旋转斜盘固定和可调定心装置.pdf

一种用于轴向活塞组件的旋转斜盘定心和固定装置，该组件包括设置成围绕转动轴线转动的气缸筒。一凸轮构件可绕一横向轴线倾斜并有一旋转斜盘。旋转斜盘在其中间位置垂直于转动轴线并具有一排放位置。该固定装置向支架表面轴向地并向中间位置可枢转地偏压凸轮构件。该固定装置包括一对臂，每个臂在其一轴向端部上限定一在转动轴线一侧上相对泵壳固定的枢轴位置，并在其另一轴向端部上限定当旋转斜盘处于中间位置时在转动轴线另一侧上接合斜盘的旋转斜盘接合部分；一连接件与臂可操作地相互作用，由此臂可围绕枢轴位置以一种剪刀式运动方式枢转。一对弹簧向斜盘偏压臂的旋转斜盘接合部分，则在没有使凸轮构件倾斜的输入的情况下，旋转斜盘与两个旋转斜盘接合部分均接合，并处于中间位置。

1.  一种用于一可变排量轴向活塞组件(11)的旋转斜盘定心和固定装置(55)，该组件包括一限定一室(21)和一转动轴线(A)的泵壳(19)，一气缸筒(29)被设置成围绕所述转动轴线(A)转动，所述气缸筒(29)限定多个缸腔(31)并具有多个可在其中轴向移动的活塞(33)；一可绕一垂直于所述转动轴线(A)的横向轴线倾斜并具有一旋转斜盘(37)的凸轮构件(39)，该旋转斜盘(37)与每一个所述活塞(33)可操作地相互作用，以便当所述凸轮构件(39)从一中间位置移动到一排放位置时响应所述气缸筒(29)的转动而使每一个所述活塞(33)往复运动，其中在所述中间位置所述旋转斜盘(37)垂直于所述转动轴线(A)；所述旋转斜盘定心和固定装置(55)向一支架表面(41)轴向地并且向所述中间位置可枢转地偏压所述凸轮构件(39)，其特征在于：
(a)所述旋转斜盘定心和固定装置(55)包括一对臂(67、69)，每个所述臂在其一轴向端部上限定一在所述转动轴线(A)的一侧上相对于所述泵壳(19)固定的枢轴位置(71，73)，并在其另一轴向端部上限定一旋转斜盘接合部分(95，97)，当所述旋转斜盘处于所述中间位置时，该旋转斜盘接合部分在所述转动轴线(A)的另一侧上接合所述旋转斜盘(37)；
(b)一连接件(79)与所述臂(67，69)可操作地相互作用，由此所述臂可以围绕所述枢轴位置(71，73)以一种通常的剪刀式运动方式枢转；以及
(c)偏压装置(63，65)向所述旋转斜盘(37)偏压所述臂(67，69)的所述旋转斜盘接合部分(95，97)，由此在没有使所述凸轮构件(39)倾斜的输入的情况下，所述旋转斜盘与两个所述旋转斜盘接合部分(95，97)相接合，并处于所述中间位置。

2.  一种如权利要求1所述的旋转斜盘定心和固定装置(55)，其特征在于：所述支架表面(41)包括轴承装置，并且所述凸轮构件(39)为凸轮支架型。

3.  一种如权利要求1所述的旋转斜盘定心和固定装置(55)，其特征在于：所述装置设置在由所述泵壳(19)限定的所述室(21)内部，并处在所述旋转斜盘(37)的一个横向端部处。

4.  一种如权利要求1所述的旋转斜盘定心和固定装置(55)，其特征在于：所述偏压装置(63、65)包括一基本垂直于所述转动轴线(A)定向的弹簧座件(57)，所述臂(67，69)基本相同，并且当所述旋转斜盘处在所述中间位置时，所述臂的每个所述旋转斜盘接合部分(95，97)与所述旋转斜盘(37)和所述弹簧座件(57)均接合。

5.  一种如权利要求4所述的旋转斜盘定心和固定装置(55)，其特征在于：当所述旋转斜盘(37)处于所述排放位置时，所述臂(67、69)的每个所述旋转斜盘接合部分(95，97)与所述弹簧座件(57)保持接合。

