专利名称：基于电流变液体的压力介质马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于电流变液体的压力介质马达，在该马达中设置了一个在一个缸壳体中被导向的活塞，它在缸壳体中构成了两个体积可变的工作腔；一个电流变液体的输入孔，它与一个压力介质源(泵)相连通；一个电流变液体的流出孔，它与一个液箱相连通；以及安装于缸壳体内、基于电流变液体的阀，它们具有阀缝，该阀缝分别将一个体积可变化的工作腔与该输入孔或该流出孔相连通，其中阀缝的界面作为可电控的电极面构成。
电流变液体是这样的液体，在这些液体中，流变学特性可与电场有关地被控制。一般而言，电流变液体涉及悬浮液，也就是说悬浮在一个载体介质中悬浮的固体颗粒，它们可通过一个电场被极化。通过使用电流变液体来作为工作液体，可以使液压系统中移动部件的数量显著地减少。在综述文章“电流变效应在工程实际中的应用，苏联流体力学研究，第8卷，第四期，1979年7-8月”(“Applications of theelectrorheological effect in engineering practice，Fluid mechanics Sovietresearch，Vol.8，No.4，July-August 1979”)中，给出了其为数很多的应用可能性，例如，用于液压阀、液压缸、震动器、粘滞性离合器、碰撞缓冲器或者马达轴承等。
DE-OS 197 35 466中已经给出了一种基于电流变液体的压力介质马达。压力介质马达的控制是通过四个被集成于缸体中的电流变阀来实现的，它们彼此间连接成为全桥。在这种公知的压力介质马达中，电流变阀作为环隙阀构成，它们由设置于缸壳体壁上的孔和设置于孔内的连杆构成。为产生电场，环隙的界面壁被作为可电控的电极面构成。
本发明的任务是，这样进一步构造带有集成的阀的压力介质马达，使得其具有更紧凑的外部尺寸，同时获得达到更好的动力学特性、以及大的传递力。
该任务被这样完成，即，界面一方面由构造在缸壳体外壳面上的第一壳体段、另一方面由与它们相对并隔开一定距离安置的第二壳体段构成。这样，可以得到外部尺寸紧凑的压力介质马达，它具有更好的动力学特性。由于紧凑的构造方式，能够达到更高的液压刚性。由于压力介质马达具有小的重量，其动态刚性低。这样它能够特别地使用于自动化技术中。
在本发明的一个进一步构造中，阀缝由缸壳体的界面以及一个将缸壳体同心地环绕起来的套管形成。这样，得到了一个压力介质马达，它的机械构造简单。在另一个构型中，为每一个阀设置了两个平行安置的扁缝隙。通过这种构造能够获得更高的流动速度。
压力介质马达的一个特殊性在于它的特性，通过电的方法，在一个差动缸中能够实现同步缸的作用。这是由于紧凑的压力介质马达具有良好的动力学特性的缘故。这些阀错接成全桥，并被这样控制，使得在体积可变的工作腔A和B中，压力反比于相应的活塞面积。
以下借助于
图1-4所示的一个实施例对本发明予以进一步说明。图示为图1本发明的基于电流变液体的压力介质马达的一个纵截面；图2图1所示压力介质马达的Y-Z横截面；图3图1所示压力介质马达的W-Z横截面；图4本发明压力介质马达的控制示意图。
