具有提供三个风扇电动机操作位置的电动液压阀的风扇控制系统的制作方法

本专利公开大体上涉及机器的发动机舱中的可逆风扇，并且更具体地涉及一种用于可逆风扇的控制系统，其提供三个电动机位置。

背景技术：

包括发动机的许多类型的机器还具有散热器以将冷却剂(例如水、防冻剂等)供应到发动机，以确保发动机不过热。散热器大体上与在包括散热器的发动机的部件上供应冷却空气的风扇相关联。散热器通常定位在风扇附近，使得风扇引导空气经过散热器，以帮助冷却在散热器内传送的液态冷却剂。

冷却风扇和发动机可容置在共享发动机舱中，所述共享发动机舱包括开口以限定通过舱的气流通道。通常，用一些屏蔽材料、格栅或其它结构覆盖这些开口以防止碎屑进入发动机舱。在例如拖拉机、越野卡车、压实机等的一些机器中，在机器运行期间阻塞的材料中的一些可以在这些屏蔽物上聚集，从而导致风扇的冷却效率降低。用于解决屏蔽物上的碎屑积聚的一种已知策略是周期性地使冷却风扇的旋转方向反向以朝向屏蔽物反向引导空气，从而移除可能已聚集在屏蔽物表面上的任何碎屑。

在一些机器中，电动液压电路可用于在前向流与反向流之间选择性地切换冷却风扇的操作模式。例如，名称为“Hydraulic Reversing Fan Valve and Machine Using Same(液压反向风扇阀和使用该液压反向风扇阀的机器)”的美国专利号7,937,938涉及包括用于使冷却空气通过发动机舱循环的液压风扇系统的机器。当启动风扇反转事件时，即使在泵输出流已从第一电动机端口切换到第二电动机端口之后，风扇电动机也将继续由于角动量而旋转。在风扇朝零速减速的这一继续旋转期间，真空压力水平可能出现在第一电动机端口处，并且可能在第二电动机端口处形成压力尖峰。为了缓解这些状况，当风扇电动机在反向方向之前减速到零速时，压力传递阀短暂地打开以促进流体从第二电动机端口直接流到第一电动机端口，同时缓解真空状况和压力尖峰状况。

应当领会，该背景描述由发明人创建以帮助读者，并且不认为指示任何指出的问题本身在本领域中被了解。尽管描述的原理在一些方面和实施例中可以缓解其它系统中固有的问题，但是应当领会，受保护的创新的范围由附带的权利要求书限定，而不是由任何公开的特征解决本文中提到的任何具体问题的能力限定。

技术实现要素：

在一个方面，本公开涉及用于机器的风扇控制系统的实施例。在实施例中，风扇控制系统包括罐、泵、液压电动机、风扇和控制阀。

所述罐适于保持液压流体的储存。所述泵与所述罐流体连通。所述泵适于从所述罐接收液压流体供应并且排出液压流体流。

所述液压电动机包括第一电动机端口、第二电动机端口、压力控制室、斜盘和输出轴。所述第一电动机端口与所述泵流体连通以从所述泵接收液压流体流。所述第二电动机端口与所述罐流体连通，以使液压流体流返回到所述罐。

响应于所述压力控制室内的控制压力，所述斜盘可在前向位置与反向位置之间的行程范围内移动。零位置设置在所述前向位置与所述反向位置之间。

响应于液压流体流移动到所述第一电动机端口中通过所述液压电动机并离开所述第二电动机端口，所述输出轴在所述斜盘处于所述前向位置时在第一方向上以第一速率旋转，并且在所述斜盘处于所述反向位置时在第二方向上以第二速率旋转。所述第二方向与所述第一方向呈相反关系。当所述斜盘处于所述零位置时，所述输出轴不会响应于液压流体流移动到所述第一电动机端口中通过所述液压电动机并离开所述第二电动机端口而旋转。所述风扇可旋转地联接到所述液压电动机的输出轴。

所述控制阀插入到所述泵与所述压力控制室之间。所述控制阀适于选择性地将液压流体流从所述泵通过所述控制阀引导到所述压力控制室中，使得所述压力控制室中的控制压力被加压到空闲压力以将所述斜盘移动到在所述前向位置与所述反向位置之间的中间位置。所述中间位置比所述前向位置和所述反向位置更靠近所述零位置。

响应于液压流体流移动到所述第一电动机端口中通过所述液压电动机并离开所述第二电动机端口，当所述斜盘处于所述中间位置时，所述输出轴以怠速旋转。所述怠速小于所述第一速率。

此外，在另一方面，本公开涉及控制风扇的方法的实施例。在实施例中，一种控制风扇的方法包括将液压流体流引导到液压电动机的第一电动机端口中通过所述液压电动机并且离开所述液压电动机的第二电动机端口。所述液压电动机包括压力控制室、伺服活塞、斜盘和输出轴。

所述伺服活塞可响应于所述压力控制室内的控制压力而移动。所述伺服活塞联接到所述斜盘，使得所述斜盘可响应于所述伺服活塞在前向位置与反向位置之间的行程范围内的移动而移动，其中零位置设置于所述前向位置与所述反向位置之间。

响应于液压流体流移动到所述第一电动机端口中通过所述液压电动机并离开所述第二电动机端口，所述输出轴可以在所述斜盘处于所述前向位置时在第一方向上以第一速率旋转，并且在所述斜盘处于所述反向位置时在第二方向上以第二速率旋转。所述第二方向与所述第一方向呈相反关系。当所述斜盘处于所述零位置时，所述输出轴不会响应于液压流体流移动到所述第一电动机端口中通过所述液压电动机并离开所述第二电动机端口而旋转。

