CN1089861C - 具有可延伸活动部件的液压装置 - Google Patents

Abstract

一用于液压传动机构的液压缸体有一可旋转的活塞外壳，该外壳中有多个以圆形型式设置的活塞腔。在各腔中安装一可移动的活塞件。各活塞件有一可伸出活塞腔的开口端的外端。具有圆拱形底部的座子或承窝在活塞的外端。一含有圆拱基部(一球)的活塞活动部件可旋转地安装在承窝中。一臂从球相外伸出，其另一端有一侧向延伸的平表面。平表面可滑动地与具有一平的控制表面的旋转斜盘接合。从球的中心到平表面的距离L大于活塞件的直径D。

Description

具有可延伸活动部件的液压装置

发明领域

本发明涉及液压传动设备，尤其涉及具有可延伸活动部件的液压装置。

技术背景

液压传送设备具有两个或更多的采用类似结构的、液压连接的旋转液压缸体的液压装置。通常称为泵的一液压缸体连接于一旋转输入轴，称为电动机的另一液压缸体有一动力输出轴。这些液压缸体或液压缸组一般是活塞/旋转斜盘型或弯轴型的。这两种设计都具有某些有益的结构特征，但它们也具有某些结构和功能上的缺陷。本发明结合了这两个设计的优点，基本上消除了两者的缺陷。此外，本发明还具有已有技术设计所没有的其它优点。

具体地说，弯轴型和旋转斜盘型两种结构的特点是在活塞/活动部分接合处都采用球窝节的连接结构。但只有弯轴型结构才具有到达活塞腔和有时进入活塞腔内部的延伸臂。而旋转斜盘结构的特点是采用在活动部分与旋转斜盘之间滑动的液压支承表面。

已有技术的旋转斜盘结构在活塞上有较大的侧负荷，在活塞与活塞腔之间形成较大的摩擦，这较大地影响了机械效率。在旋转斜盘结构中，斜盘角度只能较低，因而限制了动力输出。轴的负荷承受点(即所谓的sweet spot)位于液压缸的长度上，该负荷承受点的位置会使液压缸体与轴之间的接合界面引起故障。由于现有的液压缸体较长，所以需要一较长的轴，这会引起轴的弯曲，从而降低轴所使用的轴承的使用寿命。

此外，US4,037,521公开了一种液压装置，它包括一液压缸体外壳。外壳的一端有一中心开口。轴通过与开口相对的一端伸进外壳。轴用于驱动或旋转在液压缸体外壳内的液压缸体。液压缸体有多个圆筒形腔，每个圆筒形腔有一个可滑动地安装在其内的活塞。在各活塞的外端形成球形承窝。活塞活动部件由可旋转地插在承窝中的球组成。臂从球朝外延伸至具有平表面的滑动件。旋转斜盘对着开口安装在外壳内。但球的中心到滑动件的平表面的距离较短，使得球的中心总是落在缸体之内，即，即使活塞在全延伸位置，球的中心始终在缸体顶面之下，为此，必需在缸体的顶部形成一凹穴，以为活塞滑动件和旋转斜盘提供活动空间，这种结构约束了旋转斜盘的倾斜角度，这较大地影响了机械效率。在这样的旋转斜盘结构中，斜盘角度只能较低，因而限制了动力输出。

发明概要

因此，本发明的主要目的是提供一用于旋转斜盘型液压传动机构的旋转液压缸，这种液压缸能显著减少在液压缸的活塞与活塞腔之间的活塞表面压力，从而提高由液压传动机构驱动的机械的机械效率。

本发明的另一个目的是提供一用于旋转斜盘型液压传动机构的旋转液压缸，在这种旋转液压缸中，可具有较大的旋转斜盘角度，以提高机器的动力输出和总效率。

本发明的又一个目的是提供一用于旋转斜盘型液压传动机构的旋转液压缸，这种旋转液压缸使轴的负荷承受点移动到靠近液压缸体的阀板端处，以增加液压缸体与轴之间的接合界面强度，从而避免接合界面发生故障。

本发明的又一个目的是提供一用于旋转斜盘型液压传动机构的旋转液压缸，这种旋转液压缸有一靠近液压缸体阀板端的负荷承受点，能减少活塞的外伸长度，从而减少机器外壳的总长度。

