具有提供三个操作位移的机构的摆盘式轴向活塞装置的制作方法

专利名称：具有提供三个操作位移的机构的摆盘式轴向活塞装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及摆盘活塞液压装置。更具体地讲，本发明涉及在摆盘 式轴向活塞单元内提供三个操作位移的机构和方法。
背景技术：
目前的摆盘式轴向活塞装置包括壳体，其中所述壳体具有缸座， 所述缸座内具有多个往复活塞，其中所述往复活塞受摆盘的作用。该 摆盘连接至伺服活塞，其中所述伺服活塞受伺服弹簧的作用。大体上， 液压装置是一种两位置式装置，其中摆盘角度通过伺服活塞被控制。 最大角度(位移)被伺服活塞接触壳体的端盖的点限制。而最大角度 由于伺服活塞接触壳体的点限制。因而，控制输入量是液压压力，并 且伺服活塞从最小至最大位移的总移动量是预定的距离。在该实施例 中，没有方法控制装置在最大或最小之间的位移。
由于液压技术的改进，正在实现液压单元的更高的速度。由于更 大的速度，速度范围的增加导致了更大的扭矩。附加地，摆盘的位移 精度已经被减小，这是因为已经获得了较高的速度，造成了与诸如履 带车或滑移转向装载车的机器有关的失去踪迹的问题。

发明内容
因此，本发明的主要目的是提供一种改进的摆盘式轴向活塞装置，
提供了装置的位移的改进的控制。
本发明的另一目的是提供摆盘式轴向活塞装置的多功能性。 本发明的这些和其它目的、特点或优点将通过说明书和权利要求
书清楚。
轴向活塞液压装置包括壳体，所述壳体具有缸座，所述具有往复 活塞，所述往复活塞受安置在所述缸座内摆盘的作用。伺服活塞连接 至第一端附近的摆盘并延伸至第二端。端盖固定至壳体，在所述端盖 内设置有容腔。在所述端盖的容腔内设置有伺服构件，所述伺服构件
接收伺服活塞以提供多个操作状态。
根据本发明的优选实施例，提供了一种轴向活塞液压装置，包括: 壳体，在所述壳体中包含缸座，所述缸座具有往复活塞，所述往复活 塞受摆盘的作用；第一伺服活塞，在其第一端部附近连接至所述摆盘; 端盖，在所述端盖中设置有容腔，所述端盖固定至所述壳体；以及伺 服构件，其中所述伺服构件设置在所述端盖的容腔内并接收所述伺服 活塞以提供至少三个操作状态。
可选地，所述壳体和所述端盖是一体的结构。
可选地，在所述摆盘处于最大角度时，提供第一操作状态；在所 述摆盘的运动在最大角度与最小角度之间的角度处停止时，提供第二 操作状态；并且在所述摆盘处于最小角度时，提供第三操作状态。
可选地，所述伺服构件是伺服罐。
可选地，所述伺服构件是第二伺服活塞。
可选地，所述伺服构件是伺服止挡部。
根据本发明另一优选实施例，提供了一种轴向活塞液压装置，包 括壳体，在所述壳体中包含缸座，所述缸座具有往复活塞，所述往 复活塞受摆盘的作用；伺服活塞，在其第一端部附近连接至所述摆盘； 端盖，在所述端盖中设置有容腔，所述端盖固定至所述壳体；以及伺 服罐，其中所述伺服罐具有从端壁延伸的侧壁，所述端壁设置在端盖 的容腔内，并且所述伺服罐接收所述伺服活塞以提供至少三个操作状 态。
可选地，所述伺服罐的端壁接合所述端盖的容腔的端壁，并且所 述伺服活塞在第一操作状态中接合所述伺服罐的端壁。
可选地，所述端盖具有第一端口，所述第一端口与所述端盖的容 腔连通，以在所述端盖的容腔内提供压力。
可选地，所述伺服罐移动以接合座，从而在第二操作状态中移动 第一距离。
可选地，所述端盖具有第二端口，所述第二端口在处于第二操作 状态中时所述第二端口与设置在所述伺服罐中的伺服填充端口连通， 以在所述端盖的容腔内提供压力。 可选地，所述伺服活塞移动以接合止挡部，从而在第三操作状态 中移动第二距离。
可选地，所述第二距离大于所述第一距离。 可选地，所述壳体和所述端盖是一体的结构。
