專(zhuān)利名稱(chēng)：用于液壓裝置、液壓變換器和帶有液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的車(chē)輛中的軸向軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及依照權(quán)利要求1的前序部分所述的軸向軸承。這樣的軸向軸承是已知的，例如在液壓裝置中，如泵、馬達(dá)或變換器，其中它們用作在轉(zhuǎn)子和配流盤(pán)之間的軸承。其他已知的應(yīng)用為在具有斜齒輪的變速箱中的靜壓軸承或在其他機(jī)器中的靜壓軸承。
背景技術(shù)：
在軸向軸承中，當(dāng)從第一側(cè)運(yùn)動(dòng)到第二側(cè)時(shí)，在圓形的或者弧形的脊的兩側(cè)之間的壓差促使油壓降到可調(diào)整間隙內(nèi)。壓力如何下降以及從脊的一側(cè)到脊的另一側(cè)的壓力分布是否是線性的、漸進(jìn)的或離散的確定了由該壓力產(chǎn)生的用于抵抗軸向載荷的力，以及在給定軸向載荷下確定間隙高度。對(duì)于壓力分布，間隙的形狀是非常重要的。尤其重要的是間隙的壁從流動(dòng)方向看是否是平行、分散或匯聚。因?yàn)殚g隙高度小，從2到15微米，在間隙的壁中的溫度分布的微小變化將產(chǎn)生壁的分散或匯聚的變化，因此在間隙中的壓力分布通常是不可預(yù)知的。間隙的壁顯著地影響在這樣狹窄的間隙中的流動(dòng)，并且應(yīng)用層流或湍流模型的流動(dòng)理論不能恰當(dāng)?shù)孛枋鲈撉闆r。因?yàn)榭烧{(diào)整間隙的壁相對(duì)于彼此移動(dòng)，因此存在粘性摩擦。當(dāng)間隙變得更窄和/或速度增加時(shí)粘性摩擦隨著相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度增加，并且粘性摩擦隨著間隙高度的增加而減小。粘性摩擦在油中產(chǎn)生的熱量可能由于脊或軸承表面的尺寸變化而影響間隙高度。在已知的軸向軸承中，很難使軸向軸承最優(yōu)化。由于圓形的或弧形的脊與軸承表面之間的可調(diào)整間隙中的油壓，過(guò)小的軸向載荷而導(dǎo)致可調(diào)整間隙的大的高度。這可能導(dǎo)致通過(guò)間隙的過(guò)大的油流。對(duì)于平均油粘度，如果間隙的平均高度大于10-20微米且加壓液壓流體的壓力大于lOMPa，則將出現(xiàn)上述過(guò)大的油流。如果軸向載荷太大，由于在可調(diào)整間隙中的粘性損失，在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中有太多的摩擦，并且存在對(duì)油流的加熱。另外，在非常狹窄的可調(diào)整間隙中，可能發(fā)生流過(guò)間隙的流動(dòng)中的局部變形或局部擾動(dòng)，這可能導(dǎo)致進(jìn)一步的局部發(fā)熱。局部發(fā)熱導(dǎo)致圓形的或弧形的脊或軸承表面的變形，并且導(dǎo)致間隙的進(jìn)一步變窄。這些變形可能導(dǎo)致不希望有的磨損，因?yàn)樵谛D(zhuǎn)的和固定的部件之間的金屬接觸可能產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
為了減少上述缺陷，軸向軸承與權(quán)利要求1的特征部分相應(yīng)。因?yàn)檫@樣的特征，在可調(diào)整間隙中的壓力分布更穩(wěn)定，因?yàn)樵诩故抑械膲毫κ呛愣ǖ?。從圓形的或弧形的脊的一側(cè)到另一側(cè)的壓力變化在顯著減小的距離上產(chǎn)生，因此壓力分布中的變化對(duì)抵抗軸向載荷的力的影響較小，并且對(duì)間隙高度的影響也較小。另一個(gè)結(jié)果是在可調(diào)整間隙的相當(dāng)大的表面上，間隙高度較高，這強(qiáng)有力地減少了在可調(diào)整間隙中的粘性摩擦。在可調(diào)整間隙的壁具有高的相對(duì)速度的情況下，局部地增加間隙高度能強(qiáng)有力地減少摩擦和發(fā)熱。這導(dǎo)致更少的由于在圓形的或弧形的脊和軸承表面上的可調(diào)整間隙的壁中的局部高溫所導(dǎo)致的能量損失和變形。這減少了金屬接觸的風(fēng)險(xiǎn)，由此減少了磨損。在一個(gè)實(shí)施例中，軸向軸承與權(quán)利要求2對(duì)應(yīng)。這保證對(duì)于至少半個(gè)表面，在旋轉(zhuǎn)部件之間的摩擦被顯著地減小，這意味著在兩個(gè)部件之間的粘性摩擦顯著地減小或者能夠減半。在一個(gè)實(shí)施例中，軸向軸承與權(quán)利要求3對(duì)應(yīng)。這保證在脊室中有充分的恒壓油。 這樣，在脊室中的油壓以恒力抵抗軸向載荷，該恒力幾乎不受間隙高度的影響。在一個(gè)實(shí)施例中，軸向軸承與權(quán)利要求4相應(yīng)。這保證始終有一定量的油流入脊室中，并且在脊室中油的壓力可以具有一數(shù)值，即或多或少在圓形的或弧形的脊的兩側(cè)上的壓力之間。在脊室中的油壓現(xiàn)在較小地取決于脊室的側(cè)面的間隙高度，因此較小地取決于可調(diào)整間隙的壁的變形或形狀。這減小了軸向載荷可能過(guò)多地降低間隙高度的風(fēng)險(xiǎn)以及導(dǎo)致過(guò)多的粘性摩擦或金屬接觸和磨損的風(fēng)險(xiǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，軸向軸承與權(quán)利要求5相應(yīng)。