CN102782338A - 液压的传动装置以及用于控制这样的传动装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液压的传动装置以及一种用于控制这样的传动装置的方法，其中两台驱动马达能够通过至少一个能够连续调节的方向阀来触发。按本发明，所述两台驱动马达构造为能够调节的液压机。

Description

液压的传动装置以及用于控制这样的传动装置的方法

技术领域

本发明涉及一种按独立权利要求1的前序部分所述的液压的传动装置以及一种用于触发传动装置的方法。

背景技术

这样的液压的传动装置在移动的做功机械比如紧凑型挖掘机和微型挖掘机上得到实现，对于所述紧凑型挖掘机和微型挖掘机来说为每个轮子或者每根链条分配了一台液压马达，所述液压马达能够个别地得到触发，用于改变运动参数比如行驶方向和行驶速度。

在DE 43 25 703 A1中公开了一种流体静力的传动装置，对于该流体静力的传动装置来说相应地分配给轮式车辆的车轮的液压马达通过能够连续调节的方向阀与分配给两台液压马达之一的泵进行了液压连接。这台泵构造为能够越过零位偏转的轴向活塞泵，其中流往相应所分配的液压机的压力介质体积流和压力介质流动方向能够通过能够连续地调节的方向阀的个别的触发来调节。

这样的传动装置比如可以用在移动的做功机械的液压系统上，对于所述液压系统来说除了所述流体静力的传动装置来说也通过所述变量泵来供给所有的或者一些工作功能。这样的液压的控制装置构造为像比如在申请人的DE 10 2006 002 920 A1中所描述的一样的LUDV（负载独立流量分配）系统。在此为每个工作功能比如用于调节悬臂架、斗杆、挖斗或者用于对回转机构进行调节的液压马达的差动缸分别分配了一个能够连续调节的具有布置在后面的LUDV保压阀的方向阀。所述布置在后面的LUDV保压阀在减小所有负载的最高负荷压力的意义上并且在扩大节流横截面的意义上被加载通过所分配的方向阀构成的计量孔板上游的压力。在每个LUDV保压阀的调整位置中，所分配的计量孔板与相应的LUDV保压阀之间的压力介质流动路径中的压力相当于最高的负荷压力，所述最高的负荷压力而后通过所述LUDV保压阀来节流到相应的负载的个别负荷压力。通过这种LUDV保压阀在不依赖于负荷压力的情况下将计量孔板上面的压力降保持恒定，其中在欠饱和的情况下同比例降低流往一条回路的所有被触发的负载的压力介质体积流。所述变量泵在此优选同样根据所有所连接的负载的最高的负荷压力来如此得到触发，使得泵压比这个最高的负荷压力高出预先确定的压差。

在转弯行驶时，弯道外侧的液压马达上的负荷力矩上升并且弯道内侧的液压马达上的负荷力矩相应地下降。所产生的较大的压差由向所述弯道内侧的驱动马达供给压力介质的方向阀的LUDV保压阀进行补偿。在此一方面产生较高的液压损失，另一方面可能出现这样的情况，即所述变量泵的功率调整器由于所述弯道外侧的驱动马达上的较高的负荷压力而降低体积流量，这导致转弯速度明显降低。这样的传统的解决方案的另一个缺点在于，由于制造公差而不能将流往两台驱动马达的最大的压力介质体积流准确地调节到相同的数值，从而必须采取额外的措施来支持直行。

在Würzburg Vogel-Buchverlag （维尔茨堡Vogel书籍出版社）1989年Der Hydrauliktrainer Band 6的公开文献“Hydrostatische Antriebe mit Sekundärregelung”中展示了一种用于具有次级调整机构的铲斗挖掘机，其中通过变量泵装置向每个传动装置和额外的工作功能供给压力介质并且为所述旋转铲斗挖掘机的每根链条分配了两台能够调节的驱动马达。所述系统设有次级调整机构，对于所述次级调整机构来说将转速调整的驱动马达连接到压力网上并且由此向所述驱动马达加载从外部施加（eingeprätem）的压力。也就是说对于这种解决方案来说如此调整所述驱动马达的转速，从而以从外部施加的网络压力在不依赖于相应的负荷压力的情况下达到所述驱动马达的转速。

这样的次级调整机构需要巨大的调整技术上面的开销。这种已知的解决方案的另一个缺点在于，在所述调整单元失灵时所述驱动马达失灵，使得移动的做功机械还只能以较高的开销来运动。

发明内容

相对于此，本发明的任务是，提供一种构造简单的并且能够以微小的液压损失来运行的具有得到改进的运行可靠性的流体静力的传动装置。此外，本发明的任务是，提供一种用于触发这样的流体静力的传动装置的方法。

