CN101151463B - 用于静液压活塞机构的具有电控单元的调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于静液压活塞机构的调节装置。调节装置(30)具有用于产生调节信号的电控单元(17)。用于静液压活塞机构的设置活塞通过反馈元件(36，61)测量并且由电控单元(17)的传感元件(42)进行远程记录。

Description

用于静液压活塞机构的具有电控单元的调节装置

技术领域

本发明涉及一种用于静液压活塞机构的调节装置。

背景技术

能够调整其吸收或排放量的静液压活塞机构经常用于操作静液压驱动器。在这种情况下，由调节装置触发的调整装置作用于静液压活塞机构的调节机构。

从DE 195 40 654 C1中获悉一种调节阀用于此目的，其中阀活塞布置为在阀壳体内纵向可移动。阀活塞能够在其朝向相反方向的每个端面上承载控制压力。通过阀活塞在一个方向上的轴向运动，输入压力连接部通过移动密封区域连接到第一输出。同时第二输出被连接到箱连接部。在以相反方向运动时，第二输出连接部被连接到输入连接部，与此同时，第一输出连接部被连接到箱连接部。为了对作用在阀活塞端面上的力实现正比例调整所述调节活塞，结果产生的调节活塞的调节运动通过反馈元件被反馈回阀活塞。调节运动通过反馈元件传输并操纵两个支件之一。两个支件通过弹簧彼此连接，不被操纵的支件总是被支撑在阀活塞的卡紧销上。已知的调节装置的缺点在于，机械式反馈包括相当高的费用。

发明内容

本发明的目的在于，制造一种用于静液压活塞机构的调节装置，其能够简单地探测到调节活塞的位置。

上述目的通过根据本发明的具有如下特征的调节装置得以实现，其具有用于扫描所述静液压活塞机构的调节位置的反馈元件，所述调节装置包括用于产生调节信号的电控单元，该电控单元具有印刷电路板，该印刷电路板具有用于无接触地探测由所述反馈元件扫描的调节位置的传感元件，其中所述调节装置具有至少一个用于容纳所述电控单元的第一壳体部件以及用于容纳所述反馈元件的第二壳体部件。

根据本发明的用于静液压活塞机构的调节装置包括电控单元。电控单元用于产生调节信号。因此电控单元能够考虑到静液压活塞机构的枢转角度的相应的当前位置，所述调节装置中设置反馈元件。反馈元件扫描静液压活塞机构的调节位置。所述由反馈元件扫描的调节位置由集成在电控单元内的传感元件无接触地探测。

由于设置了无接触探测所扫描的调节位置的传感元件，因此不需要机械的反馈。因此，传感元件能够设置在电控单元的印刷电路板上且不需连线。与此同时，通过设置用于无接触探测的传感元件，安装安全性和操作安装性提高。与调节阀的调节位置的机械反馈相比，所述位置被无接触地探测并在所产生的调节信号中被立即考虑。最后，无接触探测所扫描的调节位置允许电子元件针对含油的静液压活塞机构的区域而密封。

特别有利的是，构造具有第一和第二壳体部件的调节装置。在这种情况下，电控单元可以布置在第一壳体部件中，而反馈元件布置在第二壳体部件中。这种划分提供了将电子元件与机械/液压构件彼此分开的简单选择。这两个壳体部件能够特别地以简单的方式相对于彼此密封。

根据本发明的调节装置的有利的进一步扩展在从属权利要求中列出。

如果在反馈元件上设置磁元件且电控单元具有磁敏传感元件，则静液压活塞机构的调节装置的调节位置能够特别简单地实现传输和探测。如果其中将电控单元或机械/液压构件优选排布的两个壳体部件由例如阻止光学探测调节位置的材料制成，则通过使用磁体并与磁敏传感元件相结合，可以容易地进行调节位置的无接触探测。

如果反馈元件具有被可旋转地保持在调节装置中的轴，则呈现特别有利的结构。通过这种被可旋转地保持的轴，用于扫描的静液压活塞机构的调节位置的测量变量，可在基于反馈元件的轴的角度的小结构空间内被确定。

