具有压力放大器的液压致动器的制作方法

本发明涉及一种液压致动器，所述液压致动器包括：缸壳体；具有活塞杆的活塞，该活塞可移位地布置在该缸壳体内；以及压力放大器，该压力放大器包括具有压力入口端口的入口部分、具有高压出口端口的工作部分、低压室和高压室。

背景技术：

这样的液压致动器是已知的并且用于不同的工业领域。例如，它们用于驱动机械构件进行压制、切割等。在这样的应用中，所述机械构件遇到由待压制或切割的工件引起的阻力。在工作过程中，这种阻力可能会发生变化。因此，液压致动器可以在工作过程的所有阶段提供足够的工作压力是重要的。由于所需的压力实际取决于工件引起的阻力，因此液压致动器提供的压力需求也会变化。

为了避免在工作过程中压力不足，已知的是与液压致动器结合使用压力放大器。所述压力放大器包括具有入口端口的入口部分。用于操作液压致动器的液压流体经入口端口进入入口部分。液压流体穿过低压室。随后提高液压流体的压力。然后液压流体穿过高压室并经由工作部分的高压出口端口离开压力放大器。由此，可以实现液压致动器内的液压流体的压力的放大。可以满足液压致动器的增加的压力需求。

然而，而且显然需要向液压致动器添加额外的元件，诸如具有其压力入口端口、入口部分、工作部分和高压出口端口的压力放大器。必须建立液压致动器和压力放大器之间的流体连通。通常，为了实现这一点，液压致动器的技术设计需要结构修改或附加部件。这样的经修改的技术设计使得构造和组装麻烦且昂贵。液压致动器和压力放大器需要同时组装。液压致动器和压力放大器的不同部件需要针对彼此进行机加工。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供具有模块化压力放大器的液压致动器。

该目的的实现在于，入口部分布置在活塞杆内，并且其中低压室相对于入口部分静止地布置。

入口部分布置在活塞杆内使得压力放大器的模块化构造成为可能。不需要额外的构造空间来将入口部分布置在其中。液压致动器的预先存在的部件可以用于此目的。可以容易地建立液压致动器与入口部分之间的流体连接。在相对于入口部分静止地布置低压室时，液压致动器和压力放大器内的移动部件的数量可以保持很少。避免由于不同部件之间的摩擦引起的磨损。可以提高液压致动器和压力放大器的寿命。在活塞行程期间，低压室的容积保持恒定。由于低压室相对于入口部分静止地布置，并且入口部分布置在活塞杆内，因此低压室在活塞的行程期间跟随活塞杆的运动。然而，低压室的容积在这种行程期间保持恒定。

在另一实施例中，工作部分布置在活塞杆内，并且其中高压室相对于工作部分静止地布置。工作部分布置在活塞杆内使得压力放大器的模块化构造成为可能。不需要额外的构造空间来将工作部分布置在其中。液压致动器的预先存在的部件可以用于此目的。可以容易地建立液压致动器与工作部分之间的流体连通。在相对于工作部分静止地布置高压室时，液压致动器和压力放大器内的移动部件的数量可以保持很少。避免由于不同部件之间的摩擦引起的磨损。可以提高液压致动器和压力放大器的寿命。在活塞冲程期间，高压室的容积保持恒定。由于高压室相对于工作部分静止地布置，并且工作部分布置在活塞杆内，因此高压室在活塞行程期间跟随活塞杆的运动。然而，高压室的容积在这种行程期间保持恒定。

在另一实施例中，高压室布置在工作部分内，并且其中活塞杆包括将工作部分固定在活塞杆内的活塞头。通过将高压室布置在工作部分内，可以进一步显著减少所需的构造空间的量。压力放大器包括两个部分：入口部分和工作部分，归因于其所有内部部件的组装。为了实现压力放大器的适当功能，入口部分和工作部分需要固定在其相应位置。为此，必须施加外力。通过利用液压致动器的构造特征，可以容易地实现工作部分的位置的这种固定。由于工作部分布置在活塞杆内，活塞头可以方便地用于固定工作部分在活塞杆内的位置。活塞头力配合地固定工作部分的位置。它在工作部分上施加外力。