6.  一种如权利要求4所述的旋转斜盘定心和固定装置(55)，其特征在于：所述弹簧座件(57)限定相对于所述转动轴线(A)相对地和等同地设置的第一座部分(59)和第二座部分(61)，并且所述偏压装置包括分别安靠在所述第一座部分(59)和第二座部分(61)上的基本相同的第一压缩弹簧(63)和第二压缩弹簧(65)。

旋转斜盘固定和可调定心装置
技术领域
本发明涉及可变排量液压泵，该泵包括一转动组件，一可倾斜的凸轮构件和用于改变转动组件排量的旋转斜盘，具体地说，涉及一种用于这种泵的旋转斜盘定心和固定装置(机构)。更具体地说，本发明涉及一种其定心部分可调的装置。
尽管应用本发明的液压泵可包括各种类型的转动组件，但是，当用在“直列式”轴向活塞型泵转动组件即下面这种转动组件时，本发明尤其有利，这种转动组件包括一限定多个气缸的转动气缸筒，并且每个气缸内都有一可往复运动的活塞，其中各气缸彼此平行，并平行于一输入轴的转动轴线。因此，下面将结合这种直列式轴向活塞泵来说明本发明。
尽管本发明可用于各种类型的旋转斜盘结构，但是极为优选地，本发明用于转让给本发明的受让人并且其内容引用在此以供参考的美国专利No.6068451中所举例说明的“旋转斜盘支架”型泵，因此，下面将结合有一旋转斜盘支架型旋转斜盘的轴向活塞泵来举例说明本发明。
背景技术
轴向活塞泵的排量改变(通过改变旋转斜盘的倾斜角)可通过一适当的液压伺服装置，或者某种人工输入来完成。过去的传统做法是，如果该排量改变要通过液压伺服装置来完成，则该伺服装置本身就会包括一恰当的定心装置，即一向其中间(零排量)位置偏压该伺服装置、也间接偏压该旋转斜盘的装置。然而最近，较常见的是在液压伺服装置中省去定心装置(弹簧)，取而代之的是在泵室中放入一旋转斜盘定心和固定装置。和伺服装置中的定心装置不同，旋转斜盘定心和固定装置既可实现定心功能(旋转斜盘的零排量)，又可实现“固定”功能，通过这些功能，旋转斜盘将偏压向并保持靠在其邻近的支架(轴承)的表面。
本领域技术人员已经设计出各种定心和固定装置，但是遗憾的是，很多现有技术中的定心和固定装置很复杂且昂贵，或者其组装或中心调节很困难，或者有一些其它操作上的缺点，例如在偏压弹簧上施加不希望有的侧向载荷。
美国专利No.4584926给出了这样一种现有技术定心和固定装置的示例，该装置现在仍在商业上被广泛应用。在该专利′926的装置中，在组装泵时，通过转动调节一较大的带外螺纹的板件来完成对定心装置的调节，该板件接纳在由泵壳所限定的一组内螺纹内。泵壳和板件分别限定的内外螺纹极大地增加了泵的整个加工和制造成本。另外，已经发现仅通过螺纹连接就相对于泵壳固定就位的可转动板可能成为共振噪音源，而且在恰好的条件下，还会实际上增强所产生的任何噪音。
从专利′926中的装置中还已经发现，一旦该装置被调节到达绝对中间(零排量)位置，弹簧座可能不再和泵的转动轴线完全垂直。本领域技术人员应当理解，弹簧座不完全垂直会在该装置的偏压弹簧上施加一侧向载荷，这将缩短弹簧的寿命。本领域技术人员还应当理解，专利′926中的装置的性能非常依赖于装置中机械连接的不同点之间以及装置和泵壳之间的极度精密的公差(配合)。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的旋转斜盘定心和固定装置，该装置中，将装置调节到绝对中间(零泵排量)位置并不会导致泵工作中的任何其它不利情况，例如震动、噪音或者施加于偏压弹簧上的侧向载荷。
本发明的另一个目的是提供这样一种改进的旋转斜盘定心和固定装置，它除可以实现上述目的外，还可以在各部分之间采用较不精确的制造和组装公差，而不丧失始终达到基本在绝对中间(零泵排量)位置的能力。
