CN104797818B - 无卷边活塞‑滑靴组件 - Google Patents

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Abstract

一种用在如活塞马达或活塞泵的液压装置中的活塞‑滑靴组件以及用于装配活塞‑滑靴组件的方法。该组件包括活塞和滑靴，且活塞或滑靴中的至少一者包括球且另一者包括凹窝。该球被保持在凹窝中而无需凹窝的卷边、模锻或弯曲。

Description

无卷边活塞-滑靴组件
相关申请数据
本申请要求2012年11月1日提交的申请号为61/721,095的美国临时申请的优先权，在此该美国临时申请通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体涉及活塞泵和活塞马达，更具体地涉及在活塞泵和活塞马达中使用的活塞-滑靴组件，其中，这种组件具有球窝组合，该球窝组合避免了为了将球保持在凹窝中而将凹窝进行卷边、模锻或弯曲的需要。
背景技术
轴向活塞泵和活塞马达用于向机器或机器的液压和其它流体系统提供动力。活塞-滑靴组件为轴向活塞泵和活塞马达的组件。这些组件采用至少两个连接部件的形式，即活塞和滑靴，一者具有球且一者具有凹窝。为了将球保持在凹窝中，现有轴向活塞-滑靴组件被卷边、模锻或弯曲。这种卷边、模锻或弯曲会导致球和凹窝的可操作表面上的涂层的损坏。
发明内容
本发明提供了一种用在液压装置(例如，活塞马达或活塞泵)中的活塞-滑靴组件以及用于装配活塞-滑靴组件的方法。该组件包括活塞和滑靴，且活塞或滑靴中的至少一者包括球且另一者包括凹窝。该球被保持在凹窝中而无需凹窝的卷边、模锻或弯曲。
另外，可以在球和凹窝的可操作表面上施加涂层。没有凹窝的卷边、模锻或弯曲，因而这些涂层可以有较低的被损坏的风险。特别地，类金刚石涂层被施加至球或凹窝的可操作表面的至少一者上。这种涂层可以减小摩擦并可以提高使用根据本发明的无卷边活塞-滑靴组件的泵或马达的整体效率，例如提高2％至4％。
根据本发明的一个方面，活塞-滑靴组件(特别是用在具有与滑靴可操作关联的旋转斜盘的液压装置中)包括第一部件，所述第一部件具有球部和轴向延伸的颈部；以及第二部件，所述第二部件具有带有大于180°的周向范围的凹窝，以用于接收所述球部并将所述球部保持在所述凹窝中同时允许所述球部旋转运动。所述第二部件在侧壁中具有槽，以用于当在第一取向中时允许所述球部和所述轴向延伸的颈部通过并当在第二取向中时防止所述球部的脱离。
更具体地，该活塞-滑靴组件包括：第一部件，所述第一部件包括具有球直径的球部以及宽度小于所述球直径的轴向延伸的颈部；以及第二部件，所述第二部件具有被配置成接收并保持所述球部以用于相对的旋转运动的凹窝。所述凹窝在开口处沿着所述凹窝的轴线开向所述第二部件的端面，所述开口的直径小于所述球部的直径以将所述球部保持在所述凹窝中同时允许所述球部在所述凹窝内的旋转运动。所述球部具有在所述球部的直径上相对两侧处设置的起伏部，所述起伏部沿着所述球部的垂直于轴向延伸的颈部的轴线的球直径对齐。所述起伏部限定了所述球部的直径减小部，所述直径减小部的穿过所述球部的中心的宽度小于所述球部的球直径并小于所述开口的直径。所述第二部件具有延伸穿过其侧壁的槽，所述槽开向所述第二部件的端面并且所述槽的宽度大于所述第一部件的颈部的宽度，由此当所述球部的所述颈部和所述直径减小部基本上垂直于所述凹窝的轴线取向时，所述颈部可以移入到所述槽中以允许所述球部的直径减小部移动穿过所述开口进入到所述凹窝中，在此之后，所述颈部可以旋转出所述槽，因此所述球部将被保持在所述凹窝中。
所述起伏部可以由所述球部的侧面上的平面、凹槽或棘爪形成。
所述轴向延伸的颈部可以为圆柱形的或另一横截面形状。
