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    重庆时时彩走势图前三: 带有传感器装置的流体旋转机械.pdf

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    带有 传感器 装置 流体 旋转 机械
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110134430.9

    申请日:

    2011.03.25

    公开号:

    CN102207086A

    公开日:

    2011.10.05

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||著录事项变更IPC(主分类):F04C 14/28变更事项:申请人变更前:索尔-丹佛斯公司变更后:丹佛斯动力系统有限公司变更事项:地址变更前:丹麦诺堡变更后:丹麦诺堡|||实质审查的生效IPC(主分类):F04C 14/28申请日:20110325|||公开
    IPC分类号: F04C14/28 主分类号: F04C14/28
    申请人: 索尔-丹佛斯公司
    发明人: 汤姆·蒂克森; 迪特马·韦斯
    地址: 丹麦诺堡
    优先权: 2010.03.25 DE 102010012850.3
    专利代理机构: 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人: 王景刚
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110134430.9

    授权公告号:

    |||||||||

    法律状态公告日:

    2015.06.17|||2014.06.25|||2011.11.23|||2011.10.05

    法律状态类型:

    授权|||著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种流体旋转机械(1),其具有壳体(2),伸出壳体(2)的轴(3)和传感器装置(10),其包括与轴(3)有效连接的发射器(12),和接收器(15)。本发明力图将传感器装置以有利的方式布置在流体旋转机械上。为此,传感器装置(10)包括容置区域,发射器(12)布置于其内部,该容置区域与壳体(2)内部流体连通,并对外密封,接收器(15)布置在壳体(2)和容置区域的外部。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种流体旋转机械,具有壳体,伸出该壳体的轴,和传感器装置,其包括与轴活动连接的发射器,和接收器,其特征在于,传感器装置(10)包括容置区域,发射器(12)布置于其中,容置区域与壳体(2)内部流体连通,并对外密封,接收器(15)布置在壳体(2)和容置区域的外部。

