CN101466918A - 具有切口的转子 - Google Patents
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Abstract
一种摆线装置，它包括转子和定子，所述转子包括限定轮廓的多个齿，每个齿被齿轴分割。至少一个齿沿所述轮廓包括内凹口和与所述内凹口隔开的外凹口。
Description
背景技术
[0001]液压装置对于将大量转矩传递到远程位置极为优异。通过在扩展摆线单元内捕集加压流体可以产生转矩。通过转子的齿和包围定子的凸叶之间的接触来限定摆线单元。这种接触将转子和定子之间的压力弧分成一系列摆线单元。
[0002]在低速、高转矩摆线马达中被认为重要的性能特点是容积效率和平滑运转。当马达，特别是滑阀型的液压马达，在低速和高转矩下运转时，如果存在大量泄漏，那么马达倾向于剧烈运转。这种不协调会造成受摆线马达驱动的相关设备的剧烈运转。
发明内容
[0003]克服上述缺点的液压装置的一个例子包括转子和定子。所述转子包括限定轮廓的多个齿。每个齿被齿轴分割。至少一个齿沿所述轮廓包括内凹口和与所述内凹口隔开的外凹口。所述凹口形成在所述齿轴同一侧的所述齿的外周面中。
[0004]液压装置的另一个例子包括摆线装置，所述摆线装置包括具有n个齿的转子和具有n+1个凸叶的定子。随着所述转子相对于所述定子转动，所述转子齿和所述定子凸叶相互合作以限定扩展和收缩流体腔。每个齿被轴分割并包括在所述轴的第一侧形成在外周面中的第一内凹口、在所述轴的第二侧形成在外周面中的第二内凹口、在所述轴的第一侧形成在外周面中的第一外凹口和在所述轴的第二侧形成在外周面中的第二外凹口。
[0005]这种装置的另一个例子包括摆线装置，所述摆线装置包括转子和定子。所述转子包括限定轮廓的多个齿，所述定子包括多个凸叶，随着所述转子相对于所述定子转动，所述转子齿和所述定子凸叶相互合作以限定扩展和收缩流体腔，所述扩展和收缩流体腔包括最小容积过渡腔和最大容积过渡腔。每个齿被齿轴分割并在所述齿轴同一侧沿所述轮廓包括第一凹口和与所述第一凹口隔开的第二凹口。所述第一凹口被构造成允许随着所述最大容积过渡腔接近最大容积在所述最大容积过渡腔和相邻的扩展流体腔之间流体相通。所述第二凹口被构造成允许随着所述最小容积过渡腔接近最小容积在所述最小容积过渡腔和相邻的收缩流体腔之间流体相通。
附图说明
[0006]图1是摆线装置的剖面图。
[0007]图2是图1的摆线装置在转子相对于定子转动和环绕的第一时刻(上止点)时的摆线组的示意剖面图。
[0008]图3是图1在第二时刻(下止点)时的视图。
[0009]图4是图2中示出的摆线组的一部分已经从上止点过渡到1/168轨道之后的放大图。
[0010]图5是图4的圈住部分的放大图。
[0011]图6是图3中示出的摆线组已经从下止点过渡到1/168轨道之后的放大图。
[0012]图7是图6的圈住部分的放大图。
[0013]图8是图1的摆线组的转子的侧视图。
[0014]图9是图8的转子的一部分和图1的摆线组的滚轮的放大图。
具体实施方式
