CN116989023A - 一种eha系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种EHA系统，包括：第一泵马达，为定量双向泵马达，包括第一口和第二口；液压缸，包括由液压杆隔离的上腔室和下腔室，第一泵马达的第一口与上腔室连通；第一泵马达的第二口与下腔室连通；第二泵马达，为单向泵马达，第二泵马达具有第三口和第四口，第三口与供油装置连通，第四口与下腔室连通，第一泵马达和第二泵马达同步驱动，第一泵马达和第二泵马达并联布置，且第二泵马达能够被旁通。根据负载的制动方向调节第一泵马达和第二泵马达的液体流向，在高负载时，第二泵马达被旁通，第一泵马达工作；若为低负载时，第二泵马达和第一泵马达均工作。采用上述配合方式，以及第一泵马达的为定量泵的方式，可降低成本，提高效率。

Description

一种EHA系统

技术领域

本发明涉及液压控制元件的技术领域，特别涉及一种EHA系统。

背景技术

在移动机械中，许多应用领域都需要使用液压泵为液压系统提供特定压力水平下的高压流体。

在电动液压泵系统中，电机连接到一个或多个液压泵，该液压泵通过几个辅助阀驱动液压缸，这些系统通常被称为电动液压执行器（Electro-Hydraulic Actuator，简称EHA）。电动液压执行器集成了常规功能的液压元件，通常包括电机、双向泵、特殊设计的阀组，油箱和双作用液压缸或液压马达，电动液压执行器的特点是功率密度大、重量轻、噪音低和体积小。

现有的EHA系统可以由单个或两个变速泵驱动器提供动力，但是，变速泵驱动器的成本高，但是效率低。

因此，如何在降低成本的同时提高效率，是本领技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种EHA系统，通过设置定量泵马达，可降低成本的同时提高效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种EHA系统，包括：

第一泵马达，所述第一泵马达为定量且双向转动的泵马达，包括第一口和第二口；

液压缸，所述液压缸包括由液压杆隔离的上腔室和下腔室，所述第一泵马达的第一口与所述上腔室连通；所述第一泵马达的第二口与所述下腔室连通；

第二泵马达，所述第二泵为双向转动的泵马达，并且所述第二泵马达具有第三口和第四口，并且所述第三口与供油装置连通，所述第四口与所述下腔室连通，所述第一泵马达和所述第二泵马达同步驱动，并且所述第一泵马达和所述第二泵马达并联布置；

且所述第二泵马达能够被旁通。

优选的，上述的EHA系统中，所述第二泵马达为定量泵马达；

还包括用于与所述第二泵马达并联的旁通阀。

优选的，上述的EHA系统中，还包括：

连通所述第一泵马达的第一口和所述第二泵马达的第四口的通道，所述通道与所述第二泵马达的第三口连通；

防汽蚀阀，所述防汽蚀阀设置于所述通道上，并且所述防汽蚀阀为由所述第一泵马达的第一口向所述通道的方向导通的单向阀，所述防汽蚀阀能够减压。

优选的，上述的EHA系统中，还包括：

控制阀，所述控制阀串联于所述第一泵马达的第二口和所述第二泵马达的第四口之间，并且所述控制阀能够在负载压力带动所述液压缸回缩时旁通所述第二泵马达。

优选的，上述的EHA系统中，所述第一泵马达为闭式泵，所述第二泵马达为开式泵。

优选的，上述的EHA系统中，所述第二泵马达为变量泵马达，且所述第二泵马达的排量为零时，所述第二泵马达旁通。

优选的，上述的EHA系统中，还包括：

先导阀，所述先导阀的第一口与所述第一泵马达的第一口连通，所述先导阀的第二口与所述第一泵马达的第二口连通，所述先导阀的第三口与所述第二泵马达的第三口连通。

优选的，上述的EHA系统中，还包括：

换向阀，所述换向阀与所述第一泵马达并联，并位于所述先导阀与所述液压缸之间；

且所述换向阀能够连通所述液压缸的上腔室和下腔室。

优选的，上述的EHA系统中，还包括：

压力切断阀，所述压力切断阀与所述液压缸连通，并且所述液压缸通过所述压力切断阀与所述供油装置的连通，用于切断所述第一泵马达与所述液压缸之间的回路。

优选的，上述的EHA系统中，还包括：

负载保持阀，所述第一泵马达的第一口与所述上腔室之间、以及所述第一泵马达的第二口与所述下腔室之间均具有所述负载保持阀。

本发明提供了一种EHA系统，可根据负载的制动方向调节第一泵马达和第二泵马达的液体流向，根据负载的大小选择第二泵马达是否需要被旁通，且在高负载时，第二泵马达被旁通，第一泵马达工作；若为低负载时，第二泵马达和第一泵马达均工作。采用上述配合方式，以及第一泵马达的为定量泵的方式，可降低成本，提高效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中公开的EHA系统的一种结构示意图；

