CN104364449A - 用于回收能量的方法和液压系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于在工程机械的液压系统中回收能量的方法，液压系统包括用于移动负载的至少一个液压缸和由液压马达驱动的风扇，该方法包括下列步骤：在用于移动负载的液压缸的活塞侧和活塞杆侧中的一个处以负载压力对液压缸加压，该负载压力充分超过液压缸的活塞侧和活塞杆侧之间的移动负载所需的压差；在液压缸的活塞侧和活塞杆侧中的另一个处产生反压力，其中，在液压马达由来自液压缸的液压流体的返回流驱动的同时，通过液压马达产生反压力，由液压马达产生的反压力是驱动液压马达的返回流的量值和液压马达上的负载的量值的函数。本发明的优点是能够以简单且成本有效的方式减少车辆的能量消耗。

Description

用于回收能量的方法和液压系统
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的、用于在工程机械的液压系统中回收能量的方法，并且还涉及一种用于在工程机械中回收能量的液压系统。
本发明适用于工业建筑机械领域中的工程机械，特别是轮式装载机和铰接式运输车领域中的工程机械。虽然将针对轮式装载机来描述本发明，但本发明不限于这种特殊机械，而是也可用于具有液压功能的其它工程机械中，例如自卸车、挖掘机或其它建筑设备。
背景技术
工程机械设有铲斗、车斗或其它类型的器具，用于挖掘、提升、承载和/或运送负载。
例如，轮式装载机具有由液压驱动的作业功能，例如布置在负载臂单元上的器具的提升和倾斜。负载臂单元包括多个液压缸，用于移动负载臂以及附接至该负载臂的器具。能够布置有一对液压缸，用于提升负载臂，并且能够在负载臂上布置有另一液压缸，用于使器具倾斜。
轮式装载机(通常是车架转向式的)也具有一对液压缸，用于通过使轮式装载机的前部分和后部分相对彼此枢旋而使轮式装载机转弯/转向。
除了液压缸之外，轮式装载机的液压系统还包括一个或多个液压机械(泵)，用于将液压流体提供给负载臂单元和转向单元的液压缸。
转向系统可包括稳定系统，以便使转向稳定并获得无抽动的较刚性转向。
这种转向稳定系统通常包括压力阀，该压力阀在液压转向系统中产生反压力。压力阀可包含在从转向阀的返回管线中，且能够设置为例如10-40巴的压力值，使得产生用于转向缸的反压力。这意味着，必须使转向压力升高相同压力值，这继而导致较高的压降和增大的能量损失。当仅使用车辆的转向功能时，能够将主液压泵设置为转向压力。
当在转向的同时使用另一液压作业功能时，就将来自主液压泵的压力设置为要求最高压力的子系统的压力水平。例如，该子系统可能是提升系统，该提升系统可能需要高达200巴或更高的压力。如果转向同时要求50巴，就将在转向系统上发生150巴的压降，这也导致增大的能量损失。
该问题的一种解决方案是使用用于转向系统和提升系统的单独液压泵。然而，这种解决方案较昂贵且增加了车辆的重量。此外，这种解决方案需要较大的安装空间，对于这种解决方案来说，能量的损失较高。
已知的是，例如从具有高压力和大液压流体流的提升缸和倾斜缸中回收能量。这种能量回收系统可为液压马达提供动力，或者可对蓄能器充电。在这种系统中，能够回收来自高压力和/或大液压流的能量，但这些系统不适合于较低压力和/或较低的流体流。
US 6,151,894描述了一种能够回收从多个液压致动器返回的液压流体流的系统，该系统包括：多个流体回收回路，从这样的多个致动器返回的液压流体流被接纳到所述多个流体回收回路中；和主流体回收回路。提供一种选择器装置，用于允许所述多个流体回收回路中的至少一个与主流体回收回路选择性地连通。通过允许所述多个流体回收回路中的至少一个与主流体回收回路连通，该系统使得能够回收来自所述多个致动器中的至少一个的液压返回压力流体，因此可使该液压返回压力流体应用于包含多个液压致动器的工程机械。在一个实施例中，主流体回收回路可驱动冷却风扇马达。可在冷却风扇马达的流入侧设置有可变流速控制阀，可变流速控制阀可用于控制冷却风扇的转速。可将来自可变流速控制阀的过量压力(即过量流体)排出至流体贮存器。
