CN106257991A - 具有液压启动辅助的机具系统 - Google Patents

具有液压启动辅助的机具系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106257991A
CN106257991A CN201580010314.2A CN201580010314A CN106257991A CN 106257991 A CN106257991 A CN 106257991A CN 201580010314 A CN201580010314 A CN 201580010314A CN 106257991 A CN106257991 A CN 106257991A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
accumulator
pressure
actuator
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580010314.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106257991B (zh
Inventor
E·A·莫里斯
J·T·彼得森
J·L·库恩
D·陈
马鹏飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Publication of CN106257991A publication Critical patent/CN106257991A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106257991B publication Critical patent/CN106257991B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/024—Installations or systems with accumulators used as a supplementary power source, e.g. to store energy in idle periods to balance pump load
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/08—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
    • B60K6/12—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/425—Drive systems for dipper-arms, backhoes or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2217—Hydraulic or pneumatic drives with energy recovery arrangements, e.g. using accumulators, flywheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N7/00—Starting apparatus having fluid-driven auxiliary engines or apparatus
    • F02N7/08—Starting apparatus having fluid-driven auxiliary engines or apparatus the engines being of rotary type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/05—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/002—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for driven by internal combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/14—Energy-recuperation means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/08—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
    • B60K6/12—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator
    • B60K2006/126—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator the hydraulic accumulator starts the engine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2300/00—Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60W2300/17—Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2300/00—Control related aspects of engine starting
    • F02N2300/20—Control related aspects of engine starting characterised by the control method
    • F02N2300/2002—Control related aspects of engine starting characterised by the control method using different starting modes, methods, or actuators depending on circumstances, e.g. engine temperature or component wear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20507—Type of prime mover
    • F15B2211/20523—Internal combustion engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20546—Type of pump variable capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/21—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge
    • F15B2211/212—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge the pressure sources being accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7058—Rotary output members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7135—Combinations of output members of different types, e.g. single-acting cylinders with rotary motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/85—Control during special operating conditions
    • F15B2211/851—Control during special operating conditions during starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/85—Control during special operating conditions
    • F15B2211/853—Control during special operating conditions during stopping
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Abstract

公开了一种用于具有发动机(59)的机器(10)的机具系统(14)。机具系统可以具有由发动机驱动的泵(58)、被配置为在发动机操作期间接收来自泵的加压流体的第一致动器(49)，以及被配置为在发动机操作期间接收来自泵的加压流体的至少一个第二致动器(28、36、38)。机具系统还可以具有蓄积器(108)，其被配置为在发动机操作过程中接收来自第一致动器的加压流体，并被配置为当发动机关闭时向第一致动器和至少一个第二致动器排放流体。

Description

具有液压启动辅助的机具系统
技术领域
本发明总体上涉及一种机具系统，并且更具体地涉及一种具有液压启动辅助的机具系统。
背景技术
液压机(诸如挖掘机、推土机、装载机、反铲挖掘机、自动平地机和其它类型的重型设备)使用一个或多个液压致动器来完成各种任务。这些致动器流体地连接至机器的发动机驱动泵，该泵将加压流体提供至致动器内的腔室。随着加压流体移动进入或通过腔室，流体的压力作用于腔室的液压表面上以影响致动器和所连接的作业工具的运动。
与此类型的液压布置相关联的一个问题涉及效率。具体地，可以存在液压机空转而又仍然操作的时间。例如，在卡车装载循环期间，当挖掘机完成装载第一卡车时，挖掘机在可完成附加装载任务之前必须等待第一卡车离开和第二卡车到达。且在此期间，机器的发动机仍然可以是开启的(通常高速)且不必要地消耗燃料。在这些情况中，选择性地关闭发动机以节省燃料可能是有利的。然而，在关闭发动机之后，发动机可能要花费一定时间来再次开启和斜升至所需速度。且此时间延迟可导致损失生产率和/或对操作员来说比较麻烦。
2012年9月20日出版的第2012/125798号W.O.专利申请公开案(“'798公开案”)中公开了一种用于启动和停止发动机的示例性系统。具体地，'798公开案公开了一种具有连接至将加压流体提供至液压执行器的泵的第一蓄积器和第二蓄积器的发动机驱动液压系统。当确定液压执行器在给定时间量内尚未被操作员命令启动且蓄积器具有令人满意的充填水平时，关闭发动机的燃料。只要确定执行器的液压流归因于操作员命令而需要恢复，存放在第一蓄积器中的流体便引导通过泵以启动发动机。同时，来自第二蓄积器的流体被引导至执行器以提供瞬时操作。
