CN114846256A - 改进的开放型的液压辅助*** - Google Patents

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Abstract

车辆驱动辅助***配备有开放型液压线路，该开放型液压线路包括液压泵(10)、液压马达(20)以及储液器(R)，所述***包括：三位阀(30)，该三位阀被设计为，在第一位置沿第一操作方向对液压马达(20)进行供应，在第二位置将液压马达(20)与液压泵(10)流体地隔离且将液压马达(20)连接至储液器(R)，以及在第三位置沿第二操作方向对液压马达(20)进行供应；流量调节器(40)，位于液压泵(10)与三位阀(30)之间，所述流量调节器(40)被配置为选择性地允许或阻止供应管道中的流体从液压泵(10)流向三位阀(30)。

Description

改进的开放型的液压辅助***
技术领域
本发明涉及车辆驱动辅助线路的领域。
背景技术
用于给车辆辅助***提供开放型的液压线路(亦即，其中液压泵从储液器抽取流体(通常是油)对液压线路进行供应、且其中在液压线路的出口处排放的油被倒入储液器中)的***是已知的，开放型的液压线路不同于封闭型的液压线路(其中排放的油返回液压泵的入口)。车辆的非驱动轮(non-motor wheel，非马达轮)、或联轴器的轮或拖车的轮因此可由辅助***来选择性地驱动，例如用于在特定条件下克服障碍物。
因此，申请人名下的文献FR 1554012、FR 1660328、FR 1660329以及FR 1660330公开了辅助线路的不同结构。
这些不同的线路使用了开放中心阀(open-center valve)，这使其能够优化辅助***的脱离(disengagement)顺序。在这种线路中使用的液压泵具有随负载变化的排量(displacement)。然而，采用这类线路反复出现的问题涉及辅助液压马达的脱离，特别是，液压辅助未在使用中时各活塞在其各自的汽缸内的缩回。然而，这样的功能需要采用开放中心阀或封闭中心阀(closed-center valve)来隔离液压马达。
然而，开放中心阀确实有一个缺点，那就是当***空转(idle)时，即，当液压辅助未在使用中时，液压泵随后会输送储液器中的流量，且因此会增加其排量，由此产生压力增加，但不会成功。反之，在封闭中心阀的情况下，在***空转时，液压泵会将其排量减至最小，但却不允许液压马达的活塞缩回。
发明内容
因此，本概述目的在于至少部分地应对这些问题，并提供一种车辆驱动辅助***，其配备有包括液压泵、液压马达以及储液器的开放型的液压线路，该液压线路包括将储液器连接至液压泵的入口管道、将液压泵连接至液压马达的供应管道、及将液压马达连接至储液器的返回管道，所述***包括三位阀，该三位阀连接至供应管道和返回管道，适于在第一位置中沿第一操作方向对液压马达进行供应，在第二位置中将液压马达与液压泵流体地隔离且将液压马达连接至储液器，以及在第三位置中沿与第一操作方向相反的第二操作方向对液压马达进行供应，所述***的特征在于，液压泵是可变排量液压泵、单向、具有受制于压力设定值(setpoint，设定点)的排量控制，该***包括位于供应管道上且介于液压泵与三位阀之间的流量控制器，所述流量控制器被配置为，在第一配置中，以使得液压泵的排量趋于0或为零的方式阻止流体通过液压泵的供应管道流向三位阀，而在第二配置中，允许流体通过液压泵的供应管道流向三位阀。
液压泵典型地是用于开放线路的类型，具有可变排量、单向、具有受制于压力设定值的排量控制。这种液压泵通常被称为负载感测泵。
三位阀典型地是起到方向反转器作用的五通三位定向控制阀。
根据一示例，三位阀具有：
-第一孔口，经由流量控制器连接至液压泵，
-第二孔口，连接至储液器，
-第三孔口，连接至液压马达的第一孔口，
-第四孔口，连接至储液器，以及
-第五孔口，连接至液压马达的第二孔口，
并且其中，第二位置将第一孔口连接至第二孔口，并将第三孔口连接至第四孔口和第五孔口。
根据一示例，流量控制器是双通双位阀，所述双通双位阀具有：第一位置，其中，其允许流体通过；及第二位置，其作为默认值，其中，其阻止流体从液压泵流向三位阀。
根据一示例，流量控制器是比例阀。
根据一示例，流量控制器被配置为，当三位阀位于其第一位置中或其第三位置中时允许流体通过。
