流体工作机械的操作方法和流体工作机械的制作方法

专利名称：流体工作机械的操作方法和流体工作机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体工作机械的操作方法和流体工作机械本身，尤其涉 及，但不限于，具有控制加压流体的直动阀的机械和机械的操作方法。
背景技术：
欧洲专利公告号EP-B-0494236提供一种流体工作机械，其具有多个 缸、将高压流体供给多个缸的高压流体总管、接收来自多个缸的废流体并 使其返回贮槽的低压流体总管、以及与各腔和总管相关联以控制流体流入 流出多个缸的多个4是升阀。这些阀本身包括电f兹提升阀，并且该机械还包 括用于驱动阀以便利用工作腔容质的预压缩和膨胀来产生该机械的发动 周期的机构。该初4成的多个工作缸纟皮实时选定，从而流体动力^皮可控制地 转换成轴的动力或反之，因而允许可控制的双向能量流动。提升阀的构造 允许流体压力作用在整个阀座区，产生大的闭合力。所采用的这些阀必须 能以快到足以高速转换该机械的方式启动，为了做到这一点，阀必须是直 动阀而不是先导阀。这样的直动阀依靠来自已经旋转的轴的能量促成克服 高压总管内压力的阀打开。目前，这一要求将该技术限制应用在机械已在 高于临界轴速情况下运行的条件。对于要求从零速度起动的应用而言，必 须通过不同的手^^开始发动周期。

发明内容
本发明的目的是提供一种从静止状态启动流体工作机械的方法，其做 法是在供流回路中设置减压器，用于被供给流体工作机械的流体的减压， 以便例如使高压供流与该机械隔离开并且便于将积4成复位到可起动或可 重新起动的状态。
因此，本发明才是供一种控制流体工作机械的方法，该流体工作机械具 有从动轴、容积周期性变化的多个工作腔、高压总管和低压总管、设置在 其中一个或多个所述工作腔和所述高压总管之间的一个或多个高压阀、设置在其中一个或多个所述工作腔和所述低压总管之间的一个或多个低压
阀、和连接到所述高压总管的减压器，该方法包括以下步骤监测表示马 达活动的一个或多个参数；在检测到预定情况后，启动减压器，由此释放 高压供流管路内的加压流体。这样的方案释放了高压供流管路内的加压流 体，否则加压流体可能会妨碍或阻止流体工作积4成的重新起动。
该方法优选包括通过操作被接在高压总管和低压流体源之间的阀来 减压高压总管的步骤。或者，这也可以通过操作在马达附近的且被接在高 压总管和低压流体源之间的阀来完成。在另一方案中，这可以通过反转操 作泵来完成，从而从供流管路中抽出高压流体并使其回到低压流体源。在 又一个方案中，这可以通过使泵"越中点"转换流向来完成，从而允许流 体乂人供流管路流过泵并回到低压流体源。
有利的是，监测参数是以下参数中的任何一个发动机轴位置，车辆 节气门位置，车辆变速箱，车辆制动器或车辆位移。
在一个优选的方案中，该方法包括确定马达的所期望的新运动方向的 步骤，该步骤可以在完成高压总管的减压后进行。
有利的是，该方法包括在减压步骤当中或在减压步骤之后预先放置所 述高压阀和/或低压阀中的一个或多个的步骤。此方法还可以包括按照后续 操作的次序来预先放置所述阀的步骤。
该方法优选包括在后来重新启动流体至所述缸的流动之前使所述减 压器不工作的步骤。
方便的是，该方法包括设定所述高压阀和低压阀以使轴在流体被供给 缸时向前运动的步骤。这优选在所述高压阀和低压阀一皮i殳定成卩吏轴在流体 被供给缸时反向运动时来完成。该方法可以包括在减压后开始阀启动程序 的步骤，包括以与所期望的轴运动方向相关的程序来启动阀的步骤。阀的 启动可被间断开，由此避免阀月永冲重叠。
根据本发明的另一方面，提供一种流体工作机械，具有输出轴；容 积周期性变化的多个工作腔；高压总管和低压总管；位于其中一个或多个 所述工作缸和所述高压总管之间的一个或多个高压阀；位于其中一个或多 个所述工作缸和所述低压总管之间的一个或多个低压阀；和连接到高压总 管上的减压器。这种配置有利于释放高压供流管路内的加压流体，否则该 加压流体会妨碍或阻止流体工作积d成的重新起动。
减压器优选包括被接在供流总管和低压流体源之间的阀。或者，减压
