CN101573533A - 液压活塞机 - Google Patents
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Abstract
公开了一种具有多个通过驱动－或输出轴驱动的活塞的液压活塞机，这些活塞轴向可移动地布置在壳体的一个活塞筒里，而且它们分别限制工作腔，压力介质可以通过一个吸入阀输入此工作腔，而且压力介质可以通过压力阀从这工作腔里排出，其中壳体至少具有另一个在端面连接于活塞筒的壳体部件。按照发明，压力阀和吸入阀大致轴向平行于活塞机的纵轴线，在壳体部件的分界面部位里，布置在壳体接收座里。
Description
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的液压活塞机。
在DE 10 2004 060 945 A1中例如介绍了一种双摆动盘式机，其中在一个固定的筒里装有许多活塞，这些活塞分别成对地反向地在筒里导向移动并限制住一个共用的工作腔。逆向活塞的轴向移动通过二个布置在筒二边的摆动盘进进行，这些摆动盘防转地与一个驱动轴连接。每个活塞通过一个设有一个通孔的滑靴支承在配合于它的摆动盘上，其中活塞上有一个毛细管，通过这毛细管使压力介质通向滑靴的滑动面，从而将这滑靴静压支承住。在这种已知的解决办法中压力介质输入至工作腔分别通过一个装在活塞的向着工作腔的端部部段上的吸入阀来实现，这吸入阀分别限制住一个压力腔，该压力腔通过在活塞底部所加工的斜孔与轴向活塞机的抽吸接口连接。为了排出压力介质，在工作腔和一个压力接口之间设有径向或轴向布置在活塞筒里的压力阀。
这样的活塞机的不利之处在于：设于活塞底部用于输入压力介质的斜孔只能实现有限的流量，因此，尤其是当高转速时，就可能引起填充问题。这种已知的解决办法的另一个缺点在于：一种这样的阀门结构由于将吸入-和压力-阀布置在活塞里或在活塞之间的工作腔里，因此费用特别贵，而且要求有结构复杂的壳体。
与此相对，本发明的任务是提出一种液压活塞机，其中当装置技术方面费用最小时液压损失最小化。
此任务通过一种具有权利要求1所述特征的液压活塞机来解决。
按照本发明活塞机有多个通过一个驱动/输出轴驱动的活塞，这些活塞轴向可移动地在壳体的一个活塞筒里导引，而且它们分别限制住一个工作腔，压力介质可以通过一个吸入阀输入此工作腔，而且压力介质可以通过一个压力阀从此工作腔里排出，其中壳体具有至少一个另外的在端面连接于活塞筒上的壳体部件。吸入阀和压力阀按照发明大致轴向平行于活塞机的纵轴线，在壳体部件的分界面部位里，布置在壳体接收座里。在此解决办法中通过轴向布置在壳体里的吸入阀来输入液压介质，因此可以使压力介质通道以简单的方式设计成对应于活塞机的所希望的流量，并有效阻止活塞机的填充问题。因此相比于按照DE 10 2004 060954 A1的现有技术来说，就不必如同在开头提到的现有技术时那样，在活塞里设有许多斜孔。轴向活塞机的装配特别简单，这是因为在分界平面部位里将阀门装入在壳体部件的接收座里。
按照本发明的一个特别优选的实施例，吸入-和压力阀至少分段地分别装入在活塞筒的接收座里。此时压力阀优选布置在一个相比于吸入阀的分度圆来说直径加大的分度圆上。
另一个壳体部件优选设计成具有至少一个抽吸-和压力接头的连接部件。由于这些布置在一个共同的壳体部件里的抽吸-和压力接头，复杂的壳体部件的数量就最少。
在一种按本发明的实施例中借助于至少一个支承在活塞筒上的关闭弹簧将每个吸入阀的闭合体向着一个装入在活塞筒的接收座里的座环的阀座上预压紧，这座环支承在壳体部件的一个端面上。有利的是，座环被壳体部件分别保持在活塞筒的接收座里，因此不需要其它的紧固装置了。此处优选的是：关闭弹簧支承在活塞筒的一个台阶状退后的支承面上。
压力阀的阀体优选借助于一个支承在部段地装入在接收座里的弹簧座圈上的压力弹簧，向一个设计在活塞筒的接收座里的阀座上预压紧，其中弹簧座圈支承在壳体部件的一个支承凸肩上。有利的是，弹簧座圈由这壳体部件分别固定在活塞筒的接收座里，因此就不需要其它的紧固装置。
