具有用于增加扭矩的安装配置的液压泵或马达的制作方法

1.本发明涉及用在发动机组件等中的液压泵或马达。具体地，本发明涉及一种用于这种泵或马达的安装配置，其允许泵或马达的轴适应增加的扭矩。


背景技术：

2.发动机组件通常采用液压泵或马达，其提供高压处的液压油，或将高压或高流速处的液压油转换成由轴提供的高扭矩。一些液压泵或马达联接到风扇，该风扇使空气移动通过散热器以冷却用于冷却发动机的冷却流体。增加冷却系统的冷却效率的一种方式是使风扇运行得更快，需要更多的扭矩，并且典型地需要更大的液压马达和/或泵。
3.然而，在发动机舱中可能存在有限的空间，和/或使用较大的液压马达和/或泵可能更昂贵，使得使用这种马达和/或泵变得不切实际。而且，可能期望在不显著改变发动机的设计的情况下用更鲁棒的马达来改装已经在实地使用的发动机。
4.可以看出，目前在发动机的冷却系统的改进的冷却效率与液压马达的成本和/或尺寸之间存在折衷。


技术实现要素：

5.提供了根据本发明的实施例的一种具有用于与凹形安装构件配合的安装配置的液压泵或马达，以提供容纳增加的扭矩的组件。该组件可以包括限定纵向轴线的轴、从纵向轴线向上且正交地延伸的y轴、以及与纵向轴线和y轴正交地延伸的x轴；壳体，其限定第一纵向端、第二纵向端和从第一纵向端朝向第二纵向端延伸的空腔；以及多个机械部件，其包括设置在空腔中的一个液压相互作用部件。轴可以从空腔延伸经过壳体的第一纵向端，并且安装凸缘可以设置在壳体的第一纵向端处。该安装凸缘可以限定一对螺栓接收槽，该对螺栓接收槽沿轴的任一侧上的x轴设置，并且该对螺栓接收槽可以各自限定彼此间隔x尺寸的半径中心。导向突起部可以远离安装凸缘纵向地延伸，限定导向突起部直径，并且x尺寸与导向突起部直径的比率可以在1.1至1.5的范围内。此外，可以设置凹形安装构件，该凹形安装构件限定与导向突起部配合的导向突起部接收空腔、与半径中心对齐的第一螺纹孔、以及与半径中心对齐的第二螺纹孔。
6.设置凹形安装构件，该凹形安装构件经配置与根据本发明的实施例的液压泵或风扇配合。该构件可以包括本体和第一螺纹孔，该本体限定限定空腔直径的突起部接收空腔，该第一螺纹孔限定第一螺纹孔直径。空腔直径与第一螺纹孔直径的比率可以在8.0至8.15的范围内。
7.根据本发明的另一实施例的一种经配置与液压泵或风扇配合的凹形安装构件可以包括：本体，其限定限定空腔直径的突起部接收空腔；第一螺纹孔；以及第二螺纹孔，其与第一螺纹孔间隔中心到中心最小距离。中心到中心最小距离与空腔直径的比率可以在1.30至1.35的范围内。
附图说明
8.结合在本说明书中并且构成其一部分的附图示出了本发明的若干实施例，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
9.图1是根据本发明的各种实施例的可以使用发动机的液压挖掘机的透视图，该发动机采用具有用于处理增加的扭矩的安装配置的液压泵或马达。
10.图2是图1的挖掘机的发动机自身的示意图，示出了为液压风扇马达提供动力的发动机液压泵。
11.图3是单独示出的图2的液压风扇泵的透视图。
12.图4是图3的液压风扇泵的左侧视图，描绘了其安装凸缘、螺栓槽和导向环。
13.图5是图3的液压风扇泵的前截面视图，示出了围绕导向突起部的周边周向地延伸的槽中的o形环。
14.图6是与凹形安装构件配合的根据本发明的另一实施例的液压风扇泵的透视图。
15.图7是图6的液压风扇泵和凹形安装构件的截面侧视图。
16.图8是图6的液压风扇泵的左侧视图，示出了没有凹形安装构件。
17.图9是图6的凹形安装构件的右侧视图，示出了没有泵。
18.图10是图9的凹形安装构件的截面视图。
具体实施方式
