CN116234983A - 用于控制压泵或液压马达的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制液压泵(12)的装置(10)，其包括：液压流体储存器(18)；具有输入口(20)和输出口(22)的液压泵(12)；调节单元(27)；其与所述液压泵(12)共同作用，并且通过所述调节单元可以改变所述液压泵(12)的输送量，所述调节单元布置在与高压管线(26)连接的高压次级管线(36)中；高压座阀(40)，其布置在所述高压次级管线(36)中并且与所述调节单元(27)共同作用；传感器(44)，利用所述传感器可以检测可以被所述液压泵(12)的输送量影响的至少一个特性参数的实际值；调整元件(46)，通过所述调整元件可以指定所述特性参数的目标值；以及控制装置(42)，其与所述传感器(44)和所述调整元件(46)共同作用，使得所述高压座阀(40)可以在考虑到由所述传感器(44)检测到的实际值和由所述控制元件(46)指定的目标值的情况下启动。此外，本发明涉及一种用于调节液压马达(66)的装置。

Description

用于控制压泵或液压马达的装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制液压泵或液压马达的装置。

背景技术

液压泵在许多技术应用中被用于将液压流体、尤其是液压油从液压流体储存器输送到消耗器。消耗器例如可以是液压缸，由于液压流体的输送以及相关液压系统和/或布置在其中的消耗器所带来的阻力，在液压缸中压力积聚，该压力可以转换为运动或力。这种部件可以例如是挖掘机的臂。所述挖掘机的相应操作杆由挖掘机驾驶员操作，因此指定了特定的目标值，例如液压缸中的体积流量。因此所述操作杆用作调整元件，通过该调整元件改变液压泵的输送量。

从现有技术中已知的用于控制液压泵的控制器在许多情况下通过调节缸和隔膜、弹簧、节流阀和阀的相应构造的组合来改变输送量，其又通过来自相关液压系统的压力反馈被动地进行预控制。这种控制器例如由DE 24 13 295 A1已知。对于轴向柱塞泵，改变输送量也称为改变摆动角度。

由于现有技术中已知的控制器具有隔膜、弹簧、节流阀和阀的特定组合，这些控制器将特定的控制任务与特定的控制特性相对应，这些控制特性在消耗器的操作期间只能在有限程度上改变。例如，如果要改变该控制特性，必须例如手动对弹簧或弹簧组件进一步施加预张紧，或用具有不同弹簧特性的弹簧代替。这同样适用于相关控制器或液压系统的其他液压部件。

具有电比例控制轴的控制器在现有技术中也是已知的，并且与先前描述的控制器相比，部分具有一定的灵活性，然而现有技术已知的控制器的灵活性仍有不足之处。此外，在许多情况下，所使用的阀设计为滑阀或活塞阀，由于原理原因，这些阀门存在一定的泄漏。这种泄漏导致该液压系统内的压力损失，以及随之而来的液压系统操作的效率降低。

对于其他的相关现有技术，请参考DE 36 44 736 A1，EP 3 308 236 A1，DE 102014 207 958 A1，DE 10 2011 120 767 A1，DE 20 2009 013 507 U1，DE 10 2018 003728 A1和DE 10 2012 006 219 A1。

发明内容

本发明的实施例或方案的目的在于提出一种用于控制液压泵或液压马达的装置，利用所述装置可以用简单且构造相同的部件灵活地实现不同的控制目的，而不需要对液压部件进行重大调整。此外，所述装置中的泄漏将大大减少，从而提高控制的动态性和效率。

所述目的通过权利要求1、7、10和11中指定的特征来实现。有利的实施例是从属权利要求的主题。

本发明的实施例涉及一种用于控制液压泵的装置，其包括：

-液压流体储存器，

-具有输入口和输出口的液压泵，其中

ο输入口通过第一低压管线连接到液压流体储存器，

ο输出口连接到可与消耗器相连的高压管线，

-调节单元，其与液压泵相互作用，通过所述调节单元可以改变液压泵的输送量，其中所述调节单元布置在连接到高压管线的高压次级管线中，

-高压座阀，其布置在所述高压次级管线中并与所述调节单元相互作用，

-传感器，利用所述传感器可以检测可以被液压泵的输送量影响的至少一个特性参数的实际值，

-调整元件，其指定目标值，以及

-控制装置，所述控制装置与所述传感器和所述调整元件相互作用，使得所述高压座阀能够在考虑到由所述传感器检测到的实际值和由所述调整元件指定的目标值的情况下启动。

算法可以存储在控制装置中，利用算法可以映射不同的控制任务和控制特性。例如控制装置可以设计成，使得可以模拟经典控制器，例如具有和不具有固定值控制的PI控制器或PID控制器。为了实现特定的控制特性，仅需相应地设置控制装置。根据应用，可以在操作期间以适当的方式选择期望的控制特性。无需更换液压部件。因此本发明的用于控制液压泵的装置具有最大程度的灵活性。

根据建议，液压泵的输送量随着高压座阀的相应启动而改变，从而以液压的方式改变。液压泵的驱动马达(Antriebsmotor)的转速没有针对性的变化，但驱动转速可能因负载而变化，这不会对液压系统的功能产生不利影响。这导致这样的优点：可以使用相对简单的驱动马达，所述驱动马达可以在没有转速控制的情况下操作。例如，可以使用内燃机(Verbrennungsmotoren)，所述内燃机可以在其最佳转速范围内持续运行，从而可以经济地运行。不需要昂贵的驱动马达、例如速度可控制的伺服马达。然而，根据应用的要求，变速马达也可以用于添加另一个控制变量以利用控制的特性。

