專利名稱：液壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用在用于驅(qū)動固定式或者移動式機器的致動器的油路中的液壓(hydraulic，水力)或者油壓控制系統(tǒng)，特別地涉及這樣的油壓控制系統(tǒng)，其中流量控制閥設置在致動器的組合油輸入和輸出回路中以在操縱閥(pilot valve，領示閥)的控制下控制流量控制閥。
背景技術：
液壓或者油壓控制系統(tǒng)(其用在用于驅(qū)動固定式或者移動式機器的致動器的油路中)有時可能經(jīng)受壓力的突然變化。例如，當從非活動狀態(tài)致動或者起動液壓系統(tǒng)時在壓力上的突然增加可能導致壓力脈沖，有時被稱為液壓壓頭(hydraulic ram)。雖然這種壓力脈沖通常對于系統(tǒng)中的液壓裝置或者閥不是問題，但是可能導致不期望的噪聲和/或?qū)τ诓僮髡叨允侨菀鬃⒁獾降恼駝?。可能引起這種問題的液壓系統(tǒng)的實例顯示在圖1中。該系統(tǒng)包括蓄能器(accumulator)A的形式的高壓力源,蓄能器A通過流量控制閥I連接到非特定的消耗裝置C。所述消耗裝置可以是液壓缸、液壓泵/馬達或者任何與液壓壓力相互作用的裝置。流量控制閥I的致動以標準雙位置電磁操作閥的形式的電磁閥2控制。流量控制閥I包括尾架(p0ppet)3，所述尾架在流量控制閥I的關閉位置的方向上被彈簧4進行彈簧加載。如顯示在圖中的一樣，尾架3阻止連接到蓄能器A的輸入/輸出端口 5與連接到消耗裝置C的輸出/輸入端口 6之間的流動。在這種情況下，術語“輸入/輸出端口 ”用于這樣的端口，在所述端口處流動的主方向是從壓力源到負載，但是在某些條件下該方向被反轉(zhuǎn)。類似地，術語“輸出/輸入端口”用于流動的主方向是從負載到壓力源的端口。圖1顯示了具有電磁閥2的系統(tǒng)，電磁閥被彈簧載荷保持在它的非致動位置，其中蓄能器A連接到并且加壓于尾架3的被彈簧3作用的側。這個側被稱為彈簧側8。當電磁閥2保持在它的致動位置時，彈簧側8反而連接到罐T。在工作中，在流量控制閥I在其非活動狀態(tài)的情況下，流量控制閥I通過來自于蓄能器A的高壓力以及在流量控制閥I中的尾架3的彈簧側處的彈簧4保持在其關閉位置。在流量控制閥I從活動狀態(tài)到非活動狀態(tài)的轉(zhuǎn)換下，由來自于蓄能器A的作用在輸入/輸出端口 5上的壓力以及來自于消耗裝置C的作用在輸出/輸入端口 6上的任何壓力所產(chǎn)生的力的和將小于由來自于蓄能器A的作用在尾架3的彈簧側8上的壓力所產(chǎn)生的力。隨時間推移，經(jīng)過消耗裝置C的內(nèi)部泄漏(表示為消耗裝置和罐T之間的節(jié)流閥7)將導致在消耗裝置C處的壓力下降到罐或者貯存器的壓力。為了用來自于蓄能器A的加壓的液壓流體操作消耗裝置C，電磁閥2被致動以對所述消耗裝置C加壓。當電磁閥2移位到它的致動位置時，作用在流量控制閥I中的尾架3的彈簧側8上的液壓流體通過阻尼節(jié)流閥9排放到罐T。來自于蓄能器A的在輸入/輸出端口 5處作用在尾架3的尾架環(huán)形區(qū)域上的高壓力打開流量控制閥I。穿過流量控制閥I的相對高的壓力差導致消耗裝置C中的壓力的相對突然的上升。
這個類型的流量控制閥的固有特性是用以打開閥的相對小的尾架移位將打開相對大的流動面積。在流量控制閥I中的突然壓力上升在消耗裝置中產(chǎn)生不受控的壓力暫態(tài)，導致與流體錘(fluid ha_er)類似的清楚的噪聲。就在打開之后，由壓力暫態(tài)導致的壓力脈沖可能導致消耗裝置C中的壓力高于蓄能器A中的壓力。阻尼節(jié)流閥9對液壓流體從彈簧側8排方的速度將僅僅具有有限的影響并且不能消除這個噪聲。可能發(fā)生在液壓或者油壓控制系統(tǒng)的另一問題是在消耗裝置或者致動器中壓力的突然損失。在顯示在圖1中的實例中，消耗裝置可以是例如連接到蓄能器形式的液壓壓力供應裝置的液壓裝置，如顯示在圖1中的那樣。在具有通過流量控制閥的來自于液壓壓力供應裝置的隨后的不受控的液壓流體流動的消耗裝置中的突然壓力損失(如果沒有被檢查到)可能導致對蓄能器的損壞。替換地，消耗裝置C可以是液壓泵/馬達。在某些條件下，比如泵/馬達的突然過載，液壓流體可能從泵/馬達的缸體泄漏進圍繞泵/馬達的殼體中。如果液壓流體的流動中斷，在過多的流體已經(jīng)被排出所述殼體之后液壓泵/馬達可以恢復工作。如果流體流動繼續(xù)，則加壓的流體可能導致殼體爆裂，從而需要對液壓泵/馬達的大量修理工作。