CN100398845C - 用于移动执行机构的液压传动装置 - Google Patents

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Abstract

介绍一种用于在两个预先规定的终端位置之间移动执行机构(7)的液压传动装置，带有在气缸单元(3)内可反向通过液压弹簧加载的活塞单元(4)和用于交替反向加载活塞单元(4)的控制装置。为产生具有优点的结构关系，提出：气缸单元(3)具有在所属的终端位置内密封接受活塞单元(4)的各端面(12)的端段(10)且其横截面小于剩余气缸室(9)；通过节流阀(13)连接在液压油回油管(14)上的端段(10)相对于剩余气缸室(9)由各自一个控制边(11)限制；并且控制装置由传动机构(28)组成，该传动机构用于控制边(11)相对于活塞端面(12)的轴向相对运动。

Description

用于移动执行机构的液压传动装置
技术领域
本发明涉及一种液压传动装置，用于在两个预先规定的终端位置之间移动执行机构，该液压传动装置带有在气缸单元内可反向通过液压弹簧加载的活塞单元和用于交替反向加载活塞单元的控制装置。
背景技术
为了能够将用于通过液压传动装置打开内燃机阀门的能量尽可能地也用于关闭阀门，公知(EP 1 215 369 A2)利用液压油的压缩性构成活塞反向加载的两个液压弹簧，从而将通过一个液压弹簧施加到活塞上的能量一直储存到另一个液压弹簧的摩擦和泄漏损耗，以便可供反向的活塞加载使用。活塞连同驱动的阀体因此与两个液压弹簧共同构成一个自由的摆动器，通过控制装置在两个相反位置上保持和释放。为此目的，在将气缸与一个液压弹簧的蓄压器连接的供油管内安装一个控制阀。在活塞的两个终端位置上控制阀关闭，以便在打开时将活塞在另一个液压弹簧的加压下通过各自加压的液压弹簧运动到相对的终端位置内，在该位置上为保持活塞重新关闭控制阀。虽然利用这种公知的液压传动装置执行机构可以较小的能量投入在两个终端位置之间高速移动(仅需补偿摩擦和泄漏损耗)但执行机构的运动也取决于控制阀的开关速度。此外，为使活塞保持在两个反向位置上需要分开控制嵌入。
发明内容
本发明的目的在于，利用结构简单的方法对开头所述类型的液压传动装置这样进行改进，以确保执行机构与控制装置的调整速度无关进行运动，而且为使活塞单元保持在相反位置上不需要分开控制嵌入。
该目的由此得以实现，即气缸单元具有在所属的终端位置内密封接受活塞单元的各端面的端段且其横截面小于剩余气缸室；通过节流阀连接在液压油回油管上的端段相对于剩余气缸室由各自一个控制边限制；且控制装置由用于控制边相对于活塞端面轴向相对运动的传动机构组成。
因为由于这种措施，活塞单元的各端面在其终端位置内嵌入气缸单元向剩余气缸室内移的端段内，所以如果通过液压油的回油管确保压力在气缸单元的端段内相应降低，则在该终端位置内取消向嵌入该端段内的活塞端面施加压力。这意味着，在终端位置内端面嵌入气缸室端段内的活塞单元仅由相对端面加载并因此保持在该终端位置上，虽然该气缸室处于相当高的压力下。为反向控制活塞单元，接受活塞端面的气缸单元端段应与剩余气缸室液压连接。为此目的，气缸单元的内移端段构成必须相对于活塞端面轴向移动的控制边，以便向活塞端面施加气缸压力。在气缸室端段区域内活塞端面相对于控制边的这种相对移动时瞬间产生的液压油压力加速活塞单元向相对的终端位置运动，在该终端位置上活塞单元通过嵌入气缸单元在那里的端段内的端面而止动。因为连接在端段上的液压油回油管包括节流阀，所以虽然气缸室端段内的压力在活塞端面进入时相应降低，但节流阀在活塞单元端面的瞬间加载时防止阻碍活塞单元加速度的压力降。此外，连接在气缸单元端段上的液压油回油管额外通过开关阀阻断。
液压传动装置的控制装置必须在活塞端面和限制气缸单元端段的控制边之间进行轴向的相对运动。为此目的，气缸单元端段的控制边可以在与控制装置的传动机构连接的可轴向移动的套筒上构成，该套筒通过控制装置的传动机构移动。只要通过套筒构成的控制边经过活塞端面，就进行活塞单元的加压。套筒的移动速度在此方面对活塞单元的加速度没有实际影响，因为活塞单元的加压随着活塞端面的释放瞬间进行。
活塞端面相对于气缸单元端段控制边移动的另一种可能性在于冲击活塞单元，从而活塞端面通过气缸固定的控制边运动。为此目的，控制装置的传动机构向各自嵌入气缸单元端段的活塞端面加载，这一点可以采用液压、机械或者电磁方式进行。
如果活塞单元的至少一个端面具有与剩余的活塞单元部分不同大小的横截面，那么可以将气缸室内的压力用于保持在终端位置内或者脱离该终端位置，因为通过液压油，分阶段的活塞单元在端面嵌入气缸室的端段内后仍保持轴向加载，而且与相对活塞端面的加载无关。
如果施加液压油的气缸室在活塞单元的两侧上构成液压弹簧，而无需使用外部的蓄压器，那么这些压力室应与可控供油管连接，以便可以补偿每个传动行程后的摩擦和泄漏损耗。因为供油管的这种控制取决于活塞单元的各自位置，所以供油管可以通过活塞单元的控制边在取决于轴向活塞位置的情况下打开和关闭，从而无需为此使用采用具有相关控制的单独开关阀。以类似方式，液压油的回油管在气缸单元的端段内也可以利用活塞单元的相应控制边进行控制。
附图说明
附图中举例示出本发明的主题。其中：
图1示出依据本发明用于移动执行机构的液压传动装置的简示方框图；
图2示出活塞单元所属气缸室一个侧面的示意轴向剖面；以及
图3示出依据本发明液压传动装置结构变化与图1相应的示图。
具体实施方式
