CN1206382A - 液压控制装置 - Google Patents

Abstract

一种液压控制装置(1),它有一个定向阀(2),一个计量泵单元(4),此单元有两个计量泵(5,6),它们在液压上被并联连接在一起,并可以在机械上并联地运行,以及一个在液压上连接在两个计量泵(5,6)之间的载流阀(8),一个泵接头(P)和一个罐接头(T),它们通过定向阀和两个被连接到定向阀(2)上的工作接头(L,R)连接到计量泵单元(4)上一个截流阀(8)的控制入口(19)被连接到泵接头(P)上。这样一个控制单元被构造成对使用者是友好的,特别是紧急操作情况下对使用者是友好的。为此目的,在截流阀(8)的控制入口(19)与定向阀(2)之间设置一个安全阀装置(16,20)。

Description

液压控制装置

本发明涉及一种液压控制装置，它有一个定向阀；一个计量泵单元，此计量泵单元有两个计量泵，它们在液压上被并联连接在一起，并可以在机械上并联地运行，以及一个在液压上连接在两个计量泵之间的截流阀；一个泵接头和一个罐接头，它们通过定向阀连接到计量泵单元上；和两个被连接到该定向阀上的工作接头，截流阀的一控制入口被连接到泵接头上。

这样的一个控制装置最好用于车辆的转向。在这种情况下，计量泵和定向阀被连接到一个转向手轮上或一个类似的装置上。当旋转转向手轮时，定向阀在所要求的方向上移动，并且计量泵单元连续地传送液压流体，直到一连接到工作接头上的转向马达达到所要求的位置为止。在正常的不停顿的操作中，两个计量泵都是工作的。它们可以传送相当大体积的液压流体，这些液压流体可以使转向马达快速地对转向手轮的运动作出反应。

然而，在所谓＂紧急操作＂中，当在泵接头处的压力由于任何原因下降或变得没有时，计量泵也可以被用做辅助泵。在这种情况下，计量泵实际上被用来产生液压流体中的压力。为此目的，必须通过转向手轮引入所需要的能量，这就是说通常靠人的肌肉的能量。为了使操作人员容易操作，已经知道，如在专利文件DE2228531C2中所公布的那样，设置一个截流阀，靠它的帮助，当泵接头处的压力没有了的情况下，把第二计量泵关闭。随后操作者必须启动唯一的计量泵。为了使转向马达有相同的位移，他必须进一步旋转转向手轮。然而，这样做所需要的力气比较小。

在正常运行中，这样一个系统的功能通常是令人满意的。即使在紧急操作中，在许多情况下也可以得到满意的效果。

然而，可能出现中断，特别是在紧急操作中可能出现中断，这使得已经是令人不愉快的操作变得更困难。例如，在泵中的压力没有了的情况下把第二计量泵关闭的截流阀可能出乎意料地再次打开，这就是说，它可能再次实现两个计量泵之间的连接，这就会引起在转向手轮上的负载有一个突然的增加。使阀打开可能有许多原因。例如，由于在转向马达上的一个外部影响，比如当被转向的车辆的转向轮遇到一个障碍物，即出现所谓＂反冲＂时可能发生的那样，在相应的控制管线中的压力可能有一个突然的增加。在这样的情况下，旋动转向手轮(或使相应的控制装置运动)的阻力立即显著地增加，其结果不仅可能传给操作者一个令人不愉快的冲击，而且甚至可能传给操作者一个健康受危胁的冲击。

因此，本发明所要解决的问题是设计出对使用者友善的控制装置。

在开头所描述的那种类型的控制装置中解决了此问题，这是靠在截流阀的控制入口与定向阀之间设置了一个安全阀装置来实现的。

该安全阀装置防止了以任何形式到达定向阀的泵接头侧的入口的压力脉动被传递到截流阀。相反，这些压力脉动被安全阀装置所阻断，不能造成截流阀的设定状态的改变。因为安全阀装置被设置在截流阀的控制入口与定向阀之间，所以截流阀的控制入口仍可以与以前一样被连接到泵接头上，从而在正常操作的情况下，两个计量泵之间的连接仍被保持为作用在截流阀上的来自泵的压力(或一个相应的压力)的结果。然而，在紧急操作中，在两个计量泵之间的连接保持为被切断的状态，而与任何其它的扰乱无关。

