CN104074738B - 一种柱塞泵、柱塞马达及其免收口正包柱塞滑靴组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柱塞泵、柱塞马达及其免收口正包柱塞滑靴组件，其结构简单，便于拆装。所述免收口正包柱塞滑靴组件包括具有球头的柱塞和具有球窝的滑靴，所述球窝大于半球，所述球头的球径大于所述球窝的开口口径，并具有径向长度小于所述球窝的开口口径的缩段，以便所述球头插入所述球窝；插入所述球窝后，所述球头能够相对所述球窝转动预定角度，以隔挡在所述球窝的开口处。通过球头的缩段和球窝的过半球设置，省去了复杂的收口工艺，降低了生产成本；只需将球头的缩段对准球窝开口后插入，然后转动预定角度即可实现球头和球窝的安装，其结构简单，装配较为简单，使用更为便捷，便于进行维修和控制零件的污染，进而延长使用寿命。

Description

一种柱塞泵、柱塞马达及其免收口正包柱塞滑靴组件

技术领域

本发明涉及液压技术领域，特别是涉及一种柱塞泵、柱塞马达及其免收口正包柱塞滑靴组件。

背景技术

柱塞泵是由多个柱塞在缸体孔内往复直线运动，以输出高压油的液压泵；柱塞马达是由多个柱塞在缸体孔内往复直线运动，以输出扭矩的液压马达。柱塞滑靴组件是液压泵和液压马达的核心零部件，直接影响柱塞泵和柱塞马达的性能。

所述柱塞滑靴组件由柱塞和滑靴组成，柱塞的主体为圆柱形结构，前端具有球头或球窝；滑靴的主体为阶梯圆柱形，能够在斜盘上摩擦，且与柱塞通过球头-球窝连接，从而将柱塞上的液压力传递到斜盘上。现有技术中，柱塞和滑靴是通过收口工艺或其他方式实现球窝和球头的接触，使得柱塞泵或者柱塞马达在工作时，柱塞和滑靴既能够相互灵活转动，又能保持不脱开。所述收口是指通过专用工装将滑靴或者柱塞挤压变形，以使得球头和球窝紧密贴合，柱塞和滑靴可围绕球心相对摆动但不能分离。

如上所述，现有的柱塞滑靴组件都是通过收口工艺实现的，然而，在收口过程中，滑靴或者柱塞的变形不均匀，使滑靴或柱塞的内球面与球头的外球面很难充分贴合，导致接触比压高，局部磨损加剧。同时在冲击载荷和交变载荷下，容易使收口的塑形材料变形，增大柱塞和滑靴的轴向游隙，严重时柱塞和滑靴会完全脱离，即出现“脱靴”现象。

此外，现有技术中一般采用钢柱塞和铜滑靴，并通过收口工艺形成组件，铜材韧性好但强度较低，因此往往通过增加包球面积来提高拉脱力，但增加包球面积的同时限制了柱塞和滑靴摆角的增加。

再者，通过收口的柱塞滑靴组件，柱塞和滑靴不可拆卸，要整个组件一起更换，维修性差，维修成本高。而且，收口后，柱塞滑靴配合球面处不便清洗，污染控制难，污染将降低泵、马达性能和使用寿命。

针对上述技术问题，现有技术中提供了不采用收口组装的柱塞滑靴组件，以下结合附图对其中两种进行说明。

请参考图1和图2，图1为现有技术中柱塞滑靴组件一种设置方式的结构示意图；图2为现有技术中柱塞滑靴组件另一种设置方式的结构示意图。

如图1所示，专利号为CN101012817的中国专利公开了一种柱塞滑靴组件，属于柱塞泵的部件，包括柱塞1’、球头2’和滑靴3’，滑靴3’由外滑靴31’和内滑靴32’组成，内滑靴32’为一端是凹球面的圆柱体，外滑靴31’为具有孔的圆柱体，内孔由圆柱面和凹球面组成，球头2’与柱塞1’用螺纹联接，通过防松销防止松动；外滑靴31’的凹球面和内滑靴32’的凹球面紧贴在球头2’的外球面上；外滑靴31’和内滑靴32’通过紧配合以及紧定销组合为一体。

