CN101472775B - 具有制动压力控制阀的带有能量回收功能的驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有能量回收功能的驱动器(1)。所述具有能量回收功能的驱动器包括静压活塞发动机(9)和连接到所述静压活塞发动机的至少一个储存元件(13)。所述静压活塞发动机(9)和所述至少一个储存元件(13)借助于储存线路连接。所述储存线路通过节流阀单元(15)分成第一储存线路部分(11)和第二储存线路部分(12)。所述节流阀单元(15)包括控制压力阀单元(16)和装入式阀(17)。由所述控制压力阀单元(16)产生的控制压力作用在所述装入式阀(17)上。

Description

具有制动压力控制阀的带有能量回收功能的驱动器
技术领域
本发明涉及一种具有能量回收功能的驱动器。
背景技术
从US 6,712,166B2中已知一种具有能量回收功能的驱动器。在其中提出的系统中，在减速操作过程中，只要由车辆的质量惯性驱动泵/马达装置，则压力介质通过泵/马达装置一方面从容器传送到压力储存器内。为了随后也允许通过静压驱动器制动车辆，当到达压力储存器的容量极限时，在其中提出的驱动器中提出：在旁通储存元件的情况下产生流动阻力并且由泵/马达装置在闭合回路中传送压力介质。
其中提出的系统具有如下缺点：当储存元件已经到达其容量极限时从储存器到附加的闭合回路执行转换，并因此在执行制动操作时不再能够用于储存压能。在附加的回路中执行节流。然而，从US 6,712,166B2中未知提供允许在泵/马达装置和储存元件之间的储存线路中的节流功能的节流阀单元。必须在复杂控制系统中彼此关联的两个单独功能的提供不仅仅需要相当大的调适工作同时也需求显著水平的结构复杂性。这导致高成本和需要的附加的机械组件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有能量回收功能的驱动器，上述驱动器除了由能量的储存而来的制动动力之外，还为作为泵工作的静压活塞发动机提供可控制的流动阻力。
该目的通过根据本发明的驱动器得以实现。
根据本发明，具有能量回收功能的驱动器具有静压活塞发动机和连接到静压活塞发动机上的至少一个储存元件。活塞发动机和储存元件通过储存线路彼此连接。储存线路由节流阀分成第一储存线路部分和第二储存线路部分。节流阀单元包括控制压力阀单元和装入式阀，由控制压力阀单元调节的控制压力作用在装入式阀上，并从而允许在静压活塞发动机和储存元件之间容积流量的可变节流。
根据本发明的静压驱动器具有如下优点：线路复杂性水平低，并且特别地，即使压力储存器位于低负载状态下，也能够实现高水平的制动作用。和现有技术已知的驱动器相比，在该实例中通过使用节流阀单元，能够增加静压活塞发动机输送所抵抗的流动阻力。这特别是当压力储存器依旧为空并因此不产生足够的流动阻力时是必须的。由于使用控制压力阀单元提供控制压力，所以能够使用简单的装入式阀来对储存线路中的容积流量进行节流。使用控制压力作为用于装入式阀的调节数值还具有如下优点：在阀处能够产生高的力并允许快速反应。
根据本发明的静压驱动器的有益改进方案在下文中阐述。
特别有益地，一方面允许控制压力沿一个方向作用在装入式阀上，并且另一方面静压活塞发动机的供应压力和储存元件中的储存压力沿相反方向作用在装入式阀上。依赖于由控制压力阀单元产生的控制压力，因此为静压活塞发动机建立恒定的反压力。因此，特别的如根据进一步优选的构造所主张的，当电启动的压力限制阀用于产生控制压力时，能够以简单的方式调节用于静压活塞发动机的反压力。因此通过电子控制单元随后也能够有益地执行控制，该电子控制单元除了当前行进状态之外，也能够考虑由用户输入的数据，例如制动踏板位置等。
