專利名稱：流體泵組件的控制的制作方法
流體泵組件的控制本申請作為PCT國際專利申請于2011年4月28日以Eaton公司(美國公司，是對除美國之外的所有國家指定的申請人)和Philip J. Dybing (美國國民，僅是對美國指定的申請人)的名義提交，并且要求2010年4月29日提交的U.S.專利申請序列號No. 12/770，261 的優先權。
背景技術：
用在不同應用中的流體系統通常具有不同的要求。例如，流體系統可能需要不同的流率和不同的流體壓力。可以使用負載感測泵來使泵的運行匹配于滿足給定流體系統的不同的流動要求。典型的負載感測泵使用流體系統中的流動和壓力反饋來調節泵的流動需求
發明內容

本發明一方面涉及ー種泵控制組件。該泵控制組件包括具有流體泵和負載感測閥的流體泵組件。該流體泵包括流體進口和流體出口。該流體泵包括可變排量機構。該負載感測閥適于調節可變排量機構的位置。該負載感測閥包括第一端和相對地布置的第二端。一致動器與流體泵組件流體連通。一位置傳感器監測致動器的位置。ー閥島(rampingvalve)提供流體泵的流體出口與負載感測閥的第一端之間的選擇性的流體連通，以調節可變排量機構的位置。一電子控制単元與位置傳感器和閥島電通信。該電子控制單元響應于致動器的位置向閥島傳送輸出電流。本發明另一方面涉及ー種泵控制組件。該泵控制組件包括流體泵組件。該流體泵組件包括流體泵和負載感測閥。該流體泵包括流體進口和流體出口。該流體泵包括可在中立位置與第一位置之間移動的可變排量機構。該負載感測閥適于調節可變排量機構的位置。該負載感測閥具有第一端和相對地布置的第二端。一致動器與流體泵組件流體連通。該致動器包括具有第一軸向端和相對地布置的第二軸向端的殼體。該殼體限定一內腔。該致動器還包括布置在殼體的內腔中的活塞。一閥島組件包括布置成與流體泵的流體出ロ流體連通的閥島。當致動器的活塞接近第一和第二軸向端其中之一吋，該閥島被以電子方式致動，以提供流體泵的流體出口與負載感測閥的第一端之間的流體連通，從而使可變排量機構朝向中立位置移動。本發明再一方面涉及ー種用于致動泵控制組件的方法。該方法包括提供具有流體泵、負載感測閥、致動器和閥島的泵控制組件。該流體泵具有流體進口和流體出口。該流體泵包括可變排量機構。該負載感測閥適于調節可變排量機構的位置。該負載感測閥包括第一端和相對地布置的第二端。該致動器與流體泵的流體出口流體連通。該閥島提供流體出ロ與負載感測閥的第一端之間的選擇性的流體連通。接收來自一位置傳感器的信號。該位置傳感器適于監測致動器的位置。當致動器接近致動器的行程極限時將ー輸出電流傳送到閥島，從而使可變排量機構朝向中立位置移動。將在下文的描述中說明許多附加的方面。這些方面可涉及單獨的特征和特征的組合。應理解，上文的概述和下文的詳細描述都只是示例性的和說明性的，并且不限制本文公開的實施方式所基于的廣義的概念。


圖I是根據本發明的原理的具有示例性的特征方面的泵控制組件的示意圖。圖2是適于用在圖I的泵控制組件中的流體泵組件的示意圖。圖3是適于用在圖I的泵控制組件中的閥島組件的示意圖。圖4是用于運行圖I的泵控制組件的方法的圖示。圖5是從電子控制單元傳送到圖3的閥島組件的電子信號的示例性的曲線圖。
具體實施方式

現在詳細參照本發明的在附圖中示出的示例性方面。只要可能，在全部附圖中使用相同的附圖標記表示相同的或相似的結構。參照圖1，示出了泵控制組件10。該泵控制組件10適于基于致動器的位置來控制流體泵的輸出。在本發明的實施方式中，泵控制組件10適于在致動器到達其行程極限時防止流體壓カ的峰值。在圖I所示的實施方式中，泵控制組件10包括流體泵組件12、致動器組件14、閥島組件16和電子控制単元18。現在參照圖I和2，將描述流體泵組件12。流體泵組件12包括流體泵20和負載感測補償器閥組件22。流體泵20包括流體進ロ 24、流體出ロ 26、排放端ロ 28和負載感測端ロ 30。流體泵20的流體進ロ 24與流體存儲器32流體連通。流體出ロ 26與致動器組件16流體連通。排放端ロ 28與流體存儲器32流體連通。流體泵20還包括軸34。軸34聯結到使該軸34旋轉的功率源(例如發動機、電馬達等)。當軸34旋轉時，流體從流體進ロ 24被泵送到流體出ロ 26。