專利名稱：具有非專用液源的液壓風扇傳動系統的制作方法
本申請基于本申請人于1998年7月23日提出的系列號為60/093,917的臨時申請。
發明的背景公共汽車及類似車輛上使用的液壓風扇傳動系統通常需要專用的液源使風扇轉速得到足夠精確的控制，這就需要一臺專用的風扇驅動泵，或者從泵的主液源中分出一股專用的流量。但在某些應用中從原有液壓泵的總流量中使用一小部分流量，與機動車輛的其它操作功能共享泵的總流量是值得期望的。
因此本發明的最主要目的是提供一種調速的液壓風扇傳動系統，它與其它操作功能共享一個液源的流量。
本發明的另一目的是提供一種調速液壓風扇傳動系統，它能減少整個操作系統所需泵的臺數。
本發明還有一個目的是提供一種調速液壓風扇傳動系統，它所應用的減壓閥流過的液體僅供建立所需的風扇馬達的壓力降。
本發明還有一個目的是提供一種調速液壓風扇傳動系統，它利用電子調節器控制減壓閥的壓力范圍并能對汽車發動機的電子調節器的通信信號直接做出反應。
這些目的和其它目的對熟悉本行業人士而言一望便知。
發明概述有一種液壓風扇傳動系統專供象在道路內外行駛的機動車那樣的內燃機牽引的機動車輛，如公共汽車、建筑機械、農業機械等。其液壓風扇傳動系統轉動冷卻風扇，產生氣流來冷卻這類機動車輛上的發動機。該系統使用一種位于泵和風扇馬達之間的比例減壓閥(或具有減壓功能閥門的組合)。這種閥門(或閥門組合)根據電子調節器的控制信號控制風扇馬達兩側的壓力降。閥門使通過的流量合乎為保持負荷(風扇馬達)壓力降的需要。
附圖的簡要說明
圖1是本發明電路的流程圖。
優選實施例的說明如上所述，本發明涉及供大多數道路車輛和越野車輛使用的液壓風扇系統。此液壓風扇傳動系統轉動冷卻風扇，產生氣流來冷卻這些機動車輛的發動機。該系統應用的比例減壓閥(或具有減壓功能的閥門的組合)位于泵和風扇馬達之間。此閥(或閥的組合)根據電子調節器的控制信號調節風扇馬達兩側的壓力降。閥門通過的流量合乎為保持負荷(風扇馬達)壓力降的需要。
調節器的用途是為給定的發動機工況產生所需的散熱器風扇速度(及相應的冷卻氣流)。由于風扇速度與液壓風扇馬達的壓力降的平方成正比，因此特定的馬達壓力降會得出特定的風扇速度。調節器根據在發動機上測得的許多溫度值向此閥門發出控制信號，如發動機冷卻液晶度、進氣溫度、潤滑油溫度和/或決定冷卻氣流需要的其它發動機溫度。調節器的信號也根據發動機或機動車輛工況的不同而改變，如要求風扇處于“全速”或“最小轉速”的工況。另一方面，調節器可以直接接受發動機自身電子設備發出的通信信號，確定要求的冷卻流量并相應地給閥門發輸出信號。
本系統可與一個輸出可變、負荷感知的液壓回路一起工作，過程如下將負荷感知管路接在減壓閥出口和風扇馬達進口中間的流道上。這樣確保減壓閥進口壓力總是高于閥所要求的出口壓力一定值。同一負荷感知回路可向除風扇傳動裝置以外的幾個機器功能提供液壓流量。如果這些功能之一要求的壓力大于風扇傳動的壓力，則系統總壓力高出所述其它操作功能的要求，風扇傳動裝置的減壓閥只要節流，將其出口壓力降低到規定值。在某些應用場合，苛刻操作(轉向和剎車)與非苛刻操作(風扇應用或其它應用)功能共同采用一個先導壓力閥，以確保總有足夠的壓力完成苛刻的操作。即使用了這種先導壓力閥，風扇傳動系統仍能正常工作直到負荷感知回路處于其可能達到的最大流量為止。
