CN108779788B - 电动液压线性促动器 - Google Patents

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Abstract

电动液压线性促动器包括壳体(1)，所述壳体(1)由形成壳套(2)的型材管构成，在所述型材管设有多个空腔(5，6)并且所述型材管借助两个在端侧安装在壳套(2)上的壳盖(3，4)在端侧封闭。通过型材管的第一空腔(5)构造柱体(7)，所述柱体形成双重作用的同步缸的液压缸(8)；并且在型材管的平行于第一空腔(5)延伸的第二空腔(6)中在液压缸(8)旁安设有液压机构(22)并且设有液压油‑容器(24)。液压缸(8)的两个工作腔(11，12)相互间通过活塞单元(9)隔开。壳体(1)具有用于液压缸(8)的耦连元件(17)的至少一个通孔(16)，所述耦连元件形成与液压缸(8)的活塞单元(9)连接的机械接口。液压机构(22)的电动机(21)设计成无刷外转子电机。

Description

电动液压线性促动器
技术领域本发明涉及一种电动液压线性促动器。
背景技术
促动器用于操作机械的用电器或其他的被驱动的元件。根据轴从动端输出运动的几何形状来区分一方面实施或执行旋转运动的旋转促动器和另一方面实施或执行线性运动的线性促动器。一个特殊类别的线性促动器是带有纯电气的输入接口和机械的输出接口的电动液压线性促动器，其中，所有功能上在输入接口和输出接口之间布置的构件和功能元件是统一的闭合的预装结构组的组成部分。
电动液压线性促动器以不同的结构方式已知并且使用。现有技术包括例如专利文献WO2015/187688A1、US6543223B2、US4630441A、US2680952A、DE102004036943A1、US5144801A和US5519995A中所公开的尤其是电动液压线性促动器。
发明内容
鉴于所存在的现有技术，本发明旨在提供一种电动液压线性促动器，其具有特别高的实用性。根据各自使用的具体边界条件，包括更明显或不那么明显的要求，例如紧凑的结构尺寸、较高的效率、较高的调节动力、较小的重量、在机械输出上较大的力、较高的可靠性和/或寿命、较低的噪音、良好的操控性、较低的制造成本、很容易维护等。
根据本发明的电动液压线性促动器在特别可行的折中意义上很大程度满足很多一般应用中存在的要求，该电动液压线性促动器具有下列组合相互作用的特征：
-线性促动器包括壳体，在壳体中安设有液压缸、给液压缸加载的液压机构以及液压油-容器；
-液压机构和液压油-容器相对液压缸的轴线布置在液压缸旁边；
-壳体由形成壳套的型材管构成，型材管借助两个在端侧安装壳套上的壳盖在端侧封闭；
-液压缸设计成双重作用的同步缸，其具有在柱体中导引的使两个横截面相同的工作腔相互隔开的活塞单元；
-柱体由型材管的第一空腔构成；
-壳体具有用于耦连元件的至少一个通孔，该耦连元件形成与液压缸的活塞单元连接的机械接口；
-在型材管的平行于第一空腔延伸的第二空腔中安装液压机构和设计液压油-容器；
-液压机构的电动机设计成无刷外转子电机。虽然非常紧凑的结构尺寸，但按本发明的电动液压线性促动器在较高调节动力的情况下提供非常高的调节力，该电动液压线性促动器不需要外部的液压系统并且与其周围环境仅通过电气输入接口和机械输出接口功能相关地连接。同时，可以通过液压油进行与相应(损失)热源的有效散热，为所述液压油提供布置在壳体，即壳套的第二空腔中的液压油-容器，其中，相应的热量可以通过壳体有效地向周围环境散发。
型材管可以在此尤其由铝制成，即由铝-挤压型材的区段制成。这不仅有利于通过较小的耗费实现形状稳定的壳体的制造；而且在这种情况下确保决定热平衡良好的传热。
在设计按本发明的壳体时，以较容易的方式能够将液压缸的柱体直接地设计在壳体中，其中，柱体优选在端侧通过成型在两个壳盖上的栓塞封闭。电气接口在此优选设置在两个壳盖之一的区域内，特别优选在这个盖的区域内，所述这个盖与(安装在型材管的第二空腔中的)液压机构的电动机相邻。
但备选地，供电电缆也可以贯穿相关的盖。
但前面提到的液压缸柱体直接地设计在壳体中不是强制性的。而在确定的前提条件下本身有利的是，一个单独的插入设计在壳体中的空腔中的结构件也可以形成液压缸的柱体。
按本发明一种优选的扩展设计，液压油-容器通过壳体的第二空腔形成，该第二空腔设计在形成壳套的型材管中。从系统中的散热在这种情况下直接地通过-在液压油-容器的区域中-与线性促动器的壳体接触的液压油实现。此外，按本发明的线性促动器的这种设计也具有明显的结构上的优点；因为液压机构的泵可以直接地放置在空腔中，该空腔(也)形成液压油-容器。特别优选的是，在此液压泵传热地插入，例如压入或收缩入壳体的相应空腔中。
但在变型的实施形式中，同样考虑，液压油-容器形成一个单独的结构件，该结构件插入形成壳套的型材管的第二空腔中。特别优选的是，在这种情况下，液压油-容器平面地传热地贴靠在壳体的容纳该液压容-容器的空腔的内壁上。必要时，可以在此为了在液压油-容器和壳之间最佳的传热设置导热油脂等。液压机构的泵在壳体空腔中的进一步上面已提到的(优选传热的)容纳即使在液压油-容器设计成单独的容纳在壳体空腔中的结构件的形式时也已证实是有利的。
按本发明的电动液压线性促动器的另一种优选的扩展设计，其特征在于，壳体在空间上靠近液压油-容器在其外表面上具有面积扩大的表面异型部(例如以肋条的形式)。也在电动液压线性促动器的外部负载状态下，可以以这种方式在特别紧凑的线性促动器中确保可靠的运行温度。
根据本发明的另一种优选的扩展设计特别有利的是，液压油-容器具有两个工作腔的体积总和的至少两倍的体积。该尺寸设计在可靠的热平衡的观点下看也是有利的。
