CN101446350A

CN101446350A - 使用旁通阀的低功率液力机械传动

Info

Publication number: CN101446350A
Application number: CNA2008101887816A
Authority: CN
Inventors: K·R·威廉斯
Original assignee: Sauer Danfoss Inc
Current assignee: Danfoss Power Solutions Inc
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2009-06-03
Also published as: JP2009109012A; US20090107135A1; US7730722B2

Abstract

本发明涉及使用旁通阀的低功率液力机械传动和一种操作具有静压回路的车辆的方法。所述方法包括：提供具有第一和第二液压部件的静压回路，所述第一和第二液压部件通过第一和第二流体管线流体地相互连接。在所述第一和第二流体管线之间布置旁通阀，控制所述旁通阀以当特定的预定的状态出现时启动所述旁通阀，从而释放所述静压回路中的压力。

Description

使用旁通阀的低功率液力机械传动

技术领域

本发明涉及由液力机械传动装置提供动力的车辆。更具体地，本发明涉及一种具有旁通阀的改进的流体静压回路及其使用方法。

背景技术

当车辆由于例如路缘、圆木、制动或类似的外力突然停止时，传动比(transmission ratio)必须或迅速地向零降低，或者必须集成辅助装置以卸荷传动装置和发动机之间的扭矩传递。在液力机械传动装置中，当突然出现车辆负荷时，液压旋转部件之间的再循环流动路线一侧的液压会迅速的升高。在使车辆停止的制动或其它的外力方法过程中，扭矩传递导致发动机的突然的负荷，该负荷易于降低发动机的速度。如果该负荷太高，发动机会停止运转或损坏(killed)，特别是在低节气门设定下当发动机输出扭矩水平在其最低水平的时候更是如此。

承受停止和启动的快速变化负荷的状态的液力机械传动装置(hydromechanical transmission，HMT)或静压传动装置(hydrostatictransmission，HST)必须具有一种装置，以便当车辆节气门被设定在低功率设置下时，防止扭矩设置从车辆传动系传送到发动机输出轴。变化负荷的状态通常被管理，以便通过调节HMT或HST的传动比设定或通过在发动机和传动装置之间安装离合器机构来将发动机速度保持在低速度。有时候在实践中，例如单向轴承之类的反向机构被安装，以允许扭矩沿一个方向被传送回发动机。这易于沿第一方向使发动机加速，但是也易于沿相反的方向使发动机变慢。

通常地，该实践防止发动机以这样的方式被传动装置加载：传动装置使发动机损坏。但是，离合器的缺点是，它允许车辆沿相反的方向空转。此外，由于离合器是基于摩擦力的，因此它易于被磨损，这导致扭矩传递能力的降低，并最终导致故障。

调节HMT或HST的传动比以防止发动机损坏的方法也有缺点。具体地，某些情况下需要比比率设定硬件所能提供响应更快的响应。该逻辑必须决定该调节是否应当减小或增加比率，并且该决定需要知道扭矩在发动机和传动装置之间传递所需的方向，以便提供所需要的中断，以防止发动机损坏。因此，所需要调节的比率的方向取决于操作者输入、减速需要和由于制动的应用和/或地形而引起的外部负荷。

因此，本发明的主要目的是提供一种静压回路的改进的操作方法，以避免在预定的状态下损坏发动机。

本发明的另一个目的是防止车辆的空转。

本发明的另一个目的是提供可以省略离合器的静压回路。

通过阅读说明书和权利要求书，本发明的这些和其它的目的、特征或优点将变得显而易见。

发明内容

一种具有静压回路的车辆的操作方法。该方法包括提供静压回路，所述静压回路具有第一液压部件、第二液压部件以及第一和第二流体管线，所述第一液压部件通过所述第一和第二流体管线流体地连接到所述第二液压部件。静压回路还具有通过所述第一和第二流体管线平行地连接到所述第一和第二液压部件上的旁通阀。然后所述旁通阀被控制，使得当预定的状态出现时阀打开，以便释放所述静压回路中的压力。

附图说明

图1是静压回路的示意图；

图2是用于静压回路的控制回路的示意图；

图3是显示了作为发动机rpm(转数)和车辆rpm的函数的旁通阀的开度的图示，其中，x轴是以秒为单位测量的时间，y轴是百分比和rpm；以及

图4是显示了作为发动机rpm和车辆rpm的函数的旁通阀的开度的图示，其中，x轴是以秒为单位测量的时间，y轴是百分比和rpm。

具体实施方式

图1显示了静压回路10，其通常与发动机结合使用以驱动诸如叉车、滑移装载机之类的车辆的车轮。静压回路10具有第一液压部件12，例如具有旋转斜盘14的液压泵，所述液压泵被连接到进气增压泵(charge pump)16上且与储油器18流体地连接，这是本领域已知的。第一液压部件12与第二液压部件或马达20流体地连接，马达20相似地流体地连接到储油器22上。液压部件或泵和马达12和20通过第一和第二流体管线24和26被流体地连接。第一和第二流体管线24和26还被流体地连接到出油阀(checkvalue)系统28上，其中，来自储存器30的附加的流体可以通过进气增压泵16被提供到静压回路中。

