專利名稱：裝有改進的壓緊機構的活塞泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及泵，特別是具有多個靠搖擺板作往復運動的泵送活塞的泵。
當前制造的液壓泵優(yōu)勢歸結(jié)為三種主要設計型式，即齒輪，葉齒和活塞其中之一?；钊眠M一步分為兩種設計型式，即閥板泵和止回球泵。舉例來說，美國專利號4,579,043(Nikolaus等人)和4,602,554(Wagenseil等人)描述的泵為閥板型，而美國專利號3,514,223(Hare)描述的泵則為止回球泵?，F(xiàn)將閥板泵和止回球泵的一些特征作一描述。
閥板泵包括一個缸筒，有一些活塞在其中往復運動。該缸筒連接泵軸，并與泵軸一起旋轉(zhuǎn)，因此，閥板泵中的活塞與泵筒一起轉(zhuǎn)動同時在該筒中作往復運動。
通過相對于固定“斜板”或搖擺板轉(zhuǎn)動缸筒使這些活塞往復運動。當活塞底板沿搖擺板的“升起”部分運動時，缸筒旋轉(zhuǎn)推動活塞朝向液流口蓋，在活塞末端與蓋之間的流體，例如液壓油，經(jīng)過蓋噴出，進入蓋子或軟管內(nèi)，完成有用的功。當活塞沿搖擺板的“降落”部分運動時，則離開蓋，將液體推入蓋與活塞末端之間擴大的空腔。
在其基端，活塞常有一平面底板，搭在搖擺板的斜面上。在泵操作時，保持底板與該表面接觸是很重要的，因為底板“離開”可能造成底板損壞，更嚴重時，使泵本身破壞。
在閥板活塞泵中，有許多方法使活塞底板與搖擺板保持接觸，一種方法是采用環(huán)形板，上面有許多孔，其數(shù)量與活塞數(shù)量相同。例如，該板在Wagenseil等人的專利中展現(xiàn)，并作為“接觸壓力板”在該專利中示出，它非常類似回轉(zhuǎn)撥號式電話機的撥號盤。另外一種保持活塞與閥板泵中波動面接觸的方法是用內(nèi)彈簧(美國專利號5,320,498(Fuchida))或用美國專利號4,860,641(Spears)所示的“頭部抓緊”裝置。
在典型的如在Hare專利所示止回球泵中，裝有往復式活塞的缸筒不能旋轉(zhuǎn)。另一方面，搖擺板(或止推板類似于搖擺板)在被泵軸驅(qū)動時旋轉(zhuǎn)。泵的機殼內(nèi)浸入油，當每個活塞離開前蓋時，活塞末端與泵蓋之間的空腔注滿油。注油通過一個或一個以上的活塞“注油孔”，使流體與浸油的機殼內(nèi)部和活塞空腔與流過這些孔然后再穿過活塞內(nèi)入口止回閥的油保持連通?；钊谐痰倪@一部分經(jīng)常稱之謂“吸入沖程”。
當搖擺板繼續(xù)轉(zhuǎn)動，活塞朝向前蓋運動時，其排放止回閥(裝在泵蓋上)打開，上述空腔內(nèi)的油量經(jīng)過蓋噴出，進入管子或軟管，完成有用的功?；钊谐痰倪@一部分經(jīng)常稱之謂“排放沖程”或“壓力沖程”。
止回閥泵已有數(shù)十年的歷史，甚至在極端困難的條件操作已證明牢固可靠，需要采取步驟從規(guī)定的機架尺寸獲得更大的排量，變得更加明顯。不過，這類泵表面上固有的某些結(jié)構特征，不利于這種排量有效的提高。
這種特征涉及需要壓緊每個往復式活塞的底板，緊密接觸旋轉(zhuǎn)的搖擺板，上面提出Hare專利描述的一般技術包含有在球形活塞頭與圓筒體之間異徑“頸部”所連的彈簧座圈板。與各活塞孔徑同心的泵缸筒上開有穿孔槽，而壓縮式活塞復位彈簧則裝在槽內(nèi)?；钊迦敫淄矔r，彈簧壓在支承板上，推動活塞朝向搖擺板。
這種布置的事實是對于規(guī)定的機殼空腔尺寸(和泵尺寸與“重量”)來說，彈簧和支承板占了空腔體積的很大部分。另一個事實是由于彈簧和支承板運動穿過空腔容有的油，必然使效率有些損失。也就是說，油阻擋了板與彈簧的運動。
