專利名稱:液壓機(jī)的制作方法
本發(fā)明涉及用于抽取工作流體的液壓機(jī)械。
已有技術(shù)的描述一般說來，已知的用來抽取工作流體的液壓機(jī)有兩種，即旋轉(zhuǎn)斜盤式和旋轉(zhuǎn)斜軸式兩種。在旋轉(zhuǎn)斜盤式液壓機(jī)中，如日本專利公報(bào)91383/83中圖1示例，固定在主動軸上的旋轉(zhuǎn)斜盤的旋轉(zhuǎn)引起安裝在從動輪上的擺盤搖動，從而產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動。在旋轉(zhuǎn)斜軸式流體液壓機(jī)中，如上述日本專利公報(bào)中的圖2示例，主動軸輸出端提供的斜軸偏心運(yùn)動傳到搖盤，搖盤安裝在斜軸邊緣的防止轉(zhuǎn)動裝置上，從而產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動。
然而，旋轉(zhuǎn)斜盤式液壓機(jī)需在旋轉(zhuǎn)斜盤和搖盤之間設(shè)置軸承，如滾針軸承，以便把旋轉(zhuǎn)斜盤的轉(zhuǎn)動平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換成往復(fù)運(yùn)動，因而這種設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜。
另外，由于支承搖盤的中心滾珠軸承承受全部的推力負(fù)荷，磨擦阻力大，使這種設(shè)備的效率很低。
在這種液壓機(jī)中，與油腔內(nèi)活塞相連的活塞桿連接在搖盤的邊緣處，因此限制了搖盤的轉(zhuǎn)動，防止搖盤轉(zhuǎn)動可通過搖盤邊上的正齒輪與靜止的錐齒輪的嚙合來實(shí)現(xiàn)。但它的壽命低。此外，施加到搖盤上的推力負(fù)荷由一滾珠軸承承受，所以該滾珠軸承不但在制造時(shí)要求有高度的機(jī)械加工技術(shù)和組裝技術(shù)，而且在使用時(shí)還有一個(gè)壽命問題。因而它的可靠性不高。盡管該滾珠軸承的可靠性可以通過采用各種適當(dāng)?shù)拇胧﹣砑右愿倪M(jìn)，但這些措施又會增加生產(chǎn)費(fèi)用。
在上面提及的第二種(即斜軸式)液壓機(jī)中，斜軸整體安裝在主動軸上，搖盤通過止推軸承設(shè)置在斜軸的周邊上。象旋轉(zhuǎn)斜盤式液壓機(jī)那樣，在這種液壓機(jī)中，推力負(fù)荷作用在軸線方向。因此這種液壓機(jī)在下面幾個(gè)方面存在著嚴(yán)重問題防止搖盤轉(zhuǎn)動裝置的耐用性;止推軸承的尺寸;結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。
此外，由于斜軸又長又重，轉(zhuǎn)動平衡差，導(dǎo)致該機(jī)械產(chǎn)生振動和噪音。盡管轉(zhuǎn)動平衡已采用重量平衡法加以改進(jìn)，并且在前者中也利用了這種改進(jìn)，但實(shí)際狀態(tài)并不能平衡。所以這種改進(jìn)不能從根本上解決轉(zhuǎn)動不平衡問題，它使轉(zhuǎn)動中心偏移。這種中心偏移在主動軸上引起偏心負(fù)荷，從而產(chǎn)生軸向摩擦。機(jī)械振動不僅縮短機(jī)械壽命，而且也削弱了產(chǎn)品的可靠性，并且它產(chǎn)生的噪音給使用者帶來不愉快的感覺。因此消除任何振動是相當(dāng)重要的。
上述的兩種典型液壓機(jī)中，軸向推力負(fù)荷及作用在主動軸上的偏心負(fù)荷都很大。盡管已采取一些對策，但遠(yuǎn)沒有解決軸向機(jī)械摩擦和主動軸偏心問題。綜合起來說，這些已知的液壓機(jī)械的效率很低。
本發(fā)明的目的是要提供一種具有良好機(jī)械性能的液壓機(jī)。
本發(fā)明液壓機(jī)的部件包括(a)一個(gè)中空的缸箱;
(b)設(shè)置在該缸箱一端的端蓋;
(c)一個(gè)伸進(jìn)缸箱內(nèi)，適于轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)軸;
(d)一個(gè)放置在缸箱內(nèi)適于和旋轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動的液壓缸體;
(e)在液壓缸體內(nèi)制成的數(shù)個(gè)油腔。