对于按本发明的电动液压线性促动器的运行，已证实有利的是，液压机构是可反转的。在此，尤其在液压机构和液压缸之间可以省掉所有的控制阀。为了控制线性促动器特别优选的是，位置传感器与液压缸的活塞连接。
在确定的前提条件下，相关结构尺寸和电动液压线性促动器到功能性的外围设备中的集成证实有利的是，作为耦连元件不设置通常在端侧从壳体中伸出的活塞杆(或两个在末端侧/在端侧从壳体中伸出的活塞杆段)，而是具有相关壳体通孔的机械接口相反以其他方式实现，例如在两个液压工作腔之间侧向地布置在壳体上，参见WO94/23231A1、CN102853149B和CN103791143A的方案。通过去掉贯穿对应的工作室的活塞杆，在这种情况下在预设的尺寸中存在最大的活塞面，其导致调节力特别高；此外，省去活塞杆(或两个活塞杆区段)在其通过壳体的绝缘套管上的密封。
在本发明的另一种优选的扩展设计中，设置手动可操作的换向阀，该换向阀除了通过液压机构给液压缸加载外，适合建立在液压缸的两个工作腔之间直接的液压连接。通过两个工作腔的这种“短路”，在故障情况下，例如在断电或由其他原因引起的线性促动器控制故障情况下，实现活塞单元从外部(通过耦连元件)的手动调节。因此，可以在紧急情况下手动影响机械耗电器的调节，为了该调节设有电动液压线性促动器的操作装置，具体来说，尽可能快速地并且不用其他耗费的措施，例如在线性促动器的耦连元件和机械的耗电器之间机械的分离地手动影响耗电器的调节。
配给液压机构的无刷电动机设计成外转子电机的设计方案特别有助于这种可能，以特别高的功率密度，即以输出的机械效率和结构尺寸之间特别有利之比来实现电动液压线性促动器。电动液压线性促动器的所需的结构空间不是临界的尺寸或限制因素，因此不决定性地依赖于小的结构尺寸，在这种应用中，可以在一种变型方案中实现按本发明的电动液压线性促动器的其余的进一步上面所示的优点(除了仅最小的结构尺寸外)，即，通过使用无刷的内转子电机代替无刷的外转子电机实现。
附图说明
下面根据附图中以部分示意的方式说明的优选实施例进一步阐述本发明。在此示出通过实现本发明的电动液压线性促动器剖开示出的纵剖面。
具体实施方式
该电动液压线性促动器包括壳体1，该壳体由三个部分组合而成，即，一个壳套2和两个在端侧装在壳套上的壳盖3，4。壳套2在此通过设计成铝-挤压型材的型材管的一个区段形成。在这个区段中设有多个空腔5，6，所述多个空腔5，6相应于壳套制造为挤压型材连续地从一个壳盖延伸至另一个壳盖3，4。
具有圆柱形横截面的第一空腔5在此形成-直接地设计在壳体1中的-液压缸8的柱体7，其还包括在柱体中沿着轴线可移动导引的活塞单元9，该活塞单元具有两个密封地在柱体7中导引的活塞10。液压缸8设计成双重作用的同步缸，使得活塞单元9将两个横截面相同的液压工作腔11，12相互隔开。为了在端侧密封地封闭两个工作腔11，12，在两个壳盖3，4的每个上设有密封地突伸入第一空腔5的栓塞13。
两个活塞杆段14，15与活塞单元9连接，这两个活塞杆段14，15延伸通过相应的设置在壳盖3，4中的通孔16。活塞杆段14，15在此分别是一个耦连元件17，该耦连元件-作为线性促动器的机械输出端-形成与液压缸8的活塞单元9连接的机械接口。为了防止活塞杆段14，15在分别通过所配设的壳体通孔16的区域内被弄脏(仅例如)设置两个风箱18。
在壳套2的平行于第一空腔5延伸的第二空腔6中安装可反转的液压机构22，该液压机构22是给液压缸8加载的，包括液压泵20和驱动该液压泵的无刷电动机21。泵壳体23在此密封地插入相关的空腔6中，使得它还限定了设计在第二空腔6中的通过其构成的液压油-容器24的边界。同样限定了液压油-容器24边界的壳盖4具有在液压油-容器中通入的充排气装置25。液压泵20的两个压力出口26通过管道27分别与相关液压工作腔11，12的接头28连接。此外示出了可选设置的换向阀19，该换向阀在流动技术上设置在液压泵20的两个压力出口26和液压工作腔11，12的接头28之间并且适合用于，除了通过液压机构22给液压缸8加载外-通过管道27的相应区段-建立在两个工作腔11和12之间的直接的液压连接。换向阀19手动地可操作。为此可设有布置在壳体1外部的作用到换向阀19上的操作杆。
液压机构22的电动机21包括与泵转子耦连的外转子29和内定子30。内定子30安装在包括电子控制装置的控制块31上，该控制块本身安设在所配设的壳盖3上。在相关的壳盖3上具有电气输入接口32。通过在壳体1的两个相互平行的空腔5，6中一个空腔中安设液压缸8，另一空腔中安设功能组即液压油-容器24和液压机构22获得相对液压缸8的轴线X，液压机构22和液压油-容器24在液压缸8旁边侧向的布置结构。
壳套2在其包围液压油-容器24的区域内在其外侧具有冷却肋33。通过该冷却肋不仅调节位于液压油-容器24中的液压油的温度，而且还散发液压泵20中形成的损失热量。针对有利的热平衡，借助突伸入液压油-容器24中的、邻接在液压泵20上的管道34在液压泵20的泵运行期间实现位于液压油-容器24中的液压油的循环，以便避免液压短路。
最后示出了用于检测活塞单元的位置的检测装置。该检测装置包括固定在壳体上的位置传感器35和固定在活塞单元9上的发送器36。该位置传感器35的位置信号通过信号管道37连接到电子控制装置上。

Claims (54)

1.一种电动液压线性促动器，具有下列特征：
- 线性促动器包括壳体(1)，在所述壳体中安设有液压缸(8)、给所述液压 缸加载的液压机构(22)以及液压油-容器(24)；
- 液压机构(22)和液压油-容器(24)相对液压缸(8)的轴线(X)布置在液压 缸(8)旁边；
- 所述壳体(1)由形成壳套(2)的型材管组成，在所述型材管中设有多个空 腔(5，6)并且所述型材管借助两个在端侧安装在壳套(2) 上的壳盖(3，4)在端 侧封闭；