如图2所示，专利号为CN202187900U的中国专利公开了一种柱塞泵的组件，特指一种柱塞滑靴组件。该柱塞滑靴组件包括滑靴本体4’以及与滑靴本体4’相配合的柱塞5’，所述滑靴本体4’上设有外球形弧面，所述柱塞5’一端设有配合外球形弧面的内球形弧面，柱塞5’通过一内花键与滑靴本体4’配合，以便将外球形弧面与内球形弧面充分贴合，柱塞5’可相对滑靴本体4’作摇摆运动。

在上述两种现有技术中，虽然省去了复杂的包球工艺，但整个柱塞滑靴组件的零部件较多，其结构较为复杂，组装过程较为繁琐，成本较高。加之柱塞与滑靴之间的球铰连接均不可拆卸，给维修带来了不便，且不易于进行污染控制。

因此，如何设计一种免收口正包柱塞滑靴组件，以简化其结构和拆装过程，降低生产成本，提高其使用性能，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种免收口正包柱塞滑靴组件，其结构简单，便于拆装。

本发明的另一目的是提供一种柱塞泵和柱塞马达，包括上述免收口正包柱塞滑靴组件，其排量较大，使用更为便捷。

为解决上述技术问题，本发明提供一种免收口正包柱塞滑靴组件，用于定量柱塞泵或定量柱塞马达，包括具有球头的柱塞和具有球窝的滑靴，所述球窝大于半球，所述球头的球径大于所述球窝的开口口径，并具有径向长度小于所述球窝的开口口径的缩段，以便所述球头插入所述球窝；插入所述球窝后，所述球头能够相对所述球窝转动预定角度，以隔挡在所述球窝的开口处。

本发明的免收口正包柱塞滑靴组件，滑靴的球窝设置为大于半球的球窝，柱塞的球头具有小于其球径的缩段，由于缩段的径向长度小于球窝的开口口径，则柱塞可以其缩段对准球窝的开口，将球头插入球窝；然后使得球头相对球窝转动预定角度，以便将缩段转离正对球窝开口的位置，将外径大于球窝开口的部分正对球窝的开口，隔挡在球窝的开口处，进而封闭球窝的开口，使得球头内嵌在球窝内，防止球头从球窝脱出，保证球头和球窝之间球铰连接的可靠性。

可见，本发明的柱塞滑靴组件(即免收口正包柱塞滑靴组件)，通过球头的缩段和球窝的过半球设置，省去了复杂的收口工艺，降低了生产成本；再者，只需将球头的缩段对准球窝开口后插入，然后转动预定角度即可实现球头和球窝的安装，其结构简单，装配较为简单，使用更为便捷；另外，与现有技术中采用收口工艺实现柱塞滑靴的组装相比，本发明的柱塞滑靴组件采用可拆卸的连接方式，便于进行维修，可经济地实现单个柱塞或者滑靴的更换；也由于可拆卸的连接方式使得零件的清洗效果更好，易于控制零件的污染，进而延长使用寿命。

优选地，沿所述球头的周向切割其大圆，以形成所述缩段，整个加工工艺较为简单，且在等于球径的周向进行球面切割便于保持球体的稳定性，防止球头偏心。

优选地，所述缩段关于所述柱塞的中轴线对称。缩段可以关于柱塞的中轴线对称，则装配时可以将柱塞的轴线对准滑靴的轴线即可轴向插入球头，进一步简化了装配过程，保证装配精度；尤为重要的是，当缩段关于柱塞的中轴线对称时，能够保证驱动的有效性，避免球头偏心影响柱塞和滑靴的相对运动。

