直列式活塞泵的制作方法

文档序号:24491900发布日期:2021-03-30 21:17阅读:107来源:国知局
直列式活塞泵的制作方法

本发明涉及一种直列式活塞泵,该直列式活塞泵优选为呈直列式活塞构造方式的液压容积泵。该直列式活塞泵包括至少两个柱塞单元,这些柱塞单元沿着驱动轴轴线的方向依次相继布置。



背景技术:

这种泵在大部分的应用中是必不可少的,例如用于使汽车的冷却剂循环运动,用于给风扇马达功能,在内燃机的油循环。而且在小型设备(例如小型挖土机)中也需要使用这种泵。

文献de19708597公开了一种吸气节流式的输送泵,并在此示出了对于直列式活塞泵的吸气节流的应用。

文献wo2010130495a1公开了一种直列式活塞泵,其驱动轴实施为曲轴。

因此,由现有技术可知具有凸轮轴的直列式活塞泵。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种直列式活塞泵,其尽可能是成本有利的,并且提供用于组装的广泛的灵活性而且由此提供尽可能高的功率密度。因此,应该利用本发明以简单的方式方法,使到达包括活塞的柱塞单元的流体流入能够调整,以此为基础能够提供一种用于控制和/或调节直列式活塞泵的装置。

该目的通过具有权利要求1的所有特征的直列式活塞泵来实现。这种泵具有结构有利的构造,并且是构造空间优化地实施。有利的设计方案在从属权利要求中给出。

本发明的直列式活塞泵包括:用于驱动的驱动轴,至少两个与驱动轴作用连接的活塞,这些活塞分别在活塞腔中能往复运动地布置,用于引导待泵送的流体的吸入连接部以及用于将待泵送的流体导出的高压连接部。另外,本发明的直列式活塞泵的至少两个活塞腔的每一个还包括至少两个阀,阀优选实施为止回阀。在第一阀(下文称为吸入阀)打开时,在吸入侧与活塞腔之间产生流体连接。在第二阀(下文称为高压止回阀)打开时,在活塞腔与高压侧之间产生流体连接。这种接下来要描述的部件组件以及同时还有功能组件在下文称为柱塞单元。

吸入阀在此与通过活塞在其容积中可改变的空间形成流体连接,并且用于,在一个活塞冲程中,该冲程导致该空间变大,由于低压,使流体可以从直列式活塞泵的吸入侧流入到该空间中,并且在活塞的压缩冲程期间,未处于压力下的流体回流到吸入侧。

高压止回阀在此与通过活塞在其容积中可改变的空间形成流体连接,并且用于,(i)在相同的柱塞单元的活塞的压缩冲程中,压缩的流体可以沿着高压出口的方向流出;(ii)在一个活塞冲程中,该冲程导致该空间变大,没有流体从直列式活塞泵的高压侧流入到该空间中;以及(iii)在活塞的压缩冲程期间,在另一柱塞单元中未处于压力下的流体回流到该空间中。

在本发明的直列式活塞泵的一个实施方式中,流体连接从吸入侧延伸经过吸入通道,该吸入通道可以由多个柱塞单元共同利用。可替换或可补充地,本发明的直列式活塞泵具有从高压通道到高压连接部的流体连接,该高压连接部可以由多个柱塞单元共同利用。

在一个变化方案中,本发明的直列式活塞泵在吸入连接部与直接与至少一个吸入阀流体连接的吸入通道之间具有设备,该设备布置成能够改变在吸入连接部与吸入通道之间的待泵送的流体的容积流。在另一个变化方案中,该设备紧邻直列式活塞泵,并且优选集成在直列式活塞泵中。

通过在吸入连接部与吸入通道之间布置的设备(可以实施为吸气节流阀),可以使待泵送的流体的导向至少一个柱塞单元的容积流以简单的方式和方法进行调整。该吸气节流阀可以在此通过调整最大开口(在开口处流体以尽可能小的压力损失流过吸气节流阀)转换为调整最大节流。优选,在调整最大节流中,没有发生流体连接的完全收缩,而是节流,该节流确保仍有一定的流体流过,以确保直列式活塞泵的自润滑,然而没有提供用于运行用电器的流体容积流。

在本发明的一个优选实施方案中可以设计成,经由节流作用的高度的调整可以通过相应构造的活塞的轴向位置来实现,该活塞可轴向移动地安装在阀壳体的相应构造的钻孔中。对此补充地,阀壳体具有对应的凹部,通过这些凹部,流体可以从吸入连接部引导至所述的活塞(下文称为阀活塞),并且引导至吸入通道。

在一个特别有利的实施方案中,用于将阀活塞引入到阀壳体的钻孔提供闭合元件的存在方案,闭合元件在装配后可以再次打开并且紧接着一次又一次闭合,而且即使在完全与直列式活塞泵构造在一起时也能从外面介入。

可替换或可补充地,吸气节流阀这样安装在其组装位置上,即,使阀活塞的纵向轴线尽可能平行于驱动轴轴线延伸。

吸气节流阀这样装入到吸入连接部和吸入通道的连接,即,使吸入连接部和吸入通道的连接横截面可以改变。在完全打开的位置提供最大连接横截面,从而对于存在的驱动轴的转速,使直列式活塞泵可以通过至少一个柱塞单元吸入最大量的待泵送的流体,柱塞单元经由吸气节流阀连接到吸入口。如果吸气节流阀朝向闭锁位置的方向增大移动,则在此期间由此通过至少一个柱塞单元可以吸入减少的待泵送的流体的量。

根据本发明的一个可选的变形方案可以设计成,能移动的阀活塞具有流动区域,该流动区域在活塞的纵向轴线上通过其直径变窄的区段形成,从而改变吸入连接部与吸入通道的连接的开度,其中,流动区域优选能够构造成环形空间。

此外根据本发明可以设计成,活塞是差动活塞,且具有至少两个直径不同的纵向区段,在其中的一个纵向区段中布置流动区域,其中,优选所述至少两个直径不同的纵向区段在制造过程中首先作为各自的坯件进行加工。

根据本发明还可以设计成,在阀活塞上可以沿其轴向方向作用至少两个力,这些力完全相反指向。如果仅具有两个力,其中一个力有利于阀活塞在较宽开口的位置的运动或保持,与此相对,另一个力有利于阀活塞在较小开口的位置的运动或保持。

特别是,两个力中的一个通过压力弹簧产生,阀活塞支撑在该压力弹簧上。在此优选指的是具有较大直径的纵向区段的敞开的端侧。在此,还可以使合力通过使用多个弹簧来实现,这些弹簧在阀活塞上产生各自的力,这些力在相同的方向作用。在此不是必须的,所有弹簧都是压力弹簧。

由此根据本发明可以设计成,阀壳体具有相应的钻孔,经由该钻孔实现到位于阀活塞上的控制面的流体连接,由此可以将控制压力施加到阀活塞上。优选地,这种控制面位于具有较小直径的纵向区段的敞开的端侧。可替换或可补充地,控制压力是这样的压力水平,该压力水平在与高压水平的固定关联中位于直列式活塞泵的高压连接部上或位于高压通道上。同样地,控制压力还可以另外提供的压力水平,该压力水平在外部影响下来自所述高压水平,也就是说,由此降低的高压水平。此外,由本发明直列式活塞泵引导的控制压力可以从另外的压力源产生或者提供,由此至少最初不依赖于本发明的直列式活塞泵所处的高压水平。

在本发明的一个优选实施方案中,阀活塞具有至少一个控制面,这样定向,使得在此引导的控制压力产生这样的力,该力与至少一个弹簧的恢复力反向,阀活塞支撑在该弹簧上。

在本发明直列式活塞泵的一个优选实施方案中可以设计成,阀活塞的设有流动区域的纵向区段具有沿着活塞的移动方向延伸的泄漏通道,从而能够使由控制压力钻孔带来的泄漏流体引出;同时,泄漏流体从当前的活塞钻孔的内部容积引出,这在闭合元件相对一侧上。由此,这样的泄漏通道还可以用于阀活塞的移动运动的缓冲。

优选,吸气节流阀具有阀活塞的至少一个端部贴靠位置,并且优选具有两个端部贴靠位置,由此使最大和/或最小的节流可重复地限定。在一个优选的实施方案中,弹簧的与阀活塞相对的一端与活塞钻孔的闭合元件共同作用,该闭合元件通过用作阀活塞的移动运动的端部贴靠,其中,优选闭合元件为锁止螺栓。可替换或可补充地,活塞钻孔可以在阀壳体中具有台阶,该台阶用作阀活塞的台阶的止挡部。

根据本发明另一可选的变形方案可以设计成,阀活塞装配多个弹簧,这些弹簧产生持久的或仅在阀活塞的内部确定的位置区域产生力作用。在此还可行的是,在具有两个弹簧的情况下,在与阀活塞力锁合时产生沿各自不同的轴向方向的力。

