CN109070740B - 集成多位置强制润滑系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种与工业驱动器一起使用的液压动力输出单元(PTO)。该液压动力输出单元具有多位置适配器，其允许以多个成角度地转位位置将液压动力输出单元附接到原动机，同时维持用于液压流体的贮槽和重力辅助排放。多位置适配器可转位以选择性地阻挡和允许油从塔壳体通向离合器壳体，从而确保液压油适当地排放。因此，塔壳体也是可转位的，这允许液压动力输出单元以多种不同的配置安装，以满足工业机器的最终应用和原动机的需求。

Description

集成多位置强制润滑系统

相关申请的交叉引用

本申请要求在35 USC§119(e)下的于2016年2月18日提交的美国临时专利申请号62/296,978的优先权的权益，在此通过引用将其全部内容明确地并入本申请。

背景技术

发明领域

优选实施方式涉及工业液压动力输出单元(PTO)，并且更具体地涉及一种不需要离合器调节并且允许最大侧向负载能力的液压PTO。本发明可用于从动设备和原动机之间需要断开的任何地方。本发明的PTO可以用在任何固定的或移动的应用中，诸如在木材切削工业中，其中木材切削机被配置成切削大直径的整树，或者可用在农用拖拉机、倾倒卡车、吊杆、绞车(绞盘)等等上。

相关技术的讨论

已知液压PTO单元用于各种应用。历史上，开发单个PTO单元使得其可以用于具有许多不同动力源的许多应用中。例如，一个PTO设计可用于为发电机、绞车、离心泵、鼓风机、压缩机和风扇提供动力。这些应用中的每种都可能需要独特的动力源，诸如大型柴油发动机、小型燃气发动机或任何介于其之间或类似的东西。每种独特的应用也可以具有用于发动机和PTO的独特壳体。例如，发电机将具有独特的壳体和足迹(覆盖区)，相比于离心泵的那些。

当配置PTO以与每种单独的应用一起使用时，必须进行适当注意以确保该单元内的润滑油充分地流过组件的必要区域。由于每种发动机和机器壳体的独特配置，PTO单元通常根据应用而安装在各种位置/角度。由于适当的润滑油流对于PTO的寿命和性能至关重要，通常安装辅助液压管路、泵和储藏器以确保润滑油到达所有必要的部件并适当地排放。因此，已知的PTO单元需要为每种应用进行定制。

一些PTO具有塔区段(塔节)，具有用于驱动附件的塔驱动耳或垫，其从保持PTO的离合器和制动器的主PTO壳体向外延伸。不同的应用需要相对于主PTO壳体的不同的塔取向，这可能对用于塔区段和主PTO壳体的共享润滑的油流路径路由提出挑战。因此，不能依赖重力来将油适当地排放到湿贮槽中，因为PTO的每次安装通常需要独特的取向。结果，不同的塔取向需要不同的油管道套件，包括如果机器重新配置将当前塔取向改变为不同的塔取向。

油管道套件或对PTO添加补充液压管路、泵和储藏器添加增加了硬件的巨额费用以及PTO安装的巨额费用。为了使设计成本下降，PTO的设计不会为每个独特的应用而改变。因此需要的是一种PTO，其配置成用于安装在各种应用中，并且可以容易地适应于使润滑油适当地流动而不考虑装置的取向。还需要的是一种PTO，其可以进行调整而不增加昂贵的附加液压，包括管路、泵和储藏器。最后，需要的是一种PTO润滑系统，其使用重力作为润滑系统的排放力，而不考虑PTO的取向。

发明内容

优选实施方式通过提供一种重型(重防腐)工业PTO而克服上述缺点，该重型工业PTO可以通过重力辅助液压油排放而在各种系统中实施。

理想地，用于本发明PTO的原动机可以在1800转每分钟(rpm)下驱动高达至少1243马力(hp)。PTO设计为承受如此苛刻的工作条件。对于广泛的应用，诸如驱动泵、研磨机、破碎机、挖泥机、切削机、粉碎机、重型钻机等等，本发明的PTO是理想的。

