带控制阀的轴向活塞机的制作方法

文档序号:28392915发布日期:2022-01-08 00:37阅读:77来源:国知局
带控制阀的轴向活塞机的制作方法
带控制阀的轴向活塞机
发明领域
1.本发明涉及一种轴向活塞机,包括驱动轴、与驱动轴抗扭矩地连接的驱动机构,所述驱动机构具有一个或多个可轴向移动地容纳在其中的驱动机构活塞,所述驱动机构活塞的活塞冲程可通过轴向活塞机的斜盘调节,其中设置有用于改变斜盘的枢转角度的调节单元,所述调节单元可借助于轴向活塞机的可操控的控制阀液压地操纵。本发明还涉及一种用于这种轴向活塞机的控制阀。


背景技术:

2.轴向活塞机的概念包括轴向活塞泵和轴向活塞电机。轴向活塞机的一种特殊结构类型是斜盘机,该斜盘机包括呈驱动机构转筒形式的驱动机构,多个驱动机构活塞在该驱动机构的相应的缸孔中轴向可移动地安装在该驱动机构中并且通过其相应的滑靴支撑在不跟随驱动轴转动的斜盘上。驱动机构抗扭矩地与轴向活塞机的驱动轴连接,所述轴向活塞机在泵运行时通过输送给驱动轴的机械功率被置于旋转中。在泵运行中,活塞从确定的初始位置开始在随后的半循环期间执行由回缩装置强制的往复运动,以便由此从低压侧吸入液压液体(为了更好的可读性在下文中称为液压油),而活塞在围绕旋转轴线的全旋转的剩余的半循环期间执行由枢转盘的倾斜位置强制的下降运动,并且由此将之前吸入的液压油带到高压水平上并且输送到工作出口,即高压侧。在电机运行中存在作用原理的反转。在此,通过驱动机构活塞的受控的压力操纵产生驱动轴的旋转运动。
3.通过斜盘的枢转角度可以调节驱动机构活塞的冲程。驱动机构活塞的最大冲程由斜盘的最大可能的枢转角度得出。驱动机构活塞的最小冲程由斜盘的最小可能的枢转角度得出。斜盘的枢转角度的期望的或通过调节确定的值借助于通过作用在斜盘上的调节单元的机械的力传递来实现。该力通过存在于调节腔中的油压,即所谓的调节压力得到,该调节压力在那里加载属于调节单元的调节活塞。调节压力的压力水平通过液压地连接在调节单元上游的控制阀预先给定。在控制阀和所谓的调节腔之间存在油连接部。
4.控制阀接收输入信号,所述输入信号典型地呈由连接在上游的阀单元提供的控制压力的形式,所述控制压力传递关于要由控制阀调节的调节压力的所需压力水平的高度的信息。在相应的应用中,该输入信号的失效可能导致轴向活塞机的安全关键的错误运行。
5.除了控制阀的外部操控的完全失效之外,例如在电操控的阀单元的功能失效或电缆断裂的情况下,这种单元的功能失效也可能由于液压机械故障而发生,例如在连接在上游的阀单元的阀活塞卡住的情况下,经由该阀活塞调节输送给控制阀的控制压力。在这种情况下,控制压力没有完全下降到(相对)值0bar或箱压力水平上,而是占据一个大于零的中间值,该中间值不是由轴向活塞机的控制或调节装置设置的,也就是说关于额定特性是任意的,该中间值与在工作单元的情况下会存在的压力值不同。在此也可能发生轴向活塞机的安全关键的错误运行。
6.在此背景下值得期望的是,控制阀实施有相应的安全和/或紧急功能,所述安全和/或紧急功能在存在这种功能故障时,即尤其在输入信号取消或输入信号的不期望的中
间值存在时,能够实现轴向活塞机的紧急运行。


技术实现要素:

7.该目的在本发明的第一方面通过具有权利要求1的特征的轴向活塞机实现,并且在本发明的第二方面通过具有权利要求21的特征的轴向活塞机实现。本发明的有利的设计方案是从属权利要求和以下说明的主题。
8.根据本发明,根据第一方面提出一种轴向活塞机,该轴向活塞机包括可枢转地安装的斜盘、可转动地安装的驱动轴、与驱动轴抗扭矩地连接的驱动机构、一个或多个容纳在驱动机构中的并且可轴向移动地安装的驱动机构活塞、用于改变斜盘的枢转角度的机械调节装置和能够在外部操控的控制阀。控制阀具有阀壳体,所述阀壳体具有可移动地安装在孔中的控制活塞,其中,所述调节装置能够借助于所述控制阀液压地操纵。为了对调节装置进行液压压力加载,控制阀的调节腔可以根据控制阀的切换状态通过径向延伸通过控制活塞的调节压力连接部与控制阀的高压输入端或低压输入端连接。
9.根据本发明,在调节运行中,也就是说在主动地外部操控控制阀的情况下,可选择性地在高压输入端和调节压力连接部之间通过第一控制边缘建立连接或者在低压输入端和调节压力连接部之间通过第二控制边缘建立连接。而在紧急运行中,也就是说在没有主动的外部操控的情况下,在低压输入端或高压输入端与调节压力连接部之间的连接可通过另一控制边缘建立。
10.因此,对于控制阀提出,控制阀的调节腔通过调节压力连接部可选地与控制阀的高压输入端或低压输入端连接,在所述调节腔中存在用于液压操纵布置在下游的调节单元以调节枢转角度所需的压力水平。如果例如调节压力连接部并且因此调节腔与控制阀的高压输入端连接,则可以提高调节腔内部的压力水平并且与此相应地预先给定作用于下游的调节单元的更强的力,用于在一个方向上调节斜盘的枢转角度。替代地,如果调节压力连接部与控制阀的低压输入端连接,则可以通过调节腔到液压箱的压力卸载来实现沿相反方向的枢转角度的改变。
11.控制阀的控制活塞的位置通过操控来改变。这可以液压地(即输入信号是控制压力)或者也可以电地(例如通过比例磁体)进行。
12.具体地规定,在高压输入端和调节压力连接部之间的流体连接经由控制活塞的第一控制边缘提供,而在调节压力连接部和低压输入端之间的流体连接经由控制活塞的第二控制边缘实现。如果控制阀的常规操控失效,则控制阀的控制活塞运动到设置用于安全功能或紧急功能的位置(=紧急运行)中,在该位置中通过控制活塞的另一控制边缘建立低压输入端与调节压力连接部之间的流体连接。
13.在控制阀的第一变型方案中,在该设置用于紧急运行的位置中,在低压输入端和调节压力连接部之间存在流体连接,该流体连接通过控制活塞的另一控制边缘建立。在特定应用所需的这种安全功能中,在调节腔中存在低压水平,例如箱压力水平,并且轴向活塞机的斜盘被调节到最大枢转角度。虽然这在能量方面是不利的,但是确保轴向活塞机仍然是可操作的或有效的。在本发明的一种实施方案中,借助于打开的另一控制边缘能够实现轴向活塞机的紧急功能,其中处于箱压力水平以上的压力施加在调节腔中。
14.在控制阀的第二变型方案中,在设置用于紧急运行的位置中,在高压输入端和调
节压力连接部之间存在流体连接,所述流体连接通过控制活塞的另一控制边缘建立。在这种对于特定应用要求的安全功能中,在调节腔中存在在高压输入端存在的高压水平,尤其是工作压力的高压水平,并且轴向活塞机的斜盘被调节到最小枢转角度。
15.通过控制阀的这种设计方案可以实现,在外部操控完全失效的情况下这样运行所述控制阀,使得轴向活塞机切换到对于相应的应用有利的状态(例如最小或最大枢转角度)中并且继续运行。
16.在一种有利的实施方案中,设有第三和第四控制边缘,所述第三和第四控制边缘构造为,使得在紧急运行中(i)在低压输入端和调节压力连接部之间存在连接,而在高压输入端和调节压力连接部之间的连接通过第三控制边缘被阻断,或者(ii)在高压输入端和调节压力连接部之间存在连接,而在低压输入端和调节压力连接部之间的连接通过第三控制边缘被阻断。优选地,在过渡到紧急运行中时,即在控制活塞运动到设置用于紧急运行的端部止挡部位置中时,在第四控制边缘打开之前,第三控制边缘被阻断。