本发明的上述目的以及其它目的可通过给一可变排量轴向活塞组件提供一改进的旋转斜盘定心和固定装置来实现，该轴向活塞组件包括一限定一内部室和一转动轴线的泵壳，一气缸筒被设置成围绕该转动轴线转动，该气缸筒限定多个缸腔并具有在其中轴向运动的多个活塞。该单元包括一凸轮构件，该构件可绕一垂直于该转动轴线的横向轴线倾斜，并具有一与每个活塞可操作性地相互作用的旋转斜盘，以便当凸轮构件从旋转斜盘垂直于该转动轴线地中间位置移动至一排放位置时，响应于该气缸筒的转动而使每一个活塞往复运动。该旋转斜盘定心和固定装置向一支架表面轴向地并向该中间位置可枢转地偏压该凸轮构件。
该改进的装置的特征在于包括一对臂，每个臂在其一轴向端部上限定一在该转动轴线的一侧上相对于所述泵壳固定的枢轴位置，并在其另一轴向端部上限定一旋转斜盘接合部分，当该旋转斜盘位于中间位置时，该旋转斜盘接合部分在该转动轴线的另一侧接合该旋转斜盘。一连接件与所述臂可操作地相互作用，从而所述臂可以一种通常的剪刀式运动绕该枢轴位置枢转。一偏压装置向该旋转斜盘偏压所述臂的旋转斜盘接合部分，从而，在没有使该凸轮构件倾斜的输入的情况下，该旋转斜盘与两个旋转斜盘接合部分均接合，并处于中间位置。
附图说明
图1是可以有利地应用本发明的直列式可变排量轴向活塞泵的示意性的局部轴向剖面图；
图2是图1中示意性示出的通用类型轴向活塞泵的局部剖开的轴向剖面图，该轴向活塞泵包括本发明的旋转斜盘定心和固定装置；
图3是本发明定心和固定装置的放大透视图，其中旋转斜盘处于其中间位置；
图4是与图3类似的透视图，但是旋转斜盘从其中间位置倾斜至一排放、工作位置；
图5是沿垂直于图2平面的一平面剖开的局部放大轴向剖面图，示出本发明定心和固定装置的某些特征，包括该装置和泵壳的关系；
图6是图5的轴向剖面图的横断面的进一步放大的局部示意图，示出本发明的调节装置；以及
图7和图8是沿基本与图3和图4相反的方向看，分别处于其中间位置和排放位置的本发明的定心和固定装置的简化示意图。
具体实施方式
现在参考附图，但这些附图并不旨在限制本发明，图1给出一整体上标记为11的可应用本发明的可变排量轴向活塞泵。泵11包括两个主要部分：一泵元件13和一液压致动伺服装置15。应该理解本发明不是必须使用这里示出的特定类型的泵元件13，也不是必须用液压类型的伺服装置来致动泵11。
泵元件13包括一泵壳19，该泵壳限定一内部空腔或室21。正如本领域技术人员所公知，一输入轴23从图1中的左端延伸到空腔21中(见图2)，然后通过一端口壳25内的一开口延伸至右端。该端口壳25有时也称为后板或端盖。在下文中以及在后附的权利要求书中，考虑到泵壳19和端口壳25共同限定内部空腔21，术语“壳”可以指代和包括泵壳19和端口壳25两者，或是其中单独的一个。
在内部空腔21中，围绕输入轴23设置有一气缸筒29，该气缸筒用花键联接在该输入轴23上并随之转动。该可转动气缸筒29限定多个缸腔31，每个缸腔31内设置有往复运动的活塞33。每个活塞33有一容纳在一活塞滑履35(有时也称之为一“滑块”)内的基本为球形的活塞头34。该活塞滑履35与一旋转斜盘37以一种通常本领域技术人员公知的方式保持接触。术语“旋转斜盘37”主要指一凸轮构件39的平坦表面，该旋转斜盘37具有活塞滑履35与之接合的表面。通常，凸轮构件39安装在一凸轮座或“支架”41内，并由泵领域中常用的相配的轴承(这里没有参考标号)支承。
在图1中所示的凸轮构件39和旋转斜盘37位于中间位置，凸轮构件39的从中间位置向任一方向的运动将导致活塞33的冲程以如下方式改变，即气缸筒29的转动会自泵元件13中产生一压力流体的输出流。在泵运作期间，随着旋转斜盘37稍微倾斜，泵壳19和气缸31共同限定一对压力流体路径，一个在泵的吸入(入口)端，另一个在泵的排出(出口)端。
