CN105090141A - 液压变量控制系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种液压变量控制系统，包括：变量泵，具有进油口及出油口；变量油缸、压力切断阀、负载敏感阀，在负载敏感阀上并联有第一阀门和第二阀门，所述第二阀门连接所述变量泵的出油口。本发明液压变量控制系统中，通过改变第一阀门和第二阀门的状态，能够使本液压变量控制系统在不同的控制方式间进行转换，能够用一个变量泵实现不同的控制方式，节省了液压元件的数量，降低了成本。

Description

液压变量控制系统及车辆

技术领域

本发明涉及一种液压系统，尤其涉及一种液压变量控制系统，本发明还涉及一种具有该液压变量控制系统的车辆。

背景技术

在目前的液压变量控制系统中，常用的有电比例变量控制(EP控制)、恒功率控制(LR控制)、恒压控制(DR控制)、远程压力控制(DRG、多级压力控制)、负载敏感控制(LS控制)等。

在一个复杂的液压系统中往往需要多种变量控制形式，目前采用的方法大多是通过多泵来实现多种控制形式，即大多采用单泵单控制系统。这就需要系统中包含多种控制形式的多个变量泵，对系统的空间提出了更大的要求，同时也增加了采购的成本。而且在这样的系统中，不同控制形式的机构中很少有同时工作的工况，当其中一种控制形式的机构不工作时，其对应的泵也会闲置，对液压系统来说是一种资源的浪费。

随着产品的发展，对产品设计的要求也越来越高，空间越来越紧凑，系统的效率越来越高，越来越经济节能。这就对在液压系统设计时根据系统的特点采用较少元件实现较多功能，对液压系统的安装、对系统元件的充分利用等提出了更高的要求。

发明内容

本发明的一个目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种液压变量控制系统。

本发明的另一目的在于提供一种具有该液压变量控制系统的车辆。

根据本发明的一个方面，一种液压变量控制系统，包括：

变量泵，具有进油口及出油口；

变量油缸，包括缸体、活塞、活塞杆以及与该活塞杆相连的复位弹簧，所述活塞将缸体内部区分为有杆腔和无杆腔，所述活塞杆与所述变量泵相连以调节变量泵输出流量，所述复位弹簧能够驱动所述活塞杆向该变量油缸内部移动以使变量泵输出为最大流量，所述变量泵的出油口与该变量油缸的有杆腔连通；

压力切断阀，具有第一切断阀油口、第二切断阀油口、第三切断阀油口、第四切断阀油口、能够在所述压力切断阀的一第一工作位置与一第二工作位置之间滑动的切断阀阀芯以及弹力大小可调的第一弹簧装置，所述第一弹簧装置推动所述切断阀阀芯至第一工作位置，所述切断阀阀芯位于第一工作位置时或第二工作位置时，所述第二切断阀油口分别与所述第四切断阀油口或第三切断阀油口连通，所述第一切断阀油口用于向压力切断阀内供油以驱动所述切断阀阀芯由第一工作位置向第二工作位置移动；

负载敏感阀，具有第一敏感阀油口、第二敏感阀油口、第三敏感阀油口、第四敏感阀油口，能够在所述负载敏感阀的一第一工作位置与一第二工作位置之间滑动的敏感阀阀芯以及弹力大小可调的第二弹簧装置，所述第二弹簧装置推动所述敏感阀阀芯至第一工作位置，所述敏感阀阀芯位于第一工作位置时或第二工作位置时，所述第五敏感阀油口分别与所述第四敏感阀油口或第三敏感阀油口连通，所述第一敏感阀油口用于向负载敏感阀内供油以驱动所述敏感阀阀芯由第一工作位置向第二工作位置移动，所述第二敏感阀油口用于向负载敏感阀内供油以驱动所述敏感阀阀芯由第二工作位置向第一工作位置移动；

所述第一切断阀油口、第三切断阀油口、第一敏感阀油口、第三敏感阀油口与所述变量泵的出油口连通，所述第二切断阀油口与所述变量油缸的无杆腔连通，所述第四切断阀油口与所述第五敏感阀油口连通，所述第四敏感阀油口用于连接油箱以向油箱泄油，所述第二敏感阀油口上并联有第一阀门和第二阀门，所述第二阀门连接所述变量泵的出油口。。