這保證始終有一定量的油從脊室中流出，并且在脊室中油的壓力可以具有一數(shù)值，即或多或少在圓形的或弧形的脊的兩側(cè)上的力壓之間。在脊室中的油壓現(xiàn)在較小地取決于脊室的側(cè)面的間隙高度，并因此較小地取決于可調(diào)整間隙的壁的變形或形狀。這減少了過(guò)多的高壓油流過(guò)可調(diào)整間隙的風(fēng)險(xiǎn)，并由此減少了不必要的能量損失。在一個(gè)實(shí)施例中，軸向軸承與權(quán)利要求6對(duì)應(yīng)。這保證間隙高度對(duì)于通道的開(kāi)口僅具有很小的影響，因此間隙高度的改變不會(huì)改變脊室中的流入量或從脊室的流出量，并且保證間隙高度的改變對(duì)于脊室中的壓力僅具有很小的影響。在一個(gè)實(shí)施例中，軸向軸承與權(quán)利要求7對(duì)應(yīng)。這保證可調(diào)整間隙的高度適合于現(xiàn)實(shí)情況。在轉(zhuǎn)速高的情況下，這有利地減少了可調(diào)整間隙中的摩擦。在該情況下，減少第一通道中的流阻和/或增加第二通道中的流阻導(dǎo)致在脊室中的較高壓力和較高的間隙，這提供了較少的摩擦。在具有加壓流體的高壓和相對(duì)的低的轉(zhuǎn)速的情況下，能量損失的主要原因是通過(guò)可調(diào)整間隙的油泄漏。增加第一通道中的流阻和/或減少第二通道中的流阻導(dǎo)致在脊室中的較低壓力和更狹窄的間隙。狹窄的間隙具有較少的泄漏并由此減少了能量損失。在一個(gè)實(shí)施例中，軸向軸承與權(quán)利要求8對(duì)應(yīng)。這以簡(jiǎn)單的方式保證了該軸向軸承適合于大的轉(zhuǎn)速范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，軸向軸承與權(quán)利要求9對(duì)應(yīng)。這以簡(jiǎn)單的方式保證軸向軸承適合于在壓力源中的液壓流體的大的壓力范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，軸向軸承與權(quán)利要求10對(duì)應(yīng)。這保證間隙高度與在壓力源中液壓流體的壓力無(wú)關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，軸向軸承與權(quán)利要求11對(duì)應(yīng)。這保證一小區(qū)域具有在壓力源中的液壓流體的高壓。該小區(qū)域限制了圍繞它的脊的長(zhǎng)度，因此通過(guò)在脊和軸承表面之間的間隙的油泄漏是較小的。本發(fā)明也涉及依照權(quán)利要求12的前序部分的液壓變換器。在已知的液壓變換器中，轉(zhuǎn)子在中心，桶板抵靠在配流盤(pán)上，蓋支撐傾斜的配流盤(pán)。轉(zhuǎn)子和軸通過(guò)軸承將活塞上的徑向力引導(dǎo)到蓋。通過(guò)在蓋上的配流盤(pán)產(chǎn)生的徑向力抵抗蓋中的這些徑向力。然而，在軸上的力是相當(dāng)大的并導(dǎo)致彎曲和彈性變形，這是不利的，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致振蕩和泄漏。另夕卜，通過(guò)同時(shí)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)配流盤(pán)來(lái)設(shè)置液壓變換器是復(fù)雜的。為了克服這些缺陷，液壓變換器與權(quán)利要求12對(duì)應(yīng)。這樣，斜塊(swash block)通過(guò)短的路徑將徑向力從桶板引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子和活塞，因此變形是最小的。另外，通過(guò)旋轉(zhuǎn)斜塊， 液壓變換器的設(shè)置是容易的。旋轉(zhuǎn)斜塊同時(shí)地設(shè)置在斜塊兩側(cè)上的上死點(diǎn)角度。在一個(gè)實(shí)施例中，液壓變換器與權(quán)利要求13對(duì)應(yīng)。這保證斜塊的直接的液壓旋轉(zhuǎn)，保證液壓變換器的快速設(shè)置。在一個(gè)實(shí)施例中，液壓變換器與權(quán)利要求14對(duì)應(yīng)。這樣，能夠?qū)σ簤鹤儞Q器做精確的設(shè)置。本發(fā)明也涉及根據(jù)權(quán)利要求15的前序部分的帶有液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的車(chē)輛。在已知的系統(tǒng)中，馬達(dá)/泵單元和液壓變換器被直接聯(lián)接。這導(dǎo)致這樣的情況當(dāng)液壓變換器的設(shè)置具有這樣的結(jié)果時(shí)，即馬達(dá)/泵單元在車(chē)輪上施加制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在車(chē)輪停止旋轉(zhuǎn)之后，如果液壓變換器的設(shè)置不立即變化的話(huà)，則該制動(dòng)轉(zhuǎn)矩開(kāi)始作為反方向的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。例如在車(chē)輛的停放期間，這可能導(dǎo)致不希望有的情形。為了克服這樣的缺陷，該車(chē)輛與權(quán)利要求15對(duì)應(yīng)。這樣，車(chē)輪僅可以在一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，除非控制系統(tǒng)改變閥的設(shè)置。這防止不希望有的或意外的車(chē)輪旋轉(zhuǎn)。