在大多数情况下，为了将静液压活塞机构的调节装置的线性调节运动转化为角度信息，反馈杆优选为被不可旋转地连接到反馈元件的轴上。反馈杆能够从调节装置的壳体向外引导，其方式使得整个调节装置作为模块构件被布置在传统设计的已有静液压活塞机构上。传统的机械反馈机构的反馈元件能够部分地再使用。为此，反馈杆接合在静液压活塞机构的调节装置的对应的凹部中。通过被不可旋转地连接到轴上的反馈杆，线性运动被转换为轴的旋转运动。在这种情况下，磁元件特别优选为设置在轴上。磁元件优选为设置在轴的端面上，这样当轴旋转时，在磁元件与在电控单元的印刷电路板上的传感元件之间的恒定距离得以保证。

磁元件的角度以及静液压活塞机构的调节位置，能够通过作为传感元件的霍尔传感器或是通过磁阻电阻器而以特别简单的方式探测到。

进一步有利的是，直接在电控单元内探测静液压活塞机构的温度。为此，在电控单元内布置温度传感器。静液压活塞机构上的电控单元的封闭结构在静液压活塞机构的操作温度与电控单元中的测量温度之间提供清楚的联系。

为了进一步改进静液压活塞机构的温度探测，第一壳体部件和第二壳体部件优选为由金属材料制造，这样，电控单元的温度传感器测量的温度与静液压活塞机构的操作温度基本上相同。

本发明还提供一种静液压活塞机构，其具有用于调整该静液压活塞机构的吸收或排放量的调整装置，以及上述根据本发明的调节装置，其中所述反馈元件扫描该静液压活塞机构的调节位置。

附图说明

根据本发明的调节装置的优选实施例示例，在附图中示出并将在以下的描述中更详细地说明。

图1显示了静液压活塞机构的调节的示意图。

图2显示了其上构造有根据本发明的调节装置的静液压活塞机构的侧视图。

图3显示了根据本发明的调节装置的截面图。

图4显示了根据本发明的调节装置所构造的结构模块的立体图。

图5显示了可替代的控制压力调节阀的第一示例。

图6显示了具有两向控制阀的控制压力调节阀的可替代实施例。

图7显示了具有两向控制阀的另一可替代实施例。

图8显示了控制压力调节阀的第二可替代实施例。

图9显示根据图8的具有两个减压阀的控制压力调节阀的可替代实施例。

具体实施方式

在分析根据本发明的调节装置的结构前，首先，将使用图1的布线示意图说明根据本发明的调节装置所必须实现的目的。在图1中，静液压活塞机构1被设计为可调节泵。静液压活塞机构1通过传动轴2驱动。例如，机器的柴油机构作为驱动马达。

调节装置3作用于静液压活塞机构1的调节机构。调节装置3具有缸体4，调节活塞5设置在其中并纵向可移动。调节活塞5具有面向相反方向的两个调节压力面，其将缸体4分为第一调节压力腔6和第二调节压力腔7。设置活塞杆8用于传输调节活塞5的调节运动，活塞杆8机械连接到静液压活塞机构1的调节机构。

调节活塞5的调节运动通过在第一调节压力腔6和第二调节压力腔7中设置适当的调节压力而产生。为了设置调节压力，提供调节压力调节阀9，其通过第一调节压力线路10和第二调节压力线路11使第一调节压力腔6或第二调节压力腔7承载可调节压力。调节压力调节阀9是4/3方向控制阀，通过调节压力调节阀9，第一调节压力线路10或第二调节压力线路11能够被交替地连接到压力供给线路12或压力释放线路13。从调节压力腔6、7中之一所取的压力介质通过压力释放线路13释放到箱容积14中。调节压力调节阀9在其两个端位置之间可连续地调节。调节压力调节阀9的位置通过第一电磁体15和第二电磁体16固定。调节压力调节阀9优选为比例阀。这种比例阀的采用比例方向控制阀或减压阀形式的不同实施例在稍后参考图5至图9说明。