液压泵可以具有任意数量的活塞。所提出的装置对所有活塞均起作用。不进行单个活塞的单独控制，因此所提出的装置在设计和控制技术方面可以保持简单。

根据进一步改进的实施例，所述调节单元包括调节缸或设计为调节缸，其中

-所述活塞可滑动地安装在所述调节缸中，

-所述活塞将所述调节缸分成第一压力室和第二压力室，

-所述第一压力室通过高压次级管线和工作管线连接到高压管线，

-所述第二压力室通过第二低压管线连接到液压流体储存器，以及

-活塞通过复位弹簧和/或对顶活塞相对于所述第一压力室预张紧。

高压座阀连接高压次级管线和工作管线，其中工作管线布置在所述高压座阀的下游。由于操作所述高压座阀，所述工作管线中的压力水平可能受到影响。

使用调节缸作为调节单元在技术上以相对简单的方式实现，并且已经被证明是可靠的。

根据另一实施例，在高压座阀和调节单元之间，次级低压管线可以从高压次级管线分支出并通向第二低压管线，并且固定或可变的低压节流阀可以布置在所述次级低压管线中。术语“节流阀”应在下文中理解为包括相关管线中的每个横截面变窄处。也可以称作“喷嘴(Verdüsung)”或隔膜。所述节流阀可以设计为固定的或可变的。可变的节流阀被理解为与固定的节流阀相比，横截面变窄处可以改变。例如，可变的节流阀可以指定两个或更多个彼此不同的横截面变窄处，例如可以由用户通过转动手轮进行选择。选择也可以在伺服马达或电磁体的支持下进行，所述伺服马达或电磁体由用户相应地操作。然而，这种电操作也可以由控制装置启动并因此集成到控制器中。

如果被设计为调节缸的调节单元和活塞彼此完全无泄漏地相互作用，则一旦在第一压力室中建立压力就不再降低。调节缸会保持在某个位置，以便液压泵的输送量不能再改变。如上所述，这是纯粹的理论考虑，因为活塞和调节缸原则上总是有一定的泄漏，因此总是有一定体积的液压流体从第一压力室流到第二压力室。因此，一定的泄漏是装置正常运行的先决条件。然而，这也可能因泄漏导致压力损失并因此导致本装置操作效率降低。在这方面，目的是尽量减少泄漏，这可以通过提高活塞和调节缸的制造精度来实现。然而，残余泄漏将始终存在。然而，泄漏越低，所述第一压力室中的压力下降得越慢，这会对控制的动态性产生负面影响。利用布置在次级低压管线中的低压节流阀，除了所述第一压力室和所述第二压力室之间的泄漏之外，还产生了另一种方式，通过这种方式可以降低第一压力室中的压力。这增加了控制的动态性。

在另一实施例中，在高压座阀和调节单元之间，次级低压管线可以从高压次级管线分支出并通向第二低压管线，并且低压座阀可以布置在次级低压管线中，考虑到由传感器检测到的实际值和由调整元件指定的目标值，所述低压座阀可以通过控制装置来启动。所述实施例与先前讨论的实施例的不同之处仅在于使用低压座阀代替低压节流阀。虽然节流阀不能或几乎不能集成到控制回路中，因为节流阀是被动元件，但低压座阀可以很好地集成到控制回路中。在这方面，可以在使用低压次级管线的情况下非常精确地选择压力下降。与低压节流阀相比，控制的动态性和精度都可以明显提高。

在另一实施例中，高压座阀可以设计为具有集成的压力限制的座阀。在该实施例中，压力限制功能被集成到高压座阀中。当液压系统中、特别是消耗器中的压力升高到一定值以上时，所述高压座阀将独立于由控制装置引起的任何操作而打开。因此，可以确保液压泵枢转回来并且液压系统中的压力不能超过特定值，而与控制装置功能性无关。这将保护液压系统的部件。

在另一个实施例中，高压次级管线可以具有旁通管线，通过所述旁通管线绕过所述高压座阀。此外，可以在所述旁通管线中布置限压阀。所述限压阀可以例如实施为弹簧加载的止回阀。以此方式还实现了压力限制功能，作为具有集成的压力限制功能的座阀的替代方案或附加方案，还可以设置这种压力限制功能。所述限压阀都能防止压力升高到特定值以上，无论高压座阀的功能性及其切换状态如何。在此应指出，在本公开的范围内，术语“限压阀”与常用的定义不同，根据常用的定义，限压阀直接连接到液压储存器。然而，除了所提出的限压阀的布置之外，与根据常规定义的限压阀在功能上没有区别。替代地，在这方面也可以提及压力相关的切换阀。

本发明的实施例涉及一种用于控制液压泵的装置，其包括：

-液压流体储存器，

-具有输入口和输出口的液压泵，其中

ο所述输入口通过第一低压管线连接到所述液压流体储存器，

ο所述输出口连接到可以与消耗器相连的高压管线，

-调节单元，其与液压泵相互作用，通过所述调节单元可以改变液压泵的输送量，其中所述调节单元布置在连接到所述高压管线的高压次级管线中，

-低压次级管线，其从所述高压次级管线分支出来，

-低压座阀，其布置在所述次级低压管线中并与所述调节单元相互作用，

-传感器，利用所述传感器可以检测被液压泵输送量影响的至少一个特性参数的实际值，

-调整元件，其可以指定目标值，以及

-控制装置，其与所述传感器和所述调整元件相互作用，使得所述低压座阀能够在考虑到所述传感器检测到的实际值和所述调整元件指定的目标值的情况下启动。

在这个实施例中，装置不包括高压座阀，而是包括低压座阀。因此在第一压力室中始终设置这也用于消耗器的压力水平。液压泵的输送量主要受到低压座阀的控制影响。

根据进一步改进的实施例，调节单元包括调节缸或设计为调节缸，其中

-所述活塞可滑动地安装在调节缸中，

-所述活塞将所述调节缸分成第一压力室和第二压力室，

-所述第一压力室通过高压次级管线和工作管线连接到高压管线，

-所述第二压力室通过第二低压管线连接到液压流体储存器，以及

-所述活塞通过复位弹簧和/或对顶活塞相对于第一压力室预张紧。

使用调节缸作为调节单元在技术上以相对简单的方式实现，并且已经被证明是可靠的。

在另一种实施例中可以规定，在高压次级管线中布置固定或可变的高压节流阀。在这种情况下，第一压力室中的压力并不自动地与消耗器上的压力相同，而是降低的压力水平取决于系统状态。调节缸的压力负载相应地较低。

