本發(fā)明涉及具有活塞的液壓機(jī)。更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及能用作為泵和發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓機(jī)，這種液壓機(jī)包括能圍繞第一軸線旋轉(zhuǎn)的第一轉(zhuǎn)子，以及能圍繞相對于第一軸線傾斜的第二軸線旋轉(zhuǎn)的第二轉(zhuǎn)子。

背景技術(shù)：

文獻(xiàn)WO 03/058035描述了一種液壓裝置，其包括殼體和第一轉(zhuǎn)子，該第一轉(zhuǎn)子能圍繞第一軸線旋轉(zhuǎn)，并攜帶從第一轉(zhuǎn)子的相反兩側(cè)凸出的第一系列活塞和第二系列活塞。在第一轉(zhuǎn)子的相反兩側(cè)上設(shè)置有第二轉(zhuǎn)子和第三轉(zhuǎn)子，且第二轉(zhuǎn)子和第三轉(zhuǎn)子能圍繞其自身的相對于第一轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的軸線旋轉(zhuǎn)。第二轉(zhuǎn)子和第三轉(zhuǎn)子攜帶與相應(yīng)的活塞相結(jié)合的相應(yīng)列的液壓缸。

在文獻(xiàn)WO 03/058035中所描述的方案的問題之一是部件和液壓密封區(qū)域的數(shù)量多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種液壓機(jī)，在相同的排量下，其具有與已知的方案相比較小的總尺寸，并且具有較少的部件和液壓密封區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明，上述目的通過具有如下特征的液壓機(jī)來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的液壓機(jī)包括：外殼體，該外殼體包括第一前板和第二前板；軸桿，該軸桿由第一前板和第二前板圍繞主軸線旋轉(zhuǎn)式攜帶；第一轉(zhuǎn)子，該第一轉(zhuǎn)子包括能與軸桿一起圍繞主軸線旋轉(zhuǎn)的第一轉(zhuǎn)子主體，以及與第一轉(zhuǎn)子主體固定的具有相應(yīng)的球面環(huán)形頭部的多個(gè)第一活塞；第二轉(zhuǎn)子，該第二轉(zhuǎn)子包括第二轉(zhuǎn)子主體以及具有相應(yīng)的球面環(huán)形頭部的多個(gè)第二活塞，其中第二轉(zhuǎn)子能圍繞相對于主軸線傾斜的副軸線旋轉(zhuǎn)；多個(gè)套管，多個(gè)套管彼此分離且獨(dú)立，每個(gè)套管均具有在相反兩端處開口并在相反兩側(cè)與第一活塞和第二活塞相接合的液壓缸，其中第一活塞和第二活塞的球面環(huán)形頭部與液壓缸液壓密封接觸，其中每個(gè)套管均具有相對于液壓缸的縱向軸線正交的相應(yīng)的橫向?qū)ΨQ平面；以及引導(dǎo)裝置，該引導(dǎo)裝置與套管通過浮動(dòng)方式接合，并將套管限制成使得各個(gè)套管的橫向?qū)ΨQ平面恒定地處于公共參考平面內(nèi)。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，引導(dǎo)裝置包括具有多個(gè)半圓形凹座的引導(dǎo)板，半圓形凹座與形成于套管的外表面上的相應(yīng)的環(huán)形槽相接合，環(huán)形槽與套管的縱向軸線同軸，并相對于相應(yīng)的中心橫向平面對稱。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，引導(dǎo)裝置包括鄰接環(huán)，鄰接環(huán)與軸桿同軸并設(shè)置在第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子之間，鄰接環(huán)具有凸球形外表面，在凸球形外表面上鄰接有相應(yīng)的支撐支腳，該支腳設(shè)置有與引導(dǎo)板的具有矩形截面的相應(yīng)的徑向齒接合的芯柱。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第二轉(zhuǎn)子主體設(shè)置有鄰接在鄰接環(huán)的凸球面上的的凹球面。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，在鄰接環(huán)與第一轉(zhuǎn)子主體之間設(shè)置有處于壓縮狀態(tài)下的彈性元件。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第二轉(zhuǎn)子主體抵靠在容納于第二前板的圓柱形凹座內(nèi)的調(diào)整板上，并與構(gòu)造成能改變第二轉(zhuǎn)子的副旋轉(zhuǎn)軸線的角度的促動(dòng)器相關(guān)聯(lián)。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子通過恒定速度裝置而彼此旋轉(zhuǎn)連接，該恒定速度裝置包括由第一轉(zhuǎn)子主體攜帶的一組第一前齒，以及由第二轉(zhuǎn)子主體攜帶的一組第二前齒，第一前齒和第二前齒具有相應(yīng)的側(cè)面，該側(cè)面與滾動(dòng)主體相配合。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，滾動(dòng)主體能旋轉(zhuǎn)地安裝在引導(dǎo)裝置的支腳的相應(yīng)的芯柱上。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第一活塞具有相應(yīng)的孔，孔將液壓缸與第一轉(zhuǎn)子主體的開口連接在一起，第一轉(zhuǎn)子主體的開口與第一前板的端口周期性流體連通，第一前板的端口與入口液壓流體通道/出口液壓流體通道相連通。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，第二活塞具有相應(yīng)的開口，第二活塞的開口將液壓缸與第二轉(zhuǎn)子主體的開口連接在一起，第二轉(zhuǎn)子主體的開口與形成于調(diào)整板內(nèi)的貫穿開口周期性流體連通，貫穿開口則與第二前板的端口流體連通，第二前板的端口與入口液壓流體通道/出口液壓流體通道相連通。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，支腳將引導(dǎo)板相對于鄰接環(huán)限制成使得公共參考平面恒定地穿過鄰接環(huán)的凸球面的中心以及液壓缸的中心，其中鄰接環(huán)被限制在第一轉(zhuǎn)子與第二轉(zhuǎn)子之間。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，支腳將引導(dǎo)板相對于鄰接環(huán)限制成使得公共參考平面與引導(dǎo)板的中心平面相重合。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，垂直于公共參考平面的直線相對于第一轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線和第二轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜與第一轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線和第二轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線之間的角的一半相等的角。