17.在另一有利的实施方案中,调节压力连接部包括至少一个径向调节压力孔,然而优选地包括多个均匀分布在控制活塞的圆周上的径向调节压力孔。由此,调节压力连接部的整个流动横截面增大。通过多个分布的孔可以避免可能作用到控制活塞上的横向力。
18.在另一有利的实施方案中,所述另一控制边缘构造在如下区域中,液压流体在调节运行中流过所述区域。由于另一控制边缘也在正常运行中布置在主流体流中,因此不会形成沉积物或出现其他问题,这些问题可能伴随流体通道/控制边缘的长时间不使用。
19.在另一有利的实施方案中,控制活塞具有调节压力槽、高压槽和低压槽,所述调节压力槽、所述高压槽和所述低压槽通过位于其间的接片彼此分离并且尤其构造为环绕的径向外槽。此外,在阀壳体的内壁中设置有尤其构造为径向内槽的连接槽。在调节运行中,可以通过高压槽、连接槽和调节压力槽建立高压输入端和调节压力连接部之间的连接,并且可以通过低压槽、连接槽和调节压力槽建立低压输入端和调节压力连接部之间的连接。
20.此外,控制阀的壳体优选包括至少一个壳体高压槽和一个壳体低压槽,所述壳体高压槽和所述壳体低压槽尤其分别实施为沿着其外周延伸的径向槽。存在至少一个从壳体高压槽的槽底穿过壳体壁的孔。与其数量无关,这些孔整体上被称为壳体高压孔。存在至少一个从壳体低压槽的槽底穿过壳体壁的孔。不管其数量如何,这些孔整体上被称为壳体低压孔。在调节运行中,由此可以通过壳体高压槽、壳体高压孔、高压槽以及调节压力槽在通向控制阀的高压输入管路与调节压力孔之间产生流体连接。与此相对地,低压输入管路与调节压力孔之间的连接在正常运行中经由壳体低压槽、壳体低压孔、低压槽以及调节压力槽产生。相反,在紧急运行中,在低压输入管路和调节压力孔之间通过壳体低压槽、壳体低压孔以及调节压力槽实现连接。
21.在另一有利的实施方案中,调节压力连接部通入调节压力槽中,其中,限界调节压力槽的接片在调节压力连接部的通入部的区域中分别具有至少一个凹部,所述凹部与位于接片的另一侧上的低压或高压槽形成共同的容积并且减小接片的宽度。凹部优选具有朝向调节压力槽减小的宽度。凹部可以是圆形的沉孔,所述沉孔可以具有与低压槽或高压槽相同的深度或者具有较小/较大的深度。代替圆形的形状,也可以使用其他形状,例如(从上方看)梯形的、三角形的、椭圆形的或其他圆锥形的凹部形状。凹部的底部可以相对于邻接的槽底倾斜。
22.优选地,第一和/或第二控制边缘构造在接片的宽度减小的区域上。通过这些凹部实现,在过渡区域中控制活塞的相对大的位置变化引起控制边缘的开口横截面的相对小的变化。
23.在另一有利的实施方案中,在紧急运行中,低压输入端或高压输入端与调节压力连接部之间的连接直接经由调节压力槽,即不经由高压槽或低压槽实现。
24.在另一有利的实施方案中,控制活塞实施为空心活塞,其中,控制活塞具有空腔,该空腔具有与调节腔的持久的流体连接。
25.在另一有利的实施方案中,控制活塞设计为箱形的空心活塞,其中,其打开的纵向侧朝向调节活塞。
26.在另一有利的实施方案中,控制阀具有被称为反馈弹簧的压力弹簧,该压力弹簧直接或间接地支撑在控制阀的控制活塞和轴向活塞机的调节活塞之间。反馈弹簧以其弹簧力反作用于通过控制信号或输入信号产生的作用到控制活塞上的调节力,其中,弹簧力优选地随着斜盘的枢转角度的增大而增大。换言之,反馈弹簧的复位力反作用于通过控制阀的操控产生的力(例如由控制压力产生的力)作用到控制活塞上,并且例如在斜盘的枢转角度增大时通过调节装置的机械液压复位作用增强。
27.在调节运行中,在一方面调节装置的复位力与另一方面通过调节压力作用到调节活塞上的力或借助操控产生到控制活塞上的力之间存在力卸载,从而控制活塞的位置在操控不改变的情况下保持静止。为了恰好在该条件下存在这样的力卸载,尽管调节压力作用在朝向控制活塞的调节装置的一侧上,控制活塞可以在其对置的端侧上具有附加的作用面,该作用面被加载相应的压力。优选地,阀壳体的用于容纳控制活塞的盲孔构造成比活塞长度更深,从而在阀壳体的盲孔底部和控制活塞的朝向底部的端面之间存在相应的容积。优选地,该容积通过轴向孔穿过控制活塞的朝向该容积的端面与其空腔连接,从而相应的调节压力水平同样存在于该附加的容积中。由此,调节压力对控制活塞的活塞位置没有影响。优选地,轴向孔包括至少一个直径变窄部,以便通过由此引起的节流作用补偿可能的压力波动和/或获得控制活塞的阻尼的功能运动。
28.在另一有利的实施方案中,控制阀和调节腔之间的流体连接经由控制活塞和调节腔的彼此朝向的端侧延伸。
29.在另一有利的实施方案中,液压地操控控制阀,其中,为此优选通过在控制活塞的外周上的径向槽形成相应的控制腔,所述控制腔具有相应定向的控制面。
30.根据一种优选的实施方案,与用于打开第二控制边缘相比,为了打开第一控制边缘需要更高的控制压力水平。
31.通常,轴向活塞机的调节腔通过容积形成,所述容积由调节活塞的作用面和容纳调节活塞的盲孔包围。在另一有利的实施方案中,调节腔通过调节活塞的作用面和容纳调节活塞的盲孔与直至控制活塞的敞开的端侧的连接区域之间的容积形成。
32.根据一种实施方式,调节装置包括相应的调节活塞,所述调节活塞通过机械连接,例如以调节杆的形式作用到斜盘上。
33.在另一有利的实施方案中,调节活塞在其作用面上具有轴向的凸部,所述凸部能够进入到控制活塞的敞开的端侧中。控制阀壳体的盲孔可以在与调节单元的接口的区域中具有增大的孔直径。在控制活塞和该盲孔之间如此形成的环形空间中可以引入至少一个
环,所述环同轴地包围控制活塞并且对于所述控制活塞构成具有特别有利的滑动特性的贴靠面。也可以考虑的是,环同时用作用于控制活塞的轴向止挡部面。环可以借助于固定元件,尤其是轴固定环固定在阀壳体的盲孔中。
34.在另一有利的实施方案中,控制阀以筒式结构方式实施。也有利的是,控制阀可拆卸地引入到轴向活塞机中,即引入到轴向活塞机的所设置的壳体孔中。在此,控制阀在轴向活塞机的连接板内的布置被证明是特别有利的,尤其是当该控制阀以筒式结构形式实施时。在特别的实施方案中,控制阀可从外部拧入壳体,尤其是连接板中。
35.在另一有利的实施方案中,在紧急运行中,斜盘的最大或最小枢转角度具有最大/最小的电机活塞冲程。
36.在另一有利的实施方案中,控制阀的低压输入端与液压油的箱连接,从而在确定的运行状态中调节压力对应于箱的低压,并且由此包括轴向活塞机和控制阀的最大液压装置配备有一个或多个附加的阀单元或调节阀,控制阀的低压输入端通过所述阀单元或调节阀与箱连接。在此例如可以考虑负载传感级和/或压力切断部的集成,所述负载传感级和/或压力切断部或者可以是轴向活塞机的整体的组成部分或者可以安装在所述轴向活塞机上。当然,相应的阀单元与控制阀的低压输入端的外部连接也是可能的。
37.借助于这种调节阀,低压输出端可以被加载高于箱压力水平的压力水平,由此可以在紧急运行中实现轴向活塞机的紧急功能,也就是说,在控制阀的外部操控失效的情况下,经由另一控制边缘提供确定的,尤其是可调节的压力水平,从而轴向活塞机的枢转角度占据位于最小角度和最大角度之间的值。
38.代替调节阀,例如所提到的压力切断部或负载传感级,也可以将更简单的阀,例如2/2通阀与控制单元的低压输入端连接。借助于阀可以建立与箱的连接,以在低压输入端处提供箱水平(这对应于之前描述的安全功能,其中轴向活塞机在紧急运行中以最大枢转角度运行),或者建立与液压源,例如液压泵的连接,以在低压输入端处提供高于箱水平的压力水平(这对应于之前描述的紧急功能,其中轴向活塞机在紧急运行中以确定的,低于最大角度的枢转角度运行)。2/2通阀可以仅具有打开或关闭的切换位置,这是成本低廉且稳健的解决方案。
