CN105839690B - 液压系统的选择性地接合的再生的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供液压系统和使用该液压系统的方法，尤其是液压系统的选择性地接合的再生的系统和方法。该液压系统包括泵，有第一头部室和第一杆室的第一致动器，和有第二头部腔和第二杆室的第二致动器。该液压系统还包括第一控制阀和第二控制阀。响应于第一功能命令小于第一功能命令极限，第二功能命令大于第二功能命令极限，和第二功能负载大于第二功能负载极限，第二控制阀选择性地提供从第一杆室到第一头部室的再生流体。

Description

液压系统的选择性地接合的再生的系统和方法

交叉引用相关申请

本申请基于美国临时专利申请号62/089001，申请日为2014年12月8日，并且题为“液压系统的选择性地接合的再生的系统和方法”的申请，要求其优先权，并且通过引用结合其全文。

声明关于联邦政府资助的研究

不适用。

背景技术

本发明一般涉及液压系统，并且更具体地，涉及到有选择地接合再生的液压系统的控制阀组件。

这是典型的挖掘机，如反铲挖土机和挖掘机在周期的“挖掘”段将土传输装入铲斗中。这个周期内操作员将命令臂油缸(又名铲斗油缸，反铲臂转折油缸)延长(臂中)，铲斗油缸延长(铲斗卷曲)和动臂油缸延长(动臂向上)。在这一行动中，所有三个汽缸将延伸，并且在操作员的命令下装满铲斗。在汽缸中的压力不相同，在泵和汽缸之间的压力差由操作者正在命令的主滑阀或者压力补偿器节流。这些节流损失造成液压热，并且对机器效率具有负面影响。典型的，在挖掘操作阶段中，在这些机器上有来自泵出口到汽缸的功率效率在中间-60％的范围内。液压热和低效的关键来源之一是在臂中的高压负载和在动臂中相对的低压负载之间的间隙，在挖掘过程中臂设置泵压力。如果在循环过程中，操作者不指挥动臂，动臂没有损失。在一些工作循环中，在挖掘过程中，几乎总损失的一半都来自动臂和泵之间的由高臂负载导致的不平衡压力。由于其他挖段和不同用途的机器，动臂油缸不能重新设计，以减轻该压力差。

因此，仍然保持对液压控制阀系统的非常需要，其可提高操作的效率，以克服这些缺点。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种用于液压系统的控制阀组件。该液压系统包括：由第一致动器操作的第一功能，由第二致动器操作的第二功能，和从贮存器提供流体到供应导管的泵。所述第一致动器包括第一头部室和第一杆室，并且第二致动器包括第二头部室和第二杆室。所述控制阀组件包括：第一控制阀，以响应于第一功能命令，选择性地提供在第一致动器与供应导管和贮存器这两者之间的流体连通；第二控制阀，以响应于第一功能命令，选择性地提供在第一致动器与供应导管和贮存器这两者之间的流体连通。当第一功能命令小于第一功能命令极限、第二功能命令大于第二功能命令极限且第二功能负载大于第二功能负载极限时，第二控制阀选择性地提供从第一杆室到第一头部室的再生流体流动。

在另一方面，本发明提供一种液压系统，包括：泵，用于从贮存器提供流体到供应导管；第一致动器，其具有第一头部室和第一杆室；第二致动器，其具有第二头部室和第二杆室。液压系统进一步包括：第一控制阀，以响应于第一功能命令，选择性地提供在第一致动器与供应导管和贮存器这两者之间的流体连通；以及第二控制阀，以响应于第一功能命令，选择性地提供在第一致动器与供应导管和贮存器这两者之间的流体连通。响应于第一功能命令小于第一功能命令极限、第二功能命令大于第二功能命令极限且第二功能负载大于第二功能负载极限，第二控制阀选择性地提供从第一杆室到第一头部室的再生流体流动。

在另一个方面，本发明提供用于在液压系统中提供再生流体流动的方法。液压系统包括：由第一致动器操作的第一功能，由第二致动器操作的第二功能，和泵，用于从贮存器提供流体到供应导管。第一致动器包括第一头部室和第一杆室，并且第二致动器包括第二头部室和第二杆室。第一功能可操作响应于第一功能命令，第二功能可操作响应于第二功能命令。该方法包括：确定第一功能命令是否小于第一功能命令极限、第二功能命令是否大于第二功能命令极限且第二功能负载是否大于第二功能负载极限；，并且在确定所述第一功能命令是小于所述第一功能命令极限、所述第二功能命令大于所述第二功能命令极限且在第二头部室中的压力大于第二功能负载极限时，提供从第一杆室到第一头部室的再生流体流动。

在又一个方面，本发明提供用于在液压系统中提供再生流体流动的方法。液压系统包括：由第一致动器操作的第一功能，由第二致动器操作的第二功能，和泵，用于从贮存器提供流体到供应导管。第一致动器包括第一头部室和第一杆室，第二致动器包括第二头部室和第二杆室。第一功能可操作响应于第一功能命令，第二功能可操作响应于第二功能命令。该方法包括：确定第一功能是否在类似重力的方向上被命令；在确定所述第一功能是在类似重力的方向上被命令时，打开再生流体路径，提供从第一头部室到第一杆室的流体连通。所述方法进一步包括：确定第二功能命令是否为非零；在确定第二功能命令为非零时，阻止泵和第一杆室之间的流体连通。所述方法进一步包括：确定第一功能命令是否大于第一功能命令极限，并且在确定第一功能命令大于第一功能命令极限时，提供在泵和第一杆室之间的流体连通。

本发明的前述和其它方面和优点在下面的说明中出现。在说明书中，参考了附图，其形成一部分，并且其中通过优选实施例的方式阐述。这些实施例不一定代表本发明的全部范围，然而，作为权利要求的参考，并且因此用于解释本发明的范围。