在又一实施例中，低压室布置在入口部分内，并且其中活塞杆将入口部分固定在活塞杆内。通过将低压室布置在入口部分内，可以进一步显著减少所需的构造空间的量。压力放大器包括两个部分：入口部分和工作部分，归因于其所有内部部件的组装。为了实现压力放大器的适当功能，入口部分和工作部分需要固定在其相应位置。为此，必须施加外力。通过利用液压致动器的构造特征，可以容易地实现入口部分的位置的这种固定。由于入口部分布置在活塞杆内，活塞杆可方便地用于固定入口部分在活塞杆内的位置。活塞杆力配合地固定入口部分的位置。它在入口部分上施加外力。换句话说，工作部分的位置相对于入口部分静止地布置。入口部分和工作部分都布置在活塞杆内。同时，低压室和高压室的容积是恒定的。低压室的位置相对于高压室位置也是静止的。活塞头和活塞杆固定入口部分和工作部分相对于彼此的位置。压力放大器可以组装为活塞杆内的模块。活塞本身用作通过外力将入口部分和工作部分保持在一起的套筒。因此确保了压力放大器的适当功能。

在另一实施例中，活塞杆包括活塞杆侧端口，活塞杆侧端口沿活塞杆的径向方向布置，而在压力放大器与缸壳体之间建立流体连通。活塞杆侧端口用作压力放大器的回流入口端口和/或回流出口端口。活塞杆侧端口配有活塞侧端口。活塞侧端口可以与活塞杆同心地布置在活塞头内。活塞侧端口用作压力放大器的高压出口端口。它在压力放大器与缸壳体的工作室之间建立流体连通。

在又一实施例中，压力入口端口和高压出口端口同轴地布置在压力放大器的相反轴向端处。这种布置有利于向压力放大器供应液压流体。例如，可以将压力入口端口布置在活塞孔眼附近。然后，经由压力入口端口向压力放大器提供液压流体的通道可以布置在活塞杆和活塞孔眼内。压力入口端口和高压出口端口同轴布置，以避免不平衡。这也实现了液压流体从压力放大器到液压致动器的有效传输。

在另一实施例中，入口部分包括先导顺序阀，该先导顺序阀与压力入口端口处于流体连通并且沿入口部分的轴向方向布置。先导顺序阀可以沿轴向方向螺纹安装到入口部分中。其中，先导顺序阀的底部通过主入口通道连接到压力入口端口。先导顺序阀是常关的。通过这种方式，它允许液压流体在主入口通道内的全流动。先导顺序阀的轴向布置允许容易且紧凑的组装。

在又一实施例中，当压力入口端口处的压力超过预设值时，先导顺序阀被压力启动，从而打开从压力入口端口到低压室的先导通道。先导顺序阀的底部通过主入口通道连接到压力入口端口。它通过第一先导通道连接到第一控制阀销。第一控制阀销形成从先导顺序阀经由该先导通道到低压室的流体连接的一部分。先导顺序阀是常关的。在这种状态下，它阻挡了与第一控制阀销相关联的流体连通到达低压室。一旦入口部分中的液压流体的压力达到预设值，则先导顺序阀打开。由此，从压力入口端口到低压室的先导通道打开。鉴于压力需求的增加，液压流体的压力随后被放大。将先导顺序阀设定为预设值可以是可调节的。先导顺序阀的设定也可以固定为某个预设值。

在另一实施例中，工作部分包括偏心阀，该偏心阀在压力入口端口与高压出口端口之间建立流体连通并且沿工作部分的轴向方向布置。偏心阀包括多个部件，这些部件在工作部分的轴向方向上集成在工作部分内。一旦入口部分和工作部分相对于彼此安装，就不再能够设定偏心阀的压力水平。因此，通过若干种类型的弹簧实现适当的设定。这些弹簧形成偏心阀的多个部件的一部分。偏心阀可以提供从压力入口端口到高压出口端口的全流动。而且，它可以在高压出口端口处提供负载保持功能，从而满足液压致动器中增加的压力需求。最终，偏心阀还可以提供从高压出口端口到压力入口端口的受控降低功能，从而避免过于陡峭的压降。偏心阀包括三个连接端口：与主入口通道相关联的偏心阀入口端口、与第二高压通道相关联的偏心阀出口端口、以及与先导管线相关联的偏心阀先导端口。先导管线将偏心阀与主回流通道连接。在从压力入口端口到高压出口端口的方向上，偏心阀提供液压流体穿过主入口通道的全流动。这可以通过集成在偏心阀中的止回阀来实现。在从高压出口端口到压力入口端口的相反流动方向上，偏心阀阻挡液压流体的流动。然而，一旦施加到先导管线的压力超过某个预设值，偏心阀就打开从高压出口端口到主回流通道的流体路径。

