CN103026055A

CN103026055A - 轴向柱塞机械

Info

Publication number: CN103026055A
Application number: CN2011800364267A
Authority: CN
Inventors: 毛里齐奥·布雷维尼
Original assignee: BREVINI HYDRAULIK FLUID POWER SpA
Current assignee: Dana Sports Systems Italy; Denabrevini Hydraulic Fluid Power Co ltd; Denabrevini Power Transmission Co ltd
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2031-07-21
Also published as: EP2598749A1; CN103026055B; WO2012014128A1; IT1401174B1; EP2598749B1; ITMO20100215A1

Abstract

在具有倾斜缸体的、位移可变的轴向柱塞机械中，分配器与缸体联接，并且磁致伸缩式位置传感器具有与所述分配器成一体的磁体、以及与固定本体成一体的传感器杆，所述分配器与所述固定本体联接，从而能够改变所述分配器的倾斜。所述传感器发射出指示分配器的相对于所述固定本体的角度位置信号，以便确定所述机械的实际位移。

Description

轴向柱塞机械

技术领域

本发明涉及具有可变位移的轴向柱塞机械。

特别地，但是非唯一地，本发明可以用在具有可变位移的轴向柱塞马达/泵中，这种轴向柱塞马达/泵具有倾斜的本体，例如，这种轴向柱塞马达/泵具有倾斜的盘，或者具有倾斜的缸体（cylinder block）。

具体而言，本发明涉及一种机械，其包括转动轴、与该转动轴连接的转动缸体、能够在所述缸体内以往复式运动的方式滑动的至少一个柱塞、以及与所述缸体或者与所述至少一个柱塞联接的倾斜本体，其中，所述至少一个柱塞的位移取决于所述倾斜本体的倾斜。

背景技术

这种类型的机械已为人知，例如可从专利公开US2010/0107865中得知。

在具有柱塞的、具有倾斜本体（例如具有倾斜的盘或者倾斜的缸体）的、具有可变位移的机械（例如泵或者马达）中，存在有检测位移的问题，已知所述位移与以下有关：柱塞的直径和数量、球形接头（其通常被用来联接轴和缸体）之间的间隙、以及倾斜本体与轴的轴线之间的倾斜角度。因此，对会在机械操作过程中变化的倾斜角度进行实时确定，这对于检测机械尤其是对于测量当前的位移而言是至关重要的。

一种用于测量倾斜本体的倾斜角度的已知系统包括被定位在与转动轴联接的球接头的平面上的转动传感器。

另一种已知系统涉及使用与使倾斜本体运动的促动柱塞机械地（典型地通过杠杆和/或传动机构）联接的传感器。

然而，各种用于检测位移的系统的各个方面都是可以加以改进的。

首先，期望的是能够改善位移检测的精度。

进一步期望的是能够获得这样一种系统，即，该系统在构造上是廉价的，并且容易组装。

另一个可以改进的方面是延长检测系统的操作持续时间。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种具有可变位移的柱塞机械，该柱塞机械能够对以上指出的现有技术的一个或者多个方面加以改进。

一个优点在于延长检测系统的操作持续时间，这具体地通过以下事实实现，即，没有往复式滑动的传感器操作部件，由此避免了经滑动造成磨损的可能性。另外，由于没有与机械的相对高压的区域连通的传感器操作部件，操作持续时间长。

一个优点在于能够获得容易组装的位移监测系统。具体而言，如果传感器包括在一定距离处相互连通但没有往复式接触的两个部分，那么系统可以容易地组装，其中，第一部分被插入到在倾斜度相对于马达轴可变的本体上获得的第一座中（该机械的移位取决于前述的倾斜），而第二部分被插入到在一固定本体上获得的第二座中。

一个优点在于基本上没有改变在柱塞机械（例如马达）的环境中的运动质量的惯性，因此能够在位移变化期间获得相同的机械响应速度。具体而言，监测系统基本上没有与机械的转动元件联接的传感器部件。

