背压阀布置结构

技术领域

本公开涉及一种背压阀布置结构和用于控制来自液压致动器布置结构的返回管线中的液压流体的压力水平的方法。

根据本公开的背压阀布置结构和相关方法可在具有液压致动器(比如例如液压活塞、液压马达等)的几乎任何类型的液压系统中布置或实施。

此外，虽然将主要关于液压活塞和林用车辆来描述根据本公开的背压阀布置结构和方法，但背压阀布置结构和方法并不限于该特定的液压致动器和该特定类型的车辆，而是替代地可同样适于在另外类型的车辆中安装或实施，比如卡车、公共汽车、轨道车辆、飞行车辆、船舶、越野车辆、采矿车辆、农用车辆、作业车辆(例如，轮式装载机或挖掘机)、摩托车等。

背景技术

在液压系统领域中，在某些操作状况下存在液压消耗器中空化/气蚀(cavitation)的风险，特别是在这样的操作状况期间，即液压致动器不能容易地从储器中抽吸低压流体，且其中经由泵的流体供应出于某些原因受到限制，比如例如在液压阀的浮动操作状况和再生操作状况期间。

因此，需要一种改进的液压系统，所述液压系统具有降低的对于液压致动器中空化的风险。

发明内容

本公开的目的在于提供一种背压阀布置结构和一种用于利用背压阀布置结构来控制来自液压致动器布置结构的返回管线中的液压流体的压力水平的方法，其中上述问题被避免。该目的至少部分地通过本申请的以下方面被实现。

根据本公开的第一方面，提供一种用于控制来自液压致动器布置结构的返回管线中的液压流体的压力水平的背压阀布置结构。所述背压阀布置结构包括背压阀，所述背压阀具有：可移动的阀构件；背压调节端口，所述背压调节端口配置为经由返回管线连接到液压致动器布置结构；储器端口，所述储器端口配置为连接到用于存储低压液压流体的储器或低压贮器；以及泵端口，所述泵端口配置为连接到加压液压流体源；其中，阀构件的第一位置实现泵端口与背压调节端口之间的流体连通以将加压液压流体供应到返回管线；并且其中，阀构件的第二位置实现背压调节端口与储器端口之间的流体连通以将液压流体从返回管线排放到储器。

根据本公开的第二方面，提供一种用于利用背压阀布置结构来控制来自液压致动器布置结构的返回管线中的液压流体的压力水平的方法。该方法包括：提供背压阀，所述背压阀具有可移动的阀构件、背压调节端口、储器端口和泵端口；使背压调节端口经由返回管线连接到液压致动器布置结构，使储器端口连接到具有低压液压流体的储器，以及将泵端口连接到加压液压流体源；通过将阀构件设置在第一位置，由此实现泵端口与背压调节端口之间的流体连通，而供应加压液压流体到返回管线；以及通过将阀构件设置在第二位置，由此实现背压调节端口与储器端口之间的流体连通，而将液压流体从返回管线排放到储器。

以这种方式，提供以下的布置结构成为可能，即所述布置结构利用具有很少部件的、相对成本高效的设计将背压功能与主动再填充功能融合。换言之，用于维持到液压致动布置结构的一个或多个液压消耗器的特定再填充能力的针对返回管线的被动背压功能与出于避免背压变得过低目的的主动再填充功能组合，由此有效降低一个或多个液压消耗器中空化的风险，全部提供在具有很少部件的紧凑布置结构中。

