CN101278122B - 带有具有改进曲柄轴承的星形液压缸的液压机 - Google Patents

Abstract

带有星形液压缸的液压机，包括：固定至本体(1)的液压缸(8)，其中，该液压缸在曲柄(10、25、35、45)随该液压机的驱动轴(3)转动的转动平面中圆周地隔开；液压液体的分配构件(7、9)以及至少一个带有滚动摩擦的轴承，该轴承具有滚子列，该滚子列位于曲柄和所述液压缸的连杆(20)的滑瓦(19)之间，并且它具有滚动轴承的外圈(15、29、39)，该滚动轴承由外圈的和滚子的环形支承装置(41、51、14、18、28、31、38)保持在位；可以看到所述装置使所述滚子(11、12、37)的基部不完全径向接触(40、50、14、18、28、31、36)于所述环形侧向支承装置；环形装置(18、28、41、51)中的至少一个可拆卸地施加到曲柄(10、25、35、45)上。

Description

带有具有改进曲柄轴承的星形液压缸的液压机

本发明涉及：带有具有改进曲柄轴承的星形液压缸的液压机，即，带有固定至其曲柄箱的星形液压缸的液压机，有利地用于加压的液压液体，其中，相应的连杆通过带有滚动摩擦的改进轴承与曲柄相联接，从而减少加工的零件，简化处理和组装过程，以提高液压机的机械性能并延长其寿命。

在带有星形液压缸的液压机的特殊领域中，目前的技术发展水平包括液压马达，该液压马达带有相对于马达本体摆动的液压缸且还带有固定的液压缸；这些液压缸具有像连杆那样的曲柄与活塞的连接构件、活塞基部的滑动平面或曲柄上活塞本体的滑瓦。已知在所述滑瓦和曲柄销之间设置滚动轴承，以减小摩擦力并承受所传递的相当大的力，该滚动轴承包括在曲柄和滑瓦在其上滑动的外圈之间的并排的滚子列。

而且，上述液压机具有由内座圈、外圈来形成的所述滚动轴承，该内座圈与曲柄销的外表面相一致，滚子列联接在该外圈的内表面上，而每个活塞的连杆的滑瓦都能够在该外表面上滑动。

曲柄销装备有端部环形抵靠件，用于侧向地约束滚子以避免在滚动过程中的偏移。为了在滚子列的内滚动座圈之间中心地轴向定位外圈，形成环形突出部，内部滚子列的侧面搁置在该环形突出部上，以避免外圈相对于曲柄销的轴向偏移。

而且，可以看到滚子列在数量上等于所述内部环形突出部的侧面；因此，在环形突出部的一侧上在滚子列之前进行组装，然后在相对于销准确地定位该环之后，将其余的滚子列引导通过在没有滚子的环形抵靠件中可看到的侧向端口：分别引导各个滚子，直到必要的滚子列已完成为止。侧向端口在组装过程中是打开的，而在组装之后是封闭的。所述端口尽管由合适的塞子来封闭，但是由于在端口封闭之后塞子在其罩壳中的不严密性，所述端口会基于附近的滚子列来确定滑动。已经发现，这种工作状态损坏了滚子且缩短了其平均工作寿命。

此外，在目前的技术发展水平中，从美国专利US 3908517A中知道有一种带有星形液压缸的液压马达，且将滚动轴承插入曲柄中；该马达还具有可变的活塞排量。轴承的滚子包含在装备曲柄的凸缘之间；凸缘中的一个是固定的且与曲柄形成一体，而将凸缘中的另一个插入且夹在合适环形螺母的基座中；轴承的内圈也装备有作用在所述凸缘内表面上的环形密封件，并可在曲柄上径向移动，以在来自驱动轴内导管的液压流体的压力下改变其半径。插入的凸缘在内径处装备有密封环，且固定至曲柄以防止它转动。轴承的滚子因此在用于其整个底面的所述凸缘中被引导，因此产生在其内表面上的不正确滑动，从而损坏凸缘自身并缩短轴承的寿命。此外，这种曲柄的结构在机械上高度复杂，从而没有解决曲柄中滚动轴承组件的结构简化性问题，还有滚子在凸缘内壁上不正确滑动的问题。

