CN205064459U - 智能电液压力控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及液压制动领域，具体涉及一种智能电液压力控制装置，包括压力装置，其特征在于，所述的压力装置包括阀体、穿过阀体的可平移串联式柱塞，所述的串联式柱塞由小柱塞和大柱塞串联而成，小柱塞与阀体内壁围合成小柱塞B腔，大柱塞与阀体内壁围合成大柱塞A腔，大柱塞A腔的容积大于小柱塞B腔；串联式柱塞的一端位于压力装置外侧，另一端位于压力装置的内部；所述的小柱塞B腔直接连通压力油出口，所述的大柱塞A腔通过差压阀与压力油出口和小柱塞B腔实现连通或不连通；所述的大柱塞A腔通过卸荷阀与储油腔连通。本实用新型提高控制精度，兼顾系统达到一定压力的速度和输出压力范围，简化结构，延长使用寿命。

Description

智能电液压力控制装置

技术领域

本实用新型涉及液压制动领域，具体涉及一种智能电液压力控制装置。

背景技术

随着我国城市化进程的不断扩大，100%低地板轻轨车辆在公共交通领域获得日益广泛使用。由于低地板轻轨车辆的底部空间较小，传统的空气制动、电制动装置较大的安装空间尺寸难以其满足要求，模块化液压制动装置的的体积小，制动效果平稳、快速的特点使其成为低地板轻轨车辆的标准基础制动配置。

现有的比例控制液压制动装置，压力源部分的电液泵、溢流阀等部件为制动装置提供稳定液压压力，压力调节部分的各类阀用于调节制动缸的作用压力，控制装置检测和控制液压装置的工作状态，并根据车辆的制动需求通过压力调节部分的比例压力调节阀和泄放阀等控制制动缸压力状态实现车辆的制动或缓解。其存在以下几个问题：

小体积、高集成度、模块化的液压装置需要小型化的各类液压元件，模块结构复杂，阀体和零件的加工难度大，精度要求高，价格昂贵；液压通路复杂，密封件多，内部泄漏故障不易排查，维修难度大；系统工作时电液泵要始终维持系统压力，液压油的不断循环，加剧元件的磨损和油液的油质的劣化，保持其高可靠工作状态的维护工作量较大，维护周期短；外置的控制装置增加了车体的布线结构复杂度和布线的工作量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提出一种提高控制精度、兼顾系统达到一定压力的速度和输出压力范围、简化结构、延长使用寿命的智能电液压力控制装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：智能电液压力控制装置，包括压力装置，其特征在于，所述的压力装置包括阀体、穿过阀体的可平移串联式柱塞，所述的串联式柱塞由小柱塞和大柱塞串联而成，小柱塞与阀体内壁围合成小柱塞B腔，大柱塞与阀体内壁围合成大柱塞A腔，大柱塞A腔的容积大于小柱塞B腔；串联式柱塞的一端位于压力装置外侧，另一端位于压力装置的内部，且另一端与阀体内壁围合成C腔；所述的小柱塞B腔直接连通压力油出口，所述的大柱塞A腔通过差压阀与压力油出口和小柱塞B腔实现连通或不连通；所述的大柱塞A腔通过卸荷阀与储油腔连通。

前述的智能电液压力控制装置，还包括设置于压力油出口旁的压力传感器；所述的储油腔与C腔通过节流孔连通。

前述的智能电液压力控制装置，还包括与所述串联式活塞一端连接的螺旋丝杆机构及使螺旋丝杆机构的螺母旋转的驱动电机、控制驱动电机运转的控制电路，所述的控制电路接收压力传感器检测的油压信号。

前述的智能电液压力控制装置，还包括检测螺旋丝杆机构直线位移的丝杆位移测量装置以及与丝杆滑动连接的丝杆防转动装置。

前述的智能电液压力控制装置，所述的压力装置通过压力油出口与油缸连接，通过油缸实现力的输出。

前述的智能电液压力控制装置，所述的C腔通过进油阀与大柱塞A腔连通。

智能电液压力控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

当智能电液压力控制装置接受的压力需求信号时控制电路驱动电机旋转，驱动螺旋丝杆机构的螺母旋转而使丝杆平移，使与丝杆固定连接的串联式柱塞向外平移，将大柱塞A腔和小柱塞B腔的油液通过压力输出口同时推入油缸；

当油缸的压力达到设定值P1时，由于大柱塞A腔输出口一端的差压阀柱塞截面积小于压力输出口一端差压阀柱塞的截面积，差压阀右端的作用力大于左端的作用力并压缩弹簧使阀芯左移，关闭大柱塞A腔到压力油出口的通路，此时大柱塞A腔与小柱塞B腔为两个独立的容积空间且只有小柱塞B腔与压力油出口连通；此时油缸的压力由B腔的容积变化控制；

当串联式柱塞继续向外平移使大柱塞A腔内的压力上升到P2时，卸荷阀内的阀芯压缩弹簧打开回油通路使大柱塞A腔内的油液流入储油腔以卸载多余载荷，小柱塞B腔的容积减小使油缸的压力继续增加，P1值由差压阀两端柱塞的面积差和其弹簧力确定，P2值由卸荷阀芯截面积和其弹簧力确定，为保证制动缸压力值能够平滑稳定的控制，设定的压力值P2大于P1并有一适当的差值；