布置在壳体部件分界面部位里的弹簧座圈优选设计成在连接部件和活塞筒之间的密封元件，因此在这个部位里不设其它的密封件。弹簧座圈在一种优选的设计方案中具有至少一个形成压力介质流动通道的凹部，例如一个通孔。
闭合体和阀体优选地设有一个至少部段地大致为半球形的端面。由于端面弯曲，因而在阀门的闭合位置上实现了良好的密封效果，并在其敞开位置上使流动阻力大大降低。
闭合体和阀体优选具有至少一个间隙。按照本发明的一种实施例闭合体和阀体具有一个大致圆柱状的凹部，关闭弹簧或者压弹簧的一个端部段进入到这凹部里并固定在其中。圆柱形的凹部尤其设计成略小于关闭弹簧或者压弹簧的弹簧直径，从而使闭合体和阀体借助于一种压配合固定在弹簧上。这些弹簧优选分别构成了闭合体和阀体在活塞筒的接收座里的导向部。
在一种按照本发明的变型方案中闭合体和阀体具有一个至少部段地为环状的轴向轴环，这轴环由关闭弹簧或者压弹簧的端部段围卡并固定在其中。环形轴环优选设计成略大于关闭弹簧或压弹簧的内径，从而使闭合体和阀体借助于压配合而固定在弹簧上。
有利的是，轴向轴环由许多布置在一个共同的分度圆上的轴向凸起构成，这些凸起在高负荷时可以弹性地向里变形。因而可以使得在闭合体和阀体里所出现的应力显著地最小化，从而即使在高压力时也阻止了裂纹生成。
活塞机在一种按照本发明的实施形式中具有可以反向运动的，限制一个共同的工作腔的活塞，此活塞通过至少一个共同的张紧弹簧分别用一个滑靴向着一个斜盘或摆动盘预压紧，其中张紧弹簧的端部段分别支承在活塞的一个活塞嵌件的止档凸肩上。活塞嵌件分别减少了活塞的活塞内腔，从而使死容积最小。由于张紧弹簧相比于按照DE 10 2004 060954.3的现有技术来说就不需要弹簧预紧的复原板来使滑靴向着斜盘或摆动盘预压紧。
若至少阀体、闭合体、弹簧座圈、座环、活塞和/或活塞嵌件由耐磨的塑料，例如碳纤维增强的塑料制成的话，那就可以使活塞机的重量降低。由于这通过重量的优化而减小的惯性改善了活塞机的效率。相对软地连接的阀元件和一个小的死容积此外可以大大减小噪声。这布置在壳体部件分界面部位里的，设计成在连接件和活塞筒之间的密封元件的弹簧座圈优选由未加强的聚甲醛(POM)制成，这种材料除了刚性高之外还具有出色的复位能力，并因此具有良好的密封效果。
如果活塞机的塑料构件通过压注制成的话，那就证明为从加工技术上来说是特别有利的。因此构件的机械精加工减少到最小或者可以取消，因此可以实现活塞机的成本有利的制造。
在一种特别优选的实施例中，活塞机设计成双摆动盘式机或者双倾斜活塞机，因此平衡了轴向力。活塞机可以更有利地在二个旋转方向上运行。
发明的其余有利的改进设计方案见从属权利要求所述。
以下根据所附简图对发明的优选实施例进行详细的说明。附图所示为：
图1：一种阀控双摆动盘机的一个纵向剖视图；
图2：图1所示摆动盘泵的一个局部视图；
图3：沿图1的B-B线的一个剖视图；
图4：图1中局部A的放大图；
图5：图1中局部B的放大图；
图6：按照第二种按本发明的实施例的一个闭合体或阀体的零件图；
图7：图1所示活塞筒的零件图；
图8：图1所示连接件的零件图。
图1表示了一个双摆动盘泵1的纵向剖视图。一种这样的泵1有一个壳体2，这壳体基本上由一个固定的活塞筒4和另一个在端面连接于活塞筒4上的壳体部件6组成。在其背离壳体部件6的端面上活塞筒4设有一个壳体盖8。活塞筒4穿过有许多位于一个共同分度圆上的轴向平行的圆柱形孔10，这些孔分别通入到活塞筒4的端面里并分别装有二个可以反向运动的活塞12，14。这些活塞以一个活塞底部16，18从活塞筒4的相应端面里伸出来。活塞底部16，18设计成球形并分别支承有一个滑靴20，22。通过滑靴20，这在图1中从活塞筒4的左端面伸出的活塞12支承在第一摆动盘24上，并通过滑靴22使这从右端面伸出的活塞14支承在第二摆动盘26上。摆动盘24布置在设计成连接件6的另一个壳体部件的一个抽吸腔28里，该抽吸腔通过一个抽吸通道30通入一个抽吸接口32里。连接件6此外还设有一个压力接口34，该接口通过一个压力通道36通入一个压力腔38里。由于抽吸-和压力接口32，34布置在一个共同的连接件6里，复杂的壳体部件的数量就最少。摆动盘24，26无相对转地与摆动盘泵1的一个驱动轴40相连，该轴分别通过一个轴向-/径向轴承42支承在连接件6和壳体盖8里。在一种具有对称布置的摆动盘24，26的这种型式的结构中，将所出现的轴向力对称地传入驱动轴40并由这轴支承，因此使壳体2和运动部件的轴承42卸荷并因此可以设计得比在一种简单的，只有一个摆动盘的摆动盘泵时更小。
