可变负载感测开放式中心混合系统的制作方法
【专利说明】可变负载感测开放式中心混合系统
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2013年6月12日提交的美国临时申请N0.61/834，186以及2013年2月15日提交的美国临时申请N0.61/765，231的权益，其中每个申请的公开内容通过援引并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及例如用于越野运土、构造和林业设备(如反铲装载机、原木装载机、伐木归堆机、轮式装载机等)的液压阀系统。液压阀系统被用来例如引起缸来移动反铲装载机中的动臂或铲斗装载器。本发明涉及一种对于这样的液压阀系统的改进设计，更具体地涉及一种具有反馈的有效的开放式中心液压系统。
【背景技术】
[0004]开放式中心液压回路使用供应连续流动的栗。这个流动通过控制阀的开放式中心回到储罐；即，当控制阀的阀芯位于中间位置时，提供了一种回到储罐的开放式返回路径且流体未被栗送到高压。否则，如果控制阀被致动，其使流体按路线流入致动器和储罐，或从致动器和储罐流出。流体的压力将上升以满足任何阻力，因为栗具有恒定输出。如果压力上升到太高，流体通过泄压阀返回储罐。多个控制阀可连续堆叠。这种类型的回路通常使用廉价的定量栗。
【发明内容】
[0005]恒流开放式中心系统的主要缺点是能效。因为栗是固定的，所以全部栗流动一直被加压在最高功能压力。阀中的节流损失，尤其是在低流量需求时(即，在缓慢运动期间)的节流损失，可能是巨大的。竞争性负载感测技术使用变量栗(variable pump)，用以根据功能需要调整栗流动，但是失去了运动速度的压力依赖性；因此操作员在受支配实施时得不到任何力的反馈。
[0006]本发明利用并结合了两种现有技术系统。
[0007]根据本发明的一个方案，开放式中心液压系统包括:一个或多个恒流开放式中心阀；平行动力芯，可操作地联接到一个或多个恒流开放式中心阀；可变容量栗(variablecapacity pump)，流体地连接到一个或多个恒流开放式中心阀，并被构造成提供加压流体到一个或多个恒流开放式中心阀，并直接流体地连接到平行动力芯；以及流量限制器，流体地连接在可变容量栗和一个或多个恒流开放式中心阀之间。
[0008]可选地，可变容量栗直接流体地连接到平行动力芯。
[0009]可选地，流量限制器是流体地连接在可变容量栗和一个或多个恒流开放式中心阀之间的压力补偿流量控制器。
[0010]可选地，一个或多个恒流开放式中心阀包括多个串联的恒流开放式中心阀。
[0011]可选地，一个或多个恒流开放式中心阀未流体地联接到固定容量栗。
[0012]可选地，栗是负载感测栗。
[0013]可选地，栗被设置为远程压力控制栗。
[0014]可选地，流量限制器是固定计量装置。
[0015]可选地，流量限制器是变量计量装置。
[0016]可选地，一个或多个恒流开放式中心阀中的至少一个包括阀芯，该阀芯具有凹口，凹口被构造成在该处形成流量限制，使得开放式中心通道中的压力随着阀芯冲程增加。
[0017]可选地，一个或多个恒流开放式中心阀中的至少一个包括阀芯，阀芯具有与其相关的:(A)第一液压端口和第二液压端口 ；(B)第一阀芯通道，在平行动力芯与第一液压端口之间，该第一液压端口与阀芯相关，第一阀芯通道能够根据阀芯的位置被打开或关闭；(C)第二阀芯通道，在平行动力芯与第二液压端口之间，该第二液压端口与阀芯相关，第二阀芯通道能够根据阀芯的位置被打开或关闭；(D)第三阀芯通道，在储罐运送通道与第一液压端口之间，该第一液压端口与阀芯相关，第三阀芯通道能够根据阀芯的位置被打开或关闭；(E)第四阀芯通道，在储罐运送通道与第二液压端口之间，该第二液压端口与阀芯相关，第四阀芯通道能够根据阀芯的位置被打开或关闭；(F)第五阀芯通道，其中开放式中心芯通过第五阀芯通道，且其中，根据阀芯的位置，阀芯可允许液压流体以不受限的方式流过第五阀芯通道和开放式中心芯，或阀芯可局部地限制液压流体流过第五阀芯通道和开放式中心芯。
