本发明涉及变排量轴向柱塞液压机械(液压泵和液压马达)技术领域。
背景技术：
常规的变排量轴向柱塞液压泵或马达中，回程盘在液压泵或马达的旋转过程中绕着球头引导件运动。常规地，球头引导件具有完整且连续的球形外表面，而回程盘亦具有与球头引导件的外表面相匹配的圆锥形或者球形内表面，使得球头引导件和回程盘之间能够绕着彼此摇摆或偏转。通常地，球头引导件的外表面与回程盘的内表面为线接触或面接触。实践中，泵或马达轴的转动带动球头引导件转动，而回程盘的转动由滑靴驱动，柱塞滑靴运动过程中的自传和斜盘变量过程中球头引导件和回程盘会产生相互运动，从而在表面之间产生摩擦，消耗能量。
技术实现要素：
本发明旨在克服或者减轻上述现有使技术中存在的至少一个或多个技术问题或者缺陷。
因此，本发明的至少一个目的在于提供一种变排量轴向柱塞液压机械，其能够减少球头引导件与回程盘之间的接触面积，从而减少由球头引导件与回程盘之间的摩擦引起的能量损耗。
本发明的另一个目的在于提供了一种变排量轴向柱塞液压机械，其在制造过程中相较于常规制造工艺能够以更高效能制造球头引导件。
根据本发明的一个方面，提供了一种变排量轴向柱塞液压机械，包括：球头引导件和回程盘。球头引导件与旋转轴相连接并由旋转轴驱动旋转。回程盘具有中央孔，中央孔容纳球头引导件，并且中央孔的内表面与球头引导件的外表面相接触，使回程盘能够绕球头引导件摆动。球头引导件的外表面和回程盘的中央孔的内表面中的至少一者包括非连续表面。
在一些实施例中，球头引导件的外表面包括非连续表面，非连续表面包括球面部和相对于球面部内凹的内凹部。
在一些实施例中，内凹部是球径小于球面部的球径的内凹表面，或者是贯穿球头引导件的孔。
在一些实施例中，球面部大致沿轴向延伸，每个球面部具有线性条带状形状或者波浪折线性条带状形状。
在一些实施例中，每个球面部的宽度范围为约1mm-约20mm。
在一些实施例中，多个球面部以相同间隔或不同间隔的方式分布在球头引导件的外表面上。
在一些实施例中，球面部的数量约为2-20个。
在一些实施例中，球头引导件包括彼此相对的大直径端面和小直径端面，球头引导件还具有内表面，其中，球头引导件的靠近小直径端面的内表面上形成有键槽结构以与旋转轴相连接，键槽结构在周向上局部地形成，并至少形成在内表面上与球面部对应的位置处。
在一些实施例中，键槽结构包括：渐开线花键结构，和/或，矩形花键结构。
在一些实施例中，球头引导件通过增材制造技术和/或去材制造技术制成。
在一些实施例中，球头引导件的球面部被执行表面加工工艺，表面加工工艺包括：研磨工艺，和/或，球面磨削工艺。
在一些实施例中，回程盘的中央孔的内表面包括非连续表面，非连续表面包括球面部和相对于球面部内凹的内凹部。
在另一些实施例中，回程盘的中央孔的内表面包括非连续表面，非连续表面包括锥面部和相对于锥面部内凹的内凹部。
本发明提供的变排量轴向柱塞液压机械，通过在球头引导件上形成非连续球形表面，使得回程盘仅需与非连续球形表面中的球面部或内凹部进行接触，避免现有技术中需要球头引导件的完整连续外表面与回程盘进行接触，以减少了球头引导件与回程盘之间的接触面积，从而减少由球头引导件与回程盘之间的摩擦引起的能量损耗。此外，本发明提供的变排量轴向柱塞液压机械，通过采用增材制造技术执行对其中的球头引导件的制造，相较于常规制造工艺能够以更高效能制造球头引导件。
本发明能够实现的其它发明目的以及可以取得的其它技术效果将在下述的具体实施方式中结合对具体实施例的描述和附图的示意进行阐述。
附图说明
为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是根据本发明一个实施例的变排量轴向柱塞液压机械中的球头引导件的结构示意图；
图2是根据本发明另一个实施例的球头引导件的结构示意图；
图3是根据本发明又一个实施例的球头引导件的结构示意图；
图4是根据本发明还一个实施例的球头引导件的结构示意图；
图5是根据本发明一个实施例的变排量轴向柱塞液压机械中的由球头引导件和回程盘组成的配合组件的结构示意图；
图6是根据本发明一个可替换实施例的变排量轴向柱塞液压机械中的由球头引导件和回程盘组成的配合组件的结构示意图；
图7是图6所示的配合组件中的回程盘的结构示意图；
图8是根据本发明另一个可替换实施例的的变排量轴向柱塞液压机械中的由球头引导件和回程盘组成的配合组件中的回程盘的剖面结构示意图；
