專利名稱：液壓控制回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于可變排量的液壓泵的控制裝置的領(lǐng)域。其更具體地應(yīng)用在用于驅(qū)動冷卻回路風扇的控制回路中，例如冷卻車輛的熱力發(fā)動機的情況。
背景技術(shù)：
可變排量的液壓泵廣泛地應(yīng)用于液壓動力供應(yīng)回路。這些可變排量的液壓泵典型地具有可變斜度的斜盤，這種斜盤的斜度引起泵排量的改變。
典型地通過單作用缸體來控制該斜盤的斜度；這種缸體包括設(shè)定彈簧，且通過減壓器將泵輸出的壓力導出以直接進行壓力控制。文件US20100132352中示出了這樣一種液壓回路，其包括可變排量的液壓泵，其輸出如前文所描述的那樣進行控制。這種泵排量的控制回路是一種開環(huán)回路；某些流體(典型地為油)從液壓回路中導出，或者被導向缸體控制器，或者通過泄漏被排出。因此，流體從由液壓泵提供的恒定的輸出中被導出，這會產(chǎn)生損失。此外,液壓泵是由熱力發(fā)動機驅(qū)動的,且控制回路涉及在發(fā)動機一啟動的時候就驅(qū)動該液壓泵轉(zhuǎn)動，這引起了啟動它的時候的困難。而且，液壓泵的排量的控制在控制裝置故障的情況下(例如系統(tǒng)的電氣部件故障的情況)會造成安全問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種不會產(chǎn)生上述缺陷的液壓泵的排量的控制回路。為此，提出了一種液壓回路，其包括-可變排量的泵，所述泵為所述回路供應(yīng)流體，-增壓泵，-泵控制器，所述泵控制器控制所述可變排量的泵的排量，所述可變排量的泵經(jīng)由壓力調(diào)節(jié)裝置通過所述增壓泵供應(yīng)，所述回路的特征在于，所述泵控制器包括雙作用缸體，該雙作用缸體包含第一腔
室和第二腔室，其中-所述第一腔室經(jīng)由具有減壓裝置的第一設(shè)定管線連接至所述增壓泵，-所述第二腔室經(jīng)由具有比例式減壓器的第二設(shè)定管線連接至所述增壓泵，從而使得通過對所述比例式減壓器進行控制來控制所述可變排量的泵的排量。作為一種變型，所述減壓裝置包括串聯(lián)裝配的兩個減流器，其限定了供應(yīng)所述第一腔室的中間壓力。 根據(jù)另一種變型，所述比例式減壓器設(shè)置有電力負載控制。
作為一種變型，減流器位于比例式減壓器和缸體的第二腔室之間。這種回路特別的應(yīng)用在這樣一種系統(tǒng)中，其中所述可變排量的泵供應(yīng)用于驅(qū)動冷卻回路風扇的電動機。作為一種變型，所述可變排量的泵是一種軸向活塞泵，且該可變排量是通過凸輪盤的斜度來控制的。作為一種變型，所述回路設(shè)置有導出所述回路壓力的校準閥，且設(shè)計為當壓力大于或等于限定值時提供從所述回路的壓力泄露。


通過下面的描述將使本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點變得更為清楚，這些描述僅是顯示性的和非限制性的，并且應(yīng)當參考所附附圖來進行解讀，其中圖I顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的可變排量的泵的控制回路。 圖2和3顯示了圖I所示的回路的多個變型。圖4顯示了實施了前述附圖所展示的回路的液壓回路的一個實例。圖5顯示了圖4中所示的回路的一個變型。 在所有的附圖中，相同的元件使用相同的附圖標記來標示。
