專利名稱：用于確定徑向柱塞式機械的排量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求I前序部分特征所述的、用于確定徑向柱塞式機械的排量的方法。
背景技術(shù)：
公知的是，徑向柱塞式機械的，即徑向柱塞馬達或者徑向柱塞泵的輸送功率直接依賴于排量，所述排量可以通過調(diào)節(jié)偏心率來改變。對于控制輸送功率而言，即時的排量作為參考變量是合適的——但是，無論排量還是即時調(diào)整出的偏心率都是不能測量的。通過DE 102007003800B3公知一種用于控制靜液壓驅(qū)動裝置的方法，其中，借助 調(diào)節(jié)電流特性曲線，由即時的調(diào)節(jié)電流而推出液力馬達的即時排量。通過本申請人的DE 102004048174 Al，公知一種用于確定可調(diào)節(jié)的徑向柱塞馬達的排量的裝置，該徑向柱塞馬達具有可樞轉(zhuǎn)地支承的缸。為了確定排量，設置有轉(zhuǎn)角傳感器，所述轉(zhuǎn)角傳感器對缸的與即時的排量成比例的樞轉(zhuǎn)角進行測量。通過本申請人的DE 102006043291 Al，公知一種用于可調(diào)節(jié)的徑向柱塞馬達的無碰觸式轉(zhuǎn)角傳感器。所述轉(zhuǎn)角傳感器應當檢測徑向柱塞馬達的缸的即時的轉(zhuǎn)角或樞轉(zhuǎn)角，其中，該轉(zhuǎn)角與徑向柱塞馬達的即時調(diào)整出的排量成比例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務在于，以如下方式改進開頭所提及類型的方法，即可以盡可能簡單而精確地測定徑向柱塞式機械的即時排量。本發(fā)明的任務通過權(quán)利要求I的特征得到解決。由從屬權(quán)利要求得到有利的構(gòu)造方案。依照本發(fā)明，在徑向柱塞式機械運行的情況下測出缸的樞轉(zhuǎn)角P，由此算出偏心率并且基于此算出排量。由此，即時獲知的排量可以作為參考變量在用于控制徑向柱塞式機械的輸送功率的控制過程中得到應用。由此，得到了迅速而精確的控制方案。本發(fā)明基于如下構(gòu)思，即在樞轉(zhuǎn)角P、驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)角a與相應調(diào)整出的偏心率e之間存在數(shù)學相關(guān)性。因為在徑向柱塞式機械運行期間，排量自身以及偏心率無法測量或者僅能很糟糕地測量，所以依照本發(fā)明，僅測量樞轉(zhuǎn)角，再通過該樞轉(zhuǎn)角在應用該數(shù)學關(guān)系的情況下算出排量。對于樞轉(zhuǎn)角P依賴于相應轉(zhuǎn)角a的函數(shù)而言，得到了類似于正弦曲線的函數(shù)，其中，最大值和最小值相對于正弦曲線發(fā)生推移。分別在徑向柱塞的上止點和下止點上達到樞轉(zhuǎn)角@的零點。依照有利的方法方案，在限定的時間點tn上測量樞轉(zhuǎn)角P，其中，為每個時間點、配屬一驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)角an。通過將轉(zhuǎn)角與測量時間點相配屬，并且進而與測得的樞轉(zhuǎn)角相配屬，可以計算出偏心率e。依照另一優(yōu)選方法方案，為確定時間點tn，對于驅(qū)動軸的每轉(zhuǎn)產(chǎn)生數(shù)目z的脈沖。所述脈沖的出現(xiàn)觸發(fā)了對樞轉(zhuǎn)角Pn的測量。由此，對于驅(qū)動軸的每轉(zhuǎn)，獲得用于測量樞轉(zhuǎn)角e的足夠數(shù)目Z的測量值并且進而獲得即時排量值的所算得的數(shù)值。根據(jù)另一優(yōu)選方法方案，為驅(qū)動軸配屬有零位置，所述零位置相應于偏心輪的上止點，并且所述零位置在每個過程之后，即轉(zhuǎn)角為360°后，被重新確定。依照進一步的優(yōu)選方法方案，驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動方向可以由樞轉(zhuǎn)角P的函數(shù)變化曲線中，也就是由樞轉(zhuǎn)角最大值和最小值相對于31 /2和3 31 /2的相對位置而得出如果樞轉(zhuǎn)角@從最小值到最大值的攀升比從最大值到最小值的降落更陡的話，則轉(zhuǎn)動方向視為向右轉(zhuǎn)動。在相異的情況下，轉(zhuǎn)動方向則視為向左轉(zhuǎn)動。對轉(zhuǎn)動方向的識別對于計算排量非常重要。


