CN106907308B - 具有浮动液压缸的液压机 - Google Patents

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Abstract

一种液压机，包括：包含第一前板和第二前板的外壳体；由第一前板和第二前板绕主轴线旋转携带的轴杆；第一转子，其包括与轴杆一起绕主轴线旋转的第一转子主体和与第一转子主体固定的有球面环形头部的第一活塞；第二转子，其包括第二转子主体和有球面环形头部的第二活塞，第二转子绕相对于主轴线倾斜的副轴线旋转；彼此分离且独立的多个套管，各套管有两端开口并在两侧与第一和第二活塞接合的液压缸，第一和第二活塞的球面环形头部与液压缸液压密封接触，各套管有相对于液压缸的纵向轴线正交的横向对称平面；及引导装置，其与套管通过浮动方式接合并将套管限制成各个套管的横向对称平面始终处于公共参考平面内。

Description

具有浮动液压缸的液压机
技术领域
本发明涉及具有活塞的液压机。更准确地说，本发明涉及能用作为泵和发动机的液压机，这种液压机包括能围绕第一轴线旋转的第一转子，以及能围绕相对于第一轴线倾斜的第二轴线旋转的第二转子。
背景技术
文献WO 03/058035描述了一种液压装置，其包括壳体和第一转子，该第一转子能围绕第一轴线旋转，并携带从第一转子的相反两侧凸出的第一系列活塞和第二系列活塞。在第一转子的相反两侧上设置有第二转子和第三转子，且第二转子和第三转子能围绕其自身的相对于第一转子的旋转轴线倾斜的轴线旋转。第二转子和第三转子携带与相应的活塞相结合的相应列的液压缸。
在文献WO 03/058035中所描述的方案的问题之一是部件和液压密封区域的数量多。
发明内容
本发明的目的在于提出一种液压机，在相同的排量下，其具有与已知的方案相比较小的总尺寸，并且具有较少的部件和液压密封区域。
根据本发明，上述目的通过具有如下特征的液压机来实现。本发明的液压机包括：外壳体，该外壳体包括第一前板和第二前板；轴杆，该轴杆由第一前板和第二前板围绕主轴线旋转式携带；第一转子，该第一转子包括能与轴杆一起围绕主轴线旋转的第一转子主体，以及与第一转子主体固定的具有相应的球面环形头部的多个第一活塞；第二转子，该第二转子包括第二转子主体以及具有相应的球面环形头部的多个第二活塞，其中第二转子能围绕相对于主轴线倾斜的副轴线旋转；多个套管，多个套管彼此分离且独立，每个套管均具有在相反两端处开口并在相反两侧与第一活塞和第二活塞相接合的液压缸，其中第一活塞和第二活塞的球面环形头部与液压缸液压密封接触，其中每个套管均具有相对于液压缸的纵向轴线正交的相应的横向对称平面；以及引导装置，该引导装置与套管通过浮动方式接合，并将套管限制成使得各个套管的横向对称平面恒定地处于公共参考平面内。
在一个优选的实施例中，引导装置包括具有多个半圆形凹座的引导板，半圆形凹座与形成于套管的外表面上的相应的环形槽相接合，环形槽与套管的纵向轴线同轴，并相对于相应的中心横向平面对称。
在一个优选的实施例中，引导装置包括邻接环，邻接环与轴杆同轴并设置在第一转子和第二转子之间，邻接环具有凸球形外表面，在凸球形外表面上邻接有相应的支撑支脚，该支脚设置有与引导板的具有矩形截面的相应的径向齿接合的芯柱。
在一个优选的实施例中，第二转子主体设置有邻接在邻接环的凸球面上的的凹球面。
在一个优选的实施例中，在邻接环与第一转子主体之间设置有处于压缩状态下的弹性元件。
在一个优选的实施例中，第二转子主体抵靠在容纳于第二前板的圆柱形凹座内的调整板上，并与构造成能改变第二转子的副旋转轴线的角度的促动器相关联。
在一个优选的实施例中，第一转子和第二转子通过恒定速度装置而彼此旋转连接，该恒定速度装置包括由第一转子主体携带的一组第一前齿，以及由第二转子主体携带的一组第二前齿，第一前齿和第二前齿具有相应的侧面，该侧面与滚动主体相配合。
在一个优选的实施例中，滚动主体能旋转地安装在引导装置的支脚的相应的芯柱上。
在一个优选的实施例中，第一活塞具有相应的孔，孔将液压缸与第一转子主体的开口连接在一起，第一转子主体的开口与第一前板的端口周期性流体连通，第一前板的端口与入口液压流体通道/出口液压流体通道相连通。
