專利名稱：可反轉(zhuǎn)的容積式機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體驅(qū)動的可反轉(zhuǎn)容積式機械(reversiblevolumetric machine)，尤其是用于在輪胎組裝/拆卸機械中驅(qū)動自定中心組件的可反轉(zhuǎn)容積式機械，但并非局限于此。
在流體驅(qū)動的容積式機械中，毋庸置疑，外側(cè)帶齒的齒輪式機械最便于加工并且工作時的成本效益性最好，這種齒輪式機械包括有一對齒輪元件I1和I2，參見附圖中的

圖1，這對齒輪元件I1和I2相互嚙合并且被安裝成用于在一個安裝殼體(receiving housing)C中進行旋轉(zhuǎn)，在該殼體中的一個側(cè)面上設(shè)置有一個吸入開口或進口E，而在另外一個側(cè)面上設(shè)置有一個輸送開口或出口U，相對于齒輪元件I1和I2的旋轉(zhuǎn)平行軸，出口U與抽吸嘴E對置。通過使得齒輪元件I1和I2進行旋轉(zhuǎn)，會在吸進口E處產(chǎn)生一個抽吸壓力。如果吸進口E被設(shè)置成與一個未在圖1中示出的工作流體(水、油、空氣等等)供應(yīng)源相連通，那么工作流體將被吸入殼體C內(nèi)，并且在壓力作用下通過輸送出口U而輸送。在另一方面，如果一種加壓工作流體注入進口E，所述容積式機械就變成了一個帶有輸出軸的馬達，輸出軸由所述那對齒輪元件I的旋轉(zhuǎn)軸之一形成。
位于齒D之間的空間V的容積乘以齒的數(shù)目，是所述可以被用作泵或者馬達的容積式機械的排量(displacement)。
但是，這種齒輪式機械具有某些缺點，比如容積得率(volumetricyield)相對較低、工作流體流速的波動過大、噪音較大以及在非常狹窄范圍內(nèi)具有很高的工作速度。一般而言，工作流體的波動或者容積變化以及噪音是由于齒輪上齒的數(shù)目非常少造成的。另外，在使用過程中，由于工作流體在吸入進口(流體進口)和輸送出口(流體出口)處經(jīng)受不同的壓力，所以所述那對齒輪元件會一貫地受到一個徑向推力。這個徑向推力會導(dǎo)致齒輪發(fā)生嚴重磨損和較低的容積得率。
此外，在一個齒輪元件再次與另外一個齒輪元件上的齒D發(fā)生嚙合之前，這個齒輪元件上的各個流體輸送空間V必須旋轉(zhuǎn)過360度。這就意味著貫穿其圓形路徑的大部分，齒輪元件是不起作用的，即不會對工作流體的排量作出貢獻，如同在圖1中緊鄰各個齒輪元件I1和I2的推力或者動力簡圖所示出的那樣。
本發(fā)明的另一個目的是，提供一種可反轉(zhuǎn)的容積式齒輪機械，其具有較高的容積得率并且在齒輪元件上的磨損非常小。
本發(fā)明的再一個目的是，提供一種輪胎拆卸設(shè)備，其具有一個根據(jù)本發(fā)明被設(shè)計成用作馬達的容積式機械。
在下面將更為明白的這些以及其他目的由一種根據(jù)本發(fā)明的可反轉(zhuǎn)流體驅(qū)動機械來實現(xiàn)，其包括有一個安裝殼體，至少兩對齒輪元件，這些齒輪元件被安裝成用于在安裝殼體中進行旋轉(zhuǎn)，從而每個齒輪元件與兩個相鄰的相同齒輪元件發(fā)生嚙合，一個相對于所述齒輪元件的外周序列(an outer sequence)，該外周序列由成形于安裝殼體上的相同數(shù)量的多個交替布置的吸入進口和輸送出口組成，以及一個相對于所述齒輪元件的內(nèi)周序列，該內(nèi)周序列由成形于安裝殼體上的相同數(shù)量的多個交替布置的輸送出口吸入進口組成，所述每個內(nèi)周序列和外周序列均包括有與齒輪元件數(shù)目相等的若干進口和出口。
