流体静力线性驱动系统发明专利

专利名称：流体静力线性驱动系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202010330900.8

专利申请（专利权）人：考特斯机械制造系统有限公司
权利人地址：德国波恩

专利发明（设计）人：阿恩特·韦伦贝格,明卡·切科尔斯基奥尔洛夫

专利摘要：本发明涉及一种流体静力线性驱动系统。线性驱动系统尤其用于吹塑成型设备的闭合单元，该线性驱动系统具有更简单且更紧凑的结构同时在快程中具有较高的移入和移出速度、在动力程中具有较高的力以及具有降低的能量消耗，为了提供该线性驱动系统，提出了一种缸设备，其在快程中的移入和移出运动借助不依赖于仅在动力程中被加载以处于压力下的液压液的较大的液压有效面的、分开的液压有效面来引起。然而在动力程中的移出运动期间，这些液压有效面协同作用，这在驱动系统的紧凑结构的情况下有助于提供高的力。

主权利要求：
1.流体静力线性驱动系统(1)，其包括：
‑单作用缸(2)，所述单作用缸具有第一液压有效面(4)和第一液体接口(6)，所述第一液压有效面(4)能经由所述第一液体接口沿缸的移出方向(8)被加载以液压液(7)，‑同步缸(9)，所述同步缸具有尺寸一致的第二液压有效面(13)和第三液压有效面(14)以及具有第二液体接口(15)和第三液体接口(16)，其中，所述第二液压有效面(13)能经由所述第二液体接口(15)沿移出方向(8)被加载以液压液(7)，并且所述第三液压有效面(14)能经由所述第三液体接口(16)沿与移出方向(8)相反的移入方向(17)被加载以液压液(7)，‑其中，所述单作用缸(2)的第一液压有效面(4)大于所述同步缸(9)的第二液压有效面(13)或第三液压有效面(14)，‑第一液压泵(19)，所述第一液压泵具有第一压力接口(21)和第二压力接口(22)并被用于提供液压液(7)的体积流量，其中，所述体积流量的流动方向(23.1、23.2)能在所述压力接口(21、22)之间变向，‑处于预载压力下的闭合的液压回路(18)，所述液压回路包括所述同步缸(9)和所述第一液压泵(19)，其中，所述第一压力接口(21)与所述第二液体接口(15)并且所述第二压力接口(22)与所述第三液体接口(16)分别以流体导通方式连接，‑用于液压液(7)的朝周围环境开放的补偿容器(30)，所述补偿容器以流体导通方式与所述单作用缸(2)的第一液体接口(6)连接，‑在所述补偿容器(30)与所述单作用缸(2)之间的流体导通的连接中的第一截止元件(33)，其中，所述第一截止元件(33)允许液压液沿两个方向通流，‑第二液压泵(26)，所述第二液压泵具有低压接口(27)和高压接口(28)并被设立用于临时提供液压液(7)的体积流量，其中，所述低压接口(27)以流体导通方式与所述补偿容器(30)连接，并且所述高压接口(28)以流体导通方式与所述单作用缸(2)的第一液体接口(6)连接，以及‑所述单作用缸(2)与所述同步缸(9)之间的机械耦联。
2.根据权利要求1所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，
‑所述第二液压泵(26)的高压接口(28)以流体导通方式与所述第一液压泵(19)的第二压力接口(22)连接，‑在所述第一液压泵(19)和所述第二液压泵(26)之间的流体导通的连接中布置有止回阀(40)，使得液压液(7)朝所述第二液压泵(26)方向的回流被截止，并且‑所述第一压力接口(21)与所述第一液体接口(6)之间的流体导通的连接(38)以及处于该流体导通的连接中的第二截止元件(39)。
3.根据权利要求1所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，
所述第一液压泵(19)和/或所述第二液压泵(26)的排量和/或驱动转速是可变的。
4.根据权利要求1所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，所述第一液压泵(19)的压力接口(21、22)和/或所述第二液压泵(26)的高压接口(28)与蓄压器连接。
5.根据权利要求1所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，所述第一截止元件(33)被设计为截止阀。
6.根据权利要求2所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，所述第二截止元件(39)被设计为截止阀。
7.根据权利要求1所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，所述预载压力高于周围环境压力。
8.根据权利要求7所述的流体静力线性驱动系统，其特征在于，所述预载压力在5bar～
50bar之间。
9.根据权利要求1所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，在所述补偿容器(30)与所述第一液体接口(6)之间的流体导通的连接中布置有节流件。
10.根据权利要求1所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，所述单作用缸(2)是柱塞缸。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于具有针对每个截止元件(33、39)和每个液压泵(19、26)的控制部，所述控制部被设立成使得所述线性驱动系统(1)能在快程中沿移出方向(8)和移入方向(17)运行，并且能在动力程中沿移出方向(8)运行。
12.流体静力线性驱动系统(1)，其包括：
