CN102341593A - 液压传动回路 - Google Patents

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Abstract

一种液力传动回路，包括：两个单元马达(12，14，16；112，114；312，314，316；506，508；6Q2，6Q4，606，608)，这两个单元马达相关联以提供单一驱动，每个单元马达包括两个次级腔室(25，27；125，127，135，137；340，342，344，346；G1，G2，G3，G4)；用于供给流体和排出流体的至少两个主通道(26，28)；从主通道向单元马达分配流体的流体分配器(30，130)；用于单元马达的控制系统(40)，其特征在于，该流体分配器包括连接到第一单元马达的两个次级腔室的阀装置(34，36；134，136，138，140)，所述阀装置能够使第一单元马达(12，112，312)的每个次级腔室同另一个次级腔室相独立地与任一个或另一个主通道形成连通。由以上造成的结果是，第一单元马达能够与另一单元马达的操作模式相独立地进入反向操作的或非活动的马达模式。

Description

液压传动回路
技术领域
本发明涉及一种液压传动回路，该液压传动回路包括：
至少第一初级液压马达和第二初级液压马达，它们相关联以获得公用的驱动，每个初级马达具有两个次级封腔(secondary enclosure)，其中一个用于馈给，一个用于排放；
至少两个主管道，分别用于馈给流体和排放流体；
流体分配器，用于从所述主管道经由初级马达的次级封腔向所述初级马达分配流体；以及
控制系统，用于控制初级马达(elementary motor)。
背景技术
术语“初级液压马达”在此用来意指液压马达或液压马达的子马达，子马达是液压马达的一部分，当自馈给时能够将(非零的)驱动转矩供给到马达的输出构件，并且无论所述输出构件相对于马达的定子结构的角位置如何均能够这样操作。优选地，由子马达提供(deliver)的转矩基本上与马达的输出构件相对于马达的定子结构的角位置无关。因此，当自馈给时，子马达能够提供与由全马达(full motor)提供的作业相类似的作业，但在与全马达的转动速度和转矩不同的同时，子马达的缸容量与全马达的缸容量不同。本发明特别涉及这样一种回路，该回路包括具有径向活塞的类型的初级液压马达。特别地，这类初级马达具有安装成在缸内滑动的活塞，所述缸围绕马达的轴线径向地布置。
例如，本发明所应用于的液压传动回路可用来驱动车辆移动或驱动由车辆携带的工具。因而，上述初级马达可以是例如用于驱动车辆的不同车轮的不同的马达。
本发明的意义在于，两个相关联以获得公用的驱动的初级马达是经由例如轴、带或齿轮装置之类的机械装置互连的两个初级马达，或者是作用于一公用元件、以在所述元件上或与之相关地引起相同效果的两个马达。例如，两个初级马达驱动车辆的两个不同的车轮，这两个车轮均作用于相同地面上，以使该车辆(上述回路是该车辆的一部分)前进。
一般而言，对结合有这种传动回路的马达的速度要求越来越高，特别是用于使车辆能够在其所使用的两个地点之间迅速行进，或者用于使上述工具能够在两个工作位置之间迅速行进。由于上述原因，马达因此必须既能够产生大的转矩以便执行车辆的功能或者能够使该工具正确地处于工作位置，还能够具有高的输出速度。
为实现这两个目的，可以通过尺寸很大的泵来馈给上述初级马达，特别是可以在能够获得大的输出转矩的缸容量的情况下，提供用于高速驱动初级马达的流体的高流速。然而，在此方式下，由于上述泵和驱动该泵的内燃机尺寸过大而会导致成本高昂，从而使其应用受限制。
当这些初级马达是同一马达的一部分时，公知的是能够使用具有两种乃至三种不同的操作的缸容量的液压马达。这样的马达例如具有产生大转矩的更大的缸容量以使由马达驱动的车辆或工具能够有效作业，以及具有能够使车辆或工具运行/操作更快的较小缸容量。因为马达在小的缸容量下产生的转矩小，上文提到的限制意指这种小的缸容量通常比大的缸容量要小的多。通常，较小的缸容量被用于使由马达驱动的车辆或工具快速移动。
然而，不同的缸容量的数量通常有限，所以难以形成这样的液压传动回路：其具有大数量的缸容量并因此具有高度的操作适应性而使得能够改变驱动速度和驱动转矩，以便适应依环境而变化的车辆运行状况。
发明内容
本发明的第一目的是提出一种如引言部分所述类型的液压传动回路，并且该液压传动回路通过借助对多种缸容量进行操作的可能性而在使用中具有高度适应性。
该目的借助以下事实来实现：流体分配器具有连接到第一初级马达的两个次级封腔，所述阀装置适于使第一初级马达的每个次级封腔同另一个次级封腔相独立地与两个主管道中的任一个连通。换言之，对于第一初级马达的每个次级封腔，无论主管道与另一次级封腔连通与否，该阀装置均适于使所讨论的第一初级马达的次级封腔与液压传动回路的至少两个主管道之一连通。
这样，该第一初级马达能够与另一初级马达的操作模式相独立地被置于驱动操作模式、反向操作模式或者非活动(inactive)操作模式。
由阀装置提供的使第一初级马达的次级封腔与上述主管道中的一个或另一个连通的可能性，使得可以在以下四种操作模式中的任一种模式下使用所述初级马达：
高压非活动(模式)，使两个封腔具有处于较高压力(为简化起见，使用术语“泵高压”)的主回路的压力下；
低压非活动(模式)，使两个封腔具有处于较低压力(为简化起见，使用术语“泵低压”)的主回路的压力；
驱动(模式)，两个封腔分别处于泵高压和泵低压，并且所提供的转矩是沿车辆(上述回路是该车辆的一部分)的期望驱动方向的驱动转矩；
反向(模式)，两个封腔分别处于泵高压和泵低压，并且所提供的转矩是沿车辆(上述回路是该车辆的一部分)的期望驱动方向的相反方向施加的转矩。