39.在低压输入端通过这种液压部件与液压箱连接的情况下,在确定的运行状态下借助于负载传感级和/或借助于紧急功能中的压力切断部还能够在较低的动态上限下实现轴向活塞机的体积流量调节。
40.在之前阐述的紧急功能的所有情况下,当然也可以将轴向活塞机的工作压力作为压力水平来提供,而不是用于所提供的压力水平的中间值,从而轴向活塞机在紧急运行中占据最小的枢转角度。在紧急功能中所提供的压力水平同样可以是轴向活塞机根据优选的转速-体积流量特性曲线工作的压力水平。
41.在另一有利的实施方案中,控制阀具有与控制腔连接的控制压力输入端,在该控制压力输入端中施加外部提供的,尤其通过一个或多个液压部件,例如减压单元提供的控制压力,其中,控制活塞的活塞位置与控制压力的数值相关,并且其中,控制阀优选构成为,使得其在控制压力取消时自动过渡到紧急运行中。
42.在另一有利的实施方案中设置有压力监控装置,借助于该压力监控装置能够检测控制压力或在控制压力输入端上存在的压力并且与额定值相比较,其中,在存在所测量的
控制压力与额定值的偏差时,控制压力输入端能够加载箱压力水平(安全功能)或可调节的压力水平(紧急功能),尤其是通过电操控至少一个连接在控制阀上游的液压部件。后者可以是与控制压力输入端连接的减压单元或如上所述的2/2通阀。由此可行的是,不仅在控制压力完全失效时(例如由于电子装置失效,例如由于电缆断裂而触发),而且在其他干扰时也转入紧急运行中,在所述其他干扰时,控制压力不下降到(相对)0bar,而是占据与期望值不同的压力值。这种情况的示例是用于提供控制压力的液压部件的活塞的夹紧(所谓的活塞夹持器)。压力监控装置优选包括压力传感器,该压力传感器连接到与控制压力输入端连接的液压管路上。
43.根据本发明,在本发明的第二方面中提出一种这种类型的轴向活塞机,其控制阀具有与控制腔连接的控制压力输入端,在该控制压力输入端中存在外部提供的控制压力,其中,控制活塞的活塞位置取决于控制压力的数值。集成的或安装的阀,尤其是2/2通阀与控制阀的控制压力输入端连接,借助于该控制压力输入端,控制压力输入端能够与液压箱连接,或者为了加载高于箱压力水平的压力水平,能够与液压源,尤其是液压泵连接。
44.通过该解决方案同样可以实现控制阀的安全功能或紧急功能。在提供控制压力的液压部件的电致动失效的情况下,可以通过阀在控制压力输入端上提供箱压力或确定的压力水平(在该压力水平中除了中间压力之外也可以是工作压力),以便将轴向活塞机的枢转角度调节到用于紧急运行的确定的值上。有利地,电子装置的故障在此同样自动地导致阀的切换,以便为紧急或安全功能提供相应的连接。
45.在一种有利的实施方案中,减压单元与阀并联地与控制压力输入端连接,借助于该减压单元能够将轴向活塞机的工作压力降低到控制压力,其中,减压单元优选能够电操控。
46.在另一有利的实施方案中,阀可电操控并且如此构造,使得在没有电操控的情况下,控制压力输入端与液压箱或液压源连接,而在电操控的情况下,连接中断。
47.在另一有利的实施方案中,控制阀根据根据本发明的控制活塞构造,所述控制活塞在根据第一方面的轴向活塞机的范围内已经描述。也就是说,控制活塞具有至少一个另外的控制边缘,经由所述另一控制边缘在紧急运行中能够建立在低压输入端或高压输入端与调节压力连接部之间的连接。上述有利设计方案类似地适用。
48.本发明还涉及一种根据本发明第一方面的用于根据本发明的轴向活塞机的控制阀。在此,得到与之前在根据本发明的轴向活塞机中所阐述的相同的优点,因此在此省去重复描述。
附图说明
49.本发明的其他优点和特性将在下文中借助于在附图中示出的实施例更详细地阐述。示出:
50.图1:示出了根据一个实施例的根据本发明的轴向活塞机的纵截面图,
51.图2:示出了根据本发明的液压装置的电路图,所述液压装置具有根据本发明的第一方面的控制阀,所述液压装置具有紧急功能,
52.图3:示出了根据本发明的控制阀的细节视图,所述控制阀以有利的方式集成在轴向活塞机中,
53.图4:示出了用于说明在低压输入端和调节压力孔之间的第二控制边缘打开时的控制边缘的控制阀部段的细节图,
54.图5:示出了在调节运行期间的静止状态下根据图4的细节图,
55.图6:示出了在高压输入端和调节压力孔之间的第一控制边缘打开的情况下根据图4的细节图,
56.图7:示出了根据图4的在第三控制边缘闭合时在向安全或紧急功能过渡运行中的细节图,
57.图8:示出了在具有打开的第四控制边缘的安全或紧急功能的运行中的根据图4的细节图,
58.图9:示出了控制活塞的透视图,
59.图10:示出了根据本发明的液压装置的电路图,所述液压装置具有根据本发明的第二方面的控制阀,并且
60.图11:示出了连接在减压单元下游的3/2通阀的电路图,所述3/2通阀可以替代图10的2/2通阀使用。
61.附图标记列表
62.1驱动轴
63.2驱动机构
64.3驱动机构活塞
65.4缸孔
66.5滑靴
67.6斜盘
68.7复位弹簧
69.8壳体
70.9回缩球
71.10回缩板
72.11连接板
73.11a盲孔
74.12中央弹簧
75.13控制板
76.20调节装置
77.21调节杆
78.22调节活塞
79.23突出部
80.30控制阀
81.31控制活塞
82.31a孔
83.32阀壳体
84.33反馈弹簧
85.33a空腔(弹簧腔)
86.34调节腔
87.35调节压力孔
88.35a调节压力槽
89.36连接槽
90.37轴向孔
91.38端侧
92.38a环形凸部
93.39环
94.39a轴固定环
95.40环形空间
96.41第一控制边缘
97.42高压槽
98.43接片
99.44低压槽
100.45接片
101.46第二控制边缘
102.47第三控制边缘
103.48第四控制边缘
104.50减压单元
105.50a节流部
106.51压力切断部(da)
107.52负载传感级(ls)
108.53阀(2/2通阀)
109.54控制压力槽
110.56泄漏槽
111.60凹部
112.62卸载槽
113.703/2通阀
114.72压力监控装置
115.a高压输入端
116.e控制信号
117.l泄漏接口
118.s抽吸接口
119.st控制压力输入端
120.t低压输入端
121.q
min
最小输送量
122.q
max
最大输送量
具体实施方式
123.图1示出了穿过用作实施例的轴向活塞机的轴向纵截面,其中,这是简化的且不按比例的图示。优选地,在此简化地示出的控制阀30集成在轴向活塞机的连接板11中。下面借助于轴向活塞泵来描述本发明,然而明确指出的是,本发明的根据本发明的特征也可以在轴向活塞电机中不受限制地使用。在轴向活塞机的泵运行中进行机械功率到液压功率的转换,并且在电机运行中存在这种功率转换的反转。
124.轴向活塞机具有壳体8,斜盘6可枢转地安装在壳体8中。可转动地安装的驱动轴1被引导穿过斜盘6。在驱动轴1上安置有发动机2,在此是缸筒,在所述缸筒中以鼓转塔式的方式加工有多个装配有电机活塞3的缸孔4。电机活塞3分别通过滑靴5支撑在斜盘6上。在驱动机构2围绕驱动轴1的旋转轴线旋转时,驱动机构活塞3的跟随旋转运动的滑靴5在其工作间隙的部分中通过该过压并且在相应的工作间隙的剩余部分期间通过回缩装置压紧在非共同旋转的斜盘6的倾斜的滑动面上,由此迫使驱动机构活塞3沿其纵向方向的往复运动。