顯示在圖1中的現(xiàn)有技術的布置沒有用于檢測過量流動或者用于中斷這種液壓流體流動的裝置。解決這個問題的常用方法是為系統(tǒng)提供軟管爆裂閥。但是，這個解決方案需要在系統(tǒng)中安裝額外的閥并且增加了系統(tǒng)的復雜度、重量和成本。本發(fā)明的一個目的是通過提供將由壓力脈沖導致的不期望的噪聲和/或振動的產(chǎn)生最小化的改進的液壓系統(tǒng)而克服前述的問題。本發(fā)明的另一目的是提供將阻止來自于液壓壓力供應裝置的由消耗裝置中壓力的突然損失而導致的不受控的液壓流體流動的改進的液壓系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
前述問題已經(jīng)通過根據(jù)所附權利要求的液壓系統(tǒng)和用于控制這種系統(tǒng)的方法解決。根據(jù)優(yōu)選的實施方式，本發(fā)明涉及一種液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)包括高壓力源、能夠經(jīng)由流量控制閥連接到高壓力源的消耗裝置、以及設置成控制流量控制閥的電磁閥。高壓力源可以是能夠供應用于操作消耗裝置的期望工作壓力的流體的任何適合的蓄能器或者泵。消耗裝置可以是旨在通過流體壓力操作的任何類型的裝置，比如液壓缸或者液壓泵/馬達。在本文中術語“泵/馬達”可以包括固定排量泵/馬達和可變排量泵/馬達。這種泵/馬達可以作為泵操作或者作為馬達來驅(qū)動。雖然在下文的實例中描述的電磁閥是電操作雙位置閥，但是本發(fā)明不被限于這種閥。液壓系統(tǒng)還包括液壓操縱閥，液壓操縱閥能夠被電磁閥選擇性地控制以便經(jīng)由排放管道(優(yōu)選地包括節(jié)流閥)將流量控制閥中的控制腔室室連接至高壓力源或者連接至低壓力側(比如罐或者貯存器)。本發(fā)明不限于這種包括在液壓操縱閥排放管道中的節(jié)流閥。流量控制閥具有連接到高壓力源的輸入/輸出端口和連接到消耗裝置的輸出/輸入端口。尾架或者類似的閥體具有將輸入/輸出端口從輸出/輸入端口斷開的一個工作位置以及將輸入/輸出端口連接到輸出/輸入端口的一個工作位置。尾架在一側上被彈簧力以及控制腔室中的壓力所產(chǎn)生的力作用并且在相對側上被的來自于輸入/輸出端口和輸出/輸入端口的壓力的組合力所產(chǎn)生的力作用。尾架的被控制腔室中的壓力作用的面積等于被輸入/輸出端口和輸出/輸入端口中的壓力作用的組合面積。只要控制腔室室連接到輸入/輸出端口并且在輸出/輸入端口處的壓力水平低于閾值壓力水平，則尾架將保持在它的關閉位置。閾值壓力水平比高壓力源的壓力高一個差值，該差值由彈簧力和被輸出/輸入壓力作用的尾架面積確定。閾值壓力可以僅當液壓流體在從輸出/輸入端口朝向輸入/輸出端口的方向上流動時達到。因此，只要控制腔室連接到輸入/輸出端口，則流量控制閥將在從輸入/輸出端口朝向輸出/輸入端口的方向上保持關閉。液壓操縱閥的第一端被來自于高壓力源的壓力的力作用并且第二端被彈簧力以及來自于第二端處的壓力所引起的力作用。設置彈簧以提供比來自于供應壓力的作用在液壓操縱閥的第一端上的力小的力。電磁閥具有連接到高壓力源的供應端口、連接到液壓操縱閥的第二端和消耗裝置的負載端口、以及連接到低壓力側的排放端口。當電磁閥未致動時，電磁閥設置成經(jīng)由優(yōu)選地包括節(jié)流閥的排放管道將液壓操縱閥的第二端連接到低壓力側。本發(fā)明不限于這種包括在電磁閥排放管道中的節(jié)流閥。因此，只要電磁閥是未致動的，作用在液壓操縱閥的第一端上的高壓力源將保持液壓操縱閥在第一位置，在該第一位置中控制腔室被連接到高壓力源并且流量控制閥在從輸入/輸出端口朝向輸出/輸入端口的方向上關閉。當電磁閥被致動時，電磁閥設置成經(jīng)由旁路管道將高壓力源連接到消耗裝置，以便在流量控制閥的打開之前對消耗裝置預加壓。與此同時，電磁閥設置成經(jīng)由旁路管到將高壓力源連接到液壓操縱閥的第二端。一旦來自于彈簧和液壓操縱閥的第二端處的壓力的組合力超過來自于液壓操縱閥的第一端處的壓力的力，液壓操縱閥就將移位進入第二位置，在第二位置中控制腔室連接到低壓力側并且流量控制閥打開。為了阻止控制閥尾架的過大的打開速度，節(jié)流閥(作為對流體的突然流出的抵抗)可以位于將流量控制閥中的控制腔室連接到低壓力側的管道中。這樣，節(jié)流閥起作用以阻止控制腔室的壓力的突然變化，由此閥體可以被平穩(wěn)地移動。節(jié)流閥可以位于在液壓操縱閥的第一和第二端之間、優(yōu)選地在液壓操縱閥的第一端和電磁閥之間的旁路管道中。