CN102439307B - 用于液压泵的回中机构 - Google Patents

Abstract

一种液压泵，包括：外壳(12)、缸体(14)、多个活塞(16)、斜盘(18)、耳轴臂(22)、第一偏置组件(54)以及第二偏置组件(56)。缸体包括多个活塞室。斜盘与活塞配合。斜盘绕枢转轴线(80)枢转。耳轴臂包括圆柱形轴杆部分(140)和凸轮部分(142)，凸轮部分(142)与轴杆部分连接。耳轴臂控制斜盘的枢转移动。圆柱形轴杆部分限定耳轴臂旋转轴线(144)。凸轮部分包括第一侧向凸轮表面(154)和第二侧向凸轮表面(156)。第一偏置组件(54)第一方向上朝中立位置挤压凸轮部分。第二偏置组件(56)在第二方向上朝中立位置挤压凸轮部分。第二方向与第一方向相反。

Description

用于液压泵的回中机构

技术领域

本发明涉及用于液压轴向泵的回中(return to neutral，“RTN”)机构和包括这种RTN机构的液压泵。

背景技术

液压轴向活塞泵常常通过液压回路液压地连接到液压马达。该泵通常受到输入轴杆驱动，而该输入轴杆连接到滑轮和皮带。滑轮和皮带连接到内燃机。泵中的轴向活塞啮合可枢转的斜盘且随着泵旋转，活塞啮合斜盘。活塞的移动导致液压流体从泵移动到马达。斜盘的枢转移动通常受到耳轴臂控制，耳轴臂经由联动装置(linkage)连接到手控或脚踏机构，手控或脚踏机构受到包括该液压泵和马达的车辆的操作者控制。

上文所述的液压泵具有中立位置(neutral position)，在中立位置，液压泵并不在轴向上移动，使得泵的旋转并不造成液压流体从泵出来的任何移动。当不再施加力以使耳轴臂旋转时，RTN机构运作斜盘以使得斜盘返回到中立位置。这种装置能最小化车辆非计划移动且也可在车辆操作者不再能使用手控或脚踏机构的情况下使得泵回中，手控或脚踏机构通过联动装置连接到耳轴臂。

发明内容

具有改进的回中机构设计的液压泵包括外壳、缸体(cylinder block)、多个活塞、斜盘(swash plate)、耳轴臂(trunnion arm)，第一偏置组件和第二偏置组件。缸体安置成用于在所述外壳内旋转移动且包括多个活塞室。缸体绕缸体旋转轴线旋转。每个活塞均容纳于相应活塞室内。斜盘安置成用于在外壳中枢转移动且与活塞配合以改变活塞室的工作体积。斜盘绕枢转轴线枢转。耳轴臂包括圆柱形轴杆部分和凸轮部分，凸轮部分与轴杆部分连接或者与之一体地形成。耳轴臂与斜盘操作上连接以控制斜盘的枢转移动。圆柱形轴杆部分限定耳轴臂旋转轴线，耳轴臂旋转轴线平行于枢转轴线且枢转轴线移位开。凸轮部分安置于外壳内且包括第一侧向凸轮表面和第二侧向凸轮表面，第一侧向凸轮表面和第二侧向凸轮表面安置于凸轮部分轴线的相对侧上，凸轮部分轴线延伸穿过凸轮部分，与耳轴臂旋转轴线相交且垂直于耳轴臂旋转轴线。第一偏置组件安置于外壳中且与第一侧向凸轮表面配合以在第一方向上朝中立位置挤压该凸轮部分。第二偏置组件安置于外壳中且与第二侧向凸轮表面配合以在第二方向上朝中立位置挤压该凸轮部分。第二方向与第一方向相反。

用于液压轴向活塞泵的回中(“RTN”)机构的示例包括凸轮部分，其与耳轴臂的圆柱形部分连接或者与之一体地形成，耳轴臂具有耳轴臂旋转轴线且在操作上与液压泵的斜盘连接。该凸轮部分位于液压泵中且包括第一弯曲侧向凸轮表面泵和第二弯曲侧向凸轮表面，第一弯曲侧向凸轮表面和第二弯曲侧向凸轮表面安置于对称凸轮部分轴线(symmetrical cam portionaxis)的相对侧上，凸轮部分轴线延伸穿过凸轮部分，与耳轴臂旋转轴线相交且垂直于耳轴臂旋转轴线。RTN机构还包括第一偏置组件和第二偏置组件。第一偏置组件位于液压泵中且与第一侧向凸轮表面配合以在第一方向上朝中立位置挤压该凸轮部分。第二偏置组件位于液压泵中且与第二侧向凸轮表面配合以在第二方向上朝中立位置挤压该凸轮部分。第二方向与第一方向相反。

