CN100406726C - 长活塞液压机 - Google Patents

Abstract

更小、更轻的液压泵/马达利用具有大体上与它们在其中往复运动的相应缸的轴向长度一样长的本体部分的活塞，明显改进了容积效率。周向地形成且径向横切每一缸的壁的多个相应润滑沟槽，分别位于在其整个行程中一直被每一相应活塞的轴向圆柱形本体封闭的位置。每一润滑沟槽一个和另一个互连形成一个完全在所述缸体内的连续润滑通道，且不通过流体“输入”或流体“输出”通道连接，仅由从每一缸的阀端进入，且经过每一缸的每一相应圆柱形壁与每一相应活塞的轴向圆柱形本体的最小流体流补充。结合多种弹簧偏压的压紧组件公开了几个实施例。

Description

长活塞液压机

技术领域

本发明涉及适用于相对“重载”的汽车应用的液体压力泵/马达机器，例如，用于车辆运动和/或用于在蓄能储存***中存储和取回流体的液压传动装置。[注：术语“液体”用于区别“气体”压力泵，例如用于压缩空气和/或其他气体的泵。]

背景技术

液压泵和马达是公知且广泛使用的，具有安装在缸体内形成的且绕驱动元件的转动轴线以第一径向距离周向布置的相应缸体内的往复式活塞。这些泵/马达机器中许多具有可变位移能力；且它们通常是两种基本的设计：(a)活塞在转动的缸体内抵靠可变地倾斜、但以其他方式固定的旋转斜盘往复运动或(b)活塞在固定缸体内抵靠可变地倾斜且转动的旋转斜盘往复运动，所述旋转斜盘通常分开，包括在转动的(和章动的)转子表面上滑动的非转动(但章动)摇摆器。虽然本发明可用于这两种设计，但它尤其适用于后一种类型机器的改进，其中活塞在固定缸体内往复运动，且本文也描述为此种情况。

如上所述，本发明针对“液体”(与“气体”区别)型液压机。由于液体的不可压缩性，这两种不同类型的液压机的压力和负载循环完全不同，气体压缩型机器的设计不适用于液体型机器，反之亦然。所以，下面的描述应当理解为针对且用于液体型液压机，且主要是重载汽车应用，如在上面的技术领域部分中指出的那些。

具有固定缸体的液压机可以制造的比那些必须支撑和保护重型旋转缸体的机器更轻、更小。然而，这些更轻的机器需要难以安装和支撑的转动且章动的旋转斜盘组件。对于高压/高速应用，旋转斜盘组件必须以可以在非转动活塞和所述转动且章动的旋转斜盘的匹配平面之间相对运动的方式支撑。如上所述，这种现有技术的旋转斜盘经常分成转动/章动转子部分和仅章动摇摆器部分，后者包括与非转动活塞的头部匹配的平面。本领域公知，这种相对运动沿变化的非圆形路径，所述路径出现在旋转斜盘的离开0°的所有斜度下。

而且，这种固定缸体的机器至今已使用“狗骨”式伸长杆(即，具有两个球形端的杆)，来互连每一活塞的一端和章动但不转动的摇摆器的平面。所述狗骨形件的一个球形端枢转地安装在活塞的头端，而另一球形端通常被枢转地安装的普通“滑瓦”式元件覆盖，所述“滑瓦”式元件必须一直抵靠旋转斜盘摇摆器。这些所述元件大大增加了这些机器的转动的旋转斜盘的制造复杂性和成本。

狗骨形杆有时也用于互连每一活塞的一端和具有旋转的缸体的液压机的倾斜(但不转动)的旋转斜盘。然而，通常该后一种类型的机器省略了这些狗骨形件，代替使用细长活塞，每个活塞在一端有球形头部(而且，通常由枢转地安装的普通滑瓦形件覆盖)，所述头部有效地接触旋转斜盘的非转动平面。这些细长活塞这样设计，即每一活塞的轴向圆柱形本体的主要部分甚至在活塞的最大行程时也一直由其相应缸的壁支撑。这些细长活塞的这种附加支撑设计用于当活塞与其缸体一起转动，活塞头在倾斜但不转动的旋转斜盘上滑动时，确保每一球形活塞头的侧向位移最小。

通常，这些细长活塞主要通过“窜漏(blow-by)”润滑，即当往复式活塞驱动或被高压流体驱动时，在每一缸的壁和每一活塞体的外周边之间受压的高压流体部分。这种窜漏只有在误差允许缸壁和活塞的长圆柱体之间有足够的流体流动时才提供良好的润滑，且窜漏足以确保良好润滑的窜漏通常不利地影响泵或马达机器的容积效率。例如，10立方英寸的机器可使用多达每分钟4加仑流体的窜漏。虽然更小的误差通常可用于减小窜漏，但这些误差的减小受充分润滑的需求限制，润滑需求随机器的压力和负载大小增加。当然，这种窜漏利用否则将用于驱动或被活塞驱动来完成工作的流体实现。所以，在上述示例中，用于窜漏润滑的每分钟4加仑的流体，降低了机器的容积效率。