根据本发明的一实施方式，所述第二阀门上串联有阻尼器。

根据本发明的一实施方式，所述第二阀门为内置阻尼的两位两通电磁阀。

根据本发明的一实施方式，所述第二阀门为两位两通的电比例电磁阀。

根据本发明的一实施方式，所述第二敏感阀油口上还设有至少一个与所述第一阀门并联的远程控制油路，所述远程控制回路包括能够向油箱泄油的溢流阀以及一能够将所述溢流阀与第二敏感阀油口连通或者切断连接的阀门。

根据本发明的另一个方面，一种车辆，包括转向液压系统、悬架液压系统和支腿液压系统，还包括上述的液压变量控制系统，所述液压变量控制系统的变量泵向所述转向液压系统、悬架液压系统和支腿液压系统供油。。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

本发明液压变量控制系统中，通过改变第一阀门和第二阀门的状态，能够使本液压变量控制系统在不同的控制方式间进行转换，能够用一个变量泵实现不同的控制方式，节省了液压元件的数量，降低了成本。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本发明实施例的液压变量控制系统的原理图；

图2是本发明实施例的液压变量控制系统增加远程压力控制的原理图；

图3是本发明实施例的车辆的原理图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

参见图1，本发明实施例公开了一种液压变量控制系统，包括变量泵1、变量油缸2、压力切断阀3、负载敏感阀4、第一阀门93及第二阀门94。通过改变第一阀门93和第二阀门94的开关状态，即可使本液压变量控制系统处于不同的功能状态。

变量泵1、变量油缸2、压力切断阀3和负载敏感阀4相互之间的端口可以通过油管进行连接，也可通过阀块进行连接，在本实施例中，是通过两个阀块(在图1中用点划线表示)进行连接的，这两个阀块对外形成四个端口，分别是端口S、端口P、端口X和端口T。

变量泵1具有进油口及出油口，该变量泵1将油箱中的液压油从进油口吸入到该变量泵1内部，然后再使液压油从出油口中流出。该变量泵1的进油口连接至端口S，出油口连接至端口P，因而，液压油从油箱经过端口S进入到变量泵1中，再从端口P流出。

变量油缸2用于调节变量泵1的流量大小。该变量油缸2包括缸体、活塞、活塞杆以及与该活塞杆相连的复位弹簧6。活塞将变量油缸2的缸体内部区分为有杆腔和无杆腔，活塞杆与活塞相连接。该活塞杆与变量泵1相连接，以便能够调节变量泵1的输出流量。当活塞杆向变量油缸2的内部移动时，能够增加变量泵1的输出流量。复位弹簧6对活塞杆施加一弹力作用，使其在弹力作用下向变量泵1的内部运动，以使变量泵1的输出为最大流量。同时，变量泵1的出油口也连通该变量油缸2的有杆腔，可以向有杆腔中供油。

压力切断阀3具有第一切断阀油口31、第二切断阀油口32、第三切断阀油口33、第四切断阀油口34、能够在所述压力切断阀3的一第一工作位置与一第二工作位置之间滑动的切断阀阀芯以及弹力大小可调的第一弹簧装置35。

第一弹簧装置35可通过弹力推动切断阀阀芯至第一工作位置。当切断阀阀芯位于第一工作位置或者第二工作位置时，第二切断阀油口32分别与第四切断阀油口34或者第三切断阀油口33连通。第一切断阀油口31用于向压力切断阀3内供油以驱动该切断阀阀芯由第一工作位置向第二工作位置移动。

负载敏感阀4具有第一敏感阀油口41、第二敏感阀油口42、第三敏感阀油口43、第四敏感阀油口44、第五敏感阀油口45，可在该负载敏感阀4的一第一工作位置与一第二工作位置之间滑动的敏感阀阀芯以及弹力大小可调的第二弹簧装置46。第二弹簧装置46通过弹力推动该敏感阀阀芯至第一工作位置，当敏感阀阀芯位于第一工作位置时或第二工作位置时，第五敏感阀油口45分别与第四敏感阀油口44或第三敏感阀油口43连通，第一敏感阀油口41用于向负载敏感阀4内供油以驱动敏感阀阀芯由第一工作位置向第二工作位置移动，第二敏感阀油口42用于向负载敏感阀4内供油以驱动敏感阀阀芯由第二工作位置向第一工作位置移动。

