变量齿轮式液压系统能量转换机构.pdf

本发明涉及与齿轮啮合原理相似的液压传动能量转换机构，特别是压送工作介质的泵，也可以是由液压工作介质驱动的液压马达。这种能量转换机构是由动力轴（1）、前泵盖（2）、泵体（4）、后泵盖（6）、主动齿轮（5）、被动齿轮（7）、被动齿轮轴（12）组成的。
    在工程机械领域中齿轮泵或齿轮式马达因其结构简单、工作可靠、价格便宜等特点得到十分广泛的应用。但绝大多数齿轮泵或马达均为定量式的，轴转速不变的情况下流量也不改变。而实际应用情况大多是需要变量的，即使某工况需要定量的也不可能刚好与其额定流量一致，这样在工作中就出现大量压力油溢回到油箱的问题。使整个液压系统效率降低、损失大量能量。同时为满足对流量的各种需要，就必须有复杂的产品系列才能复盖各个档次。因而变量泵和变量马达成为国内外液压传动领域中广泛关注的问题。国外变量齿轮泵也有研究，但其结构复杂，体积大，制造困难。至少在国内未见到有应用。英国专利文献“改进型或与变量齿轮泵有关的论述”（1539515）公开的变量齿轮泵是通过控制与齿轮完全包容的内齿来实现变量的，结构复杂，有些另件是很难加工的。苏联专利文献“可调节流量的齿轮泵”（568745）所公开的变量齿轮泵，设置轴端密封部件和轴顶及其附设地驱动装置，使其轴向尺寸加大，结构复杂。特别是与主动齿轮轴端密封部件配合的“轴承”为非圆柱表面，因而其密封圈结构很难设计。

    本发明的目的是设计一种可变流量的齿轮式液压传动能量转换机构，即可作为泵使用，也可以作为马达使用。克服定量式的缺点。提高效率，节省能源，简化产品系列，而其结构和制造工艺要适应现有技术水平，以满足生产的需要。

    本发明的设计目的是通过以下结构来实现的：这种变量齿轮式液压传动能量转换机构是由动力轴（1）、前泵盖（2）、泵体（4）、后泵盖（6）、主动齿轮（5）、被动齿轮（7）、被动齿轮轴（12）所组成的。其特点在于它还包括压力阻隔元件（3），这个压力阻隔元件装在主动齿轮一侧，靠在主动齿轮侧面，其外圆工作面直径与主动齿轮齿顶圆相同与套塞的缺槽弧面相配合，外径与被动齿轮（7）齿顶圆相同的套塞（11），在这个套塞的与主、被动齿轮啮合的相对应处开有与啮合区断面相同的轴向缺槽，外径与被动齿轮（7）齿顶圆相同的活塞（8）及油压式或机械式行程控制机构。前泵盖（2）内具有可容纳套塞（11）的腔体，在后泵盖（6）内有可容纳活塞（8）在行程范围内滑动的腔体。在被动齿轮轴（12）上装有套塞（11）、被动齿轮（7）、活塞（8）及轴向固定另件。以上一组另件通过行程控制机构控制可在前泵盖（2）、泵体（4）和后泵盖（6）间形成的腔体内滑动。压力行程控制机构（附图1）的特点是在被动轴两端a、b腔接通压力油管，经过换向阀（13）分别与压力油和油箱相通，压力油来自该泵的压油口。所说的机械行程控制机构，其特点在于是由螺母螺杆组成或螺杆齿条组成或偏心轮与滑槽组成或齿轮齿条组成或曲杆连杆组成或手杆与限位螺钉组成。

    附图1为本发明示意图。

    附图2为本发明横剖面图。

    附图3为套塞（11）示意图。

    下面结合附图对本发明的实施例做进一步详述：变量齿轮式液压传动能量转换机构与普通齿轮泵和齿轮马达的整体结构是相似的，即由前泵盖（2）、泵体（4）和后泵盖（6）组装所形成的腔体内安装有关液压另件。前泵盖（2）与泵体（4）或泵体（4）与后泵盖（6）可成一体。在腔内安装一对齿轮，主动齿轮（5）装在动力轴（1）上，还装有压力阻隔元件（3）及轴承、油封。动力轴（1）与主动齿轮（5）可通过键联接，也可制成一体。被动齿轮轴（12）装有活塞（8）、被动齿轮（7）、轴承、套塞（11）和轴向固定螺母。活塞（8）的外径与被动齿轮齿顶圆相同。外圆部分装有油封，并可在后泵盖（6）的腔内滑动。套塞（11）如附图3所示，外径与被动齿轮（7）相同，在与主、被动齿轮啮合相对应处开有轴向缺槽，这个缺槽断面与啮合区形状一致，这个缺槽的凹表面与压力阻隔元件（3）的下部外圆工作面及主动齿轮（5）的齿顶圆相配合。套塞外圆表面有油封，可在前泵盖（2）的a腔内滑动。在前泵盖（2）、后泵盖（6）、压力阻隔元件（3）、套塞（11）及活塞（8）的相应位置开有属于现有技术的卸荷槽（d）（见附图2）。本发明所称齿轮的齿形包括渐开线形、摆线形、圆弧形以及各种与齿轮啮合原理相同的互相啮合构件的转子泵。本发明的行程控制可采用手动、电动、液动、或压力补偿式控制。用液压控制如附图1，在a、b两腔接通油管，通过换向阀分别与压力油或油箱相通。控制换向阀即可控制行程（或换向阀与机械档块配合使用）。机械式行程控制机构可为手杆及限位螺钉或螺母螺杆式或螺杆齿条式或偏心轮与滑槽式或齿轮齿条式，或曲柄连杆式等。

    本发明所述的变量齿轮式液压，传动系统能量转换机构适合需要变流量的工况，克服了流量与工况不匹配大量压力油溢回所造成的能量损失问题，可省去流量阀及有关的换向阀等液压元件，从而简化油路，简化液压系统。同时也可使系列简化、结构较简单、容易制造，适于推广。适用于机床、工程机械、农业机械、化工机械等机电一体化的机械领域。