權(quán)利要求書形成了針對本發(fā)明而在此提供的技術(shù)公開的組成部分。

附圖說明

下面將參照附圖來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明，這些附圖僅作為非限制性實(shí)施例而給出，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的液壓機(jī)的軸向截面圖，

圖2是圖1中的液壓機(jī)的爆炸軸向截面圖，

圖3是在圖2中由箭頭III指出的部件的爆炸立體圖，

圖4是在圖3中由箭頭IV指出的部分的截面的立體圖，

圖5是在圖3中由箭頭V指出的部分的立體圖，其中除去了某些部件，

圖6是在圖3中由箭頭VI指出的部分的爆炸立體圖，

圖7是顯示了設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的液壓機(jī)的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子之間的恒定速度接頭的立體圖，

圖8是顯示了根據(jù)本發(fā)明的液壓機(jī)中的液壓連接部的軸向截面圖，并且

圖9是顯示了根據(jù)本發(fā)明的液壓機(jī)的一種可能的排量調(diào)節(jié)裝置的立體圖。

具體實(shí)施方式

參照圖1和圖2，附圖標(biāo)記10標(biāo)示出了根據(jù)本發(fā)明的液壓機(jī)。液壓機(jī)10可作為泵或者發(fā)動(dòng)機(jī)來操作。液壓機(jī)10包括固定的殼體12，該殼體12包括管狀中心主體14、第一前板16和第二前板18。第一前板16和第二前板18固定到中心主體14的相反兩端上。第一前板16和第二前板18設(shè)置有用于軸承和密封件(未示出)的相應(yīng)的安裝座20、22，軸承和密封件支持能圍繞主軸線A相對于殼體12旋轉(zhuǎn)的軸桿24的旋轉(zhuǎn)。

殼體12限定了在其中設(shè)置有第一轉(zhuǎn)子28和第二轉(zhuǎn)子30的腔26。

第一轉(zhuǎn)子28包括第一轉(zhuǎn)子主體32，以及固定到第一轉(zhuǎn)子主體32上的多個(gè)第一活塞34。第一轉(zhuǎn)子主體32具有能與軸桿24的花鍵部分38相接合的花鍵孔37。由此，第一轉(zhuǎn)子28能相對于軸桿24旋轉(zhuǎn)固定。