本發(fā)明將在下文中參考依照附圖的幾個(gè)示例性的實(shí)施例做更詳細(xì)地描述，附圖中圖1示意性地顯示了車(chē)輛的液壓傳動(dòng)元件。圖2顯示了正向驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛的液壓傳動(dòng)車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)系統(tǒng)圖，圖3顯示了反向驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛的液壓傳動(dòng)車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)系統(tǒng)圖，圖4顯示了正向行駛且制動(dòng)的車(chē)輛的液壓傳動(dòng)車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)系統(tǒng)圖，圖5顯示了反向行駛且制動(dòng)的車(chē)輛的液壓傳動(dòng)車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)系統(tǒng)圖，圖6顯示了用于車(chē)輛的液壓傳動(dòng)中的液壓變換器組件的透視圖，圖7顯示了圖6的液壓變換器在切開(kāi)和打開(kāi)殼體后顯示內(nèi)部部件的透視圖，圖8顯示了不包括殼體的圖6和7的液壓變換器的主要部件的分解圖，圖9顯示了不帶有旋轉(zhuǎn)部件和端蓋的圖6-8的液壓變換器組件的切開(kāi)殼體的透視圖，圖10顯示了圖6-9的液壓變換器的剖面，帶有用于設(shè)置變換器控制角的致動(dòng)器，圖11顯示了圖6-10的液壓變換器的縱截面，圖12顯示了工作壓力的壓力和與變換器控制角相關(guān)的高壓的圖解壓力比值，圖13顯示了旋轉(zhuǎn)部件上的密封區(qū)域的透視圖，和圖14顯示了通過(guò)旋轉(zhuǎn)和固定部件之間的密封區(qū)域的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1顯示了轎車(chē)12，其具有用于轎車(chē)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)元件，其中轎車(chē)12的全部四個(gè)車(chē)輪被驅(qū)動(dòng)。該傳動(dòng)系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)2，其驅(qū)動(dòng)將液壓流體從公共低壓軌6泵送到
6公共高壓軌5的定量泵4。公共低壓軌6與低壓蓄能器8連接，公共高壓軌5與高壓蓄能器 9連接。驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)1控制內(nèi)燃機(jī)2，該驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)1通過(guò)控制轉(zhuǎn)速和/或內(nèi)燃機(jī)2的啟動(dòng)或停止將公共高壓軌5中的液壓保持在高值和低值之間。轎車(chē)12的前輪各自具有前輪馬達(dá)/泵3，其與前橋液壓變換器7連接。文獻(xiàn) W097/31185描述了液壓變換器的運(yùn)行原理；此后將進(jìn)一步闡述液壓變換器的設(shè)計(jì)。前橋液壓變換器7也連接到公共高壓軌5和公共低壓軌6，并受控于驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)1。轎車(chē)12的后輪各自具有后輪馬達(dá)/泵11，其與后橋液壓變換器10連接。后橋液壓變換器10與公共高壓軌5和公共低壓軌6相連，并受控于驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)1。在轎車(chē)12的其他實(shí)施例中，僅僅前輪被驅(qū)動(dòng)或僅僅后輪被驅(qū)動(dòng)。用于這些轎車(chē)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是類(lèi)似的，并且形成了所描述的實(shí)施例的簡(jiǎn)化版本。用于商用車(chē)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)也與前輪驅(qū)動(dòng)、后輪驅(qū)動(dòng)或四輪驅(qū)動(dòng)類(lèi)似。車(chē)輪馬達(dá)/泵3，11被設(shè)計(jì)成使其作為用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輪22的馬達(dá)，并且作為用于制動(dòng)車(chē)輪22的泵。圖2-5用車(chē)輪旋轉(zhuǎn)方向23示意性地顯示了車(chē)輪馬達(dá)/泵3，11如何驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)所附連的車(chē)輪22 ；所顯示的設(shè)計(jì)對(duì)所有的車(chē)輪是類(lèi)似的。通過(guò)泵送液壓流體返回到公共高壓軌5中來(lái)制動(dòng)馬達(dá)/泵3，11和車(chē)輪22的旋轉(zhuǎn)，回收行駛車(chē)輛的動(dòng)能。