CN101542118B - 电动式推力活塞泵装置 - Google Patents
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Abstract
推力活塞泵装置(PM1)可由电动马达(110)驱动,并包括:泵壳体(120);装配在该泵壳体(120)内的往复式活塞(130);以及设置在往复式活塞(130)和电动马达(110)的转子(113)之间的运动转换机构(40)。在电动马达(110)的定子(磁体(112))内配置有筒状转子(113),在转子(113)内同轴地容纳有泵壳体(120)的缸部(121A)。往复式活塞(130)可在缸轴向上往复运动地装配在泵壳体(120)的缸部(121A)内。运动转换机构(140)将电动马达(110)的转子(113)相对泵壳体(120)和往复式活塞(130)所进行的相对旋转运动转换成往复式活塞(130)的往复运动。
Description
技术领域
本发明涉及推力活塞泵装置,尤其涉及以将电动马达的旋转运动转换成活塞(推力活塞)的往复运动并通过该活塞的往复运动来得到泵工作的方式构成的电动式推力活塞泵装置。
背景技术
例如,在日本专利文献特开平8-144948号公报中公开了这种推力活塞泵装置。在该公报所公开的推力活塞泵装置中,在缸内装配有活塞,该活塞可在缸轴向上往复运动并可旋转。并且,活塞被构成为由电动马达驱动,而被电动马达旋转驱动的旋转轴以可轴向移动的状态插穿于活塞中,该旋转轴向活塞进行旋转传递。
在上述公报所记载的推力活塞泵装置中,由于活塞和电动马达在缸轴向上串联配置而构成了沿缸轴向细长的结构,因此缸轴向上的小型化是一个有待解决的问题。此外,该推力活塞泵装置虽然可通过增大电动马达的输出转矩来实现相对于泵容积可产生高输出的泵装置,但是在这种情况下,电动马达的外径变大,导致该泵在径向上也变大,从而需要大的配置空间。
发明内容
本发明是为解决上述问题而完成的,其目的在于提供一种电动式推力活塞泵装置,其特征在于,在电动马达的定子内配置有筒状的转子,在该转子内同轴地容纳有泵壳体的缸部,在该缸部的缸内孔中装配有可在缸轴向上往复运动并在所述缸内孔中形成泵室的往复式活塞,在所述泵壳体中设有可将流体吸入所述泵室内的吸入通道和可从所述泵室排出流体的排出通道,在所述往复式活塞和所述转子之间设有将所述转子的旋转运动转换成所述往复式活塞的往复运动的运动转换机构。
在该推力活塞泵装置中,由于将电动马达的转子形成为筒状,并构成为将泵壳体的缸部(在其内部以使往复式活塞130可沿缸轴向往复运动的方式装配了往复式活塞130)同轴地容纳在该转子内的结构,因此能够同心地配置电动马达的转子、泵壳体的缸部、以及往复式活塞,从而可使该泵装置在缸轴向上具有较短的结构。
另外,在该推力活塞泵装置中,由于在电动马达的转子内同心地配置泵壳体的缸部和往复式活塞,因此电动马达的转子外径必然增大,从而必然可实现电动马达的高输出转矩。因此,在该第一实施方式中,通过缩短该泵装置在缸轴向上的长度,可实现由该泵装置的紧凑化,并通过电动马达实现高输出转矩,可实现该泵装置的高输出。
另外,当实施本发明时,所述运动转换机构也可以为包括凸轮和凸轮从动件的凸轮机构,其中,所述凸轮与所述转子一体地旋转并在内周具有凸轮槽,所述凸轮从动件被装配在所述往复式活塞上并与所述凸轮槽配合,并且与所述往复式活塞一体地沿缸轴向移动。另外,当实施本发明时,所述泵壳体也可以具有在一侧封闭所述电动马达的马达外壳的凸缘部,在该凸缘部的另一侧装配有储压通过所述往复式活塞的往复运动而排出的流体的储压器。在此情况下,可实现低成本和小型化。
另外,当实施本发明时,所述运动转换机构也可以包括:凸轮从动件和一体地设置在所述转子上的凸轮,所述凸轮从动件以相对于所述往复式活塞可径向移动并可与所述往复式活塞一体地沿缸轴向移动的方式装配在所述往复式活塞上,并相对于所述缸部可沿缸轴向移动但不能旋转,而且与所述凸轮配合,此外,在所述往复式活塞中设有导通道,该导通道将所述泵室的流体压力引向所述凸轮从动件,以将所述凸轮从动件压靠到所述凸轮上。
在此情况下,由于将各泵室的流体压力通过设置在往复式活塞中的各导通道引向各凸轮从动件,因此可利用各泵室的流体压力来将各凸轮从动件压靠到凸轮部件上。因此,不管该泵装置的排出压力如何,都能可靠地(当排出压高时以高压,或者当排出压低时以低压)将各凸轮从动件压靠到凸轮部件上,从而可提高泵效率。而且,可通过简单的结构(通过设置在往复式活塞中的导通道)来抑制各凸轮从动件与凸轮部件之间松动。
另外,当往复式活塞在缸轴向上往复运动时,即使发生了凸轮从动件沿着往复式活塞的径向从凸轮部件被推回的情况,此时也由于凸轮从动件沿往复式活塞的径向发挥泵功能(将从泵室通过导通道引向凸轮从动件的流体压回各泵室),因此抑制了泵效率下降。
另外,当实施本发明时,所述凸轮也可以是相对于缸轴向倾斜预定量的斜面凸轮,并且由所述泵室的流体压力施加在所述凸轮从动件上的径向负载所产生的缸轴向的作用力被设定为大于或等于由所述泵室的流体压力施加在所述往复式活塞上的缸轴向负载。
在此情况下,不管泵室的流体压力如何,凸轮从动件都不会沿往复式活塞的径向从凸轮被推回,能够使凸轮从动件与凸轮可靠地接触。另外,作用在凸轮从动件上的轴向负载与各泵室的流体压力成比例,因此与通过弹簧将凸轮从动件压靠到凸轮上的场合(此时,要设定大的弹簧力,以便在泵室的任意的流体压力下都能将凸轮从动件压靠到凸轮上,因此凸轮从动件与凸轮之间的摩擦损失总是很大)相比,可降低凸轮从动件与凸轮部件之间的摩擦损失,可抑制由此引起的泵效率下降。
另外,当实施本发明时,所述凸轮从动件也可以包括:装配在所述往复式活塞上的负载传递活塞、以及可滚动地装配在该负载传递活塞的顶端部上并与所述凸轮配合的滚动体,此外,向所述负载传递活塞引导所述泵室的流体压力的连通孔可设置在所述负载传递活塞中。在此情况下,由于通过负载传递活塞中所设置的连通孔而向负载传递活塞的滚动体支撑部引导泵室的流体压力,因此能够降低滚动体与负载传递活塞的接触负载,可降低滚动体和负载传递活塞之间的滑动阻力和磨耗量。
在此情况下,也可以在所述负载传递活塞的顶端部形成可滚动地支撑所述滚动体的锥面,并在设置于所述负载传递活塞的连通孔中设有孔口。在此情况下,通过将锥面设置为大直径,能够降低传动体与载传递活塞的接触负载,并且通过将孔口直径设置为小直径,能够降低通过滚动体与载传递活塞之间向低压侧泄漏的流体的泄漏量,从而可同时实现所述接触负载与流体泄漏量的降低。
另外,在此情况下,也可以将承受通过所述负载传递活塞中所设置的连通孔而引来的流体压力的所述滚动体的受压面积设定成稍小于承受通过所述往复式活塞中所设置的导通道而引来的流体压力的所述负载传递活塞的受压面积。在此情况下,能够减小滚动体与载传递活塞的接触负载(使用于密封滚动体与载传递活塞之间的负载接近于零),能够降低滚动体与载传递活塞之间的摩擦,从而可提高耐磨性。
另外,当实施本发明时,所述缸部所具有的缸内孔是在缸轴向上分开预定量而同轴设定的第一缸内孔和第二缸内孔这两个内孔,并可在所述往复式活塞上一体地设有与所述第一缸内孔嵌合而形成第一泵室的第一活塞部和与所述第二缸内孔嵌合而形成第二泵室的第二活塞部。
在此情况下,由于与往复式活塞一体地设置了第一活塞部和第二活塞部,因此可实现该泵装置的紧凑化。另外,由于在缸轴向上分开预定量而同轴地设定了第一缸内孔和第二缸内孔,因此可延长往复式活塞的导向长度(支撑跨矩),抑制了往复式活塞与泵壳体之间的翘力,从而可减少由此引起的该泵装置中的机械损失。
在此情况下,也可以在所述缸部中的所述第一缸内孔和所述第二缸内孔之间形成直径比所述往复式活塞的外径大的容纳内孔,在该容纳内孔和所述往复式活塞之间形成有腔室,该腔室与第一泵室通过第一吸入通道而连接,所述腔室与第二泵室通过第二吸入通道而连接。在此情况下,能够共用内侧腔室,不必单独地设置两个泵室用的吸入端口,通过将单一的吸入端口与腔室连通起来,可简单地构成泵装置的吸入路径。
