CN101517243A - 流体静力学的驱动单元 - Google Patents

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Abstract

公开了一种流体静力学的驱动单元，用于给具有两个压力室的液压负载供给压力介质。按本发明，所述流体静力学的驱动单元具有伺服马达和两个能够由所述伺服马达驱动的流体静力学的单元。通过所述流体静力学的单元中的一个流体静力学的单元将压力介质直接从压力室之一输入另外的压力室。另外的流体静力学的单元将压力介质从存储箱输入最后提到的压力室或者根据驱动方向从该压力室输入存储箱。

Description

流体静力学的驱动单元
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的流体静力学的驱动单元。
背景技术
这类流体静力学的驱动单元例如用于操作液压缸并且具有二级调节的子系统，该子系统主要包括液压变压器，该液压变压器连接到具有被施加的压力的系统上。所述液压变压器原则上是机械联接的流体静力学的单元，其中，一个单元连接到具有被施加的操作压力的系统上，并且另外的单元与负载、例如液压缸连接。为了克服载荷驶出液压缸，与缸连接的单元作为泵进行工作，该泵由系统中用施加的操作压力供应的马达进行驱动。在载荷下驶入所述液压缸时，所述液压变压器的功能逆转，并且早先作为马达工作的单元现在在其自身方面返回二级系统。这种液压变压器的基本构造例如在Wiirzburg的Vogel出版社出版的“Der Hydrauliktrainer”这本书的卷6“HydrostatischeAntriebe mit
Figure A20078003551700041
”第6章中进行描述。
在EP 0 851 121中公开了一种具有两个轴向活塞式机器的液压变压器，这两个轴向活塞式机器作为马达和泵或者说以相反的功能进行工作。所述两个轴向活塞式机器的活塞支撑在共同的摆动盘上。
在EP 1 100 670 B1中示出了一种流体静力学的驱动单元，其中可以借助于液压变压器操作差动缸。所述液压变压器具有存储箱接头、压力接头和工作接头，其中在压力接头上加载了例如通过液压蓄能器施加的压力。该压力也作用在差动缸的环形室中。底侧的缸室与液压变压器的工作接头连接。虽然这种驱动系统具有比较简单的构造。但是所述缸相对于具有常规阀门控制装置的驱动单元必须设计得更大，因为环形室B中的压力不会减小到施加的压力以下。
原则上也存在这样的可能性，即流体静力学的驱动系统具有额外的液压变压器，该液压变压器的工作接头连接到环形室上并且在其压力接头上加载了由液压蓄能器施加的压力。虽然在这种实施例中可以以和在带有常规阀门控制装置的系统中相同的尺寸构造所述缸，但是缺点是，由于第二液压变压器而需要在装置技术上显著的花费。
发明内容
与此相对，本发明的任务是提供一种流体静力学的驱动单元，该驱动单元以装置技术上微小的花费致动负载、尤其致动液压缸。
该任务通过具有权利要求1所述特征的流体静力学的驱动单元得到解决。
按本发明，在这种流体静力学的驱动单元中使用的液压变压器原则上由三个流体静力学的单元组成，其中，两个优选构造为恒定单元的流体静力学的单元可以由可调节的液压机械进行驱动。在此，一个流体静力学的单元的两个接头与负载例如差动缸的两个压力室连接，而第二流体静力学的单元的工作接头则与压力室中较大的压力室连接并且该流体静力学的单元的存储箱接头与存储箱连接。这两个流体静力学的单元的驱动通过可调节的液压机械实现，该液压机械的压力接头连接到对施加的压力进行引导的压力管路上，并且该液压机械的存储箱接头连接到通向存储箱的存储箱管路上。通过最先提到的流体静力学的单元例如在驶出差动缸时将压力介质从变小的环形室输入变大的底侧缸室。另外的流体静力学的单元将压力介质从存储箱输入变大的压力室。为了驶入所述差动缸，可以逆转可调节的液压机械的旋转方向并且由第一流体静力学的单元将压力介质从缸室输入环形室。第二单元将压力介质从缸室输回存储箱。