附图说明

图1是包括改进的回中(“RTN”)机构的液压轴向泵的分解示图。

图2是图1所示的泵的外壳侧部截取的截面图，其示出RTN机构。

图3是液压泵的另一截面图。

具体实施方式

参看图1，液压泵10包括外壳12、缸体14、多个活塞16、斜盘18、耳轴臂22、第一偏置组件24和第二偏置组件26。偏置组件24和26与耳轴臂22配合以将泵10放置到中立位置，使得泵的旋转不会造成液压流体从泵流出到外部装置的任何移动，外部装置为例如液压马达，其连接到该泵。

在图示实施例中，泵10被构造为包括四个侧壁：第一侧壁30、第二侧壁32、第三侧壁34和第四侧壁36。侧壁30-36限定内腔室38、敞开的第一端42和敞开的第二端44。在图示实施例中，敞开的第一端42大体上为矩形或正方形构造，且敞开的第二端44大体上为圆形或圆柱形构造。内腔室38还包括切口46，切口46从腔室38向外延伸到外壳12的侧壁(第一侧壁30，如图所示)内。

外壳12还包括多个孔，这些孔从外壳12的外表面延伸到内腔室38内。举例而言，外壳12的第二壁32包括壳体泄放端口48，壳体泄放端口48从外壳12的外表面延伸到腔室38内。外壳12还可包括壳体泄放位置50。参看图3，壳体泄放位置50为大体上圆柱形孔，其起自外壳12的外表面，但不延伸穿过相应壁(例如第三壁34)到外壳12的内腔室38内。壳体泄放端口48和壳体泄放位置50可设于外壳12的、除图1所示的侧壁之外的侧壁上。外壳12还包括耳轴臂孔52(图3)，耳轴臂孔52从外壳的外表面(在所绘示的实施例中的第一侧壁30)延伸到内腔室内。耳轴臂22容纳于耳轴臂孔52内且延伸穿过耳轴臂孔52。

如在图2中更清楚地示出，外壳12还包括偏置组件孔，偏置组件孔可包括第一偏置组件孔54和第二偏置组件孔56。第一偏置组件孔54可包括邻近外壳12外表面的内螺纹埋头孔58。同样，第二偏置组件孔56也可包括邻近外壳12外表面的内螺纹埋头孔62。如在图2中更清楚地看出，在图示实施例中，第一偏置组件孔54大体上为圆柱形且与第二偏置组件孔56同轴，第二偏置组件孔56也大体上为圆柱形。

返回参看图1，缸体14安置成用于在外壳12内旋转移动且包括多个活塞室60(在图1中仅以虚线示出一个)。缸体14绕缸体旋转轴线62旋转(图3，缸体在图3中未图示)。每个活塞16还包括大体上圆柱形腔室64，腔室64容纳相应弹簧66，相应弹簧66使得每个活塞16朝向斜盘18偏置。缸体14还包括具有内花键72的中央孔68。中央孔68为圆柱形，具有与缸体旋转轴线62同轴的中心轴线。

斜盘18安置成用于在外壳12中枢转移动且与活塞16配合以改变所述活塞室60的工作体积。斜盘18绕枢转轴线80枢转。斜盘18包括形成于侧向平面外表面中的缺口(notch)82和用于容纳圆柱形斜盘轴承86的圆柱形凹口(recess)84。斜盘18还包括凸轴承表面88，其与摇架轴承92配合，摇架轴承92容纳于外壳12的内腔室38内。在缸体14绕缸体旋转轴线63旋转时(图3)，斜盘轴承86作用于活塞16上以改变活塞室60的工作体积。参看图3，斜盘18包括中央开口90。

返回参看图1，液压泵10还包括泄流盘(port plate)100，泄流盘100充当泵的上部外壳部分。泄流盘100封闭外壳12的第一端42。泄流盘100包括入口/出口开口102，入口/出口开口102与活塞室60流体连通且被构造为分别与返回管线和供应管线连接，向马达或由泵10驱动的其它外部装置提供流体。泄流盘100还可包括额外的孔，例如孔104，其被构造为用于容纳阀，例如释放阀(未图示)，该阀可结合到泵10内。泄流盘100还可包括流体供应入口106，流体供应入口106能与进料泵(未图示)连通，以向包括液压泵10的回路供应液压流体。泄流盘10使用例如螺栓108的常规紧固件附接到外壳12上。

