CN102483143A - 具有连接轭的液压装置 - Google Patents

Abstract

一个包括泵的液压装置，所述液压装置包括轭和关联的旋转组件。该泵轭包括一个桶状部和一个臂部。通过泵轭至少一个液体通道进行延伸。所述液压装置也包括一个马达，所述马达包括一个轭和一个关联的旋转组件。该马达轭也包括一个桶状部和一个臂部。通过马达轭至少一个液体通道进行延伸。泵轭的臂部与马达轭的臂部具有关联的连接部以用于将泵轭连接到马达轭，以使得泵轭中的至少一个液体通道能够与马达轭中的至少一个液体通道能够直接进行液体交换。

Description

具有连接轭的液压装置

相互参看的相关申请

本申请主张2009年2月24日提交的申请号为第12/391,433号的美国非临时专利申请的权利，并通过参考将该美国专利申请的全部内容并入本申请中。

技术领域

本发明涉及液压装置，具体地，本发明涉及一种具有连接轭的液压装置

背景技术

目前，典型的液压装置或传动装置包括一个液压泵和一个液压马达，两者共轭连接，这样，来自泵的液体被用来驱动马达。尽管液压设备，例如泵和马达，具有高功率密度，但是液压装置的输出功率值还是受到液压装置的物理大小限制。当对于特定应用需要额外功率时，则一般需要使用较大物理大小的液压装置。在许多利用液压装置作为动力的交通工具中，空间是很有限的。因此，对于这些交通工具增加液压装置的物理大小是不可能的。

图1中示意性地示出了现有液压装置10，液压装置10包括可变排量泵14以及可变排量马达12。泵14和马达12彼此通过液压导管15和16进行液体的交换，在运行过程中，其中之一位于高液压，另一个则位于低液压的情况。一般情况下，除了导管15和16液压装置10还包括其它硬件，例如，歧管和配件等，以用于与泵14和马达12进行液体连接。其它硬件进一步增加了液压装置10的大小和重量。

图2中示出了另一个现有技术中的液压装置20。液压装置20包括一个斜轴泵25以及一个斜马达26。泵25和马达26之间的液体传送通过液体导管传送，通过依附于端口缘以及歧管27C的固定歧管27A和27B进行液体路由。泵25和马达26之间的液体传送是在固定歧管27A和27B之间进行的。

因此，需要一种即不明显增加液压装置物理大小又可以增加功率输出的液压装置。如果泵和马达之间的液体连接的大小被减少，液压装置的总体大小可以保持不变，甚至当液压装置功率是在增加情况下，液压装置的大小也是可以保持不变的。

发明内容

在本发明的第一方面中，提出了一个包括泵的液压装置，该泵包括一个轭以及关联的用于接收液体和输出有液压的液体的旋转组件。该泵轭包括一个桶状部和一个臂部。通过泵轭至少一个液体通道进行延伸以用于与泵旋转组件进行液体交换。该液压装置还包括一个马达，该马达包括一个轭以及关联的用于接收具有液压的液体以及输出机械能的旋转组件。该马达轭包括一个桶状部和一个臂部。通过马达轭至少一个液体通道进行延伸以用于与马达旋转组件进行液体交换。泵轭的臂部和马达轭的臂部具有关联的连接部，以使得泵轭中的至少一个液体通道与马达轭中的至少一个液体通道能够直接进行液体的交换。连接部彼此之间是可转动，以使得泵轭和马达轭能够做相对转动，这样泵和马达之间至少一个具有可变排量。

