CN103216474A - 具有多个排量的液压传动回路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液压传动回路（10），其包括三个或四个液压初级马达（12，14，16），每个初级马达具有第一辅助罩和第二辅助罩（12A，14A，12B，14B，16B）。回路包括四个分配阀（32，34，36，38；3x），各自的出口通道可选择性地连接到用于向回路供应流体和从回路排放流体的两个主导管。第一阀和第二阀的出口通道连接到第一辅助罩（12A，14A，16A，18A）中的至少一个；第三阀和第四阀的出口通道连接到第二辅助罩（12B，14B，16B，18B）中的至少一个。初级马达中的每一个均具有连接到第一阀或第二阀中的单个阀的第一辅助罩以及连接到第三阀或第四阀中的单个阀的第二辅助罩。由此分别连接到所述初级马达的多对阀都是两两不同的。

Description

具有多个排量的液压传动回路

技术领域

本发明涉及液压传动回路，其包括：

-两个主导管，用于分别供应流体和排放流体；

-三个或四个为同一驱动器而联合的液压初级马达（elementary motor）；

-这些初级马达中的每一个均具有用于流体供应的第一辅助罩和用于流体排放的第二辅助罩；

当这些马达经由它们各自的第一辅助罩被供给时，这些马达沿相同方向传递输出转矩；

-第一分配阀、第二分配阀、第三分配阀和第四分配阀；

这些分配阀中的每一个均具有一出口通道和两个入口通道，并能够选择性地将出口通道与所述入口通道中的任一个连接；

所述分配阀的所述两个入口通道分别连接到所述两个主导管。

另外，在该回路中，第一阀和第二阀的出口通道都连接到初级马达的至少一个第一辅助罩。

这里，“液压初级马达”意思是液压马达或者液压马达的子马达，该子马达是液压马达的一部分，在被单独供应时，该子马达能够向马达的输出构件提供（非零的）驱动转矩，并且这与该输出构件相对于马达的固定结构的角位置无关。优选地，由子马达传递的转矩基本上独立于马达的输出构件相对于马达的固定结构的角位置。由此得出结论，当被单独供应时，子马达能够提供的功与整个马达所提供的功相同，但是子马达的转速和转矩与整个马达的转速和转矩不同，子马达的功率与整个马达的功率不同。本发明具体涉及包括具有径向活塞的液压初级马达类型的回路。这些初级马达尤其包括在汽缸中滑动的活塞，多个汽缸围绕马达的旋转轴线沿径向定位。

例如，本发明针对的液压传动回路可用于驱动平移机器，或者驱动机器所负荷的工具。于是，初级马达可以是例如用于驱动机器的不同轮的不同马达。

从本发明的意义而言，为同一驱动器而联合的两个初级马达是通过机械装置（例如轴、带、齿轮）连接的两个初级马达，它们或者还作用在同一元件上以在后者（该元件）上或相对于后者产生相同效果。例如，两个初级马达驱动车辆的两个不同的轮，因此共同作用在相同的地面上，以使车辆前进，回路是其一部分。

背景技术

如导言中定义的回路被以申请人署名的国际申请PCT/FR2009/052719公开。

然而，该国际申请所提出的回路仅能通过有限数量的不同排量（capacity）来操作，即在此情况下，六个正排量和六个负排量（这里，参照流体循环的预定方向，“正”排量或“负”排量的意思是流体分别沿预定方向或与预定方向相反的方向循环的排量。

目前，如所述国际申请所述，需要一种液压回路，该液压回路具有大量不同排量，由此具有允许速度和驱动转矩变化的极大的操作灵活性，以便根据环境调整机器的操作。

发明内容

因此，本发明的第一目的是提出一种导言部分所述类型的液压传动回路，并通过可以借助多个排量来操作而在使用上受益于高灵活性。

该目的通过以下方式实现，在回路中：

-所述第三阀和第四阀的出口通道连接到初级马达的所述第二辅助罩的至少一个；

-初级马达中的每一个均专门连接到一对阀，该对阀由来自连接到相关马达的第一辅助罩的第一分配阀和第二分配阀中的阀以及来自连接到相关马达的第二辅助罩的第三分配阀或第四分配阀中的阀组成；而且

