一种电控比例的无级调压变量柱塞泵

技术领域

本公开涉及液压柱塞泵技术领域，尤其涉及一种电控比例的无级调压变量柱塞泵。

背景技术

液压柱塞泵是一种高效、节能、大功率的液压动力源，它广泛应用于工程机械、机床工业、航空航天工业等液压系统领域。传统的恒压变量泵原理为：将泵出口的压力引到泵内恒压阀，与调定值进行比较并输出到活塞缸，推动液压泵斜盘改变倾角，以此实现稳定在一定压力的功能。然而恒压变量泵只能输出一个固定的压力，难以适应需求多变的场合。

发明内容

为了解决或者至少缓解上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种电控比例的无级调压变量柱塞泵，以实现柱塞泵出口压力的无级连续调节，达到良好的节能效果和控制性能。

根据本公开的一个方面，一种电控比例的无级调压变量柱塞泵，包括：斜盘式变量柱塞泵、变量活塞缸、第一电控阀、第二电控阀和控制器；

所述变量活塞缸包括活塞和活塞杆，所述活塞杆与所述斜盘式变量柱塞泵的斜盘连接，用于调节所述斜盘的倾斜角度以调节所述斜盘式变量柱塞泵的输出压力；

所述斜盘式变量柱塞泵的输出端分别通过管路与所述变量活塞缸的有杆腔及所述第一电控阀的输入端连接；所述变量活塞缸的无杆腔分别通过管路与所述第一电控阀的输出端及所述第二电控阀的输入端连接；所述第二电控阀的输出端连接回油管路；

所述控制器的输入端接收所述斜盘式变量柱塞泵的输出压力信号和设定压力信号；所述控制器的输出端分别连接所述第一电控阀、所述第二电控阀，通过控制所述第一电控阀、所述第二电控阀的开闭来调节所述斜盘式变量柱塞泵的输出压力趋于所述设定压力。

根据本公开的至少一个实施方式，所述控制器执行以下控制过程：

比较所述斜盘式变量柱塞泵的输出压力和所述设定压力；

如果所述斜盘式变量柱塞泵的输出压力大于所述设定压力，则使所述第一电控阀处于打开状态、所述第二电控阀处于关闭状态；

如果所述斜盘式变量柱塞泵的输出压力小于所述设定压力，则使所述第一电控阀处于关闭状态、所述第二电控阀处于打开状态；

如果所述斜盘式变量柱塞泵的输出压力等于所述设定压力，则使所述第一电控阀处于关闭状态、所述第二电控阀处于关闭状态。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一电控阀采用电控溢流阀，所述第二电控阀采用电控顺序阀。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电控溢流阀为常开、内控外泄式溢流阀；所述电控顺序阀为常闭、外控外泄式顺序阀；

所述电控溢流阀的压力导入端与自身的输入端连接；所述电控顺序阀的压力导入端与所述斜盘式变量柱塞泵的输出端连接；所述电控溢流阀的电控端和所述电控顺序阀的电控端均连接至所述控制器的输出端，以控制所述电控溢流阀和所述电控顺序阀的开闭。

根据本公开的至少一个实施方式，所述控制器的输出端用于向所述电控溢流阀的电控端和所述电控顺序阀的电控端发送信号，以设定所述电控溢流阀和所述电控顺序阀的动作压力。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一电控阀的输出端与所述无杆腔连接的管路上串接有第一阻尼装置；所述第二电控阀的输入端与所述无杆腔连接的管路上串接有第二阻尼装置。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一阻尼装置和所述第二阻尼装置均采用阻尼孔。

根据本公开的至少一个实施方式，所述斜盘式变量柱塞泵的输出端连接压力传感器，用于监测所述斜盘式变量柱塞泵的输出压力；所述压力传感器连接所述控制器的输入端，向所述控制器传递输出压力信号。

本公开的电控比例无级调压变量柱塞泵，在柱塞泵的输出端采用起到压力反馈作用的管路，分别与变量活塞缸的有杆腔及第一电控阀的输入端连接；变量活塞缸的无杆腔分别通过管路与第一电控阀的输出端及第二电控阀的输入端连接；活塞缸内的压力由第一电控阀和第二电控阀控制。活塞的运动改变斜盘倾角，调节柱塞泵的流量和出口压力。由于第一电控阀和第二电控阀与控制器连接，控制器接收斜盘式变量柱塞泵的输出压力信号和设定压力信号，并可根据电控信号调节其开闭，因此可实现压力的无级连续调节，达到良好的节能效果和控制性能。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本公开电控比例无级调压变量柱塞泵的一种示例性结构的液压原理图。

附图标记说明：

1-斜盘式变量柱塞泵；2-变量活塞缸；3-第一阻尼装置；4-第二阻尼装置；5-电控溢流阀；6-电控顺序阀；7-控制器；8-压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