‑具有缸管(43)的缸、在一个端侧上封闭所述缸管(43)的缸底部(44)、以及布置在对置的端侧上的活塞杆引导部(45)，‑从所述缸底部(44)延伸进入到所述缸管(43)中的引导销(48)、围着所述引导销(48)的呈环形的活塞(47)以及具有空腔(49)的活塞杆(46)，所述空腔围着所述引导销(48)，‑第一液压有效面(4)，所述第一液压有效面由朝向所述缸底部(44)的呈环形的第一活塞面(47.1)形成并且在端侧界定了所述呈环形的活塞(47)与所述缸底部(44)之间的第一缸腔(5)，‑第二液压有效面(13)，所述第二液压有效面由所述活塞杆(46)中的空腔(49)的、与所述引导销(48)的端侧相对置的部分表面(50)形成，‑第三液压有效面(14)，所述第三液压有效面由朝向所述活塞引导部(45)的呈环形的第二活塞面(47.2)形成并且在端侧界定了所述呈环形的活塞(47)与所述活塞杆引导部(45)之间的第二缸腔(51)，其中，所述第二液压有效面(13)和第三液压有效面(14)尺寸一致，‑第一液体接口(6)，所述第一液压有效面(4)能经由所述第一液体接口沿所述缸的移出方向(8)被加载以液压液(7)，‑第二液体接口(15)和第三液体接口(16)，其中，所述第二液压有效面(13)能经由所述第二液体接口(15)沿移出方向(8)被加载以液压液(7)，并且所述第三液压有效面(14)能经由第三液体接口(16)沿与移出方向(8)相反的移入方向(17)被加载以液压液(7)，‑其中，所述第一液压有效面(4)大于所述第二液压有效面(13)或所述第三液压有效面(14)，‑第一液压泵(19)，所述第一液压泵具有第一压力接口(21)和第二压力接口(22)并被用于提供液压液(7)的体积流量，其中，所述体积流量的流动方向(23.1、23.2)能在所述压力接口(21、22)之间变向，‑处于预载压力下的闭合的液压回路(18)，所述液压回路包括所述第一液压泵(19)，其中，所述第一压力接口(21)与所述第二液体接口(15)并且所述第二压力接口(22)与所述第三液体接口(16)分别以流体导通方式连接，‑用于液压液(7)的朝周围环境开放的补偿容器(30)，所述补偿容器以流体导通方式与所述第一液体接口(6)连接，‑在所述补偿容器(30)与所述缸的第一液体接口(6)之间的流体导通的连接中的第一截止元件(33.1)，其中，所述第一截止元件(33.1)允许液压液沿两个方向通流，以及‑第二液压泵(26)，所述第二液压泵具有低压接口(27)和高压接口(28)并被设立用于临时提供液压液(7)的体积流量，其中，所述低压接口(27)以流体导通方式与所述补偿容器(30)连接，并且所述高压接口(28)以流体导通方式与所述缸的第一液体接口(6)连接。
13.根据权利要求12所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，
‑所述第二液压泵(26)的高压接口(28)以流体导通方式与所述第一液压泵(19)的第二压力接口(22)连接，‑在所述第一液压泵(19)和所述第二液压泵(26)之间的流体导通的连接中布置有止回阀(40)，使得液压液(7)朝所述第二液压泵(26)方向的回流被截止，并且‑所述第一压力接口(21)与所述第一液体接口(6)之间的流体导通的连接(38)以及处于该流体导通的连接中的第二截止元件(39)。
14.根据权利要求12所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，
所述第一液压泵(19)和/或所述第二液压泵(26)的排量和/或驱动转速是可变的。
15.根据权利要求12项所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，所述第一液压泵(19)的压力接口(21、22)和/或所述第二液压泵(26)的高压接口(28)与蓄压器连接。
16.根据权利要求12所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，所述第一截止元件(33.1)被设计为截止阀。
17.根据权利要求13所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，所述第二截止元件(39)被设计为截止阀。
18.根据权利要求12所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，所述预载压力高于周围环境压力。
19.根据权利要求18所述的流体静力线性驱动系统，其特征在于，所述预载压力在5bar～50bar之间。
20.根据权利要求12所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于，在所述补偿容器(30)与所述第一液体接口(6)之间的流体导通的连接中布置有节流件。
21.根据权利要求12至20中任一项所述的流体静力线性驱动系统(1)，其特征在于具有针对每个截止元件(33.1、39)和每个液压泵(19、26)的控制部，所述控制部被设立成使得所述线性驱动系统(1)能在快程中沿移出方向(8)和移入方向(17)运行，并且能在动力程中沿移出方向(8)运行。 说明书 : 流体静力线性驱动系统技术领域[0001] 本发明涉及一种流体静力线性驱动系统，其尤其是用于吹塑成型设备的闭合单元。背景技术[0002] 流体静力线性驱动系统例如还用于液压机、深冲机或注塑成型机中。这样的机器通常具有多个运动过程。这些运动过程中的一个是所谓的动力程(Kraftgang)，在该动力程中，在低速度的情况下有高力作用到所要加工的工件或待运动的构件上。这些运动过程中的其它运动过程是所谓的快程(Eilgang)，伴随该快程施加有较小的力，但是却能够实现较快的运动。[0003] 这种线性驱动系统例如由DE102016113882A1公知。