19.现在将详细参考本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出。只要可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的零件。在一些情况下，附图标记将在本说明书中指示，并且附图将示出附图标记后面跟有字母，例如100a、100b，或者上标符号，例如100'、100”等。应当理解，紧跟在附图标记之后的字母或上标符号的使用指示这些特征类似地成形并且具有类似的功能，这是几何形状关于对称平面成镜像时的常见情况。为了便于在本说明书中进行说明，字母和上标符号通常不包括在本文中，而是可以在附图中示出，以指示在本书面说明书中讨论的具有类似或相同功能或几何形状的特征的重复。
20.将讨论根据本发明的各种实施例构造的液压泵或马达组件、液压风扇马达组件和发动机组件的各种实施例，这些实施例可以打破泵或马达的尺寸/成本与扭矩的输出/输入之间的前述折衷，以增加发动机的冷却能力。现在，将首先讨论可以采用诸如液压挖掘机的实施例的示例性机器，应该理解，包括电动柴油发动机、推土机或在海洋、运土、建筑和采矿工业中使用的其它重型设备的任何合适的机器可以使用这些实施例。
21.从图1开始，示出了这种作业机器20，其可以包括经配置向机器提供动力的发动机22，诸如但不限于柴油发动机、汽油内燃发动机、天然气发动机、电动马达和其它已知的动力产生源或其组合。此外，机器20的实施例包括为发动机22提供支撑的框架24、操作员室26和作业机器20的其它此类部件。此外，操作员室26限定完全封闭的区域，或者在一些情况下为半封闭的，以便机器20的操作员在操作机器时坐在和/或站在其中。
22.附加地，操作员室26通常经配置包括一组操作控制器28，诸如但不限于操纵杆、脚踏板、杠杆、方向盘和其它这种控制器。操作控制器28由操作员操纵以控制和操纵作业机器20。在一些实施例中，操作员室26还包括一个或多个视觉显示器30，其向机器20的操作员显示信息或以其它方式传递信息。
23.作业机器20还包括可操作地联接到框架24的一组地面15接合元件32。机器20的一个非限制性示例包括经配置为一组履带的地面接合元件32；然而，车轮或其它这种推进元件也是可能的。地面接合元件32由发动机22驱动，以在行进方向上推进作业机器20。此外，地面接合元件32可以可操作地联接到一个或多个操作控制器28，使得地面接合元件32经主动地控制，以工地33周围推进和操纵作业机器20。
24.此外，作业机器20可以包括至少一个作业工具34，诸如但不限于铲斗、钻、锯、叉车、锤、螺旋钻、抓钩或可操作地附接到作业机器20的框架24或其它部分的其它这种工具。在一个非限制性示例中，作业工具34通过动臂36和致动臂38联接到框架24。动臂36和致动臂38包括一个或多个致动缸40，致动缸40经配置升高、降低、挖掘、倾卸或执行作业工具34的另一此类动作。
25.现在转到图2，可以更清楚地看到发动机的细节。发动机22包括主液压泵48，主液压泵48将加压的液压流体/油(经由液压管线47)供应到液压风扇马达组件46，液压风扇马达组件46为风扇49提供动力以通过散热器组件50抽吸空气，在散热器组件50处，冷却剂经冷却并(经由冷却管线52)供应到发动机的冷却系统。还提供ecu 54(电子控制单元)，其与包括液压和冷却系统的发动机22的各种系统连通。具体地，一个或多个阀55可以设置有用于控制其操作的液压风扇马达组件。
26.现在参见图3和4，可以更容易地看到液压风扇泵组件48的细节，包括轴58、壳体60和歧管盖62。
27.轴58可以包括限定纵向轴线64(参见图3)、从纵向轴线64向上且正交地延伸的y轴(参见图4)、以及与纵向轴线和y轴正交地延伸的x轴的旋转本体(例如，圆柱形、圆锥形等)。
