專利名稱：靜液壓蓄能器的制作方法
靜液壓蓄能器本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求I前序部分所述的具有靜液壓蓄能器的驅(qū)動(dòng)裝置、一種按照權(quán)利要求14前序部分所述的靜液壓蓄能器以及一種按照權(quán)利要求15所述的用于對靜液壓蓄能器預(yù)加載荷進(jìn)行調(diào)整的方法。這類驅(qū)動(dòng)裝置特別是被規(guī)定作為車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置或作為頻繁制動(dòng)和加速的機(jī)器的驅(qū)動(dòng)裝置。在合適的位置上與驅(qū)動(dòng)裝置聯(lián)接的作為泵進(jìn)行工作的液壓機(jī)通過以下方式施加制動(dòng)力矩以使機(jī)器或者車輛制動(dòng)液壓機(jī)克服在靜液壓蓄能器中存在的壓力將壓力介質(zhì)輸送到蓄能器的壓力介質(zhì)腔室中。這一方面減輕常規(guī)的例如為機(jī)械式的制動(dòng)器的負(fù)擔(dān)。另一方面儲存的制動(dòng)能量能夠回收用于在以后的時(shí)刻使機(jī)器或車輛加速。在這里，根據(jù)所選取的蓄能器的加載類型，能量儲存或者以質(zhì)量塊的勢能的形式、以彈性的彈簧功的形式或者以可壓縮的流體特別是氣體的體積變化功的形式實(shí)現(xiàn)。蓄能器的一個(gè)特別重要的工作參數(shù)是對壓力介質(zhì)腔室施加的預(yù)加載荷。通過所選取的預(yù)加載荷的大小，能夠設(shè)置在壓力介質(zhì)腔室中的最小壓力，壓力介質(zhì)必須克服該最小 壓力而被輸送到蓄能器中。此外，能夠在蓄能器中積蓄的能量的最大量決定性地取決于預(yù)加載荷的大小。DE 102006042390 Al示出了一種具有蓄能裝置的驅(qū)動(dòng)裝置和一種用于儲存動(dòng)能的方法。該驅(qū)動(dòng)裝置與可調(diào)整的液壓活塞發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)接并且該驅(qū)動(dòng)裝置的靜液壓蓄能器在制動(dòng)時(shí)通過活塞發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行增壓。在此，在蓄能器中存在的壓力決定了能夠由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最大制動(dòng)力矩。為了在需要時(shí)設(shè)定制動(dòng)力矩或者更確切地說增大制動(dòng)力矩，在活塞發(fā)動(dòng)機(jī)和蓄能器之間提供可設(shè)定的節(jié)流位置。在這里，選取的節(jié)流作用越大，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)可提供的制動(dòng)力矩越大?？刂茊卧獜乃枰闹苿?dòng)力矩、在蓄能器中的壓力及泵的擺動(dòng)角確定所需的節(jié)流位置。不利的是，壓力介質(zhì)的能量在節(jié)流位置上被轉(zhuǎn)化成損耗熱。可能對于驅(qū)動(dòng)裝置來說可回收的能量的數(shù)量因此是有限的。此外還不利的是，蓄能器的預(yù)加載荷在工作中是不能改變的并且沒有規(guī)定按照驅(qū)動(dòng)裝置或者更確切地說其制動(dòng)器的需要對預(yù)加載荷進(jìn)行優(yōu)化。DE 102006019672 Al示出了一種靜液壓蓄能器和一種用于儲存驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)能的方法，其中，蓄能器的預(yù)加載荷是可變的。這是通過控制單元根據(jù)壓力介質(zhì)的溫度或者根據(jù)壓力介質(zhì)儲備量的液位而進(jìn)行的。目標(biāo)是，防止超過蓄能器的最大臨界工作壓力。在此不利的是，控制單元只根據(jù)蓄能器與安全有關(guān)的狀態(tài)量確定預(yù)加載荷并且沒有規(guī)定按照驅(qū)動(dòng)裝置或者更確切地說其制動(dòng)器的需要對預(yù)加載荷進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置、靜液壓蓄能器以及用于調(diào)整預(yù)加載荷的方法的任務(wù)是，與由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的需要相適應(yīng)地且高效地儲存動(dòng)能。該任務(wù)是通過一種具有權(quán)利要求I的特征的驅(qū)動(dòng)裝置、一種具有權(quán)利要求14的特征的靜液壓蓄能器以及一種具有權(quán)利要求15的特征的方法得以解決。