由分别装在一个圆柱孔10里的活塞12，14的彼此相对的端部段在轴向方向上将一个通过在抽吸行程时反向的活塞运动而加大的和在压缩行程时变小的工作腔44限制，压力介质可以通过一个吸入阀46输入此工作腔，并通过一个压力阀48可以从这工作腔里排出。压力阀48和吸入阀46，正如以下还要详细叙述的那样，轴向平行于摆动盘泵1的纵向轴线地在壳体件4，6的分界面50的范围里布置在壳体接收座52，54里。在这种解决方案中，通过轴向平行于壳体纵轴线布置的吸入阀46，经过吸入通道30和吸入腔28使压力介质输入，其可以设计成对应于活塞机1的所希望的体积流量，从而有效阻止了填充问题。泵1的装配特别简单，这是因为阀门46，48在分界面50的部位里被分别装入在活塞筒4的一个与工作腔44相连接的接收座52，54里。
图2表示了图1所示的摆动盘泵1的一个局部视图，它具有二个装在一个圆柱孔10里的活塞12，14，其中这些活塞都表示位于其内死点上，并且具有一个压力阀48，该阀所示在一个闭合位置上。每个活塞12，14有一个大致为圆柱形的活塞套56，它通过收缩处58过渡至球形的活塞底部16(另一边的活塞结构相同，因此不再重复说明)。该活塞底部成球形铰链状与配属的滑靴20啮合，后者本身用其滑动面60贴在摆动盘24的端面上。活塞12，14通过至少一个共同的张紧弹簧62分别用其中一个滑靴20，22向着摆动盘24，26预压紧，因此滑靴20，22在抽吸行程时并不从所配属的摆动盘24，26上离开。张紧弹簧62的端部分别支承在活塞12，14的一个活塞嵌件66的一个轴向有退回台阶的止挡凸肩64上。活塞嵌件66部段地配合于圆柱形活塞套56的内径并在工作腔侧与活塞12，14的端面平面68齐平地结束，因此这些活塞嵌件分别减小了活塞12，14的活塞内腔并因此减小了死容积。为了减少滑靴20，22的摩擦并且为了静压支承住滑靴20，22，在活塞嵌件66，活塞12，14和滑靴20，22里分别设有穿过的压力介质孔70，该孔一方面通入工作腔44里，另一方面通入在滑动面60里成漏斗状扩展。这对于即使在图2所示的在滑靴20，22和活塞12，14之间有相对摆动时，也保持与滑动面60的压力介质连通是必需的。
图3表示了沿图1的B-B线的一个剖视图，按照此图压力阀48布置在一个共同的分度圆72上，该分度圆直径相比于吸入阀46的一个共同分度圆74更大。活塞12的分度圆75位于驱动轴40和吸入阀46的分度圆74之间。在该实施例中每个工作腔44都配有一个吸入阀46和一个压力阀48。连接部件6设有二个直径方向对置布置的凸缘76，78用于固定住摆动盘泵1。
图4表示了图1所示的局部A的放大图，按照此图，吸入阀46分别有一个闭合体80，它借助于一个支承在活塞筒4上的关闭弹簧82向着一个装入在活塞筒4的接收座52里的座环86的阀座84预压紧。这里接收座52设计成台阶状，其中这样来选择台阶88的几何参数，使座环86大致与活塞筒4的一个端侧接触面90齐平，并支承在连接部件6的一个端面92上，并通过这连接部件而保持在接收座52里，因此就无需其它的紧固装置。关闭弹簧82用第一端部段94支承在活塞筒4的一个台阶状退回的支承面96上。闭合体80借助于一个大致为半球体状的端面98通过关闭弹簧82的力向着阀座84预压紧。闭合体80在背面有一个大致圆柱状的凹部100，关闭弹簧82的第二个端部段102进入这凹部里并保持在这凹部里。圆柱形凹部100的直径作成略小于关闭弹簧82的弹簧直径，从而使闭合体80借助于一种压配合保持在关闭弹簧82上，并在活塞筒4的接收座52里导向。座环86设有一个环绕的大致为U形的环形槽104用于接纳一个未示出的密封件。