附图说明

当考虑到下面的其详细描述，本发明将更好地理解，并且特征，方面和优点等如上所述将变得显而易见。这样详细的描述参考如下附图：

图1示出根据本发明一个实施例可以应用本发明的一个挖掘机。

图2示出了液压系统的示意图，其包括根据本发明一个实施例的控制阀组件。

图3是图表，示出了根据本发明的一个实施例初始旁通端口和第二旁通端口的流动面积与类似重力的方向上的第一功能命令之间的函数关系。

图4是根据本发明的一个实施例的流程图，示出当第一功能被命令的方向大致与重力相反时用于提供再生流体流动的步骤。

图5是根据本发明的一个实施例的流程图，示出当第一功能被命令的方向大致与重力类似时用于提供再生流体流动的步骤。

图6示出了根据本发明的另一个实施例的附图2中的液压系统的另一种可选配置的示意图。

具体实施方式

在这使用的术语“下游”和“上游”是术语，其指示相对于流体流动的方向。术语“下游”对应流体流动的方向，而术语“上游”指的是流体流动相反的方向或相逆的方向。

首先参考图1，一个挖掘机10，挖土机的形式，能包括驾驶室12，臂组件14。驾驶室12可顺时针转动和逆时针上采用双向液压回转马达(未示出)在一个履带15上。臂组件14可以连接到驾驶室12，并且可以包括动臂(boom)16，臂18，及枢转地彼此连接的铲斗(bucket)20。一对起重动臂的致动器22可以是机械地和液压地并联连接，并可以相对于驾驶室12，响应于动臂功能命令提升和降低动臂16。动臂致动器22可以在类似于重力23的方向24上，和一般与重力23相反的方向26上升高和降低动臂16。典型地，每个动臂致动器22的汽缸(cylinder)可以连接到驾驶室12，同时每个动臂致动器22的活塞杆可连接到动臂16。因此，作用在动臂16上的重力23趋于将活塞杆缩回进汽缸。臂18可以在动臂16的远端28支撑，并且响应于臂功能命令可使用臂致动器30向前和向后转动。铲斗20能在臂18的前端32枢转，当响应铲斗功能命令由铲斗致动器34驱动时。在其他实施方案中，铲斗20可被替换为其他工作工具，如本领域中已知的。挖掘机10用一对左和右双向行走马达(未示出)行驶，马达其可独立地驱动一对轨道36以推动挖掘机在地面上。驱动挖掘机10的各种功能(即，动臂16，臂18，铲斗20，轨道36，等等)的命令可以由挖掘机的操作者产生，例如使用一个或多个操作杆。

虽然上面的挖掘机10以挖掘机的形式被描述，应该知道，本文所述的发明可以应用替代的挖掘机，例如，一个反铲或利用挖掘工具的其他机器。

图2，液压系统100，其可以在挖掘机上使用，例如在图1中所示的挖掘机10，根据本发明的一个实施例示出。液压系统100可以包括泵102，第一致动器104，第二致动器106，和一个控制阀组件108。泵102可以是正排量泵，其从贮存器110中吸引流体，如油，并且在增压下供应流体在一个泵的出口112.泵出口112流体连通旁路通道114和供应导管116。在其他非极限实施例中，泵102可以是可变排量泵，并且控制阀组件102可以包括一个或多个补偿器，如本领域已知的。

第一致动器104可包括第一气缸118，可滑动地布置在第一汽缸118中的第一活塞120，以及耦合到所述第一活塞120的第一杆122。第一致动器104可以响应第一功能命令操作第一功能。在一个非极限性例子中，第一致动器104响应于动臂命令，可以操作挖掘机10(即，上升和下降)的动臂16。第一汽缸118可以限定第一头部室124，其由第一活塞120和第一气缸118的头部表面126限定。第一头部室124可以流体连通第一致动器104的杆端口128。第一汽缸118能限定第一杆室130，其由第一活塞120的杆表面132，第一杆122和第一汽缸118限定。第一杆室130可以流体连通第一致动器104的杆端口134。第一活塞120的头部表面126能限定比第一活塞120的杆表面132更大的面积，因为第一杆122连接到在杆表面132上的第一活塞120。例如，头部表面126可限定一个区域，其大于杆表面132由第一杆22的直径限定的近似区域。

第二致动器106可以包括第二气缸136，可滑动地布置在第二汽缸136中的第二活塞138，以及耦合到所述第二活塞138的第二杆140。第二致动器106可以响应第二功能命令操作第二功能。在一个非极限性例子中，第二致动器104可以操作(即，伸展和缩回)挖掘机10的臂18。第二汽缸136可以限定第二头部室142，其由第二活塞138和第二气缸136的头部表面144限定。第二头部室142可以流体连通第二致动器106的头部端口146。第二汽缸136能限定第二杆室148，其由第二活塞138的杆表面150，第二杆140和第二汽缸136限定。第二杆室148可以流体连通第二致动器106的杆端口152。第二活塞138的头部表面144能限定比第二活塞138的杆表面150更大的面积，因为第二杆140连接到在杆表面150上的第二活塞138。例如，头部表面144可限定一个区域，其大于杆表面150由第二杆140的直径限定的近似区域。

控制阀组件102可包括第一控制阀154，第二控制阀156，和第三控制阀158。在一些实施方案中，第一，第二和第三控制阀154，156，和158可以是线管的形式。应该知道，控制阀的数目并不意味着要以任何方式极限，并且控制阀组件102包括一个或多个额外的控制阀，配置成控制一个或更多的机械机构(例如，致动器或马达)，用于挖掘机所需要的一个或多个附加功能。进一步地，虽然第一，第二和第三控制阀154，156和158被示为3位阀，但是应当知道，可以使用多于或少于三位阀的控制阀。

响应于第一功能命令，第一控制阀154可以选择性地提供第一致动器104和两个供应导管116和贮存器110之间的流体连通。响应于第一功能命令，第二控制阀156可以选择性地提供第一致动器104和两个供应导管116和贮存器110之间的流体连通。响应于第二功能命令，第三控制阀158可以选择性地提供流体第二致动器106和两个供应导管116和贮存器110之间的流体连通。

