CN102261316A - 液压机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液压机，包括第一和第二轴向活塞单元(5、6)，所述第一和第二轴向活塞单元在一共用轴线上安置并分别具有与能够调节的旋转斜盘(13、14)协作的活塞(9)。所述第一轴向活塞单元(5)具有与其相关联的第一旋转斜盘(13)，所述第二轴向活塞单元(6)具有与其相关联的第二旋转斜盘(14)。所述第一旋转斜盘(13)和所述第二旋转斜盘(14)机械相连并且能够通过连接机构(17至25；26至28；30至33)被调整。

Description

液压机
技术领域
本发明涉及液压机，其具有在共用轴线上安置的两个轴向活塞单元。这种机器由专利公开文献DE 10 2007 022 022 A1可知。 
背景技术
在这种已知的机器中，两个轴向活塞单元与同一个旋转斜盘的相对定位的表面共操作。通过轴向活塞单元的缸体在旋转斜盘上施加的轴向力基本上以这样的方式相互补偿。这减少了旋转斜盘的安装必须满足负载承受能力并且使得以紧凑和轻量化的方式制造机器的要求。 
发明内容
本发明的目的在于继续改进这种已知的机器，从而加宽其应用领域，例如作为液压泵或液压电机。 
该目的得以实现在于，一种液压机，其包括第一和第二轴向活塞单元，所述第一和第二轴向活塞单元在一共用轴线上安置并分别具有与能够调节的旋转斜盘协作的活塞，所述第一轴向活塞单元具有与其相关联的第一旋转斜盘，所述第二轴向活塞单元具有与其相关联的第二旋转斜盘，所述第一旋转斜盘和所述第二旋转斜盘能够通过连接机构彼此平行联合地被调整。 
传统的单个旋转斜盘由两个相连的旋转斜盘替换使得液压机的实际性能在两个方面得以改进。一方面，分成两个的方案使得这两个旋转斜盘设置成能够在两个不同的轴上枢转；尤其，枢转轴线能够被定位成如果旋转斜盘的位置倾斜越小，则枢转斜盘之间的沿由轴向活塞单元的共用轴线所限定的方向测量的距离就越大。这种距离增加导致了如果倾斜位置显著越小则轴向活塞单元的缸体的平均容积以及还有不利容积(deleterious volume)就越小。因此，低损耗运行在并非特别 倾斜的位置也尤其是可实现的。 
为了允许在实践中进行旋转斜盘之间距离的这种改变，在沿轴向活塞单元的共用轴线延伸的想像的平面至少将第一旋转斜盘分成邻近第一轴向活塞单元的半部和远离第一活塞单元的半部时，第一旋转斜盘的枢转轴线能够有用地位于该平面的与第一旋转斜盘的邻近第一轴向活塞单元的半部相同的那侧。 
同样有用的是，所述第一旋转斜盘的枢转轴线横贯所述第一旋转斜盘的朝向所述第一轴向活塞单元的表面延伸。 
如果轴向活塞单元的处于上死点的缸体的纵向轴线与第一旋转斜盘的轴线交叉，则缸体的死点的位置并不取决于旋转斜盘的枢转位置。缸体的不利容积因而可以与旋转斜盘的枢转位置无关地设置；具体地，针对任何枢转位置，该不利容积设置成实际上等于零。 
这两个轴向活塞单元应该连接在一起，以使得彼此之间相对无法旋转。这确保了由这两个轴向活塞单元沿轴向施加在与其相关联的旋转斜盘上的压力是相同和相反的，并且能够在用于这两个旋转斜盘的共同的安装件上彼此相互补偿。 
同样有帮助的是如果出现以下情况的话，则在该安装件上释放负载，即连接机构包括支承件，其中所述支承件在所述第一旋转斜盘与所述第二旋转斜盘之间延伸，并且所述支承件设置成将由所述轴向活塞单元中的一个轴向活塞单元施加在与其相关的旋转斜盘上的力传递至与另一轴向活塞单元相关的旋转斜盘上。 
