CN103573724A - 用于渐进式缸容量的液压装置的液压回路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于渐进式缸容量的液压装置的液压回路，包括蓄能器(11)、液压装置(1)、各自将所述蓄能器(11)连接到液压装置(1)的主管路(12)和次级管路(13)，主管路(12)包括节流器(14)和适合于选择性地将液压装置(1)连接到蓄能器(11)或者连接到油箱(R)的主分配器(15)，次级管路(13)包括在第一结构和第二结构之间切换的次级分配器(16)，在所述第一结构中它封闭次级管路(13)，在所述第二结构中它是导通的，所述次级分配器(16)通过相对于液压蓄能器(11)位于主分配器(15)的下游的主管路(12)内的压力来控制，使得只有当在主管路(12)中的压力达到阈值时，才产生次级分配器(16)从第一结构到第二结构的切换。

Description

用于渐进式缸容量的液压装置的液压回路
技术领域
本发明涉及液压回路，该液压回路包括动力存储装置，例如供应液压装置的蓄能器。
背景技术
在整个文本中，液压装置将指定一种可以用作电机或液压泵的装置，并且可以例如通过所述液压装置的旋转斜盘的倾斜来控制。液压装置通常包括多个布置在外壳中的活塞，并且执行与凸轮接触的双向运动。
已知的是，液压装置具有空转结构，即是说，是在其中液压装置在无流体压力的情况下操作，更具体地，在活塞不与凸轮接触处操作的结构，这样的结构例如在具有混合工作条件的发动机上是有利的。与该空转结构相对的是工作结构，在该工作结构中活塞与凸轮接触，并且液压装置利用流体压力操作。
液压传动器通常包括液压装置，该液压装置在液压传动器未受压时处于空转结构中，并且在液压传动器受压时，切换为工作结构。
这种从空转结构到工作结构的切换通过将活塞从它们对应的套管中引出来实现，使得活塞被带入与凸轮接触，或者使得它们的自由端更精确地放置为与凸轮接触。这种从空转结构到工作结构的切换通常称为耦合。
已知的是，液压回路应用蓄能器来执行恢复，因而实现动力恢复功能。
这样的回路将一个或多个蓄能器连接到液压装置，并且开发蓄能器和液压装置的组合的可观输出以提出节能的系统。
然而，液压蓄能器的使用影响液压装置的贮藏寿命。实际上，液压蓄能器立即传递它的最大压力，其效果为突然移动液压装置的活塞，并且引起对在活塞和凸轮或液压装置的板之间的接触点的实质性的磨损以及引起很大的噪音，这既在系统的使用方面产生了限制也在系统的贮藏寿命方面产生了限制。
发明内容
本发明的目的是提出一种不带有这样的缺点的系统。
为了这个目的，本发明提出的一种液压回路，其包括：
-液压蓄能器
-液压装置
-主管路和次级管路，所述主管路和次级管路各自将所述蓄能器连接到液压装置，
主管路包括节流器和主分配器，所述主分配器适合于选择性地将液压装置连接到蓄能器或连接到处于环境压力下的油箱，
次级管路包括次级分配器，所述次级分配器适合于在第一结构和第二结构之间切换，在第一结构中它封闭次级管路，而在第二结构中它是导通的，
所述次级分配器通过相对于液压蓄能器位于主分配器的下游的主管路内的压力来控制，使得只有当主管路中的压力达到阈值时，才产生次级分配器从第一结构到第二结构的切换。
作为一个变型，所述次级分配器通过返回装置保持在其第一结构，通过在主管路中的压力控制，液压控制装置抵抗返回装置，所述返回装置限定压力阈值。
根据另一个变型，所述回路具有下列的特征之一：
-主分配器和节流器串联安装，所述节流器优选相对于蓄能器位于所述主分配器的上游，或
-主分配器包括内部管道，所述内部管道的尺寸设定为便于形成节流器。
液压装置例如是具有径向活塞的液压发动机。
本发明还提出了利用液压蓄能器的液压装置供应方法，包括以下步骤：
-经由配备有节流器的主管路供应液压装置，以便设定第一压力，
-当第一压力达到阈值时，经由次级管路供应液压装置，使得蓄能器直接连接到液压装置。
作为一个变型，设定第一压力大于或等于阈值，产生对在次级管路中的分配器的控制，从在其中它封闭次级管路的结构到在其中它是导通的结构。
附图说明
通过下面仅仅说明性的和非限制性，并且必须依据所附附图来查看的描述，本发明的其他特征、目的和优点将显现出来，在所述附图中：