具體實施例方式圖I顯示了根據(jù)本發(fā)明的液壓回路的一個實施方案。在如圖所示的液壓回路中，液壓泵I和增壓泵2由公共的驅(qū)動軸3驅(qū)動，該驅(qū)動軸3的轉(zhuǎn)動典型地由熱力發(fā)動機M來驅(qū)動。液壓泵I為液壓回路C供應(yīng)液壓流體，例如油，且該液壓泵I具有可變排量，典型地為可變斜度的斜盤4的形式，該斜盤4的斜度由泵控制器5控制，典型地為缸體5。液壓泵I典型地為軸向活塞泵，其可變排量由凸輪盤的傾斜來控制。液壓泵I設(shè)計為基于泵I的凸輪盤的斜度使得液壓流體在液壓回路C中以兩個循環(huán)方向循環(huán)，液壓泵I總是在相同的方向上被驅(qū)動。因此對泵I的盤4的斜度限定了兩個范圍的值；第一范圍的值對應(yīng)于液壓回路C中的第一流體循環(huán)方向，且第二范圍的值對應(yīng)于液壓回路C中的第二流體循環(huán)方向。在第一范圍的值和第二范圍的值之間的過渡處，泵I的盤4的斜度達到零排量。增壓泵2供應(yīng)了液壓回路C的增壓回路G和泵控制器5。增壓泵2 (例如從圖中未示出的容器中)抽取必須的液壓流體。在這個實施方案中，泵控制器5是一個包括腔室52、桿53和內(nèi)部間隔件54的缸體，該桿53控制泵I的盤4的斜度，該內(nèi)部間隔件54連接至彈性回復裝置55 (例如彈簧)。缸體5的腔室52經(jīng)由設(shè)置有控制器22的壓力調(diào)節(jié)裝置(典型地為比例式減壓器
21)而通過增壓泵2來供應(yīng)。該控制器22典型地由電子控制單元而被控制。比例式減壓器21根據(jù)控制器22對該比例式減壓器21施加的作用，將來自增壓泵2的流體引導至缸體5的第二腔室52和/或朝著基本上處于環(huán)境壓力或大氣壓力的容器R引導。
彈性回復裝置23和均壓管24對抗該控制器22對比例式減壓器21的作用，從而當控制器22并未在比例式減壓器21上施加力的時候，該比例式減壓器21調(diào)節(jié)腔室52的壓力使其等于容器R中的壓力。在這個特定的實施方案中，泵I默認為全排量，且使用者可以使用控制器22來將流體引導至缸體5的腔室52內(nèi)，由此通過將排量降低到零來改變泵I的排量，并且在該方向上通過繼續(xù)增加缸體5的腔室52中的壓力直到反向全排量。如果控制器22發(fā)生故障，則泵I處于全排量，這就確保液壓回路C通過泵I的供應(yīng)來運轉(zhuǎn)。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個變型的可變排量的泵的液壓回路。在這個實施方案中，泵控制器5是雙作用缸體，其包括第一腔室51和第二腔室52，桿53和兩個內(nèi)部間隔件54。所述桿53控制泵I的盤4的斜度，所述兩個內(nèi)部間隔件54由彈性回復裝置55 (例如彈簧)連接，所述內(nèi)壁位于兩個腔室51和52之間。
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缸體5的兩個腔室51和52經(jīng)由壓力和流量控制裝置通過增壓泵2來供應(yīng)。缸體5的第一腔室51經(jīng)由減壓裝置由增壓泵2的壓力來供應(yīng)，該減壓裝置包括串聯(lián)裝配的兩個限制件11和12并產(chǎn)生單一的壓力下降。該限制件11和12典型地為具有排除過多流量的流量限制器，也稱為噴水器。作為一種變型，限制件11和12也可以由下文將顯示的減壓器來替代。第一限制件11導出由增壓泵2分配的流體，同時第二限制件12通向處于環(huán)境壓力(典型地為大氣壓力)的容器R。串聯(lián)裝配的限制件11和12限定了在這兩個限制件11和12之間的液壓回路的一部分中的中間壓力，該壓力被導向缸體5的第一腔室51。由該兩個限制件11和12限定的該中間壓力的值包含在增壓泵2輸出的壓力和容器R的壓力之間。缸體5的第二腔室52經(jīng)由設(shè)置有控制器22的比例式減壓器21通過增壓泵2的壓力來供應(yīng),如前所述。