具體實施例方式
在附圖中，相同或相似的部件或組件由相同的附圖標記加以標識。
首先參照圖2至8，將會注意到示意性地圖示了三個根據(jù)本發(fā)明的流體驅(qū)動可反轉(zhuǎn)容積式機械的實施例。這些容積式機械分別包括有一個安裝殼體C和兩對、三對、六對齒輪元件I，所述齒輪元件I被安裝成用于在安裝殼體C中進行旋轉(zhuǎn)。各個齒輪元件l均與兩個相鄰的相同齒輪元件發(fā)生嚙合。在兩個齒輪元件之間，為從一流體源P(圖8)輸送來的工作流體設(shè)置了一個進口開口E和一個出口開口U。但是，參照每對齒輪元件的軸線，開口U均被設(shè)置在相對于進口開口E的相對面上。進口開口E和出口開口U依照齒輪元件外側(cè)的一個圓周序列和齒輪元件內(nèi)側(cè)的一個圓周序列是交錯的，正如在圖中示出的那樣。所述外側(cè)序列和內(nèi)側(cè)序列均由與齒輪元件I數(shù)目相等的進口和出口開口構(gòu)成。
從結(jié)構(gòu)上來看，比如借助于一個用于由電動馬達驅(qū)動的液壓裝置的標準管路，各個進口開口E相互連通，因為它們均通過一根總管(manifold duct)TE(圖7)相互連接起來，所述總管TE通過一個進口通道BE與流體源P相連通，而各個出口開口U通過一個匯集管道TU相互連通，所述匯集管道TU經(jīng)由一個出口開口BU通往一個工作流體回收貯存器Se(圖8)。
圖5和6示出了根據(jù)本發(fā)明被設(shè)計成用作馬達M的容積式機械的某些結(jié)構(gòu)細節(jié)。將會注意到的是，每個齒輪元件I均用鍵固定到相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸RS上，從而被安裝成在一個圓環(huán)狀殼體C中進行旋轉(zhuǎn)。各個齒輪元件I的軸RS沿著一個圓周相互以均勻的角度間隔布置，并且平行于一根傳動軸DS進行延伸，所述傳動軸DS被安裝成在一對軸承K上與殼體C同軸旋轉(zhuǎn)。
每對齒輪元件中一個齒輪元件I的旋轉(zhuǎn)軸RS還支撐有一個用鍵固定于其上相應(yīng)的小齒輪P，優(yōu)選的是位于殼體C的外側(cè)，并且與一個用鍵固定于傳動軸DS上齒輪元件G發(fā)生嚙合，由此，各個小齒輪P的旋轉(zhuǎn)會導(dǎo)致驅(qū)動軸DS(也被稱作馬達輸出軸)受到驅(qū)動。
正如在附圖4中清楚示出的那樣，利用根據(jù)本發(fā)明的容積式機械，對于每對齒輪元件I來說，均會在由進口開口E和出口開口U形成的內(nèi)周序列的側(cè)面上獲得分別如簡圖A1和B1所示出的額外功率(power)，正如在簡圖A和B中所示出的那樣，這種功率會在由進口/出口開口形成的外周序列處被添加到根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)具有一對齒輪元件的機械的輸出功率上。
諸如前面所述的馬達M尤其適合于驅(qū)動輪胎組裝/拆卸機械MG(圖9)上的液壓自定中心組件GA。
所述輪胎組裝/拆卸機械MG上的自定中心組件GA的缺點在于，緩慢并且以預(yù)定和固定速度其至多僅能夠以兩個轉(zhuǎn)動速度進行工作，這兩個缺點對于本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員來說是公知的。此外，在某些國家，對安裝在輪胎組裝/拆卸機械配電盤(board)上的功率存在有法定限制，因此不允許使用單式馬達，從而有必要采用高成本的其它解決方案。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，提供了一種諸如前面所描述的液壓馬達M，其利用了一個液壓裝置CI，該液壓裝置CI包括有一個電動馬達ME和一個用于從一個工作流體貯存器Se(圖8)中抽出工作流體的泵PA，并且被設(shè)計成對輪胎組裝/拆卸機械MG中的自定中心組件GA進行驅(qū)動。
