專利名稱：具有切口的轉子的制作方法
具有切口的轉子
背景技術：
液壓裝置對于將大量轉矩傳遞到遠程位置極為優異。通過在
擴展擺線單元內捕集加壓流體可以產生轉矩。通過轉子的齒和包圍定子 的凸葉之間的接觸來限定擺線單元。這種接觸將轉子和定子之間的壓力 弧分成一系列擺線單元。在低速、高轉矩擺線馬達中被認為重要的性能特點是容積效 率和平滑運轉。當馬達，特別是滑閥型的液壓馬達，在低速和高轉矩下 運轉時，如果存在大量泄漏，那么馬達傾向于劇烈運轉。這種不協調會 造成受擺線馬達驅動的相關設備的劇烈運轉。
發明內容
克服上述缺點的液壓裝置的一個例子包括轉子和定子。所述 轉子包括限定輪廓的多個齒。每個齒被齒軸分割。至少一個齒沿所述輪 廓包括內凹口和與所述內凹口隔開的外凹口 。所述凹口形成在所述齒軸 同一側的所述齒的外周面中。液壓裝置的另一個例子包括擺線裝置，所述擺線裝置包括具 有n個齒的轉子和具有n+l個凸葉的定子。隨著所述轉子相對于所述定 子轉動，所述轉子齒和所述定子凸葉相互合作以限定擴展和收縮流體腔。 每個齒被軸分割并包括在所述軸的第一側形成在外周面中的第一內凹 口、在所述軸的第二側形成在外周面中的第二內凹口、在所述軸的第一 側形成在外周面中的第一外凹口和在所述軸的第二側形成在外周面中的 第二外凹口。這種裝置的另一個例子包括擺線裝置，所述擺線裝置包括轉 子和定子。所述轉子包括限定輪廓的多個齒，所述定子包括多個凸葉， 隨著所述轉子相對于所述定子轉動，所述轉子齒和所述定子凸葉相互合/Mrl)1限？^;1^^壬口||/^始、〉右/^8& ffi^士i產&主口|1^被、、/存<±卩$句賴息/l、忽未口^寸》度
腔和最大容積過渡腔。每個齒被齒軸分割并在所述齒軸同一側沿所述輪 廓包括第一凹口和與所述第一凹口隔開的第二凹口。所述第一凹口被構 造成允許隨著所述最大容積過渡腔接近最大容積在所述最大容積過渡腔 和相鄰的擴展流體腔之間流體相通。所述第二凹口被構造成允許隨著所 述最小容積過渡腔接近最小容積在所述最小容積過渡腔和相鄰的收縮流 體腔之間流體相通。
圖1是擺線裝置的剖面圖。圖2是圖1的擺線裝置在轉子相對于定子轉動和環繞的第一 時刻(上止點)時的擺線組的示意剖面圖。圖3是圖l在第二時刻(下止點)時的視圖。圖4是圖2中示出的擺線組的一部分已經從上止點過渡到 1/168軌道之后的放大圖。圖5是圖4的圈住部分的放大圖。圖6是圖3中示出的擺線組已經從下止點過渡到1/168軌道 之后的放大圖。圖7是圖6的圈住部分的放大圖。圖8是圖1的擺線組的轉子的側視圖。圖9是圖8的轉子的一部分和圖1的擺線組的滾輪的放大圖。
具體實施例方式參照圖1，液壓擺線裝置IO包括殼體組件，該殼體組件包括 前殼體部12和后殼體部14。通過將螺栓(圖未示)插入在殼體部中形成的 螺栓孔16和18使這兩個殼體部相互連接。轉子組件22與后殼體部14 連接。在圖示實施例中，轉子組件22包括定子24和轉子26，下面將更 詳細說明。也被稱作傳動桿或擺動軸的擺動棒30在第一端32處與轉子26連接。可以通過花鍵連接使擺動棒30與轉子26連接，在本領域中這 是已知的。隨著轉子26轉動并相對于定子24環繞，擺動棒30的第一端 32轉動并相對于定子24環繞。擺動棒30的第二端34與輸出軸40連接。 輸出軸40包括沿其旋轉軸44排列的中央開口 42。通過花鍵連接使擺動 棒30與輸出軸40連接，在本領域中這是已知的。轉子26相對于定子24 的環繞運動轉變成輸出軸40繞其旋轉軸44的轉動運動。耐磨板50被夾 在后殼體部14和轉子組件22之間。