車(chē)輪22具有附加的常規(guī)設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)，用于在需要時(shí)緊急制動(dòng)和用于在停頓和停泊期間的制動(dòng)。在圖2-5 中的虛線同樣地指示了液壓變換器7，10。馬達(dá)/泵3，11與車(chē)輪22直接聯(lián)接。第一馬達(dá)/ 泵連接26和第二馬達(dá)/泵連接25將馬達(dá)/泵3，11連接到液壓變換器7，10。第一馬達(dá)/ 泵連接26與液壓變換器7，10的第一用戶(hù)連接口 13連接。第二馬達(dá)/泵連接25與液壓變換器7，10的第二用戶(hù)連接口 18連接。公共高壓軌5通過(guò)高壓連接HP連接到液壓變換器 7，10的高壓接口 15。第一馬達(dá)/泵連接沈還通過(guò)反向推進(jìn)閥M和低壓連接LP連接到公共低壓軌6， 第二馬達(dá)/泵連接25通過(guò)正向推進(jìn)閥20和低壓連接LP連接到公共低壓軌6。正向推進(jìn)閥 20和反向推進(jìn)閥M各自具有兩個(gè)位置。彈簧19在第一位置推動(dòng)閥20，24，由驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)1控制的致動(dòng)器21可以將閥20，M帶到第二位置。在第一位置，在每個(gè)閥20，24中的止回閥分別防止從第一、第二馬達(dá)/泵連接25，26到低壓連接LP的流動(dòng)，并且在第二位置，第一和第二馬達(dá)/泵連接25，26分別具有與低壓連接LP的開(kāi)啟連接。在閥20，24的第一位置，油流僅可能從低壓連接到液壓變換器7，10，因此車(chē)輪馬達(dá)/泵3，11可以?xún)H作為泵，車(chē)輪22必須供給能量并且獨(dú)立于液壓變換器7，10的設(shè)置來(lái)制動(dòng)。這意味著閥20，24在第一位置無(wú)意地驅(qū)動(dòng)車(chē)輪22是不可能的。圖2-5示意性地顯示了液壓變換器7，10帶有三個(gè)口 13，15和18，它們是配流盤(pán) 30(參見(jiàn)圖8，9，11)的一部分，并且顯示為圍繞圓的弧，指示旋轉(zhuǎn)組17。上死點(diǎn)TDC指示了在變化的變換器控制角δ處的旋轉(zhuǎn)組17中的活塞運(yùn)動(dòng)14的上死點(diǎn)的設(shè)置。在圓中，箭頭 16指示了旋轉(zhuǎn)組17的旋轉(zhuǎn)方向，區(qū)域ρ和m指示了 在旋轉(zhuǎn)組17中，在活塞42 (參見(jiàn)圖8， 9，11)上方的室65 (參見(jiàn)圖11)的容積在旋轉(zhuǎn)組17區(qū)域的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中縮小和增大，并且分別作為泵或馬達(dá)。圖2顯示了變換器控制角δ設(shè)置，因此在高壓口 15中的液壓驅(qū)動(dòng)液壓變換器7， 10的旋轉(zhuǎn)組17的旋轉(zhuǎn)?；钊谛D(zhuǎn)組17的區(qū)域ρ中通過(guò)第一用戶(hù)連接口 13和第一馬達(dá) /泵連接沈?qū)⒁簤毫黧w泵送到車(chē)輪馬達(dá)/泵3，11。變換器控制角δ的設(shè)置確定在第一馬達(dá)/泵連接沈中的液壓流體的壓力，并由比確定驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。反向推進(jìn)閥M是閉合的，因此液壓流體僅流動(dòng)到車(chē)輪馬達(dá)/泵3，11，并且促使車(chē)輪22在旋轉(zhuǎn)方向23旋轉(zhuǎn)，轎車(chē)12以增加的速度啟動(dòng)。正向推進(jìn)閥20在第二位置，因此在低壓下從車(chē)輪馬達(dá)/泵3，11流動(dòng)通過(guò)第二馬達(dá)/泵連接25的液壓流體可以流向低壓連接LP和流向液壓變換器18的第二用戶(hù)連接口 18。圖4顯示了與在圖2顯示的情況相比變換器控制角δ被設(shè)置在相反的角度，并且正向推進(jìn)閥20也閉合。在這樣的設(shè)置中，車(chē)輪馬達(dá)/泵3，11施加制動(dòng)轉(zhuǎn)矩到旋轉(zhuǎn)的車(chē)輪 22上，因此其速度降低。車(chē)輪馬達(dá)/泵3，11現(xiàn)在作為泵，并且其通過(guò)第二馬達(dá)/泵連接25 將液壓流體泵送到第二用戶(hù)連接口 18。在液壓變換器7，10中，液壓流體在區(qū)域m中在旋轉(zhuǎn)組17的活塞上方的室中膨脹。這些活塞在箭頭16指示的方向驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)組17。在活塞上方的室將第一和第二泵用戶(hù)連接口 18連接，然后連接到高壓口 15。當(dāng)所述室連接到高壓口 15時(shí)，在旋轉(zhuǎn)組17中的活塞將液壓流體壓縮到高壓連接HP。車(chē)輪馬達(dá)/泵3，11通過(guò)在第二馬達(dá)/泵連接25中的上升的壓力泵送液壓流體來(lái)供給該壓縮所需要的能量，這產(chǎn)生在車(chē)輪22上的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。變換器控制角δ的設(shè)置確定在第二馬達(dá)/泵連接25中的液壓流體的壓力，并由此確定制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。