CN105378346A - 用于工业和农业车辆的传动装置的液压回路 - Google Patents

Abstract

一种用于工业和农业车辆的传动装置的液压回路，其包括：进给泵，所述进给泵由内燃机驱动；润滑回路；主压力调节器，所述主压力调节器能够引起回路中工作流体的压力的第一变化，压力中的这种变化能够与第一调节压力相关地调节；和最大压力调节器，所述最大压力调节器用于润滑回路并且能够根据第二调节压力引起在工作流体的压力中的第二变化；以及用于调节所述第一和第二调节压力的调节的装置。

Description

用于工业和农业车辆的传动装置的液压回路

本发明涉及一种用于如下类型的工业和农业车辆的传动装置的液压回路，该类型的工业和农业车辆包括连接至传动装置的内燃机和由该内燃机驱动的输出轴，该传动装置设置有用于液压回路的进给泵，该内燃机能够提供有效动力以驱动其他工作部件。

通常大量掘土的机器，如例如挖掘装载机(反铲式装载机，backhoeloader)和挖掘机，但是一般而言许多用于工业和农业的车辆，使用传动装置以提供需要移动它们的动力。

在这些传动装置中所用的液压回路通常包括一个用于增加油至工作压力并将油递送至润滑管路和车辆传动装置部件的泵。

泵是由内燃机驱动的，该内燃机以取决于移动该车辆所需的压力/功率的各种速度和功率工作。

然而，在液压回路中的油压保持高于下限值，因为即使在车辆停止时也需要一定的进料量(throughput)以给该传动装置加润滑油。

在这种类型的车辆设备还设置了所谓的动力输出装置，即输出轴，也被称为动力输出轴，其连接到内燃机，其驱动车辆的辅助泵并且其用于将动力从内燃机传递至挖掘机的移动臂(就大量掘土机器来说)或一般传递至其他工作部件。

例如，再次就这种类型的车辆来说，动力输出装置连接至另一液压回路的泵，该另一液压回路引起该臂和其他工具的移动。

一般而言，可以设想车辆的两种不同的工作情况—第一种情况，在第一种情况中车辆正在移动且需要动力用于车辆的液压系统；第二种情况，在第二种情况中当车辆停止时提供动力至车辆的液压回路。

在第一种情况下动力必须要提供至两个液压回路，而在第二种情况下工作部件必须被供给并且仅将用于润滑的最小液压流提供至传动装置。

然而，在后一种情况下提供至工作部件的动力和提供至传动装置的压力二者都取决于内燃机的旋转速度并且因此，在已知的车辆中是不可能提供高功率至工作部件并同时将到传动装置的液压回路的压力限制在确保足够的润滑所必需的最低值。

事实上，在挖掘装载机或挖掘机的实例中，当挖掘装载机或挖掘机完全用于挖掘工作并伴随车辆停止时不需要传动装置进行运转。

然而，内燃机仍然以高的旋转速度工作以传递动力至工作部件的液压回路，用于这个回路的泵由动力输出轴驱动。

以这种方式，当进行完全的挖掘工作时传动装置的液压系统也不可避免地保持在高压力下，尽管这并非是需要的。

由于控制传动装置的泵具有固定的泵体容量，将存在动力的支出以保持传动装置的液压系统中的压力，其将取决于由泵传递的进料量和在传动装置的液压回路中的主压力。

这引起了来自内燃机的功率P的消耗(该功率P没有被利用就被消耗了)并随之发生用于车辆的效率低。

这在记住这些车辆在它们的使用寿命期间主要用于完全的挖掘工作时是更实际的。

因此，可取的是避免这种能源浪费。

因此引起本发明的技术问题是提供一种工业车辆，该车辆参照已知技术使得有可能克服上述缺点。

通过根据权利要求1的用于工业车辆的液压回路和包括该液压回路的车辆解决这个问题。

本发明具有许多显著的优点。主要优点在于以下事实：它可以减少能源浪费，当大量挖土的机器完全地进行挖掘时以及一般而言当工业车辆仅从事工作时，在该阶段期间发生该能源浪费。除了这个根据本发明的液压回路从结构的角度是简单的，还有它对车辆的总成本具有最小的影响。

