CN1220955A - 改进的转矩发生器转向机构 - Google Patents

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Abstract

一种转矩发生器转向机构(11)包括一个盖劳特齿轮组(17),它邻近于端盖(15)设置,并具有穿过端盖和穿过作轨道和旋转运动的星形件(31)的输入轴(21)。该机构的阀门装置,包括一个滑阀(37)和一个套阀(39),设置在盖劳特齿轮组(17)朝向输出轴(23)的一侧上。输入轴(21)最好与滑阀(37)整体形成,套阀(39)最好与输出轴(23)整体形成。设有联接装置(77),其用于将星形件(31)的轨道和旋转运动转变成套阀(39)的旋转随动运动,因而得到一种短而紧凑的转矩发生器,显著减小了输入轴(21)和输出轴(23)之间的间隙。

Description

改进的转矩发生器转向机构
本申请的美国相关申请是以Sohan L.Uppal的名义在1996年10月10日提交的题为“转向控制装置”的共同未审定的美国专利申请第728,229号的部分继续申请，也是以Sohan L.Uppal的名义在1997年5月23日提交的题为“用于内齿轮装置的改进的联接装置”的共同未审定的美国专利申请第862,887号的部分继续申请。
本发明涉及转矩发生器转向机构，更具体来说，在所涉及的转向机构中，转矩相对较低的转向输入借助加压流体源转变成转矩相对较高的转向输出。
本发明所涉及的这种转矩发生器，其商业应用已历多年，在商业上十分成功，并且在美国专利第Re.25,291和第4,936,094号中有详细的图示和说明，上述两篇专利文献在本说明书中用作参考。
在上述专利中图示和说明的那种典型现有技术的转矩发生器中有三个部分：(1)一个包括输入轴的输入部分；(2)一个流体排量机构(一般是盖劳特齿轮组)；(3)一个包括输出轴的阀门部分。在市售的转矩发生器中，这三个部分都是“串列”的，即，以输入部分开始，以输出部分终止，一个部分接着一个部分地轴向设置。因此，市售的转矩发生器都相当大(即轴向很长)。
虽然现有技术的转矩发生器在商业上是成功的，并且其结构多年来基本未曾改变，但是，机构的总体尺寸妨碍了其市场的拓展。例如，使用中的许多小型拖拉机可在“后市场(after-Market)”的基础上应用转矩发生器转向机构，但是，现有技术的转矩发生器的总体尺寸防碍它装入许多拖拉机的转向柱的可用长度内。目前可从本发明的受让人那里购买到的转矩发生器包括两组内花键和两根八字轴(dogbone shafts)，它们一起包括三组冠状外花键。因此，在输入轴和输出轴之间的机械连接中的松度或间隙相当大，从而妨碍了现有技术的转矩发生器在某些车辆中的应用。
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的转矩发生器转向机构，它比现有技术更小、更紧凑，从而对车辆制造商具有更大的价值。
本发明的一个更为具体的目的是提供一种改进的转矩发生器转向机构，它不由轴向布置的不同部分构成，而是各部分“套置”或重叠的，从而显著地减小了机构的总体尺寸。
本发明的一个相关目的是提供一种改进的转矩发生器转向机构，它具有较少的花键连接，因而显著减小了机构的间隙。
为了实现上述的和其它的目的，提供一种改进的转矩发生器转向机构，它适于接受转矩相对较低的转向输入，并借助一个加压流体源产生转矩相对较高的转向输出。这种转向机构包括壳体装置，其限定一个与上述源连通的流体入口孔和一个出口孔。一个流体能量转变排量装置与壳体装置配合工作，并包括一个转动构件，它响应于加压流体通过排量装置的流量进行转矩相对较高的转动。一个阀门装置设置在壳体装置中，并具有一个中和位置和一个工作位置，在工作位置上，阀门装置和壳体装置共同限定一条将加压流体从入口孔连通至排量装置并从排量装置连通至出口孔的通道。阀门装置包括一个可转动的主阀门构件和一个可相对转动的随动阀门构件。一根输入轴可将转矩较低的转向输入转变成阀门装置从中和位置至工作位置的运动。一个随动装置用于将转动构件的转动转变成阀门装置从工作位置至中和位置的随动运动。一根输出轴用于将转动构件的转矩相对较高的转动转变成转矩相对较高的转向输出。
