CN103261706B - 液压驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于液压负载或者用于液压系统的液压驱动装置，所述液压驱动装置具有排挤量可变的泵和控制器，所述泵与优选转速可变的驱动马达机械地耦接，所述控制器用于调整至少所述泵的冲程容量并且可选地调整所述驱动马达的转速。根据本发明设置有转矩检测装置或者转矩确定装置，所述转矩检测装置或者转矩确定装置检测或者计算所述驱动马达的当前输出转矩，其中据此将所述泵的冲程容量调整到一值上，在所述值的情况下所述当前输出转矩等于或者小于调整的最大值。

Description

液压驱动装置

技术领域

本发明涉及一种用于液压负载的液压驱动装置。

背景技术

由现有技术根据文献EP 1 387 090 A2已知这种类型的液压驱动装置。这种液压驱动装置规定了转速可变的电动马达的结构，所述转速可变的电动马达在这种情况下驱动两个定量泵。所述泵中的至少一个泵根据当前负载压力能够接通/断开，其方式为将优选具有较大的冲程容量的泵可选地切换到循环运转（Umlauf）。以这种方式能够以相对小的转矩设计马达驱动装置。

文献EP 0 805 922 B1公开了一种飞机的液压泵控制系统，所述液压泵控制系统使用排挤量可变的液压泵，所述排挤量可变的液压泵由转速可变的电动马达驱动。在此调节马达的转速，使得其在系统要求降低时的减小率小于其在系统要求升高时的增大率。这意味着，例如在需求压力降低时首先减小泵的冲程容量，反之在需求压力升高时首先增大马达转速。

作为其他现有技术由文献EP 464 286 B1同样已知一种电动-液压的驱动单元。所述驱动单元使用能够转速可变地运行的电动马达用于驱动调整泵。在此借助弹簧将所述调整泵调整到具有最大的冲程容量的位置上，当液压系统中的压力上升超过确定的压力值时，将所述调整泵从所述位置朝向最小冲程容量调整。

最后，文献DE 10 2007 007 005 A1公开了一种具有排挤量可变的泵的电动-液压控制设备，所述电动液压控制设备由转速可变的电动马达驱动。为了控制所述泵设置有两点调节器（Zweipunktregler），所述两点调节器将所述泵切换到最大的或者最小的输送位置上，更确切地说根据超出压力阈值的状态或者低于压力阈值的状态将所述泵切换到最大的或者最小的输送位置上。

发明内容

基于以上提到的现有技术，本发明的任务在于提供一种用于液压系统的液压驱动装置，所述液压驱动装置至少由排挤量可变的（冲程容量可变的）压力介质源（液压泵）和转速可变的驱动马达组成，其中所述驱动装置具有相对于现有技术改进的特性。其目标在于，成本低廉地制造液压驱动装置。另一个目标在于，减小调节技术的花费。最后本发明的目标在于，按照"轻量化紧凑型（downsizing）"的设计原理尤其是在功率方面使驱动马达减小，而不会危害后置的液压系统的功能安全。

所提出的任务通过根据本发明的液压驱动装置来解决。本发明的有利的设计方案由下文中的技术方案给出。

因此，本发明涉及一种用于一个/多个负载或者用于液压系统的液压驱动装置，所述液压驱动装置具有排挤量可变的泵和控制器，所述泵与转速可变的驱动马达机械地耦接，并且所述控制器用于调整泵的冲程容量。根据本发明对所述泵进行转矩调节。这就是说，为了驱动所述泵不应超过确定的转矩。只要由系统压力与冲程容量（被描述为所述泵每转所要求的压力介质量）的乘积得出的转矩即使在最大冲程容量时也低于确定的转矩，那么转矩调节就不介入。如果由负载确定的或者在加速过程中并且在止挡处有负载时通过压力阀能够预先设定的压力如此高，从而使得压力与冲程容量的乘积达到预先设定的值，那么将所述泵朝向较小的冲程容量调整。所述压力与冲程容量的乘积保持至少近似地恒定。

在这种情况下能够使用具有相对小的最大转矩的驱动马达，由此所述驱动装置整体上变得更成本低廉并且其运行由于马达减小的功率消耗也变得更经济。

在此，对于概念"转矩检验装置/或者转矩确定装置"应设定为每个适合于推导出驱动马达的当前转矩负载的装置。所述装置例如能够是定位在驱动马达或者其从动轴上的转矩传感器或者测量所述马达的当前电流消耗并且由此确定输出的转矩的电流测量器。也存在以下方案，检测置于所述泵后面的液压系统中的当前压力并且控制地或者调节地调整冲程容量，从而使得所述冲程容量不超过预先设定的最大转矩。

