专利名称：具有过滤器旁路的流体回路的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种流体回路，更具体地涉及一种具有过滤器旁路的 液压回路。
背景技术：
各种机械，诸如公路或非公路拖运卡车、装载机、自行式平地机，以 及本领域已知的其它机械常常包括多速双向变速器，该变速器具有一个或
多个液压致动的摩擦离合器。这些离合器可以选择性地^:填充以加压流体 并接合以便产生变速器沿前进方向或反方向的预定输出比。但是，在加压 流体导向离合器之前，所述流体必须首先经过过滤以使得离合器和/或与离 合器的控制相关的阀的污垢最小化。 一种有助于使离合器和/或阀的污垢最
小化的方法是在离合器和阀的上游设置全流式过滤器(full flow filter)或 一级/二级过滤器组合。通过过滤器后，加压流体就经过阀导向离合器。
尽管上述过滤器的布置有助于使得通过离合器和控制阀的污垢量最小 化，但是随着时间的推移过滤器会阻塞。阻塞的过滤器会增加系统的背压， 这会导致系统损坏，并会导致流向液压系统的关键部件的加压流体的流率 降低。除了降低液压系统的灵敏度之外，降低的流率也会影响液压系统的 耐久性和稳定性。特别地，如果通it^目关联的冷却器的流体流量不足，系 统会过热，因此导致系统的退化。此外，如果重新导向对系统加压的相关 联泵的进口侧的流量太少，泵就会形成气蚀，可能导致泵的损坏。
2005年8月23日授权于Saim等人的美国专利No.6，932，900 ( '900 专利)描述了一种使得与阻塞过滤器相关的问题最小化的方法。所述'900 专利描述了具有过滤分级( course filtration grade)的元件的过滤器装置。所述过滤器装置设有旁路阀/旁通阀。如果过滤器元件发生完全阻塞，则该 旁路阀打开并继续确保液压流体的供应。如果该装置合适地插入到液压机 械工具或设备的上游时，此能力是非常重要的。
尽管'900专利的过滤器装置有助于通过旁路阀确保连续流体流动， 但是与其相关的优势/益处却很小。具体地，'900专利的旁路阀仅在过滤 器元件完全阻塞时才打开。因此，'卯0专利的旁路阀在过滤器仅部分阻 塞时几乎无法改善这种情况，而背压仍然具有破坏性且流率不够。此外， 当旁路阀打开时，未过滤的流体会导向^L械作业工具以及控制这些工具的 灵敏阀。所述未过滤的流体会引起比旁路阀所改善的问题更多的问题。
在此公开的液压回路旨在克服前述一个或多个问题。
发明内容
一方面，本发明涉及一种液压回路。所述液压回路可包括加压流体源 和位于所述源下游的过滤器。该液压回路也可包括位于过滤器下游的致动 部件、和位于过滤器下游的第二部件。该液压回路还可包括构造成响应于 流体的压力将加压流体从过滤器的上游导向致动部件的下游和第二部件的 上游的位置处的旁通回路，其中，所述致动部件总是在加压流体^L过滤之 后接收该力p压流体。
另一方面，本发明涉及一种操作液压回路的方法。所述方法可包括给 流体加压和对加压流体进行净化/清洁。所述方法还可包括引导净化后的流 体通过致动部件，和引导净化后的流体通过第二部件。所述方法还可包括 当对流体的净化能力减弱时引导未净化的加压流体仅通过第二部件，其中， 致动部件仅接收净化后的流体。
图l是示例性公开的机械的示意图；以及
图2是示例性公开的用于图1的机械的液压回路的示意图。
具体实施例方式
图1示出示例机械10。机械10可以是执行与例如采矿、建筑、农业、
运输的工业，或与本领域已知的任何其他工业相关的某些类型操作的固定
或可动机械。例如，机械10可以是例如非公路卡车、装载机、自行式平路 机的运土机械或任何其他运土机械。可选地，机械10可以是泵、船舶、乘 用车或任何其他合适的执行操作的机械。机械10可包括动力源12、转矩 变换器14和可操作地连接于牵引装置18的变速器16。
动力源12可构造成产生动力输出并可包括内燃发动机，例如柴油发动 机、汽油发动机、气态燃料发动机或本领域技术人员已知的任何其他发动 机。可选地，动力源12可包括其它动力源，例如炉、电贮槽、燃料电j^槽 或本领域已知的任何其他动力源。