继续参考图2，第一，第二和第三控制阀154，156和158可包括类似特征，其用类似的附图标记表示，并且使用字母“a”，“b”和“c”分别用作第一，第二和第三控制阀154，156，和158。以下第一控制阀的描述154也适用第二和第三控制阀156和158。第一控制阀154可包括进入口160a和出口162a。进入口160a可与供给导管116流体连通。止回阀164a可安排进入口160a到上游，阻止流体从进入口160a回流入供应管道116(例如，当一个大的负载作用在相关联的致动器104上)。出口162a可以与回流管166流体连通。回流管166可以提供出口162a和贮存器110之间的流体连通。

第一控制阀154可包括第一工作口168a，第二工作口170a，旁通进入口172a和旁通出口174a。第一控制阀154可被偏压到一个在图2中示出的中立位置，在那进入口160a和第一工作口168a之间，并且第二工作口170a和出口162a之间的流体连通能被阻止。当第一控制阀154处于中立位置时，旁通进入口172a可以流体连通旁通出口174a，从而使旁路通道114延伸贯通第一控制阀154。当第一控制阀154从中立位置被移动，进入口160a和出口162a可以根据定制的“阀门排量vs流动面积”的关系打开，以满足挖掘机特定的操作要求。当第一控制阀154从中立位置被移动时，旁通流入口172a开始关闭(即，提供了更大的极限流体流动)。该旁通吸入口172a闭合的量可以根据定制的“阀门排量vs旁通流动面积”的关系支配，以满足挖掘机特定的操作要求。第一，第二和第三控制阀154，156和158的旁通进入口172a，172b和172c和旁通出口174a，174b和174c可以经由旁通通路114串联连接。旁通出口174b的下游，旁通通道62能与贮存器16流体连通。

如上所述，第一控制阀154响应于第一功能命令，可以选择性地提供第一致动器104和两个供应导管116和贮存器110之间流体连通。第一工作口168a可以是在流体连通第一致动器104的第一头部室124。第二工作口170a可以是在流体连通第一致动器104的第一杆室130。第一控制阀154可包括第一位置176，其中提供从进入口160a到第一工作口168a的流体连通，并且提供第二工作口170a到出口162a的流体连通。当第一控制阀154移向第一位置176时，流体可从供应导管116被提供(即，泵102)到第一杆室124，并且同时流体可被允许从第一杆室130流动到贮存器110。通过这种方式，当第一控制阀154移向第一位置176，第一杆122响应于第一活塞120的头部表面126上的力，其大于作用在第一活塞120的杆表面132上的力，附加上任何作用在活塞杆122上旨在可以缩回活塞进入汽缸118的力，进一步从第一汽缸118延伸。在一个非极限性例子中，当第一控制阀154移向第一位置176时，第一致动器104能在一般与重力23相反方向26上移动挖掘机10的动臂16。

第一控制阀154可以包括第二位置178，其中通过止回阀180，从第一工作口168a到第二工作口170a流体连通，从第一工作口168a到出口162a流体连通，旁通进入口172a到旁通出口174a流体连通。进入口160a可以闭合，当第一止回阀154在第二位置178时。止回阀180可以阻止从第二工作口170a的流体流到第一工作口168a。当第一控制阀154移向第二位置176时，再生流体流可以从第一头部室124被提供到第一致动器104的第一杆室130，并且流体可从第一头部室124提供到贮存器110。在一个非极限性例子中，第一控制阀154被移动朝向第二位置178时，从第一头部室124到第一杆室130的再生流体流可以使挖掘机10的动臂16通过重力23的类似重力23的力的方向24被移动。那就是说，在这种非极限性例子中，重力23可足以克服作用在第一活塞120的头部表面124上更大的力，由于当与杆表面132的面积相比时头部表面126有更大面积，将在类似于重力23的方向24上移动该动臂16。

如上所述，第二控制阀156响应于第一功能命令，可以选择性地提供第一致动器104和两个供应导管116和贮存器110之间的流体连通。第一工作口168b中可以流体连通第一致动器104的第一头部室124。第二工作口170b可以流体连通第一致动器104的第一杆室130。第二控制阀156可以包括一个辅助端口182与第二控制阀156上游旁通通路114通过一个止回阀184流体连通。止回阀184可以阻止流体从辅助端口182回流入旁通通路114。进入口160b可限定在类似于重力23的方向26上的第一功能命令，进入口160b的流动面积与辅助端口182之间不同的关系。如附图3的图300所示，当与辅助端口182的流动面积相比时，进入口160c的流动面积可能不会开始增加，直到在类似于重力23的方向24上的更高的第一功能命令。这能使第一功能为具有最低优先级(即，第一促动器104可以是最后接收，或不接收来自泵102的流动)，当第一功能是在类似重力23的方向24上被命令时，并且当第二功能和/或任何额外的功能被同时命令时，这些将在下面描述。

再次参照图2，第二控制阀156可包括第一位置186，其中可以提供从第二工作口170b到进入口160b的流体连通，并且可以提供从进入口160b到第一工作口168b的流体连通。止回阀188可以阻止流体从进入口160b流到第二工作口170b。旁通进入口174b，出口162b，辅助端口182，和旁通出口174b可以闭合，当第二控制阀在第一位置186时。当第二控制阀156移向第一位置186时，再生流体流可以从第一杆室130被提供到第一致动器104的第一头部室124，并且流体可从供应导管116被提供给第一头部室124。在一个非极限性的例子中，当第二控制阀156移向第一位置186时，从第一杆室130的再生流体流向第一头部室124，并从供给导管116到第一头部室124的流体可以使起挖掘机10的动臂16在大致与重力23相反的方向26上移动。在该非极限性例子中，通过第二控制阀156从第一杆室130到第一头部室124的再生流体，使用的更低的从供给导管116的流体(即，在较低位移时泵102需要输出流量)当与第一控制阀154的第一位置176相比时，以与重力23大致相反的方向26上移动第一致动器104。