附图说明

图1是现有技术中液压装置的示意性示意图；

图2是现有技术中具有固定歧管的液压装置的立体示意图；

图3是具有凹连接的液压单元轭的正视图；

图4是图3中置于液压组件上的液压单元轭的立体、部分剖视图；

图5是从图4示出的对立面观看的图3中的液压单元轭的立体、部分剖视图；

图6是具有凸连接的液压单元轭的正视图；

图7是置于液压旋转组件上的图6中的液压单元轭的立体、部分剖视图；

图8是从图7示出的对立面观看的图6的液压单元轭的立体、部分剖视图；

图9是本发明中液压装置的立体、部分剖视图，在该液压装置中泵和马达单元具有最大排量，并通过图3和图6中液压单元轭进行连接；

图10是本发明中具有零有效排量的泵和马达单元的液压装置的正视图；

图11是沿着图10中线11-11的剖视图；

图12是本发明中液压装置的俯视图，其中虚线示出了俯视图中无法显示的部分；

图13是沿着图12线13-13的剖视图；

图14是沿着图12线14-14的剖视图；

图15是通过图3图6中的液压单元轭连接的液压装置的第二实施例的部分立体图；

图16是示出分接液体导管的重液压装置的立体、部分剖视图；

图17是带有凹连接的两部分结构轭的爆炸立体图；

图18是图17中两部分结构轭的另一个爆炸立体图；以及

图19是具有一固定排量液压单元和一可变排量液压单元的液压装置的立体、部分剖视图。

具体实施方式

在参考附图图9中示出了本发明中一个液压装置50的结构。液压装置50包括壳1，在壳1中设置了两个液压单元30和40。在本发明实施例中，液压单元30为一个泵，液压单元40是一个马达。或者，液压单元30可以为马达，而液压单元40可以为一个泵。泵30包括一个用于驱动泵旋转组件的输入轴32，泵旋转组件在图9中以标识33部分地被示出。泵轭38与泵旋转组件33连接在一起，并且可围绕轴31转动以用于改变泵30的排量。类似地，马达40包括一输出轴42，该输出轴由一马达旋转组件43驱动。马达轭48与马达旋转组件43连接在一起，并可以围绕轴31进行旋转以用于改变马达40的排量。在本发明其它实施例中，可以固定一个泵轭或马达轭，而另一个为改变排量而设置为可旋转，以用于提供固定排量。

泵轭38和马达轭48每一个包括至少一个液体通道以用于与其关联的旋转组件进行液体的交换。在下述进一步的描述中，泵轭38和泵轭48可以连接起来，从而使得通过液体通道在两个旋转组件之间进行液体的交换。泵轭38和泵轭48是独立的，可以独立地旋转，从而为泵30和马达40进行排量的独立控制。通过使用通道在泵轭38和泵轭48之间进行液体的交换，相对于现有技术中具有液管道和用于连接泵和马达的歧管的液压装置，本发明中的液压装置50体积更小。轴32和轴42具有一个更大的范围以用于装配，相对于现有已知的设计，本发明中轴32和轴42之间所占的空间更小。图9中同时也示出了分接液体通道102和分接液体通道104以用于提供液体，可以通过孔或口，例如在图13和图14中用于向流道45和流道5提供液体。

图3中示出了泵轭38。图3中的虚线示出了无法从轭38的正视图无法看到的特征。例如，泵轭38包括一个凹连接或一个连接部，尽管如此，对于本领域技术人员来说，为了与对应的马达轭进行连接，泵轭可以是凹连接也可以是凸连接(可以参见关于图6至图8的描述)。泵轭38可以制成一个单一的、整体式的工件，例如，通过浇铸或铸型，优选地，采用金属材料制成，例如延性铁。

轭38包括一中心桶状部4，以用于支持旋转组件33。桶状部4包括一用于在轭38中辅助定位旋转组件33的对准凹槽6。对准柱7(在图4和图5中)由对准凹槽6接收，以用于相对于桶状部4进行旋转组件33的定位。

轭38也可以包括臂部2和臂部3，臂部2和臂部3臂部位于桶状部4的直接相对面。应注意臂部3是可选地。臂部2从桶状部4向下进行延伸，终止于轴承枢轴34A，并位于轴31的中心，如图3所示。凹连接35A的第一连接成员从轴承枢轴34A开始通过臂部2沿着轴31进行延伸。如图4所示，液体通道36和液体37从桶状部4开始延伸，通过臂部2并结束于凹连接35A。

液体通道36和37的开洞位于桶状部4中并分别与旋转组件33中的液体通道口23和液体通道口21连接。在凹连接35A处，液体通道36和37的开洞沿着轴31彼此向轴向分布，并通过旋转密封58彼此各自独立，该旋转密封58由凹连接35A承接，相对于凹连接35A也是安全的。液体通过通道36和37在凹连接35A和旋转组件33之间进行交换。在液压装置50的运行过程中，液体通道36和37中的一个传送高压液体(位于500psi到15,000psi的范围，但一般位于3,000到7,000psi)，而另一个液体通道37或36传送低压液体(一般为50到499psi)。