根据一示例，所述液压马达是具有径向活塞和多凸角凸轮(multilobe cam)的液压马达。
所述液压马达典型地是具有可伸缩活塞的液压马达；液压马达的活塞能够缩回到外壳内，以减小或消除所述液压马达的排量。
根据一示例，三位阀的第二孔口经由第一返回管道连接至储液器，液压马达的壳体经由第二返回管道连接至储液器，所述返回管道配备有止回阀，这些止回阀分别在校准压力(tare pressure，配衡压力)P64和P62下被校准，使得P64>P62，第一返回管道和第二返回管道通过校准止回阀(tared check valve)上游的节流器(60)连接。
根据一示例，***被配置为，在三位阀的控制停止与流量控制器的控制停止之间提供时间延迟。
本公开还涉及一种车辆，其包括如之前所限定的辅助***。
本公开还涉及一种用于控制之前所限定的***的方法，其中，为了脱离驱动辅助，三位阀被切换到其第二位置，然后在执行时间延迟之后，流量控制器被切换为阻止流体从液压泵流向三位阀。
所提供的辅助***使得能够实现用于车辆的非驱动轮(例如联轴器或拖车的轮、或负载轮、或负载和引导轮、或升降轴)的驱动***，所述轮因此能够由辅助***选择性地驱动，例如用于特定条件或用于克服障碍物。非驱动轮是车辆上通常作为负载轮的轮，而驱动轮(motor wheels，马达轮)是通常由机械传动装置驱动的轮。牵引辅助是一种附加***，其被用在较小速度范围或被临时使用。辅助被单独使用，或与机械传动装置一起使用。
附图说明
通过阅读以下通过非限制性示例给出的对本发明的不同实施例的详细描述，将会更好地理解本发明及其优点。
图1示意性地示出了根据本发明一方案的液压线路，其处于将被分类为空转或脱离(disengaged，断开)的配置中。
图2示出处于辅助配置中的相同线路。
上述附图中的共同项目具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1和图2示意性地示出了处于两种配置(这将进一步详述)中的根据本发明一方案的液压线路。
上述附图示出马达M，其驱动液压机10，在本申请中液压机提供液压泵功能，因此在本文的其余部分中液压机被表述为液压泵10。马达M典型地是热引擎(heat engine，热机)，或任何其它类型的马达，供驱动一车辆(例如卡车或农业机械)的轮轴之用，或用于起重和搬运或构建工地机械。
液压泵10是可变排量液压泵，且其被适配为自动地调节其排量以维持液压泵10的出口处的压力。这种泵通常被称为负载感测式。这类液压泵典型地具有用于开放线路驱动的单一流动方向，因此需要与定向阀(directional valves，方向阀)组合以对构件进行供应，和/或与方向反转定向阀(其驱动方向可以反转)组合以对构件进行供应。这种液压泵10的操作是众所周知的，提供液压泵10的排量调节功能的元件也是众所周知的。因此这种液压泵10是压力控制的，其包括调整其排量的内部装置，以在其出口处达到压力设定值，排量控制是例如通过反馈环路实现的。液压泵10因此调整其排量：当出口压力小于压力设定值时增加排量，而当出口压力大于压力设定值时减少排量。这种液压泵典型地可达到零排量，以及可高达600巴(bar)的最大排量。这类液压泵通常具有最小设定值，例如在20巴与30巴之间。它们可被配置为在没有任何特定设定值的情况下应用此最小设定值。典型地可通过泵排量控制的机械配置来实现该最小设定值，并且可在泵没有接收到任何信号的情况下应用该最小设定值。压力设定值可以是固定的或可变的设定值。与这种液压泵10相关联的液压线路是开放型的液压线路。
液压泵10将流体(典型地为油)吸入储液器R内，并将流体流输送至开放型的液压线路，以选择性地为一个或多个液压马达20(此处是两个液压马达20A和20B)提供动力，所述液压马达均可旋转地驱动车轮。这些液压马达各自具有与储液器R连接的壳体。在所示示例中，分流器50(flow divider)在这两个液压马达20A和20B之间分配流量，所述分流器的结构为本领域技术人员所熟知。
尽管这些附图示出具有两个液压马达的线路结构，但应理解，本概述涉及具有任何数量的液压马达的线路。本文其余部分将以液压马达20代表液压线路的液压马达进行说明，其在适用的情况下与流分配器(flow distributor)或分流器相关联。
液压马达20典型地是具有径向活塞和多凸角凸轮的液压马达，其结构为本领域技术人员所熟知。
基本上，液压线路中限定有以下部件：