所述第一部件或所述第二部件可以为所述液压装置的活塞，且另一者为所述液压装置的滑靴。
球部和凹窝具有面对的可操作表面，并且可操作表面中的至少一者例如用类金刚石材料来涂覆或由具有高抗剥落或抗碎裂的材料制成，以用于改善耐磨性和/或减少热和摩擦。
根据本发明的另一方面，提供了一种液压装置，所述液压装置包括一个或多个前述的活塞-滑靴组件以及与所述一个或多个活塞-滑靴组件可操作关联的旋转斜盘。
根据本发明的又一方面，一种用于装配液压装置的活塞-滑靴组件的方法，包括以下步骤：在第一取向中将第一部件的轴向延伸的颈部与第二部件的凹窝的侧壁中的槽对齐，使所述第一部件的球部进入所述第二部件的凹窝中，以及在第二取向中对齐所述轴向延伸的颈部，由此防止了所述球部从所述凹窝的脱离。
如现在能够期望的是，活塞-滑靴组件可以无需卷边、模锻或弯曲凹窝来装配。
以下参照附图更详细地描述本发明的前述和其它特征。
附图说明
图1为根据本发明的应用活塞-滑靴组件的液压装置的局部剖开透视图；
图2为图1的液压装置中使用的活塞-滑靴组件的局部透视图，示出了进入凹窝的球；
图3为图1的液压装置中使用的活塞-滑靴组件的从不同角度的立面俯视图，示出了穿过球部的视图；
图4为图1的液压装置中使用的活塞-滑靴组件的局部透视图，示出了坐落在凹窝中的球；
图5为图1的液压装置中使用的活塞-滑靴组件的透视图，示出了旋转进入操作位置中的活塞和滑靴；
图6为图1的液压装置中使用的活塞-滑靴组件的从不同角度的另一透视图，示出了旋转进入操作位置中的活塞和滑靴；
图7为图1的液压装置中使用的活塞-滑靴组件的局部剖开透视图，示出了坐落在凹窝中的球；
图8为图1的液压装置中使用的活塞-滑靴组件的局部剖开透视图，示出了穿过球部的视图；
图9为图1的液压装置中使用的活塞-滑靴组件的从不同角度的透视图，示出了穿过球部的视图；
图10为图1的液压装置中使用的活塞-滑靴组件的从不同角度的另一透视图，示出了穿过球部的视图；
图11-图18为示出了坐落在球窝中以形成图1的液压装置中使用的示例性活塞-滑靴组件的球的组件的连续装配的透视图。
具体实施方式
活塞-滑靴组件在用于向机器或机器的液压和其它流体系统提供动力的轴向活塞泵和活塞马达中使用。通常，这种活塞-滑靴组件采用至少两个连接部件的形式，即活塞和滑靴，一者具有球且另一者具有凹窝。
为了用在液压装置中，本发明涉及这种活塞-滑靴组件，其中活塞或滑靴中的一者具有球且另一者具有凹窝。更特别地，本发明的活塞-滑靴组件的球被保持在凹窝中，而无需凹窝的任何卷边、模锻、弯曲、或其它的机械操作。避免了在这种机械操作的过程中通常发生的球和凹窝的可操作表面的损坏，并且更易于制造、更低的制造成本和提高的可修性得以实现。在凹窝的机械操作过程中另外可能会被损坏的涂层可以施加至球和凹窝的可操作表面。这种涂层可以减少热和摩擦并由于这种涂层的破裂和退化的较低风险而提高了可操作表面的耐磨性，因此产生了使用前述提及的活塞-滑靴组件的液压装置的更大的整体泵或马达效率。特别地，这种涂层可以由类金刚石材料或具有为本领域的普通技术人员已知的高的抗剥落或抗碎裂的另一合适的材料制成。
首先转到图1，可以看到示例性的液压装置50包括多个活塞-滑靴组件52。液压装置50可以操作为活塞泵或可替选地为活塞马达。液压装置50可以是轴向、可变输送轴向或曲轴型，或为本领域普通技术人员已知的任何其它的适当类型的泵或马达。如常规所知，液压装置50包括可操作地与多个活塞-滑靴组件52关联的壳体54和控制板56(例如旋转斜盘)。活塞-滑靴组件52可以通过靴固定板60与耐磨板58(耐磨板58与控制板56关联)保持连接，并且活塞-滑靴组件52可以具有用于与这些板中的至少一个板紧密配合的表面或面。