本发明的回路的结构使该回路的多个初级马达可以在至少三个不同的非零的缸容量下操作，在该示例中，回路的缸容量是指这些初级马达的缸容量的(代数)和。如果Cyl1是第一初级马达的缸容量，Cyl2是回路的其它初级马达的组合的缸容量，则对应于第一初级马达的驱动模式、非活动模式和反向模式，所述缸容量分别等于Cyl2+Cyl1、等于Cyl2以及等于Cyl2-Cyl1。因此，该回路具有相对大数量的缸容量，从而使得能够避免液压流体馈给泵或其驱动马达的尺寸过大。
最后，要说明的是第一初级马达和第二初级马达中的每个初级马达具有定子结构和输出构件，并且当自馈给时，无论所述输出构件的相对于马达的定子结构的角位置如何，该马达均适于向所述输出构件提供非零的驱动转矩。因此，初级马达不能围绕含有活塞的单个缸设置并安装成相对于凸轮(活塞沿径向作用于凸轮)旋转。以这种方式设置的组件不能够在不考虑其角位置的情况下提供非零的驱动转矩。
在本发明的实施例中，控制系统包括赋活表(activation table，启动表)，该赋活表依照期望的缸容量的不同来指示或指定并且可以确定不同初级马达的操作模式，每个操作模式是从驱动、反向和非活动中选择的。这种赋活表可在具有能够将不同的初级马达置于驱动模式、反向模式或非活动模式的阀装置的任何回路中执行。该回路的总的缸容量是通过分别加上或减去处于驱动模式或反向模式的缸容量而获得。
例如，通过考虑包括具有缸容量分别为Cyl1和Cyl2的两个子马达的马达的回路，能够更好地理解该赋活表的目的。该回路的可用缸容量的数量由如下的赋活表来表示：
Figure BPA00001425189800041
其中：
第一子马达和第二子马达的次级封腔分别以SE11 & SE12和SE21 & SE22表示；
“1”表示封腔连接到高压主管道，而“0”表示封腔连接到低压主管道；
当初级马达的第一次级封腔连接到高压主管道，而第二次级封腔连接到低压主管道时，初级马达处于驱动模式；
“LP非活动”、“HP非活动”分别表示初级马达的次级封腔连接到低压(0)主回路或连接到高压(1)主回路。
因此，回路具有可调换且对称的四种不同的缸容量以及多个不同的非活动模式。该赋活表显示，每个初级马达能够被置于可能的操作模式(驱动、反向、高压(HP)非活动或低压(LP)非活动)的其中一种或另一种，提高了所选操作模式中回路的总的缸容量。
另外，优选的是，在本发明的回路中，阀装置的控制被选择为依照期望的性能的不同而利用马达的不同缸容量来优化马达的操纵管理，所述性能可以特别地由转动速度、消耗的流体流速、提供的转矩等等来指定。通过下列不同的改进来促进这种控制的优化：
在一个实施例中，控制系统适于按预定的顺序自动地影响多个缸的容量变化。例如，可给定马达的期望操作模式(该模式由速度、缸容量等限定)作为控制系统的设定值(setpoint)；控制系统随即确定待执行的缸容量的顺序，以便将马达置于该期望操作模式。特别地，在一个实施例中，控制系统适于以这样的方式操作阀装置：即至少依照马达的转动速度和发送到回路的设定值(特别是速度设定值)的不同，在经过当前缸容量与对应于期望速度的缸容量之间的至少一个中间的缸容量的同时，逐渐地调整缸容量。
特别地，在一个实施例中，控制系统适于至少依照发送到该控制系统的马达的转动速度以及速度或加速设定值的不同，自动地影响多个缸容量变化。例如，为了逐渐增加速度，当期望的驱动转矩减小时，控制系统通过使马达连续地在越来越小的缸容量下运转来减小马达的缸容量。优选地，为此目的，控制系统包括不同初级马达的不同缸容量和关联的操作模式的有序表格。
在一个实施例中，控制系统使得提供到初级马达的流速和缸容量以基本上同时的方式改变，以使所述初级马达的速度保持恒定。
有利地，在以上提到的能够使缸容量自动变化的实施例中，车辆的驱动器无需执行选择缸容量的操作，该操作由控制系统来处理。
在一个实施例中，在该回路中，流体分配器具有连接到第一初级马达的两个次级封腔的相应的一个次级封腔的至少两个第一分配阀，每个第一分配阀适于与另一第一分配阀相独立地将所连接的次级封腔与主管道的一个或另一个连通。有利地，在一个实施例中，所述第一阀被结合到第一初级马达的壳体中。
在该实施例的一改进型中，至少两个初级马达的次级封腔互连，并且这些次级封腔适于经由单个公用的分配阀连接到主管道。通过将装置设置为公用(在本示例中为阀)，可以降低该回路的复杂度、重量和成本。
在一个实施例中，所述分配阀中的至少一个是具有至少两个位置和至少三个孔口的阀，第一孔口连接到一次级封腔，第二孔口和第三孔口分别连接到回路的两个主管道；该阀具有第一位置，在该位置中该阀将该次级封腔连接到第一主管道，该阀还具有第二位置，在该位置中该阀将所述次级封腔连接到另一主管道。在某些情况下，分配阀也能具有其它的位置，例如，在这些位置中，该阀将缸的腔室连接到例如与蓄压器连接的主管道，而不是将缸的腔室连接到与泵连接的主管道。
特别地，这个分配阀可以是液压阀，其具有依照用于导控液压阀的先导室(pilot chamber)内的流体压力的变化而被致动的移动构件；所述先导室内存在的压力由一电磁阀操控。
在一个实施例中，第一初级马达和第二初级马达是同一马达的子马达，并固定到公用输出构件。在某些实施例中，所有的初级马达是相同马达的子马达，所有的初级马达固定到所述马达的输出构件。
在一个实施例中，第一初级马达和第二初级马达驱动两个不同输出构件的每一个。例如，第一初级马达和第二初级马达可联接到同一车辆的不同车轮。
在一个实施例中，第一初级马达的缸容量与另一初级马达的缸容量不同，但优选为接近所述另一初级马达的缸容量。这种布置使得相对于第一初级马达的缸容量等于其它各初级马达的缸容量的情况，可以增加初级马达的缸容量的数量。特别地，应注意的是，当两个初级马达具有彼此接近的缸容量时，它们的使用方式相反，即一个马达是活动的，而另一个马达则相反，两个初级马达有利地具有非常高的最大-最小比率，而不会使一个初级马达的较小缸容量特别小(最大-最小比率是回路的最大缸容量与最小缸容量之间的比率)。