图2为本申请实施例中公开的EHA系统的流量再生过程的液体流向图；

图3为本申请实施例中公开的负载流量的关系对应图；

图4为在图3的负载流量关系下本申请实施例中公开的EHA系统对应的流向图；

图5为本申请实施例中公开的EHA系统的另一种结构示意图；

图6为本申请实施例中公开的EHA系统的再一种结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种EHA系统，通过设置定量泵马达，可降低成本的同时提高效率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如图1、图5和图6所示，本申请实施例中公开了一种EHA系统，包括：第一泵马达1、液压缸9和第二泵马达2。

其中，第一泵马达1为具有泵功能和马达功能的双向转动的定量的液压元件，包括第一口11和第二口12。

液压缸9包括液压杆和液压缸体，在液压杆的作用下，将液压缸体内分隔为两个相对密封的空间，本文中定义位于液压缸9正常放置时，位于液压杆上方的空间为上腔室，位于液压杆下方的空间为下腔室。

对于液压缸9的数量可根据不同的需要设置，且均在保护范围内。当液压缸9为多个时，液压缸9并联布置。

第二泵马达2为双向转动的泵马达，并且第二泵马达的两个口分别定义为第三口21和第四口22。

上述的第一口11与上腔室连通，第二口12与下腔室连通；第三口21与供油装置连通，第四口22与下腔室连通。结合连通关系可知，第一泵马达1和第二泵马达2并联。一些实施例中，第一泵马达1的转轴和第二泵马达2的转轴通过联轴器连接，以实现第一泵马达1和第二泵马达2的同步转动。

需要说明的是，供油装置可以为油箱或补油口。

在使用上述的EHA系统时，可根据负载的制动方向调节第一泵马达1和第二泵马达2的液体流向，根据负载的大小选择第二泵马达2是否需要被旁通，且在高负载时，第二泵马达2被旁通，第一泵马达1工作；若为低负载时，第二泵马达2和第一泵马达1均工作。采用上述配合方式，以及第一泵马达1的为定量泵的方式，可降低成本，提高效率。

一些实施例中，上述的第二泵马达2为定量的双向转动的泵马达。在此基础上，为了实现第二泵马达2的旁通，一些实施例中的EHA系统还包括旁通阀3，并且该旁通阀3与第二泵马达2并联。

通过将第二泵马达2设置为定量泵马达，可有利于进一步降低成本，提高效率。

一些实施例中的第一泵马达1的第一口11和第二泵马达2的第四口22通过通道连通，并且通道与第二泵马达2的第三口21连通。

在此基础上，为了防止液压缸9在回缩过程中出现气穴现象，通道上设置有防汽蚀阀10，防汽蚀阀10的导通方向为由第一泵马达1的第一口11向通道的方向导通。需要说明的是，防汽蚀阀10与低压电源连接。

采用该防汽蚀阀10作为液态流体的节流降压装置，可以有效控制或帮助消除气蚀带来的损害。

一些实施例中，防汽蚀阀10为单向阀。

一些实施例中，单向阀为两个，并且一个安装于第一泵马达1的第一口11与第二泵马达2的第四口22之间，另一个单向阀安装于第二泵马达2的第四口22与第二泵马达2的第三口21之间。

本申请实施例中的EHA系统还包括控制阀4，并且控制阀4串联于第一泵马达1的第二口12和第二泵马达2的第四口22之间，并且控制阀4能够在液压缸9回缩时旁通第二泵马达2。

由于液压缸9需要两个方向制动，因此，旁通阀3在液压缸9处于回缩过程时，采用控制阀4旁通第二泵马达2；当液压缸9处于伸出过程时，通过旁通阀3实现对第二泵马达2的旁通。

上述内容公开了一种第二泵马达2旁通的具体方式，在一些实施例中，还可将第二泵马达2设置为变量泵马达，通过调节第二泵马达2的排量，实现对第二泵马达2的控制。具体的，当第二泵马达2的排量为零时，则第二泵马达2被旁通。

需要说明的是，第二泵马达2采用变量马达，相较于定量马达的成本高，因此，可根据实际需要选择第二泵马达2的类型，且均在保护范围内。

此外，一些实施例中公开的第一泵马达1为闭式泵，第二泵马达2为开式泵。其中，开式泵和闭式泵的区别在于，开式泵只能正向传递功率，只能通过控制阀节流制动；闭式泵可双向传递功率，实现原动机制动。

