CN117377841A - 用于对流体静力的驱动装置进行控制的方法 - Google Patents

用于对流体静力的驱动装置进行控制的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于对驱动装置、尤其行驶驱动装置(1)进行控制的方法，该驱动装置具有至少两个液压机(4、8)，在该液压机中，第一液压机(4)能够与驱动机(2)耦接，并且第二液压机(8)能够与从动装置(14)耦接，并且该液压机一方面通过工作管路(6)并且另一方面与压力介质凹槽(T)在流体方面连接、并且分别设计有能调整到零以及能在零的两侧调整的排出体积(Vgp、Vgm)，其中，该液压机为了进行调整而分别具有能与工作管路(6)并且与低压(T)连接的电动液压的调整单元(24、26)，其中，在该方法中，液压机(4、8)中的一个液压机从泵运行变换到马达运行中，并且液压机(4、8)中的其他液压机从马达运行变换到泵运行中，其中，该方法包括以下步骤：a)控制其他液压机(4、8)的枢转角，以便枢转角从正的起始枢转角变为负的目标枢转角、或者从负的起始枢转角变为正的目标枢转角，其中，如此限制对其他液压机(4、8)的枢转角的在起始枢转角与目标枢转角之间的控制，使得第二液压机(4、8)的枢转角的枢转速度不超过预先给定的值。

Description

用于对流体静力的驱动装置进行控制的方法
背景技术
这种类型的驱动装置具有在开放式液压回路中所连接的两个液压机，该液压机具有能调整通过零的排出体积。液压机中的第一液压机能够与驱动机、例如内燃机或电机耦接，第二液压机能够与从动装置、例如传动机构或轴耦接。驱动装置例如是用于移动式作业机的行驶驱动装置。
通过控制单元来电气/电子地优选如此进行操控，使得通过调整第一液压机的排出体积来调节驱动装置的工作压力，并且通过调整第二液压机来调节从动装置-转矩。
在行驶驱动装置的倒转或减速时，必须改变从动侧的单元处的转矩的方向。这通过枢转式摇架沿其他方向的枢转来实现。由此流体的流动方向变化。于是例如在从车辆的加速变换成减速时，从动侧的单元处的流体不再从泵与马达之间的共同的压力管路中被抽吸并且输送到储罐管路中，而是从该储罐管路中被抽吸并且输送到共同的压力管路中。在这种状态中，从动侧的单元从马达运行变换到泵运行中。在单元的错误的运行的情况下会导致破坏。
一种现象是气蚀，因为油柱在吸取管路中必须被加速，所以不允许过于动态地进行这种过程。马达的吸取接头处的气蚀依赖于转速、枢转角、以及枢转速度。
发明内容
与此相对地，本发明所基于的目的是，实现一种用于对驱动装置进行控制的方法，通过该方法能够在倒转时或者在减速时有效地阻止气蚀。
流体静力的驱动装置、尤其移动式作业机的行驶驱动装置具有至少两个液压机，在该液压机中，至少一个第一液压机与驱动机耦接、尤其能耦接，并且至少一个第二液压机与从动装置耦接、尤其能耦接。该液压机尤其在开放式液压回路中一方面通过工作管路并且另一方面与压力介质凹槽、尤其储罐在流体方面连接。这两个液压机能够根据要求在泵运行中以及在马达运行中工作。为了进行高效的、符合需求的压力介质供给，该液压机分别设计有能调整的排出体积。为了能够实现马达运行与泵运行之间变换、或者说转矩的方向变换，该液压机的排出体积能够分别在零的两侧调整。特别地，该液压机分别设计为呈斜盘构造方式的具有能回转的斜盘的轴向柱塞机。
为了调整排出体积，液压机分别具有至少一个电动液压的调整单元。在斜盘构造方式的情况下，相应的斜盘与该电动液压的调整单元铰接。相应的电动液压的调整单元沿调整方向是有效的，并且为此目的而具有能电气和/或电子地操控的阀装置，通过该阀装置，该调整单元的调整缸的调整压力室可选地能够与工作管路连接以及与低压连接，并且在中间位置中能够尤其与该工作管路和低压这两者连接。特别地，驱动装置的控制单元设立用于，通过由该控制单元所操控的、对能与驱动机耦接的液压机的调整，能够对工作管路中的工作压力进行调节，并且通过由该控制单元所操控的、对能与从动装置耦接的液压机的调整，能够对从动装置处的转矩进行控制，并且能够对在那里的液压机的排出体积进行调节。特别地，对工作压力的和最后提到的排出体积的相应的实际值进行检测，并且将其电子地反馈给控制单元。