本发明的PTO具有模块化设计，其允许适用于侧向负载“P”和在线“I”应用两者，通过轴承座的简单改变。还可以利用先进的控制系统，其允许从动设备的平稳顺利接合。另一特征是辅助驱动泵垫对，其具有每塔约400hp的最大能力，或者对于两塔具有约550hp的最大能力。泵塔以顺时针或逆时针旋转大约0°、45°和90°，以允许安装时的间隙。

(一个或多个)泵塔优选地分别具有至少两个泵垫。各种泵垫可适用于此目的，诸如SAE“A”、SAE“B”、SAE“C”、SAE“D”、SAE“E”或类似的。在一些实施方式中，可能期望或必要的是为特定PTO定制泵垫。PTO可以利用类似于SAE#0、SAE#1、SAE#2、SAE#3、SAE#4、SAE#5、SAE#6或任何其他优选SAE尺寸的输入壳体，以防止性能应用中的燃耗。PTO还可以利用SAE460或SAE 355输入耦接或可选地弹性(挠性)耦接。在一些实施方式中，(一个或多个)泵塔可包括可选的速度增加，以处理较高发动机速度的应力。

本发明的PTO还可选地以集成液压贮槽为特征。与单独的外部装配的贮槽/储藏器不同，该集成贮槽节省了空间并降低了安装成本。创新设计允许在单独的垫上安装标准充注(充电)/润滑剂泵，空出所有四个辅助垫用于客户使用。

弹簧式应用的液压释放制动器(SAHR)已被添加为标准特征。集成的机械制动释放允许输出轴在从动设备的服务间隔期间容易旋转。

带有控制逻辑的创新高能力制动器被作为选项提供。在比常规系统更少量的时间内驱动大质量时，它会减慢输出。

本发明的PTO还利用充油的多盘的液压致动的自调节离合器。因此，本发明的PTO已经开发成具有提供可靠性、生产能力和动力的许多独特特征，包括：集成的机械制动释放、可选的集成储藏器和可选的液压齿轮(传动装置)泵。因此，本发明的PTO可用于各种重型应用，包括破碎机、研磨机、碎土镇压器(表土输送机、土壤覆盖机)、挖泥机、重型钻机等等。

工业液压动力输出“PTO”包括装配在原动机和从动设备件之间的壳体。壳体包括具有离合器壳体的液压区段，具有引导油贯穿PTO的多通道(多个通道)。优选地，离合器是液压致动的和自调节的离合器。机械离合器倾向于需要调节其致动线缆，而液压离合器通常是自调节的。自调节离合器另外允许高侧向负载能力。

塔壳体还可具有将油引导通过塔壳体的多通道。塔壳体配置成以相对于离合器壳体的多个成角度地转位位置来连接到离合器壳体。

一个实施方式可以利用致动器来切换、移动或调节次级机构。致动器可以是远程致动器、切换输入致动器、或任何已知的或预期的致动器，以供应次级机构的远程的操作者引起的或自动的致动，而不脱离本发明的精神。

导向轴承磨损，以及磨损的或损坏的导向轴承产生大量噪音，并可以导致传动装置(变速器)跳出齿轮，以及可能产生灾难性的传动装置故障。本发明的PTO通过不利用导向轴承来避免这些潜在的问题。

为了帮助塔壳体相对于离合器壳体的转位，在塔与离合器壳体之间布置多位置适配器。该多位置适配器包括与液压和塔壳体的各种通道对齐的间隔开的开口。当选择成角度地转位位置以相对于离合器壳体装配塔壳体时，多位置适配器限定在液压和塔壳体的相应通道之间的对应的油流路径，并阻挡流通过液压和塔壳体的其余通道。不管可调节的塔壳体的转位取向如何，这允许PTO与重力排放的液压油系统一起操作，该液压油系统在离合器壳体的最低点处具有共用贮槽。

从以下详细描述和所附附图中，本发明的这些和其它特征和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。然而，应该理解的是，详细描述和具体实施例虽然表明了本发明的优选实施方式，但是它们是以说明性而非限制的方式给出的。在不脱离本发明的精神的情况下，可以在本发明的范围内进行许多改变和修改，并且本发明包括所有这些修改。