图1显示根据本发明的一个方面的开放式液压回路的实例，
图2显示图1中显示的实施方案的变型，
图3和4显示之前显示的实施方案的两个其他变型，
图5显示处于闭合回路中的图1中显示的回路的变型。
在所有附图中，相同的附图标记指定共同的元件。
具体实施方式
图1显示根据本发明的一个方面的开放式液压回路的一部分的实例。
在该实例中，未显示保护或蓄能器加载系统。
例如所示的回路包括液压装置1，通常具有径向活塞的液压装置既连接到处于环境压力下的油箱R，也经由主管路12和次级管路13连接到蓄能器11。
主管路12包括节流器14和主分配器15，主分配器15适合于选择性地将液压装置1连接到蓄能器11或连接到处于环境压力下的油箱R。
主分配器15包括三个孔口151，152和153，分别连接到蓄能器11、处于环境压力下的油箱R和液压装置1。主分配器15可以在两个结构之间切换：第一结构和第二结构，在第一结构中第一孔口151是封闭的，而第二孔口152和第三孔口153是连通的，并且在第二结构中第一孔口151和第三孔口153是连通的，而第二孔口152是封闭的。
因此，在分配器15的第一结构中，分配器15将液压装置1连接到处于环境压力下的油箱R，而在分配器15的第二结构中，分配器15将液压装置1连接到蓄能器11。
主分配器15通过控制装置154(通常是电动的、气动的或液压的控制装置)控制，控制装置154抵抗弹性返回装置155，弹性返回装置155默认将主分配器15保持在其第一结构。
节流器14例如是流量限制器、压力限制器、固定的或可调节的喷嘴或任何其他适合的装置。节流器14有利地相对于蓄能器11布置在主分配器15的上游，但是也可以相对于蓄能器11布置在主分配器15的下游。
次级管路13包括带有两个孔口161和162的次级分配器16，次级分配器16适合于在第一结构和第二结构之间切换，在第一结构中它的两个孔口161和162是封闭的，并且次级分配器16切断次级管路，在第二结构中它的两个孔口161和162是连通的，因此次级分配器16是导通的。
次级分配器16通过控制装置164(通常是液压控制装置)控制，控制装置164抵抗弹性返回装置165，弹性返回装置165默认将次级分配器16保持在其第一结构。控制装置164将从主管路12中获得的压力施加在相对于蓄能器11的分配器15和节流器14的下游，也就是说，控制装置164将经由主管路12施加到液压装置1的压力施加到次级分配器16。
次级分配器16的弹性返回装置165因此确定了在主管路12中的压力阈值，根据该压力阈值次级分配器16从其第一结构切换到其第二结构。
在操作时，我们考虑一种初始状态，其中液压装置1为空转结构，即是一种在其中液压装置1在没有流体压力的情况下作用，更具体地说，在活塞不与凸轮或板接触处仍然作用的结构。
当用户希望使用液压装置1时，即希望连接液压装置1以切换到工作结构时，首先致动主分配器15的控制装置154，以便设定在主管路12中的压力。蓄能器11在经由节流器14和主分配器15的主管路12中卸荷，以便因节流器14的存在而以有限的速率将流体应用到液压装置1。
第一次对液压装置1施加的压力使得活塞逐渐退出，该活塞因此支靠凸轮或相关联的板。
一旦液压装置1的活塞设定为支靠液压装置1的凸轮(如果液压装置1是加载的)，则通过蓄能器11供应到在主管路12中的液压装置1的流体在主管路12中压力升高。
在主管路12中的压力提高，直到它达到通过弹性返回装置165限定的压力的压力阈值，根据该压力阈值，次级分配器16从其第一结构切换到其第二结构。
次级分配器16从其第一到其第二结构的切换使得蓄能器11经由次级管路13连接到液压装置1，次级管路13没有节流器，并且不限制从蓄能器11到液压装置1的速率，因此以全速启动液压装置。
一旦蓄能器11的填充耗尽，或者当主分配器15的控制装置154断开时(主分配器15因此返回到其第一结构)，通过控制装置164施加到次级分配器16的控制压力将减少并下降到阈值以下，使得次级分配器16返回到其第一结构；液压装置将因此在两侧都连接到处于环境压力下的油箱R。
在这样的开放式回路的情况下，泵(未显示)通过从油箱R获取流体来填充蓄能器11。