在一个优选的实施例中，第二活塞具有相应的开口，第二活塞的开口将液压缸与第二转子主体的开口连接在一起，第二转子主体的开口与形成于调整板内的贯穿开口周期性流体连通，贯穿开口则与第二前板的端口流体连通，第二前板的端口与入口液压流体通道/出口液压流体通道相连通。
在一个优选的实施例中，支脚将引导板相对于邻接环限制成使得公共参考平面恒定地穿过邻接环的凸球面的中心以及液压缸的中心，其中邻接环被限制在第一转子与第二转子之间。
在一个优选的实施例中，支脚将引导板相对于邻接环限制成使得公共参考平面与引导板的中心平面相重合。
在一个优选的实施例中，垂直于公共参考平面的直线相对于第一转子的旋转轴线和第二转子的旋转轴线倾斜与第一转子的旋转轴线和第二转子的旋转轴线之间的角的一半相等的角。
权利要求书形成了针对本发明而在此提供的技术公开的组成部分。
附图说明
下面将参照附图来对本发明进行详细的说明，这些附图仅作为非限制性实施例而给出，其中：
图1是根据本发明的液压机的轴向截面图，
图2是图1中的液压机的爆炸轴向截面图，
图3是在图2中由箭头III指出的部件的爆炸立体图，
图4是在图3中由箭头IV指出的部分的截面的立体图，
图5是在图3中由箭头V指出的部分的立体图，其中除去了某些部件，
图6是在图3中由箭头VI指出的部分的爆炸立体图，
图7是显示了设置在根据本发明的液压机的第一转子和第二转子之间的恒定速度接头的立体图，
图8是显示了根据本发明的液压机中的液压连接部的轴向截面图，并且
图9是显示了根据本发明的液压机的一种可能的排量调节装置的立体图。
具体实施方式
参照图1和图2，附图标记10标示出了根据本发明的液压机。液压机10可作为泵或者发动机来操作。液压机10包括固定的壳体12，该壳体12包括管状中心主体14、第一前板16和第二前板18。第一前板16和第二前板18固定到中心主体14的相反两端上。第一前板16和第二前板18设置有用于轴承和密封件(未示出)的相应的安装座20、22，轴承和密封件支持能围绕主轴线A相对于壳体12旋转的轴杆24的旋转。
壳体12限定了在其中设置有第一转子28和第二转子30的腔26。
第一转子28包括第一转子主体32，以及固定到第一转子主体32上的多个第一活塞34。第一转子主体32具有能与轴杆24的花键部分38相接合的花键孔37。由此，第一转子28能相对于轴杆24旋转固定。
第一活塞34悬臂式固定到第一转子主体32上，并具有与主轴线A平行的相应的纵向轴线。第一活塞34具有相对于第一转子主体32处于远端的相应的球面环状头部36。第一转子主体32具有径向支撑表面40，该径向支撑表面40以液压密封接触的方式抵靠在第一前板16的相应的支撑表面42上。在运行过程中，第一转子主体32的径向支撑表面40与第一前板16的支撑表面42相接触地旋转。
第二转子30包括第二转子主体44以及多个第二活塞46。第二活塞46固定到第二转子主体44上。第二活塞46从第二转子主体44处悬臂式凸出，并具有相对于第二转子主体44处于远端的相应的球面环状头部48。从结构上的角度来看，第二活塞46可以与第一活塞34相同。第二转子主体44具有供轴杆24延伸穿过的中心开口50。第二转子主体44的中心开口50的尺寸显著大于轴杆24的直径。第二转子主体44的中心开口50的尺寸设置成允许第二转子30围绕副轴线B旋转，该副轴线B相对于主轴线A倾斜一定角度，该角度可在等于0°的最小值(在副轴线B与主轴线A对齐的情况下)、在图1和图2中由α标示出的正向最大角，以及等于-α的负向最大角之间变化。
第二前板18具有凹面的半圆柱形凹座52，该凹座52具有正交于主轴线A的轴线。在第二转子主体44与第二前板18之间设置有调整板54。调整板54具有半圆柱形的凸面56，该凸面56与第二前板18的半圆柱形凹座52通过具有液压密封接触的摆动方式相接合。调整板54具有支撑表面58，第二转子主体44的相应的支撑表面60通过液压密封接触的方式抵靠在该支撑表面58上。调整板54具有能被轴杆24穿过的中心开口62。中心开口62的尺寸显著大于轴杆24的直径，以便允许调整板54呈现相对于主轴线A的多种倾斜定位。
在运行过程中，在排量恒定的情况下，调整板54处于相对于第二前板18固定的位置中。第二转子30被压在调整板54上，并且调整板54被压在凹座52上，从而支撑表面58、60和56、52能通过液压密封接触的方式而恒定地彼此接触。调整板54相对于第二前板18的角度位置确定了第二转子30的副旋转轴线B与主轴线A之间的角度α。
