CN104454161B - 工作容积可调的流体静力的轴向活塞机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工作容积可调的流体静力的轴向活塞机、尤其工作容积可调的流体静力的轴向活塞马达。公开了具有斜盘的流体静力的轴向活塞机，在斜盘上形成斜面，布置在驱动轴的轴向上的工作活塞在斜面上旋转并且支撑。为了产生偏转力矩且为了绕着偏转轴线偏转斜盘，在斜盘上联接伺服缸。通过调节斜面的偏转角度来对工作缸的围绕驱动轴每转的工作容积进行调整。偏转角度的调节可以通过零度地实现，从而可以简单地改变驱动轴的旋转方向。由于偏转轴线被布置成与驱动轴的转动轴线间隔开，因此在轴向活塞机运转过程中当对工作活塞加载压力时出现对偏转力矩起反作用的内部的对顶偏转力矩。

Description

工作容积可调的流体静力的轴向活塞机

技术领域

本发明涉及到一种以斜盘构造方式的工作容积可调的轴向活塞机，尤其工作容积可调的流体静力的轴向活塞马达。在作为轴向活塞马达的构造中将这样的尤其也被用于驱动风扇叶轮，的轴向活塞机亦用作风扇马达。其中工作容积是驱动轴每转输入或者吸入的压力介质量。

背景技术

在这种流体静力的轴向活塞机中设置了环形的缸筒，其中在围边上分布布置多个缸孔，在缸孔中分别有一工作活塞得到导引。其中缸孔和工作活塞大致平行于轴向活塞机的驱动轴延伸。由于活塞底联接在相对工作活塞倾斜安置的静止面上，在对工作活塞加载压力时（根据其当前的压力加载和在缸筒的围边上的转动位置）出现沿缸筒的周向的力。因此在作为马达的运行中可以在驱动轴上获取输出转矩。在作为泵的运行中必须施加驱动转矩。

围绕流体静力的轴向活塞机的工作容积，在斜盘上构造了斜面，其相对于工作活塞的纵向和相对于驱动轴的转动轴线的偏转角度是能够调整的。由于可偏转性的原故，斜盘也被称为偏转摇架。偏转摇架的偏转大多通过伺服活塞实现，伺服活塞可以在偏转摇架边缘的远离驱动轴的中心轴线并远离偏转摇架的偏转轴线的位置上作用在偏转摇架上。为了使偏转摇架回摆，从伺服活塞的伺服腔内排放出压力介质，从而例如较小的对置活塞（Gegenkolben）可以起作用，该对置活塞在对置的边缘部分上与偏转摇架联接。

这种流体静力的轴向活塞机的缺点是针对偏转摇架的回位的装置技术上的支出。

文献US 4,581,980展示一种具有偏转摇架的流体静力的轴向活塞机，偏转摇架的偏转角度可以通过伺服活塞进行调整。伺服活塞可以产生围绕偏转摇架的偏转轴线的偏转力矩，该偏转力矩在减小偏转角度的方向上起作用。与之相逆在偏转摇架上一直有一对顶偏转力矩（Gegenschwenkmoment）或者说回摆力矩，该力矩小于能够通过伺服活塞施加的偏转力矩。对顶偏转力矩如下产生，即偏转轴线不是关于偏转摇架布置在中心，而是偏心。偏转轴线具有与驱动轴的转动轴线的间距并且在垂直于驱动轴转动轴线的平面内延伸。由偏转轴线定义斜盘的两个不同大小的圆周部分，从而在偏转摇架的较大的圆周部分上（通过其活塞底）支撑的工作活塞总是比在剩下的较小的圆周范围上的多。因此所有支撑力的合形成不平衡性，这作为内部的对顶偏转力矩起作用。尤其在设计成马达时可以在这种轴向活塞机上省略额外的对顶偏转装置，因为在马达上通过从压力介质源输入压力介质构筑起压力并由此构筑起对顶偏转力矩，从而偏转摇架试图在其中一个方向上偏转。但是也可以设置额外的对顶偏转装置。

这种轴向活塞机上的缺点是，在作为泵的运行中为了改变输送方向需要改变驱动轴的转动方向，而在作为发动机的运行中为了改变驱动轴的旋转方向需要变换高压和低压工作接口。对于后者来说根据现有技术已知的是，设置换向阀，它可以使压力介质源例如泵交替地与马达的其中一个或者另一个工作接口相连。在这种轴向活塞机上的缺点是由换向阀本身以及两个耐高压的接口和工作管路产生的装置技术上的支出，其中换向阀必须通过所述工作管路与两个工作接口相连。