优选地，所述缩段呈圆柱状或圆锥状设置。

圆柱状或者圆锥状的结构加工更为简单，使用时能够更好地与球窝的开口相匹配，便于提高拆装的便捷性。

优选地，所述球窝的开口以其内壁向外延伸，以形成与所述缩段间隙配合的连接孔。

可以在球窝的开口处设置连接孔，便于球头的接入，保证球头以其缩段顺利插入球窝，提高装配精度。

优选地，所述连接孔的孔径由外而内渐缩，所述连接孔以其内侧的孔壁与所述缩段间隙配合。

还可以将连接孔设置为渐缩孔，以便与缩段的插入，逐步实现缩段与球窝开口的连接，进而保证装配精度，提高装配效率。

优选地，所述连接孔的外缘至所述球窝的球心的轴向长度小于第一预定值。

优选地，所述连接孔的孔壁与同侧的所述滑靴的外缘之间的径向距离大于第二预定值。

还可以通过设置球窝的相关尺寸调整摆角，以便增加球头相对球窝的摆角，进而增大柱塞泵和柱塞马达的排量，可应用于大排量的柱塞泵和柱塞马达。

本发明还提供一种柱塞泵，其排量固定，包括上述任一项所述的免收口正包柱塞滑靴组件。

本发明还提供一种柱塞马达，其排量固定，包括上述任一项所述的免收口正包柱塞滑靴组件。

由于本发明包括上述任一项所述的免收口正包柱塞滑靴组件，故上述任一项所述的免收口正包柱塞滑靴组件所产生的技术效果均适用于本发明的柱塞泵和柱塞马达，此处不再赘述。

附图说明

图1为现有技术中柱塞滑靴组件一种设置方式的结构示意图；

图2为现有技术中柱塞滑靴组件另一种设置方式的结构示意图；

图3为本发明所提供柱塞滑靴组件在一种具体实施方式中的剖面结构示意图；

图4为图3所示柱塞滑靴组件拆装时的状态示意图；

图5为本发明所提供柱塞一种设置方式的正面结构示意图；

图6为本发明所提供滑靴一种设置方式的剖面结构示意图。

图1-2中：

1’柱塞、2’球头、3’滑靴、31’外滑靴、32’内滑靴、4’滑靴本体、5’柱塞

图3-6中：

1球头、11缩段、2柱塞、3球窝、31连接孔、4滑靴

具体实施方式

本发明的核心是提供一种免收口正包柱塞滑靴组件，其结构简单，便于拆装。

本发明的另一核心是提供一种柱塞泵和柱塞马达，包括上述免收口正包柱塞滑靴组件，其排量较大，使用更为便捷。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图3和图4，图3为本发明所提供柱塞滑靴组件在一种具体实施方式中的剖面结构示意图；图4为图3所示柱塞滑靴组件拆装时的状态示意图。

本发明提供一种免收口正包柱塞滑靴组件，包括柱塞2和滑靴4，柱塞2设有球头1，滑靴4设有球窝3，柱塞2以其球头1插入滑靴4的球窝3，以形成球铰连接；柱塞2能够相对滑靴4运动，以完成吸油和压油的相关动作。本发明中，球窝3为过半球窝，即球窝3大于半球，球窝3的开口口径小于其球径；球头1的球径大于球窝3的开口口径，球头1还具有径向长度小于球窝3的开口口径的缩段11，以便球头1以缩段11正对球窝3的开口，将球头1插入球窝3内；当球头1插入球窝3后，能够相对球窝3转动预定角度，从而将外径大于球窝3开口口径的部分正对球窝3的开口，使得球头1隔挡在球窝3的开口处，以封堵球窝3的开口，将球头1内嵌在球窝3中，实现球头1与球窝3的连接，防止球头1滑脱出球窝3。

需要说明的是，本领域中，以柱塞2上设置球头1、滑靴4设置球窝3，然后以滑靴4的球窝3包裹柱塞2的球头1实现柱塞2与滑靴4连接的方式称为“正包”，相应地，正包组合后形成的柱塞滑靴组件为正包柱塞滑靴组件，本发明所述的免收口正包柱塞滑靴组件即为能够省去收口、且采用正包结构组合而成的柱塞滑靴组件；可以推知，如果柱塞2上设置球窝3、滑靴4设置球头1，然后以柱塞2的球窝3包裹滑靴4的球头1实现两者连接的方式称为“反包”或者“倒包”，采用反包方式组合而成的柱塞滑靴组件为反包柱塞滑靴组件。