改进的转向机构的特征在于：壳体装置包括在其上游端的一个端盖构件，输入轴从其中穿过。排量装置包括一个盖劳特齿轮组，其邻近于端盖构件设置，并包括一个相对于壳体装置固定的内齿环构件，转动构件包括一个进行相对于内齿环构件的轨道和旋转运动的外齿星形件。输入轴轴向穿过星形件并被固定以随主阀门构件转动。主阀门构件和随动阀门构件设置在盖劳特齿轮组的输出轴端部。随动装置包括随动阀门构件，随动阀门构件包括紧靠星形件设置的终端部分，终端部分和星形件包括联接装置，响应于星形件的转动，联接装置将轨道和旋转运动转变成随动阀门构件的旋转随动运动。
附图简要说明如下：
图1是按照本发明制成的转矩发生器转向机构的轴向剖视图。
图2是图1的转向机构的主阀门构件的局部平面图。
图3是图1的转向机构的随动阀门构件的局部平面图，与图2类似。
图4是类似于图1的放大局部视图，表示本发明的联接布置，其用于向随动阀门构件提供随动运动。
图4a是类似于图4的轴向剖视图，但是只表示包括本发明的一个重要方面的联接件。
现在参阅附图，这些附图并不是想限定本发明，图1表示转矩发生器转向机构11，它是按照本发明制成的。转向机构11包括几个部分，由多个螺栓13(图1中只画出1个)以密封接合固定。转向机构11包括一个端盖构件15、一个内齿轮排量机构17和一个阀壳部分21。一根输入轴21穿守端盖构件15上的中心孔，一根输出轴23也穿过阀壳部分19上的中心孔。
阀壳部分19上有一入口孔25，它一般连接于一个加压流体源(未画出)；还有一个出口孔27，它一般连接于系统的容器，或连接于一个下游的流体压力操作装置(图中都未画出)。
内齿轮排量机构17是本专业技术人员公知的，它包括一个内齿环构件29和一个外齿星形构件31。星形构件31一般比齿环构件29少一个齿，偏心地设置在齿环构件中，作相对的轨道和旋转运动。在本实施例中，齿环构件29是静止的，螺栓13从其中穿过，星形构件31作轨道和旋转两种运动。
当星形构件31作轨道和旋转运动时，构件29和31的齿的相互作用形成了多个膨胀的流体容积腔33(见图4)和多个收缩流体容积腔35，其工作方式是本专业技术人员公知的。
在阀壳部分19中设有适当的阀门机构以实现从入口孔25至膨胀容积腔33及从收缩容积腔35至出口孔27的连通。
象本专业中所公知的那样，转矩发生器阀门机构包括一个可转动的主阀门构件37和一个可相对转动的随动阀门构件39。本发明的一个重要方面在于，主阀门构件37是固定的以便随输入轴21转动，随动阀门构件39是固定的以便随输出轴23转动。另外，在本实施例中，主阀门构件37是与输入轴21整体形成的，而随动阀门构件39是与输出轴23整体形成的，因此减少了现有技术的转矩发生器的零件总数。
阀壳部分19有一阀孔41，其中以相对较紧的配合关系装有随动阀门构件39。类似地，随动阀门构件39有一个内孔43，其中以相对较紧的配合关系装有主阀门构件37。孔和阀门构件之间的配合与目前在转矩发生器中所有是基本相同的，因此，这种配合不是本发明的关键特征，本说明书中将不再赘述。
阀壳部分19有一条从入口孔25至阀孔41的流体通道45和一条从阀孔41至出口孔27的流体通道47。通道45和47中的任一条包括由阀壳部分19形成的环形槽，“围绕”着阀孔41。另外，阀壳部分19有多条倾斜的通道49，每条在某一位置从阀孔41连通于阀壳部分19的后表面，使每条通道49与一个容积腔33或35流体连通。
现在参阅图2详述转矩发生器转向机构的阀门机构。主阀门构件37也称为“滑阀”，随动阀门构件39也称为“套阀”。滑阀37包括一环形槽51，它朝向滑阀37的左端设置，多条轴向槽53与槽51流体连通。每对相邻的槽53之间设有较短的轴向槽55。每条轴向槽包括一径向孔57，提供槽55和中央的轴向排放孔59(见图1)之间的连通。
