CN215170578U - 一种电比例排量控制装置及变量泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及液压泵技术领域，具体涉及一种电比例排量控制装置及变量泵。一种电比例排量控制装置，包括：伺服活塞，所述伺服活塞被滑动装配；比例电磁阀，所述比例电磁阀设置在所述伺服活塞的轴向一侧，所述比例电磁阀包括阀芯，所述阀芯作用于所述伺服活塞；弹性件，所述弹性件的两端分别作用于伺服活塞和阀芯；所述伺服活塞远离所述比例电磁阀的一端形成有第一油腔，所述第一油腔接通压力油，所述伺服活塞和所述比例电磁阀之间形成有第二油腔，所述阀芯滑动控制所述第二油腔接通压力油或者所述第二油腔回油。解决了现有技术中的柱塞泵的变量控制精准度低，效果差的技术问题。

Description

一种电比例排量控制装置及变量泵

技术领域

本实用新型涉及液压泵技术领域，具体涉及一种电比例排量控制装置及变量泵。

背景技术

随着市场对工程机械在操作舒适性、节能等方面的要求不断提高，促使各主机厂加快了对各自现有的产品进行优化和更新换代步伐，传统的工程机械用主泵的控制方式一般为负载敏感、压力切断及恒扭矩控制，该种控制效果有限。对于柱塞泵来说，其转速高，压力大，结构紧凑，柱塞泵的变量主要是通过变量活塞推动斜盘摆动，以调整斜盘的摆角，但现有的对斜盘的倾斜角度的控制精准度低，控制效果差。

实用新型内容

为了解决现有技术中的柱塞泵的变量控制精准度低，效果差的技术问题，本实用新型提供了一种电比例排量控制装置及变量泵，解决了上述技术问题。本实用新型的技术方案如下：

一种电比例排量控制装置，包括：

伺服活塞，所述伺服活塞被滑动装配；

比例电磁阀，所述比例电磁阀设置在所述伺服活塞的轴向一侧，所述比例电磁阀包括阀芯，所述阀芯作用于所述伺服活塞；

弹性件，所述弹性件的两端分别作用于伺服活塞和阀芯；

所述伺服活塞远离所述比例电磁阀的一端形成有第一油腔，所述第一油腔接通压力油，所述伺服活塞和所述比例电磁阀之间形成有第二油腔，所述阀芯滑动控制所述第二油腔接通压力油或者所述第二油腔回油。

本申请的电比例排量控制装置，是根据改变比例电磁阀的输入电流以改变泵排量的一种控制装置，即通过改变比例电磁阀的输入电流，以改变伺服活塞两端的受力，从而实现对泵排量的改变。伺服活塞的行程决定了泵的排量，电液比例控制以比例电磁阀和弹性件间的平衡力为基础，两者通过阀芯连接起来，这样可通过作用于比例电磁阀的电流来影响控制活塞的位置，变量控制更加精确，调节效果好。设置伺服活塞的两端分别形成第一油腔和第二油腔，则在主泵空载时，压力油进入到第一油腔可以为伺服活塞提供足够的压力，比例电磁阀在操作启动时通常是断开的，阀芯会通过弹性件被推动至初始位置，压力油可进入到第二油腔，使伺服活塞朝向小排量方向运动，直至零排量位置；然后启动比例电磁阀，阀芯随着电流的增加逐渐克服弹性件的作用力而运动，以将第二油腔与回油箱导通，进行回油。当弹性件上的作用力与比例电磁阀上的压力保持平衡时，阀芯运动停止，比例电磁阀关闭。

根据本实用新型的一个实施例，所述比例电磁阀还包括阀套和比例电磁铁，所述阀套被固定装配在所述伺服活塞的轴向一侧，所述阀芯滑动装配在所述阀套内，所述比例电磁铁得电作用于所述阀芯，所述阀芯滑动作用于所述伺服活塞。

根据本实用新型的一个实施例，所述阀套上设置有压力油口、工作油口和回油口，所述阀芯滑动控制所述工作油口与所述压力油口或所述回油口连通，所述工作油口与所述第二油腔连通。

根据本实用新型的一个实施例，所述弹性件位于所述第二油腔内。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一油腔内的压力油作用于所述伺服活塞的作用面小于所述第二油腔内的压力油作用于所述伺服活塞的作用面。