用于电磁体15、16的调节信号由电控单元17产生并通过调节信号线路18或19传送至电磁体15、16。

为了能够确定用于第一电磁体15或第二电磁体16的调节信号，不同的输入变量被提供给电控单元17。与例如默认地由操作员操作的主动杆通过线路20供给的主输入变量一样，这些输入变量例如为液压系统自身的变量。除了探测在图1中未单独示出的操作线路25、26中的主导压力以外，探测调节活塞5的实际调节位置对于确定用于第一电磁体15和第二电磁体16的调节信号也是必要的。

调节活塞5的实际调节位置对应于静液压活塞机构1设定的吸收或排放量。在图1的示意图中，为此设置传感元件22，用于通过测量线路21传送所探测到的电控单元17的主计算单元的位置。在图1中，选择在电控单元17以外探测调节活塞5的调节位置的图示只是为了更好的理解。在优选的根据本发明的调节装置中，位置探测结构实际上集成在调节装置中。此外，静液压活塞机构1的实际温度优选通过温度传感器24确定并随后通过测量线路23传送至电控单元17的计算器。在根据本发明的调节装置中，温度的确定优选为在电控单元17中完成，而通过静液压活塞机构1上的温度传感元件的图示只是为了说明的目的。因此，根据本发明的调节装置中的测量线路21和23优选为由在电控单元17的印刷电路板上的条形导体形成，且传感器布置在印刷电路板上。

图2示出了根据本发明的调节装置在静液压活塞机构27上的布置。图2显示了具有壳体28的静液压活塞机构27的侧视图。传动轴2从壳体28突出。具有调节活塞5的调节装置构造在一个壳体部分中，其通过盖29封闭。在图2示出的静液压活塞机构27中，调节活塞5执行垂直于投影面进行的线性调节运动。调节装置30被侧向布置在一个壳体部件32上，并在图2示出的优选实施例示例中与控制压力调节阀9为集成组件。调节装置30优选为拧紧在壳体部件32上，在图2中可见电磁体15的端面。调节活塞5具有其中接合从调节装置30的壳体向外突出的反馈杆的凹部。这一点在以下参考图3和图4说明。

图3显示了根据本发明的调节装置30的截面图。根据本发明的调节装置30具有第一壳体部件33和第二壳体部件34。在第一壳体部件33和第二壳体部件34中，引入了其中布置有轴61的公共分级凹部35。这里，第一壳体部件33同时作为第二壳体部件34的盖。因此，压力介质从第二壳体部件34到第一壳体部件33中的渗漏被消除，且壳体部件33、34彼此紧靠密封。轴61与反馈杆36形成反馈元件。在反馈杆36朝向远离轴61的一端上具有构造为头37的加厚区域，通过头37，反馈杆36与调节装置3的调节活塞5接合。在这种情况下，调节活塞5的位置以如下方式选择，即，其垂直于投影面线性运动。为了扫描调节活塞5的调节位置，反馈杆36通过调节活塞5的调节运动绕轴61的轴线旋转。

反馈杆36具有被轴61穿透的眼38。眼38的几何形状和轴61在此处的几何形状以如下方式选择，即，反馈杆36的旋转运动使得轴61在凹部35内旋转。轴61在其反馈杆侧的一端上具有螺钉形延伸部，该延伸部接合在第二壳体部件34的凹洞39内，从而能够提高轴61的承受力。在反馈杆36与第二壳体34的壁34′之间布置隔离片40，以将反馈杆36与壁34′之间的摩擦保持尽可能低。

在轴61朝向远离与反馈杆36相连的一端上构造磁体容座41。在所示的本实施例示例中，磁体容座41通过沉头凹槽在轴61的端面上实现。磁体(图中未示出)被插入此凹槽中。磁体优选地设计为永磁体。