本发明的实施例涉及一种用于控制液压马达的装置，其包括：

-液压流体压力储存器，

-具有输入和输出的液压马达，其中

ο所述输入口通过高压管线连接到所述液压流体压力储存器，

ο所述输出口通过回流管线连接到所述液压流体储存器，

-调节单元，其与所述液压马达相互作用，通过所述调节单元可以改变待由所述液压马达接收的每转进液量，

-高压座阀，其布置在所述高压次级管线中并与所述调节单元相互作用，

-传感器，利用所述传感器可以检测被待由所述液压马达接收的每转进液量影响的至少一个特性参数的实际值，

-调整元件，其可指定目标值，以及

-控制装置，其与所述传感器和所述调整元件相互作用，使得所述高压座阀能够在考虑到由所述传感器检测到的实际值和由所述调整元件指定的目标值的情况下启动。

液压马达的每转进液量类似于液压泵的输送量。每转进液量可以影响液压马达提供的功率或扭矩。

本发明的实施方式涉及一种用于控制液压马达的装置，其包括：

-液压流体压力储存器，

-具有输入口和输出口的液压马达，其中

ο所述输入口通过高压管线连接到液压流体压力储存器，

ο所述输出口通过回流管线连接到液压流体储存器，

-调节单元，其与所述液压马达相互作用，通过所述调节单元可以改变待由所述液压马达接收的每转进液量，所述调节单元布置在连接到高压管线的高压次级管线中，

-低压座阀，其布置在所述次级低压管线中并与所述调节单元相互作用，

-传感器，利用所述传感器可以检测可以被待由液压马达接收的每转进液量影响并且与消耗器相关的至少一个测量单元的实际值，

-调整元件，其可指定特性目标值，以及

-控制装置，其与所述传感器和所述调整元件相互作用，使得所述低压座阀能够在考虑到所述传感器检测到的实际值和所述调整元件指定的目标值的情况下启动。

利用所提出的用于控制液压马达的装置可以实现的技术效果和优点对应于针对本发明的用于控制液压泵的装置所讨论的那些效果和优点。总之应当注意，一方面与现有技术已知的控制器相比，所述装置内的泄漏可以明显减少，从而提高了控制的效率和动态性。另一方面，在不改变所述装置的液压部件的情况下，可以灵活且快速地实现不同的控制任务和控制特性。此外，在控制过程中可以考虑各种参数，从而提高控制的准确性。这些参数可以通过其他传感器检测。

根据本发明的另一实施方式，

-高压座阀设计成高压数字座阀和/或

-低压座阀设计成低压数字座阀和/或

-具有集成的压力限制功能的高压座阀设计成具有集成的压力控制功能的高压数字座阀。

数字座阀特别具有以下特点：它们在关闭状态下完全或几乎完全无泄漏，因此在关闭状态时，它们在本申请的装置中不造成或几乎不造成泄漏，因此与常规标准控制器相比，它们在打开的切换状态下具有更大的打开横截面。因此，可以改进控制的动态性和效率。改进的动态性导致相关的调整元件的更好响应行为，并增加了易用性。数字座阀不仅具有两种切换状态(打开和关闭)，而且还可以用于通过控制单元的电子设备的相应的控制来配量。此外，它们的切换时间非常短，仅为5毫秒或更短。流过相关的数字座阀的液压流体的体积流量可以通过打开和关闭的频率进行非常精确的调节。除了上述脉宽调制之外，还存在其他控制变型，例如频率调制或其组合。

此外，数字座阀可以通过控制装置操作，所述控制装置可以包括功率电子设备。所述控制装置能够在操作数字座阀时考虑多个参数，以将特性参数的实际值(例如液压流体的体积流量)尽可能精确地调节到由调整元件指定的目标值。可以使用传感器检测实际值。所述调整元件可以例如设计为挖掘机的操作杆。与现有技术中已知的控制器相比，所述控制器得到明显改进。

如上所述，根据实施例可以使用无泄漏调节缸。技术上，通过在活塞上布置相应的密封件，其将活塞相对于调节缸密封，由此可以提供至少几乎无泄漏的调节缸。还如上所述，在本申请的装置的操作过程中与泄漏相关联的压力损失可以明显地减少或消除，从而提高效率。然而，密封件增加所述调节缸中的摩擦力，这意味着必须克服所述密封件的摩擦力才能滑动活塞。这可能导致延迟响应行为。为了抵消这种情况，数字座阀可以由控制装置通过所谓的“增压和保持”策略来操作。时钟控制导致第一压力室和第二压力室中的脉冲形的压力增加，这使得即使发生静/滑动摩擦(粘滑效应)也能精确调整活塞。

在本发明的进一步的方案中，可以使用压力传感器来检测工作管线中存在的压力，其中压力传感器与控制装置相互作用，使得高压座阀和/或低压座阀可以在考虑到由压力传感器检测到的压力的情况下启动。因此，工作管线中的压力可以作为的附加值被包括在系统控制中。在工作管线中检测到的压力对应于调节单元中存在的压力。通过将工作管线中的压力包括在控制中，调节单元可以更直接地受到控制装置的影响。调节单元通常调节液压泵的输送量或液压马达的每转进液量。如果液压泵或液压马达的其他参数已知，则可以通过本申请进一步的方案的装置将任何输送量施用

于液压泵或将任何每转进液量施用于液压马达。因此，液压泵的液压功率可以调节为驱动马达的功率。如果所述装置被设计用于控制液压马达，则液压马达的液压功率可以调整为从轴获取的功率。

控制装置可以被设计成基于由压力传感器检测到的压力来确定调节单元的位置，其中高压座阀和/或低压座阀可以在考虑由控制装置确定的调节单元的位置的情况下启动。如果调节单元设计为调节缸，则调节单元的位置优选地由活塞在调节缸中的位置来描述。也可以通过活塞的位置确定液压泵或液压马达的枢转角度。通过这样的布置，因此可以在没有枢转角传感器可用的情况下确定枢转角度。这使得制造液压泵或液压马达更简单。此外，可以实现枢转角度的主动影响。

根据本发明的进一步的方案，高压座阀和/或低压座阀可以由控制装置基于启动值来启动。在这种情况下，启动值的参考值可以存储在控制装置中，所述参考值取决于可被液压泵的输送量影响或被待由液压马达接收的每转进液量影响的特性参数的实际值。所述控制装置优选地被设计成检测与所述特性参数的实际值相对应的所述启动值的实际值，并且根据所述启动值的实际值与和所述特性参数的实际值相关的启动值的参考值的比较来确定液压泵或液压马达的状态特征值。本发明的这种进一步的方案的特别的优点在于，不需要进一步的部件来实施，而只有控制装置必须以相应的方式进行适配。

