CN103835909B - 用于液压机器的调整装置以及液压的轴向活塞机器 - Google Patents

Abstract

用于液压机器的调整装置以及液压的轴向活塞机器。公开了一种用于轴向活塞机器的调整装置以及构造有这种调整装置的轴向活塞机器。该调整装置具有限制调整腔的调整活塞，该调整腔通过调节阀可以与控制油源或控制油凹槽连接。调节阀的调节活塞一方面由调节弹簧加载并且另一方面由弹簧装置加载，该弹簧装置也与所述调整活塞处于作用之中。

Description

用于液压机器的调整装置以及液压的轴向活塞机器

技术领域

本发明涉及一种用于液压机器的尤其用于液压轴向活塞机器的并且根据权利要求1前序部分所述的调整装置以及构造有这种调整装置的尤其用于轴向活塞泵的液压的轴向活塞机器。

背景技术

这种轴向活塞机器例如由DE 100 01 826 C1公开。这种构造成轴向活塞泵的轴向活塞机器具有带有多个轴向活塞的驱动机构，所述轴向活塞在缸筒内部引导并且同缸筒分别限制一个工作腔。活塞的在活塞底侧的端部区段通过滑靴支撑在摆动盘上，该摆动盘的用以调节输送体积/排出体积的摆动角度可以进行调整。这种调整通过调整装置实现，其中调整活塞间接或者直接地作用在摆动盘上并且将摆动盘从基本位置中（在该基本位置中摆动盘经由对位缸或弹簧预张紧）摆出。在该基本位置中，例如可以将摆动盘调节到其最大的摆动角度上，其中摆动盘就通过调整活塞的移出而摆回。到最大摆动角度上的基本调节是有利的，因为这种基本调节可以在泵启动时立即输送较大的压力介质体积流。

在已知的解决方案中，用于调整摆动盘的调整装置构造成所谓的功率调节器，通过该功率调节器应该将泵出口上的压力以及挤出体积的乘积大致保持恒定。严格地讲在此涉及力矩调节。在此，当转速恒定时，人们实际上只能讨论功率调节。

所述调整活塞限制了调整腔，其通过调节阀（所谓的功率调节器）可与引导泵压力的管道或与储罐连接。该调节阀具有调节活塞，该调节活塞通过弹簧装置预张紧到基本位置中，在该基本位置中所述调整腔与储罐连接并且由此使调整活塞移入。所述弹簧装置支撑在弹簧杆上，该弹簧杆穿过调节活塞并且与所述调整活塞连接，该调整活塞由此与调节活塞同轴地布置。在调节活塞上构造了差动表面，该差动表面用泵压力进行加载，从而能够通过泵压力克服调节弹簧的力来调整调节活塞。

在已知的解决方案中，所述弹簧装置具有两个相互同轴布置的弹簧，其中一个弹簧只有在所述调整活塞的确定的冲程之后才处于作用之中，从而调节p-Q-特性曲线（压力-输送流-特性曲线），该特性曲线由两个直线构成，其中一个直线的斜率通过首先处于作用之中的弹簧的弹簧常数确定，并且另一直线的斜率通过在所述部分冲程之后共同处于作用之中的弹簧的弹簧刚度确定。通过所述两个相互交结的直线近似出最佳的双曲线状的p-Q-特性曲线。

