球塞式液压马达的球塞结构及球塞式液压马达的制作方法

1.本实用新型涉及球塞式液压马达技术领域，特别是涉及一种球塞式液压马达的球塞结构及球塞式液压马达。


背景技术：

2.现有技术中，球塞式液压马达包括定子、转子和球塞结构，其中球塞结构包括阶梯柱塞、容纳于阶梯柱塞大端的球体以及设置于球体和阶梯柱塞之间的球垫。阶梯柱塞放置于转子的阶梯孔内，阶梯孔具有大径孔段和小径孔段，阶梯柱塞的大径轴段位于大径孔段内，小径轴段位于小径孔段内。球体随转子转动的同时与定子滚动接触。定子对球体施加的力可以分解为沿阶梯柱塞轴向的轴向力以及垂直于轴向力的侧向力。轴向力和侧向力经过球体、球垫和阶梯柱塞的传递最终施加给转子。小径孔段内填充液压油，液压油与小径轴段的端面接触，对阶梯柱塞施加沿其轴向的推力，该推力经过阶梯柱塞传递至球体。
3.但是，该推力只能用于平衡定子对球体施加的轴向力，无法平衡侧向力。并且，球体与球垫之间、阶梯柱塞与转子之间均为接触式摩擦，很容易造成磨损，从而缩短球塞结构的使用寿命。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种球塞式液压马达的球塞结构及球塞式液压马达，用于降低球塞结构的磨损，延长球塞结构的使用寿命。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.本实用新型公开了一种球塞式液压马达的球塞结构，包括阶梯柱塞、球体和球垫，所述阶梯柱塞包括大径轴段和小径轴段，所述大径轴段的端面设有第一凹槽，所述球体位于所述第一凹槽内侧，所述球垫位于所述第一凹槽的侧壁上；
7.所述球体与所述第一凹槽的槽底之间形成用于容纳液压油的腔体，所述阶梯柱塞内设有第一油道，所述腔体通过所述第一油道与所述小径轴段的端面连通；所述球垫的轴线与所述阶梯柱塞的轴线形成大于零度且小于九十度的夹角，以使所述腔体内的液压油与所述球体的接触面的中心偏离所述阶梯柱塞的轴线。
8.优选地，还包括第一密封圈，所述第一凹槽的侧壁上设有用于容纳所述第一密封圈的第一密封圈槽，所述第一密封圈用于密封所述球垫与所述第一凹槽之间的间隙。
9.优选地，所述大径轴段的侧壁上设有用于容纳液压油的第二凹槽，所述阶梯柱塞内设有第二油道，所述第二凹槽通过所述第二油道与所述小径轴段的端面连通；所述球垫靠近所述大径轴段的端面的一端与所述第二凹槽位于所述阶梯柱塞的同侧。
10.优选地，所述第二凹槽包括沿所述阶梯柱塞的轴向设置的纵向凹槽和与所述纵向凹槽垂直且连通的横向凹槽。
11.优选地，所述横向凹槽为多个。
12.优选地，还包括第二密封圈，所述小径轴段的侧壁上设有用于容纳所述第二密封
圈的第二密封圈槽；所述大径轴段用于与转子滑动接触，所述小径轴段与所述转子之间留有间隙，所述第二密封圈用于密封所述小径轴段与所述转子之间的间隙。
13.优选地，所述球体的最大截面积与所述小径轴段的横截面积之比为r，1.5≤r≤2.5。
14.优选地，所述大径轴段靠近所述小径轴段的一端设有倒角过渡结构。
15.本实用新型还公开了一种球塞式液压马达，使用上述的球塞式液压马达的球塞结构。
16.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
17.本实用新型的腔体内的液压油与球体的接触面的中心偏离阶梯柱塞的轴线，因而该区域各点所受压力的垂直于阶梯柱塞轴线方向的分力不能相互抵消，球体受到的液压油的压力与阶梯柱塞的轴线形成大于零度且小于九十度的夹角α。通过调整该区域中点的位置，可改变球体所受液压油压力的角度，使球体受到的液压油压力与定子对球体施加的压力相互平衡或近似平衡，球体处于静压平衡状态，从而提高球塞式液压马达的机械效率和容积效率。并且，球体在第一凹槽中处于液体支撑浮动状态，减小了摩擦副的摩擦力。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实施例球塞式液压马达的球塞结构与定子、转子的位置关系示意图；
20.图2为图1中a处的局部放大图；
21.图3为图2沿b方向的向视图；
22.附图标记说明：1转子；2第二密封圈；3球垫；4阶梯柱塞；5球体；6定子；7第一密封圈；8第一凹槽；9第二凹槽；10第一油道；11第二油道。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.本实用新型的目的是提供一种球塞式液压马达的球塞结构及球塞式液压马达，用于降低球塞结构的磨损，延长球塞结构的使用寿命。
