專利名稱：基于電流變液體的壓力介質(zhì)馬達的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于電流變液體的壓力介質(zhì)馬達，在該馬達中設置了一個在一個缸殼體中被導向的活塞，它在缸殼體中構成了兩個體積可變的工作腔；一個電流變液體的輸入孔，它與一個壓力介質(zhì)源(泵)相連通；一個電流變液體的流出孔，它與一個液箱相連通；以及安裝于缸殼體內(nèi)、基于電流變液體的閥，它們具有閥縫，該閥縫分別將一個體積可變化的工作腔與該輸入孔或該流出孔相連通，其中閥縫的界面作為可電控的電極面構成。
電流變液體是這樣的液體，在這些液體中，流變學特性可與電場有關地被控制。一般而言，電流變液體涉及懸浮液，也就是說懸浮在一個載體介質(zhì)中懸浮的固體顆粒，它們可通過一個電場被極化。通過使用電流變液體來作為工作液體，可以使液壓系統(tǒng)中移動部件的數(shù)量顯著地減少。在綜述文章“電流變效應在工程實際中的應用，蘇聯(lián)流體力學研究，第8卷，第四期，1979年7-8月”(“Applications of theelectrorheological effect in engineering practice，F(xiàn)luid mechanics Sovietresearch，Vol.8，No.4，July-August 1979”)中，給出了其為數(shù)很多的應用可能性，例如，用于液壓閥、液壓缸、震動器、粘滯性離合器、碰撞緩沖器或者馬達軸承等。
DE-OS 197 35 466中已經(jīng)給出了一種基于電流變液體的壓力介質(zhì)馬達。壓力介質(zhì)馬達的控制是通過四個被集成于缸體中的電流變閥來實現(xiàn)的，它們彼此間連接成為全橋。在這種公知的壓力介質(zhì)馬達中，電流變閥作為環(huán)隙閥構成，它們由設置于缸殼體壁上的孔和設置于孔內(nèi)的連桿構成。為產(chǎn)生電場，環(huán)隙的界面壁被作為可電控的電極面構成。
本發(fā)明的任務是，這樣進一步構造帶有集成的閥的壓力介質(zhì)馬達，使得其具有更緊湊的外部尺寸，同時獲得達到更好的動力學特性、以及大的傳遞力。
該任務被這樣完成，即，界面一方面由構造在缸殼體外殼面上的第一殼體段、另一方面由與它們相對并隔開一定距離安置的第二殼體段構成。這樣，可以得到外部尺寸緊湊的壓力介質(zhì)馬達，它具有更好的動力學特性。由于緊湊的構造方式，能夠達到更高的液壓剛性。由于壓力介質(zhì)馬達具有小的重量，其動態(tài)剛性低。這樣它能夠特別地使用于自動化技術中。
在本發(fā)明的一個進一步構造中，閥縫由缸殼體的界面以及一個將缸殼體同心地環(huán)繞起來的套管形成。這樣，得到了一個壓力介質(zhì)馬達，它的機械構造簡單。在另一個構型中，為每一個閥設置了兩個平行安置的扁縫隙。通過這種構造能夠獲得更高的流動速度。
壓力介質(zhì)馬達的一個特殊性在于它的特性，通過電的方法，在一個差動缸中能夠?qū)崿F(xiàn)同步缸的作用。這是由于緊湊的壓力介質(zhì)馬達具有良好的動力學特性的緣故。這些閥錯接成全橋，并被這樣控制，使得在體積可變的工作腔A和B中，壓力反比于相應的活塞面積。
以下借助于

圖1-4所示的一個實施例對本發(fā)明予以進一步說明。圖示為圖1本發(fā)明的基于電流變液體的壓力介質(zhì)馬達的一個縱截面；圖2圖1所示壓力介質(zhì)馬達的Y-Z橫截面；圖3圖1所示壓力介質(zhì)馬達的W-Z橫截面；圖4本發(fā)明壓力介質(zhì)馬達的控制示意圖。
