专利名称：改造液压泵的制作方法
技术领域：
本发明的领域是改造(remanufacturing)和修补(salvaging)，更准确地说是改造液压泵以及可被改造的液压泵。
背景技术：
液压泵出于许多目的而产生加压液压流体。例如在建筑设备和重型机械中，液压泵产生可致动诸如铲子之类的工具的、作为操作液压阀的先导流体而工作的以及驱动用于风扇和推进器的液压马达的加压流体。在发动机上，液压泵还可为致动燃油喷射器和其它的目的而产生液压流体。由于可在这许多方面得以应用，液压泵是用于建筑和其它重型设备、柴油发动机和其它机械的主要用品。
这些泵的基本组件可由铸造零件制成，或者可首先被用作坯料(stockmaterial)随后进行广泛的加工以产生诸如孔、螺纹连接件、用于O形环的槽、用于轴承的承座、通道等特征部分，这些都是大多数液压泵的设计中的一部分。在制造泵的每个不同的组件中投入了很多财力和物力。
在运行了一定的时间之后，某些组件会被磨损并使泵无法有效地工作或发生故障。虽然泵的某些运行后的组件会被磨损或产生故障，但其它的组件会处于很好的状态，甚至象新的一样。如果将一个泵拆除并丢弃，但只有其某些组件被严重磨损，则会损失对那些剩下的没有被严重磨损的组件的投入。
改造部分地是试图回收对无法工作的机械中没有被磨损的组件的投入。在改造中，退出使用的零件被称作一芯子(core)。通常，在将一被改造的零件卖给一客户的交易中也会涉及回收一个新的芯子，这个新的芯子本身将被改造后卖给另一个客户。这样，通常会有一个芯子被用于该改造商对所留下的每个改造的零件进行的工作。在改造商的工作中，这些芯子被拆分成各种组件并对其清洗和检测。可将严重磨损的或失效的组件丢弃并用新的原配的组件来替换。重新使用改造好的零件，其中有一些新的组件，而另一些组件是先前使用该零件时已经有的。丢弃的零件可被再循环以再利用金属和其它的基础材料。
除了节省没有被磨损的零件且只替换磨损的零件以外，改造工作还可以是为了对磨损的零件本身进行修补以进一步提高效率并节省成本。修补包括在磨损的组件上进行各种操作以使其回复原有的规范和功能。
由于液压泵如上所述在建筑和其它机械中被广泛使用，由于这些泵磨损很快，并且由于通过改造可以节省成本，所以需要开发可被采用以利于改造的有效的修补技术。除了修补技术本身以外，可以在设计这些泵的最初就应考虑更加便于其改造而进行。
发明内容
一种变排量液压泵可包括一泵筒，该泵筒绕一旋转轴线旋转；多个液压缸，这些液压缸形成在该泵筒中，每个液压缸具有基本平行于旋转轴线而形成的一纵轴线；一活塞，该活塞位于每一个液压缸中以在相对于液压缸运动，诸活塞在各自的液压缸中来回运动以在每个活塞的一第一端处泵送液压流体；一轭架，该轭架的倾斜度确定了泵的排量，每个活塞的一第二端在活塞泵送液压流体时推动该轭架；一单独的磨损钮，该磨损钮连接于轭架；以及，一致动器，该致动器推动该磨损钮以调节轭架的倾斜角。
一种轴向活塞变排量液压泵可包括一泵筒，该泵筒绕一旋转轴线旋转；多个液压缸，这些液压缸形成在泵筒中，每个液压缸具有基本平行于旋转轴线而形成的一纵轴线；一活塞，该活塞位于多个液压缸的每一个中以在相对于液压缸运动，诸活塞在各自的液压缸中来回运动以在每个活塞的一第一端处泵送液压流体；一轭架，该轭架的倾斜度确定了泵的排量，每个活塞的一第二端在活塞泵送液压流体时推动轭架；以及一致动器，该致动器推动轭架的一第一表面以调节轭架的倾斜角。一种修补泵的方法可包括形成一磨损钮；以及将磨损钮连接于轭架，从而使致动器推动磨损钮以调节轭架的倾斜角。