在一个实施例中，控制系统适于以使两个初级马达沿相反方向施加转矩的方式操作阀装置。换言之，初级马达中的一个处于驱动模式，同时另一个处于反向模式。由两个初级马达组成的组件的表面缸容量等于这两个马达各自的缸容量的差值。如果初级马达具有彼此接近的缸容量，所得的缸容量因而非常小。由此，有利的是，当两个初级马达是同一马达的部分时，使得可以通过简单的方式形成具有非常高的最大-最小比率的马达。
例如，可以设计一个回路，该回路主要包括具有两个子马达的一个马达，两个子马达中较大的缸容量不超过较小的缸容量的1.5倍。这种布置使得可以获得高的马达最大-最小比率。例如，如果较大的缸容量等于1.5×C，其中C为较小的缸容量，则最大-最小比率等于(1.5C+C)/(1.5C-C)，即等于5。
在一个实施例中，初级马达是恒速马达。这种初级马达的特征在于这一事实：对于旋转构件相对于初级马达的定子部的任何相对角位置，恒定的泵流速导致转动速度恒定不变。使用恒速的初级马达能够提高马达操作稳定性并延长寿命。这些属性对于例如用于驱动建筑或农用机械类车辆的车轮而言尤其重要。
另外，本发明的液压回路可以在多种不同操作模式下实施，其中至少一个初级马达处于非活动模式。这种非活动模式能够按以下方式来优化：
在一个实施例中，对于至少一个初级马达，流体分配器具有适于将所述初级马达以连续方式连接到主管道的非活动装置，所述主管道的压力从主管道的较低压力和较高压力中选择。对于环境的不同，优选地选择低压非活动或高压非活动。当初级马达连接到低压主管道时，由于流体压力在初级马达的内部构件中最小，因此使得该压力所产生的剩余转矩被最小化。这也是通常之所以选择这种非活动的原因。然而，在制动阶段期间，高压非活动可以是优选的，以便因由高压非活动的初级马达产生的附加制动转矩而受益。
在该实施例中，该非活动装置适于将非活动的初级马达以连续方式连接到具有所选择的压力的主回路。该活动装置由此能够通过作用于阀装置或者通过任何其它必要的动作，而以在任何时刻至少在初级马达保持非活动的时期内选择的压力施加到该非活动的初级马达的次级封腔的方式来影响回路切换。
可以通过多种不同方式来实现该非活动装置：
在一个实施例中，当初级马达是同一马达的子马达时，非活动装置包括用于检测马达的旋转方向的装置，而选择的所述压力则依照马达的旋转方向和施加到马达的速度指令或加速度指令的方向的不同来选择。得知马达的旋转方向以及速度指令或加速度指令的方向，控制系统能够由此推断流体流过马达的方向，因此确定正好连接非活动的初级马达的回路的其中一个主管道。有利的是，利用这个技术方案来选择较低压力，马达不需要任何压力传感器。
在一个实施例中，非活动装置包括适于从各主管道中检测处于较低压力的主管道的探测器。例如，为了使初级马达在驱动阶段和制动阶段的效率最大化，非活动装置包括布置在两个主管道中的压力传感器，以便检测在这些回路中的较低的压力。
另外，在一个实施例中，使马达的一个或多个初级马达转到非活动模式的操作可以借助于(至少对于一个初级马达而言)活塞适于撤回这一事实来实现，使得它们与凸轮分离。这样，活塞、或者活塞所处的缸不再产生任何制动转矩，并从而提高效率。
在一个实施例中，控制系统适于以马达的输出构件的旋转方向颠倒而不使马达中的流体的输入和输出方向颠倒的方式来操作阀装置。例如，控制系统以如下方式操作阀装置：初级马达的缸容量在反向模式下的和(这一和最初小于初级马达在驱动模式的缸容量的和)变得大于初级马达在驱动模式下的缸容量的所述和，原因是某些初级马达从驱动模式转向反向模式。随后，这一改变引起马达的输出构件的旋转方向颠倒。在发生马达旋转方向的这种颠倒的同时，由泵驱动的流体的流向不颠倒。有利的是，可以因此而使用简单的泵，并且不必使用反流泵(flow-reversing pump)。控制系统因此可以倒换初级马达的旋转方向，而不会影响另一初级马达的操作模式。特别地，这种属性可以使用该回路来使车辆转向，当初级马达驱动车辆的不同车轮时：将使“滑移转向”类型的操纵成为可能。
在模拟方式下，在一个实施例中，在输入和输出方向颠倒的期间，流体通过马达输入和输出，控制系统适于以维持马达的输出构件的旋转方向恒定的方式来操作阀装置。这种操作是有好处的，首先，当回路经由蓄压器馈给时，当其中一个蓄压器为空或到达其最大压力时，利用该蓄压器能够改变流体的方向。然后，控制系统尽可能恒定地维持初级马达的工况，并有利地遮掩所述马达的馈给的改变，该改变能够造成马达中的流体的输入/输出方向颠倒。
在一个实施例中，至少一个初级马达的控制系统被设置为直接邻近所述初级马达，或者结合在所述初级马达中。
在一个实施例中，阀装置还连接到至少一个另外的初级马达的两个次级封腔，所述阀装置适于使所述至少一个另外的初级马达的每个次级封腔同另一次级封腔相独立地与主管道中的一个或另一个连通。如果两个初级马达具有彼此不同的缸容量，由此产生的回路因此有利地具有多个缸容量，即多达八个不同的非零缸容量，即四个缸容量在一个方向，四个缸容量在相反方向。
在一个实施例中，在该回路中，至少一个第一初级马达被联接到用于使车辆移动的第一运动构件，并且至少一个第二初级马达被联接到用于使车辆移动的第二运动构件；第一马达的控制系统适于引起第一马达旋转，并因此适于导致第一运动构件以与第二运动构件的速度不同的速度旋转或沿与第二运动构件的旋转方向相反的方向旋转。这些运动构件以不同的速度或者沿反方向驱动的事实，造成车辆被开动。如果这些运动构件仅以不同速度被驱动，则车辆沿曲线行进；如果这些运动构件沿反方向被驱动，则车辆在原地转弯。这些可能性对于所具有的操控空间量较小的车辆，例如像某些农用车辆而言特别有利。
在该车轮的速度相对于车辆的其它车轮的速度太高的情形下，使用这些马达还能够通过减少马达的缸容量(或者通过减少至零)构成防旋转系统。