简单高效的连接机构可包括相对于所述旋转斜盘中的一个旋转斜盘固定的引导部以及在特定的情况中相对于另一个旋转斜盘固定的止挡部，其中所述止挡部能够沿所述引导部移动。引导部的载体同时能够用作为上述支承件。 
可选地，齿轮机构同样可以设置为连接机构。 
如果液压机将主要作为泵运行，则这两个旋转斜盘优选能够在相对于零位置的正枢转角与负枢转角之间枢转，其中所述零位置垂直于所述机器的旋转轴线。 
在这样设计为作为电机运行的液压机的情况中，旋转斜盘足以能 够在零位置的仅仅一侧枢转，例如从零位置至最大正枢转角度。 
在本发明的特别优选的改型中，一个旋转斜盘具有比另一个旋转斜盘更大的枢转运动自由度，并且仅仅所述一个旋转斜盘的枢转运动自由度具有零位置。 
这提供了这样的可能性，即轴向活塞单元不仅都以具有分别相同吸入容积的方式操作，还以一个具有零吸入容积而另一个具有较小但非零的吸入容积的方式操作。这使得液压机能够作为电机的技术应用范围是形成所述液压机的轴向活塞单元如果每个单独考虑时的范围的两倍。 
在上述连接机构的情况中，这种旋转斜盘在过渡至零位置时的部分脱离连接能够容易实现，其中所述连接机构包括引导部以及能够沿所述引导部移动的止挡部，其中所述引导部具有圆弧形部分，所述圆弧形部分的圆心位于另一旋转斜盘的枢转轴线上。 
附图说明
本发明的其它特征和优点能够从参照附图的实施例的以下说明看出。在附图中： 
图1是根据本发明的液压机的第一实施例的轴向示意性剖视图； 
图2是根据本发明的液压机的第二实施例的侧视图，示出了设定为最大倾斜的旋转斜盘； 
图3是与图2类似的侧视图，示出了以最小枢转角度相连的旋转斜盘； 
图4是与图2类似的视图，示出了脱离连接的旋转斜盘； 
图5是根据本发明的液压机的第三实施例的侧视图； 
图6是与图5类似的侧视图，示出了以最小枢转角度相连的旋转斜盘； 
图7是侧视图，示出了处于脱离连接状况的旋转斜盘。 
具体实施方式
在图1的示意性剖视图中示出的液压机包括圆柱形壳体，所述圆柱形壳体的端壁在图中表示为1和2。将端壁1、2相连的圆柱形外壳在图中并未示出。出于清楚的原因在图中也未示出的轴延伸穿过端壁1、2中的中心孔3并且不可旋转地连接至轴向活塞单元5、6的轴。在以下说明中，壳体设定被固定就位，并且轴向活塞5、6是可旋转的，但是不言而喻颠倒过来也是可行的。轴向活塞单元5、6反过来分别具有中心孔4，其中轴延伸穿过所述中心孔4；以及各自的缸体孔7、8，其中所述缸体孔绕中心孔4以圆形的方式布置，并且在剖视图中能够看到其中一个缸体孔，相应的活塞9能够轴向移动地在所述缸体孔中引导。滑瓦11通过球窝接头10连接至活塞9的从缸体孔7、8伸出的每个自由端部，其中所述滑瓦压靠着旋转斜盘13或14，其中所述旋转斜盘13或14相对于液压机的纵向轴线12倾斜地布置。 
旋转斜盘13、14能够绕枢转轴线/轴15、16枢转，其中所述枢转轴线/轴与图1的剖切平面垂直地指向，并且旋转斜盘的枢转位置借助于杆17被控制，其中所述杆17与旋转斜盘13、14的相反的边缘接合并且反过来与活塞20相连，其中所述活塞20在端壁1、2内的缸体18、19内能够移动。图1示出了处于最大倾斜位置的旋转斜盘13、14，在该最大倾斜位置中，所述旋转斜盘从与纵向轴线12垂直的位置(此后也将称为零位置)分别偏转例如21°的角度αmax。 
在图1所示的实施例中，端壁1内的缸体18、19分别经由相应的截止阀21、22连接至液压流体的源或储存器，而端壁2内相对设置的缸体18、19能够经由管线23彼此相互连通。例如，如果液压流体经由截止阀21被允许进入到端壁1内的缸体18内，则该缸体内的活塞20将旋转斜坡14推压至稍微倾斜的位置。同时，端壁2内的缸体18中的活塞向回滑动，并且液压流体经由管线23传输到端壁2的缸体19内，并且该缸体内的活塞20驱动旋转斜盘13的枢转运动，这两个旋转斜盘13、14因而维持它们的平行指向。 