另外上述止回閥泵設計還有一種情況是活塞注油孔要求相當小。因此，由于活塞不能用其他辦法合適注油，許多裝置入口表示增壓。用戶常常反對要有這樣的增壓，故泵的最大轉(zhuǎn)速多少有點限制。另外再有一個事實是如果增壓提高，每平方英寸超出幾磅，則需要考慮采用高壓軸密封件。
已知的布置(以Hare專利的泵作為典型)含有大量零件。另外，許多這樣的零件，在某種程度上需要加工，按照本發(fā)明的觀點，是不需要的，例如Hare專利所示的泵活塞有機加工的“頸縮”部分，它靠近活塞底板。在該縮頸部分上加工一扣環(huán)槽，接受扣環(huán)，將底板壓緊在活塞的端部，而且由于零件眾多，需要化費相當多的時間組裝該專利所示型式的泵。
一種改型活塞克服已知泵的某些問題和缺點，在工藝上是一次重大的進步。
本發(fā)明的一個目的是提出一種克服以前工藝上某些問題和缺點具有改進的活塞壓緊機構的泵。
本發(fā)明的另一個目的是提出一種包括簡單活塞結(jié)構在內(nèi)裝有改進的活塞壓緊機構的泵。
本發(fā)明還有一個目的是提出一種包括簡單活塞底板在內(nèi)裝有改進的活塞壓緊機構的泵。
本發(fā)明再有一個目的是提供一種裝有改進的活塞壓緊機構的泵，它與搖擺板接觸的止動活塞底板產(chǎn)生高的效率。
本發(fā)明另外一個目的是提供一種裝有改進的活塞壓緊機構的泵，能夠在規(guī)定泵的“機架”尺寸內(nèi)大幅度增加泵的排量。
本發(fā)明還有另外一個目的是提供一種裝有改進的活塞壓緊機構的泵，能夠高速操作泵的轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明另外還有一個目的是提供一種裝有改進的活塞壓緊機構的泵，便于改進泵的注油特性。
本發(fā)明再有另外一個目的是提供一種泵，在操作轉(zhuǎn)速有可能至少高于以前轉(zhuǎn)速情況下，減少或排除對入口增壓的需要。
本發(fā)明另外再有一個目的是提供一種裝有改進的活塞壓緊機構的泵，這種泵逐漸增加更高的效率。
本發(fā)明最后一個目的是提供一種裝有改進的活塞壓緊機構的泵，便于泵迅速組裝。如何達到上述這些目的，從下述說明和附圖中顯得更明顯。
本發(fā)明涉及的這種活塞泵型式，裝有一個搖擺板和至少一個活塞組件，通過搖擺板作往復運動。這樣的每個組件包括一個活塞和一個活塞底板，活塞至少有一個注油孔，通過活塞壁進入活塞內(nèi)部。改進的機構保持活塞組件與搖擺板接觸，該機構包括一個壓緊板，它有一個或一個以上的徑向凸出固定銷。每個固定銷伸到各個活塞組件的注油孔，接觸該組件，保持與搖擺板接觸。因而，基本避免了活塞組件與搖擺板分離。
本發(fā)明另外一種情況是泵有一個旋轉(zhuǎn)軸，搖擺板與搖擺板主動軸圍繞它旋轉(zhuǎn)。搖擺板有一個旋轉(zhuǎn)中心和一個相對于該旋轉(zhuǎn)軸的斜面。在一項極佳的實施例中，壓緊板支承在“球窩”式樞軸裝置上，使得該壓緊板在軸與搖擺板轉(zhuǎn)動時作波浪運動。以此，保持壓緊板相對于搖擺板斜面的位置關系。
樞軸裝置的極佳實施例包括一個連接壓緊板的球形導向件和一個有球形窩眼的管狀套筒件，眼窩接受導向件。這種樞軸裝置使導向件相對套筒件作波浪運動。
于是，使用上述樞軸裝置，按照兩種方法的任何一種可產(chǎn)生活塞壓緊力。有一項布置，套筒件能限制相對于搖擺板旋轉(zhuǎn)中心的軸向運動，即朝向和離開該中心的運動，在一項稱之謂“強制壓緊”裝置的最好布置中，采用止動器約束套筒件在相對于旋轉(zhuǎn)中心的位置上。