[0015]参照图1，液压摆线装置10包括壳体组件，该壳体组件包括前壳体部12和后壳体部14。通过将螺栓(图未示)插入在壳体部中形成的螺栓孔16和18使这两个壳体部相互连接。转子组件22与后壳体部14连接。在图示实施例中，转子组件22包括定子24和转子26，下面将更详细说明。也被称作传动杆或摆动轴的摆动棒30在第一端32处与转子26连接。可以通过花键连接使摆动棒30与转子26连接，在本领域中这是已知的。随着转子26转动并相对于定子24环绕，摆动棒30的第一端32转动并相对于定子24环绕。摆动棒30的第二端34与输出轴40连接。输出轴40包括沿其旋转轴44排列的中央开口42。通过花键连接使摆动棒30与输出轴40连接，在本领域中这是已知的。转子26相对于定子24的环绕运动转变成输出轴40绕其旋转轴44的转动运动。耐磨板50被夹在后壳体部14和转子组件22之间。耐磨板50包括与输出轴40的旋转轴44径向间隔的多个开口52。耐磨板50中的开口52按照本领域中已知的方式与在转子组件中形成的腔(扩展或收缩)相通。因此，开口52的数量等于腔的数量。端板56象耐磨板50一样在摆线组件22的另一侧与摆线组件22连接。在图示实施例中，端板56作为装置10的活动部件来封闭壳体组件。
[0016]当液压装置10作为马达运转时，通过向转子组件22的扩展腔输送加压流体使输出轴40转动。当输出轴40由例如汽油引擎或柴油引擎等外部动力装置驱动时，液压装置10也可以作为泵运转。第一端口60(示意性图示)经通道64(示意性图示)与流体源(图未示)和在后壳体部14中形成的第一环形槽62相通。第一环形槽62从在后壳体部14中形成的容纳输出轴40的中央开口66径向向外延伸，并与中央开口66直接相通。输出轴40用作滑阀，它包括第一轴向槽70和第二轴向槽72。在本领域中轴向槽也称作定时槽或进给槽。第二轴向槽72与环形槽74相通，环形槽74在输出轴40中形成并靠近与输出端76相对的一端，而输出端76与例如轮子或引擎等相关装置连接。流体经转子组件22的偏心线一侧的耐磨板50中的开口52流入转子组件22中的腔，并经偏心线另一侧的耐磨板50中的开口52流出转子组件22。第一环形槽62与在输出轴40中形成的第一轴向槽70选择性地相通。通常，轴向排列的通道80(图1中显示出一个)在后壳体部14的中央开口66和耐磨板50中相配的开口52之间延伸。轴向排列的通道80在与第一环形槽62轴向间隔的位置处与后壳体部14的中央开口66相通，而当输出轴40转动时通道80可以与输出轴40的轴向槽70和72相通。在后壳体部14中形成的第二环形槽82与在输出轴40中形成的第二组轴向槽72及耐磨板50中的开口52相通。后壳体部14中的第二环形槽82经通道86与出口端口84(均示意性显示在图1中)相通。本领域技术人员可以理解流体通过这种液压装置10的流动。
[0017]参照图2，转子26(示意性显示在图2中)包括n个齿112，定子24(示意性显示在图2中)包括n+1个凸叶114。每个齿包括在图示实施例中呈圆形的顶点或尖端112t和低谷112v(也参见图8)。在图示实施例中，转子26具有6个齿，定子24具有7个凸叶；然而，可以设置不同数量的齿和凸叶。此外，在图示实施例中，定子的凸叶是滚轮；然而，定子可以是一体的，没有活动部件。在摆线装置中，为进行转动和环绕运动，转子26在定子24内位于略微偏心的位置。图示实施例被描述作为马达，其中转子26绕旋转轴120逆时针转动(箭头R)，并且绕定子轴122顺时针环绕。如果液压装置10作为泵运转，那么这些方向应倒转。
