CN101111684A - 液压驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种用于致动器的液压驱动系统，使用一对压力补偿液压机器，通过改变其中一个机器的控制压力来控制朝向或来自致动器的驱动腔室的流动。该机器机械地连接，以允许能量恢复并对蓄液器进行补充来储存供应的能量。该驱动系统可以与包括传动的其它伺服器结合，用于整合在车辆中。所述传动使用压力补偿供应和轮的扭矩控制。

Description

液压驱动系统

技术领域

本发明涉及一种能量传递系统，且更特别地涉及利用液压流体作为能量传递介质的系统。

背景技术

公知的是，从诸如马达或内燃机这样的动力源通过液压驱动系统的媒介作用而将能量传递给负载。这种系统典型地具有被动力源驱动的泵和连接到负载上的马达。通过调整泵和马达之间的液压流动，可以将运动赋予负载，将其保持在固定位置或影响其配置。

流体流动的控制通常通过阀门机构来实现，在阀门机构的最简单形式中，阀门能简单地打开或关闭泵和马达之间的流动并由此调节负载的运动。这种阀门系统在整个阀门上被损耗的能量方面相对并不高效。在典型的安装情况下，阀门可以是关闭的，在中心处需要泵来抵抗安全阀而传递压力。供应到流体的压力由此作为热量损失掉。在一开放的中心配置形式中，需要仔细制造阀门，以便获得在零流动和全流动之间的传递，同时负载的保持控制和整个阀门上的流动计量会导致能量的损失。

由此，用于控制流动的阀门相对地复杂且以高的精确度制造，以便获得必要的控制功能。如此，阀门趋于被专门化且无法提供在实施不同控制策略下的灵活性。最显著的是，由于通过对跨过整个孔口的流动进行计量来实现控制，所以当控制流体流动时固有地存在显著的能量损失。通过控制在装置入口处的受约束端口上的流动，控制阀能调节运动。因为，控制阀通常为一件筒状物，提供类似的约束端口，以排出流动并导致显著的能量损失。

为了减少阀门所需的操作力，公知的是利用伺服阀门，其中用引导操作来控制流体流动。以这种配置形式，中枢阀使一对引导流动平衡并能被移动，以增加其中一个流动和减少另一个流动。流动的改变被用来控制阀门并操作液压装置。移动引导阀所需的力小于用于控制阀门的力，且由此可获得增强的控制。然而，以高压力通过引导阀的连续流动导致显著的损失。控制阀门本身也承受由于对跨过受约束端口上的流动进行计量而造成的能量损失的不足，且由此，尽管提供了增强的控制，但能量损失显著。

发明内容

因此，本发明的目的是消除或减少上述缺陷。

在一般的情况下，本发明提供一种液压驱动，其中从致动器而来的流动通过可变容量液压机器来控制。该机器是压力补偿的，以便维持致动器中的压力。提供控制信号，以调整所维持的压力并由此调节从致动器而来的流动。

因此根据本发明的一个方面，提供液压驱动系统，包括：致动器，具有一对腔室，设置为应用从腔室中的流体而获得的原动力，以在相反方向上移动驱动构件。每个腔室分别与一对可变容量液压机器中的一个连接，每个机器都具有压力补偿控制，可操作为将机器的容量调整为维持腔室中的预定压力。可在至少一个机器上操作超速控制，以改变其容量并允许从其中一个腔室流出流体以及允许驱动部件的相应运动。

附图说明

参考附图仅通过示例的方式对本发明进行描述，其中：

图1为用于线性致动器的液压驱动器的示意图。

图2为用于图1的驱动器中的组件的详细视图。

图3为带有改进控制的线性致动器的类似于图1的示意图。

图4为实施进一步控制功能的类似于图1的线性致动器的示意图。

图5为旋转驱动器的示意图。

图6为带有增强能量恢复能力的驱动器的另一实施例的示意图。

图7为结合液压传动的车辆的视图。

图8为在图7中所利用的液压传动的示意图。

图9为在不同操作条件下的不同响应的响应曲线。

具体实施方式

参见图1，液压驱动系统10包括致动器11，具有缸体12，带有被支承在缸体12中的活塞14。活塞14与活塞杆16连接，该活塞杆16从缸体12的对置端延伸。活塞14将缸体12再分为腔室18和20，两腔室分别通过端口26、28与供应管线22、24连接。杆16与负载30连接，示意性地显示为水平滑动的质量体。

供应管线22、24与一对可变容量的液压机器32、34的出口连接。机器32、34通常为旋转斜盘装置，其中旋转斜盘的倾斜角度决定了机器的容量。备选地，所述装置为径向活塞泵，其中控制环偏心度的变化决定了机器的容量。机器32、34是可逆的，以允许每一个都在泵模式和马达模式下操作。这些机器的详细情况是公知的，并且没必要进一步描述。这种机器的特定优选实施例披露于同时待审的申请PCT/US2005/004723，其全部内容在此合并以作参考。