第一切断阀油口31、第三切断阀油口33、第一敏感阀油口41、第三敏感阀油口43与变量泵1的出油口连通，第二切断阀油口32与变量油缸2的无杆腔连通，第四切断阀油口34与第五敏感阀油口45连通，第四敏感阀油口44用于连接油箱以向油箱泄油，第二敏感阀油口42上并联有第一阀门93和第二阀门94，第二阀门94连接所述变量泵1的出油口。由图1可知，第二敏感阀油口42连接至端口X，再由该端口X连接第一阀门93和第二阀门94，第四敏感阀油口44连接至端口T，然后再由该端口T连接至油箱。第一阀门93可连接至系统LS反馈压力口，以使液压系统工中的作部件的油压可以反馈至负载敏感阀4的第二敏感阀油口42。在变量泵1的出油口可串联一个节流阀7。在本实施例中，第一阀门93和第二阀门94为两位两通的电磁阀。

在第二阀门94上还可以串联有阻尼器53。在第四敏感阀油口44上也可串联一阻尼器51。

以下说明本液压变量控制系统的功能是如何切换的。

当第一阀门93的电磁铁Y3得电，第二阀门94的电磁铁Y4断电时，此时，第一阀门93打开，而第二阀门94关闭。此时本实施例液压变量控制系统处于负载敏感控制状态。

在这种状态下，当系统不工作时，复位弹簧6使变量泵1处于最大排量处。此时，负载敏感阀4的第二弹簧装置46的弹簧压力为P1(一般在14～25bar之间)，该压力P1为负载敏感阀4设定的压差值。压力切断阀3的第一弹簧装置35的弹簧压力P2为系统切断压力。变量泵1出油口的压力为P0，系统执行器的压力为P3。执行器的压力P3通过端口X反馈至该辅助敏感阀4的第二敏感阀油口42。此时，参见图1可知，负载敏感阀4的左侧是变量泵1的出油口压力P0，而右侧是执行器压力P3与第二弹簧装置46的压力P1之和。而压力切断阀3的第一弹簧装置35的压力P4设为系统的最高压力值，因而该压力切断阀3通常状况下不起作用。压力切断阀3一直工作在右位，即该压力切断阀3的切断阀阀芯处于第一工作位置。

当P0<P3+P1时，即变量泵1输出的压力小于执行器反馈的压力和第二弹簧装置46的压力之和时，负载敏感阀4工作在右位，即敏感阀阀芯位于负载敏感阀4的第一工作位置，变量泵1的出油口与第三敏感阀油口43之间不连通。此时，第二切断阀油口32与第四切断阀油口34连通，第五敏感阀油口45与第四敏感阀油口44连通。在这种状况下，变量泵1的出油口中流出的液压油会变量油缸2的有杆腔中产生压力，推动变量油缸2的活塞向内运动，活塞在运动时会推动在变量油缸2的无杆腔中的液压油依次通过第二切断阀油口32、第四切断阀油口34、第五敏感阀油口45、第四敏感阀油口44之后，再经过阻尼器51，然后从端口T流回到油箱中。

在变量油缸2的活塞向内运动的过程中，活塞杆的运动会增加变量泵1的流量，使得变量泵1的输出压力P0相应的提高，最终使得P0＝P3+P1，即使得变量泵1的出油口的压力等于执行器反馈的压力P3与第二弹簧装置46的弹簧压力P1之和，负载敏感阀4两端的压力平衡，变量泵1的流量不再发生变化。

当P0>P3+P1时，即变量泵1输出的压力大于执行器反馈的压力和第二弹簧装置46的压力之和时，此时变量泵1的液压油进入到第一敏感阀油口41中，推动敏感阀阀芯由第一工作位置向第二工作位置移动，从而使得第三敏感阀油口43与第五敏感阀油口45连通。在这种情况下，变量泵1中的液压油会依次经过第三敏感阀油口43、第五敏感阀油口45、第四切断阀油口34、第二切断阀油口32，最终进入到变量油缸2的无杆腔中。由于变量油缸2的无杆腔的活塞面积大于有杆腔的活塞面积，因而无杆腔内的液压油对活塞产生的压力大于有杆腔内的活塞产生的压力，活塞杆将会在液压油的推动下向变量油缸2的外部运动，从而减小变量泵1的流量，使得变量泵1的出油口压力P0＝P3+P1，由于变量泵1的压力是与负载反馈压力大小相关的，因而此时本实施例液压变量控制系统为负载敏感控制(LS控制)。