图9是图8所示的另一个可替换实施例中的配合组件的剖面结构示意图；和
图10是根据本发明实施例的变排量轴向柱塞液压机械的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的具体实施例，所述具体实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同的标号表示相同或相似的元件。下面参考附图描述的具体实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能解释为对本发明的一种限制。
本发明涉及变排量轴向柱塞液压机械(例如液压泵和液压马达)技术领域。图10显示了根据本发明实施例的变排量轴向柱塞液压机械的剖面结构示意图。变排量轴向柱塞液压机械主要包括：壳体1，可旋转地设置在壳体1内的旋转轴2，套设在旋转轴2上且容纳多个活塞4的缸体3，设在壳体1内且与活塞4通过滑靴5接触的斜盘6等。根据本发明实施例，变排量轴向柱塞液压机械还包括：球头引导件100和回程盘200。斜盘6及回程盘200能够相对于球头引导件100摆动，从而改变斜盘6的倾角，进而改变该液压机械的排量。工作时，旋转轴2的转动带动球头引导件100转动，回程盘200的转动由滑靴5驱动，而球头引导件100和回程盘200会产生相互运动。
图1显示根据本发明一个实施例的变排量轴向柱塞液压机械中的球头引导件的结构示意图。参见图1，球头引导件100包括非连续球形外表面110。非连续球形外表面110包括多个内凹部111和多个球面部112。多个球面部112均位于同一虚拟圆球面上。而且，球头引导件101包括彼此相对的大直径端面和小直径端面，球头引导件101还具有内表面，而球头引导件101的靠近小直径端面的内表面上形成有轴向延伸的键槽结构102(本文中轴向方向定义为与大直径端面和小直径端面垂直的方向)。键槽结构102包括但不限于：渐开线花键结构，和/或，矩形花键结构。键槽结构102用于与变排量轴向柱塞机械的旋转轴2相连接，使得旋转轴2能够带动球头引导件100转动。
根据本发明的设计理念，理论上，在球头引导件和回程盘之间，只需两个接触点就足以形成转动轴线，而不需要通过球头引导件的整个球形表面来实现球头引导件与回程盘的支撑。因此，根据本发明实施例，球形外表面110为非连续球形表面，非连续是指球头引导件101在球形外表面110的一个或多个位置处存在球径差，也就是说，球形外表面110的一个或多个位置处在球头引导件101的径向方向上存在高度差。这样，通过在球头引导件上形成非连续球形表面，使得回程盘仅需与非连续球形表面中的球面部进行接触，避免现有技术中需要球头引导件的完整连续外表面与回程盘进行接触，减少了球头引导件与回程盘之间的接触面积，从而减少由球头引导件与回程盘之间的摩擦引起的能量损耗。换言之，通过减少球头引导件和回程盘之间的接触面积以减少两者之间的摩擦，进而改善泵和马达的机械效率。
根据本发明一个实施例，如图1所示，球头引导件100的球形外表面110包括大致沿轴向方向彼此交替延伸的多个内凹部111和多个球面部112，球面部112的第二球径大于内凹部111的第一球径。优选地，第一球径和第二球径之间的球径差(高度差)可以为约0.2mm-约5mm。可以理解的是，内凹部111未必要有球形表面(即，未必有球径)，因为内凹部不与其它零件接触，所以其表面形状可以自由选择，只要其表面低于球面部112即可。例如，内凹部111也可以是贯穿球头引导件100的孔。
优选地，球面部112的数量可以约为2-20个。优选地，每个球面部112的宽度范围可以为约1mm-约20mm。根据本实施例，每个球面部112具有大致线形条带状形状。可以理解的是，由于球头引导件轴向两侧的尺寸不同，球形外表面部112在小直径端面处的宽度小于在大直径端面侧的宽度。多个球面部112以相同间隔均匀形成在球形外表面101上。然而，在其它实施例中，多个球面部112也可以以任意不同间隔的方式分布在球形外表面101上，本发明对此不作限制。
根据本发明另一个实施例，如图2所示的球头引导件100a中，球头引导件100a的球形外表面110a同样包括彼此交替延伸的多个内凹部111a和多个球面部112a。同样地，多个球面部112a均位于同一虚拟圆球面上。在如图2所示的实施例中，每个球面部112a具有折线形条带状形状。
