CN112119215B - 液压*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压***，其包括两个液压回路，每个液压回路包括压力产生单元，该压力产生单元以可逆的泵方向作用在致动器单元上。第一和第二压力产生单元被设计为狭槽控制的径向活塞泵(22、23)。径向活塞泵形成具有单个公共泵支架(25)和单个公共转子(33)的泵组件(24)，该转子组件安装在公共泵支架轮毂(27)的自由突出部分(32)上，该公共泵支架轮毂(27)围绕主轴线(X)可旋转地固定在一侧，该转子组件并具有泵活塞孔(36)，该泵活塞孔(36)设置在两个轴向偏移的平面上，并用于接收振荡的泵活塞(35)。泵支架轮毂(27)具有两个第一流体孔和两个第二流体孔(56)，其中，两个第一流体孔与两个第一泵接口和设置在第一泵活塞平面上的泵支架轮毂(27)上的两个第一控制孔连通，两个第二流体孔(56)与两个第二泵接口和设置在第二泵活塞平面上的泵支架轮毂(27)上的两个第二控制孔(59)连通。第一调节框架(37)和第二调节框架(42)分别容纳在泵支架(25)中，该第一调节框架(37)和第二调节框架(42)包括偏心环(39)，该偏心环(39)容纳在框架中并作用在泵活塞(35)上，并在垂直于主轴线(X)的相应平面上容纳在泵支架(25)中，从而以彼此可线性移动的方式被引导。

Description

液压***
技术领域
本发明涉及一种液压***，其具有第一液压回路，其包括第一致动器单元和以可逆泵方向作用于其上的第一压力产生单元；以及第二液压回路，其包括第二致动器单元和以可逆的泵方向作用在其上的第二压力产生单元。
背景技术
具有由压力发生器加压的液压致动器的液压***(例如，电动液压装置)被广泛用作驱动或调节***。这主要是由于这样的***的特性优势，例如相对较高的功率密度，由于一方面压力发生器和另一方面致动器在空间上分开容纳的可能性，并且在集成了蓄压器的情况下可以进行故障安全设计，因此在相应的应用环境中实施此类***具有很高的灵活性。此类***的应用范围从最重的机械工程应用扩展到最精密的工程应用。如果要在特定的技术设施上相互独立地执行几种不同的调节或驱动功能，通过两个(或多个)可以用压力介质加压的独立执行器，这可以通过两个不同的概念来实现：要么有一个公共的压力产生单元，并且至少两个致动器或致动器单元通过分配的控制阀，特别是以电可调节比例阀的形式彼此独立地供给。从DE 199 35 854 A1中已知这种***。或者，如上所述，为每个致动器或致动器单元分配了自己的压力生成单元，该压力生成单元专门作用于该单元。在DE 102007 021 287 A1中可以找到这种液压***的例子。
DE 10 2006 044 300 A1公开了一种具有至少两个径向活塞泵的泵装置，每个径向活塞泵具有其自己的泵壳。至少两个径向活塞泵的驱动轴抗扭地联接在一起。优选地，至少两个径向活塞泵的泵壳体也刚性地联接在一起。
DE 10 2008 032 740 A1公开了一种用于输送流体的泵装置，该泵装置具有两个设计为径向活塞泵的泵单元，这些泵单元可以由一个共同的驱动轴驱动。两个泵单元以液压方式联接，使得第一泵单元在液压上跟随第二泵单元。
发明内容
本发明的任务是提供一种在本发明开始时指定的类型的液压***，其特征在于其杰出的实际适用性，其中仅需很小的空间需求，就可以以非常高的反应速度精确地协调致动，特别是频繁地连续快速逆转运动方向，通过(至少)两个致动器单元来实现。