在该解决方案中，仅能够回收流体系统中储存的能量的一部分。所回收的能量取决于冷却风扇的转速。在正常条件下，冷却风扇马达上的压降相对低，在可允许的最高转速下压降最大。此外，液压冷却风扇的流通过量相对低。这意味着，当使用适合于驱动冷却风扇的液压马达回收能量时，仅使用了液压流的一部分，因为过量的流被流速控制阀排出。因而，这种系统的效率取决于车辆中的使用压力。对于具有例如提升缸的车辆，提升缸可由200巴或更大的压力驱动，并且提升缸也具有相对大的流通过量，就将仅使用液压流体流的一部分来驱动冷却风扇。
因而，存在着改进的能量回收系统的需求。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种改进的用于在车辆的液压系统中回收能量的方法。本发明的另一目的在于提供一种改进的用于在车辆中回收能量的布置结构。
在用于所述方法的权利要求1和用于所述布置结构的权利要求10的特征部分中描述了根据本发明的对上述问题的解决方案。其它权利要求包括本发明的所述方法和布置结构的有利的进一步扩展。
在用于在工程机械的液压系统中回收能量的方法中，该液压系统包括用于移动负载的至少一个液压缸以及由液压马达驱动的风扇，该方法包括下列步骤：在用于移动负载的液压缸的活塞侧和活塞杆侧中的一侧处，以负载压力对液压缸加压，负载压力充分超过液压缸的活塞侧和活塞杆侧之间的压差，该压差被需要以移动负载；和在液压缸的活塞侧和活塞杆侧中的另一侧处产生反压力，其中当液压马达由来自液压缸的液压返回流驱动时，该反压力借助于液压马达产生，由液压马达产生的反压力是驱动液压马达的返回流和液压马达上的负载的量值的函数。
借助于根据本发明的用于能量回收的方法的该第一实施例，提供一种方法，其中由来自液压缸的返回流体流驱动冷却风扇马达，其中由液压冷却风扇马达在液压缸控制阀的返回端口处产生反压力。所产生的压力取决于驱动液压马达的返回流和液压马达上的负载的量值。通过在液压缸的返回端口处产生反压力，由液压缸控制的系统将较稳健。同时，将在控制阀的返回端口处存在较高压力。如果将该较高压力排入到排出贮存器中，则该更高压力就将导致较高能量损失。通过使用该压力驱动冷却风扇马达，就能够回收而非排出该较高压力。反压力的较高压力将增大下列可能性，即将存在足够的压力和/或流体流以驱动冷却风扇马达。因而将提高效率。
在本发明方法的有利发展中，所产生的反压力被保持在预定第一压力水平。该预定第一压力水平可以使固定压力值，该固定压力值用于特定作业功能，或预定压力水平可取决于车辆上的特定条件。当该作业功能是使车辆转向时，预定压力水平可取决于车辆的转向角度和/或转向速度。转向速度对应于转向缸的流速。对于较高转向速度，较高的反压力是有利的。可由传感器测量转向角度。
在本发明方法的有利发展中，当液压返回流的压力大于所需的反压力时，借助于可控压力阀将反压力保持在第二预定压力水平，该可控压力阀被设置成稍微高于所需的反压力的压力水平。第二预定压力水平高于第一预定压力水平。在一个示例中，第二预定压力水平比第一预定压力水平高至少5巴。以该方式，在返回管线的压力高于所需压力水平时，也能够将反压力保持在稳定水平。可控压力阀是进一步有利的，这是因为可控压力阀保护冷却风扇马达不受可能在液压系统中发生的突然压力爆发的影响。
在本发明方法的有利发展中，当液压返回流的压力低于所需反压力时，通过增加例如来自液压泵的另外流体流，将反压力保持在所需压力水平，该液压泵被设置为所需反压力水平。以该方式，在来自返回流的流体流低时，也能够保持所需反压力水平。通过增加来自液压泵的流体流，能够保留来自返回端口的大部分流体流。