在图3中示出的中间位置，例如对应于静液压活塞机构的零冲击设置的位置，所插入的磁体的N-S轴线例如垂直于投影面。被插入磁体容座41的磁体的位置由传感元件42探测。传感元件42被布置在电控单元17的印刷电路板43上。在印刷电路板43上还布置了电控单元17的主计算单元，用于确定调节信号。印刷电路板43由第一隔板45和第二隔板46保持，所述隔板通过第一螺钉47或第二螺钉48插在第一壳体部件33中。与此同时，插塞壳体49通过第一隔板45和第二隔板46固定在第一壳体部件33的凹部63中。插塞壳体49优选地被构造为塑料材料模制的部件，该塑料材料模制的部件被注入以围绕连接销50并处于电控单元17的内部，从而被密封，例如针对环境中的湿气而密封。布置了印刷电路板43的平面优选为垂直于轴61的旋转轴线。这允许在根据所用阀的任何情况下，在电控单元17朝向活塞机构的一侧上附接连接器插塞所需要的总高度。

在第一壳体部件33中构造了用于容纳电控单元17的容纳空间64。此容纳空间64通过盖60封闭，与此同时，印刷电路板43通过盖60被压制并因此被固定在第一隔板45和第二隔板46上。凹部35的被构造在第一壳体部件33中的部分从外部被插入到第一壳体部件33，且与容纳空间64没有连接。通过传感单元42扫描被插入磁体容座41的磁体的相对位置，是穿过壳体壁不接触地进行的。为此，永磁体的磁力线在磁体容座41与传感单元42之间的区域穿透第一壳体部件33的壁。为探测永磁体的相对位置，传感单元42优选地设计为霍尔传感器，其例如对平行磁通密度的角度变化作出反应。作为替换的，传感元件42也可以构造为磁阻元件，

除凹部35以外，在第二壳体部件34中还设置了阀活塞凹部51，其中阀活塞52布置为纵向可移动。在所示出的截面区域中，阀活塞凹部51连接到导管53，导管53终止于第二壳体部件34的接触面54。导管53在凹部35上垂直存在并使反馈杆36能够从第二壳体部件34向外引导。接触面54构造在外侧，其用于将调节装置30固定到静液压活塞机构27的调节装置的壳体部件32上。

孔56同样地连接到导管53，并进而与孔57交叉。孔56、57与导管53共同作用于沿箱容积(未示出)方向的反馈压力介质。

为了防止渗漏的介质从第二壳体部件34漏出，使用塞65封闭了孔56。为了紧固，螺纹销58从接触面54向外突出，通过螺纹销58，调节装置30能够拧紧到壳体部件32。此外还能看到对准销59，通过对准销59确定调节装置30相对于壳体部件32的准确位置，以便例如能够确保穿过接触面54的调节压力导管的密封。

使用布置在印刷电路板上用于探测温度和位置的传感器，允许更好地考虑操作参数，而不需要另外的外部传感器。具体而言，中间位置可通过软件和所实现的随温转回行为(temperature-dependent swivelling)而改变，通风器控制也可集成其中。

根据本发明的调节装置30的显著简化的示意图以立体图方式在图4中又一次示出。在这种情况下，电控装置62仅显示为在上方布置的电路板。第二壳体部件34的接触面54在图4中可见。电磁体15、16在第二壳体部件34的两侧延伸。反馈杆36从导管53并从接触面54突出，在反馈杆36的突出端构造了头37。同样地，在接触面54上构造螺纹接头58和两个对准销59。为了沿调节压力腔的方向传送压力，在靠紧壳体部件32紧固密封的接触面54中设置孔66、67。

图5至图9示出了图1的控制压力调节阀9的几个可替代结构或通过使用两向控制阀或两个减压阀的可替代形式。不过，不使用所显示的电磁体15、16，在所有的实施例中同样有可能通过使用控制压力来产生所需的调节力。为此，为了在比例方向控制阀90的端面上总是产生致动比例方向控制阀90的力，优选地设置导阀，其部分由电控单元17触发。另外，其功能对应于图1中示出的控制压力调节阀9的功能。

图5示出了图1的控制压力调节阀9的第一替换例。除已参考图1说明的端位置以外，图5中显示的比例阀90具有中间位置，其中第一调节压力线路10、第二调节压力线路11、压力供给线路12和压力释放线路13，以节流形式相互连接。为此，在比例方向控制阀90的中间位置，比例方向控制阀90的全部四个线路以节流形式相互连接。在图5中所示的实施例示例中的触发，通过电磁体15、16并以与图1中的压力控制调节阀相同的方式发生。

