具有改进的制动效果的液压马达.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200780047077.2

申请日:

2007.12.19

公开号:

CN101578427A

公开日:

2009.11.11

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

专利权人的姓名或者名称、地址的变更IPC(主分类):F01C 21/00变更事项:专利权人变更前:N&G设备管理有限两合公司变更后:J.D.诺伊豪斯控股有限两合公司变更事项:地址变更前:德国维滕变更后:德国维滕|||授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

F01C21/00; F01C1/344

主分类号:

F01C21/00

申请人:

N&G设备管理有限两合公司

发明人:

迪特尔·彼得斯; 彼得·克雷布斯; 约阿希姆·温达尔

地址:

德国维滕

优先权:

2006.12.21 DE 102006061854.8

专利代理机构:

北京集佳知识产权代理有限公司

代理人:

张 文;潘 炜

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内容摘要

本发明涉及一种具有内部马达腔室(18)的马达。可转动的转子(20)可通过向其施加压力介质来驱动,其中,压力介质在马达腔室(18)的工作区域(40)中膨胀。用于制动转子(20)制动元件(22)沿轴向临近转子设置。制动元件(22)和转子(20)能够相对于彼此轴向移位并形成弹簧加载的摩擦副(48、50)。为了能够实现由更有力的弹簧(52)达到的更高的制动效果,设置有压力腔室(60),其截面延伸范围大于马达腔室(18)在其工作区域(40)处的截面延伸范围。压力腔室(60)由制动元件(22)至少单侧地轴向地限定。压力腔室(60)中的压力以及可选地制动元件(22)与转子(20)的相邻端面之间的压力产生克服弹簧力以分离摩擦副(48、50)的力。压力腔室(60)设置成使得当压力介质施加于马达(20)时,压力介质能够到达压力腔室(60)。

权利要求书

1.  一种马达,包括:
内部马达腔室(18);
能够在所述马达腔室中转动的转子(20),其中,通过向所述转子施加压力介质能够驱动所述转子,所述压力介质在所述马达腔室的工作区域(40)中膨胀;
用于制动所述转子(20)的制动元件(22),所述制动元件沿轴向临近所述转子(20)设置,其中所述制动元件(22)和所述转子(20)能够相对于彼此轴向移动并形成由弹簧加载的摩擦副(48、50);
所述马达的特征在于:
包括压力腔室(60),所述压力腔室(60)截面延伸范围大于所述马达腔室(18)的在其工作区域(40)处的截面延伸范围,
其中所述压力腔室(60)由所述制动元件(22)和/或所述转子(20)至少单侧地轴向地限定,使得所述压力腔室(60)中的压力产生克服弹簧力使所述摩擦副(48、50)分离的力,
并且所述压力腔室(60)设置成使得当所述马达运转时,所述压力介质进入所述压力腔室(60)。

2.
  如权利要求1所述的马达,其中,
在所述马达腔室(18)处设置有第一流体孔口(42)、第二流体孔口(44)以及排出口(46),所述第一流体孔口(42)、第二流体孔口(44)以及排出口(46)间隔地设置在所述马达腔室的工作区域(40)的圆周上,其中所述马达(10)能够通过沿第一转动方向向所述第一流体孔口(42)供给流体来驱动,并能够通过沿第二转动方向向所述第二流体孔口(44)供给流体来驱动,
其中所述压力腔室(60)与所述第一流体孔口(42)和/或所述第二流体孔口(44)相连,使得在所述马达(10)的运转中,所述压力介质进入所述压力腔室(60)。

3.
  如权利要求2所述的马达,其中,
所述压力腔室(60)与所述第一流体孔口(42)或所述第二流体孔口(44)的连接是无阀的供给管路。

4.
  如权利要求2或3所述的马达,其中,
供给管路(A)经由节流元件(82)与所述流体孔口中的一个(42)相连以限制所述压力介质的体积流量,
并且所述压力腔室(60)连接至所述节流元件(82)上游的所述供给管路(A)。

5.
  如权利要求2所述的马达,其中,
所述压力腔室(60)与所述两个流体孔口(42、44)相连,
其中在所述连接中设置有至少一个阀(86)以避免短接。

6.
  如前述权利要求中任一项所述的马达,其中,
在所述马达腔室(18)处设置有第一流体孔口(42)、第二流体孔口(44)以及排出口(46),所述第一流体孔口(42)、第二流体孔口(44)以及排出口(46)间隔地设置在所述马达腔室的工作区域(40)的圆周上,其中所述马达(10)能够通过沿第一转动方向向所述第一流体孔口(42)供给流体来驱动,并能够通过沿第二转动方向向所述第二流体孔口(44)供给流体来驱动,
其中所述压力腔室(60)经由直接的无阀的连接(62、64)与所述马达腔室(18)的工作区域(40)相连,使得所述压力介质能够在操作中沿两个转动方向进入所述压力腔室(60)。