在本发明方法的有利发展中，也可将所需反压力保持在下列压力水平，该压力水平对应于第一作业功能的负载压力和第二作业功能的负载压力之间的差，以便最小化在不同压力水平下使用两种功能时发生的损失。可由第一压力传感器测量第一作业功能例如车辆转向的负载压力，并且可由第二压力传感器测量第二作业功能例如车辆的提升系统的负载压力。控制单元计算该差，并且将对应于所需反压力的信号输出到可变压力装置诸如可控液压泵，该可变压力装置将输出所需反压力水平。通过选择用于转向功能的高于正常的反压力，能够为转向功能和提升系统两者提供来自主液压泵的相同压力水平，这将最小化转向系统上的压力损失。
在本发明方法的有利发展中，实际反压力由压力传感器测量，或者通过测量冷却风扇的转速来估计。通过测量对应于实际反压力的值，能够以可靠的方式控制液压泵，该液压泵用于供应另外的流体流以便获得所需反压力，并且当返回端口的压力足够高时，能够关闭该液压泵。
在一种用于在工程机械中回收能量的液压系统中，该液压系统包括用于移动负载的至少一个液压缸和由液压马达驱动的风扇，这样实现本发明的目的，即液压马达被连接至液压缸，液压马达用于从液压缸接收液压流体的返回流并且在液压缸中产生反压力，由液压马达产生的反压力是驱动液压马达的返回流和液压马达上的负载的量值的函数。
借助于本发明液压系统的该第一实施例，能够回收液压缸的返回管线的能量。由于在返回端口处产生反压力的系统中，返回端口处的压力较高，所以能够用本发明的系统回收较大量的能量。返回端口被连接至冷却风扇马达，使得冷却风扇由液压缸的返回流驱动。
在本发明系统的有利发展中，液压系统包括两种作业功能。作业功能中的一种优选地是车辆的转向功能，并且另一种作业功能可以是提升或倾斜功能。
在本发明系统的有利发展中，液压系统还包括可变压力阀，该可变压力阀适合于将反压力保持在预定第二压力值。第二预定压力水平高于第一预定压力水平，使得当压力稍微高于所需反压力时，该压力阀将仅放弃流体流。优选地，第二压力值比第一压力水平高至少5巴。
在本发明系统的有利发展中，液压系统还包括可控风扇泵，该可控风扇泵适合于被设置为第一预定压力值。以该方式，在来自返回端口的流体流的压力不够高时，该风扇泵能够用于保持所需反压力。可控风扇泵被设置为所需压力水平，并且将输出将反压力保持在所需反压力水平所需的流体流。当来自返回端口的流体流的压力足够高时，来自泵的流量将是零或接近于零。以该方式，泵将仅在需要时才供应流体流。
在本发明系统的有利发展中，借助于第一压力传感器测量在第一作业功能例如转向缸中的压力，并且借助于第二压力传感器测量在第二作业功能例如提升系统中的压力。控制单元读取来自第一压力传感器和第二压力传感器的信号，并且将控制信号输出至可控压力装置即可控风扇泵，其中控制信号对应于下列压力值，该压力值是转向缸中的压力和提升系统中的压力之间的差。以该方式，反压力适合于车辆的主泵单元的压力，这降低了转向系统上的压力损失。以该方式，提高能量回收系统的效率。
附图说明
下面将参考附图，更详细地描述本发明，其中：
图1示出了具有用于装载操作的铲斗的轮式装载机的侧视图；
图2示出了在根据图1的车辆中使用的已知的示意性液压系统；
图3示出了根据本发明的示意性液压系统的第一示例；
图4示出了根据本发明的示意性液压系统的第二示例；并且
图5示出了根据本发明的创造性方法的示意性流程图。
具体实施方式
具有在下文中描述的进一步扩展的本发明的实施例应仅视为示例，且不以任何方式限制由专利权利要求书提供的保护范围。
图1是轮式装载机形式的工程机械100的例示图。轮式装载机包括被布置在提升臂105上的铲斗，该提升臂105用于提升和降低铲斗，并且铲斗还能够相对于该提升臂倾斜。轮式装载机100设有液压系统104，液压系统104包括至少一个液压机械(图1中未示出)。该液压机械或泵能够用于向液压缸提供液压流体，例如用于提升和倾斜铲斗以及使车辆转向。
