CN104254694B - 带有浮动功能的电液系统 - Google Patents

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Abstract

一种控制液压缸的浮动功能的方法，所述液压缸包括第一侧和第二侧，所述方法包括：将所述液压缸的所述第二侧连接到储液槽；将所述液压缸的所述第一侧连接到泵的出口和所述储液槽；以及从泵提供小于所述泵在负载条件下提供的量的流量。设置具有泵口、储液槽口、第一缸口和第二缸口的三位定向控制阀，以实现该方法的方案。

Description

带有浮动功能的电液系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年1月5日提交的美国临时申请No.61/583,356的权益，其内容通过引用合并于此。
技术领域
本申请一般性地涉及液压系统，尤其涉及采用被配置成提供液压缸的浮动功能的定向控制阀和排放阀的电液系统。
背景技术
在使用挖掘机或类似车辆进行工作的情况下，浮动阀的首要目标是在起重臂下移过程中，要通过使起重臂油缸的孔腔室侧和杆腔室侧的流路互相流通将液压流体返回到液压槽。在现有技术中，浮动功能通常通过具有特别的阀芯(spool)的定向控制阀实现，该特别的阀芯具有阻挡泵供给并且将两个缸口均与储液槽连接的“第四位置”。
发明内容
本文描述的是实现液压致动器的浮动功能的方案，利用了与电动排量控制泵有关的优点(在液压系统中使用这样的泵在响应、稳定性、效率和产量方面带来优势)。这样，在泵输送的有限的流量通过单独的排放阀被排放到槽的同时，液压缸的两侧都连接到槽(缸功能是“浮动”)。因此，可以避免使用不必要的更复杂的四位阀。电子控制可变容量泵的采用允许使用更简单的阀组件并在浮动功能过程中具有更有效率的泵操作。
根据本发明的一个方案，一种控制液压缸的浮动功能的方法，所述液压缸具有第一侧和第二侧，所述方法包括：将所述液压缸的所述第二侧连接到储液槽；将所述液压缸的所述第一侧连接到泵的出口和所述储液槽；以及从泵提供小于所述泵在负载条件下提供的量的流量。
可选择地，将所述液压缸的所述第一侧与所述储液槽连接包括：打开所述液压缸的所述第一侧与所述储液槽之间的排放阀。
可选择地，将所述液压缸的所述第二侧连接到所述储液槽以及将所述液压缸的所述第一侧连接到所述泵的所述出口包括：致动定向控制阀，所述定向控制阀连接到所述液压缸的所述第一侧、连接到所述液压缸的所述第二侧、连接到所述储液槽并且连接到所述泵的所述出口。
可选择地，从泵提供小于所述泵在负载条件下提供的量的流量包括：减小可变容量泵的容量。
可选择地，所述可变容量泵是电动排量控制泵。
根据本发明的另一个方案，一种液压阀组件，包括：定向控制阀，具有泵口、储液槽口、第一缸口和第二缸口；以及排放阀，具有限定关闭流路的第一位置以及限定所述排放阀的第一缸口与所述排放阀的储液槽口之间的打开流路的第二位置。所述定向控制阀具有第一位置，该第一位置限定所述泵口与所述第二缸口之间的打开流路以及所述第一缸口与所述储液槽口之间的打开流路。所述定向控制阀具有第二位置，该第二位置限定所述泵口与所述第一缸口之间的打开流路以及所述第二缸口与所述储液槽口之间的打开流路。
可选择地，所述的液压阀组件包括：悬挂控制(ride control)阀，所述悬挂控制阀具有限定关闭流路的第一位置和限定从所述悬挂控制阀的缸口至所述悬挂控制阀的蓄能器口的打开流路的第二位置。
可选择地，所述的液压阀组件包括：电动排量控制泵，与所述泵口流通耦接。
可选择地，所述的液压阀组件包括：电子控制单元，所述电子控制单元被配置成控制所述定向控制阀向第二位置移动，并且控制所述排放阀向第二位置移动以启动所述液压阀组件的浮动功能。
可选择地，当启动所述液压阀组件的浮动功能时，所述电子控制单元被配置成控制可变容量泵以提供小于泵在负载条件下所提供的量的流量。
可选择地，所述定向控制阀是三位阀。