缸體5的兩個腔室51和52內(nèi)的壓力互相對抗，由這些壓力導致的缸體5的位置限定了液壓泵I的盤4的斜度，從而限定了其排量。當兩個腔室51和52內(nèi)的壓力相等時，缸體5處于平衡位置，且液壓泵I的盤4限定了零排量。通過增加缸體5的腔室51和52中的一個或另一個的壓力，缸體5進行位移，這在泵I的凸輪盤的給定轉(zhuǎn)動方向上驅(qū)動了液壓泵I的盤4，該給定方向?qū)?yīng)于閉環(huán)回路中的第一輸出方向或第二輸出方向。例如，考慮到缸體5的腔室51和52的初始條件是都處于壓力PO。例如，在啟動系統(tǒng)時，PO可以等于O。在啟動增壓泵2時，51中的壓力增加。通過增加缸體5的第一腔室51內(nèi)的壓力，例如增加至值Pl使得Pl > PO，液壓泵I在液壓回路C的閉環(huán)回路的第一輸出方向上(其對應(yīng)于液壓泵I的盤4的斜度的第一范圍的值)的排量增加。然后，通過控制比例式減壓器21的控制器22，腔室52內(nèi)的壓力被改變以達到值P2，使得P2 > P1。此時液壓泵的排量將減小直到兩個腔室51和52中的壓力處于Pl時排量為0，然后當腔室52中的壓力繼續(xù)增加以達到值P2時，液壓泵I的盤4的斜度達到對應(yīng)于液壓回路C的第二流體循環(huán)方向的第二范圍的值，其輸出也隨著腔室52中壓力的增加而增加。然后液壓泵I在與前文提到的第一輸出方向相反的第二輸出方向上供應(yīng)液壓回路C。因此泵I的排量是由泵控制器5 (此處由雙作用缸體5構(gòu)成)控制，并通過壓力控制裝置由增壓泵2供應(yīng)。因此這些壓力控制裝置使得使用者能夠調(diào)節(jié)可變排量的泵I的排量。當驅(qū)動軸3的轉(zhuǎn)動沒有被熱力發(fā)動機M驅(qū)動時，系統(tǒng)因此而停止，液壓泵I和增壓泵2不為回路C和增壓回路G供應(yīng)流體。這時第一腔室51和第二腔室52中的壓力等于環(huán)境壓力或大氣壓力，而應(yīng)用到比例式減壓器21的控制器22此時也沒有任何效果。缸體5因此處于平衡位置，液壓泵I的排量對應(yīng)的盤4的斜度為O。
在啟動系統(tǒng)時,熱力發(fā)動機M被啟動以驅(qū)動驅(qū)動軸3使其轉(zhuǎn)動。驅(qū)動軸3轉(zhuǎn)動地驅(qū)動液壓泵I和增壓泵2。增壓泵2此時輸出增壓壓力，這將為增壓回路G和缸體5的腔室51和52供應(yīng)壓力。根據(jù)控制器22在比例式減壓器21上的作用來通過增壓泵2為腔室52供應(yīng)壓力。根據(jù)流量限制器11和12限定的流速以及它們限定的中間壓力來通過增壓泵2為腔室51供應(yīng)壓力。通過增壓泵2確定的壓力不是瞬間的，管線中的壓力逐步地增加來供應(yīng)缸體5的腔室51和52。在11和12之間確定的來自增壓泵2的輸出限定了中間壓力。該中間壓力被應(yīng)用到缸體5的第一腔室51。在限制件11的入口處的壓力變化會引起穿過限制件11和12的流速逐步變化，直到達到新的動態(tài)平衡，這就會在限制件11和12之間限定一個新的壓力。如果輸出為0，則該壓力為容器R的壓力。因此，在啟動液壓泵I時，在給定期間缸體5的兩個腔室51和52都處于環(huán)境壓力，在此期間缸體5處于平衡位置而液壓泵I的排量為O。因此，當啟動熱力發(fā)動機M時，供應(yīng)以驅(qū)動液壓泵I的扭矩為O或基本為O。一旦增壓泵2在腔室51和52中建立了壓力，液壓泵I的盤4的斜度就會變化，這就引起液壓泵I開始輸出。舉例而言，考慮到熱力發(fā)動機M在接到使用者的啟動指令之后基本上2秒內(nèi)就會啟動，增壓泵2建立增壓所需的時間可以選擇為基本上等于2秒，因此液壓泵從啟動命令開始起基本上保持4秒的O排量。