机器32、34通过共用驱动轴36连接到原动机38，通常是电动机或内燃机。机器32、34从贮液槽40接收并将流体返回贮液槽40。每个机器都具有容量调整机构42、44，其配置可通过旋转斜盘调整马达46、48来调整。马达46、48可独立地操作并通过各个控制单元47、49来控制。如从图2中可更详细地看到，每个控制单元47、49接收从控制模块50而来的控制信号，作为手动控制51的操纵结果。控制模块50分别通过信号线52、54与控制单元47、49通信。信号线52、54的每一个都包括参考压力信号61和旋转斜盘位置反馈信号57。向控制模块的输入由控制器51来提供，该控制显示为手动控制，尽管很明显这可以通过其他控制功能自动地产生或作为程序次序的一部分。

控制单元47、49类似且因此只对其中一个进行详细描述。控制单元47、49分别通过内部信号线56接收从供应管线22、24而来的压力反馈信号。也可以通过信号线57获得用于旋转斜盘移置的反馈信号以及通过信号线58获得机器转速的反馈信号。

压力参考信号61和压力反馈信号56在压力控制驱动器63处进行比较，该驱动器通过控制线65连接至旋转斜盘驱动器67。旋转斜盘驱动器67产生输出误差信号68。该误差信号68应用到阀门驱动器69，该阀门驱动器的输出为驱动信号62。

驱动信号62应用到关闭的中心阀门66的致动线圈64，该中心阀门控制马达46的运动且因此控制各个机器32的容量。阀门66具有阀门位置反馈信号70，该信号70馈送到阀门驱动器69，从而驱动信号62为误差信号68和阀门位置信号70之间的差值。

在操作中，载荷30最初是静止的且容量调整构件42、44最初相对于机器32、34定位为带有最大系统压力的实质上零容量，通常在每个端口26、28处为5000psi的等级。在参考信号61应用到压力控制驱动器63上时机器32、34获得该状态，且任何压力损失都会为旋转斜盘67提供信号，以移动旋转斜盘67来供应流体。这能导致反馈线56中感知的压力的增加以及在驱动器67处产生净值为0的总和。在该状态下，驱动轴36简单地旋转机器32、34，不会在供应管线22、24处产生输出。流体实质上被锁定在腔室18、20中且由此活塞14相对于缸体12的运动被抑制了。任何系统的泄漏都会导致各个管线22、24的压力降低，且产生从压力控制驱动器63而来的相应误差信号，以将调整各个构件42、44，从而维持压力。

为了移动载荷30，手动控制51在载荷要被移动的方向上移动，该方向由图1中的箭头X来指示。为了最初描述的目的，假设控制51提供简单固定值的阶梯函数，即“打开”或“关闭”控制模块50。随后的实施例将描述备选控制策略。在手动控制51运动时，信号33被提供至控制模块50，其在控制线53、54中产生相应的信号，在52的情况下，以影响所需方向上的运动。

压力参考信号61设置为需要名义最小压力，例如在端口26处为100psi，从而控制线65上的信号还指示在马达模式下机器32容量的增加，以减少端口26处的压力。旋转斜盘67由此向阀门驱动器69提供输出误差信号，指示了所需的阀门位置，该位置能使机器32置于马达模式，以降低端口26中的压力并允许流体从腔室18流动。阀门位置反馈信号70指示了阀门66的中性位置，所以阀门驱动信号62被应用到止动器64，以降低误差并由此打开阀门66。

最初，机器32的容量将增加，足够用于端口26处的压力的下降，且信号57对应从控制器50而来的参考信号61。控制信号65由此降低为零。阀门位置反馈信号70由此通过阀门驱动器69来起作用，以关闭阀门66并抑制旋转斜盘42的进一步运动。任何机器容量的增加都将降低端口26处的压力，使之低于由参考压力61设置的压力，且控制信号65将起到降低容量并使压力恢复到参考压力61的作用。

由于端口26处的压力降低，当与控制单元49相关联的参考信号61未被修改时，腔室20中的压力维持在最大设置值。在整个活塞14上作用的压力差导致活塞14的初始运动，这又降低了端口28处的压力。控制单元49的压力控制驱动63由此产生控制信号65，该控制信号能对旋转斜盘驱动器67产生输出误差并导致机器34在泵模式下增加容量，以维持参考压力。活塞14的运动引发从端口26而来的流动且端口26处的压力将在此增加到名义设置压力以上。压力控制信号65随后可通过旋转斜盘驱动器67操作，以增加机器32在马达模式下的容量，同时维持所需名义压力。整个活塞14上的压力差将由此使质量体30加速。由于质量体30加速，在泵模式下的机器34的容量继续增加以提供流体从而维持参考压力，且在马达模式下的机器32的容量将同样地增加来维持名义设置压力。质量体30加速会持续加速，以及机器32、34的容量在压力补偿控制下调整，从而在端口26、28处维持它们各自的设置压力。当机器34获得最大容量时，质量体不再加速而是获得稳定的速度，其中端口28处的压力被维持为最大参考压力且端口26处的压力被维持为名义低压力。