空闲信号从控制器传输到电动液压控制阀的电磁致动器组件，以将所述电动液压控制阀的阀柱移动到中间泵流位置。液压流体流通过所述电动液压控制阀引导到所述压力控制室中，使得所述控制压力被加压到空闲压力。抵靠所述伺服活塞施加所述空闲压力以将所述斜盘移动到中间位置。所述中间位置比所述前向位置和所述反向位置更靠近所述零位置，使得响应于液压流体流移动到所述第一电动机端口中通过所述液压电动机并离开所述第二电动机端口，当所述斜盘处于所述中间位置时所述输出轴以怠速旋转。所述怠速小于所述第一速率的一半。

此外，在又一方面，本公开涉及用于风扇控制系统的电动液压阀的实施例。在实施例中，用于风扇控制系统的电动液压阀包括转接器、阀柱和弹簧。

所述转接器限定控制端口、泵端口、罐端口和纵向通道。所述控制端口、所述泵端口和所述罐端口各自与所述纵向通道连通。

所述阀柱设置于所述转接器的所述纵向通道内，并且可在罐流位置与泵流位置之间的行程范围内往复移动。当所述阀柱处于所述罐流位置时，所述罐端口和所述控制端口彼此流体连通，并且所述泵端口与所述罐端口和所述控制端口两者流体隔离。当所述阀柱处于所述泵流位置时，所述泵端口和所述控制端口彼此流体连通，并且所述罐端口与所述泵端口和所述控制端口两者流体隔离。所述弹簧插入到所述转接器和所述阀柱之间以使所述阀柱偏置到所述罐流位置。

所述阀柱包括具有周向凹槽的外部阀柱表面。所述周向凹槽与所述控制端口连通。所述周向凹槽被构造成当所述阀柱处于所述罐流位置时与所述罐端口连通，以将所述控制端口和所述罐端口流体连接，并且当所述阀柱处于所述泵流位置时与所述泵端口连通，以将所述控制端口和所述泵端口流体连接。所述周向凹槽被构造成基于所述阀柱在所述罐流位置与所述泵流位置之间的位置与所述泵端口可变连通。

从下面的详细描述和附图将领会所公开的原理的另外的和替代的方面和特征。应当领会，与本文中公开的风扇控制系统、控制风扇的方法和电动液压阀相关的原理能够在其它不同的实施例中实施，并且能够在各个方面进行修改。因此，应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述仅仅是示例性和解释性的，并不限制附带的权利要求书的范围。

附图说明

图1是机器的实施例的图解侧面正视图，其可包括根据本公开的原理构造的风扇控制系统的实施例。

图2是根据本公开的原理构造的适合在图1的机器中使用的风扇控制系统的实施例的示意图。

图3是根据本公开的原理构造的电动液压阀的实施例的部分截面的正视图。

图4是图3的电动液压阀的转接器的纵向横截面图。

图5是图3的电动液压阀的阀柱的正视图。

图6是沿图5中的线VI-VI截取的图5的阀柱的横截面图。

图7是说明根据本公开的原理控制风扇的方法的实施例的步骤的流程图。

应当理解，附图未必是成比例的，并且所公开的实施例有时以图解方式并且在部分视图中示出。在某些情况下，对于理解本公开不是必需的或者使得其它细节难以察觉的细节可能已被省略。当然，应当理解，本公开不限于本文所示的特定实施例。

具体实施方式

本领域中仍需要为可逆风扇控制系统提供额外解决方案。例如，仍需要一种紧凑且经济的可逆风扇控制系统，同时提供一系列功能，例如提供零速(或接近零速)风扇操作位置。在某些情况下，例如当环境空气低于预定温度时，来自风扇的冷却空气可能导致这些部件变得甚至更冷，这可能是不可取的。因此，在一些应用中，风扇能够被置于停止(或接近停止)位置是有利的，使得冷却空气不被引导(或者以降低的流速被引导)到发动机部件上。

本公开提供一种用于机器的风扇控制系统和控制阀，所述控制阀提供三个风扇电动机操作模式：前向、反向和空闲。电动机可操作以使风扇在处于前向模式时在第一方向上旋转，并且在处于反向模式时在与第一方向处于相反关系的第二方向上旋转。当处于空闲模式时，电动机以减小的或接近零的速度旋转风扇。可使用风扇控制系统的合适机器的实例包括用于建筑、采矿、林木和其它类似行业的机器。在一些实施例中，机器可以是移动机器，包括例如拖拉机、推土机、装载机、挖掘机或任何其它公路或越野车辆。在其它实施例中，机器可包括固定系统。

在一些实施例中，根据本公开的原理构造的风扇控制系统可包括根据本公开的原理构造的控制阀的实施例。在一些实施例中，风扇控制系统包括控制阀，所述控制阀适于安装在受约束区域内，并且适于选择性地控制液压电动机，以提供三个不同的风扇操作模式：标准前向模式、反向模式和风扇的转速处于或接近零的空闲模式。在一些实施例中，控制阀适于即使在使用较高污染物液压流体时提供一致的性能。在一些实施例中，控制阀具有控制压力分辨率，其使得控制阀能够以足够的可靠性在下端操作，以允许控制器向控制阀传输低级别空闲信号，以将液压电动机置于空闲操作模式，和高级别反向信号，以提供将液压电动机置于反向操作模式中所需的高端压力。