另外,在此情况下,所述凸轮从动件也可以包括:在所述第一泵室的流体压力下压靠到所述凸轮上的第一凸轮从动件、以及在所述第二泵室的流体压力下压靠到所述凸轮上的第二凸轮从动件。在此情况下,可使各凸轮从动件分别最恰当地压靠到凸轮上,从而可降低多余的摩擦损失和磨耗。
另外,在此情况下,所述凸轮从动件也可以包括彼此同轴配置并分别压靠到所述凸轮上的第一凸轮从动件和第二凸轮从动件,并且在所述往复式活塞中可设有切换阀,该切换阀将所述第一泵室和所述第二泵室中压力更高的那一侧的流体压力引向所述第一凸轮从动件和所述第二凸轮从动件。在此情况下,可阻止所述第一泵室和所述第二泵室中压力更低的那一侧的流体压力被引向所述第一凸轮从动件和所述第二凸轮从动件,从而第一凸轮从动件和第二凸轮从动件难以沿往复式活塞的径向从凸轮被推回,可提高各泵室中的吸入效率。
在此情况下,所述切换阀也可以包括:与所述第一凸轮从动件和所述第二凸轮从动件同轴地、且可轴向移动地配置在所述第一凸轮从动件和所述第二凸轮从动件之间的阀体、以及分别形成在所述第一凸轮从动件和所述第二凸轮从动件上并使所述阀体可落座和离座的一对阀座。在此情况下,可通过有效利用所述第一凸轮从动件和所述第二凸轮从动件来简单地构成所述切换阀。
另外,在此情况下,所述切换阀也可以包括第一单向阀和第二单向阀,其中,所述第一单向阀被配置在设置于所述往复式活塞中并与所述第一泵室连通的第一导通道中,并阻止向所述第一泵室的流动,所述第二单向阀被配置在设置于所述往复式活塞中并与所述第二泵室连通的第二导通道中,并阻止向所述第二泵室的流动。在此情况下,可使形成在第一凸轮从动件和第二凸轮从动件之间的压力室变小,可充分确保各凸轮从动件的导向长度。
在此情况下,所述各单向阀也可以被配置成当所述各泵室中的排出过程结束时其阀体通过由所述往复式活塞的往复运动带来的加速度而自行关闭。在此情况下,各单向阀可采用不具有朝着阀座对其阀体(例如,球阀体)施力的弹簧的单向阀(所谓的浮球式单向阀),从而能够低价实施。另外,由于当各泵室中的排出过程结束时各单向阀的阀体自行关闭,并在各泵室中的排出过程开始前各单向阀处于关闭状态,因此在各泵室中的排出过程开始时流体不会通过各单向阀流入各泵室内,可提高各泵室中的吸入效率。
附图说明
图1是简要地示出本发明电动式推力活塞泵装置的第一实施方式的整体结构图;
图2是图1所示推力活塞泵装置的主要部分放大图;
图3是简要地示出本发明电动式推力活塞泵装置的第二实施方式的整体结构图;
图4是图3示出的推力活塞泵装置的主要部分放大图;
图5是示出图4所示推力活塞泵装置的往复式活塞中的第一活塞部和第二活塞部的受压面积A1、各凸轮从动件中的负载传递活塞的受压面积A2、以及各凸轮的倾斜角θ的主要部分放大图;
图6是简要地示出本发明电动式推力活塞泵装置的第三实施方式的整体结构图;
图7是图6所示推力活塞泵装置的主要部分放大图;
图8是简要地示出本发明电动式推力活塞泵装置的第四实施方式的整体结构图;
图9是图8所示推力活塞泵装置的主要部分放大图。
具体实施方式
下面,根据附图来说明本发明的各实施方式。图1和图2示出了本发明的电动式推力活塞泵装置的第一实施方式,该第一实施方式的泵装置PM1可由电动马达110驱动。另外,在该第一实施方式的泵装置PM1上一体地装配有储压器ACC,并且从泵装置PM1排出的压力流体(压力油)被储压在储压器ACC内。
另外,泵装置PM1包括:泵壳体120;装配在该泵壳体120内的往复式活塞130;以及作为运动转换机构140的凸轮部件141和一对凸轮从动件142,该运动转换机构140用于将电动马达110中的转子113相对于泵壳体120和往复式活塞130所进行的相对旋转运动转换成往复式活塞130的往复运动。另外,泵装置PM1包括吸入通道Pi和排出通道Po。
如图1所示,电动马达110包括:有底筒形状的马达外壳111、设置在该马达外壳111内并作为定子的磁体112、在该磁体112内与该磁体112同心配置的筒状转子113、以及用于向装配在该转子113的圆筒部件113a上的线圈113b通电的电刷114等,并且由电控装置ECU控制该电动马达110的工作。电动马达110的结构可以采用各种结构,并不限于上述的结构。
转子113的圆筒部件113a同轴地配置在泵壳体120的圆筒状缸部121A外周,并且以相对于泵壳体120可绕轴线Lo旋转的方式且液密地经由一对轴承115、116和一对环形密封部件117、118而装配在泵壳体120上。一对轴承115、116在轴向上分开预定量而配置,并以在轴向上隔着凸轮部件141的方式夹装在泵壳体120和转子113的圆筒部件113a之间,使得圆筒部件113a相对于泵壳体120可旋转。
一对环形密封部件117、118在轴向上分开预定量而配置,并且以在轴向上隔着凸轮部件141和两个轴承115、116的方式夹装在泵壳体120和转子113的圆筒部件113a之间,从而液密地密封泵壳体120和圆筒部件113a之间。形成于泵壳体120和圆筒部件113a之间并容纳轴承115、116和凸轮部件141等的外侧腔室Rb经由设置在泵壳体120上的轴向长孔121b、121b与形成于泵壳体120和往复式活塞130之间的内侧腔室Ra连通,两个腔室Ra、Rb的内部充满有流体(工作油)。
泵壳体120包括:具有有底的缸部121A和环状的凸缘部121B的壳主体121;以及装配在该壳主体121的缸部121A内的塞栓122。壳主体121的缸部121A具有第一缸内孔121a和一对轴向长孔121b、121b,并且具有直径比往复式活塞130的外径大的容纳内孔121c,并同轴地容纳在电动马达110的转子113内。一对轴向长孔121b、121b是引导往复式活塞130和各凸轮从动件142以使它们可在缸轴向(图中的上下方向)上往复运动的导向单元。该一对轴向长孔121b、121b在泵壳体120的圆周方向上间隔180度而形成。
壳主体121的环状凸缘部121B一体地设置在缸部121A的开口侧端部(图中的上端部)上,该环状凸缘部121B的一侧(图中的下侧)安装在电动马达110的马达外壳111上,并封闭马达外壳111的开口部。另外,壳主体121的环状凸缘部121B具有单一的吸入端口121d和单一的排出端口121e,吸入端口121d与储存器To连接,排出端口121e与液压致动装置(省略图示)连接。
塞栓122具有在缸轴向上与上述的第一缸内孔121a离开预定量而同轴设置的第二缸内孔122a,并经大中小三个密封环123、124、125而液密地并且同轴地嵌合在壳主体121的缸部121A中的阶梯内孔内,而且通过设置在储压器ACC的外壳ACCa上的塞栓部ACCa1来防止了该塞栓122脱落。塞栓122的第二缸内孔122a形成为与壳主体121的第一缸内孔121a具有相同的直径。
往复式活塞130具有在缸轴向上可滑动地嵌合在第一缸内孔121a内而形成第一泵室R1的小直径的第一活塞部131、以及在缸轴向上可滑动地嵌合在第二缸内孔122a内而形成第二泵室R2的小直径的第二活塞部132。该往复式活塞130与各缸内孔121a、122a同轴配置,并且以可沿缸轴向往复运动的方式装配在泵壳体120的缸部121A内。第一活塞部131与第二活塞部132被形成为具有相同的直径(承受各泵室R1、R2的流体压力的面积相同)。
另外,在往复式活塞130的大直径轴部的中央形成有两端部的直径大且中间部的直径小并且沿着往复式活塞130的径向(图中的左右方向)贯穿的阶梯内孔133。一对凸轮从动件142同轴地装配在该阶梯内孔133内。另外,在往复式活塞130的轴心部形成有第一导通道134和第二导通道135,第一导通道134将第一泵室R1的流体压力(油压)引向各凸轮从动件142,以将各凸轮从动件142压靠到凸轮部件141上,第二导通道135将第二泵室R2的流体压力(油压)引向各凸轮从动件142流体压力,以将各凸轮从动件142压靠在凸轮部件141上。
