CN1573133A - 用于控制液压泵排量的回路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制液压泵排量的回路，无论致动器的负载压力大小，即使当发动机以低速工作时，它也能够将液压泵的排量恒定地供给到致动器，其中，该回路包括：与发动机相连的可变排量液压泵；与液压泵相连的致动器；安装在液压泵与致动器之间的流路中的中央旁通式换向阀，用于在切换操作期间控制致动器的起动、停止和换向；安装在换向阀的中央旁路的下游侧的操纵信号生成装置，用于控制液压泵的排量；以及安装在中央旁通式换向阀的致动器的供给路径中的排量调节阀，用于控制供给到致动器的液压流体排量并具有开口部分，该开口部分根据致动器的供应通路的上游侧压力与下游侧压力之间的压力差以及根据阀弹簧的弹力开启和关闭。

Description

用于控制液压泵排量的回路
技术领域
本发明涉及一种用于控制液压泵的排量的回路，该回路都能够在液压泵中获得恒定流量的液压流体并供给到诸如液压缸的用于驱动工程重型设备的工作器械的致动器，而与液压缸的负荷压力无关，而且特别是涉及一种用于控制液压泵的排量的回路，该回路能够以恒定地将液压泵的排量供给到液压缸而与液压缸的负荷压力无关，即使当发动机以低速工作时也是如此。
在此处使用的术语中，术语“负系统”指一种方法，用于在从安装在中心旁路的下游的操纵信号生成器的上游排出的操作压力较高的情况下，减少可变排量液压泵的排放量，并在该操纵信号压力较低的情况下增加液压泵的排放量。
而且，术语“正系统”指一种方法，用于在施加在用于控制提供给液压缸的液压流体的换向阀上的操作压力较高的情况下增加可变排量液压泵的排放量，并在操作压力较低的情况下减少液压泵的排放量。
背景技术
图1为示出根据传统技术的用于液压泵的排量控制回路的示意图，图2为示出传统技术中根据阀芯行程的液压泵的排量关系的曲线图。
如图1所示，根据传统技术的用于控制液压泵排量的可变排量液压回路包括：与发动机相连并由其驱动的可变排量液压泵20；通过供给路径22与液压泵20相连的液压缸24，且液压缸24具有负载W；安装在液压泵20与液压缸24之间的流路中的中心旁通式换向阀26，用于在切换操作期间控制液压缸24的起动、停止以及方向切换；安装在流路30中的与换向阀26的中心旁路28连通的排量调节阀32，且该排量调节阀32控制中心旁路排量Q2；以及由节流孔和低压减压阀(未示出)形成的操纵信号发生装置36，该操纵信号发生装置36安装在排量调节阀32的下游并控制液压泵20的排量Q1。
在图中，标号34表示用于调整排量调节阀32的开放程度的阀弹簧。而且，38表示用于防止液压回路中的压力超过设定水平的主减压阀，且40表示液压箱。
根据中心旁路28的上游压力(指液压泵20的排出压力)与下游压力(指液压缸24的工作压力)之间的压力差ΔP以及阀弹簧34的弹力，开启和关闭调节阀32。根据中心旁路28的开口面积设定并控制排量调节阀32。
即，在中心旁路28的开启和关闭部分的开口面积较大的情况下(当压力差ΔP较小时)，阀弹簧34使排量调节阀32完全打开。在开口面积较小的情况下(压力差ΔP较高时)，开口面积减小，同时抵抗阀弹簧34的弹力。
因此，无论供给路径22的压力高低，都根据中央旁路28的开启和关闭部分的开口面积，将中央旁路28中的旁路排量Q2设为液压流体的恒定排量。
而且，在从操纵信号发生装置36的上游排出的操作压力较高的情况下，控制操纵信号发生装置36，使可变排量液压泵20的排量Q1减小，相反，在操作压力较低的情况下，控制操纵信号发生装置36，使液压泵20的排量Q1增大(参见负系统)。
此时，设定控制可变排量液压泵20的排量的操作压力，从而在换向阀26的阀芯的处于中间状态时使液压泵20的排量最小。
如图2所示，供给到液压缸24的排量Q3＝[可变排量液压泵20的排量Q1]-[中央旁路28的旁路排量Q2]。即，控制供给到液压缸24的液压流体排量Q3，使其具有对应于旁路28的开启和关闭部分的开口面积的恒定排量，该开口面积基于换向阀26的阀芯行程的位置，并设置成与液压缸24的负荷压力无关。