    2.  如权利要求1所述的流体旋转机械,其特征在于,容置区域形成在该流体旋转机械(1)的前盖(9)内。

    3.  如权利要求2所述的流体旋转机械,其特征在于,该发射器(12)具有与前盖(9)无摩擦相互作用的支撑元件(13)。

    4.  如权利要求1所述的流体旋转机械,其特征在于,传感器装置(10)包括传感器壳体(11),容置区域布置于其中。

    5.  如权利要求4所述的流体旋转机械,其特征在于,该发射器(12)具有与传感器壳体(11)无摩擦相互作用的支撑元件(13)。

    6.  如权利要求4或5所述的流体旋转机械,其特征在于,传感器壳体(11)旋入该流体旋转机械(1)的前盖(9)内。

    7.  如权利要求4至6任一项所述的流体旋转机械,其特征在于,接收器(15)被夹在传感器壳体(11)上。

    8.  如权利要求1至7任一项所述的流体旋转机械,其特征在于,发射器(12)包括磁体(29)。

    9.  如权利要求1至8任一项所述的流体旋转机械,其特征在于,接收器(15)包括磁敏电阻或霍耳传感器元件(30)。

    10.  如权利要求1至9任一项所述的流体旋转机械,其特征在于,发射器(12)和接收器(15)为霍耳元件、旋转元件、测速发电机元件或光学传感器(34)元件。

    11.  如权利要求1至10任一项所述的流体旋转机械,其特征在于,传感器装置(10)包括提供矩形信号(35)的输出元件(36)。

    12.  如权利要求1至11任一项所述的流体旋转机械,其特征在于,传感器装置(10)包括存储至少两个值的存储器(37)。

    说明书

    说明书带有传感器装置的流体旋转机械
    技术领域
    本发明涉及一种流体旋转机械,其具有壳体,伸出壳体的轴,和传感器装置,传感器装置包括与轴活动连接的发射器,和接收器。
    背景技术
    这种机器由US753710B2已被所知。第一部分包括外部齿状的齿轮,其与内部齿状的环相互作用。压力腔在齿轮与环之间形成,压力腔或者具有压力流体或者通过回转阀滑片装置与低压区连接。齿轮通过万向轴与轴连接。该齿轮与曲柄销啮合,其将该齿轮的环行运动传输到传感器轴上。
    US4593555描述了一种液压发动机,其中,压力传感器用于确定轴的转速。
    US6062123描述了一种助力支撑转向装置,其具有发动机和检测转向操纵盘位置的传感器。该传感器径向布置在转向操纵盘的轴线上。
    DE19824926C2描述了另外的液压转向装置,其中,内部控制滑片的前侧带有一排齿状物,其可由传感器进行检测。
    DE102005036483B4描述了一种液压旋转机械,它的轴具有发射器,其外圆带有齿状结构的齿和槽??翘逯胁贾糜蟹⑸淦?,其发射光束朝向螺纹结构。由该螺纹结构,该光束被反射到接收器。
    在这种机器的许多应用领域中,特别是液压旋转机械中,为了能足够精确地控制机器,传感器是必需的,例如,连接的是柴油发动机时,期望节约能源。
    之前介绍的机器中的传感器装置已经大体上证明了它们的价值。尽管如此,多数情况下,需要一种相对复杂安装的传感器。然后,传感器往往处于一种位置,在该位置下,其实际上处于扰动状态。如果传感器能布置在一个位置,在该位置其受到较少扰动,这样存在一个风险,即其不能直接地确定轴的旋转,但可以通过一些游隙敏感的啮合点与轴连接。类似的问题出现,当轴可以变形时,例如,在运动链中连接大扭矩时。
    发明内容
    本发明基于在流体旋转机械上以有利的方式布置传感器装置的任务。
    在上面介绍的流体旋转机械中,该任务由包括容置区域的传感器装置解决,发射器布置在该区域中,容置区域与壳体内部流体连通并对外密封,接收器布置在壳体和容置区域外面。
    在这个实施例中,应有容置区域向外密封机器的内部这种有利的方式,因此传感器装置上不需设置开口,通过容置区域,引导活动元件并且随后必须对其密封。如果在活动部件之间的密封可以省略,这样会提高运行的安全性。磨损保持小,故障敏感性降低。例如,如果该传感器装置连接至液压机械,液压流体可以进入容置区域,因此,同时润滑在发射器和壳体或另一个元件之间的接触面。这又导致发射器可以实际上自由地旋转,因此转动反射器只需非常小的扭矩。当使用传递元件时,这又保持传递元件的扭曲变形小。特别简单的实施例在壳体内部设置容置区域。该容置区域形成为容置腔。