-入口管道，将储液器R连接至液压泵10；
-供应管道，将液压泵10连接至液压马达20；以及
-返回管道，将液压马达20连接至储液器R。
液压泵10与液压马达20之间的连接通过位于供应管道中的具有开放中心的三位阀30来实现。
三位阀30具有五个孔口：
-第一孔口31，连接至液压泵10；
-第二孔口32，连接至储液器R；
-第三孔口33，连接至液压马达20的第一孔口21；
-第四孔口34，连接至储液器R；以及
-第五孔口35，连接至液压马达20的第二孔口22。
在所示示例中，液压马达20的壳体经由与将三位阀30的第四孔口34连接至储液器R的管道共用的管道来连接至储液器R。然而应理解，本实施例并不是限制性的：一方面液压马达20的壳体与另一方面三位阀30的第四孔口34也可经由单独的管道连接至储液器R。更具体地，三位阀30的第四孔口34可直接地连接至储液器R，而与液压马达20的壳体无关。
在第一位置中，第一孔口31连接至第三孔口33，第二孔口32连接至第五孔口，而第四孔口34被封堵。该第一位置因此将液压泵10连接至液压马达20，并因此能够沿第一操作方向驱动液压马达20。
在第二位置中，第一孔口31连接至第二孔口32，第三孔口33、第四孔口34与第五孔口35被连接。该位置对应于液压马达20的自由轮式操作(operation in freewheel，惯性操作)，液压马达的两个孔口21和22(即入口和排放口)连接至储液器R。
在第三位置中，第一孔口31连接至第五孔口35，第二孔口32连接至第三孔口33，而第四孔口被封堵。该第三位置因此将液压泵10连接至液压马达20，并因此能够沿第二操作方向(该第二操作方向与利用第一位置取得的第一操作方向相反)驱动液压马达20。
三位阀30经由与返回装置38和39联接的控制部36和37而被控制。控制部36和37典型地是气动或电动控制。返回装置38和39典型地是弹性返回装置(诸如弹簧)。三位阀30典型地默认(即，在没有被施以任何控制的情况下)处于第二位置中，并且控制部36或37的启用使该三位阀能够切换至第一位置或第三位置。
三位阀30的操作是已知的。当使用液压辅助时，三位阀30切换至其第一位置或其第三位置(经由控制部36或37)以便对液压马达20进行供应。当未使用液压辅助时，三位阀30返回至其第二位置，且液压马达20随后连接至储液器R，由此连接至环境压力。
如本概述的引言中已指出的，使用开放中心式三位阀30导致的问题是，当三位阀30处于其第二位置中时，液压泵10将流输送至储液器R内。液压泵10(其为可变排量液压泵、单向、具有受制于压力设定值的排量控制)将会力图达到其压力设定值(典型地是其最小压力设定值，例如介于20巴与30巴之间)，且因此通过尝试在储液器R中建立压力来自动地增加其排量，并因此将以全排量流动，而这会引起***中能量的无意义消耗。
为了防止当三位阀30处于其第二位置时液压泵10的排量的这种增加，辅助***包括位于液压泵10与三位阀30的第一孔口31之间的流量控制器40。
在所示示例中，流量控制器40是通常关闭的双通双位阀，其第一孔口41连接至液压泵10，其第二孔口42连接至三位阀30的第一孔口31。此处，流量控制器40由控制部43(其典型地是气动或电动的)来控制，该控制部与返回元件44相对，该返回元件典型地是弹性返回装置(诸如弹簧)。此处，流量控制器40在以下两个位置之间交替：第一位置，其作为默认值，其中，其阻止流体从其第二孔口42流向其第一孔口41；以及第二位置，其中，其是穿通的，亦即流体可在其第一孔口41与其第二孔口42之间自由地通过。流量控制器40也可以是通常是关闭的四通双位通道阀。此处的术语“通常关闭”表示在其默认配置中被关闭(亦即不允许流体通过)的阀。
在所示示例中，流量控制器40是开关阀(on-off valve)，即其在第一位置与第二位置之间切换，在第一位置中，其阻止流体从液压泵10流向三位阀30；而在第二位置中，其允许流体以最大流速在液压泵10与三位阀30之间流过。
在一变型例中，流量控制器40是比例分配器。当流量控制器40从其第一位置移动至其第二位置时，该变型例可避免在液压线路中产生压力峰值。
流量控制器40典型地被控制为，当使用液压辅助时、且因此典型地当三位阀30切换至其第一位置或其第三位置时、或在三位阀30切换至其第一位置或其第三位置后执行时间延迟之后，切换至其第二位置。