選擇這種“固定間隙”位置時，要使得活塞底板用一點很小的力保持與搖擺板表面接觸，而避免對該底板和表面使用不適當?shù)闹亓?。過度壓緊力可能造成“過熱點”，不必要地加速底板和/或搖擺板磨損。至少是由于制造機加公差的原因，最好機械止動器是可調(diào)的，以此在泵最終裝配時，可最后調(diào)整套筒件的位置。
在另一項產(chǎn)生活塞壓緊力的最好布置中，泵包括一個位于套筒件與泵缸筒之間的壓縮彈簧。該彈簧推動套筒朝向搖擺板，從而推動活塞底板與該搖擺板相接觸。在這種布置中，由于彈簧“繃緊”，消除了活塞底板與搖擺板表面之間的間隙，活塞壓緊與否不受制造公差的制約。
在另一項最好實施例中，樞軸裝置為一球形件與輪狀環(huán)形外座圈組成的軸承，座圈裝在球形件上，作波浪運動。壓緊板支承在外座圈上，而襯有彈簧墊圈的壓縮彈簧則推動軸承朝向搖擺板，并保持活塞底板與搖擺板表面相接觸。
而且，那還不是全部。新型壓緊機構包括一個由活塞和活塞底板組成的活塞組件，與以前工藝止回球泵的相應活塞與活塞底板相比，有了大大簡化。特別是新型活塞組件包括一個普通圓筒形，并在其基端有一球形頭的活塞?；钊装逵幸磺蛐慰涨?，接受球形頭，底板夾在球形頭與搖擺板之間。完全被“俘獲”在其中。換個樣說，最好的活塞組件無機加“向內(nèi)彎曲”部分，也無附屬裝置，例如，嚙合活塞底板邊緣的扣環(huán)，兩者均在Hare專利中示出。
本發(fā)明還有另外一種情況，活塞含有銷接觸部分，即靠固定銷接觸的部分，保持活塞組件(特別是活塞底板)與搖擺板表面相接觸。在一項最好布置中，銷接觸部分在活塞內(nèi)部空腔，活塞基端處有一滾珠。另外最好的布置，銷接觸部分含有凸起部分，與活塞成一整體，并伸向活塞末端。而在另外一項最好布置中，銷接觸部分含有注油孔邊緣。


圖1為裝有本發(fā)明的壓緊裝置的止回閥活塞泵剖面?zhèn)认蛘晥D，其中部分被剖開并省略其他一些零件的剖面線。
圖2為用于圖1泵上的壓緊套筒剖面?zhèn)认蛘晥D。
圖3為用于圖1所示泵中的導向件的端視圖。
圖4為沿圖3中4-4平面導向件剖面圖。
圖5為用于圖1泵中的壓緊板端視圖。
圖6為圖5壓緊板剖面圖，取自該圖6-6視向平面。
圖7為用于圖1中的泵中的活塞的側(cè)視圖，部分被剖開示出剖面。
圖8為圖7活塞剖面圖，取自該圖8-8視向平面。
圖9為本發(fā)明壓緊機構結(jié)合另一型式止回閥泵所示的另一實施例側(cè)向正視圖。
圖10為剖面活塞底板及與該底板相連活塞側(cè)向正視圖，部分剖示。
圖11為裝有另一新型壓緊機構實施例的又一種型式止回閥活塞泵剖面?zhèn)认蛘晥D，部分剖示并省略其他一些零件的剖面線。
圖12為裝有又一新型壓緊機構實施例的再一種型式止回閥活塞泵剖面?zhèn)认蛘晥D，部分被剖開。
圖13為用于圖12泵的壓緊板端視圖。
圖14為圖13壓緊板剖面圖，取自該圖14-14視向平面。
圖15為圖1泵一部分的剖面?zhèn)认蛘晥D，表示代替圖1所示機械止動器的壓縮件。
在描述本發(fā)明壓緊機構10的許多新特征之前，對一種型式的止回球泵11的結(jié)構和操作作一般性描述。假設泵11用于某些類型的液體壓力介質(zhì)，例如乙二醇，液壓油等(本說明書中，術語如“左”“右”等是相對圖紙而言，只是便于說明而不起限制作用)參見圖1，泵11有一機殼13，上面有入口15，液體從容器17引向內(nèi)部空腔19。缸筒21和蓋23用螺栓25與機殼13連在一起。泵主動軸27伸過軸殼13，分別由裝在機殼13和缸筒21中的相間設置的滾針軸承組31和33支承圍繞軸線29轉(zhuǎn)動，主軸27與原動機，如內(nèi)燃機或電動機(圖中未示出)連接并由它驅(qū)動。
