CN105604990A - 具有设定最小固定液压机械压力旁通功能的制动加载阀 - Google Patents

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S·E·约翰森
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Abstract

本发明涉及一种具有设定最小固定液压机械压力旁通功能的制动加载阀。具体地，液压回路包括：具有第一位置和第二位置的优先阀，其中第一位置包括第一流体通道和连接到第一流体通道的固定旁通孔口；第二位置包括第二流体通道和连接到第二流体通道的可变旁通孔口。液压回路还包括：流体连接优先阀和第一机器部件的第一流体管线；流体连接优先阀和第二机器部件的第二流体管线；放置在优先阀和第二机器部件之间并流体连接优先阀和第二机器部件的止回阀；位于优先阀上的流体连接到第一机器部件和第二机器部件之外的一个或多个机器部件的油通道；连接到优先阀的一个或多个致动器；以及连通地连接到与优先阀连接的一个或多个致动器的控制阀。

Description

具有设定最小固定液压机械压力旁通功能的制动加载阀
技术领域
本发明总体涉及一种液压回路，并且更具体地涉及一种具有包括固定旁通孔口的优先阀的液压回路。
背景技术
土方和建筑作业机器通常采用为机器的多个方面提供功能和控制的液压***。例如，一些作业机器采用控制驱动速度的液压制动***和控制机器冷却的风扇液压驱动***。
由于每个***可具有独立的流量要求，一些作业机器上的液压***是隔离的***，分别具有独立的流体泵。但是，为每个独立的液压***提供独立的泵会是多余的，并会有碍其经济性。另外，这种***会需要附加维护和维持。为了克服这些缺陷，一些作业机器组合或集成某些液压***。
但是，即使在组合的***中，一种液压***会需要不同于其他的流体流量参数，并会在不同时刻需要不同的流体流量配置。为了应对这种情况，一些已知***使用切入/切出装置将来自公共泵的流体引导到一个或其他***。例如，具有组合的制动***和组合的冷却***的传统作业机器上，流体可被引导到制动***以便用流体加载或填充蓄能器。接着，切入/切出装置可将流体流切出到制动***，并改为将流体引导到冷却***。
组合制动***和冷却***的这种传统***在授予Williams的美国专利No.7,730,722B2(’722)中公开。’722专利针对一种具有旁通阀的液压机械传动装置(HMT)或静液压传动装置(HST)。’722专利讨论根据操作者输入、减速要求和由于制动器的施用和/或地形造成的外部载荷来调节HMT比例设定。为了调节HMT比例，’722专利公开具有经由第一流体管线和第二流体管线流体连接到第二液压套件的第一液压套件的静液压回路。’722专利中的液压回路另外具有经由第一流体管线和第二流体管线并行连接到第一液压套件和第二液压套件的旁通阀。旁通阀接着以如下方式控制，使得阀在满足预定条件时打开，以释放静液压回路中的压力。但是，并行连接到第一液压套件和第二液压套件的附加旁通阀涉及附加的成本，并需要会使得HMT不必要的复杂的附加流体管线。此外，在旁通阀打开时，HMT的转矩降低，而不考虑斜盘角度和两个液压套件的速度，因此HMT的效率退化。
因此，需要一种液压回路，其流体连接多个机器部件，而不使回路复杂化并不丧失其效率。
发明内容
本发明针对一种液压回路，液压回路包括：具有第一位置和第二位置的优先阀，其中第一位置包括第一流体通道和连接到第一流体通道的固定旁通孔口；第二位置包括第二流体通道和连接到第二流体通道的可变旁通孔口。液压回路还包括：流体连接优先阀和第一机器部件的第一流体管线；流体连接优先阀和第二机器部件的第二流体管线；放置在优先阀和第二机器部件之间并流体连接优先阀和第二机器部件的止回阀；位于优先阀上的流体连接到第一机器部件和第二机器部件之外的一个或多个机器部件的油通道；连接到优先阀的一个或多个致动器，一个或多个致动器连接到优先阀的第二位置；以及连通地连接到与优先阀连接的一个或多个致动器的控制阀。