    优选地,容置区域在流体旋转机械的前盖内形成。这种实施例特别地紧凑。例如,该容置区域可以是前盖上的孔或凹处。不制成通孔。否则,紧密度得不到保证。此外,不需要为传感器装置设置用于活动元件导向的开口。该前盖或壳体的其他部分可以由不锈钢制成。因此,如果发射器和传感器之间的相互作用由磁场引起,这种作用则不会被干扰。
    优选地,发射器具有支撑元件,其与前盖无摩擦地相互作用。因此,在容置区域内不再需要带有润滑作用的液体或流体。由于前盖和支撑元件无摩擦地相互作用,传感器装置也可以这样使用。
    优选地,传感器装置包括传感器壳体,容置区域布置于其内部。在这个实施例中,该传感器壳体对外密封机器的内部。在这个情况中传感器装置也无需设置用于移动元件的开口,该开口毫无疑问是被密封的。传感器壳体可以作为单独的部件制成。首先,这样简化了生产工艺。第二,这样便于使传感器壳体更好地适应传感器装置的需求,尤其是发射器的那些需求。
    优选地,发射器具有支撑元件,其与传感器壳体无摩擦地相互作用。在这个情况中,当进入容置区域的液体或流体没有润滑性能时,例如,在水压机的示例中,也可以使用传感器装置。
    优选地,传感器壳体旋入机器的前盖内。为此目的,传感器壳体具有,例如,与前盖上对应的内螺纹啮合的外螺纹。这样简化传感器壳体的生产工艺和传感器装置在机器上的安装。进一步地,在这个实施例中,其相对简单地对外密封容置腔室。密封必须简单地布置在传感器壳体和前盖之间,传感器壳体必须以足够的力旋入前盖内。
    优选地,接收器夹到传感器壳体上。因此,接收器通过可拆卸连接与传感器壳体相连,这种连接可以相对快速地再次连接与分离。这样的优点是,通过更换接收器,机器可以相对容易地装备各种传感器装置。而且,简化修理工作。在传感器装置中,接收器通常是最易发生故障的部件。
    优选地,发射器包括磁体。磁体产生的磁场能够一直在接收器处被检测到。该磁场仅仅合计为几毫特斯拉。如果磁体由于轴引起发射器的移动而自身移动,这导致在接收器位置磁场的变化?;箍赡茉诜⑸淦魃喜贾萌舾纱盘?。由于磁场的变化,接收器可以然后对发射器以及因此轴的运动得出结果。如果发射器包括磁体,传感器壳体方便地由一种无磁性的材料制作,以便接收器的磁场保持不受干扰。
    优选地,该接收器包括磁敏电阻或霍耳传感器元件。当设置外部磁场时,磁敏电阻元件改变它的电阻。然后可以将其读出。当电流通过霍耳传感器元件时,霍耳传感器提供与磁场的竖直分量和电流成正比的输出电压。这也意味着,与线圈-磁体装置相反,带有非动磁体的电流可以一直读出。
    优选地,发射器和接收器是霍耳元件、旋转元件、测速发电机元件或光学传感器元件。采用所有那些传感器,可以检测与发射器活动连接的轴的旋转运动。在霍耳传感器的情况下,发射器包括磁体,接收器包括霍耳传感器。测速发电机提供一个与速度成正比的电压。在光学传感器的情况下,LED能够穿过透明的传感器壳体扫描发射器。
    优选地,该传感器装置包括提供矩形信号的输出元件。此外,该输出元件还可以提供模拟电流信号,特别地其在2毫安和20毫安之间变化??裳≡竦?,模拟电压信号可以提供为,一般地在0.1伏特和0.9伏特之间变化。然而,矩形信号具有较小的噪音敏感性的优点。例如,可以选择TTL信号作为矩形信号。
    优选地,该传感器装置具有存储器,其可以存储至少两个值。存储器中存储的两个值特别是可以用来检测轴的转动方向。例如,在不同时间存储的两个值可以首先被标准化,然后考虑到从360°到0°的跃迁用于计算速度。
    附图说明
    接下来,将结合附图根据优选实施例描述本发明,示出:
    图1是作为流体旋转机械示例的液压电动机,
    图2是液压电动机的第二实施例,
    图3a、图3b和图3c是液压电动机的第三实施例,
    图4a和图4b是液压电动机的第四实施例,
    图5a、图5b和图5c是来自传感器装置的输出信号的图像,和
    图6是带有输出元件和存储器的流体旋转机械的示意图。
    具体实施方式
    接下来,本发明根据作为流体旋转机械的实例的液压电动机来进行描述。尽管如此,该发明不限制于液压电动机。
    图1中示出的液压电动机1包括壳体2,轴3从壳体中伸出。从轴3中可以获取机械输出。
    轴3可围绕轴线4转动。轴3构成运动链的一部分,其还包括万向轴5和外部齿状的齿轮6,其布置在内部齿状的环7内以形成所知的压力腔,其可以取决于它们的位置,在压力下提供液压流体或将液压流体释放到低压连接中。为控制流体供应到这些压力腔中,给出了示意性示出的控制滑片8,其与轴3连接。
