CN102691690A - 控制缸、驱动装置、操作机器以及运行操作机器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制缸(70)，具有：具有工作空间(74)的缸体部件(72)；可相对移动地容纳在工作空间(74)中的第一和第二活塞(76、80)，通过活塞将工作空间(74)分成第一工作腔(82)、第二工作腔(84)以及设置在第一和第二工作腔(82、84)之间的第三工作腔(86)，第一工作腔经由控制缸(70)的第一连接端(88)受到工作介质的冲击，第二工作腔经由控制缸(70)的第二连接端(91)受到工作介质的冲击；至少一个一方面可支撑在第一活塞(76)上而另一方面可支撑在第二活塞(80)上的弹簧部件(90)，通过弹簧部件使活塞(76、80)受到相反方向的力冲击；其中，对应于第一活塞(76)设有控制缸(70)的第一止动件(92)，通过该第一止动件限定第一活塞(76)朝向第二活塞(80)的运动；其中，对应于第二活塞(80)设有控制缸(70)的第二止动件(94)，通过该第二止动件限定第二活塞(80)朝向第一活塞(76)的运动。

Description

控制缸、驱动装置、操作机器以及运行操作机器的方法

技术领域

本发明涉及一种控制缸、一种根据权利要求10的上位概念所述类型的驱动装置、一种操作机器以及一种根据权利要求16的上位概念所述类型的运行操作机器的方法。

背景技术

文献DE 44 04 829 A1公开了一种用于可移动的建筑机器和操作机器的负载控制变速器，该负载控制变速器具有至少两个液压马达，这些液压马达可经由至少一个泵驱动，液压马达在输入轴一侧分别与至少一个齿轮副形成有效连接。对于建筑机器和操作机器的第一最大行程，液压马达通过一个离合器而相互连接，用以使两个液压马达的转矩相加。该负载控制变速器还包括行星轮变速器，该行星轮变速器具有至少一个从动轴，该行星轮变速器的内齿轮可经由至少一个制动器进行固定。在此，对于建筑机器和操作机器的与该第一最大行程相继的另一最大行程，至少使一个液压马达通过离合器与另一个液压马达的从动轴去耦合，并且可以通过另一个离合器、在主动轴区域上、根据叠加原理、形状配合地耦合到行星轮变速器的内齿轮上，以实现两个液压马达的转数的机械相加。这种负载控制变速器具有较高的构件数量和较高的复杂性。

此外，由这种用于使液压马达耦合或去耦合的变速器的批量生产可以了解到，需要采用至少一个多片式离合器用作液压马达的离合器。在此，多片式离合器为了使液压马达耦合而受到液压介质的压力冲击。据此在突发性的压力损失的情况下，可能会导致多片式离合器的意外的且不希望的切换，从而使液压马达例如突然去耦合或相互耦合。如果没有采用相应的措施，还可能导致变速器和/或液压马达的损坏。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种控制缸、一种特别用于操作机器的驱动装置、一种操作机器以及一种驱动该操作机器的方法，由本发明能够以简单的方式实现可靠的耦合和去耦合。

上述目的通过一种具有权利要求1的技术特征的控制缸、一种具有权利要求10的技术特征的驱动装置、一种具有权利要求15的技术特征的操作机器以及一种具有权利要求16的技术特征的运行操作机器的方法来实现。

本发明的第一技术方案涉及一种控制缸。根据本发明，该控制缸包括缸体部件，该缸体部件具有工作空间。在该工作空间中容置第一活塞，该第一活塞可以相对于工作空间而移动，特别可纵向移动。而且，在该工作空间中容置第二活塞，该第一活塞同样可以相对于工作空间而移动，特别可纵向移动。通过第一和第二活塞将工作空间分成第一工作腔、第二工作腔以及第三工作腔。在此，第三工作腔特别在缸体部件的纵向延伸方向上设置在第一和第二工作腔之间。

第一工作腔配设有控制缸的第一连接端，该第一工作腔经由该第一连接端受到工作介质、特别是液压用油的冲击。由此使部分限定出第一工作腔的第一活塞受到压力冲击。

第二工作腔配设有第二连接端，该第二工作腔经由第三工作腔而与第一工作腔间隔设置。同样，经由该第二连接端使第二工作腔受到工作介质、特别是液压用油的冲击。由此使部分限定出第二工作腔的第二活塞受到压力冲击。

由于第一和/或第二活塞受到相应的工作介质的冲击并由此受到相应的压力冲击，因此使活塞能够在工作空间中相对于该工作空间移动，由此导致第一或第二工作腔的体积增大或体积减小。

此外，本发明的控制缸还包括至少一个弹簧部件，特别为压力弹簧，该弹簧部件至少一方面可以支撑在第一活塞上，而另一方面可以支撑在第二活塞上。在此，弹簧部件例如设置在第三工作腔中。由于弹簧部件在活塞上的支撑，可以使弹簧部件这样夹紧，即，使活塞相对地相向运动，特别是彼此重叠地相对运动。通过该弹簧部件使活塞可以在相反方向受到弹簧部件的弹力冲击。

对应于第一活塞设有控制缸的第一止动件，通过该第一止动件限定第一活塞朝向第二活塞的运动。如果第一工作腔受到工作介质的冲击，由此使第一活塞受到压力冲击，那么该第一活塞就朝向第二活塞运动。在此，第一活塞由于压力冲击而朝向第二活塞这样运动或可以运动经过这样的运动行程，直至该第一活塞到达具有对应设置的第一止动件的支撑机构上。如果第一活塞运动到具有第一止动件的支撑机构上，那么即使第一活塞继续通过工作介质而受到压力冲击，该第一活塞也不再朝向第二活塞运动。

对应于第二活塞设有控制缸的第二止动件，通过该第二止动件限定第二活塞朝向第一活塞的运动。如果例如第二工作腔受到工作介质的冲击，由此使第二活塞受到压力冲击，那么该第二活塞就朝向第一活塞运动。接着，第二活塞朝向第一活塞这样运动或可以运动经过这样的运动行程，直至该第二活塞到达具有对应设置的第二止动件的支撑机构上。如果第二活塞运动到具有第二止动件的支撑机构上，那么即使第二活塞继续通过工作介质而受到压力冲击，该第二活塞也不再朝向第一活塞运动。