再参见图3，臂部3从桶状部4开始延伸并结束于轴承枢轴34B，位于轴31的中央位置。轴承枢轴34A和34B由轴承107承载(如图9所示)，为了使泵轭38能够与旋转组件33围绕轴31转动，该轴承由壳1支撑。一个或多个设定活塞39A和39B(分别如图4和图5所示)或其它配置装置可以被来带动轭38相对于壳1作相对转动，例如，配置装置可以是步进电机、电磁阀，甚至可以是人工调整索或杠杆等。液体流道5通过臂部3进行延伸并终止于分接通道口18，从而定位在圆柱连接17的周围，其中圆柱连接17在轴承枢轴34B内部沿着轴31的外表面按照放射形进行延伸。分接通道5可以与壳1中的固定液体通道口(未示出)进行液体的交换，以用于补充液体以及传输液体以用于冷却。

图6-8示出了马达轭48。图6中的虚线示出了从轭48的下视图无法看到的特征部分。例如，马达轭48被描述为具有一用于连接泵轭38凹连接的凸连接或连接部。马达轭48可以制成一个单一的、整体部件，例如通过铸造或铸模，优选地，马达轭由金属材料制成，例如延性铁。

马达轭48设置有一个中心桶状部19，以用于支撑旋转组件43。桶状部19可以包括一类似于图3中凹槽6的对准凹槽，用来接收对应的对准柱以用来在轭48中辅助定位旋转组件43。轭48同样也包括从桶状部的直接相对面延伸的臂部8和臂部9。应注意，臂部8是可选地。

图图6所示，臂部9从桶状部19向进行延伸，终止于轴承枢轴44A，并位于轴31的中心位置。一个均匀的圆柱形延长部35B沿着轴承枢轴44A的外表面、与桶状部19相对的轴向方向进行延伸。液体通道46(位于图7中)以及47(位于图8中)从桶状部19开始延伸，通过臂部9，并终止于放射状的开洞处，该开洞位于凸连接35B周围空间处。在旋转组件43中，桶状部19中的液体通道46以及47与液体通道口13(在图7中)以及11(在图8中)分别连接在一起。在凸连接35B处，液体通道46和47的放射状开洞沿着轴31彼此轴向分布。在凸连接35B与旋转组件43之间液体通过通道46和47进行交换。在液压装置50的运行过程中，液体通道46和47中的一个传送高压液体(压力位于500至15,000psi，一般情况下位于3000至7000psi之间)，而液体通道46和47中另一通道则用于传送低压液体(一般位于50到499psi)。

再参见图6，臂部8位于轴31的中心位置，从桶状部19向下开始延伸至轴承枢轴44B。轴承枢轴44A和44B被支撑以相对于壳1进行转动，从而使得马达轭48与关联的旋转组件43围绕轴31进行转动。一个或多个设定活塞49A(在图8中)以及49B(在图7中)或其它配置装置可以用来相对于壳1转动轭48，例如，步进马达、电磁阀，甚至可以是人工调整索或杠杆。液体分接通道45通过臂部8进行延伸到分接通道口22，该分接通道口位于圆柱形连接24的放射形周围，而圆柱形连接24在轴承枢轴44B中的放射形位置沿着轴31向外进行延伸。分接通道45可以与壳1中固定的液体通道口(未示出)进行液体的交换，以用于提供补充液体和传送液体以用于冷却。

图3和图6中的轭38和48可以共轭连接，也可以相互连接。当共轭连接时，轭48的凸连接35B插入到轭38的凹连接35A中，这样，通道36可以与通过46进行液体交换，通道37可以与通道47可以进行液体的交换。图9和图10示出了轭38和轭48的共轭连接。图11为沿着图10中的线11-11的剖视图，示出了被凹连接35A接收的凸连接35B。图11中示出了通道36和46的连接以及通道37和47的连接。图11也描述了用于在凸连接35B和凹连接35A之间密封的旋转密封58，并且进一步地用于在高液压通道和低液压通道之间的密封。用于支撑相对于壳1转动的轭38和轭48的轴承106和107在图11中也被显示出来。

图12、13和14进一步示出了本发明中的液压装置50。图12中的虚线表示了从轭38和轭48的正视图无法看到的特征部分。图13中的部分剖视图示出了从分接液体通道45到旋转组件43以及从旋转组件43通过通道46和36到旋转组件33的连续液体流路径。类似的，剖视图14示出了从分接液体通道5到旋转组件33以及从旋转组件33通过通道37和47到旋转组件43的连续液体流路径。