图1所描绘的液压泵10还包括输入轴杆120，输入轴杆120能通过滑轮和皮带(未图示)或类似传动装置由例如内燃机的外部装置来驱动。通过外壳12的第二端44和斜盘18的中央开口90容纳输入轴杆120。输入轴杆120通过容纳于中央孔68内而与缸体14连接。输入轴杆120包括外花键122，外花键122与缸体14的中央孔68中的内花键72啮合，使得输入轴杆120绕缸体旋转轴线62的旋转导致缸体14绕缸体旋转轴线旋转。楔键(key)124与输入轴杆120连接，以允许与滑轮啮合以驱动输入轴杆。密封组件126容纳输入轴杆120，以在外壳的第二端44处密封外壳12的内腔室38。轴承组件128和弹簧132能在外壳腔室38内包围输入轴杆120。

在图示实施例中，耳轴臂22包括圆柱形轴杆部分140和凸轮部分142，凸轮部分142与轴杆部分连接或者与之一体地形成。耳轴臂22与斜盘18操作上连接以控制斜盘的枢转移动。参看图3，耳轴臂22的圆柱形轴杆部分140限定耳轴臂旋转轴杆144，耳轴臂旋转轴杆144平行于枢转轴线80且偏离枢转轴线80。圆柱形轴杆部分140延伸穿过形成于外壳12的第一侧壁30中的耳轴臂孔52。

耳轴臂22的凸轮部分142安置于外壳12内，且更具体地在腔室38的切口46内。参看图2，凸轮部分142包括第一侧向凸轮表面154和第二侧向凸轮表面156，第一侧向凸轮表面154和第二侧向凸轮表面156安置于凸轮部分轴线158的相对侧上，凸轮部分轴线158延伸穿过凸轮部分142，与耳轴臂旋转轴线144相交且垂直于耳轴臂旋转轴线。安置于外壳12中的第一偏置组件24与第一侧向凸轮表面154配合，以在第一方向上(在图2中向左)朝中立位置挤压凸轮部分。也安置于外壳12中的第二偏置组件26与第二侧向凸轮表面156配合，以在第二方向上(在图2中向右)朝中立位置挤压凸轮部分142。在图2中可明显看出，第二方向与第一方向相反。

继续参看图2，每个侧向凸轮表面154和156均为凸出的。在图示实施例中，每个侧向凸轮表面均在凸轮部分轴线158所在的平面中在穿过凸轮部分142所截取的截面中限定拐点(point of inflection)。举例而言，第一侧向凸轮表面限定第一拐点164且第二侧向凸轮表面156限定第二拐点166。图2描绘了处于中立位置的凸轮部分142且与每个拐点164和166相交的线168垂直于凸轮部分轴线158。通过提供这些拐点，在凸轮部分142远离中立位置旋转时，力矩臂，即，在耳轴臂旋转轴线144与凸轮部分142接触相应偏置组件24和26处之间的距离减小或保持大约相同。这种构造能减小使凸轮部分142朝向中立位置偏置所需的偏置力，且能减小泵10的操作者使凸轮部分142从中立位置旋转所需的力。

参看图1，泵10还包括滑块180。如上文所提到的那样，斜盘18包括缺口82。斜盘18中的缺口82容纳滑块180，以将耳轴臂22连接到斜盘18。滑块180包括圆柱形孔182。耳轴臂22包括容纳于滑块180的圆柱形孔182中的圆柱形延伸部184，如在图3中所图示的那样。返回参看图1，中空圆柱形套筒186容纳耳轴臂22的圆柱形部分140。套筒186容纳于耳轴臂孔52中。轴承和密封组件188还容纳耳轴臂22的圆柱形部分140且密封耳轴臂孔52。

参看图2，第一偏置组件24和第二偏置组件26各自安置于外壳12中。与外部安装的回中(“RTN”)机构相比，将偏置组件24和26放置于外壳12内会减少偏置组件向外部元件的暴露--而这是非常需要的。如上文所提到的那样，外壳12包括容纳第一偏置组件24的圆柱形第一偏置组件孔54和容纳第二偏置组件26的圆柱形第二偏置组件孔56。参看图2，每个偏置组件孔54和56均开口至外壳12中的容纳缸体14和耳轴臂22的凸轮部分142的腔室38。每个偏置组件24和26均从相应偏置组件孔54和56延伸到外壳的腔室38内，且更具体地延伸到切口46以及腔室内。每个偏置组件孔54和56均从外壳12的外表面延伸到外壳的腔室38内。更特别地，第一偏置组件孔54从外壳12的第二壁32的外表面延伸到腔室38内且第二偏置组件孔56从外壳12的第三壁36的外表面延伸到腔室38内。

