CN101371045A - 旋转液压装置及其改进的驻车锁止组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及旋转液压装置(11)，该装置包括位于流体排出机构(21)的后方并靠近该机构的端盖(23)。该端盖限定有活塞腔(103)，锁止活塞(105)位于该活塞腔中，该锁止活塞可以在第一位置和第二位置之间移动，在第二位置锁止活塞的前部(107)延伸进入转子部件(49)的中心开口(121)以防止运动。释放活塞(137)位于壳体部件(13)和固定阀部件(63)之一的中心开口(125)中。制动销(141)位于驱动轴(57)的孔(139)中，该制动销的第一轴向端与释放活塞可操作地连接，第二轴向端与锁止活塞可操作地连接。

Description

旋转液压装置及其改进的驻车锁止组件
相关申请的交叉参考
本申请要求2006年1月20日提交的、申请人为Michio Kurokawa、Shoji Nakazawa和Hisatoshi Sakurai、名为“旋转液压装置及其改进的驻车锁止组件”的美国临时申请No.60/761,021的优先权。
技术领域
本发明涉及旋转液压装置，更具体地涉及用于这种装置的驻车锁止装置。
背景技术
在许多低速高转矩齿轮转子马达(摆线马达，gerotor motor)的车辆应用中，期望马达具有某种驻车制动或驻车锁止装置，优选使用术语“锁止”是因为意在表明所述驻车锁止装置仅在车辆停止后才接合。换句话说，这种驻车锁止装置并不是在车辆移动时接合而使车辆停止下来的动态制动装置。
多年以来，本领域的技术人员一直试图将制动和锁止装置并入齿轮转子马达中，这与仅仅在马达输出轴上附加制动组件不同。美国专利No.3,616,882和No.4,981,423对这种装置的例子进行了说明和描述。在美国专利No.3,616,882的装置中，制动元件靠近齿轮转子马达星轮(gerotor star)的前端设置，并由液压偏压而与之摩擦接合。考虑到间隙的变化等，这种结构在性能上具有一定程度的不可预测性。这种结构还要求大大重新设计防磨板和马达的前轴承壳体。在美国专利No.4,981,423的装置中，设置有“弹簧-作用，压力-释放”型的多盘制动组件。’423专利的结构也要求几乎全部重新设计前轴承壳体，并且还导致轴承壳体大大增大。另外，盘组件与输出轴花键接合，因此必须能够制动或抵抗马达的满输出转矩，从而使得盘、弹簧和作用/释放活塞全都必须较大。
美国专利No.6,062,835描述和说明了将制动和锁止装置并入齿轮转子马达的另一个例子，该专利转让给本发明的受让人，并结合于此作为参考。在’835专利的装置中，锁止活塞配置在端盖组件的内室中，紧挨齿轮转子马达的齿轮组设置。当没有液压供给到装置上时，锁止活塞在弹簧的偏压下与齿轮转子马达的齿轮组接合。当有液压供给到装置上时，该液压抵抗锁止活塞而起作用以使活塞与齿轮转子马达的齿轮组脱离接合。虽然’835专利中的装置紧凑且在许多液压应用中可成功工作，但是现在的一些液压应用制造商，包括但不限于微型挖掘机制造商，在仍要求驻车制动或驻车锁止特征的同时，对齿轮转子马达的尺寸提出了更大的限制。
发明内容
本发明提供一种旋转液压装置，该装置包括壳体部件和阀部件，所述阀部件提供壳体部件和齿轮转子排出部件(gerotor displacement member)之间的流体连通。从包括壳体部件、阀部件以及壳体部件与阀部件的任意组合的组中选出的部件限定有中心开口。释放活塞部件位于该中心开口中，所述释放活塞部件可在第一位置和第二位置之间移动。端盖靠近齿轮转子排出机构设置并限定有活塞腔。可在第一位置和第二位置之间移动的锁止活塞部件位于所述活塞腔内。驱动轴位于释放活塞部件和锁止活塞部件之间。所述驱动轴限定有轴向孔，该轴向孔中配置有销部件。该销部件限定有与释放活塞部件可操作地连接的第一轴向端和与锁止活塞部件可操作地连接的第二轴向端。
