CN104776017A

CN104776017A - 用于液压装置的控制环

Info

Publication number: CN104776017A
Application number: CN201410802330.2A
Authority: CN
Inventors: C·奥登马克; J·福塞尔
Original assignee: Volvo Car Corp
Current assignee: Moog GmbH
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: EP2894294B1; CN104776017B; US20150198156A1; EP2894294A1

Abstract

用于控制活塞泵(200)中压力介质的流动的控制环(10；210)，控制环以旋转轴线(ax)为中心；沿所述旋转轴线(ax)延伸；具有内直径(d)和直外径(D)并且从而具有内径向表面(11；211)和外径向表面(12；212)；具有第一和第二轴向表面(13，14；213，214)，第一轴向表面(13；213)具有设有至少第一和第二孔口(21，22；221，222)的接口部分(20；220)，第一和第二孔口被第一和第二中间部分(15，16；215，216)分开，第一和第二孔口在设置在内径向表面(11；211)和外径向表面(12；212)的任一个处的相应的开口区域上开口。

Description

用于液压装置的控制环

技术领域

本发明涉及活塞泵且特别涉及一种用于活塞泵的控制环。

背景技术

在文献EP 2 497 950中描述了一种可调的配流盘(port plate)。所述配流盘设有第一和第二孔口，其适于对应于活塞泵的第一和第二压力室。通过转动配流盘，可以控制活塞泵的排量(displacement)。

根据现有技术的配流盘的问题是所述配流盘由于其在控制孔口外部的压力平衡区域而变得直径更大。另一个问题是要充分密封配流盘以避免控制接口中的泄漏。

因此，需要一种用于控制活塞泵的改进装置，其中避免了上述缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于活塞泵(displacement pumps)的有创造性的控制，其中前面提到的问题被避免。该目的通过权利要求1限定的控制环来实现。

提供所述有创造性的控制环用于控制活塞泵中压力介质的流动。所述控制环以旋转轴线为中心并沿其延伸。所述控制环还设有第一和第二轴向表面，内直径和外直径，从而具有内径向表面和外径向表面。

所述第一轴向表面设有具有至少第一和第二孔口的接口部分。所述第一和第二孔口被第一和第二中间部分(也称为脊，英文为land)分开。当所述控制环在活塞泵中使用时，所述孔口中的一个是高压力孔口。所述高压力孔口可以是两个孔口的任一个，并且根据所述活塞泵是被驱动作为马达或作为泵还可以变化。

根据本发明，所述第一和第二孔口在设置在内径向表面和外径向表面中任一个的相应的开口区域上开口。

所述孔口的开口的径向安置的一个优点是它允许所述控制环的轴向表面周围的压力平衡。通过在各个孔口开口的区域之间和在所述外壳中或围绕其被安装到的轴的区域设置密封圈，能围绕所述控制环和/或在所述控制环内产生环形空间。所述压力在由所述密封圈密封的整个空间里将会相等，藉此实现压力平衡。所述压力平衡防止所述控制环在外壳内变成斜的位置，从而防止了泄漏。

进一步地，由于所述第一和第二孔口被转向约90度至径向表面，因此有利于输入管道和输出管道的简单连接。

优选地，所述控制环在所述第二轴向表面上设有至少第一平衡区域。所述平衡区域被认为是平衡所述第一和第二轴向表面之间的压力，藉此所述平衡区域被布置为与其平衡的所述孔口相对。所述平衡区域经由压力管道与所述第一和第二孔口的一个相互连接，其中所述平衡区域连接的孔口是高压力孔口。由于在所述孔口和所述平衡区域之间的连接，所述孔口的轴向表面和所述平衡区域将受到相同的压力。

在可替代的实施例中，所述控制环在其第二轴向表面上设有至少第一和第二平衡区域。所述第一和第二平衡区域被相应地连接至所述第一轴向表面的第一和第二孔口的一个，其中所述平衡区域上的压力对应于所述孔口中的表面上的压力。至少第一和第二平衡区域的轴向表面区域至少对应于所述第一和第二孔口的露出的轴向区域，使得所述第一和第二平衡区域上的轴向力对应于所述第一和第二孔口的露出的轴向区域上的轴向力。

由于在所述露出的轴向区域和所述平衡区域之间实现了压力平衡，所述平衡区域有利于所述控制环的简单控制。只具有与所述第一和第二孔口中的一个孔口相互连接的一个平衡区域的控制环优选地仅在一个方向使用，其中与所述平衡区域连接的所述孔口是高压力孔口。具有两个平衡区域(每个平衡区域相应地与所述第一和第二孔口中的一个相互连接)的控制环在任一个旋转方向运行时都将具有压力平衡。