根据本发明，通过以下特征的实现：第一和第二压力产生单元分别设计为狭槽控制的径向活塞泵。它们形成具有单个公共泵支架和单个公共转子的泵组件，该转子组件相对于主轴可旋转地安装在固定在一侧的公共泵支架轮毂的自由突出部分上，并具有设置在两个彼此轴向偏移的平面上的泵活塞孔，可用于容纳摆动的泵活塞。所述泵支架毂具有两个第一流体孔和两个第二流体孔，其中，所述两个第一流体孔与两个第一泵接口和设置在第一泵活塞平面中的所述泵支架毂上的两个第一控制孔连通；以及两个第二流体孔在第二泵活塞平面中与两个第二泵接口和设置在泵支架轮毂上的两个第二控制孔连通。在泵支架中，第一调节框架和第二调节框架分别容纳在垂直于主轴线的平面中，并且分别独立地线性可移动地引导，其中，作用在各个相关压力产生单元的泵活塞上的偏心环容纳在每个调整框架中。
本发明的实施使得有可能实现极其紧凑的高性能液压***，即，可以在仅在非常小的安装空间可用的应用中使用。在这方面，两个压力产生单元，由于其被设计为狭槽控制的径向活塞泵，在泵支架轮毂的圆周表面上设有径向内部控制孔，无论如何，两个压力产生单元在高性能方面只需要最小的安装空间，由于具有共用的转子而只能被容纳在非常小的空间中，并且事实证明仅需要单个电动机来驱动一个共用的转子这一事实是有利的。同时，可以获得出色的性能数据，尤其是在反应速度和其他***动力学方面。在这方面，有利的是，通过移动相关的调节框架来改变两个压力产生单元中的每一个的泵送方向，以使得(公共)转子的旋转方向不反向，这将不利于***动力学。同时，与使用换向阀相反，大的压力脉冲被排除在外，因为每次泵方向的反向都必须经过零输送的工作点。这对运行特性有积极影响。
根据本发明的第一优选实施例，两个第二控制孔相对于主轴在圆周方向上相对于两个第一控制孔旋转第一相位角，第一相位角，在两个压力产生单元的情况下，特别优选为90°。当第二调节框架的位移方向相对于主轴线在圆周方向上相对于第一调节框架的位移方向旋转第二相位角时，与该设计相关的优点尤其显著。特别优选地，第一相位角和第二相位角的大小相等，使得在两个压力产生单元的情况下，第二相位角也特别优选为90°。这种设计有利于使两个压力产生单元之间的轴向距离最小化，因为第一和第二位移方向的角度偏移了第二相位角，从而防止了用于两个调节框架的调节装置相互阻碍。另外，对应于相关控制孔的相位偏移，在泵支架毂中的流体孔可以特别有利地定位，因为它们可以具有最大的流动横截面，而不会对泵孔中的强度和尺寸稳定性产生负面影响。通过将两个径向活塞泵的泵活塞孔偏移半个节距，即它们“间隙地”布置，进一步增强了泵组件的特别紧凑的设计。因为对于两个相对较大直径的泵活塞，这允许特别小的轴向总长度，而两个径向活塞泵的泵活塞孔却互不影响。
在以上意义上，两个第二流体孔优选地相对于主轴线在圆周方向上相对于两个第一流体孔偏移地布置，其中特别优选地，两个第一流体孔在第一参考平面中相对于主轴线在直径上彼此相对，而两个第二流体孔在第二参考平面中相对于主轴线基本上在直径上彼此相对，并且，在两个压力发生单元的情况下，第一参考平面和第二参考平面基本上彼此垂直。
关于特别有利的工作特性，如果两个调节框架中的至少一个借助于至少一个复位弹簧被预加载到限定在主泵方向上的最大输送量的主终端位置中，也是有利的。这是因为这样可以使各个调节框架通过相关联的调节装置在交替方向上实现无反冲且因此无滞后的位移，从而可以实现最大的反应速度，并具有最高的工作特性曲线再现性。另外，调节装置可以设计得相对简单，特别是通过包括作用在调节框架上的调节主轴和调节螺母来实现。两个调节框架可以彼此相邻地无间隙地布置，这在特别小的尺寸方面是有利的。特别是，它们可以在相对的端面区域内彼此滑动。
本发明的另一优选的实施形式的特征在于，转子和覆盖泵支架毂的自由的前侧的罐状的延伸部形成共同旋转的转子单元，其中，所述罐状的延伸部可以特别地设计成转子的组成部分和/或适于与电动机轴连接的联轴器。理想地，罐状的延伸部具有圆柱形的密封表面，该密封表面与设置在泵支架上的密封环相互作用，该密封环优选容纳在泵支架盖中。这种设计也可以有助于高度紧凑的泵组件。