在图1所示的示例性实施例中，液压系统包括用于操作提升臂105的两个液压提升缸17和用于使铲斗倾斜的液压缸14。该液压提升缸、倾斜缸和液压转向系统由车辆液压系统中包括的主液压泵驱动。此外，液压系统包括布置成驱动第二液压系统的第二液压泵。在所示的示例中，第二液压泵布置成向液压马达供应液压流体，用于驱动车辆的冷却风扇。第二液压泵也可布置成向布置于车辆上的其它液压系统供油，该其它液压系统例如是液压刹车系统等。轮式装载机还包括发动机舱101和驾驶室102，发动机舱101具有带有散热器系统103的发动机。
图2示意性示出了在重型车辆中使用的已知液压系统的一部分。在所示的示例中，使用轮式装载机作为重型车辆的一个示例，但它也可以是其它类型的重型车辆。液压系统包括提升和倾斜臂液压缸系统2和转向系统3、主液压泵4、冷却风扇泵5和冷却风扇8。电子控制系统19以已知的方式控制液压系统。
提升和倾斜臂液压缸系统2包括：至少一个提升缸15，在所示的示例中使用了两个提升缸，该提升缸15由提升阀12控制；和倾斜缸14，该倾斜缸14由倾斜阀11控制，操作者操作这些缸以提升、降低和倾斜铲斗。转向系统3包括：至少一个转向缸13，在所示的示例中使用了两个转向缸；和转向阀10，操作者操作转向阀10以使车辆转向。液压系统1由可变主液压泵4驱动。通过优先阀9，来自主液压泵4的流体被供给到提升和倾斜臂液压缸系统2和转向系统3。优先阀9布置在主液压泵4的出口导管上，并将自动为下列情况赋予优先级：即，在提升功能和倾斜功能之前，转向功能接收所需压力。
车辆的散热器冷却系统包括冷却风扇8，该冷却风扇8附接至冷却风扇马达7，该冷却风扇马达7由液压流体(例如液压油)驱动。从由压力调节阀6控制的冷却风扇泵5供应液压油。压力调节阀6由来自控制单元的电信号控制，控制单元能够设置来自泵的所需输出压力，这是因为泵设有可变排量。以这种方式，能够将泵调节为特定要求。一个这种要求是散热器回路的温度。车辆控制系统能够将信号发送至压力调节阀，使得泵压力适合于散热器温度。因而，散热器风扇的速度由泵压力控制。以此方式，泵不必将超过必需的油供应给冷却风扇马达7，从而保留能量。也可通过设置泵的排量来控制冷却风扇泵的流量，其中，第二液压泵的流量由车辆控制系统的电排量信号控制。
该液压系统也可包括由补充控制阀18控制的另外的液压作业功能件17。来自该液压功能件的返回流体被排出至排出贮存器16，返回流体被收集在该排出贮存器16中并由主液压泵和冷却风扇泵再循环。当液压流体被排出到该排出贮存器中时，损失了部件上的压降。该能量损失取决于系统所使用的实际压力。当仅使用车辆转向时，压力损失可在30-50巴的范围内，当使用提升缸时，压力损失可高达200巴或更高。
为了稳定通过液压缸转向的车辆的转向，在转向的返回管线处产生反压力是有利的。这种反压力可在10至40巴之间的间隔中，并且将加强转向。通常，通过提供被设置为返回管线中的所需压力的压力限制阀来实现这种反压力。来自压力限制阀的流体被排出至排出贮存器。在所示的示例中，压力限制阀能够插入在位于返回端口26和排出贮存器16之间的返回管线中，以便产生反压力。
图3示出了适合在诸如轮式装载机的车辆或其它重型建筑车辆中使用的、本发明的示意性液压系统的第一示例。
在本发明的适合回收能量的系统中，使用液压泵4以经由转向阀10对转向缸13加压。转向阀的返回端口26由导管22连接至冷却风扇马达7。冷却风扇马达7适于驱动冷却风扇8。导管22设有止回阀21，止回阀21防止流体从冷却风扇泵向后流动至转向阀的返回端口26。返回端口26也通过可变压力支撑阀20连接至排出贮存器16。支撑阀20由控制单元控制，并能够被设置为预定压力水平。当支撑阀20的输入端处的压力大于预定压力水平时，该阀将使流体中的一些旁通到排出贮存器。因而，来自返回端口的流体流将驱动冷却风扇马达。