为了解决现有液压柱塞泵存在的问题，在当前装备智能化的发展趋势下，若能根据需求改变液压泵的输出压力，在使用上将带来极大的灵活性以及良好的节能效益。基于此，本公开提出一种基于电控阀的无级变压力泵方案，可以实现液压柱塞泵的压力无级连续调节。以下展开说明多种实施方式的示例性实施例。

根据本公开的一个方面，参见图1所示的电控比例无级调压变量柱塞泵的一种示例性结构的液压原理图。一种电控比例的无级调压变量柱塞泵，包括斜盘式变量柱塞泵1、变量活塞缸2、第一电控阀、第二电控阀和控制器7。

斜盘式变量柱塞泵1是采用配油盘配油，缸体旋转，靠变量头变量的斜盘式轴向柱塞泵，依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。其柱塞靠泵轴的偏心转动驱动，往复运动，其吸入和排出阀都是单向阀。当柱塞外拉时，工作室内压力降低，出口阀关闭，低于进口压力时，进口阀打开，液体进入；柱塞内推时，工作室压力升高，进口阀关闭，高于出口压力时，出口阀打开，液体排出。当传动轴带动缸体旋转时，斜盘将柱塞从缸体中拉出或推回，完成吸排油过程。柱塞与缸孔组成的工作容腔中的油液通过配油盘分别与泵的吸、排油腔相通。具体结构不再赘述，可参见现有技术。

变量活塞缸2是调节斜盘倾角的执行机构，用来改变斜盘的倾角，通过调节斜盘的倾角可改变泵的排量和出口压力。变量活塞缸2包括活塞和活塞杆，活塞活动设置在缸体内，将缸体分成两个腔体。活塞杆的一端固定连接在活塞的一侧，另一端穿过活塞一侧的腔体伸出到缸体之外，活塞杆的伸出端与所述斜盘式变量柱塞泵1的斜盘连接，用于调节所述斜盘的倾斜角度以调节所述斜盘式变量柱塞泵1的输出压力。将有活塞杆的一侧腔体称为有杆腔，另一侧没有活塞杆的腔体称为无杆腔。

斜盘式变量柱塞泵1的输出端(也即出油口)分别通过管路与变量活塞缸2的有杆腔及第一电控阀的输入端连接。变量活塞缸2的无杆腔分别通过管路与所述第一电控阀的输出端及所述第二电控阀的输入端连接；所述第二电控阀的输出端连接回油管路。可选的，斜盘式变量柱塞泵1的出油口一般通过主液压管路与液压负载连接，本公开中可以从主液压管路中旁接出用于压力反馈的支路管路，一路支路连接至变量活塞缸2的有杆腔，将主液压管路也即泵出油口的压力直接反馈到变量活塞缸2的有杆腔。另一路支路连接至第一电控阀的输入端，第一电控阀的输出端连接到变量活塞缸2的无杆腔。当第一电控阀处于打开状态时，主液压管路也即泵出油口的压力通过第一电控阀反馈到变量活塞缸2的无杆腔。第一电控阀处于关闭状态时，切断该支路的压力反馈。可以在连接第一电控阀的输出端和变量活塞缸2的无杆腔的管路上再旁接一路管路，用于连接到第二电控阀的输入端。从而，当第二电控阀处于打开状态时，变量活塞缸2的无杆腔可以通过第二电控阀连接回油管路进行泄压，当第二电控阀处于关闭状态时切断该支路的泄压作用。需要说明的是，本公开中使用的电控阀也叫电磁阀，电控阀可以分为多种不同的类型，本公开中对于电控阀的要求限于其所起的作用，能够实现在控制器7的电控作用下实现开闭的电控阀均可以。

控制器7的输入端接收斜盘式变量柱塞泵1的输出压力信号和设定压力信号。控制器7的输出端分别连接第一电控阀、第二电控阀，通过控制第一电控阀、第二电控阀的开闭来调节斜盘式变量柱塞泵1的输出压力趋于设定压力。控制器7可以是中央处理单元(Central Processing Unit，简称CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。电控阀具有电控连接端，用来接收电控信号，控制器7输出端分别连接到相应的电控连接端。

上述公开的电控比例无级调压变量柱塞泵在柱塞泵的输出端采用起到压力反馈作用的管路，分别与变量活塞缸2的有杆腔及第一电控阀的输入端连接；变量活塞缸2的无杆腔分别通过管路与第一电控阀的输出端及第二电控阀的输入端连接；活塞缸内的压力由第一电控阀和第二电控阀控制。活塞的运动改变斜盘倾角，调节柱塞泵的流量和出口压力。由于第一电控阀和第二电控阀与控制器7连接，控制器7接收斜盘式变量柱塞泵1的输出压力信号和设定压力信号，并可根据电控信号调节其开闭，因此可实现压力的无级连续调节，达到良好的节能效果和控制性能。该方案不含有恒压阀，减小了体积、降低了成本，并且稳压能力强，动态跟踪性能强。