在通过手动控制51提供的控制的最简单形式中，致动器10将在控制器50所设定的方向上继续移动质量体30。当获得了质量体30的所需位置时，如通过操作者的观察，手动致动器51返回中心位置，使参考压力61增加到最大压力。为了获得由参考信号61所指示的压力，机器32的容量将降低以使端口28中的压力增加到设置值。整个活塞14上的压力差被去除且质量体30减速。机器34的容量由此也被降低，以将压力维持在设置值且当质量体减速时，机器32、34都逐渐地降低至最小容量。在端口26、28处的压力随后相同且保持载荷30静止。应注意，在运动期间，参考压力61的调制仅应用到机器32上且机器34简单地在压力补偿模式下操作以跟随活塞14的运动。

在相反方向上的手动控制51的运动同样通过信号线54应用控制信号，以在控制单元49的阀门66处产生驱动信号，且所需压力的降低增加了机器34的容量并在相反方向上产生响应运动。

在载荷30的运动期间，旋转斜盘位置反馈信号57应用到控制模块50，以提供对机器操作模式的指示，即泵或马达模式，并提供用于在修改参考压力信号61方面的预想控制。

为了调节不同操作条件，如图9所示，旋转反馈信号58被用来改变斜坡函数的初始条件并获得压力控制方面的最优响应。当响应参考信号61的增加的压力供应增加时，如在压力传感线56中所传感的那样，斜坡初始点T到达控制器63，在该点处控制器50改变压力信号。控制器50还接收速度反馈信号58并改变初始值，如与所传感的速度成反比的T₁和T₂所示。以低的旋转速度，压力增益(压力增加的速率)很低，因为由于机器中泵和马达模式的相对较低的速率，系统响应的时间加长。然而，在较高旋转速度下，压力增益速率更高。因而，在较高RPM下，初始值T₁为较低压力值，而在较低RPM下，初始值T₂为较高压力值。以这种方式，系统响应可以与系统的改变操作条件相匹配。

通过反馈58来提供机器的旋转速度，可用于改变机器的响应从而改变参考压力信号61。为了提供最优的响应，即抑制过冲并使下冲最小化，到阀门66的控制信号通过斜坡函数来修改。

备选地，旋转斜盘42、44的角度配置可用来改变修改的开始。在这种情况下，当响应参考信号61的增加而提高所供应的压力时，如在压力传感线56所传感的那样，斜坡初始点T到达控制器63，在该点处控制器50改变压力信号。控制器50还接收旋转斜盘反馈信号57并改变初始点，如与所述检测位置成反比的T1和T2所示。在低旋转斜盘角度下，压力增益(压力增加速率)低，因为由于机器34，32中泵和马达模式的相对较低的速率，系统响应的时间加长。然而，在较高旋转斜盘角度下，压力增益速率更高。因而，在较高旋转斜盘角度下，初始值T₁为较低压力值，而在较低旋转斜盘角度下，初始值T₂为较高压力值。以这种方式，系统响应可以与系统的改变操作条件相匹配。

通过反馈58来提供机器的旋转速度，可用于改变机器的响应来改变参考压力信号61。为了提供最优的响应，即抑制过冲并使下冲最小化，到阀门66的控制信号通过斜坡函数来修改。

应理解的是，通过利用机器32、34在公用驱动器上的可变容量，从压扁腔室排放的流体能量可以通过轴36重新导向到主动子，泵条件下的机器或其他机器将在下文详细描述。

流体从压扁腔室(在以上例子中为18)的流体流动在它流过各个机器32时产生扭矩。所产生的扭矩部分地取决于机器的容量并被应用到驱动轴36以补充通过主动子38所施加的扭矩。在一些情况下，例如受到重力辅助的载荷30的运动，从一个机器所获得的扭矩足以维持在其他机器中的设置压力，而在其他情况下，除了恢复的扭矩，还需要从主动子38而来的能量。在需要额外扭矩之处，主动子控制将感知增加需要(例如，通过在压缩点火内燃机的情况下中降低速度)并且作出相应的响应。

质量体30的减速还提供能量源，其能通过机器32、34的机械联动装置来恢复。如上所述，当控制51回到中性位置时，机器32的条件能维持最大参考压力。由于其动能的质量体30的持续运动由此必须通过机器32而抵抗最大压力来起作用，该机器仍处于马达模式。机器32由此被从腔室18排出的流体所驱动，且显著的扭矩被施加在驱动轴36上。施加扭矩直到质量体和回到实质上零容量的旋转斜盘都静止。

