控制液壓驅動馬達的裝置的製作方法

2023-09-22 01:38:55 3

專利名稱：控制液壓驅動馬達的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於控制根據下面的本發明權利要求1的前序部分所述的液壓驅動馬達的裝置。
背景技術：
在某些應用中，液壓馬達在隨時間顯著變化的負載下工作，由於在傳統液壓系統中的慣性意味著液壓流體流不能給馬達提供足夠的供給，所以目前存在著一些問題。另一個嚴重問題在於當馬達運動到停止位置的時候會發生氣蝕損傷的危險。

發明內容
本發明的一個目的在於消除上述問題，使得所述馬達能夠被控制以實現效率最大化的任務。
所述目的是通過根據本發明的裝置實現的，所述裝置的特徵在下面的本發明的權利要求1中體現。


本發明將通過參考附圖的解釋性實施例的詳細描述來解釋，其中圖1展示了包括根據本發明的裝置的一個液壓系統；圖2-4展示了可以與根據本發明的用於流量控制的一個馬達塊結合為一體的流量控制閥的優選實施例；圖5和圖6展示了具有與之結合為一體的流量控制閥的一個液壓馬達的部分截面圖。
具體實施例方式
在圖1中的例子中展示了一個液壓系統，根據本發明的裝置可以應用於其中。所述系統包括一個液壓流體輸送管1，用於來自一個液壓流體泵(未示出)的主液流。而且當前是一個液壓流體容積v，在這個容積中保持了一個液壓流體壓力。在壓力下的液壓流體是適於驅動包含在所述系統中的一個液壓馬達2的驅動介質，所述系統具有一個輸出旋轉軸3，輸出旋轉軸3適於驅動用於執行一定任務的元件，例如像在收割機12中用於伐木的鏈條鋸那樣的一個鋸11，這種鋸用於精確伐木。藉於此，所述鋸裝置和所述液壓馬達連同其輸出旋轉軸的負載要經歷巨大的瞬時改變，因此造成巨大的瞬時速度改變。液壓馬達具有一個進口側4和一個出口側5，液壓流體在壓力作用下被供應到進口側4，當在馬達中壓力下降以後，液壓流體從出口側5向上流動到主輸送管1中。液壓系統還包括一個適宜為雙向類型的流量控制閥7，其具有一個進口8和一個出口9並且在一個可移動閥體中具有一個通流10，在電液致動閥6的作用下可移動閥體可以在打開和關閉位置之間調整，電液致動閥6在關和開位置，也就是停止和啟動/操作位置之間是可以通過被操作者/計算機所致動的一個致動裝置(未示出)來調整的。
流量控制閥7與液壓馬達2的下遊在其出口側5相連，並且在所示例子中除了啟動/停止功能以外還有一個恆定流量功能，當致動閥6位於操作位置且液壓流通過流量控制閥的時候，這個功能適於在整個液壓馬達2內保持一個實質上恆定的液壓流，基本上不用考慮馬達的負載變化。流量控制閥7的通流適於根據當前流量來改變其通流面積。在這個例子中，這是通過檢測穿過例如收縮區15那樣的區域的隨時間的改變的壓力下降來實現的，這個壓力下降在主輸送管1中經過一個控制輸送管16並經過一個控制輸送管22，輸送管22在收縮區15的上遊與主線路1相連，通過這種方式，流量控制閥根據穿過所述收縮區的壓力差來控制通過馬達的流量。收縮區域上遊的壓力檢測是通過致動閥6進行的。然而，作為選擇，收縮區域也可以不設置在系統的恆流閥下遊，如圖所示那樣，例如在馬達2的上遊或者位於馬達和閥之間。在馬達2周圍連接的是一個分流線路24，分流線路24包括一個單向閥25，如果壓力在馬達出口側形成過負荷，那麼單向閥能夠打開從而適於減緩壓力。