所公知的线性驱动系统具有由电动马达驱动的并且能进行流动方向变向的液压泵。液压泵用于在闭合的液压回路中提供液压液的可变的体积流量，该液压回路包括第一差动缸作为主缸。在差动缸的杆侧上的呈环形的活塞面积小于活塞侧的活塞面积。闭合的液压回路相对于其周围环境是封闭的，并且在运行中相对于周围环境具有过压。该过压以本身公知的方式借助预载源来产生。为了补偿差动缸在其沿移入和移出方向运动时的不同的容积，驱动系统需要补偿容器。该补偿容器优选被实施为第二差动缸，该第二差动缸在活塞侧的缸腔相对周围环境是开放的，并且该第二差动缸的环形面积相应于主缸的活塞面积与环形面积之间的差。两个差动缸的活塞杆机械耦联。在作为补偿容器工作的第二缸的环形腔与主缸的环形腔之间的连接线路中布置有二位二通换向阀。在作为补偿容器的第二缸的环形腔与主缸的活塞腔之间的另外的连接线路中布置有另外的二位二通换向阀。为了使主缸在动力程中移入和移出，两个差动缸的两个环形腔之间的二位二通换向阀打开，而另外的二位二通换向阀截止。为了使主缸在快程中移入和移出，差动缸的两个环形腔之间的二位二通换向阀截止，而另外的二位二通换向阀打开。[0004] 被实施为差动缸的补偿容器导致的是，主缸在快程中的移入和移出运动总是抵抗作为补偿容器的第二缸的阻力地进行，由此使得无法实现在快程中有高的移动速度而同时在动力程中有较大的力。为了使驱动系统在快程或动力程中运行，还强制需要两个二位二通换向阀。[0005] JP4614544B2公开了一种具有三面缸的流体静力线性驱动系统，其中，设置有一个用于动力程的液压有效面和两个用于快程的液压有效面。三面缸在快程中的移入和移出借助两个用于快程的液压有效面进行，它们可以经由包括液压泵的闭合的液压回路被选择性的加载。配属于用于动力程的液压有效面的缸腔在快程中移出时经由被预载的补偿容器填充以流体。在动力程中，该缸腔以流体导通方式处于与在抽吸侧与罐连接的泵和与被预载的补偿容器的连接中。同时，被预载的补偿容器的压力逆着移出方向地作用到两个用于快程的液压有效面中的一个上。[0006] DE102010051140A1公开了一种用于具有挤压框架的拉伸压力机的线性驱动系统，在挤压框架中支承有承载上部工具的顶杆和具有拉伸垫板的拉伸垫，在拉伸垫板上支撑有工件压紧器。拉伸垫板机械地经由支柱与顶杆耦联。设置有快程缸以用于加速操纵工具压紧器，使其以液压驱动方式上下运动。此外，设置有支撑在拉伸垫板上的被实施为柱塞的夹紧缸。夹紧缸被用于工件压紧器相对于拉伸垫板的运动和力加载。夹紧缸的活塞和快程缸是耦联的。针对预加速过程设置的是，在上部工具即将放置在压紧器上之前，让快程缸、压紧器以及夹紧缸的活塞朝顶杆的运动方向预加速。夹紧缸腔室在此通过截止阀与被预载的低压存储器连接。发明内容[0007] 基于该现有技术，本发明的任务是提供一种线性驱动系统，其具有更简单且更紧凑的结构同时在快程中具有较高的移入和移出速度、在动力程中具有较高的力以及具有降低的能量消耗。[0008] 该任务的解决方案基于如下思路，即，在快程中的移入和移出运动借助不依赖于仅在动力程中被加载以处于压力下的液压液的较大的液压有效面的、分开的液压有效面来引起。机械的和液压的阻力通过如下方式降低，即，让较大的液压有效面在快程中不抵抗处于压力下的液压液工作，而是将要从缸腔排挤出的液压液输送给相对周围环境开放的、也就是说未被预载的补偿容器或将要被输送给缸腔的液压液从该补偿容器补充抽吸。然而在动力程中的移出运动期间，这些液压有效面协同作用，这在驱动系统的紧凑结构的情况下有助于提供高的力。[0009] 详细地，该任务通过根据本发明所述的线性驱动系统来解决。[0010] 根据本发明的线性驱动系统的第一实施方式，流体静力线性驱动系统包括：[0011] ‑单作用缸，单作用缸具有第一液压有效面和第一液体接口，第一液压有效面能经由第一液体接口沿缸的移出方向被加载以液压液，[0012] ‑同步缸，同步缸具有尺寸一致的第二液压有效面和第三液压有效面以及具有第二液体接口和第三液体接口，[0013] 其中，第二液压有效面能经由第二液体接口沿移出方向被加载以液压液，并且第三液压有效面能经由第三液体接口沿与移出方向相反的移入方向被加载以液压液，[0014] ‑其中，单作用缸的第一液压有效面大于同步缸的第二液压有效面或第三液压有效面，[0015] ‑第一液压泵，第一液压泵具有第一压力接口和第二压力接口并被用于提供液压液的体积流量，其中，体积流量的流动方向能在压力接口之间变向，[0016] ‑处于预载压力下的闭合的液压回路，液压回路包括同步缸和第一液压泵，其中，第一压力接口与第二液体接口并且第二压力接口与第三液体接口分别以流体导通方式连接，[0017] ‑用于液压液的朝周围环境开放的补偿容器，补偿容器以流体导通方式与单作用缸的第一液体接口连接，[0018] ‑在补偿容器与单作用缸之间的流体导通的连接中的第一截止元件，其中，第一截止元件允许液压液沿两个方向通流，[0019] ‑第二液压泵，第二液压泵具有低压接口和高压接口并被设立用于临时提供液压液的体积流量，其中，低压接口以流体导通方式与补偿容器连接，并且高压接口以流体导通方式与单作用缸的第一液体接口连接，以及[0020] ‑单作用缸与同步缸之间的机械耦联。