一种制造和改造一液压泵的方法可包括制造一液压泵，该液压泵具有一泵筒，该泵筒绕一旋转轴线旋转；多个液压缸，这些液压缸形成在泵筒中，每个液压缸具有基本平行于旋转轴线而形成的一纵轴线；一活塞，该活塞位于多个液压缸的每一个中以在相对于液压缸运动，诸活塞在各自的液压缸中来回运动以在每个活塞的一第一端处泵送液压流体；一轭架，该轭架的倾斜度确定了泵的排量，每个活塞的一第二端在活塞泵送液压流体时推动轭架；以及一致动器，该致动器推动轭架的一第一表面以调节轭架的倾斜角。该方法还包括由终端用户来使用该液压泵，在使用好该泵之后从终端用户回收该液压泵，以及改造该液压泵。改造液压泵可包括将第一面去除，准备一磨损钮，以及将磨损钮连接到第一表面上的位置上从而使致动器推动磨损钮以调节轭架的倾斜角。
图1是一示例性的液压泵的局部剖切立体图。
图2是图1所示泵的俯视图。
图3是沿图2中的剖切面得到的图1所示泵的截面图。
图4是沿图2中的剖切面得到的图1所示泵的截面图。
图5是适用于图1所示的泵筒的一花键插入件的等角视图。
图6是插入图1所示的泵的泵筒的图5所示花键插入件的截面组装图。
图7是组装进图1所示的泵的泵筒的图5所示花键插入件的等角视图。
图8是图1所示的泵的轭架(yoke)的示意等角视图，该图示出了与致动活塞接触的轭架的凸片。
图9是在用一凸片磨损钮(tab wear button)对磨损的凸片进行改造后的、图8所示的轭架的示意等角视图。
图10是将一部分剖切开以显示压配合连接结构的、图8所示的轭架的示意等角视图。
具体实施例方式
以下是一液压泵的改造的示例性描述，该描述示出了本发明的原理。这些细节并非是对本发明的范围的描述，它们只是提供用来说明本发明的广泛原理的具体实例。
图1示出了一个示例性液压泵10的立体图，该泵的一部分被切开以显示它的一些内部组件和特征。图2-4还示出了液压泵10及其一些内部组件的视图。这个可购得的、用于液压电子单元喷射(HEUI)发动机燃油系统所用的液压致动流体的泵类似于本领域许多已知的泵。由于该泵及其功能是已知的，所以不是泵10的所有组件都需要在这里进行描述的。泵10是轴向活塞泵的一个例子。
从进口11向泵10供应流体，流体被抽进泵筒12的液压缸中并在活塞13的压力作用下被推出泵筒12。加压流体从出口14离开泵10。泵筒12包括多个液压缸121。一活塞13被容纳在每个液压缸121内部。一轴15在一中心开孔122处与泵筒12接合。轴15使泵筒12及其相关的旋转组(rotating group)绕旋转轴线A1旋转。
诸活塞13在诸液压缸121中往复移动并在泵筒12的每次旋转中完成一个完整的泵循环。在泵循环的后半程，活塞13的一第一端131推动流体以加压流体。活塞13的一第二端132与一轭架16工作连接。该轭架16枢轴安装于泵的内部。轭架16绕一枢轴轴线A2(见图8和9)枢转，该轴线与泵筒12的旋转轴线A1大致垂直。在这些类型的变排量泵的领域中的一个已知方法中，与轭架16相连并与其呈同一角度倾斜的一组装件在泵循环的后半程推动一活塞13以在液压缸121中将该活塞13向前推并泵送流体。在泵循环过程中活塞13在液压缸121中的向前和向后的位置之间的差就限定了泵的排量并取决于轭架16的倾斜角。当轭架16只是微微倾斜时这一差别较小，因此泵的排量也较小。当轭架16倾斜得较大时，这一差值也变大，从而排量也变大。
旋转泵筒12及其相关的旋转组的动力自轴15传送过来。轴15通过一花键装置与泵筒12接合。诸外部花键151形成在轴15上，而相应的诸内部花键123形成在泵筒12上。花键是一种用来从轴15向泵筒12传送动力的简便方法，且易于加工。然而，泵筒12上的内花键123会比泵筒的其它零件磨损得更快，这是因为在此处会发生极大的应力集中。