当希望脱离液压辅助时，流量控制器40典型地被控制为将其带到其第一位置。液压马达20的流体供应随后被切断。然后液压马达20的入口处和排放口处的压力下降，而液压马达20的壳体中的压力增加，而这会通过活塞缩回到其外壳内而引起液压马达20的自由运转(freewheeling，惯性运转)。三位阀30随后典型地被带至其第二位置。
流量控制器40和三位阀30典型地通过控制器(例如通过电子控制单元(或根据常用首字母缩写词ECU))来控制。
所提供的***还包括连接两个返回管道的节流器60(也被称为限流器或喷嘴)。更准确地说，该***包括节流器60、将三位阀30的第二孔口32连接至储液器R的第一返回管道、及将液压马达20的壳体连接至储液器R的第二返回管道。这两个返回管道配备有校准止回阀(分别为校准止回阀64和62)。应理解的是，本发明并不严格地限于这些部件：所述***可具有能执行节流器60及校准止回阀64和62的功能的等效装置。
如前所述，图1示出了处于空转配置或脱离配置的***，而图2示出操作中的、亦即当液压辅助处于操作中时的***。
参考图2，可由此看出，液压泵10正在对液压马达20进行供应：流量控制器40是穿通的，三位阀30也是穿通的。注意，如前所述，利用处于其第三配置中的三位阀30可获得类似的操作，但方向相反。
在液压辅助的脱离期间，首先，三位阀30的控制被停止；因此，三位阀切换到其默认配置，如前所述。由液压泵10输送的流随后被导向储液器R。然而，校准止回阀64和节流器60的存在会引起一部分流朝向第二返回管道偏离，且因此引起液压马达20的壳体中的压力增加，这有助于液压马达20的活塞缩回到其外壳内，并因此将液压马达20设定为零排量。多余的流通过校准止回阀62被引导至储液器R。校准止回阀64和62典型地被配置为，当施加给它们的压力分别大于阈值P64和P62时，校准止回阀仅在一个方向上(储液器R的方向)为穿通的。典型地使得这些压力阈值P64和P62为P64>P62。举例来说，P64可等于3巴，而P51可等于1.5巴。校准阀62和64可被其它能够达到这些压力的装置来代替，例如被节流器或隔膜、或一定长度的横截面减小的管道代替，这样能够在这些使用条件下获得管道的这些标准流动压力。为避免流到达液压马达20的供应源，将三位阀30的第四孔口34连接至储液器R的管道典型地与将液压马达20的壳体连接至储液器R的管道分开，或者设有仅允许流体沿从三位阀30的第四孔口34流向储液器R的方向的止回阀。
接下来，流量控制器40被脱离；其切换至其默认配置(如图1所示)，其中，其没有穿通。液压泵10随后减小其排量(所述排量将趋于0或为零)。具体地，液压泵10的出口处的孔口41被封堵，液压泵10的出口处的压力将增加，直到其达到液压泵10的设定值为止，该设定值可以是其最小设定值，例如20巴或30巴。然后，液压泵将调整其排量以减小该排量，直到排量趋于0或为零，只要液压泵10的出口处达到设定值压力。然后***处于空转配置。在三位阀30的控制停止与流量控制器40的控制停止之间典型地设有时间延迟，以便确保液压马达20的活塞缩回到其外壳内。
对于液压泵10是专用于临时使用的液压附件的泵的车辆(例如装料吊车)，离合器可被设置在热引擎M与液压泵10之间，典型地被放置在引擎M(典型地为热引擎)的PTO型的动力连接器上。在接合步骤之前，可将液压泵10离合到引擎M的动力连接器上，这会使其旋转。阀40有利地可将液压泵10保持在容量减小的睡眠模式下，这会产生节能待机模式。脱离步骤之后可以是液压泵10的去离合(declutching)步骤。然而，可提供液压泵10的长期使用，并在两次辅助请求之间将其保持在睡眠模式。在这种待机模式下，脱离状态被维持，这样能够限制离合器的磨损，并在节能待机模式下将液压泵10保持在容量减小的睡眠模式中。
因此，所提供的***能够组合开放中心阀和封闭中心阀的优点，同时摒除它们的缺点。具体地，流量控制器能够控制液压泵10的排量，以在液压辅助被使用时产生排量的增加，或在液压辅助未被接合时减小排量。因此，由于添加了封闭中心式流量控制器40，同时受益于开放中心式三位阀30的功能，所提供的***能够当液压辅助脱离时使液压泵10的功耗最小化或甚至消除功耗，尤其是当液压辅助脱离时允许液压马达20脱离，而当液压辅助被使用时能够允许液压马达20的排量增加。
尽管已经参考特定示例性实施例描述了本发明，但显然可对这些示例进行修改和改变，但不背离由权利要求限定的本发明的大体范围。特别地，所示/所述的不同实施例的各个特征可被组合在附加实施例中。因此，本说明书和附图必须被认为是说明性的而非限制性的。