特别有利的是，将对于调整泵而言公知的转矩调节器作为“转矩检验装置/或者转矩确定装置”，其中对调节阀的阀活塞沿一个调整方向由预先确定最大力矩的弹簧力进行加载并且沿另一个调整方向由在摇杆上由泵压力加载的活塞的、根据冲程容量的作用点（Angriffpunkt）得出的力进行加载。

所述驱动马达是转速可变的。据此如果减小所述泵的冲程容量，以限定马达上所需要的转矩，则导致一个或者多个负载（例如升降缸）的液压引起的运动变慢。如果要维持所述运动，可以在泵的冲程容量减小时提高驱动马达的转速，由此由摆回的泵产生的体积流量根据转速再次增大，而不增加输出转矩。

然而如果当压力升高时液压的负载位于止挡处，则仅保持一压力，从而不提高、相反更确切地说降低驱动马达的转速。

通过直接/间接地根据转矩调节压力介质源，能够将马达的功率消耗保持在基本上（近似）恒定的值之下，从而使得所述马达能够在其最大可能的功率输出方面较小地设计。

附图说明

接下来借助优选的实施例参照附图对本发明进行详细解释。

图1在此对照地示出了：

-根据现有技术的、具有两个单独驱动的较小冲程容量的泵的液压驱动装置；

-根据现有技术的、具有持久的并且可接通的定量泵的液压驱动装置；以及

-根据本发明的优选的实施例的、具有转矩控制的排挤量可变的泵以及转速可变的驱动马达的液压驱动装置；并且

图2示出了液压调节器/控制器用于

-压力介质源、尤其是

-根据本发明的排挤量可变的泵。

具体实施方式

根据所附图1在左边的示图中示出了一种已经已知的液压驱动装置，所述液压驱动装置使用两个独立驱动的定量泵。因此每个泵由自己的、必要时转速可变的马达驱动。这种构造是相对复杂并且昂贵的。此外存在较大的空间需求，由此这种技术方案更确切地说是不经济的。

根据附图中中间的示图同样已知的液压驱动装置提供了一种改进方案。这种驱动装置同样使用两个定量泵，但所述定量泵由唯一的马达共同驱动。所述定量泵其中之一能够通过阀、在此例如具有打开位置和闭锁位置的二位二通切换阀可选地直接切换到储箱上，由此所述泵由后置的液压系统采用。以这种方式能够卸载马达。

与此相对，根据附图中右边的示图示出了根据本发明的液压驱动装置1。

因此，仅设置唯一的泵2，所述泵构造为排挤量可变。例如所述泵2能够构造为斜盘泵，其斜盘斜度能够连续地或者逐步地改变。泵2在输出侧联接到液压系统4上，例如由操纵阀6组成，通过所述操纵阀能够操纵负载8、在此为活塞-气缸单元。

所述唯一的排挤量可变的泵2由唯一的、优选转速可变的驱动马达10、例如电动马达运行，所述驱动马达通过驱动轴与泵2机械地耦接。

最后，设置用于驱动马达10的控制单元11，在此至少一个转矩传感器和系统压力传感器以及转速传感器和用于检测泵2的当前调整的冲程容量（斜盘斜度）的传感器（未示出所有传感器）联接到所述控制单元上。在此对控制单元11进行编程或者能够进行编程，从而使得所述液压驱动装置1构建并且保持能够预先确定的（能够给出的）负载压力或者系统压力。

根据本发明，使用具有相对小的功率的驱动马达10，所述驱动马达仅能够实现小的最大输出转矩。因此在达到该最大输出转矩或者已经低于该最大输出转矩时，例如在液压系统中的压力升高的情况下回退（zurückfahren）排挤量可变的泵2，也就是减小其输送容量，由此降低驱动马达10的当前输出转矩。以这种方式能够调整所述泵2或者其冲程容量，从而与后置的液压系统中的压力状态无关地使得马达10的当前输出转矩不超过最大转矩值或者保持低于所述最大转矩值。在有利的情况下，所述输出转矩能够基本上保持恒定。也就是说，适用等式P×V=常量=T，其中

P：液压系统中的实际压力；

V：泵的实际冲程容量；

T：马达的实际输出转矩。

如果以这种方式回退泵2的输送容量，则施加在负载上的液压压力由此降低或者负载的液压激活的运动变慢。为了避免这一点，根据本发明的优选的实施例可选地规定，转速可变地构造驱动马达10。因此，在泵2的输送容量减小时为了保持输出转矩恒定可以提高马达10的转速，以保持所要求的当前负载压力或者为此负载运动速度。