25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
26.如图1-3所示，本实施例提供一种球塞式液压马达的球塞结构，包括阶梯柱塞4、球体5和球垫3，阶梯柱塞4包括大径轴段和小径轴段，大径轴段的端面设有第一凹槽8，球体5位于第一凹槽8内侧，球垫3位于第一凹槽8的侧壁上。
27.其中，球体5与第一凹槽8的槽底之间形成用于容纳液压油的腔体，阶梯柱塞4内设
有第一油道10，腔体通过第一油道10与小径轴段的端面连通；球垫3的轴线与阶梯柱塞4的轴线形成大于零度且小于九十度的夹角，以使腔体内的液压油与球体5的接触面的中心偏离阶梯柱塞4的轴线。
28.使用时，小径孔段内的液压油经第一油道10进入腔体内，对球体5施加推力。球体5表面与液压油接触的区域，每个点所受的压力均沿球体5的径向指向球心。若该区域关于阶梯柱塞4的轴线对称设置，则该区域各点所受压力的垂直于阶梯柱塞4轴线方向的分力相互抵消。本实施例中，腔体内的液压油与球体5的接触面的中心偏离阶梯柱塞4的轴线，因而该区域各点所受压力的垂直于阶梯柱塞4轴线方向的分力不能相互抵消，球体5受到的液压油的压力与阶梯柱塞4的轴线形成大于零度且小于九十度的夹角α。通过调整该区域中点的位置，可改变球体5所受液压油压力的角度，使球体5受到的液压油压力与定子6对球体5施加的压力相互平衡或近似平衡，球体5处于静压平衡状态，从而提高球塞式液压马达的机械效率和容积效率。并且，球体5在第一凹槽8中处于液体支撑浮动状态，减小了摩擦副的摩擦力。
29.为了减少或避免液压油的泄漏，本实施例的球塞结构还包括第一密封圈7，第一凹槽8的侧壁上设有用于容纳第一密封圈7的第一密封圈槽，第一密封圈7用于密封球垫3与第一凹槽8之间的间隙。
30.进一步的，为了平衡球体5对阶梯柱塞4施加压力的垂直于阶梯柱塞4轴线方向的分力，本实施例中大径轴段的侧壁上设有用于容纳液压油的第二凹槽9，阶梯柱塞4内设有第二油道11，第二凹槽9通过第二油道11与小径轴段的端面连通。球垫3靠近大径轴段的端面的一端与第二凹槽9位于阶梯柱塞4的同侧。使用时，小径孔段内的液压油经第二油道11进入第二凹槽9内，对阶梯柱塞4的大径轴段施加垂直于其轴线方向的力，使阶梯柱塞4受到的垂直于其轴线方向的力相互平衡或近似平衡。另外，小径孔段内的液压油对小径轴段的端面施加沿阶梯柱塞4轴线方向的压力，该压力与球体5对阶梯柱塞4的大径轴段施加的沿阶梯柱塞4轴线方向的压力相互平衡或近似平衡。因此，阶梯柱塞4处于液体支撑浮动状态，从而减小阶梯柱塞4与转子1的阶梯孔之间的摩擦力，起到润滑的作用。
31.第二凹槽9的形式有多种，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要能够容纳液压油，从而对阶梯柱塞4提供垂直于其轴线方向的压力即可。本实施例中，第二凹槽9包括沿阶梯柱塞4的轴向设置的纵向凹槽和与纵向凹槽垂直且连通的横向凹槽。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可以选择圆形凹槽等其它形式的凹槽。
32.为了使阶梯柱塞4的大径轴段受到的液压油的压力更均衡，本实施例中横向凹槽为多个，且相邻的两个横向凹槽在沿阶梯柱塞4的轴线方向上间距相同。
33.为了减少或避免液压油的泄漏，本实施例的球塞结构还包括第二密封圈2，小径轴段的侧壁上设有用于容纳第二密封圈2的第二密封圈槽。大径轴段用于与转子1滑动接触，小径轴段与转子1之间留有间隙，第二密封圈2用于密封小径轴段与转子1之间的间隙。
34.进一步的，本实施例中球体5的最大截面积与小径轴段的横截面积之比为r，优选为1.5≤r≤2.5。
35.为了降低制造成本，本实施例中大径轴段靠近小径轴段的一端设有倒角过渡结构。
36.另外，本实施例还提供一种球塞式液压马达，使用如上述的球塞式液压马达的球
塞结构，其定子6、转子1等其它部件可采用现有技术中的连接方式。由于其采用本实施例的球塞结构，能够有效减小球体5与阶梯柱塞4之间以及阶梯柱塞4与转子1之间的摩擦力，从而提高球塞式液压马达的机械效率和容积效率。
37.本说明书中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。