第二控制阀包括一个第二位置190，其中提供在第一工作口168b和出口162b之间的流体连通，提供辅助端口182和进入口162b和第二工作口170b之间的流体连通，并且旁通出口174b可闭合。当第二控制阀154移向第二位置190，流体可从第二控制阀156上游的旁通通道114流到第一杆室130，可提供从供应导管116提供到第一杆室130的流体连通，可以提供从第一头部室124到贮存器110的流体连通。通过这种方式，当第二控制阀156移向第二位置190，响应于作用在第一活塞120的杆表面130上的力，第一杆122可以缩回到第一气缸118，该力大于作用在第一活塞120的头部表面126的力加上任何作用在杆122上趋向于延伸杆122伸出筒118的力。在一个非极限性实施例中，例如，当第二控制阀156移向第二位置190时，第一致动器104可以在大致类似重力23的方向26上移动挖掘机10的动臂16。

如上所述，进入口160b与辅助端口182可以限定不同流动面积的关系(图3)。这可使从旁通通道114通过辅助端口182的流体成为流向第一杆室130的初始流体源，当第二控制阀156移向第二位置190，由于进入口160b不打开，直到类似重力23(图3)方向26上的更高的第一功能命令。因为旁通通路116可大致关闭作为其他功能(即，第二功能和/或任何额外的功能)，通过从中立位置移位一个相应的控制阀，从辅助端口182到第一杆室130提供的流体首先可为第一功能提供最低优先级(即，第一促动器104可以是最后接收，或不接收，来自泵102的流体)，当第一功能是要求类似重力23(图3)方向24，并且同时要求第二功能和/或任何额外的功能。

如上所述，响应于第二功能命令，第三控制阀158可以选择性地提供第二致动器104和两个供应导管116和贮存器110之间的流体连通。第一工作端168C可以与第二头部室142流体连通，且第二工作口170c可与第二杆室148流体连通。第三控制阀158包括第一位置192，其中可以提供进入口160c与第一工作口168c之间的流体连通，并且提供第二工作口170c以及出口162c之间的流体连通。当第三控制阀158移向第一位置192，流体可从供应导管116被提供给第二头部室142，并且流体从第二杆室148流动到贮存器110。通过这种方式，当第三控制阀158移向第一位置192，第二致动器106的第二杆140可以从第二气缸136进一步延伸。在非极限性实施例中，当第三控制阀158移向第一位置192，第二杆140可以在第一枢转方向移动挖掘机10的臂18，该第一枢转方向对应于臂致动器30延伸或移出汽缸。

第三控制阀包括一个第二位置194，其中可以提供进入口160c和第二工作口170c之间的流体连通，并且提供第一工作口168c和出口162c之间的流体连通。当第三控制阀194移向第二位置194时，流体可从供应管道114被提供到第二杆室148，并且流体可从供应管道142提供到贮存器110。通过这种方式，当第三控制阀158被移动朝向第二位置194，第二致动器106的第二杆140可以缩回到第二汽缸136。在一个非极限性实施例中，当第三控制阀158被移动朝向第二位置194，第二杆140可以在第二枢转方向移动挖掘机10的臂18，该第二枢转方向对应于臂致动器30缩回或移动进入汽缸。

如上所述，第一功能可以在类似重力23的方向24或大致与重力23相反的方向26命令。如本领域所公知的，功能命令典型地互斥(即，功能典型地不能同时命令两个方向)。在附图2所示的液压系统100中，第一功能命令能通过第一导频信号线196和第二导频信号线198与第一和第二控制阀154，156通信。在非极限实施例中，第一功能命令的第一导频信号线196能提供与重力23大致相反方向26上的第一功能命令成比例的压力信号，并且第一功能命令的第二导频信号线198能提供与重力23大致类似方向24上的第一功能命令成比例的压力信号。第二功能命令能通过第一导频信号线200和第二导频信号线202与第三控制阀158通信。在非极限实施例中，第二功能命令的第一导频信号线200能提供与第二功能命令在延伸方向(即从第二汽缸136进一步延伸第二杆140)成比例的压力信号，并且第二功能命令的第二导频信号线202能提供与第二功能命令在缩回方向(即，缩回第二杆140进入第二汽缸136)成比例的压力信号。

在图2所示的液压系统100可包括第一手动阀(override valve)204，第二手动阀206，以及第三手动阀208，每个都是被控制。尽管示出的第一，第二，第三，手动阀204，206，和208被示出在控制阀组件102内，但是应当知道，在其他实施例中，第一手动阀204，第二手动阀206，和/或所述第三手动阀208可以布置在控制阀组件102外，或与其分离。

第一手柄阀204可以选择性地提供从第一个功能命令的第一导频信号线196和辅助第一导频信号线210流体通信。辅助第一导频线210可以通过一个孔212流体连通贮存器110。第一手柄阀204可被偏压成常闭位置，其中流体从所述第一导频信号线196流向辅助第一导频信号线210被阻止。第一手柄阀204可在常闭位置和打开位置之间运动，其中提供从第一导频信号线196到辅助第一导频信号线210的流体连通，响应于第一导频信号线196的压力。第一手柄阀204可以移动到打开位置，当第一导频信号线196的压力大于第一功能命令极限的第一功能。

第二手柄阀206可以选择性地提供从第一导频信号线196和辅助第一导频信号线210流体通信。第二手柄阀206可被偏压成常开位置，其中流体从所述第一导频信号线196流向辅助第一导频信号线210。第二手柄阀206能移向闭合位置，其中流体从所述第一导频信号线196流向辅助第一导频信号线210的流动被阻止，响应于第二致动器106的第二头部室142中的压力。第二手柄阀206可以移动到闭合位置，当第二头部室142中的压力大于第二功能负载极限时。