最后，曲柄销上和环内的环形突出部的机械加工操作是很复杂和昂贵的，如上所述需要相当长时间的特殊组装方法。还有，对于滚子列的损坏限制了延长滚子自身的最长寿命，从而限制了液压机自身的寿命。

目前的这种技术发展水平可通过考虑到制造一种液压机来进行改进，该液压机使曲柄的结构变得简单，零件数量减少，需要较少的加工和组装操作，减少加工和组装成本，提高其性能，且延长液压机的寿命。

从上文中知道，显然需要通过制造一种液压机来解决技术问题：该液压机带有用于液压液体的星形液压缸，其中在曲柄和液压缸的连杆之间只需用少量的零件进行联接；而且，在相对于已知类型的相同性能下，这能减少机械和组装加工；最后，这能避免对于在曲柄自身中滑动的零件的损坏，还能提高机械性能。

本发明通过采用以下液压机来解决了上述技术问题：一种带有星形液压缸的液压机，包括：固定至本体的液压缸，其中，液压缸在曲柄随液压机的驱动轴转动的转动平面中圆周地隔开；液压液体的分配构件以及至少一个带有滚动摩擦的轴承，轴承具有滚子列，滚子列位于曲柄和所述液压缸的连杆的滑瓦之间；其特点在于，它包括滚动轴承的外圈，滚动轴承由外圈的和滚子的环形支承装置保持在位；可以看到所述装置使所述滚子的基部不完全径向接触于所述环形侧向支承装置；环形装置中的至少一个可拆卸地施加到曲柄上。

而且，在另一实施例中，采用了由至少一个轴向止动环所保持的所述环形侧向支承装置。

此外，在另一实施例中，采用了由至少一个环或第五轮构成的所述可拆卸的环形支承装置，该至少一个环或第五轮在将要与滚子的基部相接触的侧面上装备有台肩，该台肩具有一直径以与相接的滚子列配合，配合的尺寸范围小于滚子的半径。

而且，在另一实施例中，采用了由至少一个环或第五轮构成的所述可拆卸的环形支承装置，该至少一个环或第五轮具有一直径以与相接的滚子列配合，配合的尺寸范围小于滚子的半径。

此外，在另一实施例中，采用了在与可拆卸装置相对的曲柄的端部上由至少一个台肩和另一台肩构成的固定的环形支承装置，该至少一个台肩用于支承滚动轴承的外圈，而该另一台肩具有一直径以与相接的滚子列配合，配合的尺寸范围小于滚子的半径。

而且，在另一实施例中，采用了装备有至少一个内部轴向止动环的所述固定的环形支承装置，该至少一个内部轴向止动环定位成包含滚子列，其中，在所述止动环和滚子的基部之间的接触区域中定位轴向支承环；在曲柄的端部的至少一个中可以看到外部轴向止动环，该外部轴向止动环与相接的滚子列的滚子基部相接触且在其间设置支承环。

而且，在另一实施例中，滚动轴承的外圈装备有如下定位的内部轴向止动环：任意数量(但不是零)的滚子列位于内部轴向止动环和曲柄的端部中的一个之间；在所述内部止动环的两侧上都有支承环。

此外，在另一实施例中，在曲柄的与外部轴向止动环的相对侧上采用了与曲柄自身成一体的轴向抵靠件。

而且，在另一实施例中，内部轴向止动环设于带有滚动摩擦的轴承的外圈的各端上，并且在所述环和并排滚子列的滚子基部之间设有支承环。

最后，在另一实施例中，在曲柄的各端上具有外部轴向止动环，并且在所述环和并排滚子列的滚子基部之间设有支承环。

在四幅附图中，纯粹作为示例地示出了本发明的一实施例，在附图中：图1是在包含液压缸的驱动轴轴向平面上的、根据本发明来制造的液压马达的示意剖视图；图2是包含所有液压缸的完整马达的示意剖视图；图3是类似于图2的剖视图，但局限于曲柄且被放大了；图4是类似于图1的轴向剖视图，但局限于曲柄且被放大了；图5是类似于前图的轴向剖视图，其中示出了简化的组件；图6是本发明的一实施例的类似于图1的轴向剖视图，但局限于曲柄且被放大了，该实施例装备有用于支承端部轮和外圈的约束第五轮(containment fifth wheel)；图7是类似于前图的轴向剖视图，其中示出了简化的组件，但避免约束第五轮与主轴颈的轴承相接触。