本发明包括阀活塞的多个控制面的存在方案,这些控制面可以施加相同或不同的压力水平,并且这些控制面可以相同或不同的定向方式定向。

可替换或可补充地可以设计成,阀活塞可以通过至少一个另外产生的沿轴向作用的力进行加载,例如通过伺服电机、比例磁铁等。

对此可以设计成,驱动轴实施为具有单叶凸轮或多叶凸轮的凸轮轴、实施为曲轴或偏心轴。

另外可以设计成,活塞相对于纵向轴线旋转对称地构造。活塞可以具有直径较大的第一区段和直径较小的第二区段,该第一区段具有收缩部,第二区段从该第一区段离开。

另外可以设计成,本发明的直列式活塞泵具有多个开口,开口也可作为高压连接部使用。在此的可行方案是,其中一个开口用作高压连接部,与此相对,其他的开口高压密封地闭合。可替换或可补充地可以设计成,本发明的直列式活塞泵具有多个开口,开口也可作为吸入连接部使用。在此的可行方案是,其中一个开口用作吸入连接部,与此相对,其他的开口压力密封地闭合。

根据本发明的一个可选的变形方案可以设计成,待泵送的流体通过各个活塞产生的容积流在下游没有完全彼此联合或根本没有彼此联合,而是经由至少两个分离的高压出口从泵导出。

通常,在存在多个高压出口的情况下,这些容积流在柱塞单元的下游彼此流体连接。当两个用电器在其高压侧相互流体分离时,该方案对于连接多个高压出口的用电器是有利的。可行方案是,由多个高压连接部已经彼此分离的容积流在各自分离的液压用电器和/或开关阀的高压入口上作为部分容积流引导,开关阀可以在其出口处以可选择的方式提供这些部分容积流之一或是基于这些部分容积流的容积流总和。优选,这些部分容积流(是容积流总和的组成部分)的选择可以经过遥测数据交换在开关阀上预设。

由此在本发明的直列式活塞泵中设有至少一个通道分离器,其在高压通道中使相关的出口彼此流体分离。因此,多个连接到高压出口的液压用电器具有其各自对应的柱塞单元,该用电器的出口容积流或液压输出功率可以不做另外要求。在将单独的部分容积流引导至一个开关阀的情况下,其多个高压入口分别通过各自对应的柱塞单元产生容积流。

此外根据本发明的一个优选变形方案可以设计成,待泵送的流体通过各个柱塞单元产生的容积流在下游通过以可选的方式设置的至少一个通道分离器而转换,该通道分离器插入到高压通道中。

根据需要,该通道分离器也可以在直列式活塞泵组合成一体时插入,由此其使用的灵活性较高。

根据本发明可以设计成,至少两个活塞具有不同的直径。通过设置多个不同的直径,可以根据需求考虑不同的用电器,用电器连接在泵的不同的高压出口上。在此,包含活塞的钻孔可以与各个活塞直径相匹配,或者对于具有较大直径的那些钻孔分别设置用于与活塞直径相匹配的运行轴套。

对于采用这样的通道分离器可替代或可补充地,关于待泵送的流体的流动方向,本发明的直列式活塞泵可以在其基本结构中在下游具有与进入柱塞单元分离的、也就是彼此密封隔离的、直到各个高压出口的流动路径。

通过在直列式活塞泵的高压侧上的通道分离以及在这种开关阀的部分容积流的单独引导相结合,由此实现了,其自身提供了输出容积流,输出容积流是可变的,存在不同的求和方式的可能性,这些求和方式可以由所述的部分容积流算出,从而存在可变的输出容积流的可能性(即使在恒定的驱动轴转速的情况下以及恒定的设备调整的情况下,通过该设备调整待泵送的流体的可引导到至少一个柱塞单元的容积流)。而且在此,可变性限制于特定离散值之间的选择可能性,并且不用连续调整容积流;当然以相对较小的消耗。那么最后,容积流的这样的调整当然也是可行的,即,直列式活塞泵在恒定的转速条件下运行,或仅能在恒定的转速条件下运行,不用操作所述的设备或甚至不要这样的设备(通过该设备在吸入侧调整待泵送的流体可引导的容积流)。

另外可以设计成,驱动轴经由主驱动器驱动,优选为内燃机或电机,内燃机或电机优选通过传动机构连接到驱动轴上。

根据另一可选的变形方案可以设计成,设有开关阀,该开关阀使离开直列式活塞泵的至少两个分离的高压出口以可选的方式相互联合,并且在集合出口处给出通过联合产生的容积流,或者在两个入口侧可选其一引导的部分容积流。由此可以产生变化大的容积流,该变化性仍会提高,这是因为泵的至少两个高压出口的容积流由于相应的柱塞单元的不同的活塞直径而不同。本领域技术人员明白,本发明并不局限于两个高压出口以及相应的开关阀上的入口。

本发明还提供一种用于控制或调节根据本发明的直列式活塞泵的方法,特别是输出容积流、功率和转矩。可以设计成,输出容积流根据驱动轴的转速和/或设备的开度、通过待泵送的流体在吸入侧的引入量能够发生变化;和/或开关阀,其实现了部分容积流的变化的总和,这些部分容积流可以在本发明的直列式活塞泵的相互分离的单元中产生。

用于控制或调节根据本发明的直列式活塞泵(特别是输出容积流、功率和转矩)的本发明方法的一个变形方案中,根据驱动轴的转速,在没有或优选完全打开吸气节流阀的情况下,调节参数是可变的。

在一个扩展方案中,用于控制或调节本发明的直列式活塞泵的输出容积流、功率或转矩的方法采用一设备,通过该设备调整待泵送的流体可引导至吸入侧的容积流,其自身可以通过致动器调整,该致动器又获取来自控制器的控制信号。在一个优选的变化方案中,控制器获取关于另一单元的至少一个第二信息或者是该单元的输入信号,该另一单元向本发明的直列式活塞泵输入机械功率,和/或获得所述直列式活塞泵的液压功率。对于该变化方案可替换或可补充地,向控制器输入本发明的直列式活塞泵的至少一个运行参数。

此外,本发明还涉及一种用于控制或调节直列式活塞泵(特别是输出容积流、功率和转矩)的方法,其中,直列式活塞泵具有至少两个彼此分离的高压出口,并因此可以通过至少两个彼此分离的容积流,容积流可以分别导入到一个开关阀的分隔开的高压入口中。在此设置,可控制的开关阀为此提供输出容积流,在参数方面具有入口容积流的可能的总和任意之一,而且在自由度方面是可变的。

在一个扩展方案中,用于控制或调节本发明的直列式活塞泵的输出容积流、功率或转矩的方法采用一开关阀,该开关阀可以经由遥测数据交换、优选经由集成在开关阀中的致动器进行调整,致动器又获取来自控制器的控制信号。在优选的变化方案中,控制器获取关于另一单元的至少一个第二信息或者是该单元的输入信号,该另一单元向本发明的直列式活塞泵输入机械功率,和/或获得直列式活塞泵的液压功率。对于该变化方案可替换或可补充地,向控制器输入直列式活塞泵的至少一个运行参数。

附图说明

根据以下附图说明阐述其他特征、特点和优势。其中示出了:

图1示出了本发明的直列式活塞泵横向于驱动轴轴线的截面示意图;

图2示出了本发明的直列式活塞泵沿着驱动轴轴线的截面示意图;

图3示出了本发明的直列式活塞泵的立体图;

图4示出了本发明的直列式活塞泵穿过顶盖壳体部件的截面示意图,其中,吸气节流阀的位于其中的阀活塞是敞开的;

图5示出了直列式活塞泵的对中元件的立体图;

图6示出了本发明的直列式活塞泵穿过顶盖壳体部件的截面示意图,吸气节流阀的位于其中;

图7示出了图6的阀活塞的具有环形空间的第一纵向区段的放大视图,该阀活塞具有环形空间;

图8示出了用于通过电机控制或调节直列式活塞泵的一个实施例的示意图;

图9示出了在吸气节流阀中作用的元件的一个实施例的示意图;

图10示出了在控制元件的区域中作用的元件的另一示意图;以及

图11示出了用于说明一个调节直列式活塞泵的应用示例的框图;

图12示出了本发明的直列式活塞泵具有两个流体相互分离的出口连接部的示意图;

图13示出了本发明的装置的示意图,其中通过开关阀产生可变的容积流。

具体实施方式

图1示出了本发明的直列式活塞泵1的一个实施例的截面图。

已知的柱塞单元,其包括活塞3,活塞压缩待泵送经过第一止回阀(作为吸入阀11示出)导入到油密封空间中的流体,并且使流体经由第二止回阀(作为高压止回阀10示出)送出。在此,多个柱塞单元沿着驱动轴轴线4的方向依次相继布置。每个活塞3都与驱动轴2相互作用,由此布置成,使活塞的纵向轴线尽可能径向相对于驱动轴轴线4定向。直列式活塞泵1优选包括三个壳体部件6、8、13。下部的壳体部件6(下文称为基部壳体部件6)容纳驱动轴2的置于泵内部的部分、活塞3以及在相应的柱塞单元的高压侧的高压止回阀10(出口阀)。油密封空间包括柱塞单元中的被待输送的流体填充的整个容积,填充的程度是使该柱塞单元的吸入阀11和高压止回阀10密封。

上部的壳体部件8(也称为顶盖壳体部件8)包含吸入阀11(入口阀)。两个壳体部件6、8经由平面的且优选经由平坦的接触区域9相互限定。

例如,可以针对由直列式活塞泵1输送的流体的容积流的特定传动转速配置控制元件12,其方式是限定到达直列式活塞泵1的流体的吸入侧的流入。直列式活塞泵1具有优选设计的构造,并且结构优化地实施。