另外的优点通过实施以下的一个或若干个特征实现。

在一些示例实施例中，阀构件配置成在返回管线中的液压流体的压力水平高于第一固定或可变阈值时变换到第二位置，实现背压调节端口与储器端口之间的流体连通，以将液压流体从返回管线排放到储器，并且阀构件配置成在返回管线中的液压流体的压力水平低于第一阈值或低于第二固定或可变阈值时变换到第一位置，实现泵端口与背压调节端口的流体连通，以供应加压液压流体到返回管线。通过利用单个阀构件来控制流体再填充和压力卸放两者，能够实现紧凑且成本高效的设计。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，背压阀是滑阀，其中，可移动的阀构件是可在壳体的阀芯孔内轴向滑动的阀芯，其中，阀芯的第一轴向位置对应于背压阀的主动再填充位置，并且其中，阀芯的第二轴向位置对应于背压阀的压力卸放位置。通过使用滑阀，阀易于控制并且内部密封牢固且可靠。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，背压阀具有弹簧构件，所述弹簧构件作用在可移动的阀构件的第一轴向端上用于将阀构件朝向阀构件的第一位置偏压。由此，可在系统停工期间控制阀构件的位置。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，背压阀具有弹簧构件，所述弹簧构件作用在可移动的阀构件的第一轴向端上用于将阀构件朝向阀构件的第一位置偏压，并且其中，第一阈值是由弹簧构件的特性决定的固定阈值，或者其中，第一和第二阈值两者都是由弹簧构件的特性决定的固定阈值。第一和第二阈值因此会是相对明确的。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，背压阀布置结构还具有背压感测路径，所述背压感测路径将背压调节端口与背压阀的背压感测端口流体连接，使得背压调节端口处的流体压力作用在阀构件的第二轴向端上，用于将阀构件朝向第二位置偏压。由此，实现返回管线中背压的自动自调节，而无需传感器和对背压阀的复杂控制。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，主动再填充位置对应于背压阀的自然位置。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，阀构件配置成在返回管线中的液压流体的压力水平等于第一固定或可变阈值时或在返回管线中的液压流体的压力水平低于第一阈值且高于第二固定或可变阈值时变换到关闭位置，停止背压调节端口、储器端口和泵端口之间的流体连通。由此，从泵所需要的液压流体更少，由此节省能量。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，背压阀是3通3位方向控制阀或3通2位方向控制阀。由此，提供一种成本高效的阀设计。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，背压阀是3位方向控制阀，并且其中，三个位置是：第二位置、居中布置的关闭位置以及第一位置。由此，提供一种成本高效的阀设计，并且居中的关闭位置能够实现节能控制。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，当背压阀被设置在主动再填充位置时，储器端口关闭。由此，实现返回管线的高效流体再填充。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，当背压阀被设置在第二位置时，泵端口关闭。由此，避免流体从泵直接泄漏到储器。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，当背压阀被设置在关闭位置时，背压调节端口、储器端口和泵端口中的每个都被关闭。由此，在无主动再填充或卸放的情况下以节能的方式维持背压。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，背压阀是比例的、螺线管控制的、先导操作式的控制阀。由此，可根据特定的环境和操作状况调节对于背压再填充和卸放的阈值，由此能够实现显著提高的能效。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，背压阀布置结构还包括电液先导阀(electrohydraulic pilot valve)，所述电液先导阀提供作用在背压阀的阀构件的第一轴向端上的可变先导压力。通过使用电液先导阀用于控制背压阀的可调节的阈值，具有宽先导压力范围的成本高效设计被实现，由此通过根据特定环境和操作状况调节对于背压再填充和卸放的阈值，能够实现提升的能效。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，电液先导阀具有：输入端口，所述输入端口配置为流体连接到压力源；输出端口，所述输出端口配置为经由先导压力管线连接到背压阀的第一轴向端的先导压力端口；以及排放端口，所述排放端口配置为连接到储器或低压贮器。由此，返回管线4中的先导压力和背压作用在背压阀的阀构件的相反两侧上，由此能够成本高效地控制和实施背压阀布置结构。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，在先导压力管线中设置有节流装置，所述先导压力管线流体连接先导阀的出口端口和背压阀的阀芯的第一轴向端的先导压力端口。由此，瞬时压力变化被抑制，同时对背压阀的较为缓慢的导引(steer)控制被维持。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，背压阀布置结构还包括电子控制系统，所述电子控制系统可操作地连接到电液先导阀，以基于液压致动器布置结构的操作状况来实时地控制电液先导阀的操作。电子控制系统能够节能且稳健地控制背压阀。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，电子控制系统配置成基于先导阀控制设定来实时地控制电液先导阀的操作，所述先导阀控制设定限定作为液压致动器布置结构的一个或多个操作参数的函数的先导阀控制参数。由此，提供对背压阀的节能控制。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，背压阀是比例的、螺线管控制的、直接操作式的控制阀，该控制阀具有第一螺线管，所述第一螺线管直接或间接地作用在阀构件的第一轴向端上，用于使方向控制阀变换到第一位置或至少朝向第一位置变换。直接操作式的控制阀具有这样的优点，即消除了对于用于控制背压阀的液压流体的需求。此外，直接操作式的控制阀比常规控制阀基本上更快。

本公开还涉及一种液压致动器控制回路，用于控制向液压致动器的液压流体供应和从液压致动器的液压流体排放。液压致动器控制回路包括：如上所述的背压阀布置结构；液压泵；用于存储低压液压流体的储器；液压致动器；控制阀布置结构，所述控制阀布置结构至少具有第一工作端口、入口端口和排放端口，所述第一工作端口流体连接到液压致动器的第一流端口，所述入口端口流体连接到液压泵的出口端口，并且所述排放端口流体连接到背压阀布置结构的背压调节端口。控制阀布置结构配置成控制向液压致动器供应液压油的方向和从液压致动器排放液压油的方向。背压阀的背压调节端口经由返回管线流体连接到控制阀布置结构的排放端口。背压阀的储器端口流体连接到储器，并且背压阀的泵端口流体连接到加压液压流体源。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，液压泵还流体连接到背压阀的泵端口，以将加压液压流体供应到背压阀，或者其中，辅助液压泵流体连接到背压阀的泵端口，以向背压阀供应加压液压流体。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，控制回路不是配置成在不经过液压致动器的情况下将加压液压流体从液压泵供应到背压阀并进一步供应到储器。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，控制阀布置结构具有第一工作端口和第二工作端口，所述第一工作端口流体连接到液压致动器的第一流端口，并且所述第二工作端口流体连接到液压致动器的第二流端口，其中，控制阀布置结构的第一操作状态实现控制阀布置结构的入口端口与第一工作端口之间以及控制阀布置结构的第二工作端口与排放端口之间的流体连通，并且其中，控制阀布置结构的第二操作状态实现控制阀布置结构的入口端口与第二工作端口之间以及控制阀布置结构的第一工作端口与排放端口之间的流体连通。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，控制阀布置结构是具有至少3位的滑阀型方向控制阀。

在可与上述实施例中的任何一个或多个组合的一些示例实施例中，控制阀布置结构包括堆叠分段式或整体式阀布置结构，该阀装置具有至少一个堆叠的阀段，该堆叠的阀段包括方向控制阀，该方向控制阀至少具有第一工作端口(A)，该第一工作端口流体连接到单独的液压致动器的第一流端口，其中，背压阀与至少一个堆叠段的方向控制阀的排放端口经由返回管线流体连接，并且其中，背压阀布置结构整合在堆叠分段式或整体式阀布置结构中。这提供紧凑且成本高效的设计。

本公开还涉及一种包括如上所述的液压致动器控制回路的车辆。

在学习随附的权利要求书及以下的描述之后，本发明的另外的特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，本公开的不同特征可组合来创建与上文中及以下所明示描述的这些实施例不同的实施例。

附图说明

以下将参考附图来详细描述根据本公开的背压阀布置结构，其中

图1-4示意性地示出自调节背压阀布置结构的各种示例实施例，

图5A-7示意性地示出自调节先导控制式背压阀布置结构的各种示例实施例，

图8A-C示出处于不同操作状态下的背压阀的示例实施方式，

图9A-C示出背压阀布置结构的一些示例实施例的示意性功能图，

图10-11示意性地示出自调节直接控制式背压阀布置结构的各种示例实施例，

图12-13示意性地示出与分段阀组件相关的背压阀布置结构的实施示例，

图14示意性地示出示例车辆，该车辆具有适于实施背压阀布置结构的液压系统，以及

图15示出用于利用背压阀布置结构来控制返回管线中的压力水平的方法的主要步骤。

具体实施方式

为了说明本公开，而不是限制本公开，下文中将结合附图来描述本公开的各个方面，其中相似的称号标示相似的元件，并且所描述的方面的变型并不限于具体示出的实施例，而是也适用于本公开的其它变型。