而且，有益地经由控制压力供应线路从压力介质源供应控制压力阀单元以及经由压力限制阀将该控制压力供应线路减压到槽容积内。因此通过排放来自控制压力供应线路的压力来进行调节。特别地，控制压力供应线路能够有益地通过节流阀连接到静压活塞发动机的供应侧连接处。根据另一特别优选的构造，通过往复阀来连接控制压力供应线路与静压活塞发动机的供应侧连接处。依赖于在静压活塞发动机的供应侧出口处和在储存元件中的压力关系，控制压力供应线路通过往复阀连接到静压活塞发动机的供应侧出口处或者连接到储存元件上。
为了防止通过可电控的压力限制阀的泄漏，切换阀优选布置在控制压力供应线路中的压力限制阀的上游。切换阀也优选被电启动并且用于中断控制压力供应线路。从而防止通过布置在下游的压力限制阀的泄漏。
为了产生用于压力限制阀的控制信号，上述压力限制阀自身设置成产生控制压力，优选设置有电子控制单元，通过该电子控制单元能够电磁地控制压力限制阀。该电子控制单元在输入侧连接到将压力值传送到电子控制单元的压力传感器上。控制信号能够由电子控制单元根据该测量的压力值和能够预先确定的期望压力值来建立。在调节装入式阀的情况下，该测量的压力值可以是在静压活塞发动机的供应侧连接处产生的压力，或者如果装入式阀被控制的话，则该测量的压力值可以是在储存元件中的压力。
装入式阀优选以如下方式构造：控制压力以及沿相同方向作用的弹簧力朝闭合方向作用在该装入式阀上。以上面已经阐述的方式，静压活塞发动机的供应压力和储存元件的储存压力均沿相反方向作用。
附图说明
根据本发明的驱动器的优选构造在图中说明并且在下面描述中更详细地进行解释。
图1是根据本发明的驱动器的第一实施例；以及
图2是根据本发明的驱动器的第二实施例。
具体实施方式
图1是具有能量回收功能的驱动器1的第一实施例的液压回路图。在所示实施例中，例如在垃圾收集车或叉式起重车的行进驱动器2中提供驱动器1用于能量回收。这些车辆具有密集的行进循环，也就是说，制动和加速操作经常紧密地彼此相随。
行进驱动器2包括差速器3，该差速器3通过第一半轴4和第二半轴5作用在第一从动轮6和第二从动轮7上。差速器3通过输出轴8连接到静压活塞发动机9上。出于简洁的原因，在图中未示出属于行进驱动器2的更多的组件。静压活塞发动机9可以是完全用于能量回收的单独的活塞发动机或者是静压行进驱动器的液压马达。通过输出轴8到行进驱动器2的差速器3上的连接也应理解为仅仅示例的。
静压活塞发动机9通过进入线路10连接到压力介质容器上。在最简单的情况下，无压力的槽容积用作压力介质容器。可替换地，也能够提供液压储存器作为压力介质容器。为了在制动操作过程中储存动能，由于被驱动车辆的质量惯性，静压活塞发动机9操作作为泵，使得静压活塞发动机9经由进入线路10从压力介质容器抽取压力介质。静压活塞发动机9将该压力介质传送进入储存线路，该储存线路连接到静压活塞发动机9的供应侧连接处14。储存线路将静压活塞发动机9连接到储存元件13。储存元件13例如是液压隔膜储存器。特别地，储存元件13是高压储存器。
储存线路包括第一储存线路部分11和第二储存线路部分12。第一储存线路部分11和第二储存线路部分12通过节流阀单元15能够彼此连接。
该节流阀单元15包括控制压力阀单元16，以便产生控制压力。由控制压力阀单元16提供的控制压力作用在装入式阀17上。装入式阀17在所示实施例中构造为座阀。阀活塞18布置成能够在装入式阀17中纵向移动。阀活塞18具有控制压力面19，阀活塞18的上述控制压力面19上通过控制压力作用有液压力。在相同方向上，阀弹簧20的力作用在阀活塞18上。在相反方向上，由第一储存线路部分11和第二储存线路部分12中的压力所产生的两个液压力的总和作用在阀活塞18上。为此目的，阀活塞18具有能够由压力作用的第一面21和能够由压力作用的第二面22。能够由压力作用的第一和第二面21、22通过阀活塞18的阶梯形状而形成在阀活塞18上。优选以旋转对称方式构造的阀活塞18在从能够由压力作用的第一面21到能够由压力作用的第二面22的过渡处具有密封边缘23，只要装入式阀17处于其闭合位置上述密封边缘23就以密封方式与密封座24配合。由于阀弹簧20，阀活塞18在无压力的状态下被保持在其闭合位置。