该任务关于所述流体静力的传动装置通过权利要求1所述特征得到解决并且关于所述方法通过并列的权利要求12所述特征得到解决。

本发明的有利的改进方案是从属权利要求的主题。

按本发明，所述液压的传动装置设有至少两台驱动马达和至少一个为调节运动参数而能够连续调节的方向阀，通过该方向阀能够根据调整机构比如操纵杆或者踏板或者类似机构的操纵来调节输送给所述驱动马达的压力介质输送量以及从所述驱动马达上排出的压力介质排出量。按本发明，所述两台液压马达是能够调节的并且能够根据调整机构的操纵通过控制单元来触发。

因此在此涉及一种混合解决方案，对于该混合解决方案来说开头所描述的常规的具有通过方向阀来控制压力介质输送量和排出量的常规的解决方案的优点与次级调整机构的优点组合起来，对于所述次级调整机构来说所述传动装置的液压马达是能够调节的。这样的解决方案由此能够通过所述方向阀来影响到液压机的液压介质输送并且通过所述液压马达的调节来进行可能的校正。

这种可变性在按本发明的方法上得到充分利用。对于该方法来说首先通过所提到的调整机构来调节用于所述驱动马达的额定值，并且从所述额定值中求得用于所述至少一个方向阀的调节信号并且从中通过控制单元来计算额定转速比。在进一步的方法步骤中，将这个额定转速比与所述驱动马达的实际上存在的实际转速比进行比较并且根据这种比较的结果来调节所述驱动马达直至达到所述额定转速比。通过这种方式来保证，在不利的运行条件下也可以遵守所期望的运动状态度比如精确的直行或者具有预先确定的转弯速度的转弯行驶。另一个优点在于，在用于所述驱动马达的电子的控制装置失灵时通过所述方向阀的调节来至少保证移动的做功机械的缓慢的前行或后退，用于使所述移动的做功机械从危害区域运动出来。

在本发明的一种优选的实施例中，为所述能够连续调节的方向阀分配了LUDV保压阀，通过该LUDV保压阀可以在不依赖于负荷压力的情况下将流经所述方向阀的压力介质体积流保持恒定。

在一种构造简单的变型方案中，为所述两台驱动马达分配了一个唯一的方向阀。按本发明优选的是，所述的或者能够连续调节的方向阀根据所述控制单元来操纵，通过所述控制单元也进行所述驱动马达的触发。在一种实施例中，为每台驱动马达分配了一个前面所描述的结构的能够连续调节的方向阀，从而在用于所述驱动马达的控制电子装置失灵时保持常规的系统的功能，使得所述移动的做功机械能够继续操纵。在此可能有利的是，在所述驱动马达的排出管路中设置了压力补偿孔板，所述压力补偿孔板在不依赖于所述驱动马达的触发的情况下改进了直行状况。

在本发明的一种实施例中，为每台驱动马达分配了一个自己的调整机构。

该调整机构可以构造为电子的调整机构（Drive by Wire）。但是原则上也能够使用液压的调整机构，所述液压的调整机构的调节通过合适的传感器来检测并且转换为用于所述控制单元的控制信号。

行驶安全性得到进一步改进，如果在基础位置中朝最大排量（Schluckvolumen）的方向来调节所述驱动马达。

为检测实际状态，优选使用转速传感器。

用于所描述的传动装置的控制机构优选构造为移动控制块的方向阀组，通过所述移动控制块其它的方向阀组能够触发所述移动的做功机械的其它工作功能。

附图说明

下面借助于示意图对本发明的优选的实施例进行详细解释。附图示出如下：

图1是移动的做功机械的液压的控制装置的线路图；

图2是图1的控制装置的液压的传动装置；

图3是所述传动装置的控制的流程图；并且

图4是用于按图1的液压的控制装置的传动装置的一种变型方案。

具体实施方式

图1示出了紧凑型挖掘机的液压的控制装置1的线路图，该液压的控制装置1用于操纵悬臂架2、斗杆4、挖斗6、回转机构8和传动装置10。所述悬臂架2、斗杆4和挖斗6分别通过差动缸12、14、16来操纵。所述回转机构8拥有液压马达18并且所述传动装置10设有差速控制机构，对于所述差速控制机构来说为左边的也为右边的链条分别分配了驱动马达24、26。这个液压机组的压力介质供应通过变量泵26来进行，所述变量泵能够通过未示出的LS调节阀根据所触发的负载的最大的负荷压力来如此调节，使得泵压比这个最高的负荷压力高出预先确定的Δp。也可以取代变量泵26而使用具有所分配的LS保压阀的定量泵，通过所述定量泵由所述泵输送的过剩流流往储槽。