最好，所述電動馬達驅(qū)動式液壓裝置帶有氣動控制，用于啟動電動馬達ME和驅(qū)動通常設(shè)置于輪胎組裝/拆卸機械MG中的閥裝置。
在根據(jù)本發(fā)明的液壓馬達M的一個實施例中，使用了六對相互嚙合的齒輪元件I，并且這些齒輪的旋轉(zhuǎn)軸被排布成沿著一個直徑為121.7毫米的圓周以均勻的角度相互間隔布置，如圖5和6中所示，所述圓周代表了圓環(huán)狀或者環(huán)狀殼體C的中線。各個齒輪元件I的齒數(shù)Z＝11，壓力角α＝28°30′，節(jié)圓直徑為31.5毫米，并且齒輪寬度B＝25毫米。因此，對于各個齒輪來說，使得發(fā)生一個8.3c.c.的活塞排量，所獲得的總的活塞排量為8.3×24＝199.2c.c.。
六個小齒輪P和大齒輪G以及95.7毫米的校正后的節(jié)圓直徑傳遞運動，由此，中心之間的距離為121.7毫米，等于所述圓周的直徑；沿所述圓周布置有所述成對齒輪元件I的旋轉(zhuǎn)軸；所述小齒輪P具有Z＝13，m＝2，α＝20°，B＝20毫米，而所述大齒輪G具有齒Z＝48，m＝2，α＝20°，B＝20毫米。
因此，所述液壓齒輪I與驅(qū)動軸DS的傳動比為1/3.69。
假設(shè)所獲得的最大馬達扭矩為1400Nm，那么齒輪I將必須提供一個1400/3.69＝379Nm的扭矩，該扭矩除以24(齒輪元件I的數(shù)目)，將得到15.8Nm。此外，已知齒輪元件I的節(jié)圓直徑為31.35毫米并且推進表面為1.54平方厘米，所以工作流體的壓力必須為65巴。
因此，當(dāng)借助于一個在65巴壓力下流體流速大約為3.7升/分的泵，通過進口開口BE注入馬達時，假設(shè)容積得率等于100，那么在最大扭矩條件下，所獲得的驅(qū)動軸DS的轉(zhuǎn)速大約為5rpm。
利用具有六對在兩側(cè)注入的齒輪元件I的容積式馬達，將獲得下述的活塞排量和轉(zhuǎn)速6對199cc 第一速度5rpm5對166cc 第二速度6rpm4對132.8cc第三速度7.5 rpm3對99.6cc 第四速度10 rpm2對66.4cc 第五速度15 rpm1對33.2cc 第六速度30 rpm如果容積得率為約80％，為了達到相同的速度，輸入泵的馬達的功率必須相應(yīng)提高。利用一個4升的泵，電動馬達將必須具有大約為0.5千瓦的功率。
六對獨立的齒輪元件I將依次由一個輸送閥US輸送，該輸送閥US利用馬達M下游的壓力(即與施加到馬達M上的應(yīng)力相關(guān)聯(lián)的壓力)來加以控制，所述壓力由一個合適的壓力傳感器SP加以檢測，壓力傳感器SP會向一個比如由一電子插件(a electronic card)構(gòu)成的程序控制裝置CU產(chǎn)生出輸入信號。因此，閥US將隨著控制壓力的增大向更多對齒輪元件I供輸送。從而，當(dāng)空轉(zhuǎn)時，馬達將以最大的速度進行旋轉(zhuǎn)，并且其每單位時間的轉(zhuǎn)數(shù)將作為所施加作用力或者應(yīng)力的函數(shù)而減小(圖10和11)。
