CN104114879A - 具有流动组合和弥补的闭环液压系统 - Google Patents

Abstract

公开一种液压系统(56)。该液压系统可具有将多个泵(66)流体连接到多个致动器(42L，42R，43,26,32)的多个闭环回路(58，60，62)和能够选择性地将多个闭环回路的第一回路(58)流体连接到多个闭环回路的第二回路(60)的至少一个控制阀(85)。该液压系统还可具有蓄能器(106)，其能够从多个闭环回路的至少第一回路接收加压流体和将加压流体排放到多个闭环回路的至少第一回路。

Description

具有流动组合和弥补的闭环液压系统

技术领域

本发明整体涉及一种液压系统，更具体地涉及具有流动组合和弥补的无计量液压系统。

背景技术

传统的液压系统包括从箱抽取低压流体、对流体加压并使得加压的流体对于多个不同的致动器可用以用来运动致动器的泵。在这种布置中，每个致动器的速度可通过对从泵流入每个致动器的加压流体的流动进行选择性节流(即限制)来独立地控制。例如，为了以高速运动特定的致动器，从泵到该致动器的流体的流动只受少量限制。相反，为了以低速运动该相同致动器或另一致动器，增加对流体流动施加的限制。尽管对于许多应用来说是充分的，但使用流体限制来控制致动器速度会造成流动损失，从而减小液压系统的整体效率。

一种替代类型的液压系统已知为闭环液压系统。闭环液压系统通常包括以闭环形式连接到单个致动器或者连接到串联操作的一对致动器的泵。在操作过程中，泵从致动器的一个腔室抽取流体并将加压流体排放到相同致动器的相对腔室。为了以较高的速度运动致动器，泵以较快的速率排放流体。为了以较低的速度运动致动器，泵以较慢的速率排放流体。闭环液压系统通常比传统的液压系统更有效率，因为致动器的速度通过泵操作而不是流体限制来控制。即，泵被控制成只排放以希望速度运动致动器所需要的那么多的流体，而不需要流体流动的节流。

Zimmerman等人在芬兰的坦佩雷2011年5月的TwelfthScandinavian International Conference on Fluid Power,18-20中的题为“Hybrid Displacement Controlled Multi-Actuator Hydraulic System”的技术文件中公开了一种示例性的闭环液压系统。在该文件中，描述了具有流动组合和能量弥补功能的多致动器无计量式液压系统。该液压系统包括摆动回路、吊杆回路、斗杆回路和铲斗回路，每个回路具有以闭环方式连接到专用致动器的专用泵。吊杆、斗杆和铲斗回路也经由基于压力差运动的补偿/泄压阀连接到彼此，使得来自装载回路的流体可与来自任何其他回路的流体组合。吊杆、斗杆和铲斗回路可通过经由每个回路的泵之间的机械连接将过量功率传递到摆动回路从相应的回路回收能量。另外，蓄能器与所有回路相关并被构造成基于流体压力差在选择时刻将流体排放到任何回路，由此改善发动机的效率并降低发动机的输出要求。

虽然相对于现有的无计量液压系统所有改善，但上述技术文件的无计量液压系统仍不是最佳的。特别是，因为流体组合、回收和重新使用只可基于压力差实施，对这些过程的控制可能是有限的。另外，由于每个致动器需要其自己的专用泵，系统会很大且昂贵。

本发明的液压系统旨在解决上面阐述的一个或多个问题和/或现有技术的其他问题。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种液压系统。该液压系统可包括将多个泵流体连接到多个致动器的多个闭环回路和能够选择性地将多个闭环回路的第一回路流体连接到多个闭环回路的第二回路的至少一个控制阀。该液压系统还可包括蓄能器，其能够从多个闭环回路的至少第一回路接收加压流体和将加压流体排放到多个闭环回路的至少第一回路。

在另一方面，本发明涉及一种操作液压系统的方法。该方法可包括利用多个泵加压流体和经由多个闭环回路将通过所述多个泵加压的流体引导到多个致动器和使流体从所述多个致动器返回到所述多个泵。该方法还可包括选择性地引导来自所述多个闭环回路的第一回路的流体以与所述多个闭环回路的第二回路内的流体组合、选择性地在公共蓄能器内积累来自所述多个闭环回路的至少第一回路的流体以及选择性地使流体从公共蓄能器排放至所述多个闭环回路的至少第一回路。

附图说明

图1是一种示例性公开的机器的图示；和

图2是可以与图1的机器组合使用的一种示例性液压系统的示意图。

具体实施方式

图1示出一种具有相互合作以完成任务的多个系统和部件的示例性机器10。机器10可体现为执行与诸如采矿、建筑、农业、运输的工业或者本领域已知的其他工业相关的一些类型的操作的固定或活动机器。例如，机器10可以是例如挖掘机(图1所示)、推土机、装载机、反铲挖掘机、机动平地机、倾卸卡车等的土方机器或者任何其他土方机器。机器10可包括被构造成运动作业工具14的执行系统12、用于推进机器10的驱动系统16、为执行系统12和驱动系统16提供功率的功率源18以及定位成手动控制执行系统12、驱动系统16和/或功率源18的操作者站20。。