這個節(jié)流閥的目的是產(chǎn)生使液壓操縱閥的第一和第二端之間的壓力的平衡延遲的壓降，以使得在液壓操縱閥切換至其第二位置中以及隨后打開流量控制閥之前，消耗裝置經(jīng)由旁路管道至少部分地被預加壓。一旦節(jié)流閥之后的壓力大于消耗裝置中的壓力，消耗裝置的預加壓就可以被起動。消耗裝置可能具有內(nèi)部泄漏，隨著時間的推移該內(nèi)部泄漏將把消耗裝置中的壓力減小到環(huán)境壓力，也就是說，罐或者貯存器中的壓力。內(nèi)部泄漏必須具有的流速小于經(jīng)過節(jié)流閥的流速。液壓操縱閥的第一和第二端之間的節(jié)流閥提供了安全功能，以保護系統(tǒng)避免消耗裝置中的突然壓力損失的影響。這個安全功能將在下文中詳細描述。止回閥可以設置在液壓操縱閥的第二端和消耗裝置之間的旁路管道中，以阻止流體從消耗裝置朝向液壓操縱閥的第二端和電磁閥的流動。替換地，如果到達消耗裝置和液壓操縱閥的分離的旁路管道被連接到電磁閥中的分離的負載端口，則可以不包括止回閥。然后，電磁閥必須是這種類型的，當電磁閥是未致動的時所述電磁閥將到達消耗裝置的旁路管道所連接的負載端口從電磁閥的排放端口斷開。但是，如果需要阻止消耗裝置中的突然壓力損失的保護，則這個替換的解決方案將要求節(jié)流閥設置在液壓操縱閥的第一端和電磁閥之間。如前文描述的液壓系統(tǒng)具有安全功能，如果所述消耗裝置中發(fā)生大量的泄漏流動，則該安全功能允許高壓力源從消耗裝置斷開。當電磁閥和液壓操縱閥在它們的致動位置時，流量控制閥是打開的并且能夠使流體在壓力下從高壓力源流到消耗裝置。如果在消耗裝置中發(fā)生大量泄漏，例如由于流體管道爆裂或者流體泵中的臨時故障，則期望的是關閉流量控制閥以阻止大量的流動水平導致對高壓力源或者對在低壓力側處的部件的損壞。消耗裝置中的大量泄漏將導致在從供應端口到消耗裝置端口的方向上經(jīng)過流量控制閥的大量流動水平。該大量流動將導致穿過流量控制閥的壓降，其中消耗裝置端口處的壓力將變成顯著地低于供應端口處的壓力。但是，只要從高壓力源可得的壓力足夠抵消彈簧的力，尾架將不關閉。與此同時，壓力在旁路管道中將降低。如果止回閥位于液壓操縱閥的第二端和消耗裝置之間的旁路管道中，則穿過流量控制閥的壓降將導致止回閥打開。這導致作用在液壓操縱閥的第二端上的壓力減少。如果消耗裝置處的壓力的損失足夠大，則經(jīng)過旁路管道和電磁閥的流體流速足以產(chǎn)生穿過液壓操縱閥的第一和第二端之間的節(jié)流閥的壓降。如果液壓操縱閥的第一端處的壓力大于第二端處的壓力和由彈簧施加的力，則液壓操縱閥將通過來自于高壓力源的壓力移位到其未致動位置。高壓力源然后將連接到控制腔室并且流量控制閥將關閉。只要電磁閥保持在它的致動位置，則相對少量的流體將繼續(xù)經(jīng)過節(jié)流閥、電磁閥和止回閥朝向消耗裝置泄漏。但是，只要穿過節(jié)流閥的壓降足夠，則液壓操縱閥的第一端處的壓力就大于第二端處的壓力和彈簧的力。因此，液壓操縱閥將保持在它的未致動位置中并且流量控制閥將保持關閉。當壓力損失被檢測到時，例如被操作者或者壓力傳感器檢測至Li，電磁閥可以被手動地或者自動地退動(de-actuate)以關閉流量控制閥。消耗裝置可以是既能用作泵也能用作馬達的可反轉(zhuǎn)、可變排量泵。在這種情況下，泵可以被連接到能驅(qū)動泵或者被馬達驅(qū)動的裝置。當可變排量泵反轉(zhuǎn)時，液壓流體被設置成當被泵傳送的流體壓力超過預先確定的值時從可變排量泵經(jīng)過流量控制閥流到高壓力源。這個的一個實例可以是能通過存儲在蓄能器中的液壓壓力驅(qū)動的液壓混合動力車輛?？梢允褂酶鶕?jù)本發(fā)明的裝置的液壓系統(tǒng)的實例是液壓混合動力車輛，特別地是可以由存儲在蓄能器中的液壓壓力驅(qū)動的車輛。典型地，這種車輛意圖用在城市地區(qū)和/或這種車輛以頻繁的啟動/停止循環(huán)工作。當車輛靜止時，可反轉(zhuǎn)、可變排量泵的形式的液壓驅(qū)動單元從比如蓄能器的液壓壓力的供應裝置斷開。為了啟動車輛，通過致動根據(jù)本發(fā)明的流量控制閥來對驅(qū)動單元加壓，由此驅(qū)動單元作為連接到傳動裝置的馬達操作并且車輛可以被驅(qū)動。當車輛將減速或者停止時，驅(qū)動單元反轉(zhuǎn)以作為由車輛傳動裝置驅(qū)動的泵。當來自于輸入/輸出端口和輸出/輸入端口的壓力的組合力超過來自于控制腔室中的壓力的力(包括作用在尾架上的任何彈簧載荷)時，控制閥將打開并且過量的流體壓力被存儲在蓄能器中。這允許能量被再生并且以流體壓力的形式存儲，該流體壓力可以隨后被用以驅(qū)動車輛。本發(fā)明還涉及用于控制如上文中描述的液壓系統(tǒng)的方法。該方法涉及將消耗裝置連接到高壓力源并且包括以下步驟:
致動電磁閥，.經(jīng)由旁路管道將高壓力源連接到消耗裝置以在流量控制閥打開之前對消耗裝置預加壓；.將高壓力源連接到液壓操縱閥的第一端和第二端；.通過作用在液壓操縱閥的第二側上的彈簧使液壓操縱閥移位至第二位置；以及.將控制腔室連接到低壓力側以打開流量控制閥。此外，該方法包括使用設置在液壓操縱閥的第一和第二端之間的節(jié)流閥來控制經(jīng)過旁路管道的流體流動。消耗裝置的預加壓可以通過使經(jīng)過節(jié)流閥的流速大于消耗裝置中的內(nèi)部泄漏來控制。根據(jù)該方法，可以通過設置在液壓操縱閥的第二端和消耗裝置之間的旁路管道中的止回閥來阻止從消耗裝置朝向電磁閥的流體流動。本發(fā)明也涉及用于控制如上文中描述的液壓系統(tǒng)的替換方法。該方法涉及在消耗裝置中泄漏的情況下將消耗裝置從高壓力源的斷開。這個方法包括以下步驟:.泄漏導致穿過流量控制閥(21)的壓降，.泄漏導致在液壓操縱閥(31)的第二側(33)處的壓降；.通過來自于高壓力源(A)的作用在液壓操縱閥(31)的第一側(32)上的壓力使液壓操縱閥(31)移位至第一位置；以及.將控制腔室(28)連接到高壓力源(A)以關閉流量控制閥(21)。此外，泄漏導致旁路管道中的壓降，從而導致止回閥(34)打開并且減小液壓操縱閥(31)的第二側(33)處的壓力。因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種液壓系統(tǒng)，其中油壓力可以通過根據(jù)操縱閥的節(jié)流打開(throttle opening)控制的流量控制閥來控制。液壓操縱閥的突然打開甚至使得能夠避免過沖擊現(xiàn)象的產(chǎn)生以及因此阻止流量控制閥中由于與流量控制閥操作性關聯(lián)的致動器的瞬間的、突然的操作而引起的噪聲或者振動。因此，本發(fā)明的第二個目的是提供具有安全功能的液壓系統(tǒng)，由此消耗裝置中的油壓力的損失可以被流量控制閥控制，該流量控制閥通過承受壓降的操縱閥控制以自動地關閉。因此可以阻止來自于高壓力源的壓力的總損失和液壓油的不必要的損失。


本發(fā)明將被參考附圖詳細地描述。將理解的是，附圖僅僅為舉例說明的目的而設計并且不旨在作為本發(fā)明的限制性限定，對于本發(fā)明的限定應當參考所附的權利要求。應該進一步地理解，附圖不是必然地按照比例繪制，并且除非另外指明，附圖僅僅旨在示意性地圖示在這里描述的結構和步驟。圖1顯示了現(xiàn)有技術的液壓系統(tǒng)的示意圖；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的液壓系統(tǒng)的示意圖；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的液壓致動的操縱閥。
具體實施例方式圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的液壓系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)包括蓄能器A的形式的高壓力源，該蓄能器經(jīng)由流量控制閥21連接到消耗裝置C。流量控制閥21的致動通過標準雙位置螺線管操作閥的形式的電磁閥22控制。這個電磁閥通過彈簧保持在第一位置并且被螺線管電致動進入第二位置。流量控制閥21包括比如尾架23的閥體，所述尾架在流量控制閥21的關閉位置的方向上被彈簧24彈性加載。如顯示在圖中的那樣，尾架23阻止連接到蓄能器A的輸入/輸出端口 25和連接到消耗裝置C的輸出/輸入端口 26之間的流動。圖2顯示了具有雙位置液壓操縱閥的形式的操縱閥31的系統(tǒng)。液壓操縱閥31被來自于蓄能器A的流體壓力保持在它的未致動位置，該流體壓力設置成經(jīng)由液壓操縱閥31的端口 h —直作用在第一側32上。在未致動位置中，液壓操縱閥31的供應端口 a連接到蓄能器A并且液壓操縱閥31的負載端口 c連接到流量控制閥21，以便在尾架23的被彈簧24作用的側上對控制腔室28加壓。包括控制腔室和彈簧24的這個側在下文中被稱為彈簧側28。液壓操縱閥31的排放端口 b連接到罐T。在所述液壓操縱閥的致動位置，液壓操縱閥31的供應端口 a設置成將蓄能器A從負載端口 c和流量控制閥21斷開。