液压或气动驱动系统和用于该系统的马达和泵的制作方法_3

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该理解的是,传统的流体栗可以用于驱动马达12。此外,栗10可以用来驱动传统的流体马达。在包含参照图1B描述的流体传动系统的实施方式中,加压流体源驱动流体马达12—一实施方式不限于使用栗10或传统的流体栗来给流体源加压。此外,根据实施方式的多个马达均可以耦接到加压流体源。也可以用多个栗给加压流体源加压,从而最终驱动一个或多个马达。此外,流体传动系统可以用于调节流体马达的旋转速率。
[0134]马达12包括在第一和第二状态之间切换的控制机构(未示出)。在第一状态中,当第二活塞26朝向第二缸28的第一封闭件30a移动时,容许流体从第一腔34a流入第五传输管路38e中,容许流体从第四传输管路38d流入第二腔34b中,并且阻止流体从第二腔34b流入第六传输管路38f中。还阻止了流体从第三传输管路38c流入第一腔34a中。由于第三阀40c,还阻止了流体从第一腔34a流入第三传输管路38c中。需要流体从加压流体储存器36流入第四传输管路38d和从第四传输管路38d流入第二腔34a以使活塞26朝向第一封闭件30a移动。机构使得:当活塞16的第一端部16a到达其距第一封闭件30a的最接近预定距离时,被打开的第四和第五传输管路38d、38e关闭,并且被关闭的第三和第六传输管路38c、38f打开,以使得控制机构处于其第二状态中。
[0135]在第二状态中,第二活塞26朝向第二缸28的第二封闭件30b移动。在该状态中,容许流体从第二腔34b流入第六传输管路38f中,阻止流体从第一腔34a流入第五传输管路38e,并且容许流体从第三传输管路38c流入第一腔34a。由于第四阀40d,阻止流体从第二腔34b流入第四传输管路38d。需要流体从加压流体储存器36流入第三传输管路38a和从第三传输管路流入第一腔34a以使活塞26朝向第二封闭件30b移动。控制机构使得:当活塞16的第二端部16b到达其距第二封闭件30b的最接近预定距离时,被打开的第三和第六传输管路38c、38f关闭,并且被关闭的第四和第五传输管路38d、38e打开,以使得控制机构返回到第一状态。
[0136]在使用中,使第一轴24旋转,这通过经由联动装置将力传输至非线性槽而引起第一活塞16的重复往复运动。
[0137]当第一活塞16朝向栗10的第一封闭件20a移动时,第一腔22a中的压力增加。流体被从第一腔22a压入第一传输管路38a中并通过第一单向阀40a从该管路进入加压流体储存器36。第五单向阀40e阻止流体流入第五传输管路40e。第一传输管路38a中的压力超过第五传输管路38e中的压力,并且因此基本上阻止了流体从第五传输管路38e流入第一传输管路38a。当活塞16朝向第一封闭件20a移动时,第二传输管路38b中的压力变得低于第六传输管路38f中的压力。因而流体从第六传输管路40f流向第二传输管路38b,流体流过第六阀40f,并从第二传输管路38b流入栗10的第二腔22b。
[0138]当第一活塞16朝向栗10的第二封闭件20b移动时,流体传动系统在镜像意义上操作。因而当第一活塞16作往复运动时,加压流体储存器36中的流体被保持在压力下。
[0139]当加压流体储存器36被充分加压时,马达12操作。当马达12处于第一状态中时,第二活塞26朝向马达12的第一封闭件30a移动。当第二活塞26到达其距第一封闭件30a的最接近预定位置时,控制机构将马达12切换到第二状态。当马达12处于第二状态中时,第二活塞26朝向马达12的第二封闭件30b移动。当第二活塞26到达其距第二封闭件30b的最接近预定位置时,该机构切换到第一状态。第二活塞26、第二传动轴32和联动装置(未示出)配置成合作以使得第二活塞26相对于第二传动轴32的纵向的线性往复运动驱动第二传动轴32旋转。
[0140]因此,总的来说,第一轴24的旋转运动引起第一活塞16的线性往复运动。由于流体传动系统的操作,第一活塞16的往复运动引起第二活塞26的往复运动。第二活塞26的往复运动引起第二轴32的旋转运动。