下面公开的本发明旨在改进这些细长活塞的机器的容积效率，同时保证(a)活塞的适当润滑和(b)用于保持活塞和旋转斜盘之间接触的设备简化。

发明内容

本发明公开了液压机的多个实施例，它们共有一种简单结构特征的新颖组合，包括在固定缸体内往复运动的细长活塞、设有独特润滑凹槽的缸、和直接连接于每一活塞的滑瓦(没有狗骨形件)，所述滑瓦滑动接触转动且章动的旋转斜盘。这些简单的结构特征共同产生(a)容积效率明显增加90％和(b)增加的机械效率，即使在机器完全组装后机器的驱动轴大至12立方英寸的容量，也可以用手容易地转动。

每一种公开的机器可以作为泵或马达工作。一个实施例具有旋转斜盘，该旋转斜盘在一直与机器的驱动元件一起转动时，相对于驱动元件的轴线以预定倾斜角度固定，从而使活塞一直以最大的预定行程运动。另一种公开机器的旋转斜盘具有可以在整个角度范围内以本领域公知的方式变化的斜度，从而控制活塞在整个运动范围内的行程，直到每一方向上的最大值。[然而，本领域的技术人员可以理解，本发明同样适用于具有旋转的缸体和不与机器的驱动元件一起转动的旋转斜盘的液压机。]

在本发明的每一种机器中，每一活塞都是细长的，具有轴向圆柱形本体部分，所述本体部分优选大体上与在其中往复运动的各缸的轴向长度一样长。优选的是，每一活塞还具有球形端，通过普通的枢转滑瓦和较简单的设备，与机器的旋转斜盘的平面保持有效的滑动接触。每一圆柱形活塞本体的轴向长度的选择保证活塞的第一球形端的侧向位移一直最小。所以，本发明的优选活塞是“细长”的，即，即使每一活塞延伸至其最大行程，仍然支撑在其相应缸内的活塞本体部分足以保证它与旋转斜盘的转动/章动平面滑动接触时活塞的延伸球形端的侧向位移最小。

[注：为了有利于解释本发明，每一活塞描述为具有轴向圆柱形本体部分和球形头端，而每一相应缸具有阀端和开口头部，每一活塞的球形头端一直延伸在所述开口头部之外。而且，对于所有优选实施例，假定每一公开的液压机(例如马达或泵)与公知“封闭回路”配置的类似液压机(例如，匹配泵或马达)成对，其中从每一泵排出的高压流体直接输送至相关马达的输入口，而从每一马达排出的低压流体直接输送至相关泵的输入口。如本领域所理解，在该封闭回路***中一部分流体不断低损失于“窜漏”，且收集在储槽中；且流体通过充填泵自动从储槽输送回封闭回路，从而一直保持封闭回路***内的预定体积的流体。]

根据本发明，在每一机器缸体内的每一缸设有在每一缸的圆柱形壁内形成的相应润滑沟槽。这种润滑沟槽这样定位，即活塞在其相应缸内往复运动时，每一相应润滑沟槽在活塞的整个行程上，一直保持被活塞的轴向圆柱本体大体上封闭。[下面的两个段落内开始更详细地描述在这些润滑沟槽内的流体运动。]优选的是，每一相应润滑沟槽周向地形成，且径向横切每一缸。

而且在每一机器的固定缸体内形成多个互连每一所述润滑沟槽的其他通道。所有润滑沟槽的互连，一个和另一个，在缸体内形成一个连续的润滑通道。这种连续的润滑通道完全在缸体内形成，优选的是横切每一缸，且当缸绕驱动元件的转动轴线居中时，以基本上相同的径向距离周向居中。

特别注意的是，在所述优选实施例中，上述的连续润滑通道不通过流体“输入”或流体“输出”通道连接，而是在机器运行中一直被活塞的圆柱形本体部分几乎完全封闭。所以，供应该连续润滑通道的唯一润滑流体源是每一缸的每一相应圆柱形壁与每一相应活塞的轴向圆柱形本体之间流体的二次最小流动。在工作时，这种润滑通道几乎立即充满最初窜漏的高压流体，所述高压流体在每一缸的阀端进入，然后经过每一缸的壁和每一被驱动活塞本体部分的外周边之间。这种二次最小流动有效地一直保持连续润滑通道内的高压。如果需要，多个密封部件，分别位于每一缸的开口端附近，可以提供了较强的密封，基本上消除了每一活塞本体部分和每一相应缸的开口头部之间的窜漏，从而仅可使最小的窜漏从该润滑通道经缸的开口端逸出。然而，在实际实施中，已经发现仅相对最小的窜漏从缸的开口端移动经过本发明的细长活塞，且因为驱动轴轴承等的充分润滑需要少量的窜漏薄雾，所以这些可选的密封部件不是必须的。

然而，在这种封闭的连续润滑通道内的润滑流体恒定地运动，因为随着活塞的往复运动，每一相应缸内的压力不断变化。即，当每一缸内的压力在每一活塞的返回行程上减小到低压力时，在其他方式密封的润滑通道内的高压流体再次在每一缸的壁与每一活塞的本体外周边之间驱动，进入经历这种压力减小的每一缸的阀端。然而，朝低压力驱动的润滑流体不“损失”，即，它不是“窜漏”，且不返回储槽，而通过充填泵补充入封闭的循环液压***中。而是，这种低压润滑流体立即返回封闭的回路，不需使用充填泵，且封闭的连续润滑通道立即由从经历压力增大的每一缸的阀端进入的类似高压窜漏流体补充。