第一活塞34懸臂式固定到第一轉(zhuǎn)子主體32上，并具有與主軸線A平行的相應(yīng)的縱向軸線。第一活塞34具有相對于第一轉(zhuǎn)子主體32處于遠(yuǎn)端的相應(yīng)的球面環(huán)狀頭部36。第一轉(zhuǎn)子主體32具有徑向支撐表面40，該徑向支撐表面40以液壓密封接觸的方式抵靠在第一前板16的相應(yīng)的支撐表面42上。在運(yùn)行過程中，第一轉(zhuǎn)子主體32的徑向支撐表面40與第一前板16的支撐表面42相接觸地旋轉(zhuǎn)。

第二轉(zhuǎn)子30包括第二轉(zhuǎn)子主體44以及多個(gè)第二活塞46。第二活塞46固定到第二轉(zhuǎn)子主體44上。第二活塞46從第二轉(zhuǎn)子主體44處懸臂式凸出，并具有相對于第二轉(zhuǎn)子主體44處于遠(yuǎn)端的相應(yīng)的球面環(huán)狀頭部48。從結(jié)構(gòu)上的角度來看，第二活塞46可以與第一活塞34相同。第二轉(zhuǎn)子主體44具有供軸桿24延伸穿過的中心開口50。第二轉(zhuǎn)子主體44的中心開口50的尺寸顯著大于軸桿24的直徑。第二轉(zhuǎn)子主體44的中心開口50的尺寸設(shè)置成允許第二轉(zhuǎn)子30圍繞副軸線B旋轉(zhuǎn)，該副軸線B相對于主軸線A傾斜一定角度，該角度可在等于0°的最小值(在副軸線B與主軸線A對齊的情況下)、在圖1和圖2中由α標(biāo)示出的正向最大角，以及等于-α的負(fù)向最大角之間變化。

第二前板18具有凹面的半圓柱形凹座52，該凹座52具有正交于主軸線A的軸線。在第二轉(zhuǎn)子主體44與第二前板18之間設(shè)置有調(diào)整板54。調(diào)整板54具有半圓柱形的凸面56，該凸面56與第二前板18的半圓柱形凹座52通過具有液壓密封接觸的擺動(dòng)方式相接合。調(diào)整板54具有支撐表面58，第二轉(zhuǎn)子主體44的相應(yīng)的支撐表面60通過液壓密封接觸的方式抵靠在該支撐表面58上。調(diào)整板54具有能被軸桿24穿過的中心開口62。中心開口62的尺寸顯著大于軸桿24的直徑，以便允許調(diào)整板54呈現(xiàn)相對于主軸線A的多種傾斜定位。

在運(yùn)行過程中，在排量恒定的情況下，調(diào)整板54處于相對于第二前板18固定的位置中。第二轉(zhuǎn)子30被壓在調(diào)整板54上，并且調(diào)整板54被壓在凹座52上，從而支撐表面58、60和56、52能通過液壓密封接觸的方式而恒定地彼此接觸。調(diào)整板54相對于第二前板18的角度位置確定了第二轉(zhuǎn)子30的副旋轉(zhuǎn)軸線B與主軸線A之間的角度α。

參照圖9，根據(jù)一個(gè)非排他性實(shí)施方案，調(diào)整板54與能對調(diào)整板54相對于第二前板18的角度位置進(jìn)行調(diào)整的促動(dòng)器64相關(guān)聯(lián)。在圖9所示的實(shí)施例中，促動(dòng)器64為能驅(qū)動(dòng)軸桿66旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)促動(dòng)器，在軸桿66上固定有能與設(shè)置在調(diào)整板54上的齒狀部分70相配合的螺桿68。促動(dòng)器64控制調(diào)整板54圍繞正交于主軸線A的軸線的擺動(dòng)。由于第二轉(zhuǎn)子30被限制成保持與調(diào)整板54的支撐表面58相接觸，所以調(diào)整板54的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)能控制第二轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)軸線B相對于主軸線A的角度α的調(diào)整。

參照圖3和圖4，液壓機(jī)10包括彼此分離且獨(dú)立的多個(gè)套管68。每個(gè)套管均具有相應(yīng)的兩端開口的液壓缸70。每個(gè)液壓缸70均在相反兩側(cè)上與相應(yīng)的第一活塞34和相應(yīng)的第二活塞46接合?；钊?4、46的球面頭部36、48與相應(yīng)的液壓缸70的壁建立液壓密封接觸。

特別地參照圖4，每個(gè)套管68均具有相應(yīng)的對稱橫向平面72，該對稱橫向平面72限定為液壓缸70的正交于液壓缸70的縱向軸線D的對稱平面。在其外表面上，每個(gè)套管68均具有與液壓缸70的縱向軸線D同軸并相對于中心橫向平面72對稱的環(huán)形槽74。