第三手柄阀208可以选择性地提供从第一导频信号线196和辅助第一导频信号线210的流体通信。第三手柄阀208可被偏压成常开位置，其中流体从所述第一导频信号线196流向辅助第一导频信号线210。第三手柄阀208能移向闭合位置，其中流体从所述第一导频信号线196流向辅助第一导频信号线210的流动被阻止，响应于第二功能命令的第一导频信号线200中的压力。第三手柄阀208可以移动到闭合位置，当第二功能命令的第一导频信号线200的压力大于第二功能命令极限时。

第一控制阀154通过在辅助第一压力导频信号线210的压力可以偏向所述第一位置176，并且通过在第一功能的第二导频信号线198的压力可以朝向第二位置178偏压。第二控制阀158通过在第一功能的第一导频信号线196的压力可以朝向第一位置186偏压，并且通过在第一功能的第二导频信号线198的压力可以朝向第二位置190偏压。第三控制阀158通过在第二功能的第一导频信号线200的压力可以朝向第一位置192偏压，并且通过在第二功能的第二导频信号线202的压力可以朝向第二位置194偏压。

所述的液压系统100的操作的一个非极限性实施例，当由所述第一致动器104操作的第一功能被命令在大致与重力23相反的方向26移动，将参照图2-4说明。如图4所示，如果第一功能被命令(例如，使用操纵杆)在大致与重力23相反的方向26移动。通过操作者在步骤400利用液压系统100，它可以在步骤402确定：如果在第一枢转方向的第二功能命令中的压力大于第二功能命令极限。在附图2中的非极限性实施例中，在第一枢转方向上的第二功能命令，通过第二功能命令的第一导频信号线200被传送到液压系统100。如果第二功能命令的第一导频信号线200压力不大于第二功能命令极限，则在步骤404第一功能一般可以在大致与重力23相反的方向26以一个标准的模式移动。

在标准扩展模式中，由于在第二功能命令的第一导频信号线200中的压力不大于第二个功能命令极限，则第三手柄阀208可以朝着常开位置偏压，并且第一功能命令的第一导频信号线196中的压力可被传递到辅助第一导频信号线210。如上所述，在第一功能命令的第一导频信号线196的压力与在大致与重力23相反方向26上的第一功能命令成比例。在第一功能命令的第一导频信号线196上的压力然后可通过第三手动阀208传递，并且到第一控制阀154，以偏压所述第一控制阀154朝向第一位置176。同时，第一功能命令的第一导频信号线196中的压力偏压第二控制阀156朝向第一位置186。当第一控制阀154被偏置朝向第一第一位置176时，流体可以从供应管道116提供到第一头部室124，并且流体可从第一杆室130流动到贮存器110。这可以创建一个比在第一杆室130中更高的在第一头部室124中的压力，并且阻止再生流体从第一杆室130到第一头部室124，其通过第二控制阀156在第一位置186提供。因此，在标准扩展模式中，第一致动器104可以在大致与重力23相反方向26上移动，通过提供流体流到第一头部室124，其具有通过泵102来自供应导管116的流体。

如果在步骤402中确定：在第二功能命令的第一导频信号线200中的压力大于第二功能命令的极限，那么它可以在步骤406确定：是否第二功能负载大于所述第二功能负载的极限。在图2的非极限性例子中，第二功能负载可以与第二头部室142中的压力成比例。如果第二功能负载不大于第二功能命令极限，则第一功能一般以与重力23相反的方向26在步骤404的标准延伸模式移动，如上所述。

如果第二功能负载大于第二功能命令极限，那么其可以在步骤408中确定，是否与重力23相反的方向26的第一功能命令小于第一功能命令极限。在附图2的非极限性实例中，与重力23相反的方向26的第一功能命令由第一功能命令的第一导频信号线196传送到液压系统100。如果第一功能命令大于第一功能命令的极限，则第一功能可以与重力23相反的方向26上移动，以在步骤410中降低速度标准扩展模式。

速度降低标准扩展模式可以类似于标准的扩展模式，除了在辅助第一导频信号线210的压力可以小于在第一导频信号线196的压力。在辅助第一导频信号线210的压力仍可以移动第一控制阀154朝向第一位置176，但不是如液压系统100在标准扩展模式下朝向第一位置176一样远(由于减少了在辅助导频信号线210的压力)。因此，在降低的速度标准扩展模式中，所述第一致动器104能在与重力23相反的方向26上以较慢的速度移动第一功能，该速度比标准扩展模式速度低，标准扩展模式通过提供流体到具有来自供应导管116由泵102提供的流体的第一头部室124。

如果该第一功能命令小于第一功能命令极限，则第一功能在步骤412可以在再生模式中在与重力23相反的方向26上移动。在再生模式下，由于第二功能命令大于所述第二功能命令极限，所述第二功能负载大于所述第二功能命令负载极限，并且第一功能命令小于所述第一功能命令极限，所述第三手动阀208可被偏压向关闭位置，所述第二手动阀206可以朝着关闭位置偏压，并且第一手动阀被偏置朝着闭合位置。因此，每个第一，第二和第三手动阀204，206，和208可被偏压闭合。这可以阻止在第一导频信号线196的压力被传递到辅助导频信号线210，以及在辅助导频线210的压力可以降低到在贮存器110的压力。在第一功能命令的第一导频信号线196的压力可以传送到第二控制阀156，并且偏压第二控制阀156朝向第一位置186。因为在辅助导频信号线210的压力被降低到贮存器110的压力，在辅助导频信号线210的压力可能不足以移动第一控制阀154朝向第一位置176。因此，在再生模式中，第一控制阀154可以被偏置进入中间位置(neutral position)。第一控制阀154处于中间位置和所述第二控制阀在第一位置186，第一控制阀14不再提供第一杆室130和贮存器110之间的流体连通(如上面描述的标准扩展模式)。第一杆室130和第一头部室124可以流体连通，并且流体可从第一杆室130流入第一头部室124，并且可提供从供应导管116到第一头部室124的流体连通。