依据图1的方框图，所示的液压传动装置具有分成两个气缸体1和2的气缸单元3，其活塞单元4包括与气缸体1和2共同作用的两个活塞体5和6，它们通过在两个终端位置之间移动的执行机构7连接。气缸体1和2在其彼此相反的端壁8区域内构成向剩余气缸室9内移且横截面小于剩余气缸室9的端段10。这些端段10相对于剩余气缸室9通过控制边11限制，并在活塞单元4的各自终端位置内接受各自活塞体5或6的端面12。气缸体1和2的端段10通过节流阀13连接在液压油的各一个回油管14上。气缸体1、2的压力室9需要时连同外部附加的蓄能器构成作为方块示出的液压蓄能器15。这种液压蓄能器15根据液压油的压缩性形成液压弹簧，活塞体5和6通过它们可以反向加载。液压蓄能器15通过开关阀16连接在压力管17上。此外，液压蓄能器15通过单向阀18与压力管19连接，该压力管确保液压蓄能器15预先规定的最小压力。
在图1所示活塞单元4的终端位置内，活塞体5利用其端面12密封地嵌入气缸体1的端段10内，从而处于气缸体1压力室9内的液压油压力不能对活塞单元4施加轴向压力，该活塞单元因此通过气缸体2区域内施加的压力保持在该终端位置内。为向活塞体5施加气缸室9内的液压油压力，端段10必须与剩余气缸室9液压连接。为此目的，端段10由构成控制边11的套筒20包围。该套筒20可轴向移动地支承并可以通过控制装置的传动机构相对于活塞体5的端面12轴向移动，以释放端面12，该端面在经过控制边11时被瞬间施加气缸室9内压力油的压力并使活塞单元4随同执行机构7逆气缸体2气缸室9内的压力而加速。回油管14内的节流阀13在此方面阻止端段10内相应的压力降。随着气缸体1液压蓄能器15的减压，气缸体2的液压蓄能器15通过进入气缸室9内的活塞体6加压，其中，在构成活塞单元4终端位置的自由摆动器反向运动区域内，活塞体6的端面12密封地嵌入气缸体2的端段10内。活塞单元因此在该位置上通过部分减压的液压蓄能器15的剩余压力保持在新的终端位置上。液压蓄能器15与压力管19通过单向阀18的连接保证活塞单元4的最小保持压力。通过打开所属的开关阀16，液压蓄能器15可以为接受终端位置上的活塞单元4的气缸体2而加载到预先规定的系统压力，以补偿通过压力管17的摩擦和泄漏损耗，以便在通过套筒20控制汽缸体2时使用全部系统压力用于气缸体6逆气缸体1从属的部分减压液压蓄能器15的压力而加载。正如在与相对的活塞体6相联系下已经介绍的那样，与气缸体1共同作用的活塞体5在达到终端位置时通过嵌入气缸体1端段10内并由此抽走加载压力的活塞端面12而相对于自由摆动运动保持，直至它通过套筒20的重新移动再得到释放。在此期间内，气缸体1所属的通过活塞单元4复位重新加压的液压蓄能器15为覆盖摩擦和泄漏损耗而通过控制阀16连接在压力管17上，控制阀在控制套筒20之前通过为此具有的控制装置重新关闭。
图2详细示出气缸单元3的两个汽缸体1、2之一，其中，压力室9构成液压弹簧的主要液压蓄能器。端壁8具有同轴的凸缘21，为控制活塞体5、6所需要的套筒20可轴向移动地支承在该凸缘上。该凸缘还具有用于凸出活塞体5、6端面12的导向凸肩23的接受孔22，该凸肩具有用于回油管14环形连接槽25的控制边24。在所示的活塞体5、6的终端位置内，在导向凸肩23和连接槽25的控制边24之间形成的节流位置作为节流阀13使用，正如它在图1的方框图中所示那样。通过这种措施，回油管14仅为活塞体5、6的端面12嵌入气缸体1、2的端段10内而打开，由此避免更大的泄漏损耗。
以类似方式，用于气缸体1、2压力室9的供油管26可以通过活塞体5、6的控制边27而取决于活塞位置打开和关闭。在液压蓄能器限制在压力室9上的情况下，该供油管26用于将压力室9连接在压力管17上，其中，控制边27起到开关阀16的作用。压力室9与仅施加部分压力且具有单向阀18的压力管19的连接不需要控制。
套筒20通过传动机构28加载，该元件通过液压、机械或者电磁使套筒20在气缸体1或2的同轴凸缘21上轴向移动。但该传动机构28不需要处于气缸单元3的外面。这种传动机构也可以安装在气缸单元3内。
依据图3的液压传动装置与图1的区别仅在于活塞体5、6的控制。带有控制边11的气缸体1、2的端段10不是通过可移动的套筒，而是通过端壁8上的间隙构成，从而为使控制边11相对于活塞体5、6端面12轴向相对运动，该活塞体必须移动。为此目的具有传动机构28，利用其向可以向活塞体嵌入端段10内的端面12加载，以冲击活塞体并使端面12移动过控制边11，以便可以将气缸室9内的液压压力用于加载各自的活塞体5、6。虽然这种活塞加载在按照图3的实施例中液压进行，但传动机构也可以机械或者电磁地冲击各自的活塞体5、6。此外，液压传动装置的工作方式与图1所示相同。通过液压蓄能器15在活塞单元4往复运动时的加压和减压，储存将执行机构7在一个方向上移动所使用的大部分能量，以供活塞单元4的返回运动使用，从而仅需补偿出现的摩擦和泄漏损耗。
通过所述的措施达到特别是在活塞高加速度，而且在很短的调整时间情况下明显降低能耗，因为每一活塞体5、6仅需相应控制并自动在各自终端位置内定位。依据本发明的液压传动装置因此适用于要求很短转换时间的执行机构，例如开关阀和安全阀。
也许并不需要特别强调本发明并不局限于所示的实施例。例如气缸体1、2可以组成一个共用的气缸，里面支承作为活塞单元的唯一活塞。在这种情况下，在执行机构和活塞单元之间应产生一种活塞杆式的连接。为影响液压弹簧的弹性，可以向液压油内加入气泡或者附加通过弹簧向液压蓄能器加载。