[0141]应该理解的是,在传动系统中,第一轴24和第二轴32的角速度之比可以通过确定系统的参数来选择。例如,该比取决于垂直于相应活塞的运动方向的第一和第二活塞的第一和第二端部的表面积的相对大小。系统还在第二轴32的旋转角速度小于第一轴24的旋转角速度的场合导致转矩放大,并且在第一轴24的旋转角速度导致第二轴32的较高角速度的场合,系统导致转矩减小。
[0142]参照图2至6,描述根据【具体实施方式】的液压栗110。栗是用于自行车的液压驱动传动系统。液压栗包括第一活塞116、第一缸118、可旋转的传动轴124和联动装置。
[0143]虽然在图中未示出自行车,但是应该理解的是,栗110是位于自行车的底托架壳中。底托架壳限定了正交于自行车总平面的通道,底托架壳的位置传统上固定地通过该总平面,以使得可旋转的传动轴的端部相对于所述平面正交地延伸。曲柄臂可以固定到传动轴的端部。在典型的自行车中,座管、下管和后下叉全部连接到底托架壳。在本实施方式中,栗110位于传统的底托架的合适位置中。当这样定位时,可旋转的传动轴124(其在本领域中通常被称为“主轴”)的端部124a、124b均相对于自行车的总平面正交地从底托架壳伸出,并且每个端部都配置成用于相应的适当配置的曲柄臂144a、144b的牢固附接。踏板(未示出)附接到每个曲柄臂144a、144b的另一个端部。
[0144]底托架壳传统上在横截面的内径和长度上是若干标准尺寸之一,以使得相应直径的和适合于壳长度的底托架可以固定在壳中。用于接收栗110的壳的尺寸可以不同于标准尺寸以容纳栗110。
[0145]在备选的实施方式中,栗110适合于具有使得其装配在标准尺寸的传统底托架壳中的尺寸。这便于将液压传动系统改装到未被专门设计成用于与液压传动系统一起使用的自行车。
[0146]第一缸118包括缸本体146以及第一和第二封闭件120a、120b。缸本体146具有圆柱形的内表面146a,其限定了具有圆形横截面的圆柱形空间,缸本体146具有外部纵向表面,其成形为配合在底托架壳中,并且缸本体146具有第一和第二环形端面148a、148b。第一和第二封闭件120a、120b中的每一个都附接至圆柱形本体146以封闭缸本体146的相应端部。这是通过使每个封闭件120a、120b设置有外围孔而实现的,外围孔与圆柱形本体146的相应的环形端面148a、148b中的对应螺纹孔150对准。第一和第二封闭件120a、120b中的每一个都通过螺钉152密封地附接到相应的端面148a、148b,螺钉152延伸穿过外围孔进入螺纹孔150中。将第一和第二封闭件120a、120b附接到端面148a、148b的替代方式是合适的并且对于本领域技术人员将是显而易见的。
[0147]第一和第二封闭件120a、120b中的每一个都具有各自的穿过其中的中心孔154a、154b,也就是说,它们是环形的。第一传动轴124延伸穿过缸本体146中的圆柱形空间。第一轴124的端部124a、124b延伸穿过孔154a、154b并且附接到曲柄臂144a、144b。第一轴124被固定以便防止横向移动但容许旋转,并且第一和第二腔122a、122b在第一传动轴124和封闭件120a、120b之间的交接处被轴承组件和自润滑0形环156密封。因此,阻止了流体的流出和污染物的进入。
[0148]由于轴承组件和0形环156,第一轴124和封闭件120a、120b之间的摩擦低。具有各种密封和轴承装置的底托架是市售的,并且可以预见,本领域技术人员可以改变本发明的实施方式以包括这样的装置。这种密封和轴承装置的准确性质超出了本说明书的范围。
[0149]第一活塞116具有从第一端面116a至第二端面116b延伸穿过其中的通道160。活塞116是基本上圆柱形的,并且轴向地安装在第一传动轴124上,第一传动轴124延伸穿过通道160,也就是说,使得圆柱形活塞116和第一传动轴124同轴。第一活塞116和第一传动轴124接合以使得当传动轴124旋转时,活塞116随其旋转,并且使得活塞116可以在第一传动轴124上纵向地来回滑动。