冷却风扇马达被设定尺寸使得冷却风扇马达在返回端口处以预定流体流产生所需的反压力。在额定压力流下，这样的反压力(即风扇马达上的压降)可以是30巴。因而，在正常转向条件下，用于转向系统的反压力将是30巴，并且使用来自转向阀的返回流以驱动冷却风扇马达。由液压冷却风扇马达产生的反压力取决于流到液压马达的返回流的量值并且还取决于液压马达上的负载。例如，可通过使用具有可倾斜风扇叶片的风扇来改变马达的负载，该可倾斜风扇叶片能够用于控制马达。
如果来自转向阀的返回流体流大于额定流体流，所产生的反压力将大于所需的值。压力支撑阀20被设置为稍大于所需的反压力值的值，在该示例中为35巴，使得能够将过量流体流引导到排出贮存器。以该方式，能够保持所需的反压力。
图4示出了适合在诸如轮式装载机的车辆或其它重型建筑车辆中使用的、本发明的液压系统的第二示例。以相同的附图标记表示与图2的系统中使用的相同的部件。在所示的系统中，排出贮存器包括第一排出贮存器16和第二排出贮存器25。以该方式，能够在铰接式车辆的前部分和后部分上具有单独的排出贮存器。这两个排出贮存器也可合并为一个，或者可借助于补偿管线彼此互连。
在适合回收能量的本发明的系统中，在从转向阀的返回端口26至排出贮存器的返回管线中加入了可变压力支撑阀20。支撑阀20由控制单元控制，并能够被设置为预定压力水平。当支撑阀20的输入端处的压力大于预定压力水平时，该阀将使流体中的一些旁通到排出贮存器。本发明的系统还包括导管22，该导管22将转向阀的返回端口26连接至冷却风扇泵7和冷却风扇马达5。导管22设有止回阀21，止回阀21防止流体从冷却风扇泵向后流动至转向阀的返回端口26。此外，本发明的系统设有：第一压力传感器23，第一压力传感器23适于测量转向系统中的压力；和第二压力传感器24，第二压力传感器24适于测量提升和倾斜系统中的压力。
在所示的示例中，液压缸被布置成使得借助于处于液压缸的活塞侧的液压马达4以负载压力对液压缸加压。因而，来自液压缸的返回流将从液压缸的活塞杆侧流动。然而，也可将液压缸布置成使得在活塞杆侧对液压缸加压。
在本发明系统的一个示例中，系统将从转向系统中回收能量。在该示例中，使用冷却风扇马达产生用于转向稳定的反压力。因而，选择冷却风扇马达使得冷却风扇马达在预定流体流下产生所需的反压力。在额定压力流下，这样的反压力(即风扇马达上的压降)可以是30巴。因而，在正常转向条件下，用于转向系统的反压力将是30巴，并且使用来自转向阀的返回流驱动冷却风扇马达。在该示例中，仅使用车辆的转向。
如果来自转向阀的返回流小于额定的流体流，则通过风扇马达的流量将不够高，以致不能产生所需的反压力。在该情况下，能够允许较低的反压力，或者能够设定冷却风扇泵5的压力调节阀6以供应另外的流体流，使得冷却风扇马达处的反压力对应于所需的反压力。压力调节阀6是由控制单元控制的电控阀，且适于设定用于冷却风扇泵的给定压力水平。冷却风扇泵是可变的，并将适合泵的输出流，从而获得所需的压力。在一个示例中，所需的反压力是30巴。主液压泵4将输出用于转向的所需压力，在该示例中，所需压力是50巴。来自转向阀的返回流将流经导管22，并将继续流经冷却风扇马达7，因而将驱动冷却风扇马达。如果来自转向阀的返回流体流足以产生所需的反压力，则冷却风扇泵就将输出流调节为接近于零，因为已经存在所需压力，因而将不供应任何流体。
如果流体流小于额定流体流而使得所产生的反压力小于30巴，则压力调节阀6就能够被设定成使得冷却风扇泵产生另外的流体流。取决于来自返回阀的流体流，这种设定将产生来自风扇泵的另外的流体流，使得反压力是30巴。
如果来自转向阀的返回流体流大于额定流体流，则所产生的反压力就将大于所需压力。压力支撑阀20被设定为稍大于所需的反压力值的值(在该示例中为35巴)，从而能够过量的流体流引导至排出贮存器。以该方式，能够获得所需产生的反压力。在该情况下，冷却风扇泵将不供应任何流体流且能够被关闭。
以该方式，能够以容易的方式回收来自转向系统的返回管线中的能量，并且该能量能够用于驱动冷却风扇马达。因而，冷却风扇马达可定尺寸为较小尺寸，这是因为能够从转向装置的返回管线向冷却风扇马达供应大部分动力。