本发明的另一方面针对一种制造液压回路的方法，该方法包括制备优先阀，其包括第一位置和第二位置，其中第一位置包括第一流体通道和连接到第一流体通道的固定旁通孔口；第二位置包括第二流体通道和连接到第二流体通道的可变旁通孔口；构造第一流体管线以流体连接优先阀和第一机器部件；构造第二流体管线以流体连接优先阀和第二机器部件；构造止回阀，以放置在优先阀和第二机器部件之间；将一个或多个致动器连接到优先阀；以及将控制阀连通地连接到与优先阀连接的一个或多个致动器。
本发明的另一方面针对一种用于机器的设备，该设备包括：具有第一位置和第二位置的优先阀，其中第一位置包括第一流体通道和连接到第一流体通道的固定旁通孔口；第二位置包括第二流体通道和连接到第二流体通道的可变旁通孔口；流体连接优先阀和第一机器部件的第一装置；流体连接优先阀和第二机器部件的第二装置；放置在优先阀和第二机器部件之间并流体连接优先阀和第二机器部件的装置；致动优先阀的装置；以及连通地控制致动优先阀的装置的装置。
附图说明
图1是示例性公开机器的图解视图；
图2是与图1的机器一起使用的示例性公开液压回路的示意和图示视图。
图3是与图1的机器一起使用的连接到制动加载***、风扇驱动***和液压泵的示例性公开液压回路的示意和图示视图。
具体实施方式
现在对于附图中示出的示例性实施方式进行详细参考。在可能的情况下，相同的附图标记将在附图中用来参照相同或类似的部件。虽然描述了具体构造和配置，应该理解到这只出于说明目的。
图1示出结合这里公开的液压回路200(图2所示)的示例性作业机器100。作业机器100可包括发动机壳体102、操作者站104和用于挖掘和装载材料的作业器具106。在作为轮式装载机的作业机器100的例子中，作业器具106可以通过包括工具致动器108的许多致动器驱动和控制。作业工具100可包括前地面接合装置和后地面接合装置，例如支承作业机器100的前轮110和后轮112。
发动机壳体102可包括例如发动机的动力源114，以及液压驱动冷却风扇。动力源114可为前轮110和/或后轮112提供动力。冷却风扇***116可形成被构造成抽吸或推动空气经过热交换器和/或为动力源114提供对流冷却的冷却***的部分。
另外，作业机器100可包括能够操作以阻止作业机器100的运动的制动加载***(图3所示)。制动加载***可与轮110、112相关联，并可以从操作者站104内的输入装置操作。制动加载***和冷却风扇***116可流体连接到液压回路200(图2所示)。
流体连接在作业机器100内的液压回路200的一个例子在图2中公开和参考图2描述。液压回路200可包括阀致动器281、282、弹性致动器283、优先阀210、控制阀260、止回阀270、油通道290和流体管线240、250中的一个或多个。液压回路200可放置在多个机器部件(例如动力源、制动蓄能器、泵、流体储槽、罐、工具致动器)和需要液压功能的任何类型的装置之中。液压回路200可以与机器部件中的一个或多个直接/间接流体连通。
优先阀210可被构造成在第一机器部件201和第二机器部件202之间建立流体连通。在一个方面，第一机器部件201可以是液压动力源，并且第二机器部件202可以是需要液压功能的装置。第一机器部件201可以通过第一流体管线240流体连接到优先阀210。第二机器部件202可以通过第二流体管线250流体连接到优先阀210。
优先阀210可包括第一位置220。第一位置可包括第一流体通道221。第一流体管线240和第二流体管线250可通过第一流体通道221流体连接，以便在第一机器部件201和第二机器部件202之间建立流体连接。固定旁通孔口222可排放第一流体通道221上的一些压力油，以维持第二流体管线250以及接着第二机器部件202内的预设流体压力。
固定旁通孔口222可被构造成将流体引导到第二机器部件202之外的一个或多个机器部件203。固定旁通孔口222可流体连接到油通道290。油通道290可流体连接到第二机器部件202之外的一个或多个机器部件203。任选地，油通道290可流体连接到从第一机器部件201和第二机器部件202之外的机器部件203延伸的第三流体管线291。