同样明显的是，参考方法描述的所有特征可单独或组合地转用于装置，并且反过来，参考装置描述的所有特征可单独或组合地转用于方法。

Claims (11)

1.一种车辆驱动辅助***，配备有包括液压泵(10)、液压马达(20)以及储液器(R)的开放型的液压线路，所述液压线路包括将所述储液器(R)连接至所述液压泵(10)的入口管道、将所述液压泵(10)连接至所述液压马达(20)的供应管道、及将所述液压马达(20)连接至所述储液器(R)的返回管道，
所述***包括三位阀(30)，所述三位阀连接至所述供应管道和所述返回管道，适于在第一位置中沿第一操作方向对所述液压马达(20)进行供应，在第二位置中将所述液压马达(20)与所述液压泵(10)流体地隔离且将所述液压马达(20)连接至所述储液器(R)，并且在第三位置中沿第二操作方向对所述液压马达(20)进行供应，所述第二操作方向与所述第一操作方向相反，
所述***的特征在于：
所述液压泵(10)是可变排量液压泵，是单向的，具有受制于压力设定值的排量控制；
所述***包括位于所述供应管道上且介于所述液压泵(10)与所述三位阀(30)之间的流量控制器(40)，所述流量控制器(40)被配置为，在第一配置中，阻止流体通过所述液压泵(10)的所述供应管道流向所述三位阀(30)，以使所述液压泵(10)的排量趋于0或为零，而在第二配置中，允许流体通过所述液压泵(10)的所述供应管道流向所述三位阀(30)。
2.根据权利要求1所述的***，其中，所述三位阀(30)具有：
-第一孔口(31)，经由所述流量控制器(40)连接至所述液压泵(10)，
-第二孔口(32)，连接至所述储液器(R)，
-第三孔口(33)，连接至所述液压马达(20)的第一孔口(21)，
-第四孔口(34)，连接至所述储液器(R)，以及
-第五孔口(35)，连接至所述液压马达(20)的第二孔口(22)，
并且其中，所述第二位置将所述第一孔口(31)连接至所述第二孔口(32)，并将所述第三孔口(33)连接至所述第四孔口(34)和所述第五孔口(35)。
3.根据权利要求1或2所述的***，其中，所述流量控制器(40)是双位阀，具有：允许流体通过的第一位置；以及阻止流体从所述液压泵(10)流向所述三位阀(30)的第二位置。
4.根据权利要求1或2所述的***，其中，所述流量控制器(40)是比例阀。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的***，其中，所述流量控制器(40)被配置为，当所述三位阀(30)位于其第一位置中或其第三位置中时允许流体通过。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的***，其中，所述液压马达(20)是具有径向活塞和多凸角凸轮的液压马达。
7.根据权利要求6所述的***，其中，所述液压马达(20)的所述活塞能够缩回到外壳内，以减小或消除所述液压马达(20)的排量。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的***，其中，所述三位阀(30)的第二孔口(32)经由第一返回管道连接至所述储液器(R)，所述液压马达(20)的壳体经由第二返回管道连接至所述储液器(R)，所述返回管道配备有止回阀(64、62)，所述止回阀(64、62)分别在校准压力P64和P62下被校准，使得P64>P62，所述第一返回管道和所述第二返回管道通过所述校准止回阀(64、62)上游的节流器(60)来连接。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的***，被配置为，在所述三位阀(30)的控制停止与所述流量控制器(40)的控制停止之间提供时间延迟。
10.一种车辆，包括前述权利要求中的任一项所述的辅助***。
11.一种用于控制权利要求1至9中的任一项所述的***的方法，其中，为了脱离驱动辅助，三位阀(30)被切换至其第二位置，然后在执行时间延迟之后，流量控制器(40)被切换为，阻止流体从液压泵(10)流向所述三位阀(30)。
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