7.
  如权利要求6所述的马达,其中,
所述制动元件(22)相对于所述马达腔室(18)的侧壁(14)的配合使得所述压力介质能够经过所述制动元件(22)与所述侧壁(14)之间进入所述压力腔室(60)。

8.
  如权利要求6或7所述的马达,其中,
设置有至少一条用于将所述压力介质从所述工作区域(40)供给至所述压力腔室(60)中的管路(62),
其中所述管路(62)连接至设置于所述制动元件(22)中与所述转子(20)相邻的端面处的连接开口(64)。

9.
  如权利要求8所述的马达,其中,
所述管路(62)仅具有一个连接开口(64)。

10.
  如权利要求8或9所述的马达,其中,
在所述工作区域(40)处设置有至少一个第一流体孔口(42),用于供给待施加于所述转子(20)的压力介质,
其中,当沿轴线方向观察时,所述连接开口(64)设置在所述马达腔室(18)的与所述第一流体孔口(42)相同的象限内。

11.
  如前述权利要求中任一项所述的马达,其中,
所述压力腔室(60)形成在所述制动元件(22)与所述壳体(12、14)之间。

12.
  如前述权利要求中任一项所述的马达,其中,
所述压力腔室(60)是由所述制动元件(22)沿轴向限定的环形空间,
所述环形空间(60)的外径(R2)大于所述马达腔室的工作区域(40)的横向延伸范围(R1)。

13.
  如前述权利要求中任一项所述的马达,其中,
围绕所述马达腔室的工作区域(40)和所述制动元件(22)设置有侧壁(14),
所述侧壁(14)在纵向截面中具有至少一个台阶(24),
所述压力腔室(60)形成在所述台阶(24)的区域中。