本发明的控制缸具有特别少的构件数量并因此具有特别低的复杂性，经由该控制缸例如可以使一个离合器装置在与马达相互耦合的第一状态和与马达去耦合的第二状态之间进行切换，从而实现与驱动装置的马达的离合过程。由此实现了较小的构造空间、较轻的重量以及较低的成本。

此外，本发明的控制缸还实现了离合器装置特别可靠的切换，并因此实现了与马达的耦合或去耦合，这是因为第一或第二活塞的由对应工作介质产生的压力冲击的突发性终止不会造成第一活塞和/或第二活塞在工作空间内相对于缸体部件产生不希望的运动。由此避免了离合器装置的不希望的切换，进而避免了希望去耦合的马达产生不希望的耦合或者希望耦合的马达产生不希望的去耦合。由此还在所有运行状态下可靠地防止由于离合器装置的不希望的切换而导致的离合器装置和/或马达的损坏。

在本发明的一个优选结构方案中，控制缸设置用于具有至少一个马达的驱动装置，特别用于具有至少两个为实现转矩增加而可相互耦合的马达的驱动装置，特别用于自动行驶的操作机器，和/或用于电路、压力机和/或变速器装置。换句话说，本发明的控制缸这样设计，即，该控制缸不仅适用于具有至少两个为实现转矩增加而可相互耦合的马达的驱动装置，特别为自动行驶的操作机器的驱动装置；而且还可以主要用于这样的驱动装置，该驱动装置具有仅一个马达或具有多于两个马达；以及还可以用于所有类型的电路、压力机、变速器装置、机器部件或类似装置，其中，一方面限定切换作用力，而另一方面在控制缸出现压力损失的情况下根据需要和需求维持限定的切换状态。

为了使第二活塞朝向第一活塞运动，使作用在第二活塞上的第二作用力大于弹力；其中，第二作用力由于第二活塞受到工作介质冲击并据此在第二工作腔室中由工作介质的第二压力而形成；其中，弹力相对于第二作用力产生反向作用，并且该弹力随着弹簧部件第一方面在第二活塞、另一方面在第一活塞上的支撑而在第二活塞上产生。在此，第二作用力和弹力大于作用在第一活塞上的第一作用力，该第一作用力由于第一活塞受到第一工作腔的工作介质冲击并据此在与第二工作腔室相对的第一工作腔中由工作介质的第一压力而形成。

这里，为了使第一活塞朝向第二活塞运动，进行与上述相反的作用力过程。在此，第一作用力大于弹簧部件的弹力；其中，第一作用力由于第一活塞受到第一工作腔的工作介质冲击而在第一活塞上形成；该弹力随着弹簧部件第一方面在第一活塞、另一方面在第二活塞上的支撑或可支撑性能而在第一活塞上产生，并且该弹力相对于第一作用力方向相反。在此，第一作用力和弹力大于第二作用力，该第二作用力由于第二活塞受到压力冲击而在第二活塞上形成，并因此相对于第一作用力产生反向作用。

以具有优势的方式，在第二活塞朝向第一活塞运动的过程中，第一作用力以及相关的在第一工作腔中的压力至少基本上为零。特别具有优势地，为了使第一活塞朝向第二活塞运动，使第二作用力以及相关的在第二工作腔中的压力至少基本上为零。

在本发明的一个优选的实施方案中，第一活塞在控制缸的一个档位上支撑在第一止动件上，由此避免第一活塞受到力冲击经由弹簧部件而支撑在第二活塞上。换句话说，在该第一档位上，弹簧部件在第一和第二活塞之间没有被夹紧(处于释放状态)，从而使第一活塞由于松弛(释放)的弹簧部件并没有与第二活塞相互作用而在工作空间中相对于该工作空间产生运动。

如果第一工作腔受到工作介质的冲击，进而对第一活塞造成压力冲击，并且在第一工作腔中产生突发性压力损失导致第一活塞受到很小的压力冲击或不再受到压力冲击，那么该突发性的压力损失并不会使第一活塞在工作空间中相对于该工作空间产生突发性不希望的运动。能够避免这样的不希望的相对运动是因为避免了使第一活塞受到力冲击经由弹簧部件而支撑在第二活塞上，进而使第一活塞不会压在、撞上或类似地作用在第二活塞上。

第一活塞即使在产生突发性压力损失的情况下也会在工作空间中相对于该工作空间保持在其希望的位置上。由此避免了离合器装置不希望的切换。在此例如，使弹簧部件和工作空间的延伸距离这样确定，即，在控制缸的第一档位上弹簧部件释放，而且没有弹力作用在第一活塞上。

在本发明的另一个优选实施方案中，第二活塞在控制缸的第二档位上支撑在第二止动件上，其中，通过第一活塞经由夹紧在活塞之间的弹簧部件而支撑在第二活塞上，使第一活塞受到力冲击。通过第一工作腔以及第二活塞受到压力冲击，使第二活塞朝向第一活塞运动到第二止动件。由此使弹簧部件夹紧，并受到弹簧部件的弹力冲击。因为第二活塞抵靠在与其对应的第二止动件上，所以第一活塞仅受到限定的弹力冲击，该弹力冲击并不受到第二工作腔中工作介质的压力影响，由此也不受到由于压力作用在第二活塞上而产生的作用力(第二作用力)的影响。换句话说，第一活塞仅受到限定的作用力作用，该作用力随着弹力产生而不受到工作介质的压力影响。那么在该作用力的冲击下，第一活塞例如在工作空间中离开第二活塞而运动，直到第一活塞的运动例如通过另一个止动件、诸如缸体侧壁而被阻止并结束为止。