在一些情况下，通过在相反方向上移动控制51，载荷30可以以最大的速率减速，即经过中性位置。这种运动会导致信号通过信号线54来应用，以指示端口28所需的名义低压力和端口26中的最大压力。机器32由此将其容量降低，以维持最大压力，且机器34类似地降低其容量但速率仅能维持端口28中的名义低压。最大压力差随后被应用，以使质量体减速并使其静止。旋转斜盘逐渐移动到零移置位置，此时控制51可被释放且等压力平衡被应用到每个腔室。如果控制51维持在颠倒位置，则机器34会移动到马达模式而机器32移动到泵模式，且载荷开始在相反方向上运动。

如上所述，手动控制51或是“开”或是“关”，但比例信号可并入手动控制51中，以获得渐进反应，从而载荷的运动速率与控制51从中性位置开始的运动成比例。在这种情况下，控制信号53的量级与控制51的运动成比例。信号52将建立用于压力补偿的参考压力信号，其与控制器50的移置成比例。假设需要质量体在箭头X方向上的运动，则机器32的容量将被调整，从而端口26处的压力获得该值。端口28处的压力维持在参考水平，从而整个活塞14上的压力差可以由此被调制并加速受到控制。

如图1中所示的设置形式提供一种简单的手动反馈，但控制信号可被修改为提供致动器18的活塞控制，如图3所示，其中为了清楚附图标记用于指代后缀为“a”类似的组件。在图3的实施例中，手动控制51a向控制模块50a提供比例控制信号。从致动器11a的活塞杆16a获得位置反馈信号72a且也被馈送到控制器50a，以获得指示由手动控制51a代表的所需位置和由信号70a代表的真正位置之间的误差信号。控制模块50a在控制信号线52a上产生压力参考信号61a，该压力参考信号被应用到马达46a的各个控制单元47a，以调节机器32a以及在所需方向上移动活塞14a。假定载荷30a沿如图3所示的箭头X的方向移动，机器32a增加容量，以在端口26a处获得降低的压力，相当于由参考信号61a所设定的压力，且流体从腔室18a流出。机器34a应用最大参考压力以移动载荷30a并改变容量以维持该压力。在获得所需位置时，位置信号72a改变且手动控制51a和位置信号72a之间的差值减少至大致为零。旋转斜盘逐渐返回到零移置位置，且从该所需位置的任何运动都会在控制模块50a处产生误差信号，以调节适当的压力参考信号61a并使载荷回到所需位置。机器32a的容量由此逐渐降低以增加压力，且机器34a的相应的容量降低，直到载荷30a静止在所需方位。

图1的控制配置也被改变，从而提供速度控制，其中限制了最大速度。为了清楚，相同的组件以带后缀“b”的相同附图标记来指代。在图4的实施例中，并不是如图3那样监测载荷的位置，机器32b、34b的容量被监测并用作速度的指征。参考图4，在51b处的手动控制提供与所获得的速度成比例的输出信号，该输出信号产生控制信号52b，致使机器32b移动到马达模式且参考压力降低到名义低值。在马达模式下机器32b的容量增加，以降低端口26b处的压力，使载荷加速。

机器34b、32b容量增加直到通过反馈信号57b指示的容量相当于由控制51b所设定的压力。误差信号由此去除，且机器32b的容量降低以建立参考压力。机器34b的参考压力处于最大值，从而载荷再次加速直到由反馈信号57b指示的机器32b的容量与从控制51b而来的输出信号匹配。由于机器逐渐降低容量，所以旋转斜盘位置反馈57b再次引入误差信号，该误差信号能使机器32b增加容量，以便降低压力。因而，获得稳定的速度，其为机器最大容量所限制的中间值。这种控制对于如机器刀具驱动等这样的自动过程来说很有用处。

已经以双侧致动器对上述线性致动器进行了描述，但应理解它们同样可以用于单侧致动器，即活塞杆从致动器的一侧突出且腔室具有不同的面积。相应的参考信号61可与杆侧腔室和活塞侧腔室之间的区域差值成比例地调整，从而以类似于图1中的上述方式类似的方式来控制缸体的运动。

类似控制结构可用于旋转驱动，如可以用于绞盘或类似的应用。这种配置形式显示在图5中，其中相同的附图标记用于指代相同的组件，但为了描述清楚带有前缀“1”。一对可变容量液压机器132、134液压传动地通过液压管线122、124连接到固定容量旋转机器180。主动子138机械连接到每个机器132、134上，且绞盘组件130连接到机器180。机器132、134通过马达146、148控制，控制信号152、154通过控制模块150来应用。质量体静止，每个调整构件142、144设定为大致零容量，液压锁位于供应管线122、124中。机器的压力补偿确保了系统中的压力维持，以将马达锁定并抑制绞盘的旋转。

在有从致动器而来的信号时旋转绞盘130，到马达132的信号指示了在马达模式下需要增加容量的降低压力。在流体在供应管线122中输送时，机器134的压力补偿控制调整，以将压力维持在导致绞盘组件130旋转的受到控制的设定压力。如上所示的位置和速度控制可以用于控制载荷的运动并将它维持在所需位置。一旦获得该位置，则误差信号通过释放手动控制151或释放位置或速度控制的反馈来去除，旋转斜盘144、142逐渐返回到大致零位置，其中没有能量通过系统传递，但载荷经由马达两侧的压力来维持。