如可以进一步在图1了解到,活塞3可往返运动地容纳在活塞腔5中,该活塞腔部分地设置在顶盖壳体部件8和基部壳体部件6中。在该实施例中,活塞3具有中央布置的销31,该销插入到顶盖壳体部件8中。通过设有凸轮的驱动轴2以及支撑在活塞3上的弹簧32的旋转,实现了活塞3的向上和向下运动。

此外还可以看到安装法兰部件13,借助该安装法兰部件可以使直列式活塞泵1固定在一未示出的元件上。

接下来是直列式活塞泵1的工作流程。首先,经由吸入阀11使待泵送的流体流入到油密封空间中,这是因为活塞3在由上止点至下止点的路径上运动。支撑在活塞3上的弹簧32用于使活塞3运动到下止点,从而确保在活塞3和驱动轴2之间的持续作用连接。由于活塞运动造成油密封空间的增大以及由此导致的低压,从而使吸入阀11对抗弹簧16的预压力过度到其打开位置,这导致待泵送的流体进入或吸入到油密封空间中。在该过程中,高压止回阀10位于其闭锁位置。

在活塞3从下止点到上止点的运动中,油密封空间中的压力增大,吸入阀关闭,在高压环境中的流体经由这时打开的高压止回阀10流到直列式活塞泵1的高压侧。

图2示出了在驱动轴2的所考察的实施例沿纵向方向的截面图,由此可以了解到柱塞单元的布置。各个纵向轴线尽可能径向相对于驱动轴轴线4定向的若干活塞3沿着驱动轴2的纵向方向依次相继布置,并且这些活塞分别与驱动轴2的独特成型的区段共同作用,从而实现流体的连续输送。

可以了解到,示出的三个几何构造上依次相继布置的柱塞单元向上游连接到一个共同的吸入通道40,待输送的流体从该吸入通道经由各个吸入阀11输送到对应的油密封空间中。在活塞3从下止点到上止点的运动中,没有流体从相关的油密封空间到达吸入通道40中,因为吸入阀-冲杆111通过由弹簧16产生的力而迫进到闭合位置。

弹簧16与吸入阀-冲杆111的力锁合以及弹簧32与活塞3的力锁合这样实现,即,两个弹簧16、32支撑在对中元件15上,该对中元件刚性地布置在形成活塞腔5的凹部中。因此,弹簧16、32在对中元件15上的支撑提供了这样的前提条件,使得活塞3经由弹簧32压到驱动轴2的凸轮上,并且在油密封空间中存在低压时经由弹簧16使吸入阀-冲杆111压在其贴靠面上以关闭吸入阀11。

在此,对中元件15可以完全插入到顶盖壳体部件8中并通过基部壳体部件6固定在其中。

在图2中进一步了解到,存在一个固定在基部壳体部件6上的安装法兰部件13,该安装法兰部件使驱动轴2对中并且具有这样的开口,通过该开口使驱动轴2的位于基部壳体部件6外的端部区段直接向外引导。在所示的实施例中,当法兰部件13去掉时,驱动轴2可以从基部壳体部件6扩建和安装。这里仅经由安装法兰部件13实现到驱动轴2的介入。

本发明包括一个改进方案,还可以通过基部壳体部件6的圆柱型的壳体区段的远离法兰安装部件13的顶盖侧实现介入(未在图中示出)。这可以通过对基部壳体部件6的附加改造或相应的结构设计来实现。一个相应的备选方案可以这样实现,即,在提到的基部壳体部件6的顶盖侧经由一个实施为单独构件的顶盖可以闭合和打开。只要满足由该顶盖闭合的基部壳体部件6的开口直径大小合适,驱动轴2就还可以通过该开口安装到基部壳体部件6中或扩建。然后,安装法兰部件13可以在直列式活塞泵1的前侧与基部壳体部件6一件式地连接,在该前侧上存在驱动轴啮合部以驱动该直列式活塞泵1。由此在该实施方式(以提到的顶盖闭合的实施方式)中,基部壳体部件6可以这样实施,即,使沿着相反方向布置的第二直列式活塞泵1可以与第一直列式活塞泵背对背螺纹连接,并且通过一个相应的啮合实现两个驱动轴2的抗旋转的耦联,其中,基部壳体部件6的形式这样实现,即,还通过两个相互固定的基部壳体部件6遮盖住驱动轴啮合部。在这样的扩建中,两个构造于彼此上的直列式活塞泵的两个驱动轴腔室形成一个共同的容积。两个基部壳体部件6的接触区域通过密封系统封闭。

图3示出了直列式活塞泵1的立体图,由该图可以了解到三部件的壳体构造。顶盖壳体部件8安置在基部壳体部件6上,该基部壳体部件又与安装法兰部件13连接。

直列式活塞泵1的高压连接部20在此可以布置在基部壳体部件6的与安装法兰部件13相对的一侧上。

根据一个替代的配置方案,然而安装法兰部件13相对于图2的实施例还可以与高压连接部20设置在相同的一侧,其中,接下来,驱动侧的驱动轴区段优选通过与基部壳体部件6一体成型的开口区域和对中区域向外引导,安装法兰部件13在安装到基部壳体部件6的状态下遮盖驱动轴2的从动侧部分,而在拆卸的状态下使驱动轴2的端部区段暴露,由此实现了与其他待安装构件的驱动轴的连接。在此所述的待安装构件可以是相同构造的直列式活塞泵,或其他类型的液压泵,或电动机械等。

图4示出了设置在顶盖壳体部件8中的截面91俯视图,该图示出了吸气节流阀的活塞孔和阀活塞124。沿着吸入连接部18的暴露的流动路径可以看到环形空间,流体经过该环形空间到达吸入通道40。还可以看到三个导入孔,通过导入孔在打开的吸入阀11处,流体可以从吸入通道40到达活塞腔5中。在导入孔与吸入通道40之间存在流体连接,在打开吸气节流阀时,该流体连接延续到吸入连接部18。该吸气节流阀在此可以根据其位置影响待输送的流体到吸入管道中的流入量。

吸入连接部18在此不用必须如图所示布置在顶盖壳体部件8的侧壁上,而是还可以位于另一表面侧,亦或是其上侧。还可行的是,具有多个开口,其中的一个开口可以作为吸入连接部18,其他开口可以闭合。优选该一个开口或这些开口位于侧壁上和/或壳体部件8的上侧。

图5是对中元件15的立体图,对中元件包括内部的环形元件153和与之相对的外部的环形元件152,其中,内部的环形元件153和外部的环形元件152相对彼此同轴设置。两个环形元件152、153在此与连接片158连接,其中,内部的环形元件153在其内部具有向内指向的法兰区域154,在该法兰区域上支撑用于阀冲杆的弹簧16。中央的凹部155在相应的冲程条件下可以通过活塞3的销31穿透。

此外可确认的是,驱动轴2可替换地实施为曲轴或偏心轴,其中,活塞3与其间接地作用连接。如果驱动轴2实施为凸轮轴,则处于经济原因优选直接的作用连接。直接连接的意思是,活塞3的端面直接接触到其相对而置的凸轮。在活塞3上可固定有导轮,至少优选为球轴承,必要时可以是滑动元件,经由该导轮实现在转动的凸轮上的滚动或是滑动。然后在活塞3与驱动轴2之间形成间接的作用连接。

流体特别可以是油或液压油。为了增加可读性,在下面的说明中,与流体相关的称呼,采用术语:油压、油流、油量、油温、油质量、油箱、油-止点容积、油密封件等。这并不意味着仅限于油作为流体。

任一柱塞单元包括入口侧的优选实施为止回阀的入口阀(作为吸入阀11示出)、活塞3以及位于高压侧的作为出口阀的止回阀(作为高压止回阀示出)。图中所示的直列式活塞泵1具有三个柱塞单元并装配有一个凸轮轴2,该凸轮轴具有双凸轮(参照图1)。这三个柱塞单元输送流体(在此可以指的是油)到直列式活塞泵1的一个共同的高压连接部17。

通过弹簧32实现了使活塞3即使在吸入运转时也支撑在与其对置的凸轮上。因为在该实施例中采用双凸轮,所以在驱动轴2的一个全回转过程中实现活塞3的两次升降过程。如果在凸轮轴旋转的过程中,观察到的活塞3从ot(上止点)运动到ut(下止点),则通过观察到的柱塞单元的油密封空间的容积增大提供了低压。由于在吸入侧的较高的油压,吸入阀11打开,由此使油循环离开油箱并且朝所观察的柱塞单元的油密封空间的方向流畅地引入。在超过ut之后(下止点),作为活塞3在其容纳凹部7中的持续不断的浸入的结果,油密封空间的容积减小。由此在所观察的柱塞单元中的导致的、包含在油密封空间中的油量的压力升高造成吸入阀11关闭。在进一步地压力升高之后,所观察的柱塞单元的高压止回阀10打开。各个柱塞单元的两个止回阀进一步作用,使得不同的柱塞单元没有彼此干扰;以避免,由一个柱塞单元带到高压水平的油经过相邻的柱塞单元到达吸入侧。