在图1-3中所示的压力介质马达1由一个缸壳体2构成，其中加工有一个圆柱形的通孔3。一个活塞4在通孔3中被导向、可在轴向上移动，它带有一个一端向外通出的活塞杆5。活塞4将圆柱形的通孔3分隔成两个体积可变化的工作腔A、B。缸壳体2由一个套管6环绕包围，它与缸壳体2同心安置。在套管6的内壳面7和缸壳体2的外壳面8之间留有一个环形腔9，它伸展于缸壳体2的轴向总长度范围上。套管6和缸壳体2通过在圆周上均匀分布的四个塑料板条10彼此连接起来，这些塑料板条在轴向上的伸展范围也是缸壳体2的整体长度。通过塑料板条10的设置，将环形腔9分割成四个相同大小的分腔11，它们相互间被密封。
各分腔11分别通过伸展于缸壳体2的轴向全长范围的一个管扇形段件12被分隔成两个扁缝隙13，它们都具有平行的、彼此隔开的圆柱形界面。管扇形段件12的侧边分别被固定于一个塑料板条10中，由此实现扁缝隙13之间的相互密封。在缸壳体2和套管6之间因此形成基于电流变液体的四个阀a1、a2、b1、b2，它们各具有两个扁缝隙13。在一个未示出的实施形式中，可以为每个阀设置多个平行设置的扁缝隙。
电流变阀a1，a2，b1，b2被实施成电容器，其中，电极面的一面由管扇形段件12的界面构成，另一面由套管6的内壳面或缸壳体2的外壳面构成。管扇形段件12分别通过一个从压力介质马达中伸出的连杆14与一个高压电源相连接，并被实施成可以单独地受到电控制。连杆14用作电连接件，且被绝缘。缸壳体2以及套管6分别接地。塑料板条10起到绝缘的作用。
缸壳体2在端部装备有盖件15、16。它们在中心部有圆柱形凸起17，它将圆柱形的通孔3封闭。盖件15、16具有与套管6相同的径向尺寸。在盖件15、16内各设置有两个基本上为半圆柱形的腔18、19或20、21。它们朝向缸壳体2以及环绕缸壳体2的套管6。腔18、19或20、21通过一个径向上伸展的隔件22、23彼此分隔开。
被安置于端面上的盖件15、16彼此相对旋转90°安置，从而使得隔件22、23互相垂直定向。腔18通过一个沿轴向被加工于盖件15中的通孔24与一个压力介质泵相连通；腔19通过一个沿轴向被加工于盖件15中的轴向通孔25与一个液箱相连通；腔20则通过一个加工于缸壳体2中的孔26与体积变化的工作腔A相通；而腔21通过一个加工于缸壳体2中的孔27与体积变化的工作腔B相通。
由于上述的结构，腔18与电流变阀a1和a2相连，并且腔19与电流变阀b1和b2相连。另外，腔20与阀a1和b2的扁缝隙13相连，而腔21与阀a2和b1的扁缝隙13相连。
图4中示意性示出了将四个电流变阀错接成的一个全桥。借助于该图，对其工作方式或者说控制进行详细说明。线表示流动通道，通过它们，电流变液体作为工作流体来自于一个泵P并被输送到一个液箱中。在泵P与液箱T之间有两个平行的液流分路。上面的分路包含串接的电流变阀a1及b2，而下面的液流分路包含串接的电流变阀a2和b1。电流变阀被示意性地用圆面表示。在上面分路中的电流变阀a1、b2之间连接着压力介质马达的体积可变化的工作腔A，而在下面的液流分路中在电流变阀a2和b1之间连接着压力介质马达1的体积可变化的工作腔B。如果将工作腔A和B分开的活塞4朝腔A方向移动，电流变阀a1、b1通过施加一个电压而被关闭，也就是说，通过在扁缝隙13中产生的电场，电流变液体改变其粘(滞)性，从液态转变为固态。这时，泵的压力侧将电流变液体直接通过通孔24输送到腔18中。由于阀a1被关闭，电流变液体通过阀a2或者说它的扁缝隙13而被输送到腔21中，并接着被压送到体积可变化的工作腔B中。这样工作腔B中的压力升高。而工作腔A中的压力保持在液箱中的水平上，这是由于阀b2是打开的。受工作腔B与工作腔A之间压力差的作用，活塞4向工作腔A方向移动。从工作腔A中被排挤出来的电流变液体通过孔26被压入到腔20中去。由于阀a1关闭着，电流变液体通过阀b2的扁缝隙流入到腔19中并接着通过通孔25流到液箱中去。如果活塞4朝工作腔B移动，电流变阀a2、b2被关闭，并且电流变阀a1、b1上没有电压作用、因而接通。