- 液压缸(8)设计成双重作用的同步缸，其具有在柱体(7)中导引的、使两 个横截面相同的工作腔(11，12)相互隔开的活塞单元(9)；
- 柱体(7)通过型材管的第一空腔(5)构成；
- 所述壳体(1)具有用于耦连元件(17)的至少一个通孔(16)，所述耦连元 件形成与液压缸(8)的活塞单元(9)连接的机械接口；
- 在型材管的平行于第一空腔(5)中延伸的第二空腔(6)中安设液压机构(22)并且设有液压油-容器(24)；
- 所述液压机构(22)的电动机(21)设计成无刷外转子电机。
2.根据权利要求 1 所述的电动液压线性促动器，其特征在于，所述壳盖(3，4)具有突伸入第一空腔(5)的栓塞(13)。
3.根据权利要求 1所述的电动液压线性促动器，其特征在于，在壳 盖(3)上安设包括电子控制装置的控制块(31)。
4.根据权利要求 2所述的电动液压线性促动器，其特征在于，在壳 盖(3)上安设包括电子控制装置的控制块(31)。
5.根据权利要求 3 所述的电动液压线性促动器，其特征在于，所述电动 机(21)的内定子(30)安装在控制块(31)上。
6.根据权利要求 4所述的电动液压线性促动器，其特征在于，所述电动 机(21)的内定子(30)安装在控制块(31)上。
7.根据权利要求5所述的电动液压线性促动器，其特征在于，在所 述壳盖(3)上具有电气输入接口(32)，在所述壳盖(3)上装有控制块(31)。
8.根据权利要求6所述的电动液压线性促动器，其特征在于，在所 述壳盖(3)上具有电气输入接口(32)，在所述壳盖(3)上装有控制块(31)。
9.根据权利要求 1所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述壳体(1)空间上靠近液压油-容器(24)地在其外表面上具有面积扩大的表 面异型部。
10.根据权利要求 2所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述壳体(1)空间上靠近液压油-容器(24)地在其外表面上具有面积扩大的表 面异型部。
11.根据权利要求 3所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述壳体(1)空间上靠近液压油-容器(24)地在其外表面上具有面积扩大的表 面异型部。
12.根据权利要求 4所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述壳体(1)空间上靠近液压油-容器(24)地在其外表面上具有面积扩大的表 面异型部。
13.根据权利要求 5所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述壳体(1)空间上靠近液压油-容器(24)地在其外表面上具有面积扩大的表 面异型部。
14.根据权利要求 6所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述壳体(1)空间上靠近液压油-容器(24)地在其外表面上具有面积扩大的表 面异型部。
15.根据权利要求 7所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述壳体(1)空间上靠近液压油-容器(24)地在其外表面上具有面积扩大的表 面异型部。
16.根据权利要求 8所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述壳体(1)空间上靠近液压油-容器(24)地在其外表面上具有面积扩大的表 面异型部。
17.根据权利要求 1所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压油-容器(24)具有两个工作腔(11，12)的体积总和的至少两倍的体积。
18.根据权利要求 1所述的电动液压线性促动器，其特征在于，所述型材管由铝制成。
19.根据权利要求 1所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述型材管由挤压型材的区段构成。
20.根据权利要求 1所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
21.根据权利要求 2所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
22.根据权利要求 3所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
23.根据权利要求 4所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
24.根据权利要求 5所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
25.根据权利要求 6所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
26.根据权利要求 7所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
27.根据权利要求 8所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
28.根据权利要求 9所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
29.根据权利要求 10所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