-与不同的初级马达关联的多对阀都是两两不同的（distinct two bytwo）。

因此，在该回路中，无法识别两个不同的初级马达，第一辅助罩都被连接到同一分配阀（因此构成共用的供应阀），第二辅助罩一起都连接到同一分配阀（因此构成共用的排放阀）。

通过根据本发明的回路的布局，该回路具有很多排量，因为不同的初级马达可由处于不同操作模式的、具有七个不同的正排量和七个不同的负排量的四个阀来操作。

在第一实施例中，回路包括三个初级马达。第一分配阀、第二分配阀、第三分配阀和第四分配阀的出口通道于是分别连接到：

-第一初级马达和第二初级马达的第一辅助罩；

-第三初级马达的第一辅助罩；

-第一初级马达的第二辅助罩；

-第二初级马达和第三初级马达的第二辅助罩。

在该实施例中，液压回路可根据以下激励表（activation table）来操作：

在该表中，马达的凹槽标记为G1到G4。初级马达M1、M2和M3还分别具有相同或不同的排量，Cyl1、Cyl2和Cyl3。

因此看到，由此形成的回路具有七个正排量和七个负排量（另外假设三个初级马达M1、M2和M3的排量不同，而且两个最小排量的和不等于最大排量）。

考虑到各个排量Cyl1、Cyl2和Cyl3有所减小，七个正排量分别是Cyl1、Cyl2、Cyl3、Cyl1+Cyl2、Cyl1-Cyl3、Cyl2+Cyl3和Cyl1+Cyl2+Cyl3。

因此，具有排量相减构造Cyl1-Cyl3。在该排量中，流体在马达中以一环路局部地循环，而不经过液压回路的剩余部分。

根据本发明的回路也可包括四个初级马达而非三个。头三个初级马达连接到分配阀的方式于是与包括三个初级马达的先前回路的方式相同。此外，第四个初级马达按以下方式连接：

-第四初级马达的第一辅助罩连接到第二阀的出口；以及

-第四初级马达的第二辅助罩连接到第三阀的出口。

由此形成的回路也具有七个正排量和七个负排量（另外假设四个初级马达M1、M2、M3和M4的排量不同，而且两个排量的和不等于其它排量的和）。

分配阀所提供的使不同的初级马达的辅助罩与主导管中的任一个连通的可能性允许按以下四种操作模式中的一种来利用初级马达：

-高压被动模式，使两个罩处于较高压力的主导管的压力（为简化起见，这将被称为“泵的高压”）；

-低压被动模式，使两个罩处于较低压力的主导管的压力（为简化起见，这将被称为“泵的低压”）；

-驱动模式，使两个罩分别处于泵的高压和低压，而且所传递的转矩是沿回路所属于的机器期望的驱动方向的驱动转矩；

-对抗模式，使两个罩分别处于泵的高压和低压，而且所传递的转矩是沿回路所属于的机器期望的驱动方向的反方向施加的转矩。

最后，应明确，初级马达中的每一个均包括固定结构和输出构件，而且初级马达在被单独供给时能够为该输出构件提供非零的驱动转矩，而不管后者相对于初级马达的固定结构的角位置。由此得出结论，初级马达不能布置在包含活塞的单个汽缸的周围，而是相对于凸轮（活塞将沿径向作用于该凸轮）可旋转地安装。这样布置的组件在不管其角位置的情况下将无法有效地传递非零的驱动转矩。

优选地，根据本发明的回路的初级马达是等速马达（等速马达是当流体供给流速恒定时、马达的旋转部（缸体或凸轮）的转速也基本上恒定的马达）。

有利地，这些初级马达可以是同一液压马达的一部分，并集成到后者的壳体中。

马达中的孔径比（或者引申地说，在包括为同一驱动器而联合的多个液压马达的液压回路中）表示排量与马达（或回路）的最大排量之比。该比率越大，越有必要引入含中间排量的级别（stages）。离散级别的数量越大，越接近达到连续变化的排量。

有利地，根据本发明的回路具有高孔径比。对于具有三个初级马达的马达而言，最小的孔径比实际上是三（通过相同的排量获得）。

可以选择初级马达的各个排量，以便使回路的全部不同排量的分级最优化。

通常，回路被设计成使得其具有高的最大孔径比和良好分配或分级的全部排量。其它尺寸标准可被考虑在内，例如不同的初级马达之间的最大尺寸差等。

在一实施例中，非零的排量构成基本几何序列，特别是当回路包括确保初级马达的供应的旋转斜盘泵（swash plate pump）时。实际上，在从一排量变化到较低排量时，泵的排量必须被类似瞬间地调整到这些马达的减小排量。如果排量的分配是几何的，那么有利地，在排量减小的情况下，旋转斜盘总是按相同比率减小排量。