耐磨板50包括與輸出軸40的旋轉 軸44徑向間隔的多個開口 52。耐磨板50中的開口 52按照本領域中已知 的方式與在轉子組件中形成的腔(擴展或收縮)相通。因此，開口52的數 量等于腔的數量。端板56象耐磨板50 —樣在擺線組件22的另一側與擺 線組件22連接。在圖示實施例中，端板56作為裝置IO的活動部件來封 閉殼體組件。當液壓裝置IO作為馬達運轉時，通過向轉子組件22的擴展 腔輸送加壓流體使輸出軸40轉動。當輸出軸40由例如汽油引擎或柴油 引擎等外部動力裝置驅動時，液壓裝置IO也可以作為泵運轉。第一端口 60 (示意性圖示)經通道64 (示意性圖示)與流體源(圖未示)和在后殼體部 14中形成的第一環形槽62相通。第一環形槽62從在后殼體部14中形成 的容納輸出軸40的中央開口 66徑向向外延伸，并與中央開口 66直接相 通。輸出軸40用作滑閥，它包括第一軸向槽70和第二軸向槽72。在本 領域中軸向槽也稱作定時槽或進給槽。第二軸向槽72與環形槽74相通， 環形槽74在輸出軸40中形成并靠近與輸出端76相對的一端，而輸出端 76與例如輪子或引擎等相關裝置連接。流體經轉子組件22的偏心線一側 的耐磨板50中的開口 52流入轉子組件22中的腔，并經偏心線另一側的 耐磨板50中的開口 52流出轉子組件22。第一環形槽62與在輸出軸40 中形成的第一軸向槽70選擇性地相通。通常，軸向排列的通道80(圖1 中顯示出一個)在后殼體部14的中央開口 66和耐磨板50中相配的開口 52之間延伸。軸向排列的通道80在與第一環形槽62軸向間隔的位置處 與后殼體部14的中央開口 66相通，而當輸出軸40轉動時通道80可以 與輸出軸40的軸向槽70和72相通。在后殼體部14中形成的第二環形 槽82與在輸出軸40中形成的第二組軸向槽72及耐磨板50中的開口 52 相通。后殼體部14中的第二環形槽82經通道86與出口端口 84(均示意性顯示在圖1中)相通。本領域技術人員可以理解流體通過這種液壓裝置 10的流動。參照圖2，轉子26 (示意性顯示在圖2中)包括n個齒112， 定子24 (示意性顯示在圖2中)包括n+l個凸葉114。每個齒包括在圖示 實施例中呈圓形的頂點或尖端112t和低谷112v (也參見圖8)。在圖示實 施例中，轉子26具有6個齒，定子24具有7個凸葉；然而，可以設置 不同數量的齒和凸葉。此外，在圖示實施例中，定子的凸葉是滾輪；然 而，定子可以是一體的，沒有活動部件。在擺線裝置中，為進行轉動和 環繞運動，轉子26在定子24內位于略微偏心的位置。圖示實施例被描 述作為馬達，其中轉子26繞旋轉軸120逆時針轉動(箭頭R)，并且繞定 子軸122順時針環繞。如果液壓裝置IO作為泵運轉，那么這些方向應倒 轉。轉子26具有外周面124，除了后面限定的切口或凹口之外， 外周面具有生成的形狀，通常稱作它的輪廓。已知轉子的輪廓包括僅在 轉子各齒的頂點和低谷處的變形點，即它不包括任何凹口。再參照圖示 實施例，隨著轉子26在定子24內轉動和環繞，轉子的齒112變化性地 接觸定子24的滾輪(上面稱作凸葉114)或極為接近，即，相距0.002-0.010 英寸，以限定擴展和收縮流體腔118。圖2示出轉子26相對于定子24 環繞和轉動運動的在本領域中稱作上止點的時刻，其中在圖2的6點鐘 位置所示出的流體腔118是關閉的(最小容積)。圖3示出轉子26相對于 定子24環繞和轉動運動的在本領域中稱作下止點的第二時刻。更具體而 言，圖3示出在12點鐘位置和最高容積時的流體腔118， 12點鐘位置是