(f)支承軸設(shè)置在端蓋上，徑向偏離旋轉(zhuǎn)軸中心線的延伸線，支承軸在端蓋與液壓缸體之間，與旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動軸線相交。
(g)十字形萬向接頭包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)支撐在支承軸上的第一個(gè)旋轉(zhuǎn)端及十字支架。通過十字支架使兩個(gè)旋轉(zhuǎn)端相連。
(h)固定在萬向接頭的第一個(gè)旋轉(zhuǎn)端的一個(gè)斜盤。
(i)安放在油腔內(nèi)并與斜盤連接的活塞。
(j)設(shè)置在與端蓋相對的另一端上的流體進(jìn)出通道。進(jìn)出通道的排布應(yīng)在活塞處于接受工作流體狀態(tài)時(shí)能通過油腔內(nèi)的通道孔向油腔供應(yīng)工作流體;在活塞處于輸送工作流體的狀態(tài)時(shí)能通過通道孔把工作流體輸送出油腔。
根據(jù)上述設(shè)計(jì)的液壓機(jī)械，液壓缸體和運(yùn)動轉(zhuǎn)化裝置相互同步旋轉(zhuǎn)，液壓缸體和運(yùn)動轉(zhuǎn)化裝置似乎是保持靜止不動。使得液壓缸體上的油腔內(nèi)的活塞可以完成抽取工作流體的工作。
按照這種構(gòu)造，由于運(yùn)動轉(zhuǎn)化裝置是由萬向接頭構(gòu)成，所以機(jī)械效率非常高。此外還能減少機(jī)械部件的數(shù)量，因而相應(yīng)地使尺寸誤差積累減到最小，使制造該機(jī)器時(shí)容易控制公差。
圖1是根據(jù)本發(fā)明液壓機(jī)一個(gè)實(shí)施例的垂直剖面圖;
圖2是沿圖1中Ⅱ-Ⅱ線的剖面圖;
圖3是運(yùn)動轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的透視圖;
圖4是支承軸和支承臺的透視圖;
圖5是解釋變化支承軸角度的機(jī)械裝置的剖面圖;
圖6和圖7為萬向接頭的透視圖;
圖8為運(yùn)動轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)裝置的分解透視圖;
參照圖1，實(shí)施本發(fā)明的一種液壓機(jī)，有一缸箱10。借助于螺栓之類的工具，把前蓋12和端蓋14固定在缸箱10的相應(yīng)位置上。前蓋12也可與缸箱10整體形成。旋轉(zhuǎn)軸16從前蓋12的中心穿過，并通過滾珠軸承18和滾針軸承20，支承在前蓋12上。
密封件22放置在滾珠軸承18的外面，由卡箍24固定。
缸箱10內(nèi)容納了一個(gè)工作室裝置26和運(yùn)動轉(zhuǎn)化裝置28，缸箱10由端蓋14密封。
工作室裝置26是由液壓缸體32、數(shù)個(gè)空心圓柱形油腔34及相應(yīng)的油腔34內(nèi)的活塞36組成。其中，液壓缸體32與旋轉(zhuǎn)軸16的中間部分上的花鍵30相嚙合，與旋轉(zhuǎn)軸16一同轉(zhuǎn)動;油腔34是以予定的距離在液壓缸體32上形成。由于液壓汽缸體32與旋轉(zhuǎn)軸16一同轉(zhuǎn)動，所以在液壓缸體32的外緣和缸箱10的內(nèi)圓之間安裝一平面軸承38。不用說，平面軸承38也可用其它形式的軸承代替，如滾珠軸承、滾針軸承等等。
在液壓缸體32與旋轉(zhuǎn)軸16的粗大端部分40之間安裝一彈簧片42，以此把液壓缸體32彈性地壓向前蓋12。此彈性力使液壓缸體32與固定在前蓋12的密封件44之間獲得的良好的密封，同時(shí)還便于安裝和調(diào)節(jié)。
前蓋12制有一個(gè)流體進(jìn)口通道46和一個(gè)流體出口通道48。從圖2可以看到，流體進(jìn)口通道46和流體出口通道48分別與密封件44上的進(jìn)口導(dǎo)槽50和出口導(dǎo)槽52相連接。
圖2為圖1沿Ⅱ-Ⅱ線的剖面圖。正象從圖2所看到的那樣，準(zhǔn)確地說密封件44上的進(jìn)口導(dǎo)槽50和出口導(dǎo)槽52為弧形，它們與流體進(jìn)口通道46和流體出口通道48相接通。
在每一個(gè)油腔34的頂部開有一個(gè)弧形通道孔54，它們在進(jìn)口導(dǎo)槽50和出口導(dǎo)槽52上移動。
參照圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、下面對運(yùn)動轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)28進(jìn)行說明。
