液壓系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有冷卻系統的液壓馬達。該液壓馬達包括定子、在該定子內轉動并環繞的轉子、與該轉子連接的傳動桿和與該定子連接的殼體。該殼體包括工作流體進入端口、工作流體退出端口、冷卻流體進入端口和冷卻流體退出端口。每個端口延伸通過該殼體并被配置成與不同的相關外部流體管線連接。加壓的流體進入該工作流體進入端口以在到達該工作流體退出端口的途中使該轉子轉動并環繞。冷卻流體端口在該殼體內與該工作流體進入端口和該工作流體退出端口隔離。
【專利說明】液壓系統
本申請是申請日為2009年6月5日、發明名稱為“擺線馬達的冷卻系統”的第200910146979.2號專利申請的分案申請。
相關申請的交互參照
[0001]本申請要求2008年6月5日提交的美國臨時申請N0.61/059，064和2009年5月29日提交的美國申請N0.12/474，339的優先權，在此引入它們的全部內容作為參考。
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種用于推動車輛的液壓系統。更具體而言，本發明涉及一種包括擺線馬達的液壓系統。
【背景技術】
[0003]用于推進駕乘式剪草機和其他小型車輛的液壓系統包括與液壓馬達連接的泵。泵用于將加壓流體(例如油)輸送到液壓馬達。液壓馬達將來自泵的加壓油流的能量轉換成用于傳遞旋轉運動以推進駕乘式剪草機的扭矩和速度。由于液壓馬達持續工作，馬達運動部件產生的摩擦力可能會導致工作溫度高。冷卻馬達可以提高馬達的壽命以及提高工作效率。
[0004]在液壓系統中眾所周知的是，在壓力下導入冷卻油以驅動液壓馬達的輸出軸。在一種這樣的已知液壓系統中，冷卻油被導入馬達，更具體而言被導入擺線馬達中的擺線組。油通過馬達的泄油口從馬達退出。液壓馬達也可以被制造成包括加壓的中央開口，即液壓馬達不包括泄油口，這樣使得這種已知的冷卻系統不適于這種類型的馬達。

【發明內容】

[0005]本發明提供一種可以克服上述缺點的具有冷卻系統的液壓馬達，所述液壓馬達包括定子、在所述定子內轉動并環繞的轉子、與所述轉子連接的傳動桿和與所述定子連接的殼體。所述殼體包括工作流體進入端口、工作流體退出端口、冷卻流體進入端口和冷卻流體退出端口。每個端口延伸通過所述殼體并被配置成與不同的相關外部流體管線連接。加壓的流體進入所述工作流體進入端口以在到達所述工作流體退出端口的途中使所述轉子轉動并環繞。所述冷卻流體端口在所述殼體內與所述工作流體進入端口和所述工作流體退出端口隔離。
[0006]可以克服上述缺點的液壓系統的一個例子包括液壓馬達、泵、連接所述泵與所述液壓馬達以用于驅動和用于冷卻所述馬達的流體管線和與至少一條所述流體管線連接的油冷卻器。所述馬達包括:殼體部，包括工作流體進入端口和工作流體退出端口 ；與所述殼體部連接的擺線組，包括轉子和定子；與所述轉子連接的傳動桿；與所述傳動桿連接的輸出軸；和與所述殼體部連接并封閉所述殼體部一端的端板。當流體在所述工作流體進入端口和所述工作流體退出端口之間流經所述馬達時，所述轉子在所述定子內轉動并環繞。所述端板包括冷卻流體進入端口、冷卻流體退出端口和形成在所述端板內表面上的槽。所述槽在所述殼體內與所述工作流體進入端口和所述工作流體退出端口隔離，使得當所述冷卻流體流經所述馬達時，通過所述冷卻流體進入端口進入所述槽和通過所述冷卻流體退出端口退出的冷卻流體沒有通過所述工作流體進入端口進入或通過所述工作流體退出端口退出。
[0007]—種可以被操作以冷卻擺線馬達的擺線馬達的端板，所述端板包括:基本上平的內表面、從所述內表面延伸進所述端板的槽、從所述端板的外表面延伸進所述端板的冷卻流體進入端口和從所述端板的外表面延伸進所述端板的冷卻流體退出端口。所述基本上平的內表面被配置成接觸相關擺線馬達的部件的平面。當所述端板與所述相關的擺線馬達連接時，所述端板的外表面與外界環境接觸。所述冷卻流體進入端口與所述槽流體連通。所述冷卻流體退出端口也與所述槽流體連通。