如果在第二工作腔中突然发生压力损失或压力下降，那么第一活塞也不会在工作空间中相对于该工作空间产生不希望的运动。这说明，第一活塞在工作空间中相对于该工作空间至少基本上保持在所希望的位置上。仅使第二活塞在工作空间中相对于该工作空间产生运动或移动，这是因为第二活塞经由于活塞之间夹紧的弹簧部件而受到作用力冲击，并支撑在第一活塞上。那么第二活塞在由弹簧部件产生的作用力冲击下这样运动，即，直到使弹簧部件松弛(释放)，和/或直到使弹簧部件到达支撑机构上，该支撑机构具有与该弹簧部件对应设置的止动件。于是，该与该弹簧部件对应设置的止动件限定住弹簧部件的释放，并由此限定弹簧部件的长度变化、特别是纵向增加，从而使第二活塞不再继续运动。

这说明，即使在第二工作腔中突然发生压力损失时，第一活塞在工作空间中相对于该工作空间的不希望的运动通过本发明的控制缸而避免。由此能够以简单经济的方式避免离合器装置产生不希望的切换。

在本发明的又一优选实施方案中，弹簧部件在第一活塞上预紧。由此实现了使弹簧部件仅在希望的工作范围内进行运动。弹簧部件的完全释放和弹簧部件的纵向延伸之间的不必要的区域在第一活塞上预紧，其中的弹簧部件的纵向延伸指的是第一活塞为实现离合器装置的切换、特别为使马达耦合而运动的距离。那么缸体部件可以基于其纵向延伸而特别设计得很短，从而使本发明的控制缸具有特别小的构造空间。即使在预紧的情况下，在第一档位上也没有因为弹簧部件在第二活塞上的支撑而在第一活塞上产生作用力，从而即使在预紧的情况下，也能够避免第一活塞在发生突发压力损失时产生不希望的运动。

为了使弹簧部件预紧，以优选方式使弹簧部件一方面能够支撑在设置在第一活塞上的第一支撑面上；另一方面能够支撑在与该第一支撑面形成间隔的且设置在第一活塞上的第二支撑面上。由此使弹簧部件可以特别限定地预紧。同理，由此可以使缸体部件特别基于其纵向延伸方向而设计成特别短。

以优选的方式，第二支撑面由支撑部件形成，该支撑部件相对于第一支撑面可移动地设置在第一活塞上，以对弹簧部件的预紧进行调整。由于支撑面彼此相对的可移动性，使弹簧部件的预紧能够根据所希望和限定的值进行调整。由此完善了本发明控制缸的功能，进而使整个驱动装置得到改进。

在另一个结构方案中，第一和/或第二止动件设置在所述工作空间的外部。由此能够对弹簧部件的预紧进行特别简单的且符合需求的调整。特别地，弹簧部件可以根据控制缸的一定使用寿命而进行校准，从而确保在整个使用寿命中都能够可靠地实现本发明控制缸的具有优势的功能。

在本发明的又一优选实施方案中，控制缸包括与第一活塞连接的推杆，该推杆能够随着第一活塞共同运动，并且该推杆经由控制缸的贯穿孔从工作空间中伸出。由此实现了，以特别优选的方式使驱动装置的离合器装置进行切换，并由此使马达通过本发明的控制缸实现耦合或相互去耦合。

特别具有优势地，本发明的控制缸可以应用在一个驱动装置中，该驱动装置特别用于自动行驶的操作机器。特别在这种自动行驶的操作机器中，例如一个马达为该操作机器提供一个较大的牵引力，然而该牵引力仅在操作机器的较小的速度范围内存在，这是因为该第一马达仅以较小的转数来运行。与此相对，另一个马达为该操作机器提供一个较小的牵引力，然而该牵引力却由一个较大的速度范围来驱动，从而使该操作机器能够比用第一马达的操作机器运行更快。由此，本发明的控制缸实现了操作机器在第一和第二运行状态之间的特别符合要求的切换，其中，例如马达在第一运行状态下相互耦合而实现转矩增加，并且操作机器能够以相对较小的速度和相对较大的牵引力来运行。在第二运行状态下，马达相互去耦合，从而使操作机器能够以相对较小的牵引力和相对较大的速度来运行。

本发明的第二技术方案涉及一种驱动装置，特别用于自动行驶的操作机器，驱动装置包括至少两个马达和离合器装置。通过该离合器装置使马达在该离合器装置的第一档位状态下相互耦合，以使马达的转矩相加。而在离合器装置的第二档位状态下使马达相互去耦合。

根据本发明，驱动装置包括由前述任意一个实施方案所提供的控制缸，经由该控制缸使离合器装置能够在两个档位状态之间切换。本发明的第一技术方案的优选结构方案可以认为是本发明的第二技术方案的优选结构方案，反之亦然。

在此，控制缸实现了离合器装置在档位状态之间特别可靠的切换，并且避免了离合器装置从一个档位状态到另一个档位状态的不希望的切换。同时，控制缸具有很低的复杂性，并由此使成本很低，进而利于实现整个驱动装置的较低的复杂性以及显著的成本降低。

在离合器装置的第一档位状态，马达的转矩增加，从而使操作机器能够以相对较小的速度、而相对较大的牵引力来运行。在第二档位状态，操作机器能够以相对较大的速度、而相对较小的牵引力来运行。由此使操作机器能够特别根据实际需要来运行。

在本发明第二技术方案的一个优选实施方案中，第一活塞在离合器装置的第二档位状态支撑在第一止动件上，由此避免第一活塞受到力冲击经由弹簧部件而支撑在第二活塞上。这说明，离合器装置的第二档位状态与控制缸的第一档位状态相对应。在离合器装置的第二档位状态上，马达相互去耦合，其中，离合器装置断开。结合本发明的控制缸可以了解到，当在第一工作腔中突发压力损失时，第一活塞在该第一工作腔中不会相对于该第一工作腔产生相对运动。这说明，突发性压力损失不会对控制缸的档位产生影响，也不会对离合器装置的档位状态产生影响。因此，在突发压力损失时，不会产生马达的不希望的耦合，进而避免可能导致的马达受损或破坏。