流往负载以及从负载处流出的压力介质输送量通过移动控制块28来控制，所述移动控制块的下面还要详细描述的方向阀通过合适的调整机构比如通过在图1中示出的操纵杆30、32来触发，其中所述操纵杆30分配给所述悬臂架2和斗杆4并且所述操纵杆32分配给所述挖斗6及回转机构8。通过每根操纵杆30、32来操纵具有减压阀的液压的预控制仪，通过所述预控制仪来将由控制压力源提供的控制压力降低到用于操纵相关的调节阀的控制压差。这样的液压的控制仪的构造为人所知，因而没有必要进行进一步的解释。

所述驱动马达24、26的触发分别通过电子的踏板34、36来进行，所述电子的踏板的控制信号通过控制单元38转换为用于传动装置的相应的调节信号。

所述移动控制块28拥有如在开头提到的DE 10 2006 002 920 A1中所描述的一样的基本构造并且包括大量的阀盘这里是方向阀组40、42、44、46、48、一个入口元件50以及一个出口元件52。所述方向阀组40、42、44分配给所述差动缸12、14、16，所述方向阀组46分配给所述液压马达18并且所述方向阀组48分配给所述传动装置10。所述入口元件50拥有LS接头，通过该LS接头来截取用于调节所述LS泵26的负荷压力。

在所述入口元件50中设置了LS卸压阀装置54，所述LS压力能够通过该LS卸压阀装置来受到限制并且可以借助于孔板朝储槽56减小。此外，在所述入口元件50上构造了与所述变量泵26的输送接头相连接的压力管接头P以及与储槽56相连接的储槽接头T。每个方向阀组40、42、44拥有两个与所述差动缸12、14、16的相应的压力室相连接的工作接头A、B并且此外具有两个与前面所描述的预控制仪的输出接头相连接的控制接头a、b，从而能够加载相应的控制压差。

所述移动控制块28构造为LUDV控制块，其中每个方向阀组40、42、44、46设有一个能够连续调节的方向阀58、60、62、64。这些方向阀58、60、62、64中的每个方向阀都拥有通过计量孔板66来构成的速度部件和一个用于调节输送给并且来自所分配的负载12、14、16、18的压力介质流动方向的方向部件68。为简明起见，在图1中仅仅标出所述方向阀组40的方向阀58的方向部件68以及计量孔板66。关于这样的方向阀的具体的构造，示范性地参照DE 10 2006 002 920 A1或者相应的LUDV解决方案。

在每块计量孔板66的下游布置了LUDV保压阀70、72、74、76，所述LUDV保压阀能够沿关闭方向加载所有被触发的负载的最高的负荷压力，所述最高的负荷压力通过未示出的换向阀级联来截取。沿打开方向，所分配的计量孔板66的下游的压力相应地作用于所述LUDV保压阀70、72、74、76。如开头所解释的一样，通过所述LUDV保压阀70、72、74、76来将加载在所述计量孔板66的下游的最高的负荷压力限制到相应所分配的负载12、14、16、18的个别的负荷压力。按所述方向部件68的调节情况，而后压力介质从所分配的LUDV保压阀70、72、74、76流往所分配的工作接头A、B，从而以预先确定的速度来朝预先确定的方向移动或者说触发相应的负载。

为了在出现牵引的负荷时避免空穴，在所述方向阀组40、42、44上还设置了分配给每条工作管路的具有限压功能的抽吸阀78、80，通过所述抽吸阀在出现牵引的负荷时扩大的压力室能够与所述储槽相连接，从而可以抽吸压力介质。通过这些抽吸阀78、80，也将相应的工作管路中的压力限制到最大压力。这样的抽吸阀的构造同样已知，因而没有必要进行进一步解释。

借助于图2中的放大的示意图对所述分配给传动装置10的方向阀组48的构造进行解释。在这个方向阀组48上也设置了能够连续调节的方向阀82，该方向阀具有一个通过计量孔板84构成的速度部件和一个用于相对于接头B5、A5来调节压力介质流动方向的方向部件86。

在所述计量孔板84的下游又设置了一个LUDV保压阀88，该保压阀沿关闭方向通过加载在LS管路90中的最高的负荷压力来加载并且沿打开方向通过所述计量孔板84下游的压力来加载，所述计量孔板84下游的压力被构成计量孔板84与LUDV保压阀88之间的压力介质流动路径的连接通道92截取。