在又一实施例中，偏心阀安装在入口部分的第一轴向端面上，其中入口部分的第一轴向端面抵靠工作部分的第一轴向端面。偏心阀包括多个部件，例如若干种类型的弹簧。这些部件以节省空间的方式安装在工作部分的轴向方向上。其中，由入口部分的第一轴向端面与工作部分的第一轴向端面的相抵构成了分隔平面。偏心阀的所有部件都安装在入口部分的第一轴向端面上，即从分隔平面来安装。因此，通过用入口部分的第一轴向端面覆盖工作部分的第一轴向端面，可以实现偏心阀的所有部件的正确定位。不需要对偏心阀进行螺纹安装。工作部分中不需要螺纹。压力放大器的组装和制造变得容易且廉价。

在另一实施例中，低压室包括低压活塞和低压活塞衬套，其中低压活塞相对于低压活塞衬套可移位地布置。低压活塞衬套是延长低压活塞使用寿命的容易且有成本效益的方法。这是通过降低低压活塞与入口部分的低压室的周向壁之间的摩擦来实现的。低压活塞衬套可以例如模制到入口部分中或者可以通过压装配合来安装(取决于衬套所用的材料)。它可能由一个部件组成。它也可能由不同的部件组成。然后将不同的部件逐个模制到入口部分中。应避免不同部件之间的间隙。在模制过程中，可以通过夹具来控制不同部件的正确位置。在模制过程之后，需要将低压活塞衬套机加工到一定的内直径。

在另一实施例中，高压室包括高压活塞和高压活塞衬套，其中高压活塞相对于高压活塞衬套可移位地布置。高压活塞衬套是延长高压活塞使用寿命的容易且有成本效益的方法。这是通过降低高压活塞与工作部分的高压室的周向壁之间的摩擦来实现的。高压活塞衬套包括具有不同长度的两个部件：第一高压活塞衬套元件和第二高压活塞衬套元件。在模制过程中，可以通过夹具来控制不同衬套的正确位置。在模制过程之后，需要将高压活塞衬套机加工到一定的内直径。衬套也可以通过压装配合来安装。

在又一实施例中，高压活塞衬套包括孔，该孔打开第二先导通道，第二先导通道在高压室与控制阀之间建立流体连通。高压活塞衬套可以包括第一高压衬套元件和第二高压活塞衬套元件。所述孔定位在在这些衬套之间。一旦高压活塞在高压室内到达该入口部分的远端处的轴向端位置，孔就打开第二先导通道。压力放大器的寿命可以通过衬套增加，同时确保其适当功能。可以实现高压活塞衬套，而无需修改压力放大器的构造特征。

在另一实施例中，压力放大器包括内部适配器，该内部适配器在压力入口端口与活塞入口端口之间建立流体连通。活塞入口端口可以布置在活塞孔眼内。活塞入口端口可以是活塞孔眼内的钻孔。活塞入口端口可以与活塞杆同心布置。内部适配器将活塞入口端口与压力入口端口、并且因此与压力放大器连接。内部适配器可以是管。内部适配器构成在液压致动器与压力放大器之间建立流体连通的容易方法。内部适配器的长度可以根据活塞杆的行程而变化。因此，建立这种流体连接所需的所有部件可以组装在活塞杆内。

在最后的实施例中，内部适配器包括径向密封件，该径向密封件将内部适配器相对于活塞杆同心地固定。这使得组装变得容易且高效。径向密封件可以是密封环。由于活塞入口端口以及压力放大器可以与活塞杆同心布置，因此内部适配器相对于活塞杆的同心固定是有利的。可以实现节省空间的组装。建立压力放大器与液压致动器之间的流体连通。

附图说明

将在下面段落中参照不同实施例结合附图来描述本发明。其中，

图1描绘了根据本发明第一实施例的具有压力放大器的液压致动器；

图2描绘了压力放大器的第一实施例；

图3描绘了压力放大器的第二实施例；

图4描绘了压力放大器的第三实施例；

图5描绘了压力放大器的第四实施例。

具体实施方式

液压致动器1包括缸壳体2。缸壳体2在其第一轴向端处包括缸孔眼3。它还包括缸盖4，缸盖以流体密封的方式密封缸壳体2的内部容积。液压致动器1还包括具有活塞杆6的活塞5，该活塞可移位地布置在缸壳体2内。活塞杆6与缸盖4接合。活塞杆6包括位于其第一轴向端处的活塞头7和位于其第二轴向端处的活塞孔眼7a。液压致动器1的工作室8布置在与活塞孔眼7a相反的活塞头7那侧。