这种所述润滑通道为活塞的高速往复运动提供了适当的润滑，同时大体上减小了窜漏。在根据本发明制造的商业原形机的成功运行过程中，窜漏减小了90％。即，可比规格的普通商业液压机经历的窜漏通常在每分钟4-5加仑的范围内，而本发明的原形机经历的窜漏在每分钟0.5-0.7加仑的范围内，从而明显增加本发明的液压机的容积效率。

如上所述，固定缸体的液压机可以制造的比具有类似规格的普通旋转式缸体的液压机更小和更轻。因为改进了细长活塞的润滑，所以公开的发明使其可以使用这些更小和更轻的设计，而满足汽车使用中所需的高速/高压规格。

而且，特别注意的是本发明明显简化了本发明公开的液压机的可变转动式旋转斜盘的支撑组件。在此公开的本发明的每一支撑组件省略了通常安装在每一活塞的外端和普通旋转/章动的旋转斜盘的仅章动的摇摆器部分之间的狗骨形件，和普通旋转/章动的旋转斜盘的仅章动的摇摆器部分，且普通滑瓦直接安装在每一活塞的球形端，且通过在泵的缸的阀端没有液压力时，足以保持有效滑动接触的最小弹簧偏压，保持与旋转斜盘的平面部分的有效滑动接触。

公开了两种简化的支撑机构：第一种简化的支撑机构包括通过绕泵的驱动元件的转动轴线周向布置的螺旋弹簧偏压的唯一的压紧板组件。本发明的第二种支撑机构更简单，仅包括直接安装在每一活塞的球形端的普通滑瓦，利用多个弹簧施加的最小偏压，每一弹簧分别位于每一相应活塞的本体部分与每一相应缸的阀端之间。而第二支撑机构比第一种更难组装，后者大大简化，更轻，且制造更便宜。

本发明提出的重要变化不仅提供了比具有类似规格的普通机器更轻和更小的液压机。而且，如上所述，工作原型机的实际试验证明本发明提供了明显增加容积和机械效率的机器。简言之，在此公开的本发明提供了具有明显更大的效率，同时明显减小了机器的重量和尺寸，以及制造成本，并简化了组装的机器。

附图说明

图1是液压机的局部示意剖视图，具有固定缸体和具有固定倾斜角的旋转/章动式旋转斜盘，示出了包括在缸体内且在活塞/旋转斜盘界面处的本发明的特征。

图2是沿平面2-2作出的图1和3的液压机的固定缸体的局部示意剖视图，其中为清楚起见省略了一些部件。

图3是液压机的局部示意剖视图，具有固定缸体和具有可变倾斜角的旋转/章动式旋转斜盘，且示出了包括在缸体内且在活塞/旋转斜盘界面处的本发明的特征。

图4A和4B是当旋转斜盘倾斜+25°时在图1和3中公开的旋转斜盘和活塞滑瓦压紧组件的局部示意剖视图，其中为清楚起见去除了一些部件，示出了活塞的头端，滑瓦，和特殊垫圈，以及弹簧偏压压紧元件的相对位置，所述压紧元件偏压每一滑瓦，使其抵靠旋转斜盘的平面；图4A中的图是沿图3的平面4A-4A沿箭头方向作出的，而图4B中的图是沿图4A的平面4B-4B作出的。

图5A和5B，6A和6B，7A和7B分别是当旋转斜盘在三个其他斜度时，即+15°，0°和-25°，图4A和4B中示出的相同部件的视图，图5B，6B和7B中的相应视图是沿图5A，6A和7A的相应平面5B-5B，6B-6B，和7B-7B截取的。

图8是类似于图1和3所示的另一液压机的仅一个缸和活塞的局部放大剖面示意图，但示出了本发明的活塞瓦的弹簧偏压压紧组件更简化的第二实施例。

具体实施方式

可以添加本发明的类型的液压机的操作是公知的。所以，这种操作不再详细描述。如上所述，可以假定每一公开的机器在公知的“封闭回路”液压***中利用适当匹配的泵或马达连接。

液压马达

参照图1，液压马达10包括具有多个缸14(仅示出一个)的固定缸体12，其中相应的多个匹配活塞16在活塞16的收缩位置和活塞16’的伸展位置之间往复运动。每一活塞具有球形端部18，该端部安装在细长的轴向圆柱形本体部分22的一端的颈部20上，在所示优选实施例中，所述本体部分大体上与每一相应缸14的长度一样长。

每一球形端部18装配在转子28的表面上形成的平面26上滑动的相应滑瓦内，所述转子又固定在驱动元件上，即机器的轴30上。轴30支撑在缸体12中心处的孔31内的轴承上。固定转子28的平面26以相对于驱动轴30的轴线32的预定最大角度(例如25°)倾斜，由适当的推力轴承组件35支撑。