图6示出了作为替换例的比例方向控制阀单元91。比例方向控制阀单元91具有第一3/2方向控制阀92和第二3/2方向控制阀93。使用两个3/2方向控制阀的优点为，能够使用大批量生产的阀并因此以合理的价格买到。对于并联连接第一比例方向控制阀92和第二比例方向控制阀93，压力供给线路12分支为第一线路部分12′和第二线路部分12″。压力释放线路13同样地分支为第一线路部分13′和第二线路部分13″。

图6中示出的两个3/2方向控制阀92、93的初始位置对应于图5中示出的比例方向控制阀90的中间位置。为了将适当的调节压力加载于第一或第二调节压力线路10、11，两个电磁体15、16中的一个被加载调节信号且相应的第一或第二3/2方向控制阀92或93沿其端位置的方向放置。在第一3/2方向控制阀92的端位置，第一线路部分12′连接到第一调节压力线路10。与此同时，第二调节压力线路11通过第二压力释放线路部分13″保持连接到压力释放线路13。为了将相反方向的调节力加载于调节活塞5，第一电磁体15的信号被重置，而第二电磁体16作为替换被激发。这意味着第一调节压力线路10通过第一压力释放线路部分13′连接到压力释放线路13，而与此同时，第二调节压力线路11通过第二线路部分12″连接到压力供给线路12。

作为比例方向控制阀单元91的替换，根据另一个实施例，可使用图7中示出的另一个比例方向控制阀单元95。代替了3/2方向控制阀92、93，比例方向控制阀单元95包括第一4/2方向控制阀96和第二4/2方向控制阀97。与图6中示出的实施例示例对比，在本实施例中，第一调节压力线路10与压力释放线路13之间的连接和第二调节压力线路11到压力供给线路12之间的连接同时仅通过第一4/2方向控制阀形成。在相应的4/2方向控制阀96、97的初始位置，适当的线路部分12′、12″和压力释放线路部分13′、13″相连。另一方面，产生调节活塞5的反转调节运动所需的第一调节压力线路10到压力供给线路12的连接，以及同时的第二调节压力线路11到压力释放线路13的连接，通过第二4/2方向控制阀97形成。当两个4/2方向控制阀96、97中的一个通过电磁体15或电磁体16被加载调节力时，另一个4/2方向控制阀96、97总是保持在其相应的初始位置，其以未示出的方式例如通过弹簧进行保持。在这个初始位置，相应的4/2方向控制阀的全部四个连接通过节流的形式相互连接。

图8显示了另一个实施例示例，其中控制压力调节阀9被设计为减压阀98。减压阀98是4/3方向控制阀，其中在中间位置，第一和第二调节压力线路10、11共同连接到压力释放线路13。在第一调节压力线路10中主导的压力通过第一测量线路99供给到减压阀98的测量表面，并且在此以与由第一电磁体15产生的力的相同方向进行作用。在相反的方向，在第二控制压力线路11中主导的压力通过第二测量线路100作用在减压阀98上，其与第二电磁体16产生的力方向相同。当减压阀98由第一电磁体15加载力时，减压阀98被调整到沿着其第一端位置的方向。在减压阀98的第一端位置，压力供给线路12被连接到第二控制压力线路11。这增加了在第二调节压力腔7中的主导压力，且因此也增加了在第二调节压力线路11中的主导压力。因此，通过将减压阀98沿着其第一端位置的方向调节所致的压力的增加会发生，直到在通过第二测量线路100供给的压力与由电磁体15产生的调节力之间达到力的平衡。

