專利名稱：自同步液壓系統(tǒng)的制作方法
自同步液壓系統(tǒng)
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種流體系統(tǒng)，尤其涉及一種自同步液壓系統(tǒng)。
提供加壓流至各種液壓缸的液壓系統(tǒng)已為各種應(yīng)用場(chǎng)合提供重要的解決方 案。例如，車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按慣例常采用液壓系統(tǒng)，其中液壓缸的伸縮驅(qū)動(dòng)車輪 或其它轉(zhuǎn)向組件轉(zhuǎn)向。在該系統(tǒng)中，在使用單桿缸的情況下，加壓流交替供給液 壓缸的底座端與活塞端，使液壓缸的活塞外伸或內(nèi)縮，從而操控轉(zhuǎn)向組件。類似 地，在使用雙桿缸的情況下，加壓流交替供給液壓缸的第一端或第二端，使液壓 缸的活塞向一個(gè)方向移動(dòng)或者向另一個(gè)方向移動(dòng)，從而才喿控轉(zhuǎn)向組件。
舉例說明，某些系統(tǒng)包括多個(gè)共同作業(yè)的液壓缸，但是每個(gè)液壓缸獨(dú)立控制， 如通過多路選擇閥控制。在這種系統(tǒng)中，通常會(huì)出現(xiàn)多個(gè)液壓缸出現(xiàn)不同步的不 良結(jié)果，即，其中一個(gè)液壓缸活塞的外伸或內(nèi)縮位置與另一液壓缸活塞的位置不 一致。處理上述不良結(jié)果的一種傳統(tǒng)方式是為多路選擇閥設(shè)置有多個(gè)轉(zhuǎn)向模式， 同時(shí)為液壓缸設(shè)置位置傳感器，允許操作員根據(jù)位置傳感器通過改變加壓流的流 向至適當(dāng)?shù)囊欢说姆绞绞謩?dòng)同步液壓缸。然而，在某些應(yīng)用場(chǎng)合，往往需要使用 一種替代方案，這種需求長(zhǎng)久以來未能得到滿足。

發(fā)明內(nèi)容
作為諸多優(yōu)點(diǎn)和益處之一，本發(fā)明提供一種有效、高效地解決上述問題的方案。
本文描述了一個(gè)液壓系統(tǒng)，其包含笫一、第二液壓缸，每一液壓缸具有活塞 及第一端、第二端。第一端和第二端分別對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)活塞的沖程極限位置。兩個(gè) 液壓缸的第一端和第二端分別因而定義出兩個(gè)液壓缸的缸體端。兩個(gè)液壓缸的第 一端和第二端分別經(jīng)由由兩第 一端或兩第二端構(gòu)成第 一 匹配缸體端相互流體耦 合。該系統(tǒng)包括第一旁通裝置及第二旁通裝置，該旁通裝置構(gòu)造成以使當(dāng)活塞達(dá)
到旁通端的沖程極限位置時(shí)，旁通裝置打開通路以允許自對(duì)應(yīng)液壓缸繞過對(duì)應(yīng)活 塞連接至對(duì)應(yīng)旁通端的管路。這允許兩個(gè)液壓缸自動(dòng)修正喪失同步的趨勢(shì)，并允
許該系統(tǒng)平4軒兩液壓缸的容量。這可應(yīng)用各種應(yīng)用場(chǎng)合，例如四輪轉(zhuǎn)向車輛， 其中兩個(gè)液壓缸控制兩對(duì)車輪的轉(zhuǎn)向。通過說明書、附圖及權(quán)利要求，相關(guān)技術(shù) 領(lǐng)域的技術(shù)人員將進(jìn)一步了解其它實(shí)施例及有益效果。


圖1為應(yīng)用本發(fā)明第一實(shí)施例液壓系統(tǒng)的有輪車輛的示意圖。
圖2為本發(fā)明液壓系統(tǒng)的第二實(shí)施例的示意圖。
圖3為本發(fā)明液壓系統(tǒng)的第三實(shí)施例的示意圖。
圖4為本發(fā)明液壓系統(tǒng)的第四實(shí)施例的示意圖。
圖5為本發(fā)明液壓系統(tǒng)的第五實(shí)施例中的部分組件的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1描述一個(gè)具有本發(fā)明液壓系統(tǒng)的四輪轉(zhuǎn)向車輛1。該車輛1包括一對(duì)前舵 輪和一對(duì)后舵輪。前舵輪由前舵液壓缸控制，其中 一個(gè)前舵輪如圖中可見的車輪3。 后舵輪由后舵液壓缸控制，其中一個(gè)后舵輪如圖中可見的車輪5?？刂栖囕v1左轉(zhuǎn) 時(shí)，前輪將向左轉(zhuǎn)同時(shí)后輪向右轉(zhuǎn)。反之亦然。控制車輛1右轉(zhuǎn)，前輪向右轉(zhuǎn)同 時(shí)后輪向左轉(zhuǎn)。該四輪轉(zhuǎn)向車輛1相較于其它僅使用前輪或后輪轉(zhuǎn)向的車輛而言， 有更小的轉(zhuǎn)彎半徑及其它優(yōu)點(diǎn)。四輪轉(zhuǎn)向車輛1僅為本發(fā)明可被應(yīng)用的各種廣泛 應(yīng)用場(chǎng)合中的一個(gè)示例。
圖2所示的液壓系統(tǒng)2，為可應(yīng)用于四輪轉(zhuǎn)向車輛1中的流體系統(tǒng)的 一個(gè)示例 性的實(shí)施例。該液壓系統(tǒng)2包括第一液壓缸10及第二液壓缸20。當(dāng)應(yīng)用于車輛如 四輪轉(zhuǎn)向車輛i中，例如，液壓缸10、 20其中之一控制車輛1的前4侖同時(shí)另一液 壓缸控制車輛1的后輪。每一液壓缸10、 20的外伸在不同的實(shí)施例中分別對(duì)應(yīng)于 對(duì)應(yīng)車4侖向左或向右轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，同一液壓缸的內(nèi)縮對(duì)應(yīng)于上述車4侖向反方向的 轉(zhuǎn)動(dòng)。由于后輪輔助前輪轉(zhuǎn)動(dòng)，這也就是說當(dāng)液壓缸IO、 20其中之一外伸時(shí)另一