执行系统12可包括通过流体致动器作用以使作业工具14运动的连杆结构。具体地，执行系统12可包括通过一对相邻的、双作用的液压缸26(图1中仅显示了一个)相对于作业表面24围绕水平轴线(未显示)竖直枢转的吊杆22。执行系统12还可包括通过单个双作用液压缸32围绕水平轴线30竖直枢转的斗杆28。执行系统12可进一步包括操作地连接在斗杆28和作业工具14之间以使作业工具14围绕水平枢转轴线36竖直枢转的单个双作用液压缸34。在所公开的实施方式中，液压缸34在头端34A连接到斗杆28的一部分并在相对的杆端34B通过功率连杆37连接到作业工具14。吊杆22可枢转连接到机器10的主体38。主体38可枢转连接到底架39并通过液压摆动马达43围绕竖直轴线41可动。斗杆28可通过轴线30和36将吊杆22枢转连接到作业工具14。

多个不同的作业工具14能够附接到单个机器10并能够由操作者控制。作业工具14可包括用来执行特定任务的任何装置，诸如铲斗、叉形装置、铲板、铲子、粗齿锯、倾卸床、扫具、吹雪器、推进装置、切割装置、抓取装置或本领域已知的任何其他任务执行装置。虽然在图1的实施方式中连接成在竖直方向上相对于机器10的主体38枢转并在水平方向上摆动，但作业工具14可替代或另外地以本领域已知的任何其他方式转动、滑动、打开和关闭或运动。

驱动系统16可包括被提供功率以推进机器10的一个或多个牵引装置。在公开的例子中，驱动系统16包括位于机器10一侧上的左履带40L和位于机器10的相对侧上的右履带40R。左履带40L可通过左行驶马达42L驱动，而右履带40R可通过右行驶马达42R驱动。可以想到，驱动系统16可替代地包括履带之外的牵引装置，诸如轮子、带或其他已知的牵引装置。机器10可以通过在左右行驶马达42L、42R之间生成速度和/或转动方向差来转向，而直线行驶可通过从左右行驶马达42L、42R生成基本相等的输出速度和转动方向来促进。

功率源18可体现为例如柴油发动机、汽油发动机、气体燃料供能发动机的发动机或本领域已知的任何其他燃烧发动机。可想到功率源18可替代地体现为非燃烧功率源，诸如燃料电池、功率存储装置或者本领域已知的其他源。功率源18可产生机械或电功率输出，其可接着被转换成液压功率以便运动液压缸26、32、34和左右行驶马达42L、42R和摆动马达43。

操作者站20可包括从机器操作者接收指示希望机器操纵的输入。具体地，操作者站20可包括一个或多个操作者接口装置46，例如操纵杆、方向盘和/或踏板，它们位于操作者座椅(未显示)近侧。通过产生指示希望机器操纵的位移信号，操作者接口装置46可启动机器10的运动，例如行驶和/或工具运动。在操作者运动接口装置46时，操作者可用希望的方向、希望的速度和/或希望的力影响对应的机器运动。

如图2所示，液压缸26、32、34可均包括管48和布置在管48内以形成第一腔室52和相对的第二腔室54的活塞组件50。在一个例子中，活塞组件50的杆部分50A可延伸经过第二腔室54的端部。这样，第二腔室54可被认为是液压缸26、32、34的杆端腔室，而第一腔室52可被认为是头端腔室。

第一和第二腔室52、54可均选择性地被提供加压流体和排放加压流体，以造成活塞组件50在管48内位移，由此改变液压缸26、32、34的有效长度，并运动作业工具14(参考图1)。进入和离开第一和第二腔室52、54的流速可与液压缸26、32、34的平移速度有关，而第一和第二腔室52、54之间的压差可与液压缸26、32、34施加在执行系统12的相关连杆结构上的力有关。

如同液压缸26、32、34一样，摆动马达43可被流体压差驱动。具体地，摆动马达43可包括定位在诸如推进器、柱塞或一系列活塞(未显示)的泵送机构的任一侧的第一和第二腔室(未显示)。当第一腔室填充加压流体且第二腔室排放流体时，泵送机构可被迫在第一方向上运动或转动。反之，当第一腔室排放流体且第二腔室被填充加压流体时，泵送机构可被迫在相反方向上运动或转动。进入和离开第一和第二腔室的流体的流速可确定摆动马达43的输出速度，而泵送机构上的压差可确定输出转矩。在公开的实施方式中，摆动马达43被显示为具有可变排量的过中心式马达，使得对于给定流速和/或压力的供应流体，摆动马达43的速度、转矩和/或转动方向可以调节。但是，如果希望，可想到摆动马达43的排量可以替代是固定的。