附图说明
附图在此并入本说明书并作为说明书的一部分以便有助于进一步理解本发明。附图示出了本发明的示例性实施例并且与说明书一起用于进一步解释本发明的原理，其中：
图1是可实现本发明的类型的旋转液压装置的轴向剖视图，该图包括沿一不同的平面截取的局部剖视图；
图2是沿图1中的线2-2截取的、本实施例的齿轮转子排出机构的横剖视图；
图3是本实施例的阀环组件的局部放大轴向剖视图；
图4与图1相似，是旋转液压装置的局部放大轴向剖视图，其示出处于第一位置的本发明的驻车锁止机构；
图5与图1相似，是旋转液压装置的局部放大轴向剖视图，其示出处于第二位置的本发明的驻车锁止机构；
图6是根据本发明的壳体部件的液压示意图；
图7是根据本发明的壳体部件的替换实施例的液压示意图。
具体实施方式
虽然本发明可以包含在用作泵的齿轮转子型装置中，但本发明尤其适用于低速高转矩齿轮转子马达，以下将结合低速高转矩齿轮转子马达对本发明进行说明。
现在参照附图，这些附图不意在限制本发明，图1示出旋转液压装置的轴向剖视图，本发明的驻车锁止机构对于这种类型的旋转液压装置特别有利。总体以附图标记11表示的旋转液压装置包括壳体部件13、阀壳体15、安装板17、阀板19、总体以附图标记21表示的齿轮转子排出机构和端盖23。阀壳体15包括限定有多个安装孔16的凸缘15a，所述安装孔16用于将旋转液压装置11刚性地安装于液压应用中。安装板17也包括限定有多个安装孔18的凸缘17a，所述安装孔18用于将旋转液压装置11安装在液压应用的旋转部件(例如轮或链轮)上。端盖23、齿轮转子排出机构21、阀板19和安装板17通过多个与安装板17螺纹接合的螺栓25以紧密密封接合的方式保持在一起。端盖23、齿轮转子排出机构21和阀板19还通过多个与阀板19螺纹接合的螺栓27被紧密密封接合地保持。壳体部件13和阀壳体15通过多个与阀壳体15螺纹接合的螺栓29以紧密密封接合的方式保持在一起。由于壳体部件13和阀壳体15之间的这种紧密密封接合，所附权利要求中的术语“壳体部件”可以指单独的壳体部件13和阀壳体15或两者的组合。阀壳体15和安装板17通过总体由附图标记31表示的轴承组件保持接合。轴承组件31包括内座圈33和外座圈35。轴承组件31的内座圈33与阀壳体15成压配合接合，而轴承组件31的外座圈35与安装板17成压配合接合。轴承组件31的内座圈33与阀壳体15的接合通过保持部件37保持。轴承组件31的外座圈35与安装板17的接合通过保持部件39保持。
现在参照图1和图2，由于齿轮转子排出机构21在本领域中是公知的，因此在此仅做简要说明。更具体地，在本实施例中，齿轮转子排出机构21是包括内部有齿的组件41的Geroler排出机构。内部有齿的组件41包括限定有多个大致为半圆柱形开口45的环部件43。圆柱形部件47可旋转地布置在各个半圆柱形开口45内，这在本领域内是公知的。旋转地固定的外部有齿的转子部件49偏心地配置在内部有齿的组件41中，该转子部件49的外部齿通常比圆柱形部件47的数量少一个，从而允许外部有齿的转子部件49相对于内部有齿的组件41作轨道运动(orbit)并且允许内部有齿的组件41相对于外部有齿的转子部件49旋转。内部有齿的组件41和外部有齿的转子部件49之间的相对的轨道和旋转运动限定多个扩张和收缩的流体容积室51。外部有齿的转子部件49限定有一组形成在其内径上的内花键53。转子部件49的内花键53与主驱动轴57上的一组隆起的外花键55接合。位于主驱动轴57的相对端的另一组隆起的外花键59与固定阀部件63中的一组内花键61接合。