此外，旁通阀32被流体地连接到第一和第二液压部件之间。具体地，旁通阀32被流体地连接到液压部件12和20上，液压部件12和20平行地位于旁通流体管线34中，旁通流体管线34流体地连接在第一和第二流体管线24和26之间。

在一个实施例中的旁通阀32可以是本领域已知的数字装置或阀。或者，旁通阀32可以是被电连接到控制器36上的比例阀，以实现期望的动作。通过将旁通阀平行地放置在第一和第二液压部件12和20之间，当阀在第一和第二液压管线24和26之间打开时，系统中的压力被释放。这样，无论旋转斜盘的角度和构成HMT的液压支腿的两个液压部件的速度如何，通过液力机械传动装置的液压支腿的扭矩降低了。

在一个优选的实施例中，旁通阀32是电连接到控制器36上的比例旁通阀。控制器36接收来自旋转斜盘14、节气门38、发动机速度40、车辆速度42、制动44和档位选择46的输入，以便控制和操作静压回路10。具体地，通过监视所有这些输入，控制器可以向旋转斜盘驱动器48和旁通阀32发送信号，以便操作静压回路10。

在操作中，当旁通阀32打开时，回路10中的液压被释放，从而限制发动机承受的扭矩负荷。通过监视两个变量而控制旁通阀的打开量。第一个变量是由第一液压部件12或可变液压单元的旋转斜盘14的位置限定的液力机械传动比的百分比。第二个参数是被限定为随同恒定的比例参数的车辆相对速度和发动机速度的实际的车辆速比百分比(vehicle ratiopercentage)，用于调节齿轮换挡，这样，液力机械转换比百分比和车辆速比百分比的比例是相同的。

在打开旁通阀32之后，一旦液力机械传动比的百分比回到零，旁通阀32可以仅基于车辆速比百分比而关闭。如果车辆停止了，那么关闭旁通阀32可以迅速地完成，因为通过阀的流量很小。但是，如果车辆由于车辆动力或坡度(例如车辆在山丘上)而移动，在该坡度上车辆处于工作状态，山丘那么必须控制旁通阀32的关闭，以便使旁通阀3慢慢地关闭。具体地，关闭的速度必须被调节为通过传动装置保持车辆上的停止扭矩。但是，停止扭矩不能太高，以至于超过发动机制动扭矩水平，这将导致发动机速度升高或发动机损坏。由于旁通阀32沿两个方向工作，因此无论车辆移动方向或负荷如何，流体都会从液压环(hydraulic loop)的高侧向低侧流动。

旁通阀的操作被限制为已出现的一组预定的状态，其中，阀32需要被启动，以释放静压回路中的压力。一个预定的状态在正常的减速过程中出现。在正常的减速过程中，当发动机到达其启动速度时，液力机械传动比可以在零百分比以上。车辆也是移动的，这意味着实际的车辆速比也在零以上。这样，发动机、传动装置或传动系必须吸收来自车轮的、使车辆停止所需要的任何扭矩，扭矩通过传动装置到达发动机。具体地，车辆移动的速度取决于液力机械传动比和外部负荷，例如山丘的坡度和/或通过车辆速度和质量转化为动量的车辆重量。液力机械传动装置的控制正常地被限制为提供平稳的减速。在该状态下，旁通阀的打开量由液力机械传动比和实际的车辆速比之差确定。如果该差别大于预定的偏移量，那么旁通阀与超出预定量的差别量成比例地被打开。

在旁通阀逻辑的执行中，当发动机速度到达低怠速速度设定时，旁通阀打开的量为液力机械传动比和车辆速度相对于发动机速度的比率之间的、直到液力机械传动比到达零的差别量。在该时间点之后，旁通阀流动区域被打开到一定的水平，该水平由车辆速度相对于发动机速度的比率确定。

在车辆速度和发动机速度之间的预定的比率设定量上，旁通阀被完全的关闭。该速比被预定为一定的水平，在该水平，发动机动力扭矩足够继续使车辆减速，而不会导致发动机损坏。通过延迟旁通阀打开至低于低目标发动机速度以下的点，发动机可以被用于提供实现低至一定速度的发动机制动，在该速度，在低的节气门位置所述发动机制动是最小的。

旁通阀32还被用于限制山丘上的车辆速度的量。当从山丘上下来而旁通阀打开时，车辆易于加速。当车辆的速度到达预定的量时，随同增加的车辆速度相对于发动机速度的比率正常地打开的旁通阀32在车辆速比进一步增加时可以在控制力的作用下而关闭。这提供了液压制动，并起作用以便限制车辆在山丘上的速度，并对发动机速度产生的影响。

当操作者进行紧急制动操作同时释放节气门，例如突然停止时，另一个用于打开旁通阀32的预定状态出现了。当发动机速度、车辆速度、节气门控制力(command)和发动机减速全部表明施加了突然的停止时，旁通阀32被打开。随后通过传动比和车辆速度相对于发动机速度的速比之差确定阀打开的量。

