CN104912764A - 直驱型电控比例无级调压变量柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本申请涉及直驱型电控比例无级调压变量柱塞泵，包括液压泵、减压半桥、压力传感模块以及执行机构；液压泵包括斜盘、进油口和出油口，液压泵的出油口的出口压力与斜盘的倾斜角正相关；减压半桥的输入端与液压泵的出油口连接，用于基于液压泵出油口的出口压力生成第一压力并输出至压力传感模块，第一压力小于液压泵出油口的出口压力；压力传感模块用于在第一压力大于预设值时，生成输出压力信号，压力传感模块包括压力阀和用于连续调节预设值的驱动器；执行机构的一端与压力传感模块的输出端连接，另一端与斜盘连接，用于基于压力传感模块输出的压力信号生成改变斜盘的倾斜角的推力。本发明的直驱型电控比例无级调压变量柱塞泵可同减小压力传感模块的体积来缩小整个变压力泵系统的体积。

Description

直驱型电控比例无级调压变量柱塞泵

技术领域

本申请涉及一种泵源系统，特别是一种直驱型电控比例无级调压变量柱塞泵。

背景技术

变压力泵，特别是负载敏感的变压力泵，广泛应用于液压领域中变压力泵。

如图1所示，为现有的一种负载敏感的变压力泵系统。其中，负载敏感阀1的阀体左右两腔分别接流量控制阀5两端的压力Ps和PL，在固定开度下流量控制阀5的流量和压差Ps-PL成正比，所以负载敏感阀1可以实现负载流量调节。恒压阀2的阀体左腔接泵出口压力Ps，Ps和恒压阀2的阀体右端弹簧力比较，若Ps超过设定值，即液压力＞弹簧力，阀芯右移，泵出口流量流入变量柱塞3右腔，在变量柱塞3与回位弹簧4的合力作用下，推动变量泵斜盘倾角变小，从而减小泵出口压力。

然而，由于变压力泵的输出压力较大，为了得到与之匹配的弹力，恒压阀2中弹簧的体积较大，进而使得整个变压力泵系统的尺寸较大。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的一个主要目的在于提供一种新的变压力泵系统，其可根据具体需求调节输出压力，且体积较小。

根据本发明的一方面，一种变压力泵系统，包括液压泵、减压半桥、压力传感模块以及执行机构；其中，所述液压泵包括斜盘、进油口和出油口，所述液压泵的出油口的出口压力与所述斜盘的倾斜角正相关；所述减压半桥的输入端与所述液压泵的出油口连接，用于基于所述液压泵出油口的出口压力生成第一压力并输出至所述压力传感模块，所述第一压力小于所述液压泵出油口的出口压力；所述压力传感模块用于在所述第一压力大于预设值时，生成输出压力信号，所述压力传感模块包括压力阀和用于连续调节所述预设值的驱动器；所述执行机构的一端与所述压力传感模块的输出端连接，另一端与所述斜盘连接，用于基于所述压力传感模块输出的压力信号生成改变所述斜盘的倾斜角的推力。

本发明的变压力泵系统，通过减压半桥降低了输入到压力传感模块的压力，从而可以减小压力传感模块的体积，进而缩小了整个变压力泵系统的体积。

附图说明

参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

图1为现有的变压力泵系统的一种实施方式的结构图；

图2为本发明的变压力泵系统的一种实施方式的结构图；

图3为图2中的压力传感模块的一种实施方式的结构图；

图4为图2中的执行机构的一种实施方式的结构图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

参见图2所示，为本发明的变压力泵系统的一种实施方式的结构图。

在本实施方式中，变压力泵系统包括液压泵60、减压半桥1、压力传感模块2以及执行机构3。

其中，液压泵60包括斜盘、进油口和出油口，液压泵60的出油口的出口压力Ps可与斜盘的倾斜角正相关。斜盘的倾斜角为斜盘与竖直平面的夹角。

例如，在一些情况下，当连接至液压泵60出口压力Ps端的负载达到设定值后，若想要调节液压泵60的出口压力Ps减小，可对应调节斜盘的倾斜角，使其减小，进而便可使出口压力Ps减小。

减压半桥1的输入端与液压泵的出油口连接，用于基于液压泵出油口的出口压力Ps生成第一压力Ps’并输出至压力传感模块2。第一压力Ps’小于液压泵出油口的出口压力Ps。