活塞-滑靴组件52与汽缸体62一起可以围绕轴64旋转。活塞-滑靴组件52在汽缸体62内的往复运动可以引起流体被吸入至汽缸体62的每一个汽缸66内，然后排出。该泵送可以产生流体体积的增加和减小。往复运动可以由成角度的控制板56来控制。本领域的普通技术人员将可以理解的是，汽缸体62相对于控制板56的角度可以允许额外控制往复运动。控制板56可以通过操作组件68的相互作用来成角度。操作组件68可以包含操作部件(例如弹簧、杆或连杆)，并且可以被在液压装置50外部的机构(未示出)来操作。流体可以从辅助壳体72的入口70吸入，穿过阀板74，随后被泵送到至汽缸66中。通过活塞-滑靴组件52与汽缸体62操作的往复运动，流体然后可以被泵送出汽缸66。随后，流体可以被泵送穿过阀板74并泵送出辅助壳体72的出口76。以相反方式，加压流体可以被供应至操作为马达的装置。
下面转到图2，可以看到根据本发明的示例性活塞-滑靴组件52包括活塞88和滑靴90，并且更具体地滑靴90的球部92进入活塞88的凹窝94。可替选地，对于本领域普通技术人员将可以理解的是，活塞88可以包含球部92且滑靴90可以包含凹窝94，尽管该构造可以是不大常见的。滑靴90具有轴向设置在球部92与基部98之间的轴向延伸的颈部96。颈部96可以为圆柱形的或另一合适的横截面形状并且还可以具有小于球部92的球直径的宽度。基部98可以具有用于连接液压装置(例如图1中示出的液压装置50)的控制板56或耐磨板58的底面100。球部92具有设置在球部92的直径上相对的两侧处的起伏部102，起伏部102沿着球部92的垂直于颈部96的轴线的球直径对齐。起伏部102可以包括平面、凹槽、棘爪或者其它适合于本领域普通技术人员的物理特征。起伏部102还限定了球部92的直径减小部104，该直径减小部104的穿过球部92中心的宽度小于球部92的球直径。
因此，该直径减小部104可以沿着球部92的大圆定位。
下面转到图3，可以看到活塞88包括在开口108处开向活塞88的端面106的凹窝94。槽110从活塞88的凹窝94延伸至活塞88的外侧112。槽110也可以在第二开口114处开向端面106。相应地，槽110可以被配置成使得它从凹窝94延伸通过活塞88的侧壁116。
下面转到图4，可以看到滑靴90包括坐落于活塞88的凹窝94中的球部92。凹窝94被配置成通过大于180°的周向范围来接收并保持球部92，该周向范围延伸到球部92的大圆之外、符合球部92并将球部92固定在凹窝94中。凹窝94的深度还可以大于球部92的第一半径，第一半径不对应于直径减小部104。凹窝94的开口108的直径小于球部92的球直径，以用于将球部92保持在凹窝94中同时允许球部92的旋转运动。开口108的直径还可以大于直径减小部104的穿过球部92中心的宽度。槽110的宽度可以大于颈部96的宽度。
当活塞88与滑靴90在第一取向中对齐时，槽110可以允许用于球部92和颈部96的通过。在第一取向中，颈部96的轴线118可以垂直于活塞88的轴线120取向，以允许颈部96进入到槽110中。因此，当球部92的直径减小部104与凹窝94的开口108对齐且颈部96与槽110对齐时，第一取向可以允许球部通过开口108并进入到凹窝94中，并且还允许颈部96进入到槽110中。
现在转到图5和图6，可以看到通过颈部96旋转出槽110并进入到第二取向中来防止球部92从凹窝94脱离。在第二取向中，活塞-滑靴组件52被可操作地放置成在图1的液压装置50中使用。因此，为了装配活塞-滑靴组件52并将球部92保持在凹窝94中，可无需凹窝94的卷边、模锻、弯曲或其它的机械操作。
