液压机组的制作方法

本发明涉及液压机组，用于液压转向系统的压力供应，尤其用于货车、建筑机械或农业机械的压力供应，其具有液压泵和电动驱动装置。

背景技术：

机动车中的转向系统目前通常具有液压转向助力器。为此，在液压转向系统中采用液压转向辅助泵来支持转向运动力。

液压转向辅助泵通常被机动车内燃机驱动。在车辆和节能措施例如启停功能越来越电气化的过程中，所述任务越来越多地由电动机负担。因此出现越来越高的电流用于提供所需液压功率，并且相应车辆系统(例如车载电源和蓄电池)的用于电动机供电的负担和要求在增加。这导致液电式转向系统的损坏概率增大。

在从现有技术中已知的解决方案中，一方面达到了马达机械功率限制。另外，用于车辆电流供应的车载电源因为总是需要较高电流以提供所需的液压功率而易出故障。

技术实现要素：

因此，本发明的任务在于提出一种具有更高的可靠性和紧凑设计结构的液压机组。

用于改善液压转向系统的可用性并减小其损坏概率的容易想到的解决方案是将液压机组数量加倍且因而投入使用两个液压机组。

但此容易想到的解决方案的缺点是，一方面，所需结构空间倍增且因而几乎无法安装在转向传动机构附近。另外，液压机组功率的累加需要复杂的阀门技术装备。这些附加液压功能进一步增大了液压转向系统出故障的潜在可能性。

因此，根据本发明，上述任务通过一种具有权利要求1的特征的液压机组、通过一种具有权利要求14的特征的方法以及通过一种具有权利要求15的特征的转向系统来完成。在从属权利要求中找到有利的实施方式。兹将所有权利要求的语句明确援引纳入说明书。

根据本发明的液压机组最好被设计用于执行本发明的方法和/或其优选实施方式。根据本发明的方法最好被设计用于借助本发明的液压机组和/或其优选实施方式来执行。

根据本发明的液压机组被设计用于尤其用于货车、建筑机械或农业机械的液压转向系统的压力供应，并且具有液压泵和电动驱动装置。

重要的是，该电动驱动装置冗余地构成且具有两个单独控制的电动驱动马达。这些驱动马达通过该液压泵相互机械刚性连接。即，液压泵借助两个单独的驱动马达被驱动。为此，两个驱动马达分别具有一控制电路，其允许以用于两个电动驱动马达的可变的负载分配来共同驱动该驱动马达。

所述控制电路可以被集成到分别属于该驱动马达的马达控制器中，或者作为单独元件即作为附加的控制电路构成。

尤其是由此得到以下优点，包括两个驱动马达的冗余结构提高了液压机组的可靠性，即，换言之，该液压机组的损坏概率被降低。另外，可以通过这两个驱动马达来提升液压功率。尽管如此，液压机组仍只需要比较小的结构空间且因此能以简单方式就位在转向传动机构附近。

通过以具有两个独立的驱动马达的液压泵形式来设计，可以避免使用复杂的阀门技术装备。可以根据本发明有利地省掉附加的阀门技术装备，或者在采用两个液压泵时为累积液压功率而需要的其它结构构件。这减小了液压机组的易出故障性并且也减小了系统总共所需要的结构空间。

由de10207018a1知道了一种具有液压泵的组合部件，该液压泵被集成到电动机中且为此设置在两个电机半体之间。这种组合部件的缺点是，实现两个电机半体的共同控制，因而无法获得所述的本发明优点。

在本发明的一个有利实施方式中，针对该电动驱动马达分别设有一个马达控制器。所述马达控制器优选被设计用于控制该电动驱动马达。所述马达控制器最好分别设计成具有呈控制电路形式的马达控制装置和控制逻辑。为此，以控制逻辑形式作为马达控制器的一部分地优选设有处理器，其也可以被用于转向系统的计算或控制功能。在此实施方式中，该控制电路作为马达控制器的一部分被集成到电动驱动马达中。

在本发明的一个替代实施方式中，所述马达控制器只分别设计成具有一个简单的马达控制装置。在此情况下设有至少两个附加的控制电路，以便利用用于两个电动驱动马达的可变负载分配来控制所述驱动马达的共同驱动。