在某些液压系统中会期望的是，利用背压功能来补充一个或多个方向控制阀的储器廊道(tank gallery)。该功能依赖于储器廊道中的压力建立机制来协助向系统消耗器(比如例如由方向控制阀控制的液压缸)的油再填充以防止空化作用。如果所讨论的液压缸没有足够的油，则压力将下降。当该压力低于储器廊道压力时，将通过储器廊道再填充发起向缸的再填充。

被动背压功能可通过使回油从消耗器朝向储器传递而在到储器的路程中传递通过压力卸放阀且在此过程中建立储器廊道压力来实施。这里的储器廊道大体指的是将液压流体从各个液压消耗器路由回到储器的流管线和/或管道的网络，且尤其指的是将液压流体从与各个液压消耗器关联的控制阀的一个或多个出口节流(meter-out)端口路由回到所述压力卸放阀的流管线或管道的网络。压力卸放阀例如设置为使储器廊道中积聚3-15bar范围内的压力，并且压力卸放阀可具有固定或可变的压力设定。压力建立过程起因于油传递通过压力卸放阀。

在某些操作场景中，所需求的对第一消耗器或第一组消耗器的再填充可超过来自第一消耗器或第一组消耗器或第二消耗器或第二组消耗器的回油可用量，这意味着所有可用油都将用于再填充过程且将不会留下任何油来建立储器廊道压力。这种过程的结果产生第一组消耗器中的第一消耗器的多次空化。在这些情况中，需要将泵油引导到储器廊道，以维持所要求的背压水平。这称为主动再填充。

主动再填充，即在泵油的帮助下维持储器廊道中的背压水平，可例如利用用于主动再填充功能的专用部件实施，设定到固定的再填充压力水平。然后可使用另一单独的部件来创建被动背压功能，该功能可设定到固定或可变的背压水平。

本公开提供了一种新的解决方案，在该解决方案中，主动再填充功能与背压功能被融合在单个布置结构或甚至单个部件中。根据一些示例实施例，再填充压力(即储器廊道中的背压)可通过电液先导阀、固定弹簧或所提及的两者的组合进行比例控制。

图1示意性地示出了根据本公开的液压回路的第一示例实施例。液压回路具有液压致动器布置结构1、加压液压流体源2(例如固定或可变排量泵)、经由返回管线4连接到液压致动器布置结构1的出口的储器3或相似类型的低压贮器。

液压致动器布置结构1包括例如至少一个液压致动器和用于控制液压致动器的操作的至少一个控制阀。

至少一个液压致动器的致动可通过以下实现：将加压液压流体从压力源2经由所述至少一个控制阀路由到液压致动器的第一端口，以及将激励液压致动器的第二端口的返回流体经由所述至少一个控制阀和返回管线4路由到储器。

液压回路还包括背压阀布置结构5，所述背压阀布置结构用于控制来自液压致动器布置结构1的返回管线4中的液压流体的压力水平。背压阀布置结构5包括背压阀6，所述背压阀具有：可移动的阀构件；背压调节端口7，所述背压调节端口配置为经由返回管线4连接到液压致动器布置结构1；储器端口8，所述储器端口配置为连接到用于存储液压流体或低压液压流体的储器3或相似类型的低压贮器；以及泵端口10，所述泵端口配置为连接到用于供应加压液压流体的再填充压力源11。

阀构件的第一位置12实现泵端口10与背压调节端口7之间的流体连通，以将加压液压流体供应到返回管线4。阀构件的第二位置13实现背压调节端口7与储器端口8之间的流体连通，以将液压流体从返回管线4排放到储器3。

因此，利用单个背压阀6自动地实现返回管线4中过压的被动卸放或者在压力不足的情况中向返回管线4的流体主动再填充。

背压阀6的可移动的阀构件可移动地布置在阀壳体中，该阀壳体可作为单独且分开的部件被提供，或者该阀壳体可大致整合在液压致动器布置结构1中，例如整合在液压致动器布置结构1的控制阀壳体中。

阀构件的第一位置12和第二位置13是指阀构件的两个不同的切换位置，并且背压阀6的阀构件可具有例如两个、三个或更多个切换位置。

阀构件的第一位置12也可称为主动再填充位置，并且阀构件的第二位置13也可称为压力卸放位置。

在第一位置12(即再填充位置)中，背压调节端口7与储器端口8之间的流路是基本关闭的，以便防止来自再填充压力源11的加压流体直接漏逸到储器3。类似地，在第二位置13(即压力卸放位置)中，背压调节端口7与泵端口10之间的流路是基本关闭的，以便防止来自再填充压力源11的加压流体进入返回管线4。

如图1中示意性图示的，背压阀7可具有弹簧构件9，所述弹簧构件作用在可移动的阀构件的第一轴向端19上，用于将阀构件朝向阀构件的第一位置12偏压。

因此，阀构件的第一位置12对应于背压阀7的自然或中性位置，即阀构件的静置位置，有时也称为背压阀7断电状态下的阀构件的位置。

此外，在图1的示例实施例中，背压阀布置结构5具有背压感测路径14，所述背压感测路径将背压调节端口7与背压阀的背压感测端口15流体连接，使得背压调节端口7处的流体压力作用在阀构件的第二轴向端20上，用于将阀构件朝向第二位置13偏压。由此，由于弹簧构件9，自调节自动再填充背压阀被实现。

具体地，当返回管线4中的压力水平例如由于从液压致动器布置结构1向返回管线4释放油而提升时，该提升的压力水平经由背压感测路径14传播并作用在阀构件的第二端20上，用于抵抗弹簧构件9的弹簧力将背压阀朝向第二位置13(即压力卸放位置)变换。当由背压调节端口7处的流体压力导致的流体力超过由弹簧构件9提供的弹簧力时，阀构件开始从主动再填充位置朝压力卸放位置移动。