优选地，所述压力区域的区域比其相互连接的孔口的相应的轴向区域稍大。通过具有稍大的所述压力区域的区域，所述第一轴向表面区域将被压靠至其布置为抵靠的所述泵的相应区域(即后板或转子组或活塞外壳)，其中所述控制环可以被更有效地密封。

本发明的控制环可以被设计使得所述第一孔口在所述内径向表面上开口且所述第二孔口在所述外径向表面上开口。从而可以有利于所述第一和第二孔口的简单连接。连接的管道可以容易地彼此分开，并且在所述输入和输出连接之间没有泄露的风险。所述控制环以使得所述第一孔口在所述内径向表面上开口以及所述第二孔口在所述外径向表面上开口的方式构造实现了轴向紧凑的控制环，因为两个孔口都能在距离所述第一轴向表面相同的轴向距离处开口。

在本发明的可替代实施例中，所述第一和第二孔口在所述内径向表面上开口，其中所述第一和第二孔口在所述内径向表面上距离所述第一轴向表面不同的轴向距离处开口。通过使所述第一和第二孔口都在所述内径向表面上开口，可以实现具有小的外半径的径向更紧凑的活塞泵。

在本发明的可替代实施例中，所述第一和第二孔口在所述外径向表面上开口，其中所述第一和第二孔口在所述外径向表面上距离所述第一轴向表面不同的轴向距离处开口。通过使所述第一和第二孔口都在所述外径向表面上开口，有利于外部设备容易地连接所述孔口，由于提供了更多的空间。进一步地，在两个孔口都在所述径向方向上开口的构造中，所述控制环的直径可以制造成更小。更进一步地，在开口区域/空间之间的密封圈被认为是有效的，藉此实现非常低的泄漏。

为了将所述第一和第二孔口彼此正确的分开，建议将密封圈以下述方式布置在所述外径向表面上，即，使得所述密封圈限定两个分开的径向区域，所述第一和第二孔口分别在其中开口。所述密封圈是环形的并且与所述控制环同轴，藉此密封圈可以彼此密封一个径向区域。通过沿着所述控制环的轴向长度布置三个环形的密封圈，可以产生两个分开的开口区域。所述第一和第二孔口从而可以每个在一个开口区域中开口。

为了有利于所述控制环的坚固构造，建议所述第一和/或第二孔口包括多个通道。通过设置作为若干个更小孔口(在其间具有侧壁)的组合的所述孔口，可以实现和一个大孔口相同的孔口区域并且在所述构造中仍然实现较高的强度。

所述第一和第二孔口优选是圆弧形的，以便适于旋转活塞泵。

进一步的建议是，在所述第一和第二中间部分布置平衡阀，所述平衡阀将所述第一和第二中间部分与所述第一和/或第二孔口的开口区域分别连接，其中如果在所述第一或第二中间区域的压力升到预定阈值之上，所述平衡阀适于打开。

本发明的控制环适于在活塞泵中使用，所述活塞泵包括泵单元，泵单元布置在外壳内、具有固定压力部分且固定压力部分与供给室相连接，其中所述控制环被布置在所述压力部分和所述供给室之间，其中接口部分直接朝向所述压力室布置，使得所述控制环能够转动以便控制压力介质的流量。

附图说明

参照附图本发明现在将更加详细描述，其中：

图1示出了根据本发明的具有控制环的活塞泵；

图2a，2b示出了根据本发明的控制环的第一实施例；和

图3a，2b示出了根据本发明的控制环的第二实施例。

具体实施方式

在下面简单地通过说明实施本发明一种模式的方式仅示出和描述了本发明的两个实施例。所有的说明都是示意性的。

图1公开了活塞泵200，在其中设置了本发明的控制环210。活塞泵200被公开为转子泵(gerotor pump)。但是本发明的控制环10，210可与任何具有固定压力室的活塞泵兼容。活塞泵200包括前外壳和后外壳101，102，之间布置有转子组105的前板和后板103，104，其上安装转子组105的偏心轴106，和控制环210。转子组105设置在前板103和后板104之间，其中后板104设有供给管道以便将转子组的压力室与后外壳中的进口108和出口109相连。