虽然'798公开案的系统可以通过在发动机启动期间提供执行器的瞬时使用来改进机器操作，但是系统仍然可能不是最优的。具体地，因为蓄积器专用于单个目的，所以系统可能是又笨重又昂贵的。另外，因为蓄积器仅充填有来自泵的流体，所以系统的效率可能较低。
所公开的机具系统是为了克服上文陈述的一个或多个问题和/或现有技术的其它问题。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种用于具有发动机的机器的机具系统。机具系统可以包括由发动机驱动的泵、被配置为在发动机操作期间接收来自泵的加压流体的第一致动器，以及被配置为在发动机操作期间接收来自泵的加压流体的至少一个第二致动器。机具系统还可以包括蓄积器，其被配置为在发动机操作期间接收来自第一致动器的加压流体并被配置为当发动机关闭时向第一致动器和至少一个第二致动器排放流体。
本发明的另一方面涉及一种机器。机器可以包括框架、安装至框架的发动机、悬臂、被配置为使悬臂相对于框架摆动的摆动马达，以及被配置为使悬臂相对于框架升高和降低的悬臂汽缸。机器还可以包括斗杆、被配置为使斗杆相对于悬臂枢转的斗杆汽缸、作业工具，以及被配置为使作业工具相对于斗杆枢转的工具汽缸。机器还可以包括连接至摆动马达、悬臂汽缸、斗杆汽缸和工具汽缸的公共供应通道；以及由发动机驱动以将加压流体供应至公共供应通道的泵。机器可以进一步包括摆动蓄积器，其被配置为在发动机操作期间接收来自摆动马达的加压流体并且将加压流体引导回摆动马达；悬臂蓄积器，其被配置为在发动机操作期间接收来自悬臂汽缸的加压流体并且将加压流体引导回悬臂汽缸；以及启动蓄积器，其被配置为在发动机操作期间接收来自摆动马达、摆动蓄积器、悬臂汽缸和悬臂蓄积器中的至少一个的加压流体并且被配置为当发动机关闭或启动时将加压流体引导至公共供应通道。
附图说明
图1是示例性公开的机器的等距图；
图2是可以结合图1的机器使用的示例性公开的机具系统的示意图；
图3至图5是可以结合图2的机具系统使用的选择性示例性公开的阀布置的示意图；以及
图6和图7是说明可以由图2的机具系统执行的发动机控制的示例性公开的方法的流程图。
具体实施方式
图1说明具有配合地将材料挖掘并且装载至附近的拖运车辆12上的多个系统和部件的示例性机器10。在所描绘的实例中，机器10是液压挖掘机。然而，可以想到，机器10可替代地体现另一挖掘或材料搬运机，诸如反铲挖掘机、正铲挖掘机、拖铲挖掘机、起重机或另一类似机器。机器10除了其它之外还可以包括机具系统14，其被配置为在沟槽内或桩处的挖掘位置与倾卸位置20之间(例如拖运车辆12上方)移动作业工具16。机器10还可以包括用于手动控制机具系统14的操作员站22。可以想到，机器10(如果需要的话)可以执行除卡车装载之外的操作，诸如吊放、开槽和材料搬运。
机具系统14可以包括由流体致动器作用以移动作业工具16的联杆结构。具体地，机具系统14可以包括悬臂24，其相对于作业表面26通过一对相邻双动式液压汽缸28(图1中仅示出一个)垂直枢转的悬臂24。机具系统14还可以包括斗杆30，其通过单个双动式液压汽缸36围绕水平枢转轴线32相对于悬臂垂直枢转。机具系统14可以进一步包括单个双动式液压汽缸38，其操作地连接至作业工具16以使作业工具16围绕水平枢转轴线40相对于斗杆30垂直地倾斜。悬臂24可以枢转地连接至机器10的框架，而框架42可以枢转地连接至底盘构件44并且通过一个或多个摆动马达49围绕垂直轴线46摆动。斗杆30可以借助于枢转轴线32和40将作业工具16枢转地连接至悬臂24。可以想到，(如果需要的话)更大或更少数量的流体致动器可以包括在机具系统14内并且以除上述方式之外的方式连接。
数个不同的作业工具16可以附接至单个机器10并且可经由操作员站22控制。作业工具16可以包括用于执行特定任务的任何装置，诸如(例如)铲斗、车叉布置、铲刀、铁铲、破碎机、剪切机、抓钩、抓斗、磁铁或本领域中已知的任何其它执行任务的装置。虽然作业工具16在图1的实施例中连接为相对于机器10升降、摆动和倾斜，但是作业工具16替代地或另外可以旋转、滑动、延伸、打开和关闭或以本领域中已知的另一种方式移动。
操作员站22可以被配置为接收来自机器操作员的输入，该输入指示期望作业工具运动。具体地，操作员站22可以包括被体现为(例如)位于操作员座椅(未示出)附近的单个或多轴操纵杆的一个或多个输入装置48。输入装置48可以是被配置为通过产生指示特定方向上的期望作业工具速度和/或力的作业工具位置信号来定位和/或定向作业工具16的比例式控制器。位置信号可以用于致动液压汽缸28、36、38和/或摆动马达49中的任何一个或多个。可以想到，不同的输入装置替代地或另外可以包括在操作员站22内，该输入装置诸如(例如)操作轮、旋钮、推拉式装置、开关、踏板和本领域中已知的其它操作员输入装置。
如图2中所示，机器10可以包括具有配合以移动机具系统14(参考图1)的多个流体部件的液压回路50。具体地说，液压回路50可以包括与摆动马达49相关联的摆动回路52、与液压汽缸28相关联的悬臂回路54以及与液压汽缸36和38相关联的至少一个其它回路55。
摆动回路52除了其它之外还可包括摆动控制阀56，其被连接为调节加压流体从泵58至摆动马达49和从摆动马达49至低压槽60的流动。此流体调节可以用于使作业工具16围绕轴线46(参考图1)根据经由输入装置48接收的操作员请求而摆动运动。应当注意，虽然图2中仅示出了单个摆动马达49，但是可以利用任何数量的平行摇摆马达49。
每个摆动马达49可以包括至少部分形成被定位至推进器64的任一侧的第一腔室和第二腔室(未示出)的壳体62。当第一腔室(例如，经由形成在壳体62内的第一腔室通道66)连接至泵58的输出且第二腔室(例如，经由形成在壳体62内的第二腔室通道68)连接至槽60时，推进器64可以被驱动为沿第一方向旋转(图2中所示)。相反地，当第一腔室经由第一腔室通道66连接至槽60且第二腔室经由第二腔室通道68连接至泵58时，推进器可以被驱动为沿相反方向旋转(未示出)。流体通过推进器64的流速可以与摆动马达49的转速有关，而推进器64两端的压力差可以与其输出扭矩有关。
摆动马达49可以包括内置补给功能性。具体地说，补给通道70可以形成在壳体62内、第一腔室通道66与第二腔室通道68之间，且一对相对单向阀74可以设置在补给通道70内。低压通道78可以在单向阀74之间的位置处连接至补给通道70。基于低压通道78与第一腔室通道66和第二腔室通道68之间的压力差，一个单向阀74可以打开以允许流体从低压通道78流至第一腔室和第二腔室中的低压腔室中。在机具系统14的摆动运动期间，明显的压力差可以通常存在于第一腔室与第二腔室之间。
泵58可以由机器10的发动机59驱动以经由入口通道80从槽60中汲取流体、将流体加压至期望水平，且经由公共排出或供应通道82将流体排放至摆动回路52中。单向阀83(如果需要的话)可以被设置在排出通道82内以提供加压流体从泵58至摆动回路52中的单向流。泵58可以体现(例如)可变排量泵(图2中所示)、固定排量泵或本领域中已知的另一来源。泵58可以由(例如)副轴71、皮带或以另一合适方式可驱动地连接至发动机59或机器10的另一动力源。可替代地，泵58可以经由变矩器、减速齿轮箱、电路或以任何其它合适方式间接地连接至机器10的发动机59。泵58可以产生具有至少部分由摆动回路52内对应于操作员请求运动的致动器的需求确定的压力级和/或流速的加压流体流。排出通道82可以在摆动回路52内分别经由摆动控制阀56以及第一腔室管道84和第二腔室管道86连接至第一腔室通道66和第二腔室通道68，该第一腔室管道84和第二腔室管道86延伸在控制阀56与摆动马达49之间。
槽60可以构成被配置为保持低压流体供应的贮存器。流体可以包括(例如)专用液压油、发动机润滑油、变速器润滑油或本领域中已知的任何其它流体。机器10内的一个或多个液压回路可以从槽60中汲取流体并且将流体回流至槽60中。可以想到，液压回路50可以根据需要连接至多个分离的流体容器(图2中所示)或单个容器。槽60可以经由回流通道88连接至摆动控制阀56，并且分别经由摆动控制阀56以及第一腔室管道84和第二腔室管道86连接至第一腔室通道66和第二腔室通道68。一个或多个单向阀90(如果需要的话)可以被设置在回流通道88内以促进流体单向流至槽60中和/或维持期望回流压力。
摆动控制阀56可以具有可移动地控制摆动马达49的旋转和机具系统14的对应摆动运动的元件。具体地说，摆动控制阀56可以包括全部设置在公用块或壳体97内的第一腔室供应元件92、第一腔室汲取元件94、第二腔室供应元件96和第二腔室汲取元件98。第一腔室供应元件92和第二腔室供应元件96可以平行地连接至排出通道82以调节来自泵58的流体对它们的相应腔室的填充，而第一腔室汲取元件94和第二腔室汲取元件98可以平行地连接至回流通道88以调节相应腔室对流体的汲取。补给阀99(例如单向阀)可以设置在排出通道82与第一腔室汲取元件94的出口之间和排出通道82与第二腔室汲取元件98之间。
为了驱动摆动马达49沿第一方向旋转，第一腔室供应元件92可以移位以允许来自泵58的加压流体经由排出通道82和第一腔室管道84进入摆动马达49的第一腔室，而第二腔室汲取元件98可以移位以允许来自摆动马达49的第二腔室的流体经由第二腔室管道86和回流通道88汲取至槽60。为了驱动摆动马达49以沿相反方向旋转，第二腔室供应元件96可以移位以使摆动马达49的第二腔室与来自泵58的加压流体连通，而第一腔室汲取元件94可以移位以允许将来自摆动马达49的第一腔室的流体汲取至槽60。可以想到，摆动控制阀56的供应和排出功能(即，四个不同供应和汲取元件的功能)可以替代地(如果需要的话)通过与第一腔室相关联的单个阀元件和与第二腔室相关联的单个阀元件或通过与第一腔室和第二腔室这二者相关联的单个阀元件来执行。
摆动控制阀56的供应和汲取元件92-98可以是可响应于由控制器100发出的流速和/或位置命令而抵着弹性偏置移动的螺线管。具体地说，摆动马达49可以对应于流体进出第一腔室和第二腔室的流速的速度旋转。因此，为了实现操作员期望的摆动速度，可以将基于假设的或测量的压降的命令发送至供应和汲取元件92-98的螺线管(未示出)，该压降导致螺线管打开对应于流入和流出摆动马达49的必要流速的量。该指令可以是由控制器100发出的流速指令或阀元件位置指令的形式。可以想到，若需要，则阀92-98中的一个或多个可选地为导向操作和/或导向辅助。
摆动回路52可以装配有能量回收模块(ERM)104，其被配置为从通过摆动马达49排放的废弃流体中选择性地提取和回收能量。ERM 104除了其它之外还可包括可流体连接至摆动马达49的回收阀块(RVB)106、被配置为经由RVB 106与摆动马达49选择性地连通的摆动蓄能器108以及也被配置为与摆动马达49选择性地且直接连通的补给蓄能器110。在所公开的实施例中，RVB 106可以固定地和机械地连接至摆动控制阀56和摆动马达49中的一个或两个，例如直接连接至壳体62和/或直接连接至壳体97。RVB 106可以包括可流体连接至第一腔室管道84的内部第一通道112和可流体连接至第二腔室管道86的内部第二通道114。摆动蓄能器108可以经由管道106流体地连接至RVB 106，而补给蓄能器110可以经由管道118可流体地连接至与槽60平行(参照连接A)的低压通道78。