本發明提供的速度用液壓調節的風扇液壓傳動系統，可與其它操作功能共享一個液源供應的流量而不需要專為風扇傳動裝置提供液源。它所提供的速度用液壓調節的風扇液壓傳動系統還能包括在機器中，而不需要有安裝在系統中的輔助泵(與沒有液壓風扇傳動系統的同類系統做比較)，因為風扇傳動系統可與其它操作功能共享可以獲得的總流量。這是個優點，因為這時機動車輛只需要一臺較小的液壓泵(可與普通液壓風扇傳動系統比較)，因而安裝泵的場地也較小。當然，有風扇傳動系統參與共享總流量時泵的流量必須真正比不用液壓風扇傳動裝置的其它同類系統大些。
本發明還能與固定液源(如定量泵或固定式先導液流)型裝置，或具有壓力補償型泵控制器的變流量泵一起使用，只要安全壓力或補償壓力的值在任何時候都高于風扇傳動最高壓力的要求。減壓閥通過的流量僅供建立所要求的風扇馬達壓降，及因而產生所要求的風扇冷卻氣流。在流量固定的系統中，剩余流量通過系統的溢流閥流出。在僅有壓力補償的系統中，泵供應按減壓閥要求的流量，且減壓閥進口壓力總保持在泵的壓力補償器設定值。
本發明利用電子調節器來控制減壓閥的壓力范圍。此調節器能對一個或一個以上的溫度信號做出反應，并能在任何時候將表示最大冷卻要求的溫度的信號輸給閥門。如上文所述，調節器監控的典型溫度有以下一些，但不限于這些發動機冷卻液溫度、機油溫度、機械傳動裝置潤滑油溫度、液壓油溫度或進氣溫度。
本發明中使用的電子調節器還能根據某些溫度是否超過預定值而改變其輸給閥門的信號。這些溫度可以用與調節器的開關輸入端相連的一個或幾個溫度開關測得。按溫度開關觸發條件的要求將風扇傳動系統處于風扇為全速、最低速度或某一中間速度下對調節器編程，以便對這些溫度輸入值做出反應。
本發明中使用的電子調節器還可根據不同的發動機或機動車輛的工況的特殊要求改變其輸入閥門的信號。與調節器開關輸入端相連的外部電氣開關，將其它工況的信號發給調節器。按所述發動機或機動車輛工況要求將風扇傳動系統處于風扇為全速、最低速度或某一中間速度，使調節器按程度逐個工作，以響應這些工況。例如，在汽車中，輔助功能(如伸出大液壓缸)的信號傳輸給調節器，則風扇速度暫時降為最低速度，以便向液壓缸提供盡量大的流量。另一方面，電子調節器可直接響應發動機自身電子設備發出的通信信號，確定所要求的冷卻氣流及輸送給閥門的信號。
參看圖1，數碼10指汽車的液壓系統和調節機構。該系統包括泵12，這是一種普通的壓力補償式負荷傳感變容泵。它有一根外伸的高壓液體輸出管14與第一和第二附屬動力回路16、18相連。這兩回路，例如可代表汽車的剎車回路和汽車的轉向回路。從回路16上伸出的負荷傳感信號管線20與選擇器滑閥22相連，同樣，從回路18上伸出的信號管線24也延伸到選擇器滑閥22。選擇器滑閥對管線20和24上較強輸入信號具有選擇能力，并使較強信號通過信號管線26離開滑閥。
負荷傳感信號管線26延伸到選擇器滑閥28，滑閥28還接受信號管線30，將在下文說明。選擇器滑閥28能選擇管線26和38中較強的輸入信號，并使其經與泵12相連的信號管線32向外發送。圖1中的數碼33泛指由管線16、18，也許還包括滑閥22、28及與它們相連的多種信號管線的其它部分所組成的負荷傳感回路。
有一普通的可調減壓閥34設置在回路16和18的下游的高壓液體輸出管線14中。閥34有接受輸出信號的能力，并立即降低壓力，從而降低流經管線14的流量。數碼36指由閥34往外伸的液體輸出管線。
應當指出，上述的信號管線30將管路36與滑閥28互相連接起來，因此，管路36中的液壓負荷不斷傳送給滑閥28。
管路36接著延伸到液壓風扇馬達38，它的普通風扇葉片39懸掛在外伸的風扇軸39A上。馬達38的輸出管路36A延伸到泵12油箱(未示)。