而端口 c連接到排放端口 b，以便進行從尾架23的彈簧側28到罐T的排放。根據(jù)可選的解決方案，節(jié)流閥35可以包括在液壓操縱閥排放管道中。根據(jù)替換的實施方式，節(jié)流閥35可以用在尾架23的彈簧側28和液壓操縱閥31的負載端口 c之間的組合式節(jié)流/止回閥代替(圖2)。根據(jù)又一替換實施方式，節(jié)流閥29和35可以用排放管道的在相應的電磁閥22與液壓操縱閥31和罐T之間的公共部分中的單個節(jié)流閥代替。電磁閥22被彈簧載荷保持在它的未致動位置，其中電磁閥22的供應端口 d經(jīng)由控制節(jié)流閥37連接到蓄能器A。電磁閥22的排放端口 e經(jīng)由可選的阻尼節(jié)流閥29連接到罐T。電磁閥22的負載端口 f連接到液壓操縱閥31的第二側33上的端口 g。在未致動位置中，負載端口 f連接到排放端口 e，以便進行從第二側33到罐T的排放。電磁閥22進一步經(jīng)由包括止回閥34的旁路管道38連接到消耗裝置C，其中阻止在液壓操縱閥31的第二側33和罐T的方向上從消耗裝置C的流體流動。當被致動時，電磁閥22通過螺線管移位到其致動位置，其中電磁閥22的供應端口d設置成將蓄能器A連接到負載端口 f。電磁閥22的排放端口 e設置成中斷到罐T的連接。當被加壓時，電磁閥22的負載端口 f設置成將來自于蓄能器A的壓力供應到液壓操縱閥31的第二側33以及經(jīng)由止回閥34供應到消耗裝置C。替換地，通過提供具有兩個負載端口的電磁閥來代替單個負載端口 f，獨立的連接可以被提供給消耗裝置和液壓操縱閥的第二端，其中當電磁閥在它的未致動位置時，阻止在朝向電磁閥的方向上從消耗裝置C的流體流動。當電磁閥被致動時，兩個負載端口連接到同一個供應端口并且被供應來自于蓄能器A的壓力。在流量控制閥21在其非活動狀態(tài)下的操作中，流量控制閥21通過來自于蓄能器A的、通過液壓操縱閥31供應的高壓、以及在流量控制閥21中的尾架23的彈簧側處的彈簧24保持在它的關閉位置。當電磁閥22保持未致動時，液壓操縱閥31的第一端32被蓄能器A加壓并且液壓操縱閥31的第二端33向罐T進行排放以保證液壓操縱閥31保持在其未致動位置。在流量控制閥21的從活動狀態(tài)轉(zhuǎn)換到非活動狀態(tài)的情況下，由來自于蓄能器A的作用在輸入/輸出端口 25上的壓力以及來自于消耗裝置C的作用在輸出/輸入端口 26上的任何壓力所產(chǎn)生的力的和將小于由來自于蓄能器A的作用在尾架23的彈簧側28上的壓力所產(chǎn)生的力加上來自于彈簧24的力。隨時間推移，經(jīng)過消耗裝置C的內(nèi)部泄漏(表示為在消耗裝置和罐T之間的節(jié)流閥27)將導致消耗裝置C處的壓力下降到罐壓力。為了給消耗裝置C供應液壓壓力，電磁閥22被致動以將所述消耗裝置C連接到蓄能器A。當電磁閥22移位到它的致動位置時，供應端口 d將連接到負載端口 f。這個致動將同時地引發(fā)兩個順序的系列事件。在第一系列事件中，電磁閥22的負載端口 f將經(jīng)由位于蓄能器A和電磁閥22之間的節(jié)流閥37以及止回閥34將蓄能器A連接到消耗裝置C。這將引發(fā)在從蓄能器A進入消耗裝置C的方向上的液壓流體的流動。該流動將產(chǎn)生穿過節(jié)流閥37的壓降，從而將負載端口 f處的壓力降低到僅僅稍微高于消耗裝置C中的壓力的水平。進入消耗裝置C中的液壓流體的流動將引起在消耗裝置C中的增加的壓力。為了保證消耗裝置C中的壓力增加，經(jīng)過節(jié)流閥37的流速必須大于由經(jīng)過消耗裝置C的內(nèi)部泄漏(以節(jié)流閥27表示)所引起的流速。在第二系列事件中，電磁閥22的負載端口 f將節(jié)流閥37下游的增加壓力連接到液壓操縱閥31的第二側33。起初，液壓操縱閥31將保持在它的未致動位置，因為由施加在所述液壓操縱閥的第二端33上的壓力所產(chǎn)生的力將小于由來自于蓄能器A的施加到液壓操縱閥31的第一端32上的壓力所產(chǎn)生的力加上來自于彈簧36的力。當在液壓操縱閥31的第二端33處的壓力已經(jīng)增加到由在第一和第二端32、33處的壓力所產(chǎn)生的力之間的差變得比來自于彈簧36的力小的水平時，液壓操縱閥31將移位至它的致動位置。這個移位的效果是液壓操縱閥31的負載端口 c連接到排放端口 b。作用在流量控制閥21中的尾架23的彈簧側28上的加壓液壓流體隨后將被排放到罐T中并且釋放彈簧側28上的壓力?？