RVB 106可容纳选择阀120、与摆动蓄积器108相关联的充气阀122、与摆动蓄积器108相关联并与充气阀122平行设置的排出阀124，以及减压阀76。选择阀120可基于第一通道112和第二通道114的压力自动地将第一通道112和第二通道114与充气阀122和排出阀124流体地连通。充气阀122和排出阀124可响应于来自控制器100的命令而选择性地移动以使摆动蓄积器108与选择阀120流体地连通以用于流体充进和排出的目的。减压阀76可选择性地连接到摆动蓄积器108的出口和/或充气阀122相对于槽60的下游侧以缓解液压回路50的压力。
选择阀120可以是导向控制的两位三通阀，其响应于在第一通道112和第二通道114中的流体的压力(即，响应于在摆动马达49的第一腔室和第二腔室内的流体的压力)而自动地移动。特别地，选择阀120可包括阀元件126，该阀元件126从在其处第一通道112经由内部通道128流体地连接到充气阀122和排出阀124的第一位置(在图2中所示)向在其处第二通道114经由通道128流体地连接到充气阀122和排出阀124的第二位置(未示出)移动。当第一通道112经由通道128流体地连接到充气阀122和排出阀124时，穿过第二通道114的流体流可由选择阀120禁止，并反之亦然。第一导向通道130和第二导向通道132可将流体从第一通道112和第二通道114连通到阀元件126的相对端，使得第一通道112或第二通道114中压力较高的那个可使阀元件126移动并经由通道128使相应通道与充气阀122和排出阀124流体地连接。
充气阀122可以是电磁控制的可变位置二通阀，其响应于来自控制器100的命令而移动以使流体从通道128进入摆动蓄积器108。特别地，充气阀122可包括阀元件134，该阀元件134从在其处从通道128到摆动蓄积器108的流体流被禁止的第一位置(在图2中所示)向在其处通道128流体地连接到摆动蓄积器108的第二位置(未示出)移动。当阀元件134远离第一位置(即，处于第二位置或处于第一位置和第二位置之间的中间位置)且在通道128内的流体的压力超过了在摆动蓄积器108内的流体的压力时，来自通道128的流体可填充(即，充进)摆动蓄积器108。阀元件134可响应于来自控制器100的命令而朝向第一位置被弹性偏置且移动到第一位置和第二位置之间的任何位置，从而改变流体从通道128到摆动蓄积器108的流速。单向阀136可设置在充气阀122和摆动蓄积器108之间以经由充气阀122提供进入摆动蓄积器108的单向流。
排出阀124可在构成中与充气阀122基本上相同，且响应于来自控制器100的命令而选择性地移动以使流体从摆动蓄积器108进入到通道128中(即，以排出)。特别地，排出阀124可包括阀元件138，该阀元件138从在其处从摆动蓄积器108到通道128的流体流被禁止的第一位置(在图2中所示)向在其处摆动蓄积器108流体地连接到通道128的第二位置(未示出)移动。当阀元件138远离第一位置(即，处于第二位置或处于第一位置和第二位置之间的中间位置)且在摆动蓄积器108内的流体的压力超过了在通道128内的流体的压力时，来自摆动蓄积器108的流体可流入通道128中。阀元件138可响应于来自控制器100的命令而朝向第一位置被弹性偏置且移动到第一位置和第二位置之间的任何位置，从而改变流体从摆动蓄积器108到通道128的流速。单向阀140可设置在摆动蓄积器108和排出阀124之间以经由排出阀124提供从摆动蓄积器108到通道128的单向流。
若需要，则压力传感器102可与摆动蓄积器108相关联并配置为产生指示在摆动蓄积器108内的流体的压力的信号。在所公开的实施例中，压力传感器102可设置在摆动蓄积器108和排出阀124之间。可以想到，若需要，则压力传感器102可选地设置在摆动蓄积器108和充气阀122之间或直接地连接到摆动蓄积器108。来自压力传感器102的信号可引导到控制器100以用于调节充气阀122和/或排出阀124的操作。
摆动蓄积器108和补给蓄积器110可各自体现为填充有可压缩气体的压力容器，其被配置为储存加压流体以备摆动马达49在未来使用。可压缩气体可以包括(例如)氮气、氩气、氦气或另一种适当的可压缩气体。当与摆动蓄积器108和补给蓄积器110连通的流体超过蓄积器108、110的压力时，流体可流入蓄积器108、110。因为其中的气体是可压缩的，则它可以像弹簧一样作用，所以其可以用作弹簧并且随着流体流入摆动蓄积器108和补给蓄积器110而被压缩。当在管道116、118内的流体的压力下降到低于摆动蓄积器108和补给蓄积器110的压力时，压缩气体可膨胀并迫使来自摆动蓄积器108和补给蓄积器110内的流体流出。可以想到，若需要，则摆动蓄积器108和补给蓄积器110可选地体现为隔膜/弹性偏置或气囊式蓄积器。
在所公开的实施例中，与补给蓄积器110相比，摆动蓄积器108可以是较大(即，高出大约5-20倍))且更高压力(即，高出约5-60倍的压力)的蓄积器。具体地说，摆动蓄积器108可配置为积聚具有约300巴的范围中的压力的流体，然而补给蓄积器110可配置为积聚与具有约5-30巴的范围中的压力的摆动蓄积器108的约20-25％一样多的流体。在这种构造中，摆动蓄积器108可以主要用于辅助摆动马达49的运动并提高机器效率，然而补给蓄积器110可以主要用作补给蓄积器以帮助减少在摆动马达49中空洞的可能性。然而可以想到，若需要，则其它体积和/或压力可以由摆动蓄积器108和补给蓄积器110所容纳。
控制器100可配置为选择性地使摆动蓄积器108充进和排出，从而提高机器10的性能。特别地，由摆动马达49设置的机具系统14的典型摆动运动可包括在其期间摆动马达49加速机具系统14的摆动移动的时间段，和在其期间摆动马达49减速机具系统14的摆动移动的时间段。加速段可需要来自摆动马达49的大量能量，其传统上通过由泵58提供给摆动马达49的加压流体来实现，然而减速段可以产生以加压流体的形式的大量能量，其传统上通过排放到槽60而浪费。加速段和减速段这两者都需要摆动马达49以将大量的液压能量转换为摆动动能，并反之亦然。然而在减速期间，通过摆动马达49的加压流体仍然包含大量的能量。如果减速段期间通过摆动马达49的流体选择性地聚集在摆动蓄积器108内，那么该能量在随后的加速段期间可通过摆动马达49返回(即，排出)以及重新利用。在加速段期间摆动马达49可通过选择性地使摆动蓄积器108(经由排出阀124、通道128、选择阀120，以及第一腔室84和第二腔室管道86中的合适的一个)将加压流体独自或与来自泵58的高压流体一起排出到摆动马达49的较高压腔室来进行辅助，从而以相同或更大的速率利用比其它方式可能获得的较低泵功率独自经由泵58推动摆动马达49。在减速段期间摆动马达49可通过选择性地使摆动蓄积器108使用离开摆动马达49的流体充进来进行辅助，从而向摆动马达49的运动提供了额外的阻力并且降低了离开摆动马达49的流体的限制和相关的冷却要求。
控制器100可以与摆动回路52的不同部件相通以调节机器10的操作。例如，控制器100可在摆动回路52中与摆动控制阀56的元件相通。基于各种操作员输入和监控参数(其下面将更详细地进行描述)，控制器100可配置为以协调的方式选择性地激活摆动控制阀56来有效地执行操作员所要求的机具系统14的移动。
控制器100可包括配合完成与本发明相符的任务的存储器、第二存储装置、时钟以及一个或多个处理器。许多市场上可买到的微处理器可以配置为执行控制器100的功能。应该理解，控制器100可容易地实施为一种能够控制机器10的多种其它功能的通用机器控制器。各种已知的电路可与控制器100相关联，其包括信号调节电路、通信电路以及其它合适的电路。应该理解，控制器100可包括配置为根据本发明使控制器100操作的专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、计算机系统以及逻辑电路中的一个或多个。
在一个实施例中，由控制器100监控的操作参数可包括在摆动和/或悬臂回路52、54内的流体的压力。例如，一个或多个压力传感器102可以策略性地位于第一腔室84和/或第二腔室管道86内以感测相应通道的压力并产生指示送至控制器100的压力的相应信号。可以想到，若需要，任意数量的压力传感器102可放置于摆动和/或悬臂回路52、54内的任何位置。可以进一步地想到，若需要，则其它操作参数(诸如，速度、温度、粘性、密度等)也可以或可选地被监控并用来调节液压回路50的操作。
悬臂回路54除了其它之外还可包括由控制器100调制的悬臂控制阀202，其用来调节从泵58到液压汽缸28以及从液压汽缸28到槽60的加压流体的流动。根据经由输入装置48接收的操作员的请求，流体调节可起到提升或降低作业工具16围绕相关联的水平轴线的移动的作用(参照图1)。
液压汽缸28可各自实施为线性致动器，该线性致动器具有管状壳体和布置成在壳体内形成两个分开的压力腔室的活塞组件(例如，头部腔室和杆腔室)。压力腔室可选择性地供应加压流体和排出加压流体以使活塞组件在管状壳体内移位，从而改变液压汽缸28的有效长度。进入压力腔室和从压力腔室出来的流体的流速可与液压汽缸28的速度有关，而两个压力腔室之间的压力差可与由液压汽缸28施加在相关联的连杆构件上的力有关。液压汽缸28的膨胀和回缩可起到相对于作业表面26提升或降低作业工具16的作用。
悬臂控制阀202可通过头端通道206和杆端通道108连接到液压汽缸28。基于悬臂控制阀202的操作位置，头端通道206和杆端通道208中的一个可经由悬臂控制阀202连接到泵58，而头端通道206和杆端通道208中的另一个可经由悬臂控制阀202同时连接到槽60，从而形成了液压汽缸28内的活塞组件两端的压力差，该压力差导致其膨胀或回缩。重大压力差通常可在作业工具16的提升或降低移动期间，尤其当作业工具16严重负荷时降低移动期间存在于头部腔室和杆腔室之间。也就是说，降低移动期间，头端通道206可运载流体，该流体具有比同时在在杆端通道208内运载的流体的压力还大的压力。
泵58可产生一股加压流体，其具有至少部分地由位于悬臂回路54内的致动器的与操作员所请求的移动相适应的需求来确定的压力水平和/或流速。若需要，则单向阀216可设置在位于泵58和悬臂控制阀202之间的排出通道82内，以提供从泵59到悬臂回路54的单向流的加压流体。排出通道82可在悬臂回路54内经由悬臂控制阀202连接到头端和杆端通道206、208。
在所公开的示例性实施例中，悬臂控制阀202可以与摆动控制阀56大体相同。特别地，悬臂控制阀202可具有元件，该元件可移动以控制液压汽缸28的膨胀和回缩以及机具系统14的相应提升和降低运动。具体地说，悬臂控制阀202可包括头端供应元件218、头端排出元件220、杆端供应元件222以及杆端排出元件224，其全部设置在共用块或壳体226内。头端和杆端供应元件218、222可并行地连接到排出通道82以调节用来自泵58的流体填充它们相应的腔室，而头端和杆端排出元件220、224可并行地连接到回流通道228以调节相应腔室的流体排出至槽60。补给阀230，例如单向阀，可设置在回流通道228和头端排出元件220的出口之间以及回流通道228和杆端排出元件224的出口之间。