类似于摆动马达43，左右行驶马达42L、42R均可通过形成流体压差来驱动。具体地，左右行驶马达42L、42R均可包括定位在泵送机构(未显示)任一侧的第一和第二腔室(未显示)。当第一腔室被填充加压流体且第二腔室排放流体时，泵送机构可被迫在第一方向上运动或转动对应的牵引装置(40L、40R)。反之，当第一腔室排放流体且第二腔室被填充加压流体时，相应的泵送机构可被迫在相反方向上运动或转动牵引装置。进入和离开第一和第二腔室的流体的流速可确定左右行驶马达42L、42R的速度，而左右行驶马达42L、42R之间的压差可确定转矩。在公开的实施方式中，左右行驶马达42L、42R被显示为具有可变排量的过中心式马达，使得对于给定流速和/或压力的供应流体，这些马达的速度、转矩和/或转动方向可以调节。但是，如果希望，可想到左右行驶马达42L、42R的排量可以替代是固定的。

如图2所示，机器10可包括具有与线性致动器(例如，液压缸26、32、34)和转动致动器(例如，左右行驶马达42L、42R和摆动马达43)相互合作以使作业工具14(参考图1)和机器10运动的多个流体部件的液压系统56。特别是，液压系统56可尤其包括第一回路58、第二回路60、第三回路62和装载回路64。第一回路58可以是与液压缸32和摆动马达43相关的斗杆回路。第二回路60可以是与液压缸26相关并在选择时刻与液压缸34相关的吊杆回路。第三回路62可以是与左右行驶马达42L、42R相关并在选择时刻与液压缸34相关的行驶回路。装载回路64可与第一、第二和第三回路58、60、62的每个选择性流体连通。可以想到，如果希望，另外和/或不同构型的回路可包括在液压系统56内，例如与每个单独致动器(例如，液压缸26、32、34，左右行驶马达42L、42R和/或摆动马达43)相关的独立回路。

在公开的实施方式中，第一、第二和第三回路58、60、62的每个可类似并包括便于相关致动器的使用和控制的多个相互连接和相互合作的流体部件。例如，每个回路58、60、62可包括经由由上侧和下侧(相对于图2)通道形成的闭环平行流体连接到其相关的转动和/或线性致动器的泵66。具体地，每个回路58、60、62可包括上泵通道68、下泵通道70、上致动器通道72和下致动器通道74。在第一回路58内，泵66可经由上下泵通道68、70连接到摆动马达43并经由上下泵通道和致动器通道70-74连接到液压缸32。在第二回路60内，泵66可经由上下泵通道和致动器通道70-74连接到液压缸26。在第三回路62内，泵66可经由上下泵通道68、70连接到右行驶马达42R并经由上下泵通道和致动器通道70-74连接到左行驶马达42L。

为了造成右行驶马达42R和/或摆动马达43在第一方向上转动，相应回路的上泵通道68填充通过相关的泵66加压的流体，而下泵通道70填充离开马达的流体。为了使右行驶马达42R和/或摆动马达43的方向颠倒，相应回路的下泵通道70可填充通过相关的泵66加压的流体，而上泵通道68可填充离开马达的流体。在液压缸32和/或36的延伸操作过程中以及在左行驶马达42L在第一方向上转动过程中，下致动器通道74可填充通过相关的泵66加压的流体，而上致动器通道72可填充从这些致动器返回的流体。相反，在液压缸32和/或36的缩回操作过程中以及在左行驶马达42L在第二方向上转动的过程中，上致动器通道72可填充通过相关的泵66加压的流体，而下致动器通道74可填充从这些缸返回的流体。

每个泵66可具有可变排量并可被控制成在两个不同方向上从其相关的致动器抽取流体和在具体的升高压力将流体排放回致动器。即，泵66可包括行程调节机构，例如斜盘，其位置基于致动器的希望速度水力-机械地或者电-机械地调节，由此改变泵66的输出(例如排放速率)。泵66的排量可从其中基本没有流体从泵66排放的零排量位置调节到第一方向上的最大排量位置，在该最大排量位置，流体以最大速率从泵66排放到上泵通道68。同样，泵66的排量可从零排量位置调节到第二方向上的最大排量位置，在该最大排量位置，流体以最大速率从泵66排放到下泵通道70。泵66可以通过例如副轴、带或者另一合适的方式可驱动地连接到机器10的功率源18。替代地，泵66可经由转矩变换器、齿轮箱、电路或本领域已知的任何其他方式间接连接到功率源18。可想到，如果希望，不同回路的泵66可以串联(例如经由相同轴)或并联(经由齿轮系)连接到功率源18。

泵66也可选择性地作为马达操作。更具体地，当相关的致动器在溢流(overruning)条件下操作时，从致动器排放的流体可具有高于泵66的输出压力的升高压力。在这种情况下，经过泵66被引导返回的致动器流体的升高压力可用来驱动泵66在有或没有来自功率源18的帮助下转动。在一些情况下，泵66可甚至能够向功率源18施加能量，由此改善功率源18的效率和/或容量。