[0018]可选地，阀芯至少具有中间位置、第一非中间位置和第二非中间位置，其中:(A)在中间位置，阀芯允许液压流体以不受限的方式通过第五阀芯通道和经过第五阀芯通道的开放式中心芯，阀芯阻断液压流体通过第一阀芯通道、第二阀芯通道、第三阀芯通道和第四阀芯通道的流动；(B)在第一非中间位置，阀芯局部地限制液压流体通过第五阀芯通道和经过第五阀芯通道的开放式中心芯的流动，阀芯打开动力芯与第一液压端口之间的第一阀芯通道，该第一液压端口与阀芯相关允许液压流体从动力芯流到第一液压端口，阀芯打开储罐运送通道与第二液压端口之间的第四阀芯通道，该第二液压端口与阀芯相关允许液压流体从第二液压端口流到储罐运送通道，阀芯关闭动力芯和与阀芯相关的第二液压端口之间的第二阀芯通道，并且阀芯关闭储罐运送通道和与阀芯相关的第一液压端口之间的第三阀芯通道；以及(C)在第二非中间位置，阀芯局部地限制液压流体通过第五阀芯通道和经过第五阀芯通道的开放式中心芯的流动，阀芯打开动力芯与第二液压端口之间的第二阀芯通道，该第二液压端口与阀芯相关允许液压流体从动力芯流到第二液压端口，阀芯打开储罐运送通道与第一液压端口之间的第三阀芯通道，该第一液压端口与阀芯相关允许液压流体从第一液压端口流到储罐运送通道，阀芯关闭动力芯和与阀芯相关的第一液压端口之间的第一阀芯通道，阀芯关闭储罐运送通道和与阀芯相关的第二液压端口之间的第四阀芯通道。
[0019]可选地，一个或多个阀中每个阀的每个阀芯具有与其相关的阀芯致动器，其中每个所述阀芯致动器能够引起与阀芯致动器相关的阀芯向中间位置、第一非中间位置或第二非中间位置运动。
[0020]可选地，液压系统还包括:信号端口，与变量栗相关，其中信号端口接收的液压流体压力的增加引起变量栗以增加的压力速率栗送液压流体，且其中信号端口接收的液压流体压力的降低引起变量栗以减小的压力速率栗送液压流体；感测信号通道，液压地连接开放式中心芯与信号端口，其中感测信号通道与开放式中心芯之间的液压连接位于栗与开放式中心芯中的栗的下游的一个或多个阀的第一个阀的阀芯之间；其中，当一个或多个阀的一个或多个阀芯的致动以引起一个或多个被致动的阀芯处于第一非中间位置或第二非中间位置的方式发生时，开放式中心芯中增加的液压流体压力通过感测信号通道被液压地连通到信号端口。
[0021]根据本发明的另一方案，一种阀组件包括:一个或多个恒流开放式中心阀；开放式中心阀输入端口 ；平行动力芯，可操作地联接到一个或多个恒流开放式中心阀；以及动力芯输入端口，与开放式中心阀输入端口分开，其中，平行动力芯未流体地连接到输入端口的下游的多个开放式中心阀的一开放式中心芯。
[0022]可选地，阀组件包括可变容量栗，该可变容量栗流体地连接到平行动力芯输入端口和开放式中心阀输入端口。
[0023]可选地，可变容量栗直接流体地连接到平行动力芯输入端口。
[0024]可选地，阀组件包括流量限制器，该流量限制器流体地连接在可变容量栗和一个或多个恒流开放式中心阀之间。
[0025]可选地，流量限制器是流体地连接在可变容量栗和一个或多个恒流开放式中心阀之间的压力补偿流量控制器。
[0026]可选地，一个或多个恒流开放式中心阀包括多个串联的恒流开放式中心阀。
[0027]可选地，一个或多个恒流开放式中心阀未流体地联接到固定容量栗。
[0028]可选地，栗是负载感测栗。
[0029]可选地，栗被设置为远程压力控制栗。
[0030]可选地，流量限制器是固定计量装置。
[0031 ] 可选地，流量限制器是变量计量装置。
[0032]可选地，一个或多个恒流开放式中心阀中的至少一个包括阀芯，该阀芯具有凹口，该凹口被构造成在该处形成流量限制，使得开放式中心通道中的压力随着阀芯冲程增加。
[0033]可选地，一个或多个恒流开放式中心阀中的至少一个包括阀芯，该阀芯具有大体上小于动力芯凹口的开放式中心凹口。
[0034]可选地，一个或多个恒流开放式中心阀中的至少一个包括阀芯，阀芯具有与其相关的:(A)第一液压端口和第二液压端口 ；(B)第一阀芯通道，在平行动力芯与第一液压端口之间，该第一液压端口与阀芯相关，第一阀芯通道能够根据阀芯的位置被打开或关闭；(C)第二阀芯通道，在平行动力芯与第二液压端口之间，该第二液压端口与阀芯相关，第二阀芯通道能够根据阀芯的位置被打开或关闭；(D)第三阀芯通道，在储罐运送通道与第一液压端口之间，该第一液压端口与阀芯相关，第三阀芯通道能够根据阀芯的位置被打开或关闭；(E)第四阀芯通道，在储罐运送通道与第二液压端口之间，该第二液压端口与阀芯相关，第四阀芯通道能够根据阀芯的位置被打开或关闭；(F)第五阀芯通道，其中开放式中心芯经过第五阀芯通道，且其中，根据阀芯的位置，阀芯可允许液压流体以不受限的方式流过第五阀芯通道和开放式中心芯，或阀芯可局部地限制液压流体流过第五阀芯通道和开放式中心芯。
[0035]可选地，阀芯至少具有中间位置、第一非中间位置和第二非中间位置，其中:(A)在中间位置，阀芯允许液压流体以不受限的方式通过第五阀芯通道和经过第五阀芯通道的开放式中心芯的流动，阀芯阻断液压流体通过第一阀芯通道、第二阀芯通道、第三阀芯