例如，在一实施例中，三个初级马达具有非零的排量Cyl1、Cyl2和Cyl3，使得：

(12/13)×Cyl1=Cyl2=(11/12)×Cyl3

有利地，初级马达的排量之间的这些比率允许马达被制成具有六个最大孔和构成基本几何序列的排量分级。由于最小排量（Cyl1-Cyl3）是满排量的六分之一，所以孔径比实际上是六。而且，排量的分配接近几何序列。

在一实施例中，回路还包括能够储存由初级马达传输的机械能、并能够使该能量返回初级马达的流体积聚器。在这种回路中，非零的排量优选构成基本算术序列。实际上，通过该特征，不同排量的规则分级有利地可以在独立于流体积聚器的压力的情况下精调施加到轮（或施加到由初级马达驱动的构件）的转矩。

基本几何序列或基本算术序列分别意味着其中两个连续项（term）之比或两个连续项之差分别不超过20%（即，对于几何序列而言，最大比率不超过1.2×最小比率；而对于算术序列而言，最大差不超过1.2×最小差）的序列。

附图说明

在阅读以下作为非限制性示例示出的实施例的详细描述后，本发明将更好理解，其优点将变得更明显。该描述参照附图，其中：

图1是仅包括三个初级马达的本发明的实施例中的液压传动回路的示意图；

图2是包括三个子马达的马达的纵向剖视图，该马达构成根据本发明的回路；

图3是沿截面A-A的图2所示的马达的缸体的轴向剖视图；

图4是构成能量回收回路的根据本发明的液压传动回路的示意图；

图5是包括四个初级马达的本发明的第二实施例的液压传动回路的示意图。

具体实施方式

应注意，除非另外提及，所示回路可包括未示出但非常普遍的其它元件和液压回路中公知的元件，例如升压泵、防过压设备等。

现在将参照图1描述根据本发明的液压传动回路。

该回路10包括三个初级马达M12、M14、M16。这三个初级马达在相同的输出轴18上传递它们各自的转矩。每个初级马达包括用于供应流体的第一辅助罩（罩12A、14A、16A）和用于排放流体的第二辅助罩（罩12B、14B、16B）。如稍后将说明的，这些罩的一部分可以由若干初级马达共用。

回路10还包括液压泵20和连接到液压泵20的两个主孔口的两个主导管26、28，两个主导管26、28被设置为用于将流体供应到回路10的不同初级马达以及从回路10的不同初级马达排放流体。

回路10还包括将流体从主导管26、28分配到初级马达M12、M14和M16的流体分配器30。

流体分配器30包括四个分配阀32、34、36和38。这四个阀是用液压控制的阀，彼此相同。它们被统称为阀“3x”。

这些阀中的每一个均包括出口通道A和两个入口通道B、C。当阀处于第一位置I时，出口通道A连接到入口通道B，并当阀处于第二位置II时，出口通道A连接到入口通道C。

阀3x的通道B都连接到第一主导管26；通道C都连接到第二主导管28。

阀3x的通道C分别连接到：

-第一初级马达M12和第二初级马达M14的第一辅助罩12A、14A；

-第三初级马达M16的第一辅助罩16A；

-第一初级马达M12的第二辅助罩12B；

-第二初级马达M14和第三次级马达M16的第二辅助罩14B、16B。

因此，第一马达12连接到分配阀32、36，构成第一对与马达12关联的阀；马达14按相同方式与阀32、38相关联；马达16与阀34、36相关联。可以看到，之前提及的这三对阀都是两两不同的。

阀3x中的每一个均包括可移动的阀芯，所述阀芯具有两个稳定位置。阀芯的位置由阀的受控室的压力控制。阀3x的控制室中的压力由液压传动回路10的控制系统（图中未示）驱动。该控制系统可包括电控单元，其经由电磁阀在阀3x的不同控制室中加压。

根据阀3x所处的位置，可以看到，回路10可根据七个正排量和七个负排量来操作，如之前所示。

参照图2和图3，将描述回路10的实施例。在该实施例中，回路10总体包括马达10（该马达10包含分配器30和阀3x）以及初级马达M12、M14和M16。泵20可以是任何公知类型的液压泵，且未示出。

液压马达100包括：

-壳体102，由通过螺钉（图中未示）组装的四个部分102A、102B、102C和102D构成；

-输出轴104，借助圆锥滚柱轴承106相对于壳体102围绕几何轴线X可旋转地安装，并设有花键108，所述花键108位于输出轴的被容纳在壳体102内的端部上；

-缸体110，设有内花键112，所述内花键112与输出轴104的花键108配合，以便使这两部分互助地旋转，该缸体110被容纳在壳体102内并包括九个径向定位、按角度以规定间隔隔开的汽缸114；