因此可见，在上述实施例的每一个中，一对压力补偿可变容量机器可用于控制致动器的操作。

压力补偿允许利用最小的能量来保持致动器以及通过不考虑在致动器排放口上的设定压力来获得对致动器移动的控制。需要仅对一个机器进行调制，另一个机器接着维持设定压力并应用原动力。机器的机械连接可用于使能量从来自致动器的流体流出而恢复，并可应用到机器上，提供原动力。

如上所述，机器32、34的机械联动允许在某些条件下的能量恢复。能量恢复可通过采用如图6所示的配置形式来增强。相同的附图标记可用于代表相同的组件，为了清楚增加前缀“2”。在图6的实施例中，一对可变容量机器232、234连接到致动器211上，该致动器211与载荷230连接。每个机器232、234包括压力补偿控制并通过控制250由手动控制251来操作，如上所述。机器232、234通过一对啮合齿轮236机械地联动，从而它们一致地旋转。对机器的驱动通过齿轮系280由主动子236提供，齿轮系280包括齿轮282、283。

辅助液压驱动器284与齿轮283连接并向辅助伺服器276提供流体。驱动器284可以是固定或可变的容量，且如果合适的话可以由机器232、234控制。齿轮系280还包括驱动额外的可变容量液压机器286的齿轮285。机器286与液压蓄液器288连接，该蓄液器可操作为通过机器286来储存并排放流体并由此吸收从齿轮系280而来的能量或向齿轮系280分配能量。提供速度传感器290以监测齿轮系280的速度并与控制模块250接口连接。

在操作中，蓄液器最初是空的且假定辅助驱动器284向伺服器276提供稳定的流体流动。质量体230在机器232、234的作用下以恒定的速度移动，且主动子238向齿轮系280提供充分的能量以满足需求。如果质量体230以最大速率减速，如上所述，机器232在马达模式下调整为最大压力，且产生显著的扭矩以使驱动系280加速。起初主动子去除燃料，假定其为压缩点火内燃机，且由机器232提供的扭矩用于驱动机器284并向辅助伺服器276提供流体。如果在该方式下扭矩不会被吸收，则齿轮系将加速且速度传感器290向控制器250提供信号，以在泵模式下增加额外机器286的容量。机器286因此在有压力存在的情况下向蓄液器288提供流体，其速率是能吸收所存在的扭矩并维持齿轮系280的所需速度。

由于质量体230静止，所以提供到齿轮系的扭矩降低且速度下降。由于缺少经由机器232所引起的能量，控制250使机器286减少泵的动作并返回到大致为零的容量，能量储存在蓄液器288中。类似地，如果在减速期间，辅助伺服器276需要更多的能量，则齿轮系280的速度将降低且对机器286进行调整。从机器232而来的可用能量由此重新导向到辅助伺服器276且剩余的能量，如果存在的话，可用于对蓄液器288起泵的作用。

如果通过伺服器276施加的载荷继续增加，则储存在蓄液器288中的能量可以维持齿轮系280的所需速度。持续增加的载荷将再次导致齿轮系280的速度降低并使控制器250将额外的机器286移动到马达模式。蓄液器中可用的受压流体被应用到机器286，以在齿轮系中产生压力并由此维持所需的速度。机器286的旋转斜盘被调制，以将速度维持在所需水平直到蓄液器288中的所有能量(或低的阈值)都消耗掉。此时，通过对主动子238填充燃料来满足进一步的能量需要。通过机器286的蓄液器288的机械连接以及将齿轮系280的速度维持在所需限制内的调制增加了恢复能量的利用。

如上所述的系统可以整合到更复杂机器的控制策略中，如图7和8所示，其中相同的附图标记带有前缀“4”用于代表相同的组件。因此参见图7，车辆V包括支承在驱动轮W上的底盘结构C。上部结构S位于底盘结构C上且可围绕转盘T上的垂直轴线旋转。桁架组件B可枢转地安装到上部结构S上，用于垂直平面中的运动。桁架致动器411连接在上部结构S和桁架组件B之间且可操作，用于提升并降低桁架。

车辆V包括通过齿轮系480与液压驱动系统410连接的主动子438，如在图8中更详细的显示。如从图8中可见，可以是电马达或内燃机形式的主动子438将输入提供到机械齿轮系480，该齿轮系480将驱动传递到多个可变容量的液压机器432、432a、434、434a、484和486。每个液压机器432、432a、434、434a、484和486都是可变容量的且分别具有容量调整构件442、443、444、445。机器432、432a、434、434a、484和486通常为可调整的旋转斜盘机器，具有可倾斜的旋转斜盘，该旋转斜盘作用在旋转桶内的轴向往复运动活塞上，如上面参考前述实施例所述的。