附图说明

在所附附图中示出了本发明的优选示例性实施方式，其中相同的附图标记始终表示相同的零件，并且在附图中：

图1是具有工业驱动器(驱动)的工业设备件的简化示意图，结合具有多位置强制润滑系统的液压PTO(动力输出)；

图2是图1的液压PTO的图示端视图；

图3是沿着图2的液压PTO的剖面线A：A的截面视图；

图4是图3的液压PTO的细节C和细节B的特写视图；

图5是沿着图2的液压PTO的剖面线E：E的截面视图；

图6是配置为与图2的液压PTO一起使用的多位置适配器的凸起立体图，示出了同一多位置适配器的塔壳体侧和离合器壳体侧；

图7是使用多位置适配器的液压PTO的凸起立体图，其中塔壳体处于第一成角度地转位位置；

图8是使用多位置适配器的液压PTO的凸起立体图，其中塔壳体处于第二成角度地转位位置；

图9是使用多位置适配器的液压PTO的凸起立体图，其中塔壳体处于第三成角度地转位位置；

图10是使用多位置适配器的液压PTO的凸起立体图，其中塔壳体处于第四成角度地转位位置；以及

图11是使用多位置适配器的液压PTO的凸起立体图，其中塔壳体处于第五成角度地转位位置。

在描述附图中示出的本发明的优选实施方式时，为了清楚起见，将采用特定术语。然而，并不意图将本发明限制于如此选择的特定术语，并且应理解的是，每个特定术语包括以类似方式操作以实现类似目的的所有技术等同物。例如，经常使用词语“连接”、“附接”、“耦接”或与其类似的术语。它们不限于直接连接，而是包括通过其它元件的连接，其中这种连接被本领域的技术人员认为是等同的。

具体实施方式

现在参考图1中的简化示意图，示出了在工业驱动器15中实现的具有多位置强制润滑系统10并且包括贮槽80的液压PTO(动力输出)5。工业驱动器15将来自原动机20(其可以是高功率内燃机)的动力传输到工业设备件25。此处示出的工业驱动器15配置成侧向负载动力传输，并且包括滑轮(或滚筒)布置30和(一个或多个)带35，其将来自液压PTO 5的动力传递到工业设备25的(一个或多个)从动部件。驱动器不必限于如所示出的滑轮布置30和(一个或多个)带35，而是可以是任何已知的驱动器，诸如直接驱动器、链驱动器等等。

工业设备25可以是，例如，整树切削机或其它工业木材切削机、重型泵系统、研磨机、破碎机、挖泥机、粉碎机或重型钻机系统，其具有大的旋转质量，诸如在旋转时建立大的惯性负载的(一个或多个)可旋转部件40。

液压油贯穿液压PTO 5来循环，用以润滑轴承和其它部件，并且用以液压地致动各种部件，诸如离合器和制动器组件，其将来自原动机20的动力传递到动力设备25。如本文中更详细地解释的，为了简化液压，油被重力排放到在液压PTO 5底部处的共用集成贮槽中。

现在参考图2，液压PTO 5的本体由塔壳体70和容置离合器和制动器组件的主PTO壳体或离合器壳体50构成。塔壳体70可以通过使离合器壳体50相对于塔壳体70旋配(配合，同步，clock)或旋转而以多种方式装配到原动机20(图1)。一系列的紧固件52可以被移除以允许旋配动作，并且一旦塔壳体70处于合适的位置可以被重新附接以便适当地附接到原动机20。如图2所示，例如，一对泵垫75处于竖直取向，塔壳体70通过紧固件52贴附于离合器壳体50。所示的附加特征是通风管路88，其允许液压PTO 5内的各种油端口的压力均衡。

参考图2和图3，液压PTO 5包括输入端55和输出端60，输入端配置成用于附接到各种不同的原动机20(图1)，输出端配置成通过输出驱动器34来驱动多个装置。塔壳体70和两个泵垫75布置在液压PTO 5的输入端55和输出端60之间。泵垫75可以配置为驱动多个装置。液压PTO 5可以附接到原动机20，例如,如图1所示，通过以多个取向的一系列装配孔36。在任何取向中，液压油在液压PTO 5内流动通过一系列通道，如图3-图5所示。液压油润滑塔壳体70和离合器壳体50两者内的液压PTO5的内部，并且配置成操作为通过重力排放到共用贮槽80。贮槽80在重力的作用下收集液压油，并且因此处于离合器壳体50的最低点。一旦进入贮槽80，液压油然后可以通过泵排除并在整个液压PTO 5中再循环以润滑各种内部零件。