本发明因此产生了在两个阶段中从空转结构到工作结构的切换，首先通过应用有限的注入来产生活塞的退出，这防止了碰撞、噪音和对活塞和凸轮或板的磨损，并且保持基于单个蓄能器的简单结构。
此外，在没有通过液压装置1产生的负荷的情况下，在主管路12中的压力并不升高，因此通过控制装置164施加的压力不超过使得次级分配器16切换到其第二结构的阈值。
为此，节流器14通常可以根据活塞逐步退出的计划速度来设定尺寸，这根据待提供以延伸活塞的油量，以及蓄能器的压力来确定。
液压装置11因此仅仅通过经由节流器14的低速流体供应，这限制了它的转速并且避免了磨损。
为此，通常设定节流器14的尺寸使得在次级分配器16没有切换到其第二结构，因此当次级管路保持断开时，液压装置的转速是受限的。
例如，具有径向活塞和多叶凸轮的电机的最大速度可以大约为300至500rpm(每分钟转速)。该限制值取决于液压装置的缸容量、优选的最大速度，以及蓄能器的压力。例如，对于2升每分钟的速率的限制规模，120cc的电机将达到16rpm的最大速度。
因此本发明还创建了对在空挡启动情况下旋转的装置的保护措施。
图2显示了图1所示的实施方案的变型，其中节流器被整合到主分配器中；主分配器包括设定尺寸以形成节流器14的内部管道。
还可以增加类似于图1所示的另外的节流器。
操作与参考图1所描述的操作类似，因此在这里不再详细说明。
图3和图4示出了之前所示的实施方案的其他两个变型。
在图3所示的变型中，除了通过返回装置165施加的返回力之外，次级分配器16也经由次级液压控制装置166来控制，次级液压控制装置166抵抗控制装置164。通过在主管路12中的压力控制次级分配器16的特定实施方案，当在主管路12中(主分配器15的下游)的压力已经达到主分配器15的上游的压力的给定的百分比(限定之前限定的压力的阈值)时，触发对次级分配器16的切换。
在图4所示的变型中，次级分配器16的控制装置164为电动控制装置，由此触发，以及因此的次级分配器16从其第一结构到其第二结构的切换由传感器156来控制。
传感器156构造为当在压力下它被连接时，调节控制装置164，在这种情况下，在主管路12中(主分配器15的下游)的压力达到阈值。
在图3和图4中显示了两个变型，因此存在通过由主管路12内的压力对次级分配器16的控制的两个可选择的执行。
图5显示了图1所示的回路的闭合回路变型。
很明显，也可以是基于图2所示的回路的变型。
在图示的变型中，液压装置1经由例如图1所示的回路在两侧分别连接到蓄能器11和21。
相同的编号在第一幅图之上增加一个单位。
例如所示的回路，利用液压装置1(例如之前参考图1详细说明的)的活塞从空转结构到工作结构的逐渐切换来执行动力恢复功能。
为了示出工作实例，认为蓄能器11在高压下加载，而蓄能器21在较低压下加载。
在操作中，首先，主分配器15和25的控制装置154和254被致动，其促使蓄能器11经由主管路12对液压装置的供应以使液压装置相互连接，并且避免如之前所述的碰撞和噪音，之后流体压力经由主管路23传送到蓄能器21，并且加载蓄能器21。一旦液压装置1连通，在主管路12中的压力升高，直到它达到使次级分配器16从其第一结构切换到其第二结构的压力的压力阈值。
蓄能器11此时经由没有节流器的次级管路13直接连接到液压装置1，并且直接将蓄能器11的压力供应给液压装置1。
因此，之后在主管路22中的压力将升高，当在主管路22中的压力达到阈值时，这也将引起次级分配器26的切换，并且使得通过液压装置1排开的流体在不受因节流器24而产生的限制的情况下加载蓄能器21。
如图5所示的系统是可逆的；一旦蓄能器11卸载而蓄能器21加载，系统可以通过卸载蓄能器21和加载蓄能器11而在反方向上触发。
如图5所示的系统还包括可选择的交叉-平行分配器20，用于产生在相同方向上仍然作用的传动器。
分配器20具有两个孔口201和202，孔口201和202分别连接到与蓄能器11和21连接的回路，以及连接到液压装置1的两个孔口203和204。在抵抗弹性返回装置205的控制装置206的作用下，分配器20可以在两个结构之间切换。