28.如图3所示，壳体60可以限定第一纵向端66、第二纵向端68和从第一纵向端66延伸到第二纵向端68的空腔70(由虚线示出)。换言之，空腔70可以具有完全延伸穿过壳体60的本体的一部分。包括至少一个液压驱动部件的多个机械部件(参见线71)可以设置在壳体60的空腔70中。这些部件的示例可以包括以下中的至少一种：叶片、活塞和旋转斜盘等。
29.歧管盖62可以附接(例如，经由紧固件)到第二纵向端68，并且可以限定入口72和出口74(参见图3)。轴58可以从壳体60的空腔70延伸，并且经过壳体60的第一纵向端66。
30.在马达的操作中，液压流体/油进入入口并驱动马达的内部部件，然后离开出口。马达的内部部件机械地联接到轴，然后轴旋转。轴的端与风扇的毂或机械地联接到毂的另一部件接合，以驱动风扇。对于泵的操作，情况正好相反。泵的轴可以由发动机提供动力，发动机转而旋转泵的内部部件，从而产生液压和流体。在发动机和泵之间的这种接口的一部分的一个示例在图3中示出为包括齿76的轴58的暴露的自由端。在本发明的其它实施例中，其它类型的接口是可能的，包括花键、压配合、紧固等。
31.现在聚焦在图4上，安装凸缘78可以设置在壳体的第一纵向端66处，限定一对螺栓接收槽80，螺栓接收槽80沿x轴设置在轴58的任一侧上。这对螺栓接收槽80可以各自限定彼此间隔x尺寸84(即，该尺寸是沿x轴测量的)的半径中心82，以及远离安装凸缘78纵向地延伸的用于接收风扇组件50的导向空腔87的导向突起部86(参见图5)。
32.参见图4，导向突起部86可以限定导向突起部直径88，并且在本发明的一些实施例中，x尺寸84与导向突起部直径88的比率可以在1.1至1.5(例如，1.3)的范围内。在这种情况下，该对螺栓接收槽80中的每一个限定y尺寸90，并且对于本发明的一些实施例，x尺寸84与
y尺寸90的比率可以在从9.5至9.8(例如，9.67)的范围内。
33.当x尺寸84在148.0mm至152.0mm(例如，150.0mm)的范围内、y尺寸90在15.0mm至16.0mm(例如，15.5mm)的范围内、并且导向突出部直径88在112.0mm至115.0mm(例如，113.45mm)的范围内时，液压风扇马达可以具有25/50cc/rev的容量。在本发明的其它实施例中，其它容量和尺寸是可能的。
34.当存在这种尺寸和容量时，轴58可以传递大于500n/m(牛顿米)的扭矩。如图5中最佳示出的，还可以提供o形环92，该o形环经配置配合到导向突起部86中。该o形环92可以限定范围从104.0mm至108.0mm(例如，107.62mm)的内径94。此外，o形环92的截面直径95可以小于围绕导向突起部86的周边周向地延伸的密封件接收凹槽97的宽度97a。
35.如图5所示，导向突起部86可以是一体的，要求o形环92膨胀并在导向突起部的自由端上滑动，直到其就位在凹槽97中。然而，可以设想，在其它实施例中，导向突起部86可以在凹槽97处分开(沿径向方向，将突起部分成两部分)，以便于o形环92的安装。在这样的实施例中，在o形环92已经安装在凹槽97中之后，导向突起部的端部将紧固到导向突起部的其余部分。
36.为了帮助承受增加的扭矩，一对m14螺栓96(参见图4)可以各自纵向地穿过该对螺栓接收槽80中的每一个，用于将泵附接到风扇组件。而且，在一些实施例中，位移控制阀或位移限制机构98(参见图3)可以附接到与空腔70和/或歧管盖62的入口或出口流体连通的壳体60，而在其它实施例中则不是如此。
37.类似地，电磁阀组件100也可以附接到壳体60，壳体60与空腔70和/或歧管盖62流体连通以控制马达的操作。
