具有浮動液壓缸的液壓機的製作方法

2023-12-09 13:12:48 1

本發明涉及具有活塞的液壓機。更準確地說，本發明涉及能用作為泵和發動機的液壓機，這種液壓機包括能圍繞第一軸線旋轉的第一轉子，以及能圍繞相對於第一軸線傾斜的第二軸線旋轉的第二轉子。

背景技術：

文獻WO 03/058035描述了一種液壓裝置，其包括殼體和第一轉子，該第一轉子能圍繞第一軸線旋轉，並攜帶從第一轉子的相反兩側凸出的第一系列活塞和第二系列活塞。在第一轉子的相反兩側上設置有第二轉子和第三轉子，且第二轉子和第三轉子能圍繞其自身的相對於第一轉子的旋轉軸線傾斜的軸線旋轉。第二轉子和第三轉子攜帶與相應的活塞相結合的相應列的液壓缸。

在文獻WO 03/058035中所描述的方案的問題之一是部件和液壓密封區域的數量多。

技術實現要素：

本發明的目的在於提出一種液壓機，在相同的排量下，其具有與已知的方案相比較小的總尺寸，並且具有較少的部件和液壓密封區域。

根據本發明，上述目的通過具有如下特徵的液壓機來實現。本發明的液壓機包括：外殼體，該外殼體包括第一前板和第二前板；軸杆，該軸杆由第一前板和第二前板圍繞主軸線旋轉式攜帶；第一轉子，該第一轉子包括能與軸杆一起圍繞主軸線旋轉的第一轉子主體，以及與第一轉子主體固定的具有相應的球面環形頭部的多個第一活塞；第二轉子，該第二轉子包括第二轉子主體以及具有相應的球面環形頭部的多個第二活塞，其中第二轉子能圍繞相對於主軸線傾斜的副軸線旋轉；多個套管，多個套管彼此分離且獨立，每個套管均具有在相反兩端處開口並在相反兩側與第一活塞和第二活塞相接合的液壓缸，其中第一活塞和第二活塞的球面環形頭部與液壓缸液壓密封接觸，其中每個套管均具有相對於液壓缸的縱向軸線正交的相應的橫向對稱平面；以及引導裝置，該引導裝置與套管通過浮動方式接合，並將套管限制成使得各個套管的橫向對稱平面恆定地處於公共參考平面內。

在一個優選的實施例中，引導裝置包括具有多個半圓形凹座的引導板，半圓形凹座與形成於套管的外表面上的相應的環形槽相接合，環形槽與套管的縱向軸線同軸，並相對於相應的中心橫向平面對稱。

在一個優選的實施例中，引導裝置包括鄰接環，鄰接環與軸杆同軸並設置在第一轉子和第二轉子之間，鄰接環具有凸球形外表面，在凸球形外表面上鄰接有相應的支撐支腳，該支腳設置有與引導板的具有矩形截面的相應的徑向齒接合的芯柱。

在一個優選的實施例中，第二轉子主體設置有鄰接在鄰接環的凸球面上的的凹球面。

在一個優選的實施例中，在鄰接環與第一轉子主體之間設置有處於壓縮狀態下的彈性元件。

在一個優選的實施例中，第二轉子主體抵靠在容納於第二前板的圓柱形凹座內的調整板上，並與構造成能改變第二轉子的副旋轉軸線的角度的促動器相關聯。

在一個優選的實施例中，第一轉子和第二轉子通過恆定速度裝置而彼此旋轉連接，該恆定速度裝置包括由第一轉子主體攜帶的一組第一前齒，以及由第二轉子主體攜帶的一組第二前齒，第一前齒和第二前齒具有相應的側面，該側面與滾動主體相配合。

在一個優選的實施例中，滾動主體能旋轉地安裝在引導裝置的支腳的相應的芯柱上。

在一個優選的實施例中，第一活塞具有相應的孔，孔將液壓缸與第一轉子主體的開口連接在一起，第一轉子主體的開口與第一前板的埠周期性流體連通，第一前板的埠與入口液壓流體通道/出口液壓流體通道相連通。