另一方面，如果液压致动器布置结构1的液压消耗器需要来自返回管线4的油，则返回管线4中的压力迅速下降，由此使作用在阀构件的第二端20上的流体力减小。因此，弹簧元件9的弹簧力将可移动的阀构件推向第一位置12，使得背压阀6中的压力卸放路径17的流动面积减小，或者甚至使得发起经由背压阀6中的再填充路径16对返回管线4的再填充。

背压阀6可具有用于容纳弹簧构件9的弹簧室，并且背压阀6可具有排流通道21，所述排流通道用于将液压流体从所述弹簧室排流到储器3或排流到专用的先导压力储器，以降低储器3中的流体压力波动对背压阀6的操作产生影响的风险。

背压阀6可以例如以3通3位控制阀的形式实现，如图1中示意性绘示的。

当背压阀以3位控制阀实施时，如图1中图示的，三个位置可以是：第一位置12(主动再填充位置)、过渡点位18和第二位置13(压力卸放位置)。

当背压阀6设定在第一位置12中时，储器端口8会被关闭。

此外，当背压阀6设定在第二位置13中时，泵端口10会被关闭。

此外，在一些示例实施例中，当背压阀6设定在过渡点位18中时，背压调节端口7、储器端口8和泵端口10中的每个都会被关闭。

过渡点位18可以是零交叠的(zero lapped)、欠交叠的(underlapped)或重叠的。欠交叠的过渡点位18表示再填充路径16(其使泵端口10与调节端口7连接)和卸放路径17(其使储器端口8与调节端口7连接)两者在过渡点位中同时敞通。零交叠过渡点位18表示再填充路径16和卸放路径17两者都在过渡点位18中关闭，但即使小量的阀构件移动也会导致再填充路径16或卸放路径17敞通。最后，重叠的过渡点位表示再填充路径16和卸放路径17两者在阀构件的特定致动位置范围内都关闭。

仍更备选地，背压阀可实施为3通2位控制阀，如图2中示意性图示的。在本公开的范围内，其它阀配置构造也是可行的。

例如，如图3中示意性图示的，如果背压阀6会具有用于从所述弹簧室排流液压流体的排流通道21，则排流通道21可连接到专用的先导压力储器，以降低储器3中的流体压力波动对背压阀6的操作产生影响的风险。

背压阀布置结构的另外的变型在图4中示意性地图示出，其中专用的再填充压力源11已被省去并由来自主压力源2的供应代替，该供应可能包括中间减压阀(未示出)，如果期望的话。这具有共享同一压力源(例如，液压固定或可变排量泵)的优点，由此降低总成本。

在图1-4的示例实施例中，弹簧构件9可以是固定的或可调节的弹簧构件。例如，弹簧构件9可利用固定螺钉等进行或多或少的预加载。

背压阀布置结构5的仍另外的变型在图5A中示意性地图示出，其中背压阀6是比例的、螺线管控制的、先导操作式的控制阀。

换言之，通过利用比例的、螺线管控制式的先导阀28(即电液先导阀)对阀构件施加适当的先导压力，可容易地设定和调节返回管线内的目标背压值。

先导阀28可整合在与背压阀6相同的壳体中或布置在单独的壳体中。

电液先导阀28提供作用在背压阀的阀构件的第一轴向端上的可变先导压力。来自先导阀28的先导压力与弹簧构件9一起工作，用于将阀构件朝向阀构件的第一位置12偏压。

当先导阀28被提供用于在阀构件的第一端上施加一定的致动力时，由弹簧构件9提供的致动力会减小。例如，由弹簧构件9提供的弹簧力可主要提供用于确保背压阀在启动时被设定在第一位置12中。在一些示例实施例中，弹簧构件9甚至可被省去，只留下先导阀28用于将阀构件推到第一位置12。

电液先导阀28可以以各种方式实施。例如，如图5A中示意性示出的，先导阀28可具有：输入端口29，所述输入端口配置为流体连接到先导压力源30；输出端口31，所述输出端口配置为经由先导压力管线33连接到背压阀6的第一轴向端的先导压力端口32；以及排放端口34，所述排放端口配置为连接到储器或低压贮器、比如例如先导储器35或储器3。

使用专用的先导储器35的优点会是降低储器中流体压力波动(例如受液压系统的其它液压部件的操作影响)的风险，由此降低作用在阀构件上的施加力非期望波动的风险。

在流体连接先导阀28的出口端口31与背压阀6的阀构件的第一轴向端的先导压力端口32的先导压力管线33中可以可选地设置有节流装置36。节流装置充当低通过滤器，其防止源自例如先导储器35或先导压力源30的压力瞬变到达背压阀6。

背压阀布置结构可还包括电子控制系统37，所述电子控制系统经由例如有线或无线通信线路38(比如，通信总线)可操作地连接到电液先导阀28，以基于例如液压致动器布置结构1的当前或近期操作状况来实时控制电液先导阀28的操作。

先导阀28仅通过向背压阀供应适当的先导压力而允许改善对返回管线4中背压的控制。例如，如果背压阀布置结构5的电子控制系统37检测到液压致动器布置结构1的当前或近期操作状况将会在返回管线4中高背压的条件下更加高效地操作，则电子控制系统37可通过简单地控制先导阀28增加先导压力来快速地提升返回管线4中的背压，使得背压阀6朝向主动再填充位置12移动且因此，根据操作状况，减小连接到储器的压力卸放路径17的开口面积或增大连接到泵的再填充路径17的开口面积。

如果背压阀布置结构5的电子控制系统37检测到液压致动器装置1的当前或近期操作状况将会在返回管线4中较低背压的条件下更加高效地操作，则电子控制系统37可通过简单地控制先导阀28降低先导压力来快速地降低返回管线4中的背压，使得背压阀6朝向压力卸放位置13移动且因此，根据操作状况，减小连接到泵的再填充路径17的开口面积或增大连接到储器的压力卸放通道17的开口面积。