38.壳体和歧管盖可以由任何合适的材料铸造或模制，包括但不限于钢、铝、铁和热塑性塑料。
39.在本文中讨论的任何尺寸、配置、材料等可以根据需要或期望而变化，以不同于本文具体提及的或在附图中示出的用于任何实施例的任何值或特征。
40.现在还将讨论具有安装配置的液压泵或马达，该安装配置用于与凹形安装构件配合，以提供容纳增加的扭矩的组件，如本文前面已经提到的。应当理解，即使未在附图中明确示出，该组件也可以具有本文提及的先前组件的特征、特性、尺寸和比率。
41.如图6至图8所示，组件200可以包括限定纵向轴线204的轴202、从纵向轴线204向上且正交地延伸的y轴206、以及与纵向轴线204和y轴206正交地延伸的x轴208。
42.壳体210可以限定第一纵向端212和第二纵向端214。尽管在图6至图8中未示出，但是应当理解，可以存在从第一纵向端212朝向第二纵向端214延伸的空腔，该空腔包含多个机械部件，这些机械部件包括一个液压相互作用部件，诸如先前关于图3示出和描述的。
43.参见图7，轴202从空腔延伸经过壳体210的第一纵向端212，并且安装凸缘216可以设置在第一纵向端212处。
44.如图8所示，安装凸缘216可以限定一对螺栓接收槽218，螺栓接收槽218沿x轴设置在轴202的任一侧上。该对螺栓接收槽218中的每一个限定半径中心220，半径中心220彼此间隔x尺寸222，并且导向突起224可以远离安装凸缘216纵向地延伸，限定导向突起部直径226。x尺寸222与导向突起部直径226的比率在1.1至1.5的范围内。
45.壳体210可以附接到凹形安装构件300，凹形安装构件300限定与导向突起部224
(参见图7)配合的导向突起部接收空腔302。如图9所示，第一螺纹孔304在组装期间与半径中心220对准，第二螺纹孔304a在组装期间与半径中心220对准，用于接收紧固件，如本文前面所述。
46.在一些实施例中，x尺寸与导向突起部接收空腔的比率也在1.1至1.5的范围内。在这种情况下，液压泵或马达可以具有25/50cc/rev的容量，x尺寸可以在148.0mm至152.0mm的范围内，并且导向突起部直径可以在112.0mm至115.0mm的范围内。这可以允许轴接收或传递大于500n/m的扭矩。在本发明的其它实施例中可以使用其它范围的比率和尺寸以允许不同量的扭矩容量等。
47.再参见图5，任一实施例可以具有限定自由端228的导向突起部86，以及与自由端228纵向地间隔的o形环凹槽(例如，参见97)。倒角230可以从自由端228朝向o形环凹槽延伸。倒角230可以与o形环凹槽间隔最小纵向距离231，最小纵向距离231的范围从1.0mm到1.4mm(例如，1.2mm)。o形环凹槽(例如，参见97)可以限定范围从108.0mm至111.0mm(例如，109.5mm)的凹槽直径(例如，参见94)，以及范围从3.4mm至3.7mm(例如，3.58mm)的凹槽轴向宽度(例如，参见97a)。一旦组装，o形环可以设置在o形环凹槽中以帮助防止泄漏。导向突起部可以限定范围从10.0mm至11.0mm(例如，10.5mm)的总纵向长度232。
48.此外，与本文具体讨论的相比，本文讨论的任何实施例可以使用不同组的材料、特征、比率范围或尺寸。
49.工业实用性
50.实际上，根据本文公开的任何实施例构造的发动机组件、液压风扇马达组件、凹形安装构件和/或液压泵组件可以在oem(原始设备制造商)或售后市场背景下出售、购买、制造或以其它方式获得。在一些情况下，发动机组件、液压风扇马达组件和液压泵组件等的各种部件可以作为套件提供以在现场修理或改装机器。