为了使液压汽缸28延伸，头端供应元件218可移位以使来自泵58的加压流体经由排出通道82和头端通道206进入液压汽缸28的头部腔室中，而杆端排出元件224可移位以使来自杆腔室的流体经由杆端通道208和回流通道228排出至槽60。为了使液压汽缸28缩回，杆端供应元件222可移位以将杆腔室与来自泵58的加压流体连通，而头端排出元件220可移位以使来自头部腔室的流体排出至槽60。可以想到，若需要，则悬臂控制阀202的供应和排出功能(即，四个不同的供应和排出元件)都可选地通过与头部腔室相关联的单个阀元件和与杆腔室相关联的单个阀元件，或者通过与头部和杆腔室都相关联的单个阀元件来执行。
悬臂控制阀202的供应和排出元件218-224可响应于由控制器100发出的流速和/或位置指令而通过螺线管移动来抵抗弹性偏置。特别地，液压汽缸28可以以与进入头部和杆腔室的以及从头部和杆腔室出来的流体的流速相适应的速度来延伸和回缩。相应地，为了达到操作员所需的提升速度，基于假定或测定压力降的指令可发送到供应和排出元件218-224的螺线管(未示出)，从而使它们在液压汽缸28中打开对应于必需的流体流速的量。该指令可以是由控制器100发出的流速指令或阀元件位置指令的形式。可以想到，若需要，则阀218-224中的一个或多个可选地为导向操作和/或导向辅助。
在某些实施例中，压力补偿器232可包含在悬臂回路54内且可与悬臂控制阀202相关联。在所公开的实例中，压力补偿器232设置在处于悬臂控制阀202的上游位置上的排出通道82内。在此位置上，压力补偿器232可配置为在波动期间以由悬臂回路54与摆动回路52和/或回路55的相互作用引起的供应压力将大体上恒定流速的流体供应到悬臂控制阀202。
如同摆动回路52，悬臂回路54也可以安装在能量回收模块(ERM)234内，该能量回收模块(ERM)234配置为选择性地提取且回收来自由液压汽缸28排出的废流体中的能量。ERM 234除了其它之外可包括悬臂蓄积器236(其配置为通过第一充气阀238和第二充气阀240选择性地与液压汽缸28流体相通)和由蓄积的流体选择性地驱动的马达241。通道242可从头端通道206延伸穿过充气阀238到悬臂蓄积器236，以及通道244从回流通道228延伸穿过充气阀240到悬臂蓄积器236(以及蓄积器236与马达241的进口之间)。一个或多个单向阀246可设置在通道242和/或244内以分别地促使单向流体流进入悬臂蓄积器236中和/或从回流通道228中出来。第一充气阀238和第二充气阀240可响应于来自控制器100的指令而选择性地移动以将头端通道206和/或回流通道228与悬臂蓄积器236流体相通而用于流体充进的目的。类似地，第二充气阀240可选择性地移动以将悬臂蓄积器236与马达241的进口流体相通而用于排出目的。
悬臂回路54的悬臂蓄积器236可以类似于摆动回路52的摆动蓄积器108和补给蓄积器110。具体地说，悬臂蓄积器236可以体现为填充有可压缩气体的压力容器，其被配置为储存加压流体以供液压汽缸28在未来使用。可压缩气体可以包括(例如)氮气、氩气、氦气或另一种适当的可压缩气体。当与悬臂蓄积器236连通的流体超过悬臂蓄积器236的压力时，流体可以流入悬臂蓄积器236。因为其中的气体是可压缩的，所以其可以用作弹簧并且随着流体流入悬臂蓄积器236中而压缩。当通道244内的流体压力下降到低于悬臂蓄积器236的压力时，压缩空气可膨胀并且迫使来自悬臂蓄积器236内的流体流出。可以想到，若需要，悬臂蓄积器236可以选地体现为隔膜/弹性偏置或气囊式蓄积器。
在所公开的实施例中，悬臂蓄积器236的大小可以与摆动蓄积器108的大小为相同于或更小，但是被配置为使流体保持为较低压力。具体地说，悬臂蓄积器236可以具有约50-100L的体积，并且可以被配置为适应约80-150巴的压力。然而，可以想到，若需要，悬臂蓄积器236可以适应其它体积和压力。
第一充气阀238和第二充气阀240中的每一个可以是螺线管操作的可变位置二通阀，其可响应于来自控制器100的命令而移动以允许流体从相应通道进入悬臂蓄积器236且使来自悬臂蓄积器236的流体经由通道244进入马达241。具体地说，每个充气阀238、240可以包括阀元件，其可从禁止流体流的第一位置(图2中所示)朝流体(基本上未受阀元件限制)可以自由地进入和/或流出悬臂蓄积器236的第二位置(未示出)移动。当阀元件远离第一位置(即，在第二位置中或在第一位置与第二位置之间的中间位置中)且相应通道中的流体的压力超过悬臂蓄积器236内的流体的压力时，流体可以移动至悬臂蓄积器236中并且填充悬臂蓄积器236(即，对悬臂蓄积器236充气)。同样地，当充气阀240的阀元件在第二或中间位置中且悬臂蓄积器236内的压力超过通道244内的压力时，流体可以流出悬臂蓄积器236并且经由通道244进行至马达241。阀元件可响应于来自控制器100的命令而朝向第一位置被弹性偏置且移动到第一位置和第二位置之间的任何位置，从而改变流体进入悬臂蓄积器236中的流体的流速。
在某些实施例中，减压阀布置247可以与悬臂蓄积器236相关联。减压阀布置247可以包括设置成与限流器250平行的减压阀248(限流阀250和减压阀248二者均位于悬臂蓄积器236与槽60之间)。减压阀248通常可以是关闭的，但是选择性地移动至通流位置以释放悬臂蓄积器236内的流体的压力。限流器250可以被配置为将一定量的流体不断地从悬臂蓄积器236泄漏至槽60。附加的压力传感器102可以在悬臂蓄积器236与减压阀布置247之间的位置处与悬臂蓄积器236相关联以产生被引导至控制器100的对应压力信号。
旁路布置245可以延伸在通道242与244之间。旁路布置245可以包括设置在旁路通道251内的旁路控制阀。旁路控制阀249可以是螺线管操作的可变位置二通阀，其可以响应于来自控制器100的命令移动以允许来自液压汽缸28的流体选择性地绕过悬蓄积器236并且直接流至马达241。具体地说，控制阀249可以包括阀元件，其可从禁止流体流通过相应阀的第一位置(图2中所示)朝流体可以基本上无限制地从通道242自由地流至通道244且不曾进入或流出蓄积器236的第二位置(未示出)移动。阀元件可响应于来自控制器100的命令而朝向第一位置被弹性偏置且移动到第一位置和第二位置之间的任何位置，从而改变流体通过旁路通道251的流速。可以希望(例如)当蓄积器236已经充满加压流体、从液压汽缸28中排放的流体小于蓄积器236的压力但仍然足够高至驱动马达241和/或马达241处直接需要动力且蓄积器236供应的蓄积的流体不足时绕开蓄积器236。
马达241可以用于将以加压流体的形式存储在悬臂蓄积器236中的能量(和/或呈以经由旁路通道251从液压汽缸28中排放的加压流体的形式的能量)转换为机械能。具体地说，马达241可以经由通道244和充气阀240流体地连接为平行于回流通道228(单向阀246下游)和悬臂蓄积器236二者。在此配置中，来自任一通道的流体可以被引导通过马达241并且由此用来驱动马达241。
在所描述的实例中，马达241是可变排量液压马达，其机械地联接至发动机59、泵58的输入轴和/或另一旋转装置。借助于此联接，马达241在由加压流体驱动时可以机械地辅助发动机59(例如，给发动机59的已经旋转输出增加动力或辅助启动发动机59)、泵58和/或另一旋转装置。马达241可以在泵58具有正排量时辅助泵58和发动机59，或替代地可以在泵58具有中性排量上仅辅助发动机59。另外，在某些实施例中，发动机59可以选择性地驱动马达241以增加被引导通过马达241并且返回循环至液压汽缸28的流体的压力。
一个或多个控制阀可以与马达241的出口相关联并且用于调节马达241的操作。在所公开的实施例中，示出了三个不同的控制阀，包括全部平行连接至马达241的出口的容器控制阀252、杆端控制阀254和头端控制阀256。容器控制阀252可以位于马达241与槽60之间、汲取通道258内。杆端控制阀254可以位于马达241与杆端通道208之间、杆端回流通道260内。头端控制阀256可以位于马达241与头端通道206之间(例如，经由通道242)、头端回流通道262内。一个或多个单向阀264可以与通道258至262中的一个或多个相关联以帮助确保这些通道内的单向流。
控制阀252-256中的每一个可以是螺线管操作的可变位置二通阀，其可响应于来自控制器100的命令移动以允许来自马达241的流体进入槽60、液压汽缸28的头端或液压汽缸28的杆端，由此完成不同目的。具体地说，每个控制阀252至256可以包括阀元件，其可从禁止流体流通过相应阀的第一位置(图2中所示)朝流体可以未被对应阀元件限制地自由流动的第二位置(未示出)移动。阀元件可响应于来自控制器100的命令而朝向第一位置被弹性偏置且移动到第一位置和第二位置之间的任何位置，从而改变流体通过相应阀的流速和/或压力。可以想到，若需要，则阀252-256中的一个或多个可选地为导向操作和/或导向辅助。
控制阀252-256中的任何一个或多个可以单独和/或同时操作(即，移动至第二或中间位置)以完成不同目的。例如，为了从通过马达241的流体中提取最大量的能量(例如，在发动机启动事件期间)，应当在马达241两端产生最大压降。当马达241下游的压力为最低时，可以发生此最大压降。在大部分情况中，当仅使用容器控制阀252时可以发生最大压降，且对应的元件完全移动至第二位置。然而，在某些情况下，可以通过仅仅或连同容器控制阀252一起使用杆端控制阀254和头端控制阀256中的一个来产生更大压降。例如，在超速条件期间、当液压汽缸28的膨胀腔室在其中产生负压时，情况可能如此。类似地，当从液压汽缸28的头端腔室中汲取的流体通过马达241时，仅该流体的部分可归因于腔室之间的几何形状差异而被液压汽缸28的杆端腔室消耗。在此情况中，一定量的流体可以经由容器控制阀252引导至槽60中，而剩余流体可以经由杆端控制阀254行进至杆端腔室。杆端控制阀254和头端控制阀256通常无法一起使用。
当使用杆端控制阀254和头端控制阀256中的一个时，通过马达241的流体可以被引导回液压汽缸28。这可以实现若干目的。例如，与通过马达241的流体相关联的能量可以首先被回收并且用于驱动发动机59和/或泵58，由此改进机器10的效率。替代地，在将能量传递至马达241之后，可以使用流体以用于液压汽缸28内帮助减小空隙的内部再生。在超速条件期间，液压汽缸内可能不需要在流体返回再循环至液压汽缸28之前由马达241消除的能量，因为返回的流体在此情况中仅仅可以用来禁止空隙且不会用来移动液压汽缸28。另外，不一定要求泵58消耗尽可能多的能量来在超速条件期间向液压汽缸28提供流体。最后，当发动机59驱动马达241时，马达241可能能够在非超速条件期间进一步增加返回再引导至液压汽缸28的流体的压力。