[0018]转子26具有外周面124，除了后面限定的切口或凹口之外，外周面具有生成的形状，通常称作它的轮廓。已知转子的轮廓包括仅在转子各齿的顶点和低谷处的变形点，即它不包括任何凹口。再参照图示实施例，随着转子26在定子24内转动和环绕，转子的齿112变化性地接触定子24的滚轮(上面称作凸叶114)或极为接近，即，相距0.002-0.010英寸，以限定扩展和收缩流体腔118。图2示出转子26相对于定子24环绕和转动运动的在本领域中称作上止点的时刻，其中在图2的6点钟位置所示出的流体腔118是关闭的(最小容积)。图3示出转子26相对于定子24环绕和转动运动的在本领域中称作下止点的第二时刻。更具体而言，图3示出在12点钟位置和最高容积时的流体腔118，12点钟位置是返回(收缩)腔和压力(扩展)腔之间的过渡。
[0019]参照图2和图3，当摆线组位于上止点(图2)和下止点(图3)时，下面将要说明的作用线通常限定扩展和收缩流体腔118的边缘。参照图2，当摆线组位于上止点时，第一作用线130限定6点钟位置的关闭(最小容积)腔118的边缘。第一作用线130与枢轴点132和滚轮114的中央轴134相交，该枢轴点距离定子24的中央轴122基本上等于转子26的旋转轴120从定子24的中央轴122偏移量的6倍(6是转子齿的数量)。由于转子26的对称性，也可以在偏心线136的另一侧绘制作为第一作用线130的镜像的额外作用线(图未示)。这些作用线通常限定关闭腔的边缘。
[0020]在图3中，当摆线组位于下止点时，三条作用线140、142和144图示于转子26的偏心线136的一侧。由于转子26的对称性，也可以在偏心线136的另一侧绘制作为已示出的作用线的镜像的额外三条作用线(图未示)。每条作用线140、142和144与枢轴点132和各滚轮114的中央轴134相交，该枢轴点相对于它在图2中示出的位置已经移动，但距离环绕轴122仍然基本上等于旋转轴120从环绕轴122偏移量的6倍，这些作用线通常限定各流体腔的边缘。更具体而言，第二作用线140和第三作用线142限定收缩腔118(在图3中具体称作腔B)，第三作用线142和第四作用线144限定在特定时刻与返回端口84(图1)直接相通的收缩腔。
[0021]在图示实施例中，转子26的每个齿112沿着转子的轮廓被间隔地切去一部分，例如包括凹口。在图示实施例中，转子的每个齿具有相同构造；然而，本发明不限于具有相同构造的每个齿。
[0022]再参照图2，每个齿112被从转子26的旋转轴120发散的中心齿轴150(为清楚起见，仅在图2的4点钟位置示出一个中心齿轴)分成两半。每个齿112包括置于齿轴150两侧的两个内凹口152。每个内凹口152向内，即朝着转子26的中央轴120延伸约0.002～约0.010英寸。每个齿112还包括置于齿轴150两侧的两个外凹口154。每个外凹口154向内，即朝着转子26的中央轴120延伸约0.002～约0.010英寸。
[0023]在图示实施例中，凹口的边缘通常由作用线限定。参照图2，第一作用线130限定外凹口154的外边缘156(相对于齿轴)。由于齿轴150将齿分成两半，并且转子关于偏心线136对称，因而可以确定相对的外凹口的外边缘。
[0024]参照图3，第二作用线140限定外凹口154的内边缘158(相对于齿轴)。第三作用线142限定内凹口152的外边缘162(相对于齿轴)。第四作用线144限定内凹口152的内边缘164。由于各齿关于将每个齿分成两半并延伸通过转子26的旋转轴120的各自齿轴对称，而且转子26关于偏心线136对称，因而各个凹口的所有边缘均被限定。
[0025]上述每个凹口可以延伸到转子26的整个深度，即轴向尺寸。此外，上述每个凹口可以仅延伸到转子的深度的一部分，因而在转子的轮廓中限定缺口。此外，在沿着转子的轮廓的同一位置可以设置多于一个的缺口。