旋轉(zhuǎn)軸16的粗大端部分40構(gòu)成了十字形萬向接頭56的臂架58。該臂架58可與旋轉(zhuǎn)軸由整體制造，也可分別制造再把臂架58固定到旋轉(zhuǎn)軸16上。
臂架58有相對的兩個(gè)工作臂。用來放置萬向接頭的十字轂的第一對臂60A。十字轂的第二對臂60B由另一臂架62支承。臂架62通過滾針軸承64由支承軸66支承。支承軸66在徑向方向上偏離出旋轉(zhuǎn)軸16轉(zhuǎn)動中心線的延長線。支承軸66固定在支承臺68上。為了減少摩擦力，在支承臺68和臂架62之間放置一軸承70。支承軸66的軸線與旋轉(zhuǎn)軸16的軸線以一角度相交，其交點(diǎn)是十字轂的轉(zhuǎn)動中心。
旋轉(zhuǎn)斜盤72固定在臂架62上。旋轉(zhuǎn)斜盤有數(shù)個(gè)放置球面軸承76的孔。球面軸承76通過連桿74與活塞36連接。不用說，旋轉(zhuǎn)斜盤72和臂架62可整體制造。
由于旋轉(zhuǎn)軸16與臂架62一同轉(zhuǎn)動，結(jié)果液壓缸體32、活塞36、連桿74和旋轉(zhuǎn)斜盤72就象一個(gè)整體似地同步轉(zhuǎn)動。
如圖3、圖4所示，支承臺68的底部形成蝸輪的齒78。支承臺可沿著端蓋14上的導(dǎo)向槽80繞十字轂60的中心轉(zhuǎn)動。在端蓋14上設(shè)置一與齒78相嚙合的調(diào)節(jié)螺栓82。
調(diào)節(jié)螺栓82適于用自動執(zhí)行機(jī)構(gòu)或手工轉(zhuǎn)動。即，當(dāng)自動執(zhí)行機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺栓時(shí)，支承臺68就繞十字轂60的中心轉(zhuǎn)動，使支承軸66的軸線和旋轉(zhuǎn)軸16的軸線之間形成的夾角改變，從而改變當(dāng)液壓機(jī)做為一臺泵使用時(shí)液體的排量和當(dāng)液壓機(jī)做為一臺馬達(dá)使用時(shí)的轉(zhuǎn)速。
圖5是引起支承臺68運(yùn)動的另一種機(jī)械裝置。在這種裝置里，端蓋14中的液壓活塞裝置84的運(yùn)動方向大致與旋轉(zhuǎn)軸16垂直。
在液壓活塞裝置84中，支承軸66固定在支承臺68上，并延伸進(jìn)到液壓活塞86里，通過球窩接頭88，與液壓活塞86一起擺動。當(dāng)液壓室90和92交替裝滿壓力油時(shí)，活塞86會先后向兩邊移動。
支承臺68沿導(dǎo)向槽80運(yùn)動，導(dǎo)向槽在導(dǎo)向板94上，形成端蓋14和缸箱10將導(dǎo)向板夾緊。不用說，支承臺的運(yùn)動是繞十字轂旋轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動。
圖6是一種十字轂，臂60A和60B整體地形成一個(gè)十字形，外環(huán)通過滾針軸承分別安裝在臂60A和60B的端部，圖7是另一種十字轂，臂60A和60B固定在一個(gè)方塊上。這些十字轂對本發(fā)明液壓機(jī)的萬向接頭均適用。
如圖8所示，十字形萬向接頭最好有一個(gè)球面軸承。從圖上可以清楚地看到，十字轂60的第二對臂60B由另一臂支承裝置62支承，這個(gè)支承裝置內(nèi)安裝了一個(gè)球面軸承98，球面軸承里有一個(gè)軸承安裝孔100，便于安裝滾針軸承64。
球面軸承98安裝在球狀基座96上，裝在臂架62上的止動圈102使得球面軸承98能穩(wěn)定地安裝在臂架62內(nèi)。
球面軸承98內(nèi)的軸承安裝孔100能容納滾針軸承64，而滾針軸承由支承軸66支承。如前面所述，支承軸66在徑向方向上偏離旋轉(zhuǎn)軸16的轉(zhuǎn)動軸線延伸線。
支承軸66固定在支承臺68上，軸承70位于支承臺68和臂架62之間。
支承軸66的軸線與旋轉(zhuǎn)軸16的軸線相交一角度，點(diǎn)正好和十字轂60的轉(zhuǎn)動中心重合。
臂架62可相對支承軸66轉(zhuǎn)動，所以安裝后所產(chǎn)生的尺寸誤差即可被吸收。
這里要強(qiáng)調(diào)的是十字轂與臂架58、62之間不可避免地會產(chǎn)生細(xì)小的細(xì)隙，所以十字轂中心會不斷地運(yùn)動，支承軸66與臂架62之間就會產(chǎn)生一種偏心負(fù)荷。
