CN102695871A - 用于确定径向柱塞式机械的排量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定径向柱塞式机械（1）的排量的方法，所述具备：可调节的偏心率e、能枢转地布置的缸（2）以及对偏心轮（5）加以驱动的驱动轴，其中，所述驱动轴的转角用α来标示，并且所述缸（2）的枢转角用β来标示。提出的是：测量枢转角β，并且由β的测量值算出偏心率（e），并且由此算出排量（v）。

Description

用于确定径向柱塞式机械的排量的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分特征所述的、用于确定径向柱塞式机械的排量的方法。
背景技术
公知的是，径向柱塞式机械的，即径向柱塞马达或者径向柱塞泵的输送功率直接依赖于排量，所述排量可以通过调节偏心率来改变。对于控制输送功率而言，即时的排量作为参考变量是合适的——但是，无论排量还是即时调整出的偏心率都是不能测量的。
通过DE 102007003800B3公知一种用于控制静液压驱动装置的方法，其中，借助调节电流特性曲线，由即时的调节电流而推出液力马达的即时排量。
通过本申请人的DE 102004048174Α1，公知一种用于确定可调节的径向柱塞马达的排量的装置，该径向柱塞马达具有可枢转地支承的缸。为了确定排量，设置有转角传感器，所述转角传感器对缸的与即时的排量成比例的枢转角进行测量。
通过本申请人的DE 102006043291Α1，公知一种用于可调节的径向柱塞马达的无碰触式转角传感器。所述转角传感器应当检测径向柱塞马达的缸的即时的转角或枢转角，其中，该转角与径向柱塞马达的即时调整出的排量成比例。
发明内容
本发明的任务在于，以如下方式改进开头所提及类型的方法，即：可以尽可能简单而精确地测定径向柱塞式机械的即时排量。
本发明的任务通过权利要求1的特征得到解决。由从属权利要求得到有利的构造方案。
依照本发明，在径向柱塞式机械运行的情况下测出缸的枢转角β，由此算出偏心率并且基于此算出排量。由此，即时获知的排量可以作为参考变量在用于控制径向柱塞式机械的输送功率的控制过程中得到应用。由此，得到了迅速而精确的控制方案。本发明基于如下构思，即：在枢转角β、驱动轴的转角α与相应调整出的偏心率e之间存在数学相关性。因为在径向柱塞式机械运行期间，排量自身以及偏心率无法测量或者仅能很糟糕地测量，所以依照本发明，仅测量枢转角，再通过该枢转角在应用该数学关系的情况下算出排量。对于枢转角β依赖于相应转角α的函数而言，得到了类似于正弦曲线的函数，其中，最大值和最小值相对于正弦曲线发生推移。分别在径向柱塞的上止点和下止点上达到枢转角β的零点。
依照有利的方法方案，在限定的时间点tn上测量枢转角β，其中，为每个时间点tn配属一驱动轴的转角αn。通过将转角与测量时间点相配属，并且进而与测得的枢转角相配属，可以计算出偏心率e。
依照另一优选方法方案，为确定时间点tn，对于驱动轴的每转产生数目z的脉冲。所述脉冲的出现触发了对枢转角βn的测量。由此，对于驱动轴的每转，获得用于测量枢转角β的足够数目z的测量值并且进而获得即时排量值的所算得的数值。
根据另一优选方法方案，为驱动轴配属有零位置，所述零位置相应于偏心轮的上止点，并且所述零位置在每个过程之后，即转角为360°后，被重新确定。
依照进一步的优选方法方案，驱动轴的转动方向可以由枢转角β的函数变化曲线中，也就是由枢转角最大值和最小值相对于π/2和3π/2的相对位置而得出：如果枢转角β从最小值到最大值的攀升比从最大值到最小值的降落更陡的话，则转动方向视为向右转动。在相异的情况下，转动方向则视为向左转动。对转动方向的识别对于计算排量非常重要。
附图说明
在附图中示出了本发明的一实施例，并在下面进行详细阐释，其中，从图/或说明中能得知其他特征和/或其他优点。其中：
图1示出了可调节的径向柱塞马达的示意性的图示，
图2示出了径向柱塞马达的缸的几何关系的示意性的图示，以及
图3示出了枢转角β依赖于转角α的函数变化曲线。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的构造为径向柱塞马达1的径向柱塞式机械。五个缸2呈星形地布置，并且能枢转地（图中未示出）地支承。为每个缸2配属有一个柱塞3，所述柱塞3利用滑履滑动式地支撑在冲程环4上。所述冲程环4被偏心轮5驱动，并且由此产生了如图所示的不同的冲程阶段。在图1中所未示出的、对缸可枢转的支承方案由开头所提及的DE 102004048174Α1获悉，由此，DE 102004048174Α1在全部内容方面被参引到本申请的公开内容中。
图2示意图示示出了图1中的缸2，其中，相同的附图标号用于相同的部件。所述缸2绕穿过点S的轴线可枢转地支承在图中未示出的壳体中。滑动式地布置在缸2中的柱塞3凭借其滑履3a滑动式地支撑在由偏心轮5驱动的冲程环4上。所述偏心轮5具有转动点D，图中未示出的用来驱动偏心轮5的驱动轴的轴线穿过转动点D地走向。所述冲程环4具有中心点M；转动点D距枢转点S的间距用Α来标示。中心点M距转动点D的间距被称作偏移量或者偏心率e。偏移量e为了改变径向柱塞马达的工作容积和排量而可以被调节。自柱塞3的上止点出发，所述缸2的枢转角用β来标示，并且驱动轴绕转动点D的转角用α来标示。对于在绘出的转角α，得到了偏心轮通过点E标示出的位置，在该位置中，缸2枢转过角β。由三角形DSE可以推出下列关系式：
tanβ=e·sinα/(Α+e·cosα)
由该关系式看出：枢转角β一方面依赖于转角α，另一方面也依赖于所调整出的偏心率e。
枢转角β的函数画在图3中，并且用实线示出，具体而言，一方面是对于最大偏心率e的，另一方面是对于一半的最大偏心率值（e/2）的。为了对比，用虚线绘出相应的正弦曲线。看以看到，过零点是相同的，只是最大值和最小值不相同。枢转角β的最大值出现在π/2之前，而β的最小值则在正弦曲线的最小值之后出现。
在该图线中，最大值用βmax绘出，最小值用βmin绘出。由所示的函数曲线图，也就是由βmax和βmin相对于π/2和3π/2的相对位置，驱动轴的转动方向可以依照如下步骤推出：如果枢转角β从最小值到最大值的攀升比从最大值到最小值的降落来得更陡，则转动方向视为向右转动；在所有其他情况下，转动方向视为向左转动。向右转动用d=1来限定，向左转动用d=-1来限定。
由所获知的关于β和α数据，可以根据上述正切函数来算出偏移量或者偏心率的值e。对于径向柱塞马达1的排量v和偏移量e存在明确的关系式：
v=f(e)，
从而知道偏移量e的值就等于知道排量v的值。
当角β的射线与绕D且半径为e的圆在点E’相切时，枢转角的最大值βmax则在图2中（左半边）出现。于是，就得出直角三角形DE’S以及简单的关系式：
sinβmax=e/Α
所述缸2配备有图中未示出的角度传感器，所述角度传感器测量枢转角β，就像由开头提及的现有技术所公知的那样。枢转角β的零点分别在柱塞的上部端位置和下部端位置（上止点、下止点）被达到。对于驱动轴每转一周，未示出的脉冲发生器在脉冲检测器中产生数目z的脉冲。在此，z不一定是整数。例如当脉冲发生器未直接布置在驱动轴上，而是通过齿轮传动件以非整数的传动关系被驱动时，z就不是整数。由每次脉冲n储存其检测时间点tn。此外，每次脉冲触发对枢转角β的测量。所述测量值被配属给触发时间点tn：βn=β(tn)。
因为脉冲通常不配属给驱动轴的固定角位置，所以在每次回转中重新确定零位置。
在过零点的周围，枢转角βn太小而得不到所需的精确度。该问题当偏心轮仅微弱地偏移时，也就是当偏移量e取值很小时，则被额外地加剧。这一问题依照发明以如下方式解决：当驱动轴的转速相对于偏心轮调节速度而言很大时，可以仅对驱动轴最后一转的β的极限值加以利用，并且通过明确的关系式βmax(e)来确定e。该关系式如上提及地为：
sinβmax=e/Α，
也就是，最大枢转角βmax仅依赖于几何关系，即：即时的偏移量e。
附图标记
1    径向柱塞马达
2    缸
3    柱塞
3a   滑履
4    冲程环
5      偏心轮
S      缸的枢转点
D      偏心轮的转动点
E、E’ 偏心轮位置
M      冲程环的中心点
A      间距
e      偏心率
α     转角
β     枢转角
βmax  最大值
βmin  最小值