对桁架致动器411的驱动由一对机器432、434通过手动控制451a来提供，该手动控制能控制活塞414任一侧的流动，如上面参考图1和2所述的。类似地，转盘T可通过手动控制451b而被旋转马达480驱动，该手动控制能以如关于图5所述的方式控制一对机器432a、434a。额外的机器486在蓄液器488和齿轮系480之间传递能量，如关于图6所述的。

液压机器484是压力补偿的，如关于图2所述的，且辅助伺服器476通过供应管道500连接到轮驱动器502、504、506和508。每个轮驱动器502、504、506和508都分别驱动一个轮W且每一个都是可变容量的可逆液压机器，带有如参考图2所述的控制单元547。每一个具有由相应阀门控制的调部件510、512、514和516。液压机器510-516都具有类似于机器32、34那样的结构，且不需要进行详细描述。

每个驱动器502-508的容量都通过旋转斜盘位置信号461来控制，该信号是通过控制模块450产生的。每个驱动器502-508还在信号线452上提供旋转速度信号458，用于监测每个机器的操作。

操作者对传递的控制经由手动控制451c、451d、451e提供到控制模块450。手动控制451c控制车辆V的推进力的方向和速度，控制451d控制车辆V的刹车，控制451e驾驶车辆V。这些都是典型的控制且应理解也可以采用其他共用的接口。

假设最初车辆处于静止且桁架锁定在较低位置，在这种情况下对液压驱动系统的操作进行描述。车辆静止，每个机器432、432a、434、434a的容量实质上为零容量，且维持最大设定压力。轮驱动器502-508类似地设置在最小容量，以输送零扭矩，且机器484实质上为零容量，维持管道500中的最大压力。实质上，该设定简单地足以用于补充系统中的任何泄漏，但不会产生车辆运动。

致动器488完全排放且额外的机器486的容量为最小。每个机器432、432a、434、434a、484和486为最小，主动子30简单地旋转机器，不会产生任何输出，且因此处于最小动力需求。

为了起动车辆V的运动，操作者在所需运动方向上移动控制451c并向控制模块450提供适当的控制信号453c。通常，这是比例信号，不仅指示了方向还有在轮子处的扭矩输入，扭矩将决定车辆的运动速度。控制模块450向轮驱动器502-508提供控制信号452，以获得扭矩设定(移置)，对应于从控制450而来的输入信号。这将是比例扭矩设定，指示了相应的成比例的机器容量。对于最大加速来说，这将对应最大的移置。当在各个旋转斜盘510-516的控制下轮驱动器502-508的容量增加时，供应管道500中的压力降低，导致机器484的压力补偿以增加该机器的容量。通过管道500的流体流动而导致的来自驱动器502-508的最终扭矩使轮W旋转且推进车辆。

轮驱动器502-508的容量继续增加，直到旋转斜盘位置反馈457指示所需的容量已经获得且所需扭矩被传送到每个轮。在这一时间内，管道500中的压力将通过在压力补偿控制下增加机器484的容量来维持。除非被中断，通过调整控制451c或增加车辆的载荷，车辆V将加速直到当外部载荷与可用扭矩匹配时机器484达到平衡。

当车辆已经获得所需速度时，操作者释放控制451c以降低轮驱动器502-508的容量且随后降低扭矩，以抑制进一步的加速并维持所需速度。机器484降低器容量，以将压力维持在最大值同时维持通过轮马达的流动。达到这样的稳定状态：供应到轮W的扭矩与车辆V上的负载相匹配。在某些条件下，例如下坡行进，不需要扭矩来维持所需速度且轮驱动器502-508和机器484返回实质上的零容量。在这种条件下，车辆简单地行进而没有净动力供应到轮14。

为了使车辆V刹车，刹车控制451d被起动(如果合适其可以整合到控制451c中)。刹车控制451d的应用产生与控制450成比例的信号453d，该信号能将每个轮驱动器调节到具有所选容量的泵模式。旋转斜盘510-516由此从马达模式移动集中到泵模式并导致管道500中的压力的增加。机器484最初降低其容量并随后在压力控制的作用下集中进入马达模式，以维持最大设定值。旋转斜盘反馈信号457将轮驱动器保持在由刹车控制451d所指示的容量并通过机器484在最大压力下泵送流体。要进行该操作的所需的扭矩由车辆的动量来输送且因此使车辆V刹车。将机器484调节到马达模式将导致能量从机器484供应到齿轮系480。

供应到齿轮系480的能量导致包括主动子在内的齿轮系加速。齿轮系的旋转速度通过速度传感器490来监测且该速度的增加通过控制模块450检测。这能对与蓄液器488相关联的机器486进行调节以移动到泵模式，并且在压力下向蓄液器488供应流体。机器486的移置被控制，以将齿轮系480的速度维持在设定速度。蓄液器由此通过由于车辆刹车而带来的能量恢复而蓄力。