在本发明第二技术方案的另一个优选实施方案中，第二活塞在离合器装置的第一档位状态支撑在第二止动件上，其中，通过第一活塞经由夹紧在活塞之间的弹簧部件而支撑在第二活塞上，使第一活塞受到力冲击。如果在第二工作腔中产生不希望的突发性压力损失，那么第二活塞仅通过释放的弹簧部件而相对于工作空间产生运动。而第一活塞相对工作空间保持在所希望的相对位置上，从而即使在第二工作腔中产生突发性压力损失时，也能避免离合器装置产生不希望的切换。因此，在第二工作腔中的突发性压力损失也不会对控制缸的档位产生影响，而且更不会对离合器装置的档位状态产生影响。

此外，本发明的驱动装置的优势在于，第一活塞在离合器装置的第一档位状态上通过弹簧部件受到弹力冲击，该第一档位状态也称为离合器装置的闭合状态，由此使马达相互耦合。这样尽管在第二工作腔中产生压力变动，却仍然不会产生耦合力的变动，通过该耦合力使马达经由离合器装置在第一档位状态相互耦合。即使在第二工作腔中压力突然增大，也不会发生变化，特别不会使耦合力增大，这是因为第二活塞朝向第一活塞的运动受到第二止动件的限制。因此，第二活塞不能再朝向第一活塞运动，弹簧部件不再进一步夹紧，并且使第一活塞不再受到更大的冲击力。

在本发明的又一优选实施方案中，马达形成为可利用工作介质来驱动的液压马达。由此使操作机器能够特别有效地、低成本地且具有大牵引力地运行。

以优选方式，使驱动装置仅包括一个泵装置，通过该泵装置既对第一工作腔、又对第二工作腔提供工作介质。这样特别使驱动装置的构件数量、构造空间、成本和重量均减小。

在另一个结构方案中，驱动装置仅包括一个泵装置，通过该泵装置对液压马达提供工作介质。同理，这样特别使本发明驱动装置的重量、构件数量、构造空间和成本均减小。

优选，对两个液压马达提供工作介质的泵装置也是对第一工作腔和第二工作腔提供工作介质的泵装置。这说明，仅设置一个泵装置就能够既对液压马达供能、又对第一和第二工作腔供能。

本发明的第三技术方案涉及一种操作机器，特别指自动行驶的农业操作机器，该操作机器包括本发明的控制缸和/或本发明的驱动装置。本发明的第一技术方案的优选结构方案可以认为是本发明的第三技术方案的优选结构方案，反之亦然。因此，本发明的操作机器能够根据需要可靠运行，并具有较低的成本。

本发明的第四技术方案涉及一种用于运行操作机器的方法，特别指自动行驶的操作机器，该操作机器具有驱动装置，驱动装置包括至少两个马达和离合器装置。在该方法中，为了使操作机器在第一运行状态下运行，通过该离合器装置使马达相互耦合，以使马达的转矩相加。为了使操作机器在第二运行状态下运行，使马达相互去耦合。

在第一运行状态下，操作机器例如能够以较大的牵引力和相对较小的速度运行，而在第二运行状态下，操作机器能够以相对较小的牵引力和相对较大的速度运行。

根据本发明，使离合器装置通过本发明的控制缸在两个运行状态之间切换。为了使马达耦合，通过使第二工作腔受到工作介质的冲击，促使第二活塞朝向第一活塞的方向运动。由此使弹簧部件在活塞之间夹紧。该夹紧的(加载的)弹簧部件随后使第一活塞相对于第二活塞而从该第二活塞作离开运动。一旦不再受到工作介质冲击，或者一旦第二活塞到达具有第二止动件的支撑机构上，第二活塞的运动就结束。在耦合连接的马达中，第二活塞优选保持在具有第二止动件的支撑机构上。

为了使马达去耦合，通过使第一工作腔经由第一连接端受到工作介质的冲击，促使第一活塞朝向第二活塞的方向运动。由此使弹簧部件在活塞之间夹紧。该弹簧部件随后使第二活塞相对于第一活塞而从该第一活塞作离开运动。一旦不再受到工作介质冲击，或者一旦第一活塞到达具有第一止动件的支撑机构上，第一活塞的运动就结束。在去耦合的马达中，第一活塞优选保持在具有第一止动件的支撑机构上。本发明的前三个技术方案的优选结构方案可以认为是本发明的第四技术方案的优选结构方案。

本发明的方法使操作机器的运行状态之间的切换采用相对简单和不复杂的构件来实现，这些构件特别为控制缸，控制缸以较低的成本实现本发明的方法。此外，本发明方法还避免了由于不希望的离合器装置的切换而导致的操作机器的运行状态的不希望的转换。例如如果于操作机器的第一运行状态、在第二工作腔中突发压力损失，那么使弹簧部件这样释放，即，使第二活塞相对于第一活塞而从该第一活塞作离开运动。而且，第一活塞至少基本上位置不变地保持在工作空间中，从而使该压力下降不会对控制缸的档位产生影响。

如果于操作机器的第二运行状态、在第一工作腔中突发压力损失，那么同样在此第一活塞在工作空间中不会相对于该工作空间产生不希望的运动，这是因为第一活塞在第二运行状态中没有经由弹簧部件受到力冲击而支撑在第二活塞上。因此，该压力损失没有导致弹簧部件的长度变化，特别是伸长，从而也没有产生第一活塞在工作空间中相对于该工作空间的运动。

在此，操作机器的第一运行状态对应于本发明驱动装置的离合器装置的第一档位状态，以及对应于本发明控制缸的第二档位。相应地，操作机器的第二运行状态对应于本发明驱动装置的离合器装置的第二档位状态，以及对应于本发明控制缸的第一档位。

另一个优点在于，为了实现操作机器和相关的离合器装置以及控制缸的切换，在第一和第二工作腔之间仅需要较小的压力差。由此，即使存在相对剧烈变动的供给压力时，也能实现在运行状态之间的切换，其中，该供给压力用于为第一和第二工作腔以及还能为液压马达提供工作介质。