[0021] 根据本发明的线性驱动系统的第二实施方式，流体静力线性驱动系统包括：[0022] ‑具有缸管的缸、在一个端侧上封闭缸管的缸底部、以及布置在对置的端侧上的活塞杆引导部，[0023] ‑从缸底部延伸进入到缸管中的引导销、围着引导销的呈环形的活塞以及具有空腔的活塞杆，空腔围着引导销，[0024] ‑第一液压有效面，第一液压有效面由朝向缸底部的呈环形的第一活塞面形成并且在端侧界定了呈环形的活塞与缸底部之间的第一缸腔，[0025] ‑第二液压有效面，第二液压有效面由活塞杆中的空腔的、与引导销的端侧相对置的部分表面形成，[0026] ‑第三液压有效面，第三液压有效面由朝向活塞引导部的呈环形的第二活塞面形成并且在端侧界定了呈环形的活塞与活塞杆引导部之间的第二缸腔，其中，第二液压有效面和第三液压有效面尺寸一致，[0027] ‑第一液体接口，第一液压有效面能经由第一液体接口沿缸的移出方向被加载以液压液，[0028] ‑第二液体接口和第三液体接口，其中，第二液压有效面能经由第二液体接口沿移出方向被加载以液压液，并且第三液压有效面能经由第三液体接口沿与移出方向相反的移入方向被加载以液压液，[0029] ‑其中，第一液压有效面大于第二液压有效面或第三液压有效面，[0030] ‑第一液压泵，第一液压泵具有第一压力接口和第二压力接口并被用于提供液压液的体积流量，其中，体积流量的流动方向能在压力接口之间变向，[0031] ‑处于预载压力下的闭合的液压回路，液压回路包括第一液压泵，其中，第一压力接口与第二液体接口并且第二压力接口与第三液体接口分别以流体导通方式连接，[0032] ‑用于液压液的朝周围环境开放的补偿容器，补偿容器以流体导通方式与第一液体接口连接，[0033] ‑在补偿容器与缸的第一液体接口之间的流体导通的连接中的第一截止元件，其中，第一截止元件允许液压液沿两个方向通流，[0034] 以及[0035] ‑第二液压泵，第二液压泵具有低压接口和高压接口并被设立用于临时提供液压液的体积流量，其中，低压接口以流体导通方式与补偿容器连接，并且高压接口以流体导通方式与缸的第一液体接口连接。[0036] 在根据本发明的线性驱动系统的第一实施方式中，缸在快程中的移入和移出仅通过接入到闭合的液压回路中的同步缸来引起。在快程中，禁止了将液压液加载给单作用缸的第一液压有效面。[0037] 液压缸在动力程中的移出首先通过单作用缸来引起，该单作用缸的第一液压有效面沿移出方向被加载以液压液。然而，单作用缸在移出时通过同步缸来支持，该同步缸的第二液压有效面沿移出方向同样被加载以液压液。单作用缸与同步缸之间的机械耦联尤其经由两个缸的活塞杆之间的耦联环节来实现。[0038] 机械的阻力和能量消耗的进一步降低通过如下方式来实现，即，单作用缸是柱塞缸，其也被称为沉入式活塞缸。柱塞缸的活塞杆同时也被用作活塞。柱塞缸比传统的单作用缸具有更好的机械效率。[0039] 根据本发明的线性驱动系统的第二实施方式涉及一种具有缸(下文也被称为三面缸)的线性驱动系统，该缸将单作用缸的和根据本发明的线性驱动系统的第一实施方式的同步缸的液压有效面整合在一个构件中，并且由此有助于特别紧凑的结构形式。[0040] 如在根据本发明的线性驱动系统的第一实施方式中那样地，三面缸在快程中的移入和移出仅通过给第二或第三液压有效面加载以液压液来引起。在快程中禁止了对较大的第一液压有效面的加载。[0041] 三面缸在动力程中的移出首先通过向较大的第一液压有效面加载以液压液来引起。然而，如在根据本发明的线性驱动系统的第一实施方式中那样地，通过沿移出方向对第二液压有效面进行加载来支持移出。[0042] 第二液压泵的低压接口以流体导通方式与补偿容器连接，而高压接口以流体导通方式在本发明的线性驱动系统的第一实施方式中与单作用缸的第一液体接口连接或根据本发明的线性驱动系统的第二实施方式与三面缸的第一液体接口连接。[0043] 第二液压泵的高压接口与第一液体接口之间的流体导通的连接可以直接地或在本发明的一种设计方案中间接地如下进行：[0044] ·在直接流体导通的连接中，在线性驱动系统的快程中，可以通过仅停用第二液压泵来禁止对第一液压有效面的加载。在该优选的实施方式中，不需要截止元件，这是因为第二液压泵的高压接口仅与单作用缸的或三面缸的第一液体接口处于流体导通的连接中。因此，该实施方式有助于线性驱动系统的简单且紧凑的结构。[0045] ·在本发明的间接连接的设计方案中，第二液压泵的高压接口间接地经由第一液压泵的第二压力接口以流体导通方式与第一液体接口连接。在本发明的这种设计方案中，在第二与第一液压泵之间的流体导通的连接中布置有止回阀，使得液压液朝第二液压泵方向的回流被截止。在第一液压泵的第一压力接口与第一液体接口之间设置有具备第二截止元件的流体导通的连接。借助于该截止元件，使得在线性驱动系统的快程中阻止了对第一液压有效面的加载。在线性驱动系统的动力程中，经由打开的截止元件向第一液压有效面加载以液压液。[0046] 在本发明的间接连接的设计方案中，第二液压泵可以被设计为比第一液压泵更弱，这是因为该第二液压泵原则上仅需要提供额外的液压液体积，而压力构建决定性地经由第一液压泵进行。但是，当然，在这种间接连接的实施方式中，相应地被更强力地确定规格的第二液压泵也可以决定性地有助于动力程中的压力构建。额外地，第二液压泵在间接连接的实施方式中可以补偿闭合的液压回路中的泄漏油以及对闭合的液压回路进行预载。[0047] 为了控制在动力程或快程中的线性驱动系统的速度和力，在本发明的有利的设计方案中，第一和/或第二液压泵提供了液压液的可变的体积流量。为此，第一和/或第二液压泵的排量和/或驱动转速是可变的。[0048] 对液压泵的驱动例如经由电动马达进行，电动马达的转速和转动方向是可变的，以便改变体积流量和流动方向。如果经由转速恒定的电动马达进行驱动，则可以改变液压泵的排量以改变体积流量。在变量泵中，例如通过调节斜盘来无级地改变排量。在斜盘被调节通过零位时，体积流量的流动方向发生变化，从而使流动方向变向，并且变量泵的高压侧和低压侧发生变换。具有优化的总效率的特别节能的运行优选地通过电动马达的可变的转速和变量泵的可变的排量的组合来实现。[0049] 在本发明的有利的设计方案中，第一和/或第二液压泵的压力接口与蓄压器连接。经由止回阀进行通向这些接口的连接，这些止回阀防止了从压力接口朝蓄压器方向的回流。