在某些实施例中，附加的减压阀266可以与马达241的出口相关联。减压阀266可以被设置在马达241与回流通道228之间。减压阀266通常可以是关闭的，但是选择性地移动至通流位置以缓解马达241下游的流体的压力(例如，当马达241增加流过其中的流体的压力时)。附加的压力传感器102可以与马达241相关联，并且位于马达241与减压阀266之间的位置处以产生被引导至控制器100的对应压力信号。基于三个压力信号，控制器100可能能够适当地控制阀252-256的操作。
摆动回路52和悬臂回路54可以互连以用于流动共享、能量回收和/或发动机启动目的。例如，公共回流通道268可以延伸在摆动回路52与悬臂回路54之间。公共回流通道268可以将来自摆动回路52的回流通道88与来自悬臂回路54的回流通道228连接。以此方式，补给蓄积器110可以填充有来自回路52、54二者的流体，且同样地，补给蓄积器110可以经由单向阀246将流体提供至回路52、54二者和马达241。最后，公共蓄积器通道272可以从摆动回路52的摆动蓄积器108延伸以与悬臂回路54的通道244连接，且控制阀270可以被设置在通道272内以调节回路52、54之间的流体的流动。运用此配置，来自摆动蓄积器108的加压流体可以经由公共蓄积器通道272、阀270、通道244和第二充气阀240行进至悬臂蓄积器236，且反之亦然。同样地，来自摆动蓄积器108的加压流体可以行进通过马达241并且由马达241经由公共蓄积器通道272、阀270和通道244(例如，在发动机启动事件期间)转换为机械能。在所公开的实施例中，阀270是导向辅助(例如，利用来自摆动蓄积器108的流体的压力在内部进行导向辅助)的螺线管操作的阀。
在某些实施例中，蓄积器回流通道(未示出)可以被包括并且用于将马达241的出口与公共蓄积器通道272连接以将流出马达241的高压流体引导至摆动回路52中(例如，引导至摆动蓄积器108中)和/或引导至悬臂回路54中(例如，引导至悬臂蓄积器236中)。控制阀(例如，马达、头端控制阀、杆端控制阀或另一分离的控制阀中的一个)可以被设置在共同蓄积器回流通道内，并且可移动以将回流引导至期望回路中。
控制器100可以被配置为选择性地使悬臂蓄积器236充气和排放，由此改进机器10的性能。具体地说，由液压汽缸28放置的机具系统14的运动可以由期间液压汽缸28将机具系统14升高的时间段和期间液压汽缸降低机具系统14的时间段组成。升高段可需要来自液压汽缸28且常规上借助于由泵58供应至液压汽缸28的加压流体实现的大量能量，而降低段可以常规上浪费的被排放至槽60中的加压流体的形式产生大量能量。升高和降低段可需要液压汽缸28将大量液压能量转换为动能，且反之亦然。然而，在降低期间通过液压汽缸28的加压流体仍然含有大量能量。如果从液压汽缸28中排放的流体在降低段期间选择性地收集在悬臂蓄积器236内，那么此能量可在随后的升高段期间返回至(即，排放至)液压汽缸28并且由液压汽缸28再用。泵58(和发动机59)可以在升高段期间通过选择性地导致悬臂蓄积器236通过马达241(经由第二充气阀240和通道244)排放加压流体而辅助，由此在小于可以其它方式获得的发动机动力的发动机动力下以相同或更大速率驱动泵58。
在可替代实施例中，控制器100可以被配置为另外或替代地在机具系统14的降低期间(或任何其它时间)将从悬臂蓄积器236中排放的流体引导至摆动回路52中(例如，引导至摆动蓄积器108中)以辅助摆动马达49的运动。同样地，控制器100可以被配置为另外或替代地将从摆动蓄积器108中排放的流体引导至悬臂蓄积器236中和/或引导通过马达241。类似地，控制器100可以另外或替代地将从马达241中排放的流体引导至摆动蓄积器108和悬臂蓄积器236中的一个或两个。
控制器100还可以被配置为结合悬臂回路54执行某个版本的峰值调节。例如，当泵58和发动机59在升高操作模式期间具有过量的容量(即，大于悬臂回路54在操作员请求时移动作业工具16所需要的容量的容量)时，控制器100可以被配置为导致悬臂蓄积器236利用(例如，经由控制阀202、头端通道206、通道242、单向阀246和第一充气阀238)流出泵58的流体充气。在此充气期间，可能必须将液压汽缸28的出口流动限制为来自泵58的流体的全部流速，使得剩余流动可以被迫进入悬臂蓄积器236中。接着，在泵58和/或发动机59的容量不足以充分对液压汽缸28提供动力的时间期间，先前从泵58收集在悬臂蓄积器236内的高压流体可以上述方式通过马达241排放以辅助发动机59和泵58。
控制器100可以进一步被配置为结合摆动回路52和悬臂回路54二者执行峰值调节。具体地说，来自泵58的过量流体可以借助于回路之间的公共蓄积器通道272引导并且存放在摆动蓄积器108或悬臂蓄积器236中的任一个内。
在某些实施例中，可以仅仅或结合马达241使用电启动马达274以启动发动机59。启动马达274可以被供应来自机载电池(未示出)的动力、由控制器100调节并且以任何常规方式连接至发动机59。
如下文将更详细地描述，可存在发动机59关闭且操作员请求作业工具16的运动的时间。当这发生时，在发动机59保持关闭和/或在发动机启动时可通过使用蓄积的高压流体适应运动。图3至图5是液压回路50的简图，其描绘了可用于控制此功能性的不同配置。
如图3的简图中所示，控制阀400可以用于当发动机59关闭和/或启动时选择性地控制流体从摆动蓄积器108至液压汽缸28、36、38和/或摆动马达49(“致动器”)的流动。在这些情况期间，当机器10的操作员操控输入装置48以请求致动器的运动时，来自摆动蓄积器108的加压流体可以经由控制阀400(例如，借助于排出通道82)被提供至特定致动器的对应回路(52、54、55)。在发动机操作期间，只要加压流体在摆动蓄积器108内是可用的，被引导至致动器的流体便可以仅仅来源于泵58、仅仅来源于摆动蓄积器108或来自不同来源的组合。当加压流体在摆动蓄积器108内不可用且发动机59操作时，所需要的流体可以仅仅由泵58提供。无论泵58何时具有过量的容量，来自泵58的高压流体可均以选择性地用于经由阀400对摆动蓄积器108充气。从摆动马达49中排放的流体同样地可以(例如，经由阀134)引导至摆动蓄积器108中，前提是流体具有足够高的压力。否则，从摆动马达49中排放的流体可以经由阀56和通道88或经由通道268、马达241(参照图2)和阀252引导至槽60。
图4示出了另一个实施例，其中当发动机59关闭和/或启动时(例如，当泵58并未对流体加压或对太少流体加压时)，可使用蓄积的流体以对液压汽缸28、36、38和/或摆动马达49(“致动器”)中的任一个提供动力。在图4的实施例中，液压回路50包括通过控制阀400将先前收集的高压流体供应至排出通道82的附加蓄积器(例如，启动蓄积器)402。蓄积器402可以具有大于摆动蓄积器108和悬臂蓄积器236的大小和/或压力。例如，蓄积器402可以被配置为收集具有约350巴或更高压力的35L或更多流体。
收集在蓄积器402内的流体可以来源于不同来源的任何组合。例如，流体可以通过阀404从摆动回路52(例如，从马达49和/或摆动蓄积器108)引导至蓄积器402中。另外地或可替代地，流体可以经由阀406从排出通道82(即，从泵58)和/或经由阀408从马达241引导至蓄积器402中。最后，流体可以经由阀410从悬臂回路54(例如，从液压汽缸28和/或悬臂蓄积器236)引导至蓄积器402中。因为悬臂回路54内的压力可以大致上低于蓄积器402内所需的压力，所以来自悬臂回路54的流体可以在被引导至蓄积器402中之前首先被引导通过增压器412和单向阀414。增压器412可以基本上由于泵元件联接的马达元件组成，该马达元件是由来自悬臂回路54的加压流体驱动以对泵元件提供动力并且将来自槽60的流体加压至更高压力。阀404-410可以基本上是相似的，并且包括比例阀元件，该比例阀元件是可抵着弹性偏置操作至完全关闭位置与完全打开位置之间的任何位置的螺线管。
图5说明又另一个实施例，其中当发动机59关闭和/或启动时(例如，当泵58并未对流体加压或对太少流体加压时)，可使用蓄积在悬臂回路54内的流体以对液压汽缸28、36、38和/或摆动马达49(“致动器”)中的任一个提供动力。在图5的实施例中，液压回路50无需附加的蓄积器402，反而使用悬臂蓄积器236(类似于图3的实施例利用摆动蓄积器108的方式)。例如，控制阀400可以被配置为从悬臂蓄积器236接收流体，并且通过增压器412和单向阀414将流体选择性地引导至排出通道82中。
来自图3至图5的任何实施例的控制阀400可以呈现本领域中已知的任何形式。例如，控制阀400可体现可移动至关闭位置与完全打开位置之间的任何位置的螺线管操作的比例控制阀。且控制阀400的运动可以基于流体流入和/或流出致动器的期望流速、蓄积的流体的测量压力和/或泵58的受监测操作条件来控制。在另一个实施例中，控制阀400可为负载感测阀，其中流体的流速可基于通过控制阀400的流体的压力和由泵58排放的流体的压力而调节。在又另一个实施例中，控制阀400可以进行压力补偿。具体地说，控制阀400可包括压力补偿元件，其移动以帮助确保通过阀400的流体的流速(或给定打开面积)保持基本上恒定和可靠，而无关于压力波动。
图6和图7说明发动机和液压回路控制的不同方法。图6和图7将在下文进行更详细地描述以进一步说明所公开的概念。
工业实用性
所公开的液压回路可以应用于执行基本上重复工作循环(涉及作业工具的摆动和/或升降运动)的任何机器。所公开的液压回路可以帮助通过在工作循环的不同阶段期间利用蓄积器辅助作业工具的运动来改进机器性能和效率。另外，所公开的液压回路可以帮助通过以数种不同方式(包括当相关发动机在空转周期期间关闭时重启相关发动机)获取和再用以其它方式浪费的能量来改进机器效率。现在将详细地描述液压回路50的控制。
在机器10操作期间，发动机59可以驱动泵58以从槽60中汲取流体并且对流体加压。加压流体可以(例如)经由头端供应元件218被引导至液压汽缸28的头端腔室中，同时可以允许流体经由杆端汲取元件224流出液压汽缸28的杆端腔室。此操作可以导致液压汽缸28延伸和升高悬臂24。
在某些应用中，先前收集在悬臂蓄积器236内的流体可以辅助悬臂24的升高。例如，来自悬臂蓄积器236内的加压流体可以通过充气阀240和通道244引导至马达241。此流体可以由马达241加压并且经由头端控制阀256和通道262引导至液压汽缸28的头端腔室。如所期，此流体可以补充来自泵58的流体的供应或可以是用于升高悬臂24的流体的唯一来源。因为悬臂蓄积器236内的流体可能已经被加压至某个程度，所以将流体进一步加压所需要的能量可小于泵58将从槽60中汲取的流体完全加压所需的能量。因此，可以通过使用来自悬臂蓄积器236的流体帮助升高悬臂24来实现节约。
类似地，从液压汽缸28的杆端腔室中排放的流体可以选择性地收集在悬臂蓄积器236内和/或用于驱动马达241。即，在某些应用中，从液压汽缸28中排放的流体可以具有高压。例如，当悬臂24与作业表面26接合且框架42的部分升高而远离作业表面26时，机器10的高度可以在悬臂24升高期间(即，框架42下降期间)将从杆端腔室中排放的流体加压。加压流体可以从杆端汲取元件224引导通过回流通道228、经过单向阀246和通过马达241(即，以驱动马达241)或经由充气阀240进入通道244和悬臂蓄积器236中。通过利用流体驱动马达241，流体内所含的一定能量可以被传送至发动机59和/或泵58，由此改进机器10的效率。