当第一阀门93的电磁铁Y3断电，第二阀门94的电磁铁Y4得电时，此时，第一阀门93关闭，而第二阀门94打开。此时本实施例液压变量控制系统处于恒压变量控制状态(DR控制)。

第一阀门93关闭后，执行器反馈的压力无法作用到负载敏感阀4上，而变量泵1输出的液压油则在经过阻尼器53和第二阀门94之后，进入到第二敏感阀油口42。由于负载敏感阀4的第一敏感阀油口41和第二敏感阀油口42都受到了来自变量泵1的液压油的压力，因而该负载敏感阀4将不会发生动作，相当于该负载敏感阀4被屏蔽了，只有压力切断阀3会产生作用。变量泵1的出油口将液压油输入变量油缸2的有杆腔内，而变量油缸2的无杆腔中的液压油则经过第二切断阀油口32、第四切断阀油口34、第五敏感阀油口45、第四敏感阀油口44后流回油箱中，变量油缸2的活塞杆向内移动，使得变量泵1输出的流量逐渐增大，直到该变量泵1输出的液压油的压力P0超过第一弹簧装置35的弹力后，压力切断阀3的切断阀阀芯由第一工作位置移动至第二工作位置，以使第二切断阀油口32与第三切断阀油口33连通。此时，变量泵1输出的液压油从第三切断阀油口33进入到变量油缸2的无杆腔中，使得变量油缸2产生动作，减小变量泵1输出的液压油的流量，从而最终使得压力切断阀3的两端的压力平衡，变量泵1的排量不再变化，也就是说，本实施例液压变量控制系统此时处于恒压变量控制状态。

参见图2，本液压变量控制系统中，在第二敏感阀油口42上还可以设有至少一个与所述第一阀门93并联的远程控制油路。该远程控制油路包括可向油箱泄油的溢流阀以及一可将所述溢流阀与第二敏感阀油口42连通或者切断连接的阀门。在本实施例中，一共设置了两个远程控制油路，其中，第三阀门92和第一溢流阀82组成第一个远程控制油路，第四阀门91和第二溢流阀81组成第二个远程控制油路。本液压变量控制系统实现远程控制的过程如下。

当第一阀门93关闭时，第二阀门94打开时，再打开第三阀门92的电磁铁Y2得电或者第四阀门91的电磁铁Y1得电，以打开第三阀门92或者第四阀门91。当第三阀门92打开时，该第一溢流阀82的压力值为P6，此时，参见图2，第一溢流阀82与负载敏感阀4的第二敏感阀油口42连通，负载敏感阀4的右侧压力为第二弹簧装置46的压力P1与第一溢流阀82的压力之和，当变量泵1的压力P0>P1+P6时，负载敏感阀4的敏感阀阀芯由第一工作位置移动到第二工作位置，这就实现了系统的切断压力为P1+P6。相应地，当第三阀门92关闭，第四阀门91打开时，该第二溢流阀81的压力值为P7，第二溢流阀81与负载敏感阀4的第二敏感阀油口42连通，负载敏感阀4的右侧压力为第二弹簧装置46的压力P1与第二溢流阀81的压力之和，这就实现了系统的切断压力为P1+P7。当第一阀门93和第二阀门94都关闭时，第一溢流阀82和第二溢流阀81被屏蔽。

第二阀门94还可为内置阻尼的两位两通液压电磁阀，该第二阀门94也两位两通的电比例电磁阀，以实现对经过该第二阀门94的液压油能够产生一定的阻尼效果，在这种情况下可以省略阻尼器53。在使用阻尼器53时，阻尼器53可以是可调阻尼。

第一阀门93、第二阀门94、第三阀门92以及第四阀门91不仅限于采用电磁阀，也可采用其他具有通断功能的阀门。

图3所示为本发明实施例公开的一种车辆，该车辆包括转向液压系统、悬架液压系统和支腿液压系统，还包括本实施例公开的液压变量控制系统。

其中，悬架液压系统为恒压变量控制(DR控制)，转向液压系统和支腿液压系统为负载敏感控制(LS控制)。

当转向液压系统和支腿液压系统为负载敏感控制(LS控制)时，具有节能的特点，并且，在车辆转弯启动时采用恒压变量控制，可以快速提升转向液压系统的响应速度。

由图3可知，在本实施例车辆中，变量泵1的出油口经过节流阀7后，分别连接第五阀门95、第六阀门96和第七阀门97。该第五阀门95连接至悬架液压系统，第六阀门96连接至转向液压系统，第七阀门97连接至支腿液压系统。第一阀门93连接至车辆液压系统LS反馈压力口。