第一导通道134沿缸轴线设置成直线形状,并且其一端与第一泵室R1连通,另一端与阶梯内孔133的中间部(小径孔部)连通。该第一导通道134可将第一泵室R1的流体压力(油压)导入到形成在两个凸轮从动件142之间的压力室中,在该第一导通道134的内部设有阻止向第一泵室R1流动的第一单向阀136。第一单向阀136被配置成当第一泵室R1中的排出过程结束时其阀体(球阀体)以往复式活塞130的往复运动带来的加速度自行关闭。
第二导通道135沿缸轴线设置成直线形状,并且其一端与第二泵室R2连通,另一端与阶梯内孔133的中间部(小径孔部)连通。该第二导通道135可将第二泵室R2的流体压力(油压)导入到形成在两个凸轮从动件142之间的压力室中,在该第二导通道135的内部设有阻止向第二泵室R2流动的第二单向阀137。第二单向阀137被配置成当第二泵室R2中的排出过程结束时其阀体(球阀体)以往复式活塞130的往复运动带来的加速度自行关闭。
另外,在往复式活塞130的大径轴部沿缸轴向形成有用于自由地向阶梯内孔133的各阶梯部供应流体和从阶梯内孔133的各阶梯部排出流体的连通孔138、139。其中一个连通孔138与阶梯内孔133的一个阶梯部连通并与形成在泵壳体120内所形成的容纳内孔121c和往复式活塞130之间的内侧腔室Ra连通。另一个连通孔139与阶梯内孔133的另一个阶梯部连通并与上述内侧腔室Ra连通。内侧腔室Ra经由吸入通道Pi而与储存器To连通,并且其内部充满流体(工作油)。
凸轮部件141由在缸轴向上相连的一对凸轮套筒141A、141B构成,并与电动马达110的转子113设置成一体(不能轴向移动并可与转子一起旋转),而且与转子113同轴配置。另外,凸轮部件141具有呈环状并在轴向上有变动的凸轮部141a,该凸轮部141a为凸轮槽,并与各凸轮从动件142的球142b配合。
凸轮槽141a具有从各凸轮从动件142的球142b承受轴线方向的负载(图中上下方向的负载)和径向负载(图中左右方向的负载)的凸轮面(相对于缸轴向倾斜预定量的斜面凸轮),该凸轮面具有V字形的截面形状,并沿转子113的圆周方向具有偶数个几何周期(例如,两个几何周期)。因此,凸轮部件141通过转子133相对于泵壳体120和往复式活塞130旋转一圈而可使往复式活塞130往复运动偶数次。
各凸轮从动件142包括装配在往复式活塞130上的负载传递活塞142a、以及可滚动地装配在该负载传递活塞142a的顶端部并可滚动地与凸轮部件141的凸轮部141a配合的球(滚动体)142b。另外,各凸轮从动件142利用在与轴线Lo垂直的径向上伸出的端部、即利用球142b与凸轮部件141的凸轮部(凸轮槽)141a配合,并通过相对于凸轮部件141进行相对旋转来在缸轴向(图中的上下方向)上移动。
各负载传递活塞142a形成为阶梯形状,其球侧端部(大径部)形成为杯状,并在其顶端部形成了锥面(球支撑部),该锥面(球支撑部)支撑球142b以使其可滚动。另外,在负载传递活塞142a的轴心部设有将各泵室R1、R2的流体压力引向球支撑部的小直径的连通孔(孔口)142a1。另外,在各负载传递活塞142a中,比受压面积S1稍小地设定受压面积S2(S1>S2并且),其中,受压面积S1是承受通过设置在往复式活塞130上的各导通道134、135而引来的流体压力的小径部的受压面积,受压面积S2是承受通过设置在负载传递活塞142a中的小直径的连通孔(孔口)142a1而引来的流体压力的球142b的受压面积。
吸入通道Pi包括:连接储存器To和内侧腔室Ra的主吸入通道、作为连接内侧腔室Ra和第一泵室R1的分支吸入通道的第一吸入通道Pi1、以及作为连接内侧腔室Ra和第二泵室R2的分支吸入通道的第二吸入通道Pi2。在第一吸入通道Pi1中配置有第一吸入单向阀Vi1,流体(工作油)可通过第一吸入单向阀Vi1被吸入第一泵室R1中。在第二吸入通道Pi2中配置有第二吸入单向阀Vi2,流体(工作油)可通过第二吸入单向阀Vi2被吸入第二泵室R2中。
排出通道Po包括:与液压致动装置(省略图示)连接的主排出通道、作为连接该主排出通道和第一泵室R1的分支吸入通道的第一排出通道Po1、以及作为连接主排出通道和第二泵室R2的分支吸入通道的第二排出通道Po2。在第一排出通道Po1中配置有第一排出单向阀Vo1,压力流体(压力油)可从第一泵室R1通过第一排出单向阀Vo1被排到主排出通道中。
在第二排出通道Po2中配置有第二排出单向阀Vo2,压力流体(压力油)可从第二泵室R2通过第二排出单向阀Vo2被排到主排出通道中。另外,如图1所示,排到主排出通道中的压力流体(压力油)可通过设置在储压器ACC的塞栓部ACCa1上的连通孔ACCa2被储压在储压器ACC内,并且可向液压致动装置(省略图示)供应。另外,向液压致动装置(省略图示)供应的压力流体(压力油)回流到储存器中。
如图1所示,储压器ACC包括:紧贴在泵壳体120的环状凸缘部121B的图示上侧的外壳ACCa、以及装配在该外壳ACCa内的波纹管ACCb,波纹管ACCb在内部形成气体室并在外部形成储压室。波纹管ACCb在图1中的下端被封闭,其在图1中的上端部气密且液密地与外壳ACCa的上壁紧贴。另外,在波纹管ACCb的内部封入有预定压力的气体,并且波纹管ACCb凭借波纹部分可在图1的上下方向上进行伸缩,并可通过收缩来将从泵装置PM排出的压力流体(压力油)储压在储压室内。
在如上构成的第一实施方式的泵装置PM1中,当转子113被电动马达110旋转驱动时,运动转换机构140将转子113相对泵壳体120和往复式活塞130所进行的相对旋转运动转换成往复式活塞130的往复运动,从而往复式活塞130沿着缸轴向往复运动(泵工作)。由此,各泵室R1、R2的容积分别增减,从而通过吸入通道Pi吸入到各泵室R1、R2内的流体(工作油)从各泵室R1、R2通过排出通道Po被排向液压致动装置(省略图示),并被储压在储压器ACC的储压室内。
在该第一实施方式的泵装置PM1中,由于将电动马达110的转子113形成为筒状,并构成为将泵壳体120的缸部121A(在其内部以使往复式活塞130可沿缸轴向往复运动的方式装配了往复式活塞130)同轴地容纳在该转子113内的结构,因此能够同心地配置电动马达110的转子113、泵壳体120的缸部121A、以及往复式活塞130,从而可使该泵装置PM1具有在缸轴向上较短的结构。
另外,在该第一实施方式的泵装置PM1中,由于在电动马达110的转子113内同心地配置泵壳体120的缸部121A和往复式活塞130,因此电动马达110的转子外径必然增大,从而必然可实现电动马达110的高输出转矩。因此,在该第一实施方式中,通过缩短该泵装置PM1在缸轴向上的长度,可实现由该泵装置PM1的紧凑化,并通过电动马达110实现高输出转矩,可实现该泵装置PM1的高输出。
另外,在该第一实施方式中,泵壳体120具有在一侧封闭电动马达110的马达外壳111的凸缘部121B,并在该凸缘部121B的另一侧装配了储压通过往复式活塞130的往复运动而排出的流体的储压器ACC。因此,在该第一实施方式中,可实现低成本和紧凑化。
另外,在该第一实施方式的泵装置PM1中,由于各泵室R1、R2的流体压力(油压)通过设置在往复式活塞130上的各导通道134、135被引向各凸轮从动件142,因此可利用各泵室R1、R2的流体压力(油压)将各凸轮从动件142压靠到凸轮部件141上。因此,不管该泵装置PM1的排出压力如何,都能可靠地(当排出压力高时以高压,或者当排出压力低时以低压)将各凸轮从动件142压靠在凸轮部件141上,从而可提高泵效率。而且,可通过简单的结构(通过设置在往复式活塞130中的导通道134、135)来抑制各凸轮从动件142与凸轮部件141之间松动。