图15示出了本发明液压装置的第二个实施例。在图15中，无壳的液压装置50’被示出，以用于描述相互成一定角度的泵30中的轴32和马达40中的轴42，相对地，在图9中泵30中的轴32和马达40中的轴42则为平行配置。

为了提供更多的驱动力，可以通过结合本发明中两个液压装置配置出一台重液压装置。图16中示出了重液压部件70的一个实施例，在该部件中结合了之前描述的两台液压装置50A和50B。在图16的实施例中，泵30A和30B的轴连接在一起或，可选地，也可以使用同一个轴。齿轮73与泵轴结合在一起。同样地，马达40A和40B的轴也可以连接在一起，或可以使用同一个轴。齿轮75与马达轴结合在一起。图16也示出了用于平衡相对泵30A和30B之间液压的液体导管102A和102B，以及用于平衡相对马达40A和40B之间液压的液体导管104A和104B。液体导管102A、102B、104A和104B可以整合到壳外部的部件1A、1B、1C和1D，如图所示，该壳具有与圆柱形连接17和24对应的容器，以用于在分接通道口(例如，图6中的通道口22)与关联的液体导管102A、102B、104A和104B之间进行液体的交换。

在闭环液压系统中，较优地，可以通过增加补给线压力向系统补充液体以用于补充由于漏油而丢失的液体。这可以通过分接液体导管102A、102B、104A和104B中一个，并提供相应的低压补充液来实现。同样也可以在闭环液压系统中包括一个热液体冲洗子系统以用于从主驱动环移除少数液体进而被冷却。在本发明中，热液体冲洗地可以通过分接液体导管102A、102B、104A和104B来完成。传统闭环液压系统一般包括一外部导管以用于提供补充液体以及用于冲洗。因此，无需在轭中包括一整合管道。在本发明该实施例中，在泵和马达之间无需配置外部歧管或导管，因此每个轭中包括一带有独立液体连接的分接液体通道。在外部的壳中可以设置阀门(未示出)以用于控制液体流入和流出分接液体导管102A、102B、104A和104B。

图17和图18示出了两部分的轭的设计。虽然图17和图18示出了具有凹连接35A的轭80，但是带有凸连接的轭也可以以两部分的轭的设计。轭80包括一顶盖82以及基体部88，该基体部可以与扣件84装配在一起。在顶盖82和基体部88上形成有用于接收扣件84的洞。垫圈86置于顶盖82和基体部88之间以用于提供液体密封。在图17和图18中的通道，如通道36和37被分为两个独立的部分，当顶盖82紧贴上基体部88时，两部分连接在一起。关联的旋转组件(未示出)通过基体部88上的洞81进行延伸，这样，旋转组件的部分结合通道36和37可以流状地与通道口91和92(图18)连接。用于轭80的设定活塞被密封在基体部88的竖体部83。竖体部83可以与基体部88一体成形，或作为独立的结构插入基体部对应的结构中。

一些静液体装置构造可能要求泵或马达中的一个具有一固定的排量，而另一个具有可变的排量。如图19所示，前面描述的轭可以与固定排量的泵或马达一起使用。在图19中，液压装置110包括结合有旋转组件119的固定轭112以及可变轭115(在图中以两部分的轭示出)，这两者都位于壳114内。如前所述，在固定轭112中的液体通道可以与可旋转或可变的轭115中液体通道进行液体的交换。

尽管本发明的原理、实施例以及运行在本发明中被详细描述，但揭露的这些特定实施例并不构成本发明的限定。例如，泵轭也可以包括凸连接，马达轭也可以包括凹连接。同样，轭可以多个两部分构成。进一步地，凸连接和凹连接中的通道口一个或两个可以是沿轴向的，而不是沿径向的。在这里对于本领域的技术人员来说，任何针对本实施例的显而易见的修改都位于本发明的精神和原则之内。

Claims (24)

1.一种液压装置，包括：

一个泵，所述泵包括一个轭和关联的用于接收液压液体和利用压力输出液压液体的旋转组件，该泵轭包括一桶状部和一臂部，以及至少一个通过泵轭延伸的液体通道，以用于与泵旋转组件进行液体的交换；

一个马达，所述马达包括一个轭和关联的用于接收液压液体压力以及输出机械能的旋转组件，马达轭包括一桶状部和臂部，以及至少一个通过马达轭延伸的液体通道，以用于与马达旋转组件进行液体交换；