从第一杆室130的再生流体流动到第一头部室124，可以提供在第一头部室124的压力，其高于在标准扩展模式中的压力。但是，从泵102进入到供应管道116所需的流体流动到第一致动器104的位移小于标准延伸模式。那就是说，由所述第二控制阀156提供的从第一杆室130流到第一头部室124的再生流体可以在大致与重力23相反的方向26上移动第一致动器104，使用来自供应导管116的低速流(即，泵102在低排水量时需要输出流量)，当与第一控制阀154的第一位置176相比时。液压系统100可以保留在再生模式下，直到第二功能命令小于第二功能命令极限，所述第二功能负载小于第二功能命令负载极限，或所述第一功能命令大约第一功能命令极限。

应当知道，附图4的判断的顺序步骤402，406，和408不意味着以任何方式极限，并且它们可以根据需要以任何顺序来执行。

所述的液压系统100的操作的一个非极限性实施例，当由所述第一致动器104操作的第一功能被命令在大致类似于重力23的方向24上移动，其将参照图2，3和5进行说明。如在图5中所示，在步骤500中如果第一个功能通过利用液压系统100被命令(例如，使用操纵杆)，在大致类似于重力23的方向24上移动，在第一头部室124和第一杆室130之间提供流体连通的再生流体路径可以在步骤502打开。在附图2的非极限性实施例中，在第二导频信号线198的压力可以偏压第一控制阀154朝向第二位置178，其中，如上所述，可以提供第一头部室124和第一杆室130之间的流体连通。同时，在第一功能的第二导频信号线198的压力通过第二导频信号线198的压力偏压所述第二控制阀156朝向第二位置190。然后，可以在步骤504确定，是否在大致与重力23方向类似的方向24上的第一功能命令小于次级第一功能命令极限。在附图2的非极限性实例中，在大致与重力23方向类似的方向24上的第一功能命令可通过第一功能命令的所述第二导频信号198被传递到液压系统100。

如果在大致与重力23方向类似的方向24上的第一功能命令大于次级第一功能命令的极限，则第一功能可以在大致与重力23方向类似的方向24上移动，具有在步骤506启用的动力回缩(即，泵102可以提供流体至第一杆室130移动第一功能)。由于在第一功能命令的第二导频信号线198中的压力大于次级第一功能命令的极限，进入口160b能提供泵102和第一杆室130之间的流体连通。那就是说，第一功能命令的大致类似于重力23的方向24可以很高，足够打开如附图3中所示的流动面积关系中的吸入口160B。

如果在大致类似于重力23的方向24上的第一功能命令小于次级第一功能命令的极限，则在步骤508中判断是否第二功能命令是非零的。如果第二功能命令大于零(即，第二功能没有由操作者命令移动)，则第一功能可以在大致类似于重力23的方向24上移动，或者通过作用在第一功能上的重力23和/或使用通过泵102提供到第一杆室130的流体。

如果确定了第二功能命令，或任何附加的功能命令，是非零(即，至少一个其他功能由操作者命令)，在步骤510，则第一功能命令可以在大致类似于重力23的方向24上移动，功率缩回无效(即，第一功能命令可以在大致类似于重力23的方向24上移动无需泵102供应的流体)。因为至少一个其它功能被命令，并且第一个功能命令小于第二功能命令极限，由在第二位置190的第二控制阀156提供的流至第一杆室124的流体可主要通过辅助端口182提供，因为在附图3中所示的流动面积关系。那就是说，在泵102和第一杆室130之间的流体连通可以阻止。如图2中所示，当第二功能被命令(即，第二控制阀156从中间位置被移动)，通过第二控制阀156上游的旁通通道116的流体被阻止。因为辅助端口182与第二控制阀156上游的旁路通道116流体连通，从辅助端口182流至所述第一杆室124的流体被阻止。这可以使由第一头部室124提供的再生流体流到第一致动器104的第一杆室130，通过在第二位置178的第一控制阀154。由在第二位置178的第一控制阀154提供的再生流体流能使第一致动器104的第一杆122在大致类似于重力23的方向24上由重力23移动。那就是说，在该非极限性例子中，重力23可以足以克服作用在第一活塞120的头部表面124上的更大的力，由于当与杆表面132的面积相比，该头表面126的面积更大，足以在类似于重力23的方向24上移动动臂16。当第一功能在大致与重力23相反的方向24上被命令时，液压系统100的操作，如上所述，可以在液压系统100的功能中为第一功能提供最低优先级(即，第一致动器104可最后接收，或者不接手来自泵102的流动)。

转到图6，液压系统600，其可以在挖掘机上使用，用于例如在图1所示的挖掘机10，其根据本发明的另一实施例示出。附图6中的液压系统600类似于附图2中的液压系统100，使用类似的附图标记表示类似的特征，除了下面描述的或者在附图6中明显的。

在液压系统600中，第一，第二和第三控制阀154，156，和158可以电子致动，例如使用螺线管，响应于来自控制器602的信号。控制器602可以接收对应于第二功能负载，第一功能命令，第二功能命令的输入。如在图6所示，控制器602可以与压力传感器604，第一功能命令信号606，和第二功能命令信号608通信。压力传感器604可被构造成传递在第二头部室142的压力到控制器602。第一功能命令信号606构造成提供信号给控制器602，其与第一功能命令的方向和大小成比例。那就是说，第一功能命令信号606可提供类似的功能，作为附图2中的液压系统100的所述第一导频信号线196和第二导频信号线198。第二功能命令信号608构造成提供信号给控制器602，其与第二功能命令的方向和大小成比例。那就是说，第二功能命令信号608可提供类似的功能，作为附图2中的液压系统100的所述第一导频信号线200和第二导频信号线202。