如可以从所述方向阀82的在图2中右下方绘入的接线符号中看出的一样，该方向阀82的入口接头P与入口管路93相连接，所述入口管路则连接到与所述变量泵26的输送接头相连接的泵管路94上。所述方向阀82的储槽接头T通过排出通道96与通往所述储槽56的储槽管路98相连接。所述LUDV保压阀88的出口通过保压阀通道100与所述方向部件的入口P’相连接，而所述连接通道92则将所述LUDV保压阀88的入口与所述方向阀82的保压阀接头D连接起来。所述两个工作接头A5、B5通过管路102、104与所述方向阀82的出口接头A、B相连接。按所述方向部件86的调节情况，这些管路102、104作为进流管路或者说回流管路起作用。

为了操纵所述方向阀82，设置了两个减压阀106、108，这两个减压阀的入口接头连接到所提到的控制油供给系统上并且通过所述控制单元38来触发，用于将预先确定的控制压差（a5-b5）加载到所述方向阀82的控制侧上。所述减压阀106、108的出口如在图2中勾画出来的一样与所述储槽56相连接。

所述两台驱动马达24、26构造为能够越过零位偏转的液压机，所述液压机的回转角能够通过所述控制单元38来调节。这两台驱动马达24、26并联，其中各一个工作接头A通过一条分支的工作管路110连接到所述方向阀组48的接头A5上并且接头B通过另一条分支的工作管路112与所述方向阀组48的接头B5相连接。所述踏板34、36的操纵通过传感器114、116以电子方式来检测并且借助于信号线将其报告给所述控制单元38。该控制单元将这些额定值转换为用于对所述方向阀82进行调节的调节信号。

在所述按本发明的解决方案中，由此通过所述方向阀82来对压力介质流动方向和压力介质体积流进行预调节，其中通过所述驱动马达24、26的相应的触发可以在后来调节/改变这些参数（流动方向、压力介质体积流），从而可以非常精确地调节所述传动装置的运动参数。

借助于按图3的极为简化的流程图对所述按本发明的传动装置的作用原理进行解释。

将所述两台驱动马达24、26预调节到其最大的回转角并且由此预调节到最大的排量。首先通过操作人员通过所述加速踏板34、36的操纵来预先给定所期望的转弯速度和转弯曲线走向。所述控制单元38从这些电子的额定值信号中求得用于所述方向阀的调节信号，从而向所述方向阀加载控制压差（a5-b5）并且相应地调节所述计量孔板84及方向部件86。

此外，通过所述控制单元38从所述调节信号中求得所述两台驱动马达24、26的额定转速比并且将这个额定转速比与所述驱动马达24、26的实际转速比进行比较。这些实际转速比如可以通过未示出的转速传感器或者类似装置来检测。

在紧接着的方法步骤中，将实际值与额定值进行比较，在所述实际转速比相当于额定转速比的情况下，根据所述额定值信号来调节所述驱动马达24、26并且所述移动的做功机械沿着预先给定的运动曲线来运动。在所述实际转速比有别于预先规定的情况下，则通过所述控制单元来调节所述两台驱动马达24、26并且而后又将出现的实际转速比与预调节的额定转速比进行比较-一直进行这种调准，直到所述实际转速比相当于所述额定转速比。

也就是说，在转速比有偏差时所述控制单元38对“较快的”驱动马达24、26进行校正，方法是一直使其后退回转，直至达到由操作人员预先给定的转速比。通过0与1之间的额定值比例，由此可以预先给定每个转弯半径，其中数值0相当于围绕着不动的链条的旋转并且数值1相当于直行。此外，-1以下的负的额定转速比的预先规定相当于链条的反向运动，因而车辆可以-根据预先给定的速度比-在原地转动。这一点而后通过马达越过0后退回转到负的区域中这种方式来实现。

在借助于图1和2所解释的实施例中，为所述两台驱动马达24、26分配了一个共同的方向阀组48并且所述踏板34、36构造为所谓的电子的踏板，其中通过其操纵来产生用于所述控制单元38的额定值信号。

图4示出了一种变型方案，在该变型方案中-与在开头所描述的传统的解决方案相类似-为每台驱动马达24、26分配了一个方向阀组48a、48b，所述方向阀组的基本构造相当于按图2的方向阀组48，因而在参照这些实施方式的情况下可以放弃详细的说明。与共同的方向阀组48之间的区别在于，所述两个方向阀82a、82b不是直接设有减压阀，而是所述调节以液压方式通过预控制仪114、116来进行，所述预控制仪则根据所述踏板34、36的操纵来产生控制压差a5-b5或者说a6-b6。这个控制压差通过相应的控制接头a5、b5、a6、b6加载到相应的方向阀82a、82b上。每个方向阀组48a、48b拥有自身的工作接头A5、B5或者说A6、B6，所述工作接头通过工作管路110a、112a或者说110b、112b与所述驱动马达24、26的相应的接头A、B相连接。所述驱动马达24、26的调节又通过所述控制单元38来进行。在此，在所述预控制仪114、116上产生的控制压力通过压力传感器118来检测并且转换为相应的额定值信号，将所述额定值信号加载到所述控制单元38的输入端上。然后根据这些电气的额定值信号，依据前面所描述的方法在预调节所述计量孔板84a、84b的情况下调节所述驱动马达24、26的排量，直至在所述驱动马达24、26上出现预先确定的额定转速比。

