CN1576649A - 带有多轭架的弯曲轴线流体静压模块 - Google Patents

Abstract

一种弯曲轴线流体静压单元包括：一框架，一对平行地沿侧向间隔开的轴，它们可转动地支承在框架上，并从框架沿相同方向朝下。两个轭架绕平行的轴线可枢转地安装框架上。一流体静压功率单元可摆动地被各轭架承载，而各流体静压功率单元可操作地连接到其中一个轴上以使其转动。一对系统压力导管在框架内，各压力导管流体连通地连接到各个气缸体上。设置一用来枢转轭架的控制系统，它包括用来独立地绕平行的轴线枢转轭架的装置。

Description

带有多轭架的弯曲轴线流体静压模块

相关申请

本申请要求对本申请人于2003年6月27日提交、申请号为60/483,222的临时申请的优先权。

技术领域

本发明涉及可变位移的弯曲轴线液压单元的领域。弯曲轴线液压单元已经问世多年。

背景技术

这样的装置具有的功率输出明显受它实体尺寸的限制。当需要额外的功率时，解决的方法是提供一较大尺寸的单元。然而，在某些汽车设计中，空间和尺寸成为一问题，当规定更大功率和有限的空间时，空间和尺寸就会阻止较大弯曲轴线液压单元适应这种情形。

现有技术显示出种种努力来使用具有多轭架(yoke)的流体模块，然而，如果试图要提供带有弯曲轴线的流体静压单元的流体模块，它们具有带有必要的尽可能少的零件的简化的结构以及占据尽可能小的空间的带有多轭架的紧凑结构，则现有技术的种种发明都不能达到要求。例如，授予Folsom的美国专利6,530,855揭示了具有多轭架的弯曲轴线流体静压模块。当参照由Folsom提及的WO99/24738时，可以看到Folsom依赖于一静止不动的集流座块来容纳其流体从泵和电机之间流过，并将通过活塞滑块的流体静压流节流到气缸体。因此，Folsom专利显示了一种带有大量分离零件的庞大的结构，它可导致较高的单元的制造成本，并可能降低单元的可靠性。

因此，本发明的一个主要目的是提供一带有一对弯曲轴线流体静压功率单元的弯曲轴线流体静压单元，诸流体静压功率单元以并排的关系联合地工作，以提供一更大的功率输出，该流体静压单元包括平行的诸单向转动的动力轴、可枢转地安装在框架上的两个可摆动的轭架以及用来独立地绕平行轴线枢转轭架的装置。

本发明的另一目的是提供一种带有多个轭架的弯曲轴线流体静压模块，其中，诸轭架是单一件的结构。

本发明的另一目的是提供一种带有弯曲轴线流体静压单元和多个轭架的液压模块，其中，诸轭架包含诸一体的流体通道。

从说明书和权利要求书中，本发明的上述的和其它的目的、特征，或优点将会变得明白。

发明内容

本发明揭示了一种流体静压模块，它包括一对可转动地支承在一框架上的侧向平行间隔的轴。包含一体形成的流体通道的两个单块的轭架围绕平行轴线可枢转地安装在框架上。一流体静压功率单元可摆动地被各个轭架承载，各个流体静压功率单元可操作地连接到其中一个轴上，以便其转动。一对系统压力导管位于框架内，使各压力导管流体连通地连接到各个气缸体上。一控制系统独立地绕平行轴线枢转诸轭架。

附图说明

图1是本发明的流体静压模块的一实施例的正视立体图；

图2是本发明的流体静压模块的后视立体图；

图3是本发明的控制外壳的立体图；

图4是本发明的流体静压模块的俯视截面图；

图5是本发明的轭架和阻挡件的示意俯视图；

图6是本发明的流体静压模块的局部侧视截面图；

图7是本发明的节流板的俯视图；以及

图8是本发明的流体静压模块的正视立体图，示出了集流座(manifold)的连接表面。

具体实施方式

参照图1，本发明的流体静压模块10包括弯曲轴线流体静压单元11和框架12。框架12用作一结构单元来保持和定位其它部件，并在模块内施加反作用力以将诸部件保持在适当的位置上。

参照图4，一离合器单元轭架14和环单元(ring unit)轭架16分别包含和承载流体静压动力单元(气缸体或气缸体组)23和24，并可枢转地安装在框架12上，以便在相交路径内相对于框架12枢转。两个轭架14和16在组装时擒获在框架12与集流座22之间。

流体静压动力单元23和24分别可操作地连接到一对平行地沿侧向间隔开的轴25和26上。轴25和26可转动地支承在框架12上，并沿相同的方向从框架12朝向下。操作流体静压动力单元23和24来转动轴25和26。