这种已知的解决方案中的不利的是，所述调整装置由于穿过调节活塞的弹簧杆而构造得非常复杂并且还具有显著的结构长度。

在DE 40 20 325 C2中公开了一种解决方案，其中为所述力矩或者功率调节器还分配了限压调节器。

由US 4,379,389示出了具有两个弹簧的解决方案，通过所述弹簧应该近似出双曲线状的特性曲线。

发明内容

相应地，本发明的任务是实现一种调整装置以及构造有这种调整装置的轴向活塞机器，其中用较少的装置技术上的花费实现了所述功率/力矩调节。

所述任务在调整装置方面通过权利要求1的特征组合得到解决并且在轴向活塞机器方面通过并列权利要求11的特征得到解决。

本发明的有利的改进方案是从属权利要求的主题。

按本发明，所述调整装置具有调整活塞，该调整活塞限制了调整腔，该调整腔可以通过调节阀与控制油源（泵的出口）或者控制油凹槽（储罐）连接。所述调节阀具有调节活塞，该调节活塞可以克服至少一个调节弹簧的力从基本位置起进行调整。所述调节活塞构造有被系统压力加载的差动表面（所述差动表面通过调节活塞的两个具有不同直径的区段构成）并且大致与所述调整活塞同轴地布置。沿着相反方向，所述调节活塞由具有至少一个弹簧、尤其具有至少两个弹簧的弹簧装置进行加载，所述弹簧支撑在所述调整活塞上。通过所述弹簧装置将调整活塞的位置作为力回馈到调节活塞上。如果所述弹簧装置具有多个弹簧，那么如此构造所述弹簧，从而在调整腔与控制油源进行控制油连接时为了将调整活塞从基本位置中调整出来，在所述调整活塞的部分冲程之后将弹簧装置的所述弹簧之一与调节活塞或者调整活塞脱离作用。

因此，在部分冲程之后降低由弹簧装置施加到调节活塞上的弹簧力，从而调整特性曲线，如在现有技术中实现的一样。然而与开头所述的按DE 100 01 826 C1的现有技术不同的是，所述弹簧装置在按本发明的解决方案中沿着调整活塞的调整方向（从基本位置中出来）作用，而在所述的现有技术中所述两个分段地处于作用之中的弹簧沿着基本位置的方向对调整活塞进行加载。按本发明的解决方案的显著优点在于，可以取消所述活塞杆，从而能够以较小的装置技术的花费以及较小的结构长度实现所述调整装置。如果在弹簧装置中仅仅存在一个弹簧，那么该弹簧优选持续地与所述调整活塞以及调节活塞处于作用之中。