尤其是从图5可见，压力阀48同样也设计成中心阀，其中图5表示了图1所示一个局部B的放大图，这里压力阀48的一个阀体106借助于一个在部段地插入到接收座54里的弹簧座圈108上用第一端部段110支承的压力弹簧112，向着一个设计在活塞筒4的台阶状接收座54里的阀座114预压紧。因此阻止了从压力接口34经压力通道36至工作腔44的回流。弹簧座圈108支承在连接部件6的一个支承凸肩116上，从而使这弹簧座圈由这连接部件6克服压力弹簧112的力而保持在活塞筒4的接收座54里。布置在壳体部件4，6的分界面50部位里的弹簧座圈108设计成密封元件，因此在这个部位里不需要其它的密封件了。弹簧座圈108有至少两个构成压力介质流动通道的凹部118，120，例如通孔。阀体106设有一个大致为半球形的端面122，并在背面有一个大致为圆柱形的凹部124，压力弹簧112的第二端部段126进入这凹部里并在其中固定住。圆柱形凹部124的直径设计成略小于压力弹簧112的弹簧直径，从而使阀体106借助于一种压配合保持在压力弹簧112上并在活塞筒4的接收座54里导向。由于端面122是弯曲的，因此在压力阀48的关闭位置上实现了良好的密封作用并在其敞开位置上具有大大减小的流动阻力。
图6表示了按照第二按本发明的实施例的一个闭合体80或阀体106的零件图，其在背面设有一个大致为半球体状的凹部123和部段地成环状的轴向轴环25，这轴环由关闭-或压力弹簧82，112的端部段102，126(见图4和图5)围卡并保持在其中。环形轴环125的直径这里略大于压力弹簧82，112的弹簧内径，从而借助于一种压配合使闭合体80或阀体106保持在压力弹簧82，112上，并在活塞筒4的接收座里导向。特别有利的是，轴向轴环125由许多布置在同一个分度圆上的指形轴向凸起127构成，这些指形凸起正如通过一条虚线所示那样，当闭合体或阀体80，106受到大负荷时，可以向里弹性变形。因此即使当压力高的时候在闭合-和阀体80，106里所出现的应力也可以被显著地最小化，从而有效阻止了裂纹的形成。轴向凸起为了使弹簧装配更容易，分别设有一个位于外边的引入斜面129。
图7表示了图1所示活塞筒4的一个零件图，按照此图，它具有一个基本为圆柱形的基体，该基体有一个轴向轴环128，其中设有圆柱孔10。轴向轴环128在边缘穿过有孔部段130，它们可以使吸入阀46的座环86推入到台阶状接收座52里并与连接部件6(见图8)的一个孔部分132补充合成为吸入通道30(见图1)的一部分。在其外圆周上，活塞筒4设有固定连板136，用于装入将活塞筒4固定于连接部件6上的紧固螺钉138(见图3)。
图8表示了图1所示连接件6的一个零件图，其中吸入腔28在其内圆周壁上被孔部分132穿过，它们与孔部段130(见图7)补充合成吸入通道30的一个局部，并用端面92使吸入阀46的座环86和压力阀48的弹簧座圈108固定在活塞筒4的接收座52，54里(见图4和图5)。为了固定住活塞筒4，连接部件6在其外圆周上设有固定连板140，用来装入紧固螺钉138(见图3)。
所述解决方案的特点在于：至少是闭合体80、阀体106、弹簧座圈108，座环86、活塞12，14，还有活塞嵌件66由耐磨塑料，例如碳纤维增强的PEEK制成，因此双摆动盘泵1设计成具有最小的重量和最小的运动质量。上述元件优选通过压注制成，其中滑靴20，22可以被直接压注在配属的活塞12，14上。按照发明的具有用塑料制成的元件的实施形式简化了泵1的制造，这是因为对于这些元件来说实际上并不需后续精加工。相对软地连接的阀元件和小的死容积还可以大大降低噪声。前面所述的双摆动盘泵1可以不用改造就在二个旋转方向上运行。
按照本发明的活塞机1并不局限于所述的实施例，而这工作机1可以设计成单摆动盘泵，其中在活塞筒4里只有活塞12轴向可移动地进行导向，并通过滑靴20贴靠在唯一的摆动盘24上。在一种这样的解决方案中壳体2一边加有压力，然而优点是：泵1在轴向方向上结构较短。
公开了一种具有许多通过一个驱动-/输出轴40驱动的活塞12，14的液压活塞机1，这些活塞在壳体3的一个活塞筒4里轴向可移动地导向并分别限制一个工作腔44，压力介质可以通过一个吸入阀46输入此工作腔，而且压力介质可以通过一个压力阀48从这工作腔里排出，其中壳体2具有至少一个另外的在端面连接于活塞筒4上的壳体部件6。按照本发明，吸入阀46和压力阀48大致轴向平行于活塞机1的纵轴线地在壳体部件4，6的分界面50部位里布置在壳体接收座52，54里。