安装时，球头1以其缩段11正对球窝3的开口，然后向内插入球窝3，如图4所示；当球头1插入球窝3后，球头1可以相对球窝3转动预定角度，以便将缩段11转离球窝3的开口，球头1以其外径大于球窝3的开口口径的部分正对球窝3的开口，以防止球头1滑脱出球窝3，实现球头1与球窝3铰接，如图3所示。

需要拆卸时，反向转动球头1，使得球头1的缩段11正对球窝3的开口，向外抽拉球头1，即可将球头1拔出球窝3，实现球头1与球窝3的脱离，以解除柱塞2与滑靴4的连接；当柱塞2与滑靴4分离后，可以两者进行单独更换，或者清洗等，提高了整个组件的可维修性。

现有技术中，球头1均设置为完整的球形结构，即球头1的外径等于其球径，由于球头1与球窝3之间存在一定的装配间隙，可以将球头1插入球窝3中，然后通过收口工艺实现球头1与球窝3的连接，以便连接柱塞2和滑靴4。但是，由于收口工艺较为复杂，还会影响整个柱塞滑靴组件的维修等，本发明在球头1上设置一段外径小于其球径的缩段11，并以缩段11正对球窝3的开口，以插入球窝3内；然后转动球头1，将缩段11转离正对球窝3的开口，以便球头1以大于球窝3开口口径的部分正对球窝3，球头1即内嵌在球窝3中，实现了柱塞2和滑靴4的连接。

可见，本发明的柱塞滑靴组件，由于球头1上缩段11的设置，以及球窝3的过半球结构，实现了柱塞2和滑靴4的连接，免去了复杂的收口工艺和设备，降低了成本，提高了生产效率；整个安装过程仅需将缩段11对准球窝3的开口后插入，然后转到球头1即可，其结构简单，装配便捷；球头1与球窝3的连接为可拆卸连接，反向转动球头1将缩段11转动到正对球窝3的开口，即可将球头1拔出球窝3，实现柱塞2和滑靴4的脱离，以便经济地实现单个柱塞2或者滑靴4的更换，提高了整个组件的可维修性；另外，由于球头1与球窝3采用可拆卸的连接，便于零件进行清洗，易于进行污染控制，防止柱塞2和滑靴4配合面处的污渍降低柱塞泵和柱塞马达的性能以及使用寿命。

由于球窝3为大于半球的过半球窝，故球窝3的开口口径必然小于其球径，球头1与球窝3为间隙配合，球头1的球径略小于球窝3的球径，则当球头1相对球窝3转动预定角度时，通常以等于球径的部分正对球窝3的开口，以便将球头1卡入球窝3内。当缩段11设置为等外径的结构时，在球头1相对球窝3转动的过程中，缩段11相对球窝3的开口倾斜一定角度，此时缩段11在正对球窝3开口方向的长度增大，也可以防止球头1从球窝3中滑脱；缩段11也可以设置为非等径的结构，只要缩段11的最大外径小于球窝3的开口口径，即可将球头1插入球窝3内；转动球头1时，只要缩段11倾斜后在正对球窝3开口方向的长度大于球窝3的开口口径即可。也就是说，可以根据柱塞泵和柱塞马达的需求，设置柱塞2相对滑靴4的倾斜角度，该倾斜角度可以为最大倾角，也可以为小于最大倾角的某个特定值，以满足不同排量柱塞泵和柱塞马达的使用需求。

详细地，可以不过球心的截面切割球头1的球面，形成的断面与球头1的相对面之间的径向长度必然小于球径，并使得该径向长度小于球窝3的开口口径，则断面与其相对面之间球体共同形成缩段11；所述截面可以为平面或者曲面；此时，可以将球窝3的开口设置为与缩段11配合的结构。