圖2-4展示了流量控制閥7的一個實施例的例子。在這個例子中，流量控制閥7的閥體體現為活塞形式的一個滑動體26，其可以在一個圓柱孔27內往復直線運動，這個往復運動一方面是由於經過控制輸送管16、20、22的從收縮區域15的兩側引導到其各自的控制輸入21、28的反向作用控制壓力的作用，另一方面是由於彈簧18的彈簧力。致動閥6以同參考圖1所描述的同樣的方式連接，也就是說連接在其上遊的收縮區域15和控制輸入28之間連接在一個控制輸送管20、22上。控制壓力作用在活塞/滑動體26兩側上的各自的汽缸內腔部30、31，並且產生反向於各自活塞表面32、33的壓力。能夠根據其預載來適當調整的彈簧18提供了必要的附加力，以確定滑動體開始移動時的穿過收縮區域15的壓力下降以及因此的馬達速度。在閥套中布置了一些用於液壓流體的輸送管，液壓流體通過閥來調節。主流，也就是說驅動馬達2並且由流量控制閥7調節的流體，經過進口8進入，並且經過出口9流出。由於滑動體的通流19而影響流體調節，通流10由一個環形槽34和一個阻杆35形式的一個通道形成，阻杆35在滑動體26側壁37上具有一個扼流邊36。通過在控制壓力和彈簧18的作用下的槽的軸向位移，進口8和出口9之間的流動面積得到調節，主流通過這種方式被調節。如虛線所示，扼流邊36可以同扼流槽38一起設計，扼流邊的設計影響控制特性。
現在參考圖1-4描述液壓系統的機能。根據所示例子的通常的操作需要在於，在通常操作和極限操作期間，不管瞬時載荷下降多少，儘可能使馬達2及其輸出旋轉軸3保持一個恆定的最佳速度，速度的瞬時變化儘可能大地被抵消。這種應用的一個例子是穿過一個圓木23的鋸，已知的危險在於，當圓木被鋸穿且載荷下降的時候，由於在符號為v的軟管等等中積聚的能量而產生空轉。這是通過其尺寸使得它能夠在快速響應下工作的流量控制閥7以及通過設置在馬達2的下遊處，也就是設置在其出口側5的這個閥來實現的。當致動閥6在停止位置的時候，流量控制閥7被控制，使得能通過系統壓力的作用而關閉，系統壓力也就是經過控制輸送管17的全部流體壓力和來自控制輸送管20的與來自閥彈簧18的力的作用相反的控制壓力。在停止位置，泵壓力經過控制輸送管20並且經過控制閥7的一個控制進口28而作用在滑動體的一側32上，這導致滑動體26移動到端部位置並且關閉整個主流(見圖4)。從圖中可以看出，阻杆35完全將進口8和出口9之間的流通封閉了。經過檢測輸送管19的任何負載檢測同時檢測低壓。如果泵壓應該下降，那麼保持流量控制閥的關閉的力減小。另一方面，用於馬達旋轉的力同時減小。
當致動閥6從停止位置調整到起動位置/加速位置的時候，流量控制閥7被打開並保持開放，因為控制面積現在通過在控制輸送管22中的壓力來起作用，在起動位置，這個壓力與在控制輸送管16中的壓力一樣(見圖3)。可以看出，滑動體26由於彈簧(壓縮彈簧)的作用而被移動到圖中的右側，其移動的方式是阻杆35連同其扼流邊36離開使入口打開。
在操作中，流量控制閥7的作用是一個恆流閥，其目的是當流量過低的時候通過將閥完全打開而保持液壓流體以恆流流過流量控制閥並因此流過馬達2，並且當流量過高的時候能夠扼流，也就是使馬達制動。如果負載檢測開始，那麼系統壓力就被檢測，這提供了最大的流量。在打開時，馬達在其尾側通過再次調整到停止位置的致動閥6而被制動，流量控制閥7然後被調整到閉合位置。
與已知的通過在馬達前面的一個補償器和一個停止閥來解決問題相比，在恆流控制以及制動的情況下，在馬達進口4的液壓流體壓力通過所描述的系統而在全部時間內得到保證，已知的該方法存在著馬達運行快於流體的危險，這足以產生像氣蝕泵那樣的旋轉。由於起動/停止功能和恆流功能結合在一個同樣的閥元件中，所以有可能產生緊湊的結構和用於主流的短的流體輸送管。