一种用于控制液压马达的液压泵的方法，其中所述高压座阀和/或低压座阀可以通过启动值来启动，所述方法包括以下步骤：

-检测可以被液压泵的流量或待由液压马达接收的每转进液量影响的至少一个特性参数的实际值，

-检测启动值的相应的实际值，

-通过将启动值的实际值与和特性参数的实际值相关联的启动值的参考值进行比较，确定液压泵或液压马达的状态特征值。

如前所述，特性参数可以是液压流体的体积流量。启动值可以由控制电流的强度和/或高压座阀和/或低压座阀的控制时间或其启动频率和/或周期时间来确定。通常控制电流具有周期性过程，其中控制电流的强度在周期内变化。控制电流的通常可以打开阀门的强度的持续时间在这里和下文中被称为驱动持续时间。在控制装置中可以存储例如体积流量与控制电流的强度和/或驱动持续时间之间的参考关系，从而对于特定体积流量可以将控制电流和/或驱动持续时间的实际值与相应参考值进行比较。参考关系可以例如以特征曲线或组合特性曲线的形式存储。例如，状态特征值可以以百分比偏差的形式指定。

通常，液压泵或液压马达的泄漏量随着磨损的增加而增加。为了在液压泵的情况下实现相同的有效输送量或在液压马达的情况下实现相同的机械功率，必须例如更频繁或更进一步地打开高压座阀。在此方面，根据状态特征值可以对液压泵或液压马达的磨损状态进行说明。

附图说明

下面将参考附图更详细地解释本发明的示例性实施例。在图中示出

图1为所提出的用于控制具有高压座阀的液压泵的装置的第一实施例，

图2为所提出的用于控制具有高压座阀和节流阀的液压泵的装置的第二实施例，

图3为所提出的用于控制具有高压座阀和低压座阀的液压泵的装置的第三实施例，

图4为所提出的用于控制具有包括压力限制的高压座阀和低压座阀的液压泵的装置的第四实施例，

图5为所提出的用于控制具有包括压力限制的高压座阀和低压座阀的液压泵的装置的第五实施例，

图6为所提出的用于控制具有低压座阀和高压节流阀的液压泵的装置的第六实施例，

图7为所提出的用于控制液压马达的装置的实施例，

图8为调节单元的第二实施例的原理的示意图，

图9为所提出的用于控制具有包括压力限制和压力传感器的高压座阀和低压座阀的液压泵的装置的第七实施例，

图10为用于执行控制液压泵或液压马达的方法的控制装置的实施例的原理的示意图。

具体实施方式

图1中显示了基于原理电路图的所提出的用于控制液压泵12的装置10₁的第一实施例。装置10₁是液压系统14的一部分，利用液压系统可以操作未定义的消耗器16，并且液压系统可以包括未示出的液压部件，例如阀、隔膜等。消耗器16可以例如是液压缸，部件例如建筑机械可以通过该液压缸移动。

装置10₁包括液压流体储存器18，液压流体特别是液压油，可以保持在液压流体储存器中。此外，装置10₁包括液压泵12，液压泵配备有输入口20和输出口22。液压泵12的输入口20通过第一低压管线24连接到液压流体储存器18，从而液压泵12可以从液压流体储存器18吸入液压流体。此外，液压泵12的输出口22通过高压管线26连接到已经提到的消耗器16。结果，由液压泵12吸入的液压流体可以被输送到消耗器16，并且由于来自液压系统或消耗器16的阻力，可以在此建立压力。

此外，装置10₁包括调节单元27，其与液压泵12相互作用，并且可以在结构上集成到液压泵12中。通过调节单元27可以改变液压泵12的输送量，即液压泵12提供的体积流量。在所示的实施例中，调节单元27被设计为调节缸28，利用调节缸可以改变所谓的枢转角度α。枢转角度α可以改变，使得液压泵12的输送量在0％(理论上)和100％之间改变。术语“枢转角度”通常用于轴向柱塞泵，但本装置10₁的使用不限于轴向柱塞泵的控制。调节缸28具有活塞30，活塞可移动地轴向安装在调节缸28中，调节缸28被分为第一压力室32和第二压力室34。第一压力室32通过高压次级管线36或工作管线37连接到高压管线26，而第二压力室34通过具有已经提到的液压流体储存器18的第二低压管线38直接或间接地连接到液压泵12的壳体上。第二低压管线38也可以称为泄漏管线或油箱管线。活塞30通过复位弹簧39相对于第一压力室32预张紧。

此外，在高压次级管线36中布置有高压座阀40，在本实施例中，高压座阀设计为高压数字座阀41，可以通过控制装置42操作，为此使用了电线。通过致动高压座阀40，可以影响高压次级管线36的后续安装部分中的压力水平。高压次级管线36的这一部分在下文中称为工作管线37。

控制装置42又利用电线与至少一个传感器44连接，利用传感器可以确定参数的实际值并将其提供给控制装置42，控制装置42将随着液压泵12的输送量而改变。此外，控制装置42使用电线连接到调整元件46，通过调整元件46可以指定特性参数的目标值。调整元件46例如可以设计为建筑机械的操作杆。

控制装置42还可以通过电线连接到一个或多个另外的传感器48，通过传感器可以检测可以对控制产生影响的参数。当操作高压座阀40时，控制装置42可以考虑参数，以便能够更快地将实际值适配到目标值。传感器44和其他传感器48以及调整元件46以电子形式向控制装置42提供其信号。也可以提供无线连接来代替电线。

所提出的装置10₁以如下方式操作：首先接通液压泵12的驱动马达62，从而启动液压泵12。液压泵12将液压流体从液压流体储存器18输送到消耗器16，在消耗器中由于流体的阻力和输送而建立一定的压力。从高压座阀40前面的流动方向看，高压管线26和高压次级管线36中也存在压力。工作管线37中的压力低于高压次级管线36中的压力，以便在调节单元27内产生力平衡。例如建筑机械的使用者现在可以用调整元件46指定特性参数的特定目标值，目标值可以对应于例如消耗器16中的液压流体的特定体积流量。目标值被馈送到控制装置42。同时，传感器44检测消耗器16或液压系统14中另一适当位置的特性参数的实际值。为了将实际值与目标值匹配，高压座阀40现在由控制装置42致动。如图1所示，高压座阀40是2/2座阀，可以在打开和关闭位置之间移动。此外图1显示了高压座阀40不是电动关闭的，即设计为“常闭”阀。由于高压座阀40被设计为座阀，因此在关闭时不会泄漏。