另外,在该第一实施方式的泵装置PM1中,各凸轮从动件142包括:装配在往复式活塞130上的负载传递活塞142a、以及可滚动地装配在该负载传递活塞142a的顶端部并与凸轮部件141配合的球142b,并且在负载传递活塞142a中设置有向负载传递活塞142a的球支撑部引导各泵室R1、R2的流体压力(油压)的小直径的连通孔142a1。因此,各泵室R1、R2的流体压力(油压)通过设置在负载传递活塞142a中的连通孔142a1被引向负载传递活塞142a的球支撑部,从而能够降低负载传递活塞142a与球142b的接触负载,可降低负载传递活塞142a与球142b之间的滑动阻力和磨耗量。
另外,在该第一实施方式的泵装置PM1中,在负载传递活塞142a的顶端部形成了将球142b可滚动地支撑的锥面,并且将负载传递活塞142a上的连通孔142a1设置为小直径(孔口)。因此,通过将锥面设置为大直径(增大接触面积),能够降低负载传递活塞142a与球142b的接触负载,并且通过将孔口直径设置为小直径,能够降低通过负载传递活塞142a和球142b之间向低压侧泄漏的流体(工作油)的泄漏量,从而可同时实现所述接触负载与流体泄漏量的降低。
另外,在该第一实施方式的泵装置PM1中,在各负载传递活塞142a中,比受压面积S1稍小地设定受压面积S2(S1>S2并且 ),其中,受压面积S1是承受通过设置在往复式活塞130上的各导通道134、135而引来的流体压力的小径部的受压面积,受压面积S2是承受通过设置在负载传递活塞142a中的小直径的连通孔(孔口)142a1而引来的流体压力的球142b的受压面积。因此,能够减小负载传递活塞142a与球142b的接触负载(使用于密封负载传递活塞142a和球142b之间的负载接近于零),能够降低负载传递活塞142a与球142b之间的摩擦,从而可提高耐磨性。
另外,在该第一实施方式的泵装置PM1中,泵壳体120所具有的缸内孔是在缸轴向上分开预定量而同轴设定的第一缸内孔121a和第二缸内孔122a这两个内孔,并在往复式活塞130上一体地设置了与第一缸内孔121a嵌合而形成第一泵室R1的第一活塞部131、以及和与第二缸内孔122a嵌合而形成第二泵室R2的第二活塞部132。
因此,可实现该泵装置PM1的紧凑化。另外,由于在缸轴向上分开预定量而同轴地设定了第一缸内孔121a和第二缸内孔122a,因此可延长往复式活塞130的导向长度(支撑跨矩),抑制了往复式活塞130与泵壳体120之间的翘力,从而可减少由此引起的该泵装置PM1的机械损失。
另外,在该第一实施方式的泵装置PM1中,在泵壳体120中的第一缸内孔121a和第二缸内孔122a之间形成有直径比往复式活塞130的外径大的容纳内孔121a,在该容纳内孔121a和往复式活塞130之间形成有内侧腔室Ra,腔室Ra和第一泵室R1通过吸入通道Pi1而连接,并且腔室Ra和第二泵室R2通过吸入通道Pi2而连接。因此,在该泵装置PM1的吸入路径中能够共用内侧腔室Ra,不必单独设置两个泵室用的吸入端口,通过将单一的吸入端口121d和腔室Ra连通起来,可简单地构成泵装置PM1的吸入路径。
另外,在该第一实施方式的泵装置PM1中,采用了同轴地配置在往复式活塞130的阶梯内孔133中并分别压靠在凸轮部件141上的一对凸轮从动件142,并且在往复式活塞130中设置有将第一泵室R1和第二泵室R2中压力更高的那一侧的流体压力引向两个凸轮从动件142、142的第一单向阀136和第二单向阀137。因此,可阻止第一泵室R1和第二泵室R2中压力更低的那一侧的流体压力被引向两个凸轮从动件142、142,从而各凸轮从动件142、142难以沿往复式活塞130的径向从凸轮部件141被推回,可提高各泵室R1、R2中的吸入效率。
另外,由于上述的第一单向阀136和第二单向阀137安装在设置于往复式活塞130中并与各泵室R1、R2连通的各导通道134、135中,因此能够使形成在两个凸轮从动件142、142之间的压力室变小,可充分确保各凸轮从动件142的导向长度(各负载传递活塞142a嵌合到往复式活塞130上的长度)。
另外,上述的第一单向阀136和第二单向阀137被配置成当各泵室R1、R2中的排出过程结束时其阀体(球阀体)通过往复式活塞130的往复运动的加速度而自行关闭,因此不需要朝着阀座对其阀体(球阀体)施力的弹簧,从而可使用没有弹簧的单向阀(所谓的浮球式单向阀),能够低价实施。
另外,由于当各泵室R1、R2中的排出过程结束时各单向阀136、137的阀体自行关闭,并在各泵室R1、R2中的排出过程开始前各单向阀136、137处于关闭状态,因此在各泵室R1、R2中的排出过程开始时流体不会通过各单向阀136、137流入各泵室R1、R2内,可提高各泵室R1、R2中的吸入效率。
图3和图4示出了本发明的电动式推力活塞泵装置的第二实施方式,该第二实施方式的泵装置PM2可由电动马达210驱动。另外,在该第二实施方式的泵装置PM2上一体地装配有储压器ACC,并且从泵装置PM2排出的压力流体(压力油)被储压在储压器ACC内。储压器ACC的结构由于与上述第一实施方式中的储压器ACC的结构相同,因此标注相同标号并省略说明。另外,电动马达210的结构与上述第一实施方式中的电动马达110的结构相同,因此标注百位数为2而其他位数相同的标号并省略说明。
泵装置PM2包括:泵壳体220;装配在该泵壳体220内的往复式活塞230;以及作为运动转换机构240的凸轮部件241、第一凸轮从动件242、和第二凸轮从动件243,该运动转换机构240将电动马达210中的转子213相对泵壳体220和往复式活塞230所进行的相对旋转运动转换成往复式活塞230的往复运动。另外,泵装置PM2包括吸入通道Pi和排出通道Po。
泵壳体220包括:具有有底的缸部221A和环状的凸缘部221B的壳主体221;以及装配在该壳主体221的缸部221A内的塞栓222。壳主体221在其缸部221A具有第一缸内孔221a和一对轴向长孔221b、221b,并装配在电动马达210的马达外壳211内。一对轴向长孔221b、221b是引导往复式活塞230和各凸轮从动件242、243以使它们可在缸轴向上往复运动的导向单元。该一对轴向长孔121b、121b在泵壳体220的圆周方向上间隔180度而形成。
另外,在壳主体221的缸部221A上形成有直径比往复式活塞230的外径大的容纳内孔221c。另外,壳主体221在其环状凸缘部221B具有单一的吸入端口221d和单一的排出端口221e,吸入端口221d与储存器To连接,排出端口221e与液压致动装置(省略图示)连接。
塞栓222具有在缸轴向上与上述的第一缸内孔221a离开预定量而同轴设置的第二缸内孔222a,并经大中小三个密封环223、224、225而液密地并且同轴地配合在壳主体221的缸部221A中的阶梯内孔内,而且通过设置在储压器ACC的外壳ACCa上的塞栓部ACCa1来防止了该塞栓222脱落。塞栓222的第二缸内孔222a形成为与壳主体221的第一缸内孔221a具有相同的直径。
往复式活塞230具有在缸轴向上可滑动地嵌合在第一缸内孔221a内而形成第一泵室R1的小直径的第一活塞部231、以及在缸轴向上可滑动地嵌合在第二缸内孔222a内而形成第二泵室R2的小直径的第二活塞部232。该往复式活塞230与各缸内孔221a、222a同轴配置,并且以可沿缸轴向往复运动的方式装配在泵壳体220的缸部221A内。第一活塞部231与第二活塞部232被形成为具有相同的直径(承受各泵室R1、R2的流体压力的面积相同)。
另外,在往复式活塞230的大直径轴部的中央形成有沿径向贯穿的安装孔133,在该安装孔233中同轴地装配有塞栓244和一对凸轮从动件242、243,该塞栓244将安装孔233内部液密地分离为两个内孔。另外,也可以替代上述的安装孔(贯穿孔)233和塞栓244而在往复式活塞230的大直径轴部的中央同轴地设置可同样装配各凸轮从动件242、243的一对安装孔。