然后，两个流体静压动力单元23和24包含在轭架14和16和框架12内，并对其加载。框架12定位轴25和26，又将组装到轴25和26上的齿轮27分别对齐在车辆传动机构(未示出)的行星环齿轮(planetary ring gear)和离合器齿轮内。因此，两个流体静压动力单元23和24和相关的轭架14和16被称之为离合单元轭架14和环单元轭架16。

参照图6，轭架14和16较佳地是单一件结构。这些单一件轭架14和16包含一体的流体通道28和30。包含一体的流体通道28和30的单一件轭架14和16的细节被揭示在美国专利6,203,283中，本文具体地援引其全文以供参考。

集流座22用作组件内的介于所有流体静压动力单元23和24之间的、用于高压流体的导管，还包含用于液压模块10的必要的阀。集流座22具有用于压力保护和回路冲洗的辅助阀(未示出)。集流座22还具有两个在其内部成空心的通道32和34，它们从轭架14延伸到轭架16，以形成液压模块10的两个工作环路。这些内部空心的通道32和34被用作一导管，以将油从一个轭架引导到另一个轭架。

集流座22中的通道32和34节流流体通过轭架16的一体的流体通道28和30。通道32和34沿轭架16的耳轴36与一体的流体通道28和30连通。流体通过轭架16内的一体的流体通道28或30中的一个，从耳轴36输送到端壁38B。在端壁38B，流体从一体的流体通道28或30中的一个流入到流体静压动力单元24的一侧内。流体静压动力单元24的另一侧强制流体返回到在端壁38B的一体的流体通道28或30中的另一个，并从那里返回到耳轴36和对应的一体的流体通道28或30。同样地，轭架14包括一类似的一体的流体通道结构。

如图4所示，各轭架14和16具有外表面40A和40B，它们分别包括端壁38A和38B以及侧壁42A和42B。轭架14和16的外表面40A和40B彼此具有互补的表面并与框架12互补，当外表面40A和40B的互补的表面保持紧密间隔关系时，这可将轭架14和16占据的空间大小减小到最小。

具体来说，轭架14的端壁38A包括一在轭架14外表面40A上被构画出的轮廓部分44A。该轮廓部分44A允许轭架14的端壁38A嵌套或定位成与轭架16的侧壁38B保持紧密的间隔关系，而两个轭架14和16彼此不接触。同样地，框架12上的轮廓肋46形成的轮廓与轭架14的侧壁42A匹配。

在这些部分44A和46上的轮廓角是轭架14和16的枢转角的函数。轭架14逆时针方向枢转通过一角(θ)，而轭架16顺时针方向枢转通过一角(α)(图4)。具体来说，轭架14具有轭架中心线B，它相对于轴25的中心线A逆时针枢转通过一角θ。轭架16具有轭架中心线C，它相对于该轭架的轴26的中心线D顺时针枢转通过一角α。因此，轭架14的端壁38A上的轮廓部分44A相对于轭架14的中心线B的角等于θ加α。同样地，与轭架14的侧壁42A匹配的框架12上的轮廓肋46相对于垂直于轴25的中心线A的框架12的表面E的角等于90°减去θ。

设置部分44A和46允许最大程度地减小流体静压模块10的宽度尺寸，其中，流体静压模块10的宽度尺寸是关键的设计标准。具体来说，本发明的流体静压模块10压力配装在紧凑的现代拖拉机的外壳包皮内，并需避免干扰操作者的视线的可视性，操作者必须能清楚地看清就在驾驶室前面的地面。此外，轭架14和16的位置必须满足传动中心线的要求，包括轴25和26与齿轮中心线的对齐，同时允许轭架14和16紧密地定位在一起，而彼此互不干扰。此外，不管其它轭架的位置如何，各轭架14和16必须能放置在多角度的位置上。因此，将流体静压模块10的宽度尺寸减到最小是部分44A和46所允许的关键的设计标准。

如图5所示，流体模块10设置有两个以上的硬阻挡件。通常地，对于角度可变化的轭架有两个机械的硬阻挡件，它们限制轭架的移动。在本发明中，设置两个以上的硬阻挡件，允许轭架14和16精确地定位在两个机械硬阻挡件之间的某一角度上。

具体来说，流体模块10包括四个形成到框架12内的阻挡件50、52、54和56，以便阻挡彼此紧密靠近地摆动的轭架14和16，以防它们接触。流体模块10具有一离合单元轭架14，带有最大外侧角度阻挡件(outboard angle stop)50和内侧角度阻挡件(inboard angle stop)52。环单元轭架16具有一轭架最大内侧角度阻挡件54和外侧角度阻挡件56。阻挡件50、52、54和56可以是任何合适的角度。当位于枢转运动的预定位置时(轴25中心线A和轴26中心线D)，轭架14和16对气缸体23和24和轴25和26限定一中性位置。阻挡件50、52、54和56允许轭架14和16在下列参数内枢转，其中，“+”表示离中性位置顺时针方向，而“-”表示离中性位置逆时针方向。如图所示，离合器单元轭架14摆动通过一弧，它从阻挡件50处的最小角度-45°到阻挡件52处的最大角度+45°。环单元轭架16摆动通过一弧，它从阻挡件54处的最小角度-15°到阻挡件56处的最大角度+45°。因此，阻挡件50、52、54和56允许轭架14和16枢转到下列位置组合：一个轭架-45°和一个轭架-15°；一个轭架+45°和一个轭架-15°；一个轭架+45°和一个轭架-15°；一个轭架+45°和一个轭架-45°；一个轭架-45°和一个轭架-45°；以及一个轭架45°和一个轭架15°。