在作为泵操作的液压机的情况中，这两个旋转斜盘13、14的枢转运动自由度能够在零位置的两侧的不超过[-αmax，αmax]的角度范围内延伸。 
在作为电机操作的液压机的情况中，这两个旋转斜盘13、14彼此相互平行地枢转经过的枢转运动的角度范围是在αmax与例如为7°的小正底限值αmin之间延伸。如果这两个旋转斜盘13、14的枢转角度达到该底限值αmin，则管线23内的截止阀24关闭，并且截止阀25打开以将管线连接23至存有液压流体的罐。截止阀24的关闭使得活塞在这两个缸体19内无法移动，并且旋转斜盘13无法枢转超过角度αmin以达到更小的枢转角度，而如果液压流体经过截止阀21继续输送，则旋转斜盘14能够达到零位置，在该零位置，所述旋转斜盘相对于轴线12成直角地指向，并且在该位置，缸体孔8的容积在轴向活塞单元5、6旋转的过程中不会改变。 
这两个旋转斜盘13、14的不同调节能力的原因在于自锁定作用，在轴向活塞单元作为电机操作时，如果其旋转斜盘的枢转角度低于最小值，则出现所述自锁定作用：随着枢转角度降低，摩擦力出现急剧增加，并且最小枢转角度是摩擦力达到100％时的角度。尽管在正好高于该最小枢转角度的情况下可以操作，但是由于高损耗并不是非常经济的。因为在根据本发明的机器中，一个旋转斜盘能够枢转至零位置而另一个旋转斜盘仍处于损耗仍较低的枢转角度αmin，所以与两个轴向活塞单元都以αmin/2枢转角度运行相比可以稍微更低损耗地运行。 
图2是根据本发明的液压机的第二实施例的侧视图。再次，省略了将端壁1、2相连的外壳，以示出机器的内部。在这种情况中，能够看出每个轴向活塞单元的多个缸体孔7、8。在与这些孔7、8装配的活塞9中，仅仅一个活塞示出处于每个轴向活塞单元5、6内。 
旋转斜盘13载有两个支承件26，其形式为杆或脊，所述支承件的末端以能够滑动的方式抵靠着旋转斜盘14上的接触块27。支承件26和接触块27将由轴向活塞单元5、6中的一个的活塞9施加在与所述活塞相对的旋转斜盘13或14上的力传输到另一旋转斜盘14或13上，并且来自轴向活塞单元的压力因此相互补偿并且不必由枢转轴线15、16在壳体上的安装件或由杆17吸收。 
如果旋转斜盘13从如图2所示的最可能显著倾斜的角度αmax或者换句话说从与轴向活塞单元5、6的最可能大的吸入容积(indrawn volume)相对应的位置枢转至如图3所示的位置，则支承件26的末端能够滑动越过接触块27并且与所述接触块保持接触。在如图3所示的位置，旋转斜盘13、14的倾斜位置仅仅为αmax，并且上支承件26的末端紧靠上接触块27的圆弧形侧翼28，其中所述圆弧形侧翼28的圆心位于枢转轴线15上。 
如果旋转斜盘13从如图3所示的位置继续朝向零位置枢转，则支承件26的末端运行经过侧翼28。因为侧翼28是圆弧形的并且枢转轴线15为所述圆弧形的圆心，所以如果旋转斜盘13继续朝向零位置枢转的话，则枢转斜盘14停止被携带。图4示出了这种调整的最终结果：旋转斜盘13已经达到零位置，而旋转斜盘14仍处于如图3所示的方位，处于αmin的枢转角度。 