參照圖2、圖4和圖6，液壓機(jī)10包括與套管68相關(guān)聯(lián)的引導(dǎo)裝置76。引導(dǎo)裝置76與套管68通過浮動(dòng)的方式接合，并將套管68限制成使得各個(gè)套管68的中心橫向平面72恒定地處在公共參考平面78內(nèi)。垂直于公共參考平面78的直線相對于第一轉(zhuǎn)子28的旋轉(zhuǎn)軸線A以及第二轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)軸線B傾斜0到α之間、優(yōu)選為等于α/2的角。引導(dǎo)裝置76包括具有多個(gè)半圓形凹座82的引導(dǎo)板80，這些半圓形凹座82能與套管68的相應(yīng)的槽74接合。引導(dǎo)板80的半圓形槽82的半徑大于套管68的環(huán)形槽74的半徑。半圓形槽82的厚度基本上等于套管68的環(huán)形槽74的厚度。套管68與相應(yīng)的半圓形槽82通過簡單支撐關(guān)系接合。在保持半圓形槽82與環(huán)形槽74之間接合時(shí)，套管68可以相對于引導(dǎo)板80浮動(dòng)。通過這種方式，各個(gè)套管68的中心橫向平面72被限制成保持彼此共面，并包含于公共參考平面78內(nèi)，該公共參考平面78與引導(dǎo)板80的中心平面相一致。

引導(dǎo)裝置76包括具有凸球面86和中心孔88的鄰接環(huán)84，其與軸桿24通過能自由旋轉(zhuǎn)的方式相接合。鄰接環(huán)84設(shè)置在第一轉(zhuǎn)子28與第二轉(zhuǎn)子30之間的軸桿24上。球面86的中心C1位于主軸線A上。

特別地參照圖6，引導(dǎo)裝置76包括具有相應(yīng)的凹球面92的多個(gè)支腳90，凹球面92抵靠在鄰接環(huán)84的凸球面86上。凹球面92的曲率半徑等于支撐環(huán)84的凸球面86的曲率半徑。支腳90具有設(shè)置有相應(yīng)的叉狀座的相應(yīng)的芯柱94，從引導(dǎo)板80的內(nèi)部徑向凸出的具有矩形橫截面的相應(yīng)的徑向齒96能插入到叉狀座中。在支腳90的芯柱94上可旋轉(zhuǎn)地安裝有相應(yīng)的滾動(dòng)體98，其優(yōu)選地具有球形的回轉(zhuǎn)外表面。支腳90將引導(dǎo)板76相對于鄰接環(huán)84限制成使得公共參考平面78(與引導(dǎo)板80的中心平面相一致)能一直穿過球面86的中心C1。公共參考平面78還穿過所有液壓缸70的中心C(圖4)。鄰接環(huán)84(其中心C1限定了公共參考平面78的位置)通過下面所描述的方式被限制在第一轉(zhuǎn)子28與第二轉(zhuǎn)子30之間。

參照圖7，液壓機(jī)10包括與第一轉(zhuǎn)子28和第二轉(zhuǎn)子30相互連接的恒定速度裝置100。恒定速度裝置100包括與第一轉(zhuǎn)子主體28固定或構(gòu)成一體的第一系列前齒102，以及與第二轉(zhuǎn)子主體44固定或構(gòu)成一體的第二系列前齒104。前齒102、104具有相應(yīng)的側(cè)面106、108，側(cè)面106、108具有與滾動(dòng)體98的外表面相接觸的圓柱形表面。每個(gè)滾動(dòng)體98均被限制在第一轉(zhuǎn)子28的前齒102的側(cè)面106與第二轉(zhuǎn)子30的前齒104的側(cè)面108之間。每個(gè)前齒102、104均設(shè)置在兩個(gè)相鄰的滾動(dòng)體98之間。側(cè)面106、108的圓柱形表面的曲率半徑等于滾動(dòng)體98的外表面的半徑。這種設(shè)置使得第一轉(zhuǎn)子28與第二轉(zhuǎn)子30之間能恒定速度傳動(dòng)，這確保了兩個(gè)轉(zhuǎn)子28、30圍繞各自的軸線A和B的角速度恒定地彼此相等。