根据本发明另一优选实施例，提供了一种轴向活塞液压装置，包 括壳体，在所述壳体中包含缸座，所述缸座具有往复活塞，所述往 复活塞受摆盘的作用；第一伺服活塞，在其第一端部附近连接至所述 摆盘；端盖，在所述端盖中设置有容腔，所述端盖固定至所述壳体； 以及第二伺服活塞，其中所述第二伺服活塞设置在所述端盖的容腔内 并接收所述伺服活塞以提供至少三个操作状态。
可选地，所述壳体和所述端盖是一体的结构。
可选地，所述第一伺服活塞和所述第二伺服活塞在第一操作状态 中接合所述端盖的容腔的端壁。
可选地，所述第二伺服活塞在第二操作状态中接合第二座。
可选地，在第三操作状态中，所述第一伺服活塞接合第一座，而 第二伺服活塞接合第二座。
可选地，所述端盖具有第一端口，所述第一端口与所述端盖的容 腔连通，以在所述端盖的容腔内提供压力。
根据本发明另一优选实施例，提供了一种轴向活塞液压装置，包 括壳体，在所述壳体中包含缸座，所述缸座具有往复活塞，所述往 复活塞受摆盘的作用；端盖，在所述端盖中设置有容腔，所述端盖固 定至所述壳体；伺服活塞，在其第一端部附近连接至所述摆盘，并且 第二端部延伸成终止于设置在所述端盖的容腔内的伺服头部；以及中 间伺服止挡部，其中所述中间伺服止挡部包围所述伺服活塞并由于中 间定位弹簧被推压抵靠着端盖座，以提供至少三个操作状态。
可选地，所述壳体与所述端盖是一体的结构。
可选地，所述活塞头部在第一操作状态中接合所述端盖的端壁。 可选地，所述端盖具有端口，所述端口与所述端盖的容腔连通， 以在所述端盖的容腔内提供压力。
可选地，所述伺服活塞头部移动以接合所述中间伺服止挡部，以
在第二操作状态中移动第二距离。
可选地，在由所述端口提供的压力克服所述中间定位弹簧的推压 力时，所述伺服活塞头部和中间伺服止挡部移动直至所述伺服活塞的 第一端部接合壳体止挡部，以在第三状态中移动第二距离。
可选地，在由所述端口提供的压力克服所述中间定位弹簧的推压 力时，所述伺服活塞头部和中间伺服止挡部移动直至所述中间伺服止 挡部接合所述壳体的座，以在第三状态中移动第二距离。
可选地，所述第一距离小于所述第二距离。


图1是轴向活塞液压装置的剖视图； 图2是处于操作状态的伺服活塞的剖视图； 图3是处于操作状态的伺服活塞的剖视图； 图4是处于操作状态的伺服活塞的剖视图； 图5是处于操作状态的伺服活塞的剖视图； 图6是处于操作状态的伺服活塞的剖视图； 图7是处于操作状态的伺服活塞的剖视图； 图8是处于操作状态的伺服活塞的剖视图； 图9是处于操作状态的伺服活塞的剖视图。
具体实施例方式
图1至3示出了轴向活塞液压装置IO的第一实施例，所述轴向活 塞液压装置包括壳体12，其中所述壳体连接至端盖14。在该实施例中， 端盖14如图所示可拆卸地固定至壳体12。然而，在可选的实施例中， 端盖14和壳体12可以是一体的结构等。
在壳体12内设有缸座16，其中所述缸座具有输入轴18，所述输 出轴18设置成穿过所述缸座，并在所述缸座内具有多个往复活塞20。 往复活塞20受摆盘22的作用，其中所述摆盘在伺服活塞24的第一端 部26处连接至伺服活塞24。壳体12设有用于伺服活塞24的第一端 部26的止挡部27。
伺服活塞24从其第一端部26延伸至终止于伺服活塞头部30的第
二端部28。伺服活塞弹簧32包围伺服活塞24，其中所述伺服活塞弹 簧朝向所述端盖14推压伺服活塞头部。
在端盖14内具有容腔34，其中所述容腔具有端壁36和侧壁38， 所述侧壁延伸到壳体12中并终止于在壳体12内形成的座40。附加地， 第一端口 42延伸通过端盖14，其中所述第一端口与容腔34连通，从 而对容腔34加压。附加地，第二端口 44也可提供压力。