现在转到附图，在图1中示出了机器10的示例性实施例。机器10在本文中也可以被称为轮式装载机。在其它实施例中，机器10可以是任何合适的机器，举例来说例如，具有轨道型底架的机器、推土机、装载机、挖掘机或任何其它公路或越野车辆。

机器10包括支撑发动机舱12、发动机14和风扇15的底盘11。发动机14和与发动机14相关联的风扇15可以常规方式安装在发动机舱12内。发动机舱12限定可被屏蔽的开口18，在操作期间，风扇15可通过开口将环境空气抽吸到发动机舱12中且使环境空气在发动机14上方循环以冷却发动机。在一些实施例中，风扇15可以被构造成例如还通过一个或多个热交换器(诸如散热器、油冷却器等)循环空气。

尽管图1的机器10被图示为铰接轮式装载机，但本公开的原理同样适用于包括冷却风扇的各种机器，包括使用轮子或轨道作为推进系统的一部分的那些机器。此外，尽管图1图示的机器10是移动机器，但在一些实施例中，机器可包括例如发电机系统的固定系统。另外，尽管在用于与发动机和其它机器系统相关联的各种冷却剂和/或冷却部件(例如，液压油、传动油、进气、散热器等)中的一种或多种的冷却风扇的背景中来说明本公开，但是本公开的原理可体现于其它应用中，其中控制阀用于在三种不同操作模式的范围内选择性旋转液压电动机的输出轴，三种操作模式是前向、反向和空闲。

参考图2，示出了适合在图1的机器10中使用的根据本公开的原理构造的风扇控制系统25的实施例。所图示的风扇控制系统25包括罐30、泵32、液压电动机34、风扇15、控制阀40、控制器41、泄压阀43和抗气蚀止回阀45。

罐30适于保持液压流体的储存。在一些实施例中，罐30可以是本领域技术人员已知的任何合适的罐。在一些实施例中，罐30包括适于保持液压流体供应的储存器，液压流体可经由泵供应管线47被抽吸到泵32中，以便生成用于风扇控制系统25的液压流体流。

泵32适于接收来自罐30的液压流体的供应并且排出液压流体流。在一些实施例中，本领域技术人员会很容易地理解泵32可以是可以用于预期应用的任何合适的泵。例如，在一些实施例中，泵32可以是合适的可变排量泵，如图2所示。在一些实施例中，泵32可被构造成压力控制泵。

泵32经由泵供应管线47与罐30流体连通。泵32经由电动机供应管线50与液压电动机34流体连通，以在液压电动机34的操作模式的范围内选择性地将液压流体流递送到液压电动机34。泵32经由第一平行管线52和控制阀供应管线54与控制阀40流体连通，以通过控制阀40选择性地将液压流体的控制流递送到液压电动机34，从而选择性地改变其操作模式。泵32经由第一平行管线52和泄压管线57与泄压阀43流体连通。

在一些实施例中，泵32经由泵供应管线47与罐30流体连通，以从罐30接收液压流体供给，所述液压流体又可以由泵32使用以将液压流体流递送到液压电动机34，并将液压流体的控制流递送到控制阀40。在一些实施例中，在泵32递送超过预定阈值的加压的液压流体流的情况下，加压的液压流体流可以通过泄压管线57转向以通过泄压阀43绕过液压电动机34和控制阀40。

在一些实施例中，液压电动机34可以是任何合适的可逆电动机，例如并入一体式伺服活塞的轴向活塞电动机。在一些实施例中，液压电动机34包括多个旋转组(位移)，例如五个组，其可以设置在一个或多个壳体(例如，两个壳体)中。在一些实施例中，液压电动机34可包括合适的安装结构(例如，筒安装凸缘)，以增强风扇控制系统25的安装。在一些实施例中，液压电动机34适于具有在中心上位移的能力，使得液压电动机34结合反向功能，而不需要额外的外部阀来实现反向模式。

在一些实施例中，液压电动机34包括适于控制电动机位移的一体式伺服活塞。在一些实施例中，液压电动机34被弹簧偏置到最大前向位移位置并且液压位移到最大反向位移位置。

在图示的实施例中，液压电动机34包括第一电动机端口71、第二电动机端口72、驱动组件74和输出轴75。第一电动机端口71经由电动机供应线50与泵32流体连通，以从其接收液压流体流。第二电动机端口72经由电动机返回管线77与罐30流体连通，以使液压流体流返回到罐30。在一些实施例中，驱动组件74可操作地与输出轴75一起设置，并且适于响应于液压流体流进入第一电动机端口71通过液压电动机34并且离开第二电动机端口72而选择性地使输出轴75在第一方向78或第二方向79(例如，与第一方向78呈相反的关系)上旋转。风扇15可旋转地联接到液压电动机34的输出轴75，使得风扇15在输出轴75的旋转方向(和速率)上旋转。

在图示的实施例中，驱动组件74包括压力控制室81、伺服活塞82、偏置构件83和斜盘85。压力控制室81经由控制阀室通信通路87与控制阀40流体连通。在一些实施例中，伺服活塞82的至少一部分设置于压力控制室81内。在一些实施例中，伺服活塞82可响应于在压力控制室81的活塞头侧89内形成的控制压力而移动。伺服活塞82联接到斜盘85，使得响应于伺服活塞82的移动，斜盘85可在前向位置(如图2中所示)与反向位置之间的行程范围内移动。