在本发明的一个优选实施方式中，该液压泵以齿轮泵形式构成。通常，齿轮泵具有配合的齿轮对。两个驱动马达最好作用于该泵的至少其中一个齿轮上。所述泵优选设计成具有两侧驱动结构。此时，这两个驱动马达可以分别布置在相同的泵轴上。通过这种布置，可以通过简单方式获得液压机组的紧凑且节省结构空间的设计。

该液压泵最好设置在两个驱动马达之间。这两个驱动马达尤其最好是通过液压泵的一个共同的轴来机械连接的。

或者，这两个驱动马达可以作用于两个泵轴，尤其最好是其中一个驱动马达作用于液压泵的一个齿轮，另一个驱动马达作用于液压泵的另一个齿轮。所述机械连接在此情况下通过齿轮泵的齿轮来实现。

在本发明的一个优选实施方式中，这些驱动马达以无刷式电动机形式构成。这些马达一般不易磨损且具有较长运行时间。如已知地，所述驱动马达分别设计成具有转子和定子且分别包括一个马达控制器。借助各自的马达控制器进行驱动马达的转速调节。

为了预先规定对电动驱动马达的可变的负载分配，这两个控制电路发出控制指令给所述驱动马达。此时，该控制电路规定了用于每个驱动马达的转速和最大允许电流消耗。通常，典型的马达控制器的软件设定：根据预先规定保持转速，直至达到最大电流。接着，只调节/达到可用最高电流获得的尽量最高的转速。优选地，通过各自的马达控制器来“叠加”用于限制每个单独驱动马达的最大电流的调节。

这不仅可以通过控制逻辑(其作为马达控制器功率电路的一部分)进行，或通过用于控制驱动马达的附加控制电路来进行。

为了获得关于两个驱动马达的转子状态的反馈，优选在其中一个所述驱动马达上、最好在两个驱动马达上设置转角传感器。借助转角传感器，可以确定转子的转动角度以保证两个驱动马达的最佳配合。这两个驱动马达优选同步运行。最好如此优化用于两个马达的转速调节，即虽然有机械连接，但各个马达的效率未受到不利影响。这优选通过驱动马达的调节器结构进行：两个驱动马达的调节器结构如下设计，即借助该调节器的参数化可如此调节它们，即因马达连接而暂时出现的干扰在允许偏差内，但补偿转速的持续性偏差。

在本发明的一个有利改进方案中，用于可变的负载分配的所述控制电路如此设计：它在利用与驱动马达驱动状态和能量供应状态有关的信息的情况下，计算例如就部件使用寿命而言的最佳能量分配，且分别对应地给马达控制器提供转速设定值和最大电流设定值。

在本发明的一个优选实施方式中，这两个驱动马达被如此控制：两个驱动马达中的每一个的功率分别等于有待输出的累积功率的一半。由此得到以下优点，可以有目的地控制累积提供的功率。

在一个替代实施方式中，两个驱动马达被如此控制：两个驱动马达之一被驱动直至最高功率，且根据需要优选借助中央主控制电路，由第二驱动马达向其要求额外还需提供的功率。

所述设计尤其适用于以下的实施方式：两个驱动马达具有不同的独立电流供应装置。如果例如两个驱动马达之一是借助来自一个有利能量源的电流供应来驱动的，则可向该马达请求最高功率。同样，可以在例如两个驱动马达之一是凭借电量较少的电池的电流供应来驱动的情况下，只向该驱动马达请求差额功率。即，可有利地对当前的电流供应状况做出响应。

尤其是该控制电路被设计成相互检查是否发生故障。此时最好进行所有控制电路的指令的可信性的相互检查。

优选在发现故障的情况下通过未出故障的控制电路调整(尤其是提高)对应的电动驱动马达的功率。

由此得到以下优点，在出故障情况下，可以由未出故障的控制电路接管一个控制电路的任务。或者，未出故障的控制电路能以提高的功率驱动尚剩下的驱动马达以补偿故障。由此进一步降低转向系统的损坏概率。

在本发明的一个优选实施方式中规定如此设计该控制电路：其中一个所述控制电路作为主控制电路，该主控制电路规定了用于该电动驱动装置的负载分配。另一个控制电路优选作为从控制电路，在这里，该主控制电路给该从控制电路规定了：用于由该从控制电路控制的电动驱动装置的驱动功率。

负载分配由主控制电路优选通过相应的转速设定值来控制。此时最好如此进行可变的负载分配，即，这两个驱动马达的共同功效基本对应于单独的驱动马达的功效，即，虽然马达机械连接，但未出现功率损失。

在本发明的一个优选实施方式中，该液压机组具有第三控制电路，在这里，第三控制电路作为主控制电路，或者说被设计成作为主控制电路工作。在此，由作为主控制电路的第三控制电路在中央以可变的负载分配来控制这两个驱动马达的作为从控制电路的两个控制电路。

尤其是通过使用三个控制电路，可以保证可靠的运行。在一个控制电路失效或出故障时，还可以通过余下的两个控制电路实现完整的功能性，并且该转向系统借此运行直至停车。

优选所述第三控制电路也是冗余构成，从而设有两条附加的外控制电路即优选共有四条控制电路。在此情况下，该马达控制器可以只配备监测功能或可信性测试功能。

上述任务还通过一种根据权利要求14的方法来完成。

用于驱动用于液压转向系统的压力供应的液压机组的本发明方法优选用包括液压泵和电动驱动装置的液压机组来执行。

重要的是，该电动驱动装置具有两个被单独控制的且带有至少两个分开的控制电路的电动驱动马达。通过分开的控制电路进行对电动驱动马达的可变负载分配。

根据本发明的方法也具有本发明的液压机组的上述优点。

在一个有利的改进方案中，对电动驱动马达的可变负载分配如此进行，即它们在利用与驱动马达驱动状态和能量供应装置状态相关的信息的情况下，计算例如就使用寿命和部件状态而言最佳的能量分配，并且各自对应地给马达控制器提供转速设定值和最大电流设定值。

可变负载分配优选如此进行，即，这两个驱动马达的共同功效基本对应于单独马达的功效。

这种控制尤其在使用两个驱动马达的共同电流供应装置时是有利的。两个马达承受相同的电气、机械和热负荷。结果，所输出的功率此时与两个驱动马达的共同负载相关。

这两个驱动马达优选分别根据可变的转速设定值按转速可调的方式来运行。

或者，可以如此进行控制，即，两个驱动马达中的每一个的功率分别等于有待输出的累积功率的一半。这允许有目的地影响累积提供的功率。

在另一个替代实施方式中，可变负载分配可以如此进行，即，两个驱动马达之一以其最大功率运行。由第二驱动马达请求差额功率，直至达到有待提供的功率。当两个驱动马达具有彼此无关的、不同的电流供应装置时，这种控制方式是尤其合适的。于是例如可以与能量源类型相关地实现区分。例如可以根据电池电量来保护电量较少的电池，做法是：对应的驱动马达例如以减小的功率运行。或者，可以用有利的能量源以较高的功率驱动该驱动马达。

上述任务还通过一种具有本发明液压机组的转向系统来完成。在此，本发明的液压机组尤其适合用在前桥转向系统或后桥转向系统中。

在本发明的一个优选改进方案中，该液压机组通过通讯网络且优选是总线系统来控制。借助通讯网络，这些控制电路可以相互通讯。该通讯网络优选将这两个控制电路相连。如果例如作为主控制电路设有其它的附加控制电路，则该通讯网络优选将附加控制电路与驱动马达的两个控制电路相连。该通讯网络优选是转向系统的一部分。

优选地，也通过该通讯网络实现与用于两个驱动马达的电流供应装置的通讯。为此，优选规定电流供应装置的中央控制。为了降低电压供应装置的损坏概率，它优选也冗余构成。该电压供应装置也优选是转向系统的一部分。另外，可选地设有用于监测电压供应装置的蓄电池电量(电池监管)的装置(电量监测装置)，其最好具有用于平衡充电状态的附加功能(平衡功能)。

根据本发明的液压机组尤其适用于实现排量控制以驱动液电式转向系统且在此允许可用性的提高和损坏概率的降低。

附图说明

以下，结合实施例和附图来描述本发明的液压机组以及本发明的装置和本发明的转向系统的其它优选特征和实施方式，其中：

图1是具有转向系统的本发明液压机组的第一实施例的示意图；

图2以分图a)和b)示意性示出本发明液压机组的第二实施例的两个变型；

图3是本发明液压机组的第三实施例的示意图；和

图4是本发明转向系统的一个实施例的示意图。

具体实施方式

在图1-4中，相同的附图标记表示相同的或作用相同的零部件。

图1示出本发明的液压机组的第一实施例的示意图。

液压机组1包括液压泵2和两个驱动马达3a、3b。驱动马达3a、3b分别设计成具有转子4a、4b和定子5a、5b且分别包括马达控制器6a、6b。在这里，这两个驱动马达3a、3b以无刷式电动机形式构成。

在冗余实施方式中，在此还针对这两个驱动马达中的每一个设有一控制电路7a、7b。

液压泵2以具有两侧驱动结构的齿轮泵形式构成。通过两个端口2a、2b，液压液到达液压缸25，如图4所示。液压泵2设置在这两个驱动马达3a、3b之间。

具有两个驱动马达3a、3b的液压机组接收用于这两个驱动马达2、3的电流供应装置8a、8b的供给。另外，设有用于监测电压供应装置的蓄电池的电量的装置(电池监管)9(电池状态监测装置)，其在此具有平衡充电状态的附加功能(平衡功能)。

在此以总线系统形式构成的通讯网络10将这两个控制电路7a、7b与驱动马达3a、3b的两个马达控制器6a、6b和两个电流供应装置8a、8b和电量监测装置9相连。

还示意性示出了方向盘21，方向盘具有传感器21a、21b用于检测方向盘21的转弯角度和加于方向盘的转矩。作为传感器21a、21b，可以采用针对转向系统常见的传感器。传感器21a、21b被集成至通讯网络10中。此时，专门针对转向系统已知的传感器被冗余构成，或者说至少所述信号是冗余的且已经检查过可信性地由传感器提供。

这两个驱动马达通过液压泵2刚性机械连接。为此，这两个驱动马达3a、3b在此安置在一个具有该液压泵2的共同轴11上。这两个驱动马达通过联轴器23a、23b连接至具有液压泵2的共同轴11，如图2所示。

或者，所述泵的驱动可以通过驱动马达轴中的一个直接进行。

液压机组的电动驱动装置借助这两个驱动马达3a、3b冗余构成。这两个驱动马达3a、3b可以分别通过所属的控制电路7a、7b来控制。为此，这两个控制电路7a、7b发出控制指令给驱动马达3a、3b的马达控制器6a、6b。用于控制驱动马达2、3的功率电路位于马达控制器6a、6b内。根据由传感器21a和21b所测定的转向要求，控制电路7a、7b冗余地承担控制信号(转速、最大电流)的预处理。

通过这两个控制电路7a、7b对该电动驱动马达进行可变负载分配，以获得该液压机组的预定功率。这两个驱动马达3a、3b可以分别借助各自所属的控制电路7a、7b来控制。或者，这两个驱动马达可以被各自另一控制电路控制。同样可行的是，两个驱动马达被其中一控制电路7a、7b控制。

在此，该控制电路规定了用于每个驱动马达的转速和最大允许电流消耗。为了确定该参数，由该控制电路测量该驱动马达的驱动状态和该能量供应装置的状态，随后与功率要求相关地计算就部件(驱动马达、电流供应装置)的使用寿命和状态而言最佳的能量分配。该能量分配随后以转速设定和最大电流设定形式分别转送至对应的马达控制器。

在这里，控制电路7a作为主控制电路工作。控制电路7b被设计成作为从控制电路工作并监测或者说检查主控制电路7a设定值的可信性。为了获得由两个控制电路7a、7b预定的驱动功率，马达控制器6a、6b调节驱动马达3a、3b。

当两个驱动马达3a、3b之一失效或出故障时，未失效或未出故障的驱动马达接管了提供所需液压功率的工作，直到其功率最大值。所述控制通过控制电路7a、7b实现，所述控制电路在两个驱动马达3a、3b之一失效时提高对余下的驱动马达的功率要求(按照转速设定值和最大电流设定值的形式)。

在两个控制电路7a、7b之一失效或发生故障时，未失效的或未出故障的控制电路接管这两个驱动马达3a、3b的控制。因此，防失效手段不仅在两个控制装置之一出故障时作用，也在两个驱动马达之一出故障时作用。

在转向运动(通常方向盘21转动)中，传感器21a、21b检测方向盘21的转弯角度和转矩。该信息通过通讯网络10被转送给作为主控制电路的控制电路7a。控制电路7a于是发送相应的控制指令给马达控制器6a和6b。控制电路7b完成控制电路7a的控制指令的可信性检查。

为了获得由主控制电路7a预定的驱动功率，马达控制器6a、6b在考虑了当前预定的最大电流情况下将驱动马达3a、3b调整至预定的转速。

在两个控制电路7a、7b或驱动马达3a、3b之一出故障或失效时，由未出故障的控制电路7a、7b或未涉及的驱动马达3a、3b接管一个控制电路7a、7b或一个驱动马达3a、3b的任务。例如，未出故障的控制电路7a、7b能以较高功率驱动还剩下的驱动马达3a、3b，以补偿故障。

具备这两个驱动马达3a、3b的冗余结构降低了液压机组的损坏概率。尽管如此，该液压机组只需要比较小的结构空间，因而可以按照简单的方式就位在转向传动机构附近。

为了避免不必要的重复，以下应只介绍所述图之间的差异。

图2以分图2a和2b示出了用于两个驱动马达3a、3b彼此相对或相对于液压泵2的布置形式的两个变型的示意图。

图2a示出驱动马达3a、3b的布置形式的第一变型。液压泵2设置在两个驱动马达3a、3b之间。此时，这两个驱动马达3a、3b和液压泵2安置在一个共同轴11上且刚性机械连接。为此，这两个驱动马达3a、3b通过联轴器23a、23b连接至具有液压泵2的一个共同轴11。

图2b示出驱动马达3a、3b的布置形式的第二变型。液压泵2在此也设置在驱动马达3a和3b之间。但在这里，驱动马达3a与液压泵的第一泵齿轮接合。而驱动马达3b与液压泵的第二齿轮接合。即，这两个驱动马达3a、3b未安置在一个共同轴上。所述接合通过液压泵2的齿轮实现。

根据其中可供用以安放液压机组的结构空间而定，可选择两个上述变型之一。

图3示出本发明液压机组的局部的示意图。

这两个驱动马达3a、3b连同液压泵2安置在一个共同轴上。液压泵2安置在两个驱动马达3a、3b之间。在两个驱动马达3a、3b上分别设有一个转角传感器12a、12b。

借助转角传感器12a、12b，可以确定当前的转子状态。这允许控制两个驱动马达的最佳配合。为获得最高液压功率，这两个驱动马达同步运行。此时这两个驱动马达3a、3b的控制器结构如此设计，借助参数化可以实现控制器匹配于不同的驱动状态并且可以如此加以调节，即，也能补偿因驱动马达3a、3b耦联而出现的干扰。

图4示出本发明转向系统21的第一实施例的示意图。转向系统21在此设计成排量受控，如从现有技术中知道的那样。转向系统21包括方向盘20、转向柱22、用于检测方向盘21的转弯角度的传感器21a、21b、液压机组1、机械转向传动机构33和用于与液压机组1有效结合地辅助支持转向力的转向液压缸25。

转向传动机构33和转向液压缸25与转向臂27和前桥26相结合地配合安置在转向横拉杆28上。

在此，液压机组1以根据本发明的具有两个驱动马达3a、3b和一个液压泵2的液压机组1的形式构成。通过两个端口2a、2b，液压液到达液压缸25。液压机组1如关于图1和图3所述地构成。

在转向运动中，方向盘21的转动运动借助传感器21a、21b被检测且通过转向柱22被传递至机械转向传动机构33。传感器21a、21b的信息通过通讯网络10被传输给液压机组1的控制电路7a、7b。

液压机组1如图1所述地工作。通过液压机组并借助转向液压缸25进行转向力的辅助支持，该转向力通过转向臂27和前桥26作用于轮子24a、24b。