在一个特别优选的结构中，安全阀装置包括一个单向阀，它在截流阀的控制入口的方向上是关闭的。该单向阀使得液压流体可以没有困难地由泵接头流到定向阀。然而，它不允许在相反方向上流动，因此，不允许压力在相反方向上朝向截流阀的控制入口传递。该单向阀自动地运行，这就是说，在泵接头处压力没有了的情况下，为了对截流阀的控制入口进行必要的切断不需要采取任何附加的措施。

最好，把单向阀设置在一由泵接头到定向阀的管线中。因此单向阀可以实现两个功能。首先，它保护截流阀的控制入口不受到压力脉动的影响。第二，在泵接头处压力下降的情况下，它把通向该泵接头的路径关闭，从而把由计量泵传送的流体直接供应给转向马达。

在一个另外的或附加的结构中，安全阀装置可以有一个截流阀，它在控制入口与由泵接头到定向阀的管线之间的一条支路管线中。可以自动地启动该截流阀，例如，取决于可以预先选定的参数，比如车辆速度，车辆负载，或类似参数，或者，如果操作者想只用一个计量泵而不用两个计量泵工作时，可以手动地操作它。例如在自动驾驶的工作机器的情况下，可能希望这样的操作方法，对于这样的情况，当在路上而不是在原地驾驶时需要不同的转向特点。

最好，截流阀有一个滑动件，把它设置成使在控制入口中的压力作用到其上，该滑动件有在轴向上伸展的轴向凹槽，在滑动件的一个工作位置这些凹槽把第一计量泵的接头连接到第二计量泵的相应接头上，该滑动件有一个越过轴向凹槽伸展的裙部，其长度比通向第二计量泵的接头的通道的轴向长度要大。

截流阀和滑动件的结构已经由上面提到的专利文件DE2228531C2知道。裙部，即越过凹槽的轴向突出部只用来关闭凹槽。然而，它太短，以至不能全部关闭通道，或更严格地说，不能完全关闭它们的进入容纳滑动件的腔室的开口。因此，在滑动件的一个中间位置可以出现一个由泵接头到罐接头的短路，这对于转动转向手轮不会造成阻力增加，而是恰恰相反。在一个短时间内，操作者转动转向手轮实际上没有任何负载，这是因为由计量泵所传送的流体流走，直接流到罐。这样的短时间没有负载对于操作者来说正像突然加负载一样感到不舒服。

如果截流阀有一连接到罐接头上的第二控制接头，滑动件最好把此第二控制接头与截流阀的所有其它接头隔离开。在紧急操作中，第一计量泵可能不得不通过罐接头把流体抽进。这可能产生在罐接头中压力的变化。如果由其它工作接头流回的流体经过罐接头流走，特别是如果通向罐的管线不再有较长的长度时，也会有压力的变化。如果容许在第二控制接头与截流阀的其它接头之间有连接，则罐管线中的压力变化就也被传递到其它接头。这就是例如按照专利文件DE2228531C2的截流阀中的情况。在那里，罐压力的那些变化被传递到第二计量泵。然而，因为第二计量泵在机械上被连接到第一计量泵上，在不利的情况下，在计量泵的操作上可能也有令人不愉快的机械反馈。然而，如果滑动件把罐接头与所有其它接头隔离开，就可靠地防止了压力的这种传递。

滑动件的裙部也最好有一个周边的周向凹槽，在另一工作位置它把第二计量泵的所有接头彼此连接起来。因此，消除了否则可能在第二计量泵中建立起来的液压阻力。由尺寸减小了的第二计量泵的腔室中排出的液压流体可以没有困难地流进尺寸增加的腔室。这也使使用该控制装置更令人感到愉快。