在一些实施例中，当斜盘85处于前向位置时，液压电动机34以最大位移操作以使输出轴75在第一方向78上旋转，并且当斜盘85处于反向位置时，液压电动机34以最大位移操作以使输出轴75在第二方向79上旋转。在图示的实施例中，斜盘可以斜盘反向方向91从前向位置枢转地移动到反向位置，使得斜盘85移动通过零位置，所述零位置设置在前向位置与反向位置之间。响应于液压流体流从第一电动机端口71移动通过液压电动机34离开第二电动机端口72，输出轴75可以在斜盘85处于前向位置时以第一速率在第一方向78上旋转。响应于液压流体流从第一电动机端口71流动通过液压电动机34离开第二电动机端口72，输出轴75可以在斜盘85处于反向位置时以第二速率在第二方向79上旋转。在一些实施例中，第二方向79可以不同于第一方向78。例如，第二方向79可以与第一方向78呈相反关系(或与第一方向78呈另一关系)。在一些实施例中，第二速率可以不同于第一速率。当斜盘85处于零位置时，液压电动机34具有零位移，使得输出轴75不响应于液压流体流从第一电动机端口71移动通过液压电动机34离开第二电动机端口72而旋转。

在一些实施例中，液压电动机34在前向位置处弹簧偏置到最大前向位移并且在反向位置处液压位移到最大反向位移。因此，在图示的实施例中，偏置构件83与伺服活塞82一起设置使得斜盘85偏置到前向位置。

当压力控制室81的活塞头侧89内的控制压力被加压到反向压力时，反向压力可以抵靠伺服活塞82在斜盘反向方向91上施加斜盘移动力，此力足以克服偏置构件83的偏置力以将斜盘85移动到反向位置。当压力控制室81的活塞头侧89内的控制压力被加压到零位置压力时，压力可抵靠伺服活塞82在斜盘反向方向91上施加斜盘移动力，此力足以克服偏置构件83的偏置力以使斜盘85从前向位置移动到零位置，零位置在前向位置和反向位置之间。因此，在图示的实施例中，零位置压力小于反向压力。在一些实施例中，偏置构件83可以是任何合适的部件，例如螺旋弹簧，其具有期望的弹性常数以产生偏置力，从而允许控制阀40选择性地将斜盘85从前向位置移动到反向位置，但仍具有足够的分辨率以将斜盘85置于在零位置的预定公差范围内的空闲位置。

在一些实施例中，每一位移的最大速度和最大施加压力可变化。在一些实施例中，前向位置和反向位置两者的位移可用固定的内部挡块设置。

控制阀40插入到泵32、压力控制室81和罐30之间并与它们选择性流体连通。控制阀40适于选择性地将液压流体流从泵32引导通过控制阀40进入压力控制室81中，并且将液压流体的返回流从压力控制室81引导到罐30，以改变压力控制室81内的控制压力，从而在前向位置与反向位置之间移动斜盘85。

在图示的实施例中，控制阀40适于选择性地将液压流体流从泵32引导通过控制阀40进入压力控制室81中，以增加压力控制室81内的控制压力，从而将斜盘85从前向位置(如图所示)移动到反向位置。在图示的实施例中，当压力控制室81的活塞头侧89内的控制压力被加压到反向压力时，反向压力抵靠伺服活塞82在斜盘反向方向91上施加斜盘移动力，其足以克服偏置构件83的偏置力从而将斜盘85移动到反向位置。在图示的实施例中，控制器41适于选择性地对控制阀40通电以将斜盘85移动到反向位置。

当期望液压电动机34在前向模式下操作时，控制器41可停止对控制阀40通电，使得偏置构件83在返回方向93上推动伺服活塞82，使得斜盘85移回到前向位置。响应于伺服活塞82在返回方向93上的移动，压力控制室81的活塞头侧89内的液压流体通过控制阀40从压力控制室81排放到罐30。

在一些实施例中，控制阀40包括比例压力控制阀，所述比例压力控制阀适于选择性地将足够量的液压流体从泵32通过控制阀40引导到压力控制室中，使得压力控制室中的控制压力被加压到抵靠伺服活塞82施加的空闲压力，从而将斜盘85移动到前向位置与反向位置之间的中间位置。在一些实施例中，中间位置比前向位置和反向位置两者更靠近零位置，使得当响应于液压流体流从第一电动机端口71移动通过液压电动机34离开第二电动机端口72，斜盘85处于中间位置时，输出轴75以怠速旋转。在一些实施例中，怠速的量值小于当斜盘85处于前向位置在最大前向位移处时输出轴75旋转的速率的量值。

在一些实施例中，怠速小于当斜盘85处于前向位置在最大前向位置处时输出轴75旋转的速率的一半。在一些实施例中，怠速不超过当斜盘85处于前向位置在最大前向位移处时输出轴75旋转的速率的百分之十五，在其它实施例中不超过其百分之十。本领域技术人员将理解，在其它实施例中，怠速可被配置成适合预期应用。

在一些实施例中，控制阀40充当移动阀。在一些实施例中，控制阀包括使用系统压力来引导伺服活塞82的比例减压阀。在一些实施例中，控制阀40的比例可控性可用于实现前向位置与反向位置之间的平滑位移，并且实现足够的分辨率以在系统压力、速度和温度的范围内重复地将斜盘85置于中间位置。