在一个实施例中，回路还包括两个蓄压器，并包括至少四个主管道；两个第一主管道连接到所述两个蓄压器；两个第二主管道适于连接到加压流体源而非所述蓄压器；并且阀装置适于将第一组初级马达的初级马达的次级封腔连接到第一主管道，并适于将构成第二组初级马达的其它初级马达的次级封腔连接到第二主管道。有利地，这两个蓄压器可用于在制动阶段期间储存呈流体压力形式的能量，并用于在驱动阶段期间提供驱动。上述颠倒方法因此能够在维持相同的旋转方向的同时，使经过马达的流动换向，从而使所述马达由在加速模式中储备的能量来馈给，并在制动模式中充填所述储备。
这些蓄压器还能够将馈给马达加压流体源的操作与马达本身的操作断开。
最后，该马达的大数量的缸容量使得可以选择待施加于马达的轴的转矩(驱动转矩或制动转矩)。还可以在不增加任何额外的阀的情况下，通过使全部初级马达不活动(使它们转为非活动模式)来使该马达整个地不活动。
在具有两个蓄压器的本发明的回路的另一个实施例中，该回路只包括两个主回路，并且还包括插设在主管道上并具有至少两个位置的选择器，即：第一位置，其使得能够将初级马达连接到两个蓄压器，以及第二位置，其使得能够将初级马达连接到加压流体源而不是蓄压器。在此情况下，这些蓄压器被设计成适于临时地或永久地替代向初级马达提供使其能够工作的能量的泵或加压流体源。
附图说明
通过阅读以下通过非限制性示例所阐示的实施例的详细描述，能够很好地理解本发明，并使本发明的优点更为显而易见。描述是参照附图进行的，在附图中：
图1是本发明的液压传动回路的总体配置的示意图；
图2是本发明的液压传动回路的一个实施例的示意图，该实施例具有两个马达和四个分配阀的马达；
图3是本发明的液压传动回路的示意图，该回路包括具有三个初级马达和四个分配阀的马达；
图4是具有两个子马达并能在本发明的回路中使用的马达的纵截面图；
图5是图4中所示的马达的缸体沿截面V-V的轴向截面图；
图6是包括两个蓄压器和泵的本发明的液压传动回路的示意图；
图7A和图7B是分别处于两种操作状态的、包括两个蓄压器和泵的本发明的另一液压传动回路的示意图；以及
图8A至图8E是在不同的操作配置中使用的、具有四个马达的本发明的液压回路示意图。
具体实施方式。
若非另有说明的情况下，应注意的是，所述的回路可具有额外的元件(图未示)，特别是液压回路中公知的常用元件，例如升压泵、卸压装置等。
以下参照图1描述本发明的液压传动回路。
该回路10包括由三个初级马达12、14、16组成的马达15。这三个初级马达将它们各自的转矩提供给公用的输出轴18。
回路10还包括液压泵20和两个主回路26、28，这两个主回路26、28连接到所述泵的两个主孔口(main orifice)并用作回路10的不同初级马达的流体馈给管道或流体排放管道。
回路10还具有流体分配器30，用于从主管道26、28向初级马达12、14和16分配流体。
由于从液压泵20经由主管道26、28馈给这种初级马达14、16的各种回路是公知的，因此图中未示出能够向初级马达14、16馈给流体并从初级马达14、16排放流体的管道。可使用任何已知的子回路来向两个初级马达14、16馈给流体以及从两个初级马达14、16排放流体，而这并不脱离本发明的范围。
流体分配器30由两个分配阀34、36组成。这两个阀是彼此相同的电磁阀。每个阀34、36具有三个孔口A、B、C。孔口A经由管22连接到第一主管道28；孔口B经由管24连接到第二主管道26；阀34的孔口C连接到初级马达12的第一次级封腔25；阀36的孔口C连接到初级马达12的另一封腔27。这些马达34、36中的每一个均具有一移动滑块，该移动滑块具有两个稳定位置。滑块的位置由电动致动器(图未示)控制，该电动致动器由液压传动回路10中起中枢作用的控制系统40操作。
每个阀34、36均具有两个稳定位置I、II。在位置I，这些阀将连接于所述阀的初级马达的封腔连接到管22并从而连接到第一主管道28；在位置II，这些阀将连接于所述阀的初级马达的封腔连接到管24并从而连接到另一主管道26。
每个阀34、36均可以与另一阀相独立地由控制系统40操作。初级马达12因此能够按以下方式被使用：当两个阀均处于位置I或位置II时，该马达可以为非活动，并且不提供任何驱动转矩或制动转矩。
当阀34处于位置I并且当阀36处于位置II时，马达向第一方向提供转矩；当这些阀34、36的位置调换时，马达提供反向的输出转矩。
因此，根据情况的不同，初级马达或者具有零转矩和零缸容量，或者具有加入到由另一初级马达提供的转矩的驱动转矩，或者提供从另一初级马达提供的转矩中减去的一反向转矩。
以下参照图2和图3描述本发明的液压传动回路的两个实施例。
按照惯例，这些回路的与图1中所示元件类似的元件的附图标记为图1中所示元件的相应附图标记加上100，并仅在必要时予以重述。
图2示出包括泵120的液压传动回路100，泵120经由两个主管道126、128馈给马达115，马达115具有两个初级马达112、114。这些初级马达112、114联接到输出轴118。
与图1的装置类似地，装置100具有流体分配器130。然而，前述的马达15具有两个分配阀，这些分配阀仅用于该马达的一个初级马达12，这些阀连接到所述马达的馈给封腔和排放封腔，相反地，马达115使这种特征同时用于其初级马达112、114。马达115具有大体上由四个分配阀134、136、138和140构成的阀装置。
阀134、136连接到初级马达112的次级封腔125、127，阀138、140连接到初级马达114的次级封腔135、137。
其中，除了每个阀是由液压控制室而非由电动致动器来操作滑块的液压阀之外，这四个阀的结构与上述电磁阀34、36基本相同。
这些液压控制室的压力是由相同的先导电磁阀(pilot solenoid valve，辅助电磁阀)144、146、148和150操控，这些先导电磁阀依照控制系统发送的设定值的变化来导控这些控制室内的压力。
为了简化起见，以下只详细描述电磁阀150。
电磁阀150具有三个孔口D、E、F。