还可以通过使用偏心轴或曲轴,实现一个柱塞单元的两个止回阀的活塞运动与开关状态之间的类似的作用关系。

安装在壳体中的用于一个柱塞单元的吸入阀11和活塞3的构件优选具有一条假想的共同的纵向轴线71,该纵向轴线径向朝向驱动轴轴线4定向(参考图2)。

在此涉及到以下构件:活塞3、弹簧32、吸入阀-冲杆111、弹簧16和对中元件15。纵向轴线71同样是形成活塞腔5的凹陷部的纵向轴线以及与该凹陷部连接的活塞的容纳凹部7的纵向轴线。所述的凹陷部延伸经过壳体部件6、8并且如前述容纳其中。

吸入阀-冲杆111可以是顶针的形状。活塞3可以沿着其侧面在容纳凹部7中引导,并且优选实施为空心活塞。在一个特别优选的实施方式中,活塞在与驱动轴2相对的一侧具有中央的销31,销的纵向长度超过活塞壁的纵向长度。由此在活塞3的内部存在有弹簧32的一部分。环形空间的下端部终止在活塞3的内底部上,弹簧32的端部支撑在该活塞的内底部上。弹簧32的与之相对的区域伸出超过该环形空间的敞开的上侧。弹簧32在此的端部支撑在对中元件15上。图5中可以看到这种对中元件15的一个可以了解到细节的实施方式并且在下文进行阐述。当弹簧32以其最小长度被压缩时,可以使该弹簧几乎完全位于活塞3的环形空间中,该最小长度可以是在其安装的状态下出现。该环形空间的横截面必须相应宽地定尺寸,以不妨碍弹簧32的运动,然而还应该尽可能地小,以尽量严格限制油-死点容积。

吸入阀-冲杆111的杆状区段具有内直径,该内直径与对中元件15的内壁153的外直径相匹配,由此实现吸入阀-冲杆111的引导。在对中元件15的内壁153的内侧具有凸台或支撑面158,在该凸台或该支撑面上可以支撑弹簧16。弹簧16的相对的端侧支撑在吸入阀-冲杆111的盲孔底部。弹簧16的弹簧常数基本小于弹簧32的弹簧常数。弹簧16必须在仅仅很小的低压(指的是在柱塞空间的容积增大时相对于油箱内的压力水平)条件下已经相应地最大程度地压缩,以释放在吸入阀11处的流动横截面。如已经提及到的,弹簧32必须通过一个相应较高的恢复力来确保,活塞3的冲压面即使在ut位置也被压在凸轮轮廓上。

在直列式活塞泵1运行时,活塞3和吸入阀-冲杆111的运动沿着假想的纵向轴线71的方向进行。

在一个优选的实施方式中,活塞3的销31如此实施,即,该销在ot位置填充吸入阀-冲杆111的保持自由的盲孔容积的尽可能大的份额(参见图1)。由此,使吸入阀-冲杆111的盲孔中的交替被销31填充和未填充的部分容积用于实现油密封。此外,当活塞3从ut朝ot方向运动时,靠近吸入阀-冲杆111的盲孔底部的销端部有利于吸入阀11的快速关闭。

在高压止回阀10的冲杆上作用三个力(参考图1)。该冲杆提供一个支撑面用于直列式活塞泵1的高压通道17中的流体。在相同的方向上,也就是高压止回阀10的闭锁方向,作用有其弹簧的恢复力。只要是在所观察的油密封空间中的油压足够大,沿高压止回阀10的流通方向作用的力就足够大到打开该高压止回阀。一旦高压止回阀10打开,该柱塞单元就提供液压功率,该液压功率通过高压通道17和直列式活塞泵1的高压连接部20来释放。

在高压止回阀10处的冲杆引导与在吸入阀11处类似地实现。与安装在壳体8中的吸入阀11不同的是,对于高压止回阀10的实施例,在壳体6中分别安装有如图1的附加构件,由此使高压止回阀10沿着闭锁方向高压密封。

对于每个柱塞单元都有一个截面,通过该截面,使穿过活塞3的纵剖面、同时穿过吸入阀11的中央纵剖面、以及还有穿过高压止回阀10的中央纵剖面都被暴露。该截面和驱动轴2的轴线优选相互垂直。

在任一柱塞单元中,用于活塞3的容纳凹部7的中央轴线与用于高压止回阀10的孔的中央轴线以15°和60°之间的角度范围设置,优选25°和45°之间的角度范围。

锐角实现了直列式活塞泵1的较小的宽度尺寸以及直到一个已知的范围,直列式活塞泵1的功率密度的提高;并且(对于直列式活塞泵1在具体的驱动组件上、例如在内燃机的动力输出装置上或者在多回路机组上的安装性能可能起到决定性作用的是)还要求带到高压水平的流体的油路的强烈回转。所以,锐角尤其是不利的,因为强烈回转导致较高的压力损失。特别尤其,锐角还由于提高了直列式活塞泵1的结构高度而是不利的。

在阀10、11中的对中元件提供了显著贡献,即,使作为实施例示出的直列式活塞泵1的构造能够容易保持。

而且,对中元件15的由图5立体地示出的实施例具有相对简单的构造。其底部具有圆盘型的形式,该圆盘具有两个肾形的开口以及一个中央定位的圆形开口155。此外,对中元件15具有两个呈同心圆形式的壁部区域153、152。如可以了解到,这样的对中元件15由圆形材料大部分作为旋转件通过独特的加紧过程而制成。仅仅是肾形开口的加工必须另外进行,例如通过铣削。

在该实施例中,每个柱塞单元装有两个对中元件15(每个阀10、11)。在这种构型中,在吸入阀11的区域中使用的对中元件15可以实施成与在高压止回阀10中使用的对中元件15一样。当然,由于所要求的构造空间的限制,在高压止回阀10的区域中优选比吸入阀11的区域中更小尺寸的对中元件15,因为在吸入区域中具有较小的流动横截面,也就是说,在低压区域中能够明显察觉比在高压区域中更为不利。

在对中元件15的由图5示出的立体视图中,两个肾形区域分别是流动横截面的一组成部分并且沿着流动路径具有局部的狭窄部。如可以轻易了解到,对中元件15的外直径减小(在保持其他与该尺寸不相关的尺寸的情况下)导致两个肾形的流动横截面的减小。

优选,根据本发明的直列式活塞泵1的壳体由基部壳体部件6和顶盖壳体部件8以及第三安装法兰部件13构成(参考图2)。

基部壳体部件6可以近似具有两个组装在一起的几何基本体的形式,并且其中一个是圆柱形,一个是立方体。在该设计方案中,驱动轴2及其轴承(在该实施例中正好是一个轴承)位于圆柱形的部分区域的内部,与此相对,立方体的部分区域的内部容积容纳直列式活塞泵1的活塞3和高压止回阀10以及高压连接部20。

顶盖壳体部件8可以近似具有立方体的形式。在该顶盖壳体部件上有吸入连接部18,而在该顶盖壳体部件8的内部容积中具有吸入阀11。此外,可以在顶盖壳体部件8中安置设备12的用于调节或控制直列式活塞泵1的部分。优选这样的设备12是吸气节流阀。在图4所示的实施例中示出了,用于该吸气节流阀的安装在其孔中的阀活塞124的仅一个优选的实施方式。吸气节流阀对于技术人员是普遍公知的。

壳体部件6和8通过接触区域9的面式贴合而直接相互接触,或是通过密封元件19间接接触。特别优选地涉及,该平面式设计位于层面e1上,该层面平行于驱动轴2延伸。尤其特别优选地,在数学表述的意义上,沿着用于活塞3的一个或每个容纳凹部7的纵向轴线71的矢量是相对于层面e1的法线向量。

在泵壳体的第一变化方案中,在驱动轴2向外引导的一侧上的基部壳体部件6的圆柱形的局部截面没有覆盖面。

泵壳体的这里的封闭负责作为安装法兰部件13示出的构件,该构件(如其名称所述)实施成法兰形式,并且安装在基部壳体部件6上,在此优选平面式地置于基部壳体部件6的柱形壁的端侧上。

从基部壳体部件6、在其出口侧,使驱动轴2通过安装法兰部件13对中,并且经由位于其中的纵向开口向外引导,以及在该驱动轴的纵向区域中通过安装在安装法兰部件13中的前端的驱动轴轴承48支撑。

在基部壳体部件6处,圆柱形的局部区域的封闭的顶盖侧这样成型,即,使安装的驱动轴2优选通过直接在其上固定的后端的驱动轴轴承49容纳。至少在该具有相对较少活塞数量的直列式活塞泵1处,没有其他的驱动轴轴承。作为驱动轴轴承可以采用滚动或滑动轴承。优选这样的滑动轴承,使其能够吸收径向和轴向力,并且作为推力滑动轴承示出。

通过驱动轴2的纵向端部上的直径逐渐变细,能够以简单的方式,使该驱动轴的支撑通过前端的驱动轴轴承48(优选固定在安装法兰部件13上)以及通过后端的驱动轴轴承49(优选固定在基部壳体部件6上)来实现。

在安装法兰部件13与基部壳体部件6之间的密封借助密封件b,例如o型环,来实现。在安装法兰部件13与驱动轴2之间的密封借助密封件a,例如通过具有密封唇的密封环,来实现(参见图2)。

基部壳体部件6在圆柱形局部区域的敞开的端侧具有多个直立穿孔的夹板,多个夹板与柱形壁在这样的层面上齐平,该层面设置为安装法兰部件13的贴靠面。

基部壳体部件6的立方体形式的区域优选这样实施,即,该区域包围圆柱形区域的尽可能少的周围。所述的夹板的孔图可以从已有的孔、在安装法兰部件13的制成过程中从内部加工成型,尤其是,当安装法兰部件13作为铸造件制造时。

