液壓系統(tǒng)的控制安排以及用于控制液壓系統(tǒng)的方法
【專利說明】液壓系統(tǒng)的控制安排以及用于控制液壓系統(tǒng)的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種液壓系統(tǒng)的控制安排，所述控制安排包括具有一個(gè)高壓端口和一個(gè)低壓端口的供應(yīng)端口安排、具有兩個(gè)工作端口的工作端口安排、被安排在所述高壓端口與所述工作端口安排之間的第一閥門、以及被安排在所述低壓端口與所述工作端口安排之間的第二閥門。
[0002]此外，本發(fā)明涉及一種用于控制液壓系統(tǒng)的方法，該液壓系統(tǒng)包括具有一個(gè)高壓端口和一個(gè)低壓端口的供應(yīng)端口安排、具有兩個(gè)工作端口的工作端口安排、被安排在所述高壓端口與所述工作端口安排之間的第一閥門、以及被安排在所述低壓端口與所述工作端口安排之間的第二閥門，該方法包括針對(duì)所述液壓系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)輸入信號(hào)。
[0003]從WO 96/27051 Al中已知這樣一種控制安排和這樣一種方法。在該參考文件中示出的系統(tǒng)中，到該工作端口安排的流量和到與所述工作端口安排相連接的致動(dòng)器的流量以及從該致動(dòng)器返回的流量是可以被獨(dú)立控制的。一個(gè)閥門給該致動(dòng)器提供加壓流體，并且另一個(gè)閥門使來自該致動(dòng)器的流體與該液壓系統(tǒng)的返回管線或低壓連接件相連接。
[0004]作為本發(fā)明基礎(chǔ)的目的是提高對(duì)液壓回路的控制。
[0005]實(shí)現(xiàn)該目的在于:提供一個(gè)控制器以用于控制所述第一閥門和所述第二閥門，所述控制器具有用于接收一個(gè)操作者輸入裝置的信號(hào)的一個(gè)輸入連接件，并且基于所述信號(hào)，所述控制器至少在初始時(shí)計(jì)算出針對(duì)所述第一閥門的第一流量需求與針對(duì)所述第二閥門的第二流量需求之間的不平衡、并且根據(jù)所述第一流量需求調(diào)整所述第一閥門并根據(jù)所述第二流量需求調(diào)整所述第二閥門。
[0006]在下文中，從高壓端口到工作端口安排的加壓流體的流量被稱作“進(jìn)口計(jì)量流量(meter-1n flow) ”，并且從該工作端口安排到液壓系統(tǒng)的低壓端口的流量被稱作“出口計(jì)量流量(meter-out flow) ”。
[0007]來自該操作者輸入裝置的輸入信號(hào)表示進(jìn)口計(jì)量流量并且被該控制器分開地轉(zhuǎn)換成這兩個(gè)閥門的流量需求。該流量需求是表示應(yīng)當(dāng)能夠穿過該閥門的流量的數(shù)量。換言之，該流量需求表示與該閥門上的壓力差相關(guān)的閥門開度。基本上，針對(duì)該第一閥門的流量需求應(yīng)當(dāng)?shù)扔卺槍?duì)該第二閥門的流量需求，這取決于致動(dòng)器的類型。如果該致動(dòng)器是一個(gè)差動(dòng)缸，則針對(duì)該進(jìn)口計(jì)量流量需求與出口計(jì)量流量需求之間的比率的計(jì)算此外要將缸比考慮在內(nèi)。該控制器調(diào)整該第一閥門和第二閥門，以使得例如所需求的出口計(jì)量流量略微高于所需求的進(jìn)口計(jì)量流量。這種明顯的不平衡避免了該致動(dòng)器中的有意背壓，但仍使操作者針對(duì)正的和負(fù)的致動(dòng)力而能夠控制致動(dòng)器速度。如從下文將清楚的，該第一流量對(duì)應(yīng)于該進(jìn)口計(jì)量流量并且該第二流量對(duì)應(yīng)于該出口計(jì)量流量，并且因此該第一流量需求對(duì)應(yīng)于該進(jìn)口計(jì)量流量需求并且該第二流量需求對(duì)應(yīng)于該出口計(jì)量流量需求。
