风扇驱动闭式液压系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于液压控制领域。为了解决常规闭式液压系统中闭式液压泵的控制信号因异常情况减小，引起闭式液压泵排量减小的问题，本实用新型公开了一种风扇驱动闭式液压系统。该风扇驱动闭式液压系统的控制单元包括第一控制阀，所述第一控制阀的第一阀口与所述辅泵的出油路连接，所述第一控制阀的第二阀口和所述第一控制阀的第三阀口与所述变量活塞的同一侧工作腔连接；所述第一控制阀具有两个位置：a)第一位置，第一阀口与第二阀口连接，第三阀口封闭；b)第二位置，第一阀口封闭，第二阀口和第三阀口连接。本实用新型公开的风扇驱动闭式液压系统，有效的解决了常规闭式液压系统的控制信号因异常情况减小而导致闭式液压泵排量减小的问题。
【专利说明】
风扇驱动闭式液压系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种液压系统，具体涉及一种风扇驱动闭式液压系统。
【背景技术】
[0002]风扇冷却作为一种常规的冷却方式被应用于不同场合，目前风扇的驱动方式主要分为机械驱动和液压驱动。风扇驱动液压系统因为具有以下特点而优越于机械驱动的风扇系统:(I)液压元件尺寸小，便于安装布局。(2)风扇转速与发动机转速无关，可以通过控制信号进行调节控制。因此风扇驱动液压系统被逐渐广泛应用。
[0003]目前，市场上的风扇驱动液压系统大多采用开式液压系统。但是，与开式液压系统相比，闭式液压系统的元件集成度更高，安装空间更小，更适合在车辆中狭小的空间内安装使用。然而，风扇驱动液压系统采用常规闭式液压系统时存在以下问题:
[0004]常规闭式液压系统中闭式液压栗的排量与控制信号成正相关，当控制信号增大时，排量增大；当控制信号减小时，排量减小。但是，当闭式液压系统的控制信号因异常情况减小时，比如闭式液压栗和辅栗正常运转而传感器损坏导致无法生产控制信号或者控制信号传输线路短路等情况时，闭式液压栗排量的减小，冷却风扇的转速降低，导致冷却风扇系统失灵。因此，限制了闭式液压系统作为风扇驱动系统的应用。
【实用新型内容】
[0005]为了解决常规闭式液压系统中闭式液压栗的控制信号因异常情况减小时，引起闭式液压栗排量减小的问题，本实用新型提出了一种新型风扇驱动闭式液压系统。该风扇驱动闭式液压系统包括动力单元、执行单元和控制单元，所述动力单元包括闭式液压栗和辅栗，所述闭式液压栗包括主栗、变量活塞和电磁阀，所述控制单元包括第一控制阀，所述第一控制阀的第一阀口与所述辅栗的出油路连接，所述第一控制阀的第二阀口和所述第一控制阀的第三阀口与所述变量活塞的同一侧工作腔连接;所述第一控制阀具有两个位置:a)第一位置，第一阀口与第二阀口连接，第三阀口封闭;b)第二位置，第一阀口封闭，第二阀口和第三阀口连接。
[0006]优选地，所述第一控制阀为电磁换向阀。
[0007]优选地，所述第一控制阀的第一阀口与所述辅栗的出油路之间设有第一阻尼。
[0008]优选地，所述第一控制阀的第二阀口与所述工作腔之间设有第二阻尼。
[0009]进一步优选，所述控制单元还包括第二控制阀和第三控制阀，所述第二控制阀的第一阀口与所述辅栗的出油路连接，所述第二控制阀的第二阀口与所述第三控制阀的第一阀口连接，所述第三控制阀的第二阀口与油箱连接，所述第三控制阀的第三阀口与所述主栗的出油路连接;所述第二控制阀有两个位置:a)第一位置，第一阀口与第二阀口连接;b)第二位置，第一阀口与第二阀口各自封闭；所述第三控制阀有两个位置:a)第一位置，第一阀口、第二阀口和第三阀口各自封闭；b)第二位置，第一阀口与第二阀口连接，第三阀口封闭；当所述第一控制阀处于第一位置时，所述第二控制阀处于第一位置;当所述第一控制阀处于第二位置时，所述第二控制阀处于第二位置。
[0010]进一步优选，所述第二控制阀为电磁换向阀。