本发明的其他优点、特点和使用方法将在一些实施例的下述详细描述中显而易见，通过实例和非限制性的方式提供这些实施例。将参考到附图中的图，其中：

-图1是根据本发明的液压回路的示意图；

-图2是根据本发明的液压回路的第二实施例的示意图；

-图3A和3B是转换装置和相应的驱动单元的根据第一运转状态的两个剖面图，是在图2中的该回路的详图，在第一运转状态中该回路以第一压力水平运转；

-图4A和4B是在图3A和3B中的转换装置和相应的驱动单元的根据第二运转状态的两个剖面图，在第二运转状态中该回路以低于前者的第二压力水平运转；

-图5是根据本发明根据另一实施例的液压回路的示意图；

-图6是在图5中的液压回路的依照第一运转状态的示意图，在第一运转状态中该回路以第一压力水平运转；以及

-图7是在图5中的液压回路的根据第二运转状态的示意图，在第二运转状态中该回路以低于前者的第二压力水平运转。

首先参照图1，作为一个整体由参考标记100指示出用于工业和农业车辆(如例如大量掘土的机器)的传动装置的液压回路。

如以下将更加明显，这种液压回路用来用于如下类型的车辆中，该类型的车辆包括连接至该液压回路的内燃机101和由该内燃机驱动的输出轴102，该输出轴形成动力输出装置(PTO)以提供工作动力至该车辆的工作部件，图中没有示出这些运转的部件。

这些工作部件可以由支撑挖掘装置的移动臂或从输出轴102接收动力的其他工作装置或设施表示。

液压回路100包括进给泵1，该进给泵作用于该回路的工作流体(通常为油)，以提升该流体到主工作压力p1。

进给泵1由内燃机101驱动，并且例如借助栓(key)特别地连接至传动装置单元的传动轴103(这在图中没有示出)，其进而连接到发动机101。因而，发动机的旋转速度的变化会导致经动力输出装置传送至泵1和工作部件二者的动力的变化。

在图6中表明了，该回路还可以包括分别在泵1的上游和下游的入口过滤器11和输送过滤器12。

再次参照图1，离开泵1的工作流体用来将在压力p1的有效流体经辅助使用区段36提供至液压运转的辅助单元6，如反铲挖土机的臂，用来经输送区段21为传动装置部件提供必要的润滑，该输送区段将流体输送到热交换器7和润滑回路8，以及该输送区段还可以用于仅在与图5至7的实施例相关地示出的变矩器(torqueconverter)2以及热交换器7和润滑回路8。更一般地，输送区段21与液压传动装置连接，该液压传动装置向车辆的车轮或履带提供(prove)用于移动该车辆的动力。

输送至润滑回路和变矩器2(如果存在的话)的工作流体的进料量可以具有预先设定的压力，下面表示为第二工作压力p2，并因此必须调节泵的输出和变矩器的输入之间的压力。

为了这个目的，根据本发明的回路包括主压力调节器3，对应于该主压力调节器在工作流体中发生压力的第一变化ΔP1。

由泵1输送至调节器3的工作流体以主工作压力p1经入口区段31被调节器3以低于压力p1的转换器工作压力p2经出口区段32输送至润滑回路8和/或输送至变矩器。

为了这个目的，示意性示出在图中的主压力调节器3包括其内容纳有移动塞(movingplug)的阀体30，该移动塞根据工作流体的压力在轴向方向上移动，该移动塞被弹性件302抵抗。

换句话说，忽视负载损耗(loadlosses)，压力p1将由弹性件302调节。

还应当注意，由泵1运转的工作流体还经辅助使用区段36以工作压力输送至液压运转的辅助单元6，该辅助使用区段位于主压力调节器3的上游，并且在本实施例中，该辅助使用区段与入口区段31连接。