正如易于所示，在如上所述的两个实施例中，两个旋转斜盘13、14的与滑瓦11接触的表面之间的距离等于枢转轴线15、16之间的距离并且与旋转斜盘的方位无关，这是因为枢转轴线15、16与纵向轴线12交叉地横贯旋转斜盘13、14的朝向活塞9的表面地延伸。因此，这两个轴向活塞单元5、6的缸体孔7、8内的流体的总体积与旋转斜盘13、14的方位无关，并且由于在缸体孔7、8内循环的液压流体的尽管小的压缩性所造成的损失与旋转斜盘13、14无关。与此相反，在专利文献DE 10 2007 022 022 A1中，在单个旋转斜盘的表面之间沿纵向轴线在旋转斜盘处于其中央位置时测量得到的距离是最小的。在传统的液压机中，由于液压流体的压缩性所造成的损失因此在接近中间位置时特别高。根据本发明的彼此独立但是相连的旋转斜盘13、14使得避免了该不足。 
图5是根据本发明的液压机的第三实施例的与图2类似的视图。液压机的壳体与轴向活塞单元5、6与如上所讨论的实施例是相同的并将不再说明。与纸面垂直的并沿纵向轴线12延伸的平面29将这两个旋转斜盘13、14中的每个旋转斜盘分成两个半部，即相应地邻近相关轴向活塞单元5和6的半部13′和14′以及相应地远离轴向活塞单元5、6的半部13″和14″。枢转轴线15、16自所述平面29平行地偏离，并且分别位于所述平面29的与旋转斜盘的邻近轴向活塞单元的那些 半部13′和14′相同的那侧。枢转轴线15、16与相应的缸体孔7和8的纵向轴线交叉，其中所述相应的缸体孔的活塞9(在轴向活塞单元6的情况中未示出)处于上死点。在该上死点处，所关注的缸体的容积几乎为零，并且不会随着旋转斜盘13或14的方位而改变。因此，由液压流体的压缩性所造成的效率损失在该实施例中可以忽略。 
在旋转斜盘13的边缘上安置两个板30，所述两个板30彼此相对，在从图5至7所示的每个视图中，其中一个板隐藏另一板。所述板30分别具有槽形孔31。自旋转斜盘14的每侧伸出的圆柱形突出部32在所述槽形孔31内接合。图5示出了旋转斜盘13、14处于停止位置，即它们处于最大倾斜位置，也就是说它们处于以角度αmax倾斜的位置，在该位置，突出部32位于槽形孔31的一端部。自该端部开始，槽形孔31的形状初始化被规定成满足这样的要求，即这两个旋转斜盘13、14总是彼此相互平行地枢转。 
图6示出了处于旋转斜盘14能够达到的最小可行的倾斜位置αmin 的旋转斜盘13、14。如图所示，突出部32在该位置并未达到槽形孔31的相反的端部。槽形孔31的部分33为圆形弧段，所述圆形的圆心与枢转轴线15重合，其中所述部分33自如图6所示针对突出部32的位置延伸至槽形孔31的相反端部。因此，如果旋转斜盘13朝向零位置移动超过如图6所示的位置，则旋转斜盘14不再遵循旋转斜盘13做枢转运动。这产生了如图7所示的结构，其中旋转斜盘13处于与纵向轴线12垂直的零位置，而旋转斜盘14仍处于倾斜位置αmin。 
附图标记列表 
1         端壁 
2         端壁 
3         孔 
4         孔 
5         轴向活塞单元 
6         轴向活塞单元 
7         缸体孔 
8         缸体孔 
9          活塞 
10         球窝接头 
11         滑瓦 
12         纵向轴线 
13         旋转斜盘 
14         旋转斜盘 
15         枢转轴线 
16         枢转轴线 
17         杆 
18         缸体 
19         缸体 
20         活塞 
21         截止阀 
22         截止阀 
23         管线 
24         截止阀 
25         截止阀 
26         支承件 
27         接触块 