根据本发明的另一个方案，一种系统包括：储液槽；压力缸；可变容量泵；定向控制阀，所述定向控制阀包括：第一位置，将所述泵连接到所述压力缸的第一侧，并且将所述压力缸的第二侧连接到所述储液槽，第二位置，将所述泵连接到所述压力缸的第二侧，并且将所述压力缸的第一侧连接到所述储液槽，以及第三位置，阻挡流体流入和流出所述压力缸；排放阀，当所述排放阀被打开时，当所述定向控制阀在所述第二位置时，所述排放阀将所述泵和所述压力缸的所述第二侧连接到所述储液槽；以及电子控制单元，被配置成控制所述定向控制阀的位置、所述排放阀的致动和所述泵的排量。
可选择地，所述系统包括：与所述压力缸的所述第一侧连接的蓄能器和位于所述蓄能器与所述压力缸的所述第一侧之间的悬挂控制阀，其中所述电子控制单元被配置成当所述定向控制阀在所述第三位置时打开所述悬挂控制阀。
可选择地，所述定向控制阀被限制为三个操作位置。
可选择地，所述可变容量泵包括电动排量控制器。
可选择地，由所述电子控制单元电激活多个电磁线圈来控制所述定向控制阀的位置、所述排放阀的致动以及所述泵的排量。
下文中参考附图更加详细地描述本发明的前述特征和其它特征。
附图说明
图1是能够实现浮动功能的液压系统布局的示例性示意图；
图2是图1的液压系统的操作的示例性示意图，示出该系统处于浮动功能配置中；
图3是能够实现浮动功能并且包括悬挂控制器的液压系统的另一示例性示意图；以及
图4是对能够实现浮动功能的流体系统进行控制的示例性方法。
具体实施方式
参考图1，示意性地示出了示例性液压阀系统10。系统10包括储液槽15、泵20、液压缸25、定向阀30、排放阀35、电子控制单元(ECU)40和电动排量(displacement)控制器45。
泵20可以是可变容量的液压泵，其中排量可以被电动排量控制器45电动控制(例如使用电磁线圈)。
例如，定向控制阀30可以被成比例地并且被电磁线圈操作(阀芯的位置与输入电流或电压成比例)。定向控制阀30可以与泵20的出口、储液槽15以及液压缸25的第一和第二口(孔侧和杆侧)连接。定向控制阀30可以具有用于连接到泵20的泵口、用于连接到储液槽15的储液槽口、用于连接到缸25的第一侧(例如，杆侧)25B的第一(例如，杆侧)缸口以及用于连接到缸25的第二侧(例如，孔测)25A的第二(例如，杆侧)(缸的各侧可以取决于示例系统的具体构造而对换)。示例性的定向控制阀30是三位阀。
定向控制阀30可以具有限定泵口与孔侧缸口之间的打开流路以及杆侧缸口与储液槽口之间的打开流路的第一位置。
定向控制阀30还可以具有限定泵口与杆侧缸口之间的打开流路，以及孔侧缸口与储液槽口之间的打开流路的第二位置。
进一步地，定向控制阀还可以具有限定关闭流路的第三位置(例如，中位)，防止流体流到定向控制阀的任一口或从定向控制阀的任一口流出。
排放阀35可以被电磁线圈控制并且被示出为布置在液压杆25与储液槽15之间的二位阀(开/关)。第一位置限定关闭流路并且第二位置限定排放阀的杆侧缸口与排放阀的储液槽口之间的打开流路。
例如，ECU 40可以从用户控制器(诸如一个或多个控制杆)接收输入信号。可选择地或附加地，ECU 40可以包括不需用户输入而产生命令信号的自动程序。基于输入和/或所产生的命令信号，ECU 40可以提供输出信号以控制排放阀35、定向控制阀30、电动排量控制器45以及其他连接器件的电磁线圈。
图2示出具有被配置成能够实现系统的“浮动”功能的阀的系统10。电子控制单元被配置成控制定向控制阀30以移动到其第二位置并且控制排放阀35移动到其第二位置。特别地，ECU 40命令定向阀30将缸的孔侧25A连接到储液槽15并且将杆侧25B连接到泵20的出口。ECU 40命令排放阀35将杆侧25B连接到储液槽15。ECU 40还命令泵20输送比“断电(power down)”或其它操作更少的流量。因此，由泵输送的经限制的流量通过排放阀排放到槽中的同时，液压缸的两侧都连接到槽(缸的功能是“浮动”)。