当然，在球头1的各部分材质相同的情况下，对球头1进行单面切割以形成缩段11的方式容易导致球头1偏心，影响使用的可靠性。因此，可以沿球头1的周向切割其大圆，以使得该部分的径向长度小于球径，形成缩段11；显然，周向切割球头1时，容易保持球头1的结构稳定性，避免出现偏心。

可以想到，还可以将球头1大圆处的球面沿径向向内凹进，以形成缩段11，或者采用其他类似方式对球头1进行加工。

请结合图5和图6，图5为本发明所提供柱塞一种设置方式的正面结构示意图；图6为本发明所提供滑靴一种设置方式的剖面结构示意图。

进一步，缩段11可以关于柱塞2的中轴线对称，即缩段11与柱塞2同轴设置。缩段11与柱塞2同轴设置时，可以将柱塞2的轴线正对滑靴4的轴线，即可实现缩段11与球窝3的开口的对正，以便插入球头1，拆装更为便捷，便于提高连接精度。再者，缩段11关于柱塞2对称，可以防止球头1在球窝3内转动时出现偏心，提高柱塞2和滑靴4相对运动的稳定性和安全性，避免出现运动卡止，实现球头1与球窝3的可持续转动。

更进一步，缩段11还可以设置为圆柱状，在其轴向延伸方向，缩段11的外径相等，其加工更为便捷，对球头1的加工量较小，能够尽可能保持球头1的结构整体性，减小对球头1的影响。

可以想到，缩段11还可以设置为圆锥状，或者棱柱等结构，也可以设置为其他不规则的结构，只要能够保证其最大外径小于球窝3的开口口径，便于球头1插入球窝3、同时不影响球头1相对球窝3转动即可。

再进一步，球窝3的开口还可以设置连接孔31，球窝3的开口以其内壁向外延伸，形成连接孔31，以便连接孔31能够与缩段11间隙配合，则当缩段11正对连接孔31时，连接孔31可以其内壁对缩段11进行预定位，以便缩段11快速准确地插入连接孔31，进而使得整个球头1插入球窝3内，如图4所示。

进一步，连接孔31可以设置为渐缩孔，即其孔径在由外而内的方向渐缩，其内侧的孔壁能够与缩段11间隙配合。一方面，连接孔31采用渐缩孔时，可以为球头1处于缩段11前端的球体部分提供一定的安装空间，便于缩段11的接入；另一方面，连接孔31的孔径逐渐缩小，以便缩段11逐渐插入连接孔31，进而插入球窝3内，提高装配效率和精度。

更进一步，连接孔31还可以设置为与缩段11配合的形状，以便缩段11的外壁逐渐靠近连接孔31的孔壁，从而实现间隙配合，提高装配精度。当缩段11设置为圆柱状时，连接孔31即为与圆柱配合的圆柱形孔，以此类推。

本领域技术人员应该可以理解，也可以不设置连接孔31，而将球窝3的开口设置为能够与缩段11间隙配合的口径，以便于缩段11的插入，且球窝3的开口口径不过分大于缩段11的外径，以保证连接可靠性，防止球头1脱出。

本文所述的内外以球头1或球窝3的球心为参照，靠近球心的方向为内，远离球心的方向为外。

还可以结合图3-图6对本发明的柱塞滑靴组件的使用过程进行详细说明。

定义球头1的球径为D1，球窝3的球径为D2，则D1小于D2，以便球头1与球窝3间隙配合；定义球头1的缩段11的外径为D3，球窝3的开口口径为D4，则D3小于D4，且D3小于D1，如图5和图6所示。