作为缸体12左端上的盖用螺栓固定的模块化阀组件33，包括多个柱形阀34(仅示出一个)，调节进入缸14和从缸14排出的流体。如上所述，所公开的每一机器可以作为泵或马达工作。对于优选实施例的描述，在图1中示出的固定角度的旋转斜盘机器作为马达工作。所以，在驱动轴30的每一回转的第一半，来自入口36的高压流体经端口37进入每一相应缸14的阀端，驱动每一相应活塞从其收缩位置到其完全伸展位置；且在每一回转的第二半，随着每一活塞返回其完全收缩位置，低压流体经端口37和流体出口39从每一相应缸退出。

优选的是，以本领域公知的方式，流体入口36和出口39经适当的“封闭回路”管道连接于匹配的液压泵(例如图3所示且下面描述的泵110)，从而流体压力一直偏压球形端部18和相应的滑瓦24，使其抵靠平面26。每一相应活塞的连续伸展和收缩致使转子28转动，从而驱动轴30。平面26以最大倾斜角固定，从而当在封闭回路内经入口36和出口39循环流动的液压流体的流速较小时，活塞16往复运动较慢，致使驱动轴30转动较慢。然而，当在封闭回路内循环的流体的流速增加时，活塞的往复运动相应地增加，且驱动轴30的转动速度也增加。当在汽车速度或压力(例如高达4000rpm或4000psi)下工作时，活塞的润滑变得很重要，且窜漏损失也可能大大增加。缸体12通过本发明调节，从而解决这些润滑需求，减小窜漏损失。

现在参照图1和2，每一缸14的缸壁被其中周向形成的相应润滑沟槽40径向横切。多个通道42互连所有润滑沟槽40，而在缸体12内形成连续的润滑通道。每一相应的润滑沟槽40在每一活塞的整个行程中基本上被每一相应活塞的轴向圆柱形本体封闭。即，每一圆柱形本体22的外周边起一直封闭每一相应润滑沟槽40的壁的作用。因此，即使当活塞16以最大行程往复运动时，互连所有润滑沟槽40的连续润滑通道基本上保持封闭。连续润滑通道40，42在缸体12内简单且经济地形成，这可以从图2中的示意图更好地理解，其中为清楚起见，流体沟槽和连接通道的相对尺寸已经夸大。

在液压马达10工作时，所有互连的润滑沟槽40几乎立即由高压流体窜漏填充，所述流体从入口36经过端口37进入每一缸14，且在缸壁和每一活塞16的外周边之间受压。每一润滑沟槽40的润滑流体损失受每一缸14的开口端附近的环绕密封件44的限制。然而，在润滑沟槽40的这种封闭的连续润滑通道内的润滑流体适度且连续地流动，作为在活塞往复运动时响应于活塞运动和驱动轴30的转动的每一半周内的压力变化在每一缸的每一相应圆柱形壁与每一相应活塞的轴向圆柱形本体之间流体的连续最小流动的结果。当每一缸14内的压力在每一活塞16的返回行程减小到低压力时，在封闭的润滑通道40，42内的高压流体再次在每一缸14的壁和每一活塞16的本体部分22的外周边之间驱动，进入经历这种压力减小的每一缸14的阀端。

然而，本领域技术人员特别注意的是这种所述的进入缸14中的最小流体流不“损失”。而是，立即返回互连泵和马达的公知的封闭液压流体回路。而且，这种最小流体流不返回储槽，所以，不必通过充填泵补充入封闭回路液压***。最后，封闭的连续润滑通道40，42立即由从经历压力增加的每一缸的阀端进入的类似的高压最小流体流补充。

如上所述，从互连所有润滑沟槽40的封闭的连续润滑通道42有最小的窜漏损失。即，有从这种封闭的连续润滑通道经过每一缸14的端部的密封件44泄漏的最小流体流。然而，任何这种最小窜漏立即由进入每一活塞16的相对端周围类似的高压最小流体流补充。

上述润滑配置不仅明显简化，而且可以类似地简化液压机的活塞/旋转斜盘界面设备，从而进一步降低制造和运行成本。

为了完整地描述液压马达10，图1中所示的活塞/旋转斜盘界面设备仅包括(a)利用普通的滚针轴承和推力轴承安装在驱动轴30上的转子28(b)用于保持活塞滑瓦24一直与转子28的转动和章动平面26稳定接触的简化的弹簧偏压压紧组件。[注：下面在独立部分中更详细地描述本发明的简化的活塞/旋转斜盘界面组件的两个实施例。]

本发明的压紧组件的第一实施例，如图1所示，包括位于轴30周围且容纳在缸体12内绕轴线32周向形成的适当缝隙52内的螺旋弹簧50。弹簧50偏压也周向地位于轴30和轴线32周围的压紧元件54。压紧元件54设有多个开口，每一开口围绕相应活塞16的颈部20。相应的特殊垫圈56位于压紧元件54和每一活塞滑瓦24之间。每一垫圈56具有延伸部分58，该延伸部分接触相应滑瓦24的外周边，从而保持滑瓦与转子28的平面26一直接触。