滑阀37设置在图2中槽53和55的右侧，它限定一对完全相对的，在圆周方向上狭长的孔61。孔61的右侧有另一对完全相对的，在圆周方向狭长的孔63，如图2所示，在圆周方向上，孔63比孔61更长，其原因下面将要讲到。
现在主要参阅图3，套阀39限定在套阀39和输出轴23接合处的减径部分65，该减径部分65限定若干孔67，以便流体从排放孔59至出口孔27的连通。
套阀39在孔67的右侧限定多个压力孔69，其处于与通道(环形槽)45的连续流体连通状态，因此，孔69中含有来自入口孔25的加压流体。套阀39在孔69的右侧限定多个计量孔71，它们按照本专业公知的方式与倾斜通道49处于换向流体连通状态。套阀39在计量孔71右侧限定一对完全相对的开口73，设在套阀右端(见图1)的减径部分75中。开口73和部分75的功能将在下文中讲到。
如图2和3所示，本发明的转矩发生器转向机构包括可以“敞开中心”为特征的阀门机构。在没有手动转向输入作用在输入轴21上时，一个定心弹簧76将滑阀37和套阀39偏压向相互间的中和位置。当滑阀37和套阀39处于中和位置时，每个计量孔71重叠槽53和相邻的槽55。因此，进入入口孔25的加压流体流过通道45，然后流过压力孔69，进入环形槽51。从那里流体流入槽53，然后径向地流出一个计量孔71，然后，径向地流入孔57，然后，向左(图1)流入排放孔59，然后，径向地通过凹口60(见图2)流入滑阀37，然后，通过开口67流向出口孔27。
当输入转向转矩作用在输入轴21上时，滑阀37反抗定心弹簧76的偏压力相对于套阀39转动，使每个计量孔71不再与槽53和槽55连通。然而瞬时与膨胀容积腔33连通的每个计量孔71通过一条倾斜通道49只与一条槽53连通，因而使加压流体从入口孔25连通至膨胀容积腔33。同时，与收缩容积腔35之一连通的每个计量孔71，通过一条倾斜通道49只与一条轴向槽55瞬时连通，因而使从收缩容积腔35排出的流体以前述方式连通于出口孔27。
现在主要参阅图4并参阅图1描述本发明的另一个重要方面。如前所述，现有技术的转矩发生器已包括两根八字轴(dogbone shafts)，一根将星形件的轨道和旋转运动转变成随动阀门构件的旋转随动运动，另一根将星形件的轨道和旋转运动转变成输出轴的旋转运动。按照本发明，无需设置这种八字轴。作为替代，本发明利用在以Sohan L.Uppal名义于1997年5月23日提交的题为“用于内齿轮装置的改进的联接装置”的共同未审定的美国专利申请第862,887号中图示和描述的联接装置，上述文件本说明书用作参考。
联接装置77包括一个中空的，基本呈圆筒形的联接件79，该联接件79最好是一个相当简单且成本低廉的构件，如压铸件或粉末冶金件等。如图4a所示，联接件79并没有均匀一致的壁厚，联接件79的外表面是圆柱形的，而从中间向着前端部分79a和向着后端部分79b内径增加(壁厚减小)。
联接件79限定一对完全相对的前部凹口81，以及一对完全相对后部凹口83。在本实施例中，只是以举例的方式，凹口81和83在圆周方向上是相互对准的。
联接装置77一根前销85，它穿过滑阀37上的开口63和联接件79上的前部凹口81。销85的外部的相对两端压入星形件31的前部的径向内部上形成的凹部87中。联接装置77也包括一根后销89，它穿过滑阀37上的开口61，穿过套阀39上的开口73，然后穿过联接件79上的后部凹口83。销89的相对两端由阀孔41限制，或者，由向着阀孔41的前端(图1中的右端)设置的稍大的埋头孔限制。
当星形件31作轨道运转和旋转时，由于销85和凹口81，前端部79a也作轨道运转和旋转。象本专业技术人员公知的那样，上述轨道和旋转运动被转变成后端部79b的纯旋转运动。后端部79b的旋转运动借助凹口83和销89转变成套阀39的随动旋转。销83和85分别穿过圆周方向狭长的开口61和63，因而即使随动运动从星形件31传至套阀39时，在滑阀37和套阀39之间也允许一定量的相对转动。
本专业技术人员理解，本发明并不局限于本说明书中描述的具体的联接装置77，本发明的要点在于，套阀39包括一个邻近星形件31设置的终端部分，因而星形件的轨道和旋转运动可以直接转变成套阀的随动运动，而不会干涉输入轴和滑阀，以及它们相对于套阀的转动。