流體泵20是可變排量流體泵。作為可變排量泵，流體泵20包括可變排量機構36。在所示實施方式中，流體泵20是軸向的活塞泵，可變排量機構36是斜盤(swash plate)。斜盤36可在中立位置與全沖程位置之間移動。在中立位置，流體泵20的排量大約為零。在零排量下，當軸34旋轉時，沒有流體通過流體泵20。在全沖程位置，當軸34旋轉時，最大量流體通過流體泵20。流體泵20包括控制活塞38和偏壓構件40。控制活塞38和偏壓構件40作用在斜盤36上，以調節斜盤36的位置。控制活塞38適于將斜盤36的位置從全沖程位置調節到中立位置。控制活塞38與流體泵20的流體出ロ 26選擇性地流體連通。控制活塞38與負載感測補償器閥組件22流體連通。偏壓構件40適于將流體泵20朝向全沖程位置偏壓。偏壓構件40包括將斜盤36朝向全沖程位置偏壓的彈簧。負載感測補償器閥組件22適于在使用流體泵20的系統的流量和壓カ需求發生改變時用來改變來自流體泵20的流體的流量和流體的壓力。在所示實施方式中，負載感測補償器閥組件22包括負載感測閥42和壓カ限制補償器44。在一個實施例中，負載感測補償器閥組件22位于流體泵20外部。在另ー實施例中，負載感測補償器閥組件22集成到流體泵20。 負載感測閥42提供控制活塞38與流體泵20的排放端ロ 28或流體出ロ 26之間的選擇性的流體連通。在所示實施方式中，負載感測閥42是比例式的雙位、三通閥。在第一位置P1，負載感測閥42提供控制活塞38與排放端ロ 28之間的流體連通，從而作用在控制活塞38上的流體通過排放端ロ 28被排放到流體存儲器32中。當負載感測閥42位于該第一位置Pl時，斜盤36通過偏壓構件40而朝向全沖程位置被偏壓。在第二位置P2，負載感測閥42提供控制活塞38與流體出ロ 26之間的流體連通，從而增壓流體作用在控制活塞38上。當負載感測閥42位于該第二位置P2吋，控制活塞38作用在偏壓構件40上，以將斜盤36朝向中立位置移動。 負載感測閥42包括第一端46和相對地布置的第二端48。第一端46與負載感測端ロ 30流體連通。來自負載感測端ロ 30的流體作用在第一端46上，以將負載感測閥42致動到第一位置。在所不實施方式中，一輕彈簧50也作用在負載感測閥42的第一端46上，以將負載感測閥42偏壓到第一位置Pl。在一個實施方式中，作用在負載感測閥42的第一端46上的組合負載等于來自負載感測端ロ 30的流體的壓カ加上大約200psi至大約400psi。負載感測閥42的第二端48與流體泵20的流體出ロ 26流體連通。當作用在第二端48上的流體壓カ大于作用在第一端46上的流體壓カ時，控制活塞38將斜盤36朝向中立位置的方向上致動，從而減少由流體泵20排出的流體的量。壓カ限制補償器44是ー種卸壓閥。在所示實施方式中，壓カ限制補償器44是比例式的雙位、三通閥。壓カ限制補償器44包括第一端52和相對地布置的第二端54。來自流體出ロ 26的流體作用在第二端54上，而一重彈簧56作用在壓カ限制補償器44的第一端52上。壓カ限制補償器44包括第一位置PCl和第二位置PC2。在第一位置PC1，壓カ限制補償器44提供通向排放端ロ 28的流體通路。當壓カ限制補償器44位于第一位置PCl而負載感測閥42位于第一位置Pl時，作用在控制活塞38上的流體通過排放端ロ 28被排放到流體存儲器32。當壓カ限制補償器44位于第一位置PCl而負載感測閥42位于第一位置Pl時，斜盤36通過偏壓構件40被朝向全沖程位置偏壓。在第二位置PC2，壓カ限制補償器44提供控制活塞38與流體出ロ 26之間的流體連通，從而增壓流體作用在控制活塞38上。當壓カ限制補償器44位于該第二位置PC2吋，控制活塞38作用在偏壓構件40上，以將斜盤36朝向中立位置移動。當流體出ロ 26中的流體壓カ升高并接近重彈簧56的負載設定時，壓カ限制補償器44朝向第二位置PC2移位，允許流體傳送到控制活塞38。當流體作用在控制活塞38上時，斜盤36的位置朝向中立位置移動。該移動持續進行，直到流體泵20的流體出ロ 26處的流體量低得足以將系統壓カ保持在重彈簧56的負載設定下，或者直到流體泵20處于中立位置。在一個實施方式中，重彈簧56提供大約2500psi至大約3500psi系統壓カ的負載設定。