对相应的调节参量的电子的反馈而不是液压-机械的反馈的这种方案从申请人的产品系列中作为所谓的“Electronified Open Circuit(电子化开放式回路)”或“EOC”-液压机而已知。在申请文件DE 10 2019 120333A1中描述了这样的液压机。从动装置处的目标转矩能够尤其从上级的驱动策略、尤其行驶策略传递到控制单元处。这类驱动装置尤其作为开放式液压回路中的次级调节的驱动装置而已知。
在该方法中，液压机中的一个液压机(优选第一液压机)从泵运行变换到马达运行中，并且液压机中的其他液压机(优选第二液压机)从马达运行变换到泵运行中。
在该方法中，如此控制从动侧的液压机的枢转角，使得枢转角从正的起始枢转角变成负的目标枢转角、或者从负的起始枢转角变成正的目标枢转角。
在该方法中，如此限制对从动侧的液压机的枢转角的在起始枢转角与目标枢转角之间的控制，使得第二液压机的枢转角的枢转速度不超过预先给定的值。
附图说明
本发明参考附图来加以描述，其中，相同的附图标记涉及系统的相同的部件并且/或者涉及类似的部件并且/或者涉及对应的部件。其中：
图1示意性地示出了按照本发明的一种实施例的构造为行驶驱动装置的流体静力的驱动装置的线路图；
图2示意性地示出了按照本发明的一种实施方式的在按照图1的驱动装置的牵拉运行中作为液压泵来工作的液压机；
图3示出了按照附图的驱动装置的可行的运行象限；
图4示出了传统的驱动装置在倒转时或者在减速时的特性；
图5示出了按照图1至图4的按照本发明的驱动装置在倒转时或者在减速时的特性。
具体实施方式
在下文中参考如在附图中所示的特定的实施方式来描述本发明。尽管如此，本发明不限于在随后的详细说明的说明书所描述的且在附图中所示的特别的实施方式，而是所描述的实施方式仅阐述了本发明的一些方面，本发明的保护范围通过权利要求书来规定。
本发明的另外的变化方案和变型方案对于本领域的技术人员而言是清楚的。本说明书因此包括本发明的所有变化方案和/或变型方案，本发明的保护范围通过权利要求书来规定。
按照图1，构造为行驶驱动装置的流体静力的驱动装置1具有与驱动机2耦接的第一液压机4、以及通过工作管路6与该第一液压机在流体方面连接的第二液压机8。液压机4、8分别具有电动液压的调整单元24、26，该液压机能够通过该电动液压的调整单元在其排出体积方面进行调整。第二液压机8与从动侧的传动机构14耦接。
相应的液压机尤其设计为从申请人的产品系列中已知的EOC-或“electronifiedOpen Circuit(电子化开放式回路)”泵。驱动装置1通过限压阀16来确保防止过压，该限压阀的目标极限压力能够通过对电磁体18的操控来设定。在符合规定的高工作压力和与此伴随的高目标极限压力的情况下，电磁体18优选配属于辅助-或预控阀，通过该辅助-或预控阀，而后限压阀16处的目标极限压力能够不是电地直接地、而是间接地通过操控辅助阀来电动液压地设定。反之，在较低的符合规定的压力范围和与此伴随的较低的目标极限压力的情况下，则提供对限压阀16的在图2中所示出的电磁的直接操纵。
驱动装置1具有流体静力的工作负载件20，该工作负载件在所示出的实施例中设计为液压缸。为了进行压力介质供给，工作管路6与液压缸20通过控制阀块22连接起来。
在符合规定的运行中，驱动机2沿恒定的转动方向转动，该转动方向按照图1用n＝+表示。
液压机4、8两者都设计有能调整的排出体积。为此，该液压机按照图1分别具有电动液压的调整单元24、26，液压机6、8的对相应的排出体积进行确定的斜盘与该电动液压的调整单元铰接。
液压机4、8设计有能回转(durchschwenkbare)的排出体积，从而尽管存在与工作管路6和压力介质凹槽T的保持不变的接头连接部，仍然能够实现体积流量反转，尤其用于倒转行驶方向并且用于从牵拉运行过渡到拖动运行(Schleppbetrieb)中，反之亦然(也就是说在加速和减速时)。