[0008]降低擺線裝置內壓力不平衡的液壓馬達的一個例子包括:殼體部，包括進入端口、退出端口和中央開口 ；與所述殼體部連接的定子；當加壓的流體被導入所述進入端口時在所述定子內轉動并環繞的轉子；與所述轉子連接的傳動桿；與所述傳動桿連接并配置在所述中央開口中的輸出軸；與所述殼體部連接的端板；平衡板；和被限制在所述平衡板和所述端板之間的球。所述轉子包括在所述轉子的前側上的前閥槽、在所述轉子的后側上的后外槽、在所述轉子的后側上的后內槽和連接所述后外槽與所述前閥槽并經過所述轉子的通道。所述平衡板接觸所述轉子的后側。所述平衡板配置在所述轉子和所述端板之間。所述平衡板包括從所述板的第一平面向內延伸的梭腔、從所述板的第二平面向內延伸進所述梭腔的外通道、從所述板的第二平面向內延伸進所述梭腔的內通道、鄰近所述外通道的外閥座和鄰近所述內通道的內閥座。當所述轉子在所述定子內轉動并環繞時，所述轉子的后外槽掃過所述平衡板，使得所述平衡板中的所述外通道與所述轉子上的所述后外槽連接，并且所述轉子上的所述后內槽保持與所述中央開口的流體連通。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1示意性示出一種液壓系統，其包括泵、液壓馬達、油冷卻器和連接泵與液壓馬達的流體管線。
[0010]圖2是圖1所示的液壓馬達的剖視圖。
[0011]圖3是圖1所示的馬達的端板的平面圖(外側)。
[0012]圖4是沿圖3的線4-4的剖視圖。
[0013]圖5是圖3所示的端板的平面圖(內側)。
[0014]圖6是圖4 一部分的放大圖。
[0015]圖7是圖1所示的馬達的平衡板的平面圖(轉子組側)。
[0016]圖8是沿圖7的線8-8的剖視圖。
[0017]圖9是圖7所示的平衡板的平面圖(端板側)。
【具體實施方式】
[0018]圖1示意性示出可以用于推進駕乘式剪草機的液壓系統。圖1中的液壓系統可以用于推進其他小型地面車輛。該液壓系統包括液壓馬達10和經由流體管線與該液壓馬達連接的泵12。該流體管線連接泵12與液壓馬達10以用于驅動和用于冷卻馬達。該液壓系統還包括油冷卻器14 (例如散熱器)和貯存器16。在圖1中，用于推進馬達的泵12和馬達10之間的連接是閉合回路，其可能導致馬達10的工作溫度高。當馬達10用于驅動剪草機的輪子時尤其是這種情況。因此，希望提供一種用于冷卻液壓馬達的冷卻系統。
[0019]液壓系統的泵12是常規類型的泵，其包括主泵20和輔助泵22。主泵20是變排量泵，圖1所示的輔助泵可以是與變排量泵一起使用的供給泵。在圖1所示實施例中的變排量泵20和供給泵22均由輸入軸24驅動，該輸入軸與剪草機的發動機(圖未示)連接。這些泵20和22是常規的，因此不需要進一步說明。
[0020]圖1所示的流體管線可以包括工作流體管線和冷卻流體管線。第一工作流體管線30連接主泵出口 32 (示意性示出)與馬達10的工作流體進入端口 34(在圖1中被螺帽蓋住)。第二工作流體管線36連接主泵進口 38 (示意性示出)與液壓馬達10的工作流體退出端口 42 (在圖1中被螺帽蓋住)。主泵20、工作流體管線30和36以及馬達10限定了可能導致馬達的工作溫度高的閉合回路。其他元件，例如過濾器，可以設置在連接主泵20與馬達10的回路中。
[0021]圖1所示的流體管線還包括連接輔助泵出口 52 (示意性示出)與冷卻流體進入端口 54的第一冷卻流體管線50。第二冷卻流體管線56連接輔助泵進口 58 (示意性示出)與冷卻流體退出端口 62。油冷卻器14與至少一條冷卻流體管線連接。如圖1所示，在所示實施例中，油冷卻器14與用于連接輔助泵進口 58與冷卻流體退出端口 62的第二冷卻流體管線56連接。
[0022]從圖1中明顯可以看出，推進馬達10的流體，即工作流體，與冷卻馬達的流體隔離開(除了由供給泵22輸送至變排量泵20的少量流體之外)。在馬達自身內，推進馬達10的流體與冷卻馬達的流體隔離開。換言之，通過冷卻流體進入端口 54進入馬達10的流體流經馬達沒有通過馬達的工作流體出口 42退出。相反，通過冷卻流體進入端口 54進入的流體通過冷卻流體退出端口 62退出，并且沒有與流經馬達以推進馬達的流體混合。馬達的內部部件更詳細地顯示在圖2中。在另一種配置中，在工作流體管線30，36上可以設置配件。第一冷卻流體管線50可以與第一工作流體管線30和冷卻流體進入端口 54連接，而不是連接輔助泵出口 52與冷卻流體進入端口 54。同樣，第二冷卻流體管線56可以與第二工作流體管線36和冷卻流體退出端口 62連接。在這種情況下，可以不設置輔助泵22。