说明书

具有改进的制动效果的液压马达
技术领域
本发明涉及一种能够由流体压力介质驱动的马达。具体地,本发明涉及一种马达,其中,设置于马达腔室中的转子能够由压力介质驱动,且能够轴向移动的弹簧加载的制动元件与转子的端面一起形成摩擦副以对转子进行制动。
背景技术
液压马达优选以增压空气或者以液压液来驱动。压力介质在其膨胀期间作的功被用于驱动。
一种公知类型的马达是叶片马达。其包括与径向叶片一起在马达腔室内转动的转子。当转子转动时,主要由叶片和马达腔室的侧壁所密封的空间的容积改变。引入至这些空间内的压力介质膨胀并因此驱动转子。
这种马达已被证实对许多应用而言都非常可靠,例如在起重设备中的使用。对一些应用而言,当未供给压力介质时,必需具有制动单元以制动并牢固保持叶片转子。特别是在起重设备的使用中,由此防止负载落下。
尽管在许多公知的起重设备中制动单元可以经由轴联接至马达,但是制动单元是马达腔室外部,即,压力介质在其中膨胀的腔室的外部的单独部件。
EP 1 099 040公开了一种由增压空气驱动的叶片马达。叶片转子被以可偏心转动的方式支撑在圆筒形马达套管中。马达由引入的增压空气驱动,所述增压空气在叶片之间形成的腔室变大时膨胀。单独的制动单元设置在马达的轴处。为了润滑马达,叶片转子具有纵向孔,所述纵向孔填充有糊状稠度的润滑剂。
DE 1 102 488公开了一种用于起重设备的叶片马达,其具有驱动轴,当增压空气被切断或不足时,所述驱动轴由摩擦制动而固定地制动。为此,在马达轴的端部具有制动盘,所述制动盘具有中心设置的压力缸并通过弹簧负荷压靠在马达壳体的耐磨环上。经由入口引入的增压空气供给至制动盘的压力缸,使其克服弹簧阻力升起离开耐磨环并因此使得马达能够运转。
WO 95/02762示出了一种液压马达。转子在马达腔室中转动。转子能够轴向移动并由弹簧挤压,使得锥形段抵靠相对于壳体固定的摩擦表面。马达腔室经由设置有阀的通道与锥形的摩擦副连通。运转中,压力介质从马达腔室转到摩擦副并使转子轴向位移,这导致摩擦副分离并因此导致制动被释放。
申请人的WO 97/02406示出了一种具有一体式制动单元的叶片转子。叶片转子能够在马达腔室中由增压空气驱动。制动元件能够由弹簧移位和加载并轴向设置成与叶片转子紧邻。叶片转子因此在其端面处与制动元件一起形成摩擦副。摩擦副设置在马达腔室中,因而在运转中马达腔室中存在的压缩空气作用在制动元件上并克服弹簧负荷使其移位,使得制动被释放。此构造在实践中已成熟。尤其是其获得了紧凑的结构。
发明内容
本发明的目的在于提出一种马达,其中,与现有技术的构造相比,以简单的方法仍然改进了制动作用。
所述目的通过如权利要求1所述的马达来实现。从属权利要求涉及本发明的有利的实施方式。
根据本发明的马达具有内部马达腔室以及能够在所述马达腔室中转动的转子。所述转子能够由压力介质驱动。尽管术语马达腔室首先指相对于外部隔离的马达的整个内部区域,其中压力介质在该区域的一部分(或马达腔室的轴向长度的节段)中膨胀或减压(对于液压压力媒体而言,术语“减压”更准确,但是为便于表述,以下将总是使用术语“膨胀”)以由此驱动转子,但是这里指的是工作区域。所述内部马达腔室优选为圆筒形的,即,其沿其纵向轴线具有——至少部分地——均匀的截面,优选(但非必要)为圆形截面。转子优选为叶片转子;但是,所述原理也能够用于具有其它类型转子的其它类型的流体膨胀马达。
制动元件沿轴向临近所述转子设置用于制动所述转子。所述制动元件和所述转子能够相对于彼此轴向移动,即,或者所述转子能够朝向(固定的)制动元件移动,或者制动元件能够相对于轴向固定的转子移动,或者两个元件都能够轴向移动。所述元件中的一个或两个具有弹簧,用于将所述元件推压在一起,使得它们形成弹簧加载的摩擦副。由于所述制动元件不能够绕轴线转动,所以所述摩擦副引起制动作用,如果摩擦力足够,则所述制动作用能够使所述转子停止转动。
所述摩擦副优选形成在所述转子的一个或两个前端面上。它们不必是径向设置的表面,而是能够具有各种形状,例如双面锥形。
产生本发明的想法包括这样的认识:制动作用取决于摩擦力,且因此取决于摩擦副的材料的摩擦系数以及所施加的弹簧力。在此特别优选的是增大弹簧力,因为弹簧力可被极好地调节。但是,仅可能在一定的极限内增大弹簧力,所述极限由以下事实限定:在马达的运转中压力介质必须仍旧能够释放制动。一方面所述介质的压力以及另一方面有效表面是最大可用力的限定参数。为了在压力保持相同时获得更大的力,建议增大表面。