在下文中，假设高压座阀40最初不由控制装置42致动。因此高压座阀40关闭。在消耗器16中以及因此在高压管线26中以及在高压次级管线36中直至高压座阀40中建立的压力不会传递到第一压力室32。因此，预张紧活塞30的复位弹簧39处于与最小弹簧预张紧相对应的状态。在这种状态下，调节缸28与液压泵12相互作用，使得液压泵占据其最大枢转角度α并且输出其最大输送量。由于消耗器16或液压系统的阻力以及液压流体的进一步输送，消耗器16，高压管线26和高压次级管线36中的压力进一步增加。压力增加由传感器44检测。如果控制装置42确定实际值与目标值不对应，则可以减小液压泵12的输送量。为此，控制装置42打开高压座阀40，使得液压流体可以通过高压座阀40流到第一压力室32。第一压力室32中的容积可以根据打开和关闭高压座阀40的脉冲宽度来调节。由于第一压力室32中的容积增加，压力在那里增加，由此活塞30移动到第二压力室34，复位弹簧39被压缩。由于活塞的运动，枢转角度α和液压泵12的输送量减小。一旦实际值对应于目标值，输送量就不再改变。

如果活塞30将第一压力室32和第二压力室34彼此不泄漏地密封，则活塞的位置将保持不变。这也意味着泵的输送量不能再次增加。然而原则上在第一压力室32和第二压力室34之间总是存在一定的泄漏，使得一定的体积可以从第一压力室32流入第二压力室34。由于这种泄漏，第一压力室32中的液压流体的体积或多或少地迅速减小，因此活塞30从复位弹簧39移回第一压力室32。这种位移导致调节角度的增加，从而导致液压泵12的输送量的增加。这将导致实际值再次偏离目标值。为了抵消这一点，控制装置42打开高压座阀40，使得实际值对应于目标值。

如果建筑机械的使用者例如想要执行更快的汽缸运动，则必须增加液压泵12的输送量。这在图1所示的实施例中仅通过泄漏作用，如前，泄漏允许液压流体从第一压力室32流入第二压力室34。同样如上，复位弹簧39将活塞30复位到第一压力室32，从而增加枢转角度α或输送量。以这种方式，液压泵12可以被相应地控制。在这一点上应该提到的是，通过另外的传感器48，可以将参数并入控制器中，这些参数也对控制器有影响。

在图2中，根据原理切换图还示出了所提出的装置10₂的第二实施例。根据第二实施例的装置10₂的结构对应于图1所示的装置10₁的第一实施例的结构，其中除了高压座阀40和调节缸28之间，还有一条次级低压管线50从高压次级管线36分支出来，并开口到第二低压管线38。低压节流阀52布置在次级低压管线50中。通过次级低压管线50，液压流体可以从第一压力室32流入液压流体储存器18，而不必在活塞30和调节缸28之间流入第二压力室34。因此，调节缸28可以被设计成无泄漏的，这由于原理是不可能的。然而，通过适当的制造精度可以减少泄漏。减少泄漏使液压系统14中的压力损失保持较低，从而提高了液压系统14的工作效率。

如前，为了增加枢转角度α或液压泵12的输送量，活塞30必须朝向第一压力室32移动，其中一定量的液压流体必须从第一压力室32中排出。虽然在所提出的装置10₁的第一实施例(如图1所示)中，液压流体仅保留从第一压力室32到第二压力室34的路径，但第二实施例中的液压流体也可以通过次级低压管线50和低压节流阀52从第一压力室32中排出。因为在第二实施例中，液压流体可以更快地从第一压力室32排出，所以控制变得更动态，从而改善响应行为。

在图3中，根据原理切换图还显示了所提出的装置10₃的第三实施例。根据第三实施例的装置10₃与根据图2所示的第二实施例的装置10₂的大部分相似，但是低压座阀54布置在次级低压管线50中，而不是低压节流阀52中，低压座阀也被设计为低压数字座阀55，并且如高压座阀40一样可以由控制装置42操作。在第三实施例中，从第一压力室32流出的液压流体可以比在第二实施例中更有目的性地受到影响，因为从第一压力室32流出的液压流体的体积流量可以通过相应地启动低压座阀54来指定。如果调整元件46要求增加例如消耗器16中相关特性参数的目标值，则控制装置42可以相应地打开低压座阀54，由此液压泵12的枢转角度α或输送量增加。

图4显示了所提出的装置10₄的第四实施例，基本上对应于根据图3的第三实施例。主要区别在于，高压座阀40被设计为具有集成压力限制的高压座阀56，在这种情况下，被设计为带有集成压力限制功能的高压数字座阀57。因此，高压座阀40具有压力限制功能，压力限制功能可以根据系统指定可变地配置数值。如果消耗器16中的压力以及因此高压管线26和高压次级管线36中直到高压座阀40中的压力超过一定值，则高压座阀40打开，而不管其是否相应地被控制装置42激活。由于高压数字座阀40的打开，液压流体流入第一压力室32，由此活塞30如上移动到第二压力室34，从而液压泵12的枢转角度α或输送量减小。因此，供应管线中的压力不能超过最大泵压力。由此可以避免损坏液压系统14的液压部件。

图5显示了所提出的装置10₅的第五实施例，在很大程度上对应于根据图3的第三实施例。然而，在高压次级管线36中设置有旁通管线58，通过旁通管线58可以绕过高压座阀40。因此液压流体可以通过高压座阀40以及通过旁通管线58流入第一压力室32。限压阀60布置于旁通管线58中。如图4所示的本发明装置10₄的第四实施例，当高压管线26和高压次级管线36中的压力超过一定值时，旁通管线58的限压阀60也打开。同样由于打开限压阀60，液压泵12的枢转角度α和输送量减小，从而液压系统14中的压力受到限制。