返回(收縮)腔和壓力(擴展)腔之間的過渡。參照圖2和圖3，當擺線組位于上止點(圖2)和下止點(圖3) 時，下面將要說明的作用線通常限定擴展和收縮流體腔118的邊緣。參 照圖2，當擺線組位于上止點時，第一作用線130限定6點鐘位置的關閉 (最小容積)腔118的邊緣。第一作用線130與樞軸點132和滾輪114的中 央軸134相交，該樞軸點距離定子24的中央軸122基本上等于轉子26 的旋轉軸120從定子24的中央軸122偏移量的6倍(6是轉子齒的數量)。 由于轉子26的對稱性，也可以在偏心線136的另一側繪制作為第一作用
8線130的鏡像的額外作用線(圖未示)。這些作用線通常限定關閉腔的邊緣。在圖3中，當擺線組位于下止點時，三條作用線140、 142 和144圖示于轉子26的偏心線136的一側。由于轉子26的對稱性，也 可以在偏心線136的另一側繪制作為已示出的作用線的鏡像的額外三條 作用線(圖未示)。每條作用線140、 142和144與樞軸點132和各滾輪114 的中央軸134相交，該樞軸點相對于它在圖2中示出的位置已經移動， 但距離環繞軸122仍然基本上等于旋轉軸120從環繞軸122偏移量的6 倍，這些作用線通常限定各流體腔的邊緣。更具體而言，第二作用線140 和第三作用線142限定收縮腔118 (在圖3中具體稱作腔B)，第三作用線 142和第四作用線144限定在特定時刻與返回端口 84 (圖l)直接相通的收 縮腔。在圖示實施例中，轉子26的每個齒112沿著轉子的輪廓被間 隔地切去一部分，例如包括凹口。在圖示實施例中，轉子的每個齒具有 相同構造；然而，本發明不限于具有相同構造的每個齒。再參照圖2，每個齒112被從轉子26的旋轉軸120發散的中 心齒軸150 (為清楚起見，僅在圖2的4點鐘位置示出一個中心齒軸)分成 兩半。每個齒112包括置于齒軸150兩側的兩個內凹口 152。每個內凹口 152向內，即朝著轉子26的中央軸120延伸約0.002 約0.010英寸。每 個齒112還包括置于齒軸150兩側的兩個外凹口 154。每個外凹口 154 向內，即朝著轉子26的中央軸120延伸約0.002~約0.010英寸。在圖示實施例中，凹口的邊緣通常由作用線限定。參照圖2， 第一作用線130限定外凹口 154的外邊緣156 (相對于齒軸)。由于齒軸 150將齒分成兩半，并且轉子關于偏心線136對稱，因而可以確定相對的 外凹口的外邊緣。參照圖3，第二作用線140限定外凹口 154的內邊緣158(相 對于齒軸)。第三作用線142限定內凹口 152的外邊緣162(相對于齒軸)。 第四作用線144限定內凹口 152的內邊緣164。由于各齒關于將每個齒分 成兩半并延伸通過轉子26的旋轉軸120的各自齒軸對稱，而且轉子26
9關于偏心線136對稱，因而各個凹口的所有邊緣均被限定。上述每個凹口可以延伸到轉子26的整個深度，即軸向尺寸。 此外，上述每個凹口可以僅延伸到轉子的深度的一部分，因而在轉子的 輪廓中限定缺口。此外，在沿著轉子的輪廓的同一位置可以設置多于一 個的缺口。轉子的輪廓形狀可以略微不同于僅包括切口的典型輪廓。例 如，在齒頂點區域中，轉子可以略微過度成型，例如轉子輪廓可以延伸 超出典型輪廓0.0001-0.0002英寸。內凹口和外凹口之間的轉子輪廓部分 可以略微成型不足，例如轉子輪廓可以從典型轉子輪廓向內延伸 0.0002-0.0003英寸。過度成型的部分可以促進流體腔的關閉，而成型不 足的部分可以允許定子滾輪松弛和潤滑。