根据本发明,因而设置了专门的压力腔室。所述压力腔室构造成使得其截面延伸范围大于所述马达腔室在其工作区域处的截面延伸范围,即,其相对于纵向轴线至少部分地进一步向外设置。在此将要比较的是,一方面,马达腔室的位于所述压力介质通过膨胀驱动所述转子的位置处(工作区域)特别优选为至少在其轴向中央的区域中的截面,以及另一方面,所述压力腔室在截面中的外部延伸范围。对于圆筒形马达腔室的优选情况,这意味着必须将所述马达腔室的边界的内径视为截面延伸范围。所述压力腔室优选形成为环形空间,其中,其外径大于所述马达腔室的直径。因此,所述压力腔室处于所述马达腔室的工作区域的径向外侧,因而提供了基本增大的表面。
所述压力腔室由所述摩擦副(制动元件/转子)的元件中的至少一个至少从一侧限定。所述压力腔室中形成的压力作用在此元件或这些元件上并在所述制动元件和/或所述转子上产生力。所述压力腔室设置成使得所施加的力引起所述摩擦副的分离并因此其指向与所述弹簧力相逆。因此,通过在压力腔室内形成压力,能够实现所述制动元件与所述转子之间的摩擦副的分离以便释放所述转子上的制动作用。
根据本发明,所述压力腔室设置成使得在所述马达的运转中,所述压力介质被引入所述压力腔室内。因此,如果供给压力介质以驱动所述转子,则所述压力介质也会进入所述压力腔室内并引起所述摩擦副的分离,并因此释放制动。所述压力介质能够因此从适当的供给管路直接进入所述压力腔室。所述压力介质也可能经由连接从所述马达腔室的工作区域转到所述压力腔室。
除直接在所述摩擦副处(即,在所述制动元件与所述转子的相邻端面的之间)已经存在的压力腔室之外,根据本发明产生的压力腔室能够以辅助方式操作。但是,如果尺寸足够,该压力腔室能够独自产生足够的力以释放制动。
根据本发明的马达实现了一种设计,所述设计一方面产生大的制动力,另一方面通过在运转中供给至所述马达的压力介质实现了摩擦制动的自动释放。通过所述压力腔室的大的截面延伸范围,使得额外的、相对较大的表面能够用于待施加的压力介质。因而,即使需要大的制动能量,也不需要省去根据WO 97/02406的结构的优点,其中在WO 97/02406的结构中,随着所述压力介质施加至所述转子,自动释放了制动。尽管这样,所述结构未因增加所述压力腔室而变得过于笨重。不需要另外的能够移动的部件,且整个结构的轴向长度甚至能够保持相同。在具有上述优点的情况下可以产生紧凑的、便宜的马达。
根据发明的优选实施方式,所述压力腔室的连接设置成使得在可逆转马达中当沿两个运转方向运转时所述压力腔室的功能也得以确保。通常,马达具有:流体孔口,经由所述流体孔口供给所述压力介质;以及排出口,经由所述排出口排出膨胀后的介质。在可逆转马达(即,能够沿着两个转动方向运转的马达)中设置有两个不同的流体孔口(如果所述马达用于起重机,则这些孔口就被称为“提升侧”和“降下侧”),其中,依据所需的转动方向将所述压力介质供给至一个流体孔口或者另一个流体孔口。
为了确保所述压力腔室的增压以在运转中适当释放制动以及所述压力腔室的排气以在中断运转时施加制动,所述压力腔室能够以多种方式与各流体孔口(或者如果马达仅有单个孔口,则为该孔口)相连:
一方面,优选经由直接的无阀的供给管路将所述压力腔室与流体孔口流体连通。应当仅与两个流体孔口中的一个建立这样的无阀连接以避免短接。
所述马达能够构造为使得其相对于所述两个流体孔口不是对称构造,以便在运转中,其在第一流体孔口(在起重机中,这将是提升侧)处供给比在第二流体孔口(降下侧)处高的能量。所述压力腔室可以既与提升侧连接又与降下侧连接。在此优选与降下侧连接。
流体孔口中的一个能够经由节流元件与流体供给相连以限制体积流量。为此,所述压力腔室能够与所述节流元件下游的相应的供给管路相连。但是,为了减少马达的在后运行,如果所述压力腔室与所述节流元件上游的流体供给相连,则是有利的,因而所述节流元件处的任何阻塞不会引起压力腔室排气的滞后以及因而引起所述马达的在后运行。
作为另一替代,所述压力腔室能够连接至两个流体孔口,其中,为了避免短接,在所述连接中设置有至少一个阀。优选地,使用往复阀,以便在增压期间所述压力腔室总是与具有最高压力的孔口相连通,并且在排气期间,总是与其中一个孔口相连通,使得如果两个孔口都由控制阀排气则能够确保即时排气。
根据另一实施方式,所述压力腔室连接至所述马达腔室的工作区域。在沿两个方向的运转中存在过压。在此所述连接优选为直接的无阀的连接,例如,分支通道、管道或者接头的选择性泄漏。由于所述压力腔室与所述马达腔室的工作区域相连(而不是连接至流体孔口),所以即使在可逆转马达中也保持了制动功能,而没有任何另外的开销。