第二电磁体16被适当地致动来实现调节活塞5在相反方向上的移动。在以与电磁体16的力的相反方向作用在减压阀98上的液压力与电磁体16的调节力之间出现力的平衡。

图9示出了设计为4/3方向控制阀的减压阀98的替换例，减压阀单元101，其中两个3/2方向控制阀102、103共同形成减压阀单元101。其操作模式大致对应于减压阀98的操作模式。不过，每一个3/2方向控制阀102、103被分配给调节压力腔6、7。为了将第三3/2方向控制阀102和第四3/2方向控制阀103连接到压力供给线路12和压力释放线路13，压力供给线路12又分为第一线路部分12′和第二线路部分12″，而压力释放线路分为第一压力释放线路部分13′和第二压力释放线路部分13″。第一和第二调节压力线路10、11的相应的测量线路99′、100′作用在测量表面上，并朝向与电磁体15或16的调节力相反的方向。加载第一电磁体15导致向第一调节压力腔6加载更高的压力。激发第二电磁体16导致相反方向的调节运动。

本发明不限定于示出的实施例示例。事实上，在附图中示出和说明的特征的任意方式的组合是可能的。

Claims (17)

1.一种用于静液压活塞机构(1，27)的调节装置，其具有用于扫描所述静液压活塞机构的调节位置的反馈元件(36，61)，其特征在于，

所述调节装置(30)包括用于产生调节信号的电控单元(17)，该电控单元(17)具有印刷电路板(43)，该印刷电路板具有用于无接触地探测由所述反馈元件(36，61)扫描的调节位置的传感元件(42)，其中

所述调节装置(30)具有至少一个用于容纳所述电控单元(17)的第一壳体部件(33)以及用于容纳所述反馈元件(36，61)的第二壳体部件(34)。

2.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，

所述第一壳体部件(33)靠紧所述第二壳体部件(34)密封。

3.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，

在所述反馈元件(36，61)上设置有磁元件，在所述印刷电路板(43)上设置有磁敏传感元件(42)。

4.根据权利要求3所述的调节装置，其特征在于，

所述反馈元件(36，61)具有被可旋转地保持在所述调节装置(30)的第二壳体部件(34)中的轴件(61)。

5.根据权利要求4所述的调节装置，其特征在于，

所述轴件(61)被不可旋转地连接到反馈杆(36)上，用于将线性运动转换为旋转运动。

6.根据权利要求5所述的调节装置，其特征在于，

所述磁元件被设置在所述轴件(61)上。

7.根据权利要求6所述的调节装置，其特征在于，

所扫描的调节位置由所述磁元件基于所述反馈元件(36，61)的轴件的角度确定。

8.根据权利要求5所述的调节装置，其特征在于，

所述调节装置包括控制压力调节阀(9)，该控制压力调节阀(9)的纵向轴线与所述轴件(61)的纵向轴线正交。

9.根据权利要求1-8中的一个权利要求所述的调节装置，其特征在于，

所述传感元件(42)为霍尔传感器。

10.根据权利要求1-8中的一个权利要求所述的调节装置，其特征在于，

所述传感元件(42)具有磁阻电阻器。

11.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，

所述电控单元(17)具有温度传感器。

12.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，

所述第一壳体部件(33)和所述第二壳体部件(34)由金属材料制成。

13.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，

所述调节装置与控制压力调节阀(9)为整体式组件，其中所述控制压力调节阀(9)被设置在所述第二壳体部件(34)中。

14.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，

用于容纳所述电控单元(17)的容纳空间(64)被设置在所述第一壳体部件(33)中，该容纳空间(64)通过盖(60)封闭，且插塞壳体(49)固定在所述第一壳体部件(33)的凹部(63)中。

15.一种静液压活塞机构，其具有用于调整该静液压活塞机构的吸收或排放量的调整装置(3)，其特征在于，

根据权利要求1至14中任一项所述的调节装置(30)，其中所述反馈元件(36，61)扫描该静液压活塞机构的调节位置。

16.根据权利要求15所述的静液压活塞机构，其特征在于，

所述调节装置(30)被固定到该静液压活塞机构的壳体部件(32)上。

17.根据权利要求15所述的静液压活塞机构，其特征在于，

所述调节装置(30)根据权利要求4至8中任一项实现，且所述反馈杆(36)接合在所述调整装置(3)的位于其背离所述轴件(61)朝向的端部的调节活塞(5)中。

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