在上述技术方案的基础上，本申请中的EHA系统还包括先导阀5。具体的，先导阀5的第一口与第一泵马达1的第一口11连通，先导阀5的第二口与第一泵马达1的第二口12连通，先导阀5的第三口与第二泵马达2的第三口21连通。

通过设置先导阀5可保证EHA系统的流量更稳定，减小压力波动。

结合图2所示，进一步的实施例中，EHA系统还包括换向阀6，换向阀6与第一泵马达1并联，并位于先导阀5与液压缸9之间。

若辅助力作用在液压缸9的方向与预期运动方向相同时，液压缸9的连杆的高度会较高。为了达到液压缸高回缩的速度，可通过换向阀6使液压缸9的下腔室的液体流向上腔室。

一些实施例中，上述的换向阀6为二位二通的电磁阀。

本申请实施例中公开的EHA系统还包括压力切断阀8，压力切断阀8与液压缸9连通，并且液压缸9通过压力切断阀8与供油装置的连通，用于切断第一泵马达1与液压缸9之间的回路。由于在高负载压力下时，仅第一泵马达1工作，为了防止因负载压力过大，而使第一泵马达1压力过高，而损坏第一泵马达1，可通过压力切断阀8将液压缸9和供油装置连通，而释放压力。

为了保持液压缸9的稳定，防止液压缸9的连杆爬行，在第一泵马达1的第一口11与上腔室之间，以及第一泵马达1的第二口12与下腔室之间均设置有负载保持阀7。

上述所有阀按照上述连接关系安装后，可使该EHA系统可以实现平稳的模式变化，只会引起很小的节流损失，提高效率。

结合图3和图4所示对上述实施例中公开的EHA系统的四象限控制进行说明。其中，图3为负载和流量的关系比；图4为在图3关系图时，第一泵马达1和第二泵马达2对应的工作情况。

其中，图3中的负载大小、方向和流量的大小、方向，形成了四个象限。

在第一象限时，定义：负载压力为正，流量的流向为正，液压缸9的连杆外伸：

参见图4中d图所示，负载压力值较高时，液压缸9的上腔室内的液体流向第一泵马达1的第一口11，第二泵马达2通过旁通阀3被旁通，此时，仅第一泵马达1工作。

第一泵马达1的第二口12的液体流向液压缸9的下腔室。

在此过程中，通过旁通阀3实现对第二泵马达2的旁通，以应对液压缸的高负载压力。

参见图4中e图所示，负载压力值较低时，旁通阀3关闭，此时，第二泵马达2的第三口与供油装置连通，第二泵马达2的第四口与下腔室连通，通过第一泵马达1和第二泵马达2的工作，实现液体循环。

即此过程中，第一泵马达1和第二泵马达同时工作。

在第二象限时，定义负载压力为正，流量方向为负，此时液压缸9回缩：

负载压力值较高时，对应图4中a图，此时，液压缸9中的连杆向下移动，下腔室内的液体排出，排出时，下腔室的液体回流至第一泵马达1的第二口12。

回流的液体经第一泵马达1通过第一口11向外排出液体，液体一部分经过先导阀5的第一口经过先导阀5流向第二泵马达2的第四口22，另一部分流向液压缸9的上腔室。

第二泵马达2的第四口22与先导阀5的第三口连通，进入第二泵马达2的液体由第三口21排出后，一部分与排入油箱；另一部分与先导阀5流入第二泵马达2的液体重合，回流至第二泵马达2的第四口22。

在此过程中，通过控制阀4实现对第二泵马达2的旁通，以应对液压缸的高负载压力。

参见图4中b图，负载压力值较低时，控制阀4连通第二泵马达2的第四口22与液压缸9的下腔室。先导阀5关闭，第一泵马达1的第二口12和第二泵马达2的第四口22均与液压缸9的下腔室连通；第一泵马达1的第一口11与上腔室连通；第二泵马达2的第三口21与油箱连通。

在此过程中，第二泵马达2和第一泵马达1同时工作。

结合上述分析可知，在高压下仅用第二泵马达2，同时启用第一泵马达1和第二泵马达2进行高流量操作，最符合电机规格，并降低电机的整体扭矩要求。因此，可以根据降低的额定转矩来降低系统成本，对于相同尺寸的液压泵，该额定转矩大约高达50%。泵尺寸和峰值压力额定值的其他比率取决于具体应用。

在第三象限时，定义负载压力为负，流量方向为负，液压缸回缩。

参见图4中c图所示，控制阀4连通第二泵马达2的第四口22与液压缸9的下腔室。先导阀5关闭，第一泵马达1的第二口12和第二泵马达2的第四口22均与液压缸9的下腔室连通；第一泵马达1的第一口11与上腔室连通；第二泵马达2的第三口21与油箱连通。