如果希望只消除某些中断，也可以把滑动件构造成在截流阀的其它控制入口处没有安全阀装置。

最好，周向凹槽与轴向凹槽之间的间隔比通道的轴向上的纵向长度稍大，此差别为十分之一毫米的量级。结果，由于把通道的开口完全盖住而使第二计量泵被裙部在液压上阻断，并因此被在机械上阻断的危险为可以忽略地小，因为第一和第二计量泵的机械连接，这可能造成整个控制单元的阻断。即使滑动件的非常小的移动都足以消除应该会出现的阻断，这种阻断是不适当的。

在一种结构中动态运行的负载压力控制管线被连接到定向阀上，并把该负载压力控制管线连接到一个被连接在一个泵之后的压力控制装置上，最好在负载压力控制管线中设置一个单向阀，它在定向阀的方向上是打开的。这防止了压力脉动被传递到截流阀的控制入口上。否则这些压力脉动可能造成两个计量泵被再次彼此连接起来，而这是应当避免的。单向阀不会另外造成进一步的中断，这是因为负载压力控制管线是动态运行的，如由例如专利文件DE3814508A1已经知道的那样。

最好，第一计量泵的体积输出量比可以被关闭的第二计量泵的要小。在紧急操作中只使用第一计量泵，操作者不得不进行比较大量的运动，而这些运动要求更多的力气的耗费，还是可以接受的。由于第一计量泵有较小的体积输出量，所以简单的装置就完成了这一任务。在正常操作中，两个计量泵并联地运行，两个单独的输出量之和为所要求的体积输出量。然而，在紧急操作中，采用了少于一半的体积输出量。这意谓着操作者在紧急操作中使用较少的力气。

第一计量泵的较少的体积输出量可以简单地通过使第一计量泵的轴向长度比第二计量泵短来实现。该计量泵的其它参数可以保持不变，特别是直径和齿的数目保持不变。因此，两个计量泵可以像以前一样被装在同样的壳体中，并用一根共同的轴把它们彼此连接起来。

下面参考着一个优选实施例与附图结合起来解释本发明，在图中：

图1为控制装置的一个示意性线路图；以及

图2为穿过计量装置的一个示意性截面图。

控制装置1有一个定向阀2，它被连接到两个工作接头L，R上，一个工作马达3可以连接到这两个接头上。

定向阀2的另一侧被连接到一个计量泵单元4上，该计量泵单元有一第一计量泵5和一第二计量泵6，它们在液压上被并联地连接在一起，并借助于一根共同的轴7可以使它们在机械上并联地运行。

第一和第二计量泵5，6在液压上被并联地连接在一起的意思是指计量泵5的入口接头被连接或可以被连接到第二计量泵6的相应入口接头上，并且，计量泵5的出口接头被连接或可以被连接到第二计量泵6的相应出口接头上。计量泵单元4也有一个截流阀8，该截流阀可以切断第一计量泵5和第二计量泵6之间的连接。在图1中所示的位置，该连接被切断，并且，第二计量泵6被短路，从而当旋转轴7时只有第一计量泵5处于把液压流体传输到定向阀2的位置。

另外，在定向阀2朝向计量泵单元4的那一侧，管线9，10也被连接到该定向阀上，这些管线分别连通到一泵接头P和一罐接头T上。还有，设置了一个负载压力控制管线11，该管线通向负载压力控制接头LS。

泵接头P和负载压力控制接头LS以已知的方式连接到一个压力顺序阀12上，一个泵13连接到该压力顺序阀的入口上。泵13由一14中抽取液压流体，由罐接头T伸出的一条管线通入到该罐中。把另一个只示意性地画出的液压工作单元15连接到该压力顺序阀12上。