在图1中简要说明了从动装置处的体积流量方向以及转矩方向的与倒转和过渡相关联的变换。
驱动装置1为了进行控制而具有控制单元28，该控制单元至少与电动液压的调整单元24、26、限压阀16的电磁体18、以及控制阀22信号连接。
图2示出了在符合规定的牵拉运行中作为液压泵进行工作的第一液压机4的详细说明的示图。以下考虑同样适用于第二液压机8，差异在于，该第二液压机的传动轴与传动机构14耦接，第一液压机4的传动轴与驱动机2耦接。
按照图2，电动液压的调整单元24具有能电磁操纵的、能由控制单元28操控的阀30，该阀具有压力接头并且具有储罐接头，该压力接头与工作管路6连接，该储罐接头与压力介质凹槽T连接。此外，阀30具有下述接头，该接头与电动液压的调整单元24的调整缸32的调整压力室连接。
在未通电的状态中，阀30的阀体由弹簧加载到终端位置中，工作管路6在该终端位置中与调整缸32的调整压力室连接。在对阀30进行电磁操纵时，调整压力室与低压T连接。中间位置是可行的，在中间位置中，调整压力室不仅与工作管路6而且还与低压T连接。
替代地，电动液压的调整单元24的阀30能够倒置地设计，也就是说，在未通电的状态中阀30的阀体由弹簧加载到终端位置中，压力介质凹槽T在该终端位置中与调整缸32的调整压力室连接，反之，在对阀30进行电磁操纵时，调整压力室与工作管路6连接。
当然，调整压力室不仅与工作管路6、而且还与低压T连接所在的中间位置在两种变型方案中都是可行的，例如借助于控制边缘的负重叠或欠重叠来实现。
调整缸的32的调整压力室由调整柱塞来限定，第一液压机4的斜盘34在阀30的无电流的状态中由该调整柱塞朝(负的)最大排出体积的-Vgmax的方向加载。在本实施例中，-Vgmax的值对于在马达运行中进行工作的液压机4而言来如此规定，使得对于驱动机2的给定的转动方向和转速而言由液压机4来获取(abgenommen)最大负的输送体积流量Q-max。
在本实施例中，+Vgmax的值对于在泵运行中进行工作的液压机4而言以不同方式来如此规定，使得对于驱动机2的给定的转动方向和转速而言由液压机4来提供最大正的输送体积流量Q+max。
在斜盘34处沿相反设置的调整方向接合有电气独立的、液压-机械的调整单元36的经弹簧加载的配对活塞。该液压-机械的调整单元的调整压力室永久地与工作管路6压力介质连接。调整单元24、36在无电流的状态中根据工作管路6中的工作压力来如此起作用，使得在特定于系统的依赖于活塞面积比、调整单元36的弹簧力、以及转速的工作压力之上，电动液压的调整单元24朝正的最大值+Vgmax方向调整排出体积Vg，并且在该工作压力之下调整单元36朝负的最大值-Vgmax方向调整排出体积Vg。
驱动装置1为了通过控制单元28来进行控制和/或调节而具有与工作管路6连接的压力传感器38以及与斜盘34耦接的枢转角传感器40。
图3示出了驱动装置1的可行的运行象限。在行驶运行中，液压机4、8分成四个象限I-IV。
第一运行象限I是在第二液压机8(“马达”)的正的目标马达转速nm以及正的目标转矩Mm(+)的情况下的加速的向前行驶。这里，体积流量Q或者说泵枢转角αp是正的(+)，并且第二液压机8的枢转角αm是负的(-)。
第二运行象限II是在正的目标马达转速nm(+)但是负(-)的目标转矩Mm(制动地)的情况下的制动的向前行驶。体积流量Q或者说泵枢转角αP是负的(-)，并且马达枢转角αm是正的(+)。
第三运行象限III是其中nm(-)、Mm(-)、Q或者说αP(+)并且αm(+)的加速的向后行驶。
第四运行象限IV是其中nm(-)、Mm(+)、Q或者说αP(-)并且αm(-)的制动的向后行驶。
图4示出了不同的参量在行驶驱动装置的倒转或减速时的走势。特别地，在倒转或减速期间必须改变第二液压机8处的转矩的方向。这通过调整单元26沿相反的方向的枢转来实现，其中，流体的流动方向由此变化。
于是例如在从车辆的加速变换成减速时，从动侧处的单元的流体不再从第一液压机与第二液压机4、8之间的共同的工作管路6中被抽吸并且输送到储罐管路中，而是从该储罐管路中被抽吸并且输送到共同的工作管路6中。在这种状态中，第二液压机8从马达运行变换到泵运行中。在单元的错误的运行的情况下会导致破坏。