轭架16的倾斜角由泵10的一控制系统控制以纠正泵的排量。活塞13在轭架16上作用了很大的力。轭架16在一侧由一弹簧和球节组件17推动并保持在一特定的倾斜角上，而在另一侧由一致动活塞18推动，这在图4中看得最清楚。为了改变倾斜角，来自控制系统的液压流体作用在致动活塞18的第一侧181上，而其第二侧182推动轭架16和弹簧和按钮组件17以枢转轭架。随着轭架16枢转以改变其倾斜角，致动活塞18的第二侧182与轭架摩擦。虽然致动活塞18和轭架16之间的运动速度相对较低，但压力很高，从而即使是很低速的运动也会造成明显的磨损。如图8所示，致动活塞18推动形成在轭架16上的凸片161。当凸片161被磨损时，轭架16就不会适当地倾斜，从而泵10就无法有效工作。最终，凸片161会被磨损到失效的程度。
已经证明泵筒12上的花键123和轭架16上的凸片161是泵10中磨损速度比其它零件快的零件之一。当泵10中的任何一个组件的磨损程度很深而无法适当地工作时，就会需要泵退出工作。虽然泵10的某些组件已经磨损，但泵10的大部分组件可能仍处于良好的状态。这样，出于节约成本的目的就会需要通过替换诸如泵筒12和轭架16之类的磨损组件来改造泵10。或者可通过使泵筒12和轭架16符合它们原来的规格而对它们进行修补，从而进一步节约附加的成本。
改造泵筒可以通过用新的或改造的花键替代花键123来解决泵筒12上的花键123的磨损问题。下面描述替代花键123的一个方法。
为了替换或改造磨损的花键123，首先用铣床或车床将花键去除。通过对中心开孔122进行加工和扩大尺寸来去除花键123。可形成图5-7所示的花键插入件124以用于插入中心开口122并设置新的花键。花键插入件124可为圆环形或管状，并可在其内部设置新的内花键125。新的花键125的尺寸与轴15上的花键151相对应并向泵筒12传送驱动动力。花键插入件124必须与泵筒12接合，其接合方式应保证花键插入件124可将来自轴15的转矩传送给泵筒12。设置这一接合并传送动力的一个成功的策略被定义为花键插入件124和泵筒12之间的啮合螺纹。图5-6示出了该啮合螺纹。泵筒12的中心开孔122可设置有内螺纹126。花键插入件124可设置有相应的外螺纹127。螺纹126、127的方向与泵筒12的旋转方向相对应。邻接凸肩128、129分别设置在花键插入件124和泵筒12上，从而在将花键插入件124旋入泵筒12之后，可将连接紧固到预定的扭矩。图7示出了完全旋入泵筒12并与之接合的花键插入件124。也可以其它的方式来完成花键插入件124和泵筒12之间的连接，比如压配合或者键槽和键。然而，发现螺纹尤其具有优势，因为它们不会如压配合那样造成泵筒12变形，并且因为该连接比键槽和键的连接更加固定且应力更小。
使用花键插入件124来改造泵筒12上磨损的花键123具有数个优点。花键插入件124制造成本相对较低。花键插入件124较小，因此可将它们存储在一个较小的空间以等待泵的芯子。其尺寸还便于进行有效的热处理。诸如表面硬化之类的适当的热处理工艺可延长花键125的使用寿命。由于花键插入件124的尺寸，因此适当的热处理步骤可以是完全廉价的，而热处理效果可渗入到零件的深处。花键插入件124允许用与泵筒12的其余零件不同的材料来制造。用于花键插入件124的材料可以是比泵筒12所使用的材料更易被热处理。材料的不同可使调整更精细或特性和特征更适于各种环境。
发现一种有效的替换花键123的工艺包括以下步骤a)将花键123从泵筒12中去除；b)在泵筒12的内部加工新的螺纹126；c)将经过热处理的花键插入件124旋入并紧固在泵筒12中；以及，d)对花键插入件124的顶面进行最终的加工处理。可以期望对花键插入件的顶面的最终加工处理可使泵筒12和花键插入件124组装件的全长与最初的规格相适应，并使该表面垂直于泵筒的旋转轴线A1。
分离的泵筒12和花键插入件124对于最初制造的泵10来说更是一个有利的设计。该两部分设计使花键插入件124可用所期望的材料来制造，因此可以对花键125进行有效的热处理，而泵筒12的其余部分可由更适于其用途的不同的材料制成。