图6显示了所提出的装置10₆的第六实施例，其中高压次级管线36直接开口到第一压力室32，而不用将高压座阀40布置在高压次级管线36中。然而，在高压次级管线36中布置有高压节流阀64。在次级低压管线50中布置有低压座阀54，如在上述各个实施例中那样，低压座阀可以由控制装置42操作。根据第六实施例的装置10₆的操作如下：由于将液压流体从液压储存器18输送到消耗器16，在高压次级管线36中施加的压力也在消耗器16中增加。然而，在第一压力室32中，没有施加在高压管线26和消耗器16中施加的压力，而是施加相应地由高压节流阀64降低的压力。而且如已经多次描述的那样，第一压力室32中的减压确保了液压泵12的枢转角度α和输送量的减小。为了增加液压泵12的枢转角度α和输送量，低压座阀54由控制装置42相应地打开。

图7显示了用于控制液压马达66的装置72，其中装置72大体上对应于根据图3所示第三实施例的用于控制液压泵12的装置10₃。然而，在这种情况下，高压管线26不连接到消耗器16，而是连接到液压流体压力储存器74，液压流体在压力储存器中保持一定压力。高压管线26连接到液压马达66的输入口20。液压马达66的输出口22通过回流管线68连接到液压流体储器18。因此，液压流体从液压流体压力储存器74流向液压流体储存器18并流过液压马达66。在流过时驱动轴70，轴也与消耗器76连接。利用轴70传递的功率，消耗器76可以以期望的方式操作。此外，液压马达66或由其发出的功率的控制方式与根据第三实施例的用于控制液压泵12的装置10₃相同。用于控制液压泵12的装置10₁至10₆的所有实施例也可以类似地用作控制液压马达66的装置72。

在所有实施例中，控制装置42可以包括可以用软件操作的功率电子设备。在软件中可以存储模拟不同控制特性的算法。因此控制装置42可以例如作为PI控制器，PID控制器或上述之一与固定值控制组合操作。可以根据控制装置42上的应用来选择不同的控制特性。不需要调整或更换装置10的部件。此外，传感器44和其他传感器48的数量不受限制。由它们测量的测量单位也可以很大程度上自由选择，其中必须确保由传感器44确定的测量单位的唯一限制，这些测量单位实际上也受到液压泵12或液压马达66的影响。

此处应注意，术语“高压管线”，“低压管线”等不应理解为必须始终存在高压或低压。这些术语主要用于区分本装置10和72的相关部件。

图1至图7和图9用虚线显示了高压次级管线36，工作管线37，第二低压管线38，次级低压管线50和旁通管线58。这意在象征这些管线是用于控制液压泵12或液压马达66的控制管线，而不是主要用于向消耗器16供应液压流体。

此外，图1至图7和图9显示了具有和不具有预张紧油箱压力的回路，但所提出的用于控制液压泵12或液压马达66的装置也可用于闭合回路。

图8显示了基于原理示意图的调节单元27的第二实施例。当根据第一实施例的调节单元27的活塞30通过复位弹簧39相对于第一压力室32预张紧时，为此在调节单元27的第二实施例中使用了对顶活塞78，对顶活塞可滑动地安装在反向缸79中。因此即使在较低的压力下也可以提供调节单元27的功能，因此反向缸79的有效表面小于调节缸28的有效表面，例如以1：4的比例执行。对顶活塞78关闭第一反向压力室80。活塞30通过可移动安装的连杆86连接到对顶活塞78，在轴向柱塞泵的示例中，连杆86是枢转支架。如果活塞30由于第一压力室32中的压力增加而移动到第二压力室34，则连杆86将移动传递到对顶活塞78，使得对顶活塞78沿与第一反向压力室80相反的方向移动。其中包含的介质由此被置换，介质可以对应于剩余装置10的液压流体。随着第一反向压力室80主动供应介质，活塞30被移回第一压力室32。

可以想象，对顶活塞78将反向缸79分成已经提到的第一反向压力室80和第二反向压力室82。第一反向压力室80和第二反向压力室82可以集成到装置10中，使得第一反向压力室80和第二反向压力室82中的压力可以针对性改变以实现特定的控制特性。活塞30和对顶活塞78具有一定的面积比，以在相同的压力水平下产生活塞30的优势。对顶活塞78与用于复位活塞30的附加弹簧的组合也是可实现的(未示出)。

图9显示了所提出的装置10₇的第七实施例，基本上对应于根据图3的第四实施例。主要区别在于，工作管线37中存在的压力可以通过压力传感器88检测。压力传感器88与控制装置42相互作用，使得高压座阀40和/或低压座阀54在考虑到由压力传感器88检测到的压力的情况下可以被启动。因此，工作管线37中的压力可以作为系统控制中的附加变量被包括在内。工作管线37中检测的压力对应于施加到调节单元27的压力。通过将工作管线37中的压力包括在控制中，调节单元27可以更直接地受到控制装置42的影响。调节单元27通常调节液压泵12的输送量。如果液压泵的其他参数已知，则可以用液压泵12的进一步的方案的装置压印任何输送量。因此，液压泵12的液压功率可以与驱动马达62的功率相匹配。

控制装置42可以被设计成基于由压力传感器88检测到的压力来确定活塞30在调节缸28中的位置，从而可以考虑到由控制装置42确定的活塞30的位置来启动高压座阀40和/或低压座阀54。活塞30的位置也可用于确定液压泵12的枢转角度α。因此，通过这种布置，可以在没有枢转角传感器的情况下检测枢转角度α。由此可以实现液压泵12的更简单的设计。此外，枢转角度α的主动影响也是可能的。

工作管线37中存在的压力的检测以及压力传感器88与控制装置42的相互作用可以按照上述方式应用于图1、图2和图4至图6所示的实施例。压力传感器88还可以与控制装置42相互作用，使得高压座阀40和/或低压座阀54可以考虑压力传感器88检测到的压力而被启动。

如图7所示，如果装置设计用于控制液压马达66，则可通过压力传感器88以相应方式检测工作管线37中的压力。根据图9中实施例的描述，任何每转进液量都可以压印在液压马达66上。因此，液压马达66的液压功率可以与轴70上消耗的功率相匹配。液压马达66的枢转角度α也可以被相应地检测并受到主动影响。

在上述各实施例中，高压座阀40和/或低压座阀54可通过控制装置42的启动值启动，如图10所示。在这种情况下，启动值的参考值92可以存储在控制装置42中，这取决于可影响液压泵12的输送量或待由液压马达66接收的每转进液量的特性参数的实际值94。控制装置42优选地设计成，检测特性参数的实际值94和启动值的相应实际值90，并根据启动值的实际值90与对属于特性参数实际值94的启动值的参考值92的比较来确定液压泵12或液压马达66的状态特性96。在本发明的这种进一步的方案中特别有利的是，不需要进一步的部件来实现它们，而仅控制装置42必须以相应的方式适配。