參考圖5和圖6，本發明可以應用於其中的這種液壓馬達2的一個例子將首先被描述。在所示例子中，馬達是一個軸向活塞液壓馬達。簡單說，除了上面提到的輸出旋轉軸3以及進入馬達的進口4和從馬達排出的出口5以外，馬達的主體部分是具有一旋轉軸41的一個汽缸鼓40，由於馬達是曲軸類型，所以旋轉軸41相對於輸出軸3的縱向方向具有角度。在汽缸鼓中，一些活塞42，例如五個，可以在汽缸膛43中往復移動。所示馬達具有大齒輪同步類型的一個同步系統，因此汽缸鼓具有與一大齒輪45相嚙合的一個齒輪輞44，大齒輪45緊固地安裝在輸出軸3上。活塞42通過在輸出軸3上的一個轉盤49中的相應球帽48內的活塞頭46來傳遞運動，軸向力通過這種方式被轉化成扭矩。通過在馬達殼體或者馬達部件50中的固定輸送管，進口和出口之間的液壓流體被輸送到在汽缸鼓的端面54中環形布置的開口53中，馬達殼體或馬達部件50被分成兩個部分51和52。關於液壓馬達的基本結構和機能的更詳細的信息已經有了參考，例如US6336391。
根據本發明，流量控制閥7與馬達部件50結合在一起，在所示例子中是在馬達進口4和馬達出口5布置於其中的部分51中，也就是說儘可能接近馬達出口5的內開口56，並因此接近汽缸鼓40的端面54。精確地說，閥滑動體26的膛27是在馬達部件中鑽的孔，使得汽缸膛儘可能接近汽缸鼓的端面54，也就是說儘可能接近開口56。通過這種方式，流量控制閥和馬達出口5的內開口56之間的輸送管儘可能短，並且由於馬達部件是由象金屬那樣的不容易變形的剛性材料製成，所以輸送管更加剛性，這些金屬例如鋼、輕金屬或類似物。由於具有一個選擇的橫截面面積，因此與閥元件分離在馬達部件外面，尤其是閥通過彈性軟管與馬達相連的情況相比，這提供了一個最小化的、「剛性」的體積，而閥通過彈性軟管與馬達相連則提供了一個彈性的液壓流體體積。根據圖5和圖6的結構提供了迅速反應，並且與恆流閥設置在進口而不是出口的情況相比減小了馬達空轉的危險和氣蝕損傷。
作為例子以不同方式展示在圖2、5、6中的閥7因此實質上是一種相同的結構，兩個控制輸入21、28也與馬達部件結合在一起，儘管在圖5和圖6中看不到控制輸入28。
圖5和圖6中所示的例子也是與馬達部件50結合在一起，並且實際上設置在馬達部件中的用於在經過收縮區域15以後的主流的流出的具有一開口61的一個鑽孔60中。這也能完全與馬達部件以某種方式結合在一起，其結合方式是馬達部件的形成在流量控制閥7下遊的主輸送管1的壁表面形狀為一個收縮形式。
在所示例子中，具有單向閥25的減壓閥24也與馬達部件中的一個鑽孔結合在一起，這個鑽孔在馬達進口4和馬達出口5之間延伸。
本發明並不限於上面所述的以及附圖中所示的例子，而是可以在下面的本發明範圍內做出變化。舉個例子，閥可以是不同於開/關結合閥和恆流閥類型的。閥可以不是滑閥，例如是具有一個可旋轉閥體的閥。馬達可以是其它類型的。致動閥6和控制輸送管17、20、22也可以與馬達部件結合在一起。在馬達部件50中的結合意味著相關元件在馬達部件內部構建，這是通過一個「加厚」部分來設計的，其目的是能容納元件。關於這一點，可以想像到馬達部件被分解成一個進一步的部件，這個進一步的部件具有一個分割線，這個分割線例如在流量閥7和汽缸鼓40之間延伸。馬達部件50意味著將馬達部件封閉起來的殼體。
權利要求
1.一種用於控制一液壓驅動馬達的裝置，所述裝置形成一液壓系統的一部分，在所述液壓系統中，壓力下的液壓流體形成通過一主輸送管的主流，所述馬達連接在所述主輸送管中，所述馬達適於驅動一個變化的負載，並且一個或多個閥(6、7)適於控制通過所述馬達的液壓流，一方面是在操作中，另一方面是用於所述馬達的起動和停止，所述閥之一由一個流量控制閥(7)構成，所述流量控制閥(7)連接在所述馬達的出口的下遊的所述主輸送管(1)中，其特徵在於，所述流量控制閥(7)與馬達殼體(50)結合成一體。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述流量控制閥(7)的閥套由所述馬達殼體(50)的一部分構成。