專利名稱：一種變量泵控制裝置、恒功率變量泵及工程機械的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工程機械技術領域，特別是涉及一種變量泵控制裝置。本發(fā)明還涉及一種具有上述變量泵控制裝置的恒功率變量泵以及一種具有該恒功率變量泵的工程機械。
背景技術：
雙泵或多泵系統(tǒng)的總功率控制是為了使原動機在液壓泵的不同工況下都能工作在恒功率狀態(tài)，即多個泵的功率之和保持恒定，因為液壓功率P為壓力P與流量q的乘積， 即P = pq，所以恒功率特性曲線為雙曲線。在恒功率狀態(tài)下，液壓泵根據(jù)負載壓力的變化情況調(diào)整其輸出流量，使液壓泵的輸出功率接近于負載所需的功率，實現(xiàn)動力源和負載之間的功率適應和匹配，使原動機工作在最佳工況下，從而充分發(fā)揮原動機的功率。目前，通常采用帶機械反饋的控制回路實現(xiàn)總功率控制，在現(xiàn)有的一種方案中，總功率控制是以雙泵各自的負載壓力P1或1)2作為信號共同改變各自泵的排量，使雙泵排量相同，即Hp1Xqjp2Xl = const (Ql = q2)，但是其功率控制閥一般采用直杠桿結(jié)構，閥芯復位采用雙彈簧方式實現(xiàn)，所以其功率曲線并非雙曲線，而是由兩條斜率不同的直線組成的折線，在功率起調(diào)點和功率終調(diào)點附近，其功率調(diào)節(jié)誤差較大。因此，該方案控制精度低，且結(jié)構復雜，零件數(shù)量多。在現(xiàn)有的另一種方案中，其功率控制閥一般采用拐桿結(jié)構，雖然在一定范圍內(nèi)其功率曲線是雙曲線，但是其控制方式為交叉?zhèn)鞲锌刂?Cross-sensing)，所謂交叉?zhèn)鞲锌刂埔彩且环N總功率控制，是以泵各自的負載壓力P1或P2作為信號分別改變另一個泵的功率， 其特征是只有當一個泵的工作壓力低于其設定的控制起點時，則可以給另一個泵分配原動機多余的功率，但是，當兩個泵的工作壓力均大于設定的控制起點時，則雙泵各自的功率分配各為總功率的50%，而不會因為泵的負載壓力大而分配相應多的功率，如此便限制了泵的工作點與原動機的匹配范圍，不能合理地分配原動機的功率，造成功率損失。因此，如何提高總功率控制精度，使系統(tǒng)各泵的功率之和保持穩(wěn)定，合理分配原動機的功率，是本領域技術人員亟待解決的技術難題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了提高變量泵總功率的控制精度，合理分別原動機的功率，一方面， 本發(fā)明提供了一種變量泵控制裝置。該變量泵控制裝置包括用于可控制變量泵的斜盤擺角的變量活塞，用于控制變量活塞位置的控制閥，用于對控制閥的位置進行調(diào)節(jié)的輔助活塞，用于對控制閥調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)彈簧，變量泵的工作壓力作用在所述輔助活塞上，其特征在于，還包括用于反饋變量活塞位置的L型杠桿，所述調(diào)節(jié)彈簧的彈力作用在所述L型杠桿的第一端，所述輔助活塞的推力作用在所述L型杠桿的第二端，所述L型杠桿的第一端和第二端之間設置有活動的力臂支點，所述力臂支點隨所述變量活塞的位置變化而移動，所述調(diào)節(jié)彈簧的彈力對所述L型杠桿的彎部的力矩等于所述輔助活塞的推力對所述力臂支點的力矩。
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優(yōu)選地，所述L型杠桿的彎部安裝有第一滾輪，所述第一滾輪的一側(cè)設有限位擋塊。優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)彈簧的彈力通過所述控制閥的閥芯作用在所述L型杠桿的第一端。優(yōu)選地，所述控制閥的閥芯通過頂桿與所述L型杠桿的第一端相連。優(yōu)選地，所述輔助活塞的閥芯通過支撐銷與所述L型杠桿的第二端相連。