由于明显简化了润滑和活塞/旋转斜盘界面，上述液压马达是高效的，易于制造，且运行经济。

可变液压泵

本发明的液压机的第二优选实施例在图3中示出。可变液压泵110包括模块化的固定缸体112，该缸体与图1中所示和上述的液压马达10的缸体12相同。缸体112具有多个缸114(仅示出一个)其中相应的多个匹配活塞116在活塞116的收缩位置和可变伸展位置(最大伸长在活塞116’的位置示出)之间往复运动。每一活塞具有球形头部118，该头部安装在细长的轴向圆柱形本体部分122一端的颈部120上，在所示优选实施例中，该本体部分大体上与每一相应缸114的长度相同。每一球形活塞头部118装配在相应的滑瓦124内，所述滑瓦在转子128的表面上形成的平面126上滑动，且下面将更详细地描述，该转子枢转地连接于驱动元件，即轴130，所述轴支撑在缸体112中心的孔131内的轴承上。

以类似于上面关于液压马达10描述的方式，可变泵110也设有模块化阀组件133，该组件用螺栓固定，作为模块化缸体112左端上的盖，类似地，包括多个柱形阀134(仅示出一个)，所述阀调节进入缸114和从缸114排出的流体。

如上所述，所公开的每一机器可以作为泵或马达工作。对于该优选实施例的描述，图3所示的可变角度旋转斜盘机器110作为泵工作，驱动轴130由原动机(未示出)驱动，例如车辆的发动机。所以，在驱动轴130的每一回转的一半中，当每一活塞116移动到伸展位置时，低压流体吸入每一相应缸114内，从循环流动的液压流体的“封闭回路”经入口136进入端口137。在每一回转的下一半中，每一相应活塞116返回其完全收缩位置的驱动将高压流体从端口137经出口139导入封闭的液压回路。然后高压流体经适当的封闭回路管道(未示出)送入匹配的液压马达，例如，上述的马达10，致使匹配马达的活塞以随着高压流体输送的容积(每分钟加仑数)变化的速度移动，所述高压流体以本领域公知的方式输送。

再次参照模块化缸体112，它与已经描述的缸体12结构相同。即，每一缸114的圆柱形壁被其中周向形成的相应润滑沟槽140径向横切。多个通道142互连所有润滑沟槽140，而在缸体112内形成连续的润滑通道。沿平面2-2作出的缸体112的剖面看起来完全象图2中的缸体12的剖视图。

实际上，上面参照图1和2所示的液压马达10的设备针对本发明的连续润滑通道40，42描述的几乎全部内容同样适用于图3所示的液压泵110的缸体112中的连续润滑通道140，142的操作，包括通过可选地有位于每一缸114的开口端附近的环绕密封件114，使每一润滑通道140的润滑流体损失最小。类似地，在封闭的连续润滑通道140，142中润滑流体的流动是适度且连续的，作为活塞往复运动时响应于活塞运动和每一驱动轴130的每半周转动中压力变化的二次最小流体流的结果。当然，与泵110中不同，当每一活塞116移动到伸展位置时，每一缸114内有较低的流体压力，而当每一活塞116由于原动机(未示出)通过驱动轴130的转动从其伸展位置驱动到其完全收缩位置时，在缸壁和每一活塞116的外周边之间出现受压的高压流体源。

然而，本领域的技术人员再次特别注意的是这种所述的回到每一缸114中的二次最小流体流不“损失”。而是，立即返回互连泵和马达的公知的封闭液压流体回路。即，这种二次流体流动不返回储槽，所以，不必通过充填泵补充入封闭回路液压***。而且，虽然可能有从封闭的连续润滑通道140，142经过每一缸114端部的密封件144泄漏的最小流体，但任何最小的窜漏立即由从经历压力增加的每一活塞相对端周围进入的类似窜漏流体补充。

如前所述，本发明可以简化机器的旋转斜盘设备，(a)省略通常安装在每一活塞外端和普通的旋转/章动旋转斜盘的仅章动的摇摆器部分之间的狗骨形件，(b)在图1和3所示实施例中，省略了摇摆器部分本身，以及将非转动摇摆器安装在旋转斜盘的转动/章动转子部分上通常所需的设备。

仍然参照图3，泵110的转子128绕垂直于轴线132的轴线129枢转地安装在驱动轴130上。所以，当转子128与驱动轴130一起转动时，它相对于轴线130的倾斜角可以从0°(即垂直)变化至±25°。在图3中，转子128倾斜+25°。这种可变的倾斜度如下进行控制：转子128绕轴线129的枢转由滑动轴环的位置确定，所述轴环围绕驱动轴130，且可相对于轴轴向移动。控制连杆182连接轴环180和转子128，从而轴环180在驱动轴130表面上的轴向运动致使转子128绕轴线129枢转。例如，当轴环128移动到图3中右侧时，转子128的斜度从所示的+25°的斜度，返回0°(即垂直)，然后再到-25°的整个连续区间内变化。

当通过轭架控制臂188的连接，轭架186绕轭架轴190的轴线转动时，轴环180的轴向运动受轭架186的指状件184的控制。轭架186由连接于轭架臂188底部的普通线性伺服机构(未示出)致动。在该优选实施例中，当轭架186的其余元件都封闭在模块化旋转斜盘壳体192内，且轭架190支撑在固定于壳体192的轴承中时，轭架控制***188位于壳体192外部。