液壓缸總是內(nèi)縮，反之亦然。
圖2中所示的液壓缸10、 20為單桿缸，其它可選實(shí)施方式中可采用雙桿缸。 在雙桿缸的情形下，每一液壓缸的沿某一方向的外伸對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)車4侖向左或向右 轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，同一液壓缸沿相反的第二方向的外伸對(duì)應(yīng)于上述車輪向反方向的轉(zhuǎn) 動(dòng)?？梢岳斫?，對(duì)于單桿缸的活塞的外伸和內(nèi)縮及雙桿缸的任一方向的外伸而言， 液壓缸的外伸和/或內(nèi)縮在任一端上均具有一最大位置，在該最大位置上活塞處于 液壓缸某端的沖程極限位置上。
由于期望兩個(gè)液壓缸10、 20保持同步，故當(dāng)液壓缸10、 20其中之一到達(dá)外 伸極限位置時(shí)，另 一液壓缸同步到達(dá)內(nèi)縮極限位置，反之亦然。液壓系統(tǒng)2的實(shí) 施例有效地達(dá)到這一期望效果并保持液壓缸10、 20同步，例如通過在沖程極限位 置相互連通液壓缸的方式，在此將進(jìn)一步描述。
第一液壓缸10包括活塞16、第一端12及第二端14。管3各32流體耦合于第 一端12,管路34流體耦合于第二端14?；钊麠U18連接于活塞16并自第一端12 延伸而出。所示活塞16位于第一端12的沖程極限位置，圖中虛線所示的活塞16b 可位于第二端14的沖程極限位置。
類似地，第二液壓缸20包括活塞26、第一端22及第二端24。第一端12、 22 與第二端14、 24定義出第一、第二液壓缸10、 20的四個(gè)端部。活塞桿28連接于 活塞24，密封地穿過第一端22的壁。圖中實(shí)線所示的活塞26位于第二端24的沖 程極限位置，圖中虛線所示的活塞26b也可位于第一端22的沖程^l限位置。當(dāng)活 塞16自第一端12移動(dòng)到第二端14時(shí)，活塞26自第二端24移動(dòng)到第一端22。管 路36流體耦合到第一端22,管路38流體耦合到第二端24。
第一液壓釭10與第二液壓缸20經(jīng)由第一液壓缸10的第一端12與第二液壓 缸20的第一端22相互流體耦合。管路32、 36構(gòu)成第一液壓缸10與第二液壓缸 20之間的流體耦合裝置。第一端12、 22為一對(duì)配對(duì)端，即第一端12、 22同為對(duì) 應(yīng)液壓缸的第一端。類似地，第二端14、 24為一對(duì)配對(duì)端。盡管圖2中所示的實(shí) 施例中的第一、第二液壓缸10、 20通過配對(duì)的第一端12、 22相互耦合，但在其 它可選實(shí)施方式中第一、第二液壓缸10、 20也可通過例如配對(duì)的第二端14、 24
相互流體耦合。任一方式均可實(shí)現(xiàn)一個(gè)液壓缸內(nèi)縮另 一液壓釭外伸的方式工作。
在圖2所示實(shí)施例中，液壓系統(tǒng)2包括轉(zhuǎn)向控制單元30，其輸入端連接至一 流體動(dòng)力源，如泵60。轉(zhuǎn)向控制單元30同樣具有受控輸出端口 ，該受控輸出端口 分別通過第二端14、 24流體耦合于第一、第二液壓釭10、 20，第二端14、 24構(gòu) 成不包含于該流體耦合液壓缸10與液壓缸20間的連4矣管路中的另一對(duì)配對(duì)端。 在此實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向控制單元30可經(jīng)由管路34傳送液體流至第一液壓缸10的第 二端14以使車輛1向左轉(zhuǎn)，或經(jīng)由管路38傳送液體流至第二液壓缸20的第二端 24以使車輛1向右轉(zhuǎn)。在其它可選實(shí)施方式中，相反或其它的左右轉(zhuǎn)向布置亦可。 例如，當(dāng)任一液壓缸10或20外伸或內(nèi)縮時(shí)，車輛1的轉(zhuǎn)向取決于各種轉(zhuǎn)向幾何 因素，包括如轉(zhuǎn)向連接機(jī)構(gòu)、行程方向及是否使用外側(cè)轉(zhuǎn)向裝置或內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向裝置 (inboard or outboard steering)。
在本實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例中，第一液壓缸10控制車輛1的前4^,第二液壓缸控 制車輛1的后輪。在其它實(shí)施例中，任一液壓缸可支配前^"或后輪或除車輪之外 的其它部件如踏才反。在此特殊實(shí)施例中，作為一個(gè)實(shí)例，每一液壓缸10、 20中， 液壓缸外伸轉(zhuǎn)動(dòng)車輪向左，液壓缸內(nèi)縮轉(zhuǎn)動(dòng)車輪向右。當(dāng)前輪向左轉(zhuǎn)向后輪向右 轉(zhuǎn)向時(shí)，車輛1轉(zhuǎn)向左，對(duì)應(yīng)于第一液壓缸10外伸、第二液壓缸20內(nèi)縮。類似 地，如圖1中所示的當(dāng)前輪向右轉(zhuǎn)向后輪向左轉(zhuǎn)向時(shí)，車輛1轉(zhuǎn)向右，對(duì)應(yīng)于第 一液壓缸10內(nèi)縮、第二液壓缸20外伸。如上所述，其它實(shí)施例可^f吏用其它轉(zhuǎn)向 方式。