下面转到图7，可以看到滑靴90的球部92坐落于活塞88的凹窝94中。球部92具有第一可操作表面122，其用于当球部92接合在凹窝94中时，连接凹窝94的第二可操作表面124。第一可操作表面122可以由不同于滑靴90的材料的材料组成，且第二可操作表面124可以由不同于活塞88的材料的材料组成。因此，由于为了将球部92保持在凹窝94中，可无需凹窝94的卷边、模锻、弯曲或其它类似的机械动作，因而第一可操作表面122和第二可操作表面124可以由涂层形成。第一可操作表面122或第二可操作表面124中的至少一者可以由高的抗剥落或抗碎裂的材料(例如类金刚石材料或对于本领域普通技术人员可得到的其它合适的材料)组成，以提高耐磨性并减少热和摩擦。
滑靴90还可以包括轴向延伸的第一通路126，以将流体或润滑剂传送至活塞88的凹窝94。第一通路126可以从底面100延伸、并经过基部98和颈部96、此外还经过球部92到达可操作表面122。
现在转到图8至图10，可以看到活塞88的一实施方式包括开向底面130的流体腔128，以接收来自入口70的流体并将流体传送至图1的液压装置50的辅助壳体72的出口76。活塞88还可以包括轴向延伸的第二通路132，第二通路132设置在流体腔128和凹窝94之间并以用于设置流体腔128和凹窝94之间的流体连接。
下面转到图11至图18，以连续步骤示出了将滑靴90装配到活塞88中以用于活塞-滑靴组件52。图11示出了彼此分开的滑靴90和活塞88。图12至图15示出了滑靴90的球部92和颈部96对齐并进入到凹窝94和槽110中，并由此进入到第一取向中的连续步骤。图16示出了颈部96旋转出槽110并进入到图17示出的第二取向中，由此防止了球部92从凹窝94的脱离。如图18所示，滑靴90已经围绕纵向延伸的颈部96的轴线118旋转，且球部92依然防止从凹窝94脱离并穿过开口108。
尽管本发明已经参照某个优选的实施方式或某些实施方式来示出并描述，显然本领域技术人员在阅读和理解本说明书和附图后将可以进行等效变型和修改。特别是，考虑到由上述元件(部件、组件、设备、组成等)执行的各种功能，用来描述这种元件的术语除非另有说明均旨在对应于执行所描述的元件的具体功能的任何元件(即，功能等效)。另外，尽管本发明的特定特征可能已经参照数个说明的实施方式中的仅一个或多个在上文中进行了描述，但这种特征可以与其它实施方式的一个或多个其它的特征组合，如对于任何给定或特定的应用可以是期望的和有利的。

Claims (28)

1.一种用在液压装置中的活塞-滑靴组件，所述液压装置具有与滑靴可操作地关联的板，所述活塞-滑靴组件包括：
第一部件(90)，所述第一部件(90)包括具有球直径的球部(92)并包括轴向延伸的颈部(96)；以及
第二部件(88)，所述第二部件(88)具有配置成接收并保持所述球部(92)的凹窝(94)；
其中所述凹窝(94)在开口(108)处开向端面(106)，所述开口(108)的直径小于所述球部(92)的球直径以将所述球部(92)保持在所述凹窝(94)中同时允许所述球部(92)的旋转运动；
其特征在于，所述球部(92)具有在所述球部(92)的直径上相对的两侧处设置的起伏部(102)，所述起伏部(102)沿着所述球部(92)的垂直于所述第一部件(90)的所述轴向延伸的颈部(96)的轴线(118)的球直径对齐，
其中所述起伏部(102)限定了所述球部(92)的直径减小部(104)，所述直径减小部(104)的穿过所述球部(92)的中心的起伏宽度小于所述球部(92)的球直径并小于所述开口(108)的直径；
其中所述第二部件(88)具有从所述凹窝(94)延伸至所述第二部件(88)的外侧(112)的槽(110)，以用于接收所述轴向延伸的颈部(96)从而用于允许所述直径减小部(104)通过；以及