还应指出的是，旋转斜盘转子128由大体上与控制连杆182相同的影子连杆194平衡，且类似地连接于轴环180，但在轴环180的正好相对侧的位置。

活塞滑瓦压紧组件

流体压力沿转子128的方向恒定地偏压活塞116，且所示的普通推力板组件用于承受该负载。然而，在汽车应用所需的工作速度下(例如4000rpm)，必须附加偏压载荷，以确保活塞滑瓦124和转子128的平面126之间恒定接触。考虑到本发明省略了普通的狗骨形件，和省略了普通的摇摆器以及所需的安装组件，本发明的可变液压机通过使用两个简单的弹簧偏压压紧组件可以提供这种附加偏压，第一组件类似于上面已经关于图1中的液压马达描述的。

(a)单弹簧偏压的压紧组件

用于压紧组件的本发明第一实施例的下述内容继续参照图3，但现在也(a)参照图4A，该图示出了当沿箭头方向看时，在图3的平面4A-4A中作出的放大图，且(b)参照图4B，该图示出了图1所示的同一视图的放大，其中为清楚起见去除了一些部件。

用于泵110的压紧组件包括位于轴130周围且容纳在缸体112内绕轴线132周向形成的适当缝隙152内的螺旋弹簧150。螺旋弹簧150偏压也绕轴130和轴线132周向布置的压紧元件154。压紧元件154设有多个圆形开口160，每一开口围绕相应活塞116的颈部120。多个特殊垫圈156分别放在压紧元件154和每一活塞滑瓦124之间。每一垫圈156具有接触相应滑瓦124外周边的延伸部分158，从而保持滑瓦与转子128的平面126一直接触。

随着机器工作中转子128的斜度变化，旋转斜盘和活塞滑瓦压紧组件的上述部件的位置互相改变。这些相对位置变化以转子128的多个斜度示出，即图4A和4B中的+25°；图5A和5B中的+15°；图6A和6B中的0°；图7A和7B中的-25°。[注：本领域的技术人员将认识到每一活塞滑瓦124具有在接触转子128的平面126的滑瓦124平面上居中的普通压力平衡凹腔，且每一相应滑瓦凹腔通过适当的滑瓦沟槽162和活塞沟槽164连接，确保滑瓦/转子界面的流体压力一直等于每一活塞116头部的流体压力。因为活塞沟槽164经过每一活塞116的球形头部118的中心，沟槽164的位置可用于理解压紧组件的各部件的相对运动。]

参照在图6A和6B中示出的0°斜度下这些部件的相对位置，每一活塞沟槽164(在每一活塞116的每一球形头部118的中心)具有相对于压紧组件154中每一相应圆形开口160的相同径向位置。从旋转斜盘转子128的其他所示斜度的视图可以看出，在0°之外的所有斜度下，每一活塞沟槽164的相对径向位置对于每一开口160来说不同，且每一特殊垫圈156的相对位置也不同。

必须认识到，在这些示出的每一旋转斜盘斜度下，随着转子128在这些斜度的每一斜度下转动和章动完整一周，9个开口160的每一个的不同相对位置自身恒定地变化。例如，在图4A所示的斜度25°下，如果在转子128的每一周内，观察仅经过压紧元件154的顶部(即，在12:00的位置)的开口160出现的运动，在顶部开口160中看到部件的相对位置将连续变化，从而匹配其他8个开口160中每一开口所示的相对位置。

即，在0°之外的斜度下(例如在图7A所示的-25°下)，在转子128的每一回转中，每一特殊垫圈156在压紧元件154的表面上滑动，同时，每一滑瓦124在转子128的平面126上滑动；且这些部件的每一个相对于其自己的开口160变化，经过在其他8个开口160的每一个可以看到的多个位置的每一个。这些相对运动在±25°下最大；在分别沿圆形路径(看起来象双扭线，即“8字形”)，所述路径随着旋转斜盘转子128的角斜度和固定缸体112中每一活塞116的水平位置变化尺寸。

所以，为确保每一相应滑瓦124和转子128的平面126之间的正确接触，在优选实施例中，每一开口160的边界这样选择尺寸，即在转子128的每一回转中且对于转子128的所有斜度，开口160的边界一直与每一特殊垫圈156的表面的一半以上保持接触，这可以从图4A至图7A的每一附图中特殊垫圈156和每一开口160的边界的相对位置看出。可以从附图中看出，圆形边界对于每一开口160来说是优选的。

最后，注意的是建议利用增强热塑性树脂材料制造每一滑瓦124及其相应的匹配特殊垫圈156。这些匹配部件也可以组合成一个热塑性滑瓦/垫圈组合，其中滑瓦部分这样制造，即它绕每一活塞16’，22的球形头部118形成。类似地，通过使用增强的热塑性树脂，可以明显减小推力轴承组件35的成本和复杂性。