[0023]參照圖2，液壓馬達10包括殼體，該殼體包括前殼體部70和與該前殼體部連接的端板72。該殼體限定了圖1中可見的工作流體進入端口 34、工作流體退出端口 42、冷卻流體進入端口 54和冷卻流體退出端口 62。對于圖示實施例更具體的是，工作流體進入端口34和工作流體退出端口 42形成在前殼體部70中，冷卻流體進入端口 54和冷卻流體退出端口 62形成在端板72中。每個端口 34，42，54和62延伸通過殼體，并被配置成與不同的外部流體管線連接。
[0024]液壓馬達10還包括與前殼體部70和端板72連接的擺線組74。該擺線組包括轉子76和定子78。轉子76在定子78內轉動并環繞。定子78與殼體連接。
[0025]在圖2示出的實施例中，轉子76包括在轉子鄰近歧管84的前平面80上的環形前閥槽82。前閥槽82經由通道92 (示意性示出)與設置在轉子76鄰近平衡板88的后平面90上的環形后外槽86連接。后內槽94 (也是環形的)從后外槽86徑向向內配置，并形成在轉子76的同一后表面90上。下面更詳細地說明這些槽和通道的功能。[0026]繼續參照圖2，多個螺栓100(圖2中僅看到一個)將端板72、平衡板88、擺線組74和歧管84與前殼體部70連接。前殼體部70包括中央開口 102，在圖示實施例中，中央開口 102與工作流體進入端口 34或工作流體退出端口 42連接。傳動桿104與轉子76連接并配置在前殼體部70的中央開口 102內。輸出軸106與傳動桿104連接并至少部分地配置在中央開口 102內。圖2所示的輸出軸106與制動組件108連接，也可以與剪草機的輪子(圖未示)連接。在液壓馬達10的操作過程中，前殼體部70的中央開口 102可能處于壓力下，從而使得圖2所示的馬達10不適于泄油口。因此，提供用于冷卻馬達10的另一種機制。
[0027]參照圖3-6，端板72包括冷卻流體端口 54和62，每一個端口與從緊靠平衡板88的內平面114在端板72中磨銑、車削或機械加工而形成的環形冷卻槽112連通(參見圖2)。冷卻流體進入端口 54和冷卻流體退出端口 62從端板的外表面110延伸進端板72。當端板72與馬達10的其余部分連接時，外表面110與外界環境接觸。在圖5中相對于端板72和槽112的中心從端口 54沿順時針方向測量，冷卻流體端口 54和62彼此成角度地偏置大約160°。換言之，冷卻流體進入端口 54與冷卻流體退出端口 62繞環形槽112間隔至少約160°。兩端口的間隔避免了圖1所示的冷卻回路出現短路。冷卻流體端口 54和62可以彼此設置的更近；然而，在這樣的配置中，可能需要阻斷兩端口間的最近通路之間的環形槽112，以防止冷卻流體短路。例如，顯示在槽112中的壁116用于阻斷在冷卻流體進入端口 54和冷卻流體退出端口 62之間沿一個方向的流動。
[0028]環形外密封凹口 120從環形冷卻槽112徑向向外偏置。環形外密封凹口 120收容密封件122 (圖2)，以將冷卻槽112與外界環境隔離。環形內密封凹口 124從冷卻槽112徑向向內配置，并收容密封件126 (圖2)，以將冷卻槽112與流經馬達10而驅動輸出軸106的工作流體隔離(圖2)。換言之，各密封件將馬達中的冷卻流體與工作流體隔離。密封件122和126也將冷卻槽112中的流體與液壓馬達的轉動部件隔離。換言之，槽112在馬達殼體內與工作流體進入端口 34和工作流體退出端口 42隔離，使得通過冷卻流體進入端口 54進入槽112的流體沒有通過工作流體進入端口 34進入，也沒有通過工作流體退出端口 42退出。
[0029]環形內密封凹口 124小于用于密封端板與平衡板的已知的密封凹口。由于內密封凹口 124的面積較小，可以減小作用在端板72和平衡板88上的力。這樣提高了輸出軸106的扭矩工作能力，因為機械阻力減小。此外，馬達10工作時沒有象具有較大這種凹口的馬達那樣熱。在圖示實施例中，環形內密封凹口 124沿徑向測量的寬度為約0.120英寸，沿軸向測量的深度為約0.058英寸。
[0030]再次參照圖1，包括供給泵22和連接供給泵與端板72的冷卻流體管線50和56的冷卻回路通過將冷卻油導入液壓馬達的端板而冷卻液壓馬達。如圖2所示，端板72鄰近擺線組74和平衡板88，它們通常是馬達10的最熱部件。油被抽入冷卻流體進入端口 54并流入冷卻槽112。油從冷卻流體退出端口 62退出，在途中經過散熱器14，以在油返回進入供給泵22之前冷卻油。這與在壓力下導入冷卻油以驅動液壓馬達輸出軸的已知液壓馬達冷卻系統大不相同。在已知的液壓馬達冷卻系統中，冷卻油被導入馬達，并通過馬達的泄油口從馬達退出。由于圖1和圖2所示的馬達10具有加壓的中央開口，因此其不包括泄油口，這樣使得已知的冷卻系統不適于這種馬達。然而，本發明公開的冷卻系統也可以與包括泄油口的液壓馬達一起工作。
[0031]圖1所示的回路將用于冷卻馬達的油與用于驅動馬達的油分開。冷卻通道112顯示在端板72中。馬達10，尤其是馬達的殼體，可以包括限定在殼體中并與冷卻流體端口連通的冷卻通道。例如，與冷卻通道112相似的冷卻通道可以形成在馬達的其他部件中，如平衡板88、定子78、歧管84等。
[0032]圖7-9示出液壓馬達10的平衡板88。平衡板88包括從板88的后平面132朝著板的前平面134軸向向內延伸的梭腔130。外通道136從前內表面134向內延伸進梭腔130。內通道138也從前表面134向內延伸進梭腔130。外閥座142形成在腔130中并鄰近外通道136。內閥座144也形成在腔130中并鄰近內通道138。再次參照圖2，止回球150設置在梭腔130中，并被限制在平衡板88和端板72之間。
[0033]當轉子76在定子78內轉動并環繞時，轉子76上的環形外槽86掃過平衡板88，使得平衡板88中的外通道136與轉子76上的環形外槽86連接。形成在平衡板88中的內通道138保持轉子76的中央開口與前殼體部70的中央開口 102之間的流體連通。因此，當轉子76的中央開口處于相對較高壓力下時，球150被推離閥座144(圖8)，并被導向閥座142。當轉子的中央開口用作馬達的出口時(相對較低壓力)，球150位于閥座144上。
[0034]上面詳細地說明了液壓馬達和液壓馬達系統。經閱讀并理解上述詳細說明后，可以對其作出修改和變化。本發明不僅限于上述實施例。相反，本發明由所附權利要求書和其等同物寬泛地限定。
【權利要求】
1.一種液壓系統,包括: 液壓馬達，包括 殼體部，包括工作流體進入端口和工作流體退出端口； 與所述殼體部連接的擺線組，包括轉子和定子，當流體在所述工作流體進入端口和所述工作流體退出端口之間流經所述馬達時，所述轉子在所述定子內轉動并環繞； 與所述轉子連接的傳動桿； 與所述傳動桿連接的輸出軸；和 與所述殼體部連接并封閉所述殼體部一端的端板，所述端板包括冷卻流體進入端口、冷卻流體退出端口和形成在所述端板內表面上的槽，所述槽在所述殼體內與所述工作流體進入端口和所述工作流體退出端口隔離，使得當所述冷卻流體流經所述馬達時，通過所述冷卻流體進入端口進入所述槽和通過所述冷卻流體退出端口退出的冷卻流體沒有通過所述工作流體進入端口進入或通過所述工作流體退出端口退出； 泵，包括泵進口和泵出口 ； 流體管線，連接所述泵與所述液壓馬達以用于驅動和用于冷卻所述液壓馬達；和 與至少一條所述流體管線連接的油冷卻器。
2.如權利要求1所述的液壓系統，其中所述油冷卻器的位置使得通過所述冷卻流體退出端口離開所述液壓馬達的流體流過所述油冷卻器。
3.如權利要求1所述的液壓系統，其中所述泵包括主泵和輔助泵，所述主泵包括主泵進口和主泵出口，所述輔助泵包括輔助泵進口和輔助泵出口。
4.如權利要求3所述的液壓系統，其中所述流體管線包括連接所述主泵出口與所述工作流體進入端口的第一工作流體管線、連接所述主泵進口與所述工作流體退出端口的第二工作流體管線，它們一起限定閉合回路。
5.如權利要求4所述的液壓系統，其中所述流體管線包括連接所述輔助泵出口與所述冷卻流體進入端口的第一冷卻流體管線和連接所述輔助泵進口與所述冷卻流體退出端口的第二冷卻流體管線，其中所述油冷卻器與至少一條所述冷卻流體管線連接。
6.如權利要求5所述的液壓系統，其中所述輔助泵安裝在所述主泵上，并將流體從貯存器供給到所述主泵。
【文檔編號】F15B15/18GK103498827SQ201310361678
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2009年6月5日 優先權日:2008年6月5日
【發明者】戴格瑞·理查德 申請人:懷特驅動產品有限公司