根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置具有靜液壓蓄能器，該蓄能器能夠通過液壓機(jī)進(jìn)行增壓，以將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成液壓能。此外，該蓄能器還具有控制裝置，該控制裝置使得靜液壓蓄能器的預(yù)加載荷通過它能夠根據(jù)由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行改變。在此，控制有利地根據(jù)對于設(shè)備來說重要的工作狀態(tài)進(jìn)而根據(jù)設(shè)備的需要而進(jìn)行的。液壓機(jī)與驅(qū)動(dòng)裝置聯(lián)接并且可以在設(shè)備的推動(dòng)式工作模式中作為液壓泵進(jìn)行工作，以通過液壓壓力介質(zhì)將蓄能器增壓至液壓工作壓力P。這同時(shí)使設(shè)備制動(dòng)，由此在制動(dòng)工作模式中減輕了設(shè)備的常規(guī)制動(dòng)器的負(fù)擔(dān)，這使常規(guī)制動(dòng)器的磨損達(dá)到最小。一個(gè)大的優(yōu)點(diǎn)是，在這里設(shè)備例如車輛的動(dòng)能通過作為泵進(jìn)行工作的液壓機(jī)被轉(zhuǎn)化成液壓能并且可回收地儲存在蓄能器中。特別優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置在需要頻繁完成制動(dòng)和起動(dòng)過程的車輛中用作行駛驅(qū)動(dòng)裝置。這種車輛的例子是農(nóng)用機(jī)械、商用車、集運(yùn)車或者垃圾集運(yùn)車。液壓機(jī)優(yōu)選地被設(shè)計(jì)成采用斜盤或者斜軸結(jié)構(gòu)形式的軸向活塞機(jī)。所提到的結(jié)構(gòu)形式通過斜盤或斜軸的擺動(dòng)角實(shí)現(xiàn)了對在蓄能器中的壓力介質(zhì)的輸送流量的簡單調(diào)節(jié)并且由此對液壓機(jī)的制動(dòng)作用的簡單控制。由于蓄能器的預(yù)加載荷的大小對能夠聚集在蓄能器中的能量的量以及泵的最大制動(dòng)作用具有重要的影響，所以非常有利的是，通過控制裝置根據(jù)設(shè)備的需要對其進(jìn)行影響。在車輛為垃圾集運(yùn)車的情況下，例如“市內(nèi)行駛”或“收集行駛”是特殊的工作狀態(tài)并且因此是車輛的特殊需要。在質(zhì)量為m和速度為V的情況下以液壓行駛儲存在蓄能器中的車輛動(dòng)能的公式為
^I 2
馬 2 = ^ ;
其中，是蓄能器效率，例如大約為50%。與速度大約為15km/h的收集行駛的情況相反，在速度V最大為50km/h的市內(nèi)行駛的情況下，如果要將車輛制動(dòng)至V = Okm/h，車輛具有高約10倍的待儲存的動(dòng)能。制動(dòng)力矩是相反情況。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，所要求的制動(dòng)力矩在收集行駛期間比在市內(nèi)行駛的情況下大很多，因?yàn)樾枰ぷ鞲咝У赝瓿墒占⑶乙虼笋{駛員除了有力的加速之外還實(shí)施有力的制動(dòng)。也就是說，對于作為例子考慮的垃圾集運(yùn)車來說，市內(nèi)行駛這一工作狀態(tài)的特征是大量的待儲存的動(dòng)能和適度的制動(dòng)力矩。相反，收集行駛的特征是少量的待儲存的動(dòng)能和大的制動(dòng)力矩。根據(jù)本發(fā)明，預(yù)加載荷可以在設(shè)備工作的任何時(shí)刻通過控制裝置進(jìn)行改變。同樣地，預(yù)加載荷可以不僅與當(dāng)前的工作狀態(tài)相關(guān)地而且也可以針對未來的工作狀態(tài)進(jìn)行改變。當(dāng)前或未來的工作狀態(tài)在這里可以由設(shè)備的操作人員手動(dòng)地確定，例如通過開關(guān)(垃圾集運(yùn)車收集行駛〈=> 市內(nèi)行駛的轉(zhuǎn)換)，或者通過控制裝置例如識別由操作人員激活的工作設(shè)備并且由此確定工作狀態(tài)(垃圾集運(yùn)車激活的結(jié)構(gòu)液壓系統(tǒng)= > 收集行駛)。同樣可以通過以下方式不依賴操作人員自動(dòng)地確定工作狀態(tài)方式是控制裝置例如對設(shè)備或者驅(qū)動(dòng)裝置的速度變化曲線或者加速度變化曲線進(jìn)行分析。在車輛中，控制裝置可以對導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，比如當(dāng)前或者計(jì)劃的行駛路段的道路類型或者高度輪廓進(jìn)行分析并且由此確定車輛的當(dāng)前或者未來的工作狀態(tài)。同樣有利的是，控制裝置確定車輛重量?？刂蒲b置可以由這樣確定的設(shè)備或車輛的工作狀態(tài)確定或算出蓄能器的最優(yōu)預(yù)加載荷并且通過控制相應(yīng)的裝置來調(diào)節(jié)。