(b)多弹簧偏压的压紧组件

稍难以组装的本发明的压紧组件的第二实施例相当简单，且不太昂贵。该第二实施例在图8中示意地示出，该图是本发明的另一液压机210的单活塞的局部放大剖视图。活塞216位于缸214内的模块化固定缸体212内，后者被其中周向形成的相应润滑沟槽40”径向横切。以与上述其他液压机相同的方式，润滑沟槽40”通过多个通道与机器的其他缸内的类似沟槽互连，在缸体212内形成连续的润滑通道；类似地，环绕密封件244位于每一缸214的开口端附近，从而使每一润滑沟槽40”的润滑流体损失最小。

在固定缸体212和图1和3中公开的模块化缸体之间的唯一差别是固定缸体212不包括大的轴向圆周螺旋弹簧，也不包括固定所述弹簧的轴向圆周缝隙。

虽然没有示出，但液压机210的模块化固定缸体212可以连接于模块化固定角度的旋转斜盘组件(如图1所示)或模块化可变角度的旋转斜盘组件(如图3所示)；但在任一种情况下，液压机210提供了更简单的压紧组件。具体而言，该实施例的压紧组件仅包括用于每一活塞216的相应的普通活塞滑瓦224，以及相应的螺旋弹簧250；后者也与每一相应活塞216相应。

每一活塞滑瓦224类似于在上述第一压紧组件中示出的普通滑瓦，且类似地，安装在活塞216的球形头部218上，从而以类似于上述的方式，在机器的旋转斜盘转子228的表面上形成的平面226上滑动。每一螺旋弹簧250分别绕每一相应缸214的阀端的液压阀端口237周向安放，且位于每一相应活塞216的本体部分内。

而且，以上述的方式，每一滑瓦224以双扭线运动在转子228的平面226上滑动，所述运动随着每一活塞216的水平位置和转子228相对于轴线230的斜度变化尺寸。在液压机210的正常运行时，滑瓦224通过液压力与旋转斜盘的平面226保持接触。所以，螺旋弹簧250提供的弹簧偏压仅是最小值，但足以在每一相应缸214的阀端没有液压力时保持每一滑瓦224和平面226之间的有效滑动接触。

已经发现，弹簧250的上述最小偏压不仅利用组装，而且足以防止组装过程中遇到或磨损出现的微小灰尘和金属碎屑夹带。而且，特别关注的是该第二实施例仅以一些非常低廉的部件提供了这种必需的功能。

上述泵/马达以及前面所述的本发明的其他液压机，都提供了润滑和活塞/旋转斜盘界面，它们明显简化，且制造较低廉，通过减少有效运行所需的部件数目，增加容积效率，提供了进一步的经济性。

Claims (19)

1.一种液压机，具有多个相互地安装在缸体内形成的且绕驱动元件的转动轴线周向地设置在第一径向距离处的缸中的活塞，每一所述活塞具有轴向圆柱形本体部分和头端，每一相应缸具有阀端和开口头部，每一所述活塞的所述头端一直延伸超过所述开口头部，且所述活塞还具有变化到预定最大值的行程，用于接收和输送加压流体，所述改进包括：

形成在所述缸体内的每一所述缸的圆柱形壁中的相应润滑沟槽，用于保持所述加压流体；

所有的所述润滑沟槽互连以在所述缸体内形成连续的润滑通道；

在每一所述活塞的整个行程中，通过每一所述相应的润滑沟槽大体上被每一相应活塞的轴向圆柱形本体外表面封闭，所述加压流体被保持在所述连续润滑通道内，被所述连续润滑通道接收的唯一加压流体源是在每一所述缸的每一所述相应圆柱形壁与每一相应活塞的所述轴向圆柱形本体之间的所述流体的最小流；以及

所述封闭的连续润滑通道完全形成在所述缸体内，横切每一所述缸，且当所述缸绕驱动元件的转动轴线居中时，以大体上相同的径向距离周向地居中。

2.如权利要求1所述的液压机，其特征在于，还包括位于每一所述缸的所述开口头部附近的密封部件，用于大体上消除每一所述活塞与每一相应缸的所述开口头部之间的窜漏。

3.如权利要求1所述的液压机，其特征在于，所述封闭的连续润滑通道形成为使得在所述封闭的连续润滑通道内的润滑流体的主运动是(a)活塞运动、(b)变化所述相应缸内的流体压力、和(c)在每一所述活塞与每一相应缸的所述阀端之间的窜漏至少之一的结果。

4.如权利要求1所述的液压机，其特征在于，与权利要求1所述的相配液压机组合，所述液压机在循环流动的液压流体的普通封闭回路中互相连接，在每一所述活塞与每一相应缸的所述阀端之间的窜漏立即返回所述封闭回路，而无需使用充填泵。

5.如权利要求1所述的液压机，其特征在于，还包括具有平面的旋转斜盘，所述旋转斜盘具有相对于驱动元件的所述转动轴线的斜度，且在所述活塞和所述旋转斜盘之间的所有相对转动期间，每一活塞的所述头端与所述旋转斜盘的所述平面保持有效的滑动接触，所述活塞的所述行程根据所述旋转斜盘的斜度确定，且每一活塞的所述本体部分具有足以支撑在所述相应缸内的细长轴向圆柱长度，从而确保在所述行程中一直与所述平面保持相对滑动接触时，所述活塞的所述头端的侧向位移最小。

