设有引导活塞平移运动的装置的液压机构的制作方法

本说明书涉及具有径向活塞的液压机领域，更确切而言涉及用于为这种液压机的活塞提供平移引导的装置。

背景技术：

已知液压机包括具有多个壳体(housing，活塞室)的缸体，多个活塞在其中滑动，且缸体包括用于引导这些活塞在其壳体中平移的装置。作为示例，申请人名下的专利文献FR 2727471描述了一种液压机结构，其中，活塞由多个U形的钉状件(staple)引导来进行平移，这些书钉状件首先插入到缸体中的凹部内，其次插入布置在用于保持活塞的滚子的楔入部件或“垫片”部件中的径向槽内。

然而，跨设在缸体的一部分上的这种U型钉状件易碎且不足以抵挡大的机械力，特别是在如某些情况下(例如在气蚀或液压冲击的情况下)可能发生剪切时更是如此。特别是，某些液压机(如测井机)会经受剧烈且强力的颠簸，在此期间机器会突然且频繁地制动和重新起动：这种颠簸可导致缸体中的压力逆转，使得活塞可能从它们通常接触的凸轮上被突然提起。在这种情况下，活塞可能具有在其壳体中枢转的趋向，这样就在钉状件中引发大的弯曲/剪切力，长此以往会导致疲劳，然后导致钉状件损坏。此外，这种突然且重复的力可能磨损垫片部件中的槽，从而即使钉状件没有被损坏，也会减小阻止活塞转动的效果。

因此，需要一种具有用于提供平移引导的装置的液压机构，该装置免除了上述的已知系统所固有的至少一些缺点。

技术实现要素：

本说明书提供了一种液压机构、马达或泵，其包括：凸轮；缸体，相对于凸轮可旋转地被安装；至少一个缸，布置在缸体中；至少一个活塞组件，适于与缸配合操作，该活塞组件包括：活塞，可滑动地安装在所述缸内；滚子，可旋转地安装在活塞上并且配置为与凸轮配合操作，该滚子由两个横向端面限定；以及第一垫片部件和第二垫片部件，每个垫片部件均布置在滚子的相应的端面与缸的内侧面之间，所述垫片部件承靠于缸的内侧面以保持滚子的轴向位置。该缸具有设置在其内侧面上的槽，而活塞组件包括突起部，该突起部配置成与缸中的槽配合操作以便保持滚子的取向。

在本说明书中，术语“轴向”、“径向”、“切向”、“内部”、“外部”及其衍生术语是相对于液压机构的主轴线来定义的。

借助这种结构，使平移引导更为稳健(robust)：特别是，其能够耐受液压机构中的动力颠簸和这种颠簸可能产生的活塞突然移动。具体而言，现在是通过活塞组件的突起部与缸中的槽之间的配合操作，而在缸自身内部进行引导。这样，此突起部可以更短，且此配合操作可以更靠近活塞的轴线来进行，从而当活塞试图在缸内转动时缩短了杠杆臂，并因此减小了剪切力的大小。

此外，借助这种构造，使得具有更大的自由度来为突起部设计一尺寸，该尺寸在使突起部具有与槽配合操作的较大界面的同时足以确保该突起部的强度，从而使得突起部所受的机械力能被更好地分布。同样，在这种构造中，垫片部件无需具有任何槽，因此使这些垫片部件更结实，进而强度更高。

这些阻挡装置也更容易制造和组装：特别是，突起部可形成与活塞组件的现有部分一体的部分，从而减少所用部件的数量。

在某些实施例中，突起部固定到活塞上。因此，直接提供了对活塞平移的引导和活塞转动的阻挡。

在某些实施例中，突起部是插入活塞的孔内的销的端部。由于方便在活塞中提供这种孔并随后将销接合在孔中，因此这种构造非常易于制造。该销可例如以紧密配合方式保持在孔中，或者可在孔中自由滑动。

在某些实施例中，销由金属制成。

在其他实施例中，突起部是一外突体(excrescence)，其形成活塞的一体部分。这种单体部件能够通过从一前体部件上去除材料以形成突出体来获得；其同样可通过模制乃至其它技术来获得。

在某些实施例中，突起部沿不与活塞的主轴线相交的方向延伸。这样，突起部不会干涉任何沿活塞的主轴线延伸的构件(例如中心孔洞)。

在某些实施例中，活塞具有：沿其主轴线从其底面延伸的中心孔洞；以及用于接纳突起部形式销的孔，该中心孔洞和该孔并不在活塞内部连通。

在某些实施例中，活塞的侧表面具有一平坦部，突起部从该平坦部突出。这种平坦部能使突起部更容易被置于适当位置：当该突起部是插入活塞的孔中的销时，该孔更易于在该平坦部的平坦表面中被钻设；当该突起部是由活动材料制成的活塞的一外突体时，该平坦部可以是因去除该材料而保留的表面。此外，这种平坦部允许液压流体沿着活塞的这一部分经过，这特别对阶梯式活塞有用。