在第四象限时，定义负载压力为负，流量方向为负，液压缸外伸。

参见图4中f图所示，第一泵马达1的第一口11与上腔室连通，第一泵马达1的第二口12与下腔室连通；第二泵马达2的第三口21与油箱连通，第二泵马达2的第四口22与下腔室连通。

结合上述分析可知，在第三象限和第四象限时，第一泵马达1和第二泵马达2均工作。在负载为负的情况下，只有第一泵马达1永久供应液压缸的连杆侧。

需要说明的是，旁通阀3旁通第二泵马达2过程中，在个别工况下，第二泵马达2仍然提供低压油来平衡液压缸9的腔室或将低压油回油到油箱。

本文中的个别工况需要结合实际运行进行说明，以保证整个液压系统的稳定。

本申请实施例中公开的EHA系统，使用两个泵可以达到与较大的单个泵相同的排量，与具有连续可变排量的EHA相比，减少了液压泵损失。假设最大压力水平是恒定的，因此泵送性能是相同的。

双泵系统的优点是在高负载（高压）操作期间将第二泵马达2切换到旁通模式，并将第二泵马达2与油箱连通，使得该EHA系统的能量回收能力强。在这种情况下，只需要较低的流速，这样减少的排量就足够了，即可实现在高压条件下降低泵排量。

第二泵马达2在非常低的压力下循环流动，只发生体积和摩擦损失，但低于具有全压力的较大泵。这降低了电动液压泵系统的负载扭矩。负载转矩主要定义电机尺寸，从而降低成本。并且电机惯性小，其速度可控性强，便于对流量进行控制。

电机内部的热损失也与负载扭矩和尺寸有关，因此降低的负载扭矩可以减少损失，并允许选择具有较低额定扭矩的电机。在这种假设下，功率保持恒定，因此速度会相应调整。

如本发明和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种EHA系统，其特征在于，包括：

第一泵马达，所述第一泵马达为定量且双向转动的泵马达，包括第一口和第二口；

液压缸，所述液压缸包括由液压杆隔离的上腔室和下腔室，所述第一泵马达的第一口与所述上腔室连通；所述第一泵马达的第二口与所述下腔室连通；

第二泵马达，所述第二泵为双向转动的泵马达，并且所述第二泵马达具有第三口和第四口，并且所述第三口与供油装置连通，所述第四口与所述下腔室连通，所述第一泵马达和所述第二泵马达同步驱动，并且所述第一泵马达和所述第二泵马达并联布置；

且所述第二泵马达能够被旁通。

2.根据权利要求1所述的EHA系统，其特征在于，所述第二泵马达为定量泵马达；

还包括用于与所述第二泵马达并联的旁通阀。

3.根据权利要求2所述的EHA系统，其特征在于，还包括：

连通所述第一泵马达的第一口和所述第二泵马达的第四口的通道，所述通道与所述第二泵马达的第三口连通；

防汽蚀阀，所述防汽蚀阀设置于所述通道上，并且所述防汽蚀阀为由所述第一泵马达的第一口向所述通道的方向导通的单向阀，所述防汽蚀阀能够减压。

4.根据权利要求2所述的EHA系统，其特征在于，还包括：

控制阀，所述控制阀串联于所述第一泵马达的第二口和所述第二泵马达的第四口之间，并且所述控制阀能够在负载压力带动所述液压缸回缩时旁通所述第二泵马达。

5.根据权利要求1所述的EHA系统，其特征在于，所述第一泵马达为闭式泵，所述第二泵马达为开式泵。

6.根据权利要求1所述的EHA系统，其特征在于，所述第二泵马达为变量泵马达，且所述第二泵马达的排量为零时，所述第二泵马达旁通。

7.根据权利要求1至6任一项所述的EHA系统，其特征在于，还包括：

先导阀，所述先导阀的第一口与所述第一泵马达的第一口连通，所述先导阀的第二口与所述第一泵马达的第二口连通，所述先导阀的第三口与所述第二泵马达的第三口连通。

8.根据权利要求7所述的EHA系统，其特征在于，还包括：

换向阀，所述换向阀与所述第一泵马达并联，并位于所述先导阀与所述液压缸之间；

且所述换向阀能够连通所述液压缸的上腔室和下腔室。

9.根据权利要求8所述的EHA系统，其特征在于，还包括：

压力切断阀，所述压力切断阀与所述液压缸连通，并且所述液压缸通过所述压力切断阀与所述供油装置的连通，用于切断所述第一泵马达与所述液压缸之间的回路。

10.根据权利要求7所述的EHA系统，其特征在于，还包括：

负载保持阀，所述第一泵马达的第一口与所述上腔室之间、以及所述第一泵马达的第二口与所述下腔室之间均具有所述负载保持阀。