本实施例中，并仅作为示例，液压致动伺服装置15包括一适当连接到泵壳19上的单独的伺服壳体43。该伺服壳体43限定一伺服气缸45，其中有一可轴向位移的伺服活塞47，图1给出处于与旋转斜盘37的中间位置相对应的中间位置的该伺服活塞。伺服活塞47限定一接纳一伺服活塞从动件51的前端部的环形凹槽49。该从动件51通过一偏离凸轮构件39的枢转运动轴线的从动件销53连接在凸轮构件39上。结果，伺服活塞47在图1中的一向下方向的运动将使伺服活塞从动件51向下运动，使凸轮构件39从图1中的中间位置以逆时针方向(围绕一垂直于输出轴23的转动轴线的横向“轴线”，这里未示出)枢转至一排放或者“工作”位置。对泵11尤其是对伺服装置15的结构和工作情况进一步理解，可通过阅读和理解上面所结合的美国专利No.6068451来获得。
现在参考图2并结合图3来说明整体上标记为55的本发明的旋转斜盘定心和固定装置，应当理解，图2的视图主要是便于理解装置55相对于轴向活塞泵11的其余部分的大体位置和空间关系。该装置55包括一弹簧座杆57(也可参见图2和图7)，该弹簧座杆包括一对弹簧座59和61，优选地，该座与座杆一体地形成。在弹簧座59上接合一压缩弹簧63，在弹簧座61上接合一压缩弹簧65。优选地，压缩弹簧63和65的所有特性基本相同，例如全长(在松弛状态下)、直径、弹簧刚度等。图2中可以很好地看到，弹簧63和65的与弹簧座杆57和弹簧座59相对的端部装靠在腔室21的一端壁上，该端壁在本实施例中通过端口壳25形成。
装置55包括一对平衡臂67和69。该平衡臂67有一穿过该臂67的一“上”端部(在图3中)的固定销71，该固定销71相对于泵壳19固定。从而平衡臂67可绕该固定销71相对于泵壳19枢转。同样，平衡臂69有一穿过平衡臂69的一上端部的固定销73，该固定销73相对于泵壳19固定，从而平衡臂69可以围绕固定销73相对于泵壳19枢转。
从图3和图4中可以很好地看出，平衡臂67和69分别限定一对互相重叠或“交叉”的细长槽75和77。一剪刀销79在细长槽75和77之间的重叠处延伸穿过槽77和75，因为该销用于帮助连接或固定平衡臂67和69的相对位置，故在下文中和后附的权利要求书中，该销也被称为“连接件”。优选地，在细长槽75、77和剪刀销79之间分别设有滑块75B和77B(仅在图5中示出)，该滑块的引入主要是为了减小应力。正如在“背景技术”中所提到的，本发明的一个优点是装置55的各个连接件之间的公差不必保持极其精密以完成对中间位置的精确调节。
该剪刀销79固定在一导向板81(也参见图6)上，该导向板81限定一下端U形开口83(参见图7)和一上端U形开口85。应该指出，这里所说的“上端”和“下端”只针对与图3至8有关的描述，而绝不是限制本发明的范围。在下端开口83内有一相对泵壳19固定的枢轴销87(参见图5的下部)，这样导向板81的下端可围绕一“固定的”枢转点，即枢轴销87的轴线枢转。在上端U形开口85内并邻近该开口设有一调节装置，整体上标记为89。本实施例中，仅仅作为示例，该调节装置89包括一可转动地设置在泵壳19中的一开口内的部分91。
调节装置89还包括一偏心部分93(参见图6)，该部分相对于部分91偏心地固定安装以同部分91一同转动，如图6示意性所示。该偏心部分93容纳在上端U形开口85内，这样，调节装置89例如沿顺时针方向(如图6所示)的转动使偏心部分93顺时针转动(如图6所示)，因而使导向板18围绕枢轴87的轴线沿顺时针方向轻微枢转。应该理解，图6中所示的箭头是为了便于理解该装置的工作情况，其长度既不代表偏心部分93的运动幅度，也不代表导向板81的运动幅度。