第一偏置组件24包括压缩弹簧200、抵靠压缩弹簧的内端安放的弹簧座202和抵靠压缩弹簧的外端安放的弹簧保持器204。同样，第二偏置组件26包括压缩弹簧210、抵靠压缩弹簧的内端安放的弹簧座212和抵靠压缩弹簧的外端安放的弹簧保持器214。参看图2，偏置组件24和26各自包括压缩弹簧200和210，压缩弹簧200和210分别具有线圈轴线，线圈轴线是同轴的且垂直于斜盘18的枢转轴线80和耳轴臂旋转轴线144。第一压缩弹簧200由弹簧保持器204保持于第一偏置组件孔54中，弹簧保持器204拧入第一偏置组件孔54的螺纹部分58内。类似地，第二压缩弹簧210由第二弹簧保持器214保持于第二偏置组件孔56内，第二弹簧保持器214拧入第二偏置组件孔56的螺纹部分62内。第一弹簧座202接触耳轴臂22的凸轮部分142的第一侧向凸轮表面154，将凸轮部分142并因此将耳轴臂22在第一(在图2中向左)方向中偏置。第二弹簧座212接触凸轮部分142的第二侧向凸轮表面156，将凸轮部分142并因此将耳轴臂22在第二(在图2中向右)方向中偏置。在图示实施例中，凸轮部分142相对于凸轮部分轴线158而言是对称的。因此，由每个压缩弹簧200和210提供的偏置力可相等且彼此相反，使得耳轴臂22在任一方向的旋转均以均匀的方式朝向中立位置偏置。

在操作中，由操纵手柄或脚踏板的操作者绕耳轴臂旋转轴线144旋转耳轴臂22，手柄或脚踏板通过联动装置与耳轴臂连接。参看图2，在耳轴臂22的凸轮部分142以逆时针方向旋转的情况下，当移除了耳轴臂上的力时，第一偏置组件24以顺时针方向挤压凸轮部分142。如果耳轴臂22以顺时针方向旋转，则在移除了耳轴臂上的力时，第二偏置组件26作用于第二外侧凸轮表面156上，挤压耳轴臂的凸轮部分142以逆时针方向旋转耳轴臂。若需要，压缩弹簧202和210可由张力弹簧替换，在这种情况下张力弹簧附接到耳轴臂22的凸轮部分142且每个张力弹簧均挤压耳轴臂绕耳轴臂轴线144在相反方向的旋转移动。

在上文中具体地描述了液压泵和用于液压泵的RTN机构。在阅读和理解前文的详细描述时会联想到修改和更替。本发明并不仅限于上文所述的实施例和替代形式，而是宽泛地由随附权利要求和其等效范围限定。

应了解上文所公开的和其它的特征和功能中的各个特征和功能或者其替代或变型可根据需要组合为许多其它不同的系统或应用。而且可由本领域技术人员随后做出本发明的各种目前未预见或未预料的替代、修改、变型或改进，这些替代、修改、变型或改进也涵盖于随附权利要求中。

Claims (15)

1.一种液压泵，包括：

外壳；

缸体，其安置成用于在所述外壳内旋转移动且包括多个活塞室，其中所述缸体绕缸体旋转轴线旋转；

多个活塞，每个活塞均容纳于相应活塞室内；

斜盘，其安置成用于在所述外壳内枢转移动且与所述活塞配合以改变所述活塞室的工作体积，所述斜盘绕枢转轴线枢转；

耳轴臂，包括圆柱形轴杆部分和凸轮部分，所述凸轮部分与所述轴杆部分连接或一体地形成，所述耳轴臂与所述斜盘在操作上连接以控制所述斜盘的枢转移动，所述圆柱形轴杆部分限定耳轴臂旋转轴线，所述耳轴臂旋转轴线平行于所述枢转轴线且偏离所述枢转轴线，所述凸轮部分安置于所述外壳内且包括第一侧向凸轮表面和第二侧向凸轮表面，所述第一侧向凸轮表面和所述第二侧向凸轮表面安置于凸轮部分轴线的相对侧上，所述凸轮部分轴线延伸穿过所述凸轮部分，与所述耳轴臂旋转轴线相交且垂直于所述耳轴臂旋转轴线；