一种用于控制液压马达66的液压泵12的方法，其中高压座阀40和/或低压座阀54可以根据启动值启动，包括第一步骤10₁，其中检测至少一个可影响液压泵12的输入量或待由液压马达66接收的每转进液量的特性参数的实际值94。在第二步骤102中还检测与特性参数的实际值相对应的启动值的实际值90，以在第三步骤103中通过将启动值的实际值90与属于特性参数实际值94的启动值的参考值92进行比较来确定液压泵12或液压马达66的状态特征值96。

特性参数可以是液压流体的体积流量。启动值可以由控制电流的强度和/或高压座阀和/或低压座阀的控制时间及其启动频率和/或周期时间形成。在控制装置42中可以存储实际体积流量94a与控制电流的实际强度90a和/或实际驱动持续时间90b之间的参考关系98，从而对于特定的实际体积流量94a的值，可以将控制电流的实际强度90a和/或实际控制时间90b与相应的参考值92进行比较。状态特征值96可以例如以百分比偏差的形式给出。

附图标记列表

10 装置

10₁-10₇ 装置

12 液压泵

14 液压系统

16 消耗器

18 液压储存器

20 输入口

22 输出口

24 第一低压管线

26 高压管线

27 调节单元

28 调节缸

30 活塞

32 第一压力室

34 第二压力室

36 高压次级管线

37 工作管线

38 第二低压管线

39 复位弹簧

40 高压座阀

41 高压数字座阀

42 控制装置

44 传感器

46 调整元件

48 其他传感器

50 次级低压管线

52 低压节流阀

54 低压座阀

55 低压数字座阀

56 具有集成的压力限制的高压座阀

57 具有集成的压力限制的高压数字座阀

58 旁通管线

60 限压阀

62 驱动马达

64 高压节流阀

66 液压马达

68 回流管线

70 轴

72 装置

74 液压压力储存器

76 消耗器

78 对顶活塞

79 反向缸

80 第一反向压力室

82 第二反向压力室

86 连杆

88 压力传感器

90 启动值的实际值

90a 控制电流的实际强度

90b 实际控制时间

92 启动值的参考值

94 特性参数的实际值

94a 实际体积流量

96 状态特征值

98 参考关系

101 第一步骤

102 第二步骤

103 第三步骤

α 枢转角度。

Claims (17)

1.一种用于控制液压泵(12)的装置(10)，其包括：

-液压流体储存器(18)，

-具有输入口(20)和输出口(22)的液压泵(12)，其中

ο所述输入口(20)通过第一低压管线(24)连接到所述液压流体储存器(18)，

ο所述输出口(22)连接到能够与消耗器(16)相连的高压管线(26)，

-调节单元(27)，其与所述液压泵(12)相互作用，通过所述调节单元能够改变所述液压阀(12)的输送量，其中所述调节单元(27)布置在与所述高压管线(26)连接的高压次级管线(36)中，

-高压座阀(40)，其布置于所述高压次级管线(36)中并与所述调节单元(27)相互作用，

-传感器(44)，利用所述传感器能够检测被所述液压泵(12)的输送量影响的至少一个特性参数的实际值，

-调整元件(46)，通过所述调整元件能够指定所述特性参数的目标值，以及

-控制装置(42)，其与所述传感器(44)和所述调整元件(46)相互作用，使得所述高压座阀(40)能够在考虑到所述传感器(44)检测到的实际值和所述调整元件(46)指定的目标值的情况下启动。

2.根据权利要求1所述的装置(10)，

其特征在于，所述调节单元(27)包括调节缸(28)或设计为调节缸(27)，其中

-活塞(30)能够滑动地安装在所述调节缸(28)中，

-所述活塞(30)将所述调节缸(28)分成第一压力室(32)和第二压力室(34)；

-所述第一压力室(32)通过高压次级管线(36)和工作管线(37)连接到所述高压管线(26)，

-所述第二压力室(34)通过第二低压管(38)连接到液压流体储存器(18)，以及

-所述活塞(30)通过复位弹簧(39)和/或对顶活塞(78)相对于所述第一压力室(32)预张紧。

3.根据权利要求1或2所述的装置(10)，

其特征在于，

-在所述高压座阀(40)和所述调节单元(27)之间，次级低压管线(50)从高压次级管线(36)分支出并通向第二低压管线(38)，以及

-在所述次级低压管线(50)中布置固定的或可变的低压节流阀(52)。

4.根据权利要求1或2所述的装置(10)，

其特征在于，

-在所述高压座阀(40)和所述调节单元(27)之间，次级低压管线(50)从所述高压次级管线(36)分支出并通向第二低压管线(38)，以及

-在所述次级低压管线(50)中布置低压座阀，所述低压座阀能够通过所述控制装置(42)在考虑到由所述传感器(44)检测到的实际值和由所述调整元件(46)指定的目标值的情况下启动。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，

其特征在于，所述高压座阀(40)实施为具有集成的压力限制功能的高压座阀(56)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)，

其特征在于，

-所述高压次级管线(36)具有绕过所述高压座阀(40)的旁通管线(58)，以及

-在所述旁通管线(58)中布置限压阀(60)。

7.一种用于控制液压泵(12)的装置(10)，其包括：

-液压流体储存器(18)，

-具有输入口(20)和输出口(22)的液压泵(12)，其中

ο所述输入口(20)通过第一低压管线(24)连接到所述液压流体储存器(18)，

ο所述输出口(22)连接到能够与消耗器(16)相连的高压管线(26)，

-调节单元(27)，其与液压泵(12)相互作用，通过所述调节单元能够改变所述液压阀(12)的输送量，其中所述调节单元(27)布置在与所述高压管线(26)连接的高压次级管线(36)中，

-次级低压管线(50)，其从高压次级管线(36)分支出，

-低压座阀(54)，其布置在所述次级低压管线(50)中并与所述调节单元相互作用，

-传感器(44)，利用所述传感器能够检测被所述液压泵(12)的输送量影响并且与所述消耗器(16)相关的至少一个特性参数的实际值，

-调整元件(46)，通过所述调整元件能够指定所述特性参数的目标值，以及

-控制装置(42)，所述控制装置与所述传感器(44)和所述调整元件(46)相互作用，使得低压座阀能够在考虑到由所述传感器(44)检测到的实际值和由所述调整元件(46)指定的目标值的情况下启动。