Claims (18)
1.具有多个通过驱动轴/输出轴(40)驱动的活塞(12，14)的液压活塞机，这些活塞在壳体(2)的活塞筒(4)里轴向可移动地导向，而且它们分别限制工作腔(44)，压力介质通过输入阀(46)可以输入这工作腔，压力介质可以通过压力阀(48)从工作腔里排出，壳体(2)具有至少一个另外的在端面连接于活塞筒(4)的壳体部件(6)，其特征在于，吸入阀(46)和压力阀(48)大致轴向平行于活塞机的纵轴线地在壳体部件(4，6)的分界面(50)部位里布置在壳体接收座(52，54)里。
2.按权利要求1所述的活塞机，其中吸入-和压力阀(46，48)至少部段地分别装入在活塞筒(4)的接收座(52，54)里。
3.按权利要求1或2所述的活塞机，其中压力阀(48)布置在活塞筒(4)里的分度圆(72)上，其直径比吸入阀(46)的分度圆(74)更大。
4.按上述权利要求之一所述的活塞机，其中壳体部件(6)设计成连接部件并且具有至少一个吸入接口和压力接口(32，34)。
5.按上述权利要求之一所述的活塞机，其中每个吸入阀(46)的闭合体(80)借助于至少一个支承在活塞筒(4)上的关闭弹簧(82)，向着装入活塞筒(4)里的座环(86)的阀座(84)上预压紧，这座环支承在壳体部件(6)的端面(92)上。
6.按权利要求5所述的活塞机，其中关闭弹簧(82)支承在活塞式筒(4)的台阶状退回的支承面(96)上。
7.按权利要求2至6中之一所述的活塞机，其中压力阀(48)的阀体(106)借助于至少一个支承在至少部段地装入在接收座(54)里的弹簧座圈(108)上的压弹簧(112)，向着设在活塞筒(4)的接收座(54)里的阀座(114)上预压紧，弹簧座圈(108)支承在壳体部件(6)的支承凸肩(116)上。
8.按权利要求7所述的活塞机，其中弹簧座圈(108)作为密封件位于分界面(50)上。
9.按权利要求7或8所述的活塞机，其中弹簧座圈(108)具有至少一个设计成压力介质流动通道的凹部(118，120)，尤其是通孔。
10.按权利要求5至9中之一所述的活塞机，其中闭合体和/或阀体(80，106)具有至少部段地大致为半球形的端面(98，122)。
11.按权利要求5至10中之一所述的活塞机，其中闭合体和/或阀体(80，106)具有至少一个凹部(100，123，124)。
12.按权利要求11所述的活塞机，具有大致为圆柱形的凹部(100，124)，其中关闭弹簧或压弹簧(82，112)的端部段(102，126)进入到凹部(100，124)里并在这里保持住。
13.按权利要求5至11中之一所述的活塞机，其中闭合体和/或阀体(80，106)具有至少部段地成环状的轴向轴环(125)，它由关闭弹簧或压弹簧(82，112)的端部段(102，126)围卡并保持在其中。
14.按权利要求13所述的活塞机，其中轴向轴环(125)由多个布置在同一个分度圆上的轴向凸起(127)构成。
15.按上述权利要求之一所述的活塞机，具有反向可运动的，限制共同工作腔(44)的活塞(12，14)，这些活塞通过至少一个共同的张紧弹簧(62)分别用滑靴(20，22)向着斜盘或摆动盘(24，26)预压紧，张紧弹簧(62)的端部段分别支承在活塞(12，14)的活塞嵌件(66)的止挡凸肩(64)上。
16.按权利要求5至15中之一所述的活塞机，其中至少阀体(106)、闭合体(80)、弹簧座圈(108)、座环(86)、活塞(12，14)和/或活塞嵌件(66)由塑料，尤其是碳纤维增强的塑料制成。
17.按权利要求16所述的活塞机，其中弹簧座圈(108)由未加强的聚甲醛(POM)制成。
18.按上述权利要求之一所述的活塞机，其中权利要求16中所述的构件(106，80，108，86，12，14，66)通过压注制成。
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