能量回收泵、公路车辆及工程机械

1.一种能量回收泵，其特征在于，包括：控制油路、泵马达(2)、设置在所述控制油路上的比例阀(6)以及用于控制所述泵马达(2)的斜盘摆角的变量缸(3)，所述控制油路能够向所述变量缸(3)供油来改变所述泵马达(2)的斜盘摆角，以实现所述泵马达(2)在泵工况和马达工况之间切换；
所述控制油路向所述变量缸(3)的无杆腔供油，所述变量缸(3)的活塞杆用于控制所述泵马达(2)的斜盘摆角，所述活塞杆设有斜盘摆角反馈件(8)，所述斜盘摆角反馈件(8)和所述比例阀(6)之间设有斜盘摆角反馈弹簧(7)；
在所述泵工况下，所述斜盘摆角反馈弹簧(7)处于预压紧状态，以使所述比例阀(6)处于全开状态；
在所述马达工况且所述泵马达(2)处于最大排量状态下，所述斜盘摆角反馈弹簧(7)处于自由状态。
2.根据权利要求1所述的能量回收泵，其特征在于，所述泵马达(2)为斜盘式轴向柱塞变量泵。
3.根据权利要求1所述的能量回收泵，其特征在于，所述变量缸(3)具有马达排量最大行程位置(A)、零排量行程位置(D)以及泵排量最大行程位置(C)；
在所述泵工况下，所述变量缸(3)的活塞的行程位置处于所述零排量行程位置(D)和所述泵排量最大行程位置(C)之间；
在所述马达工况下，所述变量缸(3)的活塞的行程位置处于所述零排量行程位置(D)和所述马达排量最大行程位置(A)之间。
4.根据权利要求1所述的能量回收泵，其特征在于，
在所述泵工况下，所述比例阀(6)处于全开状态；
在所述马达工况下，所述比例阀(6)能够改变所述控制油路对所述变量缸(3)的供油量来实现所述泵马达(2)的马达排量可调。
5.根据权利要求1所述的能量回收泵，其特征在于，所述比例阀(6)为电磁比例阀，所述电磁比例阀在失电时处于全开状态。
6.根据权利要求1所述的能量回收泵，其特征在于，还包括复位装置(1)，在所述复位装置(1)的独立作用下，所述泵马达(2)处于泵最大排量位置。
7.根据权利要求1所述的能量回收泵，其特征在于，还包括设置在所述控制油路上的负载敏感流量控制阀(5)和压力切断阀(4)，所述负载敏感流量控制阀(5)的负载反馈端与负载反馈口(X)相通，所述控制油路的控制油液由所述泵马达(2)的工作油路提供。
8.根据权利要求1所述的能量回收泵，其特征在于，还包括梭阀(9)和恒压油源进油口(G)，所述梭阀(9)的第一进油口与所述泵马达(2)的工作油路相通，所述梭阀(9)的第二进油口与所述恒压油源进油口(G)相通，所述控制油路与所述梭阀(9)的出油口相通。
9.一种公路车辆，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的能量回收泵。
10.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的能量回收泵。

能量回收泵、公路车辆及工程机械\n技术领域\n[0001] 本发明涉及旋转机械技术领域，尤其涉及一种能量回收泵、公路车辆及工程机械。\n背景技术\n[0002] 工程机械由于应用广、数量多，所消耗的能源、排放的污染物对环境产生了严重影响，对其实现高效、节能已经成为国内外工程机械新产品研发的目标之一。在目前的液压元件中，现有的变量泵只能实现泵功能，只能控制斜盘在0～-a°摆角范围内变化，不能实现马达功能，不能实现能量回收及利用功能。\n[0003] 基于能量回收技术的节能研究需要一款特殊功能的柱塞泵，其在高压油口和主轴旋向不变的情况下，既能作为泵使用输出液压能，又能作为马达使用将蓄能器液压能转化为机械能再利用。\n发明内容\n[0004] 为克服以上技术缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种能量回收泵，能够既能作为泵使用，又能作为马达使用。\n[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种能量回收泵，其包括：控制油路、泵马达以及用于控制泵马达的斜盘摆角的变量缸，控制油路能够向变量缸供油来改变泵马达的斜盘摆角，以实现泵马达在泵工况和马达工况之间切换。\n[0006] 优选地，泵马达为斜盘式轴向柱塞变量泵。\n[0007] 进一步地，变量缸具有马达排量最大行程位置、零排量行程位置以及泵排量最大行程位置；\n[0008] 在泵工况下，变量缸的活塞的行程位置处于零排量行程位置和泵排量最大行程位置之间；\n[0009] 在马达工况下，变量缸的活塞的行程位置处于零排量行程位置和马达排量最大行程位置之间。\n[0010] 进一步地，还包括设置在控制油路上的比例阀；\n[0011] 在泵工况下，比例阀处于全开状态；\n[0012] 在马达工况下，比例阀能够改变控制油路对变量缸的供油量来实现泵马达的马达排量可调。\n[0013] 进一步地，比例阀为电磁比例阀，电磁比例阀在失电时处于全开状态。\n[0014] 进一步地，控制油路向变量缸的无杆腔供油，变量缸的活塞杆用于控制泵马达的斜盘摆角，活塞杆设有斜盘摆角反馈件，斜盘摆角反馈件和比例阀之间设有斜盘摆角反馈弹簧；\n[0015] 在泵工况下，斜盘摆角反馈弹簧处于预压紧状态，以使比例阀在得电和失电下均处于全开状态；\n[0016] 在马达工况且泵马达处于最大排量状态下，斜盘摆角反馈弹簧处于自由状态。\n[0017] 进一步地，还包括复位装置，在复位装置的独立作用下，泵马达处于泵最大排量位置。\n[0018] 进一步地，还包括设置在控制油路上的负载敏感流量控制阀和压力切断阀，负载敏感流量控制阀的负载反馈端端与负载反馈口相通，控制油路的控制油液由泵马达的工作油路提供。\n[0019] 进一步地，还包括梭阀和恒压油源进油口，梭阀的第一进油口与泵马达的工作油路相通，梭阀的第二进油口与恒压油源进油口相通，控制油路与梭阀的出油口相通。\n[0020] 本发明还提供了一种公路车辆，其包括上述的能量回收泵。\n[0021] 本发明还提供了一种工程机械，其包括上述的能量回收泵。\n[0022] 由此，基于上述技术方案，本发明能量回收泵通过选用泵马达并设置用于控制泵马达的斜盘摆角的变量缸，控制油路能够向变量缸供油以改变泵马达的斜盘摆角来实现泵马达在泵工况和马达工况之间自由切换，使得能量回收泵既能作为泵使用输出液压能，又能作为马达使用将输入的液压能转化为机械能再利用，而且控制方便快捷，成本较低，具有较高的可实施性。本发明公路车辆和工程机械也相应地具有上述有益技术效果。\n附图说明\n[0023] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明仅用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：\n[0024] 图1为本发明能量回收泵实施例的结构原理示意图。\n具体实施方式\n[0025] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。\n[0026] 本发明的具体实施方式是为了便于对本发明的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的说明并不构成对本发明的限定。此外，下面的本发明的实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。\n[0027] 在本发明能量回收泵一个示意性的实施例中，如图1所示，能量回收泵包括：控制油路、泵马达2以及用于控制泵马达2的斜盘摆角的变量缸3，控制油路能够向变量缸3供油来改变泵马达2的斜盘摆角，以实现泵马达2在泵工况和马达工况之间切换。\n[0028] 在该示意性的实施例中，通过选用泵马达2并设置用于控制泵马达的斜盘摆角的变量缸3，泵马达是一种既能实现泵功能，又能实现马达功能的特殊液压元件，控制油路能够向变量缸3供油以改变泵马达2的斜盘摆角来实现泵马达2在泵工况和马达工况之间自由切换，使得能量回收泵既能作为泵使用输出液压能，又能作为马达使用将输入的液压能转化为机械能再利用，而且控制方便快捷，成本较低，具有较高的可实施性。其中，泵马达2优选地为斜盘式轴向柱塞变量泵，通过改变斜盘式轴向柱塞变量泵的斜盘摆角即可方便地实现泵马达2在泵工况和马达工况之间的自由切换，例如，当斜盘摆角在0°～-a°范围内摆动，泵马达2处于泵工况；当斜盘摆角在0°～a°范围内摆动，泵马达2处于马达工况。其中-a°和a°分别为斜盘摆角的最大负摆角度和最大正摆角度。其中，能量回收泵还优选地包括复位装置1，在复位装置1的独立作用下，泵马达2处于泵最大排量位置，这样设置能够保证泵马达2在初始状态下位于泵最大排量位置。复位装置1可以是如图1所示地由一个独立的油缸组成，在该油缸内的无杆腔内设置有推动活塞的复位弹簧；也可以是由设置在变量缸3内的复位弹簧组成，当然还可以是其他结构形式，在此不再一一列举。\n[0029] 在本发明能量回收泵一个具体或优选的实施例中，如图1所示，变量缸3具有马达排量最大行程位置A、零排量行程位置D以及泵排量最大行程位置C；在泵工况下，变量缸3的活塞的行程位置处于零排量行程位置D和泵排量最大行程位置C之间；在马达工况下，变量缸3的活塞的行程位置处于零排量行程位置D和马达排量最大行程位置A之间。设置马达排量最大行程位置A、零排量行程位置D以及泵排量最大行程位置C能够便于对应地调整斜盘摆角的位置，在该具体的实施例中，活塞从泵排量最大行程位置C至零排量行程位置D的移动对应于斜盘摆角在-a°～0°的摆动，活塞从零排量行程位置D至马达排量最大行程位置A之间的移动对应于斜盘摆角在0°～a°的摆动。\n[0030] 为了在马达工况下实现马达排量可调，在一个优选的实施例中，如图1所示，能量回收泵还包括设置在控制油路上的比例阀6；在泵工况下，比例阀6处于全开状态；在马达工况下，比例阀6能够改变控制油路对变量缸3的供油量来实现泵马达2的马达排量可调。其中更优选地，比例阀6为电磁比例阀，电磁比例阀在失电时处于全开状态。当电磁比例阀得电时，通过控制电流大小即可控制控制油路对变量缸3的供油量，继而改变斜盘摆角的大小来调整泵马达2的马达排量。其中，为了保证马达工况的使用安全，电磁比例阀失电时泵马达2处于马达最大排量，增加控制电流排量减小，即马达排量与控制电流成反比例。\n[0031] 对于变量缸3如何实现对泵马达3的斜盘摆角的控制，在一个具体或优选的实施例中，如图1所示，控制油路向变量缸3的无杆腔供油，变量缸3的活塞杆用于控制泵马达2的斜盘摆角，活塞杆设有斜盘摆角反馈件8，斜盘摆角反馈件8和比例阀6之间设有斜盘摆角反馈弹簧7；在泵工况下，斜盘摆角反馈弹簧7处于预压紧状态，以使比例阀6在得电和失电下均处于全开状态；在马达工况且泵马达2处于最大排量状态下，斜盘摆角反馈弹簧7处于自由状态。这样能够保证斜盘摆角反馈弹簧7在泵工况或马达工况下都不允许放松至脱离弹簧座及电比例阀芯，泵工况下斜盘摆角反馈弹簧7处于预压紧状态，马达工况最大排量时斜盘摆角反馈弹簧7处于自由状态。在马达工况下，增加控制电流时斜盘摆角反馈弹簧7由自由状态向预压紧状态变化，完成泵马达2从最大排量向最小排量的控制，则在泵工况下任意排量的斜盘摆角反馈弹簧7的预压紧力将超过电磁铁的最大推力，故在泵工况下比例阀6意外得电也无法换向，即比例阀6始终处于全开状态，避免了对泵流量控制的影响。本发明通过电磁控制实现泵工况和马达工况的功能转变，互不干扰。\n[0032] 对于如何实现在泵工况下对泵马达的负载敏感压差控制，在一个改进的实施例中，如图1所示，能量回收泵还包括设置在控制油路上的负载敏感流量控制阀5和压力切断阀4，负载敏感流量控制阀5的负载反馈端端与负载反馈口X相通，控制油路的控制油液由泵马达2的工作油路提供，亦即泵马达2的工作油口B与控制油路相通。如图1所示，泵马达2出口的压力油经过比例阀6到达负载敏感流量控制阀5和压力切断阀4，通过负载敏感流量控制阀5比较泵出口压力与负载反馈口X之间的反馈压力差值调节斜盘角度在0～-a°范围内摆动，以满足系统流量需求；当泵出口压力达到压力切断阀4设定压力时，压力切断阀4换向至左位，调节泵马达2处于泵的最小排量位置，不再输出流量，保证泵马达2不超载。其中，负载敏感流量控制阀5和压力切断阀4的控制端均与控制油路相通，负载敏感流量控制阀5和压力切断阀4的进油口也均与控制油路相通，负载敏感流量控制阀5的负载反馈端和压力切断阀4的出油端均与能量回收泵的卸油口L相通，且在其泄油油路上设有阻尼以保证泄油稳压。\n[0033] 为保证在工作油口B压力较低的情况下也能实现变量控制，能量回收泵还可以优选地包括梭阀9和恒压油源进油口G，梭阀9的第一进油口与泵马达2的工作油路相通，梭阀9的第二进油口与恒压油源进油口G相通，控制油路与梭阀9的出油口相通。恒定压力油源从G口引入用于马达工况的变量控制，保证泵马达2工作的稳定可靠性。\n[0034] 下面以图1所示的实施例来说明能量回收泵的工作过程如下：\n[0035] 初始状态为泵的最大排量位置，当比例阀6失电、泵马达2无输入转速时，变量缸3内腔的油液依次通过压力切断阀4、负载敏感流量控制阀5与泄油口L连通泄压，泵马达2通过复位装置1推动斜盘处于泵的最大排量位置-a°。\n[0036] 能量回收泵的默认工况为泵工况，当比例阀6失电、泵马达2输入转速时，泵马达2从油口S抽油，泵马达2出口的压力油经过比例阀6到达负载敏感流量控制阀5和压力切断阀\n4，通过负载敏感流量控制阀5比较泵出口压力与负载反馈口X反馈压力差值调节斜盘角度在0～-a°范围内摆动，以满足系统流量需求；当泵出口压力达到压力切断阀4设定压力时，压力切断阀4换向至左位，调节油泵处于最小排量位置，不再输出流量，保证油泵不超载。\n[0037] 能量回收泵的切换工况为马达工况，当负载反馈口X反馈油路泄压后，从工作油口B通入的高压油经过比例阀6作用于负载敏感流量控制阀5并使其换向至左位，因此经过比例阀6的B口高压油依次经过负载敏感流量控制阀5、压力切断阀4与变量缸3的内腔连通并施压，斜盘将从负的最大摆角-a°摆至正的最大摆角a°，此时能量回收泵从泵工况切换至马达工况最大排量状态，可将液压能转化为机械能。当比例阀6得电并改变控制电流，配合斜盘摆角反馈弹簧7、斜盘摆角反馈件8即可实现斜盘摆角在正摆角0～a°范围内进行精确控制，以实现马达排量调节。通过泵马达2的斜盘在正摆角范围内的位置反馈，实现了马达工况的排量比例控制。\n[0038] 本发明能量回收泵尤其应用于公路行驶类车辆或工程机械产品的制动能量回收液压系统或其他势能(或惯性能)能量回收系统。\n[0039] 本发明还提供了一种公路车辆，其包括上述的能量回收泵。由于本发明能量回收泵既能作为泵使用，又能作为马达使用，相应地，本发明公路车辆也具有上述的有益技术效果，在此不再赘述。\n[0040] 本发明还提供了一种工程机械，其包括上述的能量回收泵。由于本发明能量回收泵既能作为泵使用，又能作为马达使用，相应地，本发明工程机械也具有上述的有益技术效果，在此也不再赘述。\n[0041] 以上结合的实施例对于本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。例如，本发明方案将泵马达2的比例阀6放在泵的负载敏感流量控制阀5和压力切断阀4的前面进行串联布置，比例阀6放置在负载敏感流量控制阀5和压力切断阀4的后面或中间进行串联布置具有同样的效果。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质精神的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、等效替换和变型仍落入在本发明的保护范围之内。