悬臂24的下降可以类似方式实现。具体地说，由泵58加压的流体可以经由杆端供应元件222被引导至液压汽缸28的杆端腔室中，同时可以允许流体经由头端汲取元件220流出液压汽缸28的头端腔室。此操作可以导致液压汽缸28缩回和降低悬臂24。
在某些应用中，先前收集在悬臂蓄积器236内的流体可以辅助悬臂24的下降。例如，来自悬臂蓄积器236内的加压流体可以通过充气阀240和通道244引导至马达241。此流体可以通过马达241进一步加压(或替代地可以通过马达241从此流体中吸收能量)，且接着经由杆端控制阀254和通道260引导至液压汽缸28的杆端腔室。根据需要，此流体可以补充来自泵58的流体的供应或可以是用于降低悬臂24的流体的唯一来源。如上所述，减少泵58上的负载可以改进机器10的效率。
类似地，从液压汽缸28的头端腔室中排放的流体可以选择性地收集在悬臂蓄积器236内和/或用于驱动马达241。即，在某些应用中，从液压汽缸28中排放的流体可以具有高压。例如，当悬臂24装载有材料时，通过悬臂24作用的材料(和悬臂24、斗杆30和作业工具16)的重量可以在悬臂24的下降期间将从液压汽缸28的头端腔室中排放的流体加压。加压流体可以从头端腔室引导经过单向阀246并且通过充气阀238进入悬臂蓄积器236中。另外地或可替代地，从液压汽缸28的头端腔室中排放的流体可以通过通道242、旁路控制阀249和通道244引导至马达241。此高压流体接着可以驱动马达241以对发动机59和/或泵58供能。
图6示出了用于选择性地关闭和重启发动机59、改进空转时间周期期间机器10的效率的控制方法。如参照图6的流程图，可以在发动机59已经操作(步骤300)之后开始控制。控制器100可以接着检查操作员是否在机器10内侧且活动地操作机器10(步骤302)。控制器100可以基于本领域中已知的任何数量的参数确定操作员在机器10内侧且活动地操作机器10。例如，操作员可以基于安全带传感器、门传感器或另一类似传感器确定为在站22内侧，且基于输入装置48的检测运动确定为活动地操作机器10。如果操作员在机器10内侧并且活动地操作机器10，那么控制可以返回至步骤300。
当控制器100确定操作员不在机器10内侧或在机器10内侧但未活动地操作机器10(例如，持续至少最小阈值时间周期)时，控制器100可以检查是否确定关闭发动机59(步骤304)。在某些情况下，关闭发动机59可导致损坏发动机59和/或其它机器部件或面临非所需情况。这些情况可以发生于发动机59以高于或低于期望范围的速度操作时、发动机59的排气处理装置正经历再生事件时、发动机59的温度落在期望范围之外时、电池电量太低而无法重启发动机时等。控制器100可以通过检查这些条件的状态确定是否关闭发动机59。如果控制器100确定不关闭发动机59，那么控制可以返回至步骤300。否则，控制器100可以暂停预定时间周期(步骤306)，且接着为了冗余目的而再次执行检查(步骤308)。在一个实施例中，暂停可以持续约15秒钟。可以想到，如果需要的话可以省略步骤306和308。
在步骤308之后，控制器100可以检查操作员是否在步骤304至308完成期间变得活动(步骤310)。如果操作员已在此时间期间起始输入装置48的运动，那么控制可以返回至步骤300。然而，如果在步骤310处，控制器100确定操作员保持不活动，那么控制器100可以检查摆动蓄积器108是否已蓄积足够的流体来液压地重启发动机59(步骤312)。具体地说，基于摆动蓄积器108内的流体的压力，控制器100可能能够(例如，基于存储在存储器中的图)确定是否存在足够多体积的流体来重启发动机59。应当注意的是，控制器100可以被配置为归因于摆动蓄积器108的较高压力容量而主要使用摆动蓄积器108来重启发动机59。然而，若需要，在某些实施例中可替代地或另外使用补给蓄积器110、悬臂蓄积器236和/或蓄积器402以重启发动机59。
如果控制器100在步骤312确定摆动蓄积器108(其它蓄积器的任何组合)在垂直压力下具有的流体不足以重启发动机59，那么控制器100可以导致对摆动蓄积器108充电(步骤314)。如上所述，摆动蓄积器108可以任何数量的不同方式(包括通过将来自泵58的加压流体引导至摆动蓄积器108中)来充电。控制器100可以继续检查摆动蓄积器108的充电(步骤316)且接着当已检测到足够多电荷时进行至关闭发动机59(步骤318)。
当发动机59关闭时(步骤320)，控制器100可以不断地监测至少三样不同的事物。例如，控制器100可以监测操作员来确定操作员是否已变为活动(步骤322)、监测机器参数以检查它们是否偏离期望水平(步骤328)且检查操作员是否离开站22或机器10是否正经历非预期问题(步骤342)。发动机59在步骤320可以保持关闭，前提是操作员在站22内侧保持不活动、机器参数在阈值限制内且未检测到机器10的问题。
然而，如果在步骤322处控制器100确定操作员变为活动，那么控制器100可以导致发动机59重启(步骤324)且此后确认发动机59的操作状态(步骤326)。控制可以从步骤324循环通过步骤326直至控制器100确认已重启发动机59为止。控制接着可以返回至步骤300。
在步骤328处，控制器100可以比较各种机器参数(例如，电池电量、环境为度、发动机组温度、液压压力等)与阈值水平，并且在任何一个或多个这样的参数偏离期望值时选择性地导致发动机59重启(步骤330)。例如，如果机器10的电池接近重启发动机59所需要的最小电压电平，那么控制器100可以导致发动机59重启并且对电池充电。类似地，如果环境和/或发动机组温度下降至可使发动机59难以重启的水平，那么控制器100可以导致发动机59重启。控制器100接着可以确认发动机59的操作状态(步骤332)，且控制可以从步骤330循环通过步骤332直至控制器100确认发动机59已重启为止。
当发动机59已成功重启时(步骤334)，控制器100可以再次检查操作员是否是活动的(步骤336)且机器参数是否在期望范围内(步骤338)。只要操作员保持不活动且机器参数在期望范围之外，控制器100可以使发动机59保持运转(控制可以从步骤334循环通过步骤336和338)。当控制器100根据步骤336确定操作员已变为活动时，控制可以返回至步骤300。且当根据步骤338，当机器参数返回至它们的期望范围内(且操作员仍然不活动)时，发动机59可以再次关闭(步骤340)且控制可以返回至步骤320。
每当控制返回至步骤320，控制器100可以将计数器递增并且使用计数器来确定机器10是否正经历任何问题。具体地说，机器10的电池、发动机组温度传感器或另一部件可能发生问题且该问题可导致发动机59重复地关闭。在此情况中，控制器100可能能够基于循环计数检测故障，并且选择性地作出响应以抑制发生进一步机器损坏。具体地说，在步骤312处，控制器100可以(例如，基于关闭事件的计数)确定机器可能进一步损坏，并且选择性地关闭全部机器10(即，不仅仅关闭发动机59)(步骤344)。应当注意的是，控制器100(如果需要的话)可能以其它方式能够确定机器可能进一步损坏。在步骤344处，控制器100还可以导致在操作员离开站22时关闭全部机器10。一旦全部机器10已被关闭，控制器100可以仅仅允许机器10在操作员(例如，借助于钥匙开关)手动地请求此重启时方可重启(步骤346)。此后，控制器100可以遵循正常启动例程(步骤348)且控制可以返回至步骤300。
如上所述，可以单独使用电动启动马达274、单独使用马达241或使用马达241和274二者来重启发动机59。在诸如上文关于图6的流程图描述的大部分发动机重启情况中，可以主要使用马达241起始发动机重启以延长电动启动马达274和相关电路的寿命。图7的流程图说明确定如何重启发动机59的一种示例性方式。
从图7中可以看出，当发动机59关闭时(步骤500)且已接收到重启命令时(步骤502)可以起始图7的方法。重启命令可以直接来源于机器10的操作员或替代地通过如图6的任何数量的不同自动程序的完成而得到。无关于重启命令的来源，当接收到重启命令时，控制器100可以确定任何一个或多个蓄积器108、110、236、402内是否存在足够多的液压动力来辅助重启发动机59(步骤504)。例如，控制器100可以利用存储在存储器中的查找图参考摆动蓄积器108内的流体的实际压力以确定是否存在阈值量的扭矩容量。换句话来说，控制器100可以确定摆动蓄积器108内的流体(当引导通过马达241时)的量和压力是否足以至少辅助启动发动机59。如果摆动蓄积器108中的流体的压力低于阈值水平(例如，约75kPa)，那么控制器100可以激励电动启动马达274以在无任何辅助的情况下启动发动机59(步骤506)。
如果存在最小扭矩容量来液压地辅助发动机59的启动(例如，具有至少最小压力的流体已经在摆动蓄积器108内蓄积时)，那么控制器100可以确定是否存在足够扭矩来使马达241仅启动发动机59。特别地，控制器100可通过查找图参照摆动蓄积器108内的流体的压力以在蓄积的流体送入马达241时，确定马达241的扭矩容量是否大于最大扭矩容量(步骤5508)。如果马达241的扭矩容量大于最大扭矩容量(例如，如果摆动蓄积器108内的流体的压力大于约300巴时)，那么控制器100可以使马达241仅液压地重启发动机59(步骤510)。否则，控制器100可以使马达241液压地辅助启动发动机59中的电启动马达274(步骤512)。
所公开的液压回路可以有多个有益效果。例如，因为所公开的回路可以在能量回收和重复利用期间将摆动和悬臂回路集成一体，所以可以存储并再利用大量能量。而且，因为所公开的系统可利用多个不同的蓄积器，所以这些蓄积器可以相对较小、较便宜、更容易被封装。另外，可以定制每个蓄积器的容量和/或压力容量以向其连接的每个回路提供增强的性能。同样，通过分离具有不同组合的阀门的蓄积器，相关联的流体可以以许多不同的方法进行储存、布送、加压和/或转化。另外，内部地再生与液压汽缸28相关联的流体的能力，结合通过马达241进行能量回收，可以实现更高的效率。并且最后，在发动机关闭和/或重启期间提供立即致动器操作的能力可以增强机器性能，并通过减少机器10的感知反应迟钝来提高操作员的满意度。
对于本领域技术人员来说对所公开的机具系统进行各种修改和变化是显而易见的。根据所公开机具系统的说明书和实现，本领域技术人员将能够显而易见其它实施例。说明书和实施例仅仅是示例性的，其真实范围由所附权利要求书及其等价内容指明。

Claims (10)

1.一种用于具有发动机(59)的机器(10)的机具系统(14)，其包括：
泵(58)，其由所述发动机驱动；
第一致动器(49)，其被配置为在所述发动机操作期间接收来自所述泵的加压流体；
至少一个第二致动器(28、36、38)，其被配置为在所述发动机操作期间接收来自所述泵的加压流体；以及
蓄积器(108)，其被配置为在所述发动机操作期间接收来自所述第一致动器的加压流体，并被配置为当所述发动机关闭时向所述第一致动器和所述至少一个第二致动器排放流体。