第一用戶(hù)連接口 13和低壓連接LP通過(guò)在正向推進(jìn)閥20中的止回閥提供車(chē)輪馬達(dá)/泵3，11在第二馬達(dá)/泵連接25中泵送的液壓流體。圖3和圖5顯示了液壓變換器7，10的設(shè)置，正向推進(jìn)閥20和反向推進(jìn)閥M分別為這樣的情況車(chē)輪馬達(dá)/泵3，11在車(chē)輪22上施加反向驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩；以及，車(chē)輪馬達(dá)/泵3， 11制動(dòng)反向旋轉(zhuǎn)車(chē)輪22。液壓流體的各種設(shè)置和流動(dòng)與在圖2和圖4中所描述的類(lèi)似。圖4顯示了當(dāng)車(chē)輛正向驅(qū)動(dòng)時(shí)車(chē)輪22的制動(dòng)。變換器控制角δ的設(shè)置與在圖3 中顯示的情況類(lèi)似，其中車(chē)輪馬達(dá)3，11在車(chē)輪22上施加反向驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。不同的是反向推進(jìn)閥M的設(shè)置。在如圖4所示的制動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)車(chē)輪22停止時(shí)，在液壓變換器7，10中的轉(zhuǎn)子停止旋轉(zhuǎn)。由于推進(jìn)閥20，24的設(shè)置和車(chē)輪保持固定，旋轉(zhuǎn)組17不能在相反方向上開(kāi)始旋轉(zhuǎn)(這在圖3中顯示的情況下是可能的)。這樣，推進(jìn)閥20，M用來(lái)在期望的車(chē)輪旋轉(zhuǎn)方向釋放驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其獨(dú)立于液壓變換器7，10的設(shè)置。在驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)1關(guān)閉的情況中， 彈簧19將推進(jìn)閥20，M設(shè)置在如下位置，在該位置車(chē)輪馬達(dá)/泵3，11只能僅僅產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此在任何情形下防止不希望的車(chē)輪22的加速。圖6和7顯示了液壓變換器組件27的外部視圖，其包括帶有推進(jìn)閥20，24的液壓變換器7，10。圖8和9以透視圖顯示了在液壓變換器組件27的殼體52內(nèi)部的各個(gè)元件。 圖10和11分別顯示了液壓變換器組件27的橫截面和縱截面。液壓變換器組件27包括在圖2-5中顯示的元件，例如液壓變換器7，10，推進(jìn)閥 20，24和用于每個(gè)推進(jìn)閥20，24的致動(dòng)器21。第一馬達(dá)/泵連接沈和第二馬達(dá)/泵連接 25各自將變換器組件27連接到兩個(gè)前輪馬達(dá)/泵3或兩個(gè)后輪馬達(dá)/泵11。殼體52在兩端具有蓋觀，輪緣在殼體52內(nèi)部與蓋28對(duì)準(zhǔn)。軸承31安裝在蓋28中，軸承31支撐軸 34。在軸34的兩端有轉(zhuǎn)子32。軸具有外部花鍵37，其與轉(zhuǎn)子32的內(nèi)部花鍵39配合，因此兩個(gè)轉(zhuǎn)子32隨軸34旋轉(zhuǎn)。兩個(gè)轉(zhuǎn)子32都具有活塞42，由此內(nèi)部和外部花鍵37，39被設(shè)置成使得一個(gè)轉(zhuǎn)子32的活塞42的旋轉(zhuǎn)位置在另一個(gè)轉(zhuǎn)子32的活塞42的旋轉(zhuǎn)位置之間。銷(xiāo)76使桶組件33的旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)子32的旋轉(zhuǎn)同步，該桶組件包括桶板56和杯40。 軸34支撐旋轉(zhuǎn)軸承球64，其支撐桶板56的球形旋轉(zhuǎn)軸承44，因此桶板56可以相對(duì)于轉(zhuǎn)子32旋轉(zhuǎn)。彈簧62在一側(cè)推動(dòng)抵靠支撐環(huán)61，該支撐環(huán)固定在轉(zhuǎn)子32內(nèi)部。彈簧62在其另一側(cè)推動(dòng)抵靠壓力銷(xiāo)63，該壓力銷(xiāo)按壓旋轉(zhuǎn)軸承球64，并且因此在相反的方向推動(dòng)桶板 56和轉(zhuǎn)子32。桶板56支撐并排安裝的并且位于杯定位器55之間的杯40。杯保持板M將所述杯40和杯定位器55保持在桶板56上。活塞42安裝在轉(zhuǎn)子32上，并且每個(gè)與杯40形成具有變化容積的室65?；钊?2 具有活塞通道38，其延伸通過(guò)轉(zhuǎn)子32并且與配流盤(pán)30中的口 43形成通道。配流盤(pán)30具有銷(xiāo)66，該銷(xiāo)將配流盤(pán)30保持在蓋觀中的固定的旋轉(zhuǎn)位置，并由此相對(duì)于殼體52來(lái)保持。 從口 43，所述通道作為在蓋觀中的通道和在殼體52中的通道四延續(xù)到第一用戶(hù)連接口 13、第二用戶(hù)連接18或高壓連接HP(如圖2-5所示)。軸承35安裝在軸34上并支撐可以在殼體52中以限定角度旋轉(zhuǎn)的斜塊36。斜塊 36在兩側(cè)具有支撐桶板56的傾斜的斜盤(pán)表面41。