液压PTO 5的内部结构可以在图3中看到，其示出了沿图2的剖面线A：A的截面图。为了允许塔壳体70相对于离合器壳体50旋配，多位置适配器26或挡板放置于塔壳体70和离合器壳体50之间。多位置适配器26包括多个孔，这些孔接纳紧固件52(图2)以穿过塔壳体70和离合器壳体50并允许塔壳体和离合器壳体在紧固件52的夹紧力下配合在一起。

主液压油供应通道106和强制润滑剂供应端口104为液压PTO 5提供初始液压油供应。如图2所示，主油供应通道106和强制润滑剂供应端口104两者都贴近离合器壳体50上的贮槽80。因此，主油供应通道106和强制润滑剂供应端口104需要重力辅助以确保在贮槽80中连续供应液压油。如上所述，离合器壳体50上的贮槽80需要以如图2所示的取向装配到塔壳体70上以允许重力来维持贮槽内的液压油位。

现在转换到图4，示出了图3的细节B和C的详细视图。细节B位于离合器壳体50的下部部分上。多位置适配器26可以被转位以产生油环100，其对准入站油通道102以使来自离合器壳体50的液压油围绕油环100流动，并且然后通过出站油通道96流动到塔壳体70。如所示出的，油环100包含在离合器壳体50的面和外径、多位置适配器26的内径以及塔壳体70的面中。多位置适配器26包括密封件92，该密封件在图3的细节C中可以更好地看到。

如图4的细节C所示，密封件92位于多位置适配器26的每侧上，以防止液压油围绕多位置适配器26流动。液压油流过油环100并且被多位置适配器26的本体和多位置适配器26的每侧上的密封件92约束，以通过油通道96流出站。在液压油流过出站油通道96之后，然后它可以供给在塔壳体70内的泵垫75。简而言之，多个油通道在塔壳体70和离合器壳体50中的每个中联网。每个相应壳体内的油通道的网被加工成使得它们彼此连通以来回传送液压油。这允许通过简单的泵送系统和共用泵来润滑整个液压PTO 5。

当塔壳体70附接到离合器壳体50时，油通道的网彼此对准以允许这种共用的油连通。因此，多位置适配器26被加工成包括多个通过端口和油阻挡端口，以允许连通液压油用于在壳体之间适当地流动并且在必要时阻挡它，根据塔壳体70相对于离合器壳体50的取向，如关于图6-图11详细讨论的那样。

在液压油已经循环通过塔壳体70和离合器壳体50两者之后，然后可以通过重力将其排放回到贮槽80。如图5所示，贮槽排放开口32允许来自于塔壳体70的用过的液压油返回到贮槽80中，其中液压油可以被收拾起用以重新泵送通过液压PTO 5。多位置适配器26防止液压油流入被加工到塔壳体70和离合器壳体50中的不适当的端口，并维持适当的油供应和油排放的路径。

例如，图6示出了多位置适配器26的塔壳体侧200和离合器壳体侧210。观察多位置适配器26的塔壳体侧200，示出了多个通孔开口78。通孔开口78用于紧固件52(图2)以将离合器壳体50(图2)、多位置适配器26和塔壳体70(图2)连接起来。当塔壳体70以某些配置转位时，阻挡通道155阻挡未使用的油通道。通道165引导用过的液压油排放回到贮槽80(图2)。类似地，观察多位置适配器26的离合器壳体侧210，阻挡端口170约束液压油从离合器壳体50出去，并且还示出了通道165的另一侧，其允许用过的液压流体的流进入贮槽80(图2)。多位置适配器26和塔壳体70两者都可以转位到多个位置，从而允许液压油在塔壳体70和离合器壳体50之间连通，同时通过重力辅助排放来维持油的适当流动回到贮槽80。为了防止各种通道内的液压油的真空积聚或气穴，可以将通风管路88安装到多位置适配器26中，以允许液压PTO 5内的各种油端口的压力均衡。