[0011]进一步优选，所述第三控制阀包括阀芯，所述阀芯一端设有可调弹簧，另一端设有与所述第三控制阀的第三阀口连通的油路;当预设弹簧力大于所述油路中压力油产生的作用力时，第三控制阀处于第一位置;当预设弹簧力小于所述油路中压力油产生的作用力时，第三控制阀处于第二位置。
[0012]进一步优选，所述第二控制阀的第一阀口处设有第三阻尼。
[0013]优选地，所述控制单元与所述动力单元采用一体式结构。减少对空间的占用，提高闭式液压系统在狭小空间内安装的便捷性。
[0014]优选地，所述执行单元包括液压马达以及由液压马达带动的风扇。
[0015]与现有技术相比，本实用新型的风扇驱动闭式液压系统具有以下有益效果:
[0016]1、在出现异常情况时，通过控制单元的第一控制阀将辅栗输出的控制油引入变量活塞，对主栗排量进行控制，使主栗保持最大排量，从而解决控制信号因异常情况减小或者消失时，所引起闭式液压栗排量减小的问题。
[0017]2、在出现异常情况时，通过控制单元的第二控制阀和第三控制阀对主栗排量进行辅助控制，使主栗的排量受到限制，避免了由于原动机转速提高引起主栗输出流量过大时，对执行单元的元件造成破坏的问题。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型风扇驱动闭式液压系统原理图；
[0019]图2为图1中第一控制阀的阀口位置示意图；
[0020]图3为图1中第二控制阀的阀口位置示意图；
[0021 ]图4为图1中第三控制阀的阀口位置示意图；
[0022]图5是图1中控制单元的第一控制阀和第二控制阀切换至第二位置，第三控制阀处于第一位置时控制单元部分的示意图。
【具体实施方式】
[0023]图1为本实用新型风扇驱动闭式液压系统原理图。该风扇驱动闭式液压系统包括动力单元1、执行单元2以及控制单元3，其中，动力单元I包括通过原动机的驱动轴11驱动的闭式液压栗和辅栗13，闭式液压栗包括主栗12、与主栗12的变量机构连接的变量活塞15以及控制变量活塞15动作的电磁阀14。主栗12为变量液压栗，其排量的大小影响着整个闭式液压系统中流量的大小;辅栗13为定量栗，将油箱中的油液输入到闭式液压系统中，其中一部分用作控制油，另一部分用于补充闭式液压系统的泄漏。主栗12的排量的调整过程为:辅栗13输出的控制油通过电磁阀14进入变量活塞15的左侧工作腔或右侧工作腔，使两侧的工作腔产生压力差，驱动变量活塞15的活塞杆移动，进而带动变量结构运动，使主栗12的排量增大。当进入变量活塞15的控制油减少时，两侧的工作腔的压力差减小，主栗12的排量减小。
[0024]在本实施例中，执行单元2包括液压马达21以及由液压马达21带动的风扇。液压马达21通过油路A和油路B与主栗12连接，组成液压回路。主栗12输出高压油，驱动液压马达21转动，进而带动风扇的转动，实现冷却功能。本实施例中，采用双向变量主栗和双向液压马达的配置，使风扇具备正反转功能，满足对冷却的工作要求。在不同的工况中，执行单元2也可以根据需要利用液压马达带动其他执行机构来实现相应的功能要求。
[0025]如图1所示，控制单元3包括三个控制阀，其中，第一控制阀31为两位三通电磁换向阀，第二控制阀32为两位两通电磁换向阀，第三控制阀33为顺序阀。结合图2，第一控制阀31的第一阀口 AI通过G 口与辅栗13的出油路连接，第二阀口 A2通过X3 口与变量活塞15的左侧工作腔连接，第三阀口A3通过Xl 口与变量活塞15的左侧工作腔连接。结合图3和图4，第二控制阀32的第一阀口 BI通过G口与辅栗13的出油路连接，第二阀口 B2与第三控制阀33的第一阀口Cl连接，第三控制阀33的第二阀口C2与油箱连接，第三阀口C3通过MH口与主栗12的出油路连接。本实施例中，第一控制阀31通过Xl 口和X3 口与变量活塞15的左侧工作腔连接，也可以根据主栗12输出流量方向的需要，通过X4 口和X2 口与变量活塞15的右侧工作腔连接。