在第二机器部件202的液压功能的水平低于预定阈值流体压力时，优先阀210可被放置在第一位置220。第二机器部件202的液压功能的水平可以通过第二流体管线250内的流体压力确定。在一个方面，第二机器部件202的液压功能的水平可以通过第二流体管线250内的流体压力P4确定。在第一流体管线240内的流体压力高于机器部件203的压力时，固定旁通孔口222可将流体引导到机器部件203。流量可取决于固定旁通孔口222的尺寸和第一流体管线240处的压力。
优先阀210可包括邻接第一位置229以调节到机器部件203的过多流体流的第二位置230。第二位置230可包括能够将流体供应到第二流体管线250并随后供应到第二机器部件202的第二流体通道231。第二流体通道231可连接到可变旁通孔口232以调节到机器部件203的过多流体流。在一个方面，可变旁通孔口232可增加或减小到机器部件203的流体流。在一些方面，可变旁通孔口232可防止流体朝着机器部件203流动。在一些方面，固定旁通孔口222的横截面尺寸可以小于可变旁通孔口232的横截面尺寸。
可变旁通孔口232可被构造成将流体引导到第二机器部件202之外的一个或多个机器部件203。可变旁通孔口232的一端可连接到第二流体通道231，并且可变旁通孔口232的另一端可流体连接到油通道290。油通道290可流体连接到第二机器部件202之外的一个或多个机器部件203。任选地，油通道290可流体连接到从一个或多个机器部件203延伸的第三流体管线291。
优先阀210可以是阀芯211的形式，其被构造成在弹性致动器283、第一阀致动器281和第二阀致动器282的作用下在第一位置220和第二位置230之间转换。弹性致动器283和第一阀致动器281可以连接到第一位置220，而第二阀致动器282可以连接到第二位置230。
液压回路200可包括连通地连接到第一阀致动器281和第二阀致动器282的控制阀260。第一阀致动器281可通过第一控制管线261连接到控制阀260，并且第二阀致动器282可连接到第一流体管线240。控制阀260可被构造成确定或限制第二流体管线250内的流体压力。根据确定的流体压力，控制阀260可发送信号到第一阀致动器281，使得第一阀致动器281、第二阀致动器282和弹性致动器282可以根据希望将优先阀210运动到第一位置220或第二位置230。来自控制阀260的信号可以是液压信号。
液压回路200可包括止回阀270。止回阀270可定位在第二机器部件202和优先阀210之间。在一个方面，止回阀270可以是单向阀，以防止流体从第二机器部件202朝着优先阀210流动。
图3是连接到作业机器100(图1所示)内的液压泵301、制动加载***304和风扇驱动***303的示例性液压回路300。制动加载***304可包括制动致动器305和制动蓄能器302。风扇驱动***303可包括风扇307和风扇马达306。
连接到液压回路300的第一机器部件可以是液压泵301。液压泵301可以连接成从罐308抽吸流体并将流体加压到预定水平。液压泵301可以通过例如联接器、带、离合器或以任何其他适当方式连接到动力源，使得动力源的输出转动造成液压泵301的泵送动作。替代地，液压泵301可以经由转矩转换器、齿轮箱或以本领域已知的任何其他方式间接连接到动力源。液压泵301可以经过排放出口和第一流体管线340排放流体到液压回路300中的优先阀310。设想到如果需要，多个流体源可被互连，以便供应流体到液压回路300。
液压泵301可以是例如齿轮泵的固定排量泵，或者是具有被构造成改变与液压泵301相关联的一个或多个活塞(未示出)的行程、由此改变液压泵301的输出排量的斜盘的可变排量泵。通过改变斜盘的角度，泵流量可以根据希望增加或减小。