换言之，先导阀28仅通过向背压阀6供应适当的先导压力而允许改善对返回管线4中背压的控制，由此能够实现对返回管线4中的背压的更高效的控制策略。

可在电子控制系统37中实施控制逻辑，以实时设定背压水平或创建针对不同操作场景的输入映射。这例如将允许在一系列操作情况下针对能量损失对背压阀功能的可扩展控制自动化。

例如，在液压致动器布置结构1的常规动力操作(比如例如通过从主压力源供应加压流体来提升负载)期间，出于降低主压力泵2的负载的目的，返回管线4中的低背压将是期望的。

然而，如果液压致动器布置结构1以回收模式等操作，则致动器布置结构可能需要来自返回管线4的一定量的流体。在这样的操作状况下，会有益的是，暂时提升返回管线4中的压力，以便简化从返回管线的再填充，以及以便降低液压致动器布置结构1中空化的风险。

返回管线4中的压力作用在阀构件22的第二侧20上，并且来自先导阀28的控制压力与由弹簧元件9提供的力一起作用在相反的、阀构件22的第一侧上，并且阀构件22上的力平衡确保返回管线4中的压力水平遵循先导阀28的设定控制压力。先导阀28因此可用于在返回管线4中提供可变的背压水平，并且根据操作状况，阀构件22处于主动再填充位置12或处于压力卸放位置13，或者处于过渡点位18(如果背压阀6包括这样的位置)。

此外，在一些示例实施例中，电子控制系统37可配置成基于从例如查找表导出的先导阀控制设定来实时地控制电液先导阀28的操作，所述查找表限定：先导阀控制参数，比如例如作为一个或多个操作参数(例如返回管线4中的背压)的函数的先导压力、电流水平、脉宽调制占空比等；致动器布置结构1的操作状况，致动器布置结构1或相关供应/排放管线中的流体压力，致动器的位置，液压致动器布置结构的方向控制阀等的阀芯位置。

换言之，电子控制系统37可配置为通过以下方式来实时地控制电液先导阀28的操作：获取关于液压致动器布置结构1的一个或多个操作参数的当前状态的信息，并响应于此，基于从例如查找表得到的先导阀控制设定和液压致动器布置结构1的一个或多个操作参数的所述状态，控制先导阀28的操作。替代地，先导阀控制设定可从实时操作的智能功能、例如专家系统或AI系统得到。

先导阀28可包括压力反馈管线，所述压力反馈管线将先导阀28的输出端口31与先导阀28的弹簧室等连接，使得先导压力管线33中的压力与先导阀的回位弹簧一起作用来将先导阀的阀构件朝向敞通位置移动。

在具有先导控制背压阀6的背压阀布置结构5的某些情况或安装中，可能需要进一步提高对背压阀6的阀芯的控制的稳健性，例如在先导压力源30中具有压力变化/波动的安装中。然后，可通过从先导压力管线33引入受控水平的先导泄漏流来提供这样改进的稳健性，所述先导压力管线使先导阀28的输出端口31与背压阀6的第一轴向端19的先导压力端口32连接。

图5B示意性地示出了实施这样的先导泄漏流的一个成本高效的示例实施例，也就是通过经由泄漏节流阀56连接先导压力管线33和储器3。由此，先导压力源30中潜在的小压力变化/波动将对背压阀6的阀芯的运动/位置具有减小的影响，并因此充当低通过滤器，该低通过滤器提供对背压阀6更稳健且稳定的控制。

所述先导泄漏流可以以多种方式实现，只要先导压力管线33经由泄漏节流阀56连接到低压贮器或区域即可。例如，图5C示意性地示出了实施这种先导泄漏流的另外的成本高效的示例实施例，即通过使用先导储器35作为低压贮器。因此，在该示例实施例中，先导压力管线33经由泄漏节流阀56连接到先导储器35。

在图5B和图5C的示例实施例中，泄漏节流阀56在节流装置36与背压阀6的第一轴向端19的先导压力端口32之间的一点处连接到先导压力管线33。然而，在一些示例实施例中，根据情况，可能更好的是，在节流装置36与先导阀28的输出端口31之间的一点处将泄漏节流阀56连接到先导压力管线33。

此外，在仍一些示例实施例中，节流装置36可被省去，并且背压阀布置结构仅倚助泄漏节流阀56来提供对背压阀6的稳健且稳定的控制。

背压阀布置结构5的仍另外的变型在图5D中示意性地图示出。该示例实施例在很大程度上对应于图5A的示例实施方式，并且针对图5A和图5D中所相同的背压阀布置结构的那些部分，对图5A及相关的描述进行参考。图5D的示例实施例的新颖方面从将加压先导流体从外部先导压力源30供应到先导压力端口32的主动先导阀28转变为没有与外部先导压力源30的连接的被动先导阀28。替代地，先导阀28取决于从返回管线4向先导压力管线33的加压流体的供应，并且先导阀28仅控制加压流体从先导压力管线33的释放来设定返回管线4的目标背压水平。

因此，图5D的背压阀布置结构包括将返回管线4与先导压力管线33连接的先导压力供应管线57。先导节流阀58可设置在压力供应管线57中用于充当低通过滤器，所述低通过滤器防止压力瞬变到达先导压力端口32，并且用于避免液压流体从返回管线4经由先导阀28大量泄漏到先导储器35。

此外，先导阀28可被布置用于提供对从先导压力管线33到先导储器35或储器3的出口通道的比例控制。这例如通过使用比例电液2/2通阀等来实现。

先导阀28起到可调节压力限制器的作用，其中先导压力管线33的压力水平部分地由电子控制单元37经由电液先导阀28的螺线管控制。

来自先导阀28的先导压力与弹簧构件9一起工作，用于将阀构件朝向阀构件的第一位置12偏压。

背压阀6的阀构件总是自调节到平衡位置，所述平衡位置由作用在第二轴向侧20上的供应到背压感测端口15的背压与(作用)在阀构件的第一轴向侧19上的组合的先导压力和弹簧构件9的弹簧力限定。在平衡位置处，由于弹簧力，返回管线4中的压力水平总是略高于先导压力管线33中的先导压力。因此，在平衡位置处，有一定的液压流体从返回管线4经由先导节流阀58流到先导压力管线33，并进一步流到先导储器35，由此向先导阀28提供流体供应。