以柱塞2相对滑靴4转动的角度为α，球头1与柱塞2相连接部分的外径为D5，连接孔31的外缘至球窝3的球心的轴向长度为L，连接孔31的孔壁与同侧的滑靴4的外缘之间的径向距离为H；由几何分析可知，柱塞2和滑靴4之间的摆角α由柱塞2的D5和滑靴4的L、H的尺寸决定，D5和L越小，摆角α越大。由于D5直接影响柱塞2的强度以及球头1与柱塞2主体部分连接的可靠性，不能太小，通常应设置在一定范围内，可参照现有技术设置；由于本申请不需要收口，在D5不变的情况下，可以通过适当增大滑靴4中的H、减小L来增大摆角α，此时不会降低整个组件的强度。

更为具体地，L可以小于第一预定值，以减小球窝3对球头1摆动的约束，增大摆角α，以增大柱塞2往复运动一圈的行程，进而增大柱塞泵和柱塞马达的排量，适用于大排量的柱塞泵和柱塞马达。

同时，还可以设置H的值使其大于第二预定值，以便滑靴4的球窝3具有较高的拉脱力，避免柱塞2脱出滑靴4，即出现“脱靴”现象。

所述第一预定值和第二预定值根据柱塞泵和柱塞马达的使用需求进行设置，以便L和H相互配合，共同调整摆角α，适用于不同排量的柱塞泵和柱塞马达。

本领域技术人员应该可以理解，L的值不易过小，否则容易影响球头1与球窝3的连接可靠性；另外，受安装空间的限制，H的值也不易过大，只要能够保证提供可靠的拉脱力即可。

本发明提供一种柱塞泵，采用上述任一项所述免收口正包柱塞滑靴组件，且其柱塞与滑靴的倾斜角度固定，故其排量固定，为定量柱塞泵。

本发明还提供一种柱塞马达，采用上述任一项所述免收口正包柱塞滑靴组件，且其柱塞与滑靴的倾斜角度固定，故其排量固定，为定量柱塞马达。

需要说明的是，柱塞泵、柱塞马达较为复杂，本文仅对其免收口正包柱塞滑靴组件进行说明，其他部分请参照现有技术，此处不再赘述。

以上对本发明所提供的柱塞泵、柱塞马达及其免收口正包柱塞滑靴组件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种免收口正包柱塞滑靴组件，用于定量柱塞泵或定量柱塞马达，包括具有球头(1)的柱塞(2)和具有球窝(3)的滑靴(4)，其特征在于，所述球窝(3)大于半球；所述球头(1)的球径大于所述球窝(3)的开口口径，并具有径向长度小于所述球窝(3)的开口口径的缩段(11)，以便所述球头(1)插入所述球窝(3)；插入所述球窝(3)后，所述球头(1)能够相对所述球窝(3)转动预定角度，以隔挡在所述球窝(3)的开口处；沿所述球头(1)的周向切割其大圆，以形成所述缩段(11)，所述缩段(11)关于所述柱塞(2)的中轴线对称。

2.如权利要求1所述的免收口正包柱塞滑靴组件，其特征在于，所述缩段(11)呈圆柱状或圆锥状设置。

3.如权利要求1-2任一项所述的免收口正包柱塞滑靴组件，其特征在于，所述球窝(3)的开口以其内壁向外延伸，以形成与所述缩段(11)间隙配合的连接孔(31)。

4.如权利要求3所述的免收口正包柱塞滑靴组件，其特征在于，所述连接孔(31)的孔径由外而内渐缩，所述连接孔(31)以其内侧的孔壁与所述缩段(11)间隙配合。

5.如权利要求3所述的免收口正包柱塞滑靴组件，其特征在于，所述连接孔(31)的外缘至所述球窝(3)的球心的轴向长度(L)小于第一预定值。

6.如权利要求5所述的免收口正包柱塞滑靴组件，其特征在于，所述连接孔(31)的孔壁与同侧的所述滑靴(4)的外缘之间的径向距离(H)大于第二预定值。

7.一种柱塞泵，其排量固定，其特征在于，包括上述权利要求1-6任一项所述的免收口正包柱塞滑靴组件。

8.一种柱塞马达，其排量固定，其特征在于，包括上述权利要求1-6任一项所述的免收口正包柱塞滑靴组件。