当串联式柱塞向内平移，大柱塞A腔和小柱塞B腔的容积同时增大且压力减小，当大柱塞A腔的压力小于P2时卸荷阀芯在弹簧力的作用下右移关闭，若继续向内平移且小柱塞B腔的压力小于P1时，差压阀在弹簧力的作用下右移使大柱塞A腔和小柱塞B腔联通，当串联式柱塞向内平移且A腔、B腔内的压力接近于零压时，由于大柱塞左端的C腔与储油箱之间的节流孔限制，C腔内的油液不能迅速流动到储油箱，在C腔与大柱塞之间形成压力P3，当P3大于进油阀的弹簧作用力时进油阀芯压缩弹簧右移打开进油阀，C腔内的油液进入A腔补充A腔卸荷时流入储油箱的油量损失，同时防止A腔、B腔在回到零压状态时出现空穴和进入空气，P3值由进油阀芯的截面积和其弹簧力确定，适当设定的P3值可以保障压力控制装置在低压力状态的稳定工作，当A、B腔和压力输出口压力均为零压时油缸在复位弹簧力的作用下复位或制动缸缓解。

前述的智能电液压力控制方法，智能电液压力控制装置的输出压力值P由控制电路根据压力传感器的油压信号及串联式柱塞的微小位移控制。大柱塞和小柱塞为一体化结构且在电机和丝杆机构的驱动下左右同步移动，通过改变A、B的容积实现输出压力的增大或减小，利用差压阀切换不同压力状态下的工作容积。在压力低于P1的状态下，输出压力由A、B容积的变化控制，行程与容积的变化率大，执行单元可快速行走完空行程，提高压力响应速度；在压力大于或等于P1的状态下，输出压力由B腔的容积变化控制。由于卸荷阀的作用，A腔的工作压力值不大于P2，B腔的工作截面积较小，只需增加较小的驱动功率就可增加很高的输出压力。用容积变化方式直接控制输出压力变化，结构简单，控制环节少，系统响应快，但只适应较小行程的压力控制。

用电机丝杠驱动串联式柱塞产生并控制压力具有以下优点：

1.串联式柱塞结构提高了系统达到一定压力的速度，无需用阀和始终保持的压力源满足系统压力相应需求，提高了控制精度；

2.电机丝杆驱动装置可靠性高，使用寿命长，维护工作量小，周期长；

3.液压元件、液压通路少、密封件少，按需求工作减少元件的工作频次，提高了液压装置的可靠性和使用寿命；

4.嵌入式的液压通路简化了模块的结构，模块的结构简单、集成度高，体积小；

5.将液压装置、驱动和控制装置高度集成在一个模块内，只需连接电源、通讯接口和出口压力管路即可，安装调试方便。

6.故障自诊断和报警功能，通过采集嵌入的内部的压力传感器、位移传感器和电机运行电流等参数可对系统的故障进行诊断、报警和隔离。

附图说明

图1为本实用新型的结构图；

图2为本实用新型的压力装置结构示意图；

其中，1—压力装置2—压力传感器3—控制电路4—螺旋丝杆机构5—丝杆防转动装置6—驱动电机7—丝杆位移测量装置8—油缸9—进油阀10—卸荷阀11—差压阀12—串联式柱塞13—压力油出口14—储油腔15-丝杆连接螺纹孔16—阀体17—节流孔

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步的描述。

根据图1-图2，智能电液压力控制装置，包括压力装置1，其特征在于，所述的压力装置包括阀体16、穿过阀体的可平移串联式柱塞12，所述的串联式柱塞由小柱塞和大柱塞（大柱塞的直径大于小柱塞）串联而成，小柱塞与阀体内壁围合成小柱塞B腔，大柱塞与阀体内壁围合成大柱塞A腔，大柱塞A腔的容积大于小柱塞B腔；串联式柱塞的一端位于压力装置外侧，另一端位于压力装置的内部，且所述的另一端与阀体内壁围合成C腔；所述的小柱塞B腔直接连通压力油出口13，所述的大柱塞A腔通过差压阀11与压力油出口和小柱塞B腔实现连通或不连通；所述的大柱塞A腔通过卸荷阀10与储油腔14连通。所述的压力装置通过压力油出口与油缸8（可以为制动缸）连接。所述的C腔通过进油阀9与大柱塞A腔连通。相比大柱塞A腔，小柱塞B腔更靠近压力装置的外侧。

还包括设置于压力油出口旁的压力传感器2；所述的储油腔与C腔通过节流孔17连通。还包括与所述串联式活塞12一端连接（通过丝杆连接螺纹孔15连接）的螺旋丝杆机构4及使螺旋丝杆机构的螺母旋转的驱动电机6、控制驱动电机运转的控制电路3，所述的控制电路接收压力传感器检测的油压信号。还包括检测螺旋丝杆机构直线位移的丝杆位移测量装置7以及与丝杆滑动连接的丝杆防转动装置5，丝杆位移测量装置可以通过测量丝杆端部的位移实现测量，且丝杆端部靠近或与丝杆位移测量装置连接。丝杆上设置一段长度的花键与带花键孔的丝杆防转动装置配合，丝杆防转动装置固定在结构上不动，使丝杆不能旋转，只能沿轴向移动。