另外,在往复式活塞230的内部形成有第一导通道234和第二导通道235,第一导通道234将第一泵室R1的流体压力(油压)引向第一凸轮从动件242,以将第一凸轮从动件242压靠到凸轮部件241上,第二导通道235将第二泵室R2的流体压力(油压)引向第二凸轮从动件243,以将第二凸轮从动件243压靠到凸轮部件241上。第一导通道234的一端与第一泵室R1连通,并且另一端与第一凸轮从动件242和塞栓244之间的压力室连通。第二导通道235的一端与第二泵室R2连通,并且另一端与第二凸轮从动件243和塞栓244之间的压力室连通。
转子213的圆筒部件213a同轴地配置在泵壳体220的圆筒状缸部221A外周,并且以相对于泵壳体120可绕轴线Lo旋转的方式且液密地经由一对轴承215、216和一对环形密封部件217、218而装配在泵壳体220上。一对轴承215、216在轴向上分开预定量而配置,并以在轴向上隔着凸轮部件241的方式夹装在泵壳体220和转子213的圆筒部件213a之间,使得圆筒部件213a相对于泵壳体220可旋转。
一对环形密封部件217、218在轴向上分开预定量而配置,并以在轴向上隔着凸轮部件241和两个轴承215、216的方式夹装在泵壳体220和转子213的圆筒部件213a之间,从而液密地密封泵壳体220和圆筒部件213a之间。形成于泵壳体220和圆筒部件213a之间并容纳轴承215、216和凸轮部件241等的外侧腔室Rb经由设置在泵壳体220上的轴向长孔221b、221b与形成于泵壳体220和往复式活塞230之间的内侧腔室Ra连通,两个腔室Ra、Rb的内部充满有流体(工作油)。
凸轮部件241由在缸轴向上相连的一对凸轮套筒241A、241B构成,并与电动马达210的转子213设置成一体(不能轴向移动并可与转子一起旋转),而且与转子213同轴配置。另外,凸轮部件241具有呈环状并在轴向上有变动的凸轮部241a,该凸轮部241a为凸轮槽,并与各凸轮从动件242、243的球242b、243b配合。
凸轮槽241a具有从各凸轮从动件242、243的球242b、243b承受轴线方向的负载(图中上下方向的负载)和径向负载(图中左右方向的负载)的凸轮面(相对于缸轴向倾斜预定量的斜面凸轮),该凸轮面具有V字形的截面形状,并沿转子213的圆周方向具有偶数个几何周期(例如,两个几何周期)。因此,凸轮部件241通过转子213相对于泵壳体220和往复式活塞230旋转一圈而可使往复式活塞230往复运动偶数次。
各凸轮从动件242、243包括装配在往复式活塞230上的负载传递活塞242a、243a;以及可滚动地装配在该负载传递活塞242a、243a的顶端部并可滚动地与凸轮部件241的凸轮部241a配合的球(滚动体)242b、243b。另外,各凸轮从动件242、243利用在与轴线Lo垂直的径向上伸出的端部、即利用球242b、243b与凸轮部件241的凸轮部(凸轮槽)241a配合,并通过相对于凸轮部件241进行相对旋转来在缸轴向(图中的上下方向)上移动。各负载传递活塞242a、243a具有相同的直径(承受流体压力的面积相同),并且以可在往复式活塞230的径向上滑动的方式嵌合在往复式活塞230的安装孔233内。在各负载传递活塞242a、243a的顶端部形成了将球242b、243b可滚动地支撑的锥面(球支撑部)。
吸入通道Pi包括:连接储存器To和内侧腔室Ra的主吸入通道(形成在泵壳体220中)、作为连接内侧腔室Ra和第一泵室R1的分支吸入通道(形成在往复式活塞230中)的第一吸入通道Pi1、以及作为连接内侧腔室Ra和第二泵室R2的分支吸入通道(形成在往复式活塞230中)的第二吸入通道Pi2。在第一吸入通道Pi1中配置有第一吸入单向阀Vi1,流体(工作油)可通过第一吸入单向阀Vi1被吸入第一泵室R1中。在第二吸入通道Pi2中配置有第二吸入单向阀Vi2,流体(工作油)可通过第二吸入单向阀Vi2被吸入第二泵室R2中。
排出通道Po包括:与液压致动装置(省略图示)连接的主排出通道、作为连接该主排出通道和第一泵室R1的分支吸入通道的第一排出通道Po1、以及作为连接主排出通道和第二泵室R2的分支吸入通道的第二排出通道Po2。在第一排出通道Po1中配置有第一排出单向阀Vo1,压力流体(压力油)可从第一泵室R1通过第一排出单向阀Vo1被排到主排出通道中。在第二排出通道Po2中配置有第二排出单向阀Vo2,压力流体(压力油)可从第二泵室R2通过第二排出单向阀Vo2被排到主排出通道中。另外,如图3所示,排到主排出通道中的压力流体(压力油)可通过设置在储压器ACC的塞栓部ACCa1上的连通孔ACCa2被储压在储压器ACC内,并且可向液压致动装置(省略图示)供应。另外,向液压致动装置(省略图示)供应的压力流体(压力油)回流到储存器中。
在如上构成的第二实施方式的泵装置PM2中,当转子213被电动马达210旋转驱动时,运动转换机构240将转子213相对泵壳体220和往复式活塞230所进行的相对旋转运动转换成往复式活塞230的往复运动,从而往复式活塞230沿着缸轴向往复运动(泵工作)。由此,各泵室R1、R2的容积分别增减,从而通过吸入通道Pi吸入各泵室R1、R2内的流体(工作油)从各泵室R1、R2通过排出通道Po被排向液压致动装置(省略图示),并被储压在储压器ACC的储压室内。
在该第二实施方式的泵装置PM2中,由于将第一泵室R1的流体压力(油压)通过设置在往复式活塞230中的第一导通道234引向第一凸轮从动件242,因此可利用第一泵室R1的流体压力(油压)将第一凸轮从动件242压靠在凸轮部件241上。而且,由于将第二泵室R2的流体压力(油压)通过设置在往复式活塞230中的第二导通道235引向第二凸轮从动件243,因此可利用第二泵室R2的流体压力(油压)将第二凸轮从动件243压靠在凸轮部件241上。因此,在泵装置PM2中,可使各凸轮从动件242、243分别最恰当地压靠在凸轮部件241上,可降低多余的摩擦损失和磨耗。
另外,在该第二实施方式的泵装置PM2中,当往复式活塞230在缸轴向上往复运动时,即使发生了各凸轮从动件242、243沿着往复式活塞230的径向从凸轮部件241被推回的情况,此时也由于各凸轮从动件242、243沿往复式活塞230的径向发挥泵功能(将从各泵室R1、R2通过各通道234、234引向各凸轮从动件242、243的流体压回各泵室R1、R2),因此抑制了泵效率下降。
另外,在该第二实施方式的泵装置PM2中,泵壳体220所具有的缸内孔是在缸轴向上分开预定量而同轴设定的第一缸内孔221a和第二缸内孔222a这两个内孔,并在往复式活塞230上一体地设置了被嵌合在第一缸内孔221a内而形成第一泵室R1的第一活塞部231、以及被嵌合在第二缸内孔222a内而形成第二泵室R2的第二活塞部232。
因此,可实现该泵装置PM2的紧凑化。另外,由于在缸轴向上分开预定量而同轴地设定了第一缸内孔221a和第二缸内孔222a,因此可延长往复式活塞230的导向长度(支撑跨矩),抑制了往复式活塞230与泵壳体220之间的翘力,从而可减少由此引起的该泵装置PM2中的机械损失。
另外,在该第二实施方式的泵装置PM2中,在泵壳体220中的第一缸内孔221a和第二缸内孔222a之间形成有直径比往复式活塞230的外径大的容纳内孔221a,在该容纳内孔221a和往复式活塞230之间形成有内侧腔室Ra,腔室Ra和第一泵室R1通过吸入通道Pi1而连接,并且腔室Ra和第二泵室R2通过吸入通道Pi2而连接。因此,在该泵装置PM2的吸入路径中能够共用内侧腔室Ra,不必单独设置两个泵室用的吸入端口,通过将单一的吸入端口221d与腔室Ra连通起来,可简单地构成泵装置PM2的吸入路径。