在一個優選的實施例中，第二活塞具有相應的開口，第二活塞的開口將液壓缸與第二轉子主體的開口連接在一起，第二轉子主體的開口與形成於調整板內的貫穿開口周期性流體連通，貫穿開口則與第二前板的埠流體連通，第二前板的埠與入口液壓流體通道/出口液壓流體通道相連通。

在一個優選的實施例中，支腳將引導板相對於鄰接環限制成使得公共參考平面恆定地穿過鄰接環的凸球面的中心以及液壓缸的中心，其中鄰接環被限制在第一轉子與第二轉子之間。

在一個優選的實施例中，支腳將引導板相對於鄰接環限制成使得公共參考平面與引導板的中心平面相重合。

在一個優選的實施例中，垂直於公共參考平面的直線相對於第一轉子的旋轉軸線和第二轉子的旋轉軸線傾斜與第一轉子的旋轉軸線和第二轉子的旋轉軸線之間的角的一半相等的角。

權利要求書形成了針對本發明而在此提供的技術公開的組成部分。

附圖說明

下面將參照附圖來對本發明進行詳細的說明，這些附圖僅作為非限制性實施例而給出，其中：

圖1是根據本發明的液壓機的軸向截面圖，

圖2是圖1中的液壓機的爆炸軸向截面圖，

圖3是在圖2中由箭頭III指出的部件的爆炸立體圖，

圖4是在圖3中由箭頭IV指出的部分的截面的立體圖，

圖5是在圖3中由箭頭V指出的部分的立體圖，其中除去了某些部件，

圖6是在圖3中由箭頭VI指出的部分的爆炸立體圖，

圖7是顯示了設置在根據本發明的液壓機的第一轉子和第二轉子之間的恆定速度接頭的立體圖，

圖8是顯示了根據本發明的液壓機中的液壓連接部的軸向截面圖，並且

圖9是顯示了根據本發明的液壓機的一種可能的排量調節裝置的立體圖。

具體實施方式

參照圖1和圖2，附圖標記10標示出了根據本發明的液壓機。液壓機10可作為泵或者發動機來操作。液壓機10包括固定的殼體12，該殼體12包括管狀中心主體14、第一前板16和第二前板18。第一前板16和第二前板18固定到中心主體14的相反兩端上。第一前板16和第二前板18設置有用於軸承和密封件(未示出)的相應的安裝座20、22，軸承和密封件支持能圍繞主軸線A相對於殼體12旋轉的軸杆24的旋轉。

殼體12限定了在其中設置有第一轉子28和第二轉子30的腔26。

第一轉子28包括第一轉子主體32，以及固定到第一轉子主體32上的多個第一活塞34。第一轉子主體32具有能與軸杆24的花鍵部分38相接合的花鍵孔37。由此，第一轉子28能相對於軸杆24旋轉固定。

第一活塞34懸臂式固定到第一轉子主體32上，並具有與主軸線A平行的相應的縱向軸線。第一活塞34具有相對於第一轉子主體32處於遠端的相應的球面環狀頭部36。第一轉子主體32具有徑向支撐表面40，該徑向支撐表面40以液壓密封接觸的方式抵靠在第一前板16的相應的支撐表面42上。在運行過程中，第一轉子主體32的徑向支撐表面40與第一前板16的支撐表面42相接觸地旋轉。

第二轉子30包括第二轉子主體44以及多個第二活塞46。第二活塞46固定到第二轉子主體44上。第二活塞46從第二轉子主體44處懸臂式凸出，並具有相對於第二轉子主體44處於遠端的相應的球面環狀頭部48。從結構上的角度來看，第二活塞46可以與第一活塞34相同。第二轉子主體44具有供軸杆24延伸穿過的中心開口50。第二轉子主體44的中心開口50的尺寸顯著大於軸杆24的直徑。第二轉子主體44的中心開口50的尺寸設置成允許第二轉子30圍繞副軸線B旋轉，該副軸線B相對於主軸線A傾斜一定角度，該角度可在等於0°的最小值(在副軸線B與主軸線A對齊的情況下)、在圖1和圖2中由α標示出的正向最大角，以及等於-α的負向最大角之間變化。