51.此外，现在将参见图3和图4详细讨论可以装配到现有发动机和/或机器中的液压泵或液压马达的实施例，该实施例意外地打破了本文前面讨论的尺寸/成本对扭矩(和冷却效率)的折衷。
52.应当理解，通过反转液压流体的流动并通过向轴提供扭矩而不是从轴接收扭矩来加压流体，马达的部件也可以用作泵。
53.根据本发明的实施例的这种液压泵或液压马达(例如，液压风扇马达组件48)可以包括轴58、壳体60和歧管盖62，如本文先前所述。
54.多个机械部件包括设置在壳体中的一个液压相互作用部件(例如，参见线71)(例如，活塞、叶片、旋转斜盘等)。
55.安装凸缘78可以限定一对螺栓接收槽，其沿x轴设置在轴的任一侧上，该对螺栓接收槽80和每个螺栓接收槽可以限定彼此间隔x尺寸84的半径中心82。导向突起部86可以远离安装凸缘78纵向地延伸，限定导向突起部直径88，并且在本发明的一些实施例中，x尺寸84与导向突起部直径88的比率可以在1.1至1.5(例如，1.3)的范围内。
56.此外，在本发明的一些实施例中，x尺寸84与y尺寸90的比率可以在9.6至9.8(例如，9.67)的范围内。液压泵或马达具有25/50cc/rev的容量，x尺寸84可以在148.0mm至152.0mm(例如，150.0mm)的范围内，y尺寸90可以在15.0mm至16.0mm(例如，15.5mm)的范围内，并且导向突起部直径88可以在112.0mm至115.0mm(例如，113.45mm)的范围内。
57.作为这种配置的结果，轴58能够接收或传递大于500n/m的扭矩。
58.根据本发明的又一实施例的这种液压泵或液压马达(例如，液压风扇马达组件48)可以包括轴58、壳体60和歧管盖62，如本文先前所述。
59.该实施例的特征还在于，x尺寸84与y尺寸90的比率可以在9.5至9.8(例如，9.67)的范围内，而导向突起部直径88与y尺寸90的比率可以在7.3至7.5(例如，7.4)的范围内。
60.在这样的实施例中，液压泵或马达可以具有25/50cc/rev的容量，x尺寸可以在148.0mm至152.0mm的范围内，y尺寸90可以在15.0mm至16.0mm的范围内，并且导向突起部直径可以在112.0mm至115.0mm的范围内，如本文已经描述的。
61.该实施例也可以具有能够接收或传递大于500n/m的扭矩的轴58。
62.另外，凹形安装构件可以作为替换零件提供。应当理解，在本发明的各种其它实施例中，凹形安装构件的特征可以与壳体的相应特征互换，反之亦然。
63.参见图9和10，这样的凹形安装构件可以描述如下。凹形安装构件可以包括本体，该本体限定限定空腔直径d302的突起部接收空腔302，和限定第一螺纹孔直径d304的第一螺纹孔304。空腔直径d302与第一螺纹孔直径d304的比率可以在8.0至8.15的范围内。
64.在这样的实施例中，空腔直径d302的范围可以从112.0mm至115.0mm(例如，114.0mm)，并且第一螺纹孔直径d304的范围可以从13.0mm至15.0mm(例如，14.0mm)。
65.如图10所示，空腔302可以完全延伸穿过本体，但不是必须如此。
66.在具体实施例中，第一螺纹孔304是深度为30.0mm的m14攻丝孔。对于本发明的其它实施例可能不是这种情况。第二螺纹孔304a(可以与第一螺纹孔相似或相同地配置)可以与中心到中心最小距离306间隔。在本发明的一些实施例中，中心到中心最小距离与空腔直径d302的比率可以在1.30至1.35的范围内。在这种情况下，中心到中心最小距离306的范围可以从140.0mm至160.0mm(例如，148.0mm至152.0mm，标称值为150.0mm)。
67.前述特征中的任一个可以经不同地配置或具有与已经描述的不同的比率和尺寸范围。凹形安装构件可以由任何合适的材料制成，如本文前面关于壳体等所述。