在上述的第二实施方式中,设定运动转换机构240的结构,使得在往复式活塞230沿缸轴向往复运动时,各凸轮从动件242、243在往复式活塞230的径向上从凸轮部件241可被推回。即,如图5所示,当往复式活塞230中的第一活塞部231和第二活塞部232的受压面积为A1、各凸轮从动件242、243中的负载传递活塞242a、243a的受压面积为A2、以及各泵室R1、R2的流体压力为P时,设定上述的受压面积A1、A2与凸轮部件241中的各凸轮面的倾斜角θ,以使得由各泵室的流体压力P施加在各凸轮从动件242、243上的径向负载所产生的缸轴向的作用力(A2×P×tanθ)小于由各泵室的流体压力P施加在往复式活塞230上的缸轴向负载(A1×P),即(A1×P>A2×P×tanθ)。
但是,当实施该第二实施方式时,也可以设定上述的受压面积A1、A2与凸轮部件241中的各凸轮面的倾斜角θ,以使得由各泵室的流体压力P施加在各凸轮从动件242、243上的径向负载所产生的缸轴向的作用力(A2×P×tanθ)大于或等于由各泵室的流体压力P施加在往复式活塞230上的缸轴向负载(A1×P)(A1×P≤A2×P×tanθ)。
在(A1×P≤A2×P×tanθ)的情况下,不管各泵室的流体压力P如何,都可将各凸轮从动件242、243压靠在凸轮部件241的各凸轮面上,能够可靠地降低各凸轮从动件242、243与凸轮部件241之间松动。另外,作用在各凸轮从动件242、243上的轴向负载(A2×P)与各泵室的流体压力P成比例,因此与通过弹簧将凸轮从动件压靠到凸轮上的场合(此时,需要设定大的弹簧力,以便在各泵室的任意的流体压力P下都能将凸轮从动件压靠到凸轮上,因此凸轮从动件与凸轮之间的摩擦损失总是很大)相比,可降低各凸轮从动件242、243与凸轮部件241之间的摩擦损失,可抑制由此引起的泵效率下降。
图6和图7示出了本发明的电动式推力活塞泵装置的第三实施方式,该第三实施方式的泵装置PM3可电动马达310驱动。另外,在该第三实施方式的泵装置PM3上一体地装配有储压器ACC,并且从泵装置PM3排出的压力流体(压力油)被储压在储压器ACC内。储压器ACC的结构与上述第一实施方式中的储压器ACC的结构相同,因此标注相同标号并省略说明。另外,电动马达310的结构与上述第一实施方式中的电动马达110的结构相同,因此标注百位数为3而其他位数相同的标号并省略说明。
泵装置PM3包括:泵壳体320;装配在该泵壳体320内的往复式活塞330;以及作为运动转换机构340的凸轮部件341、第一凸轮从动件342、以及第二凸轮从动件343,该运动转换机构340将电动马达310中的转子313相对泵壳体320和往复式活塞330所进行的相对旋转运动转换成往复式活塞330的往复运动。另外,泵装置PM3包括吸入通道Pi和排出通道Po。
泵壳体320包括:具有有底的缸部321A和环状的凸缘部321B的壳主体321;以及装配在该壳主体321的缸部321A内的塞栓322。壳主体321在其缸部321A具有第一缸内孔321a和一对轴向长孔321b、321b,并装配在电动马达310的马达外壳311内。一对轴向长孔321b、321b是引导往复式活塞330和各凸轮从动件342、343以使它们可在缸轴向上往复运动的导向单元。该一对轴向长孔321b、321b在泵壳体320的圆周方向上间隔180度而形成。
另外,在壳主体321的缸部321A上形成有直径比往复式活塞330的外径大的容纳内孔321c。另外,壳主体321在其环状凸缘部321B具有单一的吸入端口321d和单一的排出端口321e,吸入端口321d与储存器To连接,排出端口321e与液压致动装置(省略图示)连接。
塞栓322具有在缸轴向上与上述的第一缸内孔321a离开预定量而同轴设置的第二缸内孔322a,并经大中小三个密封环323、324、325而液密地并且同轴地配合在壳主体321的缸部321A中的阶梯内孔内,而且通过设置在储压器ACC的外壳ACCa上的塞栓部ACCa1来防止了该塞栓322脱落。塞栓322的第二缸内孔322a形成为与壳主体321的第一缸内孔321a具有相同的直径。
往复式活塞330具有在缸轴向上可滑动地嵌合在第一缸内孔321a内而形成第一泵室R1的小直径的第一活塞部331、以及在缸轴向上可滑动地嵌合在第二缸内孔322a内而形成第二泵室R2的小直径的第二活塞部332。该往复式活塞330与各缸内孔321a、322a同轴配置,并且以可沿缸轴向往复运动的方式装配在泵壳体320内。第一活塞部331与第二活塞部332被形成为具有相同的直径(承受流体压力的面积相同)。另外,在往复式活塞330的大直径轴部的中央形成有沿径向贯穿的安装孔333,在该安装孔333中同轴地装配有阀柱塞344、第一凸轮从动件342以及第二凸轮从动件343,该阀柱塞344将安装孔333内部划分成两部分。
另外,在往复式活塞330的内部形成有第一导通道334和第二导通道335,第一导通道334将第一泵室R1的流体压力(油压)引向各凸轮从动件342、343,以将各凸轮从动件342、343压靠到凸轮部件341上,第二导通道335将第二泵室R2的流体压力(油压)引向各凸轮从动件342、343,以将各凸轮从动件342、343压靠到凸轮部件341上。第一导通道334的一端与第一泵室R1连通,并且另一端与第一凸轮从动件342和阀柱塞344之间的压力室连通。第二导通道335的一端与第二泵室R2连通,并且另一端与第二凸轮从动件343和阀柱塞344之间的压力室连通。
转子313的圆筒部件313a同轴地配置在泵壳体320的圆筒状缸部321A外周,并且以相对于泵壳体320可绕轴线Lo旋转的方式且液密地经由一对轴承315、316和一对环形密封部件317、318而装配在泵壳体320上。一对轴承315、316在轴向上分开预定量而配置,并以在轴向上隔着凸轮部件341的方式夹装在泵壳体320和转子313的圆筒部件313a之间,使得圆筒部件313a相对于泵壳体320可旋转。
一对环形密封部件317、318在轴向上分开预定量而配置,并以在轴向上隔着凸轮部件341和两个轴承315、316的方式夹装在泵壳体320和转子313的圆筒部件313a之间,从而液密地密封泵壳体320和圆筒部件313a之间。形成于泵壳体320和圆筒部件313a之间并容纳轴承315、316和凸轮部件341等的外侧腔室Rb经由设置在泵壳体320上的轴向长孔321b、321b与形成于泵壳体320和往复式活塞330之间的内侧腔室Ra连通,并在两个腔室Ra、Rb的内部充满有流体(工作油)。
凸轮部件341由在缸轴向上相连的一对凸轮套筒2341A、341B构成,并与转子313设置成一体(不能轴向移动并可与转子一起旋转),而且与转子313同轴配置。另外,凸轮部件341具有呈环状并在轴向上有变动的凸轮部341a,该凸轮部341a为凸轮槽,并与各凸轮从动件342、343的球342b、343b配合。凸轮槽341a具有从各凸轮从动件342、343的球342b、343b承受轴线方向的负载(图中上下方向的负载)和径向负载(图中左右方向的负载)的凸轮面(相对于缸轴向倾斜预定量的斜面凸轮),该凸轮面具有V字形的截面形状,并在转子313的圆周方向上具有偶数个几何周期(例如,两个几何周期)。因此,凸轮部件341通过转子313相对于泵壳体320和往复式活塞330旋转一圈而可使往复式活塞330往复运动偶数次。
各凸轮从动件342、343包括装配在往复式活塞330上的负载传递活塞342a、343a;以及可滚动地装配在该负载传递活塞342a、343a的顶端部并可滚动地与凸轮部件341的凸轮部341a配合的球(滚动体)342b、343b。另外,各凸轮从动件342、343利用在与轴线Lo垂直的径向上伸出的端部、即利用球342b、343b与凸轮部件341的凸轮部(凸轮槽)341a配合,并通过相对于凸轮部件341进行相对旋转来在缸轴向(图中的上下方向)上移动。