[0150]更详细地,第一轴124是基本上圆形横截面的,但在其外周表面上包括多个周向隔开的凹部。轴承162位于凹部中并从外周表面凸出。通道160的内表面具有多个纵向延伸的槽164,通道160平行于活塞116的轴线。凸出的轴承162形成外花键,并且槽164形成匹配外花键的内花键。因此,当第一活塞116安装在第一传动轴124上时,任何转矩被从第一传动轴124传输到活塞116,且活塞可以在第一传动轴124上纵向移动。轴承162有利地实现低摩擦移动。0形环166阻止流体从活塞116的一侧通过通道160通向另一侧。
[0151]一个轴承162被表示为从各凹部突出,但是应当理解,可以存在更多或更少的轴承。此外,在本实施方式中,两个凹部围绕第一传动轴124间隔开,每个凹部中都具有轴承,但可以提供更多或更少的凹部,活塞116内表面的槽在数量上是对应的。备选地,第一活塞116和第一传动轴可以以其他方式接合,提供的转矩从第一传动轴124传输到第一活塞116并且第一活塞116可以在第一传动轴124上纵向地来回移动。在简单的备选方案中,这可以通过具有正方形或多边形横截面的第一传动轴124和具有匹配的横截面的活塞通道160来实现。
[0152]缸118具有从圆柱形内表面164a延伸至外部的第一和第二孔168a、168b。包括凸出部分172的相应的轴承座170a、170b延伸到每个孔168a、168b中。每个轴承座170a、170b都被配置为支撑呈相应的球轴承174a、174b的形式的联动装置,球轴承174a、174b从凸出部分172的端部部分地凸出,以使得轴承延伸超出圆柱形本体164的圆柱形内表面164a,但轴承座170a、170b不超出。每个轴承座170a、170b都通过圆柱形本体164中的一对螺纹孔175和接合在孔175中以将轴承座170a、170b附接到圆柱形本体164的螺钉176固定到圆柱形本体164。第一和第二孔168a、168b和相应的轴承座170a、170b都位于圆柱形本体164的径向相反的两侧上,并且相对于本体的长度位于中央。这导致球轴承184分别在沿直径面对的方向上向内突出。
[0153]如在图5中最好地看到的,第一活塞116具有外圆柱表面116c,其包括呈连续的非线性槽178的形式的联接部分,非线性槽178绕圆柱表面116c以波浪状的方式连续延伸。活塞116的横截面形状与缸118的内部空间的横截面相匹配。当活塞116位于圆柱形本体164中时,球轴承174a、174b延伸到非线性槽178中并引起第一活塞116在第一轴124上的纵向运动。当第一轴124的旋转使第一活塞116旋转时,非线性槽的相应部分始终与每个球轴承接触,球轴承174a、174b要求第一活塞116在第一轴124上来回移动,以便使第一活塞116旋转,并进而使第一轴124旋转。
[0154]应当理解,仅需要单个球轴承174a、174b,或者可以有更大的数量。然而,球轴承的数量需要考虑到非线性槽178的形状,S卩,波谷和波峰的数量。在仅存在单个球轴承的场合,可能仅有单个波峰和波谷。在有两个波峰和两个波谷的场合,可以有一个或两个球轴承。在有三个波峰和三个波谷的场合,可以有一个、两个或三个适当定位的球轴承。另外,联动装置不必呈球轴承的形式;替代地,凸耳可以从缸本体的内表面凸出。
[0155]第一和第二端部116a、116b,第一和第二封闭件120a、120b和圆柱形本体164—起分别限定第一和第二腔122a、122b。每个封闭件120a、120b中都具有孔180a、180b以便流体的流入和流出。孔密封地连接到喷嘴181a、181b以便以图1A中示意性地示出的方式连接第一和第二流体传输管路。
[0156]参考图7至10,根据一实施方式的用于包括上述栗110的液压传动系统的液压马达112被配置成安装在自行车的后部以驱动后轮的旋转运动。马达112包括活塞126、第二传动轴132和第二缸128。
[0157]第二传动轴132具有沿轴向延伸穿过其中的圆形横截面的通道。第二传动轴132还具有端部部分132a,其配置成与自行车后轮的对应配置的轮毂(未示出)接合。端部部分132a与轮毂接合以使得第二轴132的旋转运动引起轮毂的对应的角移动,从而引起自行车车轮的对应的角移动。端部部分132a和轮毂的接合是由具有花键表面的端部部分和其中具有凹部的轮毂来实现的,所述凹部具有匹配的表面。在变型实施方式中,第二轴132可以包括常规的自由轮机构(未示出)。
[0158]大部分后轮毂在使用中被配置成固定到飞轮。轮毂和飞轮通常按照若干标准中的一个成形。优选地,端部部分132a成形为代替飞轮与这种轮毂接合。