能量的存储取决于刹车的效果，机器486调制容量以将齿轮系480的速度维持在所需水平。

在去除了刹车控制451d并重新应用了速度控制451c时，轮驱动502-508再一次被调节到马达模式且机器484回复到泵模式，以维持管道500中的压力。

当机器484移动并将能量供应到管道500时，齿轮系480最初的旋转速度的降低被感知且机器486被调节到马达模式，以将能量从蓄液器488供应到齿轮系480。因此在刹车期间被储存到蓄液器488中的能量可用于在进一步的加速循环过程中的车辆传动。在耗尽了蓄液器488时，引擎速度的降低将会被注意到并且供应到引擎的燃料被调制，以将速度维持为恒定。

桁架B通过机器432、434的调制来操作。为了延伸桁架致动器411，控制信号从操作器451a传送到控制450，指示压力和方向。控制450随后调整应用到与机器432相关联的压力控制463的参考信号461。这导致了机器432在马达模式下增加容量并且因此将所述压力减少到低的参考压力。机器434通过它的压力控制做出响应，从而增加它在泵模式下的容量并延伸缸体411，如上所述。运动的速率可通过调整构件451a的调制来调整，以获得所需的运动速率。

在降低桁架B时，还存在相反的操作，其中马达模式下增加机器434的容量。当桁架B降低时，还存在正能量恢复，可从通过机器434中排出的流体而获得，以及这被传递到齿轮系480。再一次，如果能量传递足以增加齿轮系的旋转速度，则蓄液器488可通过机器486的操作来供应，且相反地，在提升循环期间，储存在蓄液器486中的流体可通过机器486供应到齿轮系480，以辅助机器434或机器484的旋转。

类似的能量传递可从上部结构S的旋转来获得，其中上部结构的惯性可用于将能量储存在蓄液器中，供后续使用。因此在其基本操作中，应注意液压传动410可操作为将能量从不同的消耗点传递，并在需要时通过使用蓄液器488来保存能量。尽管已经为转盘T显示了旋转驱动器480，但类似于502的驱动器可在相同的方式下使用。

轮W的个别控制还允许通过监测个别轮14的旋转速度、通过信号线458进行的个别轮的控制。在其中一个轮W与诸如冰或泥这样的下摩擦表面接合时，在加速或刹车期间，其速度将不同于其他的轮W。速度差通过控制450而被注意到且该机器的容量相应地降低，以降低应用到特定轮上的扭矩。在极端条件下，机器的容量降低至零，从而特定的轮可被认为是在没有扭矩作用的情况下行进。然而，在该条件下，管道500中的压力得以维持从而实现轮平衡，由此维持在这些轮上的牵引或刹车效果。一旦轮减速，则重新应用扭矩。这允许实施牵引控制和ABS。

通过调整应用到同一个轴上的各轮的扭矩，对轮的个别驱动还可并入到对车辆的驾驶中。控制451e的旋转产生一信号，该信号是需要一对轮以彼此不同的速度进行旋转。由此，需要较高旋转速度的外侧轮的容量和扭矩增加，通过对内侧轮的相应的降低来提供。由于机器484的压力补偿，应用到每个轮上的压力保持恒定且因而发生外侧轮的加速，在不经由机器484产生能量的情况下导致车辆的驾驶动作。

Claims (38)

1.一种液压驱动系统，包括：致动器，具有一对腔室，该对腔室被驱动构件分离开且设置为在相反的方向上将原动力应用到所述驱动构件上，每个构件都与一对可变容量机器中各自一个相连接，至少其中一个可变容量机器可在泵模式下操作以将流体供应到腔室中，且至少另一个可变容量机器可在马达模式下操作以消耗从所述腔室的另一个排出的流体，每个所述机器具有压力补偿控制，以调节所述机器来维持所述腔中各自的预定压力，以及可操作为调制在所述机器的至少一个中的所述预定压力，以及由此改变作用在所述驱动构件上的原动力的外部控制。

2.如权利要求1所述的液压驱动系统，其中每个所述机器都是可逆的，以便在泵模式下或在马达模式下操作，且当所述机器的另一个处于马达模式下时所述控制可操作为在泵模式下调节所述机器的其中之一。