当压力接口处的压力小于压力容器中的压力时，止回阀打开。因此，通过蓄压器可以改善线性驱动系统的动态和/或节省能量。[0050] 如果将第一液压泵的压力接口与蓄压器连接起来，则该蓄压器也可以用作用于闭合的液压回路的预载源。但是，预载首先借助一液压泵产生。[0051] 在闭合的液压回路中的预载压力高于周围环境压力。周围环境压力是线性驱动系统所在位置普遍存在的空气的流体静压。根据标准，大气的平均气压(大气压)约为1bar。预载压力为5bar～50bar，尤其在10bar～25bar之间。[0052] 被设置在液压线路中的截止元件用于截止或释放液压液的体积流量。截止元件优选是截止阀，尤其是二位二通换向阀。二位二通换向阀具有两个接口和个两个切换位置。在关闭的第一切换位置中，穿过二位二通换向阀的通流被截止，在打开的第二切换位置中，穿过二位二通换向阀的通流被释放。[0053] 为了在单作用缸的减压阶段中避免补偿容器的损坏，在本发明的有利的设计方案中，在补偿容器与单作用缸或三面缸上的第一液体接口之间的流体导通的连接中布置有节流件。通过节流件，使得流过的液压液的压力在该流体导通的连接中减低。节流件可以被实施为止回阀的整合的组成部分。附图说明[0054] 下面结合实施例详细地阐述本发明。其中：[0055] 图1示出具有单作用缸和同步缸的流体静力线性驱动系统的第一实施例；[0056] 图1A示出快程中移出期间的情况；[0057] 图1B示出动力程中移出期间的情况；[0058] 图1C示出消除力期间的情况；[0059] 图1D示出快程中移入期间的情况；[0060] 图2示出具有单作用缸和同步缸的流体静力线性驱动系统的第二实施例；[0061] 图2A示出快程中移出期间的情况；[0062] 图2B示出动力程中移出期间的情况；[0063] 图2C示出消除力期间的情况；[0064] 图2D示出快程中移入期间的情况；[0065] 图3示出示出具有三面缸的流体静力线性驱动系统的第一实施例；[0066] 图3A示出快程中移出期间的情况；[0067] 图3B示出动力程中移出期间的情况；[0068] 图3C示出消除力期间的情况；[0069] 图3D示出快程中移入期间的情况；[0070] 图4示出具有三面缸的流体静力线性驱动系统的第二实施例；[0071] 图4A示出快程中移出期间的情况；[0072] 图4B示出动力程中移出期间的情况；[0073] 图4C示出消除力期间的情况；[0074] 图4D示出快程中移入期间的情况；具体实施方式[0075] 图1示出了具有单作用缸2的流体静力线性驱动系统1的第一实施例，该单作用缸被实施为柱塞缸。柱塞缸包括活塞杆3、第一液压有效面4和具有用于液压液7的第一液体接口6的第一缸腔5。由于单作用缸2被实施为柱塞缸，使得活塞杆3同时也是活塞。活塞杆3的朝向缸腔5的端侧是活塞面并且是液压有效的。[0076] 单作用缸2的第一液压有效面4能经由第一液体接口6沿移出方向8被加载以液压液7。[0077] 线性驱动系统1还具有同步缸9，该同步缸在活塞10的两侧上均具有活塞杆11、12。围着活塞杆11、12的呈环形的活塞面形成尺寸一致的第二液压有效面13和第三液压有效面14。同步缸9具有第二液体接口15和第三液体接口16，其中，第二液体接口15通到活塞10左侧上的呈环形的第二缸腔35中，而第三液体接口16通到活塞10右侧上的第三呈环形的缸腔36中。[0078] 第二液压有效面13能经由第二液体接口15沿移出方向8被加载以液压液7。第三液压有效面14能经由第三液体接口16沿移入方向17被加载以液压液7。[0079] 处于预载压力下的闭合的液压回路18包括同步缸9和具有第一和第二压力接口21、22的第一液压泵19。电动马达20以恒定的或可变的马达转速驱动液压泵19。液压泵19优选是斜盘式结构类型的轴向活塞变量泵。通过调节斜盘能够使第一液压泵19的体积流量无级地改变。在斜盘被调节通过零位时，体积流量的流动方向23.1，23.2发生改变。摆动角度的调节在此液压地经由调节活塞来进行。[0080] 依赖于流动方向23.1/23.2地，第一压力接口21是第一液压泵19的高压侧，而第二压力接口22是第一液压泵19的低压侧，或者反过来。[0081] 第一压力接口21与第二液体接口15并且第二压力接口22与第三液体接口16分别经由液压线路24、25以流体导通方式连接。闭合的液压回路18中的液压液的预载可以例如通过未示出的、与压力接口21、22联接的压力源(例如馈送油泵)来产生。由于闭合的液压回路18的预载对于本领域技术人员是公知的，因此为了一目了然起见省略了对为此所需的部件的呈现。[0082] 为了向单作用缸2的第一液压有效面4加载以液压液7，设置有具有低压接口27和高压接口28的第二液压泵26，低压接口27以流体导通方式经由液压线路29与补偿容器30连接，而高压接口28以流体导通方式经由液压线路31与单作用缸2的第一液体接口6连接。[0083] 朝周围环境开放的补偿容器30容纳有液压液7，并且还以流体导通方式经由液压线路32与单作用缸2的第一液体接口6连接。在补偿容器30与单作用缸2之间的液压线路32中布置有二位二通换向阀33.1作为第一截止元件33。[0084] 最后，单作用缸2的活塞杆3和同步缸9的活塞杆12机械上借助耦联环节34彼此连接，使得这两个缸只同步运动。[0085] 在线性驱动系统1根据图1A在快程中移出时，第二液压有效面13经由第二液体接口15借助沿流动方向23.1工作的第一液压泵19被加载以液压液7，由此，使得同步缸9的活塞10沿移出方向8运动。经由耦联环节34与同步缸9的活塞杆12连接的单作用缸2的活塞杆3同样沿移出方向8运动，而其液压有效面4没有被加载以液压液7。液压液7通过打开的二位二通换向阀33.1从补偿容器30经由第一液体接口6进入到单作用缸2的缸腔5中(补充抽吸)。