[0159]当与第二传动轴132接合时,轮毂可安装在延伸穿过轴向通道的串杆(skewer)183上。串杆183可以是常规设计,并且本身可安装在后上叉和后下叉联结的自行车区域中的车叉勾爪中。串杆183容许第二传动轴132在其上自由旋转。
[0160]第二活塞126是基本上圆柱形的,具有沿轴向延伸穿过其中的通道184并且安装在第二传动轴132上以使得第二活塞126绕其中心轴的旋转运动引起第二传动轴132的对应旋转运动并容许相对的往复纵向滑动运动。这可以以与上述的栗110中的第一传动轴124和的第一活塞116之间的接合相同的方式来实现,也就是说,通过在图7中以182和185所示的匹配的外和内花键部件来实现。
[0161]第二缸128包括缸本体128a以及第一和第二封闭件130a、130b,与栗110类似。
[0162]缸本体128a具有圆柱形的内表面,其限定了具有基本上圆形横截面的圆柱形空间。圆柱形空间被第一和第二封闭件130a、130b封闭,第一和第二封闭件固定地附接到圆柱形本体128a的第一环形端面。第一封闭件130a与缸本体128a整体地形成。
[0163]第一和第二封闭件130a、130b中的每一个都具有各自的穿过其中的中心孔186a、186b。第二传动轴132延伸穿过第二活塞126中的通道184和第一和第二封闭件130a、130b中的孔186a、186b,然后终止于端部部分132a。第二传动轴132的另一个端部紧靠在环形轴承组件188上,该轴承组件附接到第二封闭件130a,容许第二传动轴132旋转,阻止第二传动轴132的横向运动,并阻止流体流出。
[0164]缸本体128a、第一和第二封闭件130a、130b和第二活塞126的第一和第二端部限定了第一和第二流体腔134a、134b。流体传动系统通过一对孔187a、187b密封地连接到第一和第二腔,该对孔187a、187b通向这些腔134a、134b中的每一个。借助于这些孔,第一管路138a密封地连接到第一腔134a,并且第二管路138b密封地连接到第二腔134b,以将流体交替地提供给这些腔中的每个腔,从而来回驱动活塞126。
[0165]第一孔从缸128中的圆柱形空间延伸至外部。轴承座190(类似于所描述的作为栗110的一部分的轴承座170a)包括凸出部分190a,其将球轴承191保持在缸本体内,以使得球轴承191从圆柱形内表面凸出。
[0166]凸出部分190a具有带螺纹的外周表面,其接合在缸本体128c中的对应螺纹表面中。
[0167]如栗110中的第一活塞116那样,第二活塞126具有外部圆柱形表面126c,其包括呈连续的非线性槽193形式的联接部分,非线性槽193以波浪状的方式绕圆柱形表面126c连续延伸。当第二活塞126位于圆柱形本体191中时,球轴承191延伸到非线性槽193中。
[0168]缸128耦接到自行车车架,以使得缸128和车架的相对移动被阻止。为此目的,固定地附接到缸128外部的突出部192中具有部分圆柱形的凹部192a,凹部192a可与设置在自行车车架上的车叉勾爪(未示出)对齐,其通常用于附接后拨链器。螺栓(未示出)安装成穿过凹部以借助于螺钉接合固定地固定到车叉勾爪。特别地,缸128相对于车架的固定耦接阻止了第二缸128的轴向旋转,这意味着由槽193的表面施加在球轴承191上的力不能导致缸128旋转。
[0169]第一和第二传输管路138a、138b在一个或两个后下叉中或者沿着一个或两个后下叉延伸到轮毂。在一实施方式中,这些传输管路与所述或每个后下叉整体地形成。
[0170]现在将描述包括栗110和马达112的传动系统的操作。自行车的骑车者踩踏板以使得第一轴124旋转,这导致第一活塞116旋转。当第一活塞116旋转时,非线性槽178的与球轴承174a、174b接触的部分瞬间改变,并且,由于该部分的位置的纵向变化,球轴承迫使活塞116进行往复运动。由于第一和第二腔122a、122b之一中的容积减小且压力增大,第一活塞116的往复运动导致流体交替流出该腔,并且由于腔122a、122b中的另一个中的压力减
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