在来自可变排量液压泵20的液压流体排量Q1中，由于只有排量Q3的液压流体供给到液压缸24，而不包括通过中央旁路28排放到液压箱40的液压流体旁路排量Q2，所以在发动机的高速模式下，从液压泵20排出的恒定排量Q2的液压流体分流到液压箱40，且液压流体的剩余排量Q3按所需的量供给到液压缸24。
但是，在传统的用于控制液压泵排量的回路中，在发动机的低速模式下，由于在从液压泵20排出的液压流体恒定排量Q2分流到液压箱40之后，不可能将液压流体的剩余排量Q3完全按照所需的量供给到液压缸24，所以，就产生了排量不足的现象。因此，发生气穴现象(cavitation)。而且，由于将开关阀的阀芯行程切换得更频繁以便获得该所缺少的排量，所以渐动控制间隔减小，且设备的工作能力下降。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于控制液压泵排量的回路，该回路能够将液压泵的排量恒定地供给到液压缸，而与发动机低转速时液压缸的负荷压力无关。
本发明的另一目的是提供一种用于控制液压泵排量的回路，其能够防止由于排量不足产生气穴现象，并且因为渐动控制间隔减小，能够提高设备的工作能力。
本发明还有另一个目的是，提供一种用于控制液压泵排量的回路，不论负荷压力大小，都能够将恒定排量的液压流体供给到液压缸，因为能够获得与负或正系统中负载检测相同的效果。
为达到上述目的，用于控制液压泵排量的回路包括：与发动机相连的可变排量液压泵；与该液压泵相连的致动器；安装在液压泵与致动器之间的流路中的中央旁通式换向阀，用于在切换操作中控制致动器的起动、停止和方向切换；以及安装在换向阀的中央旁路的下游侧中的操纵信号发生装置，用于控制液压泵的排量，提供一回路，用于控制液压泵的排量，该回路包括：安装在中央旁通式换向阀的致动器的供给路径上的排量调节阀，用于控制供给到致动器的液压流体的排量，并具有开口部分，开口部分由基于致动器的供给路径的上游侧压力与下游侧压力之间的压力差以及由阀弹簧的弹力开启和关闭。
排量调节阀包括能够在致动器的供给路径的上游侧压力与下游侧压力之间产生压力差的可变节流孔，且该可变节流孔具有由外部信号控制的开口部分。
排量调节阀安装在中央旁通式换向阀的阀芯的外侧。
操纵信号发生器为一种压力产生装置，其由节流孔以及低压减压阀构成，用于在操纵信号发生器的上游侧排出操作压力并根据负系统控制可变排量液压泵的排量。
该操纵信号发生器包括：排放操作压力的操纵泵；遥控阀，用于控制施加到中央旁通式开关阀的操作压力；以及往复阀，该往复阀具有与中央旁通式开关阀相连的入口部分以及与液压泵相连的出口部分；其中，根据正排量控制法控制可变排量液压泵，从而与施加到中央旁通式开关阀的操作压力成比例地控制可变排量液压泵的排量。
附图说明
通过参考附图，本发明将变得更为易于理解，附图仅以示意方式给出，且因此对本发明不是限制性的，其中：
图1为示意图，示出根据传统技术的用于液压泵的排量控制回路；
图2为传统技术中根据阀芯行程的液压泵的排量的关系曲线图；
图3为示意图，示出根据本发明的一个实施例的用于控制液压泵排量的回路；
图4为示意图，示出根据本发明的另一个实施例的用于控制液压泵排量的回路；
图5为示意图，示出根据本发明的另外一个实施例的用于控制液压泵排量的回路；
图6为示意图，示出根据本发明的另外一个实施例的用于控制液压泵排量的回路；以及
图7根据本发明的基于阀芯行程的排量的关系曲线图。
具体实施方式
如图3和6所示，提供：与发动机相连的可变排量液压泵1；通过供给路径2与液压泵11相连的致动器4(如液压缸等等)；安装在液压泵1与致动器4之间的流路中的中央旁通式换向阀7，用于在换向操作期间控制致动器4的起动、停止和换向操作；以及安装在换向阀7的中央旁路3的下游的操纵信号发生器6，用于控制液压泵1的排量Q1。上述结构实际上与图1中的结构相同。因此，该结构与工作原理的详细说明将从略。
如图3所示，根据本发明的实施例的用于控制液压泵排量的回路包括安装在中央旁通式换向阀7的致动器供给路径5中的排量调节阀8，用于控制供给到致动器4的液压流体的排量Q3。排量调节阀8具有开启和关闭部分，由致动器供给路径5的上游压力与其下游压力之间的压力差ΔP以及阀弹簧16的弹力开启和关闭该部分。
排量调节阀8可安装在中央旁通式换向阀7的内部(如图3和图5所示)或外部(如图4和图6所示)。排量调节阀8包括可变节流孔9，用于产生在致动器供给路径5的上游压力与下游压力之间的一定压力差ΔP，并设置成使外部信号能够控制开口部分。
