[发明专利]紧凑的偏心式径向活塞液压机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年5月26日提交的美国临时专利申请第61/181,117号的权益。

关于联邦赞助研发的声明

不适用

技术领域

本发明涉及诸如泵和液压发动机之类的液压机，并且更确切地涉及具有抵靠于偏心轴径向地运动的活塞的此种液压机。

背景技术

通常类型的径向活塞泵包括本体，该本体具有多个气缸，这些气缸围绕驱动轴径向设置并且用于容纳活塞。每个气缸内可滑动地接纳有活塞，由此在气缸内部限定腔室。轴具有离心凸轮，且活塞由弹簧偏置成骑靠于凸轮，并且在活塞和凸轮之间具有线接触。传统泵的活塞和偏心凸轮之间的线接触限制该装置的承载能力，并且在活塞与孔的交界部上设置力矩。入口端口将流体供给至入口通道，且该入口通道通过单独的入口止回阀而联接于每个气缸腔室。一组出口止回阀将气缸腔室联接于引至泵的出口端口的出口通道。

随着驱动轴由外部电动机或发动机所旋转，偏心凸轮致使活塞循环地滑入和滑出气缸，由此减小和扩大相应气缸腔室的容积。在每个活塞循环的进气阶段过程中，当给定的气缸腔室容积扩大时，进口止回阀打开，使得流体能从进口通道被抽出并进入气缸腔室。在每个活塞循环随后的排气阶段过程中，当气缸腔室的容积减小时，流体在压力作用下通过出口止回阀排出并通过出口端口。在偏心凸轮的每次旋转过程中，流体吸入阶段和排出阶段反复地发生。在任何时间点，径向设置的气缸中的一些处于吸入阶段，而其它气缸处于排出阶段。当传统的止回阀泵处于全行程时，噪声水平相对较低，这是由于不存在轴向和外部偏心径向活塞泵和发动机的阀板或枢轴计量中所发现的高压计量噪声。

传统的径向活塞泵通常直径相对较大，以容纳将每个气缸的外端关闭的偏置弹簧和柱塞。在许多安装情形中，用于泵的空间量受限，因此希望减小泵的尺寸。更确切地说，很多时候，泵安装在发动机或变速箱旁，且径向空间受限，从而阻碍传统径向活塞泵的安装。

与径向活塞泵有关的另一问题在于：当驱动轴旋转时，力矩施加在每个活塞的杆上。该力矩产生将活塞推靠于气缸壁的侧力，且活塞在该气缸中滑动。该侧力阻碍活塞滑动并且由此是不理想的。

与内部偏心径向活塞泵有关的附加效率问题由于如下需求而产生：壳体需要充满流体，以用于排量控制或者用于滑动摩擦表面润滑。采用完整的曲轴箱，旋转的偏心凸轮会遭遇致使该装置效率降低的显著风阻损失。另一益处是除了进行孔运动的微载活塞以外、不具有滑动摩擦元件的该设计可用在低润滑性的油中，并且甚至利用诸如水之类的液体在减小压力下使用。本发明通过提供如下所述的径向紧凑性、增强的功率密度并且改进效率而解决现有泵的问题。

发明内容

新颖的液压机包括气缸体，该气缸体具有两个端面，在这两个端面之间的是侧面。第一端口和第二端口形成在气缸体中，用于与该气缸体的液压连接。多个气缸径向地设置在气缸体中，且每个气缸具有穿过侧面的开口。闭合带与外表面配合并且将多个气缸的开口关闭。在多个气缸中的每个气缸内可滑动地接纳单独的活塞组件。驱动轴可旋转地接纳在气缸体中并且具有偏心凸轮，用以驱动多个气缸内的多个气缸。

液压机的一个方面提供与每个气缸相关联的至少一个阀，以对气缸和第一和第二端口中每个端口之间的流体流动进行控制。在一个实施例中，多个第一孔形成在表面之一中，而多个第二孔形成在同一个的或另一个端面中。多个第一阀位于第一孔中，并且在第一端口和多个气缸中的一个气缸之间选择性地提供流体通路。多个第二阀位于第二孔中，并且在第二端口和多个气缸中的一个气缸之间选择性地提供另一流体通路。在一个型式中，第一和第二阀中的每个阀都是被动式的。在另一型式中，第一和第二阀中的每个阀是电气操作的并且较佳的是二位二通阀。

在另一实施例中，多个孔形成在第一端面中。多个三通阀位于第一孔中，选择性地提供多个气缸中的一个气缸与第一和第二端口之间的流体通路。在一较佳型式中，每个三通阀是电气操作的三位阀。

本发明液压机的另一方面在于：每个活塞组件包括连接有活塞杆的活塞。该活塞杆包括具有弧形底板的杆，该弧形底板具有一表面，而力通过该表面施加于偏心凸轮。活塞杆底板的表面具有比杆的最大横截面积更大的表面积。底板将来自活塞杆的力分布在偏心凸轮的更大区域上，由此允许更高的载荷承载。保持环围绕驱动轴延伸并且与每个活塞杆的弧形底板配合，由此使每个活塞杆保持朝向偏心凸轮。该保持环消除对于弹簧的需求，该弹簧用在先前的液压机中，以使活塞或活塞杆偏置抵靠于驱动轴凸轮。