[0008]優(yōu)選的是，該控制器計(jì)算針對(duì)所述第一閥門的第一流量需求和針對(duì)所述第二閥門的第二流量需求。針對(duì)這兩個(gè)閥門的流量需求是分開地計(jì)算出的。
[0009]在許多情況下，使該第一流量需求與第二流量需求之間具有固定差就足夠了。然而，在某些情況下，有利的是根據(jù)該工作端口安排處的載荷條件，所述控制器校正所述第一流量需求和/或所述第二流量需求。以此方式，有可能增大或減小該第一流量需求與第二流量需求之間的差。在許多情況下，載荷方向是可預(yù)測(cè)的，并且針對(duì)這些情況，控制液壓系統(tǒng)的進(jìn)口計(jì)量流量或出口計(jì)量流量就足夠了。當(dāng)該載荷方向不可預(yù)測(cè)時(shí)，控制邏輯必須觀測(cè)實(shí)際載荷并且在進(jìn)口計(jì)量流量控制與出口計(jì)量流量控制之間切換控制方法。然而，在某些情況下，有利的是該控制邏輯不必確定存在哪個(gè)載荷方向并且由此避免與致動(dòng)器速率急劇變化相關(guān)聯(lián)的這兩種控制方法之間的急劇轉(zhuǎn)換。
[0010]優(yōu)選地，所述控制器被連接到測(cè)量所述第一閥門上的第一壓降的第一壓降測(cè)量裝置上和/或被連接到測(cè)量所述第二閥門上的第二壓降的第二壓降測(cè)量裝置上。通過使用壓降測(cè)量裝置，該控制器能夠?qū)⑾鄳?yīng)的閥門調(diào)整到給定的流量需求。所測(cè)量的壓降對(duì)于該控制器而言是有價(jià)值的信息。
[0011]優(yōu)選地，所述第一閥門和所述第二閥門各自包括用于指示開度的裝置，所述裝置被連接到所述控制器上。用于指示開度的裝置可以例如是感測(cè)閥門元件在閥門殼體內(nèi)的位置的位置傳感器。該閥門元件的位置是該計(jì)量面積大小的指示。因此，該控制器和該第一閥門形成了第一閉環(huán)控制回路。根據(jù)所測(cè)量的第一閥門上的壓降并且根據(jù)從用于指示開度的裝置已知的計(jì)量面積，該控制器可以調(diào)整該第一閥門來符合由該控制器給定的流量需求。與該控制器一起形成第二閉環(huán)控制回路的第二閥門也是如此。
[0012]優(yōu)選地，所述第一閥門和/或所述第二閥門是滑閥。在滑閥中，滑柱在殼體內(nèi)移動(dòng)?；奈恢檬窃撚?jì)量面積的指示。因此，如果該滑柱在殼體中的位置是已知的話，“開度”或計(jì)量面積則同樣是已知的。
[0013]優(yōu)選地，在正載荷的情況下，該第一閥門確定與所述工作端口安排相連接的一個(gè)致動(dòng)器的速率，并且將背壓自動(dòng)地調(diào)整到其最低水平。以此方式，確保了對(duì)該致動(dòng)器的速度或速率的可靠控制，并且同時(shí)呈現(xiàn)出的背壓卻處于最低水平。
[0014]在一個(gè)額外的或替代性的實(shí)施例中，在負(fù)載荷的情況下，該第二閥門確定與所述工作端口安排相連接的一個(gè)致動(dòng)器的速率，并且該第一閥門確定防空穴壓力。取決于該載荷條件，該致動(dòng)器的速率的確定從該第一閥門切換到該第二閥門。在任何情況下，都避免了空穴。
[0015]在一種如上所述的方法中實(shí)現(xiàn)該目的是在于:分開地計(jì)算出針對(duì)該第一閥門的第一流量需求與針對(duì)該第二閥門的第二流量需求，以便至少在初始時(shí)產(chǎn)生所述第一流量需求與所述第二流量需求之間的不平衡。
[0016]如以上與液壓控制安排相關(guān)內(nèi)容所提及的，這種不平衡具有的效果是，例如，在正載荷的情況下，該第二閥門被調(diào)整到比它本身所必需的更大的開度。因此，可以使能量消耗最小化。