一种变量泵，包括：

电比例排量控制装置；

主泵；

斜盘，所述斜盘倾斜调节主泵的排量，所述电比例排量控制装置的伺服活塞带动所述斜盘摆动。

根据本实用新型的一个实施例，所述伺服活塞通过拨块拨动所述斜盘偏摆，所述拨块装配在所述伺服活塞的活塞杆上，所述拨块上形成有球头与所述斜盘活动配合。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一油腔和所述第二油腔中的压力油来自先导油和主泵泵出的压力油中压力较高的一方。

根据本实用新型的一个实施例，还包括先导泵，所述先导泵通过第一单向阀连接至所述主泵的端口，所述主泵的泵出口通过第二单向阀连接至所述主泵的端口，所述主泵的端口与所述第一油腔连通，所述主泵的端口在所述比例电磁阀的控制下与所述第二油腔连通。

根据本实用新型的一个实施例，所述先导泵提供的先导压力为40-60bar。

基于上述技术方案，本实用新型所能实现的技术效果为：

1.本实用新型的电比例排量控制装置，是根据改变比例电磁阀的输入电流以改变泵排量的一种控制装置，即通过改变比例电磁阀的输入电流，以改变伺服活塞两端的受力，从而实现对泵排量的改变。伺服活塞的行程决定了泵的排量，电液比例控制以比例电磁阀和弹性件间的平衡力为基础，两者通过阀芯连接起来，这样可通过作用于比例电磁阀的电流来影响控制活塞的位置，变量控制更加精确，调节效果好。设置伺服活塞的两端分别形成第一油腔和第二油腔，则在主泵空载时，压力油进入到第一油腔可以为伺服活塞提供足够的压力，比例电磁阀在操作启动时通常是断开的，阀芯会通过弹性件被推动至初始位置，压力油可进入到第二油腔，使伺服活塞朝向小排量方向运动，直至零排量位置；然后启动比例电磁阀，阀芯随着电流的增加逐渐克服弹性件的作用力而运动，以将第二油腔与回油箱导通，进行回油。当弹性件上的作用力与比例电磁阀上的压力保持平衡时，阀芯运动停止，比例电磁阀关闭；

2.本实用新型的电比例排量控制装置，比例电磁阀设置为包括阀套和比例电磁铁，阀套上设置压力油口、工作油口和回油口，工作油口与第二油腔保持连通，阀芯在比例电磁铁的作用下滑动可控制工作油口与压力油口连通，使压力油进入到第二油腔；或者控制工作油口与回油口连通，使第二油腔泄油；设置第一油腔内的压力油作用于伺服活塞的作用面小于第二油腔内的压力油作用于伺服活塞的作用面，则当压力油进入第二油腔后，伺服活塞在两侧的压差的作用下，会朝向小排量方向运动，直至零排量位置；

3.本实用新型的变量泵，设置第一油腔和第二油腔中的压力油来自先导油和主泵泵出的压力油中压力较高的一方，具体地设置先导泵通过第一单向阀连接至主泵的端口，主泵的泵出口通过第二单向阀连接至主泵的端口，主泵的端口与第一油腔连通，主泵的端口在比例电磁阀的控制下与第二油腔连通，则第一单向阀和第二单向阀可配合用作梭阀，可选择主泵和先导泵中压力较高的压力油进入到第一油腔和第二油腔内，确保始终向第一油腔和第二油腔中传送更大的压力；尤其在主泵空载时(零排量位置)，主泵将无法为伺服活塞提供足够的压力，先导泵可为第一油腔提供先导油，先导油推动伺服活塞向大排量方向运动，弹性件推动阀芯至连通压力油口和工作油口，先导油进入第二油腔，使伺服活塞返回至零排量位置。

附图说明

图1为本实用新型的变量泵的结构示意图；

图2为变量泵的原理图；

图3为本实用新型的变量泵的电流排量曲线图；

图中：1-伺服活塞；11-第一油腔；12-第二油腔；2-比例电磁阀；21-阀芯；22-阀套；23-比例电磁铁；3-弹性件；4-斜盘；5-主泵；6-拨块；7-壳体；8-先导泵；91-第一单向阀；92-第二单向阀；10-回油箱。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1-3所示，本实施例提供了一种电比例排量控制装置，包括伺服活塞1、比例电磁阀2和弹性件3，伺服活塞1被滑动装配，比例电磁阀2位于伺服活塞1的轴向一侧，弹性件3位于伺服活塞1和比例电磁阀2之间，弹性件3的两端分别作用于伺服活塞1和比例电磁阀2。