轉子輪廓的變化也提供了更平 滑的過渡。上述每個凹口可以沿著輪廓延伸并超出通常限定各凹口邊 緣的相應作用線一定距離，例如0.005英寸。換句話說，可以存在凹口 超出作用線的略微重疊，以限定偏移。這種略微重疊促進了擺線裝置中 相鄰流體腔之間的流體相通，下面將更詳細地說明。如果存在略微重疊， 那么相鄰的內凹口和外凹口(各凹口可以周向間隔，即沿著輪廓，且可以 軸向間隔，即沿著深度)之間的平臺112/(圖8)關閉裝置的流體腔118。與 在齒軸的每一側上具有一個凹口的轉子相比，平臺112/還可以提高轉子 的耐久性。參照圖2，當轉子在上止點時，覆蓋在后殼體部14 (圖l)中 的軸閥槽70 (圖l)剛剛開始關閉。如果擺線裝置在高壓力下運轉，那么 與轉子連接的傳動桿30 (圖l)可以扭轉達到4或5度，這可以導致不正 確的定時。在圖示實施例中，在閥槽已經關閉之后，通過一個內凹口 152 (參見圖4和圖5，示出了從上止點過渡到1/168軌道之后)，從加壓的擴 展腔A (在圖2中通常位于2點鐘位置和3點鐘位置之間)通向最大容積 過渡腔MVT (在圖2的12點鐘位置處的滾輪114沿順時針方向)以調節 定時誤差。流體可以沿箭頭170所示的方向運行通過內凹口 152 (圖5)， 從而在閥槽70 (圖l)已經關閉之后繼續將加壓流體供應到接近的充分擴 展的腔MVT。
參照圖3，當轉子在下止點時，覆蓋在后殼體部14 (圖l)中 的軸閥槽72(圖l)剛剛開始關閉。在關閉之后，通過一個外凹口154(也 參見圖6和圖7，示出了從下止點過渡到1/168軌道之后)，變成最小(最 低)容積過渡腔LVT(在圖3的6點鐘位置處的滾輪114沿順時針方向)的 腔通向收縮腔B。流體可以沿箭頭172所示的方向通過外凹口 154 (圖7)， 從而在閥槽72 (圖l)已經關閉之后繼續將返回流體供應到腔B。參照圖8和圖9，轉子26還可以包括在第二作用線140和第 三作用線142之間切出的中間凹口 180。換句話說，中間凹口 180形成在 內凹口 152和外凹口 154之間。如圖8所示，中間凹口從轉子的每一面 軸向向內延伸尺寸X，大約為轉子的深度(即軸向尺寸)的20%。與在齒軸 的每一側僅提供一個凹口相比，通過在齒軸的每一側提供多于一個的凹 口，可以更有效地計量相鄰流體腔之間運行的流體體積。通過在凹口之 間提供平臺，例如，通常沿著轉子原始輪廓的那部分，可以提高允許流 體通過相鄰腔的轉子的耐久性。己經參照一個實施例說明了一種降低流體腔中的壓力峰值 的擺線裝置。本發明不僅僅局限于上述公開的實施例。相反，本發明由 所附權利要求書和其等同物限定。
權利要求
1. 一種擺線裝置，包括轉子和定子，所述轉子包括限定輪廓的多個齒，每個齒被齒軸分割，至少一個齒沿所述輪廓包括內凹口和與所述內凹口隔開的外凹口，所述凹口形成在所述齒軸同一側的所述至少一個齒的外周面中。
2. 如權利要求l所述的擺線裝置，其中所述至少一個齒包括額外的內凹口和額外的外凹口，每個額外的內凹口和額外的外凹口相對于上述 內凹口和外凹口在所述齒軸的另一側上。
3. 如權利要求2所述的擺線裝置，其中每個所述凹口的邊緣通常由 所述擺線裝置的作用線限定。
4. 如權利要求3所述的擺線裝置，其中至少一個凹口的至少一個邊 緣從作用線偏移一定距離。
5. 如權利要求l所述的擺線裝置，其中所述至少一個齒包括設置在 所述內凹口和所述外凹口之間的中間凹口。
6. 如權利要求5所述的擺線裝置，其中所述中間凹口從所述轉子的 端面延伸至所述轉子深度的大約20%。