按本发明优选的是，所述调节活塞构造有差动表面，其中对差动表面的压力加载在调节活塞上产生了力，该力与由弹簧装置施加的力具有相同的方向。

根据本发明的改进方案，具有较大弹簧刚度/预应力的调节弹簧构造成弹簧装置，使得所述调节活塞通过调节弹簧的力盈余预张紧到其基本位置中。

所述调节弹簧可以支撑在弹簧盘上。所述调节弹簧的预应力可以为了移动特性曲线（双扭矩（dual-torque））而进行调整。

当为所述调节弹簧分配了调整弹簧时，特性曲线的这种移动是特别简单的，其中所述调整弹簧的预应力可以调节并且优选与所述调节弹簧同轴地布置。

当所述调整弹簧具有明显比所述调节弹簧更小的弹簧刚度或预应力，从而通过调整较弱的调整弹簧的预应力来实现特性曲线的移动时，可以进一步简化所述调整。

所述调整例如可以液压或者电磁地实现。在后面的情况下可以使用比在调整较强的对位弹簧（所述对位弹簧用较高的预应力进行加载）的情况下明显更小的磁体。

在这种实施例中借助于推杆实现所述调整弹簧的调整，该推杆穿过调节弹簧的弹簧盘并且调整弹簧支撑在推杆上。

按本发明的调整装置可以特别有利地用在轴向活塞机器中，优选用在轴向活塞泵中，该轴向活塞泵的摆动盘通过一种装置例如弹簧或对位缸预张紧到基本位置中。

附图说明

下面根据示意图详细地解释本发明的优选实施例。

附图示出：

图1是按本发明的轴向活塞机器的非常简化的剖面，

图2是按图1的轴向活塞机器的调整装置的纵剖图，

图3是用于按图1的轴向活塞机器的调整装置的第二实施例，以及

图4是调整装置的第三实施例。

附图标记列表

1 轴向活塞泵

2 壳体

4 驱动机构

6 缸筒

8 轴向活塞

10 工作腔

11 驱动轴

12 控制腰槽

14 控制腰槽

16 滑靴

18 摆动盘

20 调整装置

22 铰接装置

24 调节阀

26 调整活塞

28 阀套

30 控制油流动路径

32 调整腔

34 套筒

36 径向孔

38 径向孔

40 径向孔

42 阀孔

44 调节活塞

46 径向阶梯

48 差动表面

50 控制台肩

52 控制槽

54 控制槽

56 弹簧空间

58 调节弹簧

60 螺纹螺栓

62 锁紧螺母

64 盖板

66 弹簧盘

68 弹簧装置

70 弹簧

72 弹簧

74 台肩

76 轴向孔

78 锁紧螺母

80 适配件

82 引导孔

84 小活塞

86 端部区段

88 固定盘片

90 开关磁体

92 调整弹簧

94 推杆。

具体实施方式

在下面所描述的实施例中，轴向活塞机器构造成轴向活塞泵1，该轴向活塞泵的基本结构在按图1的剖面中示出。这种轴向活塞泵1的结构例如由开头所述的DE 100 01 826C1详细地公开，从而在此仅仅解释对于理解本发明来说重要的部件。相应地，所述轴向活塞泵1具有泵壳2，在该泵壳中支承着驱动机构4。该驱动机构具有缸筒6，在该缸筒中引导着多个轴向活塞8，这些轴向活塞分别界限了一个工作腔10。通向工作腔10的压力介质输入以及压力介质输出通过控制腰槽12、14进行控制，该控制腰槽与泵的压力接口以及吸入接口处于压力介质连接之中。所述缸筒6通过与马达连接的驱动轴11进行驱动。

所述轴向活塞8的远离工作腔10的端部区段通过滑靴16支撑在摆动盘18上，该摆动盘的用于改变输送体积的摆动角度α可以借助于点划线示出的调整装置20进行调整。在所示出的实施例中，所述摆动盘18通过没有示出的弹簧预张紧在基本位置中，在该基本位置中所述摆动角度以及由此所述输送体积是最大的。通过移出调整装置20的下面还要详细解释的调整活塞，可以克服所述弹簧的力以及驱动机构力使所述摆动盘摆回用于降低摆动角度并且以此降低输送体积流。如所示出地，例如通过一种球铰接以及滑动铰接装置22来实现调整装置20联接到摆动盘18上。

图2以纵剖图示出了调整装置20的实施例。这种调整装置基本上具有调节阀24，通过该调节阀可以调整调整活塞26从而调整摆动盘18。所述调整装置20构造成功率/力矩调节器并且具有阀套28，该阀套插入壳体2的容纳部中。阀套28沿径向具有压力接口P、控制接口A以及储罐接口T。压力接口P与轴向活塞泵1的压力接口处于压力介质连接之中。储罐接口T与储罐或者轴向活塞泵1的吸入接口处于压力介质连接之中。控制接口A通过壳体侧的控制油流动路径30（仅仅虚线示出）与调整腔32连接，该调整腔由调整活塞26以及壳体2的缸孔或引导孔界限。在此，通入调整腔32的控制油连接例如可以通过杯状的调整活塞26的端侧的槽实现-这在图2中不能看到。作为替代方案，控制油可以通过套筒34中的孔导入调整腔中，其中所述孔优选位于轴平面内，该轴平面垂直于按图2的剖平面。

设有径向孔36、38、40的套筒34拧入阀套28中，所述径向孔一方面与上面所述的接口P、A和T处于控制油连接之中并且另一方面通入阀孔42中，调节阀24的调节活塞44导入该阀孔中。所述阀孔42构造有径向阶梯46，从而相应地也将调节活塞44构造成阶梯活塞并且由此具有在按图2的附图中设有附图标记48的差动表面，该差动表面构造在控制台肩50上。在调节活塞44的外圆周上构造了两个控制槽52、54，下面还要在功能方面详细地探讨所述控制槽。