在图1至4中，可以看到马达2的本体1，在该本体中，驱动轴3可转动地联接穿过支承件4，并且可转动地用支承件6与盖子5相联接。驱动轴连接至液压液体分配器7，其通过导管9来馈送液压缸8。驱动轴具有曲柄10，曲柄的中间平面与包含马达的液压缸8的平面对准；滚子列11在曲柄的表面上直接滚动；两个最内的列12被商标名为西格(seeger)的内部轴向止动环13并且被每侧上的支承约束环或第五轮14隔开，以避免在轴向止动环13中的缺失部分通过处发生滚子的侧向偏移，并使滚子能正确滑动。轴向止动环13使其所安装至的外圈15能相对于曲柄10轴向定位。实际上，外侧的滚子列11在一侧用滚子的外基部与环形突出部16相接触，而在另一侧与外部轴向止动环17和支承环或第五轮18相接触。外圈15承载连杆20的滑瓦19，从而滑瓦19可以以已知的方式在外圈15上滑动，连杆20则用球形支脚21连接至每个液压缸8的相应活塞22。环23以已知的方式保持所述滑瓦19，使滑瓦19与所述外圈15的外表面相接触。

在图5中，而且在第二实施例中，驱动轴24装备有曲柄25，在该曲柄25的表面上、在所述曲柄的端部形成凹陷，以容纳外部止动环26，并将支承环或第五轮28插设在外部止动环26和并排的滚子列之间，用于在轴向止动环的缺失部分中侧向约束滚子的基部，该轴向止动环有利地是西格型的且在端部没有孔眼，即减小了径向体积。类似地，在类似于前面的外圈15的外圈29上形成凹陷，以容纳内部轴向止动环30，且将支承环或第五轮31插设在内部轴向止动环30和滚子列27之间，用于在轴向止动环的缺失部分中侧向约束滚子的基部并使滚子能正确滑动。因此，为了完全填满曲柄25的滚动表面的宽度，中间的滚子列32的数量可以是任意的。

在图6中，而且在第三实施例中，驱动轴3装备有曲柄35，在该曲柄35上、在所述曲柄的一个端部33，可以看到曲柄35和并排滚子列37之间的台肩36，在曲柄的所述端部还可看到支承台肩38，用于在侧向约束滚动轴承的外圈39。外圈39通过支承环或第五轮41轴向地定位至曲柄35，在该支承环或第五轮41上可以看到台肩40，用于侧向约束相对端部滚子列37的基部，并使端部滚子列37能正确滑动。因此，为了完全填满曲柄35的滚动表面的宽度，中间的滚子列32的数量可以是任意的。而且，第五轮41并排地设置在曲轴3的主轴承4的外侧上，第五轮41可在该外侧上滑动，可以看到第五轮41与具有直径42的曲柄有间隙地相联接。

在图7中，而且在另一实施例中，驱动轴3装备有曲柄45，在该曲柄45上、在所述曲柄的一个端部33，可以看到曲柄45和并排滚子列37之间的台肩36，在曲柄的所述端部还可看到支承台肩38，用于侧向约束滚动轴承的外圈39。外圈39通过支承环或第五轮51轴向地定位至曲柄45，在该支承环或第五轮51上可以看到台肩50，用于侧向约束相对端部滚子列37的基部，并使端部滚子列37能正确滑动。因此，为了完全填满曲柄45的滚动表面的宽度，中间的滚子列32的数量可以是任意的。而且，第五轮51并排地设置在外部止动环46的外侧上，该外部止动环46容纳在凹陷47中，而该凹陷47形成在曲柄45和与所述曲柄的端部33相对的轴3的主轴承之间。