如图4中所示，行驶驱动装置以正的速度Vveh向前行驶，该正的速度逐渐增加。操纵元件的位置、尤其踏板的位置Pedpos在13.7秒之前保持恒定。本领域的技术人员清楚的是，本发明也能够以用于操作行驶驱动装置的其他操纵元件来正常运转。第一液压机4的转动速度v4在13.7秒之前基本上恒定。如在图4的下面部分中所示，不仅第一液压机4的枢转角α4ist、而且通过第一液压机4所产生的压力P也在13.7秒之前相对保持恒定。
在本实施例中，第二液压机8通过控制单元28及其关联的调整单元26来转矩控制和枢转角调节。第二液压机8的转矩预设T在13.7秒之前相对缓慢地下降，因为转矩预设T依赖于行驶速度Vveh(在恒定地操纵加速踏板的情况下，转矩预设T的绝对值随行驶速度Vveh逐渐地下降或减小)。
如在图4的上面部分中所示，在13.7秒时通过驾驶员来如此改变踏板的位置Pedpos，使得行驶驱动装置应该制动。出于这种原因，控制单元28将检测到，所期望的转矩被改变并且控制单元28产生新的转矩预设T并将信号发送给两个调整单元24、28。
在一种改进方案中，该方法具有另外的步骤，在该另外的步骤中，液压机从马达运行变换到泵运行中，并且/或者预测和/或检测排出体积的过零点。
基于所获得的信号，第二液压机8从起始枢转角变成目标枢转角，其中，起始枢转角的符号与目标枢转角的符号相反。在图1和图2中所示出的实施例中，起始枢转角是负的，并且目标枢转角是正的。然而，在其他实施例中也能够反过来。同时，第一液压机4的枢转角α4is也朝0的方向枢转(因为第一液压机4的目标压力Psol被降低)。
本发明人已经观察到，因为过于剧烈的枢转角速度会导致压力介质的剧烈的加速，所以第二液压机8的、在本实施例中依赖于转矩预设T的枢转角速度(也就是说枢转角枢转所用的速度)会影响气蚀。特别地，如在图4的下面部分中所示，因为第二液压机8的枢转角α8ist朝0的方向枢转、并且压力介质堆积在工作管路6中，所以由第一液压机4所产生的压力P首先上升。但是如果第一液压机4的枢转角α4ist已经枢转越过0，则压力会突然下降，这导致了气蚀。压力P的值而后随时间稳定到特定的值上。
出于这种原因，本发明人已经改进了一种用于对驱动装置进行控制的方法，从而阻止了这种不稳定性。特别地，如图5中所示，按照本发明的一种实施方式，已经实施了对第二液压机8的枢转角α8ist的枢转速度的限制(如在α8ist的走势中能够看出的那样)。
在此，尤其在相应的零-排出体积的两侧的角度间隔、行程间隔或时间间隔中、尤其在相应的液压机从其马达运行变换到泵运行中时进行该限制，因为这里在过于动态的变换的情况下在吸入压力介质时将会面临气蚀的危险。
通过这种限制，第二液压机8的枢转角的最大枢转速度α8ist得以限定，其方式为：该最大枢转速度不超过预先给定的值。
特别地，因为在本实施例中第二液压机8通过控制单元28及其关联的调整单元26来转矩控制，所以通过限制转矩预设T来实施该枢转角速度。
通过这种解决方案，如在图5的下面部分中所示，由第一液压机4所产生的压力P更为缓慢地下降，因为第二液压机8的枢转角α8ist借助于所描述的限制而朝0的方向枢转，并且同时第一液压机4的枢转角α4ist也朝0的方向枢转。
特别地，在一种特别的实施方式中，控制单元28如此限制对第二液压机8的枢转角的在起始枢转角与目标枢转角之间的控制，使得第二液压机8的转矩预设T、尤其转矩预设梯度跟随预先给定的走势。
如此挑选第二液压机的目标枢转角，使得该目标枢转角依赖于行驶速度Vveh。优选目标枢转角的绝对值越小，则行驶速度Vveh就越高。通过这种解决方案有效地降低了气蚀的危险。通过这种解决方案，在围绕该变换延伸的时间间隔之内的排出体积Vgp、Vgm被限定到限值上。