发明内容

与之相对，本发明的任务在于，创造一种具有偏心地得到支承的斜盘的可调的流体静力的轴向活塞机，其输送方向或者旋转方向可以在装置技术上简单地改变。

该任务通过一种流体静力的轴向活塞机解决。该流体静力的轴向活塞机、尤其是流体静力的轴向活塞马达以斜盘构造形式具有驱动轴，具有偏转摇架并具有联接在其上的调节装置以用于产生偏转力矩以使所述偏转摇架围绕偏转轴线向着第一方向偏转，具有缸筒，所述缸筒防止扭转地与所述驱动轴旋转并且在工作活塞中得到引导，所述工作活塞支撑在所述偏转摇架上，其中所述偏转摇架的偏转轴线相对所述驱动轴的转动轴线具有间距，从而在所述偏转摇架上能够通过对所述工作活塞的支撑来产生对顶偏转力矩。根据本发明，所述偏转摇架能够从正的偏转角度经过0度的偏转角度完全偏转到负的偏转角度，其中所述轴向活塞机具有对所述调节装置逆向作用的弹簧，它的力在对顶偏转力矩的方向上作用。

如上所述，所要求保护的斜盘构造形式的流体静力的轴向活塞机具有偏转摇架，在偏转摇架上形成斜面并且调节装置联接在其上。它被用于产生绕着偏转摇架的偏转轴线的偏转力矩。至少近似被布置在驱动轴轴向上的工作活塞在偏转摇架的斜面上运行并且支撑在其上。通过经由调节装置调节偏转角改变斜面的偏转角并从而改变工作容积。由于偏转轴线关于驱动轴的纵轴线偏心布置，在对按本发明的轴向活塞马达的根据规定的运用中以及压力加载中出现对偏转力矩起反作用的回摆力矩。根据发明偏转摇架可以被调节通过零位，即通过所述斜面垂直于驱动轴的转动轴线的位置。因此可以以简单的方式改变轴向活塞马达的驱动轴的转向，因为不需要变换高压侧和低压侧。此外不需要用于实现改变旋转方向的换向阀。

在一种优选的设计中调节装置具有流体静力的伺服缸，其伺服活塞联接在偏转摇架上。

为了可以移动在偏转摇架和调节装置之间的联接点，根据第一种变型将伺服活塞杆铰接地支承在伺服活塞中并且铰接地支承在偏转摇架中。

当伺服活塞与伺服活塞杆一体形成时，则根据第二种变型可以移动连接点，其中伺服活塞铰接地支承在伺服缸中并且伺服活塞杆铰接地支承在偏转摇架中。

在根据发明的轴向活塞机的一种特别优选的使用情况中，其是一风扇马达。于是在这种情况下是输出轴的驱动轴联接在风扇叶轮上。通过根据发明容易实现的转向变换可以对冷却肋送风。相对已知的方案不需要用于改变风扇叶轮的转向的换向阀。由此避免换向阀上的压力损失。转向改变稳健快速地进行而不像在换向阀的情况中那样生硬。

在根据发明的轴向活塞机的一种可以特别灵活实现的改型中，两个偏转方向上的最大偏转角大小相同-“偏转角+100%/-100%”。

为了对可能由偏心的偏转轴线带来的内部的对顶偏转力矩予以支持，可以设置逆向于调节装置作用的流体静力的对置活塞，它的力在对顶偏转力矩的方向上起作用。对置活塞上的压力室可以例如持久地与机器的高压侧相连并且在此小于调节装置的伺服活塞。

为了对可能由偏心的偏转轴线带来的内部的对顶偏转力矩予以支持，可以作为流体静力的对置活塞的替代方案或者补充方案设置逆向于调节装置作用的弹簧，它的力在对顶偏转力矩的方向上起作用。

但是对调节装置起反作用的装置不是在任何情况下都需要，因为通过偏转摇架的偏心布置的支承利用被施加压力的工作活塞可产生内部的对顶偏转力矩。尤其在将根据发明的轴向活塞机作为马达使用时，通过内部的对顶偏转力矩可靠地确保将偏转摇架调节到一个方向上。

弹簧可以在装置技术方面简单地直接联接在偏转摇架上。为此可以在偏转摇架上模制出作为销式凸起部形成的弹簧支架。

当弹簧关于驱动轴在和调节装置相同的一侧上被联接在偏转摇架上时，则它被布置在偏转摇架的背向所述斜面的后侧上。

在一种优选的设计中弹簧通过在对置伺服缸中导引的机械式对置活塞间接地作用于偏转摇架上。

在一种优选的改型中回调活塞具有突起，该突起可以被带入到与对置伺服缸的底部的贴靠之中。所述突起定义一个偏转角度，该偏转角度确定轴向活塞机在一个方向上的最大工作容积。对于输入一定压力介质量的马达而言，这意味着输出轴的最小转速。对于被加载一定的高压的风扇马达而言，最大工作容积意味着最大转速。