为了在控制压力面19处产生控制压力，控制压力供应线路25连接到往复阀26上。该往复阀26将控制压力供应线路25连接到供应压力支路27或连接到作为压力介质源的存储压力支路28上。依赖于供应压力支路27和存储压力支路28中的压力，控制压力供应线路25总是连接到具有更大压力的线路。固定地设定或能够进行调节的节流阀29在控制压力供应线路25中优选布置在控制压力阀单元16中。
控制压力供应线路25通过连接线路30连接到装入式阀17上，使得在控制压力供应线路25中的压力供应给控制压力面19并且在阀活塞18上作用有朝闭合方向的液压力。为了调节在控制压力供应线路25中的压力水平，切换阀31和可控制的压力限制阀32布置在控制压力供应线路25中。利用切换阀31，通过电磁铁33的适当启动，能够完全切断从控制压力供应线路25到压力限制阀32的连接，以便防止通过压力限制阀32的泄流。在切换阀的停止位置，压力弹簧34朝该打开位置的方向作用在切换阀31上。如果在控制压力供应线路25中的控制压力水平将要由构造成可调节的压力限制阀32进行调节的话，则启动电磁铁33。当电磁铁33供应有电能时，切换阀31移动进入其第二切换位置，其中从控制压力供应线路25到压力限制阀32产生流体能够流动通过的连接。
通过电磁铁37能够控制压力限制阀32。电磁铁37优选是由控制信号作用的比例磁铁，由此能够调节压力限制阀32的打开压力。与电磁铁37的力相反，在压力限制阀32上作用有液压力，该液压力由压力限制阀32的输入压力在测量面上产生，上述压力限制阀32的输入压力通过测量线路38供应。当切换阀31打开时该输入压力相应于控制压力供应线路25的压力。如果由从压力限制阀32的输入侧供应的压力产生的该液压力超过在相反方向上作用的电磁铁37的力的话，那么压力限制阀32朝其打开位置的方向移动。在压力限制阀32的打开位置中，控制压力供应线路25连接到减压线路35上。减压线路35通入到槽容积36中。依赖于在压力限制阀32上的合力，因此在控制压力供应线路25和减压线路35之间产生节流连接。因此，在节流阀29处引起压力下降，使得在装入式阀17上的控制压力面19处具有可调节的控制压力。
在制动操作过程中，压力介质以上面已经描述的方式通过静压活塞发动机9从进入线路10传送进入第一储存线路部分11。在储存线路部分11中的压力作用在能够由压力作用的面21上。同时，在储存元件13中的压力作用在能够由压力作用的第二面22上。如果以该方式产生的液压力的总和大于阀弹簧20的力与沿相反方向作用在控制压力面19处液压力的总和，则装入式阀17朝其打开位置的方向移动并且向储存元件13填充压力介质。
随着储存元件13中的压力增加，能够由压力作用的第二面22处的液压力也增加。因此，装入式阀17朝其打开位置的方向进一步移动，使得在装入式阀17处的节流作用减少。因此，由于装入式阀17打开的增加和在密封边缘23和密封座24之间产生的更低的节流作用，考虑到储存元件13的更高的反压力。在优选构造中，通过穿过装入式阀17减少的节流，以精确方式补偿由于储存元件13中的压力增加而增加的反压力。由于在控制压力面19处的恒定控制压力，车辆因此经受恒定的制动作用，而不管储存元件13相应的负载状态如何。
由控制信号确定相应的控制压力的水平，上述控制信号经由信号线路39供应到压力限制阀32的电磁铁37。信号线路39将电磁铁37连接到电子控制单元40。该电子控制单元40建立用于控制信号的值，该控制信号经由信号线路39供应到电磁铁37。作为输入变量，电子控制单元40至少使用压力传感器41的压力信号。压力传感器41经由传感器线路46连接到电子控制单元40上。在图1的第一示出实施例中，压力传感器41布置在第二储存线路部分12中。供应给电子控制单元40的所测量的压力值因此相应于在储存元件13中的压力。因此控制该系统，由于考虑的仅仅是在储存元件13中的压力而不是在静压活塞发动机9的供应侧处产生的压力。作为附加的输入变量，例如能够经由附加的信号线路42来确定期望的值或制动踏板位置。