在致动器供给路径13的开启和关闭部分的开口面积较大的情况下，阀弹簧16将排量调节阀8完全打开。相反，在供给路径13的开口面积较小的情况下，开口面积减小，同时对抗阀弹簧34的弹力。
从可变排量液压泵1排出、通过致动器供给路径5并供给到致动器4的排量Q3，设置成相应于致动器供给路径13的开启和关闭部分的开口面积，而与供给路径2的压力无关。
用于控制可变排量液压泵1的排量Q1的操纵信号发生器6为一种压力产生装置，其由节流孔6a和低压减压阀6b构成。操纵信号发生器6将操作压力排出到操纵信号发生器6的上游并控制可变排量液压泵1。
此时，在操纵信号发生器6上游排出的操作压力较高的情况下，进行控制，使可变排量液压泵1的排量Q1减小。相反，在操作压力较低的情况下，进行控制，使液压泵1的排量Q1增大(负系统)。在中央旁通式换向阀7的阀芯处于中间状态时，将可变排量液压泵1的排量Q1设置为最小。
在图中，标号10表示主减压阀，11表示液压箱，12表示止回阀且14代表往复阀。
下面将参考附图说明根据本发明的用于控制液压泵排量的回路的工作原理。
如图3和7所示，当中央旁通式换向阀7的阀芯如图3所示向右切换时，从可变排量液压泵1排出的排量Q1的液压流体通过供给路径2和致动器供给路径13供给到致动器4。同时，排量Q1的一部分通过排量调节阀8、中央旁路3以及操纵信号发生器6分流到液压箱(分流箱Q2)。
此时，由操纵信号发生器6的上游侧排出的操作压力控制的可变排量液压泵1的排量Q1，控制成使其具有与致动器供给路径13的开启和关闭部分的开口面积相对应的大小，该开口面积基于排量调节阀8的阀芯行程的位置。即，确定供给到致动器4的排量Q3的液压流体具有与阀芯行程的位置相应的恒定排量，而与负荷压力无关。
图7示出了可变排量液压泵1的排量Q1与通过中央旁路3分流的排量Q2以及供给到致动器4的液压流体的排量Q3之间的关系。
即，致动器4的排量Q3＝[液压泵1的排量Q1-旁路排量Q2]。
将供给到致动器4的液压流体的排量Q3控制成具有与中央旁通式换向阀7的阀芯行程位置相应的恒定排量，即相应于安装在致动器供给路径13中的可变节流孔9的开口面积。排量Q3的设定成与致动器4的负载压力无关。
在中央旁通式换向阀7的中间状态下，从可变排量液压泵1中排出的排量Q1的总量通过中央旁路3和操纵信号发生器6排到液压箱(旁路排量Q2)。
此时，由于中央旁路3的开启和关闭部分的开口面积设为最大，所以分流的排量Q2最大，且从可变排量液压泵1排出的液压流体的排量Q1最小。
图4为一视图，示出根据本发明的另外一个实施例的用于控制液压泵排量的回路。
如图所示，安装在致动器供给路径5中的排量调节阀8，用于控制从可变排量液压泵1供给到致动器4的液压流体的排量Q3，该排量调节阀8安装在中央旁通式换向阀7的阀芯外部的中央旁路3的上游侧。此处，与液压泵1相连的致动器4、用于控制供给到致动器4的液压流体的流向的中央旁通式换向阀7、以及安装在中央旁路3的下游侧的操纵信号发生器6，三者的结构与图3中的结构相同。因此，该结构和工作原理的详细说明将从略。对于相同的结构将给出相同的附图标号。
图5为一视图，示出根据本发明的另外一个实施例的用于控制液压泵排量的回路。
如图所示，提供：操纵泵(未示出)，其排出操作压力并用作操纵信号发生装置6，用于控制可变排量液压泵1的排量Q1；遥控阀(RCV)15，用于控制从操纵泵到中央旁通式换向阀7的操纵信号；以及往复阀14，其中，入口侧与中央旁通式开关阀7相连，且出口侧与可变排量液压泵1相连。
因此，供给到中央旁通式换向阀7的左侧和右侧的操作压力在遥控阀15工作期间通过往复阀14排出，从而与操作压力成比例地控制可变排量液压泵1的排量(正系统)。即，在操作压力较高的情况下，液压泵1的排量增大。在操作压力较低的情况下，控制液压泵1的排量减小。
此处，由于与可变排量液压泵1相连的致动器4、用于控制供给到致动器4的液压流体流向的中央旁通式换向阀7、以及用于控制供给到致动器7的液压流体排量的排量调节阀8，三者的结构与图3中的结构相同。因此，对于该结构与工作原理的详细说明将从略。对于相同的结构将给出相同的附图标号。