優(yōu)選地，所述變量活塞第一端的橫截面小于其第二端的橫截面，所述變量活塞的第一端和第二端分別設有位置固定的第一缸體和第二缸體，所述第一缸體與變量泵的出口相連通，所述缸體通過所述控制閥與油箱或者變量泵的出口相連通；所述控制閥具有第一工作狀態(tài)和第二工作狀態(tài)，在第一工作狀態(tài)下，所述第二缸體與油箱相連通，在第二工作狀態(tài)下，所述第二缸體與變量泵的出口相連通。優(yōu)選地，所述變量活塞上設有撥桿，所述撥桿的一端與變量泵斜盤相連，另一端抵靠于所述L型杠桿上，該抵靠點為所述力臂支點。優(yōu)選地，所述控制閥為二位三通方向控制閥。優(yōu)選地，所述撥桿的另一端設有第二滾輪，所述撥桿通過所述第二滾輪抵靠于所述L型杠桿上，所述L型杠桿與所述第二滾輪接觸的位置設有圓弧形導軌。優(yōu)選地，其特征在于，調(diào)節(jié)彈簧的預壓縮量可調(diào)節(jié)。另一方面，本發(fā)明還提供了一種恒功率變量泵。該恒功率變量泵包括第一變量泵和第二變量泵，還包括用于控制所述第一變量泵的如上任一項所述的第一變量泵控制裝置和用于控制所述第二變量泵的如上任一項所述的第二變量泵控制裝置，所述第一變量泵和所述第二變量泵的出口壓力均作用在所述第一變量泵控制裝置和所述第二變量泵控制裝置的輔助活塞上。優(yōu)選地，所述第一變量泵和所述第二變量泵均為軸向柱塞泵。優(yōu)選地，所述第一變量泵控制裝置和所述第二變量泵控制裝置的輔助活塞的閥芯均具有面積固定的兩個階梯面，所述第一變量泵和所述第二變量泵的出口壓力分別作用于所述兩個階梯面上。 又一方面，本發(fā)明還提供了另一種恒功率變量泵。該恒功率變量泵包括變量泵，還包括用于控制所述變量泵的如上任一項所述的變量泵控制裝置。再一方面，本發(fā)明還提供了一種工程機械，該工程機械具有如上任一項所述的恒
功率變量泵。本發(fā)明提供的變量泵控制裝置、恒功率變量泵及工程機械，通過構建一套伺服機構，調(diào)節(jié)彈簧的彈力對L型杠桿的彎部的力矩等于輔助活塞的推力對力臂支點的力矩，使得變量活塞自適應地調(diào)節(jié)變量泵的斜盤傾角以改變變量泵的排量，從而便于對變量泵的總功率進行控制，與現(xiàn)有技術相比，提高了總功率控制精度，使原動機的功率得到合理分配； 此外，在恒功率變量泵的一種優(yōu)選方式中，通過使用兩個變量泵控制裝置分別對兩個變量泵進行功率控制，可使系統(tǒng)中雙泵的功率之和保持恒定，而不受負載的影響，其功率特性曲線為雙曲線，大大提高了控制精度，且結(jié)構簡單，也使原動機工作在最佳工況下，從而充分發(fā)揮原動機的功率。


圖1為本發(fā)明實施例所提供的一種變量泵控制裝置及一種恒功率變量泵的原理圖；圖2為圖1的具體結(jié)構示意圖；圖3為圖2中部分區(qū)域的局部放大圖。
具體實施例方式為了使本領域技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。應當指出，本部分中對具體結(jié)構的描述及描述順序僅是對具體實施例的說明，不應視為對本發(fā)明的保護范圍有任何限制作用。請參考圖1至圖3，其中，圖1為本發(fā)明實施例所提供的一種變量泵控制裝置及一種恒功率變量泵的原理圖，圖2為圖1的具體結(jié)構示意圖，圖3為圖2中部分區(qū)域的局部放大圖；下面同時結(jié)合圖1、圖2和圖3對該實施例中的一種變量泵控制裝置及一種恒功率變量泵進行詳細描述。該實施例的變量泵控制裝置主要包括變量活塞8、撥桿7、第一滾輪1、拐桿2 (L型結(jié)構的反饋杠桿)、控制閥3、調(diào)節(jié)彈簧4、第二滾輪5和輔助活塞6等；拐桿2的彎部安裝有第一滾輪1，擋塊11用于限制第一滾輪1的位置，防止其向右移動；變量活塞8第一端的橫截面小于其第二端的橫截面，變量活塞8的第一端和第二端分別設有位置固定的第一缸體和第二缸體，第一缸體用于與變量泵9/10的出口相連通， 第二缸體用于通過控制閥3與油箱或變量泵9/10的出口相連通；變量活塞8上固設有撥桿 