参照图9，根据一个非排他性实施方案，调整板54与能对调整板54相对于第二前板18的角度位置进行调整的促动器64相关联。在图9所示的实施例中，促动器64为能驱动轴杆66旋转的旋转促动器，在轴杆66上固定有能与设置在调整板54上的齿状部分70相配合的螺杆68。促动器64控制调整板54围绕正交于主轴线A的轴线的摆动。由于第二转子30被限制成保持与调整板54的支撑表面58相接触，所以调整板54的摆动运动能控制第二转子30的旋转轴线B相对于主轴线A的角度α的调整。
参照图3和图4，液压机10包括彼此分离且独立的多个套管68。每个套管均具有相应的两端开口的液压缸70。每个液压缸70均在相反两侧上与相应的第一活塞34和相应的第二活塞46接合。活塞34、46的球面头部36、48与相应的液压缸70的壁建立液压密封接触。
特别地参照图4，每个套管68均具有相应的对称横向平面72，该对称横向平面72限定为液压缸70的正交于液压缸70的纵向轴线D的对称平面。在其外表面上，每个套管68均具有与液压缸70的纵向轴线D同轴并相对于中心横向平面72对称的环形槽74。
参照图2、图4和图6，液压机10包括与套管68相关联的引导装置76。引导装置76与套管68通过浮动的方式接合，并将套管68限制成使得各个套管68的中心横向平面72恒定地处在公共参考平面78内。垂直于公共参考平面78的直线相对于第一转子28的旋转轴线A以及第二转子30的旋转轴线B倾斜0到α之间、优选为等于α/2的角。引导装置76包括具有多个半圆形凹座82的引导板80，这些半圆形凹座82能与套管68的相应的槽74接合。引导板80的半圆形槽82的半径大于套管68的环形槽74的半径。半圆形槽82的厚度基本上等于套管68的环形槽74的厚度。套管68与相应的半圆形槽82通过简单支撑关系接合。在保持半圆形槽82与环形槽74之间接合时，套管68可以相对于引导板80浮动。通过这种方式，各个套管68的中心横向平面72被限制成保持彼此共面，并包含于公共参考平面78内，该公共参考平面78与引导板80的中心平面相一致。
引导装置76包括具有凸球面86和中心孔88的邻接环84，其与轴杆24通过能自由旋转的方式相接合。邻接环84设置在第一转子28与第二转子30之间的轴杆24上。球面86的中心C1位于主轴线A上。
特别地参照图6，引导装置76包括具有相应的凹球面92的多个支脚90，凹球面92抵靠在邻接环84的凸球面86上。凹球面92的曲率半径等于支撑环84的凸球面86的曲率半径。支脚90具有设置有相应的叉状座的相应的芯柱94，从引导板80的内部径向凸出的具有矩形横截面的相应的径向齿96能插入到叉状座中。在支脚90的芯柱94上可旋转地安装有相应的滚动体98，其优选地具有球形的回转外表面。支脚90将引导板76相对于邻接环84限制成使得公共参考平面78(与引导板80的中心平面相一致)能一直穿过球面86的中心C1。公共参考平面78还穿过所有液压缸70的中心C(图4)。邻接环84(其中心C1限定了公共参考平面78的位置)通过下面所描述的方式被限制在第一转子28与第二转子30之间。
参照图7，液压机10包括与第一转子28和第二转子30相互连接的恒定速度装置100。恒定速度装置100包括与第一转子主体28固定或构成一体的第一系列前齿102，以及与第二转子主体44固定或构成一体的第二系列前齿104。前齿102、104具有相应的侧面106、108，侧面106、108具有与滚动体98的外表面相接触的圆柱形表面。每个滚动体98均被限制在第一转子28的前齿102的侧面106与第二转子30的前齿104的侧面108之间。每个前齿102、104均设置在两个相邻的滚动体98之间。侧面106、108的圆柱形表面的曲率半径等于滚动体98的外表面的半径。这种设置使得第一转子28与第二转子30之间能恒定速度传动，这确保了两个转子28、30围绕各自的轴线A和B的角速度恒定地彼此相等。
参照图5，第二转子主体44的前齿104具有凹球形的内表面134，其能被压至与邻接环84的凸球面86相接触。参照图4，在邻接环84与第一转子主体32之间设置有处于压缩状态下的弹性元件136。弹性元件136可以由如图4所示的波形弹簧构成，或者备选地由螺旋弹簧或适用于在第一转子主体32与邻接环84之间施加轴向力的任何其他弹性元件构成。弹性元件136容纳于第一转子主体32的位于前齿102内侧的安装座138内。弹性元件136沿主轴线A的方向施加弹性力到邻接环84上，并将邻接环84的球面86压至与第二转子主体44的球面134相接触。在液压缸70中没有液压力的情况下，由弹性元件136产生的弹性力形成了确保第一转子28与第一前板16之间的液压密封以及第二转子30、调整板34与第二前板18之间的液压密封所必须的接触力。