2.根据权利要求1所述的机具系统，其中：
所述第一致动器是摆动马达(49)；并且
所述至少一个第二致动器包括悬臂汽缸(28)、斗杆汽缸(36)和工具汽缸(38)中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的机具系统，其中所述至少一个第二致动器包括悬臂汽缸(28)、斗杆汽缸(36)和工具汽缸(38)。
4.根据权利要求3所述的机具系统，其中所述蓄积器还被配置为向所述摆动马达排放流体。
5.根据权利要求1所述的机具系统，其中：
所述第一致动器是悬臂汽缸(28)；并且
所述至少一个第二致动器包括摆动马达(49)、斗杆汽缸(36)和工具汽缸(38)中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的机具系统，其中所述至少一个第二致动器包括摆动马达(49)、斗杆汽缸(36)和工具汽缸(38)。
7.根据权利要求6所述的机具系统，其中所述蓄积器还被配置为向所述悬臂汽缸排放流体。
8.根据权利要求1所述的机具系统，其中所述蓄积器还被配置为在所述发动机操作期间接收来自所述至少一个第二致动器的加压流体。
9.根据权利要求8所述的机具系统，其还包括增压器(412)，其被配置为增加由所述蓄积器从所述至少一个第二致动器接收的流体的压力。
10.根据权利要求8所述的机具系统，其中：
所述蓄积器是第一蓄积器(108)；
所述机具系统还包括第二蓄积器(236)，其被配置为在所述发动机操作期间，接收来自所述第一致动器的加压流体并将加压流体返回到所述第一致动器；并且
所述机具系统还包括第三蓄积器(110)，其被配置为在所述发动机操作期间，接收来自所述至少一个第二致动器的加压流体并将加压流体返回到所述至少一个第二致动器。
CN201580010314.2A 2014-02-28 2015-02-18 具有液压启动辅助的机具系统 Active CN106257991B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461946452P 2014-02-28 2014-02-28
US61/946452 2014-02-28
US14/263,710 US9618014B2 (en) 2014-02-28 2014-04-28 Implement system having hydraulic start assist
US14/263710 2014-04-28
PCT/US2015/016249 WO2015130518A1 (en) 2014-02-28 2015-02-18 Implement system having hydraulic start assist

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106257991A true CN106257991A (zh) 2016-12-28
CN106257991B CN106257991B (zh) 2019-04-19

Family

ID=54006508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580010314.2A Active CN106257991B (zh) 2014-02-28 2015-02-18 具有液压启动辅助的机具系统

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9618014B2 (zh)
CN (1) CN106257991B (zh)
DE (1) DE112015000564T5 (zh)
WO (2) WO2015130517A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108216191A (zh) * 2017-12-29 2018-06-29 徐州重型机械有限公司 作业车辆发动机启闭控制方法、系统及作业车辆
CN109958565A (zh) * 2017-12-25 2019-07-02 中车沈阳机车车辆有限公司 发动机辅助起动装置及工程车
CN111336138A (zh) * 2020-03-26 2020-06-26 湖南机电职业技术学院 一种液压启停装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3015580B1 (fr) * 2013-12-20 2016-01-08 Manitou Bf Procede de demarrage et d'arret de moteur a combustion interne de chariot de manutention
JP6368553B2 (ja) * 2014-06-06 2018-08-01 Ｋｙｂ株式会社 流体圧システム
KR102393674B1 (ko) * 2014-10-06 2022-05-02 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 쇼벨
US9951795B2 (en) * 2015-03-25 2018-04-24 Caterpillar Inc. Integration of swing energy recovery and engine anti-idling systems
US10422361B2 (en) * 2016-12-14 2019-09-24 Cnh Industrial America Llc Regenerative energy capturing and launching assistant
DE102018101924A1 (de) * 2018-01-29 2019-08-01 Liebherr-Hydraulikbagger Gmbh Arbeitsmaschine mit Hydraulik zur Energierekuperation
US10704615B2 (en) * 2018-08-21 2020-07-07 Ford Global Technologies, Llc Vehicle and system for controlling a vehicle transmission
DE102018216006A1 (de) * 2018-09-20 2020-03-26 Robert Bosch Gmbh Steuerungsstruktur für eine mobile Arbeitsmaschine, Verfahren und Arbeitsmaschine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1993524A (zh) * 2005-06-02 2007-07-04 新履带牵引车三菱有限公司 作业机械
CN101220823A (zh) * 2006-11-14 2008-07-16 胡斯可国际股份有限公司 用于液压系统的能量回收与再利用技术
JP2009270660A (ja) * 2008-05-09 2009-11-19 Caterpillar Japan Ltd 作業機械における油圧制御システム
EP2444304A1 (en) * 2010-10-25 2012-04-25 Bordini Engineering Srl System and method for preventing overturning of land vehicles

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4959962A (en) 1987-08-27 1990-10-02 Man Nutzfahrzeuge Gmbh Starter system for automatically turning off and restarting a motor vehicle engine
US6431050B1 (en) * 2000-06-26 2002-08-13 Caterpillar Inc. Apparatus for multiplexing a plurality of hydraulic cylinders
US6973781B2 (en) 2003-10-29 2005-12-13 Zf Friedrichshafen Ag Method and apparatus for maintaining hydraulic pressure when a vehicle is stopped
US7273122B2 (en) 2004-09-30 2007-09-25 Bosch Rexroth Corporation Hybrid hydraulic drive system with engine integrated hydraulic machine
US7562472B2 (en) 2005-06-02 2009-07-21 Caterpillar Japan Ltd. Work machine
US7234298B2 (en) 2005-10-06 2007-06-26 Caterpillar Inc Hybrid hydraulic system and work machine using same
US7905088B2 (en) * 2006-11-14 2011-03-15 Incova Technologies, Inc. Energy recovery and reuse techniques for a hydraulic system
US7744499B2 (en) 2007-01-22 2010-06-29 Southwest Research Institute Hydro-mechanical transmission
US8408341B2 (en) 2007-07-12 2013-04-02 Odyne Systems, Llc Hybrid vehicle drive system and method and idle reduction system and method
DE602008004099D1 (de) 2008-04-29 2011-02-03 Parker Hannifin Ab Anordnung zum Bedienen einer hydraulischen Vorrichtung
US8319356B2 (en) * 2008-08-26 2012-11-27 Caterpillar Inc. System for starting power systems with multiple generator units
DE102008050553A1 (de) 2008-10-06 2010-04-15 Wacker Neuson Se Arbeitsgerät mit Hybridantrieb