[0017]優(yōu)選地，該第一閥門確定與該工作端口安排相連接的一個(gè)致動(dòng)器的速率，并且將背壓自動(dòng)地調(diào)整到其最低水平。使用該第一閥門來控制從該高壓端口到該工作端口安排的流量。
[0018]此外或可替代地，在負(fù)載荷的情況下，該第二閥門確定與所述工作端口安排相連接的一個(gè)致動(dòng)器的速率，并且該第一閥門確定防空穴壓力。在負(fù)載荷的情況下，該第二閥門確定從該工作端口安排到該低壓端口的流量，并且該第一閥門用于防空穴目的。
[0019]現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例，在附圖中:
[0020]圖1是在正壓下的控制安排和致動(dòng)器的示意圖示，并且
[0021]圖2是在負(fù)壓下的控制安排和致動(dòng)器的示意圖示。
[0022]圖1示出了液壓系統(tǒng)I。該液壓系統(tǒng)包括致動(dòng)器2、栗3形式的壓力源以及儲(chǔ)箱4。此外，該液壓系統(tǒng)包括控制安排5。控制安排5包括具有高壓端口 6和低壓端口 7的供應(yīng)端口安排。高壓端口 6被連接到栗3上。低壓端口 7被連接到儲(chǔ)箱4上。此外，控制安排5包括具有第一工作端口 8和第二工作端口 9的工作端口安排。這兩個(gè)工作端口 8、9被連接到致動(dòng)器2上。
[0023]此外，控制安排5包括第一閥門10和第二閥門11。這兩個(gè)閥門10、11都呈滑閥的形式。第一閥門10包括第一滑柱12，該第一滑柱可以由第一滑柱驅(qū)動(dòng)裝置13移動(dòng)。第二閥門11包括第二滑柱14，該第二滑柱可以由第二滑柱驅(qū)動(dòng)裝置15移動(dòng)。
[0024]第一閥門10控制流體從高壓端口 6到這些工作端口 8、9之一(取決于滑柱12的位置)的流量。換言之，第一閥門10的控制進(jìn)口計(jì)量流量，因?yàn)樵摰谝婚y門控制流入致動(dòng)器2的流體的流量。
[0025]第二閥門11控制流體從該工作端口安排到低壓端口 7的流量。換言之，第二閥門11的控制離開致動(dòng)器12的流體的流量，即出口計(jì)量流量。
[0026]這兩個(gè)閥門10、11都由一個(gè)控制器16進(jìn)行控制?？刂破?6被連接到第一滑柱驅(qū)動(dòng)裝置13和第二滑柱驅(qū)動(dòng)裝置15上。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這些滑柱驅(qū)動(dòng)裝置13、15可以被實(shí)現(xiàn)成具有若干個(gè)螺線管(例如四個(gè)螺線管)的電橋的形式，從而以電橋形式工作并且借助于先導(dǎo)油源執(zhí)行接通和斷開到儲(chǔ)箱或先導(dǎo)油源的連接，因而使閥門滑動(dòng)件或元件移位。然而，還可以想象出使該閥門元件移位的其他方法。
[0027]此外，控制安排5包括壓降測(cè)量裝置。為了簡化圖示，示出了多個(gè)壓力傳感器PP、PT、P1、P2。壓力傳感器PP被連接到高壓端口 6上。傳感器PT被連接到低壓端口 7上。傳感器Pl被連接到工作端口 9上并且壓力傳感器Ρ2被連接到工作端口 8上。所有壓力傳感器ΡΡ、ΡΤ、Ρ1和Ρ2都被連接到控制器16上。因此，控制器16能夠檢測(cè)第一閥門10上的壓降(取決于滑柱12的位置，該壓降是Ρ2與PP之間或Pl與PP之間的差)?？刂破?6同樣能夠確定第二閥門11上的壓降(取決于第二滑柱14的位置，該壓降是Pl與PT之間或Ρ2與PT之間的差)。
[0028]這些滑柱驅(qū)動(dòng)裝置13、15將關(guān)于相應(yīng)滑柱12、1