以這種方式促進了熱力發(fā)動機M的啟動。這個時間可以通過選擇限制件11和12的尺寸來調(diào)整。圖3顯示了圖2的回路的一種變型，其也包括位于比例式減壓器21和缸體5的第二腔室52之間的限制件14 (通常稱為噴水器)。在這個變型中，限制件14可以抑制缸體5的第二腔室52中進入和離開的流量，從而避免液壓泵I的輸出過快的恢復。諸如前面描述的回路特別的應(yīng)用于對熱力發(fā)動機的散熱器進行冷卻的風扇的控制。舉例而言，可以提及的是諸如卡車、公共汽車或城市交通工具的車輛，市政工程機械、農(nóng)用機械或起重機，它們都包含熱力發(fā)動機和需要冷卻的散熱器。圖4是圖I和2中展示的回路的應(yīng)用實例的示意圖，其應(yīng)用于這樣的冷卻風扇的控制。在這個實施方案中，液壓泵I供應(yīng)液壓回路C，該回路C包含驅(qū)動軸61轉(zhuǎn)動的液壓電動機6，在該液壓電動機6上裝配有風扇62，該風扇62典型地被設(shè)計為冷卻例如熱力發(fā)動機的散熱器的元件。液壓泵I的凸輪盤的斜度決定液壓回路C中流體的循環(huán)方向，且由此決定風扇62的轉(zhuǎn)動的方向。因此限定了液壓回路C的高壓分支HP，其為液壓電動機6的上游的回路C分支，且限定了液壓回路C的低壓分支BP，其為液壓電動機6的下游的回路C分支。如圖所示，增壓回路G包括止回裝置71和壓力限制器72，該止回裝置71設(shè)置為如果壓力不足時為液壓回路C增壓，該壓力限制器72設(shè)置為如果液壓回路C中壓力過大時排出流體。增壓回路G還包括壓力限制器73，當增壓壓力超過期望的值時，該壓力限制器73允許流體排出到處于環(huán)境或大氣壓力的容器R中?！と绻麑Ω左w5的第二腔室52的壓力進行控制的比例式減壓器21的控制器22故障，則該比例式減壓器21通過彈性回復裝置23和均壓管24恢復到其初始位置，使得缸體5中的第二腔室52內(nèi)的壓力減小。這時只有缸體5的第一腔室51由增壓泵2供應(yīng)壓力，這就導致液壓泵I的排量的增加，由此驅(qū)動液壓電動機6和風扇62。因此，如果控制器22故障，所提出的控制回路能夠確保風扇62的運轉(zhuǎn)，此時液壓泵有利的處于最大排量以驅(qū)動液壓電動機6,該液壓電動機6驅(qū)動風扇62轉(zhuǎn)動。圖5顯示了之前在圖4所示的回路的一個變型。該圖特別示出了增壓泵2從容器R抽取液壓流體以將其注入到液壓回路C的示意圖。舉例而言，在液壓回路C中的液壓流體的循環(huán)方向已經(jīng)由箭頭標示在液壓泵I和液壓電動機6的入口和出口處。液壓回路C的高壓分支HP和液壓回路C的低壓分支BP由此得以限定。高壓分支HP對應(yīng)于液壓電動機6的上游的液壓回路C的分支，而低壓分支BP對應(yīng)于液壓電動機6的下游的液壓回路C的分支。很容易理解如果由于液壓泵I的盤的控制而導致液壓回路中的流體的循環(huán)方向改變，則分支HP和BP顛倒。在圖5中顯示的回路中，缸體5的第一腔室51經(jīng)由限定了恒定壓力的減壓器13連接至增壓泵2。根據(jù)一個特定的實施方案，所述減壓器13可以與前面圖2中展示的一個或多個限制件關(guān)聯(lián)。對于缸體5的第二腔室52而言，該缸體5的第二腔室52通過比例式減壓器21連接至增壓泵2，該比例式減壓器21配備有控制器22并且允許將可變壓力應(yīng)用到所述缸體5的第二腔室52。如實施方案中所示，這種比例式減壓器21與限制件或噴水器14串聯(lián)裝配。缸體5的腔室51和52中的壓力是根據(jù)減壓器13和21的控制和/或設(shè)定來確定的。如實施方案中所示，缸體5的第二腔室52也連接至液壓回路C，例如，在液壓泵I的出口處經(jīng)由設(shè)置有可以控制的設(shè)定裝置的壓力限制器25來連接。