可变液压机器的端部位置探测的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于确定尤其是轴向活塞类型的可调节液压机器的位移元件的至少一个端部位置的方法和装置，该位移元件借助于在第一端部位置和第二端部位置之间的位移单元在两个端部位置之间是可移动的或可移位的。根据本发明，借助于测量电路确定已经达到位移的一个端部位置，当到达端部位置时该测量电路的电特定发生跳变。当可移动元件与被分配给相应的端部位置的限位止挡件电接触时，通过将测量电路的局部支路与地线连接能够完成该目的。
【专利说明】
可变液压机器的端部位置探测
技术领域
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的主体部分的用于探测尤其是轴向活塞式液压机器的位移元件的至少一个端部位置的方法，其中，位移元件在两个端部位置之间是可移动的;本发明还涉及根据权利要求5的主体部分的轴向活塞式液压机器，该液压机器具有借助于位移单元在第一端部位置和第二端部位置之间可移位的位移元件。
【背景技术】
[0002]本发明尤其基于如从DE 10 2005 060 960 B3中示例性已知的轴向活塞式可调液压机器O该液压机器包括安装在能够在壳体中位移的阀部分(valve segment)上的气缸体。该阀部分经由杆被连接到控制活塞，该控制活塞的移动被比例螺线管电控制。通过阀部分与气缸体一起的运动能够调节液压机器的位移量。
[0003]DE 101 19 236 Cl公开了更类似的液压机器，在该液压机器中，通过壳体中的调节螺钉来限制作为阀部分的位移元件和气缸体一起的运动。该调节螺钉形成阀部分的用于限定位移的端部位置的限位止挡件。
[0004]根据当前现有技术的液压机器通常被电子控制单元操作，该电子控制单元被用于设定控制活塞的位移并且因此控制液压机器的位移量。这里，应当想到位移元件和气缸体一起的位移范围被限制在两个端部位置之间。事实上，如在DE 101 19 236 Cl中示例性公开的那样，控制活塞的实际位置通过传感器能够被探测到，然而，没有能够被控制单元使用的位移能够到达的端部位置的可靠且准确的指示。此外，此种传感器的使用导致成本增加，尤其是因为这些传感器在各个液压机器中必须被校准。
【发明内容】
[0005]本发明的根本问题时提供上述的一种方法和装置，由此使用简单的装置，能够准确地且可靠地探测何时液压机器的在两个端部位置之间移动的部件已经到达一个端部位置。
[0006]根据权利要求1的特征部分解决关于该方法的问题，在该权利要求中，当位移元件到达特定的端部位置时，在被分配给相应的端部位置的电气部件和电气测量电路之间建立电接触，其中，在测量电路的电气参数中引起的改变被用于探测已经到达相应的端部位置。
[0007]根据权利要求5的特征部分解决关于可变液压机器的上述问题，在该权利要求中，液压机器包括电气部件，电气部件中的一个被分配给第一端部位置，另一个被分配给第二端部位置，由此在位移元件的相应端部位置中形成电子测量电路的部分。
[0008]根据本发明的测量电路由具有电源以及估计或指示单元的电路或电子电路形成，该电源经由线路或者以导电的方式被连接到或能够连接到电气部件，并且该估计或指示单元用于探测、估计电路的一个或多个路径中的电流或电压并且将该电流或电压输出和/或指示为输出信号。这里，显示单元能够是独立的装置，该装置被信号连接到估计单元。这里，测量电路中的电流能够是直流电流或交流电流。作为交流电流，脉冲调制(PWR)电流是可能的，该电流被用在用于控制螺线管的一些液压机器中。
[0009]在该方法的优选实施例中，电气部件能够包括电阻和/或电容和/或电导。测量电路能够是共振电路，例如，该电路的频率或振幅的改变在部件被连接到该共振电路时被探测到。
[0010 ]尤其优选地，测量电路的电阻或测量电路中流动的电流应该是被探测到或者被监测的电气参数，电气部件应该是欧姆电阻器。
[0011]在本发明的实施例中，创造性的电气部件可以被设置在液压机器的如下部件上或中，这些部件与气缸体的阀部分或者涉及位移的其他任何部件导电地接触。该部件的示例是已知为调节螺钉的最小或最大螺钉，该调节螺钉用作例如如下的位移元件的止挡件:即气缸体或其轭架或者弯曲轴线类型的轴向活塞机器的阀部分或者旋转斜盘类型的轴向活塞机器的旋转斜盘。用于气缸体的位移单元处的设置在例如在两个端部位置之间移动的控制活塞中也是可行的，其中在其相应的端部位置中的控制活塞在部件和液压机器的导电部分之间建立接触。无需说明，创造性的装置也能够仅仅被用于确定单个端部位置，并且该装置以例如与径向活塞机器类似的方式是可移动的。