参照图4、图5和图7，第一转子主体32开设有第一开口110，相应的第一活塞34的根部固定在其中。类似地，第二转子主体44开设有第二开口112，相应的第二活塞46的根部固定在其中。如图1和图8所示，第一活塞34和第二活塞46设置有相应的孔116、118，孔116、118将相应的开口110、112与相应的液压缸70连接在一起。参照图4，第一转子主体32的第一开口110与形成于第一前板16的支撑面42内的端口120周期性连通。端口120与入口液压流体管道122/出口液压流体管道124相连接。参照图8，第二转子主体44的开口112与形成于调整板54内的贯穿开口126周期性流体连通。贯穿开口126则与形成于第二前板18内的端口128流体连通，端口128与入口流体通道130/出口流体通道132流体连通。
在备选的实施方案中，入口通道122/出口通道124可以仅设置在第一前板16内。在这种情况下，第二前板18将没有液压通道130、132。在这种情况下，第二活塞46的孔118可以由插入到孔118内的封闭元件部分地填充，以限制液压缸70内的油的容量。贯穿开口126不进行补偿力的连接。
液压机10可以作为液压泵或者液压发动机来不同地运行。在这两种运行模式中，调整板54的倾斜角α确定了液压机的工作排量。当副旋转轴线B与主旋转轴线A之间的角α为零时(在两个轴线重合的情况下)，工作排量为零。当旋转轴线B与旋转轴线A之间的角α等于最大工作角时，工作排量最大。通过凭借促动器64将调整板54的倾斜角从-α改变到+α，液压机排量可以在最大负值与最大正值之间连续变化。
在角α不为零的任何位置下，转子28、30围绕各自的旋转轴线A、B的旋转使得活塞34、46在相应的液压缸70内进行在间隔位置与靠紧位置之间的轮流移动。这种移动会周期性地改变两个活塞34、46之间的液压缸的容积。在作为泵来运行的情况下，液压缸70的容积的周期性变化会产生流动，而在作为发动机来运行的情况下，液压缸70的容积的周期性变化会产生工作转矩。
当然，在不损害本发明的原则的情况下，结构和实施方案的细节可以相对于在本文中所描述的那些而广泛地变化，并不会背离由随附的权利要求书所限定的本发明的范围。

Claims (13)

1.一种液压机，其特征在于，包括：
外壳体(12)，所述外壳体(12)包括第一前板(16)和第二前板(18)，
轴杆(24)，所述轴杆(24)由所述第一前板(16)和所述第二前板(18)围绕主轴线(A)旋转式携带，
第一转子(28)，所述第一转子(28)包括能与所述轴杆(24)一起围绕所述主轴线(A)旋转的第一转子主体(32)，以及与所述第一转子主体(32)固定的具有相应的球面环形头部(36)的多个第一活塞(34)，
第二转子(30)，所述第二转子(30)包括第二转子主体(44)以及具有相应的球面环形头部(48)的多个第二活塞(46)，其中所述第二转子(30)能围绕相对于所述主轴线(A)倾斜的副轴线(B)旋转，
多个套管(68)，所述多个套管(68)彼此分离且独立，每个套管均具有在相反两端处开口并在相反两侧与第一活塞(34)和第二活塞(46)相接合的液压缸(70)，其中所述第一活塞(34)和所述第二活塞(46)的球面环形头部(36，48)与所述液压缸(70)液压密封接触，其中每个套管(68)均具有相对于所述液压缸(70)的纵向轴线(D)正交的相应的横向对称平面(72)，以及
引导装置(76)，所述引导装置(76)与所述套管(68)通过浮动方式接合，并将所述套管(68)限制成使得各个套管(68)的所述横向对称平面(72)恒定地处于公共参考平面(78)内。
2.根据权利要求1所述的液压机，其特征在于，所述引导装置(76)包括具有多个半圆形凹座(82)的引导板(80)，所述半圆形凹座(82)与形成于所述套管(68)的外表面上的相应的环形槽(74)相接合，所述环形槽(74)与所述套管(68)的纵向轴线(D)同轴，并相对于相应的横向对称平面(72)对称。