如果不使用球面軸承98，那么，由于支承軸66與臂架62之間產(chǎn)生的偏心負(fù)荷，嚴(yán)重地影響到液壓機(jī)的壽命。在本液壓機(jī)里，由于使用了球面軸承98，偏心負(fù)荷作用大大減小，機(jī)器的壽命顯著提高。
該液壓機(jī)的運(yùn)行方式如下旋轉(zhuǎn)軸16的旋轉(zhuǎn)動力是由內(nèi)燃機(jī)或電機(jī)一類原動機(jī)提供的，液壓缸體32與旋轉(zhuǎn)軸16作同步轉(zhuǎn)動。與此同時(shí)，由于臂架58安裝在旋轉(zhuǎn)軸16較粗的一端40，所以當(dāng)十字轂和臂架62旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)斜盤72也會旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)斜盤的傾斜角用調(diào)節(jié)螺栓82來控制，因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，仍能保持一定的傾斜角。
當(dāng)液壓缸體32與旋轉(zhuǎn)斜盤72，開始如圖2所示那樣按順時(shí)針方向作同步旋轉(zhuǎn)時(shí)，油腔34里的活塞36略微偏離上死點(diǎn)而朝向下死點(diǎn)，此時(shí)油腔34靠近進(jìn)口導(dǎo)槽50一端50A。隨著油腔按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，活塞36朝下死點(diǎn)移動，當(dāng)油腔34靠近進(jìn)口導(dǎo)槽的另一端50B時(shí)，活塞36略微偏離下死點(diǎn)而朝向上死點(diǎn)。
當(dāng)活塞36位于其沖程的下死點(diǎn)時(shí)，油腔34所處的位置既不與進(jìn)口導(dǎo)槽重疊，也不與出口導(dǎo)槽52重疊。
當(dāng)油腔34靠近出口導(dǎo)槽52的一端52A時(shí)，由于液壓缸體32按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，所以活塞36開始向上死點(diǎn)移動。當(dāng)液壓缸腔34靠近出口導(dǎo)槽52的另一端B時(shí)，活塞36略微偏離上死點(diǎn)而朝向下死點(diǎn)。
當(dāng)然，當(dāng)活塞36位于其沖程的上死點(diǎn)時(shí)，油腔34所處的位置既不與進(jìn)口導(dǎo)槽50重疊，也不與出口導(dǎo)槽52重疊。
當(dāng)活塞36在下死點(diǎn)和上死點(diǎn)時(shí)將油腔34安排成不與進(jìn)口導(dǎo)槽50和出口導(dǎo)槽52重疊，流體即可完美地吸入和排出油腔34和活塞36所形成的泵腔，從而達(dá)到提高泵效率的目的。
上面僅描述了一個(gè)油腔34的運(yùn)行情況，其他油腔34的運(yùn)行情況與上述方式相同，以此達(dá)到抽送流體的目的。從而將工作液體泵出。
從前面所述可見，在液壓機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動的過程中所產(chǎn)生的軸向推力。由支承軸66和臂架62之間的軸承以及萬向接頭的中心部分以徑向負(fù)荷的方式承受，所以軸向推力變得很小，因此，機(jī)械強(qiáng)度得以增加，機(jī)械之間的摩擦力大大減小。
此外，由于旋轉(zhuǎn)軸16，支撐軸66，旋轉(zhuǎn)斜盤72和萬向接頭56都是單獨(dú)制造的，然后安裝在一起，組成運(yùn)動轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)，所以，本發(fā)明的液壓機(jī)不論在安裝性能還是在生產(chǎn)效率方面都是無以倫比的。
還有，對萬向接頭來說，由于十字轂中心運(yùn)動，支承軸和臂架之間產(chǎn)生偏心負(fù)荷，這是不可避免的，也是人們所不希望的，但由于采用了球面軸承98，這種偏心作用大大減小，機(jī)械壽命明顯提高。
綜上所述，本發(fā)明是一種高效液壓機(jī)，這種效率是先有技術(shù)液壓機(jī)中達(dá)不到的，而是因?yàn)樵谶\(yùn)動輕化機(jī)構(gòu)中采用了十字形萬向接頭，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變成往復(fù)運(yùn)動，從而產(chǎn)生了這種效率。