调节活塞44的在图2中左边的端部区段伸入弹簧腔56中，该弹簧腔由阀孔42的径向扩展部分形成。调节活塞44的位于那里的端部区段设有径向台肩74，调节弹簧58作用在该径向台肩上。该调节弹簧支撑在螺纹螺栓60上，该螺纹螺栓拧入套筒34中并且通过该螺纹螺栓可以调节所述调节弹簧58的预应力。在调节所述预应力之后，通过锁紧螺母62固定螺纹螺栓60的位置。覆盖螺纹螺栓60以及锁紧螺母62并且套装到所述套筒34的左边端部区段上的盖板64就形成了端侧的封闭。所述套筒34同样通过螺纹以及两个用作扳手面的平整部构造成可移动的。通过移动所述套筒来移动调节活塞的控制棱边并且由此匹配第二弹簧72的作用点。用锁紧螺母78固定所述套筒34的位置。

所述调节活塞44的远离调节弹簧58的端部区段伸入调整腔32中。在该端部区段上套装了阶梯的弹簧盘66，回馈弹簧装置68以外弹簧70和内弹簧72支撑在所述弹簧盘上，外弹簧和内弹簧相互同轴地布置并且作用在杯状的调整活塞56的底部上。该调整活塞通过开头提到的将摆动盘18预张紧到基本位置中的弹簧预张紧到以端侧抵靠到阀套28上，其中用于调整腔32的控制油连接的槽使控制油流动路径30沿着所述端侧的抵靠区域延伸。通过回馈弹簧装置将摆动盘的位置作为力回馈到调节活塞44上。

所述弹簧装置68的弹簧刚度以及预应力选择得小于调节弹簧58的弹簧刚度和预应力，使得所述调节活塞44以其径向台肩74靠在弹簧腔56的端面上地预张紧-该基本位置没有在图2中示出。

在基本位置中，所述控制槽52截止压力接口P与控制接口A之间的控制油连接，而通过其它控制槽54打开控制接口A与储罐接口T之间的控制油连接。相应地将调整腔32与储罐连接。然而压力接口P上的压力作用到差动表面48上。相应地，沿着到基本位置（A和T之间的控制油连接）的方向通过调节弹簧48对调节活塞44进行加载，并且沿着相反方向（打开A和P之间的连接）通过弹簧装置68和作用到差动表面48上的泵压力对调节活塞44进行加载。在图2中示出了一种工作位置，其中调节活塞44通过作用到差动表面48上的泵压力克服调节弹簧58的力进行移动，从而关闭从A到T的压力介质连接并且打开从P到A的压力介质连接。

所述调节活塞44以及弹簧盘66构造有轴向孔76，通过该轴向孔将两个空间56和68相互连接，从而在端侧（除了作用有接口P上的压力的差动表面48以外）以相同的压力也就是说以调整压力对调节活塞44进行加载。

在消耗器的压力介质供给中，所述轴向活塞泵1首先完全摆出（参见图1）。接口P上的压力如此长时间增大，直至作用到差动表面48上的压力以及弹簧装置68的力足以克服由调节弹簧58施加的反作用力，使得所述调节活塞44从其基本位置向左（参见图2中的示图）运动并且关闭A和T之间的压力介质连接并且相应地打开从P到A的压力介质连接（参见图2）。相应地，所述调整腔32与控制油源也就是说与引导泵压力的管道区段连接，从而使调整活塞26克服将摆动盘18施加到其基本位置中的弹簧力的力以及驱动机构力进行运动并且将摆动盘18摆回。由此降低弹簧装置的力直至达到在调节活塞44上再存在力平衡的位置。所述调节活塞就占据了其用控制台肩50覆盖径向孔38的调节位置。通过从调节位置出来的很小的运动将控制油输入调整腔或者从调整腔中排出，从而在存在泵压力时保持摆动盘的位置。因为所述弹簧装置68不仅加载调整活塞26而且也加载调节活塞44，所以摆动盘18的运动朝调节阀24反馈。在摆回运动开始时，所述功率调节器大致根据通过直线“1”在图2中左下方表示的图表表征的特性曲线进行工作。