与此相反，输送区段21位于主压力调节器3的下游。

根据本发明的回路100还包括连接至出口区段32的第二压力调节器4以调节供给到变矩器2和/或润滑回路8的压力p2。优选地，该第二压力调节器4具有与主压力调节器3相似的特征，并以按着基于对应的弹性件402调节压力p2的这样的方式连接至排出支路42。因此，在由弹性件302和402引起的压力调节的基础上确定压力p1和压力p2之间的压力变化Δp1。

为了改变液压系统的运转方式，根据本发明的回路使得调节在区段31和32之间的压力变化ΔP1变为可能。

具体地，在这个实施例中，通过避开主压力调节器3而发生压力变化ΔP1的调节。

为了此目的，通过调节或旁路区段33拦截工作流体流，该调节或旁路区段将来自泵1的工作流体通过连接支路33a传送至转换装置5。

根据第一实施例，转换装置5采取转换阀50的形式且包括移动滑块51，该移动滑块在对应的阀体中的移动转换该阀在第一和第二运转状态之间的操作。滑块51的移动由合适的操作单元56引起，在本实施例中该操作单元采取ON/OFF型的螺线管系统的形式。

在第一工作状态下关闭连接支路33a并因而所有来自泵31的工作流体流通过主压力调节器3。在图1和2示出这种运转状态将在下面被称为关闭运转状态，且阀50将被显示为在关闭位置中。

在关闭运转状态下压力p1由主压力调节器3调节，并且特别是通过弹性件302的校准来调节，然而压力p2通过第二压力调节器4调节，通过对应的弹性件402的校准来调节。

再次参照图1，阀50还连接至第二调节区段43和第三调节区段93，该第二调节区段与出口区段32相连接，该第三调节区段与限压阀9连接，限压阀以这样的方式来构造，当由分别满足预设压力p9的流体流供给时则打开，该预设压力p9小于调节器3的主调节压力。限制阀9还以这样的方式构造：在上述压力超出后，一旦打开限制阀，它将通过另一排出区段排放流体。

因此，在打开位置，调节区段33、43和93通过滑块51沟通。

具体地，连接支路33a的孔将使得减少p1和p2之间的压力差变为可能，在这种情况下，使得压力差基本上等于零，并因此将有可能以用于泵1的低工作压力保持用于润滑回路8的足够高的压力p2。

因而，泵1运转的功率P能有效地被发动机的旋转速度单独调节，并且因此被泵输送的进料量单独调节。

然而这种调节将以这样的方式与压力p2的调节无关：即使当车辆停止时也可能维持给传动装置加润滑油所需的最小压力。

实际上，压力差ΔP1的调节与调节区段33中的压力p3的值相关联，压力p3根据阀50的位置而变化。

根据图2中所示的优选实施例，驱动单元包括由螺线管激活的二位三通操作阀56'。

操作阀56'可以选择性地以这样的方式向转换阀50的滑块51输送来自入口区段31的工作流体流：利用液压回路本身移动滑块51并实现打开运转状态。

运转流体流通过连接于调节区段33的供给区段35输送至操作阀56，其在关闭运转位置中是关闭的。

当螺线管被激活时操作阀设置供给区段35通过区段58与滑块51连接，开启转换阀50。

转换阀50和操作阀56示于图3A和3B中的第一运转状态中，以及图4A和4B中的第二运转状态中。

应当指出的是，本实施例虽然比以前的在结构上更加复杂和笨重，但是使得使用两个较便宜的部件变为可能，有效地利用泵1的压力去操作转换阀。

现在参照图5，这示出了根据本发明的用于工业和农业车辆100的传动装置的液压回路的另一实施例。

再次在本实施例中，如在图2和3中详细地示出，主压力调节器3'包括其内容纳有移动塞301的阀体30，该移动塞根据运转流体的压力在轴向方向上移动，该移动塞被弹性件302抵抗。