参考图2，在图示的实施例中，控制阀40包括比例压力控制阀，所述比例压力控制阀包括转接器102(参见图3)、阀柱104(参见图3)、弹簧107和电磁致动器组件108。转接器102限定泵端口110、控制端口112和罐端口115。泵端口110经由控制阀供应管线54与泵32流体连通。控制端口112经由控制阀室通信通道87与压力控制室81流体连通。罐端口115与罐30流体连通。

阀柱104设置在转接器102内，并且可在至少罐流位置121与泵流位置122之间的行程范围内往复移动。在罐流位置121，控制阀40的罐端口115和控制端口112彼此流体连通，且泵端口110与罐端口115和控制端口112两者流体隔离。在泵流位置122，控制阀40的泵端口110和控制端口112彼此流体连通，并且罐端口115与泵端口110和控制端口112两者流体隔离。在图示的实施例中，弹簧107与阀柱104一起设置以将阀柱104偏置到罐流位置121。

电磁致动器组件108与控制器41电连通。控制阀40适于成使得阀柱104响应于从控制器41接收的控制信号而移动。

所图示的控制阀40包括比例压力阀，原因在于阀柱104以与从控制器41传输到电磁致动器组件108的电流成比例的量从罐流位置121朝向泵流位置122移动。在图示的实施例中，电磁致动器组件108适于将阀柱104的位置选择性地维持在中间泵流位置。当阀柱104处于中间泵流位置时，通过控制阀40从泵32到压力控制室81的液压流体流足以将压力控制室81加压到空闲压力，该空闲压力又将斜盘85置于所需的中间位置。

在一些实施例中，控制器41可以是任何合适的装置，其适于与控制阀40或泵32中的至少一个电连通以选择性地操作它们。在一些实施例中，可使用合适的可商购获得的控制器。

在图示的实施例中，控制器41适于选择性地向电磁致动器组件108传输反向信号和空闲信号。反向信号适于将阀柱104的位置维持在泵流位置122中，使得压力控制室81中的控制压力被加压到抵靠伺服活塞82施加的反向压力，以将斜盘85置于反向位置。空闲信号适于将阀柱104的位置保持在中间泵流位置，以将斜盘85置于所期望的中间位置。

在图示的实施例中，反向压力大于空闲压力。在图示实施例中，由控制器41生成的命令信号的电流与压力控制室81内产生的压力成比例。因此，空闲信号的电流小于反向信号的电流，且反向信号和空闲信号与空闲压力和反向压力成比例。在一些实施例中，控制器41和控制阀40可以被配置成使得空闲信号可在压力控制室内再现地产生空闲压力，该空闲压力在目标空闲压力的预定公差内(例如，在目标空闲压力的正/负0.5巴之内)。

在一些实施例中，控制阀40借助于泵32和罐30的供应之间的压差而操作。当电磁致动器组件108从控制器41接收到某一命令电流时，这使泵端口110打开且与所产生的压差相等。在一些实施例中，控制阀40可以作用为负载感测，因为极少的流动通过控制阀40，即足够大的液压流体流以实现由命令的电流驱动的力的平衡。

在其它实施例中，控制阀40可具有不同于比例阀的构造。例如，在一些实施例中，控制阀40可包括两个线圈组件。第一线圈组件可以被配置成接收来自控制器41的命令信号，以针对反向位置将阀柱104置于泵流位置122，并且第二线圈组件可以被配置成从控制器41接收命令信号，以针对中间位置将阀柱104置于中间泵流位置。

在一些实施例中，控制器41与泵32电连通。在一些实施例中，控制器41可以被配置成将命令信号传输到泵32，以在从最小泵压力(或备用压力)到最大泵压力的不同操作压力范围内操作泵。应当理解，最小泵压力和最大泵压力分别可以是选择的低操作压力值和高操作压力值，而不是由泵32产生的实际最小可能压力和最大可能压力。

在一些实施例中，命令信号与由泵产生的压力成反比，使得命令信号的电流越大，泵压力越低。在其它实施例中，可使用命令信号与由泵产生的压力之间的不同关系。

在一些实施例中，控制器41可以被配置成当液压电动机34在前向模式或反向模式中操作时在选择的最大泵压力下操作泵32。在其它实施例中，可以使用泵32的操作压力与前向模式和/或反向模式之间的不同关系。

在一些实施例中，当控制器41将液压电动机34置于空闲模式时，控制器41可以被配置成还将命令信号发送至泵32，以将操作压力降低到选择的备用泵压力(例如，在选择的压力操作范围的最小泵压下)。在一些实施例中，备用泵压力大于环境压力(例如，约20巴的备用压力)。在一些实施例中，当控制器41已经将空闲信号发送到电磁致动器组件108以将斜盘85置于期望的中间位置并且已经向泵32发送命令信号以将其操作压力降低到备用泵压力时，从泵32到第一电动机端口71的液压流体流可能相对于泵在最大泵压力下操作时的情况被明显限制。在一些实施例中，当液压电动机34处于空闲模式并且泵在备用泵压力下操作时，从泵32到第一电动机端口71的液压流体流基本上停止。

泄压阀43通过第一平行管线52和第二平行管线125与液压电动机34呈并联流体关系连接。泄压阀43与泵32和罐30流体连通。泄压阀43适于成使得来自泵32的超过预定压力阈值(例如280巴或345巴)的加压的液压流体流从液压电动机34通过泄压阀43转向到罐30。在一些实施例中，泄压阀43适于用在有限持续时间的系统过压保护事件。

