用于可变排量液压马达的控制系统的制作方法

用于可变排量液压马达的控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于可变排量液压马达的控制系统。可移动元件350能够移动以调节通过马达的液压流体的操作排量。定位致动器515在第一位置和第二位置之间移动可移动元件，以导致马达的最大操作排量和最小操作排量。限制档位致动器520将可移动止动器定位在期望位置处，使得可移动止动器与可移动元件互相接合，以导致马达的排量在最大操作排量和最小操作排量之间。控制系统因而以至少三个模式来操作马达：最大操作排量、最小操作排量和中间操作排量。
【专利说明】用于可变排量液压马达的控制系统

【背景技术】
[0001]本公开涉及用于可变排量液压马达的控制系统。控制系统的一个特定的应用是用于动力机械的可变排量液压驱动马达的控制系统。用于本公开的目的的动力机械包括生成动力以完成具体的任务或各种任务的任何类型的机械。一类动力机械是作业车辆。作业车辆大致是具有诸如可以被操纵以执行工作功能的提升臂(虽然一些作业车辆可以具有其它的工作装置)的工作装置的自行进车辆。作业车辆动力机械的一些示例包括装运机、挖掘机、多用途运载车、拖拉机、和掘沟机，仅举少数示例。
[0002]许多动力机械，包括以上列出的一些作业车辆，使用液压马达以执行工作功能，包括为在支撑表面上推进动力机械提供驱动力。在其它的动力机械应用中，可以使用液压马达来执行其它的任务，包括在可操作地连接到动力机械的工具上执行的任务。通过使用可变排量液压马达，可以在各种操作状态下有利地使用各种转矩/速度装置。
[0003]以上讨论仅提供了大致的【背景技术】信息，并且不旨在用作确定要求保护的主题的范围的辅助手段。


【发明内容】

[0004]本发明的一个公开实施例提供了用于可变排量液压马达的控制系统。控制系统包括能够在第一位置和第二位置之间的运动范围内移动的可移动元件。第一位置和第二位置中的一个对应通过马达的液压流体的最大操作排量，第一位置和第二位置中的另一个对应通过马达的液压流体的最小操作排量。定位致动器将可移动元件移动通过从第一位置到第二位置的运动范围。可移动止动器能够移动到被选择的位置，用于与可移动元件相互接合，以防止可移动元件通过第一位置和第二位置之间的中间位置的运动。可移动元件的中间位置对应通过马达的液压流体的中间操作排量。限制档位致动器将可移动止动器移动到被选择的位置；并且位置控制器控制限制档位致动器的操作。
[0005]另一实施例提供了一种动力机械，其具有动力源、将来自动力源的动力转化成液压流体的流量的动力转化系统、和利用液压流体以在位置之间移动动力机械的驱动系统。驱动系统包括可变排量驱动马达和驱动马达控制系统。驱动马达控制系统包括能够在第一位置和第二位置之间的运动范围内移动的可移动元件。第一位置和第二位置中的一个对应通过马达的液压流体的最大操作排量，第一位置和第二位置中的另一个对应通过马达的液压流体的最小操作排量。定位致动器将可移动元件移动通过从第一位置到第二位置的运动范围。可移动止动器能够移动到被选择的位置，用于与可移动元件相互接合，以防止可移动元件在第一位置和第二位置之间通过中间位置的运动。可移动元件的中间位置对应通过马达的液压流体的中间操作排量。限制档位致动器将可移动止动器移动到被选择的位置，并且位置控制器控制限制档位致动器的操作。
[0006]另一实施例提供了用于操作可变排量液压马达的方法，可变排量液压马达包括可移动元件，所述可移动元件能够移动到第一位置以通过马达的液压流体的最大操作排量来操作马达，能够移动到第二位置以通过马达的液压流体的最小操作排量来操作马达。该方法包括提供排量控制输入，并且响应排量控制输入的第一水平，将可移动元件移动到第一位置，使得马达在高转矩、低速度模式下操作。响应排量控制输入的第二水平，可移动元件移动到第二位置，使得马达在低转矩、高速度模式下操作。响应排量控制输入在第一水平和第二水平之间的第三水平，可移动止动器被定位成防止可移动元件通过第一位置和第二位置之间的第三位置的运动，使得马达在中间转矩、中间速度模式下操作。
[0007]本
【发明内容】
和摘要被提供以简化形式介绍对在下文的【具体实施方式】中进一步描述的概念的选择。该
【发明内容】
不旨在识别要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不旨在用作确定要求保护的主题的范围的辅助手段。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]图1是可以使用公开的实施例中描述的可变排量马达和控制系统的、向可变排量马达提供动力源的类型的典型动力机械的侧视图。
[0009]图2是图示使用根据一说明性实施例的可变排量马达的系统的方块图。
[0010]图3是可变排量液压马达和控制系统的示意图，其中控制系统在根据一说明性实施例的第一状态下。
[0011]图4是图3的可变排量液压马达和控制系统的示意图，其中控制系统在第二状态下。
[0012]图5是图3的可变排量液压马达和控制系统的示意图，其中控制系统在第三状态下。
[0013]图6是描述操作图2的根据一说明性实施例的控制系统的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0014]本文中公开的概念在它们的应用中不被限制到在以下描述中阐述的或在以下附图中图示的构造的细节和构件的布置。即，本文中公开的实施例实际上是说明性的。能够以各种方式实践或执行在这些实施例中说明的概念。本文中使用的术语用于描述，并且不应该被认为是限制性的。诸如“包括”、“包括”和“具有”和如本文中使用的其变化的措辞意味着包括随后列出的项目、其等同物、以及额外的项目。
[0015]图1是可以使用公开的实施例的典型动力机械100的侧视图。图1图示的动力机械100是成滑移装载机的形式的作业车辆，但是以下其它类型的作业车辆可以使用公开的实施例，诸如履带式装运机、包括全导向轮装运机的导向轮装运机、挖掘机、伸缩臂叉车、后操纵装运机、掘沟机、和多用途运载车、以及其它的动力机械。动力机械100包括支撑动力源104的支撑机架或主机架102，在一些实施例中动力源104是内燃机。动力转化系统106可操作地连接到动力源104。动力转化系统106说明性地接收来自动力源104的动力和操作员输入，以将被接收的动力转化成被提供给动力机械的功能构件并且被其利用的形式的动力信号。在一些实施例中，诸如图1中的动力机械100，动力转化系统106包括诸如一个或多个液压泵的液压构件和各种致动器和阀构件，阀构件被说明性地用于接收成加压液压流体的形式的动力信号，并且将所述信号选择性地提供到用于控制动力机械100的功能构件的一些致动器或所有致动器。可选地，动力转化系统106可以包括产生电动控制信号以驱动电动致动器的发电机等。为了简单起见，本文中的公开实施例中讨论的致动器被称为主要成马达和液压缸的形式的液压致动器或电动液压致动器，但是在一些实施例中可以使用其它类型的致动器。
[0016]在能够接收来自动力转化系统106的动力信号的功能构件中是牵引元件108，牵引元件108被说明性地示出为轮子，轮子被构造成用于可旋转地接合支撑表面以促使动力机械移动。动力机械的其它示例可以具有履带或取代轮子的其它牵引元件。在示例性实施例中，一对液压马达(图1未示出)被提供以将液压动力信号转化成旋转输出。在诸如滑移装载机的动力机械中，单个的液压马达可以可操作地连接到动力机械的一侧的两个轮子。可选地，液压马达可以被提供用于每个牵引元件，以允许对机械上的每个牵引元件的独立的驱动控制。通过向相对于机械的另一侧的一侧的牵引元件或元件提供不相等的旋转输出，来实现对滑移装载机转向。在一些动力机械中，通过其它的装置来实现转向，诸如转向桥或铰接机架。
[0017]动力机械100还包括能够相对于机架102被抬升和降低的提升臂结构114。提升臂结构114说明性地包括在接头118处可枢转地安装到机架102的提升臂116。致动器120在一些实施例中是被构造成用于接收来自动力转化系统106的加压流体的液压缸，致动器120在接头122和124处分别可枢转地连接到机架102和提升臂116。致动器120有时被称为提升液压缸，并且是可以用于动力机械100中的一类致动器的典型示例。致动器120的延伸和缩回导致提升臂116围绕接头118枢转，使得大致由接头132表示的提升臂114的端部(下文更详细地讨论)沿着由箭头138近似指示的大致竖直路径被抬升和降低。提升臂116是可以附接到动力机械100的一类提升臂的代表。图1示出的提升臂结构114包括被设置在动力机械100的相对侧的第二提升臂和致动器，虽然两者都不被示出在图1中。具有不同几何形状、构件、和装置的其它提升臂结构可以连接到动力机械100或可以在没有脱离目前的讨论范围的情况下实践本文中讨论的实施例的其它动力机械。例如，动力机械可以具有提升臂，使得接头132被以大致径向的路径抬升。诸如挖掘机和伸缩臂叉车的其它的动力机械具有与图1图示的动力机械100上的那些提升臂几何形状和接头十分不同的提升臂几何形状以及接头。
[0018]工具支架130在接头132处可枢转地安装到提升臂116。诸如液压缸136的一个或多个致动器可枢转地连接到工具支架130和提升臂结构114，以响应操作员输入促使工具支架在动力下围绕延伸通过接头132的轴线以箭头128近似的弧线旋转。在一些实施例中，可枢转地连接到工具支架130和提升臂组件114的一个或多个致动器是能够接收来自动力转化系统106的加压液压流体的液压缸。在这些实施例中，有时称为倾斜液压缸的一个或多个液压缸136是可以用于动力机械100中的致动器的另外的典型示例。在图1中，成铲斗的形式的工具152被示出为固定到工具支架130。然而，工具支架130被构造成用于可以根据需要容纳多个不同的工具中的任一个并且将其固定到动力机械100以完成具体的工作任务。其它的动力机械可以具有除了图1示出的一类的不同类型的工具支架。然而，其它的动力机械没有工具支架，并且替代地允许工具直接地附接到提升臂。
[0019]成铲斗152的形式的简单工具152被固定到工具支架130。然而，包括诸如液压缸和马达，举出两个示例，的各种致动器的许多其它的工具也可以被固定到工具支架130以完成各种任务。可以固定到工具支架130的工具类型的部分清单包括螺旋推运器、刨机、平地机、结合铲斗、砂轮等。动力机械100提供在孔134处易接近的动力信号和控制信号的源，所述源可以连接到工具以响应操作员输入控制该工具上的各种功能。在一个实施例中，孔134包括液压耦合器，所述液压耦合器能够连接至工具用于提供成由动力转化系统106提供的加压流体的形式的动力信号以便可操作地连接到动力机械100的工具使用。可选地或另外地，孔134包括电连接器，所述电连接器可以向工具提供动力信号和控制信号以控制上述类型的致动器并且能使该致动器控制工具上的功能构件的操作。
[0020]动力机械100还说明性地包括驾驶室140，驾驶室140由机架102支撑并且至少部分地限定操作员室142。操作员室142通常地包括操作员座位、操作员输入装置、和从座位中的就座位置易接近和能够观察到的(都不被图1示出的)显示器装置。当操作员正常地坐在操作员室142中时，操作员可以操作操作员输入装置以控制以下功能，驱动动力机械100、抬升和降低提升臂结构114、围绕提升臂结构114旋转工具支架130并且使工具经由在孔134处可获得的源可得到动力信号和控制信号。
[0021]动力机械100还包括电子控制器150，电子控制器150被构造成用于接收来自至少一些操作员输入装置的输入信号，并且向动力转化系统106并且经由孔134向工具提供控制信号。应该认识到，电子控制器150可以是单个的电子控制装置，具有存储指令的存储器和读取并且执行指令以接收输入信号和提供输出信号的处理器，存储器和处理器都被包括在单个的壳体中。可选地，电子控制器150可以被执行为连接在网络上的多个电子装置。公开的实施例不受限于对电子控制装置或装置的任何单个的执行。诸如电子控制器150的电子装置或装置被存储指令程控和配置以如所述地工作和操作。
[0022]诸如动力机械100的许多动力机械包括向各种致动器提供加压液压流体作为输出以执行各种工作任务的动力转化系统。该致动器的一示例是马达，并且更具体的示例是驱动马达。驱动马达接收加压液压流体，并且驱动诸如牵引元件108的牵引元件。一些驱动马达具有可以被控制以在较小排量和较大排量之间改变排量的可移动元件。许多这些驱动马达中的可移动元件是可以在一对止动器之间移动以在较小排量和较大排量之间改变马达排量的旋转斜盘。当该类型的马达具有较大排量时，旋转输出的特征是较低的旋转速度和较高的输出转矩。为了本讨论，使驱动马达定向成具有较大(即，最大)排量被称为低档状态。当该类型的马达具有较小排量时，旋转输出的特征是较高旋转速度和较低的输出转矩。为了本讨论，使驱动马达定向成较小(即，最小的)排量被称为高档状态。
[0023]能够在低档和高档的动力(高转矩)和速度之间进行折衷的动力机械更有用。在某些应用中，诸如挖掘，行进速度不重要，而动力非常重要。操作员从不可能会想在高档下挖掘。相反地，当移动动力机械时，速度几乎总是比动力更重要，因而操作员可能会想要在高档下操作。然而，在一些应用中，优选的取向是在低档状态和高档状态之间的更平衡的位置。即，在一些应用中，更优的是具有比低档位置更少的动力但是更大速度并且相反地比高档位置具有更多动力但是更少的速度的中间位置。下文讨论的实施例公开了液压马达，所述液压马达具有可移动止动器和用于控制可移动止动器和可移动元件的控制器，所述可移动元件在止动器(至少一个止动器可移动)之间移动以实现低档位置、高档位置和中档位置。在其它的应用中，马达可以被类似地控制并且用于驱动除了牵引元件的其他元件。例如，该马达可以用于连接到动力机械并且接收来自动力机械的动力的工具。其它的应用被预期。
[0024]图2是图示根据一实施例的、用于提供可以在低档位置、高档位置和中档位置处操作的马达的系统200的方块图。马达202被提供，马达202具有可移动元件204和可移动止动器206，每个都被构造成用于接收来自排量控制器208的指示可移动元件和可移动止动器中的每个的位置的控制信号。排量控制器208与提供定位可移动元件204和可移动止动器206的意图的指示的输入信号的一个或多个排量控制输入210通信，并且提供控制信号以基于输入信号定位可移动兀件和可移动止动器。在一个实施例中，一个或多个排量控制输入210是可由操作员操作的输入装置，诸如开关或其它的输入装置。在其它的实施例中，输入装置是提供动力机械的操作状态的指示的感测装置。在另外其它的实施例中，排量控制输入210包括至少一个操作员可操作输入装置和指示操作状态的至少一个传感装置。
[0025]马达202被提供来自诸如泵的液压动力源212的加压流体。加压液压流体可以被从液压动力源212提供到排量控制器208以辅助定位马达202。另外，在一些实施例中，力口压流体被从液压动力源提供到排量控制输入210。例如，排量控制输入210可以被供给液压(即控制压力)，液压被选择性地提供到排量控制器208用于定位可移动元件204和可移动止动器206。虽然图2示出了向排量控制器208和排量控制输入210提供加压液压流体的液压动力源212，但是在其它的实施例中，液压动力源可以仅向排量控制器208和排量控制输入210中的一个提供加压液压流体，或都不向二者提供。
[0026]图3-5图示了根据一实施例的、用于提供可以在低档位置、高档位置和中档位置处操作的马达310的系统300。系统300包括，除了马达310，液压动力源320的一示例，所述液压动力源320能够选择性地提供加压液压流体以控制马达310的操作；排量控制系统330，所述排量控制系统330控制马达310的操作排量；和低压液压贮液器340 (例如，箱)，所述低压液压贮液器340与马达310和排量控制系统330选择性地连通。排量控制系统330的部分或全部可以，但是不必，被定位在包括马达310的壳体内。
[0027]马达310和相关联的排量控制系统330是可以与动力机械100的一个或多个牵引元件108可操作地相互连接以驱动牵引元件108并且促使动力机械100的行进的类型。如上所述，各种动力机械的商业实施例包括各种装置和驱动具体的动力机械上的牵引元件108的许多液压驱动马达。以下公开将集中于液压马达310、相关联的液压动力源320、和排量控制系统330。类似于图2示出的控制系统将对类似地用于具体的应用(诸如在动力机械100中)中的每个液压马达而言是必须的或，可选地，液压动力源320和排量控制系统330的那些元件可以在具体的应用中至少部分地被多个液压马达310共用。尽管在驱动马达应用的环境下讨论了液压动力源、液压马达、和排量控制系统的结合，但是公开的实施例可以被用于其它的应用中，包括，例如，能够附接到具有液压马达的形式的致动器的动力机械的工具。
[0028]图示的马达310是能够在向前的方向和相反的方向上操作的双向马达。马达310还是上述类型的可变排量马达，所述可变排量马达在由包括低档模式(图3示出)、高档模式(图5示出)、和中档模式(图4示出)的每个模式下移动通过马达的液压流体的不同流量描述的多个模式下操作。
[0029]在低档模式下，马达310通过液压流体的最大操作排量操作，这导致低速度、高转矩输出。在高档模式下，马达310通过液压流体的最小操作排量操作，这导致高速度、低转矩输出。在中档模式下，马达310通过在高档模式和低档模式之间的操作排量、速度、和转矩操作。如本文所用，术语“操作排量”表示液压排量(即可获得的内体积)，和液压排量的范围，马达310在所述液压排量下旨在针对规定的应用操作。因此，“最大操作排量”和“最小操作排量”指马达310被针对其设计的相应的最大排量和最小排量，不是绝对最大或绝对最小。
[0030]马达310包括可定位以指示马达310的(低、高、中)操作模式的可移动元件350。可移动元件350的形式依赖于马达310的构造。例如，在可变排量轴向活塞马达中，可移动元件350通常是旋转斜盘。在图示的示例中，可移动元件350能够在第一位置(图3示出)、第二位置(图5示出)、和第三位置或中间位置(图4示出)之间移动，第一位置导致马达310在低档模式下操作，第二位置导致马达310在高档模式下操作，第三位置或中间位置导致马达310在中档模式下操作。可移动元件350的全部运动范围在第一位置和第二位置之间。
[0031]当可移动兀件350在第一位置时,其与固定的止动器360互相接合。在一些实施例中，可移动元件350可以被偏置成与固定的止动器360相互接合。如本文所用，术语“相互啮合”、“相互接合”、和那些术语的变化意为直接接合或间接接合。相互接合可以通过连杆件或通过其它的元件发生，并且不一定要求直接接合或直接抵接。
[0032]液压动力源320经由第一输出管线410和第二输出管线420在回路中将加压液压流体连通到马达310。液压动力源320是双向静液压泵。在其它的实施例中，液压动力源可以使用其它的装置，包括向控制阀提供加压流体的液压泵，所述控制阀经由输出管线又将油根据命令排出至马达。各种其它的装置可以用于为本文中讨论的类型的马达提供液压动力源。
[0033]排量控制系统330控制马达310的可移动元件350的位置，并且因此控制马达310的操作排量。排量控制系统330包括位置控制器510、定位致动器515、限制档位致动器520、和可移动止动器525。在一些实施例中，排量控制系统的定位致动器515和限制档位致动器520部分与马达310成整体。排量控制系统330和它的构件不受限于任一个物理构造，并且能够被有利地定位在规定的动力机械上的任何地方。位置控制器510响应致动信号被驱动以选择性地激励定位致动器515和限制档位致动器520。如下文将更详细地讨论，定位致动器515移动马达310的可移动元件350，并且限制档位致动器520移动可移动止动器525。定位致动器515和限制档位致动器520每个都可以包括单个致动器元件或多个致动器元件，如下文将更详细地讨论。
[0034]由于位置控制器510是液压阀组件，并且定位致动器515和限制档位致动器520包括线性液压缸，因而排量控制系统330的图示的实施例被液压地控制。在可替换的实施例中，排量控制系统330可以包含电子位置控制器(例如，被装在电子控制器150中)、代替定位致动器515的机电装置(例如，螺线管)、代替限制档位致动器520的机电装置、或液压构件、电子构件、电动液压构件、和机电构件的任何结合。考虑到排量控制系统330可以被具体化为液压形式和电子形式或具有液压元件和电子元件的形式，则描述排量控制系统330的所有术语应该被理解为覆盖这些形式中的任何形式。例如，上文说明，位置控制器510选择性地激励定位致动器515和限制档位致动器520。如本文所用，术语“激励”和它的变化，表示向致动器提供液压能、电能、或其它驱动能。
[0035]图示的液压位置控制器510是包括定位阀530和限制档位阀535的移动阀组件。图示的阀530和535都是双位置液压阀。在其它的实施例中，位置控制器510可以采取单个的三位置液压阀的形式，或可以是具有控制定位致动器515和限制档位致动器520的功能的电子控制器。为说明位置控制器的所有液压形式和电子形式，控制定位致动器515和限制档位致动器520的部分(即，图示的实施例中的定位阀530和限制档位阀535)通常被称为位置控制器510的相应的定位部分和限制档位部分。
[0036]定位阀530与第一输出管线和第二输出管线410和420连通，并且限制档位阀535通过定位阀530与第一输出管线和第二输出管线410和420连通，从而将限制档位阀535与定位阀530顺次放置，虽然定位阀和限制档位阀不必顺次放置。定位阀530和限制档位阀535都还与低压贮液器340连通。
[0037]定位阀530和限制档位阀535都能够在第一位置(如图3所示)和第二位置之间移动，定位阀530和限制档位阀535分别通过偏置机构532和536被偏置到所述第一位置。限制档位阀535将与定位阀530连通的限制档位致动器520放置在第一位置(如图3_4所示)，并且将与低压贮液器340连通的限制档位致动器520放置在第二位置(如图5所示)。定位阀530将与低压贮液器340连通的定位致动器515和限制档位阀535放置在第一位置(如图3所示)，将与第一输出管线和第二输出管线410和420连通的定位致动器515和限制档位阀535放置在第二位置(如图4-5所示)。
[0038]在图示的实施例中，定位致动器515包括向前位置致动器540和反向位置致动器545，并且限制档位致动器520包括向前限制档位致动器550和反向限制档位致动器555。向前位置致动器540和向前限制档位致动器550被来自第一输出管线410的液压流体选择性地激励，当马达310在向前的方向上操作时第一输出管线410是液压回路的高压侧，当马达310在相反方向上操作时第一输出管线410是液压回路的低压(虽然不是零压力)侦U。反向位置致动器545和反向限制档位致动器555被来自第二输出管线420的液压流体选择性地激励，当马达310在相反方向上操作时第二输出管线420是液压回路的高压侧，当马达310在向前的方向上操作时第二输出管线420是液压回路的低压(虽然不是零压力)侦U。在其它的实施例中，单个的液压致动器可以被执行用于定位致动器515和限制档位致动器540中的每个，以及位置控制器，所述位置控制器提供定位控制器，所述定位控制器在不管马达310被驱动的方向的情况下提供定位信号。在另外其它的实施例中，机电装置(例如，螺线管)可以更换向前位置致动器和反向位置致动器540和545和限制档位致动器550和555。
[0039]如上所述，定位阀530和限制档位阀535响应排量控制输入370被定位，在图3_5示出的实施例中，排量控制输入370是被提供作为定位阀530和限制档位阀535的输入的液压信号。在其它的实施例中，包括单独的液压信号的单独的信号可以被提供到定位阀530和限制档位阀535。在各种其它的实施例中的排量控制输入370可以采取来自例如连接到并且适用于定位阀530和限制档位阀535的一个或多个线性致动器的液压力或机械力的形式，或可以采取被提供到定位阀530和限制档位阀535中的一个或两个的电信号的形式，排量控制输入370产生于对操作员室142中的一个或多个操作员输入装置的操控。排量控制输入370还可以产生于响应满足的某些液压状态生成指示动力机械100的操作状态的电信号的压力传感器。排量控制输入370可以具有第一水平、第二水平和第三水平或第一状态、第二状态和第三状态，每个水平或状态指示马达310的操作模式。在下文描述和图示的构造中，排量控制输入370的第一水平位于不克服偏置机构532和536的水平，这允许位置控制器510在第一状态，图3示出，其中马达310在低档模式。
[0040]在位置控制器510的液压形式中，第一水平、第二水平和第三水平与排量控制输Λ 370的液压相关。在位置控制器的电子形式中，第一水平、第二水平和第三水平或第一状态、第二状态和第三状态可以与不连续的电压电平、电流强度、频率、或数字通信信号相关。可选地，在电子位置控制器中，排量控制输入370的第二水平和第三水平可以是定位阀530和限制档位阀535中的一个或两个的专用信号。在另一可替换的电子位置控制器中，排量控制输入370的第二水平可以激励定位致动器515和限制档位致动器520，并且排量控制输入370的第三水平仅可以激励定位致动器515。不应该假定，第三水平比第二水平或第一水平更高或更大，或第二水平比第一水平更高或更大，并且不应该假定各水平按照任何规定的次序。术语“第一”、“第二”和“第三”仅用于指示在一些方面彼此不同的信号。对位置控制器510的图示形式的以下描述因而被提供为一个说明性而非限制性的示例。
[0041]图3图示了当排量控制输入370位于第一水平时，位置控制器510的构造。在该状态下，定位致动器515和限制档位致动器520不被激励，因为它们连通低压贮液器340。当不被激励时，定位致动器515和限制档位致动器520被偏置到图示的位置(例如，它们的第一位置)。在该状态下，马达310的可移动元件350在其被偏置到的低档位置，并且与固定的止动器360互相接合。
[0042]图4图示了当排量控制输入370位于第三水平时，位置控制器510的构造。第三水平的排量控制输入370将定位阀530移动到其第二位置，但是不移动限制档位阀535。在该状态下，位置控制器510对定位致动器515和限制档位致动器520激励。因此，定位致动器515移动马达310的可移动元件350，并且限制档位致动器520移动可移动止动器525。可移动元件350和可移动止动器525相互接合以将可移动元件350保持在中间位置，导致马达310的操作的中档模式。在一些实施例中，限制档位致动器520将可移动止动器525定位在可移动元件350的运动范围内，使得可移动元件350在中间位置处直接接合可移动止动器525。
[0043]图5图示了当排量控制输入370位于第二水平时，位置控制器510的构造。第二水平的排量控制输入370将定位阀530保持在其第二位置处并且将限制档位阀535移动到其第二位置。在该构造中，限制档位阀535将限制档位致动器520放置成与低压贮液器340连通，使得限制档位致动器520不被激励。定位致动器515保持被激励，因为定位致动器515仍然通过定位阀530与输出管线410和420连通。因而，可移动止动器525和可移动元件350移动到第二位置，导致马达310的操作的高档模式。
[0044]限制档位阀535可被调节，以提供将中间位置设置在马达310的需要的排量水平的压力的液压流体。在这点上，限制档位阀535可以被提供为启用排量控制输入370的多个第三水平和可移动止动器525的多个位置的可变位置阀，以创建用于可移动元件350的多个中间位置。排量控制系统330的电子形式可以包括用于将可移动止动器525定位在需要的中间位置处的可无限调节的螺线管。在所有的实施例中，限制档位致动器520可以被排量控制输入370或为系统压力的功能的其它输入、用户输入的功能的其它输入、或二者的其它输入调节。另外，系统可以包括用户超驰，借此动力机械100的操作员可以在不管排量控制输入370的情况下将排量控制系统330移动到低档模式、高档模式、或中档模式。
[0045]现在参照图6，描述了操作马达310的方法。控制逻辑可以由控制器执行，诸如动力机械的电子控制器150。方块620处,排量控制输入370由控制器150或排量控制系统中的构件(例如，位置控制器510的阀530、535)接收。在方块630处，排量控制输入370与第一水平相比。
[0046]如果在方块630处，排量控制输入370位于第一水平，则在方块640处，马达310在低档(即，高转矩、低速度模式)操作。在低档操作可以包括，例如，通过偏置构件将马达310的可移动元件350偏置到第一位置，并且对定位致动器515和限制档位致动器520去激励。如果在方块630处排量控制输入370不位于第一水平，则在方块650处排量控制输入370与第二水平相比。
[0047]如果排量控制输入370位于第二水平，则在方块660处，马达310在高档(即，低转矩、高速度模式)操作。在高档操作可以包括，例如，激励定位致动器515并且对限制档位致动器520去激励，以将可移动元件350定位在第二位置处(图5)。如果在方块650处排量控制输入370不位于第二水平，则移动控制被认为位于第三水平，并且方法移动到方块 670。
[0048]当排量控制输入370被认为位于第三水平时，马达在中档操作。在中档操作可以包括激励定位致动器515和限制档位致动器520，使得可移动止动器525在第一位置和第二位置之间的某处与可移动元件350互相接合。
[0049]虽然已经以针对结构特征和/或方法作用的特定语言描述了本主题，但是应该理解在随附的权利要求中限定的主题没有必要受限于上述特定的特征或作用。而是，上述特定的特征和作用被公开为执行权利要求的示例性形式。例如，在各种实施例中，不同类型的动力机械可以被构造成用于采用控制阀组件和动力变换系统和方法。进一步，尽管图示了具体的控制阀组件构造和工作性能，但是还可以使用其它的阀构造和其它类型的工作功能。公开的概念的修改例的其它示例在没有脱离公开的概念的范围的情况下也是可能的。
【权利要求】
1.一种用于可变排量液压马达的控制系统，所述控制系统包括: 可移动元件，所述可移动元件能够在第一位置和第二位置之间的运动范围内移动，其中所述第一位置和第二位置中的一个对应通过马达的液压流体的最大操作排量，所述第一位置和第二位置中的另一个对应通过马达的液压流体的最小操作排量； 定位致动器，所述定位致动器可操作以使可移动元件移动通过从所述第一位置到所述第二位置的运动范围； 可移动止动器，所述可移动止动器能够移动到用于与可移动元件相互接合的选定位置，以阻止可移动元件移动越过位于所述第一位置和所述第二位置之间的中间位置，其中所述可移动元件的中间位置对应于通过马达的液压流体的中间操作排量； 限制档位致动器，所述限制档位致动器可操作以将可移动止动器移动到所述选定位置；以及 位置控制器，所述位置控制器可操作以控制限制档位致动器的操作。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述可移动元件位于液压马达的壳体内。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述可移动元件包括旋转斜盘。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述第一位置对应最大操作排量；并且其中所述可移动元件朝所述第一位置偏置。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述限制档位致动器将可移动止动器定位在可移动元件的运动范围内，使得所述可移动元件在中间位置处直接接合所述可移动止动器。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述位置控制器包括电子控制器，所述电子控制器接收输入、至少部分地基于所述输入来确定定位致动器和限制档位致动器的期望位置、以及生成指示所述定位致动器和限制档位致动器中的每一个的期望位置的电信号；并且其中所述定位致动器和限制档位致动器响应所述电信号执行操作。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述定位致动器和限制档位致动器是液压致动器；并且其中所述位置控制器包括移动阀组件，所述移动阀组件包括选择性地供应液压流体以操作限制档位致动器的限制档位部分和选择性地供应液压流体以控制定位致动器的操作的定位部分。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其中所述限制档位致动器包括可在液压流体的影响下线性地移动的第一液压缸和第二液压缸；其中当所述马达在第一操作方向上运行时，所述移动阀组件的限制档位部分选择性地向所述第一液压缸供应液压流体，并且当所述马达在第二操作方向上运行时，所述移动阀组件的限制档位部分选择性地向所述第二液压缸供应液压流体。
9.根据权利要求7所述的控制系统，其中所述移动阀组件的定位部分包括与定位致动器连通的双位阀；并且其中所述限制档位部分包括与所述限制档位致动器连通的双位阀，所述限制档位部分的双位阀与所述定位部分的双位阀分离。
10.根据权利要求7所述的控制系统，其中所述移动阀组件的限制档位部分是可变位置阀，所述可变位置阀提供所述可移动止动器的多个位置以产生用于可移动元件的多个中间位置。
11.根据权利要求7所述的控制系统，其中所述移动阀组件响应于液压流体压力而执行操作；其中，在第一液压流体压力下，所述定位致动器和限制档位致动器通过移动阀组件与低压贮液器连通；其中，在不同于第一液压流体压力的第二液压流体压力下，所述移动阀组件向定位致动器和限制档位致动器二者供应液压流体；并且其中在不同于所述第一液压流体压力和第二液压流体压力的第三液压流体压力下，所述移动阀组件向定位致动器供应液压流体并将所述限制档位致动器设置成与低压贮液器连通。
12.一种动力机械，其包括: 动力源； 动力转化系统，所述动力转化系统将来自动力源的动力转化成液压流体的流动； 驱动系统，所述驱动系统通过利用液压流体使动力机械在多个位置之间移动，所述驱动系统包括可变排量驱动马达；和 驱动马达控制系统，其包括: 可移动元件，所述可移动元件能够在第一位置和第二位置之间的运动范围内移动，其中所述第一位置和第二位置中的一个对应通过马达的液压流体的最大操作排量，所述第一位置和第二位置中的另一个对应通过马达的液压流体的最小操作排量； 定位致动器，所述定位致动器可操作以将可移动元件移动通过从所述第一位置到所述第二位置的运动范围； 可移动止动器，所述可移动止动器能够移动到用于与可移动元件相互接合的选定位置，以阻止可移动元件移动越过位于所述第一位置和所述第二位置之间的中间位置，其中所述可移动元件的中间位置对应于通过马达的液压流体的中间操作排量； 限制档位致动器，所述限制档位致动器可操作以将可移动止动器移动到所述选定位置；以及 位置控制器，所述位置控制器可操作以控制限制档位致动器的操作。