本发明的再一个目的是提供一用于旋转斜盘型液压传动机构的旋转液压缸，这种旋转液压缸减少了轴的长度，而或者又可以延长轴上所用的轴承的使用寿命。

根据本发明提供一液压装置，它包括：一个可旋转的活塞壳体；多个以圆形型式设置在所述活塞壳体座中的具有开口端的平行活塞腔；可滑动地安装在各所述活塞腔中的活塞件，以在全缩回位置与全延伸位置之间轴向往复运动，每个所述活塞件有一可伸出所述活塞腔开口端的外端；一在各所述活塞外端部的、具有一圆拱形底部的承窝；一含有一可旋转地位于所述承窝中的圆拱基部的活塞活动部件；以及包括一从所述基部朝外延伸的臂，所述臂的一端连接于所述基部，在远离基部的一端有一侧向延伸的平表面；一旋转斜盘，所述旋转斜盘有一与所述臂的平表面接合的平的控制表面；所述活塞活动部件有一可动地安装在所述承窝中的圆球，其特征在于，从所述圆球的中心到所述平表面的距离大于所述活塞件的最外面的直径，所述圆球的所述中心在所述活塞件的所述全延伸位置位于所述活塞壳体的外侧。

对于本领域的技术人员而言，本发明的这些和其它目的是容易清楚的。

附图简要说明

图1是本发明液压缸体的纵向剖视图。

图2是类似于图1的示意图，它示出活动部分的长度与活塞直径之间的尺寸关系。

图3是一类似于图1的视图，它示出本发明的一个有所改变的形式。

图4是一已有技术结构的视图。

较佳实施例的详细说明

参阅图1。图中编号10表示一在其一端有端盖或中心部分12的液压缸体外壳。图中没有示出件12中的传统流体管道，但对于本技术领域的技术人员来讲是非常熟悉的。必要时可参见美国专利5,218,886。外壳10的另一端有一中心开口14，该中心开口14有容纳传统的轴承、密封件等的区域14A、14B、14C。轴16通过开口14伸进外壳10。轴16有传统的连接部分18用以连接到一旋转动力源或旋转动力接受器(未示出)。轴16中心部分上的花键20用于驱动或旋转本发明将在后面讨论的液压缸体。一轴承承窝22在端盖12中并容纳轴16的内端。需要时可采用一合适的轴承(未示出)与轴承承窝22相配合。一传统阀板24设置在端盖12上，在阀板12中有若干本领域的技术人员熟知的适当的孔，用来保养在液压缸体外壳10内的部件。阀板24有一中心开口以接受轴16。

编号28表示一液压缸体，在该液压缸体的中心部分有一用于滑动容纳(为了装配的需要)轴16上的花键20的花键套30。花键套30的外端有一外径缩小的台肩31(见图1)。花键套30与花键20之间的连接使得轴16象传统方式那样旋转液压缸体28。

液压缸体28有多个圆筒形腔32，每个圆筒形腔32有一个可滑动地安装在其内的以在全缩回位置与全延伸位置之间轴向往复移动的活塞34。腔32的长度大于活塞34的长度。在各腔32的内端有一管道35，用来使液压流体与腔32的底部连通。管道35与端盖12中的适当管道连通，以向活塞腔32输送液压流体。在各活塞34的外端形成球形承窝36。

活塞活动部件38由可旋转地插在承窝36中的球40组成。臂42从球40朝外延伸至具有平表面46的滑动件44。

旋转斜盘48以传统方式安装在外壳10内，并有一个可容纳轴16的中心开口50，如果需要的话并在外壳10内有足够的间隙可使旋转斜盘作角移动而不会碰撞轴16。中心开口50有一周边倾斜的壁52，用来进一步使旋转斜盘可以相对于轴16倾斜设置而不会碰到轴16。旋转斜盘48为实心结构，并有一接合如前面所讨论的活动部件38上的平表面46的内平表面54。

应该指出的是，活动部件38视旋转斜盘48的倾斜位置的角度而能不同程度地延伸进液压缸腔32，这主要是因为属于活动部件一部分的臂42的长度的缘故。与其它情况相比，这种结构的设置使得旋转斜盘48所处的位置相对于轴16可成较大的角度。此外，这种结构的设置使液压缸体28的长度比其它情况的长度短。另外，负荷承受点56，即在装置内的横向或侧向力的最大集中点，在液压缸体28的体内向靠近阀板24的方向移动。与离开阀板24较远的负荷承受点相比，这种负荷承受点导致液压缸体在结构上的优点。

编号58表示外壳10、液压缸体28和轴16的中心轴线。编号60表示腔32和活塞34的中心轴线。线62是球40中心之间的虚线。负荷承受点56位于液压缸体28内并在线62与轴线58的交叉点上。

由于轴16与液压缸体28之间的侧负荷力比较集中化(由于负荷承受点如上所述进一步移进液压缸体28)，活塞34的表面压力得到显著降低。这就使活塞与活塞腔32之间的摩擦较小。

如上所述，由于此结构具有较大的旋转斜盘角度，因此提高了传动机构的动力输出和总的机械效率。此外，较大的旋转斜盘角度给出一从最大行程到最小行程的大的行程比的可变电动机。这个优点对于泵和电动机来说都是成立的。