-多个活塞116，可滑动地安装在汽缸114中，每个汽缸有一个活塞，每个活塞均设置在对应的汽缸以外的端部，具有旋转滚子118，所述旋转滚子118可支承在壳体的部分102B的波状内表面上，该波状内表面与具有六个叶片的凸轮120相似；

-先前提到的流体分配器30，特别包括端口板122，该端口板122包括平坦面124，其垂直于轴线X并支承在缸体110设有的平坦面126上，平坦面126也垂直于轴线X；借助销128，使端口板122与壳体的部分102C、并由此与凸轮120互助地旋转，并且端口板122在其径向外部表面上包括与轴线X同轴的四个凹槽G1、G2、G3和G4。

-多个汽缸导管130，每个汽缸有一个汽缸导管，将由汽缸114和对应的活塞116所界定的室132连接到缸体110的平坦面126，多个汽缸导管穿过规定间隔开的汽缸孔口而通入该平坦面126中，同时多个汽缸导管集中在与轴线X同轴的圆134上；

-分配导管136，布置在端口板122中，并在端口板122的平坦面124中，两个孔口也集中在圆134上，分配导管136的数量为十二，即凸轮的每个叶片斜面均有一个导管，要么上升要么下降；每个分配导管136连接到凹槽G1到G4中的一者，使得每个汽缸导管130在马达旋转期间均被引导成相继地与分配导管136连通，而分配导管本身被连接到马达的不同凹槽G1、G2、G3、G4；

-两个凹槽F1、F2，与马达的轴线X同轴，布置在壳体102C中；凹槽F1通过连接器138与第一主导管26连通，凹槽F2通过连接器140与第二主导管28连通。

分配器30还包括先前提到的四个分配阀3x。这些阀3x被集成到包围端口板122的壳体部102C中。

这些阀3x彼此相同；为此，将仅描述阀32（图2）。

阀32包括：

-腔孔142，布置在壳体的部分102C中并沿轴线X在壳体的部分102C的任一侧开口；

-滑动阀芯144，用于选择排量，其安装在腔孔142中；

-阀芯144的控制室146，布置在位于壳体102D的面向腔孔142的一侧表面上的腔孔中，室146接纳阀芯144的端部并还通过控制导管148连接到外部导管（图中未示）；

-三个凹槽A1、A2、A3，布置在壳体的部分102C中，与腔孔142同轴。凹槽A1、A3分别通过连接导管150、152连接到凹槽F1、F2（并由此连接到主导管26、28）。

-螺旋弹簧154，在腔孔142的放大部围绕阀芯144卷绕；该弹簧的一端支承所述放大部的底部，另一端在阀芯144的端部被簧环阻挡；弹簧154对控制室146内的流体压力有对抗作用。

此外，阀3x的中间凹槽A2分别连接到凹槽G1、G2、G3、G4。

因此，阀3x按以下方式操作：阀芯144包括根据位置由阀芯所采用的宽槽156，其导致中间凹槽A2与阀3x的端槽A1、A3中的任一个连通。因此，在第一位置（图2，阀芯144在左边），阀芯144的凹槽156连接凹槽A1、A2并由此连接凹槽F1、G1。在第二位置（阀芯144在右边），凹槽156连接凹槽A2、A3并由此连接凹槽F2、G1。

由此得出结论，经由阀3x各自的液压控制室146，通过控制阀3x的位置，可以使凹槽G1到G4中的每一个选择性地连接凹槽F1、F2中的任一个，并由此连接主导管26、28中的任一个。

现在将说明先前所示的马达100内的马达M12、M14和M16的布局。

凸轮120的六个叶片构成三组，每组有两个相对的叶片，其分别界定马达M12、M14和M16（图3）。不同的马达M12、M14和M16的流体供应和排放经由端口板122中布置的十二个分配导管136来实现。每个初级马达包括四个分配导管136。图4示出这些导管在每个凹槽的分配，其中每个分配导管以附图标记“136”后跟所连接的凹槽的数字来标识。可以看到，凹槽2、3被各自仅联结到两个导管1362、1363，同时凹槽1、4被各自联结到四个导管1361、1364。

分配导管136的该布局对应图1的框图。应注意，初级马达的辅助罩彼此并没有不同，只是对应凹槽G1到G4：凹槽G1对应罩12A和14A，凹槽G2对应罩16A，凹槽G3对应罩12B，凹槽G4对应罩14B和16B。

图2和图3所示的马达100可按先前示出的七个正排量和七个负排量来操作。所使用的排量取决于四个阀3x的不同阀芯144所采取的位置。该位置取决于施加在不同控制室146的控制导管148中的控制压力。

