CN105492764B - 低摩擦紧凑伺服活塞组件 - Google Patents

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Abstract

一种伺服活塞组件(10)，具有被安装在一个伺服活塞气缸(32)内的一个伺服活塞体。一对衬套(34)被安装在该伺服活塞体的各个末端内。一个细长孔(38)延伸穿过该伺服活塞体并且接收一个引导杆(36)，该引导杆延伸超出该伺服活塞体并且被接收在该伺服活塞气缸(32)内。

Description

低摩擦紧凑伺服活塞组件
发明背景
本发明针对用于斜盘式静液压泵和马达的一种伺服活塞并且更具体地针对一种低摩擦的紧凑的伺服活塞组件。
在已知的运行为闭路式泵或马达、具有斜盘的静液压可变位移单元中，可变位移活塞在气缸体的气缸中被引导并且围绕该可变位移单元的轴来旋转。在旋转过程中，位移活塞借助于滑块被支撑在斜盘上，其中每个位移活塞在每个360度的旋转过程中均执行一个完整的冲程。为此目的，斜盘具有这些滑块在其上运行的一个平面运行表面。
斜盘可以借助于伺服系统来枢转，其方式为使得其运行表面相对于位移活塞的冲程方向的角位置发生改变。因此所述活塞的冲程与由泵产生的体积流量一样也改变。改变斜盘的枢转角度所需要的力总体上是由伺服系统液压地产生的。为此目的，斜盘被连接至一个或多个伺服活塞，该一个或多个伺服活塞在对应的伺服气缸中被引导并且可以受到压力的作用。这样所带来的结果是，例如经由被连接至该斜盘的伺服臂将伺服活塞的调整机械地传递至斜盘，该斜盘由此而枢转。用于重置的弹簧安排的弹簧力被确定大小的方式为使得，当可变位移装置的伺服系统没有被激活时，它们使斜盘的枢转角度返回至中间位置(即，返回至0°的角位置)。
伺服活塞在现有技术中是众所周知的。伺服活塞和其到斜盘的连接通常被设计为使在该伺服活塞与其引导孔之间的反作用力最小化，从而减少抵抗活塞的运动的摩擦力。这种摩擦力明显导致在位移控制系统发出命令时活塞位置中的迟滞。该活塞与其引导孔之间的摩擦还导致磨损以及部件寿命减少。
在闭路式泵上横向定位的伺服活塞通常使用在该伺服活塞的各位移方向上起作用的伺服弹簧，因为使用相同的弹簧由此确保对斜盘的两个枢转方向的重置。为了节省结构空间，这些弹簧可以被容纳在空心钻孔伺服活塞中，但是这样导致的问题是，斜盘的伺服臂不能够给该伺服活塞施加位于该伺服活塞的运动轴线上的有心力并且不可避免地产生倾覆力。另一方面，如果在施加的力的一侧上将这些弹簧放置在伺服空间中，则避免了这些倾覆力，但是需要大量的结构空间。为了减少这种结构宽度的问题，此外还可以将这些弹簧放置到伺服气缸压力空间中，但是这需要非常精确地制造的多个部分，并且由于气缸空间的尺寸而就可以选择的弹簧力而言是严重受的限。
对于横向轴线伺服活塞(该伺服活塞轴线垂直于轴的轴线)，通常使用托架类型的斜盘轴承而不是360度的轴承。虽然该伺服活塞可以占据360度轴承所空出的空间，但其缺点在于，托架类型的轴承是常规的并且比标准目录的轴承更昂贵。
为了使用标准轴承并且仍满足功率密度的要求，该伺服活塞必须被设计成利用可用的空间。因此在现有技术中对于解决这些缺陷的装置存在需要。
本发明的一个目的是提供紧凑且低摩擦的伺服活塞组件。
本发明的另一个目的是提供制造便宜的伺服活塞组件。
基于以下书面描述、附图和权利要求书，这些目的和其他目的对本领域技术人员是清楚的。
发明概述
一种伺服活塞组件，该伺服活塞组件具有被安装在一个伺服活塞气缸内的一个伺服活塞体。一对衬套被安装在该伺服活塞体的各个末端内。一个细长孔延伸穿过该伺服活塞体并且接收一个引导杆，该引导杆延伸超出该伺服活塞体并且被接收在该伺服活塞气缸内。
附图简要说明
图1是在液压系统中的伺服活塞组件的侧截面视图；
图2是伺服活塞组件的侧截面视图；并且
图3是伺服活塞组件的侧截面视图。
优选实施方式的详细说明
参照附图，低摩擦的紧凑的伺服活塞组件10被布置在壳体12内。壳体12可以是分开的端盖和壳体或者可以被整合成单件式的。轴14被布置在壳体12内。轴14可旋转地连接至壳体12的罩盖20上并且穿过开口18朝向相对的侧壁16延伸。斜盘22邻近于轴14，该斜盘具有被定位在斜盘22与安装凸缘26之间的多个斜盘轴承24。安装凸缘26可以是分开件或者与壳体12成一体。
这些斜盘轴承24具有任何类型，例如：半圆形托架类型的、完整圆形的、锥形的滚轴，圆柱形滚轴、针状滚轴、轴颈轴承等等。旋转套件28也被可滑动的安装到轴14上。
伺服活塞组件10被连接到斜盘22上。该组件10包括被安装在伺服气缸32内的伺服活塞30。伺服气缸32可以是分开件或与壳体12成一体。伺服活塞30具有在活塞30的各个末端内的一对衬套34，这些衬套被定位在活塞30与引导杆36之间，该引导杆延伸穿过在活塞30内居中定位的孔38。这些衬套34不仅减小了引导杆38与活塞30之间的摩擦，这些衬套34还替代了需要额外空间的引导密封环。引导杆36延伸超出伺服活塞30并且被接收在伺服气缸32内。可替代地，一对引导杆36从伺服气缸32内悬臂伸出而不是从头到尾都延伸穿过活塞30。伺服活塞30连接至控制器并且由该控制器来控制。
在运行中，内部引导杆36将伺服活塞30支撑在优选地由金属或聚合物制成的低摩擦的衬套34上。可以使用其他类型的线性引导轴承类型，例如线性滚珠轴承。这种设计允许了非常紧凑的泵的设计，因为伺服活塞30非常靠近气缸体以及斜盘轴承24，该斜盘轴承与托架轴承24截然相反可以是完整圆形的。这样进一步地允许了低成本的轴承/斜盘部件与用于高功率密度的小的封装尺寸的结合。实现了低成本是因为，由于在活塞和斜盘连接点42和活塞30的平移轴线之间的距离而在伺服活塞32上引起了一个倾覆力矩。减小倾覆力矩将导致摩擦以及增大的泵的封装尺寸。这种内部引导不会增加伺服活塞30的宽度，并且同样不会增加泵的宽度，如同外部引导系统。
因此，已经披露了对伺服活塞提供线性引导使得小的封装尺寸可以满足性能目标的一种低摩擦的解决方案，该低摩擦的解决方案至少满足了所阐述的所有目的。