孔口D、E是输入孔口。孔口D连接到存在控制压力的管线；孔口E经由管路连接到无压容器。阀150的输出孔口F连接到液压阀140的液压控制室145。电磁阀150还具有回位弹簧152和电动致动器154，电动致动器154沿反方向作用于电磁阀150的移动滑块。
每个阀134、136、138和140经由其两个输入孔口A、B连接到装置100的两个主管道126、128。阀134、136经由其输出孔口C分别连接到初级马达112的两个次级封腔125、127的相应一个。阀138、140经由其输出孔口C分别连接到初级马达114的两个次级封腔135、137的相应一个。由此，四个阀134-136、138-140适于将初级马达112、114分别置于以下四种操作模式之一：高压非活动或低压非活动，其中次级封腔连接到泵高压或泵低压；驱动和反向操作。
两个初级马达112、114不具有相同的缸容量。因此，马达115有利地具有四种不同缸容量。另外，应注意的是，不具有优先的操作方向，并且最终不必使用可换向的泵，其原因是，对于流体恒定的流向，与阀134、136、138和140关联的控制系统使得马达的旋转方向可以倒换。
图3示出本发明的另一液压传动回路。
液压回路300包括泵310和由三个初级马达312、314和316组成的马达315，这三个初级马达联接到马达315的输出轴318。
每个初级马达312、314和316均具有两个分别用于其馈给和排放的封腔。这六个封腔中的压力由液压传动回路的流体分配器330操控。流体分配器330由四个分配阀320、322、324和325组成。这些阀是内部结构与阀34、36的内部结构相同的电磁阀(已参照图1作了详细描述)。
阀320、322、324和325的孔口A、B分别连接到两个主管道326、328的相应一个，这些主管道连接到泵310的主孔口。在第一位置I，阀320、322和324使主管道326与初级马达312、314和316的第一次级封腔342、344和346连通。在其第二位置II，阀320、322和324使主管道328与初级马达312、314和316的第一次级封腔342、344和346连通。
三个初级马达312、314和316的第二次级封腔互连，并经由管道340与阀325的孔口C连通。该阀325具有两个位置。在第一位置(即默认位置)，阀325使主管道326与管340连通，并因此与初级马达312、314和316的第二次级封腔连通。在其第二位置II，阀325将主管道328连接到管340，并因此连接到初级马达312、314和316的第二次级封腔。
这种液压回路布置为所有三个初级马达赋予相同的作用。通过仅使用四个两位阀，使得在每个方向上可以具有三种活动的缸容量，该容量是通过对三个初级马达的相应的缸容量中的一种、两种或三种进行组合而获得的。
以下参照图4和图5描述适合于实施本发明的、液压马达形式的马达400。
液压马达400包括：
壳体402，由通过螺钉(图未示)组装在一起的四个部分402A、402B、402C和402D组成；
输出轴406，安装成借助圆锥滚柱轴承408围绕轴线X相对于壳体402旋转，并设有设置在该输出轴406的容纳在所述壳体402内的端部上的开槽410；
缸体412，设有与输出轴406上的开槽410协同操作的内部开槽414，以便约束这两零件彼此旋转，所述缸体412容纳在壳体402内，并具有径向设置的八个缸416，这些缸416以均匀的方式成角度地分隔开；
活塞418，安装成在所述缸416内滑动，每个缸内设有一个活塞，每个活塞的端部位于相应的缸外部，并具有适于支承壳体的部分402B的起伏状内表面的旋转滚柱420，该部分成型为具有六个瓣(lobe)的凸轮422；
内部流体分配器430，特别地包括配流盘(port plate)435，其具有与轴线X垂直的平面432并支承同样与轴线X垂直的平面434，且缸体412贴靠该平面434设置；借助销424约束配流盘435与壳体的部分402C一起旋转，并从而与凸轮422一起旋转，并且在其径向外表面，还设有围绕轴线X同轴地延伸的四个凹槽G1、G2、G3和G4；
缸管道426，每个缸具有一个缸管道，其将由缸416限定的室428和对应的活塞418连接到缸体412的平面434，并在该平面处经由均匀分隔开的缸孔口敞开，同时位于与轴线X同轴的圆425上；
分配管道436，设置在配流盘435中，并经由孔口在其平面432处敞开，同样也位于圆425上，分配管道436具有十二个，亦即凸轮的每个瓣的斜面(升斜面或降斜面)具有一个管道；每个分配管道436分别连接到凹槽G1至G4的相应一个，使得在马达旋转期间，使每个缸管道426相继与凹槽G1、G2、G3、G4连通，随后再度与G1、G2、G3、G4等连通，或者取决于马达旋转的方向而按相反的顺序进行；
两个内膛(bore)440、442，设置在壳体的部分402C中，并沿轴线X在壳体的每一侧敞开；两个可滑动地安装的滑块444、446，用于选择缸容量，这两个滑块分别安装在内膛440和442的相应的一个之中；
与相应的滑块444、446对应的两个控制室448、450，设置在穿过壳体402D的表面而形成的内膛中，该壳体402D位于壳体402C的面向内膛440、442的一侧，所述室448、450分别容置滑块444、446的端部的相应的一个，同时还经由联结管道452、454连接到两个外部管道(图未示)；
两个凹槽F1、F2，围绕马达的轴线X同轴地延伸，这些凹槽设置在壳体402C中；凹槽F1经由联接器458与外部管道(图未示)连通，凹槽F2经由联接器459与外部管道(图未示)连通；
三个凹槽A1、A2和A3，设置在壳体的部分402C中，这些凹槽围绕内膛440同轴地延伸，凹槽A1首先经由管道455与凹槽F1连通，其次经由管道456与凹槽G1连通；中央凹槽A2经由管道460与凹槽G3连通；而凹槽A3首先经由管道462与凹槽G4连通，其次经由联接器465与凹槽F2连通；
三个凹槽B1、B2和B3，设置在壳体的部分402C中，这些凹槽围绕内膛442同轴地延伸，凹槽B1经由管道464与凹槽F1连通；中央凹槽B2经由管道466与凹槽G4连通，而凹槽B3经由管道468与凹槽F2连通；
两个螺旋弹簧470、472，分别在内膛440、442的相应一个的较宽部分围绕滑块444、446缠绕；每个弹簧的一端分别支承所述较宽部分的相应一个的端壁，而另一端被分别与垫片476关联的相应的弹性挡圈474分别固定于滑块444、446的相应一个；这些弹簧具有与控制室448、450内的流体压力的作用效果相反的作用效果。
联接器458、459被配置成以向马达馈给加压流体并从马达排放加压流体的方式连接到液压泵的主孔口。联接器452、454被配置成用以连接到用于控制马达400的控制系统，该系统适于在高压或低压(零)之下依照各滑块444、446期望的位置的不同而供给流体。
滑块444、446连同凹槽A1、A2、A3和B1、B2、B3以及关联联结装置构成两个分配阀480、482，每个分配阀具有两个位置。滑块440具有一宽凹槽484，并因此在图4所示的第一位置(滑块440在左侧)滑块440的凹槽484使凹槽A1、A2彼此连通，由此使凹槽G1、G3彼此连通(凹槽A3保持连接到F2)。在第二位置，凹槽484使凹槽A2、A3彼此连通，由此使凹槽G3、G2彼此连通(凹槽A1保持连接到F1)。
类似地，滑块446具有一宽凹槽486，并因此在图4所示的第一位置(滑块446在左侧)，滑块446的凹槽486使凹槽B1、B2彼此连通，凹槽B3保持连接到F2。在第二位置，凹槽486使凹槽B2、B3彼此连通，凹槽B1保持连接到F1。
上述结构的效果是，马达400具有两个初级马达M12和M24，每个初级马达分别具有凸轮422的三个相应的瓣。因此，凸轮被再分成(见图5)分别按以下顺序升降的十二半瓣：M12a、M12b、M34a、M34b、M12a’、M12b’、M34a’、M34b’、M12a″、M12b″、M34a″、M34b″，在这些半瓣中，瓣M12xx是第一初级马达M12的部分，其次级封腔为凹槽1、2；瓣M34xx是第二初级马达M34的部分，其次级封腔是凹槽3、4。半瓣的附图标记a是上升的半瓣，而具有附图标记b的是下降的半瓣。在图5中，分配管道436是依照其所连接的凹槽的不同来标注的；管道4361连接到凹槽1；管道4362连接到凹槽2，管道4363连接到凹槽3，以及管道4364连接到凹槽4。
在马达400中，凹槽G1、G2分别永久地连接到泵的两个主孔口的相应的一个。相反地，凹槽G3、G4的每一个依照滑块444、446的位置的不同而连接到所述孔口中的一个或另一个。因此，马达400是具有三种活动操作的缸容量的马达：当凹槽G3、G4被置于相同压力下时，初级马达M34为非活动的，并且不提供任何转矩。缸容量为初级马达M12的缸容量C12。当凹槽G3、G4处于不同的压力时，根据情况而将初级马达M34的缸容量C34加入到初级马达M12的缸容量或从初级马达M12的缸容量中减去。因此，马达400的缸容量即为C12+C34或者C12-C34。
马达400是利用其特别容易实施本发明的一种马达。更一般而言，壳体402C可被设置成容置一个或两个类似于阀480、482的附加的分配阀。不将凹槽G1、G2直接连接到马达F1、F2的主管道，而是将所述(多个)附加阀的滑块的(多个)中央凹槽分别连接到凹槽G1、G2的相应的一个。附加阀随后能够依照其各自的滑块的位置的不同而使G1或G2与主管道中的一个或另一个连通。参照图6，以下描述包括两个蓄压器和大体上由泵构成的泵装置的本发明的液压传动回路200。
回路200包括与参照图1描述的回路10的马达相同的马达15。然而，回路200的主回路226、228、230、232的布置与回路10的布置不同。
该差异是由这一事实所致：该回路200是通过两个加压流体源，即泵220和两个蓄压器210、212来馈给加压流体。两个选择阀236、238用来选择待连接到马达15的主回路26、28的加压流体源。
阀236是两位阀。其孔口C连接到分配管道26。其两个孔口A、B分别经由主管道226、230之一连接到蓄压器210和泵220的第一主孔口。由此，能够将主管道26连接到蓄压器210，或者连接到泵220的第一主孔口。
阀238是两位阀。其孔口C连接到分配管道28。其两个孔口A、B分别经由主管道228、232连接到蓄压器212和泵220的第二主孔口。因此，可以将主管道28连接到蓄压器212，或者连接到泵220的第二主孔口。
阀236、238是由控制单元240控制的电磁阀。所述控制单元240同样控制马达15，特别是马达15的阀34、36，这与参照图1描述的控制单元40类似。控制单元240可以使用以加压流体的形式储存在蓄压器中的能量，并且在制动阶段期间储存能量。
借助于这种多个蓄压器的使用，回路200表现出高的能效，原因是在制动阶段期间，一些能量被回收并储存在蓄压器中，并在随后被使用。
参照图7A和图7B，以下通过一个与图6的液压回路200不同的实施例来描述处于两种操作模式下的本发明的液压回路500。
液压回路500包括：液压泵502，其具有可变的流速；液压马达504，其具有两个初级马达506、508；两个蓄压器510、512，其分别为高压蓄压器和低压蓄压器。泵502的主孔口经由两个主管道514、515连接到初级马达506的馈给孔口和排放孔口。蓄压器510、512的孔口经由另外两个主管道516、517连接到初级马达508。
马达504具有输出轴518，两个初级马达506、508向该输出轴518提供转矩；所述轴518联接到车轮520。
马达504的壳体505包绕两个初级马达506、508以及初级马达508的分配阀534、536。
该液压回路的操作以及特别是具有不同流体馈给的两个初级马达506、508各自所起的作用分别由图7A和图7B所示。
图7A示出处于操作模式的马达利用蓄压器中储存的能量而进行的前行操作。