現在參照圖I，致動器組件14包括致動器60和導向控制閥62。致動器60可以是線性致動器(例如缸等)或者轉動式致動器(例如馬達等)。在本發明的實施方式中，致動器60是線性致動器。致動器60包括殼體64。殼體64包括第一軸向端65和相對地布置的第二軸向端66ο殼體64限定一內腔67。內腔67中布置有活塞組件68。活塞組件68包括活塞70和桿72。內腔67包括第一室74和第二室76。第一室74布置在活塞70的第一側上,而第ニ室76布置在活塞70的相對地布置的第二側上。致動器60包括第一控制端ロ 82和第二控制端ロ 84。第一控制端ロ 82與第一室74流體連通，而第二控制端ロ 84與第二室76流體連通。導向控制閥62與致動器60流體連通。在所示實施方式中，導向控制閥62是三位、四通閥。導向控制閥62包括第一位置roi、第二位置PD2和關閉的中央中立位置roN。在第一位置，導向控制閥62提供流體泵20與第一控制端ロ 82之間和第二控制端ロ 84與流體存儲器32之間的流體連通。在所示實施方式中，第一位置PDl導致活塞組件68自殼體64伸出。在第二位置Η)2，導向控制閥62提供流體泵20與第二控制端ロ 84之 間和第一控制端ロ 82與流體存儲器之間的流體連通。在所示實施方式中，第二位置PD2導致活塞組件68縮回。在所示實施方式中，導向控制閥62通過多個螺線管閥86進行致動。多個定心彈簧88適于將導向控制閥62偏壓到中立位置PNl。泵控制組件10還包括位置傳感器100。位置傳感器100適于向電子控制単元18提供與致動器60的位置相關的數據。位置傳感器100可以是模擬傳感器或數字傳感器。在一個實施方式中，位置傳感器100適于在活塞70接近殼體64的第一和/或第ニ軸向端65、66時向電子控制單元18發送信號102。如將在下文更詳細地描述的，電子控制単元18使用來自位置傳感器100的數據來控制閥島組件16。現在參照圖I和3，將描述閥島組件16。閥島組件16適于基于致動器組件14的致動器60的位置來控制流體泵20的流體輸出。閥島組件16包括閥島110和孔ロ 112。在所示實施方式中，閥島組件16包括進ロ 114、出口 116、負載感測通道118和排放通道120。進ロ 114與流體泵20的流體出ロ 26流體連通。出ロ 116與致動器組件14的導向控制閥62流體連通。負載感測通道118與負載感測補償器閥組件22流體連通。排放通道120與流體存儲器32流體連通。閥島110提供流體泵20的流體出ロ 26與流體泵20的負載感測端ロ 30之間的選擇性的流體連通。在所示實施方式中，閥島110是比例式的雙位、二通螺線管閥。在第一位置PR1，閥島110阻斷與負載感測端ロ 30的流體連通。在第二位置PR2，閥島110提供與負載感測端ロ 30的完全流體連通。ー彈簧121將閥島110偏壓到第一位置PR1。響應于來自電子控制單元18 (在圖I中示出)的輸出電流124通過螺線管122致動閥島110。響應于來自位置傳感器100的信號102從電子控制單元18輸送輸出電流124。由于閥島110是比例閥，因此，通過閥島110的流體流量與螺線管122從電子控制單元18接收到的輸出電流124成比例。因此，通往負載感測端ロ 30的流體流量與輸出電流124成比例。由于負載感測端ロ 30與流體泵組件12的負載感測閥42的第一端46流體連通，并且由于負載感測閥42用于調節斜盤36的位置，該斜盤控制來自流體泵20的流體流量，因此，來自流體泵20的流體流量與輸出電流124成比例。如下文將更詳細地描述的，輸出電流124可被編程以在致動器組件14的活塞70達到殼體64的第一和第二軸向端65、66的其中之ー時防止流體壓カ的峰值。在所示實施方式中，閥島110還包括適于手動致動的致動構件130。該致動構件130允許對螺線管122的手動操作。孔ロ 112提供負載感測通道118與排放通道120之間的流體連通。當閥島110位于第一位置PRl吋，作用在流體泵組件12的負載感測閥42的第一端46上的流體通過孔ロ112被排放到流體存儲器32。當閥島110被致動從而流體從進ロ 114傳輸到負載感測通道118時，孔ロ 112被充滿。當孔ロ 112被充滿時，流體從閥島110被引導到負載感測閥42的 第一端46。現在參照圖1-4，將描述運行泵組件10的方法200。在步驟202中，電子控制單元18接收輸入信號130。在一個實施方式中，通過使用輸入裝置(例如操縱桿、方向盤等)的操作者提供輸入信號130，該輸入裝置適于控制工作車輛(例如垃圾車、滑移裝載機、反鏟挖土機、挖掘機、牽引機等)的功能。響應于輸入信號130，電子控制單元18在步驟204中向閥島110的螺線管122傳送輸出電流124。輸出電流124適于將閥島110從第一位置PRl移動到第二位置PR2 (BP,打開閥島110)。現在參照圖5，示出了輸出電流124的示例性的曲線圖。輸出電流124的該曲線包括上升部分132、維持部分134和下降部分136。在上升部分132，輸出電流124的大小在預定時間t上増加，從而閥島110被逐漸致動到第二位置PR2 (B卩，打開閥島110)。在上升部分132中，輸出電流124在初始時刻、為零，而在時刻h增大到全功率。在一個實施方式中，初始時刻b與時刻、之間的時間小于大約500ms。在另ー實施方式中，初始時刻tQ與時刻h之間的時間在大約200ms至大約500ms的范圍內。在下降部分136中，輸出電流124的大小在預定時間t上減小，從而閥島110逐漸被致動到第一位置PRl(即，關閉閥島110)。在下降部分136中，輸出電流124在時刻t2處于給定功率下并在t3時減小為零。在一個實施方式中，時刻t2與時刻t3之間的時間小于大約1000ms。在另ー實施方式中，時刻t2與時刻t3之間的時間在大約200ms至大約IOOOms的范圍內。在再ー實施方式中，時刻t2與時刻t3之間的時間等于初始時刻、與時刻、之間的時間。現在參照圖1-5，當電子控制單元18接收到輸入信號130時，在步驟204中，輸出電流124的上升部分132被傳送到螺線管122。閥島110致動到第二位置PR2導致來自流體泵20的流體出ロ 26的流體與負載感測閥42的第一端46連通。負載感測閥42的第一端46處的流體逐漸將負載感測閥42移位到第一位置P1，從而逐漸增大流體泵20的排量。在步驟206中，電子控制単元18從位置傳感器100接收信號102，該信號表示活塞70靠近致動器14的殼體64的第一和第二軸向端65、66其中之一。響應于信號102,在步驟208中，輸送電流124的下降部分被傳送到閥島110的螺線管122。輸出電流124在下降部分136中的減小導致閥島110逐漸地從第二位置PR2被致動到第一位置PR1。當閥島110被逐漸地致動到第一位置PRl時，作用在負載感測閥42的第一端46上的流體通過孔ロ 112與流體存儲器32連通。隨著作用在負載感測閥42的第一端46上的流體被排放到流體存儲器32中，流體泵20的排量減小。流體泵20的減小的排量導致通過流體泵20去往致動器組件14的流率減小。在一個實施方式中，流體泵20的斜盤36適于當活塞70到達致動器組件14的殼體64的第一和第二軸向端65、66其中之一時被布置在中立位置。當致動器60到達其行程極限時流體泵20的可變排量機構36的逐漸減小削減了或防止了泵控制組件10的流體中的壓カ峰值。壓カ峰值的削減使得泵控制組件10的運行
更平穩。在不偏離本發明的范圍和精神的情況下本領域技術人員將能夠顯見本發明的各種變型和改變，并且應理 解，本發明的范圍不應被不恰當地限制于本文列舉的示例性的實施方式。
權利要求
1.一種泵控制組件，包括 流體泵組件，該流體泵組件包括 具有流體進口和流體出口的流體泵，該流體泵包括可變排量機構； 適于調節可變排量機構的位置的負載感測閥，該負載感測閥具有第一端和相對地布置的第二端； 與流體泵組件流體連通的致動器； 用于監測致動器的位置的位置傳感器； 提供流體泵的流體出口與負載感測閥的第一端之間的選擇性的流體連通以調節可變排量機構的閥島(ramping valve);和 與位置傳感器和閥島電通信的電子控制單元，其中，該電子控制單元響應于致動器的位置向閥島傳送輸出電流。
2.根據權利要求I所述的泵控制組件，其特征在于，所述閥島包括比例式的螺線管。
3.根據權利要求I所述的泵控制組件，其特征在于，所述致動器是具有第一軸向端和相對地布置的第二軸向端的線性致動器。
4.根據權利要求3所述的泵控制組件，其特征在于，當所述致動器的活塞靠近第一和第二軸向端其中之一時，輸出電流被傳送到所述閥島。