一个优点是制造出尤其精确的监测系统。具体而言，监测系统能够直接监测，而不与倾斜本体（尤其是与缸体的柱塞操作性关联的分配器）的运动和/或位置接触。具体而言，监测系统不要求用于检测倾斜本体的（角度）位置的机械连接（例如传动机构等），从而避免了例如因机械部件变形而造成的测量误差。

这些目标和优点及其它方面通过根据以下权利要求中的一个或者多个权利要求的轴向柱塞机械得以实现。

附图说明

参照示出了非限制性示例的附图能够更好地理解和实现本发明。

图1是示出了根据本发明制成的机械的剖视图。

图2是示出了带有在第一操作构造中的倾斜本体的位置传感器的图1中机械的一部分的透视图。

图3是示出了在第一操作构造中的前述机械的一部分的俯视图。

图4是示出了在第二操作构造中的前述机械的一部分的透视图。

图5是示出了在第二操作构造中的前述机械的一部分的俯视图。

图6是示出了在第三操作构造中的前述机械的一部分的透视图。

图7是示出了在第三操作构造中的前述机械的一部分的俯视图。

图8至图10是分别示出了在第一操作构造、第二操作构造和第三操作构造中的前述机械的一部分的三个侧视图。

具体实施方式

参照前述附图，已用附图标记1指代出轴向柱塞机械，尤其是具有可变位移的柱塞马达，这种类型的柱塞马达具有倾斜本体。

转动轴用附图标记2指代，被转动的缸体3通过机械接头4（例如球接头）与转动轴2机械地连接。在缸体3中做往复式运动的滑动柱塞用附图标记5指代。可以提供包含有两个或者更多个可滑动柱塞的缸体。每个柱塞5将通过另一个机械接头6（例如球接头）与转动轴2机械地连接。如已知地，在机械作为马达的操作中，柱塞5的往复式运动将导致转动轴2转动；在机械作为泵的操作中，正好相反。转动的缸体3可以关于转动轴2具有一定倾斜。各个柱塞5以及由此机械的位移取决于可变的所述倾斜。

机械1包括分配器7，该分配器具有与转动的缸体3联接的第一面。分配器7可以具有一定的倾斜（相对于转动轴2）。分配器7的倾斜（相对于转动轴2）将和转动缸体3的倾斜（相对于转动轴2）相同。第一面具有用于与每个可滑动柱塞5操作性关联的操作流体（液体，例如油）的第一入口8（供应或者吸入）和第二出口9（排放或者输送）。使用时，缸体3将在固定的分配器7上转动。在缸体3的转动作用下，柱塞5（其与缸体3一起转动）将被放置成与第一入口8和第二出口9交替地连通。

缸体3和分配器7以能够让缸体3相对于分配器7转动的方式联接在一起。另外，缸体3和分配器7联接在一起，使得分配器7的每个倾斜变化（相对于转动轴2）与缸体3的同一倾斜变化（相对于转动轴2）匹配。

可滑动柱塞5以及由此机械的位移将取决于缸体3以及分配器7的倾斜（相对于转动轴2）。分配器7可滑动地联接在滑动引导件10上，该滑动引导件沿着一圆弧形路径引导分配器7。引导件10被布置在固定的机械部分上。因此，分配器7引起与固定的机械部分联接的倾斜本体的倾斜发生变化，并因此使得可滑动柱塞5的位移变化。

用附图标记11指代用于控制分配器7的倾斜变化的促动器。在特定的情况下，促动器11可以包括与分配器的与第一面相对的第二面机械地联接的线性促动器。促动器11的可运动元件（柱塞）的（线性）运动导致分配器7的倾斜发生变化，并由此使得缸体3的倾斜发生变化。