    因此,带有齿轮6,运动链具有围绕轴线4环行的第一部分。进一步地,在轴3的区域内,运动链具有围绕轴线4转动的第二部分。
    在轴的相反一侧,该壳体2由前盖9闭合。传感器装置10布置在前盖9的外部。尽管如此,该传感器装置10还可以,至少部分地,布置在壳体2中或前盖内。传感器装置10应当尽可能精确地检测轴3的旋转。
    传感器装置10包括传感器壳体11,其围绕容置区域,其中布置发射器12。该容置区域可以形成为容置腔。发射器12包括支撑元件13,其由一种材料形成,该材料与传感器壳体11的材料无摩擦地相互作用。一个或多个发射器元件布置在支撑元件上。在当前实施例中,发射器元件14采用磁体29或永磁体制成。在传感器壳体11外部布置接收器15,其由发射器元件14的磁场作用在其上,并且其将包含轴3的旋转运动信息的电信号,通过未显示细节的线路或无线地,传输到未显示细节的控制系统。
    前盖9具有在中心布置的通孔16。通过该通孔16,壳体2的内部与传感器壳体11的容置区域连通,以便来自壳体2内部的液压流体也可以进入传感器壳体11的内部。在传感器壳体11和前盖9之间布置密封件17,以便液压流体不能渗入到外部。通过固定装置提供必需的密封力,传感器壳体11通过所述固定装置被固定到前盖9上。在此,这种固定装置由一个螺钉18象征性表示。实际上,提供若干个螺钉18。
    传感器壳体11由无磁性的材料制成,并允许磁场从发射器元件14通过,以便磁场可以由接收器15检测。
    不使用传感器壳体11,容置区域也可以位于前盖9内。其还可能在壳体内布置不同的容置区域。如果容置区域的位置在需要的前盖内,非通孔或凹陷用来代替通孔16。用这样的方式,在没有传感器壳体11的情况下紧密性也得到保证。而且在这种情况下,发射器12还可以包含支撑元件13。其优点是支撑元件13与前盖9无摩擦地相互作用。当以下面或上述的情况中发射器12在传感器壳体11内描述时,其总是可能作为一种选择,发射器通常布置在容置区域内,尤其是壳体2或前盖9内。
    通过传递元件19,支撑元件13与围绕轴线4转动的运动链的第二部分连接。这是通过齿状结构20与轴3啮合的万向轴5的尾端。
    传递元件19作为里程表软线形成,就是说,它是可扭转刚性的。通过容置区域或传感器壳体11内的液压流体额外的润滑,发射器12的驱动实际上要求没有扭矩,以便传递元件19实际上未由扭矩施加应力。因此,由于具有高的精度,发射器12总是与轴3具有正好相同的旋转角位置。偏差最大为5°,优选地设置最大为2°,特别优选地的实施例中最大为1°。
    为了传递元件19能够通向发射器12,万向轴包括通道21,其还穿过运动链的第一部分。齿轮6与万向轴5以相同的速度转动,因此,与传递元件19有相同的速度。因此,在通道21中,在传递元件19和万向轴5之间在转动方向上没有任何相对运动。如果通道21的直径太小而不允许传递元件19有必要的自由空间进行充分的转动,传递元件19将表现为弯曲运动,然而,其是不严重的。
    不使用里程表软线,还可以使用另一个传递元件,例如,细的金属棍或类似物。
    在某些情况下,根据图1的实施例由于受到齿状结构20中游隙的作用,会导致轴3的角位置和发射器12的角位置之间出现偏差。
    为了补偿这种偏差,使用图2所示的实施例。在此,相同的元件带有相同的附图标记。
    传递元件19比图1中实施例制作得更长,以便其可以直接固定在轴3上。然后,齿状结构20中可能的游隙不再具有任何影响。
    在两种情况下,传递元件19非转动地与发射器12和/或轴3连接,尽管如此,其在平行于轴线4的方向上是可替换的。例如,这可以由以下实现,在传递元件19的末端具有类似多边形的横截面,如正方形。传递元件19的这些末端随即伸入发射器12和/或轴3对应的开口内,所述开口也具有类似相应的多边形的横截面。因此,对某一程度,末端可以轴向地移动进入孔内,以便可以容置传递元件的纵向变化,例如,会由于温度变化造成的变化。
    图3显示进一步的液压机器。与图1和2中相同的元件具有相同的附图标记。
    同样在这里,轴3通过齿状结构20与万向轴5连接,其还通过第二齿状结构22与齿轮6连接。第二万向轴23用于将齿轮6连接到阀滑片8,其与轴3共同转动以便从正确位置将液压流体注入到形成在齿轮6和齿状环7之间的压力腔内。
    传递元件19的一端连接到轴3,另一端连接到发射器12。因此,以高的精度,发射器12和轴3具有相同的角位置。在齿状结构20、22中的游隙在此没有影响。