[0012]在本发明的实施例中，对于液压机器而言，优选地包括用于气缸体的阀部分的或者旋转斜盘的位移单元，该位移单元能够经由螺线管被致动，并且该螺线管是测量电路的一部分。这里，有利的是液压机器被电子控制单元操作，流过螺线管的电流经由该电子控制单元能够被设置和监控。
[0013]在本发明的另一优选实施例中，液压机器包括用于确定各个端部位置的一个调节螺钉，即，位移元件的第一端部位置和第二端部位置，由此，电气部件的第一触点被设置为与调节螺钉的接触表面绝缘，其中，当到达相应的端部位置时，接触表面能够被液压机器的导电部分接触。当到达位移元件的端部位置时，电气部件的第一触点被连接到地线，从而电流能够流过部件。通过测量电路的电流源或电源提供额外的流过的电流，该电流源或电源被可操作地与电气部件的第二触点接触。该电流源或电源能够有利地作为存在的螺线管的电流源或电源。通过测量电路的估计单元探测到额外电流的发生，并且将该额外电流提供为信号，该额外电流只有当到达端部位置时才开始流动。测量电路的估计单元能够被整合到液压机器的电子控制单元。
[0014]在本发明的实施例中，尤其优选的是，电气部件的第二触点以导电的方式被连接到螺线管。因此，该触点包括与螺线管相同的电流或电力供给，并且使用由液压机器提供的对流过螺线管的电流的控制和监测，其中螺线管被用作测量电路的部件。为了完成该测量电路，只有另一电气部件是必要的，所述另一电气部件优选地是欧姆电阻器。这里，必须考虑到流过电气部件的局部电流可能只是流过螺线管的电流的一小部分。否则，螺线管电流被减弱太多，并且作用在液压机器的位移元件上的力将受此影响。因此，能够是电阻、电容或感应线圈的电气部件的电阻或阻抗相对于螺线管的相应值具有较高值。
[0015]优选地，电气部件是电阻器，如果位移元件处于其相应的端部位置，则该电阻器在测量电路中与螺线管并联地连接。
【附图说明】
[0016]在下文中，将在附图中描述的实施例的帮组下解释本发明。在示出的实施例中，本发明仅仅以弯曲轴线类型的液压机器的示例示出。然而，创造性的理念也包含旋转斜盘类型的液压机器，在该类型的液压机器中，位移元件是旋转斜盘。无需说明，创造性的理念也适用于可变径向活塞机器，所以此种类型的液压机器也被包含在创造性理念中。附图如下示出:
[0017]图1是根据现有技术的液压机器的剖视图的一部分；
[0018]图2是本发明的一个实施例的细节图；
[0019]图3是本发明的另一实施例的细节图；
[0020]图4是根据图2的实施例的变体。
【具体实施方式】
[0021]在图1中，以剖视图示出了根据本发明的轴向活塞式可变液压机器I的细节图。在机器壳体2中，只示出了机器壳体2的小部分，气缸体3被设置在例如作为用于弯曲轴线类型的液压机器的位移元件4的轭架4上。根据液压机器是栗操作还是马达操作，气缸体3中的未示出的活塞被转动的驱动机构以已知的方式被操作或者驱动驱动轴。对于本领域中的技术人员而言这些细节是已知的，放弃对此的更进一步的解释。
[0022]轭架4被安装在壳体2上，从而与气缸体3—起地位移，其中，通过调节螺钉5或者通过液压机器的其他固定或可调节部件而给出位移的相应端部位置。在图1中，仅示例性示出了一个调节螺钉5。这里，螺钉被分配给位移的最小角度。当到达该最小角度时，轭架4的第一端部15接触调节螺钉5的前表面，因此形成限位止挡件6。显而易见的，此种调节螺钉也能够被分配给轭架4的位移的最大角度，该调节螺钉抵接轭架4的第二端部16。在该实施例中，轭架4起位移元件4的作用。
[0023]轭架4与气缸体3—起的位移借助于位移单元7而实现，该位移单元7的壳体8被牢固地连接到液压机器I的机器壳体2。在位移单元7的壳体8中，位移轴9被设置成纵向移动。位移轴9的位移通过在控制轴上起作用的螺线管10而被控制。控制轴(未示出)以通常的方式控制作用在位移轴9上的流体流量并且确定其位置。这里，弹簧11被用作机械回复件。位移轴9经由作为用于液压机器I的轭架4的载体的杆而起作用。因此，位移轴9的轴向位移导致轭架4与气缸体3—起的相应位移。以此方式，气缸体3中的缸体的输送量或位移被调节。通过没有示出的电子控制单元来完成对通常实现为比例磁体的螺线管轴10的控制，也就是对该螺线管轴10的电流供给的控制，利用该电子控制单元来操作液压机器I。