转矩变换器14可以是构造成将变速器16联接于动力源12的液压装 置。转矩变换器14可允许动力源12在一定程度上独立于变速器16而转动。 可设想转矩变换器14可选地具体表现为非液压装置，例如机械膜片离合 器。
如图2中所示，变速器16可包括多个部件，所述多个部件相互作用以 便从动力源12向牵引装置18传递动力。特别地，变速器16可以是具有多 个流体致动离合器和控制阀的多速双向机械变速器。在一个实施例中，变 速器16包括通过三个控制阀32、 34和36连接到泵30的三个离合器22、 24和26。可设想在变速器16内可包括更多或更少的离合器和/或控制阀。 离合器22、 24和26可构造成选择性地接收来自泵30的加压流体，引 起变速器16内的齿轮系(未示出) 一些部分相接合。各个离合器22、 24、 26可分别通过歧管46和分配管线48、 50和52并行地流体连接至泵30。 每个离合器22、 24和26可包括内部致动室(未示出)，该致动室在填充 加压流体时会将活塞(未示出)移位，将该活塞移向一个或多个离合器盘 (未示出)和离合器片(未示出)一一也称为离合器组件。当该活塞"接 触到"离合器组件时，致动室充满了流体，离合器接合。接合的离合器的 组合确定了变速器16的输出速度比。泵30可从低压贮槽54抽取流体并产生加压流体流。泵30可包括，例 如，变量泵、定量泵、可变流量泵或本领域已知的任何其他加压流体源。 泵30可通过例如副轴(未示出)、皮带(未示出)、电路(未示出)或以 任何其他合适的方式可驱动地连接于动力源12。可设想泵30可选地可驱 动地连接到变速器16。泵30可专门用于仅向变压器16供应加压流体。可 设想泵30可选地既向动力源12又向变速器16供应加压流体。
控制阀32、 34和36可分别设置在分配管线48、 50和52内、离合器 22、 24和26与歧管46之间。控制阀32、 34和36可构造成调节流向离合 器22、 24和26的加压流体。具体地，每个控制阀32、 34和36可包括电 磁致动的三位阀机构(未示出)并构造成致动离合器22、 24和26中的一 个。各个三位阀机构可在第一位置、第二位置、和第三位置之间移动，其 中，在所迷第一位置允许流体流进关联的致动室，在所述第二位置阻断流 体流进致动室，在所述第三位置允许流体从致动室中流出。可设想多于一 个离合器可与单个控制阀相关联。可进一步设想每个控制阀可包括附加的 或不同的机构，例如，比例阀元件，构造成控制进入三位阀机构和相关联 离合器的致动室的流体的压力的导阀元件，或本领域已知的任何其他机构。
可在歧管46的下游设置卸压阀40 (即，止回阀)，所述卸压阀构造 成响应于歧管46内的流体的压力而选择性地使流体通过冷却器42流向贮 槽54。作为示例，卸压阀40可包括阀元件，该阀元件被弹簧偏压向流动 阻断位置并可响应于歧管46内的流体的压力而朝向流动通过位置移动。当 歧管46内的压力超出预定的阈值时，作用在阀元件上的流体压力产生的力 可克月良弹簧力从而允许阀元件移动到流动通过位置。以这样的方式，卸压 阀40可有助于维持歧管46内的预定压力，同时使得流体单向流动。卸压 阀40也可限制/阻止离开旁路管线58的加压流体流进入歧管46。
J8i槽54可包括构造成容纳有一定量流体的罐。所述流体可包括，例如， 发动机润滑油、变速器润滑油、分离液压油或本领域已知的任何其他流体。 动力源12和变速器16中的一个或者二者可从贮槽54中抽取流体并使流体 返回贮槽54。也可设想动力源12和变速器16可连接于分离的储液器。旁路阀56可设置在过滤器62的上游，并构造成选择性地使流体通过 旁路管线58和孔口 60直到卸压阀40的下游、冷却器42的上游的一点处。 作为示例，旁路阀56可包括阀元件，该阀元件被弹簧偏压向流动阻断位置 并可响应于过滤器62上游的流体压力而朝向流动通过位置移动。当跨越过 滤器62的压力差超过预定的阈值时，作用在阀元件上的流体压力产生的力 可克服弹簧力从而允许阀元件移动到流动通过位置。通过这种方式，旁路 阀56可有助于维持跨越过滤器62的预定压力差，同时使得流体单向流动。 也可设想旁路阀56和过滤器62设置在一起。
孔口 60可构造成限制流体经过旁路管线58的流动，并有助于维持流 体通过过滤器62的流动。冷却器42可以是构造成冷却加压流体的热交换 装置，并可有助于维持变速器16内流体回路的预定温度。冷却器42可不 具有可动部分，并且与控制阀22、 24和26相比对污染物更加不敏感。加 压流体可通过冷却器42并可返回贮槽54。此外，加压流体可通过控制阀 32、 34和36,并可以返回贮槽54。
工业适用性
公开的流体回路可应用于其中需要部分过滤器旁路的任何机械。特别 地，公开的流体回路可用于灵敏致动部件的连续运行。此外，公开的流体 回路可用于油通过冷却器的连续流动。此连续流动可用于流体回路温度的 连续调节。另外，公开的流体回路可使足够的油改变方向流到使流体回路 加压的相关联泵的进口侧。此连续流动也可防止对该相关联泵的损害。下 面将描述变速器16内流体回路的操作。
参考图2，当变速器16在工作中时，泵30可对从贮槽54中抽取的流 体加压以便为变速器齿轮的接合做准备。当变速器16处于空挡情况时，由 泵30加压的所有流体可从贮槽54通过歧管46导向卸压阀40。当卸压阀 40处于关闭位置时，歧管46内的压力会增大， 一直达到由卸压阀40内的 弹簧设定的最小压力阈值为止。 一旦达到该最小压力阈值，歧管46内的流 体可迫使卸压阀40打开，并可允许加压流体流过冷却器42并返回贮槽54。当机械操作员选择了特定的齿轮比时，与歧管46流体连通的控制阀 32、 34和36中的一个或多个的预定组合可致动以便允许歧管46内的加压 流体进入关联的致动室，从而使离合器22、 24和26中的一个或多个相接 合。在填充离合器22、 24和26的期间，歧管46内的压力可下降到低于卸 压阀40的压力阈值，使得卸压阀40关闭并阻止流体返回贮槽54。 一旦完 成填充，歧管46内的压力可再次升高到卸压阀40的压力阈值，迫使卸压 阀40打开并使加压流体返回贮槽54。通过这种方式，卸压阀40可有助于 维持供应到离合器22、 24和26的流体的预定压力水平。
当通过泵30加压的流体流过过滤器62时，过滤器62可能充满碎屑并 开始堵塞(即限制油流过)。当过滤器62堵塞时，过滤器62上游的压力 会增加，过滤器62下游的压力会降低。当跨越过滤器62的压力差超出预 定的阈值时，旁路阀56将打开并允许流体绕过过滤器62并通过旁路管线 58和孔口 60到达卸压阀40下游的一位置处。绕过过滤器62的加压流体 随后流过冷却器42并流回贮槽54。通过这种方式，仅仅流过过滤器62的 加压流体可被控制阀32、 34和36以及离合器22、 24和26接收。
公开的流体回路具有多个优点。特别地，公开的流体回路可用于灵敏 致动部件的连续操作，可用于油通过冷却器的连续流动。此连续流动可用 于流体回路温度的调节并可防止对泵的与流体有关的损害。此外，公开的 流体回路可用于使未过滤的流体绕过灵敏致动部件并防止致动部件的污 垢。
对本领域技术人员显而易见的是，可对本发明的流体回路进行不同的 修改和变型。通过考虑在此公开的液压回路的描述和应用，变速器的其他 实施例对本领域的技术人员也是显而易见的。例如，可设想所公开的液压 回路是润滑回路。应当认为说明书和示例在此仅视为示例，真正的范围由 后面的权利要求及其等同物来限定。
权利要求
1.一种液压回路，所述液压回路包括加压流体源；位于所述源下游的过滤器；位于过滤器下游的致动部件；位于过滤器下游的第二部件；以及构造成响应于流体的压力将加压流体从过滤器的上游导向致动部件的下游和第二部件的上游的位置处的旁通回路，其中，所述致动部件总是在加压流体被过滤之后接收该加压流体。
2. 根据权利要求1所迷的液压回路，其特征在于，所述液压回路还 包括设置在旁通回路内并构造成响应于跨越过滤器的压力差而进行操作的 单个阀元件。
3. 根据权利要求1所述的液压回路，其特征在于，所述旁通回路构 造成在过滤器基本堵塞之前将加压流体导向下游位置。
4. 根据权利要求1所述的液压回路，其特征在于，即使当所述旁通 回路将加压流体导向下游位置时，致动部件也从过滤器接收加压流体。
5. 根据权利要求1所迷的液压回路，其特征在于，所述致动部件是阀。
6. 根据权利要求1所迷的液压回路，其特征在于，所述致动部件是 离合器。
7. 根据权利要求1所述的液压回路，其特征在于，所述第二部件与 致动部件相比对污染物比较不敏感。
8. 根据权利要求7所述的液压回路，其特征在于，所述第二部件没 有可动部分。
9. 根据权利要求7所迷的液压回路，其特征在于，所述第二部件是 冷却器。
10. 根据权利要求1所述的液压回路，其特征在于，所述液压回路还包括位于致动部件下游的止回阀，以限制来自旁通回路的加压流体流it^ 致动部件。
11. 一种液压回路，所述液压回路包括 加压流体源；位于所述源下游的过滤器；位于过滤器下游的致动部件；位于过滤器下游的笫二部件；构造成响应于流体的压力将加压流体从过滤器的上游导向致动部 件的下游和第二部件的上游的位置处的旁通回路；以及设置在旁通回路内并构造成响应于跨越过滤器的压力差而进行操 作的单个阀元件。
12. 根据权利要求ll所迷的液压回路，其特征在于，所述单个阀元件 是弹簧偏压类型的止回阀。
13. 根据权利要求11所述的液压回路，其特征在于，所述旁通回路构 造成在过滤器基本堵塞之前将加压流体导向下游位置。
14. 根据权利要求11所述的液压回路，其特征在于，即使当所述旁通 回路将加压流体导向下游位置时，所述致动部件也从过滤器接收加压流体。
15. 根据权利要求11所迷的液压回路，其特征在于，所述致动部件是阀。
16. 根据权利要求11所迷的液压回路，其特征在于，所迷致动部件是 离合器。
17. 根据权利要求11所迷的液压回路，其特征在于，所述第二部件与致动部件相比对污染物比较不敏感。
18. 根据权利要求17所述的液压回路，其特征在于，所述第二部件没有可动部分。
19. 根据权利要求17所述的液压回路，其特征在于，所述第二部件是 冷却器。
20. 根据权利要求11所迷的液压回路，其特征在于，所述液压回路还包括位于致动部件下游的止回阀，以限制来自旁通回路的加压流体流进入 致动部件。
21，一种操作液压回路的方法，所述方法包括 给流体力口压； 对加压流体进行净化； 引导净化后的流体通过致动部件； 引导净化后的流体通过第二部件；以及当对流体的净化能力减弱时引导未净化的加压流体仅通过第二部 件，其中，致动部件仅接收净化后的流体。
22. 根据权利要求21所述的方法，其特征在于，加压流体仅作用在单 个阀元件上，以引导没有进行净化的流体。
23. 根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述笫二部件位于致 动部件的下游。
24. 才艮据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第二部件与致动 部件相比对污染物比较不敏感。
25. 根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第二部件没有可 动部分。
26. —种变速器，该变速器包括 构造成对流体加压的泵； 位于泵下游的过滤器；构造成接收加压流体并使预定的齿轮组合接合的离合器；位于过滤器下游以调节流向离合器的加压流体流的阀；位于阀下游以冷却流体的冷却器；构造成响应于过滤器上游的流体压力而将加压流体从过滤器的上 游导向所述阀的下游和所述冷却器的上游的位置处的旁通回路；其中，所述阀和离合器总是在加压流体被过滤之后接收该加压流 体；且其中，所述旁通回路包括单个阀元件。
全文摘要
本发明涉及一种具有过滤器旁路的流体回路。公开了一种用于变速器的液压回路。所述液压回路可具有加压流体源和位于所述源下游的过滤器。液压回路也可具有位于过滤器下游的致动部件、和位于过滤器下游的第二部件。液压回路还可具有构造成响应于流体的压力将加压流体从过滤器的上游导向致动部件的下游和第二部件的上游的位置处的旁通回路，其中，致动部件总是在加压流体被过滤之后接收该加压流体。
文档编号F15B13/02GK101403403SQ20081016804
公开日2009年4月8日 申请日期2008年9月25日 优先权日2007年9月28日
发明者S·T·舒马赫 申请人:卡特彼勒公司