图6为一视图，示出根据本发明的另外一个实施例的用于控制液压泵排量的回路。
如图所示，安装在致动器供给路径5中的排量调节阀8，用于控制从可变排量液压泵1供给到致动器4的液压流体的排量Q3，该排量调节阀8可以安装在中央旁通式换向阀7的阀芯外部的中央旁路3的上游侧。
此时，与可变排量液压泵1相连的致动器4、用于控制供给到致动器4的液压流体流向的中央旁通式换向阀7、以及用于通过从操纵泵排出操作压力以切换中央旁通式开关阀7并控制可变排量液压泵1的最大排量，从而控制可变排量液压泵1的遥控阀(正系统)，三者的结构与图5中结构相同。因此，对于该结构与工作原理的详细说明将从略。对于相同的结构将给出相同的附图标号。
如图7所示，在根据本发明的用于控制液压泵排量的回路中，根据中央旁通式换向阀7的开口面积需要供给到致动器4的恒定排量由可变排量液压泵1排出的工作压力与供给到致动器4的工作压力之间的压力差Δρ实现。在致动器4中不需要的排量通过中央旁路3排放到液压箱中。因此，能够在发动机的低速模式下充分地供给致动器4所需的排量。
即，由于用于向致动器4供给液压流体的阀芯的行程起始点在发动机的高速模式和低速模式下都不变，所以能够避免渐动控制时间间隔减小的现象。而且，由于来自可变排量液压泵1的排量直接供给到致动器4，所以能够避免出现气穴现象。
根据本发明的用于控制液压泵排量的回路具有以下优点。
由于无论液压缸的负载压力大小，都根据液压泵与液压缸之间的压力差调整排量，保持在某一量度，所以能够避免排量损失。
由于在发动机的低速模式下，液压泵的排量恒定地供给到液压缸，所以避免了出现气穴现象。由于渐动控制间隔减小，所以能够避免设备的工作能力下降。
而且，由于在负系统和正系统中的杆探测(rod sensing)能够取得相同的效果，所以无论负载压力大小，都向液压缸供给恒定排量，从而准确地控制该设备。
在不背离其精神和实质特征的情况下，本发明能够以不同的形式实施，同样应该理解上述实施例不会受到上述描述的任何细节的限制，除非另有说明，而是应理解为广泛地包含在所附权利要求的精神与范围内，因此在权利要求或权利要求的等同物的范围内的所有修改和变化都包括在权利要求中。

Claims (8)

1.一种用于控制液压泵排量的回路，包括：
与发动机相连的可变排量液压泵；
与该液压泵相连的致动器；
安装在液压泵与致动器之间的流路中的中央旁通式换向阀，用于在切换操作期间控制致动器的起动、停止和换向；
安装在换向阀的中央旁路的下游侧的操纵信号生成装置，用于控制液压泵的排量；以及
安装在中央旁通式换向阀的致动器的供给路径中的排量调节阀，用于控制供给到致动器的液压流体的排量并具有开口部分，该开口部分根据致动器的供给路径的上游侧压力与下游侧压力之间的压力差和阀弹簧的弹力开启和关闭。
2.根据权利要求1的回路，其特征在于，所述排量调节阀包括能够产生在致动器的供给路径的上游侧压力与下游侧压力之间的压力差的可变节流孔，且该可变节流孔具有由外部信号控制的开口部分。
3.根据权利要求1或权利要求2的回路，其特征在于，所述排量调节阀安装在中央旁通式换向阀的阀芯内部。
4.根据权利要求1或权利要求2的回路，其特征在于，所述排量调节阀安装在中央旁通式换向阀的阀芯外部。
5.根据权利要求1的回路，其特征在于，所述操纵信号生成装置为一种压力产生装置，其由节流孔以及低压减压阀构成，用于在操纵信号生成装置的上游侧排出操作压力并控制基于负系统的可变排量液压泵的排量。
6.根据权利要求1的回路，其特征在于，所述操纵信号生成装置包括：
排出操作压力的操纵泵；
用于控制施加到中央旁通式开关阀的操作压力的遥控阀；以及
往复阀，其具有与中央旁通式开关阀相连的入口部分以及与液压泵相连的出口部分，
其中，根据正排量控制法控制可变排量液压泵，从而与施加到中央旁通式开关阀的操作压力成比例地控制可变排量液压泵的排量。
7.根据权利要求6的回路，其特征在于，所述安装在致动器供给路径中的排量调节阀安装在中央旁通式换向阀的阀芯内部。
8.根据权利要求6的回路，其特征在于，所述安装在致动器供给路径中的排量调节阀安装在中央旁通式换向阀的阀芯外部。
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