在一些操作过程中，可能希望使得特定回路内的一个致动器(例如，第一回路58内的线性致动器或者第三回路62内的转动致动器)运动但不显著影响相同回路内的另一致动器(例如转动致动器)的运动。为此，第一和第三回路58、62可均设置有能够将特定致动器与其相关的泵66和/或相同回路的其他致动器基本隔离的隔离阀76。在公开的实施方式中，隔离阀76可以是朝着流动经过位置电磁致动且朝着流动阻断位置弹簧偏置的开/关式阀。当隔离阀76处于流动经过位置时，流体可通过相关的致动器基本不受限制地在上下泵通道68、70之间流动。当隔离阀76处于流动阻断位置时，上下泵通道68、70内的流体流动可不经过致动器且不显著影响致动器的运动。除了将相关的致动器与泵66的操作和另一致动器的运动隔离，隔离阀76还用作载荷保持阀，在相关的致动器具有非零排量(转动致动器的情况下)且隔离阀76处于其流动阻断位置时，液压地锁定相关致动器的运动。

在一些情形下，对于隔离阀76来说有益的是对经过其相关致动器的流动进行节流。例如，在相关泵66的排量有限且上下泵通道68、70之间的相应压力差也有限的一些情形中，可能需要通过流体流动的选择性节流人为地增加致动器上的压力差，以保持致动器的希望性能。因此，在这些情形中，隔离阀76可以运动到完全打开的流动经过位置和完全关闭的流动阻断位置之间的位置。

每个回路58、60、62的线性致动器可同样设置有用于隔离和/或载荷保持目的的阀。特别是，第一和第二回路58、60可均设置4个阀，包括第一杆端阀78、第二杆端阀80、第一头端阀82和第二头端阀84。第一杆端阀78可定位在上泵通道68和上致动器通道72之间。第二杆端阀80可定位在下泵通道70和上致动器通道82之间。第一头端阀82可定位在上泵通道68和下致动器通道74之间。第二头端阀84可定位在下泵通道70和下致动器通道74之间。与隔离阀76相似，阀78-84可以是朝着流动经过位置电磁致动且朝着流动阻断位置弹簧偏置的开/关式阀。为了将线性致动器与其相关的泵66隔离(在第一回路58中与其相关的转动致动器)并液压地锁定线性致动器的运动，所有的阀78-84可运动到其流动阻断位置。

除了便于相关的线性致动器的隔离和载荷保持，阀78-84还可提供流动转换功能。特别是，具有希望相关的转动致动器在第一方向上转动且线性致动器缩回的时刻，而另一些时刻又希望相关的转动器致动器在第一方向上运动且线性致动器延伸。在第一种情形中，可要求泵66对上泵通道68和上致动器通道72进行加压，而在第二种情形中，可要求泵66对上泵通道68和下致动器通道74进行加压。阀78-84可便于这些操作。例如，当上泵通道68被泵66加压且希望线性致动器缩回时，第一杆端阀78可运动到其流动经过位置，使得上致动器通道72和线性致动器的第二腔室54也被加压。同时，第二头端阀84可处于其流动经过位置，使得从第一腔室52排放的流体经过下致动器通道74到下泵通道70并回到泵66。相反，当上泵通道68被泵66加压且希望线性致动器延伸时，第一头端阀82运动到其流动经过位置，使得下致动器通道74和线性致动器的第一腔室52也被加压。同时，第二杆端阀80可处于其流动经过位置，使得从第二腔室54排放的流体经过上致动器通道72到下泵通道70并回到泵66。可启动阀78-84的类似运动以在线性致动器的延伸和缩回期间提供转动致动器在第二方向上的运动。

在一些实施方式中，阀78、80、82、84可用来促进相关线性致动器内的流体再生。例如，当阀80、84运动到其流动经过位置且阀78、82处于其流动阻断位置时，高压流体可经由阀80、84从线性致动器的一个腔室转移到另一腔室，流体不经过泵66。类似的功能可替代地通过将阀78、82运动到其流动经过位置同时保持阀80、84处于其流动阻断位置来实现。

第一、第二和第三回路58-62可流体地互连以分享来自不同泵66的流体的组合流动。例如，第一回路58可通过第一组合阀85选择性地连接到第二回路60。类似地，第二和第三回路60、62可经由第二和第三组合阀87、89选择性连接到彼此和/或液压缸32。

第一组合阀85能够运动到第一位置和第二位置之间的任何位置，在第一位置，第一和第二回路58、60的上泵通道68连接到彼此且下泵通道70连接到彼此，在第二位置，第一和第二回路58、60之间的流体连通被抑制。第一组合阀85可朝着第二位置弹簧偏置并被电磁操作以运动到第二和第一位置之间的任何位置。当第一组合阀85处于第一位置时，来自第一回路58的流体可被允许与第二回路60中的流体组合，由此增加引导到液压缸26的流体的流速。替代地，当第一组合阀85处于第一位置时，来自第二回路60的流体可被允许与第一回路58中的流体组合，由此增加引导至摆动马达43和/或液压缸32的流体的流速。流体的增加流速可导致相应缸和/或马达的较高速度致动。流经第一组合阀85的流体的方向(即，从第一回路58到第二回路60或反之)可以至少部分基于两个回路之间的压力差确定。如果希望，可想到第一组合阀85可以是不同类型的阀。例如，第一组合阀可以包括两个单独的阀元件(一个与上下泵通道68、70的一个相关)、四个单独的元件或者具有本领域已知的另一构造。