连接到液压回路300的第二机器部件可以是制动加载***304。在一个方面，液压回路300可以流体连接到作为第二机器部件的制动蓄能器302。作业机器100的每个轮可以与相应的制动致动器305相关联。制动致动器305可被构造成致动液压压力致动的轮制动器，诸如例如与作业机器100的轮和驱动组件(出于简洁而未示出)相关联的盘式制动器或鼓式制动器。制动致动器305可以公知方式操作，例如通过布置在作业机器100的操作者驾驶室内的制动踏板。制动致动器305还可以与作业机器100的轴或其他驱动系部件集成。
制动致动器305可流体连接到制动蓄能器302。制动蓄能器302可被构造成在希望压力下保持加压流体的供应，并将希望压力供应到制动致动器305以减缓或停止作业机器100的运动。例如，制动蓄能器302内的流体水平可以维持在预设阈值水平以上，以便在作业机器操作者希望时提供制动压力。
控制阀360可被构造成检测供应到制动蓄能器302的流体压力何时降低低于预设阈值水平。止回阀370可放置在制动蓄能器302和优先阀310之间以防止液压流体从制动蓄能器302循环到优先阀310。
优先阀310内的固定旁通孔口322和/或可变旁通孔口332可以流体连接到风扇驱动***303。风扇驱动***303的风扇马达306可以与风扇307相关联并被构造成为风扇307供能。通过流体源的流体供能，风扇马达306可以被构造成转动风扇307以抽吸或推动空气经过动力源或经过热交换器(未示出)。经过风扇马达306的加压流体的流动速率可以对应于冷却风扇307的转动速度并驱动冷却风扇307的转动速度。油通道390可以连接到风扇驱动***303。任选地，第三流体管线391可以连接到风扇驱动***303。在一个方面，固定旁通孔口322和/或可变旁通孔口332可流体连接到风扇驱动系322和/或制动加载***304之外的一个或多个机器部件。
优先阀310可被构造成将流体提供给制动加载***304和风扇驱动***303。为了确保压力对于制动加载***304来说连续可用，优先阀310可被构造成优先于风扇驱动***303将流体流给予制动加载***304。换言之，优先阀310可被构造成在制动加载***304具有流体需求的任何时刻将流体引导到制动加载***304。
优先阀310可被构造成根据发动机状况和/或制动蓄能器302内的液压水平而定位在第一位置320或第二位置330。在作业机器100停机或液压泵301不操作时，优先阀310可被偏置到第一位置320。在作业机器100启动时，液压泵301可变成启用，提供流体到优先阀310。通常，在起动状态期间，流体可经过优先阀310的第一位置320引导到制动加载***304。在制动蓄能器302被完全加载时，流体压力可使得优先阀310转换到第二位置330。
在优先阀310定位在第二位置330时，流体可朝着制动加载***304和/或风扇驱动***303引导。在一个方面，第二位置330可将流体引导到制动加载***304和风扇驱动***303两者。第二位置330上的可变旁通孔口332可调节流动以便在制动加载***304和风扇驱动***303之间提供希望流量比。在一些方面，第二位置330可在制动加载***304对于流体没有需求时只将流体引导到风扇驱动***303。
作业机器100可包括控制***400。控制***400可监控和调节作业机器100及其部件的性能。控制***400可包括多个传感器410和控制器420。传感器410可为控制器420提供可以用来监控和调节作业机器100的性能的信息。传感器410可放置在作业机器100内的多个位置。传感器410可将测量值通信到控制器420并且控制器420可以任何组合使用来自传感器410的信息，以监控和调节作业机器100及其部件的性能。
控制器420可体现为单个微型处理器或多个微型处理器，其包括用于控制作业机器100的操作的装置。许多可在商业上得到的微型处理器可被构造成执行控制器420的功能，并且应该理解到控制器420可容易体现为发动机控制模块(ECM)和/或能够控制许多机器功能的通用机器处理器。控制器420可包括存储器、辅助存储装置、处理器和运行应用程序的任何其他部件。许多其他回路可与控制器420相关联，例如功率供应回路、信号输出回路、信号放大回路和本领域公知的其他类型回路。