压力传感模块2用于在第一压力大于预设值时，生成输出压力信号。压力传感模块2包括压力阀和用于连续调节预设值的驱动器201。

执行机构40的一端与压力传感模块2的输出端连接，另一端与斜盘连接，用于基于压力传感模块2输出的压力信号生成改变斜盘的倾斜角的推力。

参见图3所示，为图2中的压力传感模块2的一种实施方式的结构图。

以下结合图2、图3进行描述。

压力阀202可以包括阀体20、第一非对称活塞10和第一弹簧30。

第一非对称活塞10可以包括伸出阀体外的第一柱部11和与第一柱部11垂直固连且位于阀体内的第一塞部。第一塞部开有周向槽，周向槽将第一塞部分为第一塞体12和第二塞体13。第一塞体12、第二塞体13与阀体20的内壁形成间隙配合。

第一非对称活塞10将阀体20分隔为包含有第一柱部11的有杆腔24，位于第一塞体12和第二塞体13之间的中间腔25，以及无杆腔26。

阀体20上设置有第一入口21、第二入口22和第三入口23。第一入口21连接至有杆腔24，第三入口23连接至无杆腔26。

第一入口21与第三入口23与减压半桥1的输出端连接，第二入口22还与液压泵的出油口连接。

第一弹簧30的弹力方向与第一非对称活塞10的轴线重合，用于调节第一非对称活塞10的初始预紧力。

驱动器201与第一柱部11固连，用于沿第一非对称活塞10的轴线方向对第一非对称活塞10施加驱动力。

在一种实施方式中，驱动器201例如可以包括比例电磁铁或音圈电机。

在一种实施方式中，减压半桥1可以包括串行连接的第一节流孔R1和第二节流孔R2。

第一节流孔R1的第一端与液压泵出油口连接，第一节流孔R1的第二端与第二节流孔R2的第一端连接至阀体20的第一入口21和第三入口23。这样一来，第一入口21和第三入口22处的压力为P_s’。

在一种实施方式中，第二节流孔R2的第二端连接至外部油箱70。此时，第二节流孔R2第二端处的压力可视为零。这样一来，减压半桥1的输出压力P_s’与输入压力P_s之间存在如下关系：

P_s’＝P_s×r₂/(r₁+r₂)

其中，r₁与r₂分别为第一节流孔R1和第二节流孔R2的液阻。

作为一种优选方案，本发明的变压力泵系统还可以包括第三节流孔R3。

在一种实施方式中，压力阀的输出端可经第三节流孔R3连接至执行机构40的输入端。这样一来，可以使得输入至执行机构40的液体流量更加稳定。

在一种实施方式中，执行机构40例如可以是单作用液压缸。

参见图4所示，为单作用液压缸的一种实施方式的结构图。

在本实施方式中，单作用液压缸可以包括缸体41和第二非对称活塞。第二非对称活塞包括垂直固连的第二柱部43和第二塞部42。

第二塞部43与缸体41的内壁配合形成第一腔体44，第一腔体包含连接至第三节流孔输出端的开口45；

第二柱部43的第一端与第二塞部42固连，第二柱部43的第二端连接至斜盘。

作为一种优选方案，单作用液压缸还可以包括第二弹簧44。第二弹簧44的第一端与一固定点46固连，第二弹簧44的第二端与第二柱部43的第二端固连。

这样一来，从开口45流入第一腔体44的液体对第二非对称活塞的推力与第二弹簧对第二非对称活塞的弹力的合力作用至斜盘，使得斜盘的倾斜角改变，进而使得液压泵的输出流量改变。

下面结合附图2-4对本发明的变压力泵系统的工作流程。

当液压泵60无输出流量时，Ps和Ps’均为零，此时，第一非对称活塞10处于右位，在第一弹簧30对第一非对称活塞10的推力作用下，第一非对称活塞10处于最右端，第一无杆腔26体积为零。

当液压泵60开始工作后，P_s’经第一入口21和第三入口23分别进入压力阀的第一有杆腔24和第一无杆腔26，而P_s’作用于第一有杆腔24的面积为S₁，P_s’作用于第一无杆腔26的面积为S₂。由于S₂＞S₁，则总液压力F₁＝P_s’(S₂－S₁)，方向向左。

当阀芯20平衡时，受到驱动器201的电驱动力F_i、第一弹簧30的弹力F₀和液压力F₁合力作用，此时有：

F_i+F₀＝F₁＝P_s’(S₂-S₁)

因此，在设定的F_i和F₀下，当液压泵60的出口压力P_s增大时，P_s’成比例增大，从而液压力F₁增大。

若F₁＜F_i+F₀，阀芯20在电驱动力F_i和弹力F₀作用下处于初始位置(即右位)，单作用液压缸的第二非对称活塞在第二弹簧50的作用下使斜盘倾角处于最大位置，液压泵排量最大，压力阀中油液经出口27和第三节流孔R3流到油箱70。