抗气蚀止回阀45经由第一平行管线52和第二平行管线125与液压电动机34呈并联流体关系连接。抗气蚀止回阀45被布置成使得允许电动机返回的液压流体流从第二电动机端口72经过抗气蚀止回阀45到第一电动机端口71。在一些实施例中，抗气蚀止回阀45可以有助于提供针对可能伴随着超速负载或由于输入流的损失而发生的气蚀的保护。在系统Δ压力变为负的这种情况下，抗气蚀止回阀45可适于打开以将电动机出口72流体连接到电动机入口71，从而有效地短路液压电动机34以帮助防止气蚀。

在其它实施例中，根据本公开的原理构造的可逆风扇控制系统可包括其它部件并具有不同布置。另外，应认识到，在本文中所描述的示例性实施例中，在提及风扇15的旋转方向时例如“前向”和“反向”之类的术语仅用作有利于本领域技术人员理解的方便标记，且无意以任何方式进行限制。其它术语，例如“第一”和“第二”也可互换使用，并且选择这一种标识标记而不选择另一种不应被解释为以任何方式进行限制。

参考图3，示出了根据本公开的原理构造的用于风扇控制系统的电动液压阀140的实施例。电动液压阀140是适合在图2的风扇控制系统25中使用的控制阀的实例。所图示的电动液压阀140包括转接器102、阀柱104、弹簧107和呈螺线管组件形式的电磁致动器组件108。

参考图4，转接器102限定泵端口110、控制端口112、罐端口115和纵向通道117。控制端口112、泵端口110和罐端口115各自与纵向通道117连通。

在一些实施例中，泵端口110包括与纵向通道117连通的多个泵端口横孔141。纵向通道沿着转接器102的纵向轴线LA延伸。在图示的实施例中，泵端口110包括四个泵端口横孔141(示出了其中三个)，其围绕转接器102彼此呈基本上均匀的周向间隔关系。在一些实施例中，罐端口115包括与纵向通道117连通的多个罐端口横孔142。在图示的实施例中，罐端口115还包括四个罐端口横孔142(示出了其中三个)，其围绕转接器102彼此呈基本上均匀的周向间隔关系。在图示的实施例中，泵端口横孔141与罐端口横孔142相应地圆周对准。在其它实施例中，泵端口横孔141和罐端口横孔142可具有相对于彼此不同的对准关系。

在图示的实施例中，控制端口112包括纵向通道117的远端开口143。转接器102的控制端口112为圆形且具有控制端口直径在一些实施例中，控制端口直径可以被调节以帮助平衡在电动液压阀140操作期间在其内形成的相反力。

转接器102包括限定纵向通道117的内部转接器表面145。在一些实施例中，内部转接器表面145具有阶梯式构造，其有助于限定止动表面，以用于在转接器102与电动液压阀140的其它部件之间提供正接合。例如，内部转接器表面145包括由弹簧底表面149限定的肩部147。弹簧底表面149径向延伸且与罐端口115的罐端口横孔142纵向对齐。弹簧底表面149被构造成与弹簧107的远端151处于接合关系(参见图3)。

参照图2，在一些实施例中，电动液压阀140可以被构造成配合在液压电动机34的壳体内的收缩的液压部分内，使得电动液压阀140安装在电动机壳体内。在一些实施例中，转接器102具有缩短的转接器长度L1使得其被构造成配合在液压电动机34的壳体内的预定空间内。在其它实施例中，电动液压阀140可以安装在与液压电动机34分开的壳体(例如，单独的歧管)中。

转接器102包括限定一系列外周向凹槽154、155、157的外转接器表面153。外周向凹槽154、155、157分别被构造成在其中接纳密封构件158、159，以除了通过转接器102的内部的选择性流体流(参见图3)之外帮助流体隔离泵端口110、控制端口112和罐端口115。密封构件158、159可与转接器102处于外接关系。在一些实施例中，可以使用任何合适的密封构件(例如可商购获得的O形环)。在一些实施例中，密封构件159中的至少一个可插入到一对备用环160之间，以帮助抵抗来自泵32的相对高的供应压力并帮助减少泄漏。

参考图3，阀柱104设置于转接器102的纵向通道内并且可沿着纵向轴线LA在罐流位置(如图3中所示)到泵流位置的行程范围内往复移动，在罐流位置，罐端口115和控制阀的控制端口112彼此流体连通，并且泵端口110与罐端口115和控制端口112两者流体隔离，在泵流位置，泵端口110和控制阀的控制端口112彼此流体连通，并且罐端口115与泵端口110和控制端口112两者流体隔离。在图示的实施例中，阀柱104可沿着纵向轴线LA在供应位移方向170上从图3中所示的位置移动以从罐流位置移动到泵流位置。

弹簧107被插入到转接器102与阀柱104之间以将阀柱104偏置到罐流位置。阀柱104包括由阀柱104的近端174限定的弹簧底座172。弹簧底座172被构造成与弹簧107的近端175处于接合关系。