泵轭的臂部和马达轭的臂部具有关联的连接部，以使得泵轭中的至少一个液体通道与马达轭中的至少一个液体通道进行液体交换，连接部彼此之间是可转动的以使得在泵轭和马达轭之间作相对转动，使得泵和马达之中至少一个具有一个可变的排量。

2.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，泵轭和马达轭都是可转动的，以用于形成泵轭和马达轭两者的可变排量，泵轭和马达轭的可转动彼此相互独立。

3.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，泵轭与马达轭的关联连接部包括一凸连接和一关联的凹连接，所述凹连接用于接收所述凸连接以用于连接泵轭和马达轭。

4.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，至少一个通过泵轭延伸的液体通道通过泵轭的桶状部和臂部进行延伸，至少一个通过马达轭延伸的液体通道通过马达轭的桶状部和臂部进行延伸。

5.如权利要求2所述的液压装置，其特征在于，所述装置进一步包括用于独立配置两个轭的配置装置，以用于改变泵轭和马达轭的排量。

6.如权利要求5所述的液压装置，其特征在于，所述配置装置包括设定活塞。

7.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，所述连接部包括沿着径向或轴向的相应通道口。

8.如权利要求3所述的液压装置，其特征在于，所述凸连接包括一外表面，所述外表面至少包括一个放射状开洞，所述凹连接包括一内表面，所述内表面至少包括一个放射状开洞，以用于与所述凸连接的放射状开洞进行液体交换。

9.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，两个液体通道通过泵轭进行延伸，两个液体通过通过马达轭进行延伸，泵轭的第一液体通道直接与马达轭的第一液体通道进行液体交换，泵轭的第二液体通道直接与马达轭的第二液体通道进行液体交换。

10.如权利要求9所述的液压装置，其特征在于，泵轭和马达轭关联的连接部包括一凸连接和关联的凹连接，所述凹连接接收所述凸连接以使得泵轭和马达轭进行液体连接。

11.如权利要求10所述的液压装置，其特征在于，所述凸连接包括一外表面，所述外表面包括至少两个放射状开洞，其中一个开洞与通过各自臂部的延伸的液体通道进行连接，所述凹连接包括一内表面，所述内表面包括至少两个放射状开洞，其中一个开洞与通过各自臂部的延伸的液体通道进行连接，以及其中一个与凸连接外表面中的一个放射状开洞进行连接。

12.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，泵轭和马达轭中的至少一个为一体成形的整体结构。

13.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，泵轭和马达轭中的至少一个由相互紧贴的多部分组成。

14.如权利要求13所述的液压装置，其特征在于，多部分横断所述液体通道，使液体通道变成不连续。

15.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，泵轭和马达轭中的至少一个进一步包括从桶状部沿着臂部的相对方向进行延伸的第二臂部。

16.如权利要求15所述的液压装置，其特征在于，至少一个分接液体通道通过第二臂部和连接的轭的桶状部进行延伸，并与连接的旋转组件进行液体交换。

17.如权利要求15所述的液压装置，其特征在于，泵轭和马达轭中的另一个也包括从桶状部沿着臂部的相对方向进行延伸的第二臂部。

18.如权利要求17所述的液压装置，其特征在于，至少一个分接液体通道通过第二臂部和泵轭和马达轭中的另一个的桶状部进行延伸，并与连接的旋转组件进行液体交换。

19.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，所述泵和马达组成第一液压部件，所述液压装置进一步包括第二液压部件，所述第二液压部件包括一个具有一个关联轭的第二泵，以及一个具有一个关联轭的第二马达，第一和第二液压部件被排列使两者的轴互成镜像，以使得泵的所有轴一起被固定，以及马达的所有轴一起被固定。

20.如权利要求19所述的液压装置，其特征在于，所述液压装置进一步包括用于对于一起固定的泵轴安全的机械输入装置，以及用于对于一起固定的马达轴安全的机械输出装置。

21.如权利要求19所述的液压装置，其特征在于，所述液压装置进一步包括导管，通过导管使得相对的泵之间、相对的马达之间的液压得到平衡。

22.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，所述液压装置进一步包括一个可旋转的支撑泵轭和马达轭的壳。

23.如权利要求22所述的液压装置，其特征在于，所述液压装置进一步包括用于独立配置各个轭的配置装置。

24.如权利要求23所述的液压装置，其特征在于，所述配置装置固定于所述壳上。

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