再次参照图1，壳体部件13限定有与流体通道67流体连通的流体口65。阀壳体15限定有流体通道69，该通道与壳体部件13中的流体通道67开放式地流体连通。固定阀部件63以干涉配合接合的方式配置在阀壳体15中。固定阀部件63限定有环状凹槽71，该凹槽71与阀壳体15中的流体通道69开放式地流体连通。固定阀部件63还限定有多个与环形凹槽71开放式地流体连通的流体通道73。仅以举例的方式，在本实施例中有六条与环形凹槽71开放式地流体连通的流体通道73，通道73与六条与环状凹槽75开放式地流体连通的流体通道(未示出)交替地设置在固定阀部件63中。
现在参照图1和图3，总体由附图标记77表示的阀环组件设置在固定阀部件63附近。阀环组件77包括阀环79、多个阀活塞81和多个弹簧83。阀环79限定多个阀腔85。在每一个阀腔85中都设置有多个阀活塞81中的一个。每一个阀活塞81都限定有流体通道87，该通道87与固定阀部件63中的相邻的流体通道开放式地流体连通。多个弹簧83中的一个也设置在各个阀腔85中，位于阀环79和阀活塞81之间。每个弹簧83偏压其各自的阀活塞81进入固定阀部件63从而提供阀活塞81和固定阀部件63之间的密封接合。阀环79还限定有多个与阀板19中的多个阀通道91流体连通的流体通道89。每个阀通道91与多个扩张或收缩的流体容积室51中的一个开放式地流体连通。
现在主要参照图3，阀环79还限定有多个限制孔93，并且每一个限制孔93具有与之相关的销部件95，该销部件包括第一轴向端97和第二轴向端99。第二轴向端99位于多个由固定阀部件63限定的限制孔101中。销部件95位于阀环79的限制孔93和固定阀部件63的限制孔101中，从而防止阀环79相对于固定阀部件63转动。
现在参照图1、图2和图3，通过壳体部件13中的流体口65进入旋转液压装置11的加压流体流经流体通道67并进入阀壳体15中的流体通道69。然后加压流体流经环状凹槽71并进入固定阀部件63中的流体通道73。加压流体通过阀活塞81中的流体通道87进入阀腔85。加压流体从阀腔85流经阀环79中的流体通道89并进入阀板19中与流体通道89流体连通的阀通道91。加压流体然后通过阀板19中的相邻阀通道91进入齿轮转子排出机构21中的扩张的流体容积室51。如本领域技术人员所公知，上述流动将导致外部有齿的转子部件49的轨道运动和内部有齿的组件41的转动。
排出的流体从收缩的流体容积室51沿着与上述相似的路径流到固定阀部件63中的环状凹槽75并流出壳体部件13中的流体口102(图1中未示出，但在图4中示意性示出)。
现在参照图4，参考在图1、2和3中引入的元件说明驻车锁止机构。端盖23限定有活塞腔103，在本实施例中所述活塞腔大致为圆柱形。虽然附图示出端盖中的活塞腔103，但是本领域技术人员应当理解，活塞腔103还可以由靠近齿轮转子排出机构21的板件(未示出)限定。因此，应当理解，在所附权利要求中使用的术语“端盖”包括靠近齿轮转子排出机构21的板件。锁止活塞105位于端盖23中的活塞腔103中，锁止活塞105在本实施例中也大致为圆柱形。锁止活塞105包括前部107和后部109。在本实施例中，锁止活塞105的前部107比锁止活塞105的后部109的直径大。但是，本领域的技术人员应当理解，本发明的范围并不限于前部107的直径比后部109的直径大。活塞105的前部107的直径比端盖23中的活塞腔103的直径稍小。锁止活塞105和活塞腔103之间的这种直径间隙使得锁止活塞105可相对于活塞腔103轴向移动。在本实施例中，锁止活塞105还限定有至少一个孔111，该孔111维持锁止活塞105周围的基本相等的流体压力。但是，本领域的技术人员应当理解，本发明的范围并不限于包括孔111的锁止活塞105。弹簧115在锁止活塞105的后方位于弹簧腔113中。在本实施例中，盖板117通过多个螺栓119与端盖23保持紧密密封接合。盖板117与锁止活塞105配合以限定弹簧腔113。但是，本领域的技术人员应当理解，弹簧腔113也可以位于端盖23中。