[0026]转子的轮廓形状可以略微不同于仅包括切口的典型轮廓。例如，在齿顶点区域中，转子可以略微过度成型，例如转子轮廓可以延伸超出典型轮廓0.0001-0.0002英寸。内凹口和外凹口之间的转子轮廓部分可以略微成型不足，例如转子轮廓可以从典型转子轮廓向内延伸0.0002-0.0003英寸。过度成型的部分可以促进流体腔的关闭，而成型不足的部分可以允许定子滚轮松弛和润滑。转子轮廓的变化也提供了更平滑的过渡。
[0027]上述每个凹口可以沿着轮廓延伸并超出通常限定各凹口边缘的相应作用线一定距离，例如0.005英寸。换句话说，可以存在凹口超出作用线的略微重叠，以限定偏移。这种略微重叠促进了摆线装置中相邻流体腔之间的流体相通，下面将更详细地说明。如果存在略微重叠，那么相邻的内凹口和外凹口(各凹口可以周向间隔，即沿着轮廓，且可以轴向间隔，即沿着深度)之间的平台112l(图8)关闭装置的流体腔118。与在齿轴的每一侧上具有一个凹口的转子相比，平台112l还可以提高转子的耐久性。
[0028]参照图2，当转子在上止点时，覆盖在后壳体部14(图1)中的轴阀槽70(图1)刚刚开始关闭。如果摆线装置在高压力下运转，那么与转子连接的传动杆30(图1)可以扭转达到4或5度，这可以导致不正确的定时。在图示实施例中，在阀槽已经关闭之后，通过一个内凹口152(参见图4和图5，示出了从上止点过渡到1/168轨道之后)，从加压的扩展腔A(在图2中通常位于2点钟位置和3点钟位置之间)通向最大容积过渡腔MVT(在图2的12点钟位置处的滚轮114沿顺时针方向)以调节定时误差。流体可以沿箭头170所示的方向运行通过内凹口152(图5)，从而在阀槽70(图1)已经关闭之后继续将加压流体供应到接近的充分扩展的腔MVT。
[0029]参照图3，当转子在下止点时，覆盖在后壳体部14(图1)中的轴阀槽72(图1)刚刚开始关闭。在关闭之后，通过一个外凹口154(也参见图6和图7，示出了从下止点过渡到1/168轨道之后)，变成最小(最低)容积过渡腔LVT(在图3的6点钟位置处的滚轮114沿顺时针方向)的腔通向收缩腔B。流体可以沿箭头172所示的方向通过外凹口154(图7)，从而在阀槽72(图1)已经关闭之后继续将返回流体供应到腔B。
[0030]参照图8和图9，转子26还可以包括在第二作用线140和第三作用线142之间切出的中间凹口180。换句话说，中间凹口180形成在内凹口152和外凹口154之间。如图8所示，中间凹口从转子的每一面轴向向内延伸尺寸X，大约为转子的深度(即轴向尺寸)的20％。与在齿轴的每一侧仅提供一个凹口相比，通过在齿轴的每一侧提供多于一个的凹口，可以更有效地计量相邻流体腔之间运行的流体体积。通过在凹口之间提供平台，例如，通常沿着转子原始轮廓的那部分，可以提高允许流体通过相邻腔的转子的耐久性。
[0031]已经参照一个实施例说明了一种降低流体腔中的压力峰值的摆线装置。本发明不仅仅局限于上述公开的实施例。相反，本发明由所附权利要求书和其等同物限定。
Claims (20)
1.一种摆线装置，包括转子和定子，所述转子包括限定轮廓的多个齿，每个齿被齿轴分割，至少一个齿沿所述轮廓包括内凹口和与所述内凹口隔开的外凹口，所述凹口形成在所述齿轴同一侧的所述至少一个齿的外周面中。
2.如权利要求1所述的摆线装置，其中所述至少一个齿包括额外的内凹口和额外的外凹口，每个额外的内凹口和额外的外凹口相对于上述内凹口和外凹口在所述齿轴的另一侧上。