主軸27用鍵或其他方法連接到一環(huán)狀楔形搖擺板35上，板35左平面37通常垂直于軸線29，而右平面39則相對于該軸線29傾斜。泵11還有一個環(huán)形平面左止推板41和一個布置在平面37與止推板41之間的“盤型”止推軸承43。同樣，還有一個右止推板45和一個布置在該止推板45與搖擺板35的右平面39之間的止推軸承47。
推板41，45和止推軸承43，47均不與主軸27或搖擺板35連接，以避免該板41，45或軸承43，47以主軸轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。然而，使用液壓油比使用稀釋液體(如乙二醇)更經(jīng)常發(fā)生的“粘性阻力”易于使該板41，45和軸承43，47以相對合適的速率圍繞軸線29旋轉(zhuǎn)。上述機殼13，缸筒21，主軸27，搖擺板35，止推板41，45以及止推軸承43，47的布置已為人們熟知。
現(xiàn)對具體活塞組件49輸送流體到加壓出口51，然后再到液壓“作功”線路53的方式予以描述。搖擺板35轉(zhuǎn)動時，每一組件，如組件49向左運動，其入口止回閥55打開。因此，使液體從機殼空腔19經(jīng)過一個或一個以上的活塞注油孔57進入活塞內(nèi)部。該液體注滿活塞末端或右端與蓋23上出口止回閥61之間的空腔59。最好，在組件49向左運動過程中，空腔59的體積增加。
在活塞組件49開始向右運動時，入口止回閥55關閉，空腔59中的壓力迅速升高，當這種壓力稍微超過出口線路63的壓力時，出口止回閥61打開。空腔59的體積縮小，因而空腔59中的流體送到該線路63。從上面所述可以知道，對于搖擺板35的轉(zhuǎn)動，每個活塞組件49造成一次向左“吸入”偏移和一次向右“壓力”偏移。
經(jīng)常地從數(shù)個活塞空腔59噴出的流體引向連接出口51的共用線路63。不過，“分流”配置是可能的，按照這種配置，活塞組件49組給各單獨出口51提供動力，每組組件包括的組件49少于泵11中全部的組件49。
現(xiàn)對新型壓緊機構10的實施例細節(jié)加以描述。隨后說明這種機構10如何操作。也參見圖2，3，4，5和6，新型機構10具有樞軸裝置64，它包括壓緊套筒65，球形導向件67和壓緊板69。下面依次對其進行描述。
壓緊套筒65為管狀，通常為圓筒形，并在一端構成一個球形窩71。泵軸27伸過中心孔73，套筒65夾在缸筒21中形成的圓筒形空腔75中。缸筒21還帶有一個可調(diào)式機械止動器77，其作用描述如下。
球形導向件67有一個中心孔79，供主軸27穿過。導向件67的“支承”面81為球形，配合套筒65上的凹窩71的形狀，使導向件67與套筒65組成一個所謂的“球窩”節(jié)。對著支承面81的表面83通常為平面，上面有孔85，用來接受連接壓緊板69與導向件67的緊固件。
特別參見圖1，5和6，圓盤狀壓緊板69通常為扁平，上面有中心孔87，環(huán)形體89和許多從這種體89徑向向外伸出的固定銷或壓緊銷91。在最佳的布置中，泵11中的活塞組件49數(shù)量與銷91的數(shù)目彼此相等。壓緊板69上也有一些孔93，如上所述，用來連接壓緊板69與導向件67。
特別參見圖1，7和8，現(xiàn)對活塞組件49加以描述。該活塞組件49帶有一個空心，通常為圓筒形的活塞95，它有一個“方形”末端97和一個球形基端99。入口止回閥55和滾珠保持架101固定在端部97。有一個或一個以上的活塞注油孔57穿過活塞壁103，這些孔57可使來自機殼空腔19的液體，在每一活塞組件49按照上面所述作往復運動時，流入并穿過活塞95。