弹簧可以在装置技术上简单地包围所述突起。优选弹簧同心地沿着所述突起延伸。

当根据发明的轴向活塞机具有回位板，通过所述回位板铰接在工作活塞上的活塞座保持贴靠在偏转摇架的斜面上，则与所述回位板的边缘相邻地或者在回位板的边缘上优选环绕的棱角。由此回位板可以无碰撞地继续偏转，以便实现更大的排量（Schluckvolumen）。

当在回位板的围边上设置分布的凹槽，在其中分别安置弹簧座，则优选将凹槽的边缘设计为凸缘。

附图说明

根据发明的流体静力的轴向活塞机的多个实施例在附图中得到展示。现在将借助附图的图示进一步阐述本发明。其中：

图1在纵截面中示出第一实施例，其中偏转角度为-100%；

图2 示出在纵截面中的根据图1的实施例，其中偏转角度为+100%；

图3示出第一实施例的回位板；

图4在侧视图中示出根据图3的回位板；

图5示出第二实施例的截取部分；

图6示出第三实施例的截取部分；并且

图7示出第四实施例的截取部分。

具体实施方式

根据发明的流体静力的轴向活塞机的所示实施例在针对工作的首选中被用作液压马达。但是不排除作为泵工作。

图1在纵截面中展示根据发明的轴向活塞马达的第一实施例。在其壳体1中支承着输出轴2。它抗扭转地与缸筒4相连，该缸筒旋转对称地包括输出轴2。同样的，在缸筒4的围边上设置了多个工作缸，其中在图1中仅展示一个工作缸6。在每个工作缸6中有一工作活塞8得到导引，该工作活塞通过相应的活塞底10铰接在相应的滑座12上。滑座12通过结合图3和4进一步阐释的回位板14相对斜面16得到保持。斜面16在偏转摇架18上构造，偏转摇架通过偏转轴承支承在壳体1内。偏转轴承通过圆20来表征且偏转轴承的半径通过箭头22表征。由此斜面16可以与偏转摇架18绕着偏转轴线S偏转，该偏转轴线被设置成垂直于截面并由此垂直于图1的绘图面。偏转轴线S具有一方面相对输出轴2的转动轴线24且另一方面相对斜面16的（未进一步展示出的）中心轴线的偏心率或者间距e。所述中心轴线平行于所述偏转轴线S。此外所述偏转轴线S位于垂直地在转动轴线24上述竖起的平面内。

在转动轴线24的、亦即偏转轴线S所处的同一侧上（图1中的上侧），通过活球接头26将伺服缸30的伺服活塞杆28铰接在偏转摇架18上。一体地在伺服活塞杆28上模制出伺服活塞32，该伺服活塞通过滑环密封件34被引导在伺服缸30中。滑环密封件以有利的方式用径向力向外预紧。由此并且通过伺服活塞32的球形造型可以容忍伺服活塞杆28与活塞32在偏转摇架18偏转时产生的微小倾斜。通过滑环密封件34可以将从伺服活塞32后的伺服腔向壳体内部的泄露保持得很小。

在图1中展示的工作状态下，偏转摇架18从中间或者零位置（在该位置上斜面16垂直地位于转动轴线14上）在一个方向上最大化地向外偏转。为此伺服活塞杆28和伺服活塞最大化地移出。通常该方向上的向外偏转被表示为负的，从而在图1中偏转摇架占据最大的负偏转角（-100%）。

在轴向活塞马达的关于转动轴线24对置的（图1中下方的）一侧上，对置缸38的对置活塞36贴靠偏转摇架18。在图1中展示的偏转摇架18的最大偏转角下对置活塞36被伺服活塞32最大化地压回和移入。伺服缸30和对置缸38被安置成倾斜于纵轴线24。

为了将偏转摇架18摆回0°（图1中垂直）或者为了将偏转摇架18完整回转到一个正的偏转角度而从伺服缸30排放出压力介质。

图2展示在一种工作状态中的根据图1的轴向活塞马达，在该工作状态下偏转摇架18相对图1完全回转，从而偏转角度为+100%。为此从伺服缸30释放出了压力介质。偏转摇架由于偏心的支承而在驱动机构力的作用下从图1展示的位置经过零位置完全回转到图2展示的位置，其中所述驱动机构力通过对置弹簧36上的两个互相同心布置的松弛的弹簧40a和40b得到支持。