伺服活塞1的两端分别形成有油腔，具体地，伺服活塞1远离比例电磁阀2的一端为小端，该端形成有第一油腔11，伺服活塞1的靠近比例电磁阀2的一端为大端，该端形成有第二油腔12，第一油腔11接通压力油，第二油腔12在比例电磁阀2的控制下接通压力油或接通回油箱10。第一油腔11保持接通压力油，则可保证始终有压力油作用于伺服活塞1的小端，在初始状态下为伺服活塞提供压力，保证伺服活塞的响应速度。优选地，第二油腔12内的压力油作用于伺服活塞1的作用面大于第一油腔11内的压力油作用于伺服活塞1的作用面，则相同压力的压力油分别进入到第一油腔11和第二油腔12内时，伺服活塞1受到的第二油腔12的作用力大于第一油腔11的作用力，伺服活塞1朝向小排量方向运动。

弹性件3位于第二油腔12内。具体地，可设置伺服活塞1的大端形成内凹的腔体，比例电磁阀2装配在腔体的开口处，比例电磁阀2配合腔体形成第二油腔12。伺服活塞1的大端的腔体内设置有弹簧座，比例电磁阀2的阀芯21上也连接有弹簧座，弹性件3位于两个弹簧座之间，两端分别作用于伺服活塞1和比例电磁阀2的阀芯21。弹性件3可选但不限于弹簧。

比例电磁阀2包括阀芯21、阀套22和比例电磁铁23，阀套22靠近伺服活塞1且被固定装配，阀芯21滑动装配在阀套22内，比例电磁铁23装配在阀套22的远离伺服活塞1的一端。阀套22上形成有压力油口P、工作油口A和回油口T，工作油口A位于压力油口P和回油口T之间，工作油口A与第二油腔12连通；阀芯21的外周面形成有环形槽，阀芯21沿阀套22滑动时，压力油口P可经环形槽与工作油口A连通，或者，工作油口A经环形槽与回油口T连通，回油口T与回油箱10连通。当比例电磁铁23通入电流时，可对阀芯21产生朝向伺服活塞1方向的推力。

本实施例还提供了一种变量泵，包括前述的电比例排量控制装置，还包括斜盘4、主泵5和壳体7，斜盘4、主泵5和电比例排量控制装置装配在壳体7内，斜盘4在伺服活塞1的带动下偏摆以调节主泵5的排量。

电比例排量控制装置平行于主泵5的轴线设置，电比例排量控制装置的伺服活塞1通过拨块6拨动斜盘4偏摆。具体地，拨块6可螺纹装配在伺服活塞1的活塞杆上，拨块6的靠近斜盘4的一端形成有球头，斜盘4上开有配合槽，配合槽内设置有衬套，球头伸入到配合槽内，两者活动配合。

还包括先导泵8，先导泵8为主泵5提供先导压力，第一油腔11和第二油腔12中的压力油来自先导泵8和主泵5的压力油中压力较高的一方。具体地，先导泵8通过第一单向阀91连接至主泵5的端口St，主泵5的泵出口通过第二单向阀92连接至端口St，第一单向阀91和第二单向阀92可配合用作梭阀，选择压力较高的压力油进入到第一油腔11和第二油腔12。通过先导泵8、第一单向阀91和第二单向阀92的设置，可保证第一油腔11内始终有压力，从而电比例排量控制装置可以尽快响应，起到排量调节作用。优选地，先导泵8提供的先导压力为40-60bar。

基于上述结构，本实施例的变量泵的工作原理为：伺服活塞1的行程决定了斜盘4的倾斜度，进而决定了主泵5的排量。伺服活塞1和比例电磁阀2采用压力补偿，以防止受控制压力的任何影响，这样可通过作用于比例电磁铁23的电流来影响控制伺服活塞1的位置。主泵5空载时(零排量位置)，主泵5将无法为伺服活塞1提供足够的压力，此时，先导泵8通过端口St向主泵5提供先导压力。比例电磁阀2在操作启动时通常是断开的，即阀芯23在弹性件3的作用下被推动至初始位置，此时压力油口P与工作油口A连通，压力油进入到至伺服活塞1的第二油腔12，使斜盘4返回至零排量位置，在伺服活塞1的第一油腔11则会始终有压力。当比例电磁阀2(24VDC比例电磁阀)中的电流为300mA，阀芯21开始随着电流的增加逐渐克服弹性件3的作用力而运动，工作油口A逐渐与回油口T连通，使伺服活塞1的第二油腔12与回油箱10导通，伺服活塞1将克服弹性件3的作用力而带动斜盘4转动以增大泵的排量。当弹性件3的作用力与比例电磁阀2上的压力保持平衡时，该运动将立即停止，而比例电磁阀2也会关闭。当比例电磁阀2电流为800mA时，可实现比例电磁阀2的额定流量和全行程工作。如图3所示为电流和泵流量之间的曲线图，下方线条为电流由小到大变化时的电流排量曲线，上方线条为电流由大到小变化时的电流排量曲线，图中的曲线的中间段为近似的斜线段，电流和泵流量之间可形成近似的正比例关系，如此可通过控制电流大小的方式来控制泵流量，控制方法简单、精确。