125.约束装置的组成部分是与驱动机构2连接的回缩板10以及同轴地安置在驱动轴1上并且与其抗扭矩地连接的回缩球9。后者通过中央弹簧12的复位力经由驱动机构筒2朝斜盘6的方向按压并且在此支撑在回缩板10上,所述回缩板作用在滑靴5的突出部上并且将所述滑靴压紧到斜盘6上。补充地,驱动机构2通过中央弹簧12朝控制板13的方向按压。驱动机构活塞3的冲程通过斜盘6的枢转角度得到,该枢转角度可以在运行中通过调节装置20预先给定。
126.斜盘6通过调节装置20的可轴向移动地安装在轴向活塞机中的调节杆21枢转。在根据图1的实施例中,调节杆21的调节力与支撑在壳体8和斜盘6之间的复位弹簧7的弹簧力相反地指向。调节杆21在端侧具有球形区域,调节杆21通过该球形区域铰接地并且优选球铰接地与斜盘6连接。调节杆21优选相对于其纵轴线旋转对称和/或相对于其竖直轴线镜像对称地实施,并且沿轴向方向近似平行于驱动轴1地从斜盘6延伸直至在连接板11中可移动地引导的调节活塞22,该调节活塞与根据本发明的控制阀30处于作用连接中。驱动轴1的对称轴线和调节杆21的纵轴线位于共同的平面上,所述共同的平面与调节杆21的位置无关地总是相同的。
127.与斜盘6相对置的球形调节杆端部接触调节活塞22,该调节活塞在那里优选具有匹配的球形座。在调节杆21和斜盘6之间的铰接的并且优选球铰接的连接可以这样实施,使得在轴向活塞机的每个运行状态中调节杆21被锁定,例如通过铰接的连接的卡口式的实施方式被引导。这同样适用于调节杆21与调节活塞22之间的连接。调节活塞22可轴向移动地安装在引入到连接板11中的盲孔11a内。调节活塞22在其与盘相对置的端面上具有小的圆柱形的突出部23,控制阀30的反馈弹簧33通过该突出部被引导。在盲孔11a的区域中的两个止挡部用于限制调节杆21的轴向运动。用于限制最大输送量q
max
的第一止挡部通过盲孔11a的底部形成,从而在此限制调节杆21进入盲孔11a中的最大推入行程。第二止挡部形成q
min
止挡部,该q
min
止挡部通过壳体8的台阶在到连接板11的过渡部中形成。
128.图2-9涉及本发明的第一方面。
129.图2示出了根据本发明的液压装置的电路图,该液压装置具有根据本发明的第一方面的控制阀30,该液压装置具有紧急功能。根据本发明的控制阀30通过控制压力输入端st液压地操控。这例如在图2和图3的电路图中示出。控制阀30的控制压力输入端st通过电
操控的部件(在该实施例中为减压单元50)的输出压力(也称为控制压力)加载。如果用于减压单元50的电控制信号e失效,例如在电缆断裂时,该减压单元完全关闭,于是控制阀30的输入端st处的控制压力下降。由此,控制阀30实现了安全功能的可能性。
130.在其中在控制压力失效时轴向活塞机的继续运行是有利的或强制性的应用中,例如在由轴向活塞机驱动的风扇的情况下,使用根据第一变型方案的控制阀30,其中在紧急运行中设定最大枢转角度。在另一应用中,例如在由轴向活塞机驱动的旋转机构的情况下,在控制压力失效的情况下必须关闭轴向活塞机,使用第二变型方案的控制阀30,其中在紧急运行中设定最小枢转角度。当根据本发明的控制阀30的低压输入端t直接与液压油储备箱连接并且因此在低压输入端t处存在箱压力时,这种安全功能自然已经存在。图2-9涉及第一变型方案的控制阀30。
131.借助于控制阀30通过至少一个液压地连接在控制阀30的低压输入端t上游的另外的液压阀的扩展,经由该液压阀能够对低压输入端t加载位于箱液位之上的可变压力水平,能够实现轴向活塞机的超出安全功能的功能范围(=到箱的短路)的紧急功能(见下文)。如果另外已经在液压系统中存在液压阀,该液压阀具有该可能性,则该液压阀可以被包括用于实现该紧急功能。
132.总之,在当前情况下,在取消外部操控(尤其是控制压力)的情况下控制阀30的运行被称为紧急运行,而在紧急运行中在低压输入端t处存在箱压力的实施方案(根据第一变型方案)被称为安全功能,并且在紧急运行中在低压输入端t处存在高于箱压力的压力水平的实施方案被称为紧急功能。
133.在根据图2的根据本发明的应用示例中,控制阀30的低压接口t不直接与液压油储备箱连接,而是经由压力切断部51和负载传感级52的相应的控制边缘连接,所述压力切断部和负载传感级例如总归可以设置用于在液压系统中执行其他任务。因此,输送给控制阀30的低压水平可以高于存在于液压油储备箱中的箱压力水平(紧急功能),因此低压接口t在这种布置中也可以被称为调节压力接口。如果由于故障而减压单元50的输出信号(即控制压力)失效,则控制阀30的控制活塞31首先由反馈弹簧33逐渐地被压到在图2的电路图中占据的并且通过圆标记的切换位置或者说该端部位置上,更确切地说,与根据本发明的装置仅仅具有安全功能还是具有紧急功能的能力无关。如所提及的那样,控制活塞31的该位置通过根据本发明的控制阀30的存在实现。
134.代替调节阀51,52,也可以将另一阀,例如简单的2/2通阀与低压输入端t连接,通过该低压输入端通过相应的(优选电的)切换能够建立与箱或液压的高压源的连接。在与箱连接的情况下实现安全功能,在与压力源连接的情况下实现紧急功能。在此,阀可以这样设计,使得在切换阀的电子致动器失效时存在与箱/压力源的连接。由此,相应的安全或紧急功能在电子装置的全局故障时自动激活,所述全局故障也涉及控制压力的提供并且触发紧急运行。2/2通阀在结构方面可以是在图10中设有附图标记53的阀。与在图10中示出的实施方案相反并且如已经提到的那样,所述高压源可以代替箱与液压的高压源连接。
135.本发明的第一方面涉及控制阀30的有利的设计特征,所述设计特征将在下面的文本中描述。
136.只要控制阀30的低压输入端t具有与液压油储备箱的直接油连接部(不同于根据图2的实施例),在控制活塞31到达其端部位置之后,斜盘6的枢转角度将占据其最大值,由
此存在驱动机构活塞3的最大可能的冲程。由此,在轴向活塞泵的相应存在的转速下实现最大体积流量q
max
的输送。假设在这些运行条件下不存在液压泵、液压管路等过载的危险,如所提及的那样,对于特定应用,例如当轴向活塞泵用于冷却功能时,轴向活塞泵的这种运行方式可以是安全的运行状态。
137.图2示出了根据本发明的具有扩展的功能范围的装置,所述功能范围由于存在两个附加地存在于电路图中的液压阀51,52而存在。在此涉及压力切断部(da)51和负载传感单元(ls)52,这两者可以以本身已知的方式实施。如果在轴向活塞泵的紧急运行中在其工作出口a处的压力水平达到一定的阈值,则通过压力切断部51从工作出口a处存在的高压中形成降低的压力水平并且输送给控制阀30的低压输入端t并且因此最终输送给调节腔34。在轴向活塞机的工作出口a处的压力水平的进一步升高导致经由压力切断部51输送给调节腔34的压力水平的增加,这伴随着斜盘6的更强的回摆。
138.在控制阀30的根据本发明的实施例中,特别的焦点在于实现小的构件长度。出于该原因,在存在紧急运行时通过控制阀30存在的流动横截面具有变窄部(见下文),由此朝向调节腔34的方向和来自调节腔34的油流明显低于经由主控制边缘,即第一控制边缘41和第二控制边缘46的油流。因此,在轴向活塞泵(参见图2)的这种紧急运行下,或者概括地对于轴向活塞机而言,动态上限明显受限,利用该动态上限可以触发调节活塞22的位置变化。