為此，正如在圖11中示出的那樣，一方面，六個外側(cè)進口開口E1、E3、E5、E7、E9、E11中的每一個均分別僅被連接到內(nèi)側(cè)進口開口E2、E4、E6、E8、E10、E12中之一上，另一方面，從一個輸送閥US通過各自的輸送管道輸送工作流體，而所有的出口開口均被連接到一根共用管道TU上，該共用管道TU與一個匯聚貯存器TU相連通。
這種依次輸送僅在產(chǎn)生一個方向的旋轉(zhuǎn)時需要，比如順時針方向，而為了沿著相反方向進行旋轉(zhuǎn)，只需要使得所述馬達以最小的速度進行旋轉(zhuǎn)，同時向所有成對的齒輪元件I輸送工作流體。
在附圖8中示出了另外一種用于獲得相同結(jié)果的方法，并且使用了一個可變速的電動馬達ME，并且總是向所有成對的齒輪元件I輸送工作流體。泵PA將由此而變成一個流體流速可變化的泵，比如在從最小4升至最大16升之間進行變化。在這種情況下，工作壓力將在從最大65巴至最小16.5巴之間進行變化，同時保持位于輪胎組裝/拆卸機械MG機載的動力不變。
在所述的后一種解決方案中，優(yōu)選的是驅(qū)動泵PA的電動馬達ME的速度被施加到馬達M的軸DS上的應(yīng)力或者作用力不斷地控制，由此提供一種智能系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的液壓馬達M的特征尤其有利于輪胎組裝/拆卸機械MG，因為如果馬達的速度沒有在應(yīng)力作用下下降，那么在輪胎組裝/拆卸機械MG的機載最高的轉(zhuǎn)速(rpm)下必須由最大的扭矩來提供非常大的功率，如果僅因為在輪胎裝配操作中沒有足夠的時間來將胎邊插入并且裝配到輪緣中，那么在輪胎組裝/拆卸機械中的所述情況是不希望出現(xiàn)的。
在由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，可以很容易地對前述的本發(fā)明進行多種改進和變型。
權(quán)利要求
1.一種流體驅(qū)動的可反轉(zhuǎn)容積式機械，包括一個安裝殼體(C)；至少兩對齒輪元件(I)，這些齒輪元件(I)被安裝成用于在安裝殼體(C)中進行旋轉(zhuǎn)，由此，每個齒輪元件(I)與兩個相鄰的相同齒輪元件(I)嚙合；一個相對于所述齒輪元件的外周序列，該外周序列由形成于安裝殼體(C)上相同數(shù)量的交替布置的吸入開口或進口(E)與輸送開口或出口(U)組成；以及一個相對于所述齒輪元件的內(nèi)周序列，該內(nèi)周序列由分別與形成于安裝殼體(C)上的相同數(shù)量的交替布置的輸送開口或出口(U)與吸入開口或進口(E)組成，所述外周序列和內(nèi)周序列均包括有與齒輪元件(I)數(shù)目相同的若干進口(E)和出口(U)。
2.如權(quán)利要求1中所述的容積式機械，其特征在于所述齒輪元件(I)的旋轉(zhuǎn)軸沿著一個圓周相互以角度間隔布量。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的容積式機械，其特征在于所述安裝殼體(C)呈圓環(huán)狀。
4.如前述權(quán)利要求1至3中任一所述的容積式機械，其特征在于所述進口(E)通過一個總管(TE)相互連通，所述總管(TE)由一個工作流體源向其輸入工作流體，而所述出口(U)與一個匯集管道(TU)相連通，該匯集管道被連接在一個排放貯存器(Se)上。
5.如權(quán)利要求4中所述的容積式機械，其特征在于所述工作流體源包括一個液壓裝置(CI)，該液壓裝置由一個電動馬達(ME)提供動力，且經(jīng)一條管路連接到所述排放貯存器(Se)，并包括有一個泵(PA)，該泵(PA)被設(shè)計成由所述電動馬達(ME)控制。