在优选的实施方案中,所述的孔图一再地带到安装法兰部件13的周围。以这种方式提供一种直列式活塞泵1,其即使在其他的作为原本设计/主要设计的安装位置中也能够在没有过高的附加消耗的情况下进行装配。直列式活塞泵1是在与单个构件匹配的条件下(即,改装安装法兰部件13的情况下或针对不同的组装调节选择其他法兰类型的情况下)都可用的,对此使直列式活塞泵1的所有其他构件都能够不变地保持。(例如,可以替换附图所示的其中具有sae-a型法兰的实施例,而采用sae-b型法兰。)

对于基部壳体部件6可以有利的是,其圆柱形的壳体区域在其封闭的纵向端部的端部区域中几何结构进一步扩展,作为驱动轴2的支撑结构来实现。如果提供了这样的构造空间,那么基部壳体部件6的纵向端部上的相应的顶盖面可以去掉,并且安装另一个直列式活塞泵,也就是说,实现两个直列式活塞泵的一个串联布置方案。基部壳体部件6的改装涉及另一个直列式活塞泵1的安装。两个液压泵的驱动机构的耦联例如可以通过一个驱动轴啮合机构实现。替代一个构造相同的直列式活塞泵1,当然还可以设置一个完全其他构造的液压泵的旋转从动件、空气压缩机的旋转从动件或电机的旋转从动件等。

只要是如上文所述构造的泵壳体,对于安装法兰部件13都可以优选采用铝或是含铝的合金。

在附图未示出的另一变化方案中,直列式活塞泵1的整个法兰区域直接位于基部壳体部件6上,这样尽管严格限制了“能够适应在不同构造空间关系的灵活性”,然而在去掉作为附加的独立构件的安装法兰部件13的情况下且不需要提高基部壳体部件6的制造消耗就能够实现两个直列式活塞泵1的串联布置的简单构造。在该实施方案中,安装法兰与基部壳体部件一体式连接,该安装法兰位于直列式活塞泵1的有驱动轴2向外引导的一侧。驱动轴2的对中、前端的驱动轴轴承48以及密封件b的容纳由此处于基部壳体部件6中。密封件b可以去掉。驱动轴2的安装和扩建经由驱动轴腔室的开口向外引导,该开口位于与基部壳体部件6相对的一侧。在安装驱动轴2时,该开口通过顶盖形式的安装部件封闭。优选地,该基部壳体部件6这样构成,即,使沿着相反方向布置的另一基部壳体部件6可以与该基部壳体部件背对背螺纹连接。如果以这种方式改造成两个直列式活塞泵1的串联布置,则两个驱动轴腔室形成一个共同的容积,该容积优选还遮住驱动轴啮合机构。两个基部壳体部件6的接触区域通过密封系统封闭。

当然可以考虑,在同样没有在附图中示出的第三变化方案中,本发明的直列式活塞泵1具有并不完整的壳体,而是该直列式活塞泵的外罩的一部分已经是另一壳体的组成部分,也就是说,本发明的直列式活塞泵1用作安装泵。除了直接由此得到的变化之外,其他已经提及的特征在这里也是有优势的;尤其是后续段落说明的保持性能。

优选基部壳体部件6与顶盖壳体部件8之间的分离部位这样确定,使吸入阀11尽可能完全位于顶盖壳体部件8中,对此,活塞3的容纳凹部7位于基部壳体部件6中,并且高压止回阀10尽可能完全位于基部壳体部件6中或尽可能完全位于顶盖壳体部件8中(未在图中示出)。由于前述提到的原因,位于活塞3上的销31伸入到顶盖壳体部件8中。这种布置提供的优势在于,所述的构件或组件对于装配/拆卸都能便于介入,并且能够实现在壳体部件6和8中的各个安装-终点位置的良好可接近性。

尤其优选地,基部壳体部件6与顶盖壳体部件8之间的分离部位这样确定,使吸入阀11完全位于顶盖壳体部件8中,对此,活塞3的容纳凹部7完全位于基部壳体部件6中,并且高压止回阀10或者完全位于基部壳体部件6中或完全位于顶盖壳体部件8中(未在图中示出)。只要容纳凹部7的钻孔壁(也就是说,活塞壁的贴靠面)仅位于基部壳体部件6中,贴靠面在壳体部件上的终加工就能以清晰的方式限定。所述的壳体部件6和8的分配由此提供的优势在于,用于吸入阀-冲杆111的上侧的贴靠面可以直接在顶盖壳体部件8中加工而成,尽管在此对于所述的贴靠面的尺寸精度和表面质量的要求很高,这样的要求是为了使吸入阀11在闭锁方向能够高压密封地封闭。在使用相应的专用钻头的条件下,可以在与凹槽精加工一起的一个工序中加工贴靠面,对中元件15安装在该凹槽中。

在本发明的直列式活塞泵1的装配过程中或在拆卸过程中,两个壳体部件6和8定位成,使它们的各个面(指的是关于装配的直列式活塞泵1优选作为侧面e1实施的接触区域9)自由设置,并且可以从该侧进行吸入阀11、活塞3和高压止回阀10的安装或拆卸。由于这样的壳体划分实现了具有相应的后续优势的良好的装配可接近性。

替代壳体部件6和8之间的整个分离部位的密封措施,优选地,在壳体部件6和8之间的平面式接触区域9中施加这样的密封系统,该密封系统具有多个单独密封件或至少一个单独密封件以及至少一个另外的结构元件,这些元素具有与密封相关的附加功能。结构元件指的是密封辅助元件和控制元件,控制元件用于视觉和/或触觉方面控制安装位置和/或安装定位。优选地,单独密封件和结构元件施加在密封载体上,然后在装配直列式活塞泵1的过程中,该密封载体作为一个整体进行安装。密封系统可以由定位元件包括,这样的定位元件不需要法兰安装或是至少可以实现从外侧识别。

直列式活塞泵1可以具有至少一个用作吸入连接部18的钻孔,该钻孔优选位于顶盖壳体部件8上。吸入连接部18可以如图4所示地设置成,通过一个从纵向侧壁或从径向相对于基部壳体部件6设置的壁实施的钻孔,使得产生优选垂直于吸入通道40的油连接。如果在顶盖壳体部件8中具有设备12,该设备优选实施为吸气节流阀,那么吸入通道40和用于安置吸入连接部18的开口为了安置设备12优选在这样的相对位置上相对布置,即,使吸入连接部18的在吸入通道40形成的钻孔尽可能垂直于用于安置设备12的钻孔(参见图4)。为了实现直列式活塞泵1的组装或安装的较高的灵活性,可以设置额外的开口,这些开口用作吸入连接部18,由此实现用于实际上用作吸入连接部18的开口的一定的灵活度。这样的可行方案例如是另一开口的布置,该开口的轴线设计成平行于直列式活塞泵1的各自活塞运动方向。

然后以明确的方式使其中的一个开口用作吸入连接部18,而其他开口必须密封。

直列式活塞泵1具有至少一个钻孔,该钻孔用作高压连接部20,其中,该高压连接部优选位于相应的含有高压止回阀的壳体部件6或8上。如图3所示,高压连接部20的以较小的消耗进行改变的定位是图1所示的高压通道17的向外发展的延续。可替换的或适合附加定位的开口是从壳体部件6的纵向侧壁产生的钻孔,该钻孔与高压通道17相遇,并且优选尽可能垂直于高压通道17。

用于其他吸入连接部18和高压连接部20的不必要的开口可以或是必须压力密封地封闭。选择性,即可以选择不同开口中的一个作为吸入连接部18,使直列式活塞泵1容易适应不同的可接近性和构造空间关系。同样地,不同开口中的一个可以用作高压连接部20的选择性,使直列式活塞泵1容易适应不同的可接近性和构造空间关系。

为了从驱动轴腔室(也就是,基部壳体部件6的有驱动轴2位于其中的圆柱形区域)导出油泄漏,可以使油连接从该驱动轴腔室延伸直到抽吸侧(也就是,壳体顶盖8的内部容积中),其中,该油连接优选在壳体壁内部延伸。这样具有的优点是,不仅使泄漏一定送回至油箱,而且到达直列式活塞泵1的吸入侧。关于待泵送的流体的流动方向,所提到的要导出的油泄漏优选在流动上游终止于设备12。为了避免具有相应的间接损失的驱动轴腔室的无润滑吸入,可以用高压阀代替用作泄漏管路的油连接。

为了从壳体部件13导出泄漏,优选地设有多个油连接,这些油连接设置成,不依赖于直列式活塞泵的安装角度而能够确保泄漏导出。为了解释:优选的安装角度是将基部壳体部件6设置在顶盖8的下方。然而由于构造空间关系,也可以使顶盖8设置在基部壳体部件的下方。

图6示出了本发明的直列式活塞泵1穿过顶盖壳体部件的截面示意图,其中,设置在内部的实施为吸气节流阀的设备12为了调整待输送的流体的容积流而敞开,并且通过闭合元件(21)和弹簧(22)定位。