7，該撥桿7的第一端支撐拐桿2的第一端面，該第一端設有第二滾輪5，撥桿7通過該第二滾輪5抵靠于拐桿2的第一端面上，該抵靠點為力臂支點，拐桿2第一端面與該第二滾輪5 接觸的位置設有圓弧形導軌(可防止拐桿2受力不均而引起傾覆)，拐桿2可圍繞所述第二滾輪5轉(zhuǎn)動，撥桿7的第二端用于與變量泵9/10的斜盤81相連，當變量活塞8左右移動時，該斜盤81的擺角發(fā)生相應變化；輔助活塞6包括閥套61和閥芯，輔助活塞6的閥芯具有兩個階梯面，兩個階梯面的面積相等，變量泵9及10的出口壓力(實際為壓強，但本領域技術人員常稱作壓力)P1和 P2分別作用于這兩個階梯面上；輔助活塞6的一端由支撐銷62與拐桿2的第二端面相連 (如此可減小輔助活塞6直接與拐桿2接觸在相對運動時所產(chǎn)生的摩擦力)，輔助活塞6的閥芯的作用力對拐桿2上的力臂支點的力臂為L2 ；調(diào)節(jié)彈簧4的一端固定(固定位置可調(diào)，即其預壓縮量可調(diào))，另一端通過控制閥 3作用于拐桿2的第三端面；控制閥3的閥芯通過頂桿31與拐桿2的第三端面相連，拐桿 2的第三端面固設有頂桿座32，頂桿31的一端與控制閥3的閥芯相連，另一端固定在頂桿座32上，頂桿31可上下轉(zhuǎn)動一定角度，控制閥3的作用力對拐桿2彎部的力臂為L1 ；控制閥3具有第一工作狀態(tài)和第二工作狀態(tài)，在第一工作狀態(tài)，第二缸體與油箱相連通，在第二工作狀態(tài)，第二缸體與變量泵9/10的出口相連通。如圖所示，本發(fā)明實施例的恒功率液壓泵包括變量泵9和變量泵10，還包括用于控制變量泵9的第一變量泵控制裝置和用于控制變量泵10的第二變量泵控制裝置，第一變量泵控制裝置和第二變量泵控制裝置的結(jié)構相同，即第一變量泵控制裝置和第二變量泵控制裝置均為上述實施例所述的變量泵控制裝置。需要說明的是，在上述實施例中，變量泵9和10均為軸向柱塞泵。在工作過程中，變量泵9和10的出口高壓油分別引到閥套61內(nèi)，分別作用在輔助活塞6的兩個面積相等的階梯面上，輔助活塞6受向下的液壓力并作用在拐桿2上，同時拐桿2需克服調(diào)節(jié)彈簧4的作用力，控制閥3處于第一工作狀態(tài)，拐桿2的平衡方程如下(P1S^i)2S) XL2 = F彈 XL1(I)其中S1, S2分別為輔助活塞6的閥芯的兩個臺階面面積；P1、P2分別為兩個軸向柱塞泵9和10各自的出口壓力；F彈為調(diào)節(jié)彈簧4的彈簧力。當系統(tǒng)的液壓力(Pl+P2)增大時，液壓力推動輔助活塞6向下運動，使拐桿2圍繞第二滾輪5逆時針旋轉(zhuǎn)，同時拐桿2推動控制閥3向左移動，控制閥3換向至第二工作狀態(tài)， 使第二缸體接通高壓油，推動變量活塞8向左移動，使柱塞泵斜盤的擺角減小，同時撥桿7 也隨變量活塞8向左移動，輔助活塞6的作用力臂L2減小，在調(diào)節(jié)彈簧4的作用下，控制閥 3復位至第一工作狀態(tài)，斜盤81停止擺動。由于輔助活塞6上的兩個階梯面的面積相等，所以兩個泵單元的輔助活塞6所受的液壓力相等，斜盤81的擺角始終保持一致，排量相等，即單泵的排量
權利要求
1.一種變量泵控制裝置，包括用于可控制變量泵的斜盤擺角的變量活塞，用于控制變量活塞位置的控制閥，用于對控制閥的位置進行調(diào)節(jié)的輔助活塞，用于對控制閥調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)彈簧，變量泵的工作壓力作用在所述輔助活塞上，其特征在于，還包括用于反饋變量活塞位置的L型杠桿，所述調(diào)節(jié)彈簧的彈力作用在所述L型杠桿的第一端，所述輔助活塞的推力作用在所述L型杠桿的第二端，所述L型杠桿的第一端和第二端之間設置有活動的力臂支點，所述力臂支點隨所述變量活塞的位置變化而移動，所述調(diào)節(jié)彈簧的彈力對所述L 型杠桿的彎部的力矩等于所述輔助活塞的推力對所述力臂支點的力矩。
2.根據(jù)權利要求1所述的變量泵控制裝置，其特征在于，所述L型杠桿的彎部安裝有第一滾輪，所述第一滾輪的一側(cè)設有限位擋塊。