防汽蝕油管40以其兩端與馬達38兩側的管路36和36A相連，并與它們平行。單向閥42安裝在管路40中，以防液流在管路40中流向管路36A。管路40的用途是防止馬達38發生汽蝕。發生汽蝕對馬達得不到正常供油。這時葉片39的轉速會下降，而對馬達中的流體而言，馬達38暫時成為一臺泵，它將內含流體經管路36A泵送(pumped)到油箱，但從馬達38中泵送出去的液體有一些經過管路40返回并把單向閥42頂起，液體于是反向進入管路36返回馬達。因此，馬達中的供油不會被抽凈，馬達也不汽蝕。
放油管44與常閉單向閥42下游的管路40相連并且從成為可調減壓閥34的一部分的比例溢流閥46伸出。普通閥門46的作用是接受輸入信號并將其變換以便使減壓閥部件47動作，達到與輸入信號成正比地降低管路14中流量的目的。數碼48指位于比例溢流閥46和減壓閥部件47中間的液壓信號連接件。
數字式風扇傳動調節器50的位置靠近系統10且有信號電纜52伸到比例溢流閥46。調節器50有許多溫度輸入信號管線54A、54B和54C，它們與系統的工作流體中的一股相接，如散熱器冷卻液、機油、變速器油等。調節器50通過管線54A-54C(需要時還可有其它管線)接收輸入信號，對這幾種流體進行連續監測。調節器一般按程序操作以控制風扇馬達38的轉速，從而保持每種流體的溫度在預定值。
回路16、18一般有其自己的流量控制閥(未示)，由制動踏板或轉向盤控制，因此，當液壓油需要驟增時回路中的流量控制閥便開啟，以便接納泵12提供的附加油量，泵12由上述選擇器滑閥的滑動而啟動。
從上可見，包括選擇器滑閥22和28在內的負荷傳感回路33巡回檢查管線20、24、26、30中的負荷傳感信號，而將最大負荷傳感信號送回泵12，以便對最大壓力要求做出反應。另外，這是一個連續過程，使系統在特定部件的需要量上升時做出反應，并力圖與該部件的液壓要求平衡。
由此可見，本發明所述目的都能實現。
權利要求
1.一液壓風扇傳動系統，包括一個風扇、一個單流向液壓泵、一個減壓閥、一個電子調節器、一些熱敏件和一個信號發射傳感器，其中所述的風扇與一臺風扇液壓馬達相連，單流向液壓泵也與風扇液壓馬達連接且其高壓液體輸出容量大于風扇馬達以正常轉速運轉時所需的流量，所述減壓閥與位于風扇液壓馬達上游的泵的高壓液體出口管相連，電子調節器與控制其中流過的液體壓力的減壓閥有效地連接，熱敏件與系統貼合，信號發射傳感器與至少部分熱敏件貼合同時與調節器連接以便將與熱敏件溫度對應的電子信號傳送給調節器，因此，調節器通過減壓閥調節通向風扇馬達的液壓來增大或減小風扇速度，適應調節器確定的熱敏件溫度要求。
2.一種液壓風扇傳動系統，包括一個風扇、一個單流向液壓泵、一個減壓閥、一個電子調節器、一條或一條以上功能性液壓操作回路、和一條負荷傳感回路，其中風扇和一臺風扇液壓馬達相連且能以無級變速運轉直到最大轉速，單流向液壓泵與風扇液壓馬達相連且其高壓液體輸出容量大于風扇馬達以最大工作速度運轉時所需的流量，減壓閥與位于風扇液壓馬達上游的泵的高壓液體輸出管相連，電子調節器與減壓閥有效地連接以控制通向風扇液壓馬達的液體壓力，功能性液壓操作回路與泵的高壓流體出口管及風扇液壓馬達相連，負荷傳感回路與泵、操作回路及位于風扇和減壓閥之間的泵的高壓液體輸出管相連，因此，如果操作回路所需壓力比風扇液壓馬達大，則泵提供此追加的液壓給操作回路，而輸向風扇馬達的壓力將降低。