然而，在这种情况下，阀体30还包括出口孔303，当作用在塞301上的压力达到预定水平时该出口孔是打开的。除了这一预防措施还设置了溢流管道304，该溢流管道还使得提供流体流至与主压力所作用的塞的面相对置的面变为可能。这种流体流将增加压力p3，该压力p3与弹性件302一起抵抗塞301的移动，并且，因此出口孔将打开所在的压力和从而流体将从调节器3'流出所在的压力还将由压力p4确定，因此压力p4被称为第一调节压力。

换句话说，忽视负载损耗，压力p1将等于由弹性件302和调节压力p3所确定的压力的总和。

再次参照图5，为了调节压力p2，根据本实施例的回路100将包括最大压力调节器4'。

最大压力调节器4'具有与压力调节器3'类似的特性，因此该最大压力调节器还包括阀体40，移动塞能够在轴向方向上在该阀体内移动，以便打开出口孔403。再次在这种情况下，弹性件402和由管道404提供的溢流流的第二调节压力p4抵抗该塞的移动。

在调节器4'中该塞将通过压力p2经由该液压回路的区段41被操作，该区段与调节器3'的出口区段32连接，而出口孔403被连接到排出区段42，优选地在恒定压力下。

以这种方式，将有可能在第二压力变化的基础上调节压力p2，因此，可以通过调节压力p4调节第二压力变化。

事实上，以类似的方式对待调节器3'，压力p2将被定义为由弹性件402和调节压力p4确定的压力的总和。

在本实施例中转换装置5'能够有利地调节调节压力p3和p4。

实际上必须注意的是，在上述构造的基础上压力p3和p4的调节使得根据所需的工作状态调节压力p2和p1变为可能。

具体地，通过降低压力p3和p4可能获得在压力p2和压力p1中随之相应的减少。

转换装置5'利用相应的调节区段33'、43'与压力调节器3和4连接，并且它们包括先导阀53、54。

先导阀53和54是这样的：当它们被提供有分别满足压力p3和p4的流体流时它们打开，且一旦打开则通过另一排出区段55排放流体。

调节区段33'和43'还与具有与先前所描述的阀相似的特性的转换阀50'连接，转换阀优选地为螺线管On/Off型。

在图6中所示的第一位置中，该阀50'以这样的方式通过移动滑块51的作用封闭来自调节区段33'和43'的连接支路33'和43'：在压力调节器3'和4'中流出的工作流体流被全部输送至先导阀。

在图3中所示的第二位置中，移动滑块51以这样的方式被设置：该移动滑块允许工作流体流过进入支路33a'和43a'，只要排出区段56是这样的方式：调节压力p3和p4等于排放压力(忽略负载损耗)，特别是等于环境压力。

因此压力p1和p2将由弹性件302和402的抵抗作用来确定。

作为结果，该泵1运转的功率P可以有利地与发动机的旋转速度无关地调节，并且因此由泵输送的流量。

然而这种调节将与压力p2的调节无关，以这样的方式：即使当车辆停止时也可能维持用于给传动装置加润滑油所需的最小压力。

因此，显然所描述的液压回路使得参照本发明克服查出的问题成为可能，归功于在两个不同的压力水平运转的可能性。

以这种方式，实际上当车辆停止时以及一般而言当不需要驱动液压传动装置时将有可能减少功率浪费。

此外，该回路特别地使用了经济的部件并与已知的回路相比将不会引起高成本。

Claims (10)

1.一种用于如下类型的工业和农业车辆的传动装置的液压回路(100)，所述车辆包括内燃机(101)、与所述液压回路(100)连接的液压传动装置(2、7、8)、液压运转的辅助单元(6)和由所述内燃机(101)驱动的输出轴(102)，所述输出轴能够提供有效功率以驱动其他工作部件，所述回路包括：