一在轭架16上一体的阻挡件58和在轭架14上的对应的一体的槽60是包含在两个流体静压的轭架14和16内的实体零件。当流体静压的轭架14和16彼此紧密靠近地摆动通过一范围角时，在轭架16上的一体的阻挡件58提供额外的角度，其中，轭架14和16可停止在一已知的位置上。在轭架16上的一体的阻挡件58和在轭架14上的对应的一体的槽60放置在轭架14和16上，以使它们以要求的角度组合接触。

由一体的阻挡件58和一体的槽60设定的附加的组合轭架角，需要更加精确地设定液压模块10的流体静压比。轭架14和16由一定位检测伺服控制系统62被液压地定位(示于图1和3中)。一体的阻挡件58和一体的槽60需要在特定的轭架角组合上，因为伺服控制系统62不提供如一体的阻挡件58所提供的精确度和重复性。该角度组合可以是除最小和最大阻挡件限位之外的任何要求的角度。如图所示，在轭架16上一体的阻挡件58和在轭架14上的对应的一体的槽60添加到轭架14和16，以便在轭架14和16之间以一特殊的轭架角组合形成实体的干扰，其中，对左轭架14指令，使实体的硬阻挡件位于+44.5°，对右轭架16指令，使实体的硬阻挡件定位在+13.5°。

如图1和3所示，液压模块10的伺服控制系统62包括一单一件的控制外壳(control housing)64。该控制外壳64包含控制轭架14和16的位置所要求的硬件，因此，如操作者所发指令那样，流体静压功率单元23和24可进行位移。

具体来说，单一件控制外壳64特别地装备有一第一伺服控制器67，它包括一与第一伺服活塞68和第一偏置活塞72相连的第一伺服阀70。外壳64同样具有一第二伺服控制器73，它包括一与第二伺服活塞74和第二偏置活塞78相连的第二伺服阀76。伺服阀70和76控制在伺服活塞68和74以及偏置活塞72和78上的液压压力。在活塞68、74、72和78上的液压压力致使活塞68、74、72和78滑进和滑出单一件的控制外壳64。如图6清晰地所示，当活塞74和78滑进和滑出单一件的控制外壳64时，通过活塞74和78转动耳轴36，第二伺服控制器73为轭架16定位。同样地，第一伺服控制器67的活塞68和72以相同的方式用来为轭架14定位。因此，多伺服控制器67和73独立地建立流体静压轭架14和16的位置，且转动功率在+/-45°的操作范围内供应给轴25和26。

如图1、3和7所示，液压模块10的伺服控制系统62包括一附连到单一件控制外壳64的控制节流板66。控制系统62将油流到多伺服控制器67和73，并在传动机构(未示出)和传动机构内的液压模块10之间形成多个液压的连接。传动机构(未示出)与液压模块10之间的多个液压的连接中的一个放置在控制节流板66内。传动机构(未示出)与液压模块10之间的其余的液压连接放置在单一件控制外壳64内。

具体来说，控制节流板66具有一单一的控制供应压力入口80。单一的控制供应压力入口80液压地连接于传动机构(未示出)，以便接纳液压流体。控制节流板66将液压流体从单一的控制供应压力入口(control supply pressure inlet)80流到多个出口槽(outlet groove)82A-E。这些出口槽82A-E被定位而邻接于单一件控制外壳64。这些出口槽82A-E液压地将对应的入口(未示出)连通到多伺服控制器67和73，以将液压压力供应到多伺服控制器67和73的各种部件上。因此，控制节流板66用作一集流座，以将液压流体流到单一件控制外壳64内的多个部位。

此外，如上所述，单一件控制外壳64在传动机构(未示出)与液压模块10之间具有多个液压的连接。这些液压连接包括一液压模块环路充压供应管路(hydromodule loop charge pressure supply)88、一第一压力指令信号出口90、一第二压力指令信号出口92以及一液压模块环路冷却流动返回管路(hydromodule loopcooling flow return)94。这些液压连接88、90、92和94将液压流体流到集流座22以及轭架14和16内的多个部位。