Claims (5)

1.液压传动装置，用于在两个预先规定的终端位置之间移动执行机构，带有具有两个相互分开的气缸室(9)的气缸单元(3)、在气缸单元内经由所述两个气缸室(9)能反向通过液压弹簧加载的活塞单元(4)和用于交替反向加载活塞单元的控制装置，其特征在于，气缸单元(3)具有端段(10)，该端段(10)密封地接受在所属终端位置内的活塞单元(4)的各自端面(12)且横截面小于剩余气缸室(9)；通过节流阀(13)连接在液压油回油管(14)上的端段(10)相对于剩余气缸室(9)由各自一个控制边(11)限制；并且控制装置由传动机构(28)组成，该传动机构用于控制边(11)相对于活塞端面(12)的轴向相对运动。
2.按权利要求1所述的液压传动装置，其中，气缸单元(3)端段(10)的控制边(11)构成在套筒(20)上，该套筒被可轴向移动地支撑并与控制装置的传动机构连接。
3.按权利要求1所述的液压传动装置，其中，控制装置的传动机构(28)向各自嵌入气缸单元(3)端段(10)内的活塞端面(12)加载。
4.按权利要求1-3之一所述的液压传动装置，其中，活塞单元(4)的至少一个端面(12)具有与活塞单元(4)的剩余部分不同大小的横截面。
5.按权利要求1-3之一所述的液压传动装置，其中，与气缸单元(3)的端段(10)相连的液压油回油管(14)和/或与每个活塞面上的气缸单元(3)相连的供油管(26)能由活塞单元(4)的控制边(24、27)取决于轴向活塞位置而打开和关闭。
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