还认识到控制器420可包括存储在控制器的内部存储器内的一个或多个映射。这些映射的每个可包括表格、图形和/或等式形式的数据集合。在一个方面，这些映射可与可选择的操作模式相关，例如正常模式、起动模式和怠速模式。每种模式映射可包括可用来根据具体的操作模式(即正常、启动或怠速)控制液压回路300的多种部件的信息。每种模式映射可包括可用来控制包括液压回路300的作业机器100的位置和操作的数据。模式可通过操作者手动选择，或通过控制器420基于来自传感器和/或操作者的输入自动选择。
工业实用性
这里如图2所描述的液压回路200可采用优先阀210，其将流体引导到第二机器部件202，以维持第二机器部件202的希望液压水平。在一种示例性实施方式中，优先阀210可被构造成维持第二机器部件202内的流体压力。优先阀210可包括将流体供应到第二机器部件202的第一位置220和将过多流体引导到用于其他功能的机器部件203(例如风扇驱动***)的第二位置230。
在起动状态期间，在流体冷和高粘度时，液压泵可对于发动机造成高转矩负载。为了缓解高转矩，在传统***中，电液压旁通阀通常设置成将流体引导到罐。但是，电液压旁通阀涉及附加成本和流体管线，这会不利地影响制动加载***的可靠性。
相比之下，代替采用独立电液压旁通阀，液压回路200的优先阀210可采用第一位置220的固定旁通孔口222和第二位置230的可变旁通孔口232。固定旁通孔口222可在第一流体管线240内的流体压力高于机器部件203的压力时允许流到第二机器部件202之外的一个或多个机器部件203，这可缓解起动状态期间发动机上的转矩负载。
如图3所示，现在提供液压回路300的操作的示例性描述。在作业机器100停机时，指的是流体源不操作，优先阀310可以被偏置到第一位置320。在一个方面，作业机器100会在排空的制动蓄能器302处需要流体压力。在作业机器100启动时，液压泵301会变成启用，将流体提供给优先阀310。在起动的早期阶段期间，在第一流体管线340内的流体压力升高时，流体可被引导到止回阀370，并也引导到风扇驱动***303。在第一流体管线340内的流体压力低于制动蓄能器302的预加载压力(术语为“加载阈值”)时，流体可只填充到止回阀370和第二流体管线350内，但是流体压力会过低，而不能加载制动蓄能器302。固定旁通孔口322可排放少量流体到风扇驱动***303，风扇驱动***303以低流体压力驱动风扇马达306转动，或者甚至进一步通过附加起动阀(未示出)旁通到风扇马达306。所有这些下游低压情况会给液压泵301添加低负载压力，使得液压泵301可以低排放压力或低转矩起动。在泵速度增加时，第一流体管线340内的流体压力增加。一旦第一流体管线340内的流体压力超过“加载阈值”压力，流体压力可使止回阀370打开，并且第一流体管线340内的大部分流体可为制动蓄能器302加载，同时如果需要，固定旁通孔口322可排放一些油到风扇驱动***303。
在制动蓄能器302变得完全加载时，控制阀360可将流体引导到优先阀310，并且优先阀310处的压力可将优先阀310的位置转换到第二位置330。液压回路300的状态可从起动操作转换成正常“切出”操作。到制动蓄能器302的流量可通过第二位置330的可变旁通孔口332可调节地控制。在一个方面，只要制动蓄能器302上没有排放，可变旁通孔口332就会只将进入优先阀310的流量引导到风扇驱动***303。
在制动致动器305被使用时，制动蓄能器302内的压力会增加，造成优先阀310处的压力减小。那么，根据希望，可变旁通孔口332可将进入优先阀310的流量部分或完全引导到制动蓄能器302。即使在提供流体到制动加载***304的同时，可变旁通孔口332会能够将流体部分引导到风扇驱动***303。因此，制动加载***304和风扇驱动***303都可以同时被提供流体流。替代地，在制动蓄能器302处的压力减小时，优先阀310可响应地转换，以使来自制动蓄能器302的任何排放最小，由此维持制动蓄能器302内的大致恒定的流体水平。在一个方面，在正常操作期间，第二流体管线350内的流体压力P4可以不同于油通道390内的流体压力P3或P2。