Claims (6)

1.一种伺服系统组件，包括：
被安装在一个伺服活塞气缸(32)内的一个伺服活塞(30)；
一对衬套(34)，所述一对衬套(34)围绕引导杆(36)连接在该伺服活塞(30)的各个末端内，伺服活塞(30)支撑在所述一对衬套(34)上；
穿过该伺服活塞(30)延伸的一个孔(38)；
所述引导杆(36)，所述引导杆(36)被接收在该孔(38)内并且延伸超出该伺服活塞(30)并且被完全容纳在该伺服活塞气缸(32)内，
其中，该引导杆(36)包括从该伺服活塞气缸(32)内悬臂伸出的一对杆(36a，36b)，
其中，一个斜盘(22)在一个斜盘连接点(42)处被连接至该伺服活塞，
其中，在运行期间，由于在该斜盘连接点(42)和该伺服活塞(30)的平移轴线之间的距离在该伺服活塞(30)上引起一个倾覆力矩。
2.如权利要求1所述的伺服系统组件，其中，这些衬套(34)是选自下组，该组由以下各项组成：金属和聚合物。
3.如权利要求1所述的伺服系统组件，其中，该伺服系统组件被布置在一个壳体内(12)。
4.如权利要求3所述的伺服系统组件，其中，一个斜盘(22)被布置在该壳体(12)内。
5.如权利要求1所述的伺服系统组件，其中，多个斜盘轴承(24)被定位在该斜盘(22)与一个安装凸缘(26)之间。
6.如权利要求5所述的伺服系统组件，其中，这些斜盘轴承(24)是选自下组，该组由以下各项组成：半圆形托架类型的轴承、完整圆形的轴承、锥形的滚轴轴承、圆柱形滚轴轴承、针状滚轴轴承以及轴颈轴承。
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