[0024]根据图1，作为示例，位移单元7的壳体8被设置有端部盖13，该端部盖13被用作限位止挡件14，该限位止挡件14例如用于位移轴9的最大位移。因此，该限位止挡件14限定轭架4的最大位移位置。因此，限位止挡件14能够承担由位移螺钉5形成的限位止挡件6的功能。对于本领域的技术人员而言，不用说明，轭架4在限位止挡件14处的模拟最小或最大位移位置也被包含在创造性理念中。
[0025]图2以局部剖视图示出了根据图1的创造性液压机器。在下图中，对于相同的结构特征的标记而言，维持所有的附图标记不变。液压机器I的操作的整体结构和方式与借助于图1给出的细节相对应。
[0026]在图2中，创造性的测量电路20被示出为包括电流源或电源22。电源22是液压机器I的没有示出的电子控制单元的一部分，并且例如用作螺线管10的电源，该电源22经由线路23a、23b与螺线管10可操作地连接。因此，螺线管10形成测量电路20的一部分。线路23a或23b中的一个被连接到地线，该地线例如由液压机器I的常见地线形成。由此，技术人员可以想到液压机器I由金属组成，因此，该液压机器I是导电的。地线26由没有示出的液压机器I的电子控制单元的地线形成，并且例如由用于故障监测的微控制器的接入插脚形成。
[0027]通过另一线路23c和例如通过能够被连接到与螺线管10并联的地线26的电阻器27a和27b来构建测量电路20的另一部分。电阻器27a被分配到调节螺钉5;电阻器27b被分配到轭架4。电阻器27a和相应的线路23被电绝缘地安装在调节螺钉5中，其中线路23c的一部分29终结于调节螺钉5的用作限位止挡件6的前表面17。线路23c的该部分29形成前表面17上的接触区域30，该接触区域与前表面17中的其他部分电绝缘。轭架4的被分配给调节螺钉5的第一端部15也示出了接触表面，该接触表面能够建立与调节螺钉5的接触区域30的导电接触。如果轭架4位于相对的限位止挡件处，例如，位于最小位移或最大位移的位置中，SP，如果轭架4的端部15与设置在调节螺钉5的前表面17上的限位止挡件6接触，则发生上述的导电接触。在该位置中，电流源或电源22的局部电流经由线路23c、29和电阻器27a和27c被连接到地线26。然而，电阻器27c能够由液压机器I的电导率降低的材料形成，从而分开的独立电阻器27c能够被省略。
[0028]如果轭架4的接触区域和调节螺钉5之间的电接触被闭合，那么如上所述，测量电路20的局部电流流过螺线管10，并且另一局部电流流过测量电路20的由线路23c、29和电阻器27a和27b到地线26而构成的支路。通过接触闭合时刻的测量电路20的电阻的跳变能够识别到该上述情况。电阻的改变例如能够通过测量电路中的电流或电压的改变而观察到，并且能够通过液压机器的电子控制单元而被探测到。因此，该事件是轭架4已经到达位移的端部位置中的一个的安全标识。
[0029]通过电阻器27a和27b的选择，能够想到流过电阻器27a和27b的局部电流明显地比流过螺线管10的电流小。此外，在调节螺钉5的接触区域30和轭架4之间的闭合接触的情况下，将发生流过螺线管10的电流的不可接受的大幅下降，并且将导致轭架4的位移角度的跳变和不期望的改变。
[0030]在本发明的示例中，还可能利用电容器和/或电感来替代电阻器27a和27b。因此，由于调节螺钉5和轭架4的接触而发生的测量电路20的参数的改变例如将通过共振电路中的频率或振幅的改变而被探测到。
[0031]在图3中，示出了本发明的另一实施例，其中类似的部件用与图1和2中的附图标记类似的附图标记表示。如上所述，测量电路20的一个支路通过连接到电流源或电压源22的励磁线圈10和线路23a和23b构建。测量电路20的另一支路通过线路23c和电阻器28a和28b引导到地线26。这里，电阻器28a被设置在位移元件7的端部盖13中，其中该电阻器28a的出口触点与设置在端部盖13中的限位止挡件14的接触区域18电绝缘。如图3所示，接触区域19面对位移轴9的端部位置中的接触区域18，其中接触区域18、19被导电地连接。绝缘的线路31被从位移轴9中的接触区域19通过电阻器28b被引导到地线26。在该示例中，位移轴9用作位移元件4。位移轴9经由杆与轭架4联接，位移轴9的端部位置以功能性的方式与轭架4的端部位置相对应，并且因此，与气缸体3中的一个相对应。