在附圖中示出了本發(fā)明的一實施例，并在下面進行詳細闡釋，其中，從圖/或說明 中能得知其他特征和/或其他優(yōu)點。其中圖I示出了可調(diào)節(jié)的徑向柱塞馬達的示意性的圖示，圖2示出了徑向柱塞馬達的缸的幾何關(guān)系的示意性的圖示，以及圖3示出了樞轉(zhuǎn)角P依賴于轉(zhuǎn)角a的函數(shù)變化曲線。
具體實施例方式圖I示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)造為徑向柱塞馬達I的徑向柱塞式機械。五個缸2呈星形地布置，并且能樞轉(zhuǎn)地(圖中未示出)地支承。為每個缸2配屬有一個柱塞3，所述柱塞3利用滑履滑動式地支撐在沖程環(huán)4上。所述沖程環(huán)4被偏心輪5驅(qū)動，并且由此產(chǎn)生了如圖所示的不同的沖程階段。在圖I中所未示出的、對缸可樞轉(zhuǎn)的支承方案由開頭所提及的DE 102004048174A1獲悉，由此，DE 102004048174 A I在全部內(nèi)容方面被參引到本申請的公開內(nèi)容中。圖2示意圖示示出了圖I中的缸2，其中，相同的附圖標號用于相同的部件。所述缸2繞穿過點S的軸線可樞轉(zhuǎn)地支承在圖中未示出的殼體中?；瑒邮降夭贾迷诟?中的柱塞3憑借其滑履3a滑動式地支撐在由偏心輪5驅(qū)動的沖程環(huán)4上。所述偏心輪5具有轉(zhuǎn)動點D,圖中未示出的用來驅(qū)動偏心輪5的驅(qū)動軸的軸線穿過轉(zhuǎn)動點D地走向。所述沖程環(huán)4具有中心點M ;轉(zhuǎn)動點D距樞轉(zhuǎn)點S的間距用A來標示。中心點M距轉(zhuǎn)動點D的間距被稱作偏移量或者偏心率e。偏移量e為了改變徑向柱塞馬達的工作容積和排量而可以被調(diào)節(jié)。自柱塞3的上止點出發(fā),所述缸2的樞轉(zhuǎn)角用P來標示，并且驅(qū)動軸繞轉(zhuǎn)動點D的轉(zhuǎn)角用a來標示。對于在繪出的轉(zhuǎn)角a，得到了偏心輪通過點E標示出的位置，在該位置中，缸2樞轉(zhuǎn)過角P。由三角形DSE可以推出下列關(guān)系式tan 3 =e sin a / (A +e cos a )由該關(guān)系式看出樞轉(zhuǎn)角P —方面依賴于轉(zhuǎn)角a，另一方面也依賴于所調(diào)整出的偏心率e。樞轉(zhuǎn)角0的函數(shù)畫在圖3中，并且用實線示出，具體而言，一方面是對于最大偏心率e的，另一方面是對于一半的最大偏心率值(e/2)的。為了對比，用虛線繪出相應的正弦曲線?？匆钥吹?，過零點是相同的，只是最大值和最小值不相同。樞轉(zhuǎn)角P的最大值出現(xiàn)在n/2之前，而P的最小值則在正弦曲線的最小值之后出現(xiàn)。
在該圖線中，最大值用Pmax繪出，最小值用Pmin繪出。由所示的函數(shù)曲線圖，也就是由Pmax和Pmin相對于n/2和3 /2的相對位置，驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動方向可以依照如下步驟推出如果樞轉(zhuǎn)角P從最小值到最大值的攀升比從最大值到最小值的降落來得更陡，則轉(zhuǎn)動方向視為向右轉(zhuǎn)動；在所有其他情況下，轉(zhuǎn)動方向視為向左轉(zhuǎn)動。向右轉(zhuǎn)動用d=l來限定，向左轉(zhuǎn)動用d=-l來限定。由所獲知的關(guān)于P和a數(shù)據(jù)，可以根據(jù)上述正切函數(shù)來算出偏移量或者偏心率的值e。對于徑向柱塞馬達I的排量V和偏移量e存在明確的關(guān)系式v=f (e)，從而知道偏移量e的值就等于知道排量V的值。當角P的射線與繞D且半徑為e的圓在點E’相切時，樞轉(zhuǎn)角的最大值P _則在 圖2中(左半邊)出現(xiàn)。于是，就得出直角三角形DE’ S以及簡單的關(guān)系式sin^max=e/A所述缸2配備有圖中未示出的角度傳感器，所述角度傳感器測量樞轉(zhuǎn)角0，就像由開頭提及的現(xiàn)有技術(shù)所公知的那樣。樞轉(zhuǎn)角P的零點分別在柱塞的上部端位置和下部端位置(上止點、下止點)被達到。對于驅(qū)動軸每轉(zhuǎn)一周，未示出的脈沖發(fā)生器在脈沖檢測器中產(chǎn)生數(shù)目z的脈沖。在此，z不一定是整數(shù)。例如當脈沖發(fā)生器未直接布置在驅(qū)動軸上，而是通過齒輪傳動件以非整數(shù)的傳動關(guān)系被驅(qū)動時，Z就不是整數(shù)。由每次脈沖n儲存其檢測時間點tn。此外，每次脈沖觸發(fā)對樞轉(zhuǎn)角P的測量。所述測量值被配屬給觸發(fā)時間點tn : 3 n= 3 (tn)。因為脈沖通常不配屬給驅(qū)動軸的固定角位置，所以在每次回轉(zhuǎn)中重新確定零位置。