第二和第三组合阀87、89可一起使用以将第二和第三回路60、62的上泵通道68和下泵通道70选择性地彼此连接。另外，第二和第三组合阀87、89可单独或一起使用从而以闭环方式流体连接液压缸34与第二和/或第三回路60、62。例如，在第二组合阀87运动到流动经过位置而第二组合阀89保持在流动阻断位置时，液压缸34可被来自第二回路60的流体驱动。类似地，当第三组合阀89运动到流动经过位置而第二组合阀87保持在流动阻断位置时，液压缸34可百来自第三回路62的流体驱动。替代地，第二和第三组合阀87、89可同时运动到其流动经过位置，使得液压缸34可被来自第二和第三回路60、62的流体驱动，由此增加进入液压缸34的流体的流速和液压缸34的速度。应当注意，虽然第二和第三组合阀87、89在图2中显示为与第一组合阀85基本相同，但如果希望，第二和/或第三组合阀87、89可具有替代的构造。

液压缸34可设置转换阀91，其被构造成控制液压缸34的运动方向，而不管经过第二和第三组合阀87、89的流体的流动方向。在描绘的实施方式中，转换阀91被显示为定位在液压缸34的杆端通道和头端通道93、95内并能够在三个离散位置之间运动的滑阀式阀。当转换阀91在第一位置(图2所示的上位置)时，给定供应的流体可在第一方向上从一个或两个组合阀87、89流经液压缸34，造成液压缸34在第一方向(例如，在延伸方向)上的相应运动。当转换阀91在第二位置(图2所示的中间位置)时，流经转换阀91的流体可被抑制，由此也抑制液压缸34的运动。当转换阀91处于第三位置(图2所示的下位置)时，给定供应的流体可在第二方向上从一个或两个组合阀87、89流经液压缸34，造成液压缸34在第二方向(例如在缩回方向)上的相应运动。转换阀91可以朝着第二方向弹簧偏置并能够电磁运动到第一和第二位置。可以想到，如果希望，转换阀91可以替代地体现为一个或多个提升式阀，例如类似于阀78-84的一组四个独立的阀。同样，阀78-84可用类似于转换阀91的一个或多个滑阀式阀替换，如果希望的话。

本领域技术人员将认识到，在延伸和缩回期间流入和流出液压缸26、32、34的第一和第二腔室52、54的液压流体的相应速率可以不等。即，由于杆部分50A在第二腔室54内的位置，与第一腔室52内的压力区域相比，活塞组件50可在第二腔室54内具有减小的压力区域。因此，在液压缸26、32、34缩回期间，比可通过第二腔室54消耗的更多的液压流体可被迫离开第一腔室52，并且在延伸期间，比被迫离开第二腔室54更多的液压流体可被第一腔室52消耗。为了适应缩回期间的过量流体排放和延伸期间的另外流体需求，每个回路58、60、62可设置有两个补偿阀86和两个泄压阀88，其经由公共通道90将上下泵通道68、70连接到装载回路64。

补偿阀86可以均为设置在公共通道90和上下泵通道68、70中的一个之间并被构造成选择性地允许加压流体从装载回路64进入上下泵通道68、70的可变位置阀。特别是，每个补偿阀86可从第一位置朝着第二位置电磁致动，在第一位置，流体在公共通道90和相应的上下泵通道68、70之间自由流动，在第二位置，来自共同通道90的流体只可在公共通道90的压力超过上下泵通道68、70的压力一阈值量时流入上下泵通道68、70。补偿阀86可以朝着其第二位置弹簧偏置，并且只在已知需要正或负补偿流体的操作期间朝着其第一位置运动。补偿阀86还可通过同时一起运动至少部分至其第一位置用于促进特定回路内的上下泵通道68、70之间的流体再生。补偿阀86可单独用来促进再生或者与阀78-84组合用于增加再生期间的控制。

泄压阀88可设置成在流体的压力超过泄压阀88的设定阈值时允许流体从每个回路58、60、62释放进入装载回路64。泄压阀88可被设定成以相对高的压力水平操作，以防止对液压系统56造成损害，例如在只有在液压缸26、32、34到达行程终点位置且来自相关泵66的流动为非零或者在液压系统56的失效条件期间时才能实现的水平。每对泄压阀88可经由不同的解析器92连接到上下泵通道和致动器通道68-74，使得上泵通道和致动器通道68、72的较高压流体可经由一组解析器92释放到公共通道90，且下泵通道和致动器通道70、74的较高压流体可经由剩余组解析器92释放到公共通道90。