根据调整活塞26的确定的部分冲程，所述弹簧72完全卸载弹簧装置68的弹簧之一例如位于内部的弹簧72或者以确定的剩余预应力与所述调整活塞26脱离作用。由弹簧装置68的力以及以压力加载差动表面48引起的力构成的反作用于调节弹簧58的力就相应地降低，从而在特性曲线中获得通过直线“2”表征的陡峭的曲线。由此，所述两条直线“1”和“2”获得了所产生的大致相应于双曲线状的理想特性曲线的特性曲线，该理想特性曲线在图表中以点划线表示。

双曲线的位置或者近似于该双曲线的直线“1”和“2”的位置可以通过调节所述调节弹簧58的预应力来改变。

图3示出了按图2的实施例的变型方案，该实施例与前面所描述的实施例的区别仅在于调节所述调节弹簧58的预应力的方式方法。调节活塞44和弹簧装置68以及调整活塞26的构造与前面所描述的实施例一样，从而在图3中仅仅示出对于调整所述调节弹簧58的预应力来说重要的区域。

如前面所描述的实施例，所述套筒34拧入阀套28中并且通过锁紧螺母78锁紧。所述调节弹簧58作用在调节活塞44上并且布置在弹簧腔56中，在弹簧腔56中调整压力也是有效的。代替按图2的实施例中的盖板64，在按图3的实施例中将适配件80拧到套筒34上，在适配件上构造了控制接口X。所述螺纹螺栓60在该实施例中构造有引导孔82，该引导孔由小活塞84穿过，在该小活塞上支撑着调节弹簧58。小活塞84的径向扩展的端部区段86由控制接口X上的控制压力进行加载。在小活塞84的另外的端部区段上布置了固定盘片88，该固定盘片规定了小活塞84的基本位置。在控制接口X上没有或者只有很小控制压力的情况下，所述小活塞84通过调节弹簧58的力从图3的视图中向左移动，直到固定盘片88靠在螺纹螺栓60的端面上-相应地预张紧所述调节弹簧58。在对小活塞84进行控制油加载时，该小活塞调整到其在图3中所示的位置中，其中所述控制油压力如此之大，使得其以较高的预应力加载所述调节弹簧58。预应力的这种提高引起了图2中所说明的双曲线（参见虚线）的移动，或者更确切地说，引起了通过直线“1”和“2”预先给出的特征曲线区段的移动。也就是说，通过提高所述预应力可以沿着箭头方向移动特性曲线。

图4示出了一种变型方案，其中不是液压地而是用电借助于开关磁体90实现预应力的增加。如果现在使用开关磁体代替图3中的控制油加载，那么该磁体必须如此之强，使得其必须克服调节弹簧58的较高的预应力-相应地要求更贵并且也体积大的部件。图4示出了一种变型方案，其中通过提高调整弹簧92的预应力来实现双曲线的移动，所述调整弹簧92与所述调节弹簧58同轴布置并且同样作用在调节活塞44的径向扩展的台肩74上。所述调节弹簧58如按图2的实施例一样支撑在螺纹螺栓60上，该螺纹螺栓拧入套筒34中。由此，调节弹簧58的预应力只能通过螺纹螺栓60的调整进行调整。所述调整弹簧92支撑在推杆94上，该推杆本身可以通过开关磁体90进行调整。在开关磁体90不通电时，卸载调整弹簧92或者仅仅以较小的预应力加载该调整弹簧，该预应力加到调节弹簧58的预应力上。为了移动双曲线，对开关磁体90进行通电，从而移出推杆94并且提高调整弹簧92的预应力。所要求的用于调节的磁力由于调整弹簧92的较小的弹簧刚度以及预应力是非常小的，然而也足以以前面所描述的方式移动双曲线。代替所述开关磁体90，原则上也可以使用比例磁体，从而实现特性曲线的连续的移动。