用附图标记12指代包含转动轴2的至少一部分和缸体3的至少一部分的外壳。转动轴2的联接端从外壳12的一侧伸出，使得能够与应用体（在机械作为马达的操作情况下）连接。外壳12的另一侧（与具有轴2的连接端的那一侧相对）的关闭盖用附图标记13表示。基本上，盖13关闭外壳的布置有分配器7的那一侧。盖13支承引导件10（分配器7与该引导件滑动地联接）。盖13在内部支承线性促动器11（例如为液压式促动器）。

机械设有位置传感器，该位置传感器被构造用于检测倾斜本体（具有相同倾斜的分配器7和/或缸体3）的位置，及其关于转动轴2的轴线的倾斜。在特定的情况下，传感器可以包括第一部分14和第二部分15，其中，第一部分14可以安装在分配器7上，而第二部分15可以安装在固定的机械部分上，即，在位置（尤其是倾斜或者方位）不会相对于马达轴2的轴线发生改变的机械部分上。传感器的第二部分15可以尤其是安装在盖13上。在特定的情况下，传感器的第二部分15可以在无接触模式中与第一部分14连接，从而能够检测第一部分14的位置。无接触模式例如可以通过电感式、电容式、磁式、超示波式、光学式等位置传感器来实现。

具体而言，在特定的情况下，位置传感器可以包括磁致伸缩式传感器，例如线性传感器。传感器的第一部分14还可以包括磁体，而第二部分15可以包括对磁体的位置敏感的传感器杆。

分配器7的至少一个侧面从第一面的侧边缘和/或第二面的侧边缘延伸。具体而言，分配器的该侧面可以是分配器7的将第一面与第二面结合的侧面。在特定的情况下，分配器7的该侧面可以与线性促动器11的轴线基本上平行。具体而言，所述侧面将是分配器7的最靠近线性促动器11的那一侧面。该侧面具有凹槽，其中容装有磁致伸缩式传感器的磁体。具体而言，传感器的第一部分14（磁体）可以例如通过迫使磁体进入凹槽内部以干涉式联接的方式与分配器7一体地连接。

在特定的情况下，线性促动器11可以与传感器杆（传感器的第二部分15）平行。在特定的情况下，传感器杆可以与分配器7的支承磁体的那一侧平行。盖13可以具有孔，该孔中容装了传感器的第二部分15（传感器杆）。

传感器的第一部分14和第二部分15彼此面对，并通过填充有流体（例如为液体，如油）的分离间隙间隔开。在特定的情况下，间隙可以尤其是相对于柱塞5的操作压力和促动器11的操作压力而言处于相对低的压力下。具体而言，间隙可以被隔离，从而相对于与柱塞5的操作流体连通的区域而言是不透流体的。具体而言，空隙可以被隔离，从而相对于促动器11的操作流体的高压区域而言是不透流体的。传感器的两个部分14、15可以被布置成相互之间的距离例如被包含在1mm和20mm之间，例如为8mm。传感器的第二部分15将对传感器的第一部分14沿着分配器7的整个行程的位置是敏感的，其中，分配器7的行程的两个终点分别对应于附图中的第二构造和第三构造。具体而言，传感器杆可以发射信号，指示磁体与传感器杆的基座之间的距离。一旦已确定该距离，就可以计算出分配器7相对于轴2的倾斜角度，该角度是所述距离的已知函数。

在图8至图10中，可见在三个不同的操作构造中的传感器（磁体和传感器杆）的两个部分14、15所具有的三个相对位置，这三个相对位置对应于分配器7（和缸体3）的三种不同的倾斜。传感器的两个部分14、15一起连通（无接触），使得第二部分15（传感器杆）能够检测与分配器7成一体（并至少就相对于轴2的轴线的倾斜而言与缸体成一体）的第一部分14的位置。传感器（尤其是传感器的第二部分15）因此能够发送信号给机械的控制单元。该信号将指示传感器的第一部分14的位置。控制单元被编程，使得能够确定分配器7的倾斜（该倾斜作为传感器的第一部分14（磁体）的位置信号的函数）。基于该倾斜，控制单元因而能够实时确定柱塞5以及机械的实际位移。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种轴向柱塞机械，包括：

