轉速受限的靜液壓驅動器的製作方法
2023-05-24 12:00:46
專利名稱：轉速受限的靜液壓驅動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種靜液壓驅動器。
背景技術：
對於靜液壓驅動器，例如那些用於諸如移動驅動機構器中的靜液壓驅動器，置於閉合迴路中的液壓泵通常由驅動機構所驅動。液壓泵通常通過兩條運行線路連接到液壓發動機。在特定的行進情況下，液壓發動機可以在閉合液壓迴路中傳輸壓力介質。在這種情況下，液壓泵作為發動機來工作，並被傳輸於其中的壓力介質所作用。如果在這種情況下，驅動發動機超出了制動負載，由於該制動負載對應於相應的轉速，則驅動機構增大轉速。因此，液壓驅動器必須採取適當措施來防止驅動機構的轉速被無法承受地增大從而使驅動機構受損。
從DE 102 41 950 A1中公知的措施是，在液壓發動機下遊的運行線路中設置節流閥。利用此閥可對運行線路中的流量進行節制。為實現此目的，節流閥的位置受到致動活塞的影響。致動活塞的位置則取決於節流閥下遊運行線路的壓力，並取決於根據驅動發動機轉速的壓力。
所提出的驅動器的缺點在於，必須通過節流點來傳送整體傳輸量。在這種情況下，壓力介質達到相當高的溫度。另一缺點則在於，需要相當多的資源來對調節節流閥進行控制。除了致動汽缸以外，還需要另外的致動閥。
發明內容
本發明所基於的目的是構建一種靜液壓驅動器，其中，可以使用簡單方式來限制驅動機構轉速的增大。
通過根據本發明的具有權利要求1所述特徵的靜液壓驅動器實現了上述目的。
對於本發明的靜液壓驅動器而言，基於的事實在於，在諸如饋送壓力線路的壓力線路中所流動的饋送量取決於驅動機構轉速。因此，可使用差壓閥對壓力線路中的這種饋送量進行限定，如果此差壓閥超過在此的差壓值，就從運行線路中排出壓力介質。由於從運行線路中排出了壓力介質，則由液壓發動機傳輸進入運行線路的壓力介質僅有部分仍然繼續傳回到液壓泵。因而就減少了經液壓泵的壓力介質流，從而避免無法承受地增大驅動機構的轉速。靜液壓驅動器的特別的優點是，僅採用相對較低的壓力來控制壓力線路。其結果是，系統安全性增大而成本降低。
各從屬權利要求中展開描述了根據本發明的靜液壓驅動器的優點。具體而言，優選利用饋送泵來產生取決於轉速的壓力，而饋送泵與液壓泵一起被驅動機構聯合驅動。由於饋送泵通常用作固定移位的泵，因此，通過此泵而傳輸的饋送量總是對應於驅動發動機的轉速。
此外，為了能夠從運行線路中排出壓力介質，優選使用高壓限制閥，因為在任何情況下都需要高壓限制閥來限制運行線路中的最大允許運行壓力。為實現此目的，壓力線路中的差壓一旦超過限制值，就根據運行線路中相應的主導壓力打開高壓限制閥，於是壓力介質就能夠經高壓限制閥而從運行線路中排出。
可以採用特別簡單的方式來保護靜液壓驅動器免於超速，因為可以通過差壓控制閥從壓力線路中直接致動高壓限制閥。差壓控制閥一旦察覺到壓力線路中饋送量被增大，就將接通在高壓限制閥方向上的流通。壓力線路中的壓力從而作用在高壓限制閥的測量表面上，進而打開高壓限制閥。其結果是，在例如箱容積的方向上接通流通，就打開了運行線路。
進一步，特別優選的是，第一運行線路為閉合液壓迴路的一部分，在閉合迴路中，液壓泵經兩條運行線路連接到液壓發動機。在這種情況下，無論向前行進還是後向行進，均能以簡單的方式來保護驅動機構使其免於轉速過高。為實現此目的，兩條運行線路中每一條均配有高壓限制閥，從而可以根據相應的行進方向單獨打開這兩個高壓限制閥，而如果壓力線路中出現壓力超載的情況就一起打開。