虽然参照作业机器100描述液压回路300，这里描述的原理和***同样适用于具有流体驱动的冷却和制动***的任何机器。另外，即使液压回路300描述两位置优先阀310，优先阀310可以是能够操作以便将一个或多个机器部件维持在大致恒定的流体水平或能够操作以便在一个或多个机器部件之间引起流量共享的任何阀。
将理解到以上描述提供公开的***和技术的例子。但是，设想到本发明的其他应用会在细节上不同于以上例子。对于本发明或其例子的所有参照旨在参照此时讨论的特定例子，并不意图对于本发明的更广泛的范围施加任何限制。相对于某些特征的所有区别或歧视性言语旨在说明这些特征不是优选的，而不将其完全排除在本发明的范围之外，除非另外明确说明。
这里数值范围的引用只用来作为落入该范围的每个独立数值的单独参照的简便方法，除非这里明确说明，并且每个独立数值被结合到说明书中，似乎是其被单独在这里引用。这里描述的所有方法可以任何适当顺序执行，除非这里明确说明，或者除非上下文清楚表示与其相反。

Claims (10)

1.一种用于机器的液压回路，包括：
优先阀，其包括第一位置和第二位置，其中第一位置包括第一流体通道和连接到第一流体通道的固定旁通孔口；第二位置包括第二流体通道和连接到第二流体通道的可变旁通孔口；
第一流体管线，其流体连接优先阀和第一机器部件；
第二流体管线，其流体连接优先阀和第二机器部件；
止回阀，其放置在优先阀和第二机器部件之间，并流体连接优先阀和第二机器部件；
油通道，其位于优先阀上，流体连接到第一机器部件和第二机器部件之外的一个或多个机器部件；
一个或多个致动器，其连接到优先阀；
一个或多个致动器连接到优先阀的第二位置；以及
控制阀，其连通地连接到与优先阀连接的一个或多个致动器。
2.根据权利要求1所述的液压回路，其中，优先阀能够根据第一流体管线和第二流体管线中的至少一个中的流体压力在第一位置和第二位置之间转换。
3.根据权利要求1所述的液压回路，其中，第一位置上的第一流体通道能够流体连接第一流体管线和第二流体管线。
4.根据权利要求1所述的液压回路，其中，固定旁通孔口能够将优先阀内的流体引导到第二机器部件之外的一个或多个机器部件。
5.根据权利要求1所述的液压回路，其中，第二位置上的第二流体通道能够流体连接第一流体管线和第二流体管线。
6.根据权利要求1所述的液压回路，其中，可变旁通孔口能够将优先阀中的流体引导到第二机器部件之外的一个或多个机器部件。
7.根据权利要求1所述的液压回路，其中，优先阀能够连接到作为第一机器部件的液压泵，并连接到作为第二机器部件的一个或多个制动蓄能器。
8.根据权利要求7所述的液压回路，其中，第一位置的固定旁通孔口能够在机器的起动状态期间在进入优先阀的流体压力低于阈值流体压力时将进入优先阀的流体引导到制动蓄能器之外的一个或多个机器部件。
9.一种制造液压回路的方法，包括：
制备优先阀，其包括第一位置和第二位置，其中第一位置包括第一流体通道和连接到第一流体通道的固定旁通孔口；第二位置包括第二流体通道和连接到第二流体通道的可变旁通孔口；
构造第一流体管线以流体连接优先阀和第一机器部件；
构造第二流体管线以流体连接优先阀和第二机器部件；
构造止回阀，以放置在优先阀和第二机器部件之间；
将一个或多个致动器连接到优先阀；以及
将控制阀连通地连接到与优先阀连接的一个或多个致动器。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
构造第一位置的固定旁通孔口，以便在机器的起动状态期间在进入优先阀的流体压力低于阈值流体压力时将进入优先阀的流体引导到第二机器部件之外的一个或多个机器部件。
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