CN101522451A - 具有制动能量恢复特征的静液压传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及开放回路中的静液压传动装置(1)。该静液压传动装置(1)包括液压泵(2)和液压发动机(3)。所述液压泵(2)和所述液压发动机(3)通过馈送线路(4)被彼此连接。此外，静液压传动装置(1)包括用于存储压能的蓄能器元件(18)。布置在所述液压发动机(3)下游的第一阀装置(17)将所述液压发动机(3)的下游连接端(9)交替连接至油箱容积(15)或所述蓄能器元件(18)。

Description

具有制动能量恢复特征的静液压传动装置
技术领域
本发明涉及具有制动能量恢复装置的静液压传动装置。
背景技术
对于静液压行驶传动装置中释出能量的恢复，已知的是以压能的形式来存储释出的动能。为此目的，在闭合回路中液压泵被连接至可调节液压发动机的静液压传动装置从AT 395 960 B中为人们所知。在闭合回路中，液压泵通过第一工作线路和第二工作线路被连接至液压发动机。高压蓄能器被连接至第一工作线路，并且低压蓄能器被连接至第二工作线路。由于在由液压发动机对释出能量进行恢复时，高压蓄能器被填充，然后充当泵，因此为了容积流量的均衡，这里必需提供第二压力蓄能器。
从AT 395 960 B中所知的传动装置的缺点在于，在液压发动机侧，为了使高压总是出现在液压发动机的相同连接处，需要反转流动方向。所以，AT 395 960 B提议的装置不能转用到具有开放回路的行驶传动装置。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有开放回路的静液压传动装置，其中可以实现释出能量的简单恢复。
该目的通过根据本发明的具有权利要求1特征的静液压传动装置来实现。
在根据本发明的静液压传动装置的情况下，液压泵和液压发动机通过传送线路被彼此连接。该静液压传动装置具有用于存储压能的蓄能器元件。液压泵和液压发动机被布置在开放回路中，并且液压发动机的下游连接端通过第一阀装置可被交替连接至油箱容积或蓄能器元件。
在根据本发明的静液压传动装置的情况下，当例如行驶驱动中发生车辆减速时，液压发动机的下游连接端通过阀装置被连接至蓄能器元件。车辆进入超速状态，则液压发动机充当泵。这里，由于流动方向没有反转，因此液压发动机的下游连接端通过阀装置连接至蓄能器元件。因此压力介质在增加的压力下被传送到蓄能器元件，而不是释放到油箱容积。因而，动能被转换为压能，并且可再次用于后续的加速过程。
由于静液压传动装置以开放回路被设计，同时被传送到蓄能器元件的压力介质在液压泵的吸入侧被抽吸出油箱容积，从而自动发生容积流量均衡。因此，不需要提供闭合回路中为使容积流量均衡所需的第二压力蓄能器。
根据本发明的阀装置和蓄能器的布置使得在开放回路中也可以实现能量的恢复。
根据本发明的静液压传动装置的优点展开在从属权利要求中给出。
具体来说，提供第二阀装置是有利的，通过该第二阀装置，液压泵的吸入连接端可被交替连接至蓄能器元件或油箱容积。在液压泵的吸入连接端被连接的情况下，当借助于第一阀装置由液压发动机来实现超速状态下蓄能器元件的填充时，存储的压能的恢复可以通过液压泵的吸入端来实现。由于液压泵的吸入侧连接端与传送侧连接端之间的压力差减小，因此可节省能量。
具体来说，不仅液压发动机可连接至蓄能器，液压泵可通过第一阀装置和第二阀装置连接至蓄能器元件，而且同时液压发动机和液压泵可被彼此连接为闭合回路，这是有利的。如果蓄能器元件已达到其容量极限，并且另外的能量存储不再可能实现，则车辆的另外的制动可以通过连接至液压泵的引擎的引擎制动效果而发生。为此目的，形成液压发动机与液压泵的闭合回路，从而使得充当泵的液压发动机得到主驱动引擎的支持。
根据进一步的优选实施例，蓄能器元件被连接至压力限制阀。如果驱动引擎无法产生制动转矩，通过填充蓄能器元件产生进一步的制动同样也是不可能的，则由液压发动机传送的压力介质通过压力限制阀被释放到油箱容积中。无法被存储的释出动能就被转换为热。由于压力限制阀连接至蓄能器，因此在这种情况下不需要在制动过程期间切换第一阀装置。相反，当在蓄能器元件中达到最大压力时，压力限制阀自动被打开，因此压力介质通过压力限制阀被传送到油箱容积，同时生成热。
优选地，开放静液压回路的传送线路可以通过行驶方向阀被连接至第一和第二液压发动机线路，从而使行驶方向的改变可以通过改变承受高压的液压发动机的连接来实现。在这种情况下，尤其优选的是，同时未被相应连接至传送线路的发动机线路由行驶方向阀连接至油箱线路。根据尤其优选的实施例，第一阀装置被布置在油箱线路中。以此方式，对于向前行驶和向后行驶，液压发动机的相应下游连接端可以通过行驶方向阀和油箱线路以及阀装置连接至蓄能器元件。因此在向前行驶期间和向后行驶期间都可以存储释出的动能。
根据进一步的优选实施例，第一阀装置或者第一和第二阀装置通过蓄能器线路被连接至蓄能器元件。节流点被布置在该蓄能器线路中，以在蓄能器元件的填充期间增强制动效果。尤其优选的是，将所述节流点设计为可控。利用节流点的功能，即使在蓄能器元件大量空置因此充当泵的液压发动机的反压力仍然很低时，也可以实现制动效果。
在提供可调节节流阀的情况下，尤其可以实现将蓄能器元件排出到液压泵的吸入侧的无缝过渡。因此，作用于液压泵的吸入侧连接端的压力是可调节的，并且可以影响压力的减小，直到恢复过程结束。同时，通过驱动引擎传送给泵的功率被增加，并且在加速阶段期间，不存在牵引力的中断，这包括释出动能的恢复和后续的正常加速过程。
附图说明
根据本发明的静液压传动装置的有利实施例示于附图中，其中：
图1示出根据本发明的静液压传动装置的第一示例性实施例；
图2示出根据本发明的静液压传动装置的第二示例性实施例；并且
图3示出根据本发明的静液压传动装置的第三示例性实施例。
具体实施方式
图1示出根据本发明的静液压传动装置的第一示例性实施例的液压环路图。静液压传动装置是借助于静液压传动的车辆驱动的行驶传动装置1。例如，这类车辆可以是轮式装载机、堆垛机或垃圾运输车。这类车辆会发生特别密集的驱动周期，即加速和制动过程频繁地重复，并且通常是一次紧接着一次。因此，对这三种类型车辆来说，制动过程期间释出能量的恢复尤其受到关注。
行驶传动装置1包括液压泵2和液压发动机3。液压泵2和液压发动机3被布置在开放液压回路中。液压泵2将压力介质传送给传送线路4，传送线路4在其传送侧连接处连接至液压发动机3。传送线路4连接至第一液压发动机线路6。
通过传送线路4和第一液压发动机线路6，液压发动机3的第一连接端8可以用于承受由液压泵2所产生的压力。在第一连接端8处出现的传送压力使液压发动机3产生作用于车辆传动装置(未进一步示出)的输出转矩。流经液压发动机3之后被释放的压力介质通过液压发动机3的第二连接端9被传送给第二液压发动机线路7，在示出的示例性实施例中，第二液压发动机线路7包括第一部分7a和第二部分7b。第二液压发动机线路7通过油箱线路16连接至油箱容积15。
为了使行驶方向反转，提供行驶方向阀5。借助于行驶方向阀5，传送线路4可以或者连接至第一液压发动机线路6或连接至第二液压发动机线路7的第二部分7b。图1中示出的是行驶方向阀5的起始位置，其是由压缩弹簧34的力限定的。行驶方向阀5的第二末端位置可以借助于第一电磁体35以与压力弹簧34的力相反的力来设置。在行驶方向阀5的第二末端位置中，传送线路4连接至第二液压发动机线路7或第二液压发动机线路7的第二部分7b。同时，第一液压发动机线路6连接至释放线路16。
在行驶方向阀5的中间位置中，传送线路4直接连接至油箱线路16。
如果在给第一电磁体35供电期间行驶方向阀5处于第二末端位置中，则通过液压发动机3的流动方向反转，因此连接至液压发动机3的传动轴13的旋转方向反转。
为了设置包括液压泵2和液压发动机3的静液压传动的传动比，提供第一调节装置10和第二调节装置11。第一调节装置10作用于液压泵2的调节机构，并设置液压泵2的传送容量。
相反，第二调节装置11相应地与液压发动机3的调节机构合作，并设置液压发动机3的吸收容量。静液压传动的传动比可以依赖于液压泵2的设置传送容量和液压发动机3的设置吸收容量而被连续调节。
由液压泵2依赖于设置传送容量而传送给传送线路4的压力介质被液压泵2通过吸入线路14从油箱容积15抽吸进来。为此目的，液压泵2的吸入侧连接端30通过吸入线路14连接至油箱容积15，并从未加压的油箱容积15中抽吸压力介质。
针对以下描述，最初假设行驶方向阀5位于其静止(rest)位置，其中传送线路4连接至第一液压发动机线路6。由此以下将该行驶方向称作向前行驶。
如果车辆在向前行驶期间进入超速状态，例如当车辆正在下坡路段行进时，或正在减速时，由于质量惯性，液压发动机3通过输出轴13被驱动。由于第二调节装置11设置的吸收容量不同于零，液压发动机3现在充当泵，并且在其第一连接端8处抽吸压力介质，并通过其第二连接端9将压力介质传送给第二液压发动机线路7的第一部分7a。
根据本发明，提供第一阀装置17，且通过第一阀装置17，第二液压发动机线路7的第二部分7b可以连接至第一连接线路22。为此目的，第一阀装置17从其静止位置开始被第二电磁体21以与弹簧20的力相反的力移动到切换位置。第一连接线路22通过蓄能器线路23连接至蓄能器元件18。蓄能器元件18优选被具体实现为高压液压隔膜蓄能器。该液压隔膜蓄能器具有可压缩的容量，从而使压力介质可以被供应给蓄能器元件18，同时增加可压缩容量的压力。以此方式，压力介质可以被传送给蓄能器元件18，并且压能形式的能量被存储。
在向前行驶期间的超速状态中，压力介质被液压发动机3从第一液压发动机线路6连续抽吸，并通过第二液压发动机线路的第一部分7a、第一阀装置17、第一连接线路22和蓄能器线路23被传送给蓄能器元件18。
当蓄能器元件18以上述方式正在被填充时，第二阀装置29依然处于其起始位置，如图1所示。该起始位置由另一弹簧31来限定。在该起始位置，通流使能连接在第二阀装置29中建立，该通流使能连接将吸入侧连接端30连接至油箱容积15。第三电磁体32可以以与另一弹簧31的力相反的力将第二阀装置29移动到其相对的切换位置。在该相对的切换位置，吸入侧连接端30连接至第二连接线路33。同时，吸入线路14被中断，从而使吸入侧连接端30与油箱容积15之间不再有连接。
如果第一阀装置17位于其第一切换位置，并且第二阀装置29位于其起始位置，则由液压发动机3传送的压力介质首先被传送给蓄能器元件18。当蓄能器元件18达到其容量极限时，连接至蓄能器元件18的压力限制阀24打开。为此目的，蓄能器线路23可以通过压力限制线路27和压力限制阀24连接至油箱容积15。蓄能器元件18或蓄能器线路23中的压力流(pressure prevailing)通过测量线路25被供应给压力限制阀24的测量表面。如果该蓄能器压力超过由反向作用的压力限制阀弹簧26所设置的标准值，则压力限制阀24打开并将蓄能器线路23释放到油箱容积15，从而将蓄能器18释放到油箱容积15。
因此，在延长的制动过程发生的情况下，如果液压发动机3使蓄能器元件18中的压力即将达到蓄能器元件18被设计时所承受的最大压力，则压力限制阀24提前打开，并且由液压发动机3传送的压力介质被释放到油箱容积15中。在该过程中，制动过程所释出的动能被转化为热。
如果蓄能器元件18由于先前的制动过程而被填充，则此处所存储的压能可以用于后续的加速过程。为此目的，第一阀装置17再次移动到由第二压缩弹簧20所限定的起始位置。第二液压发动机线路7的第一部分7a因此被再次连接至第二液压发动机线路7的第二部分7b。为了恢复存储在蓄能器元件18中的压能，现在第二阀装置29移动到其切换位置。通过给第三电磁体32供电，压缩弹簧31被压缩，并且第二连接线路33被连接至液压泵2的吸入侧连接端30。因此，蓄能器元件18中的蓄能器压力流出现在液压泵2的吸入侧连接端30处。液压泵2的吸入侧与压力侧之间较小的压力差减少了必需由通过驱动轴12连接至液压泵2的驱动引擎(未示出)所产生的能量。
作为实施制动过程的另一种可能，第一阀装置17和第二阀装置29可以被同时移动到它们各自的切换位置。为此目的，给第二电磁体21和第三电磁体32供电，从而使两个阀装置17、29分别移动到它们的第二切换位置。在该第二切换位置，液压发动机3的第二连接端9被连接至液压泵2的吸入侧连接端30，并且形成闭合液压回路。在闭合液压回路中，对液压泵2的传送容量和液压发动机3的吸收容量进行了适当设置的情况下，充当泵的液压发动机3由通过驱动轴12连接至液压泵2的驱动引擎来支持。
因此，如果蓄能器元件18已经被充满，并且需要防止压力限制阀24处的热量转换，则还存在同时激励阀装置17和阀装置29从而使用主驱动引擎(图1中未示出)的可用制动功率的可能。
此外，可以通过在将第一连接线路22和第二连接线路33连接至蓄能器元件18的蓄能器线路23中布置节流点28来影响制动性能。节流点28优选被具体实现为可调节节流阀。具体来说，对抗由液压发动机3传送的压力介质的流阻可以通过节流点28的可调节节流阀来进行调节。这使得即使在蓄能器元件18由于压力介质先前从蓄能器元件18中退出而产生较低的反压力时，也能够实现较好的制动效果。
在压力介质从蓄能器元件18中退出时，可调节节流阀28也可以被有利地利用。为了能够借助于驱动引擎可用的功率无缝且平滑地过渡到加速行驶，压力介质通过节流点28从蓄能器元件18中退出。节流可以在节流点28中发生，尤其是当高压力在蓄能器元件18中流动时，从而使得液压泵2的吸入侧的压力增加不会导致切换颠簸。通过在压力介质从蓄能器元件18中退出期间增加节流点28的开口，此时可以在液压泵2的吸入侧连接端30处获得恒定的入口压力。
在图1中示出根据本发明的行驶传动装置1的简单示例性实施例。此时，仅在向前行驶期间的制动过程中，才可以实现能量的存储。如果相反，以压力介质以相反方向流经液压发动机3的方式来激励行驶方向阀5，则在制动过程中释出的动能不能以压能的形式存储在蓄能器元件18中。
图2中示出在向后行驶期间也可以实现释出动能的存储的示例性实施例。为此目的，在第一液压发动机线路6中布置了附加第一阀装置17′，其在正常驱动期间在第一液压发动机线路6中产生通流使能连接。附加第一阀装置17′被构造为与第一阀装置17相同。针对附加第一阀装置17′，相应的附图标记被示为在右上角标有一撇的附图标记。如果附加第一阀装置17′由电磁体21′移动到其切换位置，则液压发动机3的第一连接端8连接至第一连接线路22，从而连接至蓄能器元件18。另外，通过压力限制阀24填充蓄能器元件18的过程或制动的过程对应于已针对图1详细解释的过程。同样地，由于给附加第一阀装置17′的电磁体21′供电，并同时给第二阀装置29的第三电磁体32供电，因此在向后行驶期间也可以产生闭合液压环路。因此在向后行驶期间也可以利用驱动引擎的引擎制动效果。
通过附加第一阀装置17′，第一液压发动机线路6被划分为第一部分6a和第二部分6b。第一部分6a连接至液压发动机3。第二部分6b被布置在附加第一阀装置17′与行驶方向阀5之间。
使释出动能能够恢复并使其以压能的形式存储在蓄能器元件8中的另一种可能性示于图3中。图3中示出的示例性实施例利用了同一油箱线路16被用于获得正常驱动中通过液压发动机3释放的压力介质这一事实。因此，第一阀装置17″被布置在油箱线路16中行驶方向阀5的下游。所以，当给第二电磁体21″供电时，从行驶方向阀5到油箱容积15的连接被中断，并且油箱线路16被连接至第一连接线路22。图3的示例性实施例的优点在于，向前行驶期间和向后行驶期间都可以简单的方式实现制动能量的恢复。为此目的，仅需要一个第一阀装置17″，并且在第一液压发动机线路6和第二液压发动机线路7中阀的成对设计也可以省略。
代替使用被示为阀装置的滑动阀，也可以使用不太昂贵的座阀，具体是插装阀(logic valve)。
本发明不限于示出的示例性实施例。相反，示例性实施例的各个特征可以互相结合。

Claims (8)

1、一种静液压传动装置，具有液压泵(2)和液压发动机(3)并且具有蓄能器元件(18)，所述液压泵(2)和所述液压发动机(3)通过传送线路(4)被彼此连接，
其特征在于，
所述液压泵(2)和所述液压发动机(3)被布置在开放回路中，并且所述液压发动机(3)的下游连接端(8、9)可通过第一阀装置(17、17′、17″)被交替连接至油箱容积(15)或所述蓄能器元件(18)。
2、根据权利要求1所述的静液压传动装置，其特征在于，所述液压泵(2)的吸入连接端(30)可通过第二阀装置(29)被交替连接至所述蓄能器元件(18)。
3、根据权利要求1或2所述的静液压传动装置，其特征在于，所述液压发动机(3)和所述液压泵(2)可通过第一阀装置和第二阀装置(17、17′、17″、29)彼此连接在闭合回路中。
4、根据权利要求1至3中任一项所述的静液压传动装置，其特征在于，所述蓄能器元件(18)被连接至压力限制阀(24)。
5、根据权利要求1至4中任一项所述的静液压传动装置，其特征在于，所述传送线路(4)可由行驶方向阀(5)通过第一液压发动机线路(6)或第二液压发动机线路(7)连接至所述液压发动机(3)。
6、根据权利要求5所述的静液压传动装置，其特征在于，未被行驶方向阀(5)相应连接至所述传送线路(4)的第二液压发动机线路或第一液压发动机线路(7、6)被连接至油箱线路(16)。
7、根据权利要求6所述的静液压传动装置，其特征在于，所述蓄能器元件(18)可由第一阀装置(17″)连接至所述油箱线路(16)。
8、根据权利要求1至7中任一项所述的静液压传动装置，其特征在于，所述第一阀装置(17、17′、17″)或所述第一和第二阀装置(17、17′、17″、29)通过蓄能器线路(23)被连接至所述蓄能器元件(18)，并且节流点(28)被布置在所述蓄能器线路(23)中。
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