根据不同的应用情况，可以在根据本发明设计的液压***中使用不同的致动单元。特别地，本发明绝不限于线性致动器的使用，而是也可以使用旋转致动器。在线性致动器中，同步缸特别有利，因为消除补偿电流(取决于进出油箱的运动方向)意味着在反向流动时不会出现不连续现象；这对于敏感应用程序极为有利。如果相应的致动器单元包括两个构造为差动缸的机械耦合的，反向旋转的线性致动器，它们至少是可比的结果，它们是双作用的并且液压地相互连接。后者意味着一个差动缸的活塞工作室和另一个差动缸的活塞杆工作室彼此液压连接并共同加压。根据两个差动缸的机械联接的运动学，这里也进行了完整的或非常广泛的内部容积补偿，从而完全取消了补偿流量或最多减少补偿流量。与使用同步缸相比，在这种情况下，实现更高功率密度的可能性是有利的。这种具有两个沿相反方向工作的机械联接的差动缸的致动器单元特别优选地用于两个铰接的结构元件相对于彼此的枢转运动。
最后，从制造的观点来看，特别有利的是，泵支架具有罐状的泵支架壳体，其中，泵支架毂形成单独制造的部件，该部件在其底部与泵支架壳体连接。在接合表面的区域中，在泵支架轮毂中延伸的流体通道与在泵支架壳体中延伸的流体通道连通的连接处在泵连接处终止。
附图说明
在下文中，通过附图中所示的优选实施例更详细地解释本发明。因此，它显示为
图1是根据本发明提供的液压***使用液压回路的图。
图2是在图1的液压***中使用的双泵的轴向截面。以及，
图3是沿着III-III线穿过图2所示的垂直于主轴线的双泵的横截面(转子相对于图2所示的操作位置略微旋转)。
具体实施方式
图1所示的液压***包括第一液压回路1和第二液压回路2。第一液压回路1包括第一致动器单元3，第一压力产生单元4和第一油箱5。类似地，第二液压回路2包括第二致动器单元6，第二压力产生单元7和第二油箱8。在替代配置中，第一油箱和第二油箱可以组合成一个公共油箱，而不会改变两个液压回路1、2作为第一和第二液压回路的资格，即在油箱侧的这种液压连接不会阻止将两个液压回路分类为用于本发明目的的第一液压回路1和第二液压回路2。
第一致动器单元3包括两个设计为双作用差动缸9的线性致动器10。在联接杆11绕枢转点S枢转时，活塞杆12在相反的方向上操作，活塞杆12对于两个线性致动器10中的一个缩回并且对于另一个线性致动器10延伸。两个线性致动器10在以下方面彼此液压互连，对于第一压力产生单元4的第一泵方向A，一个线性致动器10a的活塞工作室13a和另一个线性致动器10b的活塞杆工作室14b可以通过一条共同的第一压力管线15a从第一压力产生单元4的第一泵接口16a加压。相反，在第一压力产生单元4的第二泵方向B上，一个线性致动器10a的活塞杆工作室14a和另一个线性致动器10b的活塞工作室13b可经由另一共同的第二压力管线15b从第一压力产生单元4的第二泵接口16b加压。第一压力产生单元4的第一和第二泵接口16a，16b通过包括第一往复阀18的第一平衡管线装置17连接到第一油箱5。以上说明相应地适用于第二液压回路2。
如已经在图1中示出并且在下面关于优选的设计实施方式详细地解释的那样，第一压力产生单元4和第二压力产生单元7不是彼此独立的；而是通过连接轴19彼此机械地耦合，如图1所示。因此，两个压力产生单元4、7具有永久地联接的转子，即，由公共电动机20沿相同方向并且以相同的速度驱动的转子。因此，相应的第一或第二压力产生单元4、7的泵方向的反转受相应的压力产生单元4、7的内部调节(见下文)的影响，而不是受电动机20或电流换向阀的旋转方向反转的影响。然而，电动机20被设计为可变速的。