螺线管组件108适于将阀柱104从罐流位置选择性地移动到泵流位置。在一些实施例中，螺线管组件108可以为具有本领域技术人员已知的任何合适配置的任何合适的螺线管组件。在一些实施例中，螺线管组件108可包括壳体180、设置于壳体180内的线圈182和设置于线圈182内且具有至少一个电枢185的电枢组件184。在一些实施例中，电枢组件184可包括本领域技术人员已知的其它部件，例如弹簧和极片。螺线管组件108可包括电连接器端口187，所述电连接器端口被配置成将螺线管组件108的线圈182设置成与控制器41电连通。在一些实施例中，螺线管组件108和转接器102可通过本领域技术人员已知的任何合适的技术而布置在一起，使得其联接在一起。

电枢185可响应于通过线圈182传输的电流移动。在图示的实施例中，电枢185与阀柱104一起设置，使得电枢185使阀柱104从供应位移方向170的罐流位置朝向泵流位置以与通过线圈182传输的电流成比例的量移动。在图示的实施例中，电枢185与阀柱104轴向对准，使得电枢185的远端188与阀柱104的近端174处于接触关系。一旦控制器41停止向螺线管组件108的线圈182发送命令信号，弹簧107就作用以将阀柱104在罐位移方向190上推回到罐流位置。

参照图5和图6，在一些实施例中，阀柱104包括内部阀柱表面192，该内部阀柱表面限定纵向盲孔194和与纵向盲孔194连通的多个阀柱横孔195。在图示的实施例中，阀柱104包括彼此呈相对关系的两个阀柱横孔195。阀柱104包括外部阀柱表面197，所述外部阀柱表面具有供应区201和供应区202，其间限定周向凹槽205。周向凹槽205经由阀柱横孔195和纵向盲孔194与控制端口112连通。

参考图5，阀柱104具有阀柱长度L2。在一些实施例中，阀柱长度L2是转接器长度L1的至少百分之五十。在图示的实施例中，阀柱长度L2是转接器长度L1的大约百分之六十。

阀柱104的供应区201具有供应区长度L3，并且阀柱104的周向凹槽205具有凹槽长度L4。在一些实施例中，供应区长度L3小于凹槽长度L4，并且在这些实施例中的一些实施例中在百分之五十到百分之七十五的范围内。在图示的实施例中，供应区长度L3是凹槽长度L4的大约百分之六十。

参考图6，阀柱104的纵向盲孔194具有阀柱孔直径在一些实施例中，纵向盲孔194的直径小于转接器102的控制端口112的直径的一半，在此类实施例中的一些实施例中，在百分之二十五到百分之五十的范围内。在图示的实施例中，纵向盲孔194的直径是转接器102的控制端口112的直径的大约三分之一(还参见图3和图4)。

参考图3，纵向盲孔194与控制端口112连通。供应区201被构造成当阀柱104处于罐流位置时将泵端口110与控制端口112和罐端口115两者流体隔离。罐区202被构造成当阀柱104处于泵流位置时将罐端口115与泵端口110和控制端口112两者流体隔离。周向凹槽205被构造成当阀柱104处于罐流位置时与罐端口115连通，以流体连接控制端口112和罐端口115，并且当阀柱104处于泵流位置时与泵端口110连通，以流体连接控制端口112和泵端口110。

周向凹槽205被构造成根据阀柱104在罐流位置和泵流位置之间的位置与泵端口110可变连通。一旦阀柱104在供应位移方向170上从罐流位置到泵流位置移动足够距离，罐区202就封闭罐端口115并且周向凹槽205的远侧边缘207在泵端口横孔141内轴向移动。在图示的实施例中，沿着纵向轴线LA在供应位移方向170上阀柱的继续移动越来越多地以与阀柱104的轴向移动成比例的方式打开泵端口110和控制端口112之间的流动路径。

当电流不通过线圈182传输时，泵端口110被流体隔离(如图3所示)，并且控制端口112与罐端口115流体连通。在此罐流位置，风扇可以在前向模式中操作。当向线圈182施加反向信号(具有高端电流)时，电枢185在供应位移方向170上移动阀柱104，从而将泵端口110置于与控制端口112流体连通并且流体隔离罐端口115。在此泵流位置，风扇可以在反向模式中操作。由于在图示的实施例中阀140是比例设计，所以控制压力的输出基于螺线管组件108的力(通过电枢185的作用)和流体所作用的控制端口区的面积，所述螺线管组件的力与弹簧107的力相对。在一些实施例中，当将空闲信号施加到具有小于反向信号的电流的线圈182时，电枢185将阀柱104从供应位移方向170上的罐流位置移动到足以将泵端口110置于与控制端口112部分流体连通且流体隔离罐端口115的中间泵流位置，使得压力控制室中的控制压力处于将斜盘移动到空闲位置的空闲压力。

在一些实施例中，电动液压阀140的分辨率可以被增强，以提高其将液压电动机34置于三种不同操作模式之一的能力，这三种模式是常规前向模式、反向模式和空闲模式(在接近零的范围内)。在一些实施例中，电动液压阀140的分辨率可通过减小控制压力出口且增大螺线管组件108的线圈182的安培数范围而得以增强。在一些实施例中，转接器102、阀柱104和弹簧107可以被构造成使得由线圈182产生的成比例的力可以由控制器41控制，使得阀柱104被置于可以在压力控制室81内产生期望的控制压力的位置，同时在电动液压阀140的操作寿命中保持可重复的准确性。此外，螺线管组件108可以被构造成将阀柱104的足够的移动传播到泵流位置以实现反向压力的顶端控制压力，从而针对一系列预期操作条件达到风扇反转。