各负载传递活塞342a、343a具有相同的直径(承受流体压力的面积相同),并且以可在往复式活塞330的径向上滑动的方式嵌合在往复式活塞330的安装孔333内。在各负载传递活塞342a、343a的顶端部(外端部)形成有将球342b、343b可滚动地支撑的锥面(球支撑部)。另外,在各负载传递活塞342a、343a的内端部形成有使阀柱塞344的球状阀部可落座和离座的阀座。另外,在各负载传递活塞342a、343a的轴心部设有将各泵室R1、R2的流体压力引向球支撑部的小直径的连通孔(孔口)342a1、343a1。
阀柱塞344与两个凸轮从动件342、343一起构成了将第一泵室R1和第二泵室R2中压力更高的那一侧的流体压力引向第一凸轮从动件342和第二凸轮从动件343的切换阀。该阀柱塞344是同轴地安装在形成于第一凸轮从动件342内端的阀座和形成于第二凸轮从动件343内端的阀座之间的阀体,并以可向轴向滑动的方式嵌合在安装孔333内。该阀柱塞344通过作用在其两个端部上的流体压力的差来在安装孔333内轴向滑动并落到任一阀座中。另外,在阀柱塞344的轴心设有沿轴向贯穿的小直径的连通孔(孔口)344a。
吸入通道Pi包括:连接储存器To和内侧腔室Ra的主吸入通道、作为连接内侧腔室Ra和第一泵室R1的分支吸入通道的第一吸入通道Pi1、以及作为连接内侧腔室Ra和第二泵室R2的分支吸入通道的第二吸入通道Pi2。在第一吸入通道Pi1中配置有第一吸入单向阀Vi1,流体(工作油)可通过第一吸入单向阀Vi1被吸入第一泵室R1中。在第二吸入通道Pi2中配置有第二吸入单向阀Vi2,流体(工作油)可通过第二吸入单向阀Vi2被吸入第二泵室R2中。
排出通道Po包括:与液压致动装置(省略图示)连接的主排出通道、作为连接该主排出通道和第一泵室R1的分支吸入通道的第一排出通道Po1、以及作为连接主排出通道和第二泵室R2的分支吸入通道的第二排出通道Po2。在第一排出通道Po1中配置有第一排出单向阀Vo1,压力流体(压力油)可从第一泵室R1通过第一排出单向阀Vo1被排到主排出通道中。在第二排出通道Po2中配置有第二排出单向阀Vo2,压力流体(压力油)可从第二泵室R2通过第二排出单向阀Vo2被排到主排出通道中。另外,排到主排出通道中的压力流体(压力油)可通过设置在储压器ACC的塞栓部ACCa1上的连通孔ACCa2被储压在储压器ACC内,并且可向液压致动装置(省略图示)供应。另外,向液压致动装置(省略图示)供应的压力流体(压力油)回流到储存器中。
在如上构成的第三实施方式的泵装置PM3中,当转子313被电动马达310旋转驱动时,运动转换机构340将转子313相对泵壳体320和往复式活塞330所进行的相对旋转运动转换成往复式活塞330的往复运动,从而往复式活塞330沿着缸轴向往复运动(泵工作)。由此,各泵室R1、R2的容积分别增减,从而通过吸入通道Pi吸入各泵室R1、R2内的流体(工作油)从各泵室R1、R2通过排出通道Po被排向液压致动装置(省略图示),并被储压在储压器ACC的储压室内。
在该第三实施方式的泵装置PM3中,由于将各泵室R1、R2的流体压力(油压)通过设置在往复式活塞330中的各通道334、335引向各凸轮从动件342、342,因此可利用各泵室R1、R2的流体压力(油压)将各凸轮从动件342、342压靠在凸轮部件341上。因此,不管该泵装置PM3的排出压力如何,都能可靠地(当排出压高时以高压,或者当排出压低时以低压)将各凸轮从动件342、343压靠到凸轮部件341上,从而可提高泵效率。而且,可通过简单的结构(通过设置在往复式活塞330中的通道334、335)来抑制各凸轮从动件342、343与凸轮部件341之间松动。
另外,在该第三实施方式的泵装置PM3中,各凸轮从动件342、343包括:装配在往复式活塞330上的负载传递活塞342a、343a、以及可滚动地装配在该负载传递活塞342a、343a的顶端部并与凸轮部件341配合的球342b、343b,并且在负载传递活塞342a、343a中设置有向负载传递活塞342a、343a的球支撑部引导各泵室R1、R2的流体压力(油压)的小直径的连通孔342a1、343a1。因此,各泵室R1、R2的流体压力(油压)被引向负载传递活塞342a、343a的球支撑部,从而能够降低负载传递活塞342a、343a与球342b、343b的接触负载,可降低负载传递活塞342a、343a与球342b、343b之间的滑动阻力和磨耗量。
另外,在该第三实施方式的泵装置PM3中,在负载传递活塞342a、343a的顶端部形成了将球342b、343b可滚动地支撑的锥面,并且将负载传递活塞342a、343a上的连通孔342a1、343a1设置为小直径(孔口)。因此,通过将锥面设置为大直径,能够降低负载传递活塞342a、343a与球342b、343b的接触负载,并且,通过将孔口直径设置为小直径,能够降低通过负载传递活塞342a、343a和球342b、343b之间向低压侧泄漏的流体(工作油)的泄漏量,从而可同时实现所述接触负载与流体泄漏量的降低。
另外,在该第三实施方式的泵装置PM3中,泵壳体320所具有的缸内孔是在缸轴向上分开预定量而同轴设定的第一缸内孔321a和第二缸内孔322a这两个内孔,并在往复式活塞330上一体地设置了被嵌合在第一缸内孔321a内而形成第一泵室R1的第一活塞部331、以及被嵌合在第二缸内孔322a内而形成第二泵室R2的第二活塞部132。
因此,可实现该泵装置PM3的紧凑化。另外,由于在缸轴向上分开预定量而同轴地设定了第一缸内孔321a和第二缸内孔322a,因此可延长往复式活塞330的导向长度(支撑跨矩),抑制了往复式活塞330与泵壳体320之间的翘力,从而可减少由此引起的该泵装置PM3中的机械损失。
另外,在该第三实施方式的泵装置PM3中,在泵壳体320中的第一缸内孔321a和第二缸内孔322a之间形成有直径比往复式活塞330的外径大的容纳内孔321a,在该容纳内孔321a和往复式活塞330之间形成有腔室Ra,腔室Ra和第一泵室R1通过吸入通道Pi1而连接,并且腔室Ra和第二泵室R2通过吸入通道Pi2而连接。因此,在该泵装置PM1的吸入路径中能够共用内侧腔室Ra,不必单独设置两个泵室用的吸入端口,通过将单一的吸入端口321d和腔室Ra连通起来,可简单地构成泵装置PM3的吸入路径。
另外,在该第三实施方式的泵装置PM3中,采用了同轴地配置在往复式活塞130的安装孔333中并分别压靠在凸轮部件341上的第一凸轮从动件342和第二凸轮从动件343,并且在这些凸轮从动件342、343之间配置柱塞344,并通过由两个凸轮从动件342、343和柱塞344构成的切换阀来将第一泵室R1和第二泵室R2中压力更高的那一侧的流体压力引向各凸轮从动件342、343。
因此,可阻止第一泵室R1和第二泵室R2中压力更低的那一侧的流体压力被引向两个凸轮从动件342、342,从而各凸轮从动件342、342难以沿往复式活塞330的径向从凸轮部件341被推回,可提高各泵室R1、R2中的吸入效率。另外,由于通过两个凸轮从动件342、343和阀柱塞344来构成了上述切换阀,有效地利用了两个凸轮从动件342、343,因此可简单地构成该切换阀。
图8和图9示出了本发明的电动式推力活塞泵装置的第四实施方式,该第四实施方式的泵装置PM4可由电动马达410驱动。另外,在该第四实施方式的泵装置PM4上一体地装配有储压器ACC,并且从泵装置PM4排出的压力流体(压力油)被储压在储压器ACC内。储压器ACC的结构与上述第一实施方式中的储压器ACC的结构相同,因此标注相同标号并省略说明。另外,电动马达410的结构与上述第一实施方式中的电动马达110的结构相同,因此标注百位数为4而其他位数相同的标号并省略说明。
