此种液压弹射驱动器用来对物体进行加速，例如发射台上的飞机、过 山车的乘客列车等等。WO 01/66210 A1中描述了一种用来加速沿着加速轨 道运行的游乐场的娱乐车的弹射驱动器。该弹射驱动器包含一个由液压马 达驱动的驱动车和支撑该被加速的驱动车的挠性驱动器。液压马达驱动一 个绞盘，该绞盘通过两根作用在车上的拉绳反向盘绕。加速时，一根拉绳 在绞盘上盘绕，而另一根拉绳由绞盘释放。在将车复位到起始位置时，液 压马达反向旋转，这样前一根拉绳盘绕而另一根拉绳释放。在加速和复位 过程中，挠性驱动器由另一个挠性驱动器的拉紧绳拉紧。
US 6,837,166 B1揭露了一种用于游乐场过山车的弹射驱动器，其驱动 元件是由一个挠性驱动器和一个液压缸来驱动，并且挠性驱动器的动滑轮 组可以通过液压缸进行轴向移动。在此弹射驱动器中，另一个挠性驱动器 的拉绳固定在驱动元件上，与前述实施例相似，拉绳的末端可以盘绕在绞 盘上或由绞盘上释放，这样，适当地驱动绞盘就可以将驱动元件复位到起 始位置，并且通过动滑轮组可以将液压缸返回到它的起始位置。
WO 2004/024562揭露了一种弹射驱动器，其驱动元件的加速运动由一 个挠性驱动器和一个液压缸来实现，其中液压缸是一个差动液压缸，当活 塞杆延伸时其底部液压腔由高压贮液器中的压力来加压。差动液压缸的活 塞杆支撑两套动滑轮组，滑轮组由共同的拉绳盘绕，并且驱动元件固定在 拉绳上。液压缸靠另外一个复位液压缸回复到其起始位置，复位液压缸同 样可以是差动液压缸，并且其活塞杆逆着液压贮油器所提供的驱动力使用 来加速的差动液压缸的活塞杆返回到它的起始位置。
以上所述的弹射驱动器在设备上需要相对较高的成本，因为驱动元件 的加速或复位需要使用不同的动作构件，而且必需以适宜的方式对这些动 作进行控制。

相比较而下，本申请发明目的在于提供一种结构简单的弹射驱动器， 通过该弹射驱动器使得作用在需加速装置上的驱动元件获得加速并能复位 到它的起始位置。
本发明的发明目的是由权利要求1前序部分限定的液压弹射驱动器实 现的。
根据本发明，液压弹射驱动器包括一个驱动元件和一个液压缸，其中 驱动元件由一个挠性驱动器驱使可以沿着加速方向和复位方向移动，挠性 驱动器由液压缸驱动。挠性驱动器包含两套滑轮组，其由液压缸移动并且 由至少一个牵拉装置分为几部份盘绕。这样在液压缸的控制下，用来加速 的拉力可以经滑轮组和牵拉装置进行传递，相应地，用来复位的拉力可以 经其他的滑轮组传递。驱动元件可以在这两个运动方向上被减速或加速。
根据本发明，加速和复位运动是借助单一的一个液压缸完成的，在该 液压缸上设置了挠性驱动器的两套动滑轮组。与上述的现有技术相比而言， 这样的解决方式使得驱动元件的复位不再需要额外单独的驱动器，因此与 现有技术方案相比，大大减少了设备的费用。
在本发明的实施例中，可以为每一套滑轮组配置一根在各自驱动元件 偏转的拉绳。因此在本实施例中，至少两套牵拉装置或拉绳作用在驱动元 件上。
另一种解决方案是弹射驱动器的两套滑轮组由同一套牵拉装置盘绕到 固定驱动元件的中间部分。
在上两个解决方案中，拉绳的自由端是刚性或活动锚固，在牵拉装置 的末端与锚固之间可以设置一个弹簧元件或夹紧缸，以避免牵拉装置的松 驰和补偿长度的变化。
使用夹紧缸时，它们可以由液压缸中对应分配的压力腔中的压力来加 压，也可以由单独的系统来控制。
根据结构的可用空间，挠性驱动器的动滑轮组和为其配置的固定转向 滑轮组可以合理布置在液压缸的延长方向或是液压缸的侧面。
在一优选实施例中，液压缸是一个速度同步液压缸或者包含两条不同 直径的活塞杆，而且每一条活塞杆上设置一套滑轮组。该方案的优点在于 此类型液压缸的活塞杆仅受到拉应力从而防止活塞杆翘曲。
还可以使用两套滑轮组都设置在差动液压缸的一条活塞杆上的差动动 液压缸来取代包含有两条活塞杆的液压缸。该活塞杆仅在一个运动方向(加 速或复位)上受压。
