CN1097044A - 流体压力装置 - Google Patents

Abstract

一种流体压力装置，具体地是一种液压马达或一 种液压泵，具有一静止壳体、一转子、一定子以及一位 于定子上的转子支撑件，上述部件都绕一几何轴线可 转动地设置且在该轴线方向上互相固定。气缸体和 控制装置之间的液压分离力能够以液压方式加以补 偿。位于朝向几何轴线一侧上且被增压的环形槽设 置在控制装置上，该表面在轴向形成在控制装置和一 相邻对应部件之间的环腔，因此该对应部件逆分离力 的作用被保持并被固定到转子上且和它一起转动。

Description

本发明涉及一种流体压力装置，具体地涉及一种液压马达或液压泵。

这样一种流体压力装置包括一转子、一定子以及一相对于定子的转子支撑件，这些部件都围绕一几何轴线设置且沿该轴线方向互相固定;另外，还包括一连接到定子上的凸轮环，一作为转子一部分的气缸体，该气缸体内设有多个缸筒且基本上沿径向设置，还包括滑动地安装在上述气缸体内且通过辊子支撑在凸轮环上的多个活塞。

DE  3824878A1中揭示了现有技术的这种装置。人们对这类包括泵和马达的液压装置不断地进行研究以期减少它们在径向和轴向所占的空间。液压装置对轴向空间的需求基本上取决于轴承的结构的安排，因此，研究工作主要是针对这一部分，并且研制了几种不同的轴承结构和安排。其中重要的是保证在轴向和径向上同时都能提供支撑。径向的分力基本上由作用在机械上的外力所产生，而轴向的分力则也可由系统内力所产生。目前已知作用在轴承结构上的轴向分力是由控制装置所产生的，该控制装置能对缸体到液压装置的两个压力口进行控制。

流体压力装置的气缸体包括都径向地设置的气缸体中的几个单个的缸筒。在朝向几何轴线的一侧，各个缸筒都连接到一基本上沿轴向延伸的对应的管子上，所有缸筒的出口中心线都位于气缸体的前面的共同节径上。在这一前面上，气缸体的控制面（分配面）是与分配器中的一个隔开的，后者含有上述出口。

与定子连接的控制装置的对应的控制面也以相似的方式设置。然而，此处缸筒的数量是凸轮环的凸起部数量的两倍。在管状控制装置内部上述缸筒基本上都是沿轴向布置的。缸筒交替地进入位于相对控制面一侧上的环形槽中，上述环形槽都加工在外侧的控制面上且和流体压力装置的压力口连通。

转动的气缸体的控制面和静止的控制装置互相对靠着。当液压装置增压时，一静液压分离力产生在气缸体和控制装置之间趋向于使缸筒和控制装置互相分离。为了使控制装置保持在气缸体上，在现有液压装置中产生一液压力以克服上述的分离力从而将控制装置保持在气缸体上。

在已有技术的液压装置中，液体压力是这样安排的：控制装置的每个环形槽和外径是台肩式的，各级台肩的大小安排得使诸力之和（这里称之为补偿力）与缸体和控制装置之间的分离力相等，而这个补偿力是环的有效面积和环形槽内部压力的乘积。该环形槽的有效面积由于各级的直径不同而不同。分离力与补偿力的比率在这里不精确地规定，因为补偿力也可能由于例如弹簧力的机械力，而有所增加，因此，补偿力不一定需要超过分离力。

在具有转动气缸体的现有液压装置中，由控制装置的阶梯台肩产生的补偿力产生一作用在流体压力装置的定子上的反作用力，上述反作用力是由与定子位于相同高度、但在相反方向的转子轴承所传递的。

本发明的目的在于提供一种如前述类型的流体压力装置，在这种装置中，由系统产生的轴向分力可被大大降低，且可以将轴承的尺寸做得较小，因此所占空间较少而且不需提供技术上比较复杂的补偿装置。

本发明的上述目的由本发明所提供的流体液压装置而得以实现，特别是通过一种液压马达或一液压泵而得以实现，它包括：具有包括一转子、一定子和一在定子上支撑转子的支撑件的静止壳体，这些元部件都绕一几何轴线（A）可转动地布置且都沿该轴向互相固定，气缸体和控制装置间的液压分离力能够以液压方式加以补偿，其特点在于：在所述控制装置（20）上设有布置在朝着几何轴线（A）一侧的加压环形表面（23a、23b），所述表面沿轴向形成在控制装置（20）和一邻近对应部件（25）间的环腔，所述对应部件（25）克服分离力的作用被保持，并且所述对应部件（25）被固定到所述转子上并和它一起转动。

根据本发明，液压装置的控制装置上的阶梯形台肩不是设置在相对于其几何轴线而言的外侧，而是在内侧，这样反作用力传递到相应地形成在阶梯形台肩上的一对应部件上，该对应部件转动地沿轴向固定在转子上，因此可以避免全部反作用力作用在轴承上;力的传递是在转子内部进行的。