进一步的，控制器7执行以下控制过程：

比较所述斜盘式变量柱塞泵1的输出压力和所述设定压力。设定压力也就是目标压力可以根据需要调节的目标值进行实时输入，压力设定值输入后，控制器7将其与反馈的输出压力进行比较。根据比较的结果进行以下不同的执行动作。

如果所述斜盘式变量柱塞泵1的输出压力大于所述设定压力，则使所述第一电控阀处于打开状态、所述第二电控阀处于关闭状态。此状态表明设定压力的值调低了，需要把输出压力降低到与设定压力相同。由于第一电控阀处于打开状态、第二电控阀处于关闭状态，斜盘式变量柱塞泵1输出端的压力通过第一电控阀传递到变量活塞缸2的无杆腔。也即压力油经第一电控阀进入变量活塞缸2的右腔(以图1所示方向为参考)，活塞缸的有杆腔和无杆腔均接收到输出端的反馈压力，但是由于活塞在无杆腔一侧的受力面积大于有杆腔一侧的受力面积，所以活塞的右侧压力大于左侧压力，推动活塞不断左移，活塞杆推动斜盘偏移使倾角逐渐减小，从而逐渐降低斜盘式变量柱塞泵1输出端的压力，直到降低到与设定压力相等时关闭第一电控阀，活塞停止移动。

如果所述斜盘式变量柱塞泵1的输出压力小于所述设定压力，则使所述第一电控阀处于关闭状态、所述第二电控阀处于打开状态。此状态表明设定压力的值调高了，需要把输出压力升高到与设定压力相同。由于第一电控阀处于关闭状态、第二电控阀处于打开状态，变量活塞缸2无杆腔的压力油经第二电控阀连接到回油管路进行泄压，而活塞缸的有杆腔接收到输出端的反馈压力，所以活塞的左侧压力大于右侧压力，推动活塞不断右移，活塞杆推动斜盘偏移使倾角逐渐增加，从而逐渐提升斜盘式变量柱塞泵1输出端的压力，直到升高到与设定压力相等时关闭第二电控阀，活塞停止移动。

如果所述斜盘式变量柱塞泵1的输出压力等于所述设定压力，则使所述第一电控阀处于关闭状态、所述第二电控阀处于关闭状态。此状态表明输出压力已稳定在与设定压力值相等，由于第一电控阀和第二电控阀均处于关闭状态，变量活塞缸2的活塞静止不动，输出压力不变。

可以看出，第一电控阀、第二电控阀和控制器7相当于压力调节模块，可根据实时输入给控制器7的设定压力值来无级调整斜盘式变量柱塞泵1的输出压力。

在本公开的一个实施方式中，第一电控阀可以采用电控溢流阀5，第二电控阀可以采用电控顺序阀6。

优选的，电控溢流阀5可以为常开、内控外泄式溢流阀；电控顺序阀6可以为常闭、外控外泄式顺序阀。

电控溢流阀5的压力导入端与自身的输入端连接(如图1中虚线所示)；所述电控顺序阀6的压力导入端与所述斜盘式变量柱塞泵1的输出端连接(如图1中虚线所示)。所述电控溢流阀5的电控端和所述电控顺序阀6的电控端均连接至所述控制器7的输出端，以控制所述电控溢流阀5和所述电控顺序阀6的开闭。

进一步的，控制器7的输出端用于向所述电控溢流阀5的电控端和所述电控顺序阀6的电控端发送信号，以设定所述电控溢流阀5和所述电控顺序阀6的动作压力。电控溢流阀5的电控信号与电控顺序阀6的电控信号保持一致。动作压力也就是进行开启和闭合动作的启动压力。也就是说电控溢流阀5和电控顺序阀6的动作压力可以由电控信号来设定，因此，液压泵出口压力与电控信号成比例，大小由电控信号决定。例如，电控溢流阀5和电控顺序阀6的动作压力设定为液压泵的输出压力。

在本公开的一个实施方式中，第一电控阀的输出端与所述无杆腔连接的管路上串接有第一阻尼装置3；所述第二电控阀的输入端与所述无杆腔连接的管路上串接有第二阻尼装置4。第一阻尼装置3和第二阻尼装置4之间形成并联结构。该设置方式的目的是为了起到阻尼缓冲作用，为系统提供阻尼，稳定进出变量活塞的流量，增加稳定性。可选的，第一阻尼装置3和第二阻尼装置4均采用阻尼孔。

在本公开的一个实施方式中，斜盘式变量柱塞泵1的输出端连接压力传感器8，用于监测所述斜盘式变量柱塞泵1的输出压力。压力传感器8连接控制器7的输入端，向控制器7传递输出压力信号。

在以上描述的无级调压变量柱塞泵不同实施方式中，所说的各部件可以是多个不同的零件，相互用管路连接，也可以是集成设置的方式形成为一个总成部件，在这种情况下，所说的管路并不局限于实际的管，也可以是通过在实体中开设孔道或凹槽的方式形成的作用等同与连接管的流路。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。