139.从操作者应用的角度来看,这种紧急运行可以用于用作移动式工作机器的行驶驱动装置的轴向活塞机:如果在此在调节压力输入端st处出现调节压力失效
‑‑
例如由于中断减压单元50的电操控
‑‑
可以通过紧急运行将移动式工作机器直接从危险区域或例如停滞不前的车辆构成阻碍的区域中移除。
140.显然,当为此使用的液压阀51,52不是电气地,而是例如液压地操控时,可以实现紧急功能的更高可用性,因为电子装置中的故障或干扰例如也可能在整个电气装置/电子装置的电压供应中出现,所述故障或干扰导致减压单元50的比例磁体的功能失效并且触发紧急运行,并且在这种情况下,紧急功能当然不能通过另一电气操控的元件来实施。但是,即使在这种情况下,在使用根据本发明的控制阀30的情况下,也保持安全功能。
141.在轴向活塞泵的在此介绍的体积流量调节中,控制阀30集成在其连接板11中。罐形的控制活塞31的用作弹簧腔的空腔33a直接过渡到容纳调节活塞22的盲孔11a中并且因此过渡到调节腔34中,也就是说过渡到如下空心容积中,在所述空心容积中实现对调节活塞22的调节压力的加载。根据控制活塞31在控制阀30中的位置,在调节运行中存在以下三种状态之一:
142.a)在控制阀30中存在在高压输入端a和调节压力连接部(当前通过多个径向调节压力孔35实现
‑‑
参见图3)之间的油连接部。在整体切换方面并且相应地同样在实际布置中,在这种情况下存在从轴向活塞泵的高压输出端a到调节腔34的油连接部(图2:控制阀30的中间切换状态)。
143.b)调节腔34与低压输入端t连接(图2:控制阀30的右切换状态)。
144.c)调节腔34既不与高压输入端a连接,也不与低压输入端t连接(图2:控制阀30的中间和右切换状态之间的中间位置)。
145.根据本发明的控制阀30的优选实施例的具体结构可以从根据图3的细节图中得出。控制阀30位于筒形壳体32中,该筒形壳体被拧入轴向活塞泵的连接板11中并且在此尤
其可以从外部拧入。图3示出了在存在斜盘6的最大枢转角度时在其端部止挡部位置中的调节活塞22。此外,在此示出一种实施例,其中控制阀30如此布置在连接板11中,使得其纵轴线不垂直于调节活塞22的端侧,而是倾斜于调节活塞22的端侧。然而,同样好地,控制阀30也可以平行于调节活塞22或调节杆21的纵轴线定向,也就是说,控制阀30的纵轴线垂直于调节活塞22的端侧地布置。
146.控制活塞31的反馈弹簧33支撑在调节活塞22上。由此,由反馈弹簧33作用到控制活塞31上的复位力通过调节活塞22的位置,即通过枢转角度或通过与驱动轴1的转速相关的体积流量来影响。控制活塞31实施为罐形的空心活塞,其中,闭合的端侧38,即控制活塞31的罐底外表面位于背离调节活塞22的一侧上。反馈弹簧33在控制活塞31中的贴靠面是其盲孔底部,即罐底内表面。所述反馈弹簧33的大长度区段位于所述控制活塞31的内部中空体积内,在根据图3的调节活塞22的所述端部止挡部位置中,几乎整个反馈弹簧33位于控制活塞31的空心容积中。这提供了设计具有特别小的结构长度的控制阀30的有利可能性。
147.根据图3的图示,控制阀30的壳体32的周面具有至少四个径向槽。从这些槽的相应的槽底出发,分别存在至少一个连续的孔。这些孔分别从一个特定的凹槽开始,又可以分为四组:控制压力st、低压t、高压a和泄漏l。优选地,这样的孔相对于控制阀30的纵轴线径向定向。为了更好的可读性,在下面的文本中使用了控制压力孔st、低压孔t、高压孔a和泄漏孔l或接口。然而,优选地,对于这些连接中的每一个,分别存在多个这样的孔作为分别平行的油连接部。在拧入的控制阀30的情况下,所述凹槽撞击到相应的在连接板11中引入的油压孔上,由此根据电路图(图2)实现与控制阀30的油连接部。延伸穿过轴向活塞泵的连接板11的低压孔和高压孔在图3的截面中可见,而控制压力孔和泄漏孔布置在控制阀30后面并且因此不可见。
148.此外,在控制阀30中,在其活塞孔31a的壁中,在控制阀30的调节运行中(见下文)与控制活塞31的构造为径向外槽的调节压力槽35a相对置的长度区段中存在被称为连接槽36的径向内槽。
149.在控制活塞31的周壁的外侧上引入被称为调节压力槽35a的径向外槽,所述径向外槽优选在控制活塞31的整个圆周上延伸,并且在所述径向外槽的基面上连接有至少一个连续的孔35。与用作平行油连接部的孔35的数量无关地,所述孔分别穿透槽底的一部分,为此使用术语调节压力孔35。在控制活塞31的相应轴向位置(参见图6)的情况下,液压油从高压接口a进入调节腔34中的流入沿着调节压力孔35经由控制活塞31的空腔33a进行,所述空腔在根据图3的实施例中同时是反馈弹簧33的弹簧腔33a,同样地,在控制活塞31的相应轴向位置(参见图4)的情况下油流出到低压接口t中。
150.控制活塞31的壳壁的外侧除了调节压力槽35a之外还具有另外两个优选在控制活塞31的整个圆周上延伸的径向外部槽:在调节压力槽35a的左侧(在孔31a的盲孔底部的方向上)存在低压槽44,所述低压槽与调节压力槽35a通过接片45分开;在调节压力槽35a的右侧(在调节活塞22的方向上)存在高压槽42,该高压槽与调节压力槽35a同样通过接片43分开。低压和高压槽42,44可以具有相同的深度和/或宽度或不同的深度和/或宽度。此外,调节压力槽35a可以比低压和/或高压槽42,44更深地构造。接片43,45可以具有相同或不同的宽度。
151.优选地,不仅设置唯一的,而且设置多个,特别优选多个在控制活塞31或调节压力
槽35a的圆周上均匀分布的径向调节压力孔35,所述径向调节压力孔在其整体上形成调节压力连接部。通过设置多个平行的径向孔35,一方面增大了调节压力连接部的总流动横截面(为了能够使调节杆21快速运动,必须能够在短时间内为调节腔34提供相对大体积的液压流体),并且另一方面避免出现作用在控制活塞31上的横向力。
152.产生调节压力连接部的孔35的直径由于功能原因显然必须相应大,以便不产生节流作用,但另一方面应足够小,以便能够实现控制活塞31或控制阀30的小的结构长度。优选地,调节压力槽35a的宽度具有与调节压力孔35的直径相同的或基本上相同的伸展,调节压力孔又优选安置在槽底上并且特别优选居中地安置在槽底上。这在控制活塞31或控制阀30的结构长度需求比较小的情况下能够实现调节压力连接部,即延伸穿过控制活塞31的壁的油连接部的比较大的总横截面。由此实现的是,倾斜盘调节的动态不受调节压力连接部的流动横截面的限制或不太强烈地受到限制。
153.在泄漏孔l的区域中,控制活塞31具有构造为优选完全环绕的径向外槽的泄漏槽56(参见图9)。优选地,泄漏槽56邻接于环39的贴靠面。替代地或补充地,泄漏槽56具有至少一个从槽底出发的连续的孔,由此在控制活塞31的在该实施例中是弹簧腔33a的空心容积与控制阀30的泄漏接口l之间存在流体连接。特别优选地,存在多个这样的孔,其中,其孔直径明显小于调节压力孔35的孔直径。非常特别优选地,穿透泄漏槽56的孔均匀地分布在其圆周上。