3.如权利要求2所述的摆线装置，其中每个所述凹口的边缘通常由所述摆线装置的作用线限定。
4.如权利要求3所述的摆线装置，其中至少一个凹口的至少一个边缘从作用线偏移一定距离。
5.如权利要求1所述的摆线装置，其中所述至少一个齿包括设置在所述内凹口和所述外凹口之间的中间凹口。
6.如权利要求5所述的摆线装置，其中所述中间凹口从所述转子的端面延伸至所述转子深度的大约20％。
7.如权利要求1所述的摆线装置，其中所述内凹口和所述外凹口中的至少一个延伸至所述转子的整个深度。
8.如权利要求1所述的摆线装置，其中所述内凹口和所述外凹口中的至少一个延伸至所述转子整个深度的一部分。
9.如权利要求1所述的摆线装置，其中所述齿轴将所述至少一个齿分成两半。
10.一种液压装置，包括：
摆线装置，包括具有n个齿的转子和具有n+1个凸叶的定子，随着所述转子相对于所述定子转动，所述转子齿和所述定子凸叶相互合作以限定扩展和收缩流体腔，每个齿被轴分割并包括在所述轴的第一侧形成在外周面中的第一内凹口、在所述轴的第二侧形成在外周面中的第二内凹口、在所述轴的第一侧形成在外周面中的第一外凹口和在所述轴的第二侧形成在外周面中的第二外凹口。
11.如权利要求10所述的装置，其中n个齿包括第一齿和邻近所述第一齿的第二齿，在所述转子相对于所述定子运动过程中的某一时刻，至少一个所述流体腔通常限定在所述第一齿的第一外凹口的内边缘和所述第二齿的第一内凹口的外边缘之间。
12.如权利要求11所述的装置，其中n个齿包括邻近所述第二齿的第三齿，在所述转子相对于所述定子运动过程中的某一时刻，至少一个所述流体腔通常限定在所述第二齿的第一内凹口的外边缘和所述第三齿的第一内凹口的内边缘之间。
13.如权利要求12所述的装置，其中n个齿包括邻近所述第三齿的第四齿，在所述转子相对于所述定子运动过程中的某一时刻，至少一个所述流体腔通常限定在所述第三齿的第一内凹口的内边缘和所述第四齿的第二内凹口的内边缘之间。
14.如权利要求10所述的装置，其中n个齿包括第一齿，在所述转子相对于所述定子运动过程中的某一时刻，所述第一齿的第一外凹口的外边缘和所述第一齿的第二外凹口的外边缘通常都限定关闭的流体腔。
15.一种摆线装置，包括转子和定子，所述转子包括限定轮廓的多个齿，所述定子包括多个凸叶，随着所述转子相对于所述定子转动，所述转子齿和所述定子凸叶相互合作以限定扩展和收缩流体腔，所述扩展和收缩流体腔包括最小容积过渡腔和最大容积过渡腔，每个齿被齿轴分割并在所述齿轴同一侧沿所述轮廓包括第一凹口和与所述第一凹口隔开的第二凹口，所述第一凹口被构造成允许随着所述最大容积过渡腔接近最大容积在所述最大容积过渡腔和相邻的扩展流体腔之间流体相通，所述第二凹口被构造成允许随着所述最小容积过渡腔接近最小容积在所述最小容积过渡腔和相邻的收缩流体腔之间流体相通。
16.如权利要求15所述的摆线装置，其中所述第一凹口设置成沿所述轮廓比所述第二凹口更接近所述齿轴。
17.如权利要求15所述的摆线装置，还包括设置在所述第一凹口和所述第二凹口之间的中间凹口。
18.如权利要求17所述的摆线装置，其中所述中间凹口从所述转子的一面仅延伸到所述转子整个深度的一部分。
19.如权利要求15所述的摆线装置，其中所述凹口仅延伸至所述转子的轴向尺寸的一部分。
20.如权利要求15所述的摆线装置，其中所述凹口至少基本上延伸至所述转子的整个轴向尺寸。
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