[0026]当第一控制阀31的电磁铁处于失电状态时，第一控制阀31处于第一位置，其第一阀口Al与第二阀口A2连接，第三阀口A3封闭，辅栗13输出的控制油通过G口、第一控制阀31和X3 口流入变量活塞15的左侧工作腔，使两侧的工作腔产生压力差，驱动变量活塞15的活塞杆向右移动，使主栗12保持最大排量状态。当第一控制阀31的电磁铁处于得电状态时，第一控制阀31处于第二位置，其第一阀口Al封闭，第二阀口A2和第三阀口A3连接，此时变量活塞15不受控制单元3的影响。
[0027]当第二控制阀32的电磁铁处于失电状态时，第二控制阀32处于第一位置，其第一阀口 BI与第二阀口 B2连接，辅栗13输出的控制油通过G 口和第二控制阀32流至第三控制阀33的第一阀口 Cl处。当第二控制阀32的电磁铁处于得电状态时，第二控制阀32处于第二位置，其第一阀口 BI与第二阀口 B2断开连接，切断辅栗13输出的控制油流至第三控制阀33的通道。
[0028]第三控制阀33为顺序阀，如图4所示，第三控制阀33的阀芯的下端设有预先调定的可调弹簧，上端从第三阀口 C3处引入压力油产生作用力。当预设弹簧力大于压力油产生的作用力时，第三控制阀33处于第一位置，其三个阀口各自封闭；当预设弹簧力小于压力油产生的作用力时，第三控制阀33处于第二位置，其第一阀口 Cl与第二阀口 C2连接，将通过第二控制阀32的液压油引回油箱。
[0029]在本实施例中的主栗12与辅栗13正常工作时，风扇驱动闭式液压系统的控制存在两种情况:
[0030]第一种情况，电磁阀14可以正常接收信号。
[0031]电磁阀14根据接收到的控制信号将控制油引入变量活塞15的一侧工作腔，在两侧工作腔之间产生压力差，驱动变量活塞15的活塞杆移动，调整主栗12的排量，使主栗12输出的流量与控制信号相互匹配，保证风扇的正常转动。此时，控制单元3的第一控制阀31和第二控制阀32的电磁铁处于得电状态，各自位于第二位置，如图5所示，主栗12的排量不受控制单元3的影响。
[0032]第二种情况，电磁阀14无法正常接收信号。
[0033]电磁阀14停止工作，副栗13输出的控制油通过电磁阀14进入变量活塞15后，无法在变量活塞15的两侧工作腔之间产生压力差，使主栗12的排量减小。此时，控制单元3的第一控制阀31和第二控制阀32的电磁铁失电，使第一控制阀31和第二控制阀32切换至各自的第一位置。通过G 口进入控制单元3的控制油，一部分经第一控制阀31流入变量活塞15的左侧工作腔，一部分经第二控制阀32流至第三控制阀33的第一阀口 Cl处。控制油流入变量活塞15后，使变量活塞15的左侧工作腔和右侧工作腔之间产生压力差，驱动变量活塞15的活塞杆移动，将主栗12保持在最大排量状态，使风扇保持高转速转动。从而解决控制信号因异常情况减小，导致电磁阀14停止工作时，所引起闭式液压栗排量减小的问题。
[0034]当风扇驱动闭式液压系统处于第二种情况时，由于主栗12保持在最大排量，驱动轴11转速提高，系统中的流量增加，风扇在液压马达21的带动下可能出现超速现象，对风扇造成破坏。此时，第二控制阀32和第三控制阀33对主栗12的排量进行辅助控制。随着主栗12输出流量的增加，通过MH 口流至第三控制阀3 3的第三阀口 C3处的压力油的压力逐渐升高。当第三控制阀33预设弹簧力小于压力油在第三控制阀33的端部产生的作用力时，第三控制阀33切换至第二位置，将经过第二控制阀32流至第三控制阀33的控制油引回油箱。此时，通过第一控制阀31进入变量活塞15左侧工作腔的控制油减少，使左侧工作腔和右侧工作腔之间产生的压力差减小，引起变量活塞15的活塞杆移动，从而使主栗12的排量减小。随着主栗12的排量减小，通过MH 口流至第三控制阀33的第三阀口 C3处的压力油的压力逐渐降低。当第三控制阀33预设弹簧力又大于压力油在第三控制阀33端部产生的作用力时，第三控制阀33重新回到第一位置，使通过G 口进入控制单元3的控制油全部流入变量活塞15的左侧工作腔，使左侧工作腔和右侧工作腔之间产生的压力差变大，驱动变量活塞15的活塞杆移动，从而使主栗12的排量增大。通过上述过程的多次调整，最终使主栗12的输出流量与第三控制阀33的预设弹簧力相匹配，达到平衡状态。通过对第三控制阀33预设弹簧力的调整，实现对主栗12输出流量以及风扇转速的控制。