结合突然的停止，控制逻辑还将液力机械传动比控制力百分比重置到比实际的车辆速比低预定的量的水平。这通过迅速地使传动比接近于零百分比而使发动机卸荷。这也使传动比百分比接近匹配于实际的物理车辆速比百分比，这样，通过旁通阀32的流动量仅暂时是很大的，然后当旋转斜盘14的位置紧密地匹配于控制力时，迅速地减小到较小的水平，该控制力当前导致车辆速比为零。

如果在突然的停止过程中，车辆停止之前开始节气门复原，旋转斜盘14已经被向回移动到一个位置，以便允许发动机速度复原，但是不会太远而导致延迟车辆的加速。这两个操作在突然的停止的过程中共同防止发动机损坏。

另一个预定的状态是当发动机不运转并且旁通阀32必须被打开以允许车辆移动时。具体地，当液力机械传动比不是零百分比时，通过打开旁通阀32，车辆被允许移动，这样，档位可以被切换。但是，由于车辆速度量需要被限制，打开的量随着车速增加而被减少。液压部件12和20内部的泄露允许车辆移动，但是，车辆速度借助于旁通阀的打开而被限制。

当车辆试图在打开旁通阀32的另一个预定的状态之后重新获得车辆驱动时，另一个预定的状态出现了。这需要旁通阀32及时地关闭。在低加速度状态下伴随最小的节气门输入立即关闭所述阀会导致显著的急停，因为旁通阀流量突然下降。这会导致新的压力的快速增加，从而导致通过传动装置的扭矩增加。此外，如果节气门中有大的变化，那么操作者期望通过液力机械传动装置传递的扭矩的快速增加，以便产生高速比的车辆加速度。因此，节气门重置过程中旁通阀32的关闭由节气门控制力的量控制。节气门控制力越大，从给定的开度关闭旁通阀所需要的时间越短。一旦阀32被关闭了，就不再需要进一步的动作。如果旁通阀比它未如此打开的状态打开的程度更大，那么旁通阀在给定的节气门控制力增加之后关闭所花费的时间会更长。

图3和4示出具有采用旁通阀32的静压回路的车辆的运行状态的图示说明。图示中的x轴表示以秒为单位测量的时间，而图示中左手侧的y轴表示百分比，图示的右手侧的y轴表示每分钟的转数或rpm。具体地，该图示示出相对于时间的旁通阀百分比50、液力机械传动比百分比52和实际的车辆速比百分比54，以及另外相对于时间的以rpm为单位测量的发动机速度56和车辆速度58。图3示出采用旁通阀的减速度，而图4示出紧急制动或突然的停止。在这两种状态下，通过使用旁通阀，发动机速度和车辆速度被准确地保持，而不会使发动机损坏。

这样，提供了一种操作具有静压回路的车辆的改进方法。通过使用旁通阀32，阀自身可以代替离合器的相同作用，且具有附加的优点：在两个移动方向上提供发动机制动扭矩。由于无需离合器，就克服了磨损离合器、离合器最终出现故障、和更换离合器的缺点。旁通阀控制封闭环回路两侧之间的相对压力，以限制来自液力机械传动装置或静压传动装置内的车辆驱动轮和发动机之间的扭矩量。从而限制了空转，并提供了改进的操作。因此至少实现了预定的目的。

对于本领域的技术人员来说可以理解的是，可以在不背离本发明的精神和范围的前提下对该装置进行其它的各种各样的修改。所有这样的修改和变更都落在并预期涵盖在本发明的权利要求的范围内。

Claims

1、一种具有静压回路的车辆的操作方法，包括：

提供静压回路，所述静压回路具有第一液压部件、第二液压部件以及第一和第二流体管线，所述第一液压部件通过所述第一和第二流体管线流体地连接到所述第二液压部件；

提供布置在所述第一和第二流体管线之间并流体地连接到所述第一和第二流体管线的旁通阀；

当预定的状态出现时启动所述旁通阀，以释放所述静压回路中的压力。

2、如权利要求1所述的方法，其中，所述预定的状态是其中液力机械传动比和实际的车辆速比之差大于预定的偏移量。

3、如权利要求2所述的方法，其中，与所述大于预定的偏移量的差成比例地打开所述旁通阀。

4、如权利要求1所述的方法，其中，所述预定的状态是其中所述车辆受到控制而停止。

5、如权利要求4所述的方法，其中，与HMT比和实际的车辆速比之差成比例地打开所述旁通阀。

6、如权利要求1所述的方法，其中，所述预定的状态是其中所述马达未工作。

7、如权利要求6所述的方法，其中，与车辆速度成比例地打开所述旁通阀。

8、如权利要求1所述的方法，其中，所述预定的状态是对于扭矩快速增加的请求。

9、如权利要求8所述的方法，其中，启动节气门导致所述对于扭矩快速增加的请求。

10、如权利要求1所述的方法，其中，控制器被电连接到所述旁通阀以启动所述阀。