也可能使用被连接至转向阀返回端口的可控冷却风扇马达。能够用来自控制单元的外部信号设定冷却风扇马达上的压降，并因而设定所需的反压力。这种可控风扇马达可布置成使得能够在特定范围内控制该可控压降，并且可通过可控的风扇联接来设定该可控压降。也可使用冷却风扇上的可调叶片。取决于风扇的转速，能够通过倾斜叶片来控制风扇的阻力。因而能够获得用于使转向稳定的所需的反压力。
在进一步示例中，同时使用了转向系统以及提升和/或倾斜系统两者。在该情况下，主液压泵4将供应下列压力，该压力等于上述系统中的任一个所需的最高压力。通常，提升或倾斜系统需要可能高达200巴或更高的最高压力。在一个示例中，提升系统需要150巴。该值被压力传感器24读取。同时，转向系统所需的压力被压力传感器23读取，在该示例中，转向压力值是50巴。因而，这些所需压力水平之间的差为100巴，在传统系统中，这将在转向系统上引起100巴的压降，该压降继而将引起能量的损失。因而，在本发明的系统中，优选在转向系统的返回端口26处产生约100巴的反压力。对于与上文所述相同的冷却风扇，该冷却风扇在额定流体流下具有30巴的压降，需要另外的流体流来获得100巴的反压力。因而，冷却风扇泵的压力调节阀6被设定为100巴，使得获得所需的反压力。因而降低了转向系统上的压力损失。在该示例中，压力支撑阀20也被设定为稍高的压力值，例如105巴，以便防止突然的压力爆发到达风扇马达。如果例如由于系统中的突然压力升高导致的返回管线中的压力超过所需的反压力，则压力支撑阀20就将使过量流体中的一些旁通至排出贮存器。
所需的反压力例如能够取决于转向轮比值，即实际的转向角度，或车辆的转向速度。转向速度对应于转向缸的流速。对于较高的转向速度，较高的反压力是有利的。在转向轮处测量转向角度，并且使用转向角度设定所需的反压力。因而，从返回管线输送至冷却风扇马达的流体量可取决于车辆的转向角度。如果转向角度小，则反压力就可被设定为相对低的值。如果由风扇马达产生的反压力低于所需的反压力(即，通过冷却风扇马达的流体流量低于额定流量值)，则冷却能力将降低。在该情况下，代替从风扇泵增加另外的流，系统可临时允许在冷却系统中存在较高温度。当可获得较高的流体流量时，就能够恢复所损失的冷却能力。在一些情况下，可能不允许降低冷却风扇速度。在这样的情况下，可使冷却泵继续向冷却风扇马达输送另外的流体流，以便获得所需反压力，并因而获得所需的冷却能力。
如果冷却风扇马达上的压降(即，由压力调节阀6设定的压力值)低于所需的反压力，则控制单元就可临时提高压力调节阀的压力，使得该压力匹配于所需的反压力。这将导致冷却风扇马达比所需的快地运行，这将降低散热器回路的温度。当已经停止转向时，可将冷却泵调节至较低压力，使得散热器回路的温度能够恢复额定温度值。
如果来自转向系统的返回流对于冷却风扇马达而言过高，即，冷却风扇马达的转速将比所允许的高，则可开启压力支撑阀20，以将过量压力排出至排出贮存器。因而，有利的是使冷却风扇马达设计成使得冷却风扇马达能够处理来自返回管线的最高可能压力，以便尽可能多地保存能量。
或者，能够通过使用从不同的输入值(例如转向轮比值)获得的额定流量水平来估算转向阀返回端口处的实际反压力。也能够由压力传感器测量反压力，或者能够使用冷却风扇的转速以获得通过风扇马达的流体流。转速和压降之间的关系能够存储在表格中。
本发明的液压系统的优点在于，能够使用冷却风扇马达回收能量。在铰接式建筑车辆上，通常用转向缸执行转向。对于轮式装载机，马达和冷却系统被设置在车辆的后部，并且提升和倾斜系统被设置在车辆的前部。通过在车辆的后部提供单独的能量保存系统来最小化与穿过铰接部的软管有关的问题，这是因为不存在必须穿过铰接部的用于能量回收的软管。利用处于车辆后部的冷却系统和转向阀，能够与提升和倾斜系统的能量回收系统独立地从转向系统回收能量。然后，车辆可设有单独的排出贮存器，在车辆的后部设有排出贮存器25。在铰接式运输车上，发动机(因而冷却系统和转向系统也)安装在车辆的前部分中，提升缸安装在后部分中。对于这种车辆，单独的能量回收系统也是有利的。