然而，将泵筒12最初就制造成两个部分会太贵以致没有好的成本效率。泵筒12的一有效的寿命周期可以是a)最初就将它制造成一个具有呈整体的花键123的实心零件，b)工作时使用泵10，c)接收退出工作而返回的零件作为一芯子，d)如果泵有改造的价值，则用花键插入件124和新的花键125来替代花键123，以及e)第二次操作时使用该泵。如果泵10在工作中再次发生故障或变得过渡磨损，可以将花键插入件124旋下并提供一个新的插入件124。这可以是一个有效地使用诸如材料、劳动力和能量的资源的有效的寿命周期。
通过有效地替换花键123，可以对泵筒12进行修补，而可节省制造一个最初的泵筒12的主要的投入。用具有新的花键125的花键插入件124来替代花键123，它的费用只是一新的泵筒12的40％。所节约的费用本身就使对泵筒12的修补有利。如上所述，除了成本的节省以外，一单独的花键插入件124可切实地使花键125比花键123更耐用。
改造轭架如图8所示，磨损的凸片161的问题可通过替换或改造凸片来克服。下面描述替换或改造凸片161的一个方法。
为了替换或改造凸片161，首先将顶面162加工到如图9所示的一个新的顶面163。这可用例如一铣床上的一把铣刀来完成。然后可将一凸片钮164连接到新的顶面163上以在正确的位置处设置一个表面，从而与致动活塞18接合。可通过焊接、铜焊或其它类似的工艺将该凸片钮164连接于凸片161。或者，如图10所示，可通过在凸片钮164或凸片161之一上形成一突起166来将凸片钮164连接于凸片161，该突起压配合进凸片钮和凸片中的另一个中的孔167。凸片钮164的尺寸为当它连接于轭架16时，顶面165与凸片161最初的顶面162同面，这样使轭架16的这一特性恢复到其原始的规格。
凸片钮164可由一种钢制成，该种钢适于其致动致动活塞18时将要经历的研磨磨损。凸片钮164还可由一种可进行热处理工艺的钢制成，这种热处理可增强其在这种环境下的磨损性能。
通过有效地改造凸片161，可对轭架16进行修补，且可节省制造一个新的轭架16的主要投入。如上所述，用凸片钮164来改造轭架16的凸片161的费用是一个新的轭架16的大约15％。所节约的成本本身就使对通过替换凸片161来修补轭架16有利。除了费用的节省以外，还可切实地使凸片钮164比最初的凸片161更耐用。
因此，一开始就制造带有凸片钮164的轭架16是有利的。这可使由一种材料制成的轭架16的体积适于该用途，而凸片钮164可由一种更适于磨耗的环境的材料制成。
然而，最初就制造带有凸片钮164的轭架16会有成本限制。因此，轭架16的一个有效的寿命周期可以是a)首先将它作为单件零件制造成图8所示的整体的凸片161，b)将它放在一个泵10中使用，c)回收泵10作为一芯子，d)如果轭架16有修补价值，则用凸片钮164来改造凸片161，以及e)重新使用泵10。
权利要求
1.一种变排量液压泵，包括一泵筒，该泵筒绕一旋转轴线旋转；多个液压缸，这些液压缸形成在该泵筒中，每个液压缸具有基本平行于旋转轴线而形成的一纵轴线；一活塞，该活塞位于每一个液压缸中以相对于液压缸运动，诸活塞在各自的液压缸中来回运动以在每个活塞的一第一端处泵送液压流体；一轭架，该轭架的倾斜度确定了泵的排量，每个活塞的一第二端在活塞泵送液压流体时推动轭架；一单独的凸片钮，该凸片钮连接于轭架；以及一致动器，该致动器推动该凸片钮以调节轭架的倾斜角。
2.如权利要求1所述的变排量液压泵，其特征在于，凸片钮或轭架中的一个具有形成于其上的一突起部，而凸片钮和轭架中的另一个具有形成于其中的一孔，通过将该突起部以压配合插入该孔中而将凸片钮连接于轭架。
3.如权利要求1所述的变排量液压泵，其特征在于，泵筒还包括一中心开孔，该中心开孔大致平行于旋转轴线地形成在泵筒中；一单独的环形插入件，该插入件容纳在中心开孔中；以及诸花键，这些花键形成在该插入件的内表面上且适于同形成在一驱动轴上的相应的诸外花键接合。