-第一结构，其中第一孔口201连接到第三孔口203，而第二孔口202连接到第四孔口204，以及
-第二结构，其中第一孔口201连接到第四孔口204，而第二孔口202连接到第三孔口203。
因此，分配器20逆转在液压装置的孔口与蓄能器11及21之间经由它们各自的回路的连接。
因此，一旦蓄能器11卸载，分配器20可以改变结构，使得当卸载蓄能器21时，液压装置1仍然在相同的方向上被驱动。在没有这样的分配器20的情况下，这样的系统例如可以应用于切换机构。
图中所示的蓄能器11和21通常适用于容纳在250至400巴之间的加压流体。
次级分配器16和26从其第一结构到其第二结构的压力阈值切换值通常在10至20巴之间，例如等于10巴或20巴。
例如图示的本发明具有若干优点，尤其是能够保护液压装置并且防止其从空转结构切换到工作结构过程中很大的噪音，还能够通过限制其转速来保护空载启动情况下的液压装置。
本发明尤其可以应用于利用蓄能器的能量恢复系统，并且用于可靠地且无磨损地执行电机的大功率和快速启动的流体静力启动器。

Claims (7)

1.一种液压回路，包括：
-液压蓄能器(11，21)；
-液压装置(1)；
其特征在于，所述液压回路进一步包括主管路(12，22)和次级管路(13，23)，所述主管路(12，22)和所述次级管路(13，23)各自将所述蓄能器(11，21)连接到所述液压装置(1)，
主管路(12，22)包括节流器(14，24)和主分配器(15，25)，所述主分配器(15，25)适合于选择性地将所述液压装置(1)连接到所述蓄能器(11，21)或者连接到处于环境压力下的油箱(R)，
次级管路(13，23)包括次级分配器(16，26)，所述次级分配器(16，26)适合于在第一结构和第二结构之间切换，在所述第一结构中所述次级分配器(16，26)封闭所述次级管路(13，23)，以及在所述第二结构中所述次级分配器(16，26)是导通的，
所述次级分配器(16，26)通过相对于所述液压蓄能器(11，21)位于所述主分配器(15，25)的下游的主管路(12，22)内的压力控制，使得只有当在所述主管路(12，22)中的压力达到阈值时，才产生所述次级分配器(16，26)从所述第一结构到所述第二结构的切换。
2.根据权利要求1所述的液压回路，其中所述次级分配器(16，26)通过返回装置(165，265)保持在其第一结构，通过在所述主管路(12，22)中的压力控制，液压控制装置(164，264)抵抗返回装置(165，265)，所述返回装置(165，265)限定所述压力阈值。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的液压回路，其中所述主分配器(15，25)和所述节流器(14，24)串联安装，所述节流器(14，24)相对于所述液压蓄能器(11，21)位于所述主分配器(15，25)的上游。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的液压回路，其中所述主分配器(15，25)包括内部管道，所述内部管道的尺寸设定为便于形成所述节流器(14，24)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的液压回路，其中所述液压装置(1)为具有径向活塞的液压发动机。
6.一种利用液压蓄能器(11，21)供应液压装置(1)的方法，包括以下步骤：
-经由配备有节流器(14，24)的主管路(12，22)供应所述液压装置(1)，以便设定第一压力，
-当第一压力达到阈值时，经由次级管路(13，23)供应所述液压装置(1)，使得所述蓄能器(11，21)直接连接到所述液压装置(1)。
7.根据权利要求6所述的利用液压蓄能器(11，21)供应液压装置(1)的方法，其中设定所述第一压力为大于或等于阈值的值，产生对在所述次级管路(13，23)中的次级分配器(16，26)的控制，从在其中所述次级分配器(16，26)封闭所述次级管路(13，23)的结构切换为在其中所述次级分配器(16，26)是导通的结构。
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