对置活塞36具有径向凸台42，弹簧40a和40b置于其上。对置活塞36受引导地位于壳体1中。在径向凸台42的背向偏转摇架18的一侧上，突起44向缸底46的方向延伸。在突起44上引导中间弹簧盘48。这两个弹簧40a和40b被夹紧在径向凸台42和中间弹簧盘48之间，它又通过另外两个与弹簧40a和40b相同的弹簧支撑在气缸底46上。最大的负偏转角度通过突起44在缸底46上的碰撞确定，正如这在图1中能够看出的那样。如果要让偏转角度的最大负值能够改变，则缸底可以设有内螺纹，从而可以拧入调整螺栓，突起44抵靠于其上。

两个弹簧40a、40b与突起44同心地并且互相同心地被接纳在对置缸38中。在图2中展示的工作状态下两个弹簧40a、40b的松弛程度最大并且回调活塞36移出的程度最大，而伺服缸30的伺服活塞32贴靠在旋入其中的盖子50上。

由于偏转摇架18的偏心支承，始终有更多的工作活塞8支撑在斜面16的一侧上，其位于和对置缸38相同的一侧上。由此除了对置缸38或者说其弹簧40a、40b的力之外还有另外的对顶伺服力矩作用，其通过偏转轴线S与转动轴线24的间距e以及工作压力得到。在50至250 bar的通常工作压力下，另外的对顶伺服力矩根本上大于由弹簧产生的力矩。

图3展示根据前述两个图的第一实施例的回位板14。它同样在围边上具有分布的凹槽52，其中分别安置了滑座12。其中在每个凹槽52的边缘上形成环绕的凸缘53。

图4在侧视图中展示根据图3的回位板14。在回位板14的靠外的边缘上形成环绕的棱角54，以便为两个相对缸筒4（参考图1或2）的最大偏转角度（+100%和-100%）创造空间。

图5展示根据发明的轴向活塞马达的第二实施例的截取部分。这里展示了具有相应的流体静力的对置活塞136的流体静力的对置缸138的另一种实施形式。它不具有突起并且在所展示的 -100%的偏转角度下最大化地移入缸138中，而未展示出的伺服活塞则最大化地移出。

亦如在前述的实施例中那样，对置活塞136具有在端侧的贴靠面，该贴靠面在球形贴靠中贴靠在偏转摇架18的边缘上。由此这两个抵靠可以在偏转摇架18偏转时（在狭窄的界限内）横向于对置活塞136的行进方向滑动。

图6展示根据发明的轴向活塞马达的第三实施例的截取部分。在安装在壳体1中的伺服缸230中引导一个被设计成空心活塞的伺服活塞232，该伺服活塞通过活球接头226联接在偏转摇架18上。关于（图6未展示的）转动轴线24在轴向活塞马达的同一侧在偏转摇架18上设置了作为对置弹簧起作用的弹簧240。它在图6中在左侧支撑在壳体1上并且在对顶偏转力矩的方向上夹紧偏转摇架18。为了接纳和固定所述弹簧240的在偏转摇架侧的端部，偏转摇架18在其后侧上具有销状的凸起部256。

图7展示根据发明的轴向活塞马达的第四实施例的截取部分。其中弹簧240和凸起部256对应于根据图6的第三实施例的那样的弹簧和凸起部。具有盖子50的伺服缸30对应于根据图1和2的第一实施例的那样的伺服缸。与第一实施例不同的是，伺服活塞杆328和伺服活塞332不是被设计成一体，而是通过一个活球接头332互相联接，所述活球接头332大致对应于伺服活塞杆328和偏转摇架18之间的活球接头26。由此在伺服缸30中不需要翻倾伺服活塞332。

公开了一种具有斜盘的流体静力的轴向活塞机，在斜盘上形成斜面，至少近似布置在驱动轴的轴向上的工作活塞在该斜面上旋转并且支撑。为了产生偏转力矩并且为了围绕偏转轴线偏转斜盘，在斜盘上联接了伺服缸的伺服活塞。通过调节斜面的偏转角度来对机器的围绕驱动轴每转的工作容积进行调整。偏转角度的调节可以通过零位置地实现，在该零位置中斜面垂直于驱动轴的转动轴线，从而可以简单地改变驱动轴的旋转方向或者输送方向。由于偏转轴线被布置成与驱动轴的转动轴线间隔开，因此在轴向活塞机运转过程中当对工作活塞加载压力时出现对偏转力矩起反作用的对顶偏转力矩。