根据本发明的曲柄10中带有滚动摩擦的轴承的组装如下进行。在将外圈15定位成靠近曲柄10之后，从所述曲柄的环形突出部16一侧引入两个滚子列11和12；然后用合适的器械将支承环14和内部轴向止动环13依次引入外圈15的中间平面凹陷，接着引入第二支承环14。因此，在将组件定位在曲柄10上之后，可以依次引入滚子列12和11，直到完成所述滚子列为止。通过靠近滚子列11的滚子基部的支承环18来对轴承进行封闭，还是自由的该支承环18则由外部轴向止动环17来保持，该外部轴向止动环17容纳在曲柄10表面上的合适凹陷中。然后，可以用通常的方式将带有具有滚动摩擦的轴承的曲柄组安装在液压机的本体1中。

类似地，可以进行图5的轴承的组装，有更大的自由度能选择最后是安装轴向止动环26还是30。

在图6和7的另外实施例中，端部滚子列37和中间滚子列32从台肩36依次安装，且用支承第五轮或环41或51来保持。这最后两个实施例都考虑到端部滚子列37分别抵靠图6的台肩40和图7的台肩50的规定侧向滑动，台肩的高度范围小于滚子自身的半径。

根据本发明的带有星形液压缸的液压机的操作对于液压部件来说以已知的方式进行，而对于带有曲柄10、25中的滚动摩擦轴承来说有显著的改进，这是因为在所有的滚子列中，均在基部通过相应的支承环14或18以及通过曲柄的环形突出部16恒定地引导滚子。在图5的实施例中，在最外面的列27的滚子的基部在与支承环28或31相接触的情况下被引导。

因此，内部轴向止动环13用作用于阻止外圈15相对于曲柄10的中间平面偏移的突出部，从而使滑瓦19能在所述外圈的外表面上正确工作。

支承环14、18、28或31的存在使滚子的基部也能搁置在商标名为西格的止动环的中断处，而不会危害滚子的正确工作，因此使轴承能耐用得更久。

轴向止动环13的位置可以与图中所示有所不同；实际上，假如必须看到不同数量的滚子列，则可将止动环定位成：多个(不是零个)滚子列在该止动环和曲柄端部之间。只有看到滚子列11或12的外部滚动座圈之间的环15内径上的合适点处的凹陷，止动环才可运动。实际上，如图5所示，内部轴向止动环13可以用各端的轴向止动环30来替代：这样，外部滚子列27和内部滚子列32可占据曲柄25中滚子的滚动表面的整个轴线母线，从而完全利用其长度。

已经从实施的试验中注意到，因为滚子和座圈之间的接触分布较大，所以对于由液压机传递的相同功率来说，转速可变得较大。

而且，图6和7的实施例非常节省成本，并且易于应用，注意要使支承环或第五轮41和51用具有高机械强度的硬质材料制成并且适于滚子基部的滑动。

通过本发明获得的优点是：带有滚动摩擦的轴承这样就具有延长的寿命，可用轴向抵靠件来正确引导滚动体(滚子)；而且，制造轴向抵靠件会比现有技术更加迅速和简单：现在，比起现有技术的加工整个轴向突出部，在滚子座圈的侧面上形成凹陷更加简单。成组的滚子列11和12可以在曲柄10的外表面上确定运动之前预先组装：在此之前，是通过现有技术曲柄中存在的双轴向支承突出部来防止操作的。

最后但并非最不重要的，更多地或完全地利用曲柄10、25的长度的可能性使由滚子11、12、27或32传递到曲柄上的压力能分布在较大的接触区域，从而提高曲柄机构的机械性能并最终延长其平均寿命。实际上，由于已经免除了座圈内径上的环形突出部，而用滚子的外部滚动座圈，就可增大滚子和座圈之间的接触区域；在图5的实施例中，接触区域具有最大长度，该最大长度等于曲柄的长度。