第一端12、 22之間的流體耦合構(gòu)造成以使當(dāng)加壓流從轉(zhuǎn)向控制單元30輸送 至第一液壓缸10的第二端14造成第一液壓缸10外伸時(shí)，活塞16也促使流體自 第一液壓缸10的第一端12流向第二液壓缸20的第一端22, >匸人而^[吏第二液壓缸 20的活塞桿內(nèi)縮。所以，自轉(zhuǎn)向控制單元30經(jīng)過管路34的單一液體流促使液壓 缸10、 20協(xié)調(diào)作用以^吏車輛1向左轉(zhuǎn)。類似地，當(dāng)加壓流體自轉(zhuǎn)向控制單元30 輸送至第二液壓缸20的第二端24使第二液壓缸20外伸，活塞26同樣促使流體 自第二液壓缸20的第一端22流過第一端12、 22之間的流體耦合(包括管路36、 32)到達(dá)第一液壓缸10的第一端12，從而使第一液壓缸10的活塞桿內(nèi)縮。在本
實(shí)施例中，自轉(zhuǎn)向控制單元30流過管路38的單一液體流從而佳_得液壓缸10、 20 協(xié)調(diào)作用將車輛l轉(zhuǎn)向右。
圖2所示的實(shí)施例中，液壓系統(tǒng)2還包括第一單向閥40及第二單向閥42，分 別連接到管路32、 34。單向閥40、 42為旁通閥或旁通裝置的示例。其它可選實(shí)施 方式中可選擇其它類型的執(zhí)行類似功能的旁通閥門或旁通裝置。這些其它類型的 旁通閥可包括如滑動(dòng)密封閥、彈簧加載單向閥、溢流閥等其它可兼容的可選件。
第一單向閥40流體耦合于第一液壓缸10的一側(cè)且位于第一端12與第二端14 之間并靠近第一端12。在另一側(cè)，第一單向閥10流體耦合于管路32。第一液壓 缸10的第一端12可定義為各液壓缸端中的第一旁通端，因?yàn)槠渑鋫湟粋€(gè)旁通裝 置，即第一單向閥40。當(dāng)?shù)谝灰簤焊?0內(nèi)的壓力大于管3各32內(nèi)的壓力時(shí)，第一 單向閥40允許單向流從連接于第一液壓缸10的一側(cè)流向連接于管路32的一側(cè)。 當(dāng)?shù)谝灰簤焊?0完全內(nèi)縮時(shí)，即當(dāng)活塞16處于第二端14的沖程極限位置16b上 時(shí)，或當(dāng)?shù)谝灰簤焊?0處于外伸或內(nèi)縮的中間階4殳時(shí)，第一單向閥40兩側(cè)沒有 預(yù)期的壓力差。然而，當(dāng)經(jīng)由管-各34流入第一液壓缸10的液體流驅(qū)動(dòng)第一液壓 缸10完全外伸，以致活塞16處于第一端12的沖程極限位置上時(shí)，于是施于第一 單向閥40的液壓缸側(cè)的壓力大于施于其管路側(cè)的壓力。第一單向閥40因此構(gòu)造 成使得當(dāng)活塞16處于第一液壓缸10的第一端12沖程極限位置和存在壓力差且第 一液壓釭10內(nèi)壓力4交大時(shí)，第一單向閥40打開一個(gè)出口允許液體流自第一液壓 缸10的進(jìn)入管路32。不同的實(shí)施例中，第一單向閥40開啟所需的壓力差可從可 忽略的很小值到任何大的值之間變化。
該旁通作用打開自管路34流至管路32、 36的液體流，該液體流僅在旁通作 用下存在。如果液壓缸10、 20開始失去同步以致第二液壓缸20的活塞26已開始 滯后于第一液壓缸10的活塞16且開始偏向第一端22，因此當(dāng)活塞14已經(jīng)到達(dá)第 一液壓缸10的第一端12的沖程極限位置時(shí)，活塞26尚未到達(dá)第二液壓缸20的 第二端24的沖程極限位置，這時(shí)，第一液壓缸10的旁通作用可修正這種不同步。 在這種情況下，當(dāng)?shù)谝灰簤焊?0完全外伸使活塞16達(dá)到第一液壓缸10的第一端 12的沖程極限位置時(shí)，在沒有第一單向閥40的旁通作用時(shí)，第二液壓缸20將仍
未完全內(nèi)縮。然而，當(dāng)活塞16到達(dá)第一液壓缸10的第一端12的沖程極限位置時(shí)， 第一單向閥40允許液體流自第一液壓缸10的第二端14經(jīng)由管路32、 36旁通至 第二液壓缸20的第一端22。如圖2所示，這將進(jìn)而允許液體流通過管路34進(jìn)入 第一液壓缸10并依次通過管路32、 36進(jìn)入第二液壓缸20且移動(dòng)活塞26直至活 塞26到達(dá)第二液壓缸20的第二端24的沖程極限位置，與處于第一端12的沖程 極限位置的活塞16同步。
類似地，第二單向閥42流體耦合至第一液壓釭10的一側(cè)，位于第一端12與 第二端14之間且靠近第二端14。第二單向閥42的另一側(cè)流體耦合于導(dǎo)管34。第 一液壓缸10的第二端14可^f見為各液壓缸端的一個(gè)旁通端，因?yàn)槠渑鋫淞硪慌酝?裝置，即第二單向閥42。當(dāng)?shù)谝灰簤焊?0內(nèi)的壓力大于管3各34內(nèi)的壓力時(shí)，第 二單向閥42允許自連接于第一液壓缸10的一側(cè)至連接于導(dǎo)管34的一側(cè)的單向流 通過。當(dāng)液壓缸10完全外伸，即當(dāng)活塞16置于第一端12的沖程極限位置或液壓 缸10處于外伸與內(nèi)縮的中間狀態(tài)時(shí)，第二單向閥42兩端不存在預(yù)期的壓力差。 然而，當(dāng)經(jīng)由管5各32進(jìn)入第一液壓釭10的液體流驅(qū)動(dòng)第一液壓缸10的活塞16 完全內(nèi)縮，因而活塞16處于第二端14的沖程極P艮位置，第二單向閥42的液壓缸 一側(cè)的壓力隨之大于管路一側(cè)的壓力。第二單向閥42構(gòu)造成使得當(dāng)活塞16處于 第一液壓缸10的第二端14的沖程極限位置且第一液壓缸10內(nèi)的壓力大于管路34 內(nèi)的壓力時(shí)，第二單向閥42打開出口以使自第一液壓缸10的液體流旁通至管路 34。
該旁通作用打開自管路32流至管路34的液體流，該液體流僅在該旁通作用 下存在。如果液壓缸10、 20開始失去同步以致第二液壓缸20已開始滯后于第一 液壓缸10且開始偏向第二端14，使得當(dāng)活塞14已經(jīng)到達(dá)第一液壓缸10的第二端 14的沖程極限位置時(shí)，活塞26尚未到達(dá)第二液壓缸20的第一端22的沖程極限位 置，此時(shí)，第一液壓缸10的旁通作用可修正這種不同步。在同步前，當(dāng)?shù)谝灰簤?缸10完全內(nèi)縮使活塞16達(dá)到第一液壓缸10的第二端的沖程極限位置，在沒有第 二單向閥42的旁通作用的情況下，第二液壓缸20將仍未完全外伸，。然而，當(dāng) 活塞16到達(dá)第一液壓缸10的第二端14的沖程極限位置時(shí)，第二單向閥42允許