其中当所述轴向延伸的颈部(96)与槽(110)对齐且所述直径减小部(104)与所述开口(108)对齐时，所述轴向延伸的颈部(96)能够移入到所述槽(110)中且所述球部(92)能够移入到所述凹窝(94)中，在此之后，所述轴向延伸的颈部(96)能够移出所述槽(110)，由此将所述球部(92)锁定在所述凹窝(94)中。
2.根据权利要求1所述的活塞-滑靴组件，其中，所述槽(110)的宽度大于所述轴向延伸的颈部(96)的宽度。
3.根据权利要求1所述的活塞-滑靴组件，其中，所述槽(110)在第二开口(114)处开向所述端面(106)，所述第二开口(114)限定了大于所述轴向延伸的颈部(96)的宽度的宽度。
4.根据权利要求1所述的活塞-滑靴组件，其中，所述球部(92)的所述起伏部(102)包括平面、凹槽或棘爪。
5.根据权利要求1所述的活塞-滑靴组件，其中，所述轴向延伸的颈部(96)的轴线(118)垂直于所述第二部件(88)的轴线(120)取向，以允许所述轴向延伸的颈部(96)通过。
6.根据权利要求1所述的活塞-滑靴组件，其中，所述轴向延伸的颈部(96)为圆柱形的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的活塞-滑靴组件，其中，所述球部(92)的球直径大于所述轴向延伸的颈部(96)的宽度。
8.根据权利要求1所述的活塞-滑靴组件，其中，所述第一部件(90)或所述第二部件(88)中的一者为所述液压装置的活塞，且所述第一部件(90)或所述第二部件(88)中的另一者为所述液压装置的滑靴。
9.根据权利要求1所述的活塞-滑靴组件，其中，所述球部(92)具有用于连接所述凹窝(94)的第二可操作表面(124)的第一可操作表面(122)。
10.根据权利要求9所述的活塞-滑靴组件，其中，所述第一可操作表面(122)或所述第二可操作表面(124)中的至少一者包括类金刚石材料。
11.根据权利要求9所述的活塞-滑靴组件，其中，所述第一部件(90)包括一材料且所述第一可操作表面(122)包括不同于所述第一部件(90)的材料的材料。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的活塞-滑靴组件，其中，所述第二部件(88)包括一材料且所述第二可操作表面(124)包括不同于所述第二部件(88)的材料的材料。
13.一种用在液压装置中的活塞-滑靴组件，所述液压装置具有与滑靴可操作地关联的板，所述活塞-滑靴组件包括：
第一部件(90)，所述第一部件(90)包括球部(92)和轴向延伸的颈部(96)；以及
第二部件(88)，所述第二部件(88)包括具有大于180°的周向范围的凹窝(94)，以用于接收所述球部(92)并将所述球部(92)保持在所述凹窝(94)中同时允许所述球部(92)的旋转运动；
其特征在于，所述第二部件(88)在侧壁(112)中具有槽(110)，以当在第一取向中时允许所述球部(92)和所述轴向延伸的颈部(96)通过并当在第二取向中时防止所述球部(92)脱离，
其中，所述凹窝(94)在开口(108)处开向端面(106)，所述开口(108)的直径小于所述球部(92)的球直径以将所述球部(92)保持在所述凹窝(94)中。
14.根据权利要求13所述的活塞-滑靴组件，其中，所述槽(110)在第二开口(114)处开向所述端面(106)，所述第二开口(114)限定了大于所述轴向延伸的颈部(96)的宽度的宽度。
15.根据权利要求13所述的活塞-滑靴组件，其中，所述球部(92)具有在所述球部(92)的直径上相对两侧处设置的起伏部(102)，所述起伏部(102)沿着所述球部(92)的垂直于所述第一部件(90)的所述轴向延伸的颈部(96)的轴线(118)的球直径对齐，并且其中所述起伏部(102)限定了所述球部(92)的直径减小部(104)，所述直径减小部(104)的穿过所述球部(92)的中心的起伏宽度小于所述球部(92)的球直径以允许所述球部(92)进入到所述凹窝(94)中。