为了清楚起见，在图1中分别示出的两个压力产生单元4、7形成泵组件21，在图2和3中详细示出；它们作为两个狭槽控制的径向活塞泵22、23集成在双泵24中，这两个泵可以在泵的方向和泵速方面相互独立地进行调节。它包括泵支架25，该泵支架25又具有罐状泵支架壳体26，泵支架毂27和泵支架盖28作为主要部件。泵支架壳体26包括基座29和护套30。通过将其压入相应的孔31中，泵支架毂27在其以其一端的区域中与泵支架壳体26的基座29接合，使得其在壳体的其余部分中自由悬臂。
两个径向活塞泵22、23共有的转子33安装在泵支架毂27的自由突出部分32上，从而使其能够绕由其限定的主轴线X旋转。为此，转子33具有耐磨的滑动轴承衬套34，该滑动轴承衬套的滑动特性被优化。此外，转子33具有十一个径向泵活塞孔36，用于将摆动的泵活塞35容纳在围绕主轴线X均匀分布的两个轴向偏移平面中。两个径向活塞泵22、23的泵活塞孔36偏移半个间距，即它们“间隔”排列。此外，两个径向活塞泵22、23中的每个分别包括调节框架37和42。相应的调节框架37、42通过其外环38容纳形成偏心环39的滚动轴承40，该偏心环39的内环41径向地作用在相应的径向活塞泵22或23的泵活塞35上。两个调节框架37、42分别在垂直于主轴线X的平面中容纳在泵支架壳体26中，并且可以线性且彼此独立地移动。在泵支架壳体26上为两个调节框架37、42提供了四个支撑凸耳(具有滑动表面)。第二径向活塞泵23的调节框架42的位移方向Z2垂直于第一径向活塞泵22的调节框架37的位移方向Z1；即，两个位移方向Z1和Z2在圆周方向上相对于主轴线X偏移90°的第二相位角δ。
具有调节主轴44和作用在调节框架37上的调节螺母45的调节装置43用于调节调节框架37，即使其相对于泵支架25移动。调节装置43容纳在凹口46中，该凹口由泵支架26的护套30的护套30的突起47限制。调节轴44由位于前述突起47中的基座48支撑；它的端部从泵支架26伸出并密封在孔49中。为防止主轴螺母45旋转，主轴螺母45的平坦的滑动表面50贴靠在相应的支撑表面51上，该支撑表面界定了凹口46。在相反一侧，四个复位弹簧52作用在调节框架37上，使得调节框架37被预紧而不会在主轴螺母45上产生游隙，并且朝着初始端位置方向延伸，在该位置，调节框架37位于图2和3中。容纳复位弹簧52的孔53被盖54封闭到外部。假设位移方向旋转了90°(见上文)，则上述说明相应地适用于分配给第二径向活塞泵23的调节框架42的调节装置。
泵支架毂27具有两个平行于主轴线X延伸的第一流体孔55和两个也平行于主轴线X延伸的第二流体孔56，两个第二流体孔56相对于主轴线X沿圆周方向偏移。在两个第一流体孔55限定第一参考平面Y1并且两个第二流体孔56限定第二参考平面Y2的意义上，流体孔55、56相对于主轴线X成对地彼此相对，从而第一参考平面Y1和第二参考平面Y2彼此垂直。
两个第一流体孔55中的每个通向与之连通的月牙形狭槽状的第一控制孔57，其中，两个第一控制孔57设置在第一径向活塞泵22的泵活塞平面中并且通过保持在它们之间的泵支架毂27的第一杆部分58彼此分开。以相应的方式，两个第二流体孔56中的每个通向与之连通的月牙形狭槽状的第二控制孔59，其中，两个第二控制孔59设置在第二径向活塞泵的泵活塞平面中，并通过保持在它们之间的泵支架轮毂27的第二杆部分60彼此隔开。两个第二控制孔59相对于主轴线X在圆周方向上相对于两个第一控制孔57旋转90°的第一相位角。因此，第一杆部分58和第二杆部分60在相互垂直的平面中延伸。(为了清楚起见，第二径向活塞泵23的泵活塞孔和泵活塞在图2的视图中通过第二控制孔59是可见的，因此未示出。)
