JP4891546B2 - 静液圧複式モータ駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、共通の負荷を受ける少なくとも二つの液圧モータを備える静液圧複式モータ駆動装置に関する。

二つのモータを備える液圧駆動装置は実質的に二つの異なる実施態様で知られている。第一の構造形態では、両駆動装置は固定的に一つの軸によって互いに連結され、それにより両方を持続的に運転する。モータの少なくとも一方が調整可能に形成され、このモータ高速度を達成するために排除容量の調整によって零にまで調整される配列において、零に設定されたモータが携帯されて、これによって高い機械的損傷が生じることが欠点である。そのような問題点を回避するために、その他に、二式モータ駆動装置が知られており、その駆動装置では両モータが伝動装置とクラッチによって互いに連結されているので、調整可能なモータが零に設定されている運転範囲において、このモータが機械的に第二モータから離脱されることができる。この解決策では特にクラッチと伝動装置の配列の高い複雑性が欠点であり、これら配列は係合離脱の際に両機械の同期化を保証するために必要であるから、種々の運転範囲の間の滑り移行が可能である。

特許文献１から、別の静液圧二式モータ駆動装置が知られており、その両モータは少なくとも一つのクラッチと連結されている。そのような駆動装置も前記欠点を有する。
ドイツ特許出願公開第１００６０６７９号明細書 欧州特許出願公開第０４８２５２４号明細書

それ故に、この発明の課題は、これらの欠点を回避して、一つの運転範囲を複数のモータの使用によってカバーされて、その際にモータの出来るだけ簡単で且つ問題のない連結を保証する複式モータ駆動装置を創作することである。その他に、駆動装置を制御する方法が提供され、その方法は種々の運転範囲の間の連続的移行を許容する。

この発明は、複数のモータがすくなくとも一つのフリーホイールと互いに連結されていて、フリーホイールの後に配置されたモータが調整可能な排除容量を有することによって達成される。

複数のモータの使用は、小さい複数のモータが設置でき、それにもかかわらず共通の運転において高モーメントが発生できると言う利点を提供する。しかし、さらに、モータはその小さい構成によって高回転数を可能とし、それは例えば移動可能な作業機械の高速走行のために有効である。フリーホイールの使用によって、すべてのモータが共通にフリーホイールの停止方向において高出力モーメントを生成するように運転され得ることが可能である。高速走行の範囲では、各フリーホイールの後に配置された複数モータは零にまで設定された排除容量の際にフリーホイールによってフリーホイールの前に配置されたモータから離脱され、それによってそのモータは高速度を達成するためにポンプの全容量流を使用するようになる。それで、モータ排除容量が減少されるときに、大きなモータ排除容量の際には高モーメントがより僅かな回転数の際に生成され、逆に一様な圧力媒体の供給の際には回転数を上昇する。モータ排除容量の零への減少の場合に、フリーホイールの後に配置された複数モータはあって、モータ排除容量が零に設定されたままである間に、駆動出力に関係されている。

同期化における問題点は、生じない、と言うのはフリーホイールの後に配置された複数モータの排除容量が再び増加されるとすぐに、その回転数はフリーホイールが停止するまで上昇し、前もって離脱された複数モータによって生成されたモーメントがフリーホイールを介して駆動軸に伝達される、即ちすべてのモータのトルク（回転モーメント）が負荷の駆動に加えて利用されるからである。

共通圧力媒体回路がすべてのモータのために使用されるならば、自動的に力の均衡が全システムにて設定され、フリーホイールにより離脱されたモータの快適な始動或いは制動が追加規制技術的装置なしに達成される。この種のモータの使用では、フリーホイールの利点が特に有効に利用することができる、と言うのは、高い回転モーメントをもつ低速回転範囲において複数モータはフリーホイールによって機械的に連結されているからである。モータ容量の減少によって回転数は容量が一つのモータを零に減少されるまで上昇するので、単に残りのフリーホイールによって離脱されるモータは駆動するのに用いられる。