在示出实施例中，本发明的控制环210设置在后板104和后外壳102之间，使得其控制在进口和出口108，109与转子组105的压力室之间的压力介质的流动。然而，控制环210可以布置为独立地直接抵靠泵单元，如果它是转子泵、弯轴泵或具有固定压力室的其它活塞泵。设置制动销107，其作用于控制环210的齿轮上以便将控制环210旋转至不同的控制位置。控制环210以旋转轴线ax为中心，旋转轴线ax也是活塞泵200的中心轴线。图1中，活塞泵200设有在图3a和3b中公开的控制环210。然而，活塞泵200也可以设有在图2a和2b中公开的控制环10。对于活塞泵200唯一的区别是后外壳102的构造以及进口108和出口109如何连接至控制环10。

活塞泵200的通用功能是公知的并且将不会进一步地描述。控制环10，210替换了传统的配流盘，其中通过相对于后板104(并且从而相对于转子组105的压力室)旋转控制环10，210，可以控制活塞泵200的排量。

图2a，2b示出了根据本发明的控制环10。控制环具有内直径d和外直径D，第一和第二轴向表面13，14，和内径向表面11和外径向表面12。控制环10以其旋转轴线ax为中心。

第一轴向表面13设有具有第一和第二孔口21，22的接口部分20。第一和第二孔口21，22被第一和第二中间部分15，16分开。接口部分20适于经由后板104连接至转子组105的压力室。如图中可以看出，第一和第二孔口21，22是圆弧形的，并且顺着控制环10的圆周。应该注意的是控制环10也可以设置为直接抵靠转子单元105；然而这主要适合具有低压力的装置。第一和第二孔口21，22被第一和第二中间部分15，16分开。第一和第二孔口21，22由具有共同的上部空间的若干个更小的孔口构成，使得在整个孔口21，22中的压力都是相同的。

在图2a、2b公开的实施例中，第一孔口21在内径向表面11上开口且第二孔口22在外径向表面12上开口。

由于第一和第二孔口21，22在径向表面11，12上径向开口，可以容易地连接压力介质进口和出口108，109。进口和出口108，109中的一个被连接至控制环10的内半径的空间内；另一个被连接至外径向表面12。

为了在外径向表面12处产生空间，第二孔口22所开口的表面由两个密封圈23，24限定界限。密封圈23，24以下述方式布置在控制环10上，即，使得当控制环10布置在后外壳102内时，密封圈23，24在控制环10和后外壳102的内部之间密封，使得它们之间形成环形空间。第二孔口22从而在密封圈23，24之间的空间中开口。进口和出口108，109中被连接至第二孔口22的那一个从而也在密封圈之间的空间中开口，但从后外壳102的一侧。

因为在第一和第二孔口21，22内的弯曲，使得它们分别向内径向表面11和外径向表面12开口，控制环可以造成紧凑的。如图2a，2b中可以看出，第一和第二孔口21，22都在距离接口表面20基本相同的轴向距离处在它们各自的径向表面11，12上开口。从而控制环10的轴向长度可以保持短小。

在图2b中，可以看出控制环10设有第一和第二平衡区域28，29。平衡区域28，29通过第一和第二压力管道26，27与第一和第二孔口21，22相互连接。第一和第二平衡区域28，29设有与相应的第一和第二孔口21，22的轴向表面对应的轴向表面。因为平衡区域28，29与相应的孔口21，22的相互连接，作用于第一和第二平衡区域28，29上的轴向压力对应于作用于第一和第二孔口21，22上的轴向表面上的压力。通过在平衡区域28，29上具有如相应的孔口21，22的轴向区域相同的尺寸，在两个轴向面上的轴向力将彼此相等。

然而平衡区域28，29各自的区域比相应的孔口21，22的轴向区域稍微大一些(例如4％)是优选的。控制环10将从而被压靠后板104，藉此实现控制环10和后板104之间更紧密的密封。

控制环10如果还设有齿轮6，致动销107(图1)可以在齿轮6处作用以便相对于后板104旋转控制环10，藉此可以控制活塞泵200的排量。

在图3a和3b中公开了控制环210的可替代的实施例。

图3a，3b中的控制环210的实施例在许多方面对应于图2a，2b中公开的控制环10。控制环210以其旋转轴线ax为中心并且沿着所述轴线ax延伸。控制环210具有内直径和外直径d，D并且从而具有内径向表面211和外径向表面212并设有第一和第二轴向表面213，214。第一和第二轴向表面213，214设有具有第一和第二孔口221，222的接口部分220。第一和第二孔口221，222被第一和第二中间部分215，216分开。