在特别优选的实施例中，这两个流体静力学的单元构造成能由可调节的液压机械驱动的恒定单元。
液压负载的压力室优选具有不同的体积，其中最先提到的流体静力学的单元的输送接头与较大的压力室连接，并且第二流体静力学的单元的输送接头与较小的压力室连接。
在这种构造中优选的是，第二流体静力学的单元的第二输送接头同样与压力室中较大的压力室连接。
根据有利的改进方案，两个恒定单元的排出体积与活塞杆面积与活塞底面积之比有关。
在本发明的有利的改进方案中，通过液压缸实现系统压力的施加，该液压缸可以由蓄能器增压泵进行加压。
所述流体静力学的驱动单元的动态特性可以通过对液压缸预加载得到改善。
所述流体静力学的驱动单元可以构造得特别紧凑，如果该驱动单元的液压变压器由双轴向活塞式机器构成的话，其中一个双单元是两个恒定单元并且另外的单元是可调节的液压机械。
附图说明
下面根据示意性附图对本发明的优选实施例进行详细解释。其中：
图1是按本发明的流体静力学的驱动单元的原理线路图；
图2是在按本发明的流体静力学的驱动单元中可使用的以双轴向活塞构造的液压变压器的纵剖图；以及
图3是对按图1的液压缸预加载的实施例。
具体实施方式
图1示出了用于差动缸2的流体静力学的驱动单元1的线路图，该差动缸具有底侧的缸室4以及活塞杆侧的环形室6。所述流体静力学的驱动单元1主要具有用点划线说明的液压变压器8，该液压变压器包括液压的伺服马达10，该伺服马达驱动两个恒定单元、这里是两个定量泵12，14。所述伺服马达10的压力接头P连接到压力管路16上，通过液压储能器18将系统压力施加给该压力管路。借助于蓄能器增压泵20对液压储能器18加压。所述伺服马达10的存储箱接头通过存储箱管路22与存储箱T连接。
所述定量泵12的输送接头P通入导向差动缸2的缸室4的工作管路24。该定量泵12的抽吸接头T连接到存储箱管路22上。
另外的定量泵14的输送接头P通入工作管路24，而另外的输送接头T-这里为了简单起见称为抽吸接头-通过第二工作管路26连接到环形室6上。
两个定量泵12、14和伺服马达10具有可逆的输送方向，使得所述定量泵的在图1中称为输送接头的接头P也可以相应地用作抽吸接头。所述伺服马达10的旋转方向的转换通过相应地调节摆动角实现。
为了驶出所述差动缸2，调节所述摆动角，使得所述定量泵12通过存储箱管路22从存储箱T中抽吸压力介质并且通过输送接头P和工作管路24将压力介质输入底侧的缸室4。从环形室6排出的压力介质通过第二定量泵14积累成在工作管路24中由定量泵12输送的压力介质体积流，从而将差动缸2驶出。
所述两个定量泵12或者说14的排出体积V1和V2与缸面积A、B(参见图1)遵循以下关系：
V1/V2＝(A-B)/B
其中所述面积差A-B相应于活塞杆面积C。