液压流体含有污染物的程度可能影响电动液压阀140维持空闲模式功能的能力。在一些实施例中，为了有助于减少负面影响电动液压阀140的性能的污染液压流体的发生，螺线管组件108的线圈182可以是适于产生电枢力的大力线圈(例如60N)，其可以使阀柱104甚至在脏的液压流体条件下移动到反向位置。另外，在一些实施例中，阀柱104与转接器102之间的间隙公差可被构造成允许液压流体中携带的污染物流过电动液压阀140。在一些实施例中，根据本公开的原理构造的控制阀可包括其它部件且具有不同布置。

参考图7，示出了根据本公开的原理的控制风扇部件的方法300的实施例的步骤。在方法300中，液压流体流被引导到液压电动机的第一电动机端口中通过液压电动机并且离开其第二电动机端口(步骤310)。液压电动机包括压力控制室、伺服活塞、斜盘和输出轴。伺服活塞可响应于压力控制室内的控制压力而移动。伺服活塞联接到斜盘，使得斜盘可响应于伺服活塞在前向位置与反向位置之间的行程范围内的移动而移动，其中零位置设置于前向位置与反向位置之间。响应于液压流体流从第一电动机端口移动通过液压电动机离开第二电动机端口，输出轴可以在斜盘处于前向位置时在第一方向上以第一速率旋转，并且在斜盘处于反向位置时在第二方向上以第二速率旋转。所述第二方向与所述第一方向呈相反关系。当斜盘处于零位置时，输出轴不会响应于液压流体流从第一电动机端口移动通过液压电动机离开第二电动机端口而旋转。

空闲信号从控制器传输到电动液压控制阀的电磁致动器组件，以将电动液压控制阀的阀柱移动到中间泵流位置，从而将流过电动液压控制阀的足够量的液压流体引导到压力控制室中，使得控制压力被加压到空闲压力(步骤320)。抵靠所述伺服活塞施加所述空闲压力以将所述斜盘移动到中间位置。

中间位置比前向位置和反向位置两者更靠近零位置，使得响应于液压流体流从第一电动机端口移动通过液压电动机离开第二电动机端口，当斜盘处于中间位置时，输出轴以怠速旋转。怠速小于第一速率(330)的一半。

在根据本公开的原理控制风扇的方法的一些实施例中，所述方法还包括由所述控制器接收满足操作条件的指示。可停止空闲信号，使得允许液压流体的返回流从压力控制室排出以对压力控制室进行泄压，从而允许伺服活塞将斜盘移动到前向位置。在一些实施例中，操作条件包括超过环境温度、超过发动机舱温和已经过去的运行时间中的至少一个。例如，在一些实施例中，当环境温度低于某一阈值温度时，液压电动机可以被置于空闲模式，使得风扇不以将发动机部件冷却到低于所期望的最小操作温度的温度的方式操作。

在根据本公开的原理控制风扇的方法的一些实施例中，所述方法还包括：向电动液压控制阀的电磁致动器组件传输反向信号，以将电动液压控制阀的阀柱移动到泵流位置，从而将液压流体流通过电动液压控制阀引导至压力控制室，使得压力控制室中的控制压力被加压到抵靠伺服活塞施加的反向压力，以将斜盘移动到反向位置。在一些实施例中，反向压力大于空闲压力。在一些实施例中，空闲信号具有第一电流，且反向信号具有大于第一电流的第二电流。在一些实施例中，第一电流和第二电流与空闲压力和反向压力成比例。

工业适用性

从前述论述将容易地了解用于机器的风扇控制系统和用于本文中所描述的风扇控制系统的控制阀的实施例的工业适用性。所公开的控制阀的至少一个实施例可用于根据本公开的原理构造的风扇控制系统中。风扇控制系统的至少一个实施例可在机器中使用。用于机器的风扇控制系统的示例性实施例为风扇提供三个不同的操作位置，即前向、反向和空闲模式。根据本公开的原理的控制阀和风扇控制系统的实施例可以应用在任何机器中，例如拖拉机、推土机、装载机、挖掘机，或使用如本文中所描述的风扇的任何其它公路或越野车辆或固定机器。

在一些实施例中，根据本公开的原理构造的风扇控制系统可用于在三个不同位移位置操作液压电动机，即正最大位移、负最大位移和在所期望零位移范围内的空闲位移。根据本公开的原理构造的风扇控制系统的实施例可提供使用液压电动机实现三个不同电动机位置的相对低成本解决方案，所述液压电动机通常设计成在两个位置(即最大正位移和最大负位移)处操作。在一些实施例中，根据本公开的原理构造的压力控制阀可以适于提供足够的分辨率以允许液压电动机以中性(或空闲)位移操作，并且仍具有足够的功率以将阀柱驱动到反向位置，从而在反向位置在最大负位移处操作液压电动机。

应当理解，前面的描述提供了所公开的系统和技术的实例。然而，可设想，本公开的其它实施例可在细节上与前述实例不同。对本公开或其实例的所有引用旨在引用当时所讨论的特定实例，而并非旨在更一般地暗示对本公开的范围的任何限制。关于某些特征的所有区别和不利言辞旨在表明这些感兴趣特征不是优选的，但除非另外指明，否则并不是将这些特征从本公开的范围中完全排除。

除非本文另外指明，否则本文所述的数值的范围仅仅用作分别指代落在该范围内的每个独立的值的简化方法，并且每个独立的值与它在本文被单独引述一样结合到说明书中。本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行，除非本文另外指明或者与上下文明显矛盾。