在操作中，液压系统600可以提供类似的功能作为液压系统100，如上面参照图2-5中所描述的，除了第一，第二和第三控制阀154，156，和158的控制可以电子控制，响应于传递到控制器的输入604，606，和608。那就是说，控制器602可以被配置为提供信号，偏置第一控制阀154向中间位置，并同时提供一个信号，偏置第二控制阀156向第一位置186，从而在再生模式操作液压系统600(在图4的步骤412中所描述的)，当第一功能命令小于所述第一功能命令极限，所述第二功能命令大于所述第二功能命令极限，并且所述第二功能负载大于所述第二功能命令负载极限。控制器602可以被配置为提供信号，偏置第一控制阀154向第二位置178，并且第二控制阀156朝向第二位置190，当第一功能命令小于其他第一功能命令极限，并且液压系统600的另一个功能被要求，因此运行液压系统600在第二再生模式(在图5的步骤508中所描述的)。因为控制器602能独立控制第一，第二，和第三控制阀154，156和158，第二控制阀156不能在第二再生模式中被致动。

应当知道，在上述的液压系统100和600可以应用到替代的液压系统设计。例如，第一致动器104和第二致动器106，从而第一功能和第二功能，每一个都可以使用阀组件控制，阀组件操作在不同计量模式如美国专利No.6,880,332授予Plaff等所描述的，其全部公开内容在此通过引用引入。应当理解，上述液压系统的100和600技术和属性可以被应用到计量模式液压系统。具体地，用来控制功能在计量模式液压系统的阀组件可以被配置成，提供从一个杆室到致动器的头部室的再生流体，控制功能响应在大致与重力，第二功能命令，和第二功能负载相反方向上的第一功能命令。相应地，用于控制功能在计量模式液压系统的阀组件可被配置成提供从头部室到致动器的杆室的再生流体，提供一个再生流体流动路径，当功能被命令在类似重力的方向使，控制功能。进一步地，用来控制计量模式的液压系统中功能的阀组件可以被配置为阻止流体源和致动器的杆室之间的流体连通，当多个功能被命令时，并且提供流体源和所述杆室之间的流体连通，一旦在大致类似重力方向的功能命令超过第一功能极限。

在本具体实施例中已经以一种方式描述，其清楚和简明规范的写入，但其意图并且可以理解的是，实施例可以进行各种组合，或分离而不脱离本发明。例如，可以理解，所描述的所有优选特征适用于在此描述的本发明的所有方面。

因此，虽然本发明已经结合特定的实施例和例子被描述，但本发明不一定限于此，而许多其他实施方式，例子，使用，从实施例中修改和脱离，例子和用途旨在由所附的权利要求包容。每个专利和所引用的出版物的整个公开内容通过引用并入，如同每个这样的专利或出版物被单独以引用方式并入本文中。

本发明的各种特征和优点阐述在下面的权利要求书中。

Claims (27)

1.一种用于液压系统的控制阀组件，该液压系统包括由第一致动器操作的第一功能、由第二致动器操作的第二功能和从贮存器提供流体到供应导管的泵，所述第一致动器包括第一头部室和第一杆室，所述第二致动器包括第二头部室和第二杆室，所述控制阀组件包括：

第一控制阀，响应于第一功能命令，选择性地提供在第一致动器与供应导管和贮存器这两者之间的流体连通；

第二控制阀，响应于第一功能命令，选择性地提供在第一致动器与供应导管和贮存器这两者之间的流体连通；

当第一功能命令小于第一功能命令极限、第二功能命令大于第二功能命令极限且第二功能负载大于第二功能负载极限时，所述第二控制阀选择性地提供从第一杆室到第一头部室的再生流体流动。

2.如权利要求1所述的控制阀组件，进一步包括：第三控制阀，响应于第二功能命令，选择性地提供在第二致动器与供应导管和贮存器这两者之间的流体连通。

3.如权利要求1所述的控制阀组件，还包括：第一手动阀，响应于第一功能命令的第一导频信号线中的压力，选择性地提供在所述第一功能命令的第一导频信号线与所述第一功能命令的辅助第一导频信号线之间的流体连通。

4.如权利要求1所述的控制阀组件，还包括：第一手动阀，当第二功能的第一导频信号线中的压力大于第二功能命令极限且第二功能负载大于第二功能负载极限时，阻止在所述第一功能命令的第一导频信号线和所述第一功能命令的辅助第一导频信号线之间的流体连通。

5.如权利要求3所述的控制阀组件，其中，当所述第一手动阀阻止在所述第一功能命令的第一导频信号线与所述第一功能命令的辅助第一导频信号线之间的流体连通时，第一控制阀朝中间位置移动以限制所述第一杆室和所述贮存器之间的流动路径，并且使再生流体从第一杆室流动到第一头部室。

6.根据权利要求3所述的控制阀组件，还包括：第二手柄阀，响应于第二功能负载极限，选择性地阻止在所述第一功能命令的第一导频信号线与所述第一功能命令的辅助第一导频信号线之间的流体连通。

7.根据权利要求6所述的控制阀组件，还包括：第三手动阀，响应于第二功能的第一导频信号线中的压力，选择性地阻止在所述第一功能命令的第一导频信号线与所述第一功能命令的辅助第一导频信号线之间的流体连通。

8.根据权利要求1所述的控制阀组件，其中，当第一功能命令小于另一个第一功能命令极限且第二功能命令不为零时，所述第一控制阀选择性地提供从所述第一头部室到第一杆室的再生流动。

9.根据权利要求8所述的控制阀组件，其中，当第一功能命令的第二导频供应线中的压力小于其他第一功能命令极限且第二功能命令不为零时，所述第一控制阀选择性地提供从所述第一头部室到所述第一杆室的再生流动。

10.根据权利要求8所述的控制阀组件，其中，第一控制阀和第二控制阀中的一个控制阀包括辅助端口，所述辅助端口与第一控制阀和第二控制阀中的所述一个控制阀的上游的旁通通道流体连通，与第一控制阀和第二控制阀中的所述一个控制阀的进入口相比，所述辅助端口限定流动面积到第一功能命令的不同关系，所述进入口与供应导管流体连通。