再次主要参考图3，并结合图7，平衡臂67包括一终端的旋转斜盘接合部分95，同样，平衡臂69有一终端的旋转斜盘接合部分97。尽管部分95和97被明确为“接合旋转斜盘”(的部分)，但是应该指出，正如在图8中可以很好地看到的，该终端的旋转斜盘接合部分95和97优选地总是与弹簧座杆57相接合。具体地说，部分95和97保持与弹簧座杆57的下表面相接合，更具体地说，依据本实施例，部分95和97分别保持同弹簧座59和61的下表面相接合。
现在主要参考图3、4、7和8，应该指出，术语“剪刀”在前面用于销79，该销分别穿过平衡臂67和69的细长槽75和77(以及滑块75B和77B)。如仅在图3和图4所示，包含(或形成)旋转斜盘37的凸轮构件39限定一中心开口99，输入轴23穿过该开口，该中心开口99相对输入轴23来说足够大，以允许凸轮构件39可以倾斜运动，而不与输入轴23接触或干涉输入轴23的转动。
在图7和图8中，示出一包括输入轴23的转动轴线A的平面，应该理解，当凸轮构件39处于其图3所示的中间位置时，转动轴线A和中心开口99的中心相重合。如图3和图4中可以很好的看出，平衡臂67和69连同剪刀销79，以通常的“类似剪刀”的方式操作，但是有一些区别，对本领域技术人员来说，通过阅读和理解本说明书这些区别是显而易见的。因此，平衡臂67和69没有相对于彼此固定在剪刀销79的轴线上(象一个普通的剪子一样)，相反，正如前面所述，每个平衡臂都相对于泵壳19，围绕各自的固定销71或73枢转。然而，依据本发明的一个重要方面，本发明的“剪刀”结构意味着，平衡臂67和69围绕剪刀销79的轴一直保持彼此对称关系。
结合图7和图8观察图3和图4，可以看出每个平衡臂都有一位于转动轴线A的一侧的枢轴位置(固定销71或73)，该平衡臂的旋转斜盘接合部分(95或97)相对于该枢轴位置设置在该特定臂的轴向相对端和转动轴线的相对侧。换句话说，固定销71(与平衡臂67相互作用)和平衡臂69的旋转斜盘接合部分97位于转动轴线A的一侧，而固定销73(与平衡臂69相互作用)和平衡臂67的旋转斜盘接合部分95位于转动轴线A的另一侧。
当旋转斜盘37处于图3和图7所示的中间位置时，压缩弹簧63和65“向下”偏压弹簧座杆57(如图3和图7所示)，因而偏压旋转斜盘接合部分95和97以使其与旋转斜盘37接合，这样，保证凸轮构件39的绝对中间(零排量)位置。换句话说，在没有某种足够克服弹簧63和65的偏压力的对凸轮构件39的输入动作的情况下，(使凸轮构件39)获得其中间位置。
现在主要参考图4和图8，随着向凸轮构件39提供输入，使它倾斜至其排放、工作位置，结果，凸轮构件39的一侧或一部分“上升”(如图4和图8所示)，从而向上偏压旋转斜盘接合部分95，继而向上偏压弹簧座杆57。然而，依据本发明的一个重要方面，以及由于通常的类似剪刀的工作模式，当部分95如图8中被向上偏压从而围绕其固定销71枢转时，平衡臂67的枢转运动使剪刀销79向上移动。剪刀销79的这种向上移动继而使平衡臂69围绕其固定销73枢转。结果尽管部分97没有被凸轮构件39以对部分95的方式施加向上的力，但平衡臂69的旋转斜盘接合部分97仍垂直地处于与部分95的位置相应的位置。
应该理解，在本发明的范围内，这里所图示和说明的相对于该泵壳固定的固定销71和73，只能固定在任一及时给定的点。然而使固定销71和73的位置是可移动或可调节的——或许作为装置55的整体可调节性的一部分——也在本发明的范围内。在这种情况下，固定销71和73将优选地以一种保持固定销71和73的轴线间距不变的方式调节，以维持前面所述的装置55的整体对称性。
前面说明书详细地介绍了本发明，相信通过阅读和理解说明书，对本发明所进行的各种改变和变型对本领域技术人员来说是显而易见的。所有这些改变和变型只要在后附的权利要求书的范围内就均包括在本发明内。