关于这种压力介质源或者排挤量可变的泵2的操控参见按照图2的线路图，所述线路图示出了根据本发明的压力介质泵的示图。其中在壳体12中可看出具有柱形滚筒40、驱动轴22、斜盘43、限定调整腔室101的摆出活塞75、在摆出活塞75上的复位弹簧85以及限定调整腔室102的摆入活塞76的液压驱动装置。高压通道103以及低压通道或者吸入通道104在壳体12中延伸。所述调整腔室101通过通道105持续地与高压通道103连接。调节阀80构造到壳体12上。该调节阀由力矩调节部件阀106与压力调节部件阀107构成，所述压力调节部件阀在静止位置中通过第一入口以及其调节出口将力矩调节部件阀106的调节出口到控制管路108接通，所述控制管路通向摆入活塞76处的调整腔室102。压力调节部件阀107的第二入口与高压通道103连接。同样力矩调节部件阀106的入口与高压通道103连接，而力矩调节部件阀106的第二入口相对于壳体12的、具有储箱压力的内部是敞开的。压力调节部件阀107的调节活塞在缩小斜盘43的摆动角的意义上由高压管路103中的压力加载并且反向于可调整的弹簧加载。

在阀80的壳体95中支承有双臂的摇杆115，在所述摇杆上在回退元件（Rückführelement）的壳体中引导的并且通过通道105、调整腔室101和在摆出活塞75中的孔92以高压通道103中的压力加载的活塞116作用到其中一个摇杆臂上。作用点的移开利用斜盘43的摆动角来改变。所述摇杆115的另一个臂位于力矩调节部件阀106的调节活塞的端部与至少近似对置地作用在所述摇杆臂上的、能够调整的弹簧117之间。此外，对所述力矩调节部件阀106的调节活塞朝向摇杆臂由可调整的弹簧118进行加载。所述弹簧117和比弹簧117更弱地调整的弹簧118沿一个方向在摇杆115上形成固定的转矩。在通道103中的高压借助活塞116的作用面在摇杆115上形成转矩，所述转矩与固定的转矩相反地指向并且取决于摆出活塞75的位置或者通常取决于斜盘43的摆动角。在压力给定的情况下，仅能够在摆动角确定时使由两个弹簧形成的转矩保持平衡。在所述平衡紊乱的情况下，通过改变压力使得力矩调节部件阀106的阀活塞从其调节位置运动，从而使得压力介质能够流向所述调整腔室102或者压力介质能够从所述调整腔室102中流出，直到达到另一摆动角，在此再次形成了摇杆115上的转矩之间的平衡。

因此，如果提高液压系统压力进而提高管路103中的压力，那么根据图2向右拉动转矩调节阀106的阀活塞，由此所述系统压力通过管路108施加到摆入活塞76上。这由此减小斜盘43的斜度直到摇杆臂115上出现转矩平衡。作用到轴22上的由所述马达输出的驱动转矩因此能够保持恒定。

Claims (4)

1.一种用于液压负载（8）的液压驱动装置，所述液压驱动装置具有排挤量可变的泵（2）和控制器（12），所述泵与转速可变的电动马达（10）机械地耦接，所述控制器用于调整所述泵（2）的冲程容量，其特征在于，对所述泵（2）进行转矩调节，也就是说，为了驱动所述泵不应超过预先确定的转矩，其中只要由系统压力与冲程容量的乘积得出的转矩即使在最大冲程容量时也低于预先确定的转矩，那么转矩调节就不介入；如果所述系统压力如此高，从而使得所述系统压力与冲程容量的乘积达到预先设定的值，那么将所述泵朝向较小的冲程容量调整。

2.按权利要求1所述的液压驱动装置，其特征在于用于检测当前的系统压力的压力检测装置或者压力确定装置，其中如此调整所述泵（2），即适用等式T=常量=P×V，其中T=所述电动马达的预先确定的输出转矩值，P=系统压力，并且V=所述泵的冲程容量。

3.按权利要求2所述的液压驱动装置，其特征在于，所述泵（2）配备有机械-液压转矩调节器（106）。

4.按权利要求1至3中任一项所述的液压驱动装置，其特征在于，根据所述泵（2）的当前冲程容量调整所述电动马达（10）的转速，从而获得所述液压负载的预先确定的运动速度。