无论塔壳体70相对于离合器壳体50的成角度地转位位置如何，可以调节通风管路88以将多位置适配器26连接到离合器壳体50，从而在液压PTO 5内允许适当的通风并确保适当的油流。

图7-图11分别示出了配置有相对于离合器壳体50成角度地转位的塔壳体70的液压PTO 5。在图7-图11的每个中，离合器壳体50维持在相同位置，其中贮槽80处于最低点处，或处于“六点钟”位置。在图7-图11的每个中的液压PTO 5的上方，多位置适配器26包括通风管路88，并且从塔壳体侧200和离合器壳体侧210示出。

图6-图11中的每个示出了通风管路通道160，其将塔壳体70(图3)中的空气腔连接到辅助通风管路88，该辅助通风管路在输出端60(图3)处连接到空气腔以确保适当的排放到贮槽80(图3)。在这些相应视图中的每一个中，多位置适配器26被示出为与塔壳体70一起转位以适当地匹配各种液压油通道。如前所述，液压油在贮槽80处被收拾起来并且循环通过离合器壳体50和塔壳体70两者，同时穿过多位置适配器26。因此，多位置适配器26允许塔壳体70的转位，这也使泵垫75转位，从而允许液压PTO 5的多种不同配置。最终，图7-图11中所示的大量配置允许液压PTO 5安装于大量的独特应用中，无需储藏器、泵或辅助液压管路，而具有简化的重力辅助排放和共用贮槽80。

多位置适配器26的调节和独特配置允许改变液压PTO内的油流。例如，塔壳体70相对于离合器壳体50的转位配置(如图7所示)将需要到如图9所示的转位配置的独特的油流。这部分地归因于油排放的重力辅助，其确保液压油流回到贮槽80。在不能改变塔壳体70和离合器壳体50之间的油流的情况下，贮槽80将不会处于最低点处，从而防止内部油收拾器获得必要的油。另外，不能调节塔壳体70和离合器壳体50之间的油流可能导致油汇集在塔的某些零件内，当调节泵垫75使得它们处于低点时，例如，参见图7和图11。

每个附图另外示出了通道165的另一侧，其允许用过的液压流体的流进入贮槽80(图2)。塔壳体70和离合器壳体50可以相对于彼此转位的各种位置不受图7和图11中所示的限制。多位置适配器可以独特地制造有任何数量的通孔78、阻挡端口170、开口通道165等等。结果，可以预见的是，塔壳体70可以通过经适当加工的多位置适配器26相对于离合器壳体以无限量的位置转位。在所示的优选实施方式中，多位置适配器26被预先制造有与每个相应壳体上的各种油入口和出口相对应的许多不同位置，从而允许有限量的预定的转位位置。另外，图7-图11示出了阻挡通道155，当塔壳体70在某些配置中转位时该阻挡通道阻挡油。

因此，使用多位置适配器26，可以容纳离合器壳体50和塔壳体70，该离合器壳体和塔壳体具有可以彼此连通的不同开口，其中相应的开口被阻挡彼此之间的流体流的连通。例如，塔壳体70可以具有五个开口，使得无论塔壳体70取向哪个位置，在六点钟位置处总是有一个开口。离合器壳体50可以具有三个开口，一个位于六点钟位置处，第二局部开口布置于右侧，使得通过夹在离合器和塔壳体50、70之间的多位置适配器26，在多位置适配器26的特定取向中，将总是具有至少两个开口处于离合器和塔壳体50、70之间的液体流连通中。这确保了无论塔壳体70相对于离合器壳体50的取向如何，油总是可以冲回到贮槽80中。

多位置适配器还优选地由诸如铝、铁或钢的坯料扁平件加工而成，而且可以由任何其它耐用材料制成。上面在图6中描述的各种通道和端口不需要精密钻孔。多位置适配器26用作离合器壳体和塔壳体之间的大垫圈，允许在处于多个不同取向的两个相应的壳体之间连通液压油，如图7-11所示。结果，还可以设想的是，多位置适配器26可以由可压缩材料(诸如垫圈材料)制成。多位置适配器26还需要一定厚度以允许液压油从离合器壳体50通过到塔壳体70。多位置适配器26还必须具有足够尺寸的厚度，以允许液压油在多位置适配器26本身内流动。这在图6中在塔壳体侧200上最佳地示出。通道165被切割成多位置适配器26的厚度但不贯穿整个宽度，由此通道165提供椭圆形或长方形开口。这些通道165也可以在多位置适配器26的芯部内延伸。还可以设想的是，多位置适配器可以由多层产品制成，其中通道由每个连续层的多个叠片形成。