图2示出了这类液压变压器8的一种具体的实施例，其中三个流体静力学的单元作为轴向活塞式机器组合在紧凑的壳体中。这类“Floating-Cup轴向活塞式机器”的基本构造例如由后公开的申请102005 056 631.1公开，从而在这里只描述为了理解本发明所需要的结构元件。这类以轴向活塞构造的液压变压器8具有带有中间部件28的壳体，该中间部件在端侧通过两个连接盖30，32封闭。在壳体中支承着轴34，该轴大致在中间具有径向突出的驱动凸缘36，大量双活塞40关于轴的轴线38轴线平行地插入该驱动凸缘中，该双活塞的远离驱动凸缘36的球状的端部区段分别潜入缸套42中并且与该缸套分别限定了工作空间60。图2中布置在驱动凸缘36右边的缸套42通过弹簧可移动地朝缸筒44预加载，该缸筒本身在端侧支撑在斜盘46上，该斜盘以其球状的背侧可回转地支承在相应的支承凹座47中。在该斜盘中构造供液系统48、50，该供液系统与压力通道54或者说存储箱通道52液压地连接，该压力通道或者说存储箱通道通向伺服马达10的压力接头P或者说存储箱接头T。所述缸筒44通过推杆64不可相对旋转地与轴34的支承段连接。如此构造所述推杆64，使得所述缸筒44可以进行摆动运动。
为了在不同的摆动角中实现所述供液系统48、50和配属的通道52或者说54之间的液压连接，在斜盘46的球状构造的背侧上构造控制槽56、58。所述轴向活塞单元的分别通过缸套42和双活塞40端部区段限定的工作空间60可以分别通过连接通道62根据所述缸筒44的旋转角与控制供液系统48或者说50之一连接，使得压力介质可以通过压力通道52流入工作空间60或者从该工作空间通过存储箱通道54排向存储箱接头T。
所述双活塞40的在图2中布置在驱动凸缘36左边的端部区段相应地潜入缸套42中，该缸套在另外的缸筒66上密封地导向。该缸筒66也通过另外的推杆68与轴34的另外的支承段连接，使得该缸筒可以进行摆动运动。所述缸筒66的在图2左侧的端面朝斜盘70预加载，在该斜盘上构造两个沿径向靠内的控制供液系统72、74以及两个沿径向靠外的控制供液系统76、78。在此，所述控制供液系统72、74配属于定量泵12，并且靠外的控制供液系统76、78配属于定量泵14。构造在斜盘70中的控制供液系统74和76通过工作通道80或者说82与第一工作管路24连接，第一工作管路本身通入差动缸2的缸室4中。沿径向靠内的控制供液系统72通过另外的工作通道86与另外的工作管路26连接并且所述控制供液系统78通过存储箱通道84与存储箱管路22连接，从而构造出在图1中示出的压力介质流动路径。
如进一步在图2中示出的那样，由双活塞40的左边端部区段和相应配属的缸套42限定的第二工作空间88中的每一个工作空间可以通过缸筒66中的斜通道90与控制供液系统76连接或者通过另外的斜通道92与控制供液系统78连接。位于其间的工作空间68可以通过虚线示出的通道94、96与控制供液系统74或者说72连接。由此，也就是说双活塞40的位于驱动凸缘36左边的每个第二端部区段是定量泵12的活塞，而位于其间的端部区段是另外的定量泵14的活塞。这种构造原理作为所谓的“分流双联泵”是已知的。
前面描述的双轴向活塞式机器的突出之处在于特别简单的并且紧凑的构造。在其它细节方面，尤其在配属的缸筒44或者说66上密封地导引缸套42方面，参照前面所提到的后公开的申请，该申请给出了所谓的“Floating-Cup泵”。
所述流体静力学的驱动单元的动态特性可以通过对差动缸2的预加载得到改善。在图3中示出了这种预加载的一种方案。相应地从两个工作管路24、26中分支出预加载管路98或者说100。预加载管路100通向蓄能器管路102，在该蓄能器管路中构造具有比较大的直径的第一隔板104。所述预加载管路102一方面与液压储能器106连接，并且另一方面通过具有比较小的直径的第二隔板108与存储箱T连接。在所述第一隔板104和液压蓄能器106之间的区域内，从预加载管路中分出分支管路110，在该分支管路中布置第三隔板112和第四隔板114，并且该分支管路在第四隔板114那一侧通入存储箱T。所述预加载管路98连接到两个隔板112、114之间的区域上。换句话说，通过这两个预加载管路98、100在相应配属的隔板104、108或者说112、114之间截取用于差动缸2的预加载压力，其中要承受通过小隔板108、114通向存储箱T的微小的压力介质损失。
