CN101356083B - 具有能量储存装置的驱动器及用于储存动能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有能量储存装置的驱动器(1)及用于储存制动能量的方法。驱动器(1)具有能量储存装置，该能量储存装置具有静压活塞发动机(9)和连接到该静压活塞发动机(9)的储存元件(11)。在活塞发动机(9)和储存元件(11)之间的高压储存线路(10)中设置有可调节节流点(15)。在制动操作过程中，根据检测的所需制动扭矩调节可调节节流点(15)。压力介质通过静压活塞发动机(9)经由可调节节流点(15)被送入储存元件(11)内。

Description

具有能量储存装置的驱动器及用于储存动能的方法
技术领域
本发明涉及一种具有能量储存装置的驱动器及用于储存动能的方法。
背景技术
为了储存具有密集行驶周期(也就是说，频繁的制动和随后的再加速)的车辆中的动能，例如从US 6712166 B2中已知以压能形式储存动能。为此，将液压泵耦联到行驶驱动器上。该液压泵通过在制动操作过程中作为泵操作从而将压力介质传送入压力储存器内。相反地，通过也能作为液压马达操作的液压泵，经由液压泵而减压的压力储存器能够恢复压能。在由US 6712166 B2已知的设备，使用流量控制阀来将制动压力维持在恒定的水平。
所述的设备因此具有在制动能量恢复过程中不能对制动性能施加影响的缺点。如果例如需要更高的制动扭矩，则除了充注压力储存器之外，必须由车辆驾驶员致动摩擦制动器将动能耗散。
发明内容
因此本发明的目的在于通过制动能量恢复系统而允许可变的制动性能，以及在于提供一种相应的方法。
通过根据本发明的、具有权利要求1的特征的驱动器和根据权利要求10的方法而实现该目的。
通过具有权利要求1的特征的驱动器和根据权利要求10的方法，除了静压活塞发动机和连接到该静压活塞发动机的储存元件之外，还设置有可调节节流点。通过使用该可调节节流点，能够调节与活塞发动机相连的供应线路中的压降。因此，调节了在制动操作过程中静压活塞发动机要对抗的压力并因此调节了可用的制动扭矩。
根据本发明的驱动器的有利改进在从属权利要求中陈述。
特别地，除了可调节的节流阀之外，有利地还设置有可调节的活塞发动机。由于静压活塞发动机的供应量的调节，例如通过增加静压活塞发动机的供应量，也将会增加制动性能。优选根据制动信号调节节流点和/或静压活塞发动机。制动信号例如可以是由车辆驾驶员施加到制动踏板上或在制动踏板上确定的制动力或制动踏板位置。特别地，有利的是随着制动踏板力或制动踏板行程的增加而增加供应量和/或通过节流点的节流效应。从制动踏板的初始位置和所确定的制动踏板位置获得制动踏板行程。下面的描述以示例的方式指制动踏板力并且相应地也涉及制动踏板行程。
特别有利地，首先，当所需要的制动性能增加，也就是说，当制动踏板力的大小增加时，沿朝向静压活塞发动机的最大供应量的方向调节静压活塞发动机的供应量；然后，随着制动踏板力进一步增加，增大通过可调节节流点的节流效应。
在调节节流点时优选还考虑储存元件的相应充注状态。在制动操作过程中，通过静压活塞发动机将压力介质传送进入储存元件内。从而液力储存元件中的压力增加。因此，在其它条件相同的情况下，制动性能增加。当到达最大的泵摆角时，能够通过适当地调节可调节节流阀的位置来补偿该改变的制动性能，因为这将以相对于制动踏板信号成比例的方式控制在泵侧处的压力。因此，例如对于在开始时低的储存器压力，通过建立节流点的上游的压力，可以调节更大的节流效应，并且确保充足的制动性能。如果当额外的压力介质供应入储存元件内时，由于增加的反压力使得制动性能增加；随着储存压力的增加，沿“打开”方向逐渐增加地调节节流点。
附图说明
根据本发明的、具有制动能量储存装置的驱动器的优选实施例在图中示出并且在下面进行解释：
图1是根据本发明的、具有能量储存装置的驱动器的示意说明图。
具体实施方式
图1是根据本发明的驱动器1的示意说明图。根据本发明的驱动器1例如用于驱动驱动轴2。受驱动的驱动轴2具有轴差速器3，该轴差速器3通过第一半轴4和第二半轴5作用在车辆的被驱动的轮子6、7上。