第二前板18具有凹面的半圓柱形凹座52，該凹座52具有正交於主軸線A的軸線。在第二轉子主體44與第二前板18之間設置有調整板54。調整板54具有半圓柱形的凸面56，該凸面56與第二前板18的半圓柱形凹座52通過具有液壓密封接觸的擺動方式相接合。調整板54具有支撐表面58，第二轉子主體44的相應的支撐表面60通過液壓密封接觸的方式抵靠在該支撐表面58上。調整板54具有能被軸杆24穿過的中心開口62。中心開口62的尺寸顯著大於軸杆24的直徑，以便允許調整板54呈現相對於主軸線A的多種傾斜定位。

在運行過程中，在排量恆定的情況下，調整板54處於相對於第二前板18固定的位置中。第二轉子30被壓在調整板54上，並且調整板54被壓在凹座52上，從而支撐表面58、60和56、52能通過液壓密封接觸的方式而恆定地彼此接觸。調整板54相對於第二前板18的角度位置確定了第二轉子30的副旋轉軸線B與主軸線A之間的角度α。

參照圖9，根據一個非排他性實施方案，調整板54與能對調整板54相對於第二前板18的角度位置進行調整的促動器64相關聯。在圖9所示的實施例中，促動器64為能驅動軸杆66旋轉的旋轉促動器，在軸杆66上固定有能與設置在調整板54上的齒狀部分70相配合的螺杆68。促動器64控制調整板54圍繞正交於主軸線A的軸線的擺動。由於第二轉子30被限制成保持與調整板54的支撐表面58相接觸，所以調整板54的擺動運動能控制第二轉子30的旋轉軸線B相對於主軸線A的角度α的調整。

參照圖3和圖4，液壓機10包括彼此分離且獨立的多個套管68。每個套管均具有相應的兩端開口的液壓缸70。每個液壓缸70均在相反兩側上與相應的第一活塞34和相應的第二活塞46接合。活塞34、46的球面頭部36、48與相應的液壓缸70的壁建立液壓密封接觸。

特別地參照圖4，每個套管68均具有相應的對稱橫向平面72，該對稱橫向平面72限定為液壓缸70的正交於液壓缸70的縱向軸線D的對稱平面。在其外表面上，每個套管68均具有與液壓缸70的縱向軸線D同軸並相對於中心橫向平面72對稱的環形槽74。

參照圖2、圖4和圖6，液壓機10包括與套管68相關聯的引導裝置76。引導裝置76與套管68通過浮動的方式接合，並將套管68限制成使得各個套管68的中心橫向平面72恆定地處在公共參考平面78內。垂直於公共參考平面78的直線相對於第一轉子28的旋轉軸線A以及第二轉子30的旋轉軸線B傾斜0到α之間、優選為等於α/2的角。引導裝置76包括具有多個半圓形凹座82的引導板80，這些半圓形凹座82能與套管68的相應的槽74接合。引導板80的半圓形槽82的半徑大於套管68的環形槽74的半徑。半圓形槽82的厚度基本上等於套管68的環形槽74的厚度。套管68與相應的半圓形槽82通過簡單支撐關係接合。在保持半圓形槽82與環形槽74之間接合時，套管68可以相對於引導板80浮動。通過這種方式，各個套管68的中心橫向平面72被限制成保持彼此共面，並包含於公共參考平面78內，該公共參考平面78與引導板80的中心平面相一致。

引導裝置76包括具有凸球面86和中心孔88的鄰接環84，其與軸杆24通過能自由旋轉的方式相接合。鄰接環84設置在第一轉子28與第二轉子30之間的軸杆24上。球面86的中心C1位於主軸線A上。

特別地參照圖6，引導裝置76包括具有相應的凹球面92的多個支腳90，凹球面92抵靠在鄰接環84的凸球面86上。凹球面92的曲率半徑等於支撐環84的凸球面86的曲率半徑。支腳90具有設置有相應的叉狀座的相應的芯柱94，從引導板80的內部徑向凸出的具有矩形橫截面的相應的徑向齒96能插入到叉狀座中。在支腳90的芯柱94上可旋轉地安裝有相應的滾動體98，其優選地具有球形的迴轉外表面。支腳90將引導板76相對於鄰接環84限制成使得公共參考平面78(與引導板80的中心平面相一致)能一直穿過球面86的中心C1。公共參考平面78還穿過所有液壓缸70的中心C(圖4)。鄰接環84(其中心C1限定了公共參考平面78的位置)通過下面所描述的方式被限制在第一轉子28與第二轉子30之間。