在原位中将伺服马达10转回到0，也就是说将按图2的斜盘46以其指向缸筒44的端面横向于轴的轴线38进行调节。为了驶出所述差动缸2，如此偏转所述控制盘46(图2)，使得定量泵12将压力介质从存储箱T输入工作管路24中并且从那里输入底侧的缸室4中。另外的定量泵14额外地将压力介质从变小的环形室6输入工作管路24。为了驶入所述缸，通过控制盘46的反向偏转逆转定量泵12、14的输送方向，从而相应地将压力介质从缸室4通过工作管路24和定量泵12输入存储箱管路22并且从那里输入存储箱T。同时，所述定量泵14将压力介质直接从压力管路24通过第二工作管路26输入变大的环形室6。
与常规的驱动系统相反，所述伺服马达的摆动角不再对应于精确定义的驱动转速，而是在施加系统压力时对应于确定的转矩。
在前面所描述的实施例中使用定量泵12、14。然而原则上也可以使用伺服泵。
公开了一种流体静力学的驱动单元以用于给具有两个压力室的液压负载供给压力介质。按本发明，所述流体静力学的驱动单元具有伺服马达和两个流体静力学的单元，它们可以通过伺服马达进行驱动。通过所述流体静力学的单元之一将压力介质直接从压力室中的一个压力室输入另外的压力室。另外的流体静力学的单元将压力介质从存储箱输入最后提到的压力室或者根据驱动方向从该压力室输入存储箱。

Claims (9)

1.流体静力学的驱动单元，用于给具有两个压力室(4，6)的液压负载(2)比如差动缸供给压力介质，所述流体静力学的驱动单元具有流体静力学的单元(12，14)，所述流体静力学的单元能够由可调节的液压机械(10)驱动并且具有与压力室(4)之一连接的输送接头(P)，其中所述液压机械(10)的抽吸接头(T)与存储箱(T)连接并且所述液压机械(10)的压力接头(P)与压力管路(16)连接，其特征在于另外的能够由所述液压机械(10)驱动的流体静力学的单元(14)，该流体静力学的单元(14)的输送接头(B)与另外的压力室(6)连接。
2.按权利要求1所述的流体静力学的驱动单元，其中，所述流体静力学的单元构造成恒定单元(12，14)。
3.按权利要求1或2所述的流体静力学的驱动单元，其中，所述压力室(4，6)具有不同的体积，并且第一流体静力学的单元(12)的输送接头(P)与较大的压力室连接，第二流体静力学的单元(14)的输送接头(B)与较小的压力室(6)连接。
4.按权利要求3所述的流体静力学的驱动单元，其中，所述第二流体静力学的单元(14)的另外的输送接头(A)同样与较大的压力室(4)连接。
5.按上述权利要求中任一项所述的流体静力学的驱动单元，其中，这两个流体静力学的单元(12，14)的排出体积与压力室(4，6)的作用面积遵循以下关系：
V1/V2＝(A-B)/B
用A表示底侧的缸面积，
用B表示环形室侧的缸面积。
6.按上述权利要求中任一项所述的流体静力学的驱动单元，其中，将压力施加给所述压力管路(16)。
7.按上述权利要求中任一项所述的流体静力学的驱动单元，其中，借助于液压蓄能器(18)施加压力，所述液压蓄能器能够由蓄能器增压泵(20)加压。
8.按上述权利要求中任一项所述的流体静力学的驱动单元，其中，对所述负载的压力室(4，6)预加载。
9.流体静力学的驱动单元，具有带有两个单元的双轴向活塞式机器，其中一个双单元是两个恒定单元(12，14)并且另外的单元是可调节的液压机械(10)。
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