a.进给泵(1)，所述进给泵作用于所述液压回路的工作流体并能够与所述车辆的内燃机(101)连接以被驱动；

b.输送区段(21)，所述输送区段能够与所述车辆的液压传动装置(2、7、8)连接，所述传动装置包括所述车辆的润滑回路(8)和/或变矩器(2)；

c.辅助使用区段(36)，所述辅助使用区段能够连接至所述液压运转的辅助单元(6)以将在工作压力下的工作流体提供至所述液压运转的辅助单元(6)；

d.主压力调节器(3；3')，所述主压力调节器能够通过入口区段(31)和出口区段(32)引起在所述回路中的运转流体中的压力的第一变化(Δp1)，所述入口区段与所述泵(1)连接，所述出口区段与所述输送区段(21)连接；

e.第一调节区段(33；33')，所述第一调节区段将所述主压力调节器(3；3')连接至转换装置(5；5')并且其与第一调节压力(p3)相关，所述转换装置(5；5')能够以改变所述第一调节压力(p3)和调节第一压力变化(Δp1)的方式交替地打开或关闭至所述调节区段(33；33')的连接支路(33a；33a')；

f.最大压力调节器(4；4')，所述最大压力调节器连接至所述输送区段(21)，所述最大压力调节器能够引起所述出口区段(32)和排出区段(42)之间的运转流体中的第二压力变化(Δp2)；

其中所述辅助使用区段(36)和所述输送区段(21)分别位于所述主压力调节器(3；3')的上游和下游。

2.根据权利要求1所述的液压回路，其中，所述转换装置(5)包括转换阀(50)，所述转换阀能够选择性地封闭所述调节区段(33)并将所述调节区段与第二调节区段(43)和第三调节区段(93)分别连接，所述第二调节区段与所述出口区段(32)连接，所述第三调节区段与限压阀(9)连接。

3.根据权利要求1或2所述的液压回路，其中，所述转换装置(5)包括移动滑块(51)，通过被所述移动滑块(51)拦截而封闭所述连接支路(33a)，通过运转流体流移动所述移动滑块(51)。

4.根据权利要求1所述的液压回路，其中，所述第二压力变化(Δp2)能够关于第二调节压力(p4)被调节，通过第二调节区段(43')提供所述第二调节压力。

5.根据权利要求4所述的液压回路，其中，所述转换装置(5')包括分别与所述第一区段和第二区段(33、43)连接的先导阀(53、54)以及能够在运转位置之间转换的转换阀(50')，在第一位置中所述第一调节区段和第二调节区段(33、43)中的运转流体全部流通至所述先导阀(53、54)并且在第二位置中运转流体流的至少一部分流通至排出区段(33'、43')。

6.根据权利要求4或5所述的液压回路，其中，所述压力调节器(3'、4')包括阀体(30、40)、可移动闭合件(301、401)、弹性件(302、402)和泄出管道(304、404)，运转流体流的少部分通过所述泄出管道流通至所述调节区段(33、43)。

7.根据权利要求6所述的液压回路，其中，所述泵(1)运转的主工作压力(p1)作用于所述主压力调节器(3')的所述可移动闭合件(301)的一侧上，且最大运转压力(p2)作用在所述最大压力调节器(4')的所述可移动闭合件(401)的一面上。

8.根据权利要求7所述的液压回路，其中，所述主运转压力(p1)由所述主压力调节器(3')的弹性件(302)和所述第一调节压力(p3)抵抗，且所述最大运转压力(p2)由所述最大压力调节器(4')的弹性件(402)和所述第二调节压力(p4)抵抗。

9.根据前述权利要求之一所述的液压回路，所述液压回路还包括与所述出口区段(32)连接的变矩器(2)。

10.一种农业或工业车辆，包括：

a.内燃机(101)；

b.输出轴(102)，所述输出轴由所述内燃机(101)驱动并能够提供有效功率以驱动其他工作部件；以及

c.液压传动装置(2、7、8)，所述液压传动装置用于移动所述车辆，

d.液压运转的辅助单元(6)；

其特征在于，所述车辆还包括根据前述权利要求之一所述的液压回路(100)，其中，所述进给泵(1)由所述内燃机(101)驱动，所述液压传动装置(2、7、8)被连接至所述输送区段(21)，并且所述液压运转的辅助单元(6)被连接至所述辅助使用区段(36)。