在某些实施例中，突起部朝向平坦部的侧边缘偏移远离所述平坦部的中心。这使得能够减小突起部的长度，且活塞上的平坦部与缸的内侧面之间的距离在接近平坦部的侧边缘处相应地较小。当突起部是销时，能够例如提供适合于所有活塞的单一尺寸的销，而不必担心适配到最小活塞的这种小尺寸的销可能从最大的缸的槽中脱离。

在某些实施例中，突起部被固定到第一垫片部件。在这种情况下，活塞可保持完整无缺，并具有提供引导平移和阻挡转动的功能，该功能与垫片部件中的楔入功能是一体实现的。因此，通过为活塞和缸体配设这种类型的垫片部件，能够在本发明的新的缸体中使用现有的活塞。

在某些实施例中，突起部是形成第一垫片部件的内部部分的凸起(bulge)。这样，可例如通过模制获得作为单体件的垫片部件。这样就提供了更结实且强度更高的部件。

在某些实施例中，第一垫片部件由塑料材料制成。

在某些实施例中，槽延伸到所述缸的外侧端并且在缸体的外侧面开口。这样，在某些构造中，当活塞跟随凸轮(移动)时，突起部能够可选地在一个短距离上从槽中脱出：以此方式，活塞在平移中不会被阻挡，从而使活塞可获得大的运动幅度(amplitude)，这样就改善了液压机构的性能。

在某些实施例中，所述缸包括：外部部段，其具有第一直径并限定一外室；以及内部部段，其具有小于第一直径的第二直径并限定一内室；该活塞包括具有第一直径的外部部分以及具有小于第一直径的第二直径的内部部分；槽形成在缸的内部部段中，而突起部从活塞的内部突出。这种构造适配于具有较窄的内部部段的阶梯式活塞，这使得能够具有数量更多的围绕缸体的轴线的活塞。

在某些实施例中，槽延伸到缸的内部部段的外端并通入缸的外室。这使得更容易安装阶梯式活塞并且增大液压流体的流动截面。

在某些实施例中，突起部垂直于活塞的轴线延伸。

在某些实施例中，突起部具有渐缩形内端。在本说明书中，术语“渐缩形”用于表示一种朝向其端部变得更小的形状；该端部可以例如是截头圆锥形的，且其可具有圆形的尖端。这种形状可在径向(与机构的主轴线正交)的平面和/或在轴向(包含机构的主轴线和活塞轴线)的平面内来衡量。当突起部能够从槽中脱出时，此形状使其更易于被重新插入槽中，并且自动地使活塞重新定心。该机构也更易于组装。

在某些实施例中，突起部的突出高度朝向其内端减小。在本说明书中，术语“突出高度”用于表示在给定的点(位置)处元件从表面突出并且垂直于该表面测得的元件的高度。这样也使得更易于将突起部插入槽中并且避免突起部被卡在缸的边缘上。

在某些实施例中，液压机构并无任何紧固元件安装在缸体的外表面或侧面上并超出缸的外缘。这样有利于缸体的制造，并降低了机构的外壳中元件脱离和丢失的任何风险。

在某些实施例中，缸的槽形成在缸体的厚度中。

在某些实施例中，该槽沿平行于缸的轴线的方向延伸。

在某些实施例中，活塞具有在活塞与缸的内侧面之间提供密封的环。

在某些实施例中，缸中的槽以如下方式设置：当活塞被凸轮引导时，活塞环永远不会越过该槽。这样就避免了任何液压流体通过该槽而越过环从活塞室逸出的可能性。

在阅读下文所给出的液压机构的实施例的详细描述之后，将显见上述的及其它的特征和优点等。现将参照附图进行详细描述。

附图说明

附图是示意性的，且首要的是致力于诠释本发明的原理。

在附图中，各图中相同的元件(或元件的某部分)由相同的附图标记表示。此外，属于不同实施例但功能上类似的元件(或元件的某部分)在附图中由数字上增加了100、200之类的附图标记来表示。