如果所述压力腔室经由仅有一个通向马达腔室的开口的管路连接至所述马达腔室,则这是优选的。因此,即使没有阀,也确保了不存在任何短接(即,在没有驱动马达的情况下压力介质从入口直接经由压力腔室流动至出口)。
如果设置了用于将所述压力介质从所述马达腔室供给到所述压力腔室的管道,则如果其连接至设置在转子端面上的连接开口,则这是优选的。特别优选地,此开口形成在所述制动元件中。如所述的那样,所述管路可优选为直接的无阀的管路。对于连接开口的设置,如果将其设置在马达腔室的与(第一)流体孔口相同的象限中(沿着轴线方向观察),则这是优选的。特别优选地,此开口处于从所述流体孔口起±30°的区域内(总是在所述流体孔口和所述开口的中央处测量)。已显示,即使在具有两个流体孔口的可逆转马达中,在其中一个流体孔口附近设置该连接开口也足够在两个运转方向中平顺运转。如果马达具有优选方向(在起重机中,通常是提升侧),则如果将所述连接开口设置在靠近其中一个相应的优选的流体孔口的区域中就是有益的。在起重机已加载的情况下,在降下负载的过程中,存在朝向流体出口的压缩,这有助于提供释放制动所必需的压力。在没有优选方向的马达中,如果所述连接开口居中设置,即,与用于两个转动方向的流体孔口具有相同的距离,已证实是有益的。
作为将所述连接开口设置在与所述转子相邻的端面处的另外的优点,已发现具有良好的起动特性。由于所述压力介质首先作用在所述制动元件的处于所述马达的工作区域处的表面上而仅在其后由于马达的起动而作用在所述压力腔室中的效果而产生的最小的时间延迟有助于所述马达的逐步的、平顺的控制。
根据另一实施方式,所述制动元件相对于所述马达腔室的侧壁的配合使得所述压力介质经过两者之间进入所述压力腔室内。可有意在此留下间隙或泄漏以连接所述压力腔室和所述马达腔室的工作区域。通过这种方式,能够以简单的方式建立连接,而不必设置专门的通道。无论如何,需要的截面都较小,因为在运转中不存在通过所述连接的恒定流动,但是所述压力腔室中的压力得以静态维持。
根据发明的另一实施方式,所述压力腔室形成在一方面所述制动元件(或与其相连的元件,考虑到其轴向移动)与另一方面所述壳体(或固定在所述壳体处的元件)之间。通过这种方式,所述压力介质的施加使得所述制动元件相对于所述壳体移位。
优选地,所述压力腔室形成为环形空间。具有相对较大直径的环形空间具有如下优点:力的作用是均匀的,因而在所述空间内移位的元件被卡住的风险仅是轻微的。由于能够自由选择台阶式活塞的台阶的直径尺寸,所以依据能够获得的马达动力,能够实现所需强度的制动力矩。
根据发明的另一实施方式,建议至少围绕所述马达腔室的工作区域和所述制动元件设置侧壁。此侧壁在其纵向截面中具有至少一个台阶。在圆筒形工作区域的优选情况下,所述侧壁优选包括两个相邻的不同直径的圆筒形节段,所述两个节段由所述台阶连接。容置在由所述侧壁围绕的区域中的所述制动元件也具有相应的台阶。所述压力腔室因而设置在所述各台阶的径向设置的表面之间。通过这种方式,可以结构简单的方式形成压力腔室,在所述压力腔室中,压力的施加引起所述制动元件轴向位移。
附图说明
以下将参考附图对示例性实施方式进行更详细的说明,在附图中:
图1是叶片马达的第一实施方式的纵向截面图;
图2是沿线A-A′的图1所示叶片马达的截面图;
图3是沿线B-B′的图1所示叶片马达的截面图;
图4a、4b示出了可与图1所示叶片马达相比的叶片马达中制动释放原理;
图5的示意图是控制图1马达的气动回路图;
图6是叶片马达的第二实施方式的纵向截面图;以及
图7-10的示意图是以各种连接类型控制图6所示叶片马达的气动回路图。
具体实施方式
图1示出了根据第一实施方式的马达(叶片马达)10的纵向截面图。壳体12包括马达套管14和端面罩盖16,以及带有制动衬垫21的另一端面罩盖19。
马达套管14是内部马达腔室18的边界。在替代实施方式(未示出)中,可以省去单独的马达套管,且内部马达腔室18可以由壳体侧壁形成。叶片转子20和制动元件22设置于内部马达腔室18中。
马达套管14包括形成于具有不同直径的两个圆筒形节段之间的第一台阶24。第一节段26的内径比与第一节段26相邻的第二节段的内径大。