前面已详述了本发明，阅读和理解本说明书后，本专业技术人员显然可作出各种修改和变化而并不超出本发明的范围。

Claims (7)

1．一种转矩发生器转向机构(11)，其适于接受转矩相对较低的转向输入并借助一个加压流体源产生转矩相对较高的转向输出，该转向机构(11)包括：壳体装置(15,19)，它限定一个与所述源流体连通的流体入口孔(25)和一个出口孔(27)；流体能量转变排量装置(17)，它与所述壳体装置(15,19)配合工作，并包括一个转动构件(31)，该转动构件响应于所述加压流体通过所述排量装置(17)的流动进行转矩相对较高的转动；阀门装置，它设置在所述壳体装置中，并具有一个中和位置和一个工作位置，在工作位置上，所述阀门装置和所述壳体装置(15,19)共同限定一条将所述加压流体从所述入口孔(25)连通至所述排量装置(17)，并从所述排量装置(17)连通至所述出口孔(27)的流体通道，所述阀门装置包括一个可转动的主阀门构件(37)和一个可相对转动的随动阀门构件(39)；一根输入轴(21)，它用于将所述转矩相对较低的转向输入转变成所述阀门装置(37,39)从所述中和位置至所述工作位置的运动；随动装置，其用于将所述转动构件(31)的所述转动转变成所述阀门装置从所述工作位置至中和位置的随动运动；一根输出轴(23)，其用于将所述转动构件(31)和所述转矩相对较高的转动转变成所述转矩相对较高的转向输出，其特征在于：
(a)所述壳体装置在其上游端具有一个端盖构件(15)，所述输入轴(21)穿过其中；
(b)所述排量装置(17)具有一个盖劳特齿轮组，其邻近于所述端盖构件(15)设置，并包括一个相对于所述壳体装置(15,19)固定的内齿环构件(29)，所述转动构件包括一个相对于所述内齿环构件(29)作轨道和旋转运动的外齿星形件(31)；
(c)所述输入轴(21)轴向穿过所述星形件(31)并固定随所述主阀门构件(37)转动；
(d)所述主阀门构件(37)和随动阀门构件(39)设置在所述盖劳特齿轮组(17)的输出轴端部上；
(e)所述随动装置包括所述随动阀门构件(39)，其包括一个紧靠所述星形件(31)设置的终端部分(75)，所述终端部分(75)和所述星形件(31)包括联接装置(77)，响应于所述星形件的转动，该联接装置用于将所述轨道和旋转运动转变成所述随动阀门构件(39)和旋转随动运动。
2．根据权利要求1所述的转矩发生器转向机构(11)，其特征在于：所述主阀门构件包括一个基本呈圆筒形的滑阀(37)，所述随动阀门构件包括一个中空的，基本呈圆筒形的套阀(39)，其包围所述滑阀(37)。
3．根据权利要求2所述的转矩发生器转向机构(11)，其特征在于：所述滑阀是与所述输入轴(21)整体形成的。
4．根据权利要求2所述的转矩发生器转向机构(11)，其特征在于：所述套阀(39)是与所述输出轴(23)整体形成的。
5．根据权利要求1所述的转矩发生器转向机构(11)，其特征在于：所述联接装置(77)包括一个基本呈圆筒形的、中空的联接件(79)，其包围所述输入轴(21)并与所述随动阀门构件(39)的所述终端部分(75)配合工作。
6．根据权利要求5所述的转矩发生器转向机构(11)，其特征在于：所述联接件(79)包括一个前端部分(79a)和一个后端部分(79b)，所述前端部分(79a)联接于所述星形件(31)以随其作轨道和旋转运动；所述后端部分(79b)联接于所述随动阀门构件(39)以随其作转动。
7．根据权利要求6所述的转矩发生器转向机构(11)，其特征在于：所述终端部分包括所述随动阀门构件，该随动阀门构件包括中空的，基本呈圆筒形的套阀(39)，该套阀包括一个前部的减径部分(75)，所述联接件(79)的后部部分(79b)设置得包围所述套阀(39)的减径部分(75)。
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