活塞头7包括活塞侧端口9。活塞侧端口9与活塞杆6同轴布置。它在液压致动器1的工作室8与压力放大器10之间建立第一流体连通。压力放大器10布置在活塞杆6内。活塞杆6还包括活塞杆侧端口11，活塞杆侧端口在压力放大器10与缸壳体2的内部容积之间建立第二流体连通。

在压力放大器10的位于活塞孔眼7a附近的轴向端处，布置有内部适配器12。内部适配器12通过径向密封件13在活塞杆6内固定至其位置。径向密封件13将内部适配器12与活塞杆6同轴地固定。内部适配器12在压力放大器10与活塞入口端口14之间建立流体连通。活塞入口端口14布置在活塞孔眼7a内。对应于活塞入口端口14的活塞出口端口15也布置在活塞孔眼7a内。

在图1的实施例中，压力放大器10同心地安装在被钻孔的活塞杆6内。与靠近活塞孔眼7a相比，压力放大器10布置得更靠近活塞头7。活塞入口端口14和活塞出口端口15作为钻孔布置在活塞孔眼7a内。它们为液压流体提供一定的预设压力。例如，加压的液压流体由外部泵(未示出)提供。活塞入口端口14与活塞杆6同轴布置。它连接到内部适配器12。内部适配器12连接到压力放大器10。内部适配器12可以是管。它相对于活塞杆6同轴地位于被钻孔的活塞杆内。内部适配器12可以根据活塞杆6的行程而改变。内部适配器12可通过径向密封件13固定在其位置。径向密封件13可以是密封环。径向密封件13将内部适配器12保持在其与活塞杆6同轴的位置。组装变得更容易且高效。活塞杆6的直径大于内部适配器12的直径。因此，环形活塞通道打开了压力放大器10与活塞出口端口15之间的流体连通。该环形活塞通道用于使液压流体从压力放大器10回流到活塞出口端口15。

现在，加压的液压流体经由在活塞入口端口14和内部适配器12被提供给压力放大器10。如此提供给压力放大器10的液压流体的压力通过压力放大器10得到提高。高压液压流体经由活塞侧端口9离开压力放大器10进入液压致动器1的工作室8。因此，可以为液压致动器1内的液压流体提供提高的压力。

图1的实施例示出了压力放大器10，该压力放大器包括入口部分18以及工作部分19。压力放大器10的划分是归因于其内部部件的组装。入口部分18和工作部分19通过外力保持在一起，以确保压力放大器10的适当功能。该外力由活塞头7提供到活塞杆6上，活塞杆容纳了入口部分18以及工作部分19二者。

在其他方面，根据图1的实施例的液压致动器1的工作原理在现有技术中是已知的。

如从图2中可以推断的，入口部分18包括压力入口端口20。压力入口端口20连接到图1的实施例的内部适配器12。由此，加压的液压流体被提供给压力放大器10。加压的液压流体在主入口通道21内流动。主入口通道21将压力入口端口20连接到高压出口端口22。高压出口端口22连接到液压致动器1的活塞侧端口9。由此，可以向液压致动器1提供具有放大的压力的液压流体。高压出口端口22布置在压力放大器10的工作部分19内。

工作部分19还包括回流入口端口23。回流入口端口23连接到通向回流出口端口25的主回流通道24。回流入口端口23连接到液压致动器1的活塞杆侧端口11。回流出口端口24连接到活塞出口端口14。

压力放大器10的工作原理如下。

当不需要具有放大的压力的液压流体时，液压流体穿过压力入口端口20进入并流经主入口通道21。偏心阀26布置在工作部分19内的主入口通道21中。当不需要具有放大的压力的液压流体时，偏心阀26内的止回阀允许液压流体穿过主入口通道21到高压出口端口22的全流动。不会发生压力放大。同时，液压流体的回流从回流入口端口23经由主回流通道24直接流到回流出口端口25。

一旦增大的外部负载被施加到液压致动器1，在压力入口端口20处的液压流体的压力也增加。当液压流体的压力超过某个预设值时，先导顺序阀27打开第一先导通道28。因此，只要液压流体的压力不超过预设值，先导顺序阀27就关闭。然而，一旦先导顺序阀27打开，液压流体就流经第一先导通道28并在控制阀30的第一控制阀销29上施加压力。施加到第一控制阀销29的压力使控制阀30移动到以下位置：液压流体可以流经该控制阀并进入低压活塞通道31中。