同样与第一液体接口6联接的第二液压泵26未激活。[0086] 在线性驱动系统1根据图1D在快程中移入时，第三液压有效面14经由第三液体接口16借助现在沿相反的流动方向23.2工作的第一液压泵19被加载以液压液7，由此，同步缸9的活塞10沿移入方向17运动。经由耦联环节34与同步缸9的活塞杆12连接的单作用缸2的活塞杆3也沿移入方向17运动，而其液压有效面4没有被加载以液压液7。液压液7通过打开的二位二通换向阀33.1从单作用缸2的缸腔5被排挤到补偿容器30中。与第一液体接口6联接的第二液压泵26未激活。[0087] 在线性驱动系统1根据图1B在动力程中移出时，单作用缸2的第一液压有效面4经由第一液体接口6借助激活的第二液压泵26被加载以液压液7，由此，使单作用缸2沿移出方向8运动。此外，在动力程中移出时，第一液压泵19还沿流动方向23.1被激活，从而经由第二液体接口15向同步缸9的第二液压有效面13加载以液压液7。同步缸与单作用缸2沿移出方向8同步地运动，单作用缸经由耦联环节34与该同步缸耦联。通过关闭的二位二通换向阀33.1防止了液压液7经由液压线路32流动到补偿容器30中。在动力程中移出时产生的力通过单作用缸2和沿移出方向8被加载的同步缸9的协同作用产生。[0088] 为了结束动力程，根据图1C，停用第一液压泵19和第二液压泵26，并且打开二位二通换向阀33.1，从而使液压液7能够从第一缸腔5经由液压线路32中的打开的二位二通换向阀33.1流动到补偿容器30中。[0089] 图2示出了具有单作用缸2的流体静力线性驱动系统1的第二实施例，该单作用缸被实施为柱塞缸。柱塞缸包括活塞杆3、第一液压有效面4和具有用于液压液7的第一液体接口6的第一缸腔5。由于单作用缸2实施为柱塞缸，使得活塞杆3同时也是活塞。活塞杆3的朝向缸室5的端侧是活塞面并且是液压有效的。[0090] 单作用缸2的第一液压有效面4能经由第一液体接口6沿移出方向8被加载以液压液7。[0091] 线性驱动系统1还具有同步缸9，该同步缸在活塞10的两侧上均具有活塞杆11、12。围着活塞杆11、12的呈环形的活塞面形成尺寸一致的第二液压有效面13和第三液压有面14。同步缸9具有第二液体接口15和第三液体接口16，其中，第二液体接口15通到活塞10左侧上的呈环形的第二缸腔35中，而第三液体接口16通到活塞10右侧上的呈环形的第三缸腔36中。[0092] 第二液压有效面13能经由第二液体接口15沿移出方向8被加载以液压液7。第三液压有效面14能经由第三液体接口16沿移入方向17被加载以液压液7。[0093] 处于预载压力下的闭合液压回路18包括同步缸9和具有第一和第二压力接口21、22的第一液压泵19。电动马达20以恒定的或可变的马达转速驱动液压泵19。如在根据图1的实施方式中那样，液压泵19优选是斜盘式结构类型的轴向活塞变量泵。[0094] 第一压力接口21与第二液体接口15并且第二压力接口22与第三液体接口16分别经由液压线路24、25以流体导通方式连接。闭合的液压回路18中的液压液的预载可以例如通过未示出的、与压力接口21、22联接的压力源来产生。[0095] 为了向单作用液压缸2的第一液压有效面4加载以液压液7，单作用缸2的第一液体接口6经由液压线路38以流体导通方式与第一液压泵19的第一压力接口21连接。在液压线路38中布置有实施为二位二通换向阀39.1的第二截止元件39。第二液压泵26的高压接口28经由液压线路31以流体导通方式与第一液压泵19的第二压力接口22连接。液压线路31中的止回阀40防止了液压液7朝第二液压泵26方向的回流。[0096] 第二液压泵26的低压接口27经由液压线路29以流体导通方式与补偿容器30连接。然而，与根据图1的实施方式不同的是，第二液压泵26的高压接口28不直接以流体导通方式与单作用缸2的第一液体接口6连接，而是间接地经由通过打开的二位二通换向阀39.1和沿流动方向23.1被激活的第一液压泵19释放的流路来连接。[0097] 朝周围环境开放的补偿容器30容纳有液压液7，并且还以流体导通方式经由液压线路32与单作用缸2的第一液体接口6连接。在补偿容器30与单作用缸2之间的液压线路32中布置有作为第一截止元件33的二位二通换向阀33.1。[0098] 最后，单作用缸2的活塞杆3和同步缸9的活塞杆12机械上借助耦联环节34彼此连接，使得这两个缸只同步运动。[0099] 在线性驱动系统1根据图2A在快程中移出时，第二液压有效面13经由第二液体接口15借助沿流动方向23.1工作的第一液压泵19被加载以液压液7，由此，使得同步缸9的活塞10沿移出方向8运动。经由耦联环节34与同步缸9的活塞杆12连接的单作用缸2的活塞杆3同样沿移出方向8运动，而其液压有效面4没有被加载以液压液7。液压液7通过打开的二位二通换向阀33.1从补偿容器30经由第一液体接口6进入到单作用缸2的缸腔5中(补充抽吸)。并未进行对单作用缸2的第一液压有效面4的加载，这是因为液压线路38中的二位二通换向阀39.1是关闭的。[0100] 在线性驱动系统1根据图2D在快程中移入时，第三液压有效面14经由第三液体接口16借助现在沿相反的流动方向23.2工作的第一液压泵19被加载以液压液7，由此，同步缸9的活塞10沿移入方向17运动。经由耦联环节34与同步缸9的活塞杆12连接的单作用缸2的活塞杆3同样沿移入方向17运动，而其液压有效面4没有被加载以液压液7。液压液7通过打开的二位二通换向阀33.1从单作用缸2的缸腔5被排挤到补偿容器30中。液压线路38中的二位二通换向阀39.1是关闭的。[0101] 在线性驱动系统1根据图2B在动力程中移出时，单作用缸2的第一液压有效面4经由第一液体接口6被加载以液压液7，由此，单作用缸2沿移出方向8运动。液压线路38中的二位二通换向阀39.1现在是打开的。