若F₁＞F_i+F₀，第一非对称活塞10在F₁与F₀的合力作用下向左移动，液体经压力阀和第三节流孔R3进入单作用液压缸的第一腔体44，推动第二非对称活塞运动，进而推动斜盘倾斜角减小，使液压泵60的排量减小，从而减小液压泵60的出口压力P_s。

由于液压泵60的出口压力P_s经减压半桥1减压后输入到压力阀2的第一有杆腔24和第一无杆腔26，液压力F1的绝对值较小，因此，第一弹簧30的提供的弹力F₀也较小，进而可减小第一弹簧30的体积。

此外，由于第一非对称活塞10仅在F₁＞F_i+F₀时向执行机构40产生输出，因此，可通过调节驱动器201输出的电驱动力Fi，来改变液压泵60的输出阈值。一般而言，在工作过程中，第一弹簧的初始预紧力F₀是不变的。

也即是说，当输出流量P_s增大至使P_s’(S₂-S₁)＞F_i+F₀时，执行机构40产生推力减小斜盘的倾斜角度，进而减小液压泵60的输出流量和出口压力P_s，这样一来，便实现了对液压泵60的出口压力的控制。

在本发明的设备和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (8)

1.一种变压力泵系统，其特征在于，包括液压泵、减压半桥、压力传感模块以及执行机构；

其中：

所述液压泵包括斜盘、进油口和出油口，所述液压泵的出油口的出口压力与所述斜盘的倾斜角正相关；

所述减压半桥的输入端与所述液压泵的出油口连接，用于基于所述液压泵出油口的出口压力生成第一压力并输出至所述压力传感模块，所述第一压力小于所述液压泵出油口的出口压力；

所述压力传感模块用于在所述第一压力大于预设值时，生成输出压力信号，所述压力传感模块包括压力阀和用于连续调节所述预设值的驱动器；

所述执行机构的一端与所述压力传感模块的输出端连接，另一端与所述斜盘连接，用于基于所述压力传感模块输出的压力信号生成改变所述斜盘的倾斜角的推力。

2.根据权利要求1所述的变压力泵系统，其特征在于，所述压力阀包括阀体、第一非对称活塞和第一弹簧；

所述第一非对称活塞包括伸出所述阀体外的第一柱部和与所述第一柱部垂直固连且位于所述阀体内的第一塞部，所述第一塞部开有周向槽，所述周向槽将所述第一塞部分为第一塞体和第二塞体，所述第一塞体与所述第二塞体与所述阀体的内壁形成间隙配合；

所述第一非对称活塞将所述阀体分隔为包含有所述第一柱部的有杆腔，位于所述第一塞体和所述第二塞体之间的中间腔，以及无杆腔；

所述阀体上设置有第一入口、第二入口和第三入口，所述第一入口连接至所述有杆腔，所述第三入口连接至所述无杆腔；

所述第一入口与所述第三入口与所述减压半桥的输出端连接，所述第二入口与所述液压泵的出油口连接；

所述第一弹簧的弹力方向与所述第一非对称活塞的轴线重合，用于调节所述第一非对称活塞的初始预紧力；

所述驱动器与所述第一柱部固连，用于沿所述第一非对称活塞的轴线方向对所述第一非对称活塞施加驱动力。

3.根据权利要求1所述的变压力泵系统，其特征在于：

所述驱动器包括比例电磁铁或音圈电机。

4.根据权利要求1所述的变压力泵系统，其特征在于：

所述减压半桥包括串行连接的第一节流孔和第二节流孔；

所述第一节流孔的第一端与所述液压泵出油口连接；

所述第一节流孔的第二端与所述第二节流孔的第一端连接至所述阀体的第一入口和第三入口；

所述第二节流孔的第二端连接至外部油箱。

5.根据权利要求4所述的变压力泵系统，其特征在于，还包括第三节流孔；

所述压力阀的输出端经所述第三节流孔连接至所述执行机构的输入端。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的变压力泵系统，其特征在于：

所述执行机构为单作用液压缸。

7.根据权利要求6所述的变压力泵系统，其特征在于：

所述单作用液压缸包括缸体、第二非对称活塞；

所述第二非对称活塞包括垂直固连的第二柱部和第二塞部；

所述第二塞部与所述缸体的内壁配合形成第一腔体，所述第一腔体包含连接至所述第三节流孔输出端的开口；

所述第二柱部的第一端与所述第二塞部固连，所述第二柱部的第二端连接至所述斜盘。

8.根据权利要求7所述的变压力泵系统，其特征在于：

所述单作用液压缸还包括第二弹簧；

所述第二弹簧的第一端与一固定点固连，所述第二弹簧的第二端与所述第二柱部的第二端固连。