如果液压致动布置结构1的一个液压致动器中对流体再填充的需求大于来自液压致动布置结构1的一或多个其它液压致动器或装置的回流，则返回管线4中的压力将在返回管线4中且因此在背压阀6的阀构件的两侧上减小，但弹簧构件9将促使阀构件变换到主动再填充位置，由此敞通泵端口10与压力调节端口7之间的再填充路径16，以实现进入返回管线4的再填充流体流，由此增大返回管线4中的压力，直到背压阀6的阀构件再次到达其平衡位置。

图6示意性地示出了用于控制液压流体的向液压致动器40的供应和从液压致动器的排放的液压致动器控制回路，其中液压致动器控制回路包括上文参考图5A描述的背压阀布置结构5。具体地，液压致动器控制回路还包括液压泵2、用于存储低压液压流体的储器3、液压致动器40和控制阀布置结构39，所述控制阀布置结构至少具有：第一工作端口A，所述第一工作端口流体连接到液压致动器40的第一流端口41；第二工作端口B，所述第二工作端口流体连接到液压致动器40的第二流端口42；入口端口43，所述入口端口流体连接到液压泵2的出口端口；以及排放端口44，所述排放端口流体连接到背压阀布置结构5的背压调节端口7。

在一些示例实施例中，控制阀布置结构是具有至少3位的滑阀型方向控制阀。

控制阀布置结构39例如可以是至少一个用于控制液压致动器40的操作的方向控制阀或者是多个单独的控制阀，每个具有特定的任务，比如单独的进口节流(meter-in)/出口节流等。

此外，控制阀布置结构配置成用于控制向液压致动器40供应液压油的方向和从液压致动器40排放液压油的方向。

此外，背压阀6的背压调节端口7经由返回管线4且可能还经由另外的液压部件(比如，出口节流阀等)流体连接到控制阀布置结构39的排放端口44。背压阀6的储器端口8流体连接到储器3(可能经由一些另外的液压部件)，并且背压阀6的泵端口10流体连接到加压液压流体源11、例如辅助液压泵。

如上所述，背压阀的泵端口10可与辅助液压泵11流体连接，以便向背压阀供应加压液压流体。替代地，背压阀6的泵端口10也可流体连接到主液压泵2，以便向背压阀供应加压液压流体。

因此，控制回路不是总的配置成将加压液压流体从主液压泵2在没有经过液压致动器40的情况下供应到背压阀6并进一步供应到储器3。

以下参考图7描述液压致动器布置结构1的更详细的示例实施例。具体地，控制阀布置结构39包括先导控制式控制阀，该先导控制式控制阀具有第一工作端口A和第二工作端口B，所述第一工作端口流体连接到液压致动器40的第一流端口41，并且所述第二工作端口流体连接到液压致动器40的第二流端口42。此外，控制阀布置结构39的第一操作状态45实现控制阀布置结构的入口端口43与第一工作端口A之间以及控制阀布置结构39的第二工作端口(B)与排放端口44之间的流体相通。此外，控制阀布置结构39的第二操作状态46实现控制阀布置结构40的入口端口43与第二工作端口B之间以及控制阀布置结构39的第一工作端口A与排放端口44之间的流体连通。

此外，在一些示例实施例中，控制阀布置结构39可包括控制阀布置结构39的第三操作状态47。第三操作状态47可对应于浮动位置，所述浮动位置在某些操作状况下会需要一定水平的来自返回管线的流体再填充，如果连接到液压致动器40的活塞的负载48被允许因为例如重力而向下沉。在这种操作状况中，由于返回管线4中的低流体压力，致动器40的头部腔室中可能发生空化，除非背压布置结构响应于所检测的低压力而主动地再填充返回管线4。

根据本公开的背压阀6可以以多种替代方式实现。实施背压阀6的一个示例实施例参考图8A-8C示意性地描述，其中，图8A示出了处于流体再填充位置(即第一位置12)的背压阀6，图8B示出了处于过渡点位18的背压阀6，并且图8C示出了处于压力卸放位置(即，第二位置13)的背压阀6。

在该示例实施例中，背压阀6具有阀芯形式的阀构件22，所述阀构件可在阀壳体24中设置的阀芯孔23中轴向移动。阀芯具有套筒部分，所述套筒部分具有在套筒中的多个孔27。阀构件22被在弹簧室26中布置的弹簧构件9朝向第一位置12偏压。

在图8A中，作用在阀构件22的第二轴向端20上的压力调节端口7处的压力相对较低，使得呈螺旋弹簧形式的弹簧构件9将阀构件22推向第一位置12，在第一位置中，阀构件22抵接阀壳体24的阀座。第一位置12可被称为没有压力作用在阀构件22的第一轴向端19或第二轴向端20上时的阀构件22的自然状态。在阀构件22的该位置中，再填充路径16在泵端口10与压力调节端口7之间敞通以能够实现进入返回管线4的再填充流体流，同时储器端口8被关闭。

在图8B中，压力调节端口7处的流体压力已稍微增加，使得阀构件22克服弹簧构件9的力和先导压力移动距离“d”到新的位置，该新的位置对应于过渡点位18。作用在阀构件22的第二轴向端20上的反力F

参考图8C，如果压力水平在返回管线4中且因此在压力调节端口7处进一步提升，则阀构件22进一步远离第一位置12移动到新位置，在该示例实施例中，该新位置对应于第二位置13。作用在阀构件22的第二轴向端20上的增大的反力F

因此，清楚的是，阀构件22响应于供应到背压感测端口15的背压而自动调节其位置，并且目标背压水平由供应到先导压力端口32的先导压力和由弹簧构件9提供的弹簧力的累加值设定。还清楚的是，在没有先导控制的情况下，仅利用弹簧构件9，背压阀6也运转，但以不太灵活的方式。