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述流量控制閥(7)由一個恆流閥構成，所述恆流閥適於對通過所述馬達的所述液壓流進行恆流控制。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述流量控制閥(7)適於一方面起動/停止所述馬達，另一方面對通過所述馬達的所述液壓流進行恆流控制，並且適於根據檢測到的在所述馬達下遊的所述主輸送管中布置的區域(15)中截面的改變所產生的壓力差來控制通過所述主輸送管的流量。
5.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述收縮區域(15)與所述馬達部件(50)結合在一起。
6.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述流量控制閥(7)具有用於控制所述流量控制閥的兩個控制輸入(26、28)，一個控制輸入(28)適於接收控制流，所述控制流能夠交替地在流量控制閥上遊與所述主輸送管(1)相連，用於所述閥的停止位置，也就是說將所述主流阻塞，或者與控制流相連，用於所述閥的起動位置，也就是說完全打開主流或者恆流控制，並且其它控制輸入(21)適於接收經過一控制輸送管(22)的控制流，所述控制輸送管(22)與在區域(15)改變的一側上的所述主輸送管中的一個位置相連。
7.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述流量控制閥(7)具有一個閥套(50)和一個閥體，所述閥體可以在所述閥套中移動並且具有一個通流通道(10)，在來自所述兩個控制流和一個彈簧(18)的力的作用下以及由此產生的所述閥體的運動，所述通流通道適於改變其相對於所述進口(8)和所述出口(9)的面積，並且其特徵在於，一個致動閥(6)能夠因為控制流之間的所述改變而與一個控制輸入(28)相適配，以通過打開流量控制閥來運行到起動位置，根據區域中截面的改變所產生的壓力下降來改變主流，從而恆流控制，並且通過完全關閉流量控制閥來運行到停止位置。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述閥體由一個活塞滑動體(26)組成，所述活塞滑動體可以在一個汽缸膛(27)中往復移動，一個控制輸入(28)導入所述汽缸膛的一端，並且其它控制輸入(21)導入所述汽缸膛的相對端。
9.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述馬達(2)具有一個用於驅動旋轉負載的輸出旋轉軸(3)。
10.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述負載由在一個鋸裝置中的一個鋸(11)組成。
全文摘要
本發明涉及一種用於控制一液壓驅動馬達的裝置，所述裝置形成一液壓系統的一部分，在所述液壓系統中，壓力下的液壓流體形成通過一主輸送管的主流，所述馬達連接在所述主輸送管中，所述馬達適於驅動一個變化的負載，並且一個或多個閥(6、7)適於控制通過所述馬達的液壓流，一方面是在操作中，另一方面是用於所述馬達的起動和停止，所述閥之一由一個流量控制閥(7)構成，所述流量控制閥(7)連接在所述馬達的出口的下遊的所述主輸送管(1)中，其特徵在於，所述流量控制閥(7)與馬達殼體(50)結合成一體。
文檔編號F03C1/00GK1759253SQ200480006341
公開日2006年4月12日 申請日期2004年3月19日 優先權日2003年3月21日
發明者P-O·瓦勒布朗特, M·桑內利烏斯 申請人:帕克漢尼芬股份公司