装载回路64可包括如上所述流体连接到公共通道90的至少一个液压源。在公开的实施方式中，装载回路64具有两个源，包括装载泵94和蓄能器96，其可平行流体连接到公共通道90以向回路58、60、62提供补偿流体。装载泵94可例如体现为发动机驱动的可变排量泵，其被构造成从箱98抽吸流体，对流体进行加压，并将流体排放到公共通道90中。在一种实施方式中，装载泵94可以是允许调峰操作的过中心泵，如将在下文更详细描述的。蓄能器96可例如体现为压缩气体、隔膜/弹簧或者囊式的蓄能器，其被构造成积累来自公共通道90的加压流体和将加压流体排放到公共通道90。来自装载泵94或者来自回路58、60、62的过量液压流体(即，来自泵66和/或旋转和线性致动器的操作)可通过返回通道102引导到蓄能器96或者箱98中。在一些实施方式中，可变位置控制阀103可设置在返回通道102内以帮助调节进入箱98的流体的流速。手动伺服阀104可与蓄能器96相关以便于在装载回路64伺服期间蓄能器96排放到箱98。

液压系统56可设置用于弥补流体功率的装置。特别是，液压系统56可包括至少一个高压蓄能器106。在公开的实施方式中，利用两个高压蓄能器106，它们通过两位置(例如，流动经过和流动阻断)、电磁致动的组合阀107分离。根据系统需求，一个或两个蓄能器106可经由组合阀107选择性地连接到第一和第三回路58、62的一个或两个以积累过量的加压流体或者排放之前积累的流体。蓄能器106可分别经由蓄能器通道108、110和经由公共通道112流体连接到上下泵通道68、70。蓄能器阀114可设置在公共通道112和蓄能器通道108、110之间并被构造成选择性地控制各个回路58、62和蓄能器106之间的流体流动。虽然蓄能器阀114被显示为朝着流动阻断位置弹簧偏置的两位置(流动阻断和流动经过)、电磁致动阀，但应该注意，如果希望，蓄能器阀114可具有另外构造。手动伺服阀116可与蓄能器106相关以便于在伺服期间蓄能器106经由通道118排放到箱98。

在一些实施方式中，阀120可设置在将蓄能器106连接到公共通道90的通道122内。阀120可以是朝着流动阻断位置弹簧偏置的两位置(流动阻断和流动经过)、电磁致动阀。阀120可用来便于调峰操作。即，任何时候蓄能器106具有过量加压流体(或者任何时候加压流体被引导到已经满的蓄能器106)，流体可经通道122和阀120引导到装载回路64。该流体可接着以若干不同方式利用，例如用来填充低压蓄能器96、如果有当前需求用来向回路58、60提供补偿流体或者用来在减小功率源18上的负载或者向功率源18添加容量的方向上驱动装载泵94。可以想到，阀120在一些应用中还可帮助保护蓄能器96不受压力峰值损害。即，阀120可用来将蓄能器96与过大压力基本隔离，并只在通道122的压力在阈值压力以下时打开。替代地，如果希望，可设置另外的先导操作隔离阀150并与蓄能器96直接相关。

在机器10操作过程中，机器10的操作者可利用接口装置46提供向控制器124确认各个线性和/或转动致动器的希望运动的信号。基于一个或多个信号，包括来自接口装置46的信号和例如来自定位在液压系统56上的多个压力传感器和/或位置传感器的信号，控制器124可指令不同阀运动和/或不同泵和马达的排量改变以使线性和/或转动致动器的特定一个或多个以希望方式(即，以希望速度和/或希望力)前进到希望位置。

控制器124可体现为一个微处理器或者多个微处理器，微处理器包括用于根据来自机器10操作者的输入和感测到的或者其他已知的操作参数控制液压系统56的操作的部件。大量市场上买得到的微处理器可被配置为执行控制器124的功能。应当理解的是，控制器124可毫不困难地具体体现为能够控制多种机器功能的通用机器微处理器。控制器124可包括存储器、辅助存储设备、处理器和用于运行程序的任何其他部件。各式各样的其他回路可与控制器124相连，诸如供电回路、信号调节回路、螺线管驱动回路及其他种类的回路。

工业实用性

所公开的液压系统可适用于希望改进的液压效率和性能的任何一种机器。所公开的液压系统可通过使用闭环技术提供改进的效率。公开的液压系统可经过新颖流体组合和存储构造的选择性使用提供增强的性能。现在描述液压系统56的操作。

在机器10操作期间，位于站20内的操作者可通过接口装置46指令作业工具14以希望方向和以希望速度进行特定运动。由接口装置46产生的指示希望运动的一个或多个相应信号连同机器性能信息(例如传感器数据，诸如压力数据、位置数据、速度数据、泵排量数据和本领域中已知的其他数据)被提供至控制器124。

响应于来自接口装置46的信号并基于机器性能信息，控制器124可生成引导至泵66、94和/或至阀76、78、80、82、84、85、86、87、89、103、107、114、116、120的控制信号。例如，为了在第一方向上以增加的速度转动摆动马达43，控制器124可生成引起第一回路58的泵66增加其排量并以更大速率将流体排放到上泵通道68中的控制信号。另外，控制器124可生成引起隔离阀76朝着其流动经过位置运动和/或保持在该位置的控制信号。在来自泵66的流体经由上泵通道68进入和经过摆动马达43后，流体可经由下泵通道70返回泵66。为了使摆动马达43的运动反向，可以颠倒泵66的输出方向。在摆动马达43的运动过程中，如果上或者下泵通道68、70的任一者内的流体的压力变得过大(例如在溢流条件期间)，流体可经由泄压阀88和公共通道90从加压通道释放到箱98。替代地或另外地，加压流体可经由蓄能器通道108或110、阀114和公共通道112引导至蓄能器106中。相反，当上或下泵通道68、70的任一者内的流体的压力变得太低时，来自装载回路64的流体可被允许经由公共通道90和补偿阀86进入第一回路58。左右行驶马达42L、42R可以类似方式操作。

在摆动马达43运动期间，操作者可能同时要求液压缸32运动。例如，操作者可借助接口装置46要求液压缸32以增加的速度缩回。当这发生时，控制器124可生成引起第一回路58的泵66增加其排量并以更大的速率将流体排放到上泵通道68中的控制信号。另外，控制器124可生成引起第一杆端阀78和第二头端阀84朝着其流动经过位置运动和/或保持在该位置的控制信号。此时，第二杆端阀80和第一头端阀82可处于其流动阻断位置。随着来自泵66的流体经由上泵通道和致动器通道68、72进入液压缸32的第二腔室54，流体可经由下泵通道和致动器通道70、74从第一腔室52排放回泵66。液压缸26可以类似方式操作。

液压缸32的运动可以两种不同的方式反向。第一，泵66的操作可以反向，由此使流体进入和离开液压缸32的流动反向。该相同方法可用来使液压缸26的方向颠倒。虽然在一些情形中令人满意，但该颠倒缸运动的方法只可在相同回路内的其他致动器(例如，摆动马达43)的运动也同时颠倒时(例如，当排量颠倒以保持在希望恒定方向上行驶)或者在其他致动器已经停止或者基本与泵66和液压缸隔离时可行。否则，液压缸的运动可通过转换阀78-84的位置来颠倒。如果在液压缸32和/或液压缸26的运动过程中，上或者下泵通道68、70的任一者内的流体的压力变得过大(例如在溢流条件期间)，流体可经由泄压阀88和公共通道90从加压通道释放到箱98。替代地或另外地，加压流体可经由蓄能器通道108、110、阀114和公共通道112引导至蓄能器106中。相反，当流体压力变得太低时，来自装载回路64的流体可被允许经由公共通道90和补偿阀86进入回路58。

如上所述，单个回路内的所有致动器的希望操作可驱动泵66的排量控制。但是，当同时希望单个回路内的多个致动器运动时，相关泵66的方向排量控制可只基于仅单个致动器的希望运动驱动(虽然泵66的排量大小仍可基于所有致动器的流动要求)。此时，为了引起该单个致动器在希望方向上以希望速度和/或用希望转矩运动，致动器的排量和/或流入该致动器的流体可被选择性地调节。

同样如上所述，液压缸可在缩回操作过程中从第一腔室52排放比第二腔室54内消耗的多的流体，并且在延伸操作过程中消耗比从第二腔室54排放的多的流体。在这些操作过程中，蓄能器阀114可选择性地打开以允许过量流体进入并填充蓄能器106(在过量流体具有充分高的压力时，例如在溢流条件期间)或者离开并补充回路58，由此提供进入和离开泵66的流体的中性平衡。

可以想到，在一些实施方式中，可能希望在溢流条件期间将泵66的抽吸或者低压侧与其相关的液压缸部分或完全隔离，使得从液压缸排放的更大量的流体可引导到蓄能器106中并存储以便随后使用而不是返回泵66。在此期间，泵66可接收来自装载回路64的补偿流体。类似于阀76的隔离阀(未显示)可在解析器92和阀76与上泵通道68的连接之间设置在下泵通道和/或上致动器通道70、72中并用来隔离泵66的低压侧。

流体再生在离开第一腔室52的流体的压力提高时的液压缸的缩回操作过程(例如在马达缩回操作过程)中可行。具体地，在上述缩回过程中，两个补偿阀86可同时朝着其流动经过位置运动。在此构造中，补偿阀86可允许离开第一腔室52的一些流体绕过泵66并直接流到第二腔室54中。此操作可帮助减小泵66上的载荷，同时仍满足操作者需求，由此增加机器10的效率。在一些实施方式中，补偿阀86可在再生期间保持部分关闭以便于一些能量消散，从而改善可控性。

第二和第三回路60、62可通过第二和第三组合阀87、89向液压缸34和/或向彼此选择性地提供流体。例如，基于要卷曲作业工具14的操作者指令，控制器124可生成引起第二回路60的泵66和/或第三回路62的泵66(取决于对于来自每个致动器的流动的需求和不同泵的容量)增加其排量并以更大的速率将流体排放到上或下泵通道68、70中的控制信号。该流体可接着经过组合阀87、89的释当一个或多个从上泵通道68经过到转换阀91，其中液压缸34的方向可经由转换阀91到第一或第三位置的运动控制。替代地，转换阀91可保持在其第二位置并将液压缸34与第二和第三回路62、64基本隔离，同时两个组合阀87、89保持打开，使得流体可从第二和第三回路60、62(即，从较高压力的一个)经过到另一个，由此增加可用于低压回路的流体的流速。

在液压系统56的公开实施方式中，由泵66提供的流动可以基本不受限制，使得大量能量不会不必要地浪费在致动过程中。因此，本发明的实施方式可提供改善的能量使用和保存。另外，液压系统56的闭环操作可在一些应用中允许减少或甚至完全消除用于控制与线性和转动致动器相关的流体流动的计量阀。这种减少可造成系统的复杂性减小和/或成本减小。

公开的液压系统也可提供流体功率储存、重新使用和多个闭环回路之间的流动组合。即，液压系统56的构造可允许来自一个闭环回路的过量流体功率被积累并随后在另一闭环回路内使用或者直接在回路之间发送以即时使用。

本领域技术人员将明白可以对公开的液压系统进行各种修改和变型。本领域技术人员将从说明书的考量和这里公开的液压系统的实践清楚其他实施方式。例如，虽然阀114、76、78、80、82和84在一些回路中被显示和描述为两位置开/关式阀，但可以想到这些阀本质上可替代地是比例式的以便于另外的功能。例如，如果蓄能器阀114为比例式的，蓄能器106可通过第二和第三回路60、62的每一个同时装载，即使回路具有不同的压力。在这种情形下，蓄能器装载可在最低压力完成，其可能需要一些节流。另外，虽然泵66被描述为过中心式泵，但可以想到泵66可替代地是单向泵，如果希望的话。在此情形下，经过泵66传递的能量(即，从任何转动和/或线性致动器)将被限制为单个方向。此外，虽然第一回路58被显示为包括摆动马达43和液压缸32，但可想到，如果希望，第一回路58可替代地包括左行驶马达42L和液压缸34(即，摆动马达43和左行驶马达42L的相对位置可以掉换，且液压缸32和34的相对位置可以掉换)。意图在于说明书和例子只认为是示例性的，本发明的真实范围通过以下权利要求及其等同物指明。

Claims (10)

1.一种液压系统(56)，包括：

多个闭环回路(58，60，62)，其将多个泵(66)流体连接到多个致动器(42L，42R，43,26,32)；

至少一个控制阀(85,87,89)，其能够选择性地将所述多个闭环回路的第一回路流体连接到所述多个闭环回路的第二回路；和

蓄能器(106)，其能够从所述多个闭环回路的至少第一回路接收加压流体和将加压流体排放到所述多个闭环回路的至少第一回路。

2.如权利要求1所述的液压系统，其中，所述多个致动器的数量大于所述多个泵的数量。

3.如权利要求1所述的液压系统，其中：

所述多个闭环回路的第一回路(58)包括第一转动致动器(43)和第一线性致动器(32)；

所述多个闭环回路的第二回路(60)包括第二线性致动器(26)；和

所述多个闭环回路的第三回路(62)包括第二转动致动器和第三转动致动器(42L，42R)。

4.如权利要求3所述的液压系统，其中，所述蓄能器能够只从所述多个闭环回路的第一回路和第三回路接收加压流体和只将加压流体排放到所述多个闭环回路的第一回路和第三回路。

5.如权利要求4所述的液压系统，还包括至少一个蓄能器控制阀(114)，其设置在所述多个闭环回路的第一和第二回路的每一个与蓄能器之间。

6.如权利要求3所述的液压系统，还包括第三线性致动器(34)，其能够选择性地以闭环方式连接到所述多个闭环回路的第一或第三回路。

7.如权利要求6所述的液压系统，其中：

所述至少一个控制阀是第一控制阀(85)；

所述液压系统还包括：

第二控制阀(87)，其设置在所述多个闭环回路的第一回路和所述第三线性致动器之间；和

第三控制阀(89)，其设置在所述多个闭环回路的第三回路和所述第三线性致动器之间；且

所述第二和第三控制阀能够一起使用以选择性地将所述多个闭环回路的第二回路流体连接到所述多个闭环回路的第三回路。

8.如权利要求6所述的液压系统，还包括装载回路(64)，其能够从所述多个闭环回路的第一回路、第二回路和第三回路接收过量流体并向所述多个闭环回路的第一回路、第二回路和第三回路提供补偿流体。

9.如权利要求8所述的液压系统，其中，第一和第三回路均包括：

至少一个泄压阀(88)，其与装载回路相关；和

解析器(92)，其能够选择性地将多个致动器的压力较高的致动器与所述至少一个泄压阀连接。

10.一种操作液压系统(56)的方法，包括：

利用多个泵(66)加压流体；

经由多个闭环回路(58,60,62)将通过所述多个泵加压的流体引导到多个致动器(42L，42R，43，26,32)和使来自所述多个致动器的流体返回到所述多个泵；

选择性地引导来自所述多个闭环回路的第一回路(58)的流体以与所述多个闭环回路的第二回路(60)内的流体组合；

选择性地在公共蓄能器(106)内积累来自所述闭环回路的至少第一回路的流体；和

选择性地使来自公共蓄能器的流体排放至所述多个闭环回路的至少第一回路。