与定子连接的控制装置和转子连接的对应部件之间的密封最好由金属或非金属密封环来完成。同样，本发明还可用于设置得其工作容量能够换向，并且配备有最好设有多于两个环形槽的控制装置的那类装置上。

以下结合附图通过举例的方式较详细地描述本发明的实施例，其中：

图1表示本发明第一个实施例的液压马达的两个局部截面图;

图2表示具有非阶梯形环的液压马达的两个局部截面图。

图1中所示的液压马达包括一由螺钉46、及在其间间设的密封件装配在一起的三部分43、44、45组成的壳体，一凸轮环，以及一气缸体，它直接固定在壳体43的轴承6上方且可绕几何转动轴线A转动。另外，具有相应的对应部件的分配器20设置在转子上。此外，还设有一有一环形制动活塞的停止制动器、-Belleville弹簧垫圈35和盖40。

在图1中，一凸轮环16设置在壳体组件43和44之间。

在气缸体1中，诸缸筒2以相同的间隔角度径向地间隔布置在一相应于气缸体1的圆周面的平面上。在诸缸筒2中可滑动地各设有一活塞3。各活塞的相对于液压装置的几何轴线A沿径向靠外侧的各活塞端上均设有一辊子4，该辊子的轴线5平行于几何轴线A。

辊子4都由绕气缸体1设置的凸轮环16支撑。在朝向气缸体的一侧上，沿着周边该凸轮环有几个凸起部分，当该装置转动时，由于凸起部分的存在而产生了活塞的提升运动。

缸筒2通过一凸轮环16朝着外侧径向地密封，上述辊子4紧靠在其内侧。

在气缸体1的一侧边上，延伸有一段长度，滚柱轴承6即设置于其上。该滚柱轴承的内座圈通过保持件7安装到气缸体1的延伸段上。轴承的滚动件相对于几何轴线A通过凸出部分8a、b轴向地固定。在外座圈上在一个方向上仅存在一个凸起部分8c，即意味着气缸体1不能被移向法兰F。在轴线的另一个方向上所需要的相应配件设置在与气缸体1的延伸段相反的一侧上且包括一由非金属材料组成的滑动盘9固定到定子上并在气缸体1上的一平面10上运动。为了提供额外的支撑，还可设置一轴承环。

在气缸体的与延伸段相反的一侧上，设有气缸体1的控制面11。这是一个平面，上述平面10设置在与几何轴线A正交的平面上。缸筒2都通过管子12连接到控制面11上，且每个缸筒2设有一根管子。这个表面11上的诸根管子各进入到有规律地布置在从几何轴线A为中心的一个等圆上的一出口13中。

在气缸体1的平形控制面11上，设有分配器20的控制面14，它的设计和气缸体1的控制面相似。在分配器20内部设有管子15a、b，它们都设置成近似于平行于装置的几何轴线A。管子的数量取决于沿凸轮环上的圆周分布的凸起部分的数量。为每一个凸起部分提供两根管子，即从上死点延伸下到死点。在分配器20的外侧上，加工有环形槽17a、b，它们通过管18a与装置的开口连通。布置在分配器20中的每个凸起部分的管子15a、b都设计成一方面进入存在于平面10上的出口19，另一方面与分配器20的环形槽17a、b连通，即一根管子15a与一个环形槽17a连通，另一根管子15b与第二个环形槽17b连通。两个环形槽17a、b都设置在一以几何轴线A为中心的圆柱形的表面20上即在定子的相应支撑件上开凹槽而形成，环形槽17a、b由设在定子和分配器20之间的密封件22a、b、c而互相密封。分配器20以轴向可移动的方式保持在定子上，但通过该轴承环在绕几何轴线A转动时相对于定子是固定的。

在近似管状的分配器20的内径上设置有互相呈阶梯形的两个凸肩，从而形成具有不同直径的两个分离环表面23a、b。

在其相对的法兰侧G上，气缸体1包括一伸出管状分配器20的内径的管状延伸段24。在这延伸段上，一阶梯形环25设置到外径上。这个与气缸体1一起转动的环25包括两个对应于分配器20内侧直径的外径上的阶梯形凸肩26a、b。该环插入分配器20内以构成两个环腔27a、b。这两个环腔由密封件28a、b互相密封且与分配器20中与一个凸起部分的成对的管子18a、b连通。由于成对的缸筒与分配器的外环形槽17a、b、c连接，形成在转动环25和分配器20间的环腔都与马达的压力口接触，当液压装置工作时，环腔内分别被压缩呈一个较高压力或较低压力。这个压力作用在分配器20的环形表面上，并产生一个力而使分配器20朝气缸体1的控制面11移动。环形面积的大小和由其产生的力被设计成与要补偿的、产生在气缸体1的控制面积和紧靠的分配器20之间的液压分离力一样大，这样液压分离力就不能使分配器20从气缸体1上升起。作用在阶梯形环20上的反作用力通过一轴螺母29承担。另外，分配器20通过定子的弹簧30而压靠在气缸体1上，这样当处于一减压状态时，气缸体1和分配器20互相靠在一起。

