具有管状阀的可逆式液压压力转换器的制造方法
【专利说明】具有管状阀的可逆式液压压力转换器
[0001] 本发明的主题是一种采用管状阀的可逆式液压压力转换器。
[0002] 存在用于放大和/或减小液压回路的压力的各种技术解决方案。应注意的是，与放 大或减小可以接受非连续流动的液压流的压力相比，放大或减小必须为连续的液压流的压 力在技术上更加困难。
[0003] 大多数压力放大器或减小器所依赖的主要原理在于刚性连接到接收活塞的发送 活塞，所述两个活塞在相同的冲程上移动并且具有不同的截面。在这种情况下，每个活塞与 气缸和头部协作，而同时发送活塞与独立于接收活塞液压回路的液压回路连通。为了增加 压力，发送活塞必须比接收活塞具有更大的截面，而为了减小所述压力，发送活塞必须比接 收活塞具有更小的截面。根据这个原理，液压回路在较低压力下的平均流动速率大于液压 回路在较高压力下的平均流动速率。
[0004] 采用如刚才所述的活塞的压力放大器或减小器的优势是它们的简便性、它们的紧 凑性、它们的低单位成本以及它们的高效率，条件是所述活塞与其协作的气缸进行良好的 密封。另一方面，它们的主要缺点是它们的脉冲式操作以及在较小程度上如下事实:它们无 法恢复液压流体的所有压缩能量，特别是在发送活塞侧上。
[0005] 另一压力放大器或减小器在于具有不同立方容积的第一发送旋转正排量液压栗 和第二接收旋转正排量液压栗，所述栗安装在同一轴杆上或通过任何类型的变速器而至少 同步旋转。根据所述其他配置，采用活塞的压力放大器或减小器的活塞被所述栗取代，所述 栗可以是本领域技术人员所知悉的任何类型。
[0006] 采用旋转正排量液压栗的压力放大器或减小器的优点本质上在于液压流体在高 压侧和在低压侧两者上的流动的改善连续性。另一个优点在于更容易并入有在发送栗与接 收栗之间限定不同旋转比率的变速器的可能性。这个后一种解决方案的替代方案在于使所 述两个栗中的至少一个具备可变立方容积。
[0007] 采用旋转正排量液压栗的压力放大器或减小器的问题在于它们的成本、它们的复 杂性、它们的总尺寸以及它们的效率，这个效率通常低于采用活塞的压力放大器或减小器 的效率。
[0008] 应注意的是，采用意在产生几乎连续流动的对置活塞的众多压力放大器或减小器 已经被授予专利。例如，应注意的是公开专利FR2889265,其提供一种称为"差动活塞"的低 压活塞，所述低压活塞界定两个低压腔室并且致动置于所述低压活塞的相应相反侧上的两 个高压活塞，而分配器包括由机械器件致动的切换滑动阀，所述机械器件由低压活塞致动， 这里所述器件是在行程的末端推进低压活塞的驱动指状件。
[0009] 根据这种配置，每个高压活塞与其气缸并且与其协作的阀一起构成高压栗，后者 所包括的高压活塞通过低压活塞以交替纵向平移方式进行移动，所述高压活塞的面部是交 替地并且具有暴露给低压液压压力的反相位。显然，低压活塞构成低压级，而高压活塞一起 产生高压级。
[0010]在阅读专利FR 2889265过程中还显然的是，只有压力放大是可能的，所述装置不 提供减压。事实上，根据所述专利FR 2889265,高压级只可以是接收者而不可以是驱动者， 因为它事实上构成了栗。
[0011]应注意的是公开专利FR 2575792,其描述一种以类似方式发挥作用的液压压力放 大器，除了低压活塞在其面部中的每一个上具有两个不同截面。在低压活塞移动的第一方 向上，仅较小截面面部暴露于低压液压压力，而在所述活塞移动的第二方向上，较大截面面 部产生反作用力，所述反作用力是较小截面面部产生的力的两倍，所述两个面部保持同时 暴露于低压液压压力下。所获得的结果类似于由专利FR 2889265所保护的、采用对置活塞 的压力放大器产生的结果。除了其低压活塞的特定配置之外，专利FR 2575792是区别于专 利FR 2889265的，原因在于所述活塞的移动方向的反转是由所述活塞可在其冲程的末端处 阻塞或打开从而以平移方式操纵切换滑动阀的通口引起的，再一次地是由于所述滑动阀同 时或不同时暴露于低压液压压力下的、不同有效截面的两个相反轴向面部。
[0012] 在阅读专利FR 2575792过程中显然的是，在这种情况下也是只有压力放大是可能 的，其原因类似于对专利FR 2889265所描述的装置施加相同功能限制的那些原因。
[0013] 专利US 5984026与之前的两个专利依赖于同一原理，除了如下细节：既由与低压 活塞协作的机械器件又由对所述滑动阀的一个面部或另一个面部交替施加力的液压压力 来操纵切换滑动阀，所述力因此使所述滑动阀移动。
[0014] 在这后一种情况下，也只有压力放大是可能的，其原因类似于对专利FR 2889265 和FR 2575792中所描述的装置施加相同功能限制的那些原因。
[0015] 专利EP 0234798描述同一原理的其他变型，并且采用界定两个低压腔室的低压活 塞来形成低压级，所述活塞以与之前三个专利中所描述的方式类似的方式致动置于所述低 压活塞的相应相反侧上的两个高压活塞。所述专利EP 0234798这次采用错列式低压液压流 体分配器，所述错列式低压液压流体分配器包括由与低压活塞协作的机械器件致动的初级 切换滑动阀，而所述滑动阀控制交替地施加给采用阀和阀座的次级切换滑动阀的两个轴向 面部的切换压力。
[0016] 专利EP 0234798中所描述的其他变型显著地在于由机械致动器平移驱动的切换 滑动阀，所述机械致动器的螺钉通过连接到低压活塞的电缆而旋转。
[0017] 应注意的是，专利EP 0234798的变型再一次仅涉及压力放大器的低压级。高压级 事实上仍然是采用两个对置柱塞的液压栗。因此，这些变型不是可逆的，从而无法进行压力 减小，并且如专利FR 2889265、FR 2575792和US 5984026中所述的压力放大器也不是可逆 的。
[0018] 已发现，依赖于这些原理并且显著地使超高压力能够从较低压力源产生的产品被 投入市场。例如，这适用于"Hydroprocess"公司，其提供采用双动低压活塞的压力放大器， 所述双动低压活塞致动置于所述低压活塞的相应相反侧上的两个高压活塞，所述放大器可 在(例如)喷水切割系统中使用。
[0019] 应注意的是，所描述的装置因此仅仅是压力放大器并且不是可逆的。这是因为高 压级仅充当栗，而且并未配备有切换器，而低压级仅被设计成充当驱动器，它的切换装置并 非意在使所述低压级能够充当栗。
[0020] 此外，应注意的是，高压级会艰难地容纳采用滑动阀或通口（如上文所述的各种专 利中所采用）的切换器，通常所需的超高压力意味着滑动阀或通口的水平处的任何泄漏都 会危害效率，而无论所述泄漏是在操纵以便打开或阻塞所述滑动阀或通口期间还是在所述 滑动阀或通口保持关闭时发生，其中所述滑动阀或通口本质上在超高压力下不会完全密 封。随后必须提供采用阀、针阀或球阀的致动器，因为尽管它们产生高操纵力，但是这些装 置固有地是流体密封的。
[0021] 具有可逆式压力转换器是非常有用的，所述可逆式压力转换器(例如）用于将来自 中压或低压机动液压栗的流体存储在压力蓄积器中的高压下，之后将所述流体从存储在压 力蓄积器中的高压下的所述流体返送至低压下的所述栗/马达。
[0022] 这个特定特征将显著地使得有可能生产采用液压混合动力变速器的机动车辆，所 述液压混合动力变速器设有系统，所述系统用于在较高能量容量和较小总尺寸下存储和返 送受压油，同时确保存储所述油的高压与所使用的液压栗/马达发挥作用的低压之间的兼 容性，或再一次通过在其于低压下存储和返送所述受压油时避免使所述栗/马达在高压下 发挥作用。
[0023]因此，根据这个原理，低压栗/马达可耦接到提供每单位容积的高能量密度并且 (如从所述栗/马达所见)表现得像低压蓄积器一样的超高压力蓄积器上。这个原理还将解 决关联到机动车车载能量存储装置的总尺寸的关键问题，所述机动车配备有混合动力变速 器，正如PSA Pe ugeot-C i υο?η开发的原型空气混合动力车辆上所使用的。
[0024]因此，耦接到可逆式压力转换器的超高压力蓄积器将(例如)提供用于存储和返送 能量的两个不同压力。如果将这个原理应用于混合动力变速器，那么高压会通过将所述变 速器的栗/马达直接连接到所述超高压蓄积器上来加以使用，而低压会通过将所述栗/马达 经由所述转换器连接到所述蓄积器来加以使用。
[0025]这将显著地使得有可能优化所述栗/马达的效率，所述栗/马达仅在高功率下使用 时才连接到高压并且在低功率下使用时保持连接到低压。
[0026]这个原理将有利地(例如）与申请者的2013年5月22日的专利申请第1354562号中 所描述的栗/马达组合，所述栗/马达与两千巴量级的超高压兼容。至少根据所述专利中所 描述的技术配置，至少当所述栗/马达用在不小于半立方容积下时，这种高操作压力将使所 述栗/马达能够提供优良效率。在半立方容积以下，在高压处，所述栗/马达的效率因为压缩 油所做的功的不可恢复分部中的增加分部以及相对于所传输的有用功的较高摩擦损失而 不可避免地降级。因此，在低功率处，在所述栗/马达侧上利用低压来存储和返送能量将基 于所述栗/马达来显著地提高液压混合动力变速器的总效率。
[0027]此外，此类可逆式压力转换器将在工业和家庭中发现许多潜在的应用。
[0028]因此，在于避免压力放大器的功能限制，并且显著地提高根据本发明的采用管状 阀的可逆式液压压力转换器所提供的液压混合动力变速器的效率和减少其总尺寸，这取决 于所采用的实施方案：
[0029] ?理想的可逆性，所述转换器可互换地用作压力放大器或用作压力减小器，并且 随时从压力放大器功能切换至压力减小器功能，反之亦然；
[0030] ?高效率，无论所述转换器用作压力放大器还是用作压力减小器；
[0031] ?非常简单的构造；
[0032] ?适度的单位成本；
[0033] ?良好的可控制性和规则的流动速率；
[0034] ?特别高的坚固性和耐久性；
[0035] ?与高达两千巴或以上的超高压力的兼容性。
[0036] 本发明的其他特征在说明书和直接或间接取决于主权利要求的附属权利要求中 进行描述。
[0037] 根据本发明的采用管状阀的可逆式液压压力转换器包括：
[0038] ?由中压气缸组成的中压级，所述中压气缸的两端中的每一端由中压头部关闭并 且双动中压活塞能够在所述中压气缸中以流体密封方式平移移动，所述双动中压活塞具有 面向每个