蛇x地，節(jié)流閥35可以用以通過限制從彈簧側28朝向罐T的流體流速來幫助控制尾架23的移位。當在尾架23的彈簧側28上的壓力被釋放時，來自于蓄能器A的在輸入/輸出端口 5處作用在尾架23的環(huán)狀尾架環(huán)區(qū)域上的壓力將導致流量控制閥21打開。節(jié)流閥35將幫助限制尾架23的速度，因此限制在尾架23到達其完全打開位置時從尾架23傳遞到流量控制閥21的本體的沖擊能量。通過選擇控制節(jié)流閥37的適當節(jié)流面積(orifice size)和作用在液壓操縱閥31的第二側上的彈簧36的適當彈簧常數(shù)，確保了消耗裝置C經(jīng)由止回閥34的預加壓在液壓操縱閥31移位進入它的致動位置之前達到相對高的水平。當流量控制閥21開始打開時，穿過流量控制閥21的壓力差隨之相對小。這個相對小的壓力差阻止在流量控制閥21打開時在消耗裝置C中產(chǎn)生顯著的壓力暫態(tài)。替換地，如顯示在圖2中的布置可以以再生模式操作。當消耗裝置C包括可變排量泵/馬達時情況就是這樣。消耗裝置C可以被作為由蓄能器供應的可變排量馬達來驅(qū)動，如上文中描述的那樣。在再生模式中，可變排量泵/馬達由連接到輪軸、齒輪箱或者類似物的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動。為了回收能量，例如通過制動車輛，可變排量泵/馬達被作為泵驅(qū)動。在再生模式的期間，電磁閥22起初可以是在它的致動位置以減小由彈簧36和在彈簧側28上作用在尾架23上的加壓流體而導致的壓力損失。當車輛朝向靜止狀態(tài)制動時，螺線管22將移動到它的未致動位置，如顯示在圖2中的那樣，以阻止消耗裝置C從再生模式無意地切換到馬達模式。當由來自于泵的從輸出/出入端口 26作用在尾架23的底部區(qū)域上的壓力以及來自于蓄能器A的從端口 25作用在尾架23的環(huán)狀區(qū)域上的壓力所產(chǎn)生的力的和超過由來自于蓄能器A的壓力產(chǎn)生的力以及作用在尾架23的彈簧側28上的彈簧24的力的和時，則尾架23將打開以允許液壓流體在朝向蓄能器A的方向上的流動。當消耗裝置C在再生模式中的操作結束時，在流量控制閥21中的尾架23的所有側上的壓力將相等并且流量控制閥21將被彈簧24關閉。在本文中，措辭“尾架的所有側”表示連接到蓄能器A的環(huán)狀輸入/輸出側、連接到消耗裝置C輸出/輸入側或者底部區(qū)域以及被彈簧24作用的相對的彈簧側28。顯示在圖2中的布置也具有安全功能，如果所述消耗裝置中發(fā)生壓力的突然損失，則該安全功能允許蓄能器A從消耗裝置C斷開。當電磁閥22和液壓操縱閥31在它們的致動位置時，流量控制閥21是打開的并且消耗裝置C暴露于來自蓄能器A的壓力。如果在消耗裝置中發(fā)生突然的泄漏，例如由于流體管道爆裂或者流體泵/馬達中的臨時故障，則期望的是關閉流量控制閥21以阻止對蓄能器A、對流體泵/馬達、對流體貯存器等的損壞。消耗裝置C中的突然泄漏將導致經(jīng)過流量控制閥21的流動的突然增加，導致穿過流量控制閥21的壓力降的增加，其中尾架23將移位到它的關閉位置。但是，只要從蓄能器可得的壓力足夠抵消彈簧24的力，尾架23將不會關閉。與此同時，穿過流量控制閥21的壓力差將導致止回閥34打開。這導致作用在液壓操縱閥31的第二端33上的壓力的減小。如果在消耗裝置C處的壓力損失足夠，則經(jīng)過電磁閥22的流體流速足以產(chǎn)生穿過節(jié)流閥37的壓降。如果由在液壓操縱閥31的第一端32處的壓力產(chǎn)生的力大于由在第二端33處的壓力和彈簧36所產(chǎn)生的力的和，則液壓操縱閥31將移位到它的致動位置并且流量控制閥21將關閉。相對少量的流體將繼續(xù)經(jīng)過節(jié)流閥37、電磁閥22和止回閥34泄漏，只要電磁閥保持在它的致動位置。但是，只要穿過節(jié)流閥37的壓降足夠，在液壓操縱閥31的第一端32處的壓力就大于在第二端33處的壓力和彈簧36的力。因此，液壓操縱閥31將保持在它的致動位置并且流量控制閥21將保持關閉。圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的雙位置液壓致動操縱閥31。圖3中的液壓操縱閥31經(jīng)由電磁閥22 (見圖2)通過來自于蓄能器A的流體壓力而保持在它的致動位置，該壓力設置成作用在液壓操縱閥31的第二側33上，如當電磁閥22被致動時那樣。在這個致動位置，液壓操縱閥31的供應端口 a設置成將蓄能器A從負載端口 c和流量控制閥21斷開。