比例电磁阀2须使用特殊的电源供应以确保低磁滞。比例电磁阀2必须使用放大器电路板，从而向电磁阀输送矩形脉冲电流。电磁力通过脉冲宽度决定，抖动频率应为80赫兹。最小和最大电流值可进行调整以满足比例电磁阀。最小电流值应设置为略低于泵开始输出流量的电流值，以防止任何启动迟滞。最大电流值应设置为略低于比例阀的最大额定值。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型的宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种电比例排量控制装置，其特征在于，包括：

伺服活塞(1)，所述伺服活塞(1)被滑动装配；

比例电磁阀(2)，所述比例电磁阀(2)设置在所述伺服活塞(1)的轴向一侧，所述比例电磁阀(2)包括阀芯(21)，所述阀芯(21)作用于所述伺服活塞(1)；

弹性件(3)，所述弹性件(3)的两端分别作用于伺服活塞(1)和阀芯(21)；

所述伺服活塞(1)远离所述比例电磁阀(2)的一端形成有第一油腔(11)，所述第一油腔(11)接通压力油，所述伺服活塞(1)和所述比例电磁阀(2)之间形成有第二油腔(12)，所述阀芯(21)滑动控制所述第二油腔(12)接通压力油或者所述第二油腔(12)回油。

2.根据权利要求1所述的一种电比例排量控制装置，其特征在于，所述比例电磁阀(2)还包括阀套(22)和比例电磁铁(23)，所述阀套(22)被固定装配在所述伺服活塞(1)的轴向一侧，所述阀芯(21)滑动装配在所述阀套(22)内，所述比例电磁铁(23)得电作用于所述阀芯(21)。

3.根据权利要求2所述的一种电比例排量控制装置，其特征在于，所述阀套(22)上设置有压力油口(P)、工作油口(A)和回油口(T)，所述阀芯(21)滑动控制所述工作油口(A)与所述压力油口(P)或所述回油口(T)连通，所述工作油口(A)与所述第二油腔(12)连通。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种电比例排量控制装置，其特征在于，所述弹性件(3)位于所述第二油腔(12)内。

5.根据权利要求1所述的一种电比例排量控制装置，其特征在于，所述第一油腔(11)内的压力油作用于所述伺服活塞(1)的作用面小于所述第二油腔内(12)的压力油作用于所述伺服活塞(1)的作用面。

6.一种变量泵，其特征在于，包括：

权利要求1-5任一项所述的电比例排量控制装置；

主泵(5)；

斜盘(4)，所述斜盘(4)倾斜调节主泵(5)的排量，所述电比例排量控制装置的伺服活塞(1)带动所述斜盘(4)摆动。

7.根据权利要求6所述的一种变量泵，其特征在于，所述伺服活塞(1)通过拨块(6)拨动所述斜盘(4)偏摆，所述拨块(6)装配在所述伺服活塞(1)的活塞杆上，所述拨块(6)上形成有球头与所述斜盘(4)活动配合。

8.根据权利要求6所述的一种变量泵，其特征在于，所述第一油腔(11)和所述第二油腔(12)中的压力油来自先导油和主泵(5)泵出的压力油中压力较高的一方。

9.根据权利要求8所述的一种变量泵，其特征在于，还包括先导泵(8)，所述先导泵(8)通过第一单向阀(91)连接至所述主泵(5)的端口(St)，所述主泵(5)的泵出口通过第二单向阀(92)连接至所述主泵(5)的端口(St)，所述主泵(5)的端口(St)与所述第一油腔(11)连通，所述主泵(5)的端口(St)在所述比例电磁阀(2)的控制下与所述第二油腔(12)连通。

10.根据权利要求9所述的一种变量泵，其特征在于，所述先导泵(8)提供的先导压力为40-60bar。

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