尽管以上公开了发明人所考虑的实施本发明的最佳模式，但是上述发明的实践不限于此。显而易见的是，在不脱离本发明基本构思的精神和范围的情况下，可以对本发明的特征进行各种添加、修改和重新布置。

Claims (11)

1.一种工业液压动力输出单元，包括：

壳体，所述壳体装配在原动机和从动设备件之间，所述壳体包括：

液压区段，所述液压区段具有离合器壳体，所述离合器壳体具有引导油通过所述工业液压动力输出单元的多通道；

塔壳体，所述塔壳体具有引导油通过所述塔壳体的多通道，所述塔壳体配置成以相对于所述离合器壳体的多个成角度地转位位置连接到所述离合器壳体；以及

多位置适配器，所述多位置适配器布置在所述塔壳体和离合器壳体之间，所述多位置适配器具有间隔开的开口，所述开口与离合器壳体和塔壳体的各种通道对齐，其中，选择所述多位置适配器的成角度地转位位置限定所述离合器壳体和塔壳体的相应通道之间的对应的油流路径，并且阻挡流通过所述离合器壳体和塔壳体的其余通道。

2.根据权利要求1所述的工业液压动力输出单元，还包括位于所述壳体下部部分处的油贮槽，其中所述油贮槽接收一定体积的液压油。

3.根据权利要求2所述的工业液压动力输出单元，还包括润滑剂泵，其中所述润滑剂泵使在所述油贮槽中接收的油再循环贯穿所述多通道。

4.根据权利要求3所述的工业液压动力输出单元，还包括通风管路，所述通风管路耦接到所述多位置适配器并且位于贯穿所述工业液压动力输出单元的油的多通道的远端。

5.根据权利要求1所述的工业液压动力输出单元，还包括弹簧式应用的液压释放制动器。

6.根据权利要求5所述的工业液压动力输出单元，还包括机械制动释放。

7.根据权利要求5所述的工业液压动力输出单元，还包括充油的多盘的液压致动的自调节离合器。

8.根据权利要求7所述的工业液压动力输出单元，还包括液压齿轮泵。

9.一种装配在原动机和从动设备件之间的工业液压动力输出单元，所述工业液压动力输出单元包括：

塔壳体，所述塔壳体具有多个开口，所述多个开口连接到所述塔壳体内的引导液压油通过所述塔壳体的油通道的网；

离合器壳体，所述离合器壳体具有选择性地将来自所述原动机的动力传递到所述从动设备件的离合器，所述离合器壳体具有带有前端的侧壁，所述前端限定具有多个开口的面，所述多个开口连接到引导油通过所述离合器壳体的多通道；以及

多位置适配器，所述多位置适配器布置在所述塔壳体和所述离合器壳体之间，所述多位置适配器具有，

阻挡部分，所述阻挡部分限定实心壁段，所述实心壁段防止油流通过所述多位置适配器的阻挡部分，以及

通道部分，所述通道部分具有开口，延伸通过相应的实心壁段，允许油流通过所述多位置适配器的通道部分，

其中，所述多位置适配器配置成以相对于所述塔壳体和离合器壳体的多个成角度地转位位置来装配，以基于所述塔壳体相对于所述离合器壳体的角度转位位置允许油流通过所述塔壳体的面的相应开口对，并防止油流通过所述离合器壳体和所述塔壳体的面的其余开口。

10.根据权利要求9所述的工业液压动力输出单元，还包括通风管路，所述通风管路耦接到所述多位置适配器并且位于贯穿所述工业液压动力输出单元的油的多通道的远端处。

11.根据权利要求9所述的工业液压动力输出单元，其中所述多位置适配器由以下材料中的至少一种加工而成：铝，铁和钢。

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