而負載端口 c連接到排放端口 b，以進行尾架23的彈簧側28到罐T的排放(見圖2)。在這個實例中，液壓操縱閥31包括具有中央孔的閥體41，該中央孔具有不同的直徑。擴大的腔體被設置在閥體41的每個端部，所述腔體通過螺紋插塞42、43密封。所述腔體分別形成液壓操縱閥31的第一和第二端32、33。第一端32—直經(jīng)由供應端口 a連接到蓄能器A，而同時在液壓操縱閥31的第二端33處的端口 g能夠通過電磁閥22連接到蓄能器A或者罐T。在顯示在圖3的實例中，在第二端33處的端口 g連接到蓄能器A。閥芯(spool)44可滑動地位于孔45中，該孔具有的直徑小于相應的腔體的直徑。閥芯具有三個擴大的區(qū)段46、47、48，包括第一和第二端部區(qū)段46、48以及位于端部區(qū)段46、48之間的第三區(qū)段47，所述擴大的區(qū)段具有基本上與孔45相同的直徑。第一、第二和第三區(qū)段46、47、48被直徑減小的第一和第二中間區(qū)段49、50分隔，從而允許流體流過所述中間區(qū)段。在圖3中，電磁閥被致動并且閥芯44被在端口 g處的來自于蓄能器A的壓力以及彈簧36保持在它的致動位置，在這個情況下所述彈簧是作用在端部插頭43與第二端部區(qū)段48之間的螺旋彈簧。在這個位置中，負載端口 c經(jīng)由第二中間區(qū)段50連接到排放端口b，以便進行從流量控制閥21的彈簧側28到罐T的排放(見圖2)。當電磁閥是未致動的時，端口 g反而連接到罐T，如顯示在圖2中的那樣。當供應端口 a連接到蓄能器A時，作用在第一端部區(qū)段46的端部表面上的壓力將克服作用在第二端部區(qū)段48上的彈簧36的力并且閥芯44將移位到它的第二端部位置(見圖2)。在這個位置，供應端口 a連接到負載端口 C，其中來自于蓄能器A的壓力將作用在流量控制閥21的彈簧側28上以關閉這個閥。本發(fā)明不限于前述的實例，而是可以在所附權利要求的范圍內(nèi)自由地變化。
權利要求
1.液壓系統(tǒng)，包括高壓力源(A)、能夠經(jīng)由流量控制閥(21)連接至所述高壓力源(A)的消耗裝置(C)、以及設置為控制所述流量控制閥(21)的電磁閥(22)，其特征在于，所述液壓系統(tǒng)還包括液壓操縱閥(31)，所述液壓操縱閥能夠通過所述電磁閥(22)選擇性地控制以將所述流量控制閥(21)中的控制腔室(28)連接至所述高壓力源(A)或者連接至低壓力側(T), 當所述電磁閥(22)在其第一位置中時，所述高壓力源(A)設置為作用在所述液壓操縱閥(31)的第一端(32)上，以將所述液壓操縱閥(31)保持在所述控制腔室(28)連接至所述高壓力源(A)并且所述流量控制閥(21)阻止從所述高壓力源(A)到所述消耗裝置(C)的流動的第一位置中， 當所述電磁閥(22)在其第二位置時，所述電磁閥(22)設置為將所述高壓力源(A)經(jīng)由旁路管道連接至所述消耗裝置(C)，以便在所述流量控制閥(21)打開之前對所述消耗裝置(C)預加壓；以及 所述高壓力源(A)設置成作用在所述液壓操縱閥(31)的所述第一端(32)和第二端(33)上，其中作用在所述第二側(33)上的彈簧(36)設置為使所述液壓操縱閥(31)移位進入所述控制腔室(28)連接至所述低壓力側(T)并且所述流量控制閥(21)打開的第二位置中。
2.根據(jù)權利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，止回閥(34)設置在所述液壓操縱閥(31)的所述第二端(33)與所述消耗裝置(C)之間的所述旁路管道中，以阻止從所述消耗裝置(C)朝向所述電磁閥(22 )的流體流動。
3.根據(jù)權利要求1-2中任一項所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于:節(jié)流閥(37)設置在所述液壓操縱閥(31)的所述第一端與第二端(32、 33 )之間。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項的所述液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓力源(A)為蓄能器的形式。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述消耗裝置(C)為可逆泵/馬達。