因此，控制外壳64包括一体的流体通道、支承结构、伺服阀以及成为单一件的伺服活塞，以便控制多个流体静压轭架14和16。流体通道、支承结构、伺服阀以及伺服活塞都被包装在单一件控制外壳64内，以配装在设置在一农业拖拉机传动机构(未示出)内的有限的空间内。控制外壳64的设计是公开在美国专利6,260,468中的“单一件比例控制器”设计的一种变体，本文具体地全文援引该专利的叙述和附图以供参考。

如图1和2所示，一在集流座22上的连接表面100将集流座22匹配于控制外壳64。如图3和8所示，安装零件桩102从连接表面100延伸。安装零件桩102与在控制外壳64内的对应的安装零件孔104匹配。对应的安装零件桩和孔102和104在组装过程中相对于集流座22合适地给控制外壳64定位。同样地，在连接表面100内的螺栓孔106和控制外壳64彼此对齐，以允许控制外壳可拆卸地附连在集流座22上。

此外，仍参照图3和8，控制外壳端口108与在连接表面100上的集流座端口110对齐。控制外壳端口108在液压模块环路的充压供应管路88与液压模块环路冷却流动返回管路94之间将流体流动到在连接表面100上的集流座端口110。集流座端口110以流体阀进行操作，以使流体在集流座22内的空心通道32和34之间流动，诸通道用作一从一个轭架到另一个轭架引导油的导管，并通过轭架14和16的一体的流体通道28和30进行节流。因此，车辆和模块10之间的液压系统的流动通过控制外壳64引导到集流座22，以提高在控制外壳64和集流座连接100处的流体交换。控制外壳64与集流座22的紧密的靠近，使模块10的功能所要求的液压流体的交换得以简化，使一设计更紧凑，因此，有利于包装和节约成本。

此外，由于在连接表面100处的控制外壳64和集流座22的连接，控制外壳64具有集流座22的特点。集流座22是模块10的一主要的结构元件，并被设计成非常准确地定位在所有关键的液压模块10的部件处。集流座22是僵硬的和刚性的，并当大的载荷作用在其上时集流座保持其位置和间距。集流座22还为杠杆作用的刚度用作一结构支承部件，该刚度是反作用于控制外壳64内形成的力所需要的。控制外壳64/集流座22的刚度允许使用集流座22的安装零件102和104，以便添加到控制外壳64。因此，作用在控制外壳64上的力通过连接100而被液压模块10的其余的结构分担。

因此，本文揭示一带有多个轭架14和16的弯曲轴线流体静压模块10，诸轭架的形状和位置彼此嵌套，以便将整个流体静压模块10的空间要求降到最小。本发明还提供一带有多个轭架14和16的弯曲轴线流体静压模块10，其中，机械阻挡件58和60设置在轭架14和16上，以控制轭架14和16的枢转角。此外，本发明还提供一带有多个轭架14和16的弯曲轴线流体静压模块10，其中，设置单一件控制外壳64来控制轭架14和16的运动。此外，本发明还提供一带有固定在控制外壳64上的刚性结构的流体集流座22组件的流体静压模块10。最后，本发明还提供一带有一单一件的节流板66的流体静压模块10，以将流体传输到控制外壳64内的需要的部位。

本技术领域内的技术人员将会认识到，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，还可对装置作出其它变化的改型。所有这样的改型和变化都落入权利要求书的范围内，并由此涵盖这些变化的改型。

Claims (4)

1.一种弯曲轴线流体静压单元包括：

一框架；

一对平行地沿侧向间隔开的轴，它们可转动地支承在框架上，并从框架沿相同方向朝下；

两个轭架，它们绕平行轴线可枢转地安装在框架上；

一流体静压功率单元，它可摆动地被各轭架承载，而各流体静压功率单元可操作地连接到其中一个轴上以使其转动；

在框架内的一对系统压力导管，各压力导管流体连通地连接到各个气缸体上；以及

一用来枢转轭架的控制系统，它包括用来独立地绕平行的一对轴线枢转轭架的装置。

2.如权利要求1所述的流体静压模块，其特征在于，诸轭架是单一件结构。

3.如权利要求1所述的流体静压模块，其特征在于，诸轭架包括包含一体的流体通道。

4.一种弯曲轴线流体静压单元包括，

一框架；

一对平行地沿侧向间隔开的轴，它们可转动地支承在框架上，并从框架沿相同方向朝下；

两个轭架，它们绕平行轴线可枢转地安装在框架上，其中，诸轭架是单一件的结构并包含一体的流体通道；

一流体静压功率单元，它可摆动地被各轭架承载，而各流体静压功率单元可操作地连接到其中一个轴上，以使其转动；

在框架内的一对系统压力导管，各压力导管流体连通地连接到各个气缸体上；以及

一用来枢转轭架的控制系统，它包括用来独立地绕平行的一对轴线枢转轭架的装置。

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