所说明的驱动器1特别是具有密集行驶周期的多用途车辆的行驶驱动器。例如在垃圾收集车辆、轮式挖掘机和叉车中会发生这种密集的行驶周期，其包含大量制动然后加速的操作。为了使得能够再使用在制动操作过程中释放的动能，驱动器1具有能量储存装置。该能量储存装置通过联结轴8连接到驱动轴2上。出于简明的原因，联结轴8在图1中示出为连接到后轴差速器3上。然而，也能够将联结轴8连接到未示出的传动轴上，该未示出的传动轴例如为万向轴。作为另外的替换实施方式，也能够将能量储存装置的静压活塞发动机9直接连接到驱动器1的万向轴上。在示出的实施例中，静压活塞发动机9通过联结轴8连接到后轴差速器3上。因此，以随车辆速度而变的速度来驱动静压活塞发动机9。该静压活塞发动机9构造成在其供应量方面是能够调节的，并且该静压活塞发动机9设置成在两个方向上传送压力介质。
静压活塞发动机9通过高压储存线路10连接到液力储存元件11上。该储存元件11优选构造成高压储存器并且例如以液力膜片式储存器的形式制造。
在制动操作过程中，其中，由于质量惯性，车辆通过后轴差速器3和联结轴8驱动静压活塞发动机9，压力介质经由供应线路10传送入储存元件11内。为此，静压活塞发动机9经由吸入线路12从容器空间13汲取压力介质，并且将压力介质传送入储存元件内，使得压力增加。因此，释放的动能以压能的形式进行储存。
在可替换的构造中，可以设置第二储存元件来代替容器空间13，并且该第二储存元件构造成低压储存器。使用低压储存器形式的第二储存元件具有如下优点：在制动操作过程中，无论在任何情况下，在静压活塞发动机9的吸入侧处均提供限定的输入压力。因此，能防止在静压活塞发动机9的吸入侧处出现空穴现象。
静压活塞发动机9能够在其供应量方面进行调节。为此，静压活塞发动机9的调节机构与调节装置14相配合。在图1所示的实施例中，对调节装置14进行电控制，调节装置14在图中通过比例磁铁以简化方式示出。
根据本发明，在储存元件11和静压活塞发动机9之间布置有可调节节流阀15。该可调节节流阀15能够通过节流阀调节装置16以与静压活塞发动机9相同的方式进行调节。因此，能够调节在高压储存线路10中的流动阻力。
使用电控单元17来致动调节装置14和节流阀调节装置16。该电控单元17通过第一信号线路18连接到调节装置14上并且通过第二信号线路19连接到节流阀调节装置16上。电控单元17经由制动信号线路21从制动踏板20接收制动信号。该制动信号例如可以与施加到制动踏板上的制动踏板力成比例。为了保护高压储存线路10，设置了压力限制阀23。该压力限制阀23通过保险线路22连接到高压储存线路10上。如果保险线路22中的压力超过预定的临界阈值的话，该压力限制阀23打开并且使容器空间13中的高压储存线路10减压。
下面描述用于储存制动能量并随后恢复的方法的优选构成。
以特定速度行驶的车辆具有相应于速度和车辆质量的动能。如果车辆减速，则该动能被耗散。通过根据本发明的、具有能量储存装置的驱动器，通过联结轴8使得静压活塞发动机9旋转，这一点已经在上面解释过。根据制动踏板20上的制动踏板力，电控单元17经由制动信号线路21接收制动信号。根据制动踏板力确定特定的所需制动扭矩。根据变大的所需制动扭矩，沿更大供应量的方向调节静压活塞发动机9。
为此，经由第一信号线路18从电控单元17向调节装置14传送调节信号。随着制动踏板力20增加，沿增加供应量的方向调节静压活塞发动机9。如果需要的制动扭矩——即在制动踏板20处产生的制动踏板力——超过了需要静压活塞发动机9的最大供应量的数值，则为了进一步增加制动扭矩或者制动性能，沿更大节流效应的方向调节可调节节流阀15。为此，相应的调节信号经由第二信号线路19通过电控单元17传送到节流阀调节装置16。
为了分配用于供应量或者可调节节流阀15的节流效应的调节数值，例如，在电控单元17中储存有表格，使得能够基于输入的制动信号读取所需的信号数值。
在储存元件11中的储存压力用作额外的影响参数。如果例如由于先前的制动操作，在储存元件11中已经存在高压，则由电控单元17传送到节流阀调节装置16的调节信号减小合适的量。因此，例如，为了特定需要的制动性能，如果储存元件11已经充满并因此比储存元件11完全空的情况下具有更高压力，则受调节的节流效应变弱。由于可调节节流阀15的适应性调节，从而整体制动性能得到调节，其优选地与施加给制动踏板20的制动踏板力成比例。这具有如下优点：通过以此方式产生的制动动作，车辆以车辆驾驶员能够计量的方式进行减速。
为了进一步保护该系统特别是储存元件11，在高压储存线路10中布置有保险单元24。该保险单元24可以例如具有额外的压力限制阀，该额外的压力限制阀未示出并且其响应储存元件11中的压力而动作。因此，对于高压储存线路10的、在静压活塞发动机9和可调节节流阀15之间的有压力作用的部分来说，能够使用压力限制阀23调节第一阈值；并且对于高压储存线路10的、在朝向储存元件11的方向上的部分来说，能够使用保险单元24调节第二阈值。另外，保险单元24可以优选包含阻塞阀，以便中断高压储存线路10。如果例如当储存元件11充满时，储存的能量由于连续运输动作而在此时未恢复的话，通过这种类型的阻塞阀有效地防止由于泄漏而起的压力损失。