结合目标速度已经发现，特别有利的是提高工作管路6的工作压力P。通过这种解决方案，工作管路6的在围绕变换延伸的时间间隔之内的工作压力P相对于在该间隔之外的工作压力得以提高。通过提高压力，角度能够变小，以便调节相同的扭矩。由此在保持不变的制动力矩的情况下输送的量较少，并且因此在从马达运行变换到泵运行中时加速的流体也较少。
在参考上面所描述的实施方式来描述本发明期间，对于本领域的技术人员而言清楚的是，能够根据上面所描述的教导并且在所附的权利要求书的范围之内实现本发明的不同的改型方案、变化方案和改善方案，而不会偏离本发明的保护范围。
特别地，在说明书中已经描述了，第一液压机4通过控制单元28和配属的调整单元24来压力调节，其中，工作压力p由行驶-和工作液压系统的要求的最大值引起。在其他实施例中，第一液压机能够被力矩调节。在这种情况下，也能够在从马达运行枢转到泵运行中的第一液压机4中利用该限制方法。
与此对应地，本发明应该不受特定的说明性的实施方式限制，而是仅受所附的权利要求书的保护范围限制。

Claims (8)

1.用于对驱动装置、尤其行驶驱动装置(1)进行控制的方法，该驱动装置具有至少两个液压机(4、8)，在该液压机中，第一液压机(4)能够与驱动机(2)耦接，并且第二液压机(8)能够与从动装置(14)耦接，并且该液压机一方面通过工作管路(6)并且另一方面与压力介质凹槽(T)在流体方面连接、并且分别设计有能调整到零以及能在零的两侧调整的排出体积(Vgp、Vgm)，
其中，该液压机为了进行调整而分别具有能与所述工作管路(6)以及与所述低压(T)连接的电动液压的调整单元(24、26)，
其中，在所述方法中，所述液压机(4、8)中的一个液压机从泵运行变换到马达运行中，并且所述液压机(4、8)中的其他液压机从马达运行变换到泵运行中，
其中，所述方法包括以下步骤：
a.控制所述其他液压机(4、8)的枢转角，以便所述枢转角从正的起始枢转角变为负的目标枢转角、或者从负的起始枢转角变为正的目标枢转角；
其中，如此限制对所述其他液压机(4、8)的枢转角的在起始枢转角与目标枢转角之间的控制，使得所述第二液压机(4、8)的枢转角的枢转速度不超过预先给定的值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述其他液压机(4、8)的枢转角的在起始枢转角与目标枢转角之间的枢转速度的限制通过对所述其他液压机(4、8)的转矩预设的限制来实施。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，控制单元(28)如此限制对所述其他液压机(4、8)的枢转角的在起始枢转角与目标枢转角之间的控制，使得所述其他液压机(4、8)的转矩预设跟随预先给定的走势。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，如此限制所述转矩预设，使得转矩预设梯度被限制。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在步骤a.中如此挑选所述目标枢转角，使得该目标枢转角依赖于行驶速度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，在步骤a.之前，对所述其他液压机(4、8)从马达运行到泵运行中的变换进行预测和/或检测。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，在步骤a.期间如此通过所述控制单元(28)来操控所述液压机(4、8)的电动液压的调整单元(24)，使得所述工作管路(6)的在围绕所述变换延伸的时间间隔之内的工作压力(p)相对于在该间隔之外的工作压力得以提高。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，在步骤a.期间如此通过所述控制单元(28)来操控所述液压机(4、8)的电动液压的调整单元(24)，使得在围绕所述变换延伸的时间间隔之内的排出体积(Vgp、Vgm)被限定到限值上。
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