图8A-8C的背压阀6的示例实施例还表明，当在实践中实施时，背压阀6可具有与图1-7和图10-13的示意图示不同的设计。例如，如图8A-C中示出的，压力调节端口7和背压感测端口15可以是同一端口。

图9A示意性地示出了零交叠式背压阀的示例实施例的功能，其中水平轴线表示以毫米为单位的阀构件位移“d”，并且竖直轴线表示返回管线4中的压力水平P

当返回管线4中的压力水平P

当返回管线4中的压力水平P

当返回管线4中的压力水平P

当返回管线4中的压力水平P

因此，第一阈值TV1(其可被称为返回管线4中的目标背压)由弹簧构件9设定，并且只要返回管线4中的压力水平P

图9B示出了背压阀布置结构的更高级版本的示例操作特性，其中返回管线4中的目标背压水平可被调节以更好地适应当前整体系统的操作状况。因此，图9B反映了一种更复杂的设计，该设计依赖于机械弹簧构件9与先导压力的组合来设定返回管线4中的可变目标背压水平。

具体地，图9B示意性地示出了施加特定先导压力时的结果，如由箭头49图示的，由此导致线L1到L1*的移位。因此，当返回管线4中的压力水平P

当返回管线4中的压力水平P

因此，只要返回管线4中的压力水平P

换言之，参考图9A-B，阀构件22配置为在返回管线中的液压流体的压力水平低于第一固定或可变阈值TV1、TV1*时自动变换到第一位置12，实现泵端口10与背压调节端口7之间的流体连通以供应加压液压流体到返回管线4，并且阀构件22配置为在返回管线4中的液压流体的压力水平高于第一固定或可变阈值TV1、TV1*时自动变换到第二位置13，实现背压调节端口7与储器端口8之间的流体连通以将液压流体从返回管线4排放到储器3。

此外，参考图1-4的示例实施例，背压阀6可具有弹簧构件9，所述弹簧构件作用在可移动的阀构件22的第一轴向端19上用于将阀构件22朝向阀构件22第一位置12偏压，并且第一阈值TV1是由弹簧构件的特性决定的固定阈值。

此外，参考图5A-7的示例实施例，背压阀6可具有弹簧构件9，所述弹簧构件作用在可移动的阀构件22的第一轴向端19上用于将阀构件22朝向阀构件22的第一位置12偏压，并且第一阈值TV1*是由弹簧构件的特性和到先导压力端口32的先导压力供应决定的可变阈值。

此外，阀构件22配置为在返回管线中的液压流体的压力水平等于第一固定或可变阈值TV1、TV1*时变换到关闭位置，停止背压调节端口7、储器端口8和泵端口10之间在过渡点位处的流体连通。

图9C示意性地示出了重叠式背压阀的示例实施例的功能，所述重叠式背压阀即在一定的位移范围内压力调节端口7和储器端口8两者都维持关闭的阀。因此，就阀位移“d”而言，过渡点位更大，并且只要返回管线4中的压力水平P

换言之，阀构件配置为在返回管线4中的液压流体的压力水平低于第二固定或可变阈值TV2时变换到第一位置12，实现泵端口10与背压调节端口7之间的流体连通，以供应加压液压流体到返回管线4，并且阀构件配置为在返回管线中的液压流体的压力水平高于第一固定或可变阈值TV1时变换到第二位置13，实现背压调节端口7与储器端口8之间的流体连通。

此外，在一些示例实施例中，背压阀具有弹簧构件9，所述弹簧构件作用在可移动的阀构件22的第一轴向端19上用于将阀构件朝向阀构件22的第一位置12偏压，并且第一阈值TV1和第二阈值TV2两者都是由弹簧构件9的特性决定的固定阈值。

此外，阀构件22配置为在返回管线4中的液压流体的压力水平低于第一可变或固定阈值TV1并高于第二固定或可变阈值TV2时变换到关闭位置，停止背压调节端口7、储器端口8和泵端口10之间的流体连通。

参考图10，就背压水平而言，背压阀会是可调节的，不仅借助对背压阀6的阀构件22的液压先导控制，而且替代地还通过对阀构件22的直接控制，即通过对阀构件22的运动的电控制。这例如通过在控制阀6的端部区域处提供电磁阀芯被实现，该阀芯配置为与阀构件22的磁体相互作用，以在电流供应到阀芯时提供作用在阀构件22上的轴向力。供应到阀芯的电流可由电子控制单元37控制，例如利用对阀构件22的脉宽调制控制。

换言之，背压阀6可以是比例的、螺线管控制的、直接操作式的控制阀6，该控制阀具有第一螺线管51，所述第一螺线管直接或间接地作用在阀构件22的第一轴向端19上，用于使方向控制阀变换到第一位置或至少朝向第一位置变换。

图11示出了根据本公开的背压阀6的仍另外的示例实施例，其中一个阀构件22由两个单独的螺线管控制，在阀构件22的每端上各有一个作用。阀构件22的位置因此可由电子控制系统经由第一螺线管51和第二螺线管52基于例如由压力传感器50提供的返回管线4中的检测压力水平来控制。

换言之，背压阀6可以是比例的、螺线管控制的、直接操作式的控制阀6，该控制阀具有第一螺线管51和第二螺线管52，该第一螺线管直接或间接地作用在阀构件22的第一轴向端19上用于使压力阀6变换到第一位置12或至少朝向第一位置12变换，并且所述第二螺线管直接或间接地作用在阀构件22的第二轴向端20上用于使背压阀6朝向第二致动位置13变换。

根据本公开的背压阀布置结构可与堆叠分段式或整体式阀布置结构结合使用，如以下参考图12描述的，图12示意性地示出了液压系统的主要部件。具体地，液压致动器布置结构包括堆叠分段式或整体式阀布置结构，所述阀布置结构具有两个堆叠的阀段39a、39b，每个包括方向控制阀，所述方向控制阀具有流体连接到单独的液压消耗器40a、40b的第一和第二工作端口，其中，压力源2(比如，液压泵)流体连接到堆叠分段式或整体式阀布置结构的入口端口43，并且其中，背压阀6经由返回管线4与堆叠分段式或整体式阀布置结构的排放端口流体连接。