    图3b是图3a中细节B的放大图,即传感器装置10。图3c显示根据图3c中的C-C截面图。由此可以看出,容置在支撑元件13内的传递元件19的末端具有方形横截面,并且支撑元件13具有对应的开口。
    例如,传感器壳体11由不锈钢制成,支撑元件13由塑料材料制成,优选为PEEK(聚醚醚酮)。
    不使用磁体29,可以使用其他元件作为发射器元件14。
    例如,如果传感器壳体11为辐射可穿透的,例如光辐射,发射器元件14还可以包括光学标记,其可以通过传感器壳体11从外部进行检测。辐射不一定必须为可见辐射?;箍赡苁褂煤焱庀咔蜃贤庀咔姆?。如果能够穿透传感器壳体11,还可以使用其他电磁波作为从发射器12到外部的信号传输,。
    利用密封件17传感器壳体11与前盖9密封。因此,液压流体仍可以渗入传感器壳体11内,而不是外面。传感器壳体形成一定尺寸,以便其可以采用在壳体2内部产生的力。然而,不需要密封部件对传感器装置10区域内的活动部件之间进行密封。
    图4a显示了一个与图3a非常相像的实施例。相同的元件具有相同的附图标记。
    大体上,有两处变化:
    第一,传递元件19在远离轴3的端面处与万向轴5连接。因此,在该区域偏心地布置传递元件19。尽管如此,利用万向轴5与轴3以相同的速度旋转这一所知情况,所以,是否传递元件19固定到万向轴5的旋转和环行的部分上,如图1中所示,或者固定到万向轴5仅旋转的部分上,则基本上是不重要的。唯一的条件是,在操作期间,传递元件19仅通过弯曲到其在长度上可以控制的程度而受到应力。
    第二个差别涉及传感器装置10,其显示在图4b的放大图中。
    传感器壳体11具有外螺纹24,其旋入前盖9上通孔16的内螺纹25中。这样既简化传感器壳体11的制造又简化了传感器壳体11的安装。传感器壳体11可以做成转动部分。安装仅发生在传感器壳体11旋入前盖9内,这种旋入安装使得密封件17在前盖9和传感器壳体11之间进行密封。
    支撑元件13通过锁紧环26保持在传感器壳体11中。传递元件19设置为穿过前盖9,以便预安装在传感器壳体11内的支撑元件13可以在传感器壳体11旋入前盖9之前安装在传递元件19上。
    传感器壳体11在外圆周上具有凹槽27。夹具28,仅仅示意的显示,插入凹槽27内。这一夹具28将接收器15固定在传感器壳体11的前侧。以这种方式,接收器15易于安装,而且易于替换。
    磁敏电阻或霍耳传感器元件30可以用作接收器15。当发射器12为磁体29时,尤其是这种情况。磁敏电阻传感器元件30可以包括惠斯通电桥输出信号,由此,轴3或活动地连接到轴3的发射器12的角位置可以通过它进行测量。特别地,两个输出信号31和32可以为正弦或余弦,如图5a所示。通过这两个输出信号31、32,随即可以确定角度。在图5a中,标准化的输出信号31、32显示为角度的函数。在霍耳传感器元件30的情况中,通常将输出锯齿状电压33。在图5b中,锯齿状电压显示为时间的函数。在最低电压点处,可以发现0°和360°角。当接收器15包括磁敏电阻或霍耳传感器元件30且发射器12包括磁体29时,用于霍耳或旋转传感器34所需的元件可以使用。当然,还以考虑采用霍耳传感器34之外其他类型的转动传感器34?;箍梢钥悸遣捎猛耆煌睦嘈偷拇衅?4。特别地,发射器12通过电磁波进行检测,前面提到的光学传感器34为进一步的选择。采用测速发电机传感器34时,提供与速度成正比的电压。
    输出信号31、32或锯齿状电压33可以利用并传送用于进一步加工。然而,如果把这些信号转变为矩形信号35是有利的。这种矩形信号35表示数字信号,其可以识别并由多个用户使用。连接线路中的电压损失对信号品质没有影响。侧面的陡度一般在5毫秒和50毫秒之间变化,通常每周期使用至少90脉冲。为了将正弦或余弦形状的输出信号31、32转换为矩形信号35,输出信号31、31切割成具有预先指定的频率的部分,所述的频率依据需要的解决方案。
    与信号类型无关,输出元件36(图6)用于输出的目的。
    还为了获得轴3的转动方向,也可以使用如图6所示的存储器37。存储器37随后存储轴3的至少两个角位置的数值。为此,其可以使用正弦或余弦形状的输出信号31、32或锯齿状电压33??悸堑酱?60°到0°的跃迁,转动方向将随速度一同输出。

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