为了使得节流阀单元15安全，第一安全阀43设置在控制压力阀单元16中，其中只要控制压力超过由安全阀43确定的临界值，则第一安全阀43将线路30连接到减压线路35上。
第二安全阀44连接到第二储存线路部分12上并且只要在该情况下超过临界压力值，则第二安全阀44将储存线路部分减压到槽容积36内。第三安全阀45连接到第一储存线路部分10上并且如果超过在第一储存线路部分11中的临界压力值，则第三安全阀45将第一储存线路部分并因此将静压活塞发动机9的供应侧减压到槽容积36内。作为具有三个安全阀43-45的说明例的替换，也能够省去安全阀43和44。然后通过第三安全阀45执行安全保障。在控制压力的不允许的高的增加的情况下，装入式阀17移动到其闭合位置中。因此，供应侧压力在第一储存线路部分11中增加，这导致第三安全阀45打开。
图2示出根据本发明的驱动器1’的第二实施例。对相应于图1元件的元件给出相同的参考数字。为了防止不必要的重复，不再次整体描述。
和图1对比，压力传感器41’布置在第一储存线路部分10中。因此，在储存元件13中的压力不用作电子控制单元40的输入变量，而相反由静压活塞发动机9在第一储存线路部分11中所产生的压力用作上述变量。和根据图1的实施例的控制相比，由于当为压力限制阀32的电磁阀37建立控制信号时考虑为静压活塞发动机9产生的实际的反压力，因此根据图2的实施例涉及调节。因此，由于静压活塞发动机9的新的供应压力，直接引起控制信号的修正并由电子控制单元40传送到控制信号线路39。
本发明不限于所示出的实施例。特别地，示出实施例的各个特征能够彼此组合。

Claims (9)

1.一种具有能量回收功能的驱动器，具有静压活塞发动机(9)和连接到所述静压活塞发动机的至少一个储存元件(13)，并且具有节流阀单元(15)，所述节流阀单元(15)将储存线路分成第一储存线路部分(11)和第二储存线路部分(12)，所述节流阀单元(15)包括控制压力阀单元(16)和装入式阀(17)，由所述控制压力阀单元(16)产生的控制压力作用在所述装入式阀(17)上。
2.如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述控制压力能够作用在装入式阀(17)的控制压力面(19)处，并且在相反方向上，供应压力和储存压力能够作用在装入式阀(17)上。
3.如权利要求1或2所述的驱动器，其特征在于，为了产生控制压力，所述控制压力阀单元(16)包括可控制的压力限制阀(32)，控制压力供应线路(25)通过所述压力限制阀(32)能够连接到槽容积(36)。
4.如权利要求3所述的驱动器，其特征在于，所述控制压力供应线路(25)通过节流阀(29)能够连接到所述静压活塞发动机(9)的供应侧连接处(14)。
5.如权利要求3所述的驱动器，其特征在于，所述控制压力供应线路(25)通过往复阀(26)能够连接到所述静压活塞发动机(9)的供应侧连接处(14)或连接到所述储存元件(13)。
6.如权利要求3所述的驱动器，其特征在于，在所述控制压力供应线路(25)中的所述压力限制阀(32)的上游设置有切换阀(31)。
7.如权利要求3所述的驱动器，其特征在于，所述压力限制阀(32)能够被电磁地控制并且控制信号能够由电子控制单元(40)产生。
8.如权利要求7所述的驱动器，其特征在于，所述控制信号能够由所述电子控制单元(40)根据测量的压力值和期望的压力值来建立。
9.如权利要求1或2所述的驱动器，其特征在于，所述控制压力朝闭合方向作用在装入式阀(17)上，并且在以该方式产生的液压力的相同方向上作用有弹簧力。
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