13.根据权利要求12所述的动力机械，其中所述可移动元件位于液压马达的壳体内。
14.根据权利要求12所述的动力机械，其中所述第一位置对应最大操作排量；并且其中所述可移动元件朝第一位置偏置。
15.根据权利要求12所述的动力机械，其中所述限制档位致动器将可移动止动器定位在可移动元件的运动范围内，使得所述可移动元件在中间位置处直接接合所述可移动止动器。
16.根据权利要求12所述的动力机械，进一步地包括压力传感器，其中所述位置控制器响应于来自所述压力传感器的信号而执行操作。
17.根据权利要求12所述的动力机械，其中所述位置控制器响应于电的排量控制输入而执行操作。
18.根据权利要求12所述的动力机械，其中所述位置控制器包括电子控制器，所述电子控制器接收输入、至少部分地基于所述输入确定限制档位致动器的期望位置、以及响应所述电信号而生成指示所述限制档位致动器的期望位置的电信号。
19.根据权利要求12所述的动力机械，其中位置控制器进一步可操作以控制定位致动器的操作。
20.根据权利要求19所述的动力机械，其中所述定位致动器和限制档位致动器是液压致动器；并且其中所述位置控制器包括移动阀组件，所述移动阀组件具有选择性地供应液压流体以操作定位致动器的定位部分和选择性地供应液压流体以操作限制档位致动器的限制档位部分。
21.根据权利要求20所述的动力机械，其中所述移动阀组件的限制档位部分是可变位置阀，所述可变位置阀提供所述可移动止动器的多个位置以产生用于可移动元件的多个中间位置。
22.根据权利要求20所述的动力机械，其中所述移动阀组件响应于液压流体压力而执行操作；其中，在第一液压流体压力下，所述定位致动器和限制档位致动器通过移动阀组件与低压贮液器连通；其中，在不同于第一液压流体压力的第二液压流体压力下，所述移动阀组件向定位致动器和限制档位致动器供应液压流体；并且在不同于所述第一液压流体压力和第二液压流体压力的第三液压流体压力下，所述移动阀组件向定位致动器供应液压流体并将所述限制档位致动器设置成与低压贮液器连通。
23.一种操作可变排量液压马达的方法，所述可变排量液压马达包括可移动元件，所述可移动元件能够移动到第一位置以通过马达的液压流体的最大操作排量来操作马达，并且能够移动到第二位置以通过马达的液压流体的最小操作排量来操作马达，该方法包括: 提供排量控制输入； 响应所述排量控制输入的第一水平，将所述可移动元件移动到第一位置，使得马达在高转矩、低速度模式下工作； 响应所述排量控制输入的第二水平，将所述可移动元件移动到第二位置，使得马达在低转矩、高速度模式下工作；和 响应所述排量控制输入的介于第一水平和第二水平之间的第三水平，定位可移动止动器以阻止可移动元件运动越过介于第一位置和第二位置之间的第三位置，使得马达在中间转矩、中间速度模式下工作。
24.根据权利要求23所述的方法，其中定位可移动止动器的步骤包括定位所述可移动止动器以便在第三位置处与可移动元件直接接合。
25.根据权利要求23所述的方法，其中提供排量控制输入的步骤包括提供压力信号。
26.根据权利要求23所述的方法，其中提供排量控制输入的步骤包括提供电信号；并且其中将所述可移动元件移动到第二位置的步骤包括借助螺线管来移动所述可移动元件。
27.根据权利要求23所述的方法，其中将所述可移动元件移动到第一位置的步骤包括借助偏置构件将所述可移动元件偏置到所述第一位置。
28.根据权利要求23所述的方法，其中将所述可移动元件移动到第二位置的步骤包括致动液压致动器。
29.一种用于可变排量液压马达的控制系统，所述控制系统包括: 可移动元件，所述可移动元件能够在第一位置和第二位置之间的运动范围内移动，其中所述第一位置和第二位置中的一个对应通过马达的液压流体的最大操作排量，并且所述第一位置和第二位置中的另一个对应通过马达的液压流体的最小操作排量； 定位致动器，所述定位致动器可操作以将可移动元件移动通过从所述第一位置到所述第二位置的运动范围； 限制档位致动器； 可移动止动器，所述可移动止动器与限制档位致动器相互连接；和 移动装置，所述移动装置用于促使定位致动器将可移动元件移动通过所述运动范围，并且用于促使限制档位致动器将可移动止动器定位在期望位置处； 其中，所述可移动元件与可移动止动器的相互接合阻止可移动元件运动越过位于第一位置和第二位置之间的中间位置，其中所述可移动元件的中间位置对应于通过马达的液压流体的中间操作排量。
【文档编号】F16H61/423GK104428566SQ201380035053
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】杰里米·艾伦·哈姆斯, 丹尼尔·詹姆斯·克里格 申请人:克拉克设备公司