与开头所描述的解决方案之间的另一个区别在于，所述两个方向阀82a、82b的两条排出管路96a、96b通过压力补偿孔板120彼此相连接-所述压力补偿孔板在车辆直行时用于在以预调节的方式直行时由于出口中的液压的耦合而对从加工公差及调节公差中产生的转速差进行补偿。但是，这样的压力补偿孔板120的缺点是，其在转弯行驶时在出现不对称的负荷时-比如在横向于斜坡行驶时-还扩大所述转速差-但是这些偏差可以通过所述驱动马达24、26的相应的触发来得到补偿。

在图4中示出的变型方案相对于按图1和2的实施例具有这样的优点，即在用于对所述驱动马达24、26进行调节的电子装置断开或者失灵时此外可以以常规的方式通过所述两个方向阀组48a、48b进行控制。也就是说，甚至在所述电子装置失灵时车辆也保持完全能够控制的状态-在没有这种改进的情况下紧凑型挖掘机会停住并且比如会在建筑工地上代表着巨大的障碍。因此，在按图4的实施例中，保持常规的液压的控制系统的优点，其中但是在激活电子装置时可以充分利用所述优点以便改进行驶性能。

在此公开了一种液压的传动装置和一种用于控制这样的传动装置的方法，其中两台驱动马达能够通过至少一个能够连续调节的方向阀来触发。按本发明，所述两台驱动马达构造为能够调节的液压机。

Claims (13)

1.液压的传动装置，具有两台驱动马达（24、26）和至少一个为调节运动参数而能够通过至少一个调整机构（34、36）来调节的方向阀（82），其特征在于，所述两台驱动马达（24、26）是能够调节的并且能够通过用于进行调节的控制单元（38）根据所述调整机构（34、36）的操纵来调节所述两台驱动马达（24、26）。

2.按权利要求1所述的传动装置，其中为所述方向阀（82）分配了LUDV保压阀（88）。

3.按权利要求1或2所述的传动装置，其中为所述两台驱动马达（24、26）分配了一个方向阀（82）。

4.按权利要求1或2所述的方向阀，其中为每台驱动马达（24、26）分配了一个方向阀（82a、82b）。

5.按权利要求4所述的传动装置，其中排出管路（96a、96b）由所述方向阀（82a、82b）通过压力补偿孔板（20）进行了液压连接。

6.按前述权利要求中任一项所述的传动装置，其中所述方向阀（82）能够通过所述控制单元（38）来调节。

7.按前述权利要求中任一项所述的传动装置，其中为每台传动装置（24、26）分配了一个调整机构（34、36）。

8.按前述权利要求中任一项所述的传动装置，其中所述调整机构是电子的调整机构或者机械的调整机构，所述调整机构的调节通过传感器（118）来检测并且能够转换为用于所述控制单元（38）的控制信号。

9.按前述权利要求中任一项所述的传动装置，其中所述驱动马达（24、26）在基本调节中调节到最大的输送量。

10.按前述权利要求中任一项所述的传动装置，具有用于对所述驱动马达（24、26）的转速进行检测的传感器。

11.按前述权利要求中任一项所述的传动装置，其中移动控制块（28）的方向阀组（48）中的方向阀（82）构造用于向多个液压的负载供给压力介质，其中为所述传动装置和多个负载分配了一台共同的泵（26）。

12.用于控制尤其按前述权利要求中任一项所述的传动装置的方法，该方法具有以下步骤：

-通过调整机构（34、36）来调节用于驱动马达（24、26）的额定值；

-从所述额定值中产生用于至少一个能够连续调节的方向阀（82）的调节信号并且按照这些调节信号来调节所述方向阀（82）；

-求得所述驱动马达（24、26）的额定转速比；

-将实际转速比与所述额定转速比进行比较并且

-通过所述控制单元（38）来调节所述驱动马达（24、26）直至达到所述额定转速比。

13.按权利要求12所述的方法，其中所述转速比处于-1到+1的范围内。

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