图1是液压机构的总体轴向截面图。

图2A是第一实施例中的缸体的横截面图。

图2B是图2A的平面IIB-IIB的截面图。

图3A是第一实施例中的垫片部件的正视图。

图3B是图3A的平面IIIB-IIIB的截面图。

图4是布置在图2A的缸体中的活塞组件的局部切向截面图。

图5A是第二实施例中的缸体的横截面图。

图5B是沿着图5A的箭头VB观看的视图。

图6是第一实施例中的活塞的立体图。

图7是接合在图5A的缸体中的活塞组件的立体截面图。

图8是图6的活塞的变型实施例的侧视图。

图9是该变型中的缸体的横截面图。

具体实施方式

为了使本发明更为具体化，下面将参照附图详细描述液压机构的多个实施例。应理解的是，本发明不局限于这些实施例。

图1中的马达1包括：

外壳，包括被螺栓2组装在一起的两个部分1a、1b；

波状凸轮3，固定到外壳1a、1b上；

出口轴(outlet shaft)4，可旋转地安装在外壳中，以借助两个滚子轴承6而绕轴线5旋转，且该轴具有内侧端，该内侧端设置有开槽7；

缸体8，具有设有开槽9的中央中空部，该开槽9与轴的开槽7相关联，以将轴4和缸体8约束在一起进行旋转，并使缸体相对于该轴居中；

多个缸10，相对于轴线5以星形结构径向地布置，每个缸均容纳可滑动地安装在其中的相应的活塞11；

平面12，设置在缸体8上，该平面与旋转轴线5垂直，且管道13在平面12中开口并且连接到各个缸10；以及

分配器14，用于将流体分配到各个缸10，该分配器设置有平面分配面15，该平面分配面垂直于旋转轴线5并且被布置成面对且压靠缸体的连通面12，该分配器还具有包括两个环形槽16、17的轴向面，这两个环形槽分别选择性地连通处于压力下的流体馈送口18和流体排出口19，同时驱动装置20约束流体分配器14以与外壳的部分1a一起进行旋转，管道21、22将相应的槽16、17连接到平面15，并能够在缸体8相对于分配器14旋转期间被置为与缸体8的管道13相继连通。具体而言，该分配器的轴向面具有第三环形槽16’。该马达是具有两个操作缸容量的马达，且槽16’能够通过缸容量选择器(未示出)连接到槽16或槽17，以便使马达以大缸容量操作或小缸容量操作。当然，本发明同样适用于具有一个缸容量或更大数量的缸容量的马达。

圆柱形滚子23被容纳在布置于每个活塞11的端部处的轴承24中。该圆柱形滚子安装成绕滚子轴线25旋转，该滚子轴线正交于与缸10的轴线一致的活塞轴线26，且该圆柱形滚子抵靠凸轮3。该滚子23可至少部分地穿入到缸的内部，使得在限定滚子的每个横向面27附近都具有一个凹部28，该凸部设置在活塞11的支撑滚子的部分中，进而起到在所述滚子的任一侧构成空间的作用。每个凹部至少对应于存在于缸10的表面、滚子23的圆柱形表面和滚子的相应的横向面27之间的空间，所述空间也向活塞的外侧部分开放，至少在滚子从活塞突出的区域中开放。

在该示例中，垂直于滚子23的轴线25且包含有活塞的轴线26的平面是活塞11、轴承24、滚子23和上述两个空间的对称平面。根据本发明，同样可以具有非对称的布置，其中这些空间彼此并不关于垂直于滚子的轴线25的平面对称。

同样合适的是提供用于将安装在活塞11上的滚子23沿轴向保持在其轴承24中的适当位置的装置，且该装置同时用于保持其相对于活塞的轴线26的角度取向不变，以便确保将滚子23布置成面对凸轮3并相对于凸轮正确地取向，以便在凸轮上滚动。

为此，在活塞11的凹部28与缸10的内壁之间限定的每个空间均包括垫片部件29a、29b，这些垫片部件具有与凹部的形状对应的形状并且具有大致呈弓形的横截面。这些垫片部件29a、29b均具有布置成面对滚子23的一个端面27的平面和承靠缸10的内侧面的圆柱形面。因此，这些部件设定了滚子的轴向位置，滚子的横向(端)面27均与所面对的相应的(垫片)部件29a、29b的表面接触。

在该第一实施例中，且如图2A和图2B所示，缸10的内壁具有槽31，该槽31在包含活塞11的轴线26和滚子23的轴线25的轴向平面中从缸10的外边缘径向向内延伸：因此该槽31开口于一个凹部28中。槽31延伸一定长度，使得在凸轮3的引导下活塞在缸10中往复运动期间活塞11的活塞环11’永远不会到达该槽；换言之，当活塞处于上死点时，活塞环处于比槽31的内侧端32更内侧的位置。因此，根据活塞11的冲程的大小，槽31的长度可小于缸10的长度的一半，或小于缸10的长度的三分之一。

槽31的形状为渐缩形。更确切地说，其呈现在纵向平面中切割的截头圆锥的形状，并具有圆形的内侧端32：因此，其切向尺寸及其轴向尺寸都随着靠近其内侧端32而减小。

如图3A和图3B所示，用于填塞设置有槽31的凹部28的垫片部件29a具有与槽31形状大致互补的凸起35。因此，该凸起35从垫片部件29a的外边缘径向向内延伸一长度，该长度大致等于或短于槽31的长度。该凸起也具有渐缩形状，更确切地说具有在纵向平面中切割的截头圆锥形状，并切具有圆形的内端36；作为示例，圆锥角可以为大约5°。