6器可以包括阀，该阀靠近马达、远离泵并且被接在供流总管和低压流体源 之间。在另一种配置中，减压器可以包括泵，所述泵是可反转的，由此能 从所述供流总管抽出流体。或者，减压器可以包括泵，泵能"越中点，，转 换流向，从而允许流体乂人供流总管流过泵。
有利的是，该机械包括监测器，用于监测以下参数中的任何一个发 动机轴位置，车辆节气门位置，车辆变速箱，车辆制动器或车辆位移，还 可以包括控制单元，用于接收监测参数并根据预定的操作方法来操作阀。
在一个优选配置中，工作腔包括容纳有活塞的缸，该活塞可在缸中移 动，其中所述活塞连接到轴上，用于在缸运动时使轴旋转。或者，所述工 作腔可以通过活动的隔膜来界定。
有利的是，所述轴包括偏心凸轮表面，所述活塞可操作地连接到偏心 凸轮表面，用于在活塞运动时驱动凸轮和轴。


现在将仅以举例的方式参照附图来更详细地说明本发明，其中 图l是本发明装置的示意图，其被布置成驱动车辆的行走轮； 图2至图4表示本发明的其它可选配置；和 图5是表示与本发明方法有关的监测程序和起动程序的流程图。
具体实施例方式
现在特别参见图l,在标记IO处大体示出的系统包括例如呈液压马达 12形式的流体工作机械，液压马达12具有多个位于缸或工作腔16内的活 塞14。传动轴18被连接到该活塞上，以便由此运动，在所示出的例子中， 连接可以借助设在轴上的偏心凸轮20表面，活塞底面作用于该偏心凸轮 表面。缸内工作容积的变化使活塞移动并作用于凸轮20，起动所述轴旋转。 对本领域普通技术人员来说，将会想到其它形式的活塞-轴连接方式。在 21处设有例如呈内燃机或电动机形式的原动机，并且如果需要，连接原动 机以便驱动泵。
传动轴被直接或间接连接到从动件上，例如如图所示的车轮22和制 动装置23。高压总管24通过供流管路28被连接到高压泵26上，高压泵 本身通过贮槽管路32从贮槽30抽取流体。在一种可能的配置中，两位两 通或两位三通的电磁操作阀34设置在供流管路28内并且可被操作用于将高压总管24的入口连接到高压供流管路28或贮槽管路36,该贮槽管路以 一种将在下文中做更详细描述的方式引导流体回到贮槽30。与各缸或各工 作腔M相关联地设有高压(入口)阀38，用于将流体供《会缸或工作腔。
阀本身可以采用多种形式中的任何一种形式，但优选为高速直动式提
升阀，因为这类阀能提供迅速的阀动作，以允许快速的流体供应，同时也 提供极好的密封性能来阻隔在所述腔内产生的内压。在优选的配置中，阀 为电；兹驱动阀，电》兹驱动阀的电动操:作才几构部分在40处一皮示意示出了 ， 并且该电动操作机构部分被连接到控制单元或计算机42上，以便按照规 定的控制方式被驱动，所述控制方式也将在下文中加以描述。设有与各缸 或各工作腔14相关联的低压(出口)阀44，此外，它们又各自连接到呈低 压总管46形式的总管上。低压总管46通过管路48直接连接到贮槽30, 用于根据需要使流体回到贮槽。此外，低压阀44优选为电磁驱动阀，其 电动操作机构部分用50示意表示，并且该电动净喿作才几构部分被连接到控 制单元或计算机42上，以便按照规定的控制方式被驱动，这也将在下文 中加以描述。该流体工作才几械还配备有绝对位置传感器52，用于4企测轴 18上标记53的角位置，^v而确定其中哪些缸位于凸4仑20表面的驱动侧。 所述传感器也通过线路54被连接上，用于将轴位置数揚提供给控制单元 或计算机42。
在图1中还示出了将高压(HP)阀和低压(LP)阀连接到控制单元"的控 制线路56和58,这些线路用于将来自控制单元的控制数据/信号传送给所 述阀。控制单元42的另一侧被连接到与节气门62相连的车辆节气门传感 器60上，并且被连接到设置用来检测供流管路28中的压力的压力传感器 64上。还设有另一条控制线路65,用于将阔34的操作机构部分66连接 到控制单元/计算机42上，而控制线路67将泵26连接到所述控制单元/ 计算机上，以便由其加以控制。
本领域普通技术人员将会理解，阀34的主要功能是根据需要从供流 管^各中清除高压流体，以允许马达自身"重新起动"。阀34的功能可以通 过其它机构来实现，例如在图1中用26r表示的双向高压泵。如果采用这 种泵，则当希望减小供流管路28内的压力时，人们只需要使泵反转，以 允许泵"越中点，，转换流向，由此使流体通过泵26r本身回到贮槽30。
人们将会理解，可以采用许多泵-阀配置的替换形式，在图2至图4 中就示出了其中一些替换形式。简单参见图2,人们将会理解在某些应用
8中可能需要远离泵26来定位马达。在这样的布置方案中，高压供流管路
28的长度L可能是非常重要的，因而该供流管路会容纳大量高压流体并且 将花费很长时间来重新加压。在这样的布置方案中，非常希望尽量靠近马 达12来布置减压器34,由此允许供流管路28的绝大部分在减压器34被 启动时还保持承压状态。在图2所示的方案中，减压器34直接向低压回 流管路和进而贮槽30提供减压输出流体。图3表示另一个配置方案，其 中的减压器以阀34的形式来安置和控制，用于简单地将高压总管24中的 物质排放到低压回流管路，使废流体回到贮槽30。图4是一种更具体的配 置方案，其中的泵属于自身能"越中点"转换流向的类型，由此允许管路 24和28内的任何加压流体被直接排回贮槽30。人们将会理解，本文所述 的这种泵和其它的泵可以采用许多形式中的任何一种如数字式容积泵/马 达或者采取更常见的配置方式。
现在，将参见图1和图5来详细描述上述配置方案的操作，图5是操 作流程图。在操作中，图1的控制单元42每隔一段时间监测轴位置和踏 板位置。只要能按照短到足以允许在容许时间—歐内完成校正作用的时间间 隔确定轴位置和踏板位置，这就可以通过连续的或不连续的测量/监测技术 来完成。在图5中分别以IOO和102表示前两步。#4居车辆应用的不同， 还可以包括监测变速箱和/或车辆制动器的步骤，用于确定已选择倒挡或已 通过车辆制动器使车辆停止的可能性。这些步冬聚分别以框104和106被示 出。如果控制单元在108中确定轴仍沿相同方向^:转而且无需采取行动， 则如箭头110所示地重复监测循环。然而，如果控制单元确定轴位置和/ 或踏板位置例如需要控制单元干预以便"重新起动"马达12,则控制信号 被发送给(步骤112)放泄阀34或泵26r，'该;改泄阀或泵被启动来按照上述 方式减压供流管路28。在116步骤中确定车辆将来期望的定向运动之前， 控制单元在步骤114中等待减压的完成。这可以通过监测挡位选择104或 任何其它合适的指示器来完成。如果起动方向是向前的，则在步骤118中， 控制单元启动阀的定位以允许向前旋转。实际上，这需要完成减压步骤UO 和流动请求步骤122，并且需要与在凸轮20表面的驱动侧的活塞相关的阀 打开，以接受来自HP总管24的加压流体，并且要求在凸轮20另一侧的 阀打开，以便流体从相应的缸被排至LP总管46。如上所述，位置传感器 52的监测能使该系统确定其中哪些缸位于凸4仑20的驱动侧。通过控制单 元42的作用，使放泄阀34不能作动，从而允许高压流体被供给凸轮20驱动侧的缸。或者，如果该系统采用可逆泵26r,则控制单元42简单地4足 使泵26r正常操作(泵送)。然后，控制单元42被用于依据用户需求请求来 自泵26或26r的流体，用户需求可以通过控制单元所监测的节气门位置或 踏板位置来确定。高压流体按照需求和预定的"点火"顺序被供给相应的 缸，以促使并维持轴18运动，从而维持车轮22的运动。如果控制单元42 4全测到起动方向与先前方向相反，则必须在步骤124中复位这些阀，以允 许反向运动。实际上，这是按照上述方式完成的，此时在凸轮20驱动侧 的多个阀是打开的以便接收高压流体，并且在将高压流体供给缸之前使放 泄阀34不作动或者不让在泵26r处出现回流，由此驱动与缸相关联的活塞 并使凸轮20和轴18旋转。如果要求车辆在与前述相同的方向上开动，则 像以前那样重新开始阀的先后顺序。
尽管人们会理解阀可以有多种可行的启动顺序，但已经发现上述配置 可受益于这样的方案，即每个缸的阀按照它们将被启动以促使轴18运动 的顺序被设立或"点火"。在此方案中，多个阀以允许它们复位的方式被 分别依次启动，并且在一个完整的阀启动周期或循环内采^F又这种做法。可 以在点火顺序中加入相对短的时间间隔，以确保阀脉沖不重叠。 一旦该步 骤完成，则每个阀被置于一个适于重新开始供应高压流体和驱动马达的位 置。人们会认识到，多个阀不一定按顺序被操作，并且在以可得到适当动 力为条件，多个阀全部可以 一起或基本上一起以能4吏阀复位的方式被启 动。人们还会理解，当控制单元42监测轴位置时，控制单元42能确定任 何阀的适当位置应在处并且确定将来的转方向。
重新施加压力不能使轴18按期望的方式旋转。这可能是由过载、在 流体工作机械12减压期间内的轴的运动或类似原因造成的。尽管可以在 轴18上使用制动器23来阻止减压期间内的轴旋转，但在另一实施例中提 供反转调整。连续起动尝试中的反转调整造成正确接通工作缸14,以便提 供最大的起动转矩。
当工作机械12处于操作中时，控制单元42能记录下在失败的起动尝 试中的初始轴位置和重新加压后的最终轴位置。因此，在接下来的起动周 期，控制单元42能够假定在减压间隔期间内出现相同角度的轴转动，从 而控制单元42调整第一和第二提升阀38、 44,以使合适的工作缸14连通 至正确的总管24、 46，假定轴18在重新加压时处于期望位置。如果轴18 在重新加压时没有按期望的方向开始旋转，则控制单元42能通过轴传感器52探测到起动程序已经失败并且需要重复该程序。如果流体工作机械 12中的流体供应以该机械的压力得到调整的方式正在被控制，则在每次连 续起动尝试中，高压总管24中的压力按照转矩每次都增大且成功起动的 可能性提高的方式来设定。因为每次起动周期可能需要大约100毫秒，所 以操作人员不会因多次起动周期导致的延迟而感觉过多的不便。
图2至图4的实施例的#:作基本与上述一样，除了有少许小改动。例 如在图2中，减压器34被操作来减小供流管路28中较短一段的压力，因 此绝大部分的供流管路仍处于加压状态以供将来使用。在图3中，减压器 34被简单操作来降低整个高压供流管路28的压力并使其中的流体通过低 压回流管路48回到贝i槽30。图4所示实施例的才喿作的些微区别在于，阀 34被泵26替代，泵可被操作而"越中点"换向，从而容许来自管路28的 高压流体流经泵本身，到达泵的低压侧，以使高压流体回到贮槽30。
人们将会理解，上面提到的系统和方法提供这样一种配置，在该配置 中，流体工作机械可以在已停止后被简单快速地重新起动。另外，人们还 会理解，重新起动步骤可以在与先前运动方向相同或相反的方向上开始。 再者，人们还会认识到，当阀34或泵26r作为压力释方支系统来操作时，其 实际上是减压机构，在不背离本发明的精神的情况下，多个可选方案是可 行的，本发明的精神就是允许供流管路的高压侧被减压，以消除任何这样 的高压流体可能对马达12本身产生的压力影响。
ii
权利要求
1.一种用于控制流体工作机械的方法，所述流体工作机械具有输出轴、容积周期性变化的多个工作腔、高压总管和低压总管、设置在其中一个或多个所述工作腔和所述高压总管之间的一个或多个高压阀、设置在其中一个或多个所述工作腔和所述低压总管之间的一个或多个低压阀、和连接到所述高压总管的减压器；该方法包括以下步骤监测表示马达活动的一个或多个参数；在检测到预定情况后，启动所述减压器，由此释放所述高压供流管路内的加压流体。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括通过操作被接在所 述高压总管和低压流体源之间的阀来减压所述高压总管的步骤。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括通过操作在所述马 达附近的且被接在所述高压总管和低压流体源之间的阀来减压所述高压 总管的步骤。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括通过使泵反转运行 来减压所述高压总管的步骤，由此将高压流体从所述供流管路抽出并使其 回到低压流体源。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括通过使泵"越中点" 换向来减压所述高压总管的步骤，由此允许流体从所述供流管路流过该泵 并回到低压流体源。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，被监测的 参数是以下参数中的任何一个发动机轴位置，车辆节气门位置，车辆变 速箱，车辆制动器或车辆位移。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，包括确定 所述马达的所期望的新运动方向的步骤。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述确定在所述高压总 管的减压完成之后进行。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，包括在所 述减压步骤当中或减压步骤之后预置所述高压阀和/或低压阀中的 一个或 多个的步骤。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括按照后续操作 的顺序来预置所述阀的另 一 步骤。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，包括在 后来重新开始使流体流至所述缸之前不启动所述减压器的步骤。
12. 根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，包括设 定所述高压阀和所述低压阀以使所述轴在流体被供给所述缸时发生向前 运动的步骤。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，包括设 定所述高压阀和所述低压阀以使所述轴在流体被供给所述缸时发生反向 运动的步骤。
14. 根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，包括 在减压步骤后开始阀启动程序的步骤，包括按照与轴运动的期望方向相关 的顺序启动所述阀的步骤。
15. 根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，包括 以 一段时间间隔所述阀启动的步骤，由此避免阀脉沖的重叠。
16. —种流体工作机械，具有输出轴、容积周期性变化的多个工作腔、 高压总管和低压总管；设置在其中一个或多个所述工作缸和所述高压总管 之间的一个或多个高压阀；设置在其中一个或多个所述工作缸和所述低压 总管之间的 一 个或多个低压阀；和连接到所述高压总管的减压器。
17. 根据权利要求16所述的机械，其特征在于，所述减压器包括被 接在所述供流总管和低压流体源之间的阀。
18. 根据权利要求16所述的机械，其特征在于，所述减压器包括在 所述马达附近、远离泵并且被接在所述供流总管和低压流体源之间的阀。
19. 根据权利要求16所述的机械，其特征在于，所述减压器包括泵， 其中所述泵是可反转的，由此从所述供流总管抽出流体。
20. 根据权利要求16所述的机械，其特征在于，所述减压器包括泵， 其中所述泵能"越中点"换向，以允许来自所述供流总管的流体流过所述 泵。
21. 根据权利要求16至20中任一项所述的流体工作机械，其特征在 于，包括监测器，用于监测以下参数中的任何一个发动机轴位置，车辆 节气门位置，车辆变速箱，车辆制动器或车辆位移。
22. 根据权利要求16至21中任一项所述的流体工作机械，其特征在 于，包括控制单元，用于接收监测参数并根据预定操作方法操作所述阀。
23. 根据权利要求16至21中任一项所述的流体工作机械，其特征在于，所述工作腔包括容纳有活塞的缸，该活塞能在缸中移动，其中所述活 塞与所述轴连接，以4吏所述轴在所述活塞运动时S走转。23.根据权利要求22所述的流体工作机械，其特征在于，所述轴包括偏心凸轮表面，所述活塞与所述偏心凸轮表面可才喿作地相连，用于在所述 活塞运动时驱动所述凸轮和所述轴。
全文摘要
本发明提供一种控制流体工作机械(12)的方法，该流体工作机械包括其中带有活塞(16)且被布置成能驱动轴(18)的多个工作缸(14)，加压工作流体通过总管(24)被供给缸，缸内物质可以通过采用多种形式中任一种形式的减压器被释放，以便例如允许所述机械(10)重新起动。
文档编号F16H61/40GK101495785SQ200780028357
公开日2009年7月29日 申请日期2007年7月23日 优先权日2006年7月24日
发明者N·考德威尔, O·库特勒, W·雷姆佩恩 申请人:索尔-丹福斯股份有限公司