[0032]在图3中，限位止挡件14被描述为设置在端部盖13中的固定止挡件，或者由端部盖13形成。自然地，该止挡件14能够通过本发明的实施例调节。这最终允许位移单元4的被指定端部位置的微调，因此允许气缸体3的微调。本领域的技术人员可以容易地看出，在限位止挡件14处，能够到达轴向活塞式机器的位移的最大角度以及最小角度，S卩，最大或最小位移量或输送量。
[0033]根据图4的实施例在结构和功能上与图2中的实施例相对应。然而，与图2不同的是，在使得测量电路20的电源22与电气部件27a连接的线路23c中，设置有发光二极管(LED)32或另一发光装置。如果电气部件27a和地线26之间的接触被建立，该发光二极管32发光并且指示位移元件4已经到达了端部位置。因此，发光二极管32用作光学指示器。显而易见地，在图1至图4中只示意性示出，线路23能够被引导通过作业机器，从而发光二极管32可以被设置在例如液压机器的电子控制单元的指示区域中。通常地，电子控制单元是液压机器的独立装配组，并且经由电气线路与液压机器连接。仅仅为了创造性理念的解释说明和简化说明的原因，假设电子控制单元被设置在液压机器上。
[0034]本发明的实施例的操作方式如下:在位移轴9位于其位移的端部位置之间时，在端部盖13和位移轴9中的接触区域18和19之间没有建立导电接触。因而，没有电流流过线路23c和没有流过电阻器28a和28b。然而，如果位移轴到达端部位置，如图3所示，限位止挡件14和位移轴9处的接触区域18和19彼此接触，从而电流经由电阻器28a和28b流到地线26。因此测量电路20中的被导致的情况的跳变用于探测位移轴9已经到达了端部位置，并且因此液压机器I的轭架4也与位移轴9联接。
[0035]在本发明的修改中，测量电路20中的情况的改变也能够包括:在位移元件4离开其端部位置的开始时刻，因为到地线的接触已经被中断，因而流过一个电气部件或多个电气部件的电流停止流动。测量电路20中的电流的跳降或者总电阻的跳降然后构造如下的方面中的指示:被指定的端部位置已经被离开。此种信号也能够被液压机器I的电子控制单元使用。如果螺线管中的电流从O电流开始以类似斜坡的方式连续地增加，那么发生该状况。随着位移轴9通常地刚开始移动，如果螺线管电流到达预定最小值，那么该值必须被达到，从而位移轴9或位移元件4从限位止挡件(触点)离开，并且由此，中断测量电路20的该支路中的局部电流。因此，创造性的方法适用于指示接近位移元件4、9的端部位置以及离开该端部位置。
[0036]因为位移轴9优选地由金属组成并且经由壳体8或其他部件与液压机器I的整体地线电连接，所以在本发明的实现中，可能省略电阻28b并且使得止挡件14处的接触区域18在面对位移轴9的前表面的情况下与此直接接触。在该情况下，位移单元7的修改只被限定到端部盖13，该端部盖13必须被设置有电阻器28a，止挡件14上处接触区域18和线路23c。相应的导电接触区域18和19优选地被设计为使得其相对于周围表面被抬高。如果两个接触区域在彼此面对的情况下接触，则这保证了可靠的电接触。
[0037]在本发明的实施例中，至少对于本领域的技术人员而言，如果没有更多的话，可能组合一个液压机器I中的上述的两个实施例。这里，借助于测量电路20(例如，根据图2的一个电路)探测到轭架4等的位移元件4的位移的两个端部位置中的一个，在该一个端部位置中，轭架4的端部位置15抵接调节螺钉5的前表面17(参考图2)。如图3所示的位移的与轭架4的另一极端位移相对应的另一端部位置例如借助于根据图3的测量电路20能够被确定。
[0038]因此，本发明设置有用于探测可调节液压机器的例如轴向活塞式液压机器的位移元件已经到达位移的一个端部位置的简单和可靠方法，并且也提供了适于执行该方法的液压机器的设计。
[0039]附图标记列表
[0040]I 液压机器[0041 ]2 机器壳体
[0042]3 气缸体
[0043]4 辗架/位移元件
[0044]5 调节螺钉
[0045]6 端部止挡件
[0046]7 位移单元
[0047]8 壳体
[0048]9 位移轴
[0049]10励磁线圈/螺线管
[0050]11 弹簧
[0051]12 杆
[0052]13端部盖
[0053]14限位止挡件
[0054]15第一端部位置