3.根据权利要求2所述的液压机，其特征在于，所述引导装置(76)包括邻接环(84)，所述邻接环(84)与所述轴杆(24)同轴并设置在所述第一转子(28)和所述第二转子(30)之间，所述邻接环(84)具有凸球形外表面(86)，在所述凸球形外表面(86)上邻接有相应的支撑支脚(90)，所述支脚(90)设置有与所述引导板(80)的具有矩形截面(96)的相应的径向齿接合的芯柱(94)。
4.根据权利要求3所述的液压机，其特征在于，所述第二转子主体(44)设置有邻接在所述邻接环(84)的凸球形外表面(86)上的凹球面(134)。
5.根据权利要求4所述的液压机，其特征在于，在所述邻接环(84)与所述第一转子主体(32)之间设置有处于压缩状态下的弹性元件(136)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的液压机，其特征在于，所述第二转子主体(44)抵靠在容纳于所述第二前板(18)的圆柱形凹座(52)内的调整板(54)上，并与构造成能改变所述第二转子(30)的副旋转轴线(B)的角度的促动器(64)相关联。
7.根据权利要求1所述的液压机，其特征在于，所述第一转子(28)和所述第二转子(30)通过恒定速度装置(100)而彼此旋转连接，所述恒定速度装置(100)包括由所述第一转子主体(32)携带的一组第一前齿(102)以及由所述第二转子主体(44)携带的一组第二前齿(104)，第一前齿(102)和第二前齿(104)具有相应的侧面(106，108)，所述侧面(106，108)与滚动体(98)相配合。
8.根据权利要求3所述的液压机，其特征在于，所述第一转子(28)和所述第二转子(30)通过恒定速度装置(100)而彼此旋转连接，所述恒定速度装置(100)包括由所述第一转子主体(32)携带的一组第一前齿(102)以及由所述第二转子主体(44)携带的一组第二前齿(104)，第一前齿(102)和第二前齿(104)具有相应的侧面(106，108)，所述侧面(106，108)与滚动体(98)相配合，
所述滚动体(98)能旋转地安装在所述引导装置(76)的所述支脚(90)的相应的芯柱(94)上。
9.根据权利要求1到5中任一项所述的液压机，其特征在于，所述第一活塞(34)具有相应的孔(116)，所述孔(116)将所述液压缸(70)与所述第一转子主体(32)的开口(110)连接在一起，所述第一转子主体(32)的开口(110)与所述第一前板(16)的端口(120)周期性流体连通，所述第一前板(16)的端口(120)与入口液压流体通道(122)/出口液压流体通道(124)相连通。
10.根据权利要求6所述的液压机，其特征在于，所述第二活塞(46)具有相应的开口(118)，所述第二活塞(46)的开口(118)将所述液压缸(70)与所述第二转子主体(44)的开口(112)连接在一起，所述第二转子主体(44)的开口(112)与形成于所述调整板(54)内的贯穿开口(126)周期性流体连通，所述贯穿开口(126)则与所述第二前板(18)的端口(128)流体连通，所述第二前板(18)的端口(128)与入口液压流体通道(130)/出口液压流体通道(132)相连通。
11.根据权利要求3所述的液压机，其特征在于，所述支脚(90)将所述引导板(80)相对于所述邻接环(84)限制成使得所述公共参考平面(78)恒定地穿过所述邻接环(84)的凸球形外表面(86)的中心(C1)以及所述液压缸(70)的中心(C)，其中所述邻接环(84)被限制在所述第一转子(28)与所述第二转子(30)之间。
12.根据权利要求3所述的液压机，其特征在于，所述支脚(90)将所述引导板(80)相对于所述邻接环(84)限制成使得所述公共参考平面(78)与所述引导板(80)的中心平面相重合。
13.根据权利要求1到5中任一项所述的液压机，其特征在于，垂直于所述公共参考平面(78)的直线相对于所述第一转子(28)的旋转轴线(A)倾斜，并相对于所述第二转子(30)的旋转轴线(B)倾斜，倾斜角等于在所述第一转子(28)的旋转轴线(A)和所述第二转子(30)的旋转轴线(B)之间的角(α)的一半。
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