为了避免液压驱动器过载，液压缸可以包含一个整体设置在内部或单 独设置在外部行程末端阻尼装置。
液压缸由控制系统控制，在一个实施例中，在加速时增大的液压缸压力 腔可以通过控制系统与高压贮液器和/或高压泵连通，而在复位时增大的液 压缸压力腔可与低压贮液器和/或低压泵连通。
这里的高压泵最好是变量泵。
本发明控制液压缸的控制系统中，加速阶段增大的液压缸压力腔的入 口和加速阶段减小的压力腔的排压口处，分别设置比例变量控制阀，通过 它可以阻断入口和排压口，并且/或者响应加速负载以受控的方式增加各自 的压力腔分别与液压介质源或液压介质贮槽连通的液压介质流量的开孔的 横截面。
在一优选实施例中，控制系统进一步包括一个连续变量复位控制阀， 在将驱动元件复位的过程中，它可以使液压缸的增大的压力腔与低压泵连 通，并且使减小的压力腔与液压介质贮槽连通。由于复位运动相对而言较 为缓慢，所以可以将该连续变量复位阀的尺寸设计成较前述的比例变量控 制阀更小。
在一优选技术方案中，控制系统包括一个止回阀，在加速阶段之后的 减速过程中，通过控制该止回阀可以增大从排压口到加速过程中增大的压 力腔的液压介质流路，并且绕过上述比例变量控制阀。通过此方式，可以 将上述用于减速的控制阀移动到关闭位置并允许液压介质从排压口流入指 定的压力腔。
在另一优选技术方案中，在每一个控制阀与指定的压力腔之间的液压 介质流路上分别设置一个能够将压力腔无泄漏密封的先导液控(pilot controlled)逻辑阀。
最好将液压缸布置在一个开放的液压回路中。
本申请人保留对于包括比例变量方向控制阀、止回阀、附加的连续变 量复位阀和/或其他组件的控制系统另外提出独立权利要求的权利，其中所 述的各个液压组件可以以任何组合并且独立于驱动元件与液压缸之间的传 动结构的方式提出权利要求。
下面结合附图详细说明本发明的最佳实施例。

图1是用于过山车的弹射驱动器的第一实施例的线路图；
图2是图1中弹射驱动器的挠性驱动器的局部视图；
图3是图1中弹射驱动器的液压控制系统的局部视图；
图4是图1中挠性驱动器的另一种结构；
图5是图1中挠性驱动器的再一种结构；
图6是可以由图1或图3中控制系统控制的挠性驱动器的另一实施例；
图7是控制系统的基本结构图。
1：弹射驱动器    2：驱动元件
4：挠性驱动器    6：液压缸
8：控制系统      10、12：压力腔
14：液压介质源            16、18：活塞杆
20、22：动滑轮组          24、26：转向滑轮组
28、30：拉绳              30：拉绳
32、34：夹紧缸            36、38：环形腔
40、42：夹紧油路          44：牵引轮
46：偏移轮                48、50、52：导向轮
54、56：连接横梁          58、60：静压轴承
62、64：变量泵            66：高压贮液器
67：止回阀                68、69：限压阀
71：冷却器                72：控制模块
74：低压泵油路            76：贮液槽油路
78：流防止阀              80：液压贮液器
82：供油油路              84：加速度控制阀
86：控制油路              87：回油油路
88：行进油路              90：逻辑阀
92：阀盖                  94：往复阀
96：控制阀                98：弹簧腔
100：限位开关             102：压力传感器
104：程油路               106：压力传感器
108：逻辑阀               110：往复阀
112：控制阀               114：弹簧腔
116：排出控制阀           118：排出油路