參照圖7，液壓機10包括與第一轉子28和第二轉子30相互連接的恆定速度裝置100。恆定速度裝置100包括與第一轉子主體28固定或構成一體的第一系列前齒102，以及與第二轉子主體44固定或構成一體的第二系列前齒104。前齒102、104具有相應的側面106、108，側面106、108具有與滾動體98的外表面相接觸的圓柱形表面。每個滾動體98均被限制在第一轉子28的前齒102的側面106與第二轉子30的前齒104的側面108之間。每個前齒102、104均設置在兩個相鄰的滾動體98之間。側面106、108的圓柱形表面的曲率半徑等於滾動體98的外表面的半徑。這種設置使得第一轉子28與第二轉子30之間能恆定速度傳動，這確保了兩個轉子28、30圍繞各自的軸線A和B的角速度恆定地彼此相等。

參照圖5，第二轉子主體44的前齒104具有凹球形的內表面134，其能被壓至與鄰接環84的凸球面86相接觸。參照圖4，在鄰接環84與第一轉子主體32之間設置有處於壓縮狀態下的彈性元件136。彈性元件136可以由如圖4所示的波形彈簧構成，或者備選地由螺旋彈簧或適用於在第一轉子主體32與鄰接環84之間施加軸向力的任何其他彈性元件構成。彈性元件136容納於第一轉子主體32的位於前齒102內側的安裝座138內。彈性元件136沿主軸線A的方向施加彈性力到鄰接環84上，並將鄰接環84的球面86壓至與第二轉子主體44的球面134相接觸。在液壓缸70中沒有液壓力的情況下，由彈性元件136產生的彈性力形成了確保第一轉子28與第一前板16之間的液壓密封以及第二轉子30、調整板34與第二前板18之間的液壓密封所必須的接觸力。

參照圖4、圖5和圖7，第一轉子主體32開設有第一開口110，相應的第一活塞34的根部固定在其中。類似地，第二轉子主體44開設有第二開口112，相應的第二活塞46的根部固定在其中。如圖1和圖8所示，第一活塞34和第二活塞46設置有相應的孔116、118，孔116、118將相應的開口110、112與相應的液壓缸70連接在一起。參照圖4，第一轉子主體32的第一開口110與形成於第一前板16的支撐面42內的埠120周期性連通。埠120與入口液壓流體管道122/出口液壓流體管道124相連接。參照圖8，第二轉子主體44的開口112與形成於調整板54內的貫穿開口126周期性流體連通。貫穿開口126則與形成於第二前板18內的埠128流體連通，埠128與入口流體通道130/出口流體通道132流體連通。

在備選的實施方案中，入口通道122/出口通道124可以僅設置在第一前板16內。在這種情況下，第二前板18將沒有液壓通道130、132。在這種情況下，第二活塞46的孔118可以由插入到孔118內的封閉元件部分地填充，以限制液壓缸70內的油的容量。貫穿開口126不進行補償力的連接。

液壓機10可以作為液壓泵或者液壓發動機來不同地運行。在這兩種運行模式中，調整板54的傾斜角α確定了液壓機的工作排量。當副旋轉軸線B與主旋轉軸線A之間的角α為零時(在兩個軸線重合的情況下)，工作排量為零。當旋轉軸線B與旋轉軸線A之間的角α等於最大工作角時，工作排量最大。通過憑藉促動器64將調整板54的傾斜角從-α改變到+α，液壓機排量可以在最大負值與最大正值之間連續變化。

在角α不為零的任何位置下，轉子28、30圍繞各自的旋轉軸線A、B的旋轉使得活塞34、46在相應的液壓缸70內進行在間隔位置與靠緊位置之間的輪流移動。這種移動會周期性地改變兩個活塞34、46之間的液壓缸的容積。在作為泵來運行的情況下，液壓缸70的容積的周期性變化會產生流動，而在作為發動機來運行的情況下，液壓缸70的容積的周期性變化會產生工作轉矩。

當然，在不損害本發明的原則的情況下，結構和實施方案的細節可以相對於在本文中所描述的那些而廣泛地變化，並不會背離由隨附的權利要求書所限定的本發明的範圍。