第一液压泵19和第二液压泵26均被激活，并且沿一致的流动方向23.1朝单作用缸2的第一液体接口6的方向运送液压液7。被激活的第二液压泵26从补偿容器30中提供液压液7的所需的额外体积，以便经由第一液体接口6向单作用缸2的第一液压有效面4加载以液压液7，并且经由第二液体接口15还向同步缸9的第二液压有效面13加载以液压液7。同步缸9与单作用缸2沿移出方向8同步地运动，该单作用缸经由耦联环节34与该同步缸耦联。通过关闭的二位二通换向阀33.1防止液压液7经由液压线路32流动到补偿容器30中。[0102] 为了结束动力程，根据图2C，停用第一液压泵19和第二液压泵26，打开二位二通换向阀33.1并且关闭液压线路38中的二位二通换向阀39.1，从而使液压液7从第一缸腔5经由液压线路32中的打开的二位二通换向阀33.1流动到补偿容器30中。[0103] 图3示出了具有三面缸42的流体静力线性驱动系统1的第三实施例，该三面缸将图1和2的实施方式的单作用缸2和同步缸9的功能整合在一个结构组件中。三面缸42的在功能上与根据图1和2的实施方式一致的构件被设有一致的附图标记。三面缸42具有缸管43、在一个端侧上封闭缸管43的缸底部44、以及布置在相对置的端侧上的活塞杆引导部45。活塞杆引导部45沿轴向方向引导活塞杆46。在活塞杆46的一个端部上布置有呈环形的活塞47。从缸底部44有引导销48延伸进入到缸管43中。呈环形的活塞47围着引导销48，并且滑动式地沿着引导销48沿移出方向8和移入方向17引导。[0104] 活塞杆46具有呈盲孔形式的空腔49，该空腔从呈环形的活塞47中的中央的贯通部出发延伸进入到活塞杆46中，并且围着引导销48。[0105] 三面缸具有三个液压有效面4、13、14。第一液压有效面4由朝向缸底部44的第一呈环形的活塞面47.1形成，并且界定了第一呈环形的缸腔5。[0106] 第二液压有效面13由空腔49的与引导销48的端侧相对置的部分表面50形成。[0107] 第三液压有效面14由朝向活塞杆引导部45的第二呈环形的活塞面47.2形成。[0108] 第二呈环形的缸腔51由呈环形的活塞面47.2、活塞杆46的周面、缸管43的内面以及端侧由活塞杆引导部45形成。[0109] 第二和第三液压有效面13、14尺寸一致。[0110] 第一缸腔5具有第一液体接口6，三面缸42的液压有效面4能经由该第一液压接口沿移出方向8被加载以液压液7。[0111] 第二液压有效面13能经由第二液体接口15沿移出方向8被加载以液压液7。第二液体接口15位于缸底部44上。液压液7从缸底部经由流体通道52到达布置在引导销48的端侧上的排出开口。[0112] 第三液压有效面14能经由第三液体接口16沿移入方向17被加载以液压液7。第三液体接口16通到第二呈环形的缸腔51中。[0113] 第一液压有效面4能经由第一液体接口6沿移出方向8被加载以液压液7。[0114] 第二液压有效面13能经由第二液体接口15沿移出方向8被加载以液压液7。[0115] 第三液压有效面14能经由第三液体接口16沿移入方向17被加载以液压液7。[0116] 处于预载压力下的闭合的液压回路18包括第一液压泵19，其中，第一压力接口21经由液压线路24与第二液体接口15以流体导通方式连接，并且第二压力接口22经由液压线路25与第三液体接口16以流体导通方式连接。[0117] 电动马达20以恒定的或可变的马达转速驱动第一液压泵19。液压泵19优选是斜盘式结构类型的轴向活塞变量泵。通过调节斜盘能够使第一液压泵的体积流量无级地改变并变向。[0118] 闭合的液压回路18中的液压液的预载可以例如通过未示出的、与压力接口21、22联接的压力容器或经由外部的液压泵产生。[0119] 为了向三面缸42的第一液压有效面4加载以液压液7，设置有具有低压接口27和高压接口28的第二液压泵26。低压接口27以流体导通方式经由液压线路29与补偿容器30连接，而高压接口28以流体导通方式经由液压线路31与第一液体接口6连接。[0120] 朝周围环境开放的补偿容器30容纳有液压液7，并且还以流体导通方式经由液压线路32与三面缸42的第一液体接口6连接。在补偿容器30与第一液体接口6之间的液压线路32中布置有二位二通换向阀33.1作为第一截止元件33。[0121] 在线性驱动系统1根据图3A在快程中移出时，第二液压有效面13经由第二液体接口15借助沿流动方向23.1工作的第一液压泵19被加载以液压液7，由此，使呈环形的活塞47与活塞杆46一起沿移出方向8运动。液压有效面4在快程中不被加载以液压液7。液压液7通过打开的二位二通换向阀33.1从补偿容器30经由第一液体接口6进入到三面缸42的第一缸腔5中(补充抽吸)。同样与第一液体接口6联接的第二液压泵26未激活。[0122] 在线性驱动系统1根据图3D在快程中移入时，第三液压有效面14经由第三液体接口16借助现在沿相反的流动方向23.2工作的第一液压泵19被加载以液压液7，由此，呈环形的活塞47与活塞杆46一起沿移入方向17运动。液压有效面4不被加载以液压液7。液压液7通过打开的二位二通换向阀33.1从第一缸腔5被排挤到补偿容器30中。与第一液体接口6联接的第二液压泵26未激活。[0123] 在线性驱动系统1根据图3B在动力程中移出时，三面缸42的第一液压有效面4经由第一液体接口6借助激活的第二液压泵26被加载以液压液7，由此，使得三面缸42沿移出方向8运动。在动力程中移出时，此外，第一液压泵19还沿流动方向23.1被激活，从而使液压液7经由第二液体接口15被加载给第二液压有效面13。通过关闭的二位二通换向阀33.1防止液压液7从第一缸腔5经由液压线路32流动到补偿容器30中。在动力程中移出时产生的力由较大的第一液压有效面4和较小的第二液压有效面13的协同作用产生。