120、122：液控限压阀      124、126：控制阀
128：复位控制阀           130：复位油路
132：油槽油路             134：复位行进油路
136：复位回程油路         138、140、142：止回阀
144：进油油路             146：弹簧腔
148、150：附加转向滑轮    152、154：夹紧弹簧
156：导向轮               158：控制阀系统

图1是用于娱乐车、过山车乘客车厢等的液压弹射驱动器1的线路图。 所述娱乐车由弹射驱动器1驱动的驱动元件2来加速。在图中所示实施例 中，液压缸6驱动的挠性驱动器4作用于驱动元件2的两侧。图中所示的 液压缸是同步速度液压缸，液压缸6的液压介质供给由控制系统8完成， 液压缸6的两个液压缸10、12通过控制系统8与液压介质源14或贮槽T 形成的液压介质贮槽相连通。控制系统8为开路形式。弹射驱动器更为详 细的结构将在下面结合放大的图2和图3详细说明。
图2示出了挠性驱动器4，其包含用来移动驱动元件2的液压缸6。所 述的驱动元件2沿着图中箭头的方向加速移动，而朝相反的方向复位。正 如前面所述，本实施例中液压缸6是一个同步速度液压缸，其活塞上带有 两个活塞杆16、18，并且液压缸被活塞分成两个环形的液压腔10、12。为 了加速驱动元件2，活塞移动到图1所示的右侧，这样液压腔10增大，而 位于右侧(参见图2)的压力腔12相应减小。图中所示实施例中活塞杆16、 18的直径相等。原则上，它们的直径也可以不等。
由液压缸6突出的活塞杆16、18的端部，分别设置挠性驱动器4的动 滑轮组20和22，通过活塞杆16、18的往复运动可以使滑轮组20、22适当 地位移。滑轮组20、22分别设置了转向滑轮组24和/或26。所述的转向 滑轮组24、26分别固定支撑在过山车的框架或基础上。
分别配置的滑轮组22、26和20、24通过各自的牵拉装置例如拉绳28、 30被盘绕，拉绳28、30的一端作用于驱动元件2，这样通过拉绳28使驱 动元件2沿着加速的方向移动，而通过拉绳30实现驱动元件2的复位。也 可以单独使用一根连续的拉绳28，这种情况下驱动元件2可拆卸地固定在 拉绳28上。拉绳28穿过驱动元件2被拉伸，因此简化了交替拉绳的工作。
两拉绳28、30各自的另一端锚固在框架/地基上。在图示实施例中，它 们经由各自的夹紧缸32、34进行锚固，这里的夹紧缸是差动缸。通过所述 的夹紧缸32、34，拉绳28、30的长度变化可以得到补偿，并且可以调整使 其持续拉紧。夹紧缸32、34有一个环形腔38和/或36，该环形腔38、36 分别通过夹紧油路40和/或42与其相应的相邻液压缸10(夹紧油路40)和 /或12(夹紧油路42)相联。通过这种方式，为驱动元件2提供加速或复位 拉力的拉绳28、30可以确保在各自相应液压缸10、12中的压力作用下被 拉紧。
当然，其它的夹紧构件，例如气动夹紧缸，夹紧弹簧等也可以使用。 主要是保证对拉绳“刚性”的但又可调整的锚固。
滑轮装置由拉绳28、30和其盘绕的两套滑轮组22、26；20、24构成。 在图示实施例中，动滑轮组20、22包含4个绳索轮44，固定滑轮组24、 26包含4个绳索轮46，因此可提供八倍的滑轮比率(pulley ratio)。因此，活 塞杆16、18的冲程通过挠性驱动器4进行传递，使驱动元件2能够沿着运 动轨迹覆盖八倍的距离。对应地，由驱动元件2传递给需要加速的娱乐车 的拉力仅仅是液压缸6施加的力的1/8。
图示实施例中，在驱动元件2和转向滑轮组26之间还设置了两个固定 导向滑轮48、50，通过这两个固定导向滑轮48、50使拉绳30与驱动元件 2的运动轨迹对齐。在加速方向上作用的拉绳28上仅设置一个固定导向滑 轮52。可以采用适宜的方式对动滑轮组20，22进行导向或支撑。