根据本发明又一个实施例，在如图3所示的球头引导件100b中，球头引导件100b的球形外表面110b同样包括彼此交替延伸的多个内凹部111b和多个球面部112b。同样地，多个球面部112ab均位于同一虚拟圆球面上。内凹部111b和球面部112b在如图3所示的实施例中的数量少于它们在如图1所示的实施例中的数量，而且，键槽结构102b仅形成在球头引导件100b的内表面上与球面部112b对应的位置处。如图所示，在每个球面部112b的径向内侧均设置有两个键(仅为示例，本领域技术人员能够理解键的数量不受限制)，而在内凹部111b的径向内侧没有设置键槽结构。这样，可以进一步减少整个球头引导件100b的重量，降低加工难度、时间和成本。
当然，根据本发明还一个实施例，在如图4所示的球头引导件100c中，球头引导件100c的球形外表面110c同样包括彼此交替延伸的多个内凹部111c和多个球面部112c。内凹部111c和球面部112c在如图4所示的实施例中的数量少于它们在如图1所示的实施例中的数量，然而，键槽结构102c可以均匀地形成在球头引导件100c的内表面上，不局限于与球面部112c对应的位置处。在其他实施例中，键槽结构102c也可以均匀分布，也可以非均匀分布。
与此同时，本发明实施例进一步提供了用于制造如前所述的变排量轴向柱塞液压机械中的球头引导件的方法，该方法至少包括：通过增材制造技术和/或去材制造技术制造球头引导件。通过采用增材制造技术，相较于常规制造工艺能够以更高效能制造本发明实施例提供的变排量轴向柱塞液压机械中的球头引导件。在一些实施例中，当完成了球头引导件的前述制造步骤之后，该方法还可以包括：采用表面加工工艺对通过增材制造技术制造的球头引导件的非连续球形表面执行加工处理。例如，表面加工工艺包括但不限于研磨工艺，和/或，球面磨削工艺。也就是说，当采用增材制造技术和/或去材制造技术完成具有非连续表面的球头引导件的制造之后，需要采用例如研磨、球面磨削工艺等的一个或多个表面加工工艺以获得理想表面精度。
图5是根据本发明一个实施例的变排量轴向柱塞液压机械中的由球头引导件和回程盘组成的配合组件的结构示意图。图6是根据本发明另一个实施例的变排量轴向柱塞液压机械中的由球头引导件和回程盘组成的配合组件的结构示意图。如图5和图6所示，球头引导件100、100’和回程盘200、200a共同组成配合组件。回程盘200、200a大致呈圆盘状。该回程盘200、200a具有用于与球头引导件100、100’配合的中心孔210、210a和用于容纳滑靴的滑靴保持孔201、201a。
根据本发明，上述配合组件中，球头引导件的外表面可以被设计为连续球形外表面，也可以被设计为非连续球形外表面。回程盘中央孔的内表面可以为连续表面，也可以为非连续表面。上述配合组件中的球头引导件的外表面以及回程盘中央孔的内表面两者之间可以只有一方具有非连续表面，也可以双方均具有非连续表面，但要避免两者在相互运动中卡在一起。
例如，在图5所示的实施例中，球头引导件100具有非连续球形外表面110(即，球头引导件100的外表面110包括内凹部111和球面部112)，而回程盘200的中央孔210的内表面为连续表面。又例如，在图6-7所示的一个可替换实施例中，球头引导件100’具有连续球形外表面110’，而回程盘200a的中心孔210a的内表面为包括球面部202a和相对于球面部内凹的内凹部203a的非连续表面。这里，图6是根据本发明一个可替换实施例的由球头引导件和回程盘组成的配合组件的结构示意图，图7是图6所示的配合组件中的回程盘的结构示意图。
此外，根据本发明实施例，回程盘的中心孔的内表面可以为包括球面部和相对于球面部内凹的内凹部的非连续表面，然而，回程盘的中心孔的内表面也可以为包括锥面部和相对于锥面部内凹的内凹部的非连续表面。例如，在图8-9所示的另一个可替换实施例中，回程盘200a的中心孔210a的内表面为包括锥面部202a和相对于锥面部202a内凹的内凹部203a的非连续表面。这里，图8是根据本发明另一个可替换实施例的具有锥形内表面的回程盘的剖面结构示意图，而图9是包括图8所示的回程盘在内的配合组件的剖面结构示意图。