附图标记列表：

1 壳体

2 驱动轴

3 缸筒

6 工作缸

8 工作活塞

10 活塞底

12 滑座

14 回位板

16 斜面

18 偏转摇架

20 圆

22 箭头

24 转动轴线

26 活球接头

28 伺服活塞杆

30 伺服缸

32 伺服活塞

34 滑环密封件

36 对置活塞

38 对置缸

40a 弹簧

40b 弹簧

42 径向凸台

44 突起

46 缸底

48 中间弹簧盘

52 凹槽

53 凸缘

54 棱角

136 对置活塞

138 对置缸

226 活球接头

230 伺服缸

232 伺服活塞

240 弹簧

256 凸起部

328 伺服活塞杆

332 伺服活塞

S 偏转轴线

e 间距。

Claims (14)

1.流体静力的轴向活塞机，以斜盘构造形式具有驱动轴（2），具有偏转摇架（18）并具有联接在其上的调节装置以用于产生偏转力矩以使所述偏转摇架（18）围绕偏转轴线（S）向着第一方向偏转，具有缸筒（4），所述缸筒防止扭转地与所述驱动轴（2）旋转并且在工作活塞（8）中得到引导，所述工作活塞支撑在所述偏转摇架（18）上，其中所述偏转摇架（18）的偏转轴线（S）相对所述驱动轴（2）的转动轴线具有间距（e），从而在所述偏转摇架（18）上能够通过对所述工作活塞（8）的支撑来产生对顶偏转力矩，其特征在于，所述偏转摇架（18）能够从正的偏转角度经过0度的偏转角度完全偏转到负的偏转角度，其中所述轴向活塞机具有对所述调节装置逆向作用的弹簧（40a；40b；240），它的力在对顶偏转力矩的方向上作用。

2.根据权利要求1所述的流体静力的轴向活塞机，其中所述调节装置具有伺服缸（30；230），其伺服活塞（32；232；332）联接到所述偏转摇架（18）上。

3.根据权利要求2所述的流体静力的轴向活塞机，其中伺服活塞杆（328）铰接地支承在伺服活塞（332）上并且铰接地支承在所述偏转摇架（18）上。

4.根据权利要求2所述的流体静力的轴向活塞机，其中所述伺服活塞（32）与所述伺服活塞杆（28）一体地形成并且其中所述伺服活塞（32）铰接地支承在所述伺服缸（30）中且所述伺服活塞杆（28）铰接地支承在所述偏转摇架（18）上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的流体静力的轴向活塞机，其中被作为风扇马达使用。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的流体静力的轴向活塞机，其中从0度的偏转角度出发在两个偏转方向上的最大偏转角度相同。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的流体静力的轴向活塞机，具有对所述调节装置逆向作用的流体静力的对置缸，它的力在对顶偏转力矩的方向上作用。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的流体静力的轴向活塞机，其中所述弹簧（240）直接靠置在所述偏转摇架（18）上。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的流体静力的轴向活塞机，其中所述弹簧（240）关于所述驱动轴（2）在和所述调节装置相同的一侧上被布置在所述偏转摇架（18）的后侧上。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的流体静力的轴向活塞机，其中所述轴向活塞机设有对所述调节装置逆向作用的流体静力的对置缸，它的力在对顶偏转力矩的方向上作用，其中所述弹簧（40a，40b）通过潜入所述对置缸中的对置活塞（36）间接地对所述偏转摇架（18）作用。

11.根据权利要求10所述的流体静力的轴向活塞机，其中所述对置活塞（36）具有突起（44），所述突起能够被带入到与所述对置缸的底部（46）的贴靠中，并且其中所述弹簧（40a，40b）包围所述突起（44）。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的流体静力的轴向活塞机，具有回位板（14），通过所述回位板使得铰接在所述工作活塞（8）上的滑座（12）能够保持贴靠在所述偏转摇架（18）的斜面（16）上，其中与所述回位板（14）的边缘相邻地或者在所述回位板的边缘上设置了环绕的棱角（54）。

13.根据权利要求12所述的流体静力的轴向活塞机，其中在所述回位板（14）的围边上设置了分布的凹槽（52），通过所述凹槽所述滑座（12）能够保持贴靠在所述斜面（16）上，其中所述凹槽（52）的边缘被构造成凸缘（53）。

14.根据权利要求1至4中任一项所述的流体静力的轴向活塞机，其中所述轴向活塞机被构造为流体静力的轴向活塞马达。