叶片转子20设置于具有较小内径的第二节段的区域内。如叶片马达领域的技术人员所知,叶片转子20以偏心方式设置在此区域内。如图1所示,一端具有支承螺柱30而另一端具有驱动螺柱32的转动轴28相对于马达套管14的纵向中心轴线向底部偏移。这还能够在图2所示截面图中看见。
如还能够从图2所见,叶片转子20具有许多能够径向滑动的由弹簧向外加载的叶片34。叶片抵靠在马达套管14上并因此形成空间36的边界。叶片设置在马达10的工作区域40(见图1)的整个轴向长度上。
马达套管14在工作区域40的圆周处具有第一增压空气入口42、第二增压空气入口44以及排出口46。在沿优选方向(在图2中转动至左侧)的操作中,通过增压空气入口42供给增压空气。随着叶片转子20转动,增压空气在叶片34之间的空间36中膨胀以随着转动而增大尺寸,直至在排出口46处以残余压力排出为止。
在反向转动(在图2中转动至右侧)的操作中,通过增压空气入口44供给增压空气。如在图2中可见,排出口46以非对称方式设置在增压空气入口42与44之间,但是距离第一增压空气入口42较远。因此,通过该第一增压空气入口42驱动的第一转动方向是优选方向(例如,在起重机中,是提升方向),沿该方向的马达10的动力输出比沿相反方向高。
如图1所示,制动元件22沿轴向紧邻叶片转子20设置。制动元件22与安装在表面上的制动衬垫48一起,与叶片转子20的端面50形成摩擦副。在图1中仅示出其中两个的弹簧元件52作用在制动元件22上并沿轴线方向对其施加力以将摩擦副的元件48、50推压在一起。制动元件由螺柱51保持以便能够轴向移动,但是不能相对于壳体12转动。另一摩擦副形成在能够轴向移动的叶片转子20与设置有制动衬垫21的罩盖19之间使得叶片转子20在两侧受到制动。
与设置在马达套管14中的台阶24相伴,容置在马达套管14内的制动元件22也设置有台阶54。在制动元件22的台阶部的轴向表面与马达套管14的台阶24的轴向表面之间形成有压力腔室60。如在图3中可见,压力腔室60具有周向环形空间的形式。如比较图2和图3所见,压力腔室60在横向于马达套管14的纵向中心轴线的方向上比马达10的工作区域40具有较大的延伸范围。压力腔室60延伸到半径R2(图3),而工作区域40中的马达套管14仅具有较小的内径R1(图2)。
在第一实施方式中,压力腔室60经由在制动元件22内形成为通道的管路62连接。该管路将压力腔室60与制动元件22的面向叶片转子20的表面中的开口64相连接。管路62与压力腔室60形成为仅具有一个开口64的无阀的直接连接。
图5以示意形式示出了带有气动连接的马达10。为了清楚,仅以减少到基本部件的形式示出所述连接;因此,在此未示出诸如用于起重机的紧急停止及过载停机等其他控制功能。
内部马达腔室18经由其第一增压空气入口42连接至控制阀70的提升侧h,并经由其第二增压空气入口44连接至降下侧s。叶片转子20由位于制动衬垫48与端面50之间的在此象征性示出的摩擦副制动。所述制动通过以下方式释放:如图4b所示以及如下说明,将增压空气供给到制动元件22与端面50之间的空间72并且经由通道62供给到压力腔室60,其中两个压力腔室60、72中形成的压力将制动元件22推压向弹簧52。马达的排出口46联接至消声器74。
在所示示例中,控制阀70具有能够从中央的非工作位置移位至降下s模式或者移位至相反的提升h模式的操作杆76,其中,在滑动闸阀80中,通过相对于孔口的位移,一方面在增压空气供给P与排气口R(连接至消声器74)之间、另一方面在提升侧的供给口A与降下侧的供给口B之间实现各种阀功能。
在所示的非工作位置,孔口A和B与排气口R连通,即,与R相连。在提升模式(图5中的左侧阀功能)中,提升侧的增压空气口A与增压空气供给P相连,而降下侧与排气口连通(由于阀80处于交叉位置,所以实现B-R连接)。供给口A通过并联的节流元件82和单向阀84与提升侧h的阀出口相连,其中,单向阀84以如下方式动作:在提升操作中,增压空气能够经由单向阀84流至提升侧h,使得节流元件82不限制流体流动而作为除阀84之外的另外的连接。
在降下模式(图5中的右侧阀功能)中,降下侧s直接与增压空气供给P相连,而提升侧h经由节流元件82与排气口连通(形成A-R连接,此时单向阀84闭塞)。节流元件由此限制压力介质的体积流量。节流元件能够容易地实现为管道路径中的瓶颈,例如实现为小孔板。在降下模式中,节流元件82用于限制降下速度。这是因为,在这种模式中,一方面增压空气经由增压空气口44供给至马达,所述增压空气在到述排出口46之前膨胀。但是,另一方面,由于起重机上待降下的负载,马达用作为压缩机,其借助于叶片空间36的体积减小将空气从排出口46压缩至增压空气口42(提升侧)。此压缩空气被供给至控制阀且供给至h口,并经由节流元件82排出。通过在节流元件82处限制体积流量产生的阻塞形成制动作用,所述制动作用使得负载得以平缓降下。