进一步使负荷承受点56移进液压缸体28体内的另一个优点是它能增加液压缸体的花键套30与轴16的花键20之间的接合界面强度。由于已有技术装置中的接合界面很容易发生故障，因此这是本发明的一个很显著的改进。

如上所述的负荷承受点56的位置与活塞的外伸长度的减少相结合能明显缩短机器外壳的总长度。在本发明的模型中已证实了液压缸体的总长度可减少1.5英寸。由于缩短了液压缸体的长度，轴16的长度也相应减少。这样降低了轴弯曲的可能性，这种可能性又延长了支承轴的轴承的使用寿命。

图3示出了一很类似于图1的结构，所不同的只是图1中的花键套30上的台肩31在图3中的花键套30A上已被去掉(在附图中用类似的编号表示类似的零部件)。这是因为图3中的活动部件38上的臂42比图1中的长。这使得图3中的旋转斜盘48可以相对于轴线58移动较大的角度，从而使图3中的负荷承受点56A移动得比图1中的负荷承受点56更靠近阀板24。如图3所示，由于负荷承受点位于圆筒体内较深处，所以可去掉台肩31。

图1和3的两个装置都是对图4的已有技术装置的改进，图4中，液压缸体28A在花键套30上的台肩31A比图1中的台肩31要长得多。由于图4装置的负荷承受点56B超过花键套30的端部，所以台肩31很易于损坏。此外，图3的花键套30比图1或4的花键套30易于制造。图1的花键套30和台肩31是图4的花键套和台肩的改进，因为图1的台肩31较短，因此其强度比图4的花键套31A高。图1和3装置的优于图4的优点在于图1和3的负荷承受点在朝阀板24的方向作了移动。

此外，图1和3的装置允许旋转斜盘相对于轴线58的倾斜范围较大，这样就使所产生的速度有一个较大的范围。在此以前，只有通过昂贵的弯轴结构才能使旋转斜盘倾斜达到25°(见美国专利1,137,283)。图1的结构允许旋转斜盘的倾斜度比图4的大，图3所允许的倾斜度很接近25°。

应该指出的是，图4的活动部分38A的球40A与活塞34成为一体。球40A是可滑动地置于滑动件44A中的承窝36A内的。

图2示出了活塞34的直径与从球40的几何中心到平表面46的活动部分38的有效长度之间的尺寸关系。活动部分38的长度L大于活塞直径D。

综上所述可知，本发明至少可实现上文所述的目的。

Claims (7)

1.一液压装置，包括：一个可旋转的活塞壳体；多个以圆形型式设置在所述活塞壳体座中的具有开口端的平行活塞腔；可滑动地安装在各所述活塞腔中的活塞件，以在全缩回位置与全延伸位置之间轴向往复运动，每个所述活塞件有一可伸出所述活塞腔开口端的外端；一在各所述活塞外端部的、具有一圆拱形底部的承窝；一含有一可旋转地位于所述承窝中的圆拱基部的活塞活动部件；以及包括一从所述基部朝外延伸的臂，所述臂的一端连接于所述基部，在远离基部的一端有一侧向延伸的平表面；一旋转斜盘，所述旋转斜盘有一与所述臂的平表面接合的平的控制表面；所述活塞活动部件有一可动地安装在所述承窝中的圆球，其特征在于，从所述圆球的中心到所述平表面的距离大于所述活塞件的最外面的直径，所述圆球的所述中心在所述活塞件的所述全延伸位置位于所述活塞壳体的外侧。

2.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，活塞活动部件呈T形。

3.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，所述液压缸体有一纵向轴线，所述旋转斜盘与所述轴线可相倾斜地设置，所述臂有一个足够的长度，当所述旋转斜盘与所述轴线相倾斜地设置而且当支承所述臂的活塞缩进活塞腔时，足以使所述臂部分地伸进所述活塞腔的开口端，此时，在活塞腔中，所述活塞进入活塞腔的开口端一定的距离。

4.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，一轴穿过旋转斜盘伸进所述液压缸体并有沿所述液压缸体的纵向轴线的旋转轴线，其中所述轴可运行地与所述液压缸体连接以旋转所述液压缸体，且其中所述液压缸体有一位于由所述轴的旋转轴线与通过所述球中心点之间的一直线的交叉点所形成的负荷点处的一侧负荷力集中点，所述负荷点位于所述液压缸体内。

5.如权利要求4所述的液压装置，其特征在于，所述液压缸体有一基本处于一平面的外端，所述负荷点在所述液压缸体内所述外端的里面。

6.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，每个所述活塞活动部件的所述侧向延伸的平表面的面积比通过所述球中心平面所形成的横截面面积大。

7.如权利要求1所述的液压装置，其特征在于，所述活塞件长度比所述活塞腔的长度短。

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