6.如权利要求5所述的液压机，其特征在于，所述缸体固定在壳体内，所述旋转斜盘与所述驱动元件一起转动，且包括转动和章动的转子，所述平面位于所述转子上。

7.如权利要求5所述的液压机，其特征在于，所述缸体固定在壳体内，且所述旋转斜盘具有分体设计，包括转动且章动的转子和仅章动的摇摆器。

8.如权利要求7所述的液压机，其特征在于，所述旋转斜盘的斜度是可变的，所述活塞的行程根据所述斜度变化直到所述预定最大值。

9.如权利要求5所述的液压机，其特征在于，每一活塞具有通过窄颈部分连接于所述本体部分的球形头端，且所述机器还包括：

枢转地附着于每一所述相应活塞的所述球形头端、且在所述活塞与所述平面之间的所有相对转动期间与所述旋转斜盘的所述平面保持有效滑动接触的相应滑瓦；以及

用于朝所述旋转斜盘的所述平面偏压所述滑瓦的压紧组件。

10.如权利要求9所述的液压机，其特征在于，所述压紧组件包括：

具有多个相应开口的压紧元件，所述压紧板中的每一所述相应开口的边界位于每一相应活塞的所述窄颈部分附近；

在所述压紧板与每一相应滑瓦之间装配在每一活塞的所述窄颈部分周围的相应垫圈，每一所述相应垫圈具有圆柱形对准的延伸部分，用于周向地接触每一所述相应滑瓦；

当所述转子的所述平面相对于驱动元件的所述转动轴线倾斜时，所述垫圈与所述压紧板滑动接触，以响应于所述滑瓦的相对位置变化相对其运动。

11.如权利要求10所述的液压机，其特征在于，所述压紧板中的每一所述相应开口的边界设计成在所述相对运动期间一直接触每一所述相应垫圈的外周边的一半以上。

12.如权利要求10所述的液压机，其特征在于，所述机器还包括在每一相应缸的所述阀端没有液压力时，足以保持每一所述相应滑瓦和所述旋转斜盘的所述平面之间的所述有效滑动接触的最小弹簧偏压。

13.如权利要求12所述的液压机，其特征在于，所述最小弹簧偏压由在小于所述第一径向距离处绕所述驱动元件的转动轴线周向布置的螺旋弹簧提供，用于将所述压紧板偏压在所述垫圈上。

14.如权利要求12所述的液压机，其特征在于，所述最小弹簧偏压由多个弹簧提供，每一所述弹簧分别位于所述压紧板和所述相应垫圈之一之间。

15.如权利要求9所述的液压机，其特征在于，所述压紧组件仅包括：

在每一相应缸的所述阀端没有液压力时，足以保持每一所述滑瓦与所述旋转斜盘的所述平面之间的所述有效滑动接触的最小弹簧偏压，且所述最小弹簧偏压由多个弹簧提供，每一所述弹簧分别位于每一相应活塞的所述本体部分与每一相应缸的所述阀端之间。

16.一种液压机，具有多个相互地安装在缸体内形成的且绕驱动元件的转动轴线周向地设置在第一径向距离处的缸中的活塞，每一所述活塞具有本体部分和球形头端，所述球形头端通过窄颈部分连接于所述活塞本体部分，每一相应缸具有阀端和开口头部，每一所述活塞的所述头端一直延伸超过所述开口头部，所述液压机还包括具有平面的旋转斜盘，所述旋转斜盘具有相对于驱动元件的所述转动轴线的斜度，且每一活塞的所述头端在所述活塞与所述旋转斜盘之间的所有相对转动期间与所述旋转斜盘的所述平面保持有效的滑动接触，所述活塞的所述行程根据所述旋转斜盘的斜度确定，且所述活塞还具有变化到预定最大值的行程，所述改进包括：

枢转地附着于每一所述相应活塞的所述球形头端、且设置成接触所述旋转斜盘的所述平面并在上面滑动的相应滑瓦；

朝所述滑瓦被偏压且具有多个相应开口的压紧元件，所述相应开口之一位于每一活塞的所述窄颈部分附近；

在所述压紧板与每一相应滑瓦之间装配在每一活塞的所述窄颈部分周围的相应垫圈，每一所述相应垫圈具有用于接触每一所述相应滑瓦而对准的延伸部分；

当所述转子的所述平面相对于驱动元件的所述转动轴线倾斜时，所述垫圈与所述压紧板滑动接触，以响应于所述滑瓦的相对位置变化相对其运动。

17.如权利要求16所述的液压机，其特征在于，每一所述相应垫圈的延伸部分圆柱形地对准，用于周向地接触每一所述相应滑瓦。

18.如权利要求16所述的液压机，其特征在于，所述压紧板中的每一所述相应开口的边界设计成在所述相对运动期间一直接触每一所述相应垫圈的外周边的一半以上。

19.如权利要求16所述的液压机，其特征在于，所述机器还包括在小于所述第一径向距离处绕所述驱动元件的转动轴线周向布置的螺旋弹簧，用于偏压所述压紧板抵靠所述垫圈。

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