參照圖5，第二轉(zhuǎn)子主體44的前齒104具有凹球形的內(nèi)表面134，其能被壓至與鄰接環(huán)84的凸球面86相接觸。參照圖4，在鄰接環(huán)84與第一轉(zhuǎn)子主體32之間設(shè)置有處于壓縮狀態(tài)下的彈性元件136。彈性元件136可以由如圖4所示的波形彈簧構(gòu)成，或者備選地由螺旋彈簧或適用于在第一轉(zhuǎn)子主體32與鄰接環(huán)84之間施加軸向力的任何其他彈性元件構(gòu)成。彈性元件136容納于第一轉(zhuǎn)子主體32的位于前齒102內(nèi)側(cè)的安裝座138內(nèi)。彈性元件136沿主軸線A的方向施加彈性力到鄰接環(huán)84上，并將鄰接環(huán)84的球面86壓至與第二轉(zhuǎn)子主體44的球面134相接觸。在液壓缸70中沒有液壓力的情況下，由彈性元件136產(chǎn)生的彈性力形成了確保第一轉(zhuǎn)子28與第一前板16之間的液壓密封以及第二轉(zhuǎn)子30、調(diào)整板34與第二前板18之間的液壓密封所必須的接觸力。

參照圖4、圖5和圖7，第一轉(zhuǎn)子主體32開設(shè)有第一開口110，相應(yīng)的第一活塞34的根部固定在其中。類似地，第二轉(zhuǎn)子主體44開設(shè)有第二開口112，相應(yīng)的第二活塞46的根部固定在其中。如圖1和圖8所示，第一活塞34和第二活塞46設(shè)置有相應(yīng)的孔116、118，孔116、118將相應(yīng)的開口110、112與相應(yīng)的液壓缸70連接在一起。參照圖4，第一轉(zhuǎn)子主體32的第一開口110與形成于第一前板16的支撐面42內(nèi)的端口120周期性連通。端口120與入口液壓流體管道122/出口液壓流體管道124相連接。參照圖8，第二轉(zhuǎn)子主體44的開口112與形成于調(diào)整板54內(nèi)的貫穿開口126周期性流體連通。貫穿開口126則與形成于第二前板18內(nèi)的端口128流體連通，端口128與入口流體通道130/出口流體通道132流體連通。

在備選的實(shí)施方案中，入口通道122/出口通道124可以僅設(shè)置在第一前板16內(nèi)。在這種情況下，第二前板18將沒有液壓通道130、132。在這種情況下，第二活塞46的孔118可以由插入到孔118內(nèi)的封閉元件部分地填充，以限制液壓缸70內(nèi)的油的容量。貫穿開口126不進(jìn)行補(bǔ)償力的連接。

液壓機(jī)10可以作為液壓泵或者液壓發(fā)動(dòng)機(jī)來不同地運(yùn)行。在這兩種運(yùn)行模式中，調(diào)整板54的傾斜角α確定了液壓機(jī)的工作排量。當(dāng)副旋轉(zhuǎn)軸線B與主旋轉(zhuǎn)軸線A之間的角α為零時(shí)(在兩個(gè)軸線重合的情況下)，工作排量為零。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸線B與旋轉(zhuǎn)軸線A之間的角α等于最大工作角時(shí)，工作排量最大。通過憑借促動(dòng)器64將調(diào)整板54的傾斜角從-α改變到+α，液壓機(jī)排量可以在最大負(fù)值與最大正值之間連續(xù)變化。

在角α不為零的任何位置下，轉(zhuǎn)子28、30圍繞各自的旋轉(zhuǎn)軸線A、B的旋轉(zhuǎn)使得活塞34、46在相應(yīng)的液壓缸70內(nèi)進(jìn)行在間隔位置與靠緊位置之間的輪流移動(dòng)。這種移動(dòng)會(huì)周期性地改變兩個(gè)活塞34、46之間的液壓缸的容積。在作為泵來運(yùn)行的情況下，液壓缸70的容積的周期性變化會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，而在作為發(fā)動(dòng)機(jī)來運(yùn)行的情況下，液壓缸70的容積的周期性變化會(huì)產(chǎn)生工作轉(zhuǎn)矩。

當(dāng)然，在不損害本發(fā)明的原則的情況下，結(jié)構(gòu)和實(shí)施方案的細(xì)節(jié)可以相對于在本文中所描述的那些而廣泛地變化，并不會(huì)背離由隨附的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍。