专利名称：控制液压驱动马达的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制根据下面的本发明权利要求1的前序部分所述的液压驱动马达的装置。
背景技术：
在某些应用中，液压马达在随时间显著变化的负载下工作，由于在传统液压系统中的惯性意味着液压流体流不能给马达提供足够的供给，所以目前存在着一些问题。另一个严重问题在于当马达运动到停止位置的时候会发生气蚀损伤的危险。
发明内容
本发明的一个目的在于消除上述问题，使得所述马达能够被控制以实现效率最大化的任务。
所述目的是通过根据本发明的装置实现的，所述装置的特征在下面的本发明的权利要求1中体现。
本发明将通过参考附图的解释性实施例的详细描述来解释，其中图1展示了包括根据本发明的装置的一个液压系统；图2-4展示了可以与根据本发明的用于流量控制的一个马达块结合为一体的流量控制阀的优选实施例；图5和图6展示了具有与之结合为一体的流量控制阀的一个液压马达的部分截面图。
具体实施例方式
在图1中的例子中展示了一个液压系统，根据本发明的装置可以应用于其中。所述系统包括一个液压流体输送管1，用于来自一个液压流体泵(未示出)的主液流。而且当前是一个液压流体容积v，在这个容积中保持了一个液压流体压力。在压力下的液压流体是适于驱动包含在所述系统中的一个液压马达2的驱动介质，所述系统具有一个输出旋转轴3，输出旋转轴3适于驱动用于执行一定任务的元件，例如像在收割机12中用于伐木的链条锯那样的一个锯11，这种锯用于精确伐木。藉于此，所述锯装置和所述液压马达连同其输出旋转轴的负载要经历巨大的瞬时改变，因此造成巨大的瞬时速度改变。液压马达具有一个进口侧4和一个出口侧5，液压流体在压力作用下被供应到进口侧4，当在马达中压力下降以后，液压流体从出口侧5向上流动到主输送管1中。液压系统还包括一个适宜为双向类型的流量控制阀7，其具有一个进口8和一个出口9并且在一个可移动阀体中具有一个通流10，在电液致动阀6的作用下可移动阀体可以在打开和关闭位置之间调整，电液致动阀6在关和开位置，也就是停止和启动/操作位置之间是可以通过被操作者/计算机所致动的一个致动装置(未示出)来调整的。
流量控制阀7与液压马达2的下游在其出口侧5相连，并且在所示例子中除了启动/停止功能以外还有一个恒定流量功能，当致动阀6位于操作位置且液压流通过流量控制阀的时候，这个功能适于在整个液压马达2内保持一个实质上恒定的液压流，基本上不用考虑马达的负载变化。流量控制阀7的通流适于根据当前流量来改变其通流面积。在这个例子中，这是通过检测穿过例如收缩区15那样的区域的随时间的改变的压力下降来实现的，这个压力下降在主输送管1中经过一个控制输送管16并经过一个控制输送管22，输送管22在收缩区15的上游与主线路1相连，通过这种方式，流量控制阀根据穿过所述收缩区的压力差来控制通过马达的流量。收缩区域上游的压力检测是通过致动阀6进行的。然而，作为选择，收缩区域也可以不设置在系统的恒流阀下游，如图所示那样，例如在马达2的上游或者位于马达和阀之间。在马达2周围连接的是一个分流线路24，分流线路24包括一个单向阀25，如果压力在马达出口侧形成过负荷，那么单向阀能够打开从而适于减缓压力。
图2-4展示了流量控制阀7的一个实施例的例子。在这个例子中，流量控制阀7的阀体体现为活塞形式的一个滑动体26，其可以在一个圆柱孔27内往复直线运动，这个往复运动一方面是由于经过控制输送管16、20、22的从收缩区域15的两侧引导到其各自的控制输入21、28的反向作用控制压力的作用，另一方面是由于弹簧18的弹簧力。致动阀6以同参考图1所描述的同样的方式连接，也就是说连接在其上游的收缩区域15和控制输入28之间连接在一个控制输送管20、22上。控制压力作用在活塞/滑动体26两侧上的各自的汽缸内腔部30、31，并且产生反向于各自活塞表面32、33的压力。能够根据其预载来适当调整的弹簧18提供了必要的附加力，以确定滑动体开始移动时的穿过收缩区域15的压力下降以及因此的马达速度。在阀套中布置了一些用于液压流体的输送管，液压流体通过阀来调节。主流，也就是说驱动马达2并且由流量控制阀7调节的流体，经过进口8进入，并且经过出口9流出。由于滑动体的通流19而影响流体调节，通流10由一个环形槽34和一个阻杆35形式的一个通道形成，阻杆35在滑动体26侧壁37上具有一个扼流边36。通过在控制压力和弹簧18的作用下的槽的轴向位移，进口8和出口9之间的流动面积得到调节，主流通过这种方式被调节。如虚线所示，扼流边36可以同扼流槽38一起设计，扼流边的设计影响控制特性。
现在参考图1-4描述液压系统的机能。根据所示例子的通常的操作需要在于，在通常操作和极限操作期间，不管瞬时载荷下降多少，尽可能使马达2及其输出旋转轴3保持一个恒定的最佳速度，速度的瞬时变化尽可能大地被抵消。这种应用的一个例子是穿过一个圆木23的锯，已知的危险在于，当圆木被锯穿且载荷下降的时候，由于在符号为v的软管等等中积聚的能量而产生空转。这是通过其尺寸使得它能够在快速响应下工作的流量控制阀7以及通过设置在马达2的下游处，也就是设置在其出口侧5的这个阀来实现的。当致动阀6在停止位置的时候，流量控制阀7被控制，使得能通过系统压力的作用而关闭，系统压力也就是经过控制输送管17的全部流体压力和来自控制输送管20的与来自阀弹簧18的力的作用相反的控制压力。在停止位置，泵压力经过控制输送管20并且经过控制阀7的一个控制进口28而作用在滑动体的一侧32上，这导致滑动体26移动到端部位置并且关闭整个主流(见图4)。从图中可以看出，阻杆35完全将进口8和出口9之间的流通封闭了。经过检测输送管19的任何负载检测同时检测低压。如果泵压应该下降，那么保持流量控制阀的关闭的力减小。另一方面，用于马达旋转的力同时减小。
当致动阀6从停止位置调整到起动位置/加速位置的时候，流量控制阀7被打开并保持开放，因为控制面积现在通过在控制输送管22中的压力来起作用，在起动位置，这个压力与在控制输送管16中的压力一样(见图3)。可以看出，滑动体26由于弹簧(压缩弹簧)的作用而被移动到图中的右侧，其移动的方式是阻杆35连同其扼流边36离开使入口打开。
在操作中，流量控制阀7的作用是一个恒流阀，其目的是当流量过低的时候通过将阀完全打开而保持液压流体以恒流流过流量控制阀并因此流过马达2，并且当流量过高的时候能够扼流，也就是使马达制动。如果负载检测开始，那么系统压力就被检测，这提供了最大的流量。在打开时，马达在其尾侧通过再次调整到停止位置的致动阀6而被制动，流量控制阀7然后被调整到闭合位置。
与已知的通过在马达前面的一个补偿器和一个停止阀来解决问题相比，在恒流控制以及制动的情况下，在马达进口4的液压流体压力通过所描述的系统而在全部时间内得到保证，已知的该方法存在着马达运行快于流体的危险，这足以产生像气蚀泵那样的旋转。由于起动/停止功能和恒流功能结合在一个同样的阀元件中，所以有可能产生紧凑的结构和用于主流的短的流体输送管。
参考图5和图6，本发明可以应用于其中的这种液压马达2的一个例子将首先被描述。在所示例子中，马达是一个轴向活塞液压马达。简单说，除了上面提到的输出旋转轴3以及进入马达的进口4和从马达排出的出口5以外，马达的主体部分是具有一旋转轴41的一个汽缸鼓40，由于马达是曲轴类型，所以旋转轴41相对于输出轴3的纵向方向具有角度。在汽缸鼓中，一些活塞42，例如五个，可以在汽缸膛43中往复移动。所示马达具有大齿轮同步类型的一个同步系统，因此汽缸鼓具有与一大齿轮45相啮合的一个齿轮辋44，大齿轮45紧固地安装在输出轴3上。活塞42通过在输出轴3上的一个转盘49中的相应球帽48内的活塞头46来传递运动，轴向力通过这种方式被转化成扭矩。通过在马达壳体或者马达部件50中的固定输送管，进口和出口之间的液压流体被输送到在汽缸鼓的端面54中环形布置的开口53中，马达壳体或马达部件50被分成两个部分51和52。关于液压马达的基本结构和机能的更详细的信息已经有了参考，例如US6336391。
根据本发明，流量控制阀7与马达部件50结合在一起，在所示例子中是在马达进口4和马达出口5布置于其中的部分51中，也就是说尽可能接近马达出口5的内开口56，并因此接近汽缸鼓40的端面54。精确地说，阀滑动体26的膛27是在马达部件中钻的孔，使得汽缸膛尽可能接近汽缸鼓的端面54，也就是说尽可能接近开口56。通过这种方式，流量控制阀和马达出口5的内开口56之间的输送管尽可能短，并且由于马达部件是由象金属那样的不容易变形的刚性材料制成，所以输送管更加刚性，这些金属例如钢、轻金属或类似物。由于具有一个选择的横截面面积，因此与阀元件分离在马达部件外面，尤其是阀通过弹性软管与马达相连的情况相比，这提供了一个最小化的、“刚性”的体积，而阀通过弹性软管与马达相连则提供了一个弹性的液压流体体积。根据图5和图6的结构提供了迅速反应，并且与恒流阀设置在进口而不是出口的情况相比减小了马达空转的危险和气蚀损伤。
作为例子以不同方式展示在图2、5、6中的阀7因此实质上是一种相同的结构，两个控制输入21、28也与马达部件结合在一起，尽管在图5和图6中看不到控制输入28。
图5和图6中所示的例子也是与马达部件50结合在一起，并且实际上设置在马达部件中的用于在经过收缩区域15以后的主流的流出的具有一开口61的一个钻孔60中。这也能完全与马达部件以某种方式结合在一起，其结合方式是马达部件的形成在流量控制阀7下游的主输送管1的壁表面形状为一个收缩形式。
在所示例子中，具有单向阀25的减压阀24也与马达部件中的一个钻孔结合在一起，这个钻孔在马达进口4和马达出口5之间延伸。