[0124] 为了结束动力程，根据图3C，停用第一液压泵19和第二液压泵26，并且打开二位二通换向阀33.1，从而使来自第一缸腔5的液压液7能够经由液压线路32中的打开的二位二通换向阀33.1流动到补偿容器30中。[0125] 图4示出了具有三面缸42的流体静力线性驱动系统1的第四实施例，该三面缸将根据图1和2的实施方式的单作用缸2和同步缸9的功能整合在一个结构组件中。三面缸42与第三实施例的三面缸42相应地构建，从而为了避免重复参考图3中的阐述。在对三面缸42的液压供应方面是不同的，这将在下面更详细地阐述。该不同之处相应于第二实施例与第一实施例的不同之处。[0126] 为了向第一液压有效面4加载以液压液7，三面缸42的第一液体接口6经由液压线路38以流体导通方式与第一液压泵19的第一压力接口21连接。在液压线路38中布置有实施为二位二通换向阀39.1的第二截止元件39。第二液压泵26的高压接口28经由液压线路31以流体导通方式与第一液压泵19的第二压力接口22连接。液压线路31中的止回阀40防止了液压液7朝第二液压泵26方向的回流。[0127] 第二液压泵26的低压接口27经由液压线路29以流体导通方式与补偿容器30连接。但是，与根据图3有偏差地，第二液压泵26的高压接口28不是直接以流体导通方式与三面缸42的第一液体接口6连接，而是间接地经由通过打开的二位二通换向阀39.1和沿流动方向23.1激活的第一液压泵19释放的流路来连接。[0128] 朝周围环境开放的补偿容器30容纳有液压液7，并且以流体导通方式经由液压线路32与三面缸42的第一液体接口6连接。在液压线路32中布置有二位二通换向阀33.1。[0129] 当线性驱动系统1根据图4A在快程中移出时，第二液压有效面13经由第二液体接口15借助沿流动方向23.1工作的第一液压泵19被加载以液压液7，由此，使呈环形的活塞47与活塞杆46一起沿移出方向8运动。[0130] 液压液7通过打开的二位二通换向阀33.1从补偿容器30经由第一液体接口6进入到三面缸42的缸腔5中(补充抽吸)。并未进行对第一液压有效面4的加载，这是因为液压线路38中的二位二通换向阀39.1是关闭的。[0131] 当线性驱动系统1根据图4D在快程中移入时，第三液压有效面14经由第三液体接口16借助现在沿相反的流动方向23.2工作的第一液压泵19被加载以液压液7，由此，使得呈环形的活塞47与活塞杆46一起沿移入方向17运动。液压液7通过打开的二位二通换向阀33.1从三面缸4的缸腔5被排挤到补偿容器30中。液压线路38中的二位二通换向39.1是关闭的。[0132] 当线性驱动系统1根据图4B在动力程中移出时，第一液压有效面4经由第一液体接口6被加载以液压液7，由此，使得三面缸42沿移出方向8运动。液压线路38中的二位二通换向阀39.1现在是打开的。第一液压泵19和第二液压泵26均被激活，并且沿一致的流动方向23.1朝第一液体接口6的方向运送液压液7。被激活的第二液压泵26从补偿容器30中提供液压液7的所需的额外体积，以便经由第一液体接口6向三面缸42的第一液压有效面4加载以液压液7，并且还经由第二液体接口15向第二液压有效面13加载以液压液7。通过关闭的二位二通换向阀33.1防止液压液7经由液压线路32流动到补偿容器30中。[0133] 为了结束动力程，根据图4C，停用第一液压泵19和第二液压泵26，打开二位二通换向阀33.1，并且关闭液压线路38中的二位二通换向阀39.1，从而使液压液7从第一缸腔5经由液压线路32中的打开的二位二通换向阀33.1流动到补偿容器30中。[0134] 附图标记列表[0135] 1线性驱动系统[0136] 2单作用缸[0137] 3单作用缸的活塞杆[0138] 4第一液压有效面[0139] 5第一缸腔[0140] 6第一液体接口[0141] 7液压液[0142] 8移出方向[0143] 9同步缸[0144] 10 活塞[0145] 11 同步缸的活塞杆[0146] 12 同步缸的活塞杆[0147] 13 第二液压有效面[0148] 14 第三液压有效面[0149] 15 第二液体接口[0150] 16 第三液体接口[0151] 17 移入方向[0152] 18 闭合的液压回路[0153] 19 第一液压泵[0154] 20 电动马达[0155] 21 第一压力接口[0156] 22 第二压力接口[0157] 23.1 流动方向[0158] 23.2 相反的流动方向[0159] 24 液压线路[0160] 25 液压线路[0161] 26 第二液压泵[0162] 27 低压接口[0163] 28 高压接口[0164] 29 液压线路[0165] 30 补偿容器[0166] 31 液压线路[0167] 32 液压线路[0168] 33 第一截止元件[0169] 33.1 二位二通换向阀[0170] 34 耦联环节[0171] 35 第二缸腔[0172] 36 第三缸腔[0173] 38 液压线路[0174] 39 第二截止元件[0175] 39.1 二位二通换向阀[0176] 40 止回阀[0177] 41 液压线路[0178] 42 三面缸[0179] 43 缸管[0180] 44 缸底部[0181] 45 活塞杆引导部[0182] 46 活塞杆[0183] 47 呈环形的活塞[0184] 47.1 第一活塞面[0185] 47.2 第二活塞面[0186] 48 引导销[0187] 49 空腔[0188] 50 部分表面[0189] 51 第二缸腔[0190] 52 流体通道

专利地区：德国

专利申请日期：2020-04-24

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN112460083B