6.根據(jù)權利要求5所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，當所述可變排量泵/馬達反轉(zhuǎn)時，當所述泵傳送的流體壓力超過所述高壓力源(A)的流體壓力一預定值時，液壓流體設置為從所述可變排量泵/馬達經(jīng)過所述流量控制閥(21)流動至所述高壓力源(A)。
7.用于控制根據(jù)權利要求1-6所述的液壓系統(tǒng)的方法，以便將消耗裝置(C)連接至高壓力源(A)，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 致動所述電磁閥(22), 將所述高壓力源(A)經(jīng)由旁路管道(38)連接至所述消耗裝置(C)，以便在所述流量控制閥(21)打開之前對所述消耗裝置(C)預加壓； 將所述高壓力源(A)連接至所述液壓操縱閥(31)的所述第一端(32)和所述第二端(33)； 通過作用在所述液壓操縱閥(31)的所述第二側(33)上的彈簧(36)而使所述液壓操縱閥(31)移位進入一第二位置；以及 將所述控制腔室(28)連接至所述低壓力側(T)以打開所述流量控制閥(21)。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，利用設置在所述液壓操縱閥(31)的所述第一端與第二端(32、33)之間的節(jié)流閥(37)來控制經(jīng)過所述旁路管道的流體流動。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，通過使經(jīng)過所述節(jié)流閥(37)的流速大于內(nèi)部泄漏(27)來控制具有所述內(nèi)部泄漏(27)的所述消耗裝置(C)的預加壓。
10.根據(jù)權利要求7-9中任一項所述的方法，其特征在于，通過設置在在所述液壓操縱閥(31)的所述第二端(33)與所述消耗裝置(C)之間的所述旁路管道中的止回閥(34)來阻止從所述消耗裝置(C)朝向所述電磁閥(22)的流體流動。
11.根據(jù)權利要求7-10中任一項所述的方法，其特征在于，如果在所述消耗裝置(C)中發(fā)生壓力損失，則阻止從所述高壓力源(A)到所述消耗裝置(C)的流體流動，其中所述壓力損失導致在所述液壓操縱閥(31)的所述第二端(33)處的壓降，從而導致所述液壓操縱閥(31)移位進入所述第一位置以及所述流量控制閥(21)關閉。
12.用于控制根據(jù)權利要求1-6所述的液壓系統(tǒng)的方法，以便在消耗裝置中有泄漏的情況下從高壓力源(A)斷 開所述消耗裝置(C)，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 所述泄漏導致經(jīng)過所述流量控制閥(21)的壓降， 所述泄漏導致在所述液壓操縱閥(31)的所述第二側(33)處的壓降； 通過來自于所述高壓力源(A)的作用在所述液壓操縱閥(31)的所述第一側(32)上的壓力使所述液壓操縱閥(31)移位進入所述第一位置；以及 將所述控制腔室(28)連接至所述高壓力源(A)以關閉所述流量控制閥(21)。
13.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述泄漏導致所述旁路管道中的壓降，從而導致止回閥(34)打開并且減小在所述液壓操縱閥(31)的所述第二側(33)處的壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及液壓系統(tǒng)，包括高壓力源(A)、能夠經(jīng)由流量控制閥(21)連接到高壓力源(A)的消耗裝置(C)、以及設置為控制流量控制閥(21)的電磁閥(22)。液壓系統(tǒng)還包括液壓操縱閥(31)，該液壓操縱閥可通過電磁閥(22)選擇性地控制以將流量控制閥(21)中的控制腔室(28)連接到高壓力源(A)或者連接到低壓力側(T)。當電磁閥(22)致動時，消耗裝置(C)在流量控制閥(21)打開之前經(jīng)由旁路管道預加壓。與此同時，高壓力源(A)設置為作用在液壓操縱閥(31)的第一和第二端(32、33)上，其中彈簧(36)設置為使液壓操縱閥(31)移位并且將控制腔室(28)連接到低壓力側(T)以打開流量控制閥(21)。
文檔編號F15B21/04GK103119307SQ201180039422
公開日2013年5月22日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權日2010年8月9日
發(fā)明者康尼·胡戈松 申請人:派克·漢尼汾制造瑞典公司