在相应的控制孔57或59与泵支架毂27的自由面61之间，两个第一流体孔55和两个第二流体孔56分别被压入的塞子62封闭。在它们相对的端部处，流体孔55、56与流体通道64通过传输装置63连通，该流体通道64位于由孔31所限定的泵支架毂27的接合表面的区域中，该流体通道64在泵支架壳体26中延伸，该流体通道64的每个端部在相关的泵连接部16a，16b处。
转子33与覆盖泵支架毂27的自由面61的罐状延伸部65一起构成共同旋转的转子单元66，该罐状延伸部65是转子33的组成部分。转子33通过延伸部65借助于电动机20(图2中未示出)被驱动。因此，根据单独的构型，延伸部65可以被设计为用于连接至电动机轴的联接器，其在图2中通过延伸部65上的齿轮V示意性地示出。此外，延伸部65具有圆柱形的密封表面67，其与容纳在泵支架盖28中的密封环68相互作用。
泵支架25的内腔69容纳转子33和调节框架37、42以及相关的调节装置43，因为它与两个径向活塞泵22和23共用的油箱连通，因此压力较小。为此，油箱管线70穿过泵支架壳体26的护套30，并与设置在上盖54上的油箱连接件T连通，通向所述内腔69，因此其被液压油完全充满。泵支架毂27的端面61与转子33的罐状延伸部65之间的空间71也通过第二流体孔56，横孔72和径向孔73的自由的，开放的端部连接到内腔69，所述第二孔穿过延伸部65和滑动轴承衬套34，从而被泄压。位于泵支架壳体26中的两个往复阀18(参见图1)通过相应的孔74连接到内腔69。最后，图2显示了一个螺纹孔75，该螺纹孔用于将泵支架25紧固到支撑结构。

Claims (24)

1.液压***，带有第一液压回路(1)，其包括第一致动器单元(3)和以可逆泵方向(A，B)作用于后者的第一压力产生单元(4)，和带有第二液压回路(2)，其包括第二致动器单元(6)和以可逆泵方向作用于后者的第二压力产生单元(7)，具有以下特征：
-第一和第二压力产生单元(4、7)分别设计为狭槽控制的径向活塞泵(22、23)；
-第一和第二压力产生单元(4、7)形成了一个泵组件(24)，该泵组件具有一个公共的泵支架(25)和一个公共的转子(33)，该转子安装在固定在一侧的共同泵支撑轮毂的自由突出部分(32)上，以便可相对于主轴线(X)旋转，并具有设置在两个相对于彼此轴向偏移的平面上的泵活塞孔(36)，用于容纳泵活塞(35)；
-泵支撑轮毂(27)具有两个第一流体孔(55)和两个第二流体孔(56)，其中两个第一流体孔(55)与两个第一泵接口(16a)和两个第一控制孔(57)连通，两个第一控制孔(57)设置在第一泵活塞平面上的泵支撑轮毂(27)上，两个第二流体孔(56)与两个第二泵接口(16b)和两个第二控制孔(59)连通，两个第二控制孔(59)设置在第二个泵活塞平面上的泵支撑轮毂(27)上；
-在泵支架(25)中，第一调节框架(37)和第二调节框架(42)分别容纳在垂直于主轴线(X)平面中，并且分别被引导成彼此独立地线性移动，每个第一调节框架(37)和第二调节框架(42)均具有容纳在其中并作用在泵活塞(35)上的偏心环(39)。
2.根据权利要求1所述的液压***，其特征在于，两个第二控制孔(59)相对于主轴线(X)沿圆周方向相对于两个第一控制孔(57)旋转第一相位角。
3.根据权利要求2所述的液压***，其特征在于，所述第一相位角为90°。
4.根据权利要求1所述的液压***，其特征在于，所述两个第二流体孔(56)相对于所述主轴线(X)在相对于所述两个第一流体孔(55)的圆周方向上偏移。
5.根据权利要求2所述的液压***，其特征在于，所述两个第二流体孔(56)相对于所述主轴线(X)在相对于所述两个第一流体孔(55)的圆周方向上偏移。
6.根据权利要求3所述的液压***，其特征在于，所述两个第二流体孔(56)相对于所述主轴线(X)在相对于所述两个第一流体孔(55)的圆周方向上偏移。