3.如权利要求2所述的液压驱动系统，其中通过降低在所述马达模式下被调节的所述机器处的压力，所述控制调制所述预定压力。

4.如权利要求3所述的液压驱动系统，其中当降低在所述马达模式下的所处机器的压力时，所述控制维持在所述泵模式下调节的所述机器中的预定压力。

5.如权利要求3所述的液压驱动系统，其中所述机器的每一个都是可变容量的旋转斜盘机器。

6.如权利要求1所述的液压驱动系统，其中所述机器机械地连接，以在它们之间传递能量。

7.如权利要求1所述的液压驱动系统，其中可在马达模式下操作的所述另一机器机械地连接到额外的液压机器上，以向蓄液器供应流体。

8.如权利要求7所述的液压驱动系统，其中所述额外的液压机器为可变容量机器。

9.如权利要求8所述的液压驱动系统，其中所述额外的液压机器的容量可调整为吸收从所述另一机器而来的能量并维持所述另一机器的预定操作条件。

10.如权利要求9所述的液压驱动系统，其中所述额外的机器的容量是可调整的，以将从所述蓄液器而来的能量输送到所述机械连接以维持所述操作条件。

11.如权利要求10所述的液压驱动系统，其中所述一个机器，所述另一机器和所述额外的机器都机械地连接，以允许能量在它们之间传递。

12.如权利要求11所述的液压驱动系统，其中每个所述机器都是可逆可变容量机器。

13.如权利要求12所述的液压驱动系统，其中辅助机器机械地连接到所述机器，以提供辅助伺服。

14.如权利要求12所述的液压驱动系统，其中所述辅助伺服为传动。

15.如权利要求10所述的液压驱动系统，其中所述传动包括机械地连接到所述额外的机器上的可逆可变容量机器，和液压地连接到所述机器的液压驱动单元。

16.如权利要求15所述的液压驱动系统，其中所述可逆可变容量机器是压力补偿的，以维持在所述机器和所述液压驱动单元之间的液压连接中的压力。

17.如权利要求16所述的液压驱动系统，其中所述驱动单元为可变容量，以改变在所述预定压力下输送的扭矩，且所述控制改变其容量。

18.如权利要求17所述的液压驱动系统，其中所述驱动单元是可逆的。

19.如权利要求18所述的液压驱动系统，其中多个驱动单元连接到所述可逆可变容量机器。

20.如权利要求19所述的液压驱动系统，其中每个所述驱动单元提供旋转输出，和所述控制监测所述输出的相对旋转速度并调整所述容量，以将所述输出的所述速度维持在所定义的比例。

21.如权利要求20所述的液压驱动系统，其中通过减少相应驱动单元的容量来降低输出速度，以降低所产生的扭矩。

22.如权利要求20所述的液压驱动系统，其中所述比例通过所述控制来改变。

23.如权利要求22所述的液压驱动系统，其中所述比例通过向所述控制的外部输入来改变。

24.如权利要求18所述的液压驱动系统，其中所述驱动单元是通过向所述控制应用外部输出而可逆的。

25.如权利要求1所述的液压驱动系统，其中液压马达用于改变所述机器的容量，通过响应代表所述预定压力和所述腔室中的压力之间的差值的信号的阀门来控制所述马达。

26.如权利要求25所述的液压驱动系统，其中所述阀门应用代表所述阀门的条件的反馈，以修改所述信号。

27.如权利要求25所述的液压驱动系统，其中在所述压力增加且接近所述预定压力时，所述控制修改所述信号。

28.如权利要求27所述的液压驱动系统，其中所述控制修改所述信号，以降低所述阀门的响应。

29.如权利要求28所述的液压驱动系统，其中所述机器为旋转机器且所述控制监测所述旋转斜盘的位置以及因而调整所述信号的修改。

30.如权利要求29所述的液压驱动系统，其中所述修改的开始发生在当所述速度增加时的较大差值处。

31.如权利要求28所述的液压驱动系统，其中所述机器为旋转斜盘旋转机器且所述控制监测旋转斜盘位置并因而调整所述信号的修改。

32.如权利要求31所述的液压驱动系统，其中所述修改的开始发生在当所述旋转斜盘位置增加时的较大差值处。

33.一种液压传动，包括被主动子驱动的第一可变容量液压机器，至少一个可变容量液压驱动单元，与所述第一机器和所述驱动单元连接的液压管道，压力补偿控制，可在所述第一机器上操作以改变其容量并在所述管道中维持预定压力，和外部控制，该外部控制可在所述驱动单元上操作并改变其容量以改变通过所述驱动单元产生的扭矩。

34.如权利要求33所述的液压驱动系统，其中所述第一机器和驱动单元是可逆的，且所述外部控制可操作从而改变所述单元的容量：从在所述管道中消耗流体的条件改变到向所述管道输送流体的条件，所述压力补偿控制由此导致所述第一机器翻转操作模式，以维持所述预定压力。

35.如权利要求34所述的液压驱动系统，其中所示第一机器机械地连接到额外的可变容量机器，从而向蓄液器提供流体。

36.如权利要求35所述的液压驱动系统，其中所述额外的液压机器的容量可调整为吸收从所述另一机器而来的能量，并维持所述另一机器的预定操作条件。

37.如权利要求36所述的液压驱动系统，其中所述额外的机器的容量可调整为将从所述蓄液器而来的能量输送到所述机械连接，以维持所述操作条件。

38.如权利要求34所述的液压驱动系统，其中多个驱动单元连接到所述管道，且其中每个所述驱动单元提供旋转输出且所述控制监测所述输出的相对旋转速度并调整所述容量，以将所述输出的所述速度维持在所定义的比例。

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