在由蓄压器510供给的流体以及流经初级马达508并且到达另一蓄压器512之前的流体的压力的作用下，所述初级马达508将第一转矩提供到轴518。在常规方式下，并且在由泵502供给的流体流速的作用下，初级马达506将第二转矩施加到轴518。根据在初级马达506的终端处回路514所建立的压力，该第二转矩能够被加入到初级马达508的第一转矩或者从初级马达508的第一转矩中减去，以便在车轮520上获得期望的转矩。
图7B示出相反的情况，该情况中能量被储存。初级马达508将加压流体送回高压蓄压器510。当车辆在制动阶段时，在此情况下能够由车轮提供驱动初级马达508所需的转矩。如以上所说明的，初级马达506产生的转矩能够被加入到车轮的转矩中或从车轮的转矩中减去，以此补偿用于制动该车轮的期望转矩与驱动用以充填蓄压器的初级马达508所需的转矩之间的差异。
还可以在车辆处于加速阶段时储存能量，被取走的能量由此不能转化成用于驱动车辆的能量。在这种情况下，初级马达506必须同时既将转矩提供到车轮520，以便使车辆能够加速，又提供马达508所需的转矩以便充填蓄压器。这种配置能够有助于在车辆的加速需求低或实际上为零(以恒速行进)时储存能量，并在需要马达506、508施加高的车轮转矩的条件下使用该能量。
特别地，依照蓄压器510、512各自的充满程度的不同来选择使用上文所详细描述的操作模式中的一个或另一个。当高压蓄压器510开始变空时，可以设定执行装填阶段，即便其会削弱马达的输出轴518上可用的功率。
对于其它的使初级马达中的一个或另一个变为非活动的操作模式未作详细描述。
为概括起见，在这样的回路500中，初级马达506能够由控制系统(图未示)这样来操作：提供附加驱动转矩，亦即追加驱动转矩；或者提供附加制动转矩；或者能够保持非活动。在例如驱动阶段期间或者制动阶段期间，与蓄压器510、512关联的上述初级马达506的存在，使得能够使转矩大于通过单独和直接使用泵来提供流体压力的情况下所可能具有的转矩。
更一般而言，液压回路500所具有的多种缸容量使得因此可以依照蓄压器中所获得的压力的不同来调整马达消耗的流体的流速以及调整所提供的转矩。于是，在这种液压回路500中，可由本发明的马达504形成的多个缸容量是特别有价值的，原因在于这些缸容量使得能够在使用期间补偿蓄压器510、512相对缺乏的机动性。
最后，借助流向初级马达508的孔口的流体的流动方向可以颠倒的机动性，能够在任何时刻利用马达的分配阀引起所述颠倒，而不必使回路中流体的流动方向颠倒。无需使用可换向的泵。
另外，因为马达的操作机动性是由其多个缸容量赋予的，所以还可使用具有固定流速的泵。特别地，通过改变缸容量来实现速度和转矩的变化。参照图8A至图8E，以下通过与前述实施例不同的实施例来描述本发明的液压回路的五个操作模式。
图8A至图8E所示的液压回路600使得能够馈给分别设置在车辆的四个车轮中的一个的液压马达602、604、606和608，并使得能够驱动所述车辆。
按照惯例，在这些图中，车辆的前方指向页面的顶部。
回路600包括中央泵610和两个不同的主管道612、614，这两个主管道分别连接到泵的两个主孔口的相应一个。主管道612连接到四个马达602、604、606和608中的每个马达的第一孔口(馈给孔口或排放孔口)；主管道614连接到四个马达中的每个马达的第二孔口。
最后，液压回路配备有液压控制系统620。所述控制系统经由电缆625将设定值分别发送到马达602、604、606和608的控制系统。在这些设定值的基础上，控制系统建立对各个马达602、604、606和608的阀装置的控制。
四个马达602、604、606和608中的每个马达均为本发明的马达。每个所述马达能够向所联接的车轮传递输出转矩，如果该转矩为马达能够提供的最大转矩，则该转矩被称为“正常”，或者，如果该转矩是最大转矩的分数，该分数严格小于1，则该转矩被称为“减小”。
另外，当所有的车轮沿相同方向施加转矩，如果该转矩是沿趋向于使车辆沿向前方向前进的方向施加，则施加于车轮的转矩可以是驱动转矩；如果沿相反方向应用转矩，则可以是反向转矩。特别地，应注意的是，由每个所述马达分别应用到相应的车轮的输出转矩可以仅通过来自马达的控制系统的指令而换向，而不必使馈给马达的流体的流动方向颠倒。
借助液压回路600，可以用与图8A至图8E对应的以下五个驱动模式来驱动车辆，：
正常向前驱动(图8A)；四个马达中的每个马达提供正常驱动转矩；
快速向前驱动(图8B)；两个后马达606、608中的每个马达提供正常驱动转矩；两个前马达602、604中的每个马达提供减小的驱动转矩；回路的总的缸容量因此小于先前情况下的总的缸容量，由此使车辆能够达到更高的速度；
非常快速向前驱动(图8C)；两个前马达602、604中的每个马达提供正常驱动转矩；两个后马达606、608提供减小的反向转矩；回路的总的缸容量因此非常小，由此使车辆能够达到非常高的速度；
右转(图8D)；两个左马达602、604中的每个马达提供正常驱动转矩；两个右马达中的每个马达提供减小的驱动转矩；转矩之差造成车辆向右转；以及
原地向右转(图8E)；两个左马达602、606中的每个马达提供正常驱动转矩；两个右马达604、608中的每个马达提供正常反向转矩，由此造成车辆原地转动。
当然，图中未示出的许多其它操作模式对该车辆也是可行的。
另外，在其中一个车轮疾驰(spin)的情况下，使用这种马达可以减小马达的缸容量，并因此减小其输出转矩，由此限制车轮的旋转，通过使所述马达的所有初级马达不活动，可以使缸容量减小到使驱动转矩减小到零的程度。

Claims (18)

1.一种液压传动回路，包括：
至少第一初级液压马达和第二初级液压马达(12，14，16；112，114；312，314，316；506，508；602，604，606，608)，所述第一初级液压马达和第二初级液压马达相关联以获得公用的驱动，每个初级马达具有两个次级封腔(25，27；125，127，135，137；340，342，344，346；G1，G2，G3，G4)，其中一个次级封腔用于馈给，一个次级封腔用于排放；