可以了解到,在该实施例中,阀活塞124实施为差动活塞,该阀活塞具有直径相对较大的第一纵向区段121和直径相对较小的第二纵向区段122。在此,第二纵向区段122在适合尺寸的钻孔中引导,该第二纵向区段的远端位于控制腔室中,经由控制压力钻孔23将油压引向到控制腔室。控制压力钻孔23可以具有一个直接的或延伸经由减压器81的、与直列式活塞泵1的高压侧的油连接,或者具有与压力源的油连接(该压力源与直列式活塞泵1的高压侧密封分离),也就是说,具有与这样的压力源的油连接,该压力源与直列式活塞泵1的高压侧液压分离。一旦经由阀活塞124的作为控制面的端侧的控制压力钻孔23导致的压力水平超过预定的阈值,则该压力水平的继续提高会导致,阀活塞124反向于通过弹簧22作用的沿着由吸气节流阀形成的开口横截面变窄的方向上增大的移动。经由吸入连接部18到吸入通道40所占据的容积流,可以通过调节阀活塞124并由此在经由控制压力钻孔23导致的控制压力的高度上进行调整。

阀活塞124优选实施为差动活塞,特别优选实施为两件式的。阀活塞124的(较薄的)第二纵向区段122优选构造成针卷或采用针卷。阀活塞124的(较厚的)第一纵向区段121在预定的长度区域中具有变窄部125。以这种方式,在其中于泵顶盖内的活塞钻孔处具有环形空间,由此使从吸入口18到吸入通道40的开口横截面的大小取决于阀活塞124的轴向位置。优选,阀活塞124具有至少三个贴靠面,并且特别优选正好具有三个贴靠面。关于阀活塞124,第一贴靠面由阀活塞124的(较细的)第二纵向区段122的外周面形成。第二和第三贴靠面由这样两个区域的外周面形成,这两个区域位于阀活塞124的第一纵向区段121中并且通过变窄部125彼此分离。

图6示出了处于左侧端部贴靠位置的阀活塞124,或是处于这样的端部贴靠位置,即,当控制压力太小时的情况,由此克服由弹簧22产生的预紧力。阀活塞124的该端部贴靠位置由此实现,即,使其肩部区域抵靠在活塞钻孔的盲孔底部上。即使图6中没有精确地示出,在阀活塞124的端部贴靠位置,在吸气节流阀处具有最大的开口横截面,其中,阀活塞124向右移动,该移动由相应的较高的控制压力引起,该向右移动导致开口横截面的加剧变窄。在该端部贴靠位置,那么在阀活塞124上的环形空间与连接通道如此相互作用,尤其是对齐,由此吸气节流阀的节流效果实际上实现了其最小值,其中,通过连接通道使流体在环形空间环流之后导向吸入通道40。

在右侧,阀活塞124通过弹簧22预紧,由此使阀活塞124贴靠其左侧的止挡上。阀活塞124的具有基本较小直径的区域优选由针卷122制成,该针卷安装在另一个构件上,该另一个构件形成阀活塞124的具有较大直径的第一纵向区段121。第二纵向区段122的敞开的冲压面可以用作阀活塞124的控制面,由此通过已有的钻孔实现油连接。此处的油压产生一个力,该力克服弹簧23的恢复力使阀活塞124移动。由此避免吸入口12的完全收缩,该收缩用于保持直列式活塞泵1的自润滑性能,特别简易示出的优选实施为锁止螺栓的闭合元件21具有销,该销用于阀活塞124的右侧端部贴靠。

一方面必须避免:针对泄漏使相对较大的油量离开控制腔室或是控制压力钻孔23,并且在此沿着阀活塞124的第二纵向区段122与活塞钻孔之间的缝隙流出,以及在此到达盲孔底部且在该处累积,由此造成阀活塞124提前的端部贴靠,结果是,吸气节流阀将不再能够到达其最大开口的位置。为了避免该情况,可以设置泄漏导出部(参见图7)。另一方面,对活塞121的引导面润滑需要一定的油导入。

图7示出了由前述图6所示的安装的阀活塞124的第一纵向区段121的近距离视图。

在此根据本发明的一个特别优选实施方式示出了阀活塞124。可以看到平行于该阀活塞的纵向轴线而沿着设置的纵向钻孔123,该纵向钻孔贯穿由变窄部125形成的环形空间。由此,由控制腔室挤出的泄漏油能够到达该纵向钻孔123,在阀活塞124的(较厚的)第一纵向区段121的端侧上具有凹陷部127,从而在包含通过活塞钻孔的倒角126提供的容积的条件下具有从控制腔室23到直列式活塞泵1的吸入侧的油连接。通过对于经由所述的钻孔在阀活塞124的纵向方向上提供的流动阻力进行特别地平衡作用(例如通过对应的钻孔直径或采用相应尺寸的冲杆),可以实现,在阀活塞124的(较厚的)第一纵向区段121的端侧没有泄漏油的累积,而且还实现了阀活塞124的第一纵向区段121与活塞钻孔的相应贴靠面之间的润滑。

图8示出了本发明的装置在第一变化方案中以及借助电驱动机构驱动的直列式活塞泵1的一个实施例。在该实施例中涉及利用三相电流驱动的电动马达50,该电动马达例如可以实施为异步电机。功率引导可以通过变频器70来实现,该变频器额外地作为控制装置或调节装置的促动器发挥作用。通过相应地调整三个输出电压以及供应频率,实现了异步电机50的电输入功率与其转速的匹配。为了实现异步电机50与直列式活塞泵1的转速匹配/转矩匹配,可以设置一个附图中未示出的齿轮传动机构。在相应的布置方案中遮盖住用于牵引转速的工作范围以及引导至直列式活塞泵1的转矩。由此,该直列式活塞泵1可以在其工作连接部或是其高压连接部20处提供一个可控制的容积流,亦或是提供一个相应的液压功率,该液压功率可以由至少一个液压用电器和/或蓄压器供应。

优选地,为每个直列式活塞泵1装配各一个电驱动单元。当然,对于多个直列式活塞泵1可以部分地共同使用,或者共同用整个电驱动单元,尤其是在泵的串联布置的情况下。

在该实施例中,异步电机的转速通过从属于变频器70的控制单元/调节单元的转速传感器51回引。对于在其工作输出的油压的实际值,至少没有到直列式活塞泵1的直接反馈。可选地,油压实际值可以通过额外的传感器检测,并且同样地,该传感器由从属于变频器70的控制单元/调节单元提供。

对于图8中所示的信息流进行补充,可选地,进一步可以得出:特别是一种压力信号,该压力信号在与直列式活塞泵1的高压水平固定关联中尤其体现了高压通道(20)或高压出口(17)处的压力水平,该压力信号例如通过在高压通道17中或高压连接部20处的压力传感器的测量得到;和/或一种压力信号,该压力信号在与吸入区域的压力水平固定关联中尤其体现了吸入连接部18处或吸入通道40中的压力水平。这实现了直列式活塞泵1的调节和/或控制作用。通过调节机构进行反馈。

图9示出了本发明的另一实施方式。在示出的由主驱动器50驱动的且经由实施为吸气节流阀的设备12传动的直列式活塞泵1的构造中,弹簧32是必须的,与此相对,可选地设置另外两个弹簧222、223,以能够实现不同的特点曲线。

在图9中,阀活塞处于打开的位置,并且能够通过向左移动进入闭锁位置,在闭锁位置仅有使直列式活塞泵1能够自润滑的容积流是畅通的。

如在视图中所示,弹簧22实施为压力弹簧。可替换地,实施为弹簧22的回力弹簧可以另外地实施,例如拉簧,该回力弹簧这样固定在阀活塞124上,使得由其产生的恢复力不依赖于阀活塞124的位置而作用在其上,其中,反向产生这样的力,该力作用于在阀活塞124的经过控制压力钻孔23的控制面。在该实施例中,该控制面收到直列式活塞泵1的高压phd。在结构的解决方案中,优选高压的内部供给。例如,高压钻孔可以实施为在高压通道17与控制腔室之间的油连接。

如果没有图9中示出的弹簧223,那么示意图如下作用:低于确定的第一压力阈值时通过高压phd在控制面上产生的力太小,由此使阀活塞从向右的端部贴靠(未示出)离开运动。在阀活塞124的该端部贴靠处,具有通过吸气节流阀的分别从吸入口18到直列式活塞泵1的吸入通道40的最大可能的开口横截面。从超过该第一压力阈值起,阀活塞124的位置依靠弹簧22的恢复力以及由于贴靠在控制面上的压力水平phd产生的力之间的力平衡。在压力水平phd增大时,吸气节流阀中的开口横截面减小,直至到达第二压力阈值。那么弹簧222到达其贴靠面,从而由该弹簧在控制面上的压力水平phd反向作用两个弹簧的恢复力。在这样的情况下,压力水平phd可以具有相应的高度值,提供第三压力阈值。在此,阀活塞124到达其左侧端部贴靠(未示出)。优选,吸气节流阀在阀活塞124的该位置处具有这样的开口横截面,该开口横截面对于直列式活塞泵1的自供给足够大,也就是说避免无润滑运行。