28         侧翼 
29         平面 
30         板 
31         槽形孔 
32         突出部 
33         部分。

Claims (12)

1.一种液压机，其包括第一和第二轴向活塞单元(5、6)，所述第一和第二轴向活塞单元在一共用轴线上安置并分别具有与能够调节的旋转斜盘(13、14)协作的活塞(9)，其特征在于，所述第一轴向活塞单元(5)具有与其相关联的第一旋转斜盘(13)，所述第二轴向活塞单元(6)具有与其相关联的第二旋转斜盘(14)，所述第一旋转斜盘(13)和所述第二旋转斜盘(14)机械相连并且能够通过连接机构(17至25；26至28；30至33)被调节。
2.根据权利要求1所述的液压机，其特征在于，所述两个轴向活塞单元(5、6)彼此相连以使得它们之间无法相对旋转。
3.根据前述权利要求任一所述的液压机，其特征在于，所述旋转斜盘(13、14)能够绕相互平行的轴线(15、16)上枢转，并且通过所述连接机构(17至25；26至28；30至33)被相互平行地保持。
4.根据权利要求3所述的液压机，其特征在于，所述第一旋转斜盘(13)的至少枢转轴线(15)自所述轴向活塞单元(5、6)的共同的纵向轴线(12)偏置，如果所述旋转斜盘在其位置倾斜越小，则所述旋转斜盘(13、14)之间沿所述轴向的距离就越大。
5.根据前述权利要求任一所述的液压机，其特征在于，沿所述轴向活塞单元(5、6)的共同的轴线(12)延伸的平面(29)至少将所述第一旋转斜盘(13)分成邻近所述第一轴向活塞单元(5)的半部(13′)以及远离所述第一轴向活塞单元(5)的半部(13″)，并且第一旋转斜盘(13)的枢转轴线(15)位于所述平面(29)的与邻近所述第一轴向活塞单元(5)的半部(13′)相同的那侧。
6.根据权利要求5所述的液压机，其特征在于，所述第一旋转斜盘(13)的枢转轴线(15)横贯所述第一旋转斜盘(13)的朝向所述第一轴向活塞单元(5)的表面地延伸。
7.根据权利要求6所述的液压机，其特征在于，所述第一轴向活塞单元(5)的处于上死点的缸体(8、9)的纵向轴线与所述第一旋转斜盘(13)的枢转轴线(15)交叉。
8.根据前述权利要求任一所述的液压机，其特征在于，所述连接机构(17至25；30至33)包括支承件(26；30)，其中所述支承件在所述第一旋转斜盘(13)与所述第二旋转斜盘(14)之间延伸，并且所述支承件设置成将由所述轴向活塞单元(5；6)中的一个轴向活塞单元施加在与其相关的旋转斜盘(13；14)上的力传递至与另一轴向活塞单元相关的旋转斜盘(14；13)上。
9.根据前述权利要求任一所述的液压机，其特征在于，所述连接机构包括相对于所述旋转斜盘中的一个旋转斜盘(13)固定的引导部(31)以及相对于另一个旋转斜盘(14)固定的止挡部(32)，其中所述止挡部能够沿所述引导部(31)移动。
10.根据权利要求9所述的液压机，其特征在于，所述引导部(31)具有圆弧形部分(33)，所述圆弧形部分的圆心位于所述旋转斜盘中的一个旋转斜盘(13)的枢转轴线(15)上。
11.根据权利要求1至8任一所述的液压机，其特征在于，所述连接机构包括齿轮机构或铰接连杆。
12.根据前述权利要求任一所述的液压机，其特征在于，所述旋转斜盘(13；14)中的一个旋转斜盘具有比另一旋转斜盘(14；13)更大的枢转运动自由度，并且所述一个旋转斜盘(13；14)的枢转运动自由度包括零位置。
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