EP2374945B1 (en) * 2009-01-07 2013-09-18 Sumitomo Heavy Industries, LTD. Warm-up method for hybrid construction machine, and hybrid construction machine
JP5265754B2 (ja) * 2009-02-18 2013-08-14 住友重機械工業株式会社 ハイブリッド型ショベル
FR2947304B1 (fr) 2009-06-25 2014-12-26 Envision Vehicle Engineering Novasio Technology Event Procede et dispositif de demarrage du moteur d'un vehicule
US8146559B2 (en) 2009-07-21 2012-04-03 International Truck Intellectual Property Company, Llc Vehicle hybridization system
DE102009053284A1 (de) 2009-11-13 2011-05-26 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine
WO2011133072A1 (en) 2010-04-19 2011-10-27 Parker Hannifin Ab Arrangement for operating a hydraulic device
DE102010042194A1 (de) 2010-10-08 2012-04-12 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Speichers eines Hydrauliksystems
WO2012125798A1 (en) 2011-03-16 2012-09-20 Parker Hannifin Corporation Start control system using single hydraulic pump
FR2973078B1 (fr) 2011-03-24 2015-06-26 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede et dispositif de demarrage d'un moteur thermique alimentant une pompe dans un systeme hydraulique
DE102011104921A1 (de) 2011-04-04 2012-10-04 Linde Material Handling Gmbh Antriebsstrang einer mobilen Arbeitsmaschine
JP5653844B2 (ja) * 2011-06-07 2015-01-14 住友建機株式会社 ショベル
EP2537989A1 (en) 2011-06-21 2012-12-26 Caterpillar, Inc. Hydraulic system for providing auxiliary drive to a powertrain and a hydraulic circuit
US8850806B2 (en) * 2011-06-28 2014-10-07 Caterpillar Inc. Hydraulic control system having swing motor energy recovery
JP2013091953A (ja) * 2011-10-25 2013-05-16 Nobuyuki Sugimura 建設機械のエンジン始動補助機構
FR2982328B1 (fr) 2011-11-07 2016-02-19 Jtekt Hpi Systeme de demarrage pour un moteur thermique associe a une boite de vitesses et a un embrayage
US20130160440A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Caterpillar Inc. Hydraulic System with Pilot Circuit Power Reclamation
DE102012001367A1 (de) 2011-12-24 2013-06-27 Robert Bosch Gmbh Hydrostatischer Hybridantrieb sowie Fahrzeug mit einem hydrostatischen Hybridantrieb
WO2013106431A2 (en) 2012-01-09 2013-07-18 Eaton Corporation Propel circuit and work circuit combinations for a work machine
FR2989741A1 (fr) 2012-04-23 2013-10-25 Manitou Bf Dispositif d'arret automatique et de redemarrage automatique d'un moteur a combustion interne.
DE102012111299A1 (de) * 2012-11-22 2014-05-22 Linde Hydraulics Gmbh & Co. Kg Hydrostatisches Triebwerk zum Starten eines Verbrennungsmotors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1993524A (zh) * 2005-06-02 2007-07-04 新履带牵引车三菱有限公司 作业机械
CN101220823A (zh) * 2006-11-14 2008-07-16 胡斯可国际股份有限公司 用于液压系统的能量回收与再利用技术
JP2009270660A (ja) * 2008-05-09 2009-11-19 Caterpillar Japan Ltd 作業機械における油圧制御システム
EP2444304A1 (en) * 2010-10-25 2012-04-25 Bordini Engineering Srl System and method for preventing overturning of land vehicles

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109958565A (zh) * 2017-12-25 2019-07-02 中车沈阳机车车辆有限公司 发动机辅助起动装置及工程车
CN109958565B (zh) * 2017-12-25 2021-03-30 中车沈阳机车车辆有限公司 发动机辅助起动装置及工程车
CN108216191A (zh) * 2017-12-29 2018-06-29 徐州重型机械有限公司 作业车辆发动机启闭控制方法、系统及作业车辆
CN111336138A (zh) * 2020-03-26 2020-06-26 湖南机电职业技术学院 一种液压启停装置

Also Published As

Publication number Publication date
US9618014B2 (en) 2017-04-11
US20150247509A1 (en) 2015-09-03
WO2015130517A1 (en) 2015-09-03
US20150247304A1 (en) 2015-09-03
WO2015130518A1 (en) 2015-09-03
DE112015000564T5 (de) 2016-10-13
CN106257991B (zh) 2019-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106257991A (zh) 具有液压启动辅助的机具系统
US8726645B2 (en) Hydraulic control system having energy recovery
US7634911B2 (en) Energy recovery system
CN103403270B (zh) 用于例如轮式装载机的作业机械中的能量再生的液压系统
US9290912B2 (en) Energy recovery system having integrated boom/swing circuits
US9809958B2 (en) Engine assist by recovering swing kinetic energy
US9951795B2 (en) Integration of swing energy recovery and engine anti-idling systems
US9556591B2 (en) Hydraulic system recovering swing kinetic and boom potential energy
US20120055149A1 (en) Semi-closed hydraulic systems
JP2015520347A (ja) 位置エネルギーの回収及び再利用のための電気油圧システム
JP2012102881A (ja) 位置エネルギーを回収するための油圧装置
US9745940B2 (en) Machine having hydraulic start assist system
US9290911B2 (en) Energy recovery system for hydraulic machine
KR20140038437A (ko) 에너지 회수 방법 및 시스템
US20140119868A1 (en) Energy recovery system having peak-shaving accumulator
JP2006064071A (ja) 流体圧駆動回路
US20140174069A1 (en) Hydraulic control system having swing motor energy recovery
KR102586623B1 (ko) 작업유닛 방출에너지 회생 시스템 및 방법
US9388829B2 (en) Hydraulic control system having swing motor energy recovery
WO2016040484A1 (en) Machine having hydraulic start assist system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant