制高速開關高壓供油閥的開啟時間，使得位于吸油區的柱塞腔，僅在高速開關高壓供油閥開啟時，能夠從高壓油口吸油，推動相應的柱塞做功；位于吸油區的其他柱塞腔，均通過與回油口相通的高速開關排油-補油閥，直接從回油口吸油，補充柱塞運動產生的空腔，但不會推動柱塞做功，確保平均輸出扭矩與高速開關高壓供油閥開啟時間段內柱塞的位移在整個柱塞吸油行程中的占空比成正比；

(3)通過對高速開關高壓供油閥開啟時間段內柱塞的位移在整個柱塞吸油行程中占空比的實時調節，輸出與占空比成正比的平均扭矩，實現變扭矩控制；占空比與平均扭矩之間的關系為：

令柱塞位移占空比D＝X_開/X_max

T＝(2D-1)*(D_m×P×η_機×η_閥)

先導閥位移幅值即變量驅動環的位移y與柱塞位移占空比之間的關系為：

柱塞位移占空比D＝X_開/X_max＝{1-cos[2tg(y/y0)]}/2

其中：D為柱塞位移占空比，X_開為高速開關高壓供油閥開啟時間段內的柱塞位移，X_max為柱塞位移的全行程，T為需要輸出的平均扭矩，D_m為液壓馬達的排量，P為壓力油口的壓力，η_機為液壓馬達的機械效率，η_閥為配油閥組控制柱塞腔的效率，y0為變量驅動環的內壁中心與柱塞缸筒中心軸線之間的固定偏置位移，y為先導閥位移幅值即變量驅動環的位移。

(4)y的方向與液壓馬達的旋轉方向一致，液壓馬達如果反轉，則變量驅動環反向驅動。