[发明专利]具有液压放大作用的线性传动装置

说明书

本发明涉及到一种具有液压放大作用的线性传动装置，该装置由如下几部分组成：一个液压缸，其活塞与构成机械反馈的第一个螺旋传动装置相连接;一个压力介质控制阀，该阀沿第一螺旋传动装置纵轴线配置，其中控制阀活塞可以通过一个执行机构移动，该执行机构在一端通过第二个螺旋传动装置与第一个螺旋传动装置连接;还有一个作用于该执行机构上的伺服驱动装置。本发明还涉及这种线性传动装置可以用于驱动喷油泵以及内燃机上的进气阀和排气阀。

根据CH-PS    594    141公开了这种类型的具有液压放大作用的线性传动装置，所述的装置可以称为线性放大器。这种传动装置有一个液压缸，其活塞杆将力直接传递到要运动的机件上。在液压缸的活塞中装有一个螺旋传动装置，它的螺母与活塞连接，螺杆与一个控制阀的控制活塞连接。在一个所示结构形式中螺旋传动装置的螺杆做成两部分以降低旋转质量，而第二个螺旋传动装置同时则构成过载保护。控制运动通过一台步进电动机来实现，该电动机驱动螺旋传动装置的螺杆旋转。旋转螺杆可以旋入或旋出螺母，从而移动支承在其上的控制阀的控制活塞。这样就可以调节液压缸的油泵入和泵出而使液压活塞运动。电动机的转动只需要很小的能量而液压活塞上却产生很大的力。为了均衡步进电动机转子与螺旋传动装置螺杆间的轴向运动必须在这些部件之间装入一个联轴节，允许螺杆在轴向产生移动。这种联轴节的缺点是使必须由电机带动旋转的质量要大大增加。因此要确保准时将接通动作从电动机传递到螺杆上，就必须使联轴节要有尽量大的刚性以防其发生扭转，而这一点是非常困难的。由于快速而频繁的接通过程使联轴节负载很重，因而导致联轴节很快地损坏而不能准时传递运动。在快速驱动过程中，例如，驱动内燃机的喷油泵和阀，由于接通时间是在瞬间内，步进电机在多数情况下并不能保持这个接通时间。采取一些昂贵的技术措施虽可得到改善，但使传动装置变得昂贵而且还有寿命缩短的缺点。

根据德国公开说明书DE-OS    31    00    725，公开了一种具有液压放大作用的线性传动装置用于液压驱动内燃机的喷油泵。在这种驱动中，线性传动装置采用了整体螺杆，这样非常容易受到干扰。如果液压活塞由于过载或整个运动路径损坏而停滞，传动电机就要过载并且螺杆或电机就要损坏，液压活塞停止运动，这样控制阀的控制活塞只有借助于驱动电机或通过螺杆转动而进入另一个接通位置，因而不可能自动返回到起始位置，例如到零位。这种结构特别在液压活塞相对于一个固定止挡作往复直线运动时是不合适的，因为这使控制传动装置承受不能允许的负荷。

本发明的目的是，提供一种具有液压放大作用的线性传动装置，在这种装置中控制元件的运动路径要尽可能地短，在伺服驱动和螺杆之间不需要用轴向平衡的联轴节。可采用长寿命的伺服驱动和非常短的开关间隔，在这种装置中液压活塞可以朝向固定止挡移动。另外，该装置应当可以用机械限定液压活塞的上下停留位置而不需要对位置作电测量。

本发明实现上述目的的技术方案是，伺服驱动装置有一个可移动的活动作用部件。该作用部件与执行机构连接，并与该机构一起可以在执行机构的轴向上移动。执行机构与伺服驱动装置无关，可绕这个轴转动。在执行机构上固定一个与上述作用部件一起绕轴可转动的杆件，并且在线性传动装置的壳体上装有一个在杆件的转动范围内可调的制动元件。

在本发明的线性传动装置中，由伺服驱动装置或其可移动的活动作用部件产生沿线性传动装置的轴向作用到执行机构上的力。这个力使第二个螺旋传动装置的螺杆转动，因而使执行机构在纵轴方向上移动，并且同时使控制阀的活塞移动。控制阀活塞将压力油输入到液压活塞处，以此使活塞同样沿轴向运动，液压活塞的轴向运动使第一个螺旋传动装置转动，上述第一个螺旋传动装置的转动转移到第二个螺旋传动装置上。因为执行机构与伺服驱动装置无关可绕其纵轴转动，只要保持由伺服驱动装置产生的轴向力，执行机构就与第一个螺旋传动装置的螺杆在一起转动。上述轴向力一旦消失，第一螺旋传动装置的转动就通过第二个螺旋传动装置使执行机构复位，从而使控制阀体回到起始位置。这样液压活塞就自动停留在其位置上。

本发明的另一结构是使第二个螺旋传动装置成为一个滚珠丝杠传动装置。这个滚珠丝杠传动装置的螺母是可转动的，支承在壳体内，该螺母一方面与第一个螺旋传动装置的螺杆固定连接，另一方面在执行机构的一端装有滚珠螺杆。滚珠丝杠传动装置可以很灵活地实现执行机构的移动和转动。这样在执行机构的轴向上伺服驱动装置只需耗费很小的轴向力就使第二个螺旋传动装置的螺杆转动。