在马达10的运转中,当增压空气供给至两个增压空气入口42、44中的一个时,制动被自动释放,而当增压空气供给减少时,转子20被自动地牢固保持在制动元件22的制动衬垫48与固定罩盖19的制动衬垫21之间。以下参照图4a和图4b中的示意图说明该机理。应当注意,图4a和图4b中的图示完全是示意性的,其目的在于对一般功能性原理进行说明。为此,省略了一些细节,并且特别夸大了间隙宽度。
图4a示出了制动后的马达10。叶片转子20通过应用制动元件22得以制动。马达10因此通过弹簧元件52的力被停止。
为了起动马达,现在经由增压空气入口42供给增压空气。如图2所示,增压空气进入叶片空间36。由于叶片转子20是停止的,所以最初叶片转子20不转动。替代地,空间36中的压力(并且通过叶片上泄漏很快也作用在整个表面上)作用在能够轴向移位的制动元件22上,因而制动元件22开始克服弹簧元件52的力而与叶片转子20分离以便形成压力腔室72(见图4b)。
但是,弹簧元件52在制动元件22上施加过度的力使得仅作用在摩擦衬垫48表面上的压力将不足以完全释放制动。
但是,同时,增压空气还进入压力腔室60。这能够以两种不同方式发生。一方面,马达套管14与制动元件22之间的配合中仍然保持有泄漏,通过所述泄漏,压力介质进入压力腔室60(图4a中的虚线箭头)。在根据图1的优选构造中,为此设置了密封用凹部65。如果未在此嵌入密封件,则在此位置处缺少密封作用,而且产生在图4a中以虚线箭头所示的压力介质进入压力腔室60的路径。
作为替代或作为补充,压力介质还经过制动元件22中的开口64和与其相连的管路62进入压力腔室60。开口64最初可在静止位置(图4a)呈现为封闭状态。但是在运转中压力介质仍旧经过开口64,因为,一方面叶片转子20与制动元件22的抵接并未完全密封。另一方面,压力介质的引入已引起制动元件22的最初运动使得开口64因而得以自由。在优选实施方式中,在叶片转子22的制造期间,还可在叶片转子22的端部50内保留略微升高的环(由于其尺寸小,因而在图1中不可见),其作用在于当制动元件22抵靠在该环上时,开口64不被完全封闭(未示出)。
结合图1和图2的视图,开口64的设置明显可见。如图1所示,在径向方向上,其穿过制动元件22,即,不直接位于边缘上,并且位于面向马达腔室的工作区域40的表面内。开口64相对于增压空气入口42、44以及排出口46的位置能够在图2中看见。在此,开口64设置在提升侧的增压空气入口42的区域内。如已在试验中显示的那样,设置在此增压空气入口的区域中特别有利。因此,如图2所示,如果开口64设置在马达腔室的与增压空气入口42相同的象限内,则是优选的。特别优选地,增压空气入口42的中心与开口64的中心之间的角度不大于30°。
开口64的这种设置对于沿提升方向(增压空气供给至增压空气入口42)的操作尤其有利。如已在试验中显示的那样,当起重机被加载时,即使增压空气经由增压空气入口44供给,也会在开口64的区域中形成足够的压力,使得压力腔室60得以十分快速的填充,因为在负载被降下期间,可以说,由于泵送作用,在开口64的区域中产生了比在增压空气入口44处更高的压力。
压力介质作用在制动元件22的径向表面上,即,一方面作用在摩擦副48、50中所含的内表面上,而另一方面作用在由台阶54形成的另外的环形表面上。作用在制动元件22上的所有力对应于表面面积与压力介质的压力的乘积。通过适当的密封措施(图1中的密封座66),防止了压力介质经过制动元件22的后面。因而,仅通过压力介质的压力就可以释放制动元件22。
即使压力介质被快速应用至增压空气入口42,抬升制动元件22并因此起动马达10的过程也总是逐步进行。其原因在于,最初,制动元件22仅由叶片转子20的端面上的压力略微移位,并因此减小制动作用。而且,增压空气在(略微)延迟的情况下流入压力腔室60,使得能够接着完全去除制动作用。
在运转中,只要供给压力介质,制动元件22就保持离开叶片转子20。在切断压力介质之后,由于弹簧元件52的力,自动形成制动。