此外，如图13中示意性图示的，背压阀布置结构5可整合在堆叠分段式或整体式阀布置结构内。具体而言，阀系统是图13示出了控制阀布置结构39，该控制阀布置结构具有堆叠分段式或整体式阀布置结构，该堆叠分段式或整体式阀布置结构具有两个堆叠的阀段39a、39b，每个包括方向控制阀，所述方向控制阀具有第一工作端口A和第二工作端口B，各自流体连接到单独的液压致动器40a、40b的单独的流端口，其中，背压阀6经由返回管线4与所述至少两个堆叠段中的每个的方向控制阀的排放端口44流体连接，并且其中，背压阀布置结构整合在所述堆叠分段式或整体式阀布置结构的入口段53中。

阀段39a、39b夹在入口段53与端段54之间。在图13的示例实施例中，入口段还包括减压阀55，所述减压阀用于向背压阀布置结构5的先导阀28提供先导流体。阀布置结构的分段设计能够实现根据本公开的冗余阀布置结构的高度模块化设计，因为可针对各个特定的应用来容易地选择工作段的数量(即方向控制阀的数量)并将其堆叠在一起。

参考图14，本公开还涉及包括如上所述的液压致动器控制回路的车辆。图14示意性地示出了呈林用收割机形式的车辆，所述林用收割机具有液压致动器控制回路，所述液压致动器控制回路用于推进和/或控制用于作业工具及其致动器臂等的一组液压致动器40。然而，液压致动器控制回路当然并不限于这种特定类型的车辆，而是替代地还可以在任何其它类型的车辆或固定设备中实施。

本公开还涉及一种用于利用背压阀布置结构来控制来自液压致动器布置结构的返回管线中的液压流体的压力水平的方法。以下参考图15来描述该方法的主要步骤，其中该方法包括第一步骤S10：提供背压阀5，所述背压阀具有可移动的阀构件22、背压调节端口7、储器端口8和泵端口10。方法还包括第二步骤S20：使背压调节端口7经由返回管线4连接到液压致动器布置结构1，使储器端口8连接到具有低压液压流体的储器3，以及使泵端口10连接到加压液压流体源11。此外，方法包括第三步骤S30：通过将阀构件22设定在第一位置(也称为主动再填充位置)，由此实现泵端口10与背压调节端口7之间的流体连通，而将加压液压流体供应到返回管线4。最后，方法包括第四步骤S40：通过将阀构件22设定在第二位置(也称为压力卸放位置)，由此实现背压调节端口7与储器端口8之间的流体连通，而将液压流体从返回管线4排放到储器3。

本文中使用的术语“流体连接到”既指两个部件或端口之间的直接流体连接(其中在流体路径中没有安装流体部件)，也指在所述两个部件或端口之间定位有一个或多个中间流体部件的间接流体连接。

两个部件或端口之间的直接流体连接大体特征在于，在连接两个部件或端口的流体路径中没有安装流阀或流体控制部件或过滤器等。两个部件或端口之间的间接流体连接大体特征在于，在连接两个部件或端口的流体路径中安装有至少一个流阀或流体控制部件或过滤器等的存在。

液压消耗器或简称消耗器，在本文中是指将液压能转换成机械能的液压装置，比如例如液压缸或液压马达。

将理解的是，以上的描述本质上仅只是示例性的，并不旨在限制本公开、本公开的应用或用途。尽管已在说明书中描述且在附图中图示出特定的示例，但本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离如权利要求书中所限定的本公开的范围的情况下，可作出各种改变并等同物可被替换为其元素。此外，可进行修改以使特定情况或材料适于本公开的教导，而不脱离本公开的基本范围。

此外，为保持本公开清晰且简洁，以上参考图1-14描述的特征的所有可行的组合并非都被包括在本公开中。然而，显见的是，仅在一个或一些示例实施例的上下文中描述的特征可容易地与本公开的其它特征或实施例组合或实施，即使没被明确示出，除非不一致。例如，显而易见的是，图1-4的非受控式背压阀或图10-11的直接受控式背压阀可以与参考图7、图12和图13等描述的液压致动器布置结构一起实施，即使没有被明确地描述出来。

因此，所意图的是，本公开不被限于作为对于执行本公开的教导当前所考虑的最佳模式的、由附图图示且在说明书中描述的特定示例，而是本公开的范围将会包括落入前述描述和所附权利要求书内的任何实施例。权利要求书中提到的附图标记不应被视为对权利要求所保护的事项的范围有限制，且其唯一功能是使权利要求更易于理解。

附图标记：

1：液压致动器布置结构

2：压力源

3：储器

4：返回管线

5：背压阀布置结构

6：背压阀

7：背压调节端口

8：储器端口

9：弹簧构件

10：泵端口

11：再填充压力源

12：第一位置

13：第二位置

14：背压感测路径

15：背压感测端口

16：再填充路径

17：压力卸放路径

18：过渡点位

19：第一轴向端

20：第二轴向端

21：排流通道

22：阀构件

23：阀芯孔

24：阀壳体

26：弹簧室

27：先导储器

28：先导阀

29：输入端口

30：先导压力源

31：输出端口

32：先导压力端口

33：先导压力管线

34：排放端口

35：先导储器

36：节流装置

37：电子控制系统

38：液压消耗器

39：控制阀布置结构

40：液压致动器

41：第一流端口

42：第二流端口

43；入口端口

44：排放端口

45：第一操作状态

46：第二操作状态

47：第三操作状态

48：负载

49：箭头

50：压力传感器

51：第一螺线管

52：第二螺线管

53：入口段

54：端段

55：减压阀

56：泄漏节流阀

57.先导压力供应管线

58.先导节流阀

59.压力反馈部