這種壓力限制器25能夠?qū)崿F(xiàn)對液壓回路C的保護，更準確地說，實現(xiàn)對液壓泵I的保護。事實上，在液壓回路C的高壓分支HP的壓力超過壓力限制器25的設(shè)定值的情況下，該壓力限制器25將一些流量導入噴水器14的限制件和第二腔室52之間。當通過噴水器14時，流量會產(chǎn)生壓力下降，由此產(chǎn)生在第二腔室52中的壓力，該壓力減小了盤4的斜度。泵I的盤4的斜度和液壓泵I的排量因此也降低，這就能夠避免液壓泵I的超負荷或，更一般地，避免了液壓回路C的超負荷。與先前在液壓回路中包含產(chǎn)生的泄露或損失以限制其內(nèi)的壓力的解決方案不同，所提出的回路能夠使液壓泵I獲得最大的效率。在這個特定的實施方案中，因此是比例式減壓器23和壓力限制器25的組合決定了缸體5的第二腔室52內(nèi)的壓力。如圖5所示，壓力在液壓回路C的高壓分支HP處被導出。很容易理解，壓力也可以在液壓回路C的低壓分支BP處被導出，或者可以通過換向閥在這些分支的一個或另一個中進行選擇性導出。 如圖5所示的實施方案還包括交換線路，其通過壓力補償流量限制器8將液壓流體從低壓分支BP導出使其能夠獲得基本上恒定的流量并將其發(fā)送到容器R，而不需要考慮其終端的壓力。增壓泵2設(shè)置為置換從液壓回路導出的該流體。因此能夠?qū)⒂捎谠谝簤夯芈稢中循環(huán)而具有了高溫的液壓流體導出并在液壓流體處于環(huán)境溫度時重新注入，這能夠避免回路過熱的危險。應(yīng)該理解，在回路C中的液壓流體的循環(huán)方向顛倒的情況下，以同樣的方式發(fā)生交換，因為壓力補償流量限制器能夠在低壓分支BP上以與在HP分支上相同的方式變化。該補償流量限制器放置在兩個分支(高壓HP或低壓BP)的任意一者上都無妨；然而，為了更高的效率，有利地可以將其放置在在正常運轉(zhuǎn)中將作為低壓BP分支的那個分支上。與通常的、更復雜和更昂貴的交換閥相比，這種交換系統(tǒng)更加的簡化。所述的交換閥同時連接到高壓HP和低壓BP管線并(例如通過滑動閥選擇器)選擇低壓BP管線來執(zhí)行所述交換。因此如前面所述的本發(fā)明展現(xiàn)出一些優(yōu)勢。熱力發(fā)動機M的啟動伴隨著具有O輸出的液壓泵來進行，因此通過減少必須應(yīng)用的扭矩而大大促進了它的啟動。泵I的輸出的啟動發(fā)生在熱力發(fā)動機的啟動的幾秒鐘之后，例如在泵I能夠驅(qū)動冷卻回路風扇的情況中為其提供冷卻。在這個特定的應(yīng)用中，由于將被冷卻的回路中的溫度的上升是逐步地，因此將很好地理解到，在發(fā)動機啟動的時候立刻驅(qū)動風扇是不必要的。通過提供由于液壓泵I的最大排量導致的最大程度冷卻，液壓泵I的排量控制回路還可以在控制器22故障時實現(xiàn)安全的功能。液壓泵I的排量控制并不會引起任何動力的損失，因為取代了在開環(huán)回路中控制泵的動力輸出的泄露，而是在增壓輸出上，而非驅(qū)動泵上執(zhí)行最小化導出，因此液壓和機械效率更高。
權(quán)利要求
1.一種液壓回路,包括 -可變排量的泵(I)，所述可變排量的泵(I)向所述回路供應(yīng)流體， -增壓泵(2)， -泵控制器(5)，所述泵控制器(5)控制所述可變排量的泵(I)的排量，所述可變排量的泵(I)經(jīng)由壓力控制裝置(11，12，21，25)而通過所述增壓泵(2)進行供應(yīng)， 所述回路的特征在于，所述泵控制器(5)包括雙作用缸體(5)，所述雙作用缸體(5)包含第一腔室(51)和第二腔室(52 )，其中 -所述第一腔室(51)經(jīng)由包含減壓裝置(11，12，13)的第一設(shè)定管線而連接至所述增壓泵⑵， -所述第二腔室(52)經(jīng)由包含比例式減壓器(21)的第二設(shè)定管線而連接至所述增壓泵⑵， 從而通過對所述比例式減壓器(21)的控制來控制所述可變排量的泵(I)的排量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓回路，其中所述減壓裝置(11，12)包含串聯(lián)裝配的兩個限制件(11，12)，所述兩個限制件(11，12)限定了供應(yīng)所述第一腔室(51)的中間壓力。