本發(fā)明的有利改進(jìn)方案是其他從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。為了重新回收儲存在蓄能器中的液壓能，蓄能器可以通過液壓機(jī)進(jìn)行卸載。于是液壓機(jī)作為液壓馬達(dá)工作。在此有利的是，通過將液壓機(jī)與設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置聯(lián)接，在卸載時(shí)重新增加設(shè)備的動(dòng)能，或者說使設(shè)備或者車輛加速。在此，控制單元能夠在蓄能器的壓力介質(zhì)腔室中存在低工作壓力P1時(shí)中斷蓄能器的液壓卸載。在此，優(yōu)選地需要選擇壓力P1，使得能夠?yàn)樵O(shè)備或者驅(qū)動(dòng)裝置的對于工作狀態(tài)來說典型的隨后的制動(dòng)提供足夠的制動(dòng)力矩。在一種改進(jìn)方案中，蓄能器的能量至少部分可供設(shè)備的其他負(fù)載，例如商用車的工作設(shè)備的液壓驅(qū)動(dòng)裝置使用。特別有利的是，蓄能器的預(yù)加載荷通過設(shè)置在蓄能器的氣室中且處于高壓下的可壓縮流體或者說氣體施加，也就是說蓄能器被加載氣體并且被設(shè)計(jì)成氣液蓄能器。對于這種情況來說，預(yù)加載荷是在蓄能器的氣室中的氣體的預(yù)加壓力Po。于是預(yù)加載荷的變化是通過改變可壓縮的流體或者氣體的壓力P來實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)狀態(tài)I和2之間能夠儲存在氣液蓄能器中的最大能量大小E12的公式說明了氣體的預(yù)加壓力PO具有大的影響
權(quán)利要求
1.具有靜液壓蓄能器(2)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述蓄能器能夠通過液壓機(jī)(10)進(jìn)行增壓，以將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成液壓能，其特征在于，設(shè)有控制裝置(36)，從而所述靜液壓蓄能器(2)的預(yù)加載荷通過所述控制裝置能夠根據(jù)由所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行改變。
2.如權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述靜液壓蓄能器(2)能夠通過所述液壓機(jī)進(jìn)行卸載。
3.如權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述預(yù)加載荷能夠通過改變設(shè)置在所述靜液壓蓄能器(2)的氣室(4)中的可壓縮的流體或氣體的壓力而進(jìn)行改變。
4.如權(quán)利要求I所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述靜液壓蓄能器(2)通過液壓高壓管路(8 ;208)與所述驅(qū)動(dòng)裝置(I)的液壓回路的工作管路連接；以及在所述液壓高壓管路(8 ；208)中設(shè)有截止閥(12)。
5.如權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述控制裝置(36)與壓力傳感器(26)連接，所述流體或氣體的壓力能夠通過所述壓力傳感器進(jìn)行確定。
6.如權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述流體或氣體的壓力能夠通過壓縮單兀(24 ；270)進(jìn)打提聞。
7.如權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述流體或氣體的壓力能夠通過壓力卸載單元(34)進(jìn)行降低。
8.如權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述壓縮單元具有泵(24)，所述泵通過氣體低壓管路(28)與氣罐(30)以及通過氣體高壓管路(22)與所述靜液壓蓄能器(2)的氣室(4)連接。
9.如權(quán)利要求7所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述壓力卸載單元具有截止閥(34)，所述截止閥通過氣體低壓管路(28)與氣罐(30)以及通過氣體高壓管路(22 )與所述靜液壓蓄能器(2)的氣室(4)連接。
10.如權(quán)利要求4或8或9中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述控制裝置(36)與所述液壓高壓管路(8)的截止閥(12)或者與所述液壓機(jī)(10)或者與所述泵(24)的驅(qū)動(dòng)裝置(32 ;152)或者與所述壓力卸載單元的截止閥(34)連接。