现在参考图3，示意性地示出了另一示例液压系统100。系统100基本与上述液压系统10相同，并且因此加上100的相同的附图标记用于表示对应于该液压系统中类似结构的结构。另外，除了下面指出的之外，液压系统10的前述描述同样适用于液压系统100。此外，通过阅读和理解说明书将理解应用时液压系统的多个方案可以互相替代或者互相结合。
系统100包括浮动功能(如上所述)之外的额外特征：悬挂控制(ride control)功能。系统100还包括连接到缸125的孔侧125A的液压蓄能器150、位于缸的孔侧125A与蓄能器150之间的悬挂控制阀155。悬挂控制阀155具有限定关闭流路的第一位置和限定从悬挂控制阀155的孔侧缸口至悬挂控制阀155的蓄能器口的打开流路的第二位置。如上所述，排放阀135位于缸125的杆侧125B与储液槽115之间。通过将定向阀130留在中位(关闭)位置并且打开悬挂控制阀155和排放阀135来启动悬挂控制功能。
图4描述了示出控制压力缸的浮动功能的方法200的流程图，该压力缸具有杆侧和孔侧。例如，可以通过上面讨论的电子控制单元40、140执行方法200。
在块210处，缸的孔侧25A、125A连接到储液槽15、115。块210具体地可以包括致动连接在缸的孔侧与储液槽之间的定向控制阀。
在块220处，缸的杆侧连接到泵的出口并连接到储液槽。块220具体地可以包括打开缸的杆侧与储液槽之间的排放阀，并且打开缸的杆侧与泵之间的定向控制阀。
在块230处，从泵提供一流量，该流量小于由泵在负载条件下提供的量。块230具体地可以包括减小可变容量泵的容量。可变容量泵可以是电动排量控制泵。
尽管示出的方法示出了执行功能逻辑块的具体顺序，但是执行块的顺序可以相对于所示出的顺序而改变和/或在驱动状态中或以面向对象的方式来。并且，被示出为连续的两个或多个块可以同时被执行或者部分同时被执行。还可以省略某些块。进一步地，尽管某些块已被描述为被系统的具体功能部件执行或实施，但是这些块不必须被这些部件实施，或者可以被一个或多个其它部件实施。可以理解的是所有这样的变化均落入被发明的范围之内。
方法200的任何块可以被实现为一组可执行的指令(例如，在本领域中是指代码、程序或软件)，这些指令分别驻留在ECU 40、140和/或电动排量控制器45、145中并且分别被ECU 40、140和/或电动排量控制器45、145执行。方法200可以是存储在相应的非临时性计算机可读介质中的一个或多个程序，非临时性计算机可读介质诸如为一个或多个存储器器件(例如，电子存储器、磁存储器或光存储器)。
由于系统中已存在排放阀(例如在具有悬挂控制功能的系统中)，所以本文描述的示例性实施例能够实现浮动功能(如图2所示)而不向系统增加任何具体的部件(诸如四位定向控制阀)。因此，定向控制阀能够保留传统的三位四通阀，不需要第四位置的浮动。通常这种第四位置给系统带来额外成本并使系统复杂化。
虽然已经参照特定实施方式或多个实施方式示出和描述了本发明，但是明显的是，本领域其它技术人员通过阅读并理解本说明书及附图将能够想到本发明的等同替换方案和修改例。尤其是，对于由上述元件(部件、组件、装置、组合等)执行的各种功能，除非另有说明，用于描述这些元件的术语(包括“装置”一词)旨在与执行所述元件的特定功能的任意元件相对应(即，在功能上等同)，即使这些元件在结构上与本文示出的本发明示例性实施方式或多个实施方式中执行这些功能的所公开的结构不同。此外，虽然可能以上只针对多个示出的实施方式中的一个或更多个实施方式描述本发明中的特定特征，但是对于任意给定或特定的应用所需的和有利的是，这种特征可以与其他实施方式中的一个或更多特征相结合。

Claims (19)

1.一种控制液压缸的浮动功能的方法，所述液压缸具有第一侧和第二侧，所述方法包括：
将所述液压缸的所述第二侧连接到储液槽；
将所述液压缸的所述第一侧连接到泵的出口和所述储液槽；以及
从泵提供小于所述泵在负载条件下提供的量的流量，