图4示出了用于在工程机械的液压系统中回收能量的方法的示意性流程图。
在步骤100中，在控制作业功能的控制阀单元的进口端口处施加用于作业功能的压力，其中该压力超过作业功能的负载压力。通过在进口端口处施加高于用于特定作业功能的所需负载压力的压力，能够向控制作业功能的阀产生反压力，这将使作业功能更稳健，这是因为反压力作用在液压缸上。
在步骤110中，在控制作业功能的控制阀单元的返回端口处由液压马达产生反压力。利用该反压力，将在作业功能的液压缸上提供所需的负载压力。与反压力一起使用的合适的作业功能是车辆的转向。反压力由液压冷却风扇马达产生，其中，选择马达上的压降，使得在额定的预定流体流下获得预定的反压力。
在步骤120中，用于冷却风扇泵的设定压力值被设定为所需的反压力。通过使用可控泵，来自泵的流体流将适合于冷却风扇马达处的实际反压力，使得可与来自控制阀的返回端口的流体流无关地保持所需的反压力。以该方式，能够使用转向系统的返回流驱动冷却风扇马达。
在步骤130中，借助于压力支撑阀释放超过所需的反压力的压力。优选地，该支撑阀被设定为稍高于所需的反压力的第二预定压力水平。以该方式，当返回端口处的压力高于所需的反压力时，也能够保持稳定的反压力。如果来自返回阀的流体流大于驱动冷却风扇泵所需的流体流，也将能够使液压冷却风扇泵接收向后通过泵的流，从而起到液压机械的作用，并且在该情况下，使泵起到液压马达的作用。在该情况下，冷却风扇泵将帮助回收能量，并且在该情况下，将帮助驱动工程车辆的发动机。
本发明不应视为仅限于上述实施例，在所附的权利要求书的范围内，可存在许多另外的变体和变型。
附图标记
1:液压系统
2:提升和倾斜臂液压缸系统
3:转向系统
4:主液压泵
5:冷却风扇泵
6:液压调节阀
7:冷却风扇马达
8:冷却风扇
9:优先阀
10:转向阀
11:倾斜阀
12:提升阀
13:转向缸
14:倾斜缸
15:提升缸
16:排出贮存器
17:另外的液压作业功能件
18:补充的控制阀
19:控制单元
20:压力支撑阀
21:止回阀
22:导管
23:第一压力传感器
24:第二压力传感器
25:排出贮存器
26:返回端口
100:车辆
101:发动机舱
102:驾驶室
103:散热器系统
104:液压系统
105:提升臂

Claims (21)

1.一种用于在工程机械的液压系统中回收能量的方法，所述液压系统包括用于移动负载的至少一个液压缸和由液压马达驱动的风扇，所述方法包括以下步骤：
-在用于移动负载的所述液压缸的活塞侧和活塞杆侧中的一个处以负载压力对所述液压缸加压，所述负载压力充分超过所述液压缸的活塞侧和活塞杆侧之间的移动所述负载所需的压差；
-在所述液压缸的活塞侧和活塞杆侧中的另一个处产生反压力，
其特征在于，在所述液压马达由来自所述液压缸的液压流体的返回流驱动的同时，通过所述液压马达来产生所述反压力，由所述液压马达产生的所述反压力是驱动所述液压马达的所述返回流的量值和所述液压马达上的负载的量值的函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所产生的所述反压力被维持在预定的第一压力水平。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述工程机械的转向角度和/或转向速度来选择所述预定的第一压力水平。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过增加经过所述液压马达的另外的液压流体流来获得所需的反压力。