權(quán)利要求
1.一種液壓機(jī)其特征在于(1)一個(gè)中空的缸箱；(2)一個(gè)設(shè)置在該缸箱一端的端蓋；(3)一個(gè)延伸到缸箱里適于轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)軸；(4)一個(gè)安裝在上述缸箱內(nèi)，能與旋轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動的液壓缸體；(5)液壓缸體上形成的油腔；(6)上述端蓋上有一個(gè)支承軸，徑向地偏離旋轉(zhuǎn)軸的軸線延伸線，在端蓋與液壓缸體之間延伸，與上述旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動軸線相交；(7)一個(gè)十字形萬向接頭，包括由支承軸可轉(zhuǎn)動地支承的第一個(gè)旋轉(zhuǎn)端，固定在旋轉(zhuǎn)軸末端的第二個(gè)旋轉(zhuǎn)端和一個(gè)十字轂連接第一個(gè)旋轉(zhuǎn)端與第二個(gè)旋轉(zhuǎn)端；(8)一個(gè)固定在萬向接頭的第一個(gè)旋轉(zhuǎn)端上的旋轉(zhuǎn)斜盤；(9)放置在油腔內(nèi)并與旋轉(zhuǎn)斜盤連接的活塞；(10)設(shè)置在與上述端蓋相對一端的一個(gè)進(jìn)口通道和一個(gè)出口通道，這樣一來，當(dāng)活塞處于接收工作液體的沖程時(shí)，工作流體通過油腔內(nèi)的通道向油腔流動；當(dāng)活塞處于排出工作流體的沖程時(shí)，流體穿過油腔內(nèi)的通道，流出油腔。
2.根據(jù)權(quán)力要求1，流體進(jìn)口通道和出口通道在液壓機(jī)的一個(gè)前蓋上形成，前蓋則安裝在與端蓋相對一側(cè)的缸箱上。
3.根據(jù)權(quán)力要求1，液壓機(jī)的液壓缸體軸向可移動地與旋轉(zhuǎn)軸上的花鍵嚙合，并被一彈簧壓向前蓋。
4.根據(jù)權(quán)力要求1，在液壓機(jī)的液壓缸體外圓周與缸箱內(nèi)圓周之間安裝軸承。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1，支承軸設(shè)置在上述端蓋上，而且能繞萬向接頭的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5，支承軸固定在一個(gè)帶齒的支承臺上，上述的支承臺隨著設(shè)置在端蓋上一個(gè)調(diào)節(jié)螺栓的轉(zhuǎn)動而繞萬向接頭的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5，支承軸固定在一個(gè)支承臺上，支承臺隨著設(shè)置在端蓋上一個(gè)液壓活塞的運(yùn)動而繞萬向接頭旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1，流體進(jìn)、出口通道包括有一基座，基座與上述油腔滑動接觸，基座上開有槽，上述槽與油腔通道按預(yù)先確定的位置布置。
9.根據(jù)權(quán)力要求8，基座上的槽之間要有一定的間隔距離，當(dāng)活塞處在上死點(diǎn)或下死點(diǎn)時(shí)，油腔不與上述槽重合。
10.根據(jù)權(quán)力要求1，其中第一個(gè)旋轉(zhuǎn)端通過一個(gè)球面軸承可轉(zhuǎn)動地支承在所述支承軸上。
專利摘要
液壓機(jī)有一個(gè)和旋轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動的液壓缸體，液壓缸體上有數(shù)個(gè)安放活塞的油腔。油腔內(nèi)的活塞都與旋轉(zhuǎn)斜盤相連接，而旋轉(zhuǎn)斜盤又通過萬向接頭與旋轉(zhuǎn)軸相連接。流體通過活塞的往復(fù)運(yùn)動被抽取?；钊耐鶑?fù)運(yùn)動由液壓缸體的轉(zhuǎn)動引起。由于使用了萬向接頭，這種液壓機(jī)具有良好的機(jī)械性能。
文檔編號F04B1/16GK85103883SQ85103883
公開日1987年1月14日 申請日期1985年5月10日
發(fā)明者金丸尚信, 東海林昭, 小沼富泰 申請人:株式會社日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan