液壓系統的控制安排以及用于控制液壓系統的方法
【專利說明】液壓系統的控制安排以及用于控制液壓系統的方法
[0001]本發明涉及一種液壓系統的控制安排，所述控制安排包括具有一個高壓端口和一個低壓端口的供應端口安排、具有兩個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，本發明涉及一種用于控制液壓系統的方法，該液壓系統包括具有一個高壓端口和一個低壓端口的供應端口安排、具有兩個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，該方法包括針對所述液壓系統產生一個輸入信號。
[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器的流量以及從該致動器返回的流量是可以被獨立控制的。一個閥門給該致動器提供加壓流體，并且另一個閥門使來自該致動器的流體與該液壓系統的返回管線或低壓連接件相連接。
[0004]作為本發明基礎的目的是提高對液壓回路的控制。
[0005]實現該目的在于:提供一個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操作者輸入裝置的信號的一個輸入連接件，并且基于所述信號，所述控制器至少在初始時計算出針對所述第一閥門的第一流量需求與針對所述第二閥門的第二流量需求之間的不平衡、并且根據所述第一流量需求調整所述第一閥門并根據所述第二流量需求調整所述第二閥門。
[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“進口計量流量(meter-1n flow) ”，并且從該工作端口安排到液壓系統的低壓端口的流量被稱作“出口計量流量(meter-out flow) ”。
[0007]來自該操作者輸入裝置的輸入信號表示進口計量流量并且被該控制器分開地轉換成這兩個閥門的流量需求。該流量需求是表示應當能夠穿過該閥門的流量的數量。換言之，該流量需求表示與該閥門上的壓力差相關的閥門開度。基本上，針對該第一閥門的流量需求應當等于針對該第二閥門的流量需求，這取決于致動器的類型。如果該致動器是一個差動缸，則針對該進口計量流量需求與出口計量流量需求之間的比率的計算此外要將缸比考慮在內。該控制器調整該第一閥門和第二閥門，以使得例如所需求的出口計量流量略微高于所需求的進口計量流量。這種明顯的不平衡避免了該致動器中的有意背壓，但仍使操作者針對正的和負的致動力而能夠控制致動器速度。如從下文將清楚的，該第一流量對應于該進口計量流量并且該第二流量對應于該出口計量流量，并且因此該第一流量需求對應于該進口計量流量需求并且該第二流量需求對應于該出口計量流量需求。
[0008]優選的是，該控制器計算針對所述第一閥門的第一流量需求和針對所述第二閥門的第二流量需求。針對這兩個閥門的流量需求是分開地計算出的。
[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，載荷方向是可預測的，并且針對這些情況，控制液壓系統的進口計量流量或出口計量流量就足夠了。當該載荷方向不可預測時，控制邏輯必須觀測實際載荷并且在進口計量流量控制與出口計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載荷方向并且由此避免與致動器速率急劇變化相關聯的這兩種控制方法之間的急劇轉換。
[0010]優選地，所述控制器被連接到測量所述第一閥門上的第一壓降的第一壓降測量裝置上和/或被連接到測量所述第二閥門上的第二壓降的第二壓降測量裝置上。通過使用壓降測量裝置，該控制器能夠將相應的閥門調整到給定的流量需求。所測量的壓降對于該控制器而言是有價值的信息。
[0011]優選地，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閥門元件在閥門殼體內的位置的位置傳感器。該閥門元件的位置是該計量面積大小的指示。因此，該控制器和該第一閥門形成了第一閉環控制回路。根據所測量的第一閥門上的壓降并且根據從用于指示開度的裝置已知的計量面積，該控制器可以調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控制回路的第二閥門也是如此。
[0012]優選地，所述第一閥門和/或所述第二閥門是滑閥。在滑閥中，滑柱在殼體內移動。滑柱的位置是該計量面積的指示。因此，如果該滑柱在殼體中的位置是已知的話，“開度”或計量面積則同樣是已知的。
[0013]優選地，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致動器的速率，并且將背壓自動地調整到其最低水平。以此方式，確保了對該致動器的速度或速率的可靠控制，并且同時呈現出的背壓卻處于最低水平。
[0014]在一個額外的或替代性的實施例中，在負載荷的情況下，該第二閥門確定與所述工作端口安排相連接的一個致動器的速率，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現該目的是在于:分開地計算出針對該第一閥門的第一流量需求與針對該第二閥門的第二流量需求，以便至少在初始時產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內容所提及的，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]優選地，該第一閥門確定與該工作端口安排相連接的一個致動器的速率，并且將背壓自動地調整到其最低水平。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致動器的速率，并且該第一閥門確定防空穴壓力。在負載荷的情況下，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]現在將參照附圖更詳細地描述本發明的優選實例，在附圖中:
[0020]圖1是在正壓下的控制安排和致動器的示意圖示，并且
[0021]圖2是在負壓下的控制安排和致動器的示意圖示。
[0022]圖1示出了液壓系統I。該液壓系統包括致動器2、栗3形式的壓力源以及儲箱4。此外，該液壓系統包括控制安排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。這兩個工作端口 8、9被連接到致動器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動裝置13移動。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動裝置15移動。
[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的控制進口計量流量，因為該第一閥門控制流入致動器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的控制離開致動器12的流體的流量，即出口計量流量。
[0026]這兩個閥門10、11都由一個控制器16進行控制。控制器16被連接到第一滑柱驅動裝置13和第二滑柱驅動裝置15上。在一個優選實施例中，這些滑柱驅動裝置13、15可以被實現成具有若干個螺線管(例如四個螺線管)的電橋的形式，從而以電橋形式工作并且借助于先導油源執行接通和斷開到儲箱或先導油源的連接，因而使閥門滑動件或元件移位。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包括壓降測量裝置。為了簡化圖示，示出了多個壓力傳感器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)。控制器16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]這些滑柱驅動裝置13、15將關于相應滑柱12、1