68.对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本文讨论的设备和组装方法的实施例进行各种修改和变化。考虑到说明书和本文公开的各种实施例的实践，本发明的其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。例如，一些设备的构造和功能可以不同于本文已经描述的，并且任何方法的某些步骤可以省略、以与具体提到的顺序不同的顺序执行，或者在一些情况下同时执行或以子步骤执行。此外，可以对各种实施例的某些方面或特征作出变化或修改以产生另外的实施例，并且各种实施例的特征和方面可以添加到其它实施例的其它特征或方面或者替代其它实施例的其它特征或方面，以便提供另外的实施例。
69.因此，说明书和示例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求及其等同物指示。

技术特征：
1.一种凹形安装构件(300)，其经配置与液压泵或风扇(46，48)配合，所述构件(300)包括：本体，其限定限定空腔直径(d302)的突起部接收空腔(87，302)，以及限定第一螺纹孔直径(d304)的第一螺纹孔(304)；其中所述空腔直径(d302)与所述第一螺纹孔直径(d304)的比率在8.0至8.15的范围内。2.根据权利要求1所述的凹形安装构件(300)，其中所述空腔直径(d302)在113.0mm至115.0mm的范围内。3.根据权利要求2所述的凹形安装构件(300)，其中所述第一螺纹孔直径(d304)在13.0mm至15.0mm的范围内。4.根据权利要求3所述的凹形安装构件(300)，其中所述空腔(302)完全延伸穿过所述本体。5.根据权利要求4所述的凹形安装构件(300)，其中所述第一螺纹孔(304)是深度为30.0mm的m14攻丝孔。6.根据权利要求1所述的凹形安装构件(300)，其中所述本体限定第二螺纹孔(304a)，其与中心到中心最小距离(306)间隔，并且所述中心到中心最小距离(306)与所述空腔直径(d302)的比率在1.30至1.35的范围内。7.根据权利要求6所述的凹形安装构件(300)，其中所述中心到中心最小距离(306)在140.0mm至160.0mm的范围内。8.根据权利要求7所述的凹形安装构件(300)，其中所述中心到中心最小距离(306)在148.0mm至152.0mm的范围内。9.一种凹形安装构件(300)，包括：本体，其限定限定空腔直径(d302)的突起部接收空腔(302)、第一螺纹孔(304)，以及与所述第一螺纹孔(304)间隔中心到中心最小距离(306)的第二螺纹孔(304a)；其中所述中心到中心最小距离(306)与所述空腔直径(d302)的比率在1.30至1.35的范围内。10.根据权利要求9所述的凹形安装构件(300)，其中所述中心到中心最小距离(306)在145.0mm至155.0mm的范围内，并且所述空腔直径(d302)在113.0mm至115.0mm的范围内。

技术总结
一种凹形安装构件(300)经配置与液压泵或风扇配合。构件(300)包括限定突起部接收空腔(87，302)和第一螺纹孔(304)的本体，突起部接收空腔(87，302)限定空腔直径(D302)，第一螺纹孔(304)限定第一螺纹孔直径(D304)。空腔直径(D302)与第一螺纹孔直径(D304)的比率在8.0至8.15的范围内。8.15的范围内。8.15的范围内。


技术研发人员：J
受保护的技术使用者：卡特彼勒公司
技术研发日：2022.02.04
技术公布日：2023/10/5