本发明的四个技术方案特别用于自动行驶的操作机器的负载控制变速器，该负载控制变速器在不需要中断牵引力的情况下实现两个运行状态之间的切换。为了实现对马达的不同转数的调节，特别当马达相互耦合时，例如设置至少一个同步环。利用同步环，使马达的各个输出轴至少以基本相同的转数运行。同样，本发明的四个技术方案还可以用于其它的变速器中，这样的变速器例如包括至少一个用于使马达耦合的多片式离合器。同样以优选的方式，本发明的四个技术方案用于具有至少一个离合器的驱动装置中，该离合器为了使马达耦合而包括摩擦部件，即使第一和第二工作腔之间出现不同的变动的压力状态，这些摩擦部件至少基本上总是以至少基本上相同的作用力进行工作。在此，活塞仅根据相应的尺寸这样构成，即，即使在很小的压力情况下也能够使弹簧部件充分夹紧，从而使第二活塞至少基本上总是完全运动到第二止动件上，并且能够保持在具有第二止动件的支撑机构中。

本发明的其它优势、特征和特性根据以下对实施例的说明并结合附图而给出。在说明书中提到的特征和特征组合、以及在以下附图说明中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合，不仅局限于各个给出的组合形式，而且还能够在不背离本发明范围的情况下以其它组合形式或单独进行应用。

附图说明

图中示出：

图1为用于自动行驶的农业操作机器的驱动装置的原理图，该驱动装置具有两个液压马达，通过一个离合器装置使驱动装置能够在第一运行状态和第二运行状态之间切换，其中，液压马达在第一运行状态相互耦合，以使液压马达的转矩相加，而且其中，液压马达在第二运行状态相互去耦合；

图2为图1的驱动装置的控制缸的纵截面图；

图3为图2的控制缸的另一实施例的纵截面图。

具体实施方式

图1示出了一种用于自动行驶的农业操作机器的驱动装置10。该驱动装置10包括第一液压马达12，该液压马达可以通过液压用油来驱动。液压马达12包括从动轴14，该从动轴可以围绕一个旋转轴在第一旋转方向上以及与该第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。从动轴的旋转用方向箭头16来表示。与从动轴14抗旋转地连接一个齿轮18，该齿轮具有啮合部20。齿轮18例如形成为正齿轮。

驱动装置10包括第二液压马达22，该液压马达可以通过液压用油来驱动。为了驱动第一液压马达12和第二液压马达22，通过驱动装置10的仅一个为液压马达12和22共有的泵装置而对这两个液压马达12和22提供液压用油。因此，驱动装置10具有较少的零件数量、较轻的重量、较低的成本以及较小的构造空间。

液压马达22也具有从动轴24。该从动轴24可以围绕一个旋转轴在第一旋转方向上以及与该第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。从动轴的旋转用方向箭头26来表示。驱动装置10还包括一个配比变速器28，该配比变速器可选择地由第一液压马达12来驱动，或者由两个液压马达12和22来驱动。

第一液压马达12经由从动轴14和齿轮18与配比变速器28持久耦合，该配比变速器还被称为负载控制变速器。对此，配比变速器28包括齿轮30，该齿轮具有啮合部32。在此，齿轮30也可以形成为正齿轮。齿轮18和30通过各自的啮合部20和32而相互啮合。由齿轮18和齿轮30构成一个齿轮副34，该齿轮副例如具有至少约0.8的传动比。对此，例如啮合部20具有37个齿，而啮合部32具有31个齿。

齿轮30与配比变速器28的轴36抗旋转地连接。由此，轴36经由齿轮30、齿轮18和从动轴14而通过第一液压马达12来驱动，以围绕旋转轴旋转。同理，与轴36抗旋转地连接一个齿轮38，该齿轮同理随着轴36的旋转而旋转。齿轮38具有啮合部40。齿轮38同样可以形成为正齿轮。

配比变速器28还包括从动轴部分42和44，这两个从动轴与操作机器的齿轮抗旋转地耦合或可以耦合。由此能够驱动与从动轴部分42和44耦合的齿轮，进而能够驱动操作机器。

对此，从动轴部分42和44与齿轮46抗旋转地耦合或可以耦合，该齿轮具有啮合部48。这里的齿轮46也可以形成为正齿轮。齿轮38和46通过各自的啮合部40和48而相互啮合，从而使从动轴部分42和44能够经由齿轮46和齿轮38而通过轴36来驱动。由齿轮38和46构成一个齿轮副50，该齿轮副例如具有至少约2.3的传动比。对此，啮合部40例如具有21个齿，而啮合部48例如具有49个齿。

第二液压马达22的从动轴24与齿轮52抗旋转地连接，该齿轮例如形成为正齿轮并具有啮合部54。与齿轮52对应设置具有啮合部58的齿轮56，其中，齿轮56也可以形成为正齿轮。齿轮56与配比变速器28的轴60抗旋转地连接。在此，齿轮56和52通过各自的啮合部54和58而相互啮合，从而使轴60能够经由齿轮56和52以及从动轴24而通过液压马达22来驱动。由齿轮52和56构成一个齿轮副62，该齿轮副例如具有至少约2.7的传动比。对此，啮合部54例如具有19个齿，而啮合部58例如具有52个齿。

轴60与驱动装置10的离合器装置64的同步环62抗旋转地连接或可以连接。在此，同步环62在轴60的轴向上可以相对于轴60运动，并且例如可旋转地设置在轴60上。由此，同步环62可以在两个档位状态下切换，从而使离合器装置64具有两个档位状态。其中第一档位状态在此对应于操作机器的第一工作状态，而离合器装置64的第二档位状态对应于操作机器的第二工作状态。

同步环62例如至少包括大体上呈圆锥形的摩擦件66、67。与摩擦件66对应设置一个至少大体上呈圆锥形的摩擦件68，该摩擦件与轴36抗旋转地连接。

在离合器装置64的第二档位上，摩擦件66与68相互分离，从而使轴60和36相互去耦合。这说明，在第二档位状态下，液压马达12和22相互去耦合。离合器装置64断开。