泵装置PM4包括:泵壳体420;装配在该泵壳体420内的往复式活塞430;以及作为运动转换机构440的凸轮部件441、第一凸轮从动件442、以及第二凸轮从动件443,该运动转换机构440将电动马达410中的转子413相对泵壳体420和往复式活塞430所进行的相对旋转运动转换成往复式活塞430的往复运动。另外,泵装置PM4包括吸入通道Pi和排出通道Po。
在该泵装置PM4中采用了与第一实施方式的第一单向阀136和第二单向阀137相当的第一单向阀436和第二单向阀437,以替代第三实施方式的由两个凸轮从动件342、343和阀柱塞344构成的切换阀。另外,其它的结构与上述第三实施方式的结构相同,因此标注百位数为4而其他位数相同的标号并省略说明。
除第三实施方式中由两个凸轮从动件342、343和阀柱塞344构成的切换阀所起的作用效果以外,如上构成的第四实施方式可获得与第三实施方式相同的作用效果。另外,可获得与上述第一实施方式中由第一单向阀136和第二单向阀137所起的作用效果相同的作用效果。因此,省略对该第四实施方式的作用效果的说明。
在上述的各实施方式中,将电动式推力活塞泵装置构成为双作用式(构成为在往复式活塞的两端部分别提供泵工作)来实施了本发明,但是也可以将电动式推力活塞泵装置构成为单作用式(构成为只在往复式活塞的任一端部提供泵工作)来实施本发明。
另外,在上述的各实施方式中,本发明被实施于吸入泵室和从泵室排出的流体为工作油的液压用的推力活塞泵装置中,但是本发明也可以同样地或者经过适当变更后实施于吸入泵室和从泵室排出的流体为空气的气压用的推力活塞泵装置中。
Claims (15)
1.一种电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
在电动马达的定子内配置有筒状的转子,在该转子内同轴地容纳有泵壳体的缸部,在该缸部的缸内孔中装配有可在缸轴向上往复运动并在所述缸内孔中形成泵室的往复式活塞,在所述泵壳体中设有可将流体吸入所述泵室内的吸入通道和可从所述泵室排出流体的排出通道,并且在所述往复式活塞和所述转子之间设有将所述转子的旋转运动转换成所述往复式活塞的往复运动的运动转换机构,
所述缸部所具有的缸内孔是在缸轴向上分开预定量而同轴设定的第一缸内孔和第二缸内孔这两个缸内孔,并且,在所述往复式活塞上一体地设有与所述第一缸内孔嵌合来形成第一泵室的第一活塞部、以及与所述第二缸内孔嵌合来形成第二泵室的第二活塞部。
2.如权利要求1所述的电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
所述运动转换机构为包括凸轮和凸轮从动件的凸轮机构,其中,所述凸轮与所述转子一体地旋转并在内周具有凸轮槽,所述凸轮从动件被装配在所述往复式活塞上并与所述凸轮槽配合,并且与所述往复式活塞一体地沿缸轴向移动。
3.如权利要求1所述的电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
所述泵壳体具有在一侧封闭所述电动马达的马达外壳的凸缘部,并在该凸缘部的另一侧装配有储压通过所述往复式活塞的往复运动而排出的流体的储压器。
4.如权利要求2所述的电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
所述泵壳体具有在一侧封闭所述电动马达的马达外壳的凸缘部,并在该凸缘部的另一侧装配有储压通过所述往复式活塞的往复运动而排出的流体的储压器。
5.如权利要求1所述的电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
所述运动转换机构包括凸轮从动件和一体地设置在所述转子上的凸轮,所述凸轮从动件以相对于所述往复式活塞可径向移动并可与所述往复式活塞一体地沿缸轴向移动的方式装配在所述往复式活塞上,并相对于所述缸部可沿缸轴向移动但不能旋转,而且与所述凸轮配合,
在所述往复式活塞中设有导通道,该导通道将所述泵室的流体压力引向所述凸轮从动件,以将所述凸轮从动件压靠到所述凸轮上。
6.如权利要求5所述的电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
所述凸轮是相对于缸轴向倾斜预定量的斜面凸轮,并且,由所述泵室的流体压力施加在所述凸轮从动件上的径向负载所产生的缸轴向的作用力被设定成大于或等于由所述泵室的流体压力施加在所述往复式活塞上的缸轴向负载。
7.如权利要求5所述的电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
所述凸轮从动件包括:装配在所述往复式活塞上的负载传递活塞、以及可滚动地装配在该负载传递活塞的顶端部上并与所述凸轮配合的滚动体,
将所述泵室的流体压力引向所述负载传递活塞的滚动体支持部的连通孔被设置在所述负载传递活塞中。
8.如权利要求7所述的电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
在所述负载传递活塞的顶端部形成有将所述滚动体可滚动地支撑的锥面,并且,在设置于所述负载传递活塞的连通孔中设有孔口。
9.如权利要求7所述的电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
承受通过设置在所述负载传递活塞中的连通孔而引来的流体压力的所述滚动体的受压面积被设定成稍小于承受通过设置在所述往复式活塞中的导通道而引来的流体压力的所述负载传递活塞的受压面积。
10.如权利要求1所述的电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
在所述缸部中的所述第一缸内孔和所述第二缸内孔之间形成有直径比所述往复式活塞的外径大的容纳内孔,在该容纳内孔和所述往复式活塞之间形成有腔室,该腔室与第一泵室通过第一吸入通道而连接,所述腔室与第二泵室通过第二吸入通道而连接。
11.如权利要求5所述的电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
所述凸轮从动件包括:受所述第一泵室的流体压力而压靠到所述凸轮上的第一凸轮从动件、以及受所述第二泵室的流体压力而压靠到所述凸轮上的第二凸轮从动件。
12.如权利要求5所述的电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
所述凸轮从动件包括彼此同轴配置并分别压靠在所述凸轮上的第一凸轮从动件和第二凸轮从动件,并且,在所述往复式活塞中设有切换阀,该切换阀将所述第一泵室和所述第二泵室中压力更高的那一侧的流体压力引向所述第一凸轮从动件和所述第二凸轮从动件。
13.如权利要求12所述的电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
所述切换阀包括:与所述第一凸轮从动件和所述第二凸轮从动件同轴地、且可轴向移动地配置在所述第一凸轮从动件和所述第二凸轮从动件之间的阀体、以及分别形成在所述第一凸轮从动件和所述第二凸轮从动件上并使所述阀体可落座和离座的一对阀座。
14.如权利要求12所述的电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
所述切换阀包括第一单向阀和第二单向阀,其中,所述第一单向阀被配置在设置于所述往复式活塞中并与所述第一泵室连通的第一导通道中,并阻止向所述第一泵室的流动,所述第二单向阀被配置在设置于所述往复式活塞中并与所述第二泵室连通的第二导通道中,并阻止向所述第二泵室的流动。
15.如权利要求14所述的电动式推力活塞泵装置,其特征在于,
所述各单向阀被配置成当所述各泵室中的排出过程结束时其阀体通过所述往复式活塞的往复运动的加速度而自行关闭。
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