桶板56圍繞旋轉(zhuǎn)軸承球64旋轉(zhuǎn)，并且抵靠?jī)A斜的斜盤(pán)表面41，因此活塞42在軸34的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中移入或移出杯40。由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，室65容積在最小值和最大值之間變化。通過(guò)旋轉(zhuǎn)在殼體52中的斜塊36，室65的容積最小時(shí)的轉(zhuǎn)子32的旋轉(zhuǎn)位置(是53指示的上死點(diǎn)TDC)可以被設(shè)定為期望值。圖10顯示了斜盤(pán)表面41的上死點(diǎn)53。在顯示的實(shí)施例中，在斜塊36的兩側(cè)的斜盤(pán)表面41與垂直于軸34的旋轉(zhuǎn)軸線的線相交，因此在斜塊36的兩側(cè)的用于室65的容積的上死點(diǎn)53位于相同的旋轉(zhuǎn)位置，并且當(dāng)在斜塊36 —側(cè)上的活塞42在斜塊36的另一側(cè)上的活塞42之間時(shí)，在斜塊36兩側(cè)的最小值跟隨彼此。在斜塊36的外部周邊上，存在帶有在直徑上彼此對(duì)置的動(dòng)葉片45的凹槽，并且凹槽密封住殼體52的內(nèi)表面。在殼體52中，具有在直徑上相對(duì)的靜葉片47。靜葉片47和動(dòng)葉片45在殼體中形成四個(gè)壓力室46，壓力室具有連接到斜塊控制閥(未顯示)的TDC控制連接口 48。壓力室46在殼體52中旋轉(zhuǎn)斜塊36。斜塊36具有檢測(cè)器凹槽49，其與傳感器 (未顯示)配合用于檢測(cè)斜塊36的旋轉(zhuǎn)位置。動(dòng)葉片45以這樣的方式安裝在斜塊36上，即斜盤(pán)53的上死點(diǎn)可以在一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)97度，在相反的方向旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)69度。這種不對(duì)稱(chēng)使得能夠以這樣的方式設(shè)置液壓變換器組件27，即第一用戶(hù)連接口 13具有高于高壓口 15的壓力。這樣，當(dāng)公共高壓軌5具有小于液壓變換器組件27可以操作的最大壓力的壓力時(shí)(其發(fā)生于正常驅(qū)動(dòng)過(guò)程中以便在制動(dòng)過(guò)程中能夠回收動(dòng)能)，能夠在第一馬達(dá)/泵連接沈上帶來(lái)完全的最大液壓，并使得車(chē)輛的最大加速變成可能。圖12顯示了第一用戶(hù)連接口 13和高壓口 HP的比值，其與斜盤(pán)表面41的上死點(diǎn)53 的角度S相關(guān)。線51顯示了與變換器控制角δ相關(guān)的壓力比值。液壓變換器的工作范圍50被選擇成使得盡管變換器可以用于在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)(四象限應(yīng)用)， 但變換器的設(shè)置是不對(duì)稱(chēng)的，因此驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以比制動(dòng)轉(zhuǎn)矩高。在室65中的油壓推動(dòng)桶板56抵靠斜塊36，轉(zhuǎn)子32抵靠配流盤(pán)30。除非在油壓極低的情況下，這是主要的軸向力。在這個(gè)情況下，彈簧62的力將轉(zhuǎn)子32和桶板56相應(yīng)地壓靠配流盤(pán)30和斜塊36以防止油泄漏并促進(jìn)啟動(dòng)。在軸34的旋轉(zhuǎn)軸線的軸向方向上通過(guò)室65中的油壓產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子32上的力是用于產(chǎn)生第二軸向軸承59中的密封所必需的， 并且部分地被活塞通道38中的油壓和轉(zhuǎn)子32與配流盤(pán)30之間的第二軸向軸承59中的口 43中的油壓的力平衡。
桶板56上的力由室65中的油壓產(chǎn)生，并且是用于產(chǎn)生在第一軸向軸承57中的密封所必需的。這些力部分地被第一軸向軸承57中的油壓的力平衡。因此桶板通道58與室 65和第一軸向軸承57連接。在軸向方向上斜塊36的兩側(cè)上的力在相對(duì)的方向大約相等， 因此這不會(huì)在軸承35上帶來(lái)載荷。在斜塊/轉(zhuǎn)塊36上的徑向方向上的力通過(guò)相應(yīng)的軸承35和外部花鍵37經(jīng)由內(nèi)部花鍵39引導(dǎo)到活塞42，其中它們通過(guò)活塞42上的由不對(duì)稱(chēng)表面促成的徑向液壓力抵消， 該液壓使這些活塞42受控于所述不對(duì)稱(chēng)表面。由于斜盤(pán)表面41稍微傾斜，這些力是有限的，并且不會(huì)導(dǎo)致不希望有的載荷或變形。液壓變換器具有兩個(gè)第一軸向軸承57和兩個(gè)第二軸向軸承59。在這些軸承57， 59中、旋轉(zhuǎn)部件、轉(zhuǎn)子32或桶板56 (具有多個(gè)帶有高壓流體的通道，分別是活塞通道38和桶板通道57)密封固定部件，分別為配流盤(pán)30和斜塊36。在現(xiàn)有技術(shù)中，密封包括輪緣， 其壓靠在具有2到14微米的范圍內(nèi)的狹窄間隙的平坦表面，該間隙位于輪緣和平坦表面之間。有限高度的狹窄間隙減少了通過(guò)密封的泄漏。過(guò)窄的間隙的缺陷是，它帶來(lái)了在部件之一中例如由于局部發(fā)熱所導(dǎo)致的局部變形的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致局部的金屬接觸，由此導(dǎo)致缺乏潤(rùn)滑和導(dǎo)致不希望的磨損。