－转动轴（2），该转动轴（2）与转动缸体（3）机械地联接，并且至少一个柱塞（5）能够在所述缸体（3）中做往复运动式滑动；所述至少一个柱塞（5）的往复运动由所述转动轴（2）的转动产生，或者产生所述转动轴（2）的转动；

－倾斜本体（7），该倾斜本体与所述缸体（3）或者与所述至少一个柱塞（5）联接，其中，所述至少一个柱塞（5）的位移取决于所述倾斜本体（7）的倾斜；所述倾斜本体（7）与所述机械的固定部分（13）联接，从而改变其倾斜，并因此改变所述至少一个柱塞（5）的位移；

－用于检测所述倾斜本体（7）的位置的位置传感器，该位置传感器具有第一部分（14）和第二部分（15），其中，所述第一部分（14）安装在所述倾斜本体（7）上，而所述第二部分（15）安装在所述机械的固定部分（13）上，所述第二部分（15）与所述第一部分（14）无接触式连接，从而检测所述第一部分（14）的位置；

其特征在于，所述倾斜本体（7）具有与所述缸体（3）或者与所述至少一个柱塞（5）联接的第一面，所述倾斜本体（7）具有从所述第一面的侧边缘延伸的侧面，所述第一部分（14）被布置在所述侧面处。

2.根据权利要求1所述的轴向柱塞机械，其中，所述位置传感器包括线性磁致伸缩式传感器，其中所述第一部分（14）包括磁体，而所述第二部分（15）包括对所述磁体的位置敏感的传感器杆。

3.根据权利要求1或2所述的轴向柱塞机械，其中，所述倾斜本体（7）具有与所述固定部分（13）联接的第二面，该第二面与所述第一面相对，所述侧面将所述第一面和所述第二面结合在一起。

4.根据权利要求3所述的轴向柱塞机械，其中，所述第二面通过具有弧形形状的滑动引导装置（10）与所述固定部分（13）联接。

5.根据权利要求3或4所述的轴向柱塞机械，还包括促动器（11），该促动器被构造成用于改变所述倾斜本体（7）的倾斜，所述促动器（11）与所述第二面机械地联接。

6.根据权利要求5和2所述的轴向柱塞机械，其中，所述促动器（11）包括与所述传感器杆平行的线性促动器。

7.根据权利要求5或6所述的轴向柱塞机械，其中，所述促动器（11）包括与所述侧面基本上平行的线性促动器。

8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的轴向柱塞机械，其中，所述第一面具有用于与所述至少一个柱塞（5）操作性相关联的操作流体的至少第一入口（8）和第二出口（9）。

9.根据任一前述权利要求所述的轴向柱塞机械，其中，所述倾斜本体（7）被联接在所述滑动引导装置（10）上，所述滑动引导装置沿着一圆弧形路径引导所述倾斜本体（7），所述第一部分在与所述圆弧形路径的圆弧的轴线平行的方向上面对所述第二部分。

10.根据任一前述权利要求所述的轴向柱塞机械，还包括外壳（12），该外壳包含所述转动轴（2）的至少一部分和/或所述缸体（3）的至少一部分，并且还包括所述外壳的关闭盖，所述机械的固定部分（13）包括所述关闭盖。

11.根据权利要求10和6所述的轴向柱塞机械，其中，所述倾斜本体（7）与所述关闭盖可滑动地联接，所述关闭盖还具有孔，该孔中容装有所述传感器杆，所述关闭盖在内部具有所述线性促动器。

12.根据任一前述权利要求所述的轴向柱塞机械，其中，所述第一部分（14）和所述第二部分（15）彼此面对，并且通过被填充有流体的分离间隙分隔开，所述分离间隙以不透流体的方式与和一操作流体连通的区域隔离开，所述操作流体与所述至少一个柱塞（5）操作性相关联。