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述液压返回流的压力低于所需的反压力时，通过增加来自液压泵的被设定为所需的反压力水平的流体流而将所需的反压力维持在预定的第一压力水平。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将来自所述液压缸的液压流体的返回流的一部分排出而不经过所述液压马达，来获得所需的反压力。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述液压返回流的压力大于所需的反压力时，通过借助于可控压力阀排出所述返回流的一部分来将所需的反压力维持在预定的第二压力水平，所述可控压力阀被设定为比所需的反压力稍高的压力水平。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其特征在于，由压力传感器测量实际的反压力。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其特征在于，通过测量所述冷却风扇的转速来估算实际的反压力。
10.一种用于在工程机械(100)中回收能量的液压系统，包括用于移动负载的至少一个液压缸(13、14、15)和由液压马达(7)驱动的风扇(8)，其特征在于，所述液压马达(7)连接至所述液压缸，所述液压马达(7)用于接收来自所述液压缸的液压流体的返回流并在所述液压缸中产生反压力，由所述液压马达产生的所述反压力是驱动所述液压马达的所述返回流的量值和所述液压马达上的负载的量值的函数。
11.根据权利要求10所述的液压系统，其特征在于，所述液压缸由控制阀单元(10)控制，并且所述液压马达(7)连接至所述控制阀单元(10)的返回端口(26)。
12.根据权利要求10或11所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统包括至少两种作业功能，所述至少两个作业功能中的每一个都具有至少一个液压缸(13、14、15)。
13.根据权利要求12所述的液压系统，其特征在于，所述作业功能可以是转向功能、倾斜功能和/或提升功能。
14.根据权利要求10至13中的任一项所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括可变压力阀(20)，所述可变压力阀(20)适于将所述反压力维持在预定的第二压力值。
15.根据权利要求14所述的液压系统，其特征在于，所述预定的第二压力水平比第一预定压力水平高至少5巴。
16.根据权利要求10至15中的任一项所述的液压系统，其特征在于，所述冷却风扇(8)的叶片是可调的。
17.根据权利要求10至16中的任一项所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括可控风扇泵(5)，所述可控风扇泵(5)适于被设定为所述第一预定压力值。
18.工程机械，其包括根据权利要求10至17中的任一项所述的液压能量回收系统。
19.根据权利要求18所述的工程机械，其中所述工程机械是铰接式车辆，其中，具有冷却系统的发动机和所述转向缸布置在所述车辆的一个部分中，并且，所述提升系统和/或倾斜系统被布置在所述车辆的另一个部分中，其特征在于，所述液压能量回收系统与所述发动机布置在所述车辆的同一个部分中。
20.一种计算机程序，包括程序代码，当所述程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行根据权利要求1至9中的任一项所述的所有步骤。
21.一种计算机程序产品，包括被存储在计算机可读介质上的程序代码，当所述程序产品在计算机上运行时，所述程序代码用于执行根据权利要求1至9中的任一项所述的所有步骤。
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