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的液壓回路，其中所述比例式減壓器(21)包括電子設(shè)定控制器(22)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的液壓回路，其中在所述比例式減壓器(21)和所述缸體(5)的所述第二腔室(52)之間設(shè)置有限制件(14)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的液壓回路，其中所述缸體(5)的所述第二腔室(52)經(jīng)由壓力限制器(25)連接至所述液壓泵(1)，使得所述第二腔室(52)內(nèi)的壓力由所述比例式減壓器(21)的控制和壓力下降而產(chǎn)生，所述壓力下降是由穿過壓力限制器(25)的流量產(chǎn)生的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液壓回路，其中所述壓力限制器被設(shè)計為當所述回路的高壓分支中的壓力大于或等于限定的值時，將在所述回路的高壓分支中的流體導出并引導至所述缸體的所述第二腔室內(nèi)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的液壓回路，其中所述可變排量的泵(I)供應(yīng)用于驅(qū)動冷卻回路的風扇(62 )的電動機(6 )。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的液壓回路，其中所述可變排量的泵(I)是軸向活塞泵，且所述可變排量是由轉(zhuǎn)動的凸輪盤(4 )的斜度控制的。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的液壓回路，其中所述回路配備有減流器(8)，所述減流器(8)被設(shè)計為通過將所述回路的分支中的液壓流體導出以提供液壓流體泄漏，所述增壓泵(2)被構(gòu)造為將液壓流體注入所述回路以補償所述泄漏。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液壓控制回路，其包括可變排量的泵(1)，增壓泵(2)，泵控制器(5)，所述泵控制器(5)控制所述可變排量的泵(1)的排量，所述可變排量的泵(1)經(jīng)由壓力控制裝置(11,12,21,25)通過所述增壓泵(2)供應(yīng)，所述泵控制器(5)包括雙作用缸體(5)，所述雙作用缸體(5)包含第一腔室(51)和第二腔室(52)，其中所述第一腔室(51)經(jīng)由包含減壓裝置(11,12,13)的第一設(shè)定管線連接至所述增壓泵(2)，所述第二腔室(52)經(jīng)由包含比例式減壓器(21)的第二設(shè)定管線連接至所述增壓泵(2)，從而通過對所述比例式減壓器(21)進行控制來控制所述可變排量的泵(1)的排量。
文檔編號F04B1/26GK102900643SQ20121026465
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者F·羅格, J·赫倫 申請人:波克蘭液壓工業(yè)設(shè)備公司