13.据权利要求12所述的轴向柱塞机械，还包括被构造用于改变所述倾斜本体（7）的倾斜的促动器（11），并且其中，所述空隙以不透流体的方式与和一操作流体连通的区域隔离开，所述操作流体与所述促动器（11）操作性相关联。

14.根据任一前述权利要求所述的轴向柱塞机械，其中，所述倾斜本体（7）包括操作流体的分配器。

Claims

1.一种轴向柱塞机械，包括：

－用于检测所述倾斜本体（7）的位置的位置传感器，该位置传感器具有第一部分（14）和第二部分（15），其中，所述第一部分（14）安装在所述倾斜本体（7）上，而所述第二部分（15）安装在所述机械的固定部分（13）上，所述第二部分（15）与所述第一部分（14）无接触式连接，从而检测所述第一部分（14）的位置。

3.根据权利要求1或2所述的轴向柱塞机械，其中，所述倾斜本体（7）具有与所述缸体（3）或者与所述至少一个柱塞（5）联接的第一面，所述倾斜本体（7）具有从所述第一面的侧边缘延伸的侧面，所述第一部分（14）被布置在所述侧面处。

4.根据权利要求3所述的轴向柱塞机械，其中，所述倾斜本体（7）具有与所述固定部分（13）联接的第二面，该第二面与所述第一面相对，所述侧面将所述第一面和所述第二面结合在一起。

5.根据权利要求4所述的轴向柱塞机械，其中，所述第二面通过具有弧形形状的滑动引导装置（10）与所述固定部分（13）联接。

6.根据权利要求4或5所述的轴向柱塞机械，还包括促动器（11），该促动器被构造成用于改变所述倾斜本体（7）的倾斜，所述促动器（11）与所述第二面机械地联接。

7.根据权利要求6和2所述的轴向柱塞机械，其中，所述促动器（11）包括与所述传感器杆平行的线性促动器。

8.根据权利要求6或7所述的轴向柱塞机械，其中，所述促动器（11）包括与所述侧面基本上平行的线性促动器。

9.根据权利要求3至8中任一权利要求所述的轴向柱塞机械，其中，所述第一面具有用于与所述至少一个柱塞（5）操作性相关联的操作流体的至少第一入口（8）和第二出口（9）。

10.根据任一前述权利要求所述的轴向柱塞机械，其中，所述倾斜本体（7）被联接在所述滑动引导装置（10）上，所述滑动引导装置沿着一圆弧形路径引导所述倾斜本体（7），所述第一部分在与所述圆弧形路径的圆弧的轴线平行的方向上面对所述第二部分。

11.根据任一前述权利要求所述的轴向柱塞机械，还包括外壳（12），该外壳包含所述转动轴（2）的至少一部分和/或所述缸体（3）的至少一部分，并且还包括所述外壳的关闭盖，所述机械的固定部分（13）包括所述关闭盖。

12.根据权利要求11和7所述的轴向柱塞机械，其中，所述倾斜本体（7）与所述关闭盖可滑动地联接，所述关闭盖还具有孔，该孔中容装有所述传感器杆，所述关闭盖在内部具有所述线性促动器。

13.根据任一前述权利要求所述的轴向柱塞机械，其中，所述第一部分（14）和所述第二部分（15）彼此面对，并且通过被填充有流体的分离间隙分隔开，所述分离间隙以不透流体的方式与和一操作流体连通的区域隔离开，所述操作流体与所述至少一个柱塞（5）操作性相关联。

14.据权利要求13所述的轴向柱塞机械，还包括被构造用于改变所述倾斜本体（7）的倾斜的促动器（11），并且其中，所述空隙以不透流体的方式与和一操作流体连通的区域隔离开，所述操作流体与所述促动器（11）操作性相关联。

15.根据任一前述权利要求所述的轴向柱塞机械，其中，所述倾斜本体（7）包括操作流体的分配器。