7.根据权利要求4所述的液压***，其特征在于，所述两个第一流体孔(55)在第一参考平面(Y1)上相对于主轴线(X)在直径上彼此相对地延伸，并且所述两个第二流体孔(56)在第二参考平面(Y2)上相对于主轴线(X)在直径上彼此相对地延伸。
8.根据权利要求5所述的液压***，其特征在于，所述两个第一流体孔(55)在第一参考平面(Y1)上相对于主轴线(X)在直径上彼此相对地延伸，并且所述两个第二流体孔(56)在第二参考平面(Y2)上相对于主轴线(X)在直径上彼此相对地延伸。
9.根据权利要求6所述的液压***，其特征在于，所述两个第一流体孔(55)在第一参考平面(Y1)上相对于主轴线(X)在直径上彼此相对地延伸，并且所述两个第二流体孔(56)在第二参考平面(Y2)上相对于主轴线(X)在直径上彼此相对地延伸。
10.根据权利要求7所述的液压***，其特征在于，所述第一参考平面(Y1)和所述第二参考平面(Y2)基本彼此垂直。
11.根据权利要求8所述的液压***，其特征在于，所述第一参考平面(Y1)和所述第二参考平面(Y2)基本彼此垂直。
12.根据权利要求9所述的液压***，其特征在于，所述第一参考平面(Y1)和所述第二参考平面(Y2)基本彼此垂直。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的液压***，其特征在于，第二调节框架(42)的位移方向(Z2)相对于主轴线(X)在圆周方向上相对于第一调节框架(37)的位移方向(Z1)旋转第二相位角(δ)。
14.根据权利要求13所述的液压***，其特征在于，所述第二相位角(δ)为90°。
15.根据权利要求1所述的液压***，其特征在于，两个所述调节框架(37、42)中的至少一个借助于至少一个复位弹簧(52)被偏压到限定在主位移方向上的最大位移体积的主终端位置。
16.根据权利要求15所述的液压***，其特征在于，提供了一种调节装置(43)，其包括调节主轴(44)和作用在两个所述调节框架(37、42)上的调节螺母(45)。
17.根据权利要求1所述的液压***，其特征在于，所述转子(33)和覆盖所述泵支撑轮毂(27)的自由面(61)的罐状延伸部(65)形成共同旋转的转子单元(66)。
18.根据权利要求17所述的液压***，其特征在于，所述罐状延伸部(65)具有圆柱形的密封表面(67)，所述圆柱形的密封表面与设置在所述泵支架(25)上的密封环(68)配合。
19.根据权利要求18所述的液压***，其特征在于，所述密封环(68)被容纳在泵支撑盖(28)中。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的液压***，其特征在于，所述罐状延伸部(65)是所述转子(33)的组成部分。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的液压***，其特征在于，所述罐状延伸部(65)被设计为适于连接至电动机轴的联接器。
22.根据权利要求1所述的液压***，其特征在于，所述泵支架(25)具有罐状的泵支架壳体(26)，所述泵支撑轮毂(27)形成单独制造的部件，所述部件在泵支架壳体的基座(29)上连接到泵支架壳体(26)。
23.根据权利要求1所述的液压***，其特征在于，至少一个致动器单元(3、6)包括两个线性致动器(10)，所述线性致动器以相反的方向机械联接并且被设计为差动缸(9)。
24.根据权利要求23所述的液压***，其特征在于，两个所述差动缸(9)是双作用的并且横向地液压互连。
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