图4示出图1至图3展示的本发明的第一实施例的替代方案的回路200。该回路200包括本身公知的使用气压的两个流体积聚器220、222。这些流体积聚器分别构成高压流体源（积聚器220）和低压的流体储槽或容器（积聚器222）。

除了流体储存/供应部件以外，回路200的其它部件与回路10的对应部件相同，因此采用相同的附图标记。

积聚器220连接到第一主导管26，并允许将加压流体注入到第一主导管26。从初级马达排放的流体经由导管28返回低压积聚器222。

回路200因此构成能量回收系统，其能够储存由轴18提供的机械能，然后将其返回该相同的轴。回路200的大量的不同排量使得该回路作为能量回收系统使用时具有极大的操作灵活性。

图5示出显示本发明的第二实施例的传输回路300。实际上，除三个初级马达12、14和16以外，回路300还包括第四初级马达18。该初级马达18具有连接到第二阀34的出口通道A的第一辅助罩18A和连接到第四阀38的出口通道A的第二辅助罩18B。

第四初级马达18的存在使得可以获得与具有三个初级马达的回路不同的排量。这样使得回路300相对于具有三个初级马达的回路而言可以具有其它排量比。这还使得回路300的排量应构成或至少更接近与具有三个初级马达的回路不同的几何或算术序列。

最后，从技术的角度而言，回路300可制成类似图2和图3的马达，但包括八个凸轮叶片和十二个活塞。

Claims (9)

1.一种液压传动回路（10），包括：

两个主导管（26，28），分别用于供应流体和排放流体；

三个或四个为同一驱动器而联合的液压的初级马达（12，14，16，18）；

所述初级马达中的每一个均具有用于供应流体的第一辅助罩（12A，14A，16A，18A）和用于排放流体的第二辅助罩（12B，14B，16B，18B）；

当所述马达经由它们各自的第一辅助罩被供给时，所述马达沿相同方向传递输出转矩；

第一分配阀、第二分配阀、第三分配阀和第四分配阀（32，34，36，38；3x）；

所述分配阀中的每一个均具有一出口通道（A）和两个入口通道（B，C），并能够选择性地将所述出口通道与所述入口通道中的任一个连接；

所述分配阀的所述两个入口通道被分别连接到所述两个主导管；

所述第一分配阀和第二分配阀的所述出口通道被连接到所述初级马达的所述第一辅助罩（12A，14A，16A，18A）中的至少一个；

所述回路的特征在于：

所述第三分配阀和第四分配阀的所述出口通道被连接到所述初级马达的所述第二辅助罩（12B，14B，16B，18B）中的至少一个；

所述初级马达中的每一个均专门连接到一对阀，该对阀由来自连接到相关马达的第一辅助罩的第一分配阀和第二分配阀中的阀以及来自连接到相关马达的第二辅助罩的第三分配阀或第四分配阀中的阀组成；

与不同的初级马达关联的多对阀都是两两不同的。

2.根据权利要求1所述的回路，确切地包括三个初级马达（12，14，16），其中所述第一分配阀、第二分配阀、第三分配阀和第四分配阀的所述出口通道分别连接到：

第一初级马达和第二初级马达的所述第一辅助罩；

第三初级马达的所述第一辅助罩；

第一初级马达的所述第二辅助罩；

第二初级马达和第三初级马达的所述第二辅助罩。

3.根据权利要求1所述的回路，确切地包括四个初级马达（12，14，16，18），其中所述第一分配阀、第二分配阀、第三分配阀和第四分配阀的所述出口通道分别连接到：

第一初级马达和第二初级马达的所述第一辅助罩；

第三初级马达和第四初级马达的所述第一辅助罩；

第一初级马达和第四初级马达的所述第二辅助罩；

第二初级马达和第三初级马达的所述第二辅助罩。

4.根据权利要求1所述的回路，其中所述初级马达是等速马达。

5.根据权利要求1所述的回路，其中所述初级马达的排量不同。

6.根据权利要求1所述的回路，其中非零的多个排量构成基本几何序列，特别是当所述回路包括确保所述初级马达的供应的旋转斜盘泵时。

7.根据权利要求1至6所述的回路（200），还包括流体积聚器（220），所述流体积聚器能够储存由所述初级马达传输的机械能并能够使所述机械能返回所述初级马达。

8.根据权利要求7所述的回路，其中非零的多个排量构成基本算术序列。

9.如权利要求1至6中任一项所述的回路，其中所述初级马达都是同一液压马达的一部分，并都被集成到所述液压马达的壳体。

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