按本发明的调整装置当然也可以用在液压马达或其它液压单元中。所述轴向活塞机器能够构造成斜盘结构或斜轴结构。

公开了一种调整装置以及构造有这种调整装置的轴向活塞机器。该调整装置具有限制了调整腔的调整活塞，该调整腔可以通过调节阀与控制油源或控制油凹槽连接。调节阀的调节活塞一方面由调节弹簧加载并且另一方面由弹簧装置加载，该弹簧装置也与所述调整活塞处于作用之中。

Claims (12)

1.用于液压机器的调整装置，具有限制调整腔（32）的调整活塞（26），所述调整腔能够通过调节阀（24）与控制油源或者控制油凹槽连接，该调节阀具有调节活塞（44），该调节活塞能够克服至少一个调节弹簧（58）的力从基本位置起进行调整，其中所述调节活塞（44）构造有由系统压力加载的差动表面（48）并且大致与所述调整活塞（26）同轴地布置，并且其中，存在具有至少一个弹簧（70、72）的弹簧装置（68），所述弹簧装置反向于调节弹簧（58）加载所述调节活塞（44）并且所述弹簧装置支撑在所述调整活塞（26）上并且所述弹簧装置将所述调整活塞（26）的位置作为力回馈到所述调节活塞（44）上，其特征在于，在对所述调节活塞（44）上的差动表面加载系统压力时在所述调节活塞（44）上产生了力，该力与由所述弹簧装置（68）施加的力具有相同的方向，其中，所述调节活塞（44）在阀孔（42）中引导，其中，所述阀孔（42）构造有径向阶梯（46），从而相应地也将所述调节活塞（44）构造成阶梯活塞并且由此所述调节活塞（44）具有所述差动表面（48），所述差动表面（48）构造在控制台肩（50）上。

2.按权利要求1所述的调整装置，其中，所述弹簧装置（68）包括至少两个弹簧（70、72），并且其中在调整腔（32）与控制油源进行控制油连接时，在所述调整活塞（26）的部分冲程之后使弹簧装置（68）的所述弹簧（70、72）之一与调节活塞（44）和/或调整活塞（26）脱离作用。

3.按权利要求1所述的调整装置，其中，所述调节弹簧（58）具有比弹簧装置（68）更大的弹簧刚度或者更大的预应力。

4.按权利要求2所述的调整装置，其中，所述弹簧（70、72）同轴地布置并且支撑在杯状构造的调整活塞（26）的底部上。

5.按权利要求1所述的调整装置，其中，所述调节弹簧（58）支撑在弹簧盘（66）上。

6.按权利要求1所述的调整装置，其中，所述调节弹簧（58）的预应力是可调整的。

7.按权利要求1所述的调整装置，其中，所述调节活塞（44）的控制棱边是可移动的并且由此所述弹簧装置（68）的第二弹簧（72）的有效性是可调整的。

8.按权利要求1所述的调整装置，其中为所述调节弹簧（58）分配了调整弹簧（92），该调整弹簧的预应力是可调整的并且该调整弹簧与所述调节弹簧（58）同轴地布置。

9.按权利要求8所述的调整装置，其中，所述调整弹簧（92）具有比所述调节弹簧（58）显著更小的弹簧刚度或预应力。

10.按权利要求8所述的调整装置，其中，所述调整弹簧（92）的预应力的调整液压地或者通过磁体实现。

11.按权利要求10所述的调整装置，具有调整元件，该调整元件能够借助于磁体（90）或者液压地调整并且穿过弹簧盘（66）并且调整弹簧（92）支撑在所述调整元件上。

12.具有摆动盘的轴向活塞机器，该摆动盘预张紧在基本位置中并且能够借助于按上述权利要求中任一项所述的调整装置进行调整。