第二弹簧222以所示的形式存在实现了,吸入口-收缩的特征曲线在两个不同的区域中分开。如已知,这样的第二弹簧222的存在方案是可选的。以清晰的方式,吸入口-收缩的第三特征曲线区域可以由此实现,即,替换单独的弹簧222而采用两个弹簧222'和222"。在该构造方案中,当到达第二压力阈值时存在弹簧222'的碰撞,而当到达第三压力阈值时存在弹簧222"的碰撞。阀活塞的左侧端部贴靠只有在产生第四压力阈值时才实现。

可替代地或补充地,吸入口-收缩的另一特征曲线区域通过弹簧223的存在方案来实现。在超过第二压力阈值之后,在阀活塞与弹簧223之间不再有力锁合。替换单独的弹簧223可以采用两个弹簧223'和223"。

弹簧223的存在方案导致,在较低的工作压力phd时产生压力收缩的变大,与此相对,通过弹簧222的存在方案产生吸入口的削弱的收缩。

同样在图9中示出了吸入口-收缩一个简单实施方式,由该实施方式使直列式活塞泵的工作区域中油压phd在高压连接部29,也就是在工作输出处基本恒定地保持,只要弹簧在其工作区域具有恒定的弹簧刚度。

关于框图的定向,通过已经预紧的弹簧222的恢复力产生了吸气节流阀的阀活塞124上的向右指向的力。在阀活塞124上的控制面这样定向,使得这里的压力冲击产生在阀活塞124上向左指向的力。通过实现手动调节弹簧预紧的一个实施方式,可以人工改变直列式活塞泵1的截止压力的压力水平。优选地,可以将弹簧预紧调整到不在这样的区域上,该区域允许低于吸气节流阀上的如此的开口横截面,该开口横截面阻止了油流入的低阈值(该低阈值刚好能够满足直列式活塞泵1的自供给),从而避免了无润滑运行。这一点在结构上可以如此实现,即,阀钻孔的闭合元件设有对应的纵向销,该销用作阀活塞124的端部贴靠。

图10示出了用于切换泵1的框图,并且公开了用于利用本发明装置的另一可行方案。替换高压phd在阀活塞124上的直接反馈,可以使所述的控制面受到由高压phd引出的所谓的减少的压力pred的冲击,该压力通过减压器81来获得。只要是该减少是变化可调的,例如通过使用电控的减压单元,截止压力的变化即使在本发明装置的运行过程中也能实现。替换地,可以通过一个外部产生的压力,例如可以通过辅助泵产生,来调整阀活塞124的位置以及由此调整在吸入侧油流入的节流,由此,如前述,能够调整直列式活塞泵1的流体容积流。

可替换地(未示出),控制面可以具有到一个附加设置的换向阀的出口的油连接,该换向阀经由第一入口(i)与直列式活塞泵1的高压phd或由此引出的压力、以及(ii)与第二入口经由外部产生的压力而连接。

在另一可替换地实施方式中,阀活塞124可以具有第二控制面,该第二控制面同样设计成,使作用在其上的压力水平同样产生在阀活塞124上向左指向的力。在该实施方式中,第一控制面受到直列式活塞泵1的高压phd或由此引出的压力的冲击,第二控制面受到外部产生的压力的冲击。

在另一可替换地实施方式中,阀活塞124可以具有第二控制面,该第二控制面设计成,使作用在其上的压力水平产生在阀活塞124上向右指向的力。在该实施方式中,第一控制面受到直列式活塞泵1的高压phd或由此引出的压力的冲击,第二控制面受到外部产生的压力的冲击。在该实施方式中还可以去掉弹簧22。

这些描述的实施方式实现了吸入口-收缩以及由此不同的特征曲线的不同的改变,该改变即使在运行过程中也可以受到影响。由此使得,例如在采用相应的装配尺寸时,本发明的装置作为功率可调节的直列式活塞泵试用phd*q=恒定,其中,q是在直列式活塞泵的工作输出处的油容积流,phd是该处的油压。

外部产生的控制压力例如可以是辅助泵或控制/调节阀或阀组件的输出压力,辅助泵或控制/调节阀或阀组件优选液压地设置在实施为吸气节流阀的设备12之前。

在相关附图(图1)中,安装压力连接部,用于将外部产生的控制力引导至吸气节流阀的阀活塞124上,优选至顶盖壳体部件8的上侧和/或左边外侧。特别优选地,在顶盖壳体部件8中分别具有所有钻孔,从而对于所述的实际上如此使用的控制压力连接部存在两个选项。因此,用于不是必须的压力连接部的开口可以压力密封地封闭。

对于至此提到的可行方案可替换或可补充地,为了调整阀活塞124的位置,或通过调整吸气节流阀的开口宽度以影响吸入口18,还可以采用机械的或机电操作的致动器,诸如比例磁铁或伺服电机。

所述的实施方式可以相互结合。例如,一种有意义的结合是采用复位弹簧和比例磁铁,该应用在阀活塞124上产生合力,该合力反作用于由高压phd作用到阀活塞124上而产生的力。这样的结合实现了直列式活塞泵以变化的特征曲线运行,比例磁铁的所需构造尺寸减小,为了供给而引入的电功率减少,而且提供了防护措施的可行方案,即,在比例磁铁失效时,如电缆损坏的情况下,直列式活塞泵1进入安全的运行状态。

图11示出了利用本发明的直列式活塞泵1的另一实施例。在直列式活塞泵1的工作输出处具有油压传感器104。然而优选地,还可以安装多功能传感器,用于检测油压、油温和油质量。特别优选地,油压传感器104或多功能传感器具有到控制器100的接口。

在此,各个传感器原始信号借助整流器102整流成测量信号,测量信号例如作为pwm信号或者根据模拟/数字转换经由数据总线运送到控制器100。控制器100获得进一步的测量参数,例如主驱动器50的转速或是能够计算出转速的参数。可选地,控制器100获得进一步的测量参数和运行参数,而且是来自其他控制器和/或传感器,例如来自废气后处理的nox废气产量。此外,控制器100可以具有确定产量的存取功能,或者例如内燃机50的效率特征曲线和排放特征曲线这样的产量在该控制器处读取。经由控制器100可以实现对至少一个这样的致动器101(例如伺服电机)的直接或间接控制,该致动器可以调整吸气节流阀的开口宽度或者概括地产生对设备12的控制。可选地,控制器100可以控制其他的致动器。特别是,控制器100可以是主驱动器50,因为与实施例相关的数据的大部分对于后者总归是必不可少的。

将内燃机50和直列式活塞泵1的控制作用的联结提供很多优点,无论是对于整个控制器100实现的作用还是对于不同的、信息技术彼此联结的控制器实现的作用。待输送给直列式活塞泵1的机械功率(由此提供的必要的液压功率或能够带来所需的容积流)可以通过内燃机50沿着其最高效率的转速-转矩-特征曲线来提供,或者沿着具有最小排放量的转速-转矩-特征曲线、或者沿着优化的转速-转矩-特征曲线(其考虑到在特定情况下相对高效率且少排放的目的);或者,严格遵守自身的排放限定值(至少与排气法规相吻合或严于法规),以及利用已有的允许空间使效率最大化。这种装置的优点是,所述的优化能够动态地与各种环境条件相匹配。通常的运行条件(其中这种动态优化特别有利)在内燃机50的运行过程中处于边界条件下,其中废气后处理还没有达到其工作温度,并由此没有在全部范围内起作用。使装置的运行产生最少的未处理排放,在这样的运行条件下是有利的。在达到废气后处理的运行温度之后,内燃机的转速-转矩-特征曲线对此移动至位于更高的效率处。

当直列式活塞泵1的效率特征曲线同样在控制器100中作为参量组时,实现了该方式的再次改善的优化。

如果在液压系统中产生变化(该变化实现了在非常短的时间内直列式活塞泵1的输出值的强烈变化,也就是指油容积流和/或油压),那么该信息立刻提供给内燃机50的控制功能。最终,内燃机50的相应的致动器(例如喷油器)已经同时与直列式活塞泵1的吸气节流阀的阀活塞124得到控制。对此,内燃机1的控制功能的介入的延迟能够避免,该延迟例如首先在其自身角度不期望的转速变化上反应出来。

代替(i)对吸气节流阀特别快速的控制(该控制在寻求基本较高的液压输出功率时导致内燃机50相对较高的转速干扰,而且明显延长了时间间隔,直到转速再次接近其理论值(提示词:涡轮孔)),或者代替(ii)相对较慢的控制(该控制没有充分利用内燃机50的动力,并由此使内燃机-液压-驱动系统的应用的动力不必要地变慢),可以通过所述的联结实现,对吸气节流阀以及对内燃机50的致动器的各个优化的彼此确定的控制。例如,在需要特定的功率提高的情况下,在液压油的油温仍然较低的情况下,该方案能够相比于已经达到液压油运行温度的情况更慢地实施对吸气节流阀的控制。尤其是,在废气后处理系统的较深的温度条件下(该温度不仅是在冷却开始以及紧接着冷却开始的情况,而且还在较长的怠速阶段之后),待保持的废气限定值可以限定地用于内燃机50的动力。

图12示出了本发明的直列式活塞泵具有两个相互流体分离的排出通道的示意图。

在此设置成,高压通道17可以分离成至少两个高压通道17*、17**,这些高压通道又可以密封地彼此封闭。每个高压通道17*、17**可以分别输送由至少一个柱塞单元在高压条件下产生的流体,其中这些高压通道与不同的柱塞单元连接。部分容积流(由单个柱塞单元或在高压侧相互分离的柱塞单元组产生)v1、v2、v3、v4在此在柱塞单元的下游不是所有彼此流体连接,而是通过通道分离器171在流动技术上相互分离,这实现了将高压通道17分段成高压通道17*、17**。