由此在所述泵输送的经限制的流量被排放到储液槽中的同时，启动所述液压缸的浮动功能。
2.权利要求1所述的方法，其中将所述液压缸的所述第一侧与所述储液槽连接包括：打开所述液压缸的所述第一侧与所述储液槽之间的排放阀。
3.前述权利要求1或2所述的方法，其中将所述液压缸的所述第二侧连接到所述储液槽以及将所述液压缸的所述第一侧连接到所述泵的所述出口包括：致动定向控制阀，所述定向控制阀连接到所述液压缸的所述第一侧、连接到所述液压缸的所述第二侧、连接到所述储液槽并且连接到所述泵的所述出口。
4.权利要求1所述的方法，其中从泵提供小于所述泵在负载条件下提供的量的流量包括：减小可变容量泵的容量。
5.权利要求4所述的方法，其中所述可变容量泵是电动排量控制泵。
6.一种液压阀组件，包括：
定向控制阀，具有用于连接到泵的泵口、用于连接到储液槽的储液槽口、用于连接到液压缸的第一缸口和第二缸口；以及
排放阀，具有限定关闭流路的第一位置以及限定所述排放阀的第一缸口与所述排放阀的储液槽口之间的打开流路的第二位置，
其中所述定向控制阀具有第一位置，该第一位置限定所述泵口与所述第二缸口之间的打开流路以及所述第一缸口与所述储液槽口之间的打开流路，以及
其中所述定向控制阀具有第二位置，该第二位置限定所述泵口与所述第一缸口之间的打开流路以及所述第二缸口与所述储液槽口之间的打开流路；
其中所述液压阀组件还包括：电子控制单元，所述电子控制单元被配置成控制所述定向控制阀向第二位置移动，并且控制所述排放阀向第二位置移动以启动所述液压缸的浮动功能。
7.权利要求6所述的液压阀组件，还包括：悬挂控制阀，所述悬挂控制阀具有限定关闭流路的第一位置和限定从所述悬挂控制阀的缸口至所述悬挂控制阀的蓄能器口的打开流路的第二位置。
8.前述权利要求6或7所述的液压阀组件，还包括：电动排量控制泵，与所述泵口流通耦接。
9.权利要求6所述的液压阀组件，其中当启动所述液压阀组件的浮动功能时，所述电子控制单元被配置成控制可变容量泵以提供小于泵在负载条件下所提供的量的流量。
10.权利要求6所述的液压阀组件，其中所述定向控制阀是三位阀。
11.权利要求6所述的液压阀组件，其中所述排放阀布置在所述定向控制阀的所述第一缸口与储液槽之间。
12.权利要求6所述的液压阀组件，其中所述排放阀布置在液压缸的第一侧与储液槽之间。
13.一种系统，包括：
储液槽；
液压缸；
可变容量泵；
定向控制阀，包括：
第一位置，将所述泵连接到所述液压缸的第二侧，并且将所述液压缸的第一侧连接到所述储液槽；
第二位置，将所述泵连接到所述液压缸的第一侧，并且将所述液压缸的第二侧连接到所述储液槽；以及
第三位置，阻挡流体流入和流出所述液压缸；
排放阀，当所述排放阀被打开时，当所述定向控制阀在所述第二位置时，所述排放阀将所述泵和所述液压缸的所述第一侧连接到所述储液槽；以及
电子控制单元，被配置成控制所述定向控制阀的位置、所述排放阀的致动和所述泵的排量；
其中所述电子控制单元被配置成控制所述定向控制阀向第二位置移动，并且控制所述排放阀向打开位置移动以启动所述系统的浮动功能。
14.权利要求13所述的系统，还包括：与所述液压缸的所述第二侧连接的蓄能器和位于所述蓄能器与所述液压缸的所述第二侧之间的悬挂控制阀，其中所述电子控制单元被配置成当所述定向控制阀在所述第三位置时打开所述悬挂控制阀。
15.前述权利要求13或14所述的系统，其中所述定向控制阀被限制为三个操作位置。
16.权利要求13所述的系统，其中所述可变容量泵包括电动排量控制器。
17.权利要求13所述的系统，其中由所述电子控制单元电激活多个电磁线圈来控制所述定向控制阀的位置、所述排放阀的致动以及所述泵的排量。
18.权利要求13所述的系统，其中所述排放阀布置在所述定向控制阀的第一缸口与所述储液槽之间。
19.权利要求13所述的系统，其中所述排放阀布置在所述液压缸的第一侧与所述储液槽之间。
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