本实用新型提出一种智能电液压力控制装置，将控制电路、驱动电机、丝杆机构、串联式柱塞和传感器等部件集成在一个模块内，外部只连接电源和控制信号，智能电液压力控制装置可直接输出控制信号设定的压力。其工作原理：驱动电机驱动螺旋丝杆机构的螺母旋转，丝杆防转动装置使丝杆驱动压力装置的串联式柱塞只能左、右方向直线运动，控制电路根据经由通讯接口传递来的控制信号、压力传感器检测到的油压信号通过控制串联式柱塞的左、右移动来控制系统输出压力，根据位移测量装置、电机的驱动电流等信号判定系统的状态实现自诊断，通讯接口用于接受外部控制信号并向外部反馈其状态信息。

压力装置的工作原理：当智能电液压力控制装置接受的压力需求信号时控制电路驱动电机快速旋转驱动丝杆机构使串联柱塞右移将大柱塞A腔和小柱塞B腔的油液通过压力油出口同时推入油缸（可以为制动缸），当油缸内产生一规定的压力P1时连通大、小柱塞腔的差压阀的阀芯压缩弹簧向左移动关闭A腔与压力输出口的通路，若柱塞继续右移，大柱塞腔内的压力上升到P2时的卸荷阀内的阀芯压缩弹簧打开回油通路使A腔内的油液流入储油腔，卸载掉高于P2值的载荷，系统的输出压力值P（即压力油输出口的压力）由控制装置根据压力传感器的信号及串联柱塞的位移控制。压力装置内的微机系统可通过通讯口与其外部的其他压力装置、相关系统相连接受和反馈信息，采用网络和电子线路连接各类相关制动信号、输出口压力和制动缸或油缸的位置信号，通过软件程序分析结果和内置的控制程序进行相应的制动过程控制，并根据压力、位置、驱动电流等反馈信号对单元的状态进行判定及故障自诊断。

当串联柱塞左移且A腔、B腔的压力同时减小，A腔压力小于P2时阀芯在弹簧的作用下复位卸荷阀关闭，若继续向内平移且小柱塞B腔的压力小于P1时，差压阀打开大、小柱塞腔联通，柱塞在左移的过程中C腔的容积减小，C腔的油液通过其与储油腔之间的节流孔流入储油腔，由于节流孔限制C腔的油液快速流入储油腔使得C腔内产生较小压力值，当A腔、B腔内压力接近零且C腔的压力大于A腔的压力时，进油阀的阀芯压缩弹簧向右移动打开C腔与A腔的通路，C腔内的油液进入A腔补充A腔卸荷时流入的储油腔的油量损失，同时防止A、B腔在回到零压状态时出现空穴和进入空气，压力油出口压力回到零压状态油缸在弹簧力的作用下复位或缓解。

系统采用串联式阶梯形柱塞两级压缩方式产生压力，大柱塞可快速产生初始压力提高压力相应速度，小柱塞用于加压提高输出压力。由于采用卸荷阀和差压阀使大柱塞在较低的压力下工作，小柱塞的工作面积较小，用很小的驱动力即可输出很高的压力。

上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.智能电液压力控制装置，包括压力装置，其特征在于，所述的压力装置包括阀体、穿过阀体的可平移串联式柱塞，所述的串联式柱塞由小柱塞和大柱塞串联而成，小柱塞与阀体内壁围合成小柱塞B腔，大柱塞与阀体内壁围合成大柱塞A腔，大柱塞A腔的容积大于小柱塞B腔；串联式柱塞的一端位于压力装置外侧，另一端位于压力装置的内部，且另一端与阀体内壁围合成C腔；所述的小柱塞B腔直接连通压力油出口，所述的大柱塞A腔通过差压阀与压力油出口和小柱塞B腔实现连通或不连通；所述的大柱塞A腔通过卸荷阀与储油腔连通。

2.根据权利要求1所述的智能电液压力控制装置，其特征在于，还包括设置于压力油出口旁的压力传感器；所述的储油腔与C腔通过节流孔连通。

3.根据权利要求2所述的智能电液压力控制装置，其特征在于，还包括与所述串联式活塞一端连接的螺旋丝杆机构及使螺旋丝杆机构的螺母旋转的驱动电机、控制驱动电机运转的控制电路，所述的控制电路接收压力传感器检测的油压信号。

4.根据权利要求3所述的智能电液压力控制装置，其特征在于，还包括检测螺旋丝杆机构直线位移的丝杆位移测量装置以及与丝杆滑动连接的丝杆防转动装置。

5.根据权利要求1所述的智能电液压力控制装置，其特征在于，所述的压力装置通过压力油出口与油缸连接，通过油缸实现力的输出。

6.根据权利要求1所述的智能电液压力控制装置，其特征在于，所述的C腔通过进油阀与大柱塞A腔连通。