Claims (8)

1.用于确定径向柱塞式机械（1）的排量的方法，所述径向柱塞式机械（1）具备：能调节的偏心率e、能枢转地布置的缸（2）以及对偏心轮（5）加以驱动的驱动轴，其中，所述驱动轴的转角用α来标示，并且所述缸（2）的枢转角用β来标示，其特征在于，测量所述枢转角β，并且由β的测量值算出所述偏心率（e），并且由此算出所述排量（v）。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在限定的时间点tn上测量所述枢转角β，并且为每个时间点tn配属一所述驱动轴的转角αn。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，为了确定所述时间点tn，对于所述驱动轴的每转产生数目z的脉冲。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，为所述驱动轴配属有零位置，所述零位置相应于所述偏心轮（5）的上止点位置，并且在每转一周后，重新确定所述零位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，取近似值地仅利用所述驱动轴转一周的所述枢转角β的极限值βmax。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，由所述极限值βmax算出即时的偏心率（e）。
8.根据权利要求1至7所述的方法，其特征在于，所述驱动轴的转动方向由函数变化曲线β=f(α)来确定。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述枢转角β从最小值βmin到最大值βmax的攀升比从最大值βmax到最小值βmin的降落更陡时，则所述转动方向限定为向右转动，而在相异的函数变化曲线情况下，则所述转动方向视为向左转动。
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