本发明并不限于上面所述的以及附图中所示的例子，而是可以在下面的本发明范围内做出变化。举个例子，阀可以是不同于开/关结合阀和恒流阀类型的。阀可以不是滑阀，例如是具有一个可旋转阀体的阀。马达可以是其它类型的。致动阀6和控制输送管17、20、22也可以与马达部件结合在一起。在马达部件50中的结合意味着相关元件在马达部件内部构建，这是通过一个“加厚”部分来设计的，其目的是能容纳元件。关于这一点，可以想象到马达部件被分解成一个进一步的部件，这个进一步的部件具有一个分割线，这个分割线例如在流量阀7和汽缸鼓40之间延伸。马达部件50意味着将马达部件封闭起来的壳体。
权利要求
1.一种用于控制一液压驱动马达的装置，所述装置形成一液压系统的一部分，在所述液压系统中，压力下的液压流体形成通过一主输送管的主流，所述马达连接在所述主输送管中，所述马达适于驱动一个变化的负载，并且一个或多个阀(6、7)适于控制通过所述马达的液压流，一方面是在操作中，另一方面是用于所述马达的起动和停止，所述阀之一由一个流量控制阀(7)构成，所述流量控制阀(7)连接在所述马达的出口的下游的所述主输送管(1)中，其特征在于，所述流量控制阀(7)与马达壳体(50)结合成一体。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流量控制阀(7)的阀套由所述马达壳体(50)的一部分构成。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述流量控制阀(7)由一个恒流阀构成，所述恒流阀适于对通过所述马达的所述液压流进行恒流控制。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流量控制阀(7)适于一方面起动/停止所述马达，另一方面对通过所述马达的所述液压流进行恒流控制，并且适于根据检测到的在所述马达下游的所述主输送管中布置的区域(15)中截面的改变所产生的压力差来控制通过所述主输送管的流量。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述收缩区域(15)与所述马达部件(50)结合在一起。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述流量控制阀(7)具有用于控制所述流量控制阀的两个控制输入(26、28)，一个控制输入(28)适于接收控制流，所述控制流能够交替地在流量控制阀上游与所述主输送管(1)相连，用于所述阀的停止位置，也就是说将所述主流阻塞，或者与控制流相连，用于所述阀的起动位置，也就是说完全打开主流或者恒流控制，并且其它控制输入(21)适于接收经过一控制输送管(22)的控制流，所述控制输送管(22)与在区域(15)改变的一侧上的所述主输送管中的一个位置相连。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述流量控制阀(7)具有一个阀套(50)和一个阀体，所述阀体可以在所述阀套中移动并且具有一个通流通道(10)，在来自所述两个控制流和一个弹簧(18)的力的作用下以及由此产生的所述阀体的运动，所述通流通道适于改变其相对于所述进口(8)和所述出口(9)的面积，并且其特征在于，一个致动阀(6)能够因为控制流之间的所述改变而与一个控制输入(28)相适配，以通过打开流量控制阀来运行到起动位置，根据区域中截面的改变所产生的压力下降来改变主流，从而恒流控制，并且通过完全关闭流量控制阀来运行到停止位置。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述阀体由一个活塞滑动体(26)组成，所述活塞滑动体可以在一个汽缸膛(27)中往复移动，一个控制输入(28)导入所述汽缸膛的一端，并且其它控制输入(21)导入所述汽缸膛的相对端。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述马达(2)具有一个用于驱动旋转负载的输出旋转轴(3)。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述负载由在一个锯装置中的一个锯(11)组成。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制一液压驱动马达的装置，所述装置形成一液压系统的一部分，在所述液压系统中，压力下的液压流体形成通过一主输送管的主流，所述马达连接在所述主输送管中，所述马达适于驱动一个变化的负载，并且一个或多个阀(6、7)适于控制通过所述马达的液压流，一方面是在操作中，另一方面是用于所述马达的起动和停止，所述阀之一由一个流量控制阀(7)构成，所述流量控制阀(7)连接在所述马达的出口的下游的所述主输送管(1)中，其特征在于，所述流量控制阀(7)与马达壳体(50)结合成一体。
文档编号F03C1/00GK1759253SQ200480006341
公开日2006年4月12日 申请日期2004年3月19日 优先权日2003年3月21日
发明者P-O·瓦勒布朗特, M·桑内利乌斯 申请人:帕克汉尼芬股份公司