外部有齿的转子部件49在其靠近端盖23的轴向端限定有中心开口121。锁止套环123位于转子部件49的中心开口121中。锁止套环123的内径比锁止活塞105的前部107的直径稍大。
仍参照图4，本实施例的固定阀部件63限定有中心开口125，释放活塞环127位于该中心开口125中。尽管在本实施例中示出中心开口125位于固定阀部件63中，但本领域的技术人员应当理解，中心开口125还可以位于壳体部件13(上面对该术语已作出限定)或靠近壳体部件13的板件(未示出)中。因此，本领域的技术人员应当理解，所附权利要求中使用的术语“壳体部件”还包括板件(未示出)。释放活塞环127包括前部129和后部131。释放活塞环127的前部129限定释放活塞腔133。释放活塞环127的后部131限定孔135，该孔135的直径比释放活塞腔133的直径小。释放活塞137滑动接合地配置在释放活塞环127的释放活塞腔133中。在本实施例中，释放活塞137和释放活塞腔133之间的直径间隙足够小以便在防止或减少释放活塞周围的流体泄露的同时仍允许释放活塞137相对于释放活塞环127的轴向移动。但是应当理解，还可以通过在释放活塞137和释放活塞腔133之间使用密封元件(未示出)例如O形圈或往复式密封件来防止或减少释放活塞137周围的流体泄露。
主驱动轴57位于锁止活塞105和释放活塞137之间。主驱动轴57限定有销孔139，该销孔139沿着主驱动轴57的整个轴向长度延伸。包括第一轴向端143和第二轴向端145的制动销141滑动接合地配置在主驱动轴57中的销孔139中。制动销141的轴向长度比主驱动轴57的轴向长度长。制动销141的第一轴向端143延伸穿过释放活塞环127的后部131中的孔135并且与释放活塞137可操作地连接。制动销141的第二轴向端145与锁止活塞105可操作地连接。
还参照图4，当释放活塞腔133以这样一种方式(该方式将在下文详细说明)承受通过流体通道147来自壳体部件13的加压流体时，释放活塞137移动至释放活塞环127的后部131，这在所附权利要求中称为“第一位置”。当释放活塞137向释放活塞环127的后部131移动时，释放活塞137与制动销141的第一轴向端143接合。由来自壳体部件13的加压流体作用在释放活塞137上的力使制动销141在主驱动轴57的销孔139中朝锁止活塞105滑动，使得制动销139的第二轴向端145与锁止活塞105接合。如果作用在释放活塞137上的力大于弹簧腔113中的弹簧115作用在锁止活塞105上的力，则锁止活塞105与锁止套环123脱离接合并朝盖板117中的弹簧腔103轴向移动，从而允许转子部件49相对于内部有齿的组件41作轨道运动以及允许内部有齿的组件41相对于转子部件49转动。锁止活塞105的这种位置，如图4所示，在所附权利要求中称为“第一位置”。
现在参照图5，当壳体部件13中的流体通道147中的加压流体被放出或排出时，弹簧腔113中的弹簧115偏压锁止活塞105使得该活塞与转子部件49的后部表面滑动接合。在转子部件49完成了足够量的轨道运动从而使得转子部件49的中心开口121与端盖23中的腔103共轴后(这在转子49的每次轨道运动中发生一次)，弹簧115偏压锁止活塞105使其进入与转子部件49的中心开口121中的锁止活塞套环123接合的位置(如图5所示)，从而阻止内部有齿的组件41和外部有齿的转子部件49的相对转动和轨道运动。锁止活塞105的这种位置，如图5所示，在所附权利要求中称为“第二位置”。当锁止活塞105移动到与锁止活塞套环123接合时，锁止活塞105与制动销141的第二轴向端145接合。由弹簧115作用在锁止活塞105上的力通过制动销141被传递并且通过制动销141的第一轴向端143与释放活塞137的接合而作用在释放活塞137上。在弹簧力通过制动销141作用在释放活塞137上且壳体部件13中的流体通道147中的加压流体被释放的情况下，释放活塞137移动至释放活塞环127的前部129，这在所附权利要求中称为“第二位置”。