[0055]16第二端部位置
[0056]17 前表面
[0057]18接触区域
[0058]19接触区域
[0059]20测量电路
[0060]22电流源或电源[0061 ]23a 线路
[0062]23b 线路
[0063]23c 线路
[0064]26 地线
[0065]27a电阻器
[0066]27b电阻器
[0067]28a电阻器
[0068]28b电阻器
[0069]29绝缘线路
[0070]30接触区域
[0071]31绝缘线路
[0072]32发光二极管
【主权项】
1.一种用于确定液压机器的能够在两个端部位置之间位移或移动的位移元件(4、9)的至少一个端部位置的方法，所述液压机器的位移量或输送量是能够变化的，其特征在于， 当位移元件(4、9)到达端部位置时，在位移元件(4、9)和电气测量电路(20)的电气部件(27a、b;28a、b)之间建立电接触，并且由此导致的测量电路(20)的电气参数的改变被分析以用于确定到达了所述端部位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电气部件(27a、b;28a、b)包括电阻、电容或电感。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，被获取的参数中的一个是测量电路(20)的电阻或者在测量电路(20)中流动的电流。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，测量电路(20)是谐振电路，所述谐振电路的频率或振幅被获取。5.—种可变液压机器(I)，所述液压机器的位移量或输送量能够借助于位移单元(7)被调节，所述位移单元(7)具有能够在第一端部位置和第二端部位置之间移位的位移元件(4、9)，其特征在于， 液压机器(I)包括电气部件(27a; 27b; 28a; 28b)，所述电气部件形成电气测量电路(20)的一部分并且被分配给两个端部位置中的至少一个，使得如果位移元件(4、9)到达两个端部位置中的一个，则能够在布置于液压机器(I)的机器壳体(2)中的电气部件(27a;27b;28a； 28b)和位移元件(4、9)之间建立电接触。6.根据权利要求5所述的液压机器(I)，其特征在于，位移元件(4、9)包括电气部件(2713;2813)，所述电气部件(2713;2813)能够与机器壳体(2)中的电气部件(27&;28&)接触或者与测量电路(20)的电压导线接触。7.根据权利要求5或6中的一项所述的液压机器，其特征在于，液压机器(I)包括螺线管(10)，位移单元(7)的位移元件(4、9)能够利用所述螺线管(10)被致动，其中螺线管(10)是测量电路(20)的一部分。8.根据权利要求5至7中的一项所述的液压机器，其特征在于，液压机器(I)包括电子控制单元，借助于所述电子控制单元，流过螺线管(10)的电流能够被设定和监控。9.根据权利要求5至8中的一项所述的液压机器，其特征在于，液压机器(I)包括用于确定位移元件(4、9)的两个端部位置中的一个的至少一个调节螺钉(5)，并a电气部件(27a;28)的第一触点被布置成与调节螺钉(5)的机械接触区域(30)绝缘，其中，当到达端部位置时，位移元件(4、9)能够与接触区域(30)导电地接触。10.根据权利要求5至9中的一项所述的液压机器，其特征在于，电气部件(27b;28b)的第二触点被导电地连接到测量电路(20)。11.根据权利要求5至10中的一项所述的液压机器，其特征在于，电气部件(27a，b;28a，b)是电阻、电容或电感。12.根据权利要求5至11中的一项所述的液压机器，其特征在于，电气部件是电阻(27a，13;28&，13)，所述电阻在位移元件(4、9)的至少一个端部位置中与螺线管(10)并联地电连接。13.根据权利要求5至12中的一项所述的液压机器，其特征在于，将测量电路(20)的电源(22)与电气部件(27a; 28)连接的线路(23c)延伸经过尤其是发光二极管(32)的发光电气部件。
【文档编号】G01B7/00GK106017293SQ201610182263
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】苏恩洁·马希, 罗尔夫·拉特克, 斯蒂芬·凯泽, 艾达特·卡亚
【申请人】丹佛斯动力系统有限责任两合公司