3.一種液壓風扇傳動系統，包括一個風扇、一個單流向液壓泵、一個減壓閥、一個電子調節器、至少一條功能性液壓操作回路、一條負荷傳感回路，其中，風扇與一臺風扇液壓馬達相連且能以無級變速運轉直到最高轉速，單流向液壓泵與風扇液壓馬達相連且其高壓液體輸出能力大于風扇馬達以最高速度運轉時所需的液體流量，減壓閥與位于風扇液壓馬達上游的泵的高壓液體輸出管相連，電子調節器與減壓閥有效地連結以控制通向風扇液壓馬達的液壓，功能性液壓操作回路與泵的高壓液體輸出管及風扇液壓馬達相連，負荷傳感回路與泵、操作回路并與位于風扇和減壓閥之間的泵的高壓液體輸出管相連，因此，如果操作回路所需壓力高于風扇液壓馬達，則泵將向操作回路提供這一追加的液壓，而通向風扇馬達的壓力將下降；減壓閥與位于風扇液壓馬達上游的泵的高壓液體輸出管相連，電子調節器與減壓閥有效地連結以控制通向風扇液壓馬達的液壓，功能性液壓操作回路與泵的高壓液體輸出管及風扇液壓馬達相連，負荷傳感回路與泵、操作回路并與位于風扇和減壓閥之間的泵的高壓液體輸出管相連，因此，如果操作回路所需壓力高于風扇液壓馬達，則泵將向操作回路提供這一追加的液壓，而通向風扇馬達的壓力將下降。
4.如權利要求1所述的液壓風扇傳動系統，其中，有一位于調節器和減壓閥中間的比例溢流閥有效地與它們連接，使從調節器發出的信號能左右減壓閥，從而改變其通向風扇液壓馬達的出口壓力。
5.如權利要求1所述的液壓風扇傳動系統，其中，有一防汽蝕液壓管路與風扇馬達連接且平行，且其相對兩端分別連接到進出風扇液壓馬達的進口和出口液壓管路；在此防汽蝕管路中有一常閉單向閥，阻止液體沿進口管到出口管方向的流體，但若風扇處于空轉狀態而將液體從風扇馬達中泵送出來并進入輸出管及防汽蝕管路時，單向閥即行開啟，因此至少會有一些液體通過單向閥而進入進口管并從此處返回風扇馬達，從而防止風扇馬達發生汽蝕。
6.如權利要求2所述的液壓風扇傳動系統，其中，有一防汽蝕液壓管路與風扇液壓馬達連接且平行，其反向兩端分別連接到進入和離開風扇液壓馬達的進、出口液壓管路；在此防汽蝕液壓管路中有一單向閥，平時關閉液體沿進口管向出口管的流動，但若處于空轉狀態的風扇將風扇馬達中的液體泵送出來并進入輸出管及防汽蝕液壓管路中，單向閥便開啟，因此，至少會有一些液體經過單向閥進入進口管并從此處回到風扇馬達，從而防止風扇馬達發生汽蝕。
7.如權利要求3所述的液壓風扇傳動系統，其中，有一防汽蝕液壓管路與風扇液壓馬達連接且平行，其反向兩端分別連接到進入和離開風扇液壓馬達的進口液壓管和出口液壓管；在此防汽蝕液壓管中有一單向閥，平時關閉液體沿進口管向出口管的流動，但若處于空轉狀態的風扇將風扇馬達中的液體泵送出來進入出口管和防汽蝕液壓管中時，單向閥便開啟，因此，至少會有一些液體經單向閥進入進口管，并從此處返回風扇馬達，從而防止風扇馬達發生汽蝕。
全文摘要
一種液壓風扇傳動系統專供諸如道路內外行駛的機動車輛使用,如公共汽車、建筑機械、農業機具等。這種液壓風扇傳動裝置轉動冷卻風扇,產生氣流去冷卻這些車輛的發動機。該系統應用設置在泵和風扇馬達之間的比例減壓閥(或具有降壓功能的閥門組合)。此閥(或閥的組合)根據電子調節器發出的控制信號調節風扇馬達的壓降。該閥使通過的流量符合要求,以維持負荷(風扇馬達)的壓降。
文檔編號F01P7/04GK1274405SQ99801178
公開日2000年11月22日 申請日期1999年7月21日 優先權日1998年7月23日
發明者斯擔利·W·克魯爾, 馬克·A·彼得森 申請人:沙厄股份有限公司