進一步，這兩個高壓限制閥優選地分別作為第一運行線路和第二運行線路的饋送閥單元的一部分，從而通過在一條運行線路中打開高壓限制閥並經過另一條運行線路的饋送閥而使液壓迴路短路。以此方式，實現了兩個液壓迴路，而其中只有一個將液壓泵導通。因而，所劃分的壓力介質的流體並不會無法承受地增大驅動機構的轉速。
根據本發明的靜液壓驅動器的優選示例性實施例展現於各附圖中，並參照下文描述得到說明。各附圖如下圖1顯示了根據本發明的靜液壓驅動器的第一示例性實施例；和圖2顯示了根據本發明的靜液壓驅動器的第二示例性實施例。
具體實施例方式
圖1顯示了根據本發明的靜液壓驅動器1的第一示例性實施例。所述靜液壓驅動器具有驅動機構2。驅動機構2優選為柴油發動機。驅動機構2驅動液壓泵3。液壓泵3優選為能夠沿著兩個方向旋轉的靜液壓軸向活塞機構。為了驅動液壓泵3，液壓泵3通過驅動軸23連接到驅動機構2。
液壓泵3可調節其傳輸量，並可傳輸進入第一運行線路4或進入第二運行線路5。液壓泵3所傳輸的壓力介質驅動液壓發動機22，然後液壓發動機22通過驅動軸24驅動車輛。調節裝置6提供用於調節液壓泵3的傳輸方向和傳輸量。調節裝置6具有致動汽缸，在該致動汽缸中設置有致動活塞7。致動活塞7將致動汽缸分為第一致動壓力室8和第二致動壓力室9。
分別在第一致動壓力室8和第二致動壓力室9中主導的致動壓力以液壓力的方式作用於致動活塞7。此外，在第一致動壓力室8和第二致動壓力室9中設置有相應的定心彈簧，在第一致動壓力室8和第二致動壓力室9處於壓力平衡的情況下，所述彈簧將致動活塞7復位到中心位置。在此中心位置，液壓泵3的調節機構連接到致動活塞7，並且液壓泵3設置為零傳輸量。
致動壓力控制閥10用於在第一致動壓力室8和第二致動壓力室9中調節壓力。利用兩個連接部11′、12′，致動壓力控制閥10經第一致動壓力線路11連接到第一致動壓力室8，並經第二致動壓力線路12連接到第二致動壓力室9。
利用第一螺線管13和第二螺線管14，致動壓力控制閥10自身即可對其位置進行調節。在圖1中，所示的致動壓力控制閥10處於中性位置(neutralposition)。在致動壓力控制閥10處於中性位置時，第一致動壓力線路11和第二致動壓力線路12分別被致動壓力供給線路15和溢流線路16節流。
可能的最大致動壓力經致動壓力供給線路15施加到致動壓力控制閥10的輸入15′。致動壓力控制閥10的輸出16′經溢流線路16連接到箱容積17。當致動壓力控制閥10處於前述中性位置時，致動壓力控制閥10的所有四個連接部以節流方式互連，並可通過將控制電流施加到第一螺線管13或施加到第二螺線管14，使致動壓力控制閥10移位而離開中性位置。舉例而言，如果將電流施加到第一螺線管13，則致動壓力控制閥10朝向其第一端位置的方向移位。
當致動壓力控制閥10處於第一端位置時，致動壓力供給線路15連接到第一致動壓力線路11，使得在致動壓力供給線路15中的主導壓力通過致動活塞7的面向第一致動壓力室8的一側而作用於致動活塞7。同時，第二致動壓力線路12經溢流線路16連接到箱容積17。因此，在第一致動壓力室8中和第二致動壓力室9中產生不同的致動壓力，其結果是，致動活塞7向圖1的右方移位。
相反地，致動信號也可施加於第二螺線管14，使得第二螺線管14將致動壓力控制閥10朝向其第二端位置的方向移位。當致動壓力控制閥10處於第二端位置時，致動壓力線路15連接到第二致動壓力線路12，而溢流線路16連接到第一致動壓力線路11。相應地，現在對第二致動壓力室9加壓，同時第一致動壓力室8沿著箱容積17的方向溢流。其結果是，致動活塞7朝向圖1中的左方進行致動運動。
如果第一螺線管13或第二螺線管14未被施加致動信號，則致動壓力控制閥10僅受到兩個定心彈簧的作用，所述定心彈簧將致動壓力控制閥10沿著其中性位置的方向復位。在此中性位置，致動壓力控制閥10的所有四個連接部被再次互連，從而使第一致動壓力室8中的壓力與第二致動壓力室9中的壓力相平衡。同樣地，被設置在致動壓力室8和9中的彈簧將致動活塞7拉回到其中間位置。致動活塞7的致動運動通過聯接杆33反饋回致動壓力控制閥10。
為了防止致動活塞7致動運動過於快速，在致動壓力控制閥10與調節裝置6之間，在第一致動壓力線路11和第二致動壓力線路12中設置相應的節流閥。相應的致動壓力測量連接部11″和12″從致動壓力線路11和12向外引出，以便分別監測作用於致動壓力室8和9上的致動壓力。
利用兩個螺線管13和14，致動壓力控制閥10可被置於上述兩個端位置之間的任意位置處。因此，分別被供給到致動壓力室8和9的致動壓力只要較小即可。在致動壓力供給線路15中主導的壓力形成了可調致動壓力的上限。為了對致動壓力供給線路15施加壓力，致動壓力線路15連接到饋送壓力線路18。致動壓力節流閥25′置於致動壓力線路25中，致動壓力線路25將饋送壓力線路18連接到致動壓力供給線路15。
為了對饋送壓力線路18加壓，提供饋送泵19，其通過過濾器20和抽吸線路21而將壓力介質抽出箱容積17並將其傳輸進入饋送壓力線路18中。在這種情況下，饋送泵19優選地通過驅動軸部分23′而被驅動機構2驅動。饋送泵19被設置為僅沿著一個方向傳輸，並優選地實現為固定排量的泵。因而，由饋送泵19傳輸的饋送量直接取決於驅動機構2的轉速。
只要液壓運行迴路不存在來自兩個運行線路4和5的壓力，饋送泵19就將壓力介質傳輸到該運行迴路中。為實現此目的，饋送壓力線路18一方面連接到饋送泵19的傳輸側，另一方面連接到第一連接線路27。第一連接線路27將第一運行線路4連接到第二運行線路5。
在第一運行線路4與饋送壓力線路18進入第一連接線路27的開口之間設置第一饋送閥單元28。同樣地，在第二運行線路5與饋送壓力線路18進入第一連接線路27的開口之間設置第二饋送閥單元29。第一饋送閥單元28具有止回閥30和與其並聯設置的高壓限制閥31。止回閥30的取向為朝向第一運行線路4打開。因此，只要饋送壓力線路19中所主導的壓力高於第一運行線路4中所主導的壓力，饋送泵10就可通過饋送壓力線路18和第一連接線路27對第一運行線路4進行加壓。不過，如果在第一運行線路4中的主導壓力超過饋送壓力線路18的壓力，則止回閥30關閉。
為了防止在第一運行線路4中出現臨界壓力，當壓力值高於臨界壓力值時高壓限制閥31打開，使得壓力介質可流出第一運行線路4。為實現此目的，利用第一調節彈簧32將力施加於高壓限制閥31。第一運行線路4的壓力在壓力測量表面上沿相反方向作用於高壓限制閥31，所述壓力通過第一迂迴線路34而供給到此壓力測量表面。
在所示的實施例中，高壓限制閥31實現為壓力限制閥。在連接線路27中或在饋送壓力線路18中的主導壓力的液壓力，沿著與第一調節彈簧32的力的相同方向作用於高壓限制閥31的另一壓力測量表面上。為實現此目的，連接線路27通過第二迂迴線路35連接到高壓限制閥31的所述另一測量表面。
第二饋送閥單元29的結構類似於至此所述的第一饋送閥單元28的結構。這意味著，如果在第一運行線路4中的壓力升高而高於臨界值，則打開第一饋送閥單元28的高壓限制閥31，因而第一運行線路4沿著饋送壓力線路18的方向溢流。如果在第二運行線路5中的壓力低於饋送壓力線路18中的壓力水平，則打開第二饋送閥單元29的止回閥，已經通過第一運行線路4的第一饋送閥單元28而被排出的壓力介質經第二饋送閥單元29流出而進入第二運行線路5中。不過，如果第二運行線路5中的壓力也高於饋送壓力線路18中的壓力，就設置饋送壓力限制閥36來保護饋送壓力線路18。
饋送壓力限制閥36同樣為彈簧加載壓力限制閥。在饋送壓力線路18中主導的饋送壓力作用於饋送壓力限制閥36，該饋送壓力與所述彈簧的力反向。如果所述饋送壓力超過臨界值，例如25bar，則饋送壓力限制閥36沿著其打開位置的方向而設置。在其打開位置，饋送壓力限制閥36將饋送壓力線路18連接到箱容積17。
如果由於臨界壓力而使得第一運行線路4經第一饋送閥單元28或其高壓限制閥31而溢流，而且被排出的壓力介質被抽離而進入饋送壓力線路18中，則由於壓力增大而高於例如25bar觸發饋送限制閥36打開，就防止了在饋送壓力線路18中壓力增大而超過限制值。相應地，從第一運行線路4中排出的壓力介質，通過連接線路27和饋送壓力線路18並通過饋送壓力限制閥36，而被溢流進入箱容積17中。
高壓限制閥31也可根據在第一運行線路4中和在第三測量線路37中的主導壓力而被置於打開位置，在所述打開位置，允許流通的連接可以從第一運行線路4開始沿著饋送壓力線路18的方向。為實現此目的，高壓限制閥31具有控制壓力測量表面37′，在此控制壓力測量表面37′，相反於第一調節彈簧32的力而作用的液壓力可被施加於高壓限制閥31。為實現此目的，可通過第三測量線路37而將控制壓力施加於高壓限制閥31的控制壓力測量表面37′。到第三測量線路37的遠離高壓限制閥31而面向的末端處連接有差壓控制閥38的輸出。
第一彈簧39沿著差壓閥38中性位置的方向而將力施加於差壓閥38。第二彈簧40的力沿著相反的方向作用於差壓閥38。沿著與第一彈簧39的力的相同方向，液壓力沿著差壓閥38的中性位置的方向而作用於傳輸壓力測量表面上。所述傳輸壓力測量表面通過傳輸壓力測量線路41連接到饋送壓力線路18。在饋送泵19的傳輸側輸出處的主導壓力通過傳輸壓力測量線路41而起作用。在向傳輸壓力測量線路41分支的下遊處，饋送壓力節流閥26被設置在饋送壓力線路18中。在從饋送壓力節流閥26始的下遊處，差壓閥38的饋送壓力輸入42連接到饋送壓力線路18。同樣地，在從饋送壓力節流閥26始的下遊處，饋送壓力測量線路43從饋送壓力線路18分支，並且沿著與第二彈簧40的相同方向而將從饋送壓力節流閥26始的下遊處的饋送壓力線路18中的主導饋送壓力施加於差壓閥38的另一個測量表面處。
如果驅動機構2的轉速降低並進而使饋送泵19的轉速降低，則通過饋送壓力節流閥26的流量也降低。其結果是，通過傳輸壓力測量線路41和饋送壓力測量線路43而供給到相應測量表面的壓力，在差壓閥38處得以平衡。在差壓閥38上結果形成的液壓力取決於相應受力的測量表面的尺寸。通過適當地選擇相對於彼此的表面比率，就可以設置差壓閥38打開處的饋送量。
由饋送泵19產生的饋送量對應於驅動機構2的特定轉速，該饋送泵19以牢固方式機械連接到驅動機構2。如果達到由此限定的差壓限制值，則差壓閥38被致動並隨之將饋送壓力輸入42連接到第三測量線路37。
因此，與第一調節彈簧32的力作用相反的液壓力，通過第三測量線路37而施加於高壓限制閥31。這意味著，根據在第一運行線路4中主導的運行壓力並根據在第三測量線路37中的壓力而打開高壓限制閥31，此壓力取決於轉速。然後，隨著高壓限制閥31的打開，壓力介質能夠從第一運行線路4排出。壓力介質流通過作為以超速模式(overrun mode)的泵而工作的液壓發動機22而傳輸進入第一運行線路4中，因而該壓力介質流被劃分為沿著液壓泵3的方向向前的第一分流，和通過高壓限制閥31而被抽離的第二分流。通過高壓限制閥31而抽離的流量可按照前述的方式流動離開，即，通過第二饋送閥單元29的止回閥並沿著第二運行線路5的方向而流動，從而使運行線路4和5經高壓限制閥31和第二饋送閥單元29形成液壓短路。然後，驅動機構2僅被較小扭矩持續驅動，該扭矩隨著運行線路中的壓力降低而減小。驅動機構2並未超速。