在圖1-3中所示的壓力介質(zhì)馬達1由一個缸殼體2構成，其中加工有一個圓柱形的通孔3。一個活塞4在通孔3中被導向、可在軸向上移動，它帶有一個一端向外通出的活塞桿5?；钊?將圓柱形的通孔3分隔成兩個體積可變化的工作腔A、B。缸殼體2由一個套管6環(huán)繞包圍，它與缸殼體2同心安置。在套管6的內(nèi)殼面7和缸殼體2的外殼面8之間留有一個環(huán)形腔9，它伸展于缸殼體2的軸向總長度范圍上。套管6和缸殼體2通過在圓周上均勻分布的四個塑料板條10彼此連接起來，這些塑料板條在軸向上的伸展范圍也是缸殼體2的整體長度。通過塑料板條10的設置，將環(huán)形腔9分割成四個相同大小的分腔11，它們相互間被密封。
各分腔11分別通過伸展于缸殼體2的軸向全長范圍的一個管扇形段件12被分隔成兩個扁縫隙13，它們都具有平行的、彼此隔開的圓柱形界面。管扇形段件12的側邊分別被固定于一個塑料板條10中，由此實現(xiàn)扁縫隙13之間的相互密封。在缸殼體2和套管6之間因此形成基于電流變液體的四個閥a1、a2、b1、b2，它們各具有兩個扁縫隙13。在一個未示出的實施形式中，可以為每個閥設置多個平行設置的扁縫隙。
電流變閥a1，a2，b1，b2被實施成電容器，其中，電極面的一面由管扇形段件12的界面構成，另一面由套管6的內(nèi)殼面或缸殼體2的外殼面構成。管扇形段件12分別通過一個從壓力介質(zhì)馬達中伸出的連桿14與一個高壓電源相連接，并被實施成可以單獨地受到電控制。連桿14用作電連接件，且被絕緣。缸殼體2以及套管6分別接地。塑料板條10起到絕緣的作用。
缸殼體2在端部裝備有蓋件15、16。它們在中心部有圓柱形凸起17，它將圓柱形的通孔3封閉。蓋件15、16具有與套管6相同的徑向尺寸。在蓋件15、16內(nèi)各設置有兩個基本上為半圓柱形的腔18、19或20、21。它們朝向缸殼體2以及環(huán)繞缸殼體2的套管6。腔18、19或20、21通過一個徑向上伸展的隔件22、23彼此分隔開。
被安置于端面上的蓋件15、16彼此相對旋轉(zhuǎn)90°安置，從而使得隔件22、23互相垂直定向。腔18通過一個沿軸向被加工于蓋件15中的通孔24與一個壓力介質(zhì)泵相連通；腔19通過一個沿軸向被加工于蓋件15中的軸向通孔25與一個液箱相連通；腔20則通過一個加工于缸殼體2中的孔26與體積變化的工作腔A相通；而腔21通過一個加工于缸殼體2中的孔27與體積變化的工作腔B相通。
由于上述的結構，腔18與電流變閥a1和a2相連，并且腔19與電流變閥b1和b2相連。另外，腔20與閥a1和b2的扁縫隙13相連，而腔21與閥a2和b1的扁縫隙13相連。
圖4中示意性示出了將四個電流變閥錯接成的一個全橋。借助于該圖，對其工作方式或者說控制進行詳細說明。線表示流動通道，通過它們，電流變液體作為工作流體來自于一個泵P并被輸送到一個液箱中。在泵P與液箱T之間有兩個平行的液流分路。上面的分路包含串接的電流變閥a1及b2，而下面的液流分路包含串接的電流變閥a2和b1。電流變閥被示意性地用圓面表示。在上面分路中的電流變閥a1、b2之間連接著壓力介質(zhì)馬達的體積可變化的工作腔A，而在下面的液流分路中在電流變閥a2和b1之間連接著壓力介質(zhì)馬達1的體積可變化的工作腔B。如果將工作腔A和B分開的活塞4朝腔A方向移動，電流變閥a1、b1通過施加一個電壓而被關閉，也就是說，通過在扁縫隙13中產(chǎn)生的電場，電流變液體改變其粘(滯)性，從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。這時，泵的壓力側將電流變液體直接通過通孔24輸送到腔18中。由于閥a1被關閉，電流變液體通過閥a2或者說它的扁縫隙13而被輸送到腔21中，并接著被壓送到體積可變化的工作腔B中。這樣工作腔B中的壓力升高。而工作腔A中的壓力保持在液箱中的水平上，這是由于閥b2是打開的。受工作腔B與工作腔A之間壓力差的作用，活塞4向工作腔A方向移動。從工作腔A中被排擠出來的電流變液體通過孔26被壓入到腔20中去。由于閥a1關閉著，電流變液體通過閥b2的扁縫隙流入到腔19中并接著通過通孔25流到液箱中去。如果活塞4朝工作腔B移動，電流變閥a2、b2被關閉，并且電流變閥a1、b1上沒有電壓作用、因而接通。