[0035]进一步优化，如图1所示，在第一控制阀31的第一阀口Al与辅栗13的出油路之间的G 口处设有第一阻尼K1、在第一控制阀31的第二阀口 A2与X3 口之间设有第二阻尼K2以及在第二控制阀32的第一阀口 BI处设有第三阻尼K3。通过设置上述三个阻尼分别对进入控制单元3、进入变量活塞15和流回油箱的油液进行节流和调压控制，提高对主栗12控制的稳定性。
[0036]本实施例中，将控制单元3与动力单元I固定安装在一起，形成一体式结构，从而避免管路安装对空间的占用。其他实施例中，也可以根据空间和布局要求，采用分体式结构。
【主权项】
1.一种风扇驱动闭式液压系统，包括动力单元、执行单元和控制单元，所述动力单元包括闭式液压栗和辅栗，所述闭式液压栗包括主栗、变量活塞和电磁阀，其特征在于，所述控制单元包括第一控制阀，所述第一控制阀的第一阀口与所述辅栗的出油路连接，所述第一控制阀的第二阀口和所述第一控制阀的第三阀口与所述变量活塞的同一侧工作腔连接;所述第一控制阀具有两个位置:a)第一位置，第一阀口与第二阀口连接，第三阀口封闭；b)第二位置，第一阀口封闭，第二阀口和第三阀口连接。2.根据权利要求1所述的风扇驱动闭式液压系统，其特征在于，所述第一控制阀为电磁换向阀。3.根据权利要求1所述的风扇驱动闭式液压系统，其特征在于，所述第一控制阀的第一阀口与所述辅栗的出油路之间设有第一阻尼。4.根据权利要求1所述的风扇驱动闭式液压系统，其特征在于，所述第一控制阀的第二阀口与所述工作腔之间设有第二阻尼。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的风扇驱动闭式液压系统，其特征在于，所述控制单元还包括第二控制阀和第三控制阀，所述第二控制阀的第一阀口与所述辅栗的出油路连接，所述第二控制阀的第二阀口与所述第三控制阀的第一阀口连接，所述第三控制阀的第二阀口与油箱连接，所述第三控制阀的第三阀口与所述主栗的出油路连接;所述第二控制阀有两个位置:a)第一位置，第一阀口与第二阀口连接;b)第二位置，第一阀口与第二阀口各自封闭；所述第三控制阀有两个位置:a)第一位置，第一阀口、第二阀口和第三阀口各自封闭；b)第二位置，第一阀口与第二阀口连接，第三阀口封闭；当所述第一控制阀处于第一位置时，所述第二控制阀处于第一位置;当所述第一控制阀处于第二位置时，所述第二控制阀处于第二位置。6.根据权利要求5所述的风扇驱动闭式液压系统，其特征在于，所述第二控制阀为电磁换向阀。7.根据权利要求5所述的风扇驱动闭式液压系统，其特征在于，所述第三控制阀包括阀芯，所述阀芯的一端设有可调弹簧，另一端设有与所述第三控制阀的第三阀口连通的油路；当预设弹簧力大于所述油路中压力油产生的作用力时，第三控制阀处于第一位置；当预设弹簧力小于所述油路中压力油产生的作用力时，第三控制阀处于第二位置。8.根据权利要求5所述的风扇驱动闭式液压系统，其特征在于，所述第二控制阀的第一阀口处设有第三阻尼。9.根据权利要求1所述的风扇驱动闭式液压系统，其特征在于，所述控制单元与所述动力单元采用一体式结构。10.根据权利要求1所示的风扇驱动闭式液压系统，其特征在于，所述执行单元包括液压马达以及由液压马达带动的风扇。
【文档编号】F15B11/08GK205423363SQ201620228979
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】李广军, 聂士勇
【申请人】北京海纳创为液压系统技术有限公司