154.优选地,在控制活塞31的外周上施加另一径向外槽62,所述另一径向外槽位于位于高压槽42旁边的接片上并且在控制活塞31的整个圆周上延伸(参见图9)。替代地或补充地,在控制活塞31的外周上沿着从控制压力槽54延伸至活塞端部38的长度区段存在另一径向外槽62,所述另一径向外槽在控制活塞31的整个圆周上延伸(参见图9)。这两个可选的卸载槽62的意义和目的是避免沿着控制活塞31的圆周的相应的压力下降。
155.反馈弹簧33向控制活塞31施加朝向控制阀30的封闭壳体端部作用的力。在此,该力随着斜盘6的枢转角度的增大或随着调节杆21和调节活塞22的相应伴随的位置而增大。
156.图3的实施例示出了控制阀30,该控制阀被液压地操控。为此,通过控制压力接口st将外部产生的控制压力引导至控制活塞31,在那里该控制压力撞击到构造为控制活塞31的径向外槽的控制压力槽54上。控制压力槽54与存在于控制活塞31和阀壳体32之间的环形空间40一起形成腔,该腔的容积取决于控制活塞31的轴向位置并且也可以称为控制压力腔。在控制压力孔st撞击到控制活塞31上的环形空间40之外,控制活塞31的外直径进而横截面积在朝向调节活塞22的一侧上大于在另一侧上,由此施加在通过控制压力腔40,54形成的控制面上的控制压力
‑‑
如所设置的那样
‑‑
将力施加到控制活塞31上,该力反作用于反馈弹簧33的复位力。
157.因为在该实施例中,为了将调节压力从控制阀30传递到调节腔34而存在的油连接部沿轴向方向被引导离开控制活塞31,该控制活塞具有第一作用面,该第一作用面这样定向,使得施加的调节压力(即在弹簧腔33a中存在的压力)将沿孔31a的盲孔底部的方向作用的力施加到控制活塞31上。该第一作用面由控制活塞31的空腔33a的盲孔底部的面积,即罐底部以及控制活塞31的周壁在其面向调节腔34的端部上的面积组成,在该端部上同样存在调节压力。为了在其在这种控制阀30中行使功能时存在该力的精确补偿(即补偿在控制活塞31的两侧上的调节压力)并且在制造这种控制阀30时可以将控制活塞31推入到阀壳体32
中,设置如下:
158.控制阀30或控制活塞31这样修改,使得(i)对于调节压力存在第二作用面,该第二作用面这样定向,使得施加的调节压力将力施加到控制活塞31上,该力沿调节活塞22的方向作用,并且(ii)这两个可以说彼此相对定向的第一和第二作用面分别具有相同大小的面积,由此抵消相反作用的力。
159.在该实施例中,在控制活塞31的弹簧腔33a的盲孔底部上存在连续的孔37,并且此外,控制活塞31在其两个端部区段上具有相同大小的外径。后者通过控制活塞31在其面向调节活塞22的端部区段上具有相应变细的外直径来实现。在其方面,活塞孔31a在阀壳体32中的朝向调节活塞22的区段具有更大的直径。在装配这种控制阀30时,在将控制活塞31推入阀壳体32中之后,由于这两个所述凹部而保留的环形中间空间通过几何形状匹配的环39封闭。环39用作控制活塞31的贴靠面并且有助于良好的活塞引导。此外,环39避免了在控制活塞31的外周面的凸肩处从较小的外直径向较大的外直径施加值得注意的油压。在横向方向上经过控制活塞31和环39之间的间隙(并且为了保持在那里的润滑膜而期望的间隙)或活塞孔31a的壁和环39之间的间隙的少量油经由泄漏槽56和泄漏孔l导出。
160.插入环39可以用轴固定环39a固定。环39和控制活塞31在其上接触的表面区域必须彼此协调,使得一方面存在处于调节压力下的液压油到箱回流部l中的足够的泄漏,从而即使在调节压力低的情况下也保持所需的润滑膜。另一方面,泄漏显然不应不必要地高。
161.此外,环39可以形成控制活塞31的轴向的端部止挡部,该端部止挡部限制控制活塞31朝调节活塞22的方向的移动。控制活塞31的另一端部位置由孔31a的底部限定。如在图3中示出的那样,其可以具有下沉部。由此可以避免,为了实现精确的止挡部,必须相应地精确地制造盲孔31a的整个底部和控制活塞31的与之对齐的整个端侧38,而是止挡部仅由盲孔底部和端侧38的分别突出的,恰好对置的部分区域形成,并且因此仅这些部分区域必须以提高的精度来阐述,而这些表面区域的大部分可以在没有提高的精度的情况下实施,这导致制造成本的降低。为此,如在图9中示出的那样,控制活塞的端侧38可以在背离调节活塞22的一侧上具有环形的凸部38a,该凸部形成用于壳体孔31a的底部的止挡部并且具有之前提到的提高的精度。
162.轴向孔37可以如在根据图3的实施例中示出的那样具有变窄部。由此,在该油连接部中可有意识地实现限定的节流作用,以便例如抑制压力脉动。
163.控制活塞31在阀壳体32和环39中的其容纳其的孔31a的内壁上沿着至少四个长度区段被引导。这些是从朝向调节活塞22的端部开始:
164.长度区段i:环内壁39;
165.长度区段ii:泄漏孔l与高压孔a之间的间隙;
166.长度区段iii:低压孔t与控制压力孔st之间的间隙;和
167.长度区段iv:控制压力腔40,54与控制活塞31的端部止挡部位置,即壳体孔31a的底部之间的中间空间。
168.在实施例中示出的控制活塞31在其背离调节活塞22的端部上具有相对长的圆柱形的长度区段(在端侧38和控制压力槽54之间),所述长度区段具有保持不变的外径。通过这种附加的周面区段(除了可能需要的间隙环密封件或已知分别具有非常小的宽度的卸载槽62之外)没有径向槽,改善了在壳体孔31a中的活塞引导。壳体孔31a的用作该端部区段的
贴靠面的壁区段同样在直径保持不变的情况下纯圆柱形地设计。该长度区段iv的该宽的延伸尺寸有助于控制活塞31的精确引导。这是有利的,因为通过不充分的活塞引导不能充分地抑制控制活塞31的倾斜运动的倾向。因此,控制边缘41,46,47,48的开口宽度不仅取决于轴向活塞位置,这会极大地降低控制或调节的精度;这同样适用于迟滞,所述迟滞可能由于控制活塞31在其活塞孔31a中的可能的倾斜而存在。
169.在该实施例中,长度区段iv的相对大的伸展的另一个原因是,在控制活塞31的壁和活塞孔31a之间流出到环形空间40中的泄漏油的压力沿着泄漏路径减小的必要性,以便防止在从外部输送的控制压力小的情况下由于泄漏油而出现对设置用于控制压力的控制面的提高的压力加载。在此考虑的泄漏路径开始时,泄漏油具有调节压力的压力水平。
170.对于根据本发明的第一方面的根据本发明的控制阀30的功能重要的是其控制边缘41,46,47,48的布置。图4至图9用于详细示出这些控制边缘41,46,47,48的作用方式和布置。图4至8是细节图,其分别示出了在调节压力孔35的附近区域中通过控制活塞31和阀壳体32的剖视图,其中,控制活塞以上升的附图编号从右向左,即远离调节活塞22运动得越来越远。借助这些附图示出控制活塞31的主要轴向位置。关于下面示出的控制边缘状态的作用的上级定向由图3得出。图9以透视图从外部示出控制活塞,其中,控制边缘41,46,47,48、卸载槽62和接片43,45的相对布置以及其与形状相关的设计方案变得清晰可见。
171.在这一点上要注意的是,严格地说,由控制活塞31的边缘和周围壳体32的所配属的边缘构成的组合构成实际的控制边缘。然而,为了简单起见,在本文中,术语“控制边缘”用于控制活塞31的相应的边缘。
172.在此讨论的实施例中的控制活塞31具有四个控制边缘41,46,47,48,其中的第一控制边缘41和第二控制边缘46用作主控制边缘,所述主控制边缘在控制阀30的调节运行中控制液压流体流。为此,可以根据控制活塞31的轴向位置通过第一控制边缘41控制或打开和关闭调节压力连接部(或调节压力孔35)