至少两个主管道(26，28)，分别用于馈给流体和排放流体；
流体分配器(30，130)，用于从所述主管道经由所述初级马达的次级封腔向所述初级马达分配流体；以及
控制系统(40)，用于控制所述初级马达；
所述液压传动回路的特征在于：
所述流体分配器具有连接到所述第一初级马达的两个次级封腔的阀装置(34，36；134，136，138，140)；
所述阀装置适于将所述第一初级马达(12，112，312)的每个次级封腔同另一个次级封腔相独立地与两个所述主管道中的任一个连通，由此使所述第一初级马达能够与其它初级马达的操作模式相独立地被置于驱动操作模式、反向操作模式或者非活动操作模式。
2.根据权利要求1所述的回路，其中所述控制系统包括赋活表，所述赋活表依照期望的缸容量来指定并且能够确定不同初级马达(12，14，16)的操作模式，每个操作模式是从驱动、反向和非活动中选择的。
3.根据权利要求1或2所述的回路，其中所述控制系统(40)适于至少依照所述马达的转动速度和发送到所述控制系统(40)的速度或加速度设定值，而以预定的顺序自动地影响多个缸容量变化。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的回路，其中所述流体分配器具有分别连接到所述第一初级马达(12)的两个次级封腔(25、27)的相应一个次级封腔的至少两个第一分配阀(34，36)，每个第一分配阀适于与另一第一分配阀相独立地将所连接的次级封腔与所述主管道(26，28)的一个或另一个连通。
5.根据权利要求4所述的回路，其中至少两个初级马达(312，314，316)的次级封腔(340)互连，并且适于经由单个公用的分配阀(325)连接到所述主管道(326，328)。
6.根据权利要求4或5所述的回路，其中所述第一阀被结合到所述第一初级马达的壳体(402)中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的回路，其中所述第一初级马达和第二初级马达(12，14，16)是同一马达的子马达，并且所述第一初级马达和第二初级马达被固定到公用的输出构件(18)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的回路，所述第一初级马达和第二初级马达(602，604)分别驱动两个不同的输出构件的相应一个。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的回路，其中所述第一初级马达(112)的缸容量与另一初级马达(114)的缸容量不同。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的回路，其中所述控制系统(40)适于以使两个初级马达沿相反方向施加转矩的方式操作所述阀装置。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的回路，其中所述初级马达是恒速马达。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的回路，其中对于至少一个初级马达，所述流体分配器具有适于将所述初级马达以连续方式连接到所述主管道的非活动装置，所述主管道的压力是从所述主管道的较低压力和较高压力中选择的。
13.根据权利要求12所述的回路，其中所述初级马达是同一马达的子马达，并且所述非活动装置包括用于检测所述马达的旋转方向的装置，而选择的所述压力是依照马达的旋转方向以及施加于所述马达的速度指令或加速度指令的方向来选择的。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的回路，其中所述控制系统(40)适于以使所述马达的输出构件的旋转方向颠倒而同时不使所述马达中的流体的输入及输出方向颠倒的方式来操作所述阀装置(34，36)。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的回路，其中在使流体输入和输出通过所述马达所沿循的输入方向及输出方向颠倒期间，所述控制系统(40)适于以维持所述马达的输出构件的旋转方向不变的方式操作所述阀装置(34，36)。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的回路，其中所述阀装置还连接到至少一个其它的初级马达的两个次级封腔，所述阀装置适于使所述至少一个其它的初级马达的每个次级封腔同其它次级封腔相独立地与所述主管道的一个或另一个连通。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的回路，其中：
至少一个第一初级马达被联接到用于使车辆移动的第一运动构件；并且
至少一个第二初级马达被联接到用于使车辆移动的第二运动构件；
所述第一马达的所述控制系统适于引起所述第一马达旋转，并因此适于使所述第一运动构件以与所述第二运动构件的速度不同的速度旋转，或者沿与所述第二运动构件的方向相反的方向旋转。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的回路，还包括两个蓄压器；包括至少四个主管道；并且其中：
两个第一主管道适于连接到所述两个蓄压器；
两个第二主管道适于连接到加压流体源而非所述蓄压器；
所述阀装置适于将第一组初级马达的所述初级马达的次级封腔连接到所述第一主管道，并且适于将构成第二组初级马达的其它初级马达的次级封腔连接到所述第二主管道。
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