图示实施例中，动滑轮组20、22支撑在图中点划线表示的连接横梁54 和/或56上，横梁54、56分别固定在与其对应的活塞杆16和/或18上。当 然，动滑轮组20、22的滑轮44还可以同轴并列设置，并且相应地将转向 滑轮46对齐。
为了加速驱动元件2，液压缸6的活塞移动到右侧，相应地，动滑轮组 20同样移动到右侧，动滑轮组20和转向滑轮组24之间的距离增大，从而 驱动元件2沿着箭头方向加速运动。动滑轮组44同样向右朝着转向滑轮组 26移动，拉绳30亦随着驱动元件2的移动而移动，并在夹紧缸32作用下 保持拉紧。
在所描述的实施例中，活塞杆16、18由液压缸6端部的静压轴承58、 60支撑，此轴承是本领域的公知常识，在此不再赘述。液压缸6最好还被 设计为包含行程末端阻尼装置，该装置可以整体设置在液压缸6内部，也 可以设置在外部。
图2所示的解决方案中，驱动部件2所有必要的移动动作都是由液压 缸6控制，与背景技术中所提及的在先技术相比，弹射驱动器1有更加简 单的设计结构。
通过图3说明液压缸6的控制过程，图3展示了液压缸6的控制系统8 的线路图。
在图1所示的实施例中(其详细结构如图4所示)，在该实施例中，液压 介质源14由包含变量泵62、定量泵64和高压贮液器66组成的泵系统构成。 定量泵64和变量泵62最好由同一马达M驱动。止回阀67设置在定量泵 64的压力端口的下游。而且包含有方向控制安全阀的先导控制(液控)限 压阀68和/或69分别与压力端口相连。变量泵62和高压贮液器66的压力 端口经高压泵油线70与包含控制系统8的控制模块72(图中点划线表示的 部分)的一个压力端口P1相联。定量泵64的压力端口与控制模块72的另 一个压力端口P2经低压泵油路74相联。控制模块还进一步包括一个通过 贮液槽油路76和回流防止阀78与贮液槽相联的贮液槽端口T。如图3所示， 贮液槽油路76还进一步设置一个冷却器71。在贮液槽T和回流防止阀78 之间连接一个低压液压贮液器80，通过它可以补偿贮液槽油路76中的压力 变化。回流防止阀78确保贮液槽油路76受到一定偏压。
而且，在控制模块72中设置一个控制端口X和一个漏油端口Y，后者 与贮液槽T相联。在所示的实施例中，控制端口X与高压泵油路70相联， 使其中的主导压力成为控制压力。一般来说，也可以提供外部控制压力。
在控制模块72内部，压力端口P1经供油油路82与变量控制阀84的 输入端口A相联。以下将变量控制阀84称为加速度控制阀84。它是电液 导控(液控)的，并且控制压力经控制油路86从控制端口X放出。泄漏的油 经回油油路87流到回油端口Y。所述的加速度控制阀84可以是液控的比 例变量逻辑阀。加速度控制阀84的端口B与液压阀6的液压缸10通过行 进油路88和逻辑阀90相连通。加速度控制阀84在由弹簧顶住的初始位置 上无泄漏地将行进油路88中的液压介质完全阻断。通过合理地控制加速度 控制阀84可以增大决定液压介质体积流量的供给测量孔板。
设置在行进油路88上的逻辑阀90同样可以是液控的，在逻辑阀90的 阀盖92内设置往复阀94，其两个输入端被逻辑阀90的端口A和/或端口B 处的压力所加压，如此一来，相应的较高的压力被传递。往复阀94的输出 端与先导阀96(pilot valve)的输入端相联。它是一个4/2方向转换阀，并且 在其由弹簧顶住的初使位置上将往复阀94的输出端与逻辑阀90的弹簧腔 98连接，这样后者被顶入关闭位置并且阻断了液压介质流向环形腔10的通 路。通过先导阀96的转换，弹簧腔98与控制油槽油路97相联，所以弹簧 腔98是用来卸压的，并且可以打开逻辑阀90。逻辑阀90的活塞的开启运 动由限位开关100检测。而且在先导阀96的切换位置时，往复阀94的输出 端与逻辑阀90的弹簧腔98间的连通关系被断开。行进油路88中的主导压 力由压力传感器102检测。
排出油路104的压力可由另一个压力传感器106检测，并且在排出油 路104上设置了与控制阀90结构相同的逻辑阀108。排出油路104与液压 缸6的压力腔12相连通，也就是在逻辑阀108的端口A，B的高压通过往 复阀110放出，并且在控制阀112的原位置时传递给逻辑阀108的弹簧腔 114。通过控制阀112的转换，弹簧腔114与控制油槽油路87相联，并因此 被卸压，所以逻辑阀108可以被提供给压力端口B或A的压力所开启。逻 辑阀108的端口A与另一个连续变量控制阀116的一个出口B相联，以下 称排出控制阀，其结构与加速度控制阀84的结构相类似，因此不再赘述。 通向贮液槽端口T的排出油路118与排出控制阀116的端口A相连。
为了避免行进油路88和/或回程油路104过压，可以通过两个液控限压 阀120、122使它们相连通，因此通过控制阀124、126的适当调节就可以 产生最大压力。
在图3所示的控制系统中，驱动元件的复位运动，即液压缸6的活塞 向左侧的轴向位移，是借助连续变量复位控制阀128来完成的，复位控制 阀128有四个端口，其中压力端口P经复位油路130与控制模块72的第二 个压力端口P2联接，并且贮液槽端口T经回油槽油路132与排出油路相连 通。两工作端口A、B经复位行进油路134与复位油路104相联，经复位回 程油路136与行进油路88相联，并旁通(绕过)阀84、116；90、108。在 油路134、136中分别设置泄油止回阀138、140，复位控制阀128在弹簧顶 住的初始位置时的工作端口A、B与回油槽油路182相连通，止回阀138、 140阻断从复位油路104或从行进油路88流向复位控制阀128的工作端口 A、B的液压介质。通过适当的先导控制将控制阀移动至图式的(a)位置， 其压力端口P与工作端口B连通，工作端口A与贮液槽端口T连通，这样 液压介质通过低压泵油路74、复位油路130、复位行进油路134、回程油路 104从定量泵64传递到压力腔12，相应地，液压介质经行进油路88、复位 回程油路136、开状态的闭塞阀140、工作端口A、排出油路118、贮液槽 油路76和回流防止阀78从液压缸10流回到贮液槽T，贮液槽油路76由回 流防止阀78偏压。
将复位控制阀128移至图示的(b)位置，液压缸6可以通过定量泵64 沿加速方向移动。
图示的控制系统8进一步包含止回阀142，该止回阀142设置在进油油 路144上将回油槽油路132与行进油路88连通。所述的止回阀142与前述 实施例中逻辑阀结构相同，其中行进油路88中的主导压力被传递到它的弹 簧腔146中。
为了更好地理解，图3中所示的控制系统的功能以驱动元件2的不同 运动阶段的方式来说明。
为了加速驱动元件2，操作加速度控制阀84和排出控制阀11 6使其开 启，其中最有代表性的是根据乘客数量而调整预先设定的加速度分布来相 应客车的重量变化。马达M驱动变量阀62使液压介质传到高压泵油路70 中。逻辑阀90、108的两个先导阀96和112对调，这样液压介质经开启的 逻辑阀90和行进油路88传递到液压缸10中，液压缸6的活塞杆移动到右 侧—如前所述—驱动元件2通过拉绳28沿着箭头方向(图1)加速，通过 增大动滑轮组20与配置的转向滑轮组24间的距离使车获得起始速度。液 压介质经回油油路104从减小的环形腔12流向逻辑阀108，其中回油油路 104中的压力作用在逻辑阀108活塞的环形表面上，并将其移动到起始位置， 这样液压介质经加速排出控制阀116，排出油路118，贮液槽油路76以及 回流防止阀78流向贮液槽T。通过驱动控制阀84、116从而获得预想的速 度或加速度分布。
在加速运行末期，驱动元件2需减速。为此需控制加速度控制阀84和 排出控制阀116使其关闭，从而获得所预定的递减速度。活塞缸6的活塞 速度适当减小，液压缸10(加速压力腔)的容量进一步增大-所需填充液压 缸10的液压介质的量可以通过开启的止回阀142从排出油路118中流入， 因此液压介质的填充发生在减速阶段，尽管加速度控制阀84关闭或几乎关 闭。通过此方法使得来自高压贮液器66的能量消耗降低到最小。
当活塞缸6停止，阀84，116关闭，止回阀142又处于关闭位置。高 压贮液器66就与活塞缸6脱离。驱动部件2通过在先所述的调节复位控制 阀128到图示的(a)的方式进行复位。复位所需的液压介质由同一个马达驱 动的定量泵64供给。所述的复位运动期间，系统出现超低压，而且运动相 对比较慢，因此复位控制阀128可以设计成很小的尺寸。在减速阶段，复 位运动和液压缸6停止期间，高压贮液器66由变量泵62控制的装料可以 相对较慢，因为有足够的时间可以利用。在等候驱动部件2下一次加速期 间，控制系统的驱动侧几乎空载，这样不再需要单独的锁闭装置。
在图4所示的实施方式中，挠性驱动器4设计成包含两条拉绳28、30， 其中两个附加转向滑轮148、150设置在驱动部件2上，分别用来偏转拉绳 28、30。由于他们不再与驱动元件2分离，因此拉绳28或30的交换更加 便利。在这个实施例中，动滑轮组20、22分别设计成包含6个滑轮44，相 应地提供了一个六倍的传动比。相应地配置转向滑轮组24、26用来导向拉 绳，因此活塞杆18平衡加载，并且拉绳28、30的两个末端节点分别位于 活塞杆16、18的中轴区。在此实施例中，拉绳28、30的两个末端节点分 别通过拉紧弹簧152、154锚固，由此使得拉绳28、30保持拉紧状态。拉 紧弹簧152、154的设计使得它们适合传递用来加速驱动部件2所需的拉力。 绳的导向是通过附加的固定导向轮48、50、52和156完成。
如上所述的具体实施方式，挠性驱动器4中动滑轮组20、22和固定转 向滑轮组24、26设置于活塞缸6外围的设计，使得在其轴向上需要相当大 的构造空间。如图5所示，挠性驱动器4中绳的导向也可以设置在活塞缸6 的侧面。动滑轮组20、22的固定采用如前述实施例中方式，即设置在各自 配置活塞杆16和/或18的末端，单个滑轮44相互间同轴设置，在前文中 阐述。两套配置的转向滑轮组24、26相互间朝内偏移，并分别位于液压缸 套的两侧。固定转向滑轮组24、26可以支撑在液压缸或过山车的框架上。 在此前提下，共用拉绳28的两个末端节点依次锚固。拉绳28由导向轮48 牵引到驱动元件2(图中未画)，后者固定在拉绳28上。当然，此种单绳的 牵拉也可以由两根拉绳来完成。
在前所述的实施例中，液压缸6包含两条直径最好相同的活塞杆16、 18。原则上，用来替代此同步速度液压缸的差动液压缸也可以使用，此差 动液压缸仅有单条固定动滑轮组20、22的活塞杆16。两套转向滑轮组24、 26依次固定支撑。排列的滑轮由同一根拉绳盘绕，拉绳上固定驱动元件2。 事实上，盘绕整个挠性驱动器4的单拉绳28也可以用图4中所示的两根拉 绳28、30来代替。
图3所示的控制系统特别适合最少能量损耗的过山车的操作，但其结 构不必设计的如此复杂。图7标识了所述控制系统的最少需求。相应地， 挠性驱动器4(图中未画)由液压缸6(同步速度液压缸，包含两条活塞杆 的液压缸，差动液压缸)驱使，通过它可以控制驱动元件2所有的运动。 在这个最为简单的结构中，液压缸6的两个液压缸10、12通过一个控制阀 系统158连通一个高压侧HDS和/或一个低压侧NDS。术语高压侧HDS 可以理解为，例如，高压贮液器66和高压泵(变量泵62)。术语低压侧主 要代表返回贮液槽T的回流侧。在此区域内可以设置一个低压贮液器来补 偿压力变化。控制阀系统158可以设计成一个或多个控制阀。
综上所述，申请人所要求保护的内容不仅仅局限于权利要求中所述的 由图7或图3实施例中所示的各部件构成的控制系统的原理。
本申请揭露了一种用来加速像游乐场的娱乐车等装置的弹射驱动器， 该装置通过驱动元件进行加速，驱动元件的运动是由挠性驱动器和液压缸 来完成，通过它们可以控制驱动元件的所有运动。还进一步揭露了一种合 理控制本发明弹射驱动器的控制系统。