为了切换到第一档位、并由此通过轴36和60的抗旋转耦合而使液压马达12和22耦合，使摩擦件66和68以相互靠近的方式彼此相向运动。因为随着与液压马达12的耦合使轴36可能相对于轴60以更高的速度旋转，所以利用摩擦件66和68实现了轴36和60的转数调节。通过同步环62对转数进行调节之后，使离合器装置64可以完全闭合(耦合)，其中，以优选方式在轴60和36之间由于形状配合而实现力和/或转矩的传递。在此，优选离合器装置64包括至少一个具有爪齿啮合部的爪齿离合器，爪齿啮合不具有经咬边处理的齿。这些经咬边处理的齿使离合器装置64在负载条件下总是保持闭合，从而避免在负载条件下使离合器装置64产生不希望的断开。

为了在第一档位状态和第二档位状态之间切换离合器装置64，并由此实现操作机器在第一工作状态和第二工作状态之间的切换，驱动装置10包括控制缸70。控制缸70在图2中放大示出。

控制缸70具有缸体部件72，由该缸体部件限定出工作空间74。在工作空间74中容纳有第一活塞76，该第一活塞相对于工作空间74在轴向上可移动。该第一活塞的移动用方向箭头78来表示。

在工作空间74中还容纳有第二活塞80。活塞80在工作空间74中也可以相对于工作空间74在轴向上移动，该第二活塞的移动用方向箭头78来表示。通过活塞76和80将工作空间分成第一工作腔82、第二工作腔84以及第三工作腔86。在此，第三工作腔86沿着缸体部件72的轴向设置在第一工作腔82和第二工作腔84之间。

控制缸70具有与第一工作腔82相对应的第一流体连接端88，经由该第一流体连接端可以使第一工作腔82受到液压用油的冲击。控制缸70还具有与第二工作腔84相对应的第二流体连接端91，经由该第二流体连接端可以使第二工作腔84受到液压用油的冲击。优选，工作腔82和84经由液压马达12和22、并由此利用与液压马达12和22相同的泵装置来提供液压用油。

控制缸70还包括一个压力弹簧90，该压力弹簧一方面可以支撑在第一活塞76上，而另一方面可以支撑在第二活塞80上，从而该压力弹簧设置在第三工作腔86中。利用压力弹簧90，使活塞76和80在相反方向受到由压力弹簧90产生的弹力冲击。

与第一活塞76相对应地设有控制缸70的第一止动件92，利用该第一止动件限定第一活塞76朝向第二活塞80方向的运动。与此类似，与第二活塞80相对应地设有第二止动件94，利用该第二止动件限定第二活塞80朝向第一活塞76方向的运动。止动件92和94例如由控制缸70的缸体部件72的侧壁构成。第一活塞76与推杆95连接，该推杆能够随着第一活塞76共同运动。

在此，推杆95经由缸体部件72的贯穿孔96从工作空间74伸出。另外，推杆95还与离合器装置64的同步环62耦合连接，从而通过推杆95的轴向运动，使同步环62能够相对于轴36和60沿着所述轴的轴向运动。

为了使离合器装置64闭合，也就是说，为了实现操作机器的第一工作状态，使第二工作腔84受到液压用油的冲击，从而在第二工作腔84中产生压力P2，该压力作用在第二活塞80上。根据第二活塞80的受到压力P2作用的表面，由该压力形成一个与第二活塞80相对应的第二作用力。在此，该第二作用力大于可能通过压力弹簧90由于在第一活塞76上的支撑而在第二活塞80上产生的弹力，而且该第二作用力还大于与第一活塞76相对应的第一作用力，该第一作用力可能由于第一工作腔82受到液压用油的冲击、通过压力P1而相对于第二作用力而产生。由此使第二活塞80朝向第一活塞76运动，直至该第二活塞到达具有第二止动件94的支撑机构上。

由此使压力弹簧90夹紧，从而使第一活塞76受到一个限定的独立于压力P2的作用力，该作用力由被夹紧的压力弹簧90产生。在此，由压力弹簧90产生的作用力大于可能产生的第一作用力。通过作用在第一活塞76上的、由压力弹簧90产生的作用力，使第一活塞76远离第二活塞80运动，由此使摩擦件66运动至摩擦件68上。当轴36和60的转数同步化时，第一活塞76运动到工作空间74中的终端位置，直至使第一活塞例如支撑在缸体部件72的、限定住工作空间74和第一工作腔82的正断面侧壁98上。

在压力P2突然发生压力下降的情况下，第一活塞76与工作空间74相对保持位置不变，而第二活塞80由于压力弹簧90的弹力而产生运动，直至压力弹簧90释放，或者不再有弹力作用在第二活塞80上。离合器装置64仍保持闭合。这一过程特别通过爪齿啮合部来实现，即，通过爪齿啮合部使离合器装置64即使在压力损失的情况下也能够至少基本上总是保持当前的档位状态。控制缸70的另一优点在于，即使在不同压力P1和P2的情况下，在离合器装置64闭合时，至少基本上总是具有相同的摩擦力矩，并且作用于离合器装置64上。因此，可以具有优势地且可靠地利用驱动装置10的所谓的供油压力而使离合器装置64闭合。因为，即使在不同压力P1和P2的情况下，在离合器装置64接通时，至少基本上总是在推杆95上具有恒定的作用力，所以，实现了离合器装置64至少基本上总是处于相同的摩擦和同步化状态。

由此，液压马达12和22以及两个工作腔82和84能够由一个共同的泵装置利用供油压力来提供液压用油，其中，供油压力的变动不仅会导致摩擦力矩的变动，而且由此会导致离合器装置的摩擦效率的变动。这一点特别通过第一活塞76的弹性载荷来实现，其中，通过控制缸70同样实现了，第一活塞76与工作空间74的相对位置在不希望的且突发的压力损失的情况下至少基本上不产生变化。