この発明の構成は、従属請求項から明らかになる。それで、ポンプとモータの間の導管内の圧力センサーは運転状態、加速或いは減速を区別することができる。

複式モータ駆動装置の好ましい構成は、複数モータに圧力媒体を供給するために調整可能なポンプが設けられていることを特徴とする。調整可能なポンプの使用は、調整弁と定ポンプを比較して一連の利点を有する。それで、駆動装置を制御するために利用されることができる簡単な連続的に制御可能な圧力媒体流が達成されるができる。この制御可能な圧力媒体供給は、モータ調整と関連して、広い範囲におけるモータ出力を変更し且つ連続的出力移行を可能とする機会を提供する。出力分岐における調整弁の断念によって、その外に、駆動システムは弁配置部におけるエネルギー損失の回避によって非常にエネルギーを節約する。

この発明の別の構成では、複数モータがフリーホイールと平行に切換可能なクラッチによって連結されていることが企図されている。平行で切換可能なクラッチはフリーホイール方向にも力伝達を可能とする。これは、駆動装置が前進方向と後退方向において比較的可能な出力特性を有する場合には、フリーホイールが架橋されることができると言う利点を有する。それにより、両方向においてもすべての現存複数モータが共通に運転されることができ、対応する高い出力モーメントが従動軸に利用される。

提供された課題を解決するために、この発明は、駆動装置の出力及び／又は回転方向に影響を与える方法も提案され、その方法は、ポンプの搬送容量が変更されること及び／又はモータの容量が調整されること及び／又は別のポンプの容量が調整されること及び／又はクラッチが係合されることにある。この場合には、前進方向において複式モータ駆動装置を加速するために、まず最初にポンプの搬送容量が増加され、回転数を更に上昇するためにフリーホイールの後に配置された一個のモータの容量が減少され、場合によってはフリーホイールの後に配置された複数モータの容量が減少される。

ポンプの搬送容量の上昇によって、圧力媒体流は複数モータによって増加し、それは駆動装置の加速をまねく。回転数がさらに上昇されるならば、第一モータの容量が減少され、それは一様な圧力媒体流の際にこのモータに出力モーメントの減少における回転数を上昇するようにまねく。複数の機械的に連結されたモータが同じ圧力媒体回路に属しているならば、圧力媒体流はモータの容量の減少の際に新たに分割されて、このモータでは圧力媒体の大部分が複式モータへ一様な容量で流入し、それは全部ですべての回転数を上昇するようになる。一個のモータの容量が零に減少されるならば、圧力媒体はもはやモータを通して流れなく、モータはもはや出力モーメントを与えず、フリーホイールの前に配置された残りのモータによりフリーホイールを介さずに惰行方向に駆動されるので、モータはフリーホイールによって解放されたままであり、全圧力媒体流が一様な複数モータによって流出する。

ポンプの最大搬送容量の際にすべてのモータの容量が最小値に減少されるときに、最大回転数が達成され、極端な場合にすべてモータが一個のモータ上に存在し、フリーホイールによって現存モータから離脱された残りのモータが全圧力媒体流によって零から変位された最小容量の際に最大回転数で回転する。

この発明による別の方法態様は複式モータ駆動装置を減速するのに用いられ、そしてポンプがモータとして作動し、フリーホイールの前に配置されたすべてのモータがポンプの零より多い排除容量により作動し、フリーホイールの後に配置された別のモータの容量が零に設定されることを特徴とする。この方法により、駆動装置の特にエネルギーを節約する減速を達成することが可能である。この場合には、ポンプのモータ運転の際にポンプ駆動軸に引き渡された出力は、別の機械的構成要素を駆動するために利用され、損失熱に変換されないにちがいない。これを達成するために、駆動装置の所望減速挙動が対応して制御技術的な措置によって調整可能なポンプとモータにて達成される。そのような状態は、モータ上に隣接する差圧はその徴候を可逆されるときに生じ、負荷の運動エネルギーが液圧回路に与えられる。ポンプの搬送容量の適用によって且つフリーホイールの前で排除容量の調整により制御可能なモータの使用の際に駆動装置（負荷）の減速と他のポンプ側で連結された消費体に与えられたエネルギー量は規制されている。