低压活塞通道31通向低压室32。在所述低压室32中，可滑动地布置了低压活塞33。低压活塞33包括低压活塞表面34。液压流体作用在所述低压活塞表面34上，并且低压活塞33开始沿与低压活塞通道31相反的方向并朝向低压工作室35移动。低压活塞33通过低压-高压活塞杆36连接到高压室38a内的高压活塞37。

高压活塞37包括高压活塞表面38。所述高压活塞表面38具有比低压活塞表面34小的面积。因此，当高压活塞37作用在高压工作室39内的液压流体上时，作用在低压活塞表面34上的压力被放大这两个表面之比率。离开高压工作室39的经压力放大的液压流体流经第一止回阀40，该第一止回阀通过第一高压通道41朝向高压出口端口22的方向打开。第一高压通道41通向主入口通道21的第二高压通道42。

一旦低压活塞33(并且因此高压活塞37)因此到达其端位置，孔43打开与第二先导通道44的流体连通。第二先导通道44连接到控制阀30的第二控制阀销45。由于第二控制阀销45的表面积大于第一控制阀销29的表面积，所以控制阀30移动到其先前位置。此后，第一止回阀40关小。现在，由于先导顺序阀27以及第一止回阀40都关闭，所以压力被施加到第二止回阀46。第二止回阀46打开从主入口通道21到高压工作室39的流体连通。施加到高压工作室39的压力开始迫使高压活塞37朝向低压室32。环形通道47将低压工作室35连接到控制阀30。由此，先导顺序阀27最终返回到其原始位置，并且该循环重复进行。

图3的实施例示出了先导顺序阀27可以如何沿入口部分18的轴向方向螺纹安装。然后，先导顺序阀27的底部通过主入口通道21连接到压力入口端口20。先导顺序阀27的侧端口经由第一先导通道28连接到第一控制阀销29。先导顺序阀27的设定可以调节或固定为某个预设值。

从图3中还可以推断出，压力放大器10由两个独立的部分组成：入口部分18和工作部分19。入口部分18包括第一轴向端面48和第二轴向端面49。工作部分19包括第一轴向端面50和第二轴向端面51。其中，入口部分18的第一轴向端面48和工作部分19的第一轴向端面50相抵。因此，为了实现压力放大器10的适当功能，入口部分18和工作部分19通过由活塞头7以及活塞杆6施加的外力保持在一起。

在图4的实施例中，示例性地示出过偏心阀26在工作部分19内的位置。偏心阀26由多个部件组成，这些部件沿工作部分19的轴向方向布置。所有这些部件都从入口部分18的第一轴向端面48安装。通过覆盖入口部分18来实现所有部件的正确位置。因此，在工作部分19内不需要螺纹。一旦入口部分18和工作部分19安装在一起，就不可能设定偏心阀26上的压力水平。因此，这样的设定是通过若干种类型的弹簧完成的。

偏心阀26可以提供从压力入口端口20到高压出口端口22的全流动。它可以在高压出口端口22处提供负载保持功能。此外，它还可以提供从高压出口端口22到压力入口端口20的受控降低功能。偏心阀26具有三个连接端口：偏心阀入口端口，与主入口通道21相关联；偏心阀出口端口，与第二高压通道42相关联；以及偏心先导端口，与先导管线52相关联。先导管线52将偏心阀26与主回流通道24连接。在从压力入口端口20到高压出口端口22的方向上，偏心阀26通过集成止回阀提供全流动功能。在相反方向上，偏心阀26保持被阻挡，直到对先导管线52施加足够的压力。偏心阀26还连接到旁路通道53。

在图5的实施例中，压力放大器10被示出为具有低压活塞衬套54和高压活塞衬套55。这种集成衬套是延长低压活塞33以及高压活塞37二者的寿命的合适方式。低压活塞衬套54减小低压活塞33与低压室32的壁之间的摩擦。高压活塞衬套55减小高压活塞37与高压室38a的壁之间的摩擦。

低压活塞衬套54模制到入口部分18中。在模制过程中通过夹具来控制合适的位置。在模制之后，需要将低压活塞衬套54模制到一定直径。

高压活塞衬套55包括第一高压活塞衬套元件56和第二高压衬套元件57。组装过程与针对低压活塞衬套54的相同。然而，第一高压活塞衬套元件56和第二高压活塞衬套元件57布置成使得孔43布置在它们之间。第一高压活塞衬套元件56可以比第二高压活塞衬套元件57短。