控制环210还设有具有压力管道226，227的第一和第二平衡区域228，229，具有在图2b中公开的与平衡区域28，29和压力管道26，27相同的功能。

在图3a，3b中的控制环210和图2a，2b中的控制环10之间的不同是第一孔口221开口的位置。控制环210的第一孔口和第二孔口221，222都在外径向表面212上开口，但是在距离第一轴向表面213不同的轴向距离处。开口的不同的轴向距离是重要的以便产生两个分开的开口区域。从而也在外径向表面212处设置第一，第二和第三密封圈223，224，225，以便在控制环210和后外壳102之间产生开口空间。内径向表面211因此不设有任何孔口。

后外壳102从而适于接收控制环210，其中压力介质进口以及出口108，109二者连接至在控制环210和后外壳102之间的相应的开口空间。

应该认识到，本发明在不脱离所附权利要求的范围内，能够在各种明显的方面进行修改。附图和说明书被认为是说明性的，而不是限制性的。

Claims

1.一种用于控制活塞泵(200)中压力介质的流动的控制环(10；210)，所述控制环(10；210)是：

·以旋转轴线(ax)为中心

·沿所述旋转轴线(ax)延伸，

·具有内直径(d)和直外径(D)并且从而具有内径向表面(11；211)和外径向表面(12；212)

·第一和第二轴向表面(13，14；213，214)，其中

所述第一轴向表面(13；213)具有设有至少第一和第二孔口(21，22；221，222)的接口部分(20；220)，其中第一和第二孔口(21，22；221，222)被第一和第二中间部分(15，16；215，216)分开，其特征在于，

所述第一和第二孔口(21，22；221，222)在设置在内径向表面(11；211)和外径向表面(12；212)的任一个处的相应的开口区域上开口。

2.根据权利要求1所述的控制环(10；210)，其中所述控制环(10；210)至少设有在所述第二轴向表面(14；214)处的第一平衡区域(28，29；228，229)，其中所述第一平衡区域(28，29；228，229)经由压力管道(26，27；226，227)与所述第一和第二孔口(21，22；221，222)中的一个相互连接。

3.根据权利要求2所述的控制环(10；210)，其中所述控制环(10；210)设有第一和第二平衡区域(28，29；228，229)并且所述至少第一和第二平衡区域(28，29；228，229)的表面区域至少对应于所述第一和第二孔口(21，22；221，222)的露出的轴向区域，使得所述第一和第二平衡区域(28，29；228，229)上的压力基本对应于所述第一和第二孔口(21，22；221，222)的露出的轴向区域上的压力。

4.根据任一项前述权利要求所述的控制环(10)，其中所述第一孔口(21)在所述内径向表面(11)上开口，且所述第二孔口(22)在所述外径向表面(12)上开口。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的控制环(10)，其中所述第一和第二孔口(21，22)在所述内径向表面(11)上开口。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的控制环(210)，其中所述第一和第二孔口(221，222)在所述外径向表面(212)上开口，其中所述第一和第二孔口(221，222)在所述外径向表面(212)上距离所述第一轴向表面(213)不同的轴向距离处开口。

7.根据权利要求6所述的控制环(210)，所述密封圈(223，224，225)以下述方式布置在所述外径向表面(212)上，即，使得所述密封圈(223，224，225)限定两个分开的径向区域，所述第一和第二孔口(221，222)分别在所述两个分开的径向区域中开口。

8.根据任一项前述权利要求所述的控制环(10，210)，其中所述第一孔口(21；221)包括多个通道和/或所述第二孔口(22；222)包括多个通道。

9.根据任一项前述权利要求所述的控制环(10，210)，其中所述第一和第二孔口(21，22)是圆弧形的。

10.根据任一项前述权利要求所述的控制环(10，210)，其中在所述第一和第二中间部分(15，16；215，216)中布置平衡阀，所述平衡阀分别将所述第一和第二中间部分(15，16；215，216)与所述第一和/或第二孔口(21，22)的开口区域连接，其中，所述平衡阀适于在所述第一或第二中间部分(15，16；215，216)处的压力上升到预定阈值之上的情况下打开。

11.一种活塞泵(200)，所述活塞泵(200)包括泵单元(105)，所述泵单元(105)布置在外壳(101，102)内并具有与进口和出口(108，109)相连的固定压力部分，其中在所述压力部分和所述进口和出口(108，109)之间设置有控制环(10，210)，其中接口部分(20，220)朝向所述压力室布置，使得所述控制环(10，210)能转动以便控制压力介质的流动，其特征在于，所述控制环(10，210)是根据权利要求1-10中的任一项所述的控制环(10，210)。