液體流自第一液壓缸10的第二端14經(jīng)由管路34、 38旁通至第二液壓缸20的第 二端24。這將進(jìn)而允許液體流通過管路32進(jìn)入第一液壓缸10并通過管路34、 38 進(jìn)入第二液壓缸20且進(jìn)一步壓迫活塞26直至活塞26到達(dá)第二液壓釭20的第一 端22的沖程極限位置。在這種情況下，第二單向閥42因而恢復(fù)第一液壓缸10與 第二液壓缸20的同步，與上述第一單向閥40的作用相似。
雖然圖2描述了液壓系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，其它實(shí)施例中各種元件可以其它方 式設(shè)置，例如旁通裝置可為或包括如溢流閥、滑動(dòng)密封閥，或內(nèi)置于活塞中的 單向閥而非外置單向閥；例如液壓缸為雙杠而非單桿。 一些其它實(shí)施例如圖3-6 所示，將在下文中描述。
圖3描述本發(fā)明的液壓系統(tǒng)302，其為流體系統(tǒng)的另一實(shí)施例，可應(yīng)用于四輪 轉(zhuǎn)向車輛i與其它應(yīng)用場(chǎng)合。液壓系統(tǒng)302包括第一液壓缸310、第二液壓缸320、 轉(zhuǎn)向控制單元330及泵360。盡管由于包括有活塞316而有所不同，液壓系統(tǒng)302 與圖2中的液壓系統(tǒng)2有一定的相似之處，且該液壓系統(tǒng)302構(gòu)造成使第一液壓 缸310與第二液壓缸320間保持同步。該活塞316包括允許自第一端312至第二 端314的液體流通過的第一旁通340及允許自第二端314至第一端312的液體流 通過的第二旁通342。活塞316可視為包括旁通元件340、 342的旁通裝置，第一 端312與第二端314因其各自配備的旁通裝置而可視為旁通端。
第一液壓缸310包括活塞316、第一端312及第二端314。管路332流體耦合 于第一端312，且管^各334流體耦合于第二端314。活塞桿318連接于活塞316且 密封地穿過第一端312的側(cè)壁。所示的活塞316處于第一端312的沖程極限位置。 如圖中虛線表示的316b,活塞316可處于第二端314的沖程極限位置。
類似地，第二液壓缸320包括活塞326、第一端322及第二端324。第一端312、 322與第二端322、 324因而定義出第一液壓缸310與第二液壓缸320的四個(gè)活塞 端。所示的活塞326處于第二端324的沖程極限位置，且該活塞326可交替地處 于326b處的第一端322的沖程極限位置。活塞桿328與管3各336、 338與圖2中 的元件類似放置。
第一液壓缸310與第二液壓缸320經(jīng)由第一液壓缸10的第一端312與第二液
壓缸320的第二端322相互流體耦合。管路332與管路336構(gòu)成該第一液壓缸310 與第二液壓缸320之間的流體耦合裝置。第一端312、 322為一對(duì)配對(duì)的液壓缸端， 也就是說，它們同為各自液壓缸的第一端。第二端314、 324類似地構(gòu)成一對(duì)配對(duì) 的液壓缸端。第一液壓缸310與第二液壓缸320可同樣經(jīng)由如第二對(duì)配對(duì)液壓缸 端相互流體耦合。無論任一方式，液壓缸將以其中一個(gè)內(nèi)縮另一個(gè)外伸的方式運(yùn) 作。
旁通裝置340、 342包括另一旁路的實(shí)施例。旁路340置于活塞316內(nèi)，且構(gòu) 造成使當(dāng)活塞316處于第二端314的沖程極限位置且第一液壓缸310內(nèi)相對(duì)于管 路334的壓力差能上升到至少一個(gè)臨界值時(shí)，旁通裝置340打開一個(gè)出口 ，以允 許自第一液壓缸310內(nèi)部至管路334的單向流通過。類似地，旁^各342置于活塞 316內(nèi)，使得當(dāng)活塞316處于第一端312的沖程極限位置且第一液壓缸310內(nèi)相對(duì) 于管路332的壓力差能上升到至少一個(gè)臨界值時(shí)，旁通裝置342打開一個(gè)出口以 允許自第一液壓缸310內(nèi)部至管路332的單向流通過。當(dāng)活塞316位于沖程極限 位置之間時(shí)，旁通裝置340、 342保持密封，以高效地控制響應(yīng)自管^各332、 334 流入的流體而作動(dòng)的活塞316。
旁通裝置340、 342的作用因而是打開液體流，且此液體流僅在該旁通作用下 存在，當(dāng)活塞316在第一端312的沖程極限位置時(shí)，此液體流自管路334流至332， 當(dāng)活塞316處于第二端314的沖程極限位置時(shí)，此液體流自管路332流至334。這 允許加壓液體流流至第二液壓缸320以繼續(xù)驅(qū)動(dòng)活塞326至相應(yīng)的沖程極限位置， 若其尚未到達(dá)的話。也就是說，當(dāng)活塞316到達(dá)第二端314的沖程極P艮位置時(shí)， 旁通流被允許流至第二端324，當(dāng)活塞316到達(dá)第一端312的沖程^l限位置時(shí)，旁 通流;故允許至第一端322?；钊?16，包括旁通裝置340、 342，因而恢復(fù)第一液壓 缸310與第二液壓缸320之間的同步。
盡管圖3特別示出活塞316內(nèi)的單向閥，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)，其它各種活 塞包括有旁路的機(jī)構(gòu)也可應(yīng)用。作為另一范例，活塞包括滑動(dòng)密封，其中當(dāng)?shù)谝?活塞到達(dá)對(duì)應(yīng)端的沖程極限位置時(shí)，該滑動(dòng)密封執(zhí)行打開一個(gè)出口的等效功能， 此出口允許單向流自液壓缸流至連接于對(duì)應(yīng)端的管路以繞過該活塞。