现在参照图6，该图示意性地示出壳体部件13，以便说明如何向壳体部件13中的流体通道147供应加压流体。在本实施例中，仅仅用于例述的目的，通过总体由附图标记149表示的三位五通阀组件向流体通道147供应加压流体。由于这种类型的阀的操作对本领域的技术人员来说是公知的，因此除示意图之外不在此进行详细的说明。
现在参照图7，图中示意性地示出壳体部件13的另一种实施方式从而说明如何向壳体部件13中的流体通道147供应加压流体。在图7所示的替换实施方式中，通过总体由附图标记151表示的往复阀(梭阀，shuttlevalve)组件向流体通道147供应加压流体。如本领域技术人员所公知，往复阀组件151允许来自流体口65或流体口102的加压流体流向流体通道147，同时抑制流体口65和流体口102之间的直接流体连通。
除了图6所示的三位五通阀组件149和图7所示的往复阀组件151之外，壳体部件13的另一种替换实施方式可允许加压流体从位于液压应用上的其它位置的加压流体源(例如进给泵)通过壳体部件13中的流体口(未示出)直接供给到流体通道147。
上述说明书已经对本发明进行了详细的说明，通过阅读和理解本说明书，本发明的各种变型和修改对本领域的技术人员都是显而易见的。所有处在所附权利要求的范围内的这些变型和修改都包含在本发明中。

Claims (11)

1.一种旋转液压装置，包括
壳体部件；
阀部件，所述阀部件提供所述壳体部件和齿轮转子排出机构之间的流体连通；
中心开口，所述中心开口由从包括所述壳体部件、所述阀部件以及所述壳体部件和所述阀部件的任意组合的组中选出的部件限定；
端盖，所述端盖靠近所述齿轮转子排出机构设置，其中所述端盖限定有活塞腔；
释放活塞，所述释放活塞位于所述中心开口中并且可在第一位置和第二位置之间移动；
锁止活塞，所述锁止活塞位于所述活塞腔中并且可在第一位置和第二位置之间移动；
位于所述释放活塞和所述锁止活塞之间的驱动轴，其中所述驱动轴限定有轴向孔；以及
制动销，所述制动销位于所述驱动轴的轴向孔中并且限定有第一轴向端和第二轴向端，其中所述第一轴向端与所述释放活塞可操作地连接，所述第二轴向端与所述锁止活塞可操作地连接。
2.根据权利要求1所述的旋转液压装置，其特征在于，还包括锁止套环，所述锁止套环位于所述齿轮转子排出机构的中心开口中。
3.根据权利要求1所述的旋转液压装置，其特征在于，所述端盖组件中的活塞腔为圆柱形。
4.根据权利要求1所述的旋转液压装置，其特征在于，在所述齿轮转子排出机构的轨道运动中的至少一点处，所述活塞腔与所述齿轮转子排出机构的中心开口基本对齐。
5.根据权利要求1所述的旋转液压装置，其特征在于，还包括位于所述活塞腔中并与所述锁止活塞可操作地连接的弹簧。
6.根据权利要求1所述的旋转液压装置，其特征在于，还包括位于所述中心开口中的释放活塞环。
7.根据权利要求1所述的旋转液压装置，其特征在于，所述锁止活塞限定有至少一个孔。
8.根据权利要求1所述的旋转液压装置，其特征在于，还包括提供液压源和释放活塞腔之间的流体连通的流体通道。
9.根据权利要求8所述的旋转液压装置，其特征在于，还包括提供所述流体通道和所述液压源之间的流体连通的阀组件。
10.根据权利要求9所述的旋转液压装置，其特征在于，所述阀组件是三位五通阀组件。
11.根据权利要求9所述的旋转液压装置，其特征在于，所述阀组件是往复阀组件。
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