在实际的实施例中，材料、尺寸和细节可以与所述的有所不同但在技术上等同，为此不会脱离本发明的法定范围。因此，即使不那么有利，也可在带有滚动摩擦的轴承的外圈15、29的端部形成一体的轴向抵靠件来替代内部轴向止动环30。

Claims (10)

1.带有星形液压缸的液压机，包括：固定至本体（1）的液压缸（8），其中，所述液压缸在曲柄（10、25、35、45）随所述液压机的驱动轴（3）转动的转动平面中圆周地隔开；液压液体的分配构件（7、9）以及至少一个带有滚动摩擦的轴承，所述轴承具有滚子列，所述滚子列位于所述曲柄和所述液压缸的连杆（20）的滑瓦（19）之间，其特征在于，所述液压机包括滚动轴承的外圈（15、29、39），所述滚动轴承由所述外圈的和所述滚子列的环形支承装置保持在位；可以看到所述装置使所述滚子列（11、12、37）的基部不完全径向接触于所述环形支承装置；所述环形支承装置中的至少一个可拆卸地施加到所述曲柄（10、25、35、45）上。

2.如前述权利要求1所述的液压机，其特征在于，它具有由至少一个轴向止动环（13、17、26、30、46）所保持的所述环形支承装置。

3.如前述权利要求1或2中一项所述的液压机，其特征在于，所述环形支承装置包括由至少一个环（41、51）构成的可拆卸的环形支承装置，所述至少一个环（41、51）在将要与所述滚子列的所述基部相接触的侧面上装备有台肩（40、50），所述台肩（40、50）具有一直径以与面对的所述滚子列（37）配合，所述配合的范围小于所述滚子的半径。

4.如前述权利要求1或2中一项所述的液压机，其特征在于，所述环形支承装置包括由至少一个环（14、18、28、31）构成的可拆卸的环形支承装置，所述至少一个环（14、18、28、31）具有一直径以与面对的所述滚子列配合，所述配合的范围小于所述滚子的半径。

5.如前述权利要求1或2中一项所述的液压机，其特征在于，它在与可拆卸的环形支承装置相对的所述曲柄（35、45）的端部（33）上具有由至少一个台肩（38）和另一台肩（36）构成的所述固定的环形支承装置，所述至少一个台肩（38）用于支承所述滚动轴承的所述外圈（39），而所述另一台肩（36）具有一直径以与面对的所述滚子列（37）配合，所述配合的范围小于所述滚子的半径。

6.如前述权利要求1所述的液压机，其特征在于，它具有装备有至少一个内部轴向止动环（13、30）的所述环形支承装置，所述至少一个内部轴向止动环（13、30）定位成包含所述滚子列（11、12、27、32），其中，在所述内部轴向止动环（13、30）和所述滚子的基部之间的接触区域中定位轴向支承环（14、31）；在所述曲柄（10）的端部的至少一个中可以看到外部轴向止动环（17、26），所述外部轴向止动环（17、26）与面对的所述滚子列（11、27）的所述滚子基部相接触且在其间设置轴向支承环（18、28）。

7.如前述权利要求6所述的液压机，其特征在于，它具有如下定位的所述至少一个内部轴向止动环（13）：数量不为零的任意数量的滚子列（11、12）位于所述至少一个内部轴向止动环（13）和所述曲柄（10）的端部中的一个之间；在所述至少一个内部轴向止动环（13）的两侧上都有轴向支承环（14）。

8.如权利要求6所述的液压机，其特征在于，它在所述曲柄的与所述外部轴向止动环（17）的相对侧上具有与所述曲柄（10）自身成一体的轴向抵靠件（16）。

9.如前述权利要求6所述的液压机，其特征在于，内部轴向止动环（30）设于带有滚动摩擦的所述轴承的所述外圈（29）的各端上，并且在所述内部轴向止动环（30）和并排的所述滚子列（27）的所述滚子基部之间设有轴向支承环（31）。

10.如前述权利要求7所述的液压机，其特征在于，它在所述曲柄的各端上具有外部轴向止动环，并且它在所述环和所述并排滚子列的所述滚子基部之间设有轴向支承环。

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