後退方向において複式モータ駆動装置を加速するこの発明による方法は、ポンプの搬送方向が反転され、ポンプの搬送容量が増加され、回転数をさらに上昇するために、フリーホイールの前で調整可能なモータの使用の際にその排除容量が減少されることにある。この方法態様は後退方向において複式モータ駆動装置の簡単な運転に用いられる。零により調整可能なポンプは、回路における圧力媒体流の搬送方向の反転を許容する。これにより複数モータは同様に反転方向に移動する。ポンプの搬送容量の上昇と調整可能なモータの排除容量の減少によって、さらに上述されるように、駆動装置の回転数とそれによる駆動された負荷を上昇させる。

その他に、この発明は、後退方向において複式モータ駆動装置を加速する方法に関し、その方法は、フリーホイールを惰行方向に架橋してポンプの搬送方向を反転するために、切換可能なクラッチが閉鎖され、回転数をさらに上昇するために、第一モータの容量が減少され、場合によっては別のモータの容量が減少されることを特徴とする。

そのような複式モータ駆動装置は、緩慢運転にて前進方向と後退方向において同じ駆動特性を有することによって、前述のように、クラッチはフリーホイールに平行に設置されていることができる。このクラッチは、後退方向における運転のために閉鎖され、引き続いてポンプの搬送方向が反転され、それによってすべてのモータが零より大きいある容量により後退方向に反転された油流によって駆動される。ポンプの搬送容量の上昇によって駆動装置の回転数が上昇される、と言うのは、油流が自動的に駆動装置に分割されるからである。回転数をさらに上昇するために、前進方向における方法と類似して、複数モータは、全配置の最大回転数が達成されるまで、相前後して減少される。

この発明の別の特徴、詳細と利点は、次の詳細な説明に基づいて及び図面に基づいて明らかになる。

一般に１で表示されたこの発明による複式モータ駆動装置は、一つのモータ容量を調整可能な液圧モータ２と一定排除容量を備える一つの液圧モータ３とを有する。これらは一つの機械的フリーホイール４を介して互いに連結されている。一つの調整可能な液圧ポンプ５は液圧回路に導管６と７を介して圧力媒体を供給する。

測定信号変換器８を備える少なくとも一つの圧力センサーは液圧回路内の圧力を測定し、その圧力を電気信号の形態で一つの制御ユニット９に渡す。この制御ユニットは回路における測定される状態量と操作者により与えられた目標量から設定信号を算出して、それによりモータ制御部９ｂを介して調整可能な液圧モータ２のモータ容量及びポンプ制御部９ａにより調整可能な液圧ポンプ５の排除容量を制御する。

ポンプ５の容量流と調整可能な液圧モータ２のモータ容量に依存して、モータの回転数が設定される。この場合には、調整可能な液圧モータ２の設定に依存して、ポンプ５の容量流が両モータ２と３に分割され、複式モータの並列接続のために、両モータを介して同じ圧力差が隣接し、フリーホイールは、調整可能なモータから与えられたトルクがほぼ零になり、次にこのトルクが一定である限り、ロックされ、その場合に両モータのトルクが従動軸に伝達される。それで、両モータ２と３は共通に負荷１０、例えば車両の走行機構を駆動する。

フリーホイール４は、図２にて例として図示されるように、外部リング１１から成り、この外部リングは負荷側モータと動力一体的に連結されている。リング１１の内部には、星形歯車１２が存在し、その星形歯車は調整可能なモータ２と連結されている。この星形歯車１２が駆動されると、外部リンク面を転がる金属球１３がリング１１の内部上面により締め付けられ、星形歯車１２から外部リング１１への動力伝達を奏する。この外部リング１１が星形歯車１２より速く移動されるならば、球が歯車１２の窪みに落下し、外部リング１１から星形歯車１２への運動の伝達を生じないので、リング１１はこの方向において自由回転できる。

両モータが調整できる選択的可能性は、図３に図示されている。この場合には、第一調整可能モータ２の外に、負荷側のモータ３’も調整でき、そして調整部９により、駆動装置の現実の状態と所望目標量に依存して調整される。それによって、駆動装置の運転範囲をさらに拡大することが可能である。

後退走行において、フリーホイール４によってモータ２から負荷１０への動力伝達をできない。後退運転にて、同じ最大モーメントが前進運転のように負荷に利用される場合には、制御可能なクラッチ１４が、図４に図示されるように、フリーホイールと平行に設けられている。このクラッチは後退運転にて閉鎖され、モータ２からモータ３を介して負荷１０への動力伝達をフリーホイール４の惰行方向にも可能とする。

液圧回路の構成は、図５において詳細に図示されている。内燃機関１５は調整可能なポンプ５を駆動し、同時に低圧回路１８に予負荷される定量ポンプ１６を駆動し、その低圧回路は実質的に圧力媒体貯蔵容器１７と圧力弁１９から成る。

この低圧回路１８は二つの逆止弁２０と２１を介して高圧回路と接続されている。この高圧回路は二つの過圧弁２２と２３によって回路内の過圧による破壊の前に保護されている。圧力媒体導管６と７を介して駆動部材が両液圧モータ２と３と接続し、それら液圧モータは離脱可能なクラッチ１４によって架橋できるフリーホイール４と互いに接続されている。

負荷１０に与えた出力は、調整可能なポンプ５によって求められ、そのポンプ５は内燃機関１５により一定回転数で駆動される。与えられた圧力媒体容量流はポンプ５の排除容量の設定によって求められる。回転数とモーメントの如何なる関係において、この出力が負荷１０に与えられるのかは、調整可能なモータ２のモータ容量の設定によって求められる。

前進運転における駆動装置１のそれにより生じる走行特性曲線は、図６において原理手に図示されている。これは、負荷モーメントが回転数によって伝達される線図を示す。点Ａにおいてモータを始動するために、排除容量が上昇され、この際に調整可能なモータのモータ容量が最大である。ポンプ容量流の上昇によって、モータの回転数は点Ｂにおいてポンプ排除容量の最大値或いは前もって選定された設定値に増加する。回転数をさらに上昇するために、調整可能なモータのモータ容量が減少され、それは負荷に与えるモーメントの減少をまねく。モータ容量の降下は、利用される容量流が両モータのために総和をより小さくする容量流によって流れなければならいことを奏し、それにより回転数上昇が奏される。点Ｃにおいて調整可能なモータ２の容量は零に減少されるので、利用される全容量流がモータ３によって流れる。ここでは、モータ２のみが調整でき、そしてポンプが既に最大排除容量に設定される場合であり、最大回転数が得られる。モータ３’も調整できるならば、そのモータ容量が同様に減少されることができ、それは更なる回転数上昇を奏する。最大回転数は、さらに、最大ポンプ容量流が調整可能なモータ３’の最小モータ容量によって流れ、そしてモータ２がその零に減少した容量によって駆動し、それによってモータ２がフリーホイール４によって負荷から分離される点Ｄにおいて達成される。

無論、この発明は、前記例に制限されておらず、むしろ基本思想を捨てることなしに多彩な形式に変更されることができる。特に、モータの数は二つに限定されずに、むしろ全く多くの値にできる、それによって駆動装置の柔軟性がさらに向上する、と言うのは明らかに大きな回転数範囲或いは大きなモータモーメントが達成されるからである。調整可能な且つ調整可能ではないモータの組合せも、上記例に限定されない。その他に、そのような駆動装置は大規模な液圧回路に関連されており、その液圧回路では駆動される有用車両に存在する多彩な液圧的に移動される負荷は広範な制御概念により操作される。

調整可能なモータを備えるこの発明の複式モータ駆動装置の図式的概要図を示す。 この発明による複式モータ配置の解決策の例として図示されたフリーホイールを通る横断面を示す。 二つの調整可能なモータを備える複式モータ駆動装置に関する図式的概要図を示す。 切換可能なクラッチを備える駆動装置を表示する。 この発明による複式モータ駆動装置の液圧配線図を表示する。 複式モータ駆動装置の走行特性曲線を表示する。

符号の説明

１．．．．．複式モータ駆動装置
２．．．．．調整可能な液圧モータ
３．．．．．一定排除容量を備える液圧モータ
３’．．．．負荷側モータ
４．．．．．機械的フリーホイール
５．．．．．液圧ポンプ
６．．．．．導管
７．．．．．導管
８．．．．．測定信号変換器
９．．．．．信号ユニット
９ａ．．．．ポンプ制御部
９ｂ．．．．モータ制御部
１０．．．．負荷
１１．．．．外部リング
１２．．．．星形歯車
１３．．．．転がる金属球
１４．．．．制御可能なクラッチ
１５．．．．内燃機関
１６．．．．定量ポンプ
１７．．．．圧力媒体貯蔵容器
１８．．．．低圧回路
１９．．．．圧力弁
２０．．．．逆止弁
２１．．．．逆止弁
２２．．．．過圧弁
２３．．．．過圧弁

Claims (9)

1. 共通の負荷を受ける少なくとも二つの伝動装置のない液圧モータ（２，３）を備えて、その液圧モータ（２，３）が閉鎖形液圧回路（６，７）に配置されており、その液圧回路内には、両モータ（２，３）に圧力媒体を供給するために、少なくとも一つの調整可能なポンプ（５）が設けられている静液圧複式モータ駆動装置において、複数モータ（２，３）は少なくとも一つのフリーホイール（４）によって互いに連結されていて、負荷（１０）から最大幅に離れていてフリーホイール（４）によって負荷（１０）から分離され得るようにフリーホイール（４）の後方に配置されたモータ（２）が調整可能な排除容量を有し、回転数を高めるためにフリーホイール（４）の後方に配置されたモータ（２）の容積が減少でき、フリーホイール（４）はフリーホイール（４）の後方に配置されたモータ（２）の容積が零に減少されるとすぐに、このモータ（２）が別のモータ（３）から動力伝達解放されるように配置されていて、複数モータ（２，３）がフリーホイール（４）と平行に制御可能なクラッチ（１４）によって連結されていることを特徴とする静液圧複式モータ駆動装置。
2. 少なくとも一つの圧力センサーは複数モータ（２，３）とポンプ（５）の間の導管において運転状態の加速と減速を区別するために設けられていることを特徴とする請求項１に記載の静液圧複式モータ駆動装置。
3. 複数モータ（２，３）はフリーホイール（４）と制御可能なクラッチ（１４）を備えてケーシング内に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の静液圧複式モータ駆動装置。
4. 電子制御ユニット（マイクロプロセッサ）は調整可能な静液圧モータ及び／又はポンプ（２，３）を駆動するために設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の静液圧複式モータ駆動装置。
5. 請求項１に記載の駆動装置の出力に影響を与える方法において、ポンプ（５）の搬送量が変更されるか、又はモータ（２）の容量が減少されるか或いは増加され、別のモータ（３’）の容量が減少されるか或いは増加され、そして後退走行のために制御可能なクラッチ（１４）が係合されることを特徴とする方法。
6. 前進方向において複式モータ駆動装置を加速する請求項５に記載の方法において、少なくともポンプ（５）の搬送量が増加され、回転数を更に上昇するために第一モータ（２）の容量が減少され、場合によっては別のモータ（３’）の容量が減少されることを特徴とする方法。
7. 複式モータ駆動装置を減速する請求項５に記載の方法において、導管内の圧力センサーによってシステム内の圧力変換が検出され、フリーホイールの後部に配置されたモータ（２）の排除容量が零に設定され、駆動装置の減速挙動がポンプ（５）の排除容量の設定によって影響を与えられることを特徴とする方法。
8. 後退方向において複式モータ駆動装置を加速する請求項５に記載の方法において、ポンプ（５）の搬送方向が反転され、ポンプ（５）の搬送容量が増加され、回転数を更に上昇するためにモータ（２）の容量が減少されることを特徴とする方法。
9. 後退方向において請求項５に記載の複式モータ駆動装置を加速する制御方法において、クラッチ（１４）が係合され、ポンプ（５）の搬送方向が反転され、搬送容量が増加され、回転数を更に上昇するために第一モータ（２）の容量が減少され、場合によっては別のモータ（３’）の容量が減少されることを特徴とする制御方法。

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