为了恢复储存的能量，将压力介质从储存元件11移走，并且通过完全打开可调节节流阀15而将压力介质供应到静压活塞发动机9。在该情况下，静压活塞发动机9用作液压马达。在储存元件11中处于高压状态的压力介质通过静压活塞发动机9在容器空间13中减压。因此，通过静压活塞发动机9产生扭矩，并且该扭矩经由联结轴8使得车辆驱动器可用。
在该情况下，经由第一信号线路18将调节信号传送到调节装置14，并且由于加速需求，该调节信号由电控单元17进行检测。
在所说明的实施例中，通过单独的能量储存系统进行能量储存。然而，也能够例如通过静压行驶驱动器将该系统整合在液压回路中——特别是整合在闭合的液压回路中。由于附加的可调节节流阀15(根据本发明能够通过该可调节节流阀15增加静压活塞发动机9的反压力)，能够例如在能量储存装置中使用较小的位移单元。通过增加反压力来使制动扭矩变得适当。因此，能够施加比储存元件11中的压力以及静压活塞发动机9的最大供应量所能允许的制动扭矩更高的制动扭矩。而且，通过摩擦来制动车辆的车辆制动器也得以减压。该减压是由能量储存装置而产生的相对高的最大可用制动力的结果。
本发明不限于所述的实施例，而是也可以包含优选实施例的各特征的组合。

Claims (12)

1.一种具有能量储存装置的驱动器，所述能量储存装置具有静压活塞发动机(9)和连接到所述静压活塞发动机(9)的储存元件(11)，
其特征在于，
在所述静压活塞发动机(9)和所述储存元件(11)之间的高压储存线路(10)中设置有可调节的节流点(15)，能够根据制动信号而在所述静压活塞发动机(9)的供应量方面对所述静压活塞发动机(9)进行调节，能够根据所述制动信号以所述节流点的节流效应相应地适应于所述制动信号的方式对所述节流点(15)进行调节。
2.如权利要求1所述的驱动器，
其特征在于，
所述制动信号与制动踏板(20)上的制动踏板力或者制动踏板行程成比例。
3.如权利要求2所述的驱动器，
其特征在于，
所述静压活塞发动机(9)能够随着所述制动踏板力或所述制动踏板行程的增加而沿排量增加的方向调节。
4.如权利要求3所述的驱动器，
其特征在于，
当排量已经最大且当所述制动踏板力或所述制动踏板行程进一步增加时，所述节流点(15)能够被调节为增大节流效应。
5.如权利要求1或2所述的驱动器，
其特征在于，
所述节流点(15)能够根据所述储存元件(11)中的压力而进行调节。
6.如权利要求5所述的驱动器，
其特征在于，
由所述储存元件(11)中的压力增加而引起的制动扭矩的增加能够通过所述可调节的节流点(15)的反向调节来进行补偿。
7.一种通过驱动器储存动能的方法，所述驱动器具有静压活塞发动机(9)并且具有可调节的节流点(15)，所述静压活塞发动机(9)能够根据制动信号而在所述静压活塞发动机(9)的供应量方面进行调节，并且所述静压活塞发动机(9)通过高压储存线路(10)连接到储存元件(11)上，所述节流点(15)能够根据所述制动信号以如下方法步骤进行调节：
-检测所需的制动扭矩，
-根据所需的制动扭矩调节所述可调节的节流点(15)，使得所述节流点的节流效应相应地适应于所述制动信号，以及
-经由所述节流点(15)将压力介质送入所述储存元件(11)内。
8.如权利要求7所述的方法，
其特征在于，
根据所需的制动扭矩，所述静压活塞发动机(9)首先在其供应量方面进行调节。
9.如权利要求7或8所述的方法，
其特征在于，
以相对于所需的制动扭矩成比例的方式调节所述静压活塞发动机(9)的排量。
10.如权利要求7或8所述的方法，
其特征在于，
随着所需的制动扭矩的增加，所述静压活塞发动机(9)沿其最大排量的方向进行调节；并且，在到达最大排量之后，随着所需的制动扭矩的进一步增加，沿更大节流效应的方向调节所述可调节的节流点(15)。
11.如权利要求7或8所述的方法，
其特征在于，
随着所述储存元件(11)中的压力的增加，沿更小节流效应的方向调节所述可调节的节流点(15)。
12.如权利要求11所述的方法，
其特征在于，
由于随着所述储存元件(11)中的压力的增加而沿更小节流效应的方向调节所述可调节的节流点(15)，由所述储存元件(11)中的压力增加而带来的制动扭矩的增加能够被精确地补偿。
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