在端盖14的容腔34内安置伺服构件46。在图1至3的实施例中， 伺服构件46是伺服罐，其具有圆柱形形状，而端壁48延伸到侧壁50 中，以形成容腔52。在第一实施例中，密封环54绕伺服构件46安置， 并在端盖14的容腔34内接触端盖14。具体地，伺服构件46可从端 盖14的容腔34的端壁36移动至壳体12的座40，在那里，伺服罐46 的侧壁50接触壳体12的座40。附加地，在侧壁50内设置伺服填充 端口 56，其中所述端口允许伺服构件46的容腔与端盖14的容腔34 之间的流体连通。
通过使用伺服构件46，轴向活塞液压装置10提供了多个操作状 态。具体地，如图1所示，在轴向活塞液压装置IO处于最大角度状态 时，设置第一操作状态。在最大角度状态的过程中，伺服活塞24和伺 服构件46通过伺服弹簧32被推压抵靠着端盖14。
在处于第一操作状态时，如图1所示，并且在轴向活塞液压装置 10被指示处于"中间行程(在最大与最小角度之间)"状态时，第一 端口 42被加压。因为第一端口 42被加压，所以在伺服构件46的端壁 48与端盖14的端壁36之间产生力。在第一阈值压力达到之后，伺服 活塞和伺服构件46克服了弹簧32的力，并且朝向摆盘22移动，直至 伺服构件46在座40接合壳体12。因而，伺服构件46响应于第一端 口 42的加压移动第一距离X。此时，轴向活塞液压装置10认为是处 于针对轴向活塞液压装置的最大与最小角度之间点处的第二操作状态 中，并且这在图2中示出。
为了实现最小角度状态，端盖14的第二端口 44被加压。这在伺 服构件46的容腔52内产生了抵抗伺服活塞24的头部30的力。在第 二阈值压力达到时，伺服活塞24移动，直至伺服活塞24与壳体止挡
部27接触(图3)。在端壁48与活塞头部30之间的移动距离是第二 距离Y。在此时，轴向活塞液压装置IO被认为处于第三操作状态。因 此，在第一距离X小于第二距离Y时，轴向活塞液压装置10在三个
不同的位移或角度状态中操作。
液压装置10的第二实施例在图4至6中示出。在图4至6中，第 二端口44被消除，并且伺服构件46由第二活塞而非伺服罐体现。附 加地，在该实施例中，靠近端盖14的壳体产生第二座58，并且第一 伺服活塞24的头部具有轴向凸缘60，其中所述轴向凸缘设有用于伺 服构件46的伺服座表面62。具体地，在伺服构件是第二活塞的实施 例中，不像伺服罐，端壁48被消除，因而允许加压的流体端口 42与 第一伺服活塞24之间的直接连通。
在操作中，在第一操作状态中，存在通过第一端口 42被施加的标 称压力，从而伺服弹簧32推压第一伺服活塞24和伺服构件46抵靠着 端盖14的容腔34的端壁36。由于凸缘60接合伺服构件46，所以第 一伺服活塞24的头部30和伺服构件46这两者都接合端壁36。在第 一阈值压力借助于流经第一端口 42的加压流体而升高时，来自伺服弹 簧的弹簧力被克服，并且第一伺服活塞24和伺服构件46朝向摆盘22 移动，直至伺服构件46接合第二座58。在伺服构件46接合第二座58 时，液压单元IO处于第二操作状态中。然而，抵抗着第一伺服胡所哦 爱24的头部30连续产生压力，直至达到第一阈值压力。此时，第一 伺服活塞朝向摆盘22移动而同时伺服构件46仍抵靠着第二座58静 止。第一伺服活塞24继续朝向摆盘22移动，直至接合第一座40。在 接合第一座40之后，液压单元IO处于第三操作状态中。
在图4至6的实施例中，每个操作状态体现了不同的摆盘角度。 具体地，在不存在压力或标称压力时，出现第一速度，其中，摆盘处 于最大角度状态。在第二状态中，在第一阈值压力满足并且伺服构件 46接合第二座58时，在摆盘的最大与最小摆盘位移之间实现第二速 度。在最小角度状态中，其中已经达到第二阈值压力，设置第三速度。 因此，设置三个单独和唯一的操作状态。
附加地，在该实施例中，取决于第一与第二伺服活塞的表面面积，