‑‑
进而调节压力腔34
‑‑
与高压接口a之间的流体连接,并且通过第二控制边缘46控制或打开和关闭调节压力连接部与低压接口t之间的流体连接。第三控制边缘47和第四控制边缘48用于在紧急运行中提供控制活塞31的功能性,在所述紧急运行中不发生以外部提供的控制压力加载控制压力腔40,54。在后一种情况下,控制活塞位于其(参照图4-8)左侧的端部止挡部上。
173.因此,控制活塞31总体上具有四个控制边缘,所述控制边缘构造在三个接片上。以下附图涉及根据图3的根据本发明的控制阀30的应用示例。
174.从在调节运行中的静止状态出发,控制压力的提高导致控制活塞31向右朝调节活塞22的方向移动,在所述静止状态中,调节活塞22在远离端部位置的情况下保持在否则任意的位置中。该活塞位置在图4中示出。由此打开第二控制边缘46,所述第二控制边缘通过位于调节压力槽35a和低压槽44之间的接片45形成(也参见图9)。当控制边缘46打开时,在低压输入端t和调节腔34之间存在经由低压槽44、连接槽36、调节压力槽35a、一个或多个调节压力孔35和弹簧腔33a的油连接部。在高压输入端a和调节压力连接部之间的油连接部同时通过第一控制边缘41闭合,所述第一控制边缘通过位于调节压力槽35a和高压槽42之间的接片43形成(也参见图9)。
175.图5示出了在调节装置20的静止状态下控制活塞31在调节运行中的活塞位置。在该状态中,在调节压力腔34和高压输入端a之间不存在经由控制压力孔35的油连接部,在调
节压力腔34和低压输入端t之间也不存在经由控制压力孔35的油连接部。因此,不仅第一控制边缘41而且第二控制边缘46闭合。在这两个控制边缘41,46闭合的时间段中,轴向活塞泵在枢转角度/驱动机构活塞冲程/输送体积保持不变的情况下运行。
176.从在调节运行中的静止状态出发,在所述静止状态中,调节活塞22在远离端部位置的其他任意位置中保持,控制压力的降低导致控制活塞31向左朝向壳体孔31a的盲孔底部的方向移动。该活塞位置在图6中示出。由此,第一控制边缘41打开,从而在高压输入端a和调节腔34之间经由高压槽42、连接槽36、调节压力槽35a、一个或多个调节压力孔35和弹簧腔33a存在油连接部。在低压输入端t和调节压力连接部之间的油连接部同时通过第二控制边缘46闭合。
177.在根据图2的应用示例中,作用在控制活塞31上的控制压力的高度通过电致动的致动器预先给定或共同确定。具体而言,这是由比例磁体控制的减压单元50,该减压单元从轴向活塞泵的工作出口a中提供给该减压单元的高压中导出控制压力。从图2的电路图中已经可以看出,在磁化电流缺失时中断用于维持控制压力的油跟踪。由于泄漏,控制压力在短时间后下降到0bar的相对值。如上所述,控制压力的降低导致控制活塞31朝向壳体孔31a的盲孔底部的方向移动。在存在0bar的相对控制压力时,控制活塞31到达其在那里的止挡部位置。
178.根据本发明的控制阀30的特征在于,该止挡部位置的特殊性和由结构决定的特性的共同作用,即在调节压力槽35a和调节腔43之间提供相对大的流动横截面。在控制活塞31(在壳体孔31a的盲孔底部的方向上)移动到该止挡部位置期间,该控制活塞经过在图7和8中示出的两个显著的瞬时位置。
179.图7以已经使用的详细图的方式示出了这两个瞬时位置中首先经过的位置。更确切地说,第三控制边缘47在该瞬时位置中闭合,该第三控制边缘通过高压槽42的与控制边缘41对置的槽壁形成(也参见图9),这引起在高压输入端a和调节腔34之间的油连接部的中断。所述控制边缘47在控制活塞31继续向左朝其止挡部位置的方向运动时并且也在达到所述止挡部位置时保持闭合。
180.图8示出了控制活塞31的第二显著瞬时位置,该第二显著瞬时位置(在控制活塞31朝壳体孔31a的盲孔底部的方向移动时)比第一显著瞬时位置更晚地经过。在此,第四控制边缘48打开,这导致在低压输入端t和调节腔34之间的直接油连接部的打开,而不使用或流过低压槽44。所述第四控制边缘48在控制活塞31向左朝其端部位置的方向继续运动时并且也在达到所述端部位置时保持打开。图8以细节图示出当控制活塞31占据其在孔31a的盲孔底部上的止挡部位置时控制边缘41,46,47,48的附近区域。可以很好地看到打开的第四控制边缘48,该第四控制边缘通过接片45的与第二控制边缘46对置的侧形成。
181.第三和第四控制边缘47,48在正常运行下完全不用于控制,并且每次转换到设置用于安全或紧急功能的止挡部位置中仅使用/切换一次。因此,这些控制边缘47,48优选这样实施,使得制造耗费尽可能低。由于第三和第四控制边缘47,48在正常运行中也布置在主流体流中,即暴露于正常运行中流动的流体流,因此不会形成沉积物或出现其他问题,这些问题可能伴随流体通道或控制边缘的长时间不使用。
182.在第三控制边缘47的闭合过程中,在壳体32中的高压输入端a与高压槽42之间的重叠的开口横截面首先减小。在控制活塞31上没有采取如下预防措施,所述预防措施作用
于:在从还打开的第三控制边缘47过渡到已经闭合的第三控制边缘47时存在平缓的过渡。在第三控制边缘47刚好还打开的情况下,在高压输入端a和高压槽42之间沿着其整个圆周存在剩余的开口横截面,该开口横截面在控制边缘47刚好闭合的情况下几乎在唯一的瞬间中断。
183.在第四控制边缘48的打开过程中,相同的情况以相反的顺序适用。在第四控制边缘48在低压输出端t和低压槽44之间打开的时刻,开口横截面沿着其整个圆周露出。
184.关于在阀壳体32的控制边缘打开和闭合时变化的流动横截面,其分别涉及一个圆的部分面或多个圆的多个部分面,更确切地说,因为油连接部经由圆柱形的孔穿过阀壳体32被引导到控制活塞31处。这种几何形状使在控制活塞31的运动过程中打开或闭合的控制边缘之间的过渡平缓。相反,关于在控制活塞31的控制边缘打开和闭合时变化的流动横截面,如果在控制活塞31上关于控制边缘设计没有采取有助于实现精确调节或控制的预防措施,则在将条件传递到面上时分别是矩形。
185.这种贡献可以通过避免控制边缘已经在控制活塞31的非常小的运动中从(几乎)完全的打开转变为(几乎)完全的闭合来实现。相反,在过渡区域中,控制活塞31的相对大的位置变化应引起开口横截面的相对小的变化。
186.为了改善控制阀30关于用于控制和调节的第一控制边缘47的设计方案的适配性,沉孔60这样放置在接片43中,使得通过经由这些沉孔60形成的凹部与高压槽42形成共同的容积并且同时导致接片43的接片宽度,即高压槽42与调节压力槽35a之间的接片的局部缩短。为了改善第二控制边缘46用于控制和调节的适用性,以类似的方式放置沉孔60,使得通过这些沉孔60产生的凹部与低压槽44形成共同的容积并且同时导致接片45的接片宽度,即低压槽44与调节压力槽35a之间的接片的局部缩短。
187.这些沉孔60在图9中可良好地看到,其中,每个调节压力孔35分别与相邻的接片43,45上的两个凹部相关联。代替圆形的形状,也可以使用其他形状,例如(从上方看)梯形的、三角形的、椭圆形的或以其他方式圆锥形的形状,其中,凹部60的宽度朝向调节压力槽35a减小。此外可设想的是,凹部60的中点不像在图9中那样与所配属的调节压力孔35的中点位于一条线上,而是侧向地与其错开。与图9的实施方式不同,在图9的实施方式中,沉孔60具有比低压槽或高压槽42,44更小的深度,也可以规定,沉孔60具有相同的或更大的深度。此外,沉孔的底部可以是倾斜的。