4.一种修补一轴向活塞变排量液压泵的方法，该泵包括一泵筒，该泵筒绕一旋转轴线旋转；多个液压缸，这些液压缸形成在泵筒中，每个液压缸具有基本平行于旋转轴线而形成的一纵轴线；一活塞，该活塞位于每一个液压缸中以相对于液压缸运动，诸活塞在各自的液压缸中来回运动以在每个活塞的一第一端处泵送液压流体；一轭架，该轭架的倾斜度确定了泵的排量，每个活塞的一第二端在活塞泵送液压流体时推动轭架；一致动器，该致动器推动轭架的一第一表面以调节轭架的倾斜角，该方法包括形成一凸片钮；将该凸片钮连接于轭架，从而使致动器推动磨损钮以调节轭架的倾斜角。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括在凸片钮或轭架中的一个上设置一突起，在凸片钮或轭架中的另一个中设置一孔；以及其中，将凸片钮连接到轭架上还包括将突起以压配合插入孔中。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，泵筒还包括一中心孔，该中心孔大致平行于旋转轴线地形成在泵筒中；以及，诸磨损花键，这些磨损花键形成在中心孔的一内表面上，适于同形成在一驱动轴上的相应的诸外花键接合，该方法还包括在泵筒中加工一新的中心孔以基本上去除诸磨损的花键；设置一插入件，该插入件具有一第二中心孔，该第二中心孔具有形成在第二中心孔的一内表面上的诸内花键，诸内花键适于同形成在一驱动轴上的诸外花键接合；以及将插入件插入新的中心孔中。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括在新的中心孔的一内表面上形成内螺纹；在插入件的一外表面上形成外螺纹；以及其中，将插入件插入新的中心孔包括将新的中心孔上的内螺纹与插入件上的外螺纹接合。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括在泵筒上形成一第一凸肩；在插入件上形成一第二凸肩；以及其中，将插入件插入新的中心孔还包括使内螺纹和外螺纹接合直到第一凸肩邻接于第二凸肩为止。
9.一种制造和改造一液压泵的方法包括制造一液压泵，该液压泵包括一泵筒，该泵筒绕一旋转轴线旋转；多个液压缸，这些液压缸形成在泵筒中，每个液压缸具有基本平行于旋转轴线而形成的一纵轴线；一活塞，该活塞位于每一个液压缸中以相对于液压缸运动，诸活塞在各自的液压缸中来回运动以在每个活塞的一第一端处泵送液压流体；一轭架，该轭架的倾斜度确定了泵的排量，每个活塞的一第二端在活塞泵送液压流体时推动轭架；以及，一致动器，该致动器推动轭架的一第一表面以调节轭架的倾斜角；由一终端用户来运行该液压泵；在运行好该泵之后从该终端用户回收该液压泵；改造该液压泵，该改造步骤包括将第一面去除、准备一凸片钮以及将凸片钮连接到第一表面上的位置上从而使致动器推动凸片钮以调节轭架的倾斜角。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，改造液压泵还包括在凸片钮或轭架中的一个上设置一突起，在凸片钮或轭架中的另一个中设置一孔；以及其中将凸片钮连接到轭架上还包括将突起以压配合插入该孔中。
全文摘要
可以改造一液压泵以节省对其并没有严重磨损或失效的组件的财力物力投入。通过替换或改造磨损部分，可以对诸如泵筒和轭架之类的磨损组件进行修补。具体来说，泵筒上的一个磨损的内花键可由与泵筒螺纹连接并包括一个新的内花键的花键插入件来替代。可通过添加一新的凸片磨损钮来替代轭架上用于接触一致动活塞的一磨损的致动凸片。
文档编号F04B1/12GK1877119SQ20061009158
公开日2006年12月13日 申请日期2006年6月8日 优先权日2005年6月9日
发明者U·Y·阿瓦德, T·A·辛普森 申请人:卡特彼勒公司