为了使离合器装置64断开，也就是说，为了实现操作机器的第二工作状态，使第一工作腔82受到液压用油的冲击，从而在第一工作腔82中产生压力P1。该压力P1作用在第一活塞76上。根据第一活塞76的受到压力P2作用的表面，由该压力P1形成一个朝向第二活塞80方向起作用的第一作用力。在此，该第一作用力大于可能通过压力弹簧90在第一活塞76上产生的与该第一作用力相反的作用力，而且该第一作用力还大于第二作用力，其中，由压力弹簧90产生作用力大于第二作用力。

因此，为了实现耦合，使第一活塞76朝向第二活塞80的方向运动，直到该第一活塞76到达具有第一止动件92的支撑机构上。在此，第一作用力至少基本上直接地、而不受到压力弹簧90及其产生的作用力的影响地、作用在推杆95上，并由此作用在离合器装置64上。通过第一活塞76朝向第二活塞80的方向运动，使压力弹簧90夹紧，从而由压力弹簧90在第二活塞80上产生一个弹力。通过该弹力，使第二活塞80朝向缸体部件72的另一个正端面侧壁100的方向运动，由该正端面侧壁部分限定出工作空间74和第二工作腔84。压力弹簧90的、缸体部件72和相关的工作空间74的轴向延伸(长度)例如这样确定，即，在离合器装置64断开时没有弹力作用在第一活塞76上。据此，压力P1的突发性压力损失同样不会导致第一活塞76与工作空间74的不希望的相对运动并由此造成不需要的离合器装置64的接通。

换句话说，据此，无论是压力P2的压力损失还是压力P1的压力损失都不会影响到离合器装置64的档位状态以及相关的机器的运行状态。

在驱动装置10中可以了解到，摩擦件66和68仅用于在耦合过程中短时间地调整轴36和60的不同转数。因此，摩擦件66和68特别可以在尺寸方面设计得很小，由此使摩擦件的尺寸特别可以小于多片式离合器。离合器装置64的另一个优点在于，在不需要中断牵引力的情况下实现运行状态的转换。

图3示出了控制缸70的另一个实施例。图3的控制缸70包括活塞杆102，该活塞杆具有螺杆104，该螺杆具有外螺纹106。第一活塞76具有与螺杆104相对应的容纳部108，该容纳部例如形成为钻孔。容纳部108设有与外螺纹106相对应的内螺纹110，螺杆104经由其外螺纹106至少部分拧入到内螺纹中。由此，使活塞杆102至少部分容纳在第一活塞76的容纳部108中。

由图3可知，压力弹簧90通过活塞杆102而在第一活塞76上预紧。对此，压力弹簧90一方面可以支撑在第一活塞76的第一支撑面112上，另一方面可以支撑在活塞杆102的支撑面114上。因此，支撑面112和114在轴向上相互间隔设置，其中，压力弹簧90在间隔设置的支撑面112和114之间预紧。在此，支撑面112由第一活塞76形成，而支撑面114由活塞杆102的凸缘形成。

通过活塞杆102拧入到容纳部108和/或从该容纳部中拧出，支撑面112和114的距离可以根据需要进行设定，从而还可以对压力弹簧90的预紧和相关的预紧力根据需要进行调整以及必要时可以进行校准。

在此，压力弹簧90在第一活塞76上这样预紧，即，使该压力弹簧仅在工作区域中运动。完全释放的压力弹簧90和运动到完全去耦合的长度之间的不必要的区域也在第一活塞76上预紧。这样的优势是，由此使缸体部件72能够具有一个特别小的轴向延伸。而且，通过这样的预紧还实现了，在离合器装置64的断开的第二档位状态中、在较短的缸体部件72中不会再产生作用在第一活塞76上的弹力。

如果离合器装置64闭合，那么第一活塞76支撑在正端面侧壁98上，经由第二活塞80产生一个剩余弹力。在压力P2产生压力损失的情况下，直至压力弹簧90完全释放，第二活塞80也并没有以整个行程朝向正端面侧壁100的方向弹回。第二活塞80仅运动一段相对较小的距离，压力弹簧90就到达具有支撑面114的支撑机构中。压力弹簧90的弹力因此受到活塞杆102和凸缘116的支撑。

还可以由图3了解到，止动件92和94设置在工作空间74的外部。那么能够以简单的方式调整预紧以及由此调整压力弹簧90，并且必要时特别能够进行事后校准。

在此，第二活塞80与拉杆117连接，该拉杆经由缸体部件72的贯穿孔118从工作空间74中伸出。

拉杆117设有外螺纹119，在外螺纹上拧有对抗螺母120。在此，对抗螺母用于可变化地调整压力弹簧90的预紧和相关的弹力。

第二活塞80具有容纳部122，在该容纳部中可以至少部分地容纳活塞杆102。由此可以使第二活塞80特别在去耦合(离合器装置44闭合)时朝向第一活塞76运动，其中，活塞杆102至少部分运动至容纳部122中。由此可以使控制缸具有特别短的轴向延伸。

驱动装置10还包括可选择的制动装置124，该制动装置具有与摩擦件67相对应的摩擦件126。在此，摩擦件126固定支撑在外壳部上。在第二档位上，摩擦件66和68相互间隔设置的情况下，在摩擦件67和126之间形成摩擦配合，从而使摩擦件67和126抗旋转地相互连接。由于轴60与同步环62、并由此与摩擦件67形成抗旋转连接，因此能够以简单的方式使轴60以及经由该轴使液压马达22的从动轴24固定在外壳部上。由此避免了从动轴24在操作机器的第二运行状态下产生不受控制的运动。

Claims (16)

1.一种控制缸(70)，具有：

-缸体部件(72)，该缸体部件具有工作空间(74)；

-第一和第二活塞(76、80)，这两个活塞可相对移动地容纳在所述工作空间(74)中，通过所述活塞将所述工作空间(74)分成第一工作腔(82)、第二工作腔(84)以及第三工作腔(86)，所述第一工作腔经由所述控制缸(70)的第一连接端(88)受到工作介质的冲击，所述第二工作腔经由所述控制缸(70)的第二连接端(91)受到工作介质的冲击，所述第三工作腔设置在第一和第二工作腔(82、84)之间；