因而,压力腔室60扩大了压力介质的压力能够作用在制动元件22上的表面面积。因而可以通过设置适当的、更有力的弹簧52来预先确定所需的、增大的制动力。
图6示出了叶片马达100的第二实施方式,其在试验中已被证实特别有利。根据第二实施方式的马达100大部分对应于根据第一实施方式的马达10。马达100具有大部分与马达10相同的元件。因此将用相同的参考数字来指示这些元件。关于这些元件,可参考以上给出的对它们的说明。以下将仅论及各实施方式之间的差异。
与马达10相比,马达100在制动元件22的端面中不具有开口64,因此也不具有将内部马达腔室18与压力腔室60相连的通道62。取而代之,通过部件的配合并且特别是通过密封件65使压力腔室60相对于内部马达腔室18封闭。
在马达100中,压力腔室60由外部供给管路(在图6中未示出)加压和排气。此供给管路能够以如图7至图10所示的多种方式连接,将在以下说明。
所考虑的问题是在具有相应负载的情况下起重机的马达在降下模式中的运转。在此应当确保,当在附接有负载的情况下中断降下操作(即,将滑动闸阀80从“降下”位置切换至中央位置)时,立即实施制动作用,且如果可能,马达不会在后运行。在目前情况下,在上述实施方式中,在马达的压力腔室60与内部腔室18之间的连接不充分的情况下,可能发生这样的情况:压力腔室60排气太慢,因此制动反应太晚。为了避免这种情况,在图7至图10的多种连接类型中,为压力腔室60设置外部增压和排气。
在根据图7的第一连接类型中,压力腔室60直接连接至提升侧(增压空气入口42)。在提升操作中,压力腔室60从这里得以增压,并且当切换回中间位置时排气。在降下操作中,首先主要通过对压力腔室72进行增压、然后由于节流元件82上游出现阻塞而通过对压力腔室60进行增压来实现释放制动。当中断降下模式时,滑动闸阀80移位至其中央位置,并由此在提升侧和降下侧的上游形成排气。节流元件82上游的阻塞一旦减退,压力腔室60就经由提升侧进行排气。
对于以下应用:其中节流元件82上游的阻塞证实为过大使得在已中断降下模式之后马达仍然存在在后运行状态,压力腔室60还能够连接到节流元件82的上游,如图8替代性所示,使得当切换滑动闸阀80时立即进行排气。
可替代地且目前优选地,压力腔室60连接至降下侧(如图9所示)。在提升模式中,制动一旦由压力腔室72中形成的压力略微释放就经由降下侧实施排气。在降下模式中,在中断时以及当滑动闸阀80被切换至中央位置时产生直接排气,因为在降下侧不存在任何节流元件,但是在中间位置,降下侧直接排气至排出口46。
作为进一步可能的连接类型,图10示出了压力腔室60既连接至提升侧又连接至降下侧的连接。为了防止短接,设置有往复阀86。在提升模式中,压力腔室60直接从提升侧排气,其中,阀86防止短接到降下侧。但是,在降下模式中,直接从降下侧进行排气,其中,阀86还防止直接短接到提升侧。当中断降下操作时,压力腔室60经由提升侧或降下侧实施排气,两者均在滑动闸阀80的中央位置被直接排气。
如本领域技术人员将显而易见的,本发明不局限于所示及所述的实施方式。特别是,能够想到以下改型:
在根据图1的马达的构造中,设置有带台阶的整体马达套管14。可替代地,马达的壳体还能够具有不同的结构以形成内部马达腔室。
尽管以上已对由增压空气驱动的叶片马达进行了说明,但是发明的原理也能够应用于其它马达类型(例如,齿轮马达)以及其它驱动介质(例如,液压液),这对本领域技术人员是显而易见的。
尽管以上说明了压力腔室60可替代地在每种情况下经由通道62或者经由外部供给管路进行连接,但是所述两种连接还能够进行组合。
图5和图7至图10中示意性所示的杠杆控制可由其它类型的控制替换,例如通过增压空气控制替换,通过增压空气控制,滑动闸阀80能够被移位至相应的切换位置。

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本发明涉及一种具有内部马达腔室(18)的马达。可转动的转子(20)可通过向其施加压力介质来驱动,其中,压力介质在马达腔室(18)的工作区域(40)中膨胀。用于制动转子(20)制动元件(22)沿轴向临近转子设置。制动元件(22)和转子(20)能够相对于彼此轴向移位并形成弹簧加载的摩擦副(48、50)。为了能够实现由更有力的弹簧(52)达到的更高的制动效果,设置有压力腔室(60),其截面延伸范围大于马。

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