在過零點的周圍，樞轉(zhuǎn)角Pn太小而得不到所需的精確度。該問題當偏心輪僅微弱地偏移時，也就是當偏移量e取值很小時，則被額外地加劇。這一問題依照發(fā)明以如下方式解決當驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速相對于偏心輪調(diào)節(jié)速度而言很大時，可以僅對驅(qū)動軸最后一轉(zhuǎn)的3的極限值加以利用，并且通過明確的關(guān)系式P_(e)來確定e。該關(guān)系式如上提及地為sin ^ max=e/ A ,也就是，最大樞轉(zhuǎn)角P max僅依賴于幾何關(guān)系，即即時的偏移量e。附圖標記I 徑向柱塞馬達2 缸3 柱塞3a 滑履4 沖程環(huán)5偏心輪S缸的樞轉(zhuǎn)點D 偏心輪的轉(zhuǎn)動點E、E’偏心輪位置M 沖程環(huán)的中心點A間距
e偏心率a 轉(zhuǎn)角3 樞轉(zhuǎn)角P _最大值 P min最小值
權(quán)利要求
1.用于確定徑向柱塞式機械(I)的排量的方法，所述徑向柱塞式機械(I)具備能調(diào)節(jié)的偏心率e、能樞轉(zhuǎn)地布置的缸(2)以及對偏心輪(5)加以驅(qū)動的驅(qū)動軸，其中，所述驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)角用α來標示，并且所述缸(2)的樞轉(zhuǎn)角用β來標示，其特征在于，測量所述樞轉(zhuǎn)角β，并且由β的測量值算出所述偏心率(e)，并且由此算出所述排量(V)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在限定的時間點tn上測量所述樞轉(zhuǎn)角β，并且為每個時間點tn配屬一所述驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)角αη。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，為了確定所述時間點tn，對于所述驅(qū)動軸的每轉(zhuǎn)產(chǎn)生數(shù)目z的脈沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在干，為所述驅(qū)動軸配屬有零位置，所述零位置相應于所述偏心輪(5)的上止點位置，并且在每轉(zhuǎn)一周后，重新確定所述零位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，取近似值地僅利用所述驅(qū)動軸轉(zhuǎn)一周的所述樞轉(zhuǎn)角β的極限值β_。
6.
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，由所述極限值算出即時的偏心率(e)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7所述的方法，其特征在于，所述驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動方向由函數(shù)變化曲線β =f( α )來確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，當所述樞轉(zhuǎn)角β從最小值Pmin到最大值 的攀升比從最大值到最小值Pmin的降落更陡時，則所述轉(zhuǎn)動方向限定為向右轉(zhuǎn)動，而在相異的函數(shù)變化曲線情況下，則所述轉(zhuǎn)動方向視為向左轉(zhuǎn)動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定徑向柱塞式機械(1)的排量的方法，所述具備可調(diào)節(jié)的偏心率e、能樞轉(zhuǎn)地布置的缸(2)以及對偏心輪(5)加以驅(qū)動的驅(qū)動軸，其中，所述驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)角用α來標示，并且所述缸(2)的樞轉(zhuǎn)角用β來標示。提出的是測量樞轉(zhuǎn)角β，并且由β的測量值算出偏心率(e)，并且由此算出排量(v)。
文檔編號F04B49/12GK102695871SQ201080057240
公開日2012年9月26日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者曼弗雷德·西格爾, 約爾格·蓋斯 申請人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司