可以调节第一与第二阈值压力。类似地，端口 42可连接至外部压力源， 例如比例7咸压盒(proportional pressure reducing cartridge )或参照三个 不同的压力源以在单元10内设置所需的压力的3位阀(3-position valv6)。
图7至9示出了轴向活塞液压装置10的第三实施例。在该实施例 中，伺服构件46是设置在端盖14的容腔34中的圆环。在该实施例中， 伺服活塞24的头部30具有环形凸缘64，其中所述凸缘从头部30朝 向伺服活塞24的第一端部26延伸。附加地，在该实施例中，端盖14 具有端盖座66，伺服构件46通过中间定位弹簧68被推压抵靠在所述 端盖座上。在如图9所示的实施例中，伺服构件46还可包括环形凸缘 70，其中所述凸缘从圆环66延伸以便与壳体2的止挡部58接合。伺 服活塞24的头部30的圆形凸缘64和伺服构件46包围伺服弹簧32。
在操作中，在如图9所示的第一状态中，伺服活塞24的头部30 被推压抵靠着端盖14的容腔34的端壁36。类似地，伺服构件46利 用中间定位弹簧68被推压抵靠着端盖座66。如图所示，在伺服活塞 24的环形凸缘64与伺服构件46之间存在第一距离X。
在设置成从如图9所示的第一状态移动时，轴向活塞液压装置10 在流体端口 42内提供压力，其克服伺服活塞弹簧32以将活塞头部36 从容腔34的端壁36移动离开。在活塞头部30移动第一距离X时，伺 服构件46接收并由活塞头部30的环形凸缘64接合，如图7所示。此 时，来自端口 42的压力不足以克服伺服弹簧32的弹簧推压力与中间 定位弹簧68的弹簧推压力的结合。因此，伺服活塞24以及因此摆盘 22的移动在摆盘22的最大角度与最小角度之间的角度被停止。在该 点，轴向活塞液压装置被认为处于第二状态中。
在轴向活塞液压装置IO需要安置在第三状态中时，附加的压力通 过压力端口 42设置到容腔34中，直至来自伺服弹簧32和中间定位弹 簧68的推压力被克服。此时，活塞头部30和伺服构件46开始朝向伺 服活塞24的头部30移动，从而伺服构件46与端盖座66脱离接合并 且活塞头部30从容腔34的端壁36移动第二距离Y。活塞头部30和 伺服构件46连续移动，直至伺服活塞24的第一端部26接合壳体12
10
的止挡部27 (见图1)或者伺服构件46的环形凸缘70接合壳体12的 第二止挡部58 (见图9)。在每个实施例中，在活塞头部30的移动在 最远离容腔34的端壁36的位置处停止时，轴向活塞液压装置被认为 处于第三状态中。体现了相对于容腔34的端壁36从最小至最大位移 的伺服活塞的总运动的位移被限定为如图所示的第二距离Y。
尽管在一个实施例中已经将伺服构件46说明为圆环，但是伺服构 件46可以是任意中间止挡部。具体地，中间止挡部通过中间定位弹簧 68抵靠着端盖14以已知的预装载方式被预装载。因而，在第一压力 下，在伺服活塞24与端盖12之间建立足够的力，以移动伺服活塞24，
直至伺服活塞坐靠着该中间止挡部。尽管由第一压力所产生的力足以 克服由伺服弹簧32所提供的预装载，但是第一压力并不足以克服由中 间定位弹簧68所施加的预装载，并且因而伺服活塞头部坐靠着中间止挡部。
在变位压力已经增加至第二较大的压力之后，存在足够的力以克 服中间定位弹簧68推压力，并且伺服活塞24响应于该力移动，直至 接触电机壳体12的止挡部27或58。因此，提供了另一实施例，其中 伺服构件46设置用于三个操作状态中的三个位置的电机功能。