第一偏置组件，其安置于所述外壳中且与所述第一侧向凸轮表面配合以在第一方向上朝中立位置挤压所述凸轮部分；以及

第二偏置组件，其安置于所述外壳中且与所述第二侧向凸轮表面配合以在第二方向上朝所述中立位置挤压所述凸轮部分，其中所述第二方向与所述第一方向相反。

2.根据权利要求1所述的液压泵，其特征在于，所述凸轮部分关于所述凸轮部分轴线对称。

3.根据权利要求1所述的液压泵，其特征在于，每个侧向凸轮表面均具有凸出构造。

4.根据权利要求3所述的液压泵，其特征在于，每个侧向凸轮表面均限定拐点，其中与每个拐点都相交的线垂直于所述凸轮部分轴线。

5.根据权利要求3所述的液压泵，其特征在于，所述泵还包括：滑块，其中所述斜盘包括容纳所述滑块的缺口且所述耳轴臂包括容纳于所述滑块的圆柱形孔中的圆柱形延伸部，所述圆柱形延伸部的中心轴线与所述凸轮部分轴线相交。

6.根据权利要求1所述的液压泵，其特征在于，当所述凸轮部分处于所述中立位置时，所述凸轮部分轴线平行于所述缸体的旋转轴线。

7.根据权利要求1所述的液压泵，其特征在于，所述外壳包括容纳所述第一偏置组件的圆柱形第一偏置组件孔和容纳所述第二偏置组件的圆柱形第二偏置组件孔，每个偏置组件孔均开口至所述外壳中的容纳所述缸体和所述凸轮部分的腔室，每个偏置组件均从所述相应偏置组件孔延伸到所述腔室内。

8.根据权利要求7所述的液压泵，其特征在于，所述腔室包括从所述腔室向外延伸到所述外壳的侧壁内的切口，其中所述凸轮部分位于所述切口中。

9.根据权利要求7所述的液压泵，其特征在于，所述第一偏置组件孔与所述第二偏置组件孔同轴。

10.根据权利要求7所述的液压泵，其特征在于，每个偏置组件孔均从所述外壳的外表面延伸到所述外壳的所述腔室内。

11.根据权利要求5所述的液压泵，其特征在于，所述偏置组件各自包括具有线圈轴线的压缩弹簧，其中这些线圈轴线是同轴的且垂直于所述耳轴臂旋转轴线。

12.根据权利要求7所述的液压泵，其特征在于，每个偏置组件孔均从外壳的外表面延伸到所述外壳的所述腔室内。

13.一种用于液压轴向活塞泵的回中机构，所述回中机构包括：

凸轮部分，其与耳轴臂的圆柱形部分连接或者与之一体地形成，所述耳轴臂具有耳轴臂旋转轴线且在操作上与所述液压轴向活塞泵的斜盘连接，所述凸轮部分置于所述液压轴向活塞泵内且包括第一弯曲侧向凸轮表面和第二弯曲侧向凸轮表面，所述第一弯曲侧向凸轮表面和所述第二弯曲侧向凸轮表面安置于对称凸轮部分轴线的相对侧上，所述对称凸轮部分轴线延伸穿过所述凸轮部分，与所述耳轴臂旋转轴线相交且垂直于所述耳轴臂旋转轴线；

第一偏置组件，其位于所述液压轴向活塞泵中，与所述第一侧向凸轮表面配合以在第一方向上朝中立位置挤压所述凸轮部分；以及，

第二偏置组件，其位于所述液压轴向活塞泵中，与所述第二侧向凸轮表面配合以在第二方向上朝所述中立位置挤压所述凸轮部分，其中所述第二方向与所述第一方向相反。

14.根据权利要求13所述的用于液压轴向活塞泵的回中机构，其特征在于，每个侧向凸轮表面均限定拐点，其中当所述凸轮部分处于所述中立位置时与每个拐点相交的线垂直于所述凸轮部分轴线。

15.根据权利要求13所述的用于液压轴向活塞泵的回中机构，其特征在于，所述偏置组件各自包括具有线圈轴线的压缩弹簧，其中所述线圈轴线是同轴的且垂直于所述耳轴臂旋转轴线。

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