每个这样的高压通道引出至少一个开口120*,这些开口可以用作高压连接部。

对此可以设计成,采用具有不同直径的活塞3、3'、3",从而可以考虑待连接的用电器的不同需求。

图13示出了这样的示意图,其中在具有不同直径活塞3、3'、3"的直列式活塞泵1的高压出口120*、120**、120***处连接一个开关阀72,该开关阀使直列式活塞泵1的彼此分离的高压出口120*、120**、120***在不用的情况下彼此连接。由此,容积流q可以是高压出口120*、120**、120***的各个输出容积流的任意结合,从而可以实现容积流的非常高的可变性。

对此,开关阀72还可以由遥测数据交换73来控制。基本上,在此,阀72的三个高压入口92、93、94与直列式活塞泵1的各个高压出口120*、120**、120***流体连接,并且在开关阀72内部彼此结合,以及在高压集合出口95处给出。

接下来是本发明的其他方面:

1、直列式活塞泵(1),包括:

用于驱动泵(1)的驱动轴(2),

至少两个与驱动轴(2)作用连接的活塞(3),这些活塞沿着驱动轴轴线(4)布置,并且分别在活塞腔(5)中能往复运动地布置,

基部壳体部件(6),用于容纳驱动轴(2)并且用于使至少两个活塞(3)插入到相应的容纳凹部(7)中,以及

顶盖壳体部件(8),用于安置在基部壳体部件(6)上;

其特征在于,

在顶盖壳体部件(8)安置在基部壳体部件(6)上时产生的接触区域(9)在一个面、优选一个层面上延伸,该面或层面使至少两个活塞(3)任一的活塞腔(5)暴露。

2、根据方面1的泵1,其中,接触区域(9)构造成,使得在相互分离的基部壳体部件(6)和顶盖壳体部件(8)处,活塞(3)以及至少一个压力阀(10),优选为高压止回阀的形式,能够插入在基部壳体部件(6)中;至少一个吸入阀(11)能够插入在顶盖壳体部件(8)中。

3、根据前述任一方面的泵1,其中,驱动轴(2)实施为具有单叶凸轮或多叶凸轮的凸轮轴、实施为曲轴或偏心轴。

4、根据前述任一方面的泵1,其中,驱动轴轴线(4)平行于由接触区域(9)形成的层面延伸。

5、根据前述任一方面的泵1,还具有至少一个吸入阀(11),该吸入阀布置在顶盖壳体部件(8)中,并且优选在安装状态下没有伸出接触区域(9)。

6、根据方面5的泵1,其中,吸入阀(11)和各个柱塞单元的活塞(3)具有相同的纵向轴线。

7、根据前述方面5或6之一的泵1,其中,为了容纳至少一个吸入阀(11),钻孔的各个纵向方向垂直于由接触区域(9)形成的层面延伸。

8、根据前述方面5-7之一的泵1,其中,顶盖壳体部件(8)包括多个平行相邻布置的吸入阀(11)。

9、根据前述任一方面的泵1,还具有至少一个高压止回阀(10),其布置在基部壳体部件(6)中,并且优选在安装状态下没有伸出接触区域(9)。

10、根据方面9的泵1,其中,各个柱塞单元的活塞(3)的纵向轴线和高压止回阀(10)的纵向轴线位于一个层面上,该层面优选贯穿垂直于驱动轴轴线(4)。

11、根据前述方面9或10之一的泵1,其中,基部壳体部件(6)包括多个平行相邻布置的高压止回阀(10)。

12、根据前述任一方面的泵1,其中,为了容纳活塞(3),活塞腔(5)的各个纵向方向垂直于由接触区域(9)形成的层面延伸并且优选径向从驱动轴轴线(4)离开。

13、根据前述任一方面的泵1,其中,活塞(3)具有销(31),在安装状态下销超出由接触区域(9)形成的层面,并且优选伸入到凹部(14)中,以及优选伸入到吸入阀(11)的作用于对中单元(15)上的的压力弹簧(16)的弹簧腔室中,其中所述凹部包括相同的柱塞单元的吸入阀(11)。

14、根据前述任一方面的泵1,还具有装置(12),其用于调节或控制泵(1),优选布置在顶盖壳体部件(8)中。

15、根据方面15的泵1,其中,用于调节或控制泵(1)的装置(12)是吸气节流阀(121),其优选布置成,其纵向轴线平行于驱动轴轴线(4)布置。

16、根据前述任一方面的泵1,根据前述要求的泵(1),其中,泵(1)包括三个相互分离的壳体部件(6、8、13),优选只包括三个相互分离的壳体部件(6、8、13),即,基部壳体部件(6)、顶盖壳体部件(8)和安装法兰部件(13)。

17、根据方面16的泵1,其中,基部壳体部件(6)包括至少一个用于高压连接部的出口(20)、高压止回阀(10)、驱动轴(2)、至少一个驱动轴轴承和凹部(7),它们的壁面是活塞(3)的各个引导部,或者它们的壁面容纳活塞(3)运行轴套,

顶盖壳体部件(8)包括至少一个吸入连接部(18)以及吸入阀(11),以及

安装法兰部件(13)用于使驱动轴(2)从泵(1)的内部导出。

18、根据方面16或17的泵1,其中,驱动轴(2)经由安装法兰部件(13)支撑,该安装法兰部件密封引入到基部壳体部件(6)的壳体开口中,从而使驱动轴(2)能够从该侧通过基部壳体部件(6)的用于安装法兰部件(13)的壳体开口进行装配。

19、根据前述方面16-18之一的泵1,其中,基部壳体部件(6)具有至少两个穿孔的固定法兰,该固定法兰与在安装法兰部件(13)中的相应的固定孔处的多对中的一对对齐,从而实现了基部壳体部件(6)在安装法兰部件(13)上围绕驱动轴(2)旋转的固定。

20、根据前述方面16、18和/或19之一的泵1,其中,除了具有由安装法兰部件(13)可变小的开口以外,为了驱动轴(2)从泵(1)的内部导出,基部壳体部件(6)还具有用于驱动轴(2)导出的另一开口,安装法兰部件(13)是遮盖部件,遮盖部件可固定在基部壳体部件(6)上,以遮盖从泵(1)的内部导出的驱动轴区段,其中优选,基部壳体部件(6)和遮盖部件在拆卸遮盖部件时这样构造,以通过基部壳体部件(6)的由遮盖部件覆盖的区域实现驱动轴(2)安装和扩建。

21、根据前述任一方面的泵1,其中,基部壳体部件(6)这样实施,使驱动轴(2)支撑在基部壳体部件(6)的两侧,从而在基部壳体部件(6)没有改变的情况下实现泵(1)的串联运行。

22、根据前述任一方面的泵1,其中,流体到吸入阀(11)的输送通过一个共同的平行于驱动轴轴线(4)延伸的吸入通道来引导。

23、根据前述任一方面的泵1,其中,吸入连接部(18)布置成,使得整个吸入通道加长,或者布置在一个钻孔中,该钻孔以垂直的角度交于该吸入通道。

24、根据前述任一方面的泵1,其中,在高压条件下的泵送的流体经由一个共同的平行于驱动轴轴线(4)延伸的高压通道从高压止回阀(10)引导至高压连接部。

25、根据前述任一方面的泵1,其中,在各个柱塞单元中,用于活塞(3)的凹部(7)的中央轴线(71)与用于高压止回阀(10)的凹部的中央轴线以15°和60°之间的角度范围相对设置,优选25°和45°之间的角度范围。

26、根据前述任一方面的泵1,其中,密封元件(19)插入在基部壳体部件(6)的凹部中和/或顶盖壳体部件(8)的凹部中。

附图标记列表

1直列式活塞泵

2驱动轴

3活塞

3'活塞

3"活塞

4驱动轴轴线

5活塞腔

5'活塞腔

6基部壳体部件

7容纳凹部

7'容纳凹部

8顶盖壳体部件

9活塞区域

10高压止回阀

11吸入阀

12设备

13安装法兰部件

14凹部

15对中元件

16压力弹簧

17高压通道

17*高压通道

17**高压通道

18吸入连接部

19密封元件

20高压连接部

21闭合元件

22弹簧

23高压钻孔

31销

40吸入通道

48前端的驱动轴轴承

49后端的驱动轴轴承

51转速传感器

70变频器

71纵向轴线

72开关阀

73遥测数据交换

80液压用电器

81液压单元

91截面

92高压入口

93高压入口

94高压入口

95高压出口

100控制器

101致动器

102整流器

104油压传感器

111吸入阀-冲杆

120*高压出口

120**高压出口

120***高压出口

121具有直径较大的第一纵向区段

122具有直径较小的第二纵向区段

123泄漏钻孔

124阀活塞

125变窄部

126倒角

127凹陷部

152外部的环形元件

153内部的环形元件

154法兰区域

155中央的凹部

158连接片

171通道分离器

222弹簧

223弹簧

a密封件

b密封件

e1层面

q1容积流

q2容积流

q3容积流

q不同容积流的总和

v1部分容积流

v2部分容积流

v3部分容积流

v4部分容积流

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