5.根據權利要求3所述的泵控制組件，其特征在于，當所述致動器的活塞接近第一和第二軸向端其中之一時，所述流體泵的流率減小。
6.根據權利要求I所述的泵控制組件，其特征在于，所述輸出電流的曲線包括適于在預定時間間隔上將可變排量機構調節到中立位置的下降部分。
7.根據權利要求6所述的泵控制組件，其特征在于，所述時間間隔在大約200ms至大約IOOOms的范圍內。
8.根據權利要求I所述的泵控制組件，其特征在于，還包括在所述負載感測閥的第一端與一流體存儲器之間提供流體連通的孔口。
9.一種泵控制組件，包括 流體泵組件，包括 具有流體進口和流體出口的流體泵，該流體泵包括可在中立位置與第一位置之間移動的可變排量機構； 適于調節可變排量機構的位置的負載感測閥，該負載感測閥具有第一端和相對地布置的第二端； 與流體泵組件流體連通的致動器，該致動器包括 具有第一軸向端和相對地布置的第二軸向端的殼體，該殼體限定有一內腔； 布置在所述殼體的內腔中的活塞；和 包括一閥島的閥島組件，該閥島與流體泵的流體出口流體連通，其中，當致動器的活塞接近第一和第二軸向端其中之一時，該閥島被以電子方式致動，以提供流體泵的流體出口與負載感測閥的第一端之間的流體連通，從而使可變排量機構朝向中立位置移動。
10.根據權利要求9所述的泵控制組件，其特征在于，所述閥島包括比例式的螺線管。
11.根據權利要求10所述的泵控制組件，其特征在于，還包括用于監測所述殼體的內腔中的活塞的位置的位置傳感器。
12.根據權利要求11所述的泵控制組件，其特征在于，還包括與所述位置傳感器和所述閥島的比例式的螺線管電通信的電子控制單元。
13.根據權利要求9所述的泵控制組件，其特征在于，所述流體泵是軸向的活塞泵，所述可變排量機構是斜盤。
14.根據權利要求9所述的泵控制組件，其特征在于，所述閥島組件包括一孔口，該孔 口提供了負載感測閥的第一端與一流體存儲器之間的流體連通。
15.一種用于致動泵控制組件的方法，包括 提供泵控制組件，該泵控制組件包括 具有流體進口和流體出口的流體泵，該流體泵包括可變排量機構； 適于調節可變排量機構的位置的負載感測閥，該負載感測閥具有第一端和相對地布置 的第二端； 與流體泵的流體出口流體連通的致動器；和 提供流體出口與負載感測閥的第一端之間的選擇性的流體連通的閥島； 接收來自一位置傳感器的信號，其中該位置傳感器適于監測致動器的位置； 當致動器接近致動器的行程極限時將一輸出電流傳送到閥島，從而使可變排量機構朝向中立位置移動。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述位置傳感器是數字傳感器。
17.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述閥島包括比例式的螺線管致動器。
18.根據權利要求17所述的方法，其特征在于，所述輸出電流被傳送到閥島的比例式的螺線管致動器。
19.根據權利要求18所述的方法，其特征在于，所述輸出電流的曲線包括幅值隨時間減小的下降部分。
20.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，在大約200ms至大約IOOOms的時間間隔范圍內，所述輸出電流的幅值減小為零。
全文摘要
本發明涉及一種泵控制組件，包括具有流體泵(20)和負載感測閥的流體泵組件(12)。該流體泵包括流體進口(24)和流體出口(26)。該流體泵包括可變排量機構(36)。該負載感測閥(42)適于調節可變排量機構的位置。該負載感測閥包括第一端(46)和相對地布置的第二端(48)。一致動器(60)與流體泵組件流體連通。一位置傳感器(100)監測致動器的位置。一閥島(110)提供流體泵的流體出口與負載感測閥的第一端之間的選擇性的流體連通。一電子控制單元與位置傳感器和閥島電通信。該電子控制單元響應于致動器的位置向閥島傳送輸出電流。
文檔編號F15B9/04GK102859203SQ201180021442
公開日2013年1月2日 申請日期2011年4月28日 優先權日2010年4月29日
發明者P·J·迪賓 申請人:伊頓公司