11.根据权利要求10所述的控制阀组件，其中，当第二功能命令是非零时，从旁通通道到辅助端口的流体流动被阻止。

12.如权利要求1所述的控制阀组件，还包括与第一功能命令、第二功能命令以及第二功能负载通信的控制器，该控制器被配置成响应于第一功能命令选择性地移动所述第一控制阀并且响应于所述第二功能命令移动第二控制阀。

13.根据权利要求12所述的控制阀组件，其中，当第一功能命令小于第一功能命令极限、第二功能命令大于第二功能命令极限且在第二头部室中的压力大于第二功能负载极限时，所述控制器指示第二控制阀移动以提供从第一杆室到第一头部室的再生流体流动。

14.根据权利要求12所述的控制阀组件，其中，当第一功能命令小于第二功能命令极限且第二功能命令是非零时，所述控制器指示第一控制阀移动以提供从第一头部室到第一杆室的再生流动。

15.根据权利要求1所述的控制阀组件，其中，所述第二功能负载是通过在第二头部室中的压力进行测量的。

16.一种液压系统，包括：

泵，用于从贮存器提供流体到供应导管；

第一致动器，包括第一头部室和第一杆室；

第二致动器，包括第二头部室和第二杆室；

第一控制阀，响应于第一功能命令，选择性地提供在第一致动器与供应导管和贮存器这两者之间的流体连通；

第二控制阀，响应于第一功能命令，选择性地提供在第一致动器与供应导管和贮存器这两者之间的流体连通；

第二控制阀，响应于第一功能命令小于第一功能命令极限、第二功能命令大于第二功能命令极限且第二功能负载大于第二功能负载极限，选择性地提供从第一杆室到第一头部室的再生流体流动。

17.根据权利要求16所述的液压系统，还包括：第三控制阀，响应于第二功能命令，选择性地控制在第二致动器与供应导管和贮存器这两者之间的流体的流动。

18.根据权利要求16所述的液压系统，其中，当第一功能命令小于第二功能命令极限且第二功能命令是非零时，第一控制阀选择性地提供从第一头部室到第一杆室的再生流动。

19.根据权利要求16所述的液压系统，其中，当第一功能命令的第二导频供应线中的压力小于第二功能命令极限且第二功能命令是非零时，第一控制阀选择性地提供从第一头部室到第一杆室的再生流动。

20.根据权利要求16所述的液压系统，其中，还包括：第一手动阀，响应于第一导频信号线中的压力，选择性地阻止在所述第一功能命令的第一导频信号线和所述第一功能命令的辅助第一导频信号线之间的流体连通。

21.根据权利要求20所述的液压系统，其中，当第一手动阀阻止在所述第一功能命令的第一导频信号线和所述第一功能命令的辅助第一导频信号线之间的流体连通时，第一控制阀朝中间位置移动以限制在所述第一杆室和所述贮存器之间的流动路径，并且使来自第一杆室的再生流体流动到第一头部室。

22.根据权利要求16所述的液压系统，还包括：与第一功能命令、第二功能命令和在第二头部室中的压力通信的控制器，所述控制器配置成响应于该第一功能命令可选择性地移动所述第一控制阀并且响应于所述第二功能命令移动第二控制阀。

23.根据权利要求22所述的液压系统，其中，当第一功能命令小于第一功能命令极限、第二功能命令大于第二功能命令极限且在第二头部室中的压力大于第二功能负载极限时，所述控制器指示第二控制阀移动以提供从第一杆室到第一头部室的再生流体流动。

24.根据权利要求22所述的液压系统，其中，当第一功能命令小于第二功能命令极限且第二功能命令是非零时，所述控制器指示第一控制阀移动以提供从第一头部室到第一杆室的再生流动。

25.根据权利要求16所述的液压系统，其中，所述第二功能负载是通过在第二头部室中的压力进行测量的。

26.一种在液压系统中提供再生流体流动的方法，所述液压系统包括由第一致动器操作的第一功能、由第二致动器操作的第二功能和泵，所述泵从贮存器提供流体到供应导管，第一致动器包括第一头部室和第一杆室，第二致动器包括第二头部室和第二杆室，第一功能可操作响应于第一功能命令，第二功能可操作响应于第二功能命令，该方法包括：

确定第一功能命令是否小于第一功能命令极限、第二功能命令是否大于第二功能命令极限以及第二功能负载是否大于第二功能负载极限；

在确定所述第一功能命令是小于所述第一功能命令极限、所述第二功能命令大于所述第二功能命令极限并且在第二功能负载大于第二功能负载极限时，

提供从第一杆室到第一头部室的再生流体流动；

激活第一手动阀以防止在第一功能命令的第一导频信号线和第一功能命令的辅助第一导频信号线之间的流体连通；以及

激活第二手动阀和第三手动阀以防止在第一功能的第一导频信号线和第一功能命令的辅助第一导频信号线之间的流体连通。

27.一种在液压系统中提供再生流体流动的方法，所述液压系统包括由第一致动器操作的第一功能、由第二致动器操作的第二功能和泵，所述泵用于从贮存器提供流体到供应导管，第一致动器包括第一头部室和第一杆室，第二致动器包括第二头部室和第二杆室，第一功能可操作响应于第一功能命令，第二功能可操作响应于第二功能命令，该方法包括：

确定第一功能是否在类似重力的方向上被命令；

在确定所述第一功能是在类似重力的方向上被命令时，打开再生流体路径，提供从第一头部室到第一杆室的流体连通；

确定第二功能命令是否为非零；

在确定第二功能命令为非零时，阻止在泵和第一杆室之间的流体连通；

确定第一功能命令是否大于第一功能命令极限；以及

在确定第一功能命令大于第一功能命令极限时，提供在泵和第一杆室之间的流体连通；以及提供最低优先级给第一功能。

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