在最佳實施例中，壁103上有三個細長孔57，該孔57圍繞活塞圓周相隔120°分開。這些孔的長軸105通常平行于活塞95的長軸107，也平行于泵的旋轉(zhuǎn)軸29。盡管對特定的注油孔配置進行了描述，但在不違反本發(fā)明精神的條件下，這種注油孔57的配置和數(shù)量可有所變化。
每個活塞組件49還包括銷接觸部分109，上面壓著壓緊銷91，保持活塞底板111與板45相接觸。在圖1實施例中，部分109在活塞內(nèi)部活塞的基端113包含一滾珠109a。(裝配時，該滾珠109a靠少量潤滑脂固定就位，此后“俘獲”在銷91與基端113之間)。在圖9所示另一實施例中，銷接觸部分109包括活塞壁103的圓邊109b(特別包括有注油孔57的圓端)，壓緊銷91壓在上面。
再次參見圖1，活塞組件49包括位于板45與活塞95的基端113之間的底板111。該底板111為普通圓筒形，有一個支承平面115和球形面117，后者配合球形基端113的形狀。
再參見圖10，環(huán)形凸肩119外接球形面117，要注意，從表面117中心121至表面115的尺寸“D1”小于從凸肩119至該表面115的尺寸“D2”。當活塞95和底板111協(xié)同按這種方式配置時，底板111夾持在活塞95與板45中間，完全被“俘獲”在其中。換句話說，不需要復雜的底板與活塞配置，包括如上述Hare的專利所示使用底板連接扣環(huán)。
泵的零件按圖1所示組裝。單獨的壓緊銷91伸到每個活塞95的注油孔57，并壓在活塞銷接觸部分109上，是滾珠109a，或是活塞壁109b。調(diào)整螺紋機械止動器77，使得導向件67在套筒65的凹窩71里自由波動，也使得活塞底板111圍繞與底板表面115垂直的軸123自由波動。換言之，調(diào)整到這些零件沒有“粘接”。然后，止動器77擰上鎖定螺釘125，使底板111保持相對于板45的“固定間隙”關系。在這種“強制壓緊”布置中，底板111不向板45推動，相反地，被阻止運動離開該板45。
操作時，泵軸27與搖擺板35轉(zhuǎn)動，從而使活塞組件49往復動作，這樣將液體泵入線路63中，在這樣的操作過程中，壓緊板69和導向件67作波動運動。由于壓緊板69總是與搖擺板平面39分隔與平行，所以活塞組件49(特別是活塞底板111)不斷“壓緊”貼在板45上。
現(xiàn)在參見圖11，12和15，可采用壓縮件127代替機械止動器77。該壓縮件127可包括圈簧127a或例如波形簧127b的高速簧(波形簧為環(huán)狀，有徑向波峰和波谷。波形簧的來源是伊利諾斯州惠林市的Smalley Steel Ring公司)。在這種布置中，活塞底板111通過壓縮件127推向搖擺板表面39，如果壓縮件127的作用力被克服，至少可以稍微離開該表面39。
下面參見圖12，13和14，現(xiàn)對新型壓緊機構10的另一實施例加以描述。在圖12，13和14的布置中(涉及6活塞泵11)，樞軸裝置64為軸承129，它有一個底座131，裝在承窩133里，還有球形件135和裝在球形件135上作波浪運動的環(huán)形外座圈137。
在剖面圖中，壓緊板69為“帽形”，有一止動環(huán)緣139，筒狀環(huán)形側(cè)壁141和固定銷91，該銷與側(cè)壁141垂直，并徑向向外伸出該壁。環(huán)緣139與側(cè)壁141嚙合，支承在外座圈137上。襯有彈簧墊圈143的壓縮彈簧127a將軸承129推向搖擺板35，并保持活塞底板111與搖擺板35相接觸。
圖11的實施例與上述實施例僅有少許差別，它有一個導向件67，通過波形簧127b的作用，推向承載軸支承凸肩145。壓緊板69搭在導向件67上，當泵11操作時，相對于該件呈現(xiàn)波浪運動。在剖面圖中，壓緊板69一般為帽形(如圖13和14那樣)，但是不與銷91垂直，在朝主軸旋轉(zhuǎn)軸線29方向，側(cè)壁141多少對其有點傾斜，主軸27右端靠滾針軸承147和圓盤狀止推軸承149定位。
根據(jù)上面所述，本說明書包括圖11和12的泵11的描述，圖中，活塞底板111搭在按主軸轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的搖擺板35表面上。按照本說明書使用的術語“搖擺板”，“搖擺板表面”等等指的是或涉及那些活塞底板111搭在泵11上的零件，而不管該零件是以主軸轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的搖擺板35還是止推板45。
上面參照最佳實施例對本發(fā)明的原理進行了描述，但應理解這些實施例只作為實例，而不起限制作用。
權利要求
1.一種泵，具有(a)搖擺板，(b)至少一個由搖擺板帶動作往復運動的活塞組件，該組件包括一個帶注油孔的活塞，和(c)保持活塞組件與搖擺板相接觸的機構，其特征在于，所述機構包括—固定銷，伸到注油孔中并接觸活塞組件，以保持該組件與搖擺板相接觸，因此，基本防止活塞組件離開搖擺板。
2.權利要求1所述的泵，其特征在于包括與搖擺板有間隔的壓緊板，還包括許多固定銷，其中—泵包括許多活塞組件；—每個活塞組件包括有注油孔；和—各種固定銷，伸到各活塞組件的注油孔里。
3.權利要求2所述的泵，其特征在于包括旋轉(zhuǎn)軸，其中—搖擺板具有相對于旋轉(zhuǎn)軸的斜面；和—壓緊板支承在樞軸裝置上，使該壓緊板作波浪運動，以此，保持壓緊板相對于表面的位置關系。
4.權利要求3所述的泵，其特征在于—樞軸裝置包括與壓緊板相連的球形導向件；和—導向件支承在套筒件上，使導向件相對于套筒件作波浪運動。
5.權利要求4所述的泵，其特征在于—搖擺板有一與旋轉(zhuǎn)軸重合的旋轉(zhuǎn)中心；—安裝套筒件，用作相對于旋轉(zhuǎn)中心的軸向運動；和—利用機械止動器將套筒件限制在相對于旋轉(zhuǎn)中心的位置。
6.權利要求5所述的泵，其特征在于，機械止動器可調(diào)，這樣，可調(diào)整套筒件相對于旋轉(zhuǎn)中心的位置。
7.權利要求1所述的泵，其特征在于—活塞組件包括(a)有球形頭的活塞，和(b)接觸搖擺板，有接受頭部球形空腔的活塞底板，以此，使底板夾在頭部與搖擺板之間。
8.權利要求1所述的泵，其特征在于—活塞包括銷接觸部分；和—固定銷嚙合銷接觸部分，保持組件與搖擺板相接觸。
9.權利要求8所述的泵，其特征在于—活塞包括內(nèi)腔和基端；和—銷接觸部分包括基端內(nèi)腔中的滾珠。
10.權利要求2所述的泵，其特征在于包括—軸承，該軸承具有(a)球形件和(b)裝在球形件上作波浪運動的外座圈；和—支承在外座圈上的壓緊板。
全文摘要
本發(fā)明的泵有搖擺板，至少一個靠搖擺板作往復運動的活塞組件，和保持活塞組件與搖擺板相接觸的機構。改型機構包括一個壓緊板，該板有一些徑向伸出的固定銷。每個銷伸到單獨活塞組件的注油孔里，并保持該組件與泵搖擺板相接觸?；钊装鍎t保持與搖擺板滑動接觸；也就是用這種方法，基本防止活塞組件與搖擺板分離。
文檔編號F04B1/12GK1131233SQ9511736
公開日1996年9月18日 申請日期1995年9月29日 優(yōu)先權日1994年10月3日
發(fā)明者安東尼·M·克拉斯 申請人:狄尼克斯/利維特公司