因此，公开了一种轴向活塞液压装置10，其使用伺服构件46以 提供多个操作状态。具体地，在第一实施例中伺服罐被使用，在第二 实施例第二伺服活塞被使用并在第三实施例中中间伺服止挡部被使 用，在所有这些实施例中，设置三个操作状态。因此，可移动的伺服 构件46提供了这样一种结构，以实现针对摆盘式轴向活塞单元的三个 速度功能。通过具有3个速度，通过减小高扭矩运转速度抵消了扭矩 损失。此外，由于通过增加第三活塞而实现摆盘的增加的位移精度， 避免了与诸如履带车或滑移转向装载车的机器有关的失去踪迹的问 题。因此，所有所述的目的都已经被实现。
本领域技术人员应该理解的是，在不脱离本发明的范围精神的前 提下可以对该装置进行其它改型。所有这些改型和改变落入权利要求 书的范围内并将被认为由其覆盖。
权利要求
1.一种轴向活塞液压装置，包括壳体，在所述壳体中包含缸座，所述缸座具有往复活塞，所述往复活塞受摆盘的作用；第一伺服活塞，在其第一端部附近连接至所述摆盘；端盖，在所述端盖中设置有容腔，所述端盖固定至所述壳体；以及伺服构件，其中所述伺服构件设置在所述端盖的容腔内并接收所述伺服活塞以提供至少三个操作状态。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体和所述端 盖是一体的结构。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述摆盘处于最 大角度时，提供第一操作状态；在所述摆盘的运动在最大角度与最小 角度之间的角度处停止时，提供第二操作状态；并且在所述摆盘处于 最小角度时，提供第三操作状态。
4. 一种轴向活塞液压装置，包括壳体，在所述壳体中包含缸座，所述缸座具有往复活塞，所述往 复活塞受摆盘的作用；第一伺服活塞，在其第一端部附近连接至所述摆盘；端盖，在所述端盖中设置有容腔，所述端盖固定至所述壳体；以及第二伺服活塞，其中所述第二伺服活塞设置在所述端盖的容腔内 并接收所述伺服活塞以提供至少三个操作状态。
5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述壳体和所述端 盖是一体的结构。
6. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一伺服活塞 和所述第二伺服活塞在第一操作状态中接合所述端盖的容腔的端壁。
7. —种轴向活塞液压装置，包括壳体，在所述壳体中包含缸座，所述缸座具有往复活塞，所述往 复活塞受摆盘的作用；端盖，在所述端盖中设置有容腔，所述端盖固定至所述壳体；伺服活塞，在其第一端部附近连接至所述摆盘，并且第二端部延 伸成终止于设置在所述端盖的容腔内的伺服头部；以及中间伺服止挡部，其中所述中间伺服止挡部包围所述伺服活塞并 由于中间定位弹簧被推压抵靠着端盖座，以提供至少三个操作状态。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述壳体与所述端 盖是一体的结构。
9. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述活塞头部在第一操作状态中接合所述端盖的端壁。
10. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在由所述端口提 供的压力克服所述中间定位弹簧的推压力时，所述伺服活塞头部和中 间伺服止挡部移动直至所述中间伺服止挡部接合所述壳体的座，以在 第三状态中移动第二距离。
全文摘要
公开了一种轴向活塞液压装置。所述装置具有壳体，其中所述壳体使用伺服活塞，从而控制所述装置内摆盘的位移。通过使用壳体上端盖的容腔内设置的伺服构件，所述轴向活塞液压装置可以取决于摆盘的角度提供三个操作位置。
文档编号F04B27/10GK101358587SQ20081013114
公开日2009年2月4日 申请日期2008年7月30日 优先权日2007年7月31日
发明者A·T·贝克尔, 小B·J·霍瓦特 申请人:索尔-丹福斯公司