3.根據(jù)權利要求1所述的變量泵控制裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)彈簧的彈力通過所述控制閥的閥芯作用在所述L型杠桿的第一端。
4.根據(jù)權利要求3所述的變量泵控制裝置，其特征在于，所述控制閥的閥芯通過頂桿與所述L型杠桿的第一端相連。
5.根據(jù)權利要求1所述的變量泵控制裝置，其特征在于，所述輔助活塞的閥芯通過支撐銷與所述L型杠桿的第二端相連。
6.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的變量泵控制裝置，其特征在于所述變量活塞第一端的橫截面小于其第二端的橫截面，所述變量活塞的第一端和第二端分別設有位置固定的第一缸體和第二缸體，所述第一缸體與變量泵的出口相連通，所述缸體通過所述控制閥與油箱或者變量泵的出口相連通；所述控制閥具有第一工作狀態(tài)和第二工作狀態(tài)，在第一工作狀態(tài)下，所述第二缸體與油箱相連通，在第二工作狀態(tài)下，所述第二缸體與變量泵的出口相連通。
7.根據(jù)權利要求6所述的變量泵控制裝置，其特征在于，所述變量活塞上設有撥桿，所述撥桿的一端與變量泵斜盤相連，另一端抵靠于所述L型杠桿上，該抵靠點為所述力臂支點ο
8.根據(jù)權利要求6所述的變量泵控制裝置，其特征在于，所述控制閥為二位三通方向控制閥。
9.根據(jù)權利要求7所述的變量泵控制裝置，其特征在于，所述撥桿的另一端設有第二滾輪，所述撥桿通過所述第二滾輪抵靠于所述L型杠桿上，所述L型杠桿與所述第二滾輪接觸的位置設有圓弧形導軌。
10.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的變量泵控制裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)彈簧的預壓縮量可調(diào)節(jié)。
11.一種恒功率變量泵，包括第一變量泵和第二變量泵，其特征在于，還包括用于控制所述第一變量泵的如權利要求1至10任一項所述的第一變量泵控制裝置和用于控制所述第二變量泵的如權利要求1至10任一項所述的第二變量泵控制裝置，所述第一變量泵和所述第二變量泵的出口壓力均作用在所述第一變量泵控制裝置和所述第二變量泵控制裝置的輔助活塞上。
12.根據(jù)權利要求11所述的恒功率變量泵，其特征在于，所述第一變量泵和所述第二變量泵均為軸向柱塞泵。
13.如權利要求12所述的恒功率變量泵，其特征在于，所述第一變量泵控制裝置和所述第二變量泵控制裝置的輔助活塞的閥芯均具有面積固定的兩個階梯面，所述第一變量泵和所述第二變量泵的出口壓力分別作用于所述兩個階梯面上。
14.一種恒功率變量泵，包括變量泵，其特征在于，還包括用于控制所述變量泵的如權利要求1至10任一項所述的變量泵控制裝置。
15.一種工程機械，其特征在于，該工程機械具有權利要求11至14任一項所述的恒功率變量泵。
全文摘要
本發(fā)明涉及工程機械技術領域，公開了一種變量泵控制裝置、恒功率變量泵及工程機械。該變量泵控制裝置包括變量活塞、控制閥、輔助活塞，和調(diào)節(jié)彈簧，變量泵的工作壓力作用在所述輔助活塞上，還包括L型杠桿，調(diào)節(jié)彈簧的彈力作用在所述L型杠桿的第一端，輔助活塞的推力作用在所述L型杠桿的第二端，L型杠桿的第一端和第二端之間設置有活動的力臂支點，該力臂支點隨所述變量活塞的位置變化而移動。本發(fā)明實施例提供的一種變量泵控制裝置，通過構建一套伺服機構，使得變量活塞自適應地調(diào)節(jié)變量泵的斜盤傾角以改變變量泵的排量，從而控制變量泵的總功率輸出恒定，提高了總功率控制精度，使原動機的功率得到合理分配。
文檔編號F04B1/26GK102410166SQ201110310390
公開日2012年4月11日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權日2011年10月13日
發(fā)明者侯剛, 沙俊炎, 王曉剛 申請人:杭州力龍液壓有限公司