图2所示为另一个实施例，其中阶梯形环25由一无阶梯的环25a所代替。这样，在分配器20和环25间，仅存在一个环腔，它通过往复（梭动）阀47而与管子17c、d连通。由于往复阀47的存在，使存在于17c、d中的较高的压力作用在环25和分配器20之间形成的环腔中，并且可使产生在分配器20的控制面14、11和气缸体1之间的分离力被所产生的力补偿掉。

在液压装置的相反的法兰侧G上设有一多盘式制动器，其中设置在转子上的诸盘32的齿轮31通过由一圆锥面34而安装在内侧上的套筒33设置在转子上，该套筒又通过轴螺母29被保持住。如果制动器不被减压，诸制动盘32将由Belleville弹簧垫圈35通过环形制动活塞36而互相靠压在一起，而产生制动作用。如果一释放压力被施加到制动器的压力腔37上，环形活塞36将逆Belleville弹簧垫圈35的作用力朝液压装置的相对法兰侧G移动，盘32的制动作用被解除。环形活塞36的密封通过一O形环38而在外径上获得，在内径上通过一金属或非金属膜或隔板39而实现，该膜或隔板39一方面固定在环形活塞36的内径上，而另一方面与液压装置的相对法兰侧的盖40连接。在盖40中，设有已知结构的轴封41，它在气缸体1的管状延伸段上形成密封。为此，该膜或隔板是弹性的，这样能够与环形活塞36随动，因此形成有效密封的轴封不会受到转子运动的影响。

在相对法兰侧G上，该液压装置由一盖40关闭，通过一标准化的连接法兰42而设计成可适用于连接其它的流体压缩装置。

围绕几何几轴A，气缸体1是完全空心的。液压马达是以普通方式操作和运行的。但是，例如在管子17a中被增压到一较高的值的流体和在管子17b中被加压到一较低值的流体是可以转移的，沿转动第一方向可实现气缸体1对定子的相对转动。如果管子的压力分配改变，可在转动的第二相反方向上实现一相对转动。

所述结构的优点在于，由补偿所产生的反作用力可以通过在转子内力的传递而供给。而在已有技术的结构中，从转子到定子的力的传递通过轴承供给。这些力都和从外侧作用到转子上的力有不能被忽略的联系，具体情况视施加到液压装置上的压力而定，所以需要轴承的尺寸足够大。当使用本发明的结构时，就能使用较小尺寸的轴承，从而成本可以降低，对空间的要求也就可以减少。

上述的构思不仅可用于所述的实施例，它还可以用到分配器包括两个以上环形槽的、具有可以转换的排代体积的液压装置上，其中，前述的力补偿作用也能以相同方向加以应用。

Claims (6)

1、一种流体压力装置，特别是一种液压马达或一液压泵，它具有包括一转子、一定子和一在定子上支撑转子的支撑件的静止壳体，这些元部件都绕一几何轴线(A)可转动地布置且都沿该轴向互相固定，气缸体和控制装置间的液压分离力能够以液压方式加以补偿，其特征在于：

在所述控制装置(20)上设有布置在朝着几何轴线(A)一侧的加压环形表面(23a、23b)，所述表面沿轴向形成在控制装置(20)和一邻近对应部件(25)间的环腔，所述对应部件(25)克服分离力的作用被保持，并且所述对应部件(25)被固定到所述转子上并和它一起转动。

2、如权利要求1所述的流体压力装置，其特征在于，所述定子上的转子支撑件包括一滚柱轴承和至少一个轴颈轴承的组合。

3、如权利要求1或2所述的流体压力装置，其特征在于，所述控制装置（20）覆盖位于与所述缸筒（2）中的一个相对一侧上的制动腔。

4、如权利要求1至3所述的流体压力装置，其特征在于，设置于所述制动盘（32）的转子上的一齿轮（31）包括一作为一夹持件的锥形环（34）。

5、如权利要求1至4所述的流体压力装置，其特征在于，与所述转子和定子的几何轴线（A）较近的环形制动活塞（36）的密封固定于一覆盖所述制动器的法兰（42）上，并且当所述环形制动活塞（36）位移动时所发生的所述环形制动活塞（36）和所述转子间的相对运动都由一弹性金属或非金属的配件（39）补偿。

6、如权利要求1至5中任一权利要求所述的流体压力装置，其特征在于，所述控制装置仅有一个补偿区域由往复阀（47）增压，这样，所述环槽（17a、b、c、d）的较高压力总是补偿所述气缸体（1）和所述控制装置（20）间的分离力。

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