7. 如權利要求l所述的擺線裝置，其中所述內凹口和所述外凹口中 的至少一個延伸至所述轉子的整個深度。
8. 如權利要求1所述的擺線裝置，其中所述內凹口和所述外凹口中 的至少一個延伸至所述轉子整個深度的一部分。
9. 如權利要求l所述的擺線裝置，其中所述齒軸將所述至少一個齒 分成兩半。
10. —種液壓裝置，包括擺線裝置，包括具有n個齒的轉子和具有n+l個凸葉的定子，隨著所述轉子相對于所述定子轉動，所述轉子齒和所述定子凸葉相互合作以 限定擴展和收縮流體腔，每個齒被軸分割并包括在所述軸的第一側形成 在外周面中的第一內凹口、在所述軸的第二側形成在外周面中的第二內 凹口、在所述軸的第一側形成在外周面中的第一外凹口和在所述軸的第 二側形成在外周面中的第二外凹口 。
11. 如權利要求IO所述的裝置，其中n個齒包括第一齒和鄰近所述 第一齒的第二齒，在所述轉子相對于所述定子運動過程中的某一時刻， 至少一個所述流體腔通常限定在所述第一齒的第一外凹口的內邊緣和所 述第二齒的第一內凹口的外邊緣之間。
12. 如權利要求ll所述的裝置，其中n個齒包括鄰近所述第二齒的 第三齒，在所述轉子相對于所述定子運動過程中的某一時刻，至少一個 所述流體腔通常限定在所述第二齒的第一內凹口的外邊緣和所述第三齒 的第一內凹口的內邊緣之間。
13. 如權利要求12所述的裝置，其中n個齒包括鄰近所述第三齒的 第四齒，在所述轉子相對于所述定子運動過程中的某一時刻，至少一個 所述流體腔通常限定在所述第三齒的第一內凹口的內邊緣和所述第四齒 的第二內凹口的內邊緣之間。
14. 如權利要求IO所述的裝置，其中n個齒包括第一齒，在所述轉 子相對于所述定子運動過程中的某一時刻，所述第一齒的第一外凹口的 外邊緣和所述第一齒的第二外凹口的外邊緣通常都限定關閉的流體腔。
15. —種擺線裝置，包括轉子和定子，所述轉子包括限定輪廓的多 個齒，所述定子包括多個凸葉，隨著所述轉子相對于所述定子轉動，所 述轉子齒和所述定子凸葉相互合作以限定擴展和收縮流體腔，所述擴展和收縮流體腔包括最小容積過渡腔和最大容積過渡腔，每個齒被齒軸分 割并在所述齒軸同一側沿所述輪廓包括第一凹口和與所述第一凹口隔開 的第二凹口 ，所述第一凹口被構造成允許隨著所述最大容積過渡腔接近 最大容積在所述最大容積過渡腔和相鄰的擴展流體腔之間流體相通，所 述第二凹口被構造成允許隨著所述最小容積過渡腔接近最小容積在所述 最小容積過渡腔和相鄰的收縮流體腔之間流體相通。
16. 如權利要求15所述的擺線裝置，其中所述第一凹口設置成沿所 述輪廓比所述第二凹口更接近所述齒軸。
17. 如權利要求15所述的擺線裝置，還包括設置在所述第一凹口和所述第二凹口之間的中間凹口 。
18. 如權利要求17所述的擺線裝置，其中所述中間凹口從所述轉子 的一面僅延伸到所述轉子整個深度的一部分。
19. 如權利要求15所述的擺線裝置，其中所述凹口僅延伸至所述轉 子的軸向尺寸的一部分。
20. 如權利要求15所述的擺線裝置，其中所述凹口至少基本上延伸 至所述轉子的整個軸向尺寸。
全文摘要
一種擺線裝置，它包括轉子和定子，所述轉子包括限定輪廓的多個齒，每個齒被齒軸分割。至少一個齒沿所述輪廓包括內凹口和與所述內凹口隔開的外凹口。
文檔編號F01C1/02GK101466918SQ200780021993
公開日2009年6月24日 申請日期2007年6月13日 優先權日2006年6月15日
發明者霍利斯·N·小懷特 申請人:懷特驅動產品有限公司