圖13和14顯示了液壓變換器組件27的第一和第二軸向軸承57，59。圖13顯示了轉(zhuǎn)子32的透視圖，示出了第二軸向軸承59。外脊67、內(nèi)脊68和徑向脊69圍繞凹部，該凹部形成在轉(zhuǎn)子32中的活塞通道38的端部。在圖13中，脊67，68和69用黑色指示，該黑色表面是密封住配流盤(pán)30的密封面的表面。每個(gè)圍繞活塞通道38的凹部間斷地與配流盤(pán) 30的三個(gè)口 43中的一個(gè)連接，并且在從一個(gè)口 43到下一個(gè)口 43的通路中，徑向脊69通過(guò)在口 43之間的橋接部上的密封阻礙在口 43之間的油流動(dòng)。外脊67和內(nèi)脊68設(shè)有脊室 70，所述脊室分別具有大約為脊67，68的表面的50%的表面。當(dāng)活塞通道38與壓力源連接時(shí)，脊67，68和69用于具有配流盤(pán)30的密封表面的可調(diào)整間隙。在具有脊室70時(shí)，其具有至少10-30微米的深度，該間隙較大，并且在旋轉(zhuǎn)減小時(shí)在部件之間的粘性摩擦被降低。 徑向脊69中斷所述脊室70。脊室70的深度為至少10-30微米，因此粘性摩擦減小。如果室70的兩側(cè)的間隙相同的話(huà)，則在室70中的油壓將是在內(nèi)脊或外脊67，68 的兩側(cè)上的液壓的平均值。實(shí)際上這是不常見(jiàn)的情況。如果，例如在活塞通道38側(cè)面上的間隙小于在室70的另一側(cè)上的間隙，則在室中的壓力可非常低，并且轉(zhuǎn)子32可能朝向配流盤(pán)30被擠壓，粘性摩擦增加。如果情況相反，則在室70中的壓力可能高，并且間隙變大，因此泄漏增加。間隙的高度在幾個(gè)微米的差異可能導(dǎo)致這樣的情況，以及在脊67，68和69中的輕微的變形可能導(dǎo)致間隙高度的不穩(wěn)定性。為了使其穩(wěn)定，槽73將室70與脊67，68的高壓側(cè)連接。槽73的寬度必須小，并且相對(duì)較深，以便最小化間隙高度變化的影響。實(shí)際上槽73是30微米寬和30微米深，優(yōu)選地其寬度是其深度的一半。圖14顯示了第二密封區(qū)域59的剖面示意圖。該剖面示意圖為各個(gè)脊67，68顯示了低壓側(cè)輪緣71和高壓側(cè)輪緣72。通道73在低壓側(cè)輪緣71和高壓側(cè)輪緣72之間經(jīng)由帶有節(jié)流件75的連接線路74將室70連接于活塞通道38。該節(jié)流件可以由控制系統(tǒng)調(diào)整，或者各部件是機(jī)械裝置，其與使用的情形相關(guān)地設(shè)置節(jié)流件。節(jié)流件例如可以取決于在活塞通道38中的壓力或取決于轉(zhuǎn)子32的轉(zhuǎn)速。除了上文描述的軸向軸承的實(shí)施例外，其中在脊之間提供液壓，脊在各個(gè)活塞通道38附近形成短弧，其他的軸向軸承的實(shí)施例可以具有兩個(gè)同心環(huán)，在其間提供帶有液壓的油流。這樣的實(shí)施例可以在不具備活塞但是會(huì)產(chǎn)生軸向載荷且軸向軸承將這些載荷引導(dǎo)到殼體的機(jī)器中使用。在這樣的機(jī)器中，軸向載荷的壓力產(chǎn)生軸向軸承中的液壓，這將是設(shè)置可調(diào)整間隙的控制手段，因此油損失和摩擦阻力被最優(yōu)化。
權(quán)利要求
1.一種軸向軸承(57，59)，該軸向軸承位于第一部分(32 ；56)和第二部分(30 ；36)之間，該第二部分以軸向載荷壓靠第一部分并且能相對(duì)于第一部分圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，第一部分包括在居中圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的第一部分上的圓形的或弧形的脊(67，68)，在圓形的或弧形的脊的第一側(cè)提供加壓液壓流體的壓力源(HP)，位于圓形的或弧形的脊與第二部分上的軸承表面Gl)之間的可調(diào)整間隙，其中加壓液壓流體通過(guò)可調(diào)整間隙流到圓形的或弧形的脊的第二側(cè)，其特征在于圓形的或弧形的脊(67，68，69)和/或軸承表面Gl)包括用于在圓形的或弧形的脊和軸承表面之間局部地產(chǎn)生更大的可調(diào)整間隙的脊室(70)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向軸承，其中脊室(70)具有的表面為圓形的或弧形的脊 (67，68)的表面的至少50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軸向軸承，其中脊室(70)具有超過(guò)10-30微米的深度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的軸向軸承，其中第一槽(7 將脊室(70)與圓形的或弧形的脊(67，68)的第一側(cè)(38，43)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的軸向軸承，其中第二通道將脊室(70)與圓形的或弧形的脊(67，68)的第二側(cè)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的軸向軸承(57，59)，其中從脊室(70)到第一側(cè)或第二側(cè)的槽(7 分別形成第一通道或第二通道，并且槽的寬度小于其高度的一半。