悬架液压系统、支腿液压系统和转向液压系统并不会同时工作，因此，通过打开第五阀门95、第六阀门96和第七阀门97中的其中一个阀门，可以将本液压变量控制系统与悬架液压系统、支腿液压系统或转向液压系统其中之一连通。这样可以用一个变量泵1来实现不同的控制形式，能够有效地减少液压元件的数量，节省了液压元件占用的空间，降低了成本。

以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (6)

1.一种液压变量控制系统，包括：

变量泵，具有进油口及出油口；

变量油缸，包括缸体、活塞、活塞杆以及与该活塞杆相连的复位弹簧，所述活塞将缸体内部区分为有杆腔和无杆腔，所述活塞杆与所述变量泵相连以调节变量泵输出流量，所述复位弹簧能够驱动所述活塞杆向该变量油缸内部移动以使变量泵输出为最大流量，所述变量泵的出油口与该变量油缸的有杆腔连通；

压力切断阀，具有第一切断阀油口、第二切断阀油口、第三切断阀油口、第四切断阀油口、能够在所述压力切断阀的一第一工作位置与一第二工作位置之间滑动的切断阀阀芯以及弹力大小可调的第一弹簧装置，所述第一弹簧装置推动所述切断阀阀芯至第一工作位置，所述切断阀阀芯位于第一工作位置时或第二工作位置时，所述第二切断阀油口分别与所述第四切断阀油口或第三切断阀油口连通，所述第一切断阀油口用于向压力切断阀内供油以驱动所述切断阀阀芯由第一工作位置向第二工作位置移动；

负载敏感阀，具有第一敏感阀油口、第二敏感阀油口、第三敏感阀油口、第四敏感阀油口，能够在所述负载敏感阀的一第一工作位置与一第二工作位置之间滑动的敏感阀阀芯以及弹力大小可调的第二弹簧装置，所述第二弹簧装置通过弹力推动所述敏感阀阀芯至第一工作位置，所述敏感阀阀芯位于第一工作位置时或第二工作位置时，所述第五敏感阀油口分别与所述第四敏感阀油口或第三敏感阀油口连通，所述第一敏感阀油口用于向负载敏感阀内供油以驱动所述敏感阀阀芯由第一工作位置向第二工作位置移动，所述第二敏感阀油口用于向负载敏感阀内供油以驱动所述敏感阀阀芯由第二工作位置向第一工作位置移动；

所述第一切断阀油口、第三切断阀油口、第一敏感阀油口、第三敏感阀油口与所述变量泵的出油口连通，所述第二切断阀油口与所述变量油缸的无杆腔连通，所述第四切断阀油口与所述第五敏感阀油口连通，所述第四敏感阀油口用于连接油箱以向油箱泄油，所述第二敏感阀油口上并联有第一阀门和第二阀门，所述第二阀门连接所述变量泵的出油口。

2.根据权利要求1所述的液压变量控制系统，其特征在于，所述第二阀门上串联有阻尼器。

3.根据权利要求1所述的液压变量控制系统，其特征在于，所述第二阀门为内置阻尼的两位两通电磁阀。

4.根据权利要求1所述的液压变量控制系统，其特征在于，所述第二阀门为两位两通的电比例电磁阀。

5.根据权利要求1所述的液压变量控制系统，其特征在于，所述第二敏感阀油口上还设有至少一个与所述第一阀门并联的远程控制油路，所述远程控制回路包括能够向油箱泄油的溢流阀以及一能够将所述溢流阀与第二敏感阀油口连通或者切断连接的阀门。

6.一种车辆，包括转向液压系统、悬架液压系统和支腿液压系统，其特征在于，还包括如权利要求1至5任一所述的液压变量控制系统，所述液压变量控制系统的变量泵向所述转向液压系统、悬架液压系统和支腿液压系统供油。