只要驅動機構2的轉速處於非臨界範圍內，而且相應地，饋送泵19的饋送量並不在饋送壓力節流閥26處產生高於差壓限制值的差壓，則差壓閥38保持非致動狀態。在這種情況下，高壓限制閥31的作用僅僅是保護第一運行線路4。
另外還提供壓力截止閥單元44，以便在運行線路4和5中的一個中發現臨界壓力時將轉動過分的液壓泵3轉回。
利用壓力截止閥單元44，致動壓力供給線路15可連接到箱容積17，使得致動壓力供給線路15沿著箱容積17的方向而被溢流。其結果是，在致動壓力室8和9中的一個中不存在另外的可用致動壓力，而且致動壓力室8和9均處於同樣低的壓力水平。致動活塞7因而通過壓縮彈簧而居中，而液壓泵3沿著排空傳輸量的方向移位。
為實現此目的，壓力截止閥單元44具有壓力截止閥45，致動壓力供給線路15可通過壓力截止閥45連接到箱容積17。壓力截止閥45在其中性位置通過可調節的壓縮彈簧而被保持在關閉位置，在此關閉位置，不存在允許在致動壓力供給線路15與箱容積17之間流通的連接。運行線路壓力可被施加於壓力截止閥45，該壓力與所述可調節彈簧的力相反。所述運行線路壓力通過往復閥46供給到壓力截止閥45。往復閥46將主導較高壓力的運行線路4或5反覆地連接到壓力截止閥45的相應測量連接部。為實現此目的，往復閥46被置於第二連接線路47中。往復閥46的輸出連接到壓力截止閥45的測量連接部。
在被置於抽吸線路21中的過濾器20不足以勝任的情況下，提供過濾器輸入線路49。壓力介質經饋送泵19供給到過濾器輸入線路49，過濾器輸入線路49可連接有另外的過濾器，該過濾器的輸出連接到過濾器輸出線路50。為此，在附加過濾器的情況下，由饋送泵19傳輸的壓力介質實際上也流經上述過濾器，在饋送壓力線路18中提供插塞52。為了在上述過濾器阻塞的情況下可以進行進一步防護，提供壓力溢流線路51，如果上述過濾器中的壓力梯度超過臨界值，則壓力溢流線路51能夠連接到上述過濾器的輸入側上。壓力溢流線路51連接到饋送泵19的入口側。
圖2中所顯示的示例性實施例與圖1中的示例性實施例不同之處在於，不僅第一饋送閥單元28具有可根據第一運行線路4中的主導壓力而被致動的高壓限制閥31，而且第二饋送閥單元29也具有相應的高壓限制閥31′。同樣可以根據第二運行線路5中的主導壓力打開所述相應的高壓限制閥31′，從而可以從第二運行壓力線路5中排出壓力介質。
因此，第二饋送閥單元29在結構上與第一饋送閥單元28相同。根據驅動機構2的轉速，壓力經第三測量線路37供給到高壓限制閥31，並供給到第二饋送閥單元的相應的高壓限制閥31′。通過第三壓力測量線路37的部分37a，壓力被供給到第二饋送閥單元29的相應的高壓限制閥31′的控制壓力測量表面37a′。為實現此目的，第三測量線路37的部分37a從高壓限制閥31的連接部引向相應的高壓限制閥31′的相應的控制壓力測量表面37a′。與圖1中的示例性實施例不同的是，驅動機構2在兩個行進方向上均受到保護。
高壓限制閥31與第二饋送閥單元29的相應的高壓限制閥31′的同時致動，足以保護驅動機構2免於轉速過高。由於壓力介質總是分別從液壓發動機22下遊的運行線路4或5通過第一饋送閥單元28或第二饋送閥單元29排出，因此，總流量也始終確定地被劃分為通過液壓泵3的流量和被排出的流量部分。因此，保護驅動機構2免於轉速過高這一目標的實現，與如下情況無關，即，是否同樣打開了相應的另一饋送閥單元。
另一方面，只要液壓發動機22下遊處的運行線路所分配的高壓限制閥31或31′總是根據行進方向打開，則可提供閥而使第三測量線路37中的主導壓力供給到高壓限制閥31或相應的高壓限制閥31′。此閥例如為3/2路閥，其可根據行進方向和/或根據兩個運行線路4與5之間的壓力梯度而在所述兩個工作位置之間進行調節。
本發明並不局限於所示的各示例性實施例，而是可將所述示例性實施例的所有特徵進行相互組合。
除了如在示例性實施例中所描述的利用高壓限制閥來排出壓力介質以外，也可利用節流閥或流量調節器來實現將壓力介質從運行線路4或5中排出。於是，流量控制器或節流閥為了實現致動的目的而被相應地連接到第三測量線路37。
權利要求
1.一種靜液壓驅動器，具有液壓泵(3)，其由驅動機構(2)驅動，並至少傳輸進入第一運行線路(4)；和壓力線路(18)，其中所流動的饋送量取決於所述驅動機構(2)的轉速，其特徵在於，如果在所述壓力線路(18)中的差壓超過差壓限制值，那麼壓力介質能夠從所述第一運行線路(4)排出。
2.根據權利要求1所述的靜液壓驅動器，其特徵在於，為了將壓力介質從所述第一運行線路(4)排出，保護所述第一運行線路(4)免於承受過度運行壓力的高壓限制閥(31)可被置於打開位置。
3.根據權利要求1或2所述的靜液壓驅動器，其特徵在於，為了產生取決於轉速的饋送量，所述壓力線路(18)連接到由所述驅動機構(2)所驅動的饋送泵(19)。
4.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的靜液壓驅動器，其特徵在於，為了打開所述高壓限制閥(31)，所述高壓限制閥(31)可通過差壓閥(38)連接到所述壓力線路(18)。
5.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的靜液壓驅動器，其特徵在於，所述液壓泵(3)通過所述第一運行線路(4)連接到液壓發動機(22)，還通過第二運行線路(5)連接到所述液壓發動機(22)。
6.根據權利要求5所述的靜液壓驅動器，其特徵在於，所述高壓限制閥(31)和與所述第二運行線路(5)對應的高壓閥(31′)，分別保護所述第一運行線路(4)和所述第二運行線路(5)免於承受過度壓力。
7.根據權利要求6所述的靜液壓驅動器，其特徵在於，如果所述壓力線路(18)中的差壓超過差壓限制值，則所述高壓限制閥(31)和所述對應的高壓限制閥(31′)可被置於打開位置。
8.根據權利要求1所述的靜液壓驅動器，其特徵在於，設有流量調節器，用於將壓力介質從所述第一運行線路(4)排出。
9.根據權利要求1所述的靜液壓驅動器，其特徵在於，設有節流閥設置，用於將壓力介質從所述第一運行線路(4)排出。
全文摘要
本發明涉及一種靜液壓驅動器，包括液壓泵(3)，其由驅動機構(2)驅動並抽吸到至少一個第一運行線路(4)；和壓力線路(18)，其中所流動的饋送量取決於驅動機構(2)的速度。當所述壓力線路(18)中的差壓超出差壓限制值時，壓力介質就可以從第一運行線路(4)抽出。
文檔編號F16H61/40GK101094999SQ200580039724
公開日2007年12月26日 申請日期2005年12月14日 優先權日2004年12月23日
發明者格裡特·蓋斯勒, 萊因霍爾德·施內德讓, 卡爾-海因茨·福格爾, 馬庫斯·格普拉埃格斯 申請人:布魯寧赫斯海諾馬帝克有限公司