在一个未示出的实施形式中，缸壳体的外壳面上设置了四个削平部，它们在整个轴向构件长度上伸展，并且它们分别构成一个阀的扁缝隙的一个界面。为这些平面状界面平行间隔地分别配置其它的作为电极面构成的界面，它们被构造在与缸壳体法兰连接的壳体段中，从而形成具有平面缝隙面的扁平缝隙阀。
代替使用电流变液体作为压力介质，也可使用磁流变液体。在使用磁流变液体时，应当用可电控的线圈装置来代替电极面。
权利要求
1.基于电流变液体的压力介质马达，其中，设置了一个在缸壳体中被导向的活塞，它在缸壳体中形成了两个体积可变化的工作腔；一个电流变液体的输入孔，它与一个压力介质源(泵)相连；一个电流变液体的流出孔，它与一个液箱相连；以及安置于该缸壳体内、基于电流变液体的阀，它们分别具有阀缝，该阀缝分别使一个体积可变化的工作腔与该输入孔或者流出孔相连通，其中阀缝的界面作为可电控的电极面构成，其特征为，界面(7，8，12)一方面由构造在缸壳体(2)的外壳面上的第一壳体段构成，另一方面由与之相对并有一定间隔距离安置的第二壳体段构成。
2.如权利要求1所述的压力介质马达，其中，通过一个与缸壳体(2)同心间隔安置的套管(6)构成一个环形腔(9)，它被四个塑料板条(10)分隔成四个分腔(11)，每个分腔构成一个阀(a1，a2，b1，b2)，其中，每个阀(a1，a2，b1，b2)的阀缝的界面通过缸壳体(2)的外壳面(8)的壳面段以及通过套管(6)的内壳面(7)的壳面段构成。
3.如权利要求2所述的压力介质马达，其中，每个阀(a1，a2，b1，b2)的分腔(11)分别通过一个管扇形段件(12)被分隔成两个扁缝隙(13)，每个阀(a1，a2，b1，b2)的界面一方面由管扇形段件(12)的界面构成，另一方面由套管(6)的内壳面的壳面段或者缸壳体(2)的外壳面的壳面段构成。
4.如上述权利要求之一所述的压力介质马达，其中，体积可变化的工作腔(A，B)分别被安置于缸壳体(2)端部的盖件(15，16)密封，并且在盖件(15，16内)中设置了腔(18，19，20，21)，通过它们，阀(a1，a2，b1，b2)的阀缝(13)与输入孔(24)和流出孔(25)或者一个体积可变化的工作腔(A，B)相连通。
5.如上述权利要求之一所述的压力介质马达，其中，阀(a1，a2，b1，b2)彼此错接成全桥。
6.如上述权利要求之一所述的压力介质马达，其中，使用磁流变液体，并且阀作为磁流变阀构成，具有线圈装置来产生磁场。
全文摘要
基于电流变液体的压力介质马达,具有导向于缸壳体中的活塞,它在缸壳体中形成两个体积可变化的工作腔;一个电流变液体的输入孔,它与压力介质源相连;一个电流变液体的流出孔,它与液箱相连;以及安置于缸壳体内、基于电流变液体的阀,它们具有使一个工作腔与输入孔或流出孔相连的阀缝,阀缝的界面作为可电控的电极面构成,界面一方面由构造在缸壳体外壳面上的第一壳体段构成,另一方面由与之相对间隔安置的第二壳体段构成。
文档编号F03C1/00GK1340664SQ0013035
公开日2002年3月20日 申请日期2000年10月31日 优先权日1999年11月19日
发明者多罗特娅·亚当斯, 霍斯特·罗森费尔特, 霍斯特·舍克 申请人:申克裴加苏有限公司