30.根据权利要求 11所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
31.根据权利要求 12所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
32.根据权利要求 13所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
33.根据权利要求 14所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
34.根据权利要求 15所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
35.根据权利要求 16所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
36.根据权利要求 17所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
37.根据权利要求 18所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
38.根据权利要求 19所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的柱体(7)直接地设计在壳体(1)中。
39.根据权利要求 1所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压机构(22)是可反转的。
40.根据权利要求 1 至 39之一所述的电动液压线性促动器，其特征在于，在液压机构(22)和液压缸(8)之间不存在比例-控制阀。
41.根据权利要求 1 至 39之一所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的活塞单元(9)与位置传感器(35)作用连接。
42.根据权利要求 40所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述液压缸(8)的活塞单元(9)与位置传感器(35)作用连接。
43.根据权利要求 1 至 39之一所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述壳体(1)的用于耦连元件(17)的至少一个通孔(16)在端侧布置在壳体(1)上。
44.根据权利要求40所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述壳体(1)的用于耦连元件(17)的至少一个通孔(16)在端侧布置在壳体(1)上。
45.根据权利要求41所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述壳体(1)的用于耦连元件(17)的至少一个通孔(16)在端侧布置在壳体(1)上。
46.根据权利要求42所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 所述壳体(1)的用于耦连元件(17)的至少一个通孔(16)在端侧布置在壳体(1)上。
47.根据权利要求 1 至 39之一所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 设有手动可操作的换向阀(19)，借助手动可操作的换向阀(19)能建立在两个 工作腔(11，12)之间的直接的液压连接。
48.根据权利要求 40所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 设有手动可操作的换向阀(19)，借助手动可操作的换向阀(19)能建立在两个 工作腔(11，12)之间的直接的液压连接。
49.根据权利要求 41所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 设有手动可操作的换向阀(19)，借助手动可操作的换向阀(19)能建立在两个 工作腔(11，12)之间的直接的液压连接。
50.根据权利要求 42所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 设有手动可操作的换向阀(19)，借助手动可操作的换向阀(19)能建立在两个 工作腔(11，12)之间的直接的液压连接。
51.根据权利要求 43所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 设有手动可操作的换向阀(19)，借助手动可操作的换向阀(19)能建立在两个 工作腔(11，12)之间的直接的液压连接。
52.根据权利要求 44所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 设有手动可操作的换向阀(19)，借助手动可操作的换向阀(19)能建立在两个 工作腔(11，12)之间的直接的液压连接。
53.根据权利要求 45所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 设有手动可操作的换向阀(19)，借助手动可操作的换向阀(19)能建立在两个 工作腔(11，12)之间的直接的液压连接。
54.根据权利要求 46所述的电动液压线性促动器，其特征在于， 设有手动可操作的换向阀(19)，借助手动可操作的换向阀(19)能建立在两个 工作腔(11，12)之间的直接的液压连接。
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