188.此外,在图9中可以看到两个设计为完全围绕控制活塞31环绕的径向外槽的卸载槽62,所述径向外槽具有与高压槽和低压槽42,44相比减小的宽度。也可以看到在控制活塞31的端侧38上的环形的突出部或凸部38a,如之前提到的那样,用于减小要以提高的精度制造的面积。
189.根据本发明的结构不受以下限制:控制活塞31中的空腔33a和调节腔34直接彼此邻接。根据本发明的结构同样不受以下限制:反馈弹簧32伸入到控制活塞31的空腔33a中。根据本发明的结构也不限于安装在轴向活塞机的壳体8或连接板11中的控制或调节阀30,而是也可以应用于安装在轴向活塞机外部的控制和调节阀30。
190.此外,将根据本发明的结构应用到这样的控制或调节阀30上是可行的,其中输入信号例如以外部产生的力的形式直接施加到控制活塞31的背离反馈弹簧33的端侧38上,例如经由通过比例磁体或伺服电机操纵的挺杆。
191.根据本发明的控制阀30相对于现有技术的优点之一在于,在低压输入端t和调节腔34之间存在油连接部的情况下,在调节运行中和在紧急运行中,物理油连接部几乎相同,并且在调节运行期间,控制活塞31的整个表面区域和阀壳体32的整个表面区域(其在紧急运行开始时形成在此存在的液压油主流路径的壁),其中尤其第三控制边缘47和第四控制边缘48的壁真实区域也经受油流。而在已知的能够实现类似的安全功能的控制阀中,在其激活的情况下通常使用相对宽的油连接部,所述油连接部自安装控制阀以来不再被液压油穿流。因此,在出现相应的故障,例如电缆断裂时,相对长的液压油流动路径必须立即能够工作,所述液压油流动路径必要时几年不再被液压油流过,这构成不可低估的风险,即安全功能最终不可用。
192.提供安全或紧急功能不仅能够借助于控制阀实现,如在图2-9中示出的那样并且相应于本发明的第一方面。根据本发明的第二方面,这种类型的控制阀,即没有所述至少一个另外的控制边缘,同样可以与连接在控制阀30的控制压力接口st上游的另外的阀53组合地满足这种功能,如这对于在图10中的实施例作为电路图示出的那样。
193.图10示出了轴向活塞泵的体积流量调节/控制装置,与图2不同,该轴向活塞泵不包含具有第三或第四控制边缘47,48的控制阀30,而是包含通用的控制阀30(该控制阀可以具有如前所述的主控制边缘41和46)。在此示出的并且连接在减压单元50上游的滤油器通常在类似的装置中使用,但是仅可选地存在。此外,电路图未示出压力切断部51和负载传感单元52。如上所述,这些阀中的一个或两个可选地包含在根据本发明的装置中。
194.作为对图2的电路图的补充,在图10中示出的电路图包含电操控的2/2通阀53,该2/2通阀本身具有与在减压单元50和控制阀30之间存在的流体连接的流体连接,在该流体连接中在调节运行中存在由减压单元50产生的控制压力。只要配属于2/2通阀53的电致动器被通电,该电致动器就处于闭锁运行中并且因此就其而言不对控制活塞31的位置或轴向活塞机的运行施加影响。
195.在该电致动器失效或有意识地关断时,2/2通阀53具有在图10中示出的切换位置并且因此将由减压单元50输出的油流引导到箱回流管路中,所述油流会导致构造用于控制阀30的控制压力。如应通过附加地输入的节流阀50a强调的那样,经由2/2通阀53可以将比由减压单元50提供的大得多的油流引回到液压油储备箱。因此,准0bar的散射压力(相对)被输送给控制阀30,因此控制阀30的控制活塞31在这种情况下会占据所示的切换位置。在这种情况下,轴向活塞泵在相应存在的转速下执行最大体积流量的输送,这对应于之前已经描述的安全功能。
196.为了利用这种装置也能够实现紧急功能,即尤其在这样的应用中,在故障情况下,当轴向活塞机在一定程度上不再输送体积流量时存在安全的运行状态,根据图10的布置可以如下地改变,即,2/2通阀53的相应的接口不配备有箱回流管路,而是获得到液压的高压源的流体连接,例如到液压的辅助泵的工作出口上的流体连接。只要能够提供相应的压力水平,为此当然不必输送如下压力水平,在该压力水平下控制阀30的阀活塞31占据其端部位置;更确切地说,可以使用压力水平,在该压力水平下,轴向活塞机在紧急运行中根据优选的转速-体积流量特性曲线工作。
197.优选地,使用如下阀作为2/2通阀53,所述阀仅具有打开和关闭的切换位置,因为所述阀由于简单的结构而成本更低并且原则上更稳健。
198.除了液压单元的电气功能故障之外,这种单元的功能故障也可能由于液压机械故障而发生,例如由于液压单元的阀活塞(“活塞夹持器”)的夹紧,经由所述阀活塞调节输送给控制阀30的控制压力。
199.在存在这种液压机械故障的情况下,输送给控制阀30的控制压力不具有错误地0bar(相对)的值,而是具有关于额定特性的任意的值,所述值与在工作单元的情况下会存在的压力值不同。
200.如果出现这种故障,则可以关断配属于2/2通阀53的电致动器,由此
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根据2/2通阀53在所述接口处是否与箱回流部连接或与高压源连接而定
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将箱压力水平或另一压力水平输送给控制压力输入端st。以这种方式,可以实现安全功能或紧急功能,所述安全功能或紧急功能也在减压单元50的机械液压故障的情况下介入。
201.在使用根据本发明的第一方面的根据本发明的控制阀30的情况下,在能够将可变的压力水平输送给控制阀30的低压输入端t的可能性的配合下,可以在通过2/2通阀53增加所述补充的情况下形成协同作用。因为利用这种布置,不仅在减压单元50的电致动器失效时(例如在电缆断裂时),而且在减压单元50或在其功能上类似的液压单元的机械液压故障(例如活塞夹持器)时,能够实现超出安全功能的功能范围的紧急功能。
202.优选地,对在控制压力输入端st上存在的压力水平进行至少一次监控,通过所述压力水平可以确定相应的机械液压故障。特别优选地,这种监控借助于沿着用于控制压力的油连接部的压力测量(在图10中未示出)和与用于控制压力的至少一个额定值的相应比较来进行。优选地,对液压机械故障的识别触发对2/2通阀53的相应的操控,所述操控激活安全或紧急功能的生效。
203.可选地,所使用的2/2通阀53的不同之处在于,在其电致动器通电的情况下触发安全或紧急功能,然而这可能是不利的,尤其是在电气/电子装置故障的情况下,两个电致动器(即还有减压单元50的电致动器)可能受到影响。
204.最终,根据本发明的第二方面的控制阀30的功能通过如下方式实现,即,输送给控制阀30的控制压力可以通过附加的装置设定到箱压力水平(安全功能)或设定到足够的或优选的高压水平(紧急功能)上。
205.图11示出了3/2通阀70,该3/2通阀代替2/2通阀53可以相应地“流体地”在根据图10的根据本发明的装置中使用。在此同样示出了压力监控装置72的示例。
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