-至少一个弹簧部件(90)，所述弹簧部件一方面可以支撑在所述第一活塞(76)上，而另一方面可以支撑在所述第二活塞(80)上，通过所述弹簧部件使所述活塞(76、80)受到相反方向上的力的冲击；其中，对应于所述第一活塞(76)设有控制缸(70)的第一止动件(92)，通过该第一止动件限定所述第一活塞(76)朝向所述第二活塞(80)的运动；并且其中，对应于所述第二活塞(80)设有控制缸(70)的第二止动件(94)，通过该第二止动件限定所述第二活塞(80)朝向所述第一活塞(76)的运动。

2.根据权利要求1所述的控制缸(70)，其特征在于，所述控制缸(70)设置用于具有至少一个马达(12、22)的驱动装置(10)；特别用于具有至少两个为实现转矩增加而可相互耦合的马达(12、22)的驱动装置(10)，特别用于自动行驶的操作机器；和/或用于电路、压力机和/或变速器装置。

3.根据权利要求1或2所述的控制缸(70)，其特征在于，所述第一活塞(76)在所述控制缸(70)的一个档位上支撑在第一止动件(92)上，由此避免所述第一活塞(76)受到力冲击经由弹簧部件(90)而支撑在所述第二活塞(80)上。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的控制缸(70)，其特征在于，所述第二活塞(80)在所述控制缸(70)的一个档位上支撑在第二止动件(94)上，其中，通过第一活塞(76)经由夹紧在所述活塞(76、80)之间的弹簧部件(90)而支撑在所述第二活塞(80)上，使所述第一活塞(76)受到力冲击。

5.根据前述任意一项权利要求所述的控制缸(70)，其特征在于，所述弹簧部件(90)在所述第一活塞(76)上预紧。

6.根据权利要求5所述的控制缸(70)，其特征在于，为使所述弹簧部件(90)预紧，使所述弹簧部件(90)一方面能够支撑在设置在所述第一活塞(76)上的第一支撑面(112)上；另一方面能够支撑在与该第一支撑面(112)形成间隔的且设置在所述第一活塞(76)上的第二支撑面(114)上。

7.根据权利要求6所述的控制缸(70)，其特征在于，所述第二支撑面(114)由支撑部件(116)形成，该支撑部件相对于第一支撑面(112)可移动地设置在所述第一活塞(76)上，以对所述弹簧部件(90)的预紧进行调整。

8.根据前述任意一项权利要求所述的控制缸(70)，其特征在于，所述第一和/或第二止动件(92、94)设置在所述工作空间(74)的外部。

9.根据前述任意一项权利要求所述的控制缸(70)，其特征在于，所述控制缸(70)包括与第一活塞(76)连接的推杆(95)，该推杆经由所述控制缸(70)的贯穿孔(96)从所述工作空间(74)中伸出。

10.一种驱动装置(10)，特别用于自动行驶的操作机器，所述驱动装置具有至少两个马达(12、22)和离合器装置(64)，通过该离合器装置使所述马达(12、22)在该离合器装置(64)的第一档位状态下相互耦合，以使所述马达(12、22)的转矩相加，而使所述马达在至少一个第二档位状态下相互去耦合；

其特征在于，所述驱动装置(10)包括根据前述任意一项权利要求所述的控制缸(70)，经由该控制缸使所述离合器装置(64)能够在两个档位状态之间切换。

11.根据权利要求10所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述第一活塞(76)在所述离合器装置(64)的第二档位状态支撑在第一止动件(92)上，由此避免所述第一活塞(76)受到力冲击经由弹簧部件(90)而支撑在所述第二活塞(80)上。

12.根据权利要求10或11所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述第二活塞(80)在所述离合器装置(64)的第一档位状态支撑在第二止动件(94)上，其中，通过第一活塞(76)经由夹紧在所述活塞(76、80)之间的弹簧部件(90)而支撑在所述第二活塞(80)上，使所述第一活塞(76)受到力冲击。

13.根据权利要求10至12中任意一项所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述马达(12、22)形成为可利用工作介质来驱动的液压马达(12、22)。

14.根据权利要求13所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述驱动装置(10)仅包括一个泵装置，通过该泵装置对所述液压马达(12、22)提供工作介质，和/或通过该泵装置既对所述第一工作腔(82)又对所述第二工作腔(84)提供工作介质。

15.一种操作机器，特别指自动行驶的农业操作机器，该操作机器具有根据权利要求1至9中任意一项所述的控制缸(70)和/或根据权利要求10至14中任意一项所述的驱动装置(10)。

16.一种用于运行操作机器的方法，特别指自动行驶的操作机器，该操作机器具有驱动装置(10)，所述驱动装置包括至少两个马达(12、22)和离合器装置(64)，其中，

-为了使所述操作机器在第一运行状态下运行，通过该离合器装置(64)使所述马达(12、22)相互耦合，以使所述马达(12、22)的转矩相加；

-为了使所述操作机器在第二运行状态下运行，使所述马达(12、22)相互去耦合；

其特征在于，

这样使所述离合器装置(64)通过根据前述任意一项权利要求所述的控制缸(70)在两个运行状态之间切换，即，

-为了使所述马达(12、22)耦合，通过使所述第二工作腔(84)经由第二连接端(91)受到工作介质的冲击，促使所述第二活塞(80)朝向所述第一活塞(76)的方向运动，由此使所述弹簧部件(90)在所述活塞(76、80)之间夹紧，该弹簧部件随后使所述第一活塞(76)相对于所述第二活塞(80)而从该第二活塞(80)作离开运动；或者

-为了使所述马达(12、22)去耦合，通过使所述第一工作腔(82)经由第一连接端(88)受到工作介质的冲击，促使所述第一活塞(76)朝向所述第二活塞(80)的方向运动，由此使所述弹簧部件(90)在所述活塞(76、80)之间夹紧，该弹簧部件随后使所述第二活塞(80)相对于所述第一活塞(76)而从该第一活塞(76)作离开运动。

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