把一个单向阀16设置在泵接头P与定向阀2之间的管线9中，该阀在定向阀2的方向上是打开的。在单向阀16与泵接头P之间的一连接点17，一根控制管线18分支到截流阀8的一控制入口19上。把一个截流阀20设置在控制管线18中，用此截流阀可以把控制管线18切断。截流阀8的相对的那一侧有一第二控制入口21，通过一第二控制管线22把该第二控制入口连接到通向罐接头T的管线10上。在那一侧，截流阀8也被一个弹簧23偏置。弹簧23把该截流阀8压到两个计量泵5，6彼此不连接的位置。

还有，控制装置1也可以包括一个压力释放阀24，该阀把负载压力控制管线11连接到罐管线10上。

把一个单向阀26设置在负载压力控制管线11中，使其在通到压力释放阀24的一分支管线25之前方，该单向阀在定向阀2的方向上是打开的。

图2更详细地示出了计量泵单元4的结构。可以清楚地看到第一计量泵5和第二计量泵6，它们的每一个有各自的齿轮组件5A，5B和6A，6B。两个齿轮组件都有相同的直径，并相对于彼此同样地对准。然而，齿轮组件5A，5B的轴向尺寸比第二计量泵的齿轮组件6A，6B要小。因此，第一计量泵5的输出也比第二计量泵6的输出要小，这就是说，对于相同的转动角度它送出的流体比第二计量泵6要少。借助于轴27实现两个齿轮组件之间的机械连接。

在图2中在计量泵单元4的右手侧示出了截流阀8。控制管线18连通到控制入口19。在控制入口19中建立起来的压力作用一阀滑动件28的一个端表面上，该滑动件克服弹簧23的作用力而被向左推动。只以示意的形式示出了第二控制接头21。以一种未画出的方式把它连接到控制管线22上。

滑动件28为一侧被封闭的中空圆柱体的形式。借助于一防止转动的装置29，使该滑动件固定成不能旋转的，但是在它的壳体30中可以在轴向上移动。

滑动件28的外侧面有几个在圆周上伸展的和在轴向上伸展的轴向凹槽31，在朝向与滑动件28的被封闭的那一侧32相对的方向的那端有一个在圆周上伸展的周向凹槽33。把周向凹槽33设置在滑动件28的被称为裙部34的一部分中，该部分伸展到左面，离开轴向的凹槽31，并因此在轴向上越过这些凹槽伸出。

几个通道，即，一个泵通道35和一个供应通道37通进壳体30的内壁；一个连接通道36把泵通道连接到第一计量泵上，而供应通道连通到第二计量泵。由于是计量泵单元4的截面视图，每个这些通道中只有一个是可见的。然而，这些泵通道和供应通道35，37是在圆周方向上对于齿轮组件6A，6B和5A，5B的所有腔室都存在的。

把泵通道35连接到一个泵凹槽38上。把供应通道37连接到一个供应凹槽39上。当泵的压力作用到控制入口19上时，使滑动件28克服弹簧23的作用力而移动，这就是说，在按照图2的图示中向左，而在按照图1的图示中向右，从而轴向凹槽31使泵凹槽38和供应凹槽39彼此在液压上连接起来。这样就把第二计量泵6的入口和出口连接到第一计量泵的相应入口和出口上。两个泵5，6就并联地工作。

如果在另一方面在控制入口19处的压力不能大到足以克服弹簧23的作用力时，滑动件28就运动到图2中所示的位置。在此位置，裙部34足够大，这就是说，它在轴向上足够长，足以把供应凹槽39完全盖住。这样，对于在中空的滑动件28的里面的罐压力就不能出现短路。通过周向凹槽33使所有腔室的供应凹槽39短路，从而第二计量泵6实际上没有任何负载，它的运行没有任何明显的损失。

控制装置1的功能如下：只要在泵接头P处有泵压力，该控制装置就可以正常地以被并联地连接在一起的两个计量泵运行，截流阀20就一直不把控制管线18切断。操作者可能希望这样的切断，比如，当他想使转向更灵敏时。也可以与速度有关地控制截流阀20。只要在控制入口19处有足够的压力，在任何情况下，两个计量泵5，6都被并联地连接在一起。此二泵只用来对在泵接头P处抽进的流体进行计量，并把流体传送到工作马达3，这就是说，确定这些流体的数量。