圖4示出了本發(fā)明的一個(gè)液壓系統(tǒng)402，作為又一個(gè)可應(yīng)用于四輪驅(qū)動(dòng)車輛1 或其它應(yīng)用場(chǎng)合中的流體系統(tǒng)的示范性實(shí)施例。液壓系統(tǒng)402包括第一液壓缸 410,第二液壓缸420，轉(zhuǎn)向控制單元430和泵460。液壓系統(tǒng)402與圖2和3中 的液壓系統(tǒng)2和302在某些方面相似，且構(gòu)造成用于維持液壓缸410和420的同 步及壓力平衡。第一和第二液壓缸410和420是可被本發(fā)明實(shí)施例所使用的雙桿 轉(zhuǎn)向液壓釭。
第一液壓缸410包括活塞416，第一活塞桿418，第二活塞桿419，第一端412 和第二端414。管路432流體耦合至第一端412和轉(zhuǎn)向控制單元430,管路434流 體耦合至第二端414，并連接至與第二活塞420的第二端424相連的管路438。第 一液壓桿418連接至活塞416，并密封地穿過第一端412的缸壁。第二液壓桿419 連接至活塞416上與第一液壓桿418相對(duì)的另一面，并密封地穿過第二端414相 對(duì)的缸壁。如圖所示，活塞416位于第一端412處的一個(gè)沖程極限位置。同樣如 虛線416b所示，活塞416同樣可以位于第二端414處的一個(gè)沖程極限位置。在雙 桿液壓缸中，沖程極限位置并不對(duì)應(yīng)于液壓缸-皮內(nèi)縮或伸出，更確切地說，他們 對(duì)應(yīng)于液壓缸在第一方向上內(nèi)縮并在相反的方向上伸出。
第二液壓缸420包括活塞426，第一活塞桿428，第二活塞桿429，第一端422 和第二端424。第一端412和422以及第二端414和424因此而定義為兩個(gè)液壓缸 410和420中的四個(gè)液缸端部。如圖所示，活塞426在第二端424處占據(jù)一個(gè)沖程 極限位置，或者選擇性地如虛線416b所示在第一端422處占據(jù)一個(gè)沖程極限位置。 第一液壓桿428連接至活塞426，并密封地穿過第一端422的缸壁。第二液壓桿 429連接至活塞426上與第一液壓桿428相對(duì)的另 一面，并密封地穿過第二端424 相對(duì)的缸壁。管路436連接第一端422至轉(zhuǎn)向控制單元430，且管路438，如上所 述，連接第二端424至第二端414外伸出的管路434。
通過第一液壓缸410的第二端414和第二液壓缸420的第二端424,第一液壓 缸410和第二液壓缸420相互流體連通。管路434和管路438構(gòu)成第一液壓釭410 和第二液壓缸420間的流體耦合裝置。第二端414和424是相配對(duì)的一對(duì)液缸端 部，第一端412和422同樣形成相配對(duì)的一對(duì)液缸端部。
第一單向閥440裝配有彈簧以提高打開壓力的臨界值。第一單向閥440的一 側(cè)流體耦合至第一液壓缸410，且位于第一端412和第二端414之間并臨近第一端 412，從而第一單向閥440可作為旁通端。第一單向閥440的另一側(cè)流體耦合至管 路432。當(dāng)液壓缸410和管路432間的壓力差超過裝有彈簧的第一單向閥440的打 開壓力臨界值時(shí)，第一單向閥440允許單向流自耦合至第一液壓缸410的一側(cè)流 向耦合至管路432的一側(cè)。第一單向閥440的構(gòu)造與圖2中的單向闊40有些類似， 從而當(dāng)活塞416在第一液壓缸410的第一端412處占據(jù)沖禾呈^f及限位置，且液壓缸 410內(nèi)的壓力大于管路432內(nèi)的壓力而存在壓力差時(shí)，第一單向閥440打開一個(gè)出 口以允許流體從第一液壓缸410繞過活塞416而流向管路432，從而提供同步液壓 缸410和420的類似功能。
根據(jù)另一實(shí)施例，裝配有彈簧的第二單向閥442在液壓系統(tǒng)402中的結(jié)構(gòu)與 圖2和3中液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有所不同，第二單向閥442連接至第二液壓缸420，從 而為兩個(gè)液壓缸各提供一個(gè)單向閥。第二單向閥442的一側(cè)流體耦合至第二液壓 缸420且臨近第二端424，而另 一側(cè)流體耦合至管路438。當(dāng)液壓缸420和管路438 間存在足夠的壓力差且活塞426在第二端424處占據(jù)沖程極限位置時(shí)，第二單向 閥允許單向流自第二液壓釭420流向管路438，從而在各液釭端部中，第二單向閥 442可作為第二旁通端工作。除了被設(shè)置的液壓缸與第 一單向閥440設(shè)置的液壓缸 不同，第二單向閥442的構(gòu)造類似于圖2中第二單向閥42。
因此，旁通裝置440和442共同工作的效果是在第一液壓缸410的活塞416 位于第一端412處的沖程極限位置時(shí)打開從管路434到管路432的流體路徑，在 第二液壓缸420的活塞426位于第二端處的沖程極限位置時(shí)打開從管路436到管 路438的流體路徑。旁通裝置440和442與上文所述的旁通裝置有所類似，以恢 復(fù)第 一液壓缸410與第二液壓缸420間的同步。
圖4也示出了本實(shí)施例的氣壓平衡特征的優(yōu)點(diǎn)。如果沒有氣壓平衡特征，類 似于系統(tǒng)402、兩液壓缸分別具有一個(gè)單向閥的裝置，在兩液壓缸410， 420早已 到達(dá)其極限位置時(shí)，將可能產(chǎn)生流體不斷流經(jīng)單向閥440和442的不利影響。這 種情況可能在液流從轉(zhuǎn)向控制單元430通過管路436導(dǎo)入液釭420,活塞426在第
一端412位于沖程極限位置且活塞416在第二端424位于沖程極限位置時(shí)發(fā)生， 液流持續(xù)通過單向閥442，液壓缸410和單向閥440最終進(jìn)入轉(zhuǎn)向控制單元430 的相對(duì)端口 。這可造成轉(zhuǎn)向控制單元430的兩端口間的操:作壓力變得不平衡。
然而，本發(fā)明中防止產(chǎn)生這種不平衡效果，其中單向閥440、 442為彈簧加載 單向閥，或采用其它形式，以類似的方式具有組合的開啟壓力，組合的開啟壓力 累加之后大于液壓系統(tǒng)402的工作壓力。單向閥440、 442的開啟壓力為壓力臨界 值，在該臨界值以下單向閥440、 442保持閉合。累積的開啟壓力可保證壓力平衡， 因?yàn)閱蜗蜷y440、 442串聯(lián)設(shè)置。例如，每一單向閥440、 442可包括預(yù)先選擇的 900磅/平方英寸(p.s丄)的開啟壓力，同時(shí)液壓系統(tǒng)402的工作壓力可為1200p.s丄。 因?yàn)閱蜗蜷y440、 442之一的開啟壓力顯著低于系統(tǒng)402的工作壓力，在適當(dāng)條件 下一次可打開一個(gè)單向閥，如當(dāng)對(duì)應(yīng)活塞到達(dá)液壓缸對(duì)應(yīng)端的沖程極限位置時(shí)。 然而，開啟的單向閥下游的壓力將不足以達(dá)到另一單向閥的開啟壓力。這將出現(xiàn) 單向閥442下游的到達(dá)單向閥440的液體流不足以開啟單向閥440的情況 這些 單向閥因而保證液壓系統(tǒng)402的壓力平衡。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，這種壓力平衡特 性可實(shí)施于各種實(shí)施例。
圖5描述本發(fā)明液壓系統(tǒng)的元件552,作為又一個(gè)可應(yīng)用于四輪驅(qū)動(dòng)車輛1 或其它應(yīng)用場(chǎng)合中的液體系統(tǒng)的示范性實(shí)施例。元件552與上述液壓系統(tǒng)的元件 有一定的相似之處，其包括第一液壓缸510與管路532、 534可連接于其它元件， 包括如液壓缸、管if各及轉(zhuǎn)向控制單元。元件552構(gòu)造成^f吏液壓缸510與該液壓系 統(tǒng)中連接的至少 一個(gè)另 一個(gè)液壓缸保持同步。
液壓缸510包括活塞516、活塞桿518、第一端512與第二端514。所示的活 塞516處于第一端512的沖程極限位置，其也可處于第二端514的沖程極限位置， 如圖中虛線表示的516b處。
元件552還包括第一溢流閥540和第二溢流閥542，其中第一溢流閥540流體 耦合于液壓釭510近第一端512及流體耦合至管路532,第二溢流閥542流體耦合 于液壓缸510近第二端514處及流體耦合至管路534。安全閥542、 544的運(yùn)作與 上述單向閥及其它旁通裝置在某些方面相似。每一個(gè)溢流閥542、 544構(gòu)造成使得
當(dāng)活塞516位于各自液壓缸旁通端的沖程極限位置，也就是第一端512與第二端 514，且流入溢流閥的相應(yīng)的控制管路562、 564的流體壓力超過臨界壓力，溢流 閥542、 544各自打開內(nèi)部出口、通道或管路以允許自液壓缸510分別至管路532、 534的液體流。在某些應(yīng)用場(chǎng)合中，溢流閥542、 544可提供獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。例如， 溢流閥542、 544可以變化，以優(yōu)化溢流閥542、 544兩端的用于打開內(nèi)部出口通 道的壓力差的下限，并因此優(yōu)化元件552與協(xié)同工作的液壓缸同步的靈敏度。
盡管本發(fā)明已通過某些具體的優(yōu)選實(shí)施例來描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 了解在不脫離本發(fā)明的精神與范圍的前提下可在形式與細(xì)節(jié)上作出修改。例如， 在被發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)，其它實(shí)施例可以任何排列方式對(duì)各個(gè)實(shí)施例所描述的不同 特性混合和配對(duì)。又如，用"流體"或"液壓"所描述的方面也可理解為可配置 于其它相當(dāng)?shù)募夹g(shù)中，如氣體系統(tǒng)中。再如，"包括"應(yīng)理解為專利權(quán)利要求中 的一個(gè)術(shù)語，如用于指出其包含物而非暗示排除其它附加元件。再如， 一些實(shí)施 例中兩個(gè)旁通裝置置于四個(gè)液壓缸端部中的兩個(gè)特定液壓缸端部，在其它實(shí)施例 中該旁通裝置可^f皮置于四個(gè)液壓缸端部中的任兩個(gè)液壓缸端部、三個(gè)液壓缸端部 或四個(gè)液壓釭端部。在此描述的兩個(gè)液壓缸之外的附加液壓缸可出現(xiàn)在其它實(shí)施 例中，潛在包括用于附加液壓缸的液壓缸端部的附加旁通裝置。本發(fā)明的權(quán)利要 求的范圍應(yīng)包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)說明書及附圖中的明示或暗含的其它實(shí)施 例。
權(quán)利要求
1.一種流體系統(tǒng)(例如，2、302、402、502)，包括第一和第二流體缸(例如，10、20、310、320、410、420、510)，每個(gè)流體缸包括活塞(例如，16、26、316、326、416、426、516)以及與對(duì)應(yīng)活塞的沖程極限位置相對(duì)應(yīng)的第一端部(例如，12、22、312、322、412、422、512)及第二端部(例如，14、24、314、324、414、424、514)，從而在這些第一及第二流體缸中形成四個(gè)流體缸端部，其中該第一及第二流體缸利用第一對(duì)配對(duì)的流體缸端部相互流體耦合，該第一對(duì)配對(duì)的流體缸端部是選自這些第一端部或第二端部；第一旁路(例如，40、342、440、540)，該第一旁路構(gòu)造成使得當(dāng)一個(gè)沖程極限位置在一個(gè)第一旁路端部且被對(duì)應(yīng)的活塞占據(jù)時(shí)，該第一旁路打開一個(gè)出口，以允許流體從包含有該第一旁路端部的流體缸被旁通至與該第一旁路端部耦合的管路(例如，32、332、432、532)，其中該第一旁路端部是上述四個(gè)流體缸端部中的一個(gè)；以及第二旁路(例如，42、340、442、542)，該第二旁路構(gòu)造成使得當(dāng)一個(gè)沖程極限位置在一個(gè)第二旁路端部且被對(duì)應(yīng)的活塞占據(jù)時(shí)，該第二旁路打開一個(gè)出口，以允許流體從包含有該第二旁路端部的流體缸被旁通至與該第二旁路端部耦合的管路(例如，34、334、438、534)，其中該第二旁路端部是上述四個(gè)流體缸端部中的一個(gè)。
2. 如權(quán)利要求1所述的流體系統(tǒng)，其中該第一旁路端部是該第一流體缸(例 如，10、 310、 410、 510)的第一端部(例如，12、 312、 412、 512),該第二旁 路端部是該第一流體缸的第二端部(例如，14、 314、 414、 514)。
3. 如權(quán)利要求l所述的流體系統(tǒng)，其中該第一旁路端部是該第一流體缸(例 如，10、 310、 410)的第一端部(例如，12、 312、 412),該第二旁路端部是該 第二流體缸(例如，20、 320、 420)的第二端部(例如，24、 324、 424)。
4. 如權(quán)利要求l所述的流體系統(tǒng)，其中該流體系統(tǒng)進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)向控制單元 (例如，30、 330、 430),該轉(zhuǎn)向控制單元與該第一及第二流體缸流體耦合。
5. 如權(quán)利要求4所述的流體系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)向控制單元利用第二對(duì)配對(duì)的流 體缸端部流體耦合至該第 一和第二流體缸，該第二對(duì)配對(duì)的流體缸端部是由該第 一端部或第二端部中的沒有包含在該第一對(duì)配對(duì)的流體缸端部?jī)?nèi)的端部構(gòu)成。
6. 如4又利要求5所述的流體系統(tǒng)，其中該第一對(duì)配對(duì)的流體缸端部由該第一 及第二流體缸的這些第一端部構(gòu)成，該轉(zhuǎn)向控制單元與這些第一及第二流體缸的 這些第二端部流體耦合。
7. 如權(quán)利要求5所述的流體系統(tǒng)，其中該第一對(duì)配對(duì)的流體缸端部由該第一 及第二流體缸的這些第二端部構(gòu)成，該轉(zhuǎn)向控制單元與這些第一及第二流體缸的 這些第 一端部流體耦合。
8. 如權(quán)利要求1所述的流體系統(tǒng)，其中這些第一旁路和第二旁路至少其中之 一包括單向閥(例如，40、 42、 340、 342、 440、 442)。
9. 如權(quán)利要求1所述的流體系統(tǒng)，其中該對(duì)應(yīng)活塞包括這些第一及第二旁路 至少其中之一 (例如，340、 342)。
10. 如權(quán)利要求1所述的流體系統(tǒng)，其中這些第一旁路及第二旁路至少其中 之一包括溢流閥(例如，540、 542)。
11. 如權(quán)利要求1所述的流體系統(tǒng)，其中這些第一及第二旁路端部(例如， 340、 342)都包括于該第一流體缸中，這些第一及第二旁^各(例如，340、 342) 都包括于該第一流體缸的該對(duì)應(yīng)活塞中，且這些第一及第二旁路按如下方式構(gòu)造， 當(dāng)相應(yīng)的活塞在該第一旁路端部占據(jù)一個(gè)沖程極限位置時(shí)，允許流體經(jīng)由該對(duì)應(yīng) 活塞流向與該第一旁路端部耦合的管路，當(dāng)相應(yīng)的活塞在該第二旁路端部占據(jù)一 個(gè)沖程極限位置時(shí)，允許流體經(jīng)由該對(duì)應(yīng)活塞流向與該第二旁if各端部耦合的管路。
12. 如權(quán)利要求1所述的流體系統(tǒng)，其中該第一流體缸控制輪式車輛(例如， 1 )的一對(duì)前輪(例如，3 )的轉(zhuǎn)向，該第二流體缸控制該輪式車輛的一對(duì)后輪(例 如，2)的轉(zhuǎn)向。
13. 如權(quán)利要求1所述的流體系統(tǒng)，其中這些第一及第二旁路各具有一個(gè)預(yù) 定的開啟壓力，這些第一及第二旁路的預(yù)定開啟壓力的總和高于該流體系統(tǒng)的操 作壓力。
14. 一種流體系統(tǒng)(例如，2、 302、 502),包括 第一流體缸(例如，10、 310、 510),該第一流體缸包括第一活塞(例如， 16、 316、 516)，以及與該第一活塞的沖程極限位置相對(duì)應(yīng)的第一端部(例如， 12、 312、 512)及第二端部(例如，14、 314、 514);第二流體缸(例如，20, 320)，該第二流體缸包括第一端部(例如，22、 322) 和第二端部(例如，24、 324)，其中這些第一及第二流體缸通過其第一端部相互 流體耦合；第一旁路裝置(例如，40、 342、 540),該第一旁路裝置構(gòu)造成使得當(dāng)該第 一活塞占據(jù)與該第一流體缸的第一端部對(duì)應(yīng)的沖程極限位置時(shí)，該第一旁路裝置 打開一個(gè)出口 ，以讓從該第一流體缸流出的單向流繞開該第一活塞而旁通至與該 第一流體缸的第一端部耦合的管路(例如，32、 332、 532);以及第二旁路裝置(例如，40、 342、 540)，該第二旁路裝置構(gòu)造成使得當(dāng)該第 一活塞占據(jù)與該第一流體缸的第二端部對(duì)應(yīng)的沖程極限位置時(shí)，該第二旁路裝置 打開一個(gè)出口 ，以讓從該第一流體缸流出的單向流繞開該第一活塞而旁通至與該 第一流體缸的第二端部耦合的管路(例如，34、 334、 534)。
15. 如權(quán)利要求14所述的流體系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)向控制單元(例如，30、 330),該轉(zhuǎn)向控制單元通過這些第一及第二流體缸的第二端部與這些第一及第二 流體釭流體耦合。
16. 如權(quán)利要求14所述的流體系統(tǒng)，其中第一旁路裝置和第二旁路裝置其 中至少一個(gè)包括單向閥(例如，40、 42、 340、 342)。
17. 如權(quán)利要求14所述的流體系統(tǒng)，其中這些第一及第二旁路裝置至少其中 之一包括溢流閥(例如，540、 542)。
18. 如權(quán)利要求14所述的流體系統(tǒng)，其中該第一活塞包括這些第一及第二旁 路裝置至少其中之一。
19. 如權(quán)利要求14所述的流體系統(tǒng)，其中這些第一及第二流體缸其中之一控 制輪式車輛(例如，1)的前輪(例如，3)的轉(zhuǎn)向，這些第一及第二流體缸其中 另一控制該輪式車輛的后輪(例如，2)的轉(zhuǎn)向。
20. —種車輛(例如，1),包括第一和第二對(duì)輪(例如，2、 3);第一及第二流體釭(例如，10、 20、 310、 320、 410、 420、 510)，每個(gè)流體 缸包括活塞(例如，16、 26、 316、 326、 416、 426、 516)以及與對(duì)應(yīng)活塞的沖程 極限位置相對(duì)應(yīng)的第一端部(例如，12、 22、 312、 322、 412、 422、 512)及第二 端部(例如，14、 24、 314、 324、 414、 424、 514)，從而在這些第一及第二流體 缸中形成四個(gè)流體缸端部，其中該第 一及第二流體釭利用第 一對(duì)配對(duì)的流體缸端 部相互流體耦合，該第一對(duì)配對(duì)的流體缸端部是選自這些第一端部或第二端部， 該第一流體缸控制該第一對(duì)輪的轉(zhuǎn)向，該第二流體缸控制該第二對(duì)輪的轉(zhuǎn)向；轉(zhuǎn)向控制單元(例如，30、 330、 430)，該轉(zhuǎn)向控制單元流體耦合于第一流 體缸和第二流體缸，從而使該第一對(duì)以及第二對(duì)輪能夠轉(zhuǎn)向；第一旁路裝置(例如，40、 342、 440、 540)，該第一旁路裝置構(gòu)造成使得當(dāng) 一個(gè)沖程極限位置在一個(gè)第一旁路端部且被對(duì)應(yīng)的活塞占據(jù)時(shí)，該第一旁路裝置 打開一個(gè)出口 ，以讓從包含有該第一旁路端部的流體缸流出的流體旁通至與該第 一旁路端部耦合的管路(例如，32、 332、 432、 532),其中該第一旁路端部是上 述四個(gè)流體缸端部中的一個(gè)；以及第二旁路裝置(例如，42、 340、 442、 542),該第二旁路裝置構(gòu)造成使得當(dāng) 一個(gè)沖程極限位置在一個(gè)第二旁路端部且被對(duì)應(yīng)的活塞占據(jù)時(shí)，該第二旁路裝置 打開一個(gè)出口 ，以讓從包含有該第二旁路端部的流體缸流出的流體旁通至與該第 二旁路端部耦合的管路(例如，34、 334、 438、 534)，其中該第二旁路端部是上 述四個(gè)流體釭端部中的一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種流體系統(tǒng)(例如，2、302、402、502)，其包括第一和第二流體缸(例如，10、20、310、320、410、420、510)，每個(gè)流體缸包括活塞(例如，16、26、316、326、416、426、516)以及與對(duì)應(yīng)活塞的沖程極限位置相對(duì)應(yīng)的第一端部(例如，12、22、312、322、412、422、512)及第二端部(例如，14、24、314、324、414、424、514)。從而在這些第一及第二流體缸中形成四個(gè)流體缸端部。其中該第一及第二流體缸利用第一對(duì)配對(duì)的流體缸端部相互流體耦合，該第一對(duì)配對(duì)的流體缸端部是選自這些第一端部或第二端部。該系統(tǒng)包括第一旁路和第二旁路(例如，40、42、342、340、440、442、540、542)。該旁路每一構(gòu)造成使得當(dāng)一個(gè)沖程極限位置在對(duì)應(yīng)的旁路端部且被對(duì)應(yīng)的活塞占據(jù)時(shí)，該旁路打開一個(gè)出口，以允許流體從包含有該旁路端部的流體缸被旁通至與該旁路端部耦合的管路(例如，32、34、332、334、432、438、532、534)，其中該旁路端部是上述四個(gè)流體缸端部中的一個(gè)。這允許上述兩個(gè)流體缸這自動(dòng)修正喪失同步的趨勢(shì)，并允許該系統(tǒng)平衡兩流體缸的壓力。
文檔編號(hào)F15B11/22GK101171429SQ200680015033
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月23日
發(fā)明者丹尼爾·J·克里格 申請(qǐng)人:克拉克設(shè)備公司