如图4所示，这种凸起35因此配置成接合在缸10的槽31内，以便阻挡滚子25，进而阻挡活塞11作为整体绕活塞轴线26转动。在该示例中，当活塞处于下死点时，凸起35的底端36靠止于槽31的底端32处；相反，在上死点处，凸起35的内端36超过缸10的外边缘，且由此处于槽31的外面。

在这种情况下，当凸轮3再次向内引导活塞11时，凸起35的渐缩形状和槽31的渐缩形状使得凸起35能够在槽31中自动地重新接合并重新定心，从而使滚子25在其标称(名义)轴向上重新对准。即使在液压机颠簸且滚子25提离凸轮3的情况下，仍然能确保这种引导和重新定心。

在该实施例中，缸10仅具有一个槽31，且仅第一垫片部件29a设有这种凸起35。然而，显然在缸10中可设置两个沿直径方向对置的槽31；在这种情况下，第二垫片部件29b也将设有凸起35。

图5到图7示出了液压机构的第二实施例，其中除了缸体108具有配置成接纳阶梯式活塞111的阶梯式缸110之外，该第二实施例大体上类似于第一实施例。

这些阶梯式缸110均具有限定外室的、特定直径的外部部段110e和限定内室的、具有较小直径的内部部段110i。每个阶梯式活塞111具有：外部部分111e，其直径大致等于缸110的外部部段100e的直径(忽略间隙)；以及内部部分111i，也被称为活塞的根部，其直径至少小于缸110的内部部段110i的直径。

在这种阶梯式结构中，缸由设置在活塞的外部部分111e上的环密封，活塞的外部部分111e承靠于缸110的外部部段110e的表面。这样，液压流体能够通过绕经活塞的内部部分111i而蔓延到内室，以便将其液压施加在活塞111的外部部分111e的内表面上以及其内部部分111i的内表面上。

活塞的外部部分111e也以与上述实施例类似的方式支撑滚子123和垫片部件129。

内部部分111i具有沿直径方向相对置的两个平坦部137，其优选地布置成与马达的轴线5正交。孔138也贯穿于平坦部137内而远离流体供给管道113。金属销135被插入并保持在该孔138中，使得其远端136从平坦部117正交地伸出。

销135的该远端136因此配置成接合在形成在缸110的内部部段110i的表面中的槽131内。因此，该槽131从缸110的内部部段110i的外边缘在该内部部段110i的大致整个长度上径向向内延伸。这样，该槽始终向内室开放并在其外端处通入到引导缸110的外室中。该槽优选地在包含活塞11的轴线26和滚子23的轴线25的轴向平面中延伸而远离流体供给管道113。

因此，当活塞111在缸110中往复运动时，销135在槽131中滑动，从而防止活塞111围绕其轴线26转动。

图8和图9示出了该第二实施例的一个变型，其中销235不再相对于平坦部237处于中心位置，而是朝向平坦部237的侧边缘237a偏移。

特别地，在图8中能够看到，活塞211具有中心孔洞239，其使活塞能够被机加工，该孔洞沿其主轴线226延伸并且与销235所插入的孔238不相接，即不与孔238连通。

在图9的截面图中，还能够看到，槽231的位置同样被更改以便与销235合适地配合操作。因此，在平坦部237与马达的轴线5正交地延伸的该示例中，槽231沿相对于马达的穿过活塞的轴向平面偏移的方向延伸。

在本说明书中描述的实施例或实施方式是通过非限制性说明而给出的，且根据本说明书，本领域技术人员可容易地修改这些实施例或实施方式，或者可在不脱离本发明的范围的同时设想到其它实施例或实施方式。

此外，这些实施例或实施方式的各特征可单独地使用或彼此组合使用。当它们被组合时，这些特征可以如上文所述的方式或其它方式组合，本发明不局限于本说明书中所描述的特定组合。特别地，且若非有相反的规定，参照任一实施例或实施方式描述的特征可通过类似的方式被应用到另一实施例或实施方式中。

特别地，在所描述的第二实施例的上下文中，槽131的长度被设定为使得当马达1运行的同时，销永远不能够脱离槽。然而，基于相反的设想，或者在任何情况下，也可以提供这样的销135和/或槽131，使其具有与参照第一实施例描述的形状类似的渐缩形状。

此外，除了这些使用销135和槽131的引导装置之外，或者作为其替代物，还可以为该阶梯式活塞111设置类似于第一实施例的凸起的垫片部件129，并将其配置成接合在缸110的外部部段110e的槽中。