根据本发明，上述配合组件中，球头引导件的外表面和回程盘中央孔的内表面中的一个包括非连续表面，减少了球头引导件与回程盘之间的接触面积，从而减少由球头引导件与回程盘之间的摩擦引起的能量损耗，避免现有技术中需要球头引导件的完整连续外表面与回程盘进行接触，以减少了球头引导件与回程盘之间的接触面积，从而减少由球头引导件与回程盘之间的摩擦引起的能量损耗。
能够理解，也可以同时在球头引导件的外表面和回程盘中央孔的内表面两者上均设置非连续表面，只要非连续表面的形状不会导致二者卡死即可。即，二者的非连续表面设计成使得球头引导件的球面部不会进入回程盘中央孔的内凹部，回程盘中央孔的球面部也不会进入球头引导件的内凹部。
由上可知，本发明提供的变排量轴向柱塞液压机械，通过在球头引导件上形成非连续球形表面，使得回程盘仅需与非连续球形表面中的内凹部或球面部进行接触，避免现有技术中需要球头引导件的完整连续外表面与回程盘进行接触，以减少了球头引导件与回程盘之间的接触面积，从而减少由球头引导件与回程盘之间的摩擦引起的能量损耗。当然，本发明提供的变排量轴向柱塞液压机械，在一些替换实施例中，也可以通过在回程盘的内表面上形成凹槽，使得球头引导件的球形外表面仅需与回程盘的内表面进行接触，同样可以避免现有技术中需要球头引导件的完整连续外表面与回程盘进行接触，以减少了球头引导件与回程盘之间的接触面积。此外，本发明提供的变排量轴向柱塞液压机械中的球头引导件的制造方法，通过采用增材制造技术和/或去材制造技术执行对前述球头引导件的制造，相较于常规制造工艺能够以更高效能制造球头引导件。
除非另外指明，否则本文所用的所有科技术语具有本领域中常用的含义。本文给出的定义有利于理解本文中频繁使用的某些术语，且并不意味着限制本发明的范围。
上述本发明的具体实施例仅例示性的说明了本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明，熟知本领域的技术人员应明白，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。本发明的权利保护范围，应如本申请的申请专利范围所界定的为准。
1.一种变排量轴向柱塞液压机械，包括：
球头引导件，所述球头引导件与旋转轴相连接并由旋转轴驱动旋转；和
回程盘，所述回程盘具有中央孔，中央孔容纳球头引导件，并且中央孔的内表面与球头引导件的外表面相接触，使回程盘能够绕球头引导件摆动；
其中，球头引导件的外表面和回程盘的中央孔的内表面中的至少一者包括非连续表面。
2.如权利要求1所述的变排量轴向柱塞液压机械，其中，所述球头引导件的外表面为非连续表面，所述非连续表面包括球面部和相对于球面部内凹的内凹部。
3.如权利要求2所述的变排量轴向柱塞液压机械，其中，所述内凹部是球径小于球面部的球径的内凹表面，或者是贯穿球头引导件的孔。
4.如权利要求2所述的变排量轴向柱塞液压机械，其中，在所述球头引导件中，所述球面部大致沿轴向延伸，每个所述球面部具有线形条带状形状或者波浪折线形条带状形状。
5.如权利要求2所述的变排量轴向柱塞液压机械，其中，每个球面部的宽度范围为1mm-20mm。
6.如权利要求2所述的变排量轴向柱塞液压机械，其中，多个球面部以相同间隔或不同间隔的方式分布在球头引导件的外表面上。
7.如权利要求2所述的变排量轴向柱塞液压机械，其中，所述球面部的数量为2-20个。
8.如权利要求2所述的变排量轴向柱塞液压机械，其中，所述球头引导件包括彼此相对的大直径端面和小直径端面，所述球头引导件还具有内表面，其中，所述球头引导件的靠近小直径端面的内表面上形成有键槽结构以与旋转轴相连接，所述键槽结构在周向上局部地形成，并至少形成在内表面上与球面部对应的位置处。
9.如权利要求8所述的变排量轴向柱塞液压机械，其中，所述键槽结构包括：渐开线花键结构，和/或，矩形花键结构。
10.如权利要求1-9中任一所述的变排量轴向柱塞液压机械，其中，所述球头引导件通过增材制造技术和/或去材制造技术制成。
11.如权利要求10所述的变排量轴向柱塞液压机械，其中，所述球头引导件的球面部被执行表面加工工艺，所述表面加工工艺包括：研磨工艺，和/或，球面磨削工艺。
12.如权利要求1所述的变排量轴向柱塞液压机械，其中，所述回程盘的中央孔的内表面为非连续表面，所述非连续表面包括球面部和相对于球面部内凹的内凹部。
13.如权利要求1所述的变排量轴向柱塞液压机械，其中，所述回程盘的中央孔的内表面为非连续表面，所述非连续表面包括锥面部和相对于锥面部内凹的内凹部。
技术总结