6.如權(quán)利要求5中所述的容積式機械，其特征在于所述液壓裝置(CI)設(shè)置有氣動控制。
7.如權(quán)利要求5或6中所述的容積式機械，其特征在于所述電動馬達(ME)是一個變速馬達。
8.如權(quán)利要求5或6中所述的容積式機械，其特征在于其包括有一個輸送閥(US)，該輸送閥(US)被設(shè)計成依次向所述成對的齒輪元件(I)輸送，并且根據(jù)施加到所述電動馬達(ME)的輸出軸(DS)上的應(yīng)力和載荷而受到控制。
9.如前述任一權(quán)利要求中所述的容積式機械，其特征在于包括有用于每個齒輪元件(I)的旋轉(zhuǎn)軸(RS)，這些旋轉(zhuǎn)軸(RS)被安裝成用于在所述安裝殼體(C)中進行旋轉(zhuǎn)，用鍵固定于每對齒輪元件(I)中相應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸(RS)上的小齒輪(P)，一個被動或輸出軸(DS)，該被動或輸出軸(DS)被安裝成用于在所述殼體(C)中進行旋轉(zhuǎn)，以及一個齒輪元件(G)，該齒輪元件(G)與所述輸出軸(DS)一同旋轉(zhuǎn)，并且與每個小齒輪(P)相嚙合。
10.如前述權(quán)利要求5至9中任一所述的容積式機械，其特征在于所述液壓裝置(CI)包括有一個傳感裝置，用于測量施加到所述馬達(M)上的應(yīng)力，一個程序控制裝置(CU)，該程序控制裝置(CU)由所述傳感裝置進行控制，以及一個加壓工作流體輸送閥，該輸出閥被設(shè)計成由所述控制裝置(CU)控制。
11.如權(quán)利要求10中所述的容積式機械，其特征在于用于測量施加到馬達(M)上的應(yīng)力的所述傳感裝置，包括有一個應(yīng)用于馬達(M)的所述輸出軸(DS)上的扭矩測量裝置(SC)。
12.如權(quán)利要求10中所述的容積式機械，其特征在于用于測量施加到馬達(M)上的應(yīng)力的所述傳感裝置，包括有一個壓力計(Sp)，該壓力計(Sp)被設(shè)置在所述泵(PA)的出口(Us)處。
13.一種輪胎組裝/拆卸設(shè)備，帶有一個根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的容積式機械。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流體驅(qū)動的可反轉(zhuǎn)容積式機械，包括有一個安裝殼體(C)，至少兩對齒輪元件(I)，這些齒輪元件(I)被安裝成用于在安裝殼體(C)中進行旋轉(zhuǎn)，從而每個齒輪元件(I)與兩個相鄰的相同齒輪元件(I)發(fā)生嚙合，一個相對于所述齒輪元件的外周序列，該外周序列由與成形于安裝殼體(C)上的相同數(shù)量的多個交替布置的吸入開口或進口(E)與輸送開口或出口(U)組成；一個相對于所述齒輪元件的內(nèi)周序列，該內(nèi)周序列由成形于安裝殼體(C)上的相同多個交替布置的輸送開口或出口(U)與吸入開口或進口(E)組成，所述外周序列和內(nèi)周序列均包括有若干與齒輪元件(I)數(shù)目相同的進口(E)或出口(U)。
文檔編號F04C2/00GK1460607SQ03136299
公開日2003年12月10日 申請日期2003年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月21日
發(fā)明者圖里奧·貢扎加 申請人:巴特勒工程及營銷有限責(zé)任公司