16.根据权利要求15所述的活塞-滑靴组件，其中，所述球部(92)的所述起伏部(102)包括平面、凹槽或棘爪。
17.根据权利要求13所述的活塞-滑靴组件，其中，所述槽(110)的宽度大于所述轴向延伸的颈部(96)的宽度。
18.根据权利要求13所述的活塞-滑靴组件，其中，所述轴向延伸的颈部(96)的轴线(118)垂直于所述第二部件(88)的轴线(120)取向，以允许所述轴向延伸的颈部(96)通过。
19.根据权利要求13所述的活塞-滑靴组件，其中，所述轴向延伸的颈部(96)为圆柱形的。
20.根据权利要求13至19中任一项所述的活塞-滑靴组件，其中，所述球部(92)的球直径大于所述轴向延伸的颈部(96)的宽度。
21.根据权利要求13所述的活塞-滑靴组件，其中，所述第一部件(90)或所述第二部件(88)中的一者为所述液压装置的活塞，且所述第一部件(90)或所述第二部件(88)中的另一者为所述液压装置的滑靴。
22.根据权利要求13所述的活塞-滑靴组件，其中，所述球部(92)具有用于连接所述凹窝(94)的第二可操作表面(124)的第一可操作表面(122)。
23.根据权利要求22所述的活塞-滑靴组件，其中，所述第一可操作表面(122)或所述第二可操作表面(124)的至少一者包括类金刚石材料。
24.根据权利要求22所述的活塞-滑靴组件，其中，所述第一部件(90)包括一材料且所述第一可操作表面(122)包括不同于所述第一部件(90)的材料的材料。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的活塞-滑靴组件，其中，所述第二部件(88)包括一材料且所述第二可操作表面(124)包括不同于所述第二部件(88)的材料的材料。
26.一种液压装置，其特征在于，所述液压装置包括：
多个根据权利要求1至25中任一项所述的活塞-滑靴组件(52)；以及
与多个所述活塞-滑靴组件(52)可操作地关联的控制板(56)。
27.一种装配用在液压装置中的活塞-滑靴组件的方法，所述液压装置具有与滑靴可操作地关联的板，所述活塞-滑靴组件包括：
第一部件(90)，所述第一部件(90)包括球部(92)和轴向延伸的颈部(96)；以及
第二部件(88)，所述第二部件(88)包括具有大于180°的周向范围的凹窝(94)，以接收所述球部(92)并将所述球部(92)保持在所述凹窝(94)中同时允许所述球部(92)的旋转运动，
其特征在于，所述第二部件(88)在侧壁(112)中具有槽(110)，其中，所述凹窝(94)在开口(108)处开向端面(106)，所述开口(108)的直径小于所述球部(92)的球直径以将所述球部(92)保持在所述凹窝(94)中；
装配所述活塞-滑靴组件的所述方法包括以下步骤：
当所述球部(92)与所述轴向延伸的颈部(96)相对于所述槽(110)处于第一取向中时，使所述球部(92)进入所述凹窝(94)中，以及
将所述球部(92)与所述轴向延伸的颈部(96)移出所述第一取向并移入到第二取向中，由此防止所述球部(92)从所述凹窝(94)脱离。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，在将所述球部(92)移入到所述凹窝(94)中之后，无需将所述第二部件(88)卷边、模锻、或弯曲以将所述球部(92)锁定在所述凹窝(94)中的步骤。
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