在一個未示出的實施形式中，缸殼體的外殼面上設置了四個削平部，它們在整個軸向構件長度上伸展，并且它們分別構成一個閥的扁縫隙的一個界面。為這些平面狀界面平行間隔地分別配置其它的作為電極面構成的界面，它們被構造在與缸殼體法蘭連接的殼體段中，從而形成具有平面縫隙面的扁平縫隙閥。
代替使用電流變液體作為壓力介質(zhì)，也可使用磁流變液體。在使用磁流變液體時，應當用可電控的線圈裝置來代替電極面。
權利要求
1.基于電流變液體的壓力介質(zhì)馬達，其中，設置了一個在缸殼體中被導向的活塞，它在缸殼體中形成了兩個體積可變化的工作腔；一個電流變液體的輸入孔，它與一個壓力介質(zhì)源(泵)相連；一個電流變液體的流出孔，它與一個液箱相連；以及安置于該缸殼體內(nèi)、基于電流變液體的閥，它們分別具有閥縫，該閥縫分別使一個體積可變化的工作腔與該輸入孔或者流出孔相連通，其中閥縫的界面作為可電控的電極面構成，其特征為，界面(7，8，12)一方面由構造在缸殼體(2)的外殼面上的第一殼體段構成，另一方面由與之相對并有一定間隔距離安置的第二殼體段構成。
2.如權利要求1所述的壓力介質(zhì)馬達，其中，通過一個與缸殼體(2)同心間隔安置的套管(6)構成一個環(huán)形腔(9)，它被四個塑料板條(10)分隔成四個分腔(11)，每個分腔構成一個閥(a1，a2，b1，b2)，其中，每個閥(a1，a2，b1，b2)的閥縫的界面通過缸殼體(2)的外殼面(8)的殼面段以及通過套管(6)的內(nèi)殼面(7)的殼面段構成。
3.如權利要求2所述的壓力介質(zhì)馬達，其中，每個閥(a1，a2，b1，b2)的分腔(11)分別通過一個管扇形段件(12)被分隔成兩個扁縫隙(13)，每個閥(a1，a2，b1，b2)的界面一方面由管扇形段件(12)的界面構成，另一方面由套管(6)的內(nèi)殼面的殼面段或者缸殼體(2)的外殼面的殼面段構成。
4.如上述權利要求之一所述的壓力介質(zhì)馬達，其中，體積可變化的工作腔(A，B)分別被安置于缸殼體(2)端部的蓋件(15，16)密封，并且在蓋件(15，16內(nèi))中設置了腔(18，19，20，21)，通過它們，閥(a1，a2，b1，b2)的閥縫(13)與輸入孔(24)和流出孔(25)或者一個體積可變化的工作腔(A，B)相連通。
5.如上述權利要求之一所述的壓力介質(zhì)馬達，其中，閥(a1，a2，b1，b2)彼此錯接成全橋。
6.如上述權利要求之一所述的壓力介質(zhì)馬達，其中，使用磁流變液體，并且閥作為磁流變閥構成，具有線圈裝置來產(chǎn)生磁場。
全文摘要
基于電流變液體的壓力介質(zhì)馬達,具有導向于缸殼體中的活塞,它在缸殼體中形成兩個體積可變化的工作腔;一個電流變液體的輸入孔,它與壓力介質(zhì)源相連;一個電流變液體的流出孔,它與液箱相連;以及安置于缸殼體內(nèi)、基于電流變液體的閥,它們具有使一個工作腔與輸入孔或流出孔相連的閥縫,閥縫的界面作為可電控的電極面構成,界面一方面由構造在缸殼體外殼面上的第一殼體段構成,另一方面由與之相對間隔安置的第二殼體段構成。
文檔編號F03C1/00GK1340664SQ0013035
公開日2002年3月20日 申請日期2000年10月31日 優(yōu)先權日1999年11月19日
發(fā)明者多羅特婭·亞當斯, 霍斯特·羅森費爾特, 霍斯特·舍克 申請人:申克裴加蘇有限公司