11.如權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述泵(24)的驅(qū)動(dòng)裝置具有液壓馬達(dá)(152)，所述液壓馬達(dá)具有與所述液壓高壓管路(8)連接的高壓接口。
12.如權(quán)利要求11所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，在將所述液壓馬達(dá)(152)和所述液壓高壓管路(8)連接的管路(150)中設(shè)置能夠由所述控制裝置(36)控制的截止閥(154)。
13.如權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述壓縮單元具有氣液壓力轉(zhuǎn)換器(270)；以及所述壓力轉(zhuǎn)換器(270)的液壓室(272)通過3/2換向閥(276)能夠與油箱(280)或者與所述靜液壓蓄能器(2)的液壓高壓管路(208)連接；以及所述壓力轉(zhuǎn)換器(270)的氣室(273)通過3/2換向閥(277)與氣罐(281)或者與所述靜液壓蓄能器(2)的氣體高壓管路(222)連接。
14.用于設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置，特別是用于車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置的靜液壓蓄能器(2)，所述蓄能器具有液壓機(jī)(10)，通過所述液壓機(jī)，動(dòng)能能夠轉(zhuǎn)化成液壓能，并且通過所述液壓機(jī)，所述靜液壓蓄能器(2)能夠增壓；以及所述蓄能器還具有控制裝置(36)，其特征在于，所述靜液壓蓄能器(2)的預(yù)加載荷通過所述控制裝置(36)能夠根據(jù)所述設(shè)備的工作狀態(tài)改變。
15.用于對設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置，特別是車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置的靜液壓蓄能器(2)的預(yù)加載荷進(jìn)行調(diào)整的方法，包括以下步驟 一確定所述設(shè)備的工作狀態(tài)； 一根據(jù)所述確定的工作狀態(tài)來確定最優(yōu)的預(yù)加載荷； 一調(diào)定預(yù)加載荷； 其特征在于，至少是調(diào)定預(yù)加載荷的步驟通過控制裝置(36)被控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有靜液壓蓄能器的驅(qū)動(dòng)裝置，所述蓄能器能夠通過液壓機(jī)進(jìn)行增壓，以將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成液壓能，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置具有控制裝置，所述蓄能器的預(yù)加載荷通過該控制裝置能夠根據(jù)由所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。另外，本發(fā)明還涉及一種用于設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置，特別是用于車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置的靜液壓蓄能器，其中，所述蓄能器具有液壓機(jī)，所述液壓機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成液壓能，且所述蓄能器能夠通過所述液壓機(jī)進(jìn)行增壓；以及所述蓄能器具有控制裝置，所述蓄能器的預(yù)加載荷通過該控制裝置能夠根據(jù)所述設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行改變。另外，本發(fā)明還涉及一種用于對設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置，特別是車輛的行駛驅(qū)動(dòng)裝置的靜液壓蓄能器的預(yù)加載荷進(jìn)行調(diào)整的方法，該方法具有以下步驟確定設(shè)備的工作狀態(tài)；根據(jù)所確定的工作狀態(tài)來確定最優(yōu)的預(yù)加載荷；設(shè)置預(yù)加載荷，其中，至少是設(shè)置步驟由控制裝置控制。
文檔編號F15B1/08GK102858574SQ201180022292
公開日2013年1月2日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者M.米勒, P.施姆特邁爾 申請人:羅伯特·博世有限公司