然而，如果在泵接头P处的压力下降，在控制入口19处的压力相应地下降，且滑动件28把两个计量泵5，6之间的连接阻断。这同时使第二计量泵6短路，并把它与罐接头T隔离开。通过单向阀16可以可靠地使控制入口19不会受到在泵管线9中或在罐管线10中或在负载压力控制管线中可能出现的所有压力起伏或脉动的影响。不管什么样的负载由外面或由里面作用到工作接头L，R上和作用在连接到其上的管线上，截流阀8都保持是关闭的。

在许多方面，偏离所示出的结构是可能的。图中示出的截流阀8是用凸缘安装在计量阀5，6上的。当然，可以另外把它设置在它自己的壳体中，并可以通过外部的管线把它连接到计量泵5，6上。

Claims (11)

1．一种液压控制装置，其有一个定向阀，一个计量泵单元，此单元有两个计量泵，它们在液压上被并连接联在一起，并可以在机械上并联地运行，以及一个在液压上连接在两个计量泵之间的截流阀，一个泵接头和一个罐接头，它们通过定向阀和两个被连接到定向阀上的工作接头被连接到计量泵单元上，一个截流阀的控制入口被连接到泵接头上，其特征在于，在截流阀(8)的控制入口(19)与定向阀(2)之间设置一个安全阀装置(16，20)。

2．按照权利要求1所述的控制单元，其特征在于，安全阀装置(16，20)包括一个单向阀(16)，它在截流阀(8)的控制入口(19)的方向上是关闭的。

3．按照权利要求2所述的控制单元，其特征在于，单向阀(16)被设置在由泵接头(P)到定向阀(2)的管线(9)中。

4．按照权利要求1至3中的任何一个所述的控制单元，其特征在于，安全阀装置(16，20)包括一个在控制入口(19)与由泵接头(P)到定向阀(2)的管线(9)之间的一根支路管线(18)中的一个截流阀(20)。

5．按照权利要求1至4中的任一项所述的控制单元，其特征在于，截流阀(8)有一个滑动件(28)，把它设置成使在控制入口(19)中的压力作用到其上，该滑动件有在轴向上伸展的轴向凹槽(31)，在滑动件(28)的一个工作位置这些凹槽把第一计量泵(5)的接头连接到第二计量泵(6)的相应接头上，该滑动件(28)有一个越过轴向凹槽(31)伸展的裙部(34)，其长度比通向第二计量泵(6)的接头的通道(37)的轴向长度要大。

6．按照权利要求5所述的控制单元，其特征在于，截流阀(8)有一连接到罐接头(T)上的第二控制接头(21)，滑动件(28)把此第二控制接头(21)与截流阀(8)的所有其它接头(35，37)隔离开。

7．按照权利要求5或6所述的控制单元，其特征在于，滑动件(28)的裙部(34)有一个周边的圆周凹槽(33)，在另一工作位置它与第二计量泵(6)的所有接头(37)彼此连接起来。

8．按照权利要求7所述的控制单元，其特征在于，圆周凹槽(33)与轴向凹槽(31)之间的间隔比通道(37)的轴向上的纵向长度稍大。

9．按照权利要求1至8中的任一项所述的控制单元，其特征在于，动态运行的负载压力控制管线(11)被连接到定向阀(2)上，把该负载压力控制管线连接到一被连接在一个泵(13)之后的一个压力控制装置(12)上，在负载压力控制管线(11)中设置有一个单向阀(26)，它在定向阀(2)的方向上是打开的。

10．按照权利要求1至9中的任一项所述的控制单元，其特征在于，第一计量泵(5)的体积输出量比可以被关闭的第二计量泵(6)的要少。

11．按照权利要求10所述的控制单元，其特征在于，第一计量泵(5)的轴向长度比第二计量泵(6)的要短。

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