8.根据权利要求7所述的装置(10)，

其特征在于，所述调节单元(27)包括调节缸(28)或设计为调节缸(27)，其中，

-活塞(30)可滑动地安装在所述调节缸(28)中，

-所述活塞(30)将所述调节缸(28)分成第一压力室(32)和第二压力室(34)，

-所述第一压力室(32)通过高压次级管线(36)和工作管线(37)连接到所述高压管线(26)，

-所述第二压力室(34)通过第二低压管线(38)连接到液压流体储存器(18)，以及

-所述活塞(30)通过复位弹簧(39)和/或对顶活塞(78)相对于所述第一压力室(32)预张紧。

9.根据权利要求7或8所述的装置(10)，

其特征在于，在所述高压次级管线(36)中布置固定或可变的高压节流阀(64)。

10.一种用于控制液压马达(66)的装置(72)，其包括：

-液压流体压力储存器(74)，

-具有输入口(20)和输出口(22)的液压马达，其中

ο所述输入口(20)通过高压管线(26)连接到所述液压流体压力储存器(74)，

ο所述输出口(22)通过回流管线(68)连接到液压流体储存器(18)，

-调节单元(27)，其与所述液压马达相互作用，通过所述调节单元能够改变待由所述液压马达(66)接收的每转进液量；

-高压座阀(40)，其布置在所述高压次级管线(36)中并与所述调节单元(27)相互作用，

-传感器(44)，利用所述传感器能够检测能够被待由所述液压马达(66)接收的每转进液量影响的至少一个特性参数的实际值，

-调整元件(46)，通过所述调整元件能够指定所述特性参数的目标值，以及

-控制装置(42)，其与所述传感器(44)和所述调整元件(46)相互作用，使得所述高压座阀(40)能够在考虑到所述传感器(44)检测到的实际值和所述调整元件(46)指定的目标值的情况下启动。

11.一种用于控制液压马达(66)的装置(72)，其包括：

-液压流体压力储存器(74)，

-具有输入口(20)和输出口(22)的液压马达，其中

ο所述输入口(20)通过高压管线(26)连接到所述液压流体压力储存器(74)，

ο所述输出口(22)通过回流管线(68)连接到所述液压流体储存器(18)，

-调节单元(27)，其与所述液压马达相互作用，通过所述调节单元能够改变待由所述液压电机(66)接收的每转进液量，其中所述调节单元(27)布置在与所述高压管线(26)连接的高压次级管线(36)中，

-低压座阀(54)，其布置在次级低压管线(50)中并与所述调节单元相互作用，

-传感器(44)，利用所述传感器能够检测能够被待由所述液压马达(66)接收的每转进液量影响的至少一个特性参数的实际值，

-调整元件(46)，通过所述调整元件能够指定所述特性参数的目标值，以及

-控制装置(42)，其与所述传感器(44)和所述调整元件(46)共同作用，使得所述低压座阀(54)在考虑到由所述传感器(44)检测到的实际值和由所述调整元件(46)指定的目标值的情况下启动。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的用于控制液压泵(12)的装置(10)或根据权利要求10或11所述用于控制液压马达(66)的装置，

其特征在于，

-所述高压座阀(40)设计成高压数字座阀(41)和/或

-所述低压座阀(54)设计成低压数字座阀(55)和/或

-具有集成的压力限制功能的所述高压座阀(56)设计成具有集成的压力限制功能的高压数字座阀(57)。

13.根据权利要求1至9和12中任一项所述的用于控制液压泵(12)的装置(10)或根据权利要求10至12中任一项所述的用于控制液压马达(66)的装置(72)，

其特征在于，

通过压力传感器(88)能够检测所述工作管线(37)中存在的压力，其中所述压力传感器(88)与所述控制装置(42)相互作用，使得高压座阀(40)和/或低压座阀(54)能够在考虑到所述压力传感器(88)检测到的压力的情况下启动。

14.根据权利要求13所述的用于控制液压泵(12)的装置(10)或根据权利要求13所述的用于控制液压马达(66)的装置(72)，

其特征在于，

所述控制装置(42)设计成基于由所述压力传感器(88)检测到的压力来确定所述调节单元(27)的位置，其中所述高压座阀(40)和/或所述低压座阀(54)能够在考虑由所述控制装置(42)确定的所述调节装置(27)位置的情况下启动。

15.根据权利要求1至9和12至14中任一项所述的用于控制液压泵(12)的装置(10)或根据权利要求10至14中任一项所述的用于控制液压马达(66)的装置(72)，

其特征在于，

高压座阀(40)和/或低压座阀(54)能够根据启动值由所述控制装置(42)启动，

其中所述启动值的参考值存储在所述控制装置(42)中，所述参考值取决于被所述液压泵(12)的输送量影响或被待由所述液压马达(66)接收的每转进液量影响的特性参数的实际值，以及

其中所述控制装置(42)设计成，检测与所述特性参数的实际值相对应的所述启动值的实际值，并且根据所述启动值的实际值与和所述特性参数的实际值相关联的所述启动值的参考值的比较来确定所述液压泵(12)或所述液压马达(66)的状态特性值。

16.一种用于控制根据权利要求1至9和12至13中任一项所述的液压泵(12)或根据权利要求10至13中任一项所述的液压马达(66)的方法，

其中高压座阀(40)和/或低压座阀(54)能够根据启动值启动，包括以下步骤：

-检测能够被所述液压泵(12)的输送量影响或被待由所述液压马达(66)接收的每转进液量影响的至少一个特性参数的实际值，

-检测所述启动值的相应的实际值，

-通过将所述启动值的实际值与和所述特性参数的实际值相关联的所述启动值的参考值进行比较，确定所述液压泵(12)或所述液压马达(66)的状态特性值。

17.根据权利要求13所述的装置或根据权利要求14所述的方法，

其特征在于，

-所述输送量或所述每转进液量的特性参数，

和/或

-所述启动值由所述高压座阀(40)和/或所述低压座阀(54)的控制电流的强度和/或控制时间，或由其启动频率和/或周期时间形成。

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