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的軸向軸承，其中第一和/或第二通道具有閥裝置(75)以調(diào)整通道(74)的流阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軸向軸承，其中第一部分或第二部分的轉(zhuǎn)速控制閥裝置，優(yōu)選的是閥裝置通過(guò)由在所述部分中的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的軸向軸承，其中在第一側(cè)上的液壓流體的壓力控制閥裝置，優(yōu)選的是閥裝置通過(guò)在第一側(cè)上的壓力源的壓力設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任一項(xiàng)所述的軸向軸承，其中軸向載荷取決于在第一側(cè)上的液壓流體的壓力。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中的任一項(xiàng)所述的軸向軸承，其中壓力源在兩個(gè)同心圓形的或弧形的脊和兩個(gè)與圓形的或弧形的脊連接的徑向脊之間提供液壓流體。
12.一種用于車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)中的具有4象限操作(XT)的液壓變換器，包括在相對(duì)兩側(cè)帶有蓋08)的殼體(52)，在殼體中的具有旋轉(zhuǎn)軸線的軸(34)，各自在軸向方向由第一軸向軸承(59)支撐的兩個(gè)轉(zhuǎn)子(32)，安裝在轉(zhuǎn)子中的活塞(42)，隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)傾斜的桶板(56)，由桶板支撐的桶套(40)，由桶套和活塞0 形成的室(65)，其中室的容積在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中變化，以及帶有第二軸向軸承(57)的斜盤(pán)(36)，該第二軸向軸承位于斜盤(pán)和桶板之間，其特征在于蓋08)各自支撐配流盤(pán)(30)或者是配流盤(pán)的一部分，配流盤(pán)是第一軸向軸承(59)的一部分，此外，轉(zhuǎn)子(3 位于第一軸向軸承之間，兩個(gè)斜盤(pán)(36)位于轉(zhuǎn)子(3 之間并且支撐斜塊或是斜塊的一部分，該液壓變換器還包括用于旋轉(zhuǎn)斜塊(36)的致動(dòng)器(45，46，47)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液壓變換器，其中致動(dòng)器05，46，47)包括安裝在斜塊 (36)中的旋轉(zhuǎn)筒體。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的液壓變換器，殼體(5 包括用于檢測(cè)斜塊(36)的旋轉(zhuǎn)位置的傳感器G9)。
15. 一種帶有液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的車(chē)輛，該液壓傳動(dòng)系統(tǒng)包括具有高壓蓄能器(9)的公共高壓軌(5)，具有低壓蓄能器(8)的公共低壓軌(6)，驅(qū)動(dòng)與公共高壓軌和公共低壓軌連接的定量泵的內(nèi)燃機(jī)O)，用于每個(gè)前輪02)和/或用于每個(gè)后輪的馬達(dá)/泵單元(3， 11)，和具有4象限操作的液壓變換器(4，10)，該液壓變換器具有與公共高壓軌的連接并通過(guò)第一馬達(dá)線路06)和第二馬達(dá)線路05)與馬達(dá)/泵單元的連接，其特征在于液壓變換器(XT)包括正向推進(jìn)閥OO)或反向推進(jìn)閥(M)，分別將公共低壓軌(6)連接到第一馬達(dá)線路06)或第二馬達(dá)線路(25)，其中推進(jìn)閥具有將閥保持在第一位置的彈簧(19)，在該位置，推進(jìn)閥作為止回閥使用，其阻塞向公共低壓軌的流動(dòng)；以及致動(dòng)器(21)，該致動(dòng)器能夠?qū)⑼七M(jìn)閥切換到將公共低壓軌與馬達(dá)線路中的一個(gè)連接的第二位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軸向軸承，該軸向軸承位于第一部分和第二部分之間，該第二部分以軸向載荷壓靠第一部分并且能相對(duì)于第一部分圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，第一部分包括在居中圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的第一部分上的圓形的或弧形的脊，在圓形的或弧形的脊的第一側(cè)提供加壓液壓流體的壓力源，位于圓形的或弧形的脊與位于第二部分上的軸承表面之間的可調(diào)整間隙，其中加壓液壓流體通過(guò)可調(diào)整間隙流到圓形的或弧形的脊的第二側(cè)。依照本發(fā)明，圓形的或弧形的脊和/或軸承表面包括脊室，其用于在圓形的或弧形的脊和軸承表面之間局部地產(chǎn)生更大的可調(diào)整間隙。
文檔編號(hào)F04B1/24GK102481904SQ201080017445
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者P·A·J·阿赫滕 申請(qǐng)人:英納斯有限公司