CN110345136A - 辅助液压回路过滤系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种用于物料搬运车辆的液压系统。液压系统包括贮存罐、构造为从贮存罐抽出流体的泵以及具有辅助过滤器的辅助回路。辅助回路与一个或多个辅助功能部流体连通，该一个或多个辅助功能部构造为从泵接纳流体并且使流体返回到贮存罐。当对一个或多个辅助功能部中的一个发出指令时，提供从泵经辅助过滤器到贮存罐的流体流动。

Description

辅助液压回路过滤系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请基于、要求于2018年4月6日提交的名称为“辅助液压回路过滤系统和方法(Auxiliary Hydraulic Circuit Filtering Systems and Methods)”的美国临时专利申请第62/653,902号的优先权，其全部内容以参见的方式纳入本文。

关于联邦赞助研发的声明

不适用。

背景技术

物料搬运车辆通常包括带有过滤器的液压系统，过滤器在车辆运行期间连续地对液压流体进行过滤。在一些应用场合中，过滤器被放置在主液压流动路径中，以连续地对液压流体进行过滤。

发明内容

本申请总地涉及液压系统，并且更具体地涉及物料搬运车辆上的液压过滤系统和方法。

在一个方面中，本申请提出了一种用于物料搬运车辆的液压系统。液压系统包括贮存罐、构造为从贮存罐抽出流体的泵以及具有辅助过滤器的辅助回路。辅助回路与一个或多个辅助功能部流体连通，该一个或多个辅助功能部构造为从泵接纳流体并且使流体返回到贮存罐。当对一个或多个辅助功能部中的一个发出指令时，提供从泵经由辅助过滤器而到贮存罐的流体流动。

在一个方面中，本申请提出了一种用于物料搬运车辆的液压系统。液压系统包括贮存罐和具有辅助过滤器、辅助泵、辅助控制阀、旁路通道和设置在旁路通道上的旁路电磁线圈的辅助回路。辅助控制阀构造为选择性地提供辅助泵、贮存罐和一个或多个辅助功能部之间的流体连通。旁路电磁线圈构造为选择性地提供或抑制沿着旁路通道的流体连通。当辅助泵启动以提供流体流动并且旁路电磁线圈抑制沿着旁路通道的流体连通时，提供从辅助泵经由辅助泵而到贮存罐的流体流动。

在一个方面中，本申请提出了一种用于物料搬运车辆的液压系统。液压系统包括贮存罐、主回路和辅助回路，主回路具有构造为提供到一个或多个主功能部的流体流动的主泵，而辅助回路具有辅助过滤器。辅助回路与一个或多个辅助功能部流体连通。液压回路还包括辅助供应管线，其构造为提供在主泵与辅助回路之间的流体连通。当对一个或多个辅助功能部中的一个发出指令时，提供从主泵经由辅助过滤器到贮存罐的流体流动。

本申请的前述及其它方面和优点将在下文的描述中体现。在说明书中，参考了构成说明书一部分的附图，在其中，以例示的方式示出了本申请的优选构造。该构造并不必然地体现本申请的整个范围，而是因此参考权利要求书，并且在此用于解释本申请的范围。

附图说明

当考虑到以下对其的详细描述时，将更好地理解本发明，并且除了上文所阐述的以外的特征、方面和优点也将变得明显。这种详细的描述参照以下附图。

图1是根据本申请各方面的物料搬运车辆的示图。

图2是根据本申请的各方面的被构造为提供选择性过滤的示例性液压系统的示意图。

图3是图2所示的液压系统的辅助回路的示意图。

图4是包括旁路电磁线圈的图2所示辅助回路的示意图。

图5是根据本申请的另一方面的被构造为提供选择性过滤的示例性液压系统的示意图。

图6是包括旁路电磁线圈的图5所示液压系统的示意图。

具体实施方式

在对本发明的任何方面进行详细说明之前，应理解的是，本发明并不局限于将其应用至下面说明书所述或附图所示的构造细节和部件布置。本发明能够具有其它方面并且能够以各种方式实践或实施。而且，应理解本文中所用的措辞和术语是为描述的目的而不应认为是限制。在此所使用的“包括”、“具有”或“包含”及其变型意味着包含了其后所列的物件及其等同物以及附加的物件。除非确切地说明或以其他方式限定，术语“安装”、“连接”、“支承”和“联接”及其变型广义地使用且包含直接和间接的安装、连接、支承以及联接。此外，“连接”和“联接”不限于物理的或机械的连接或联接。

提供以下论述以使本领域技术人员能够制造并使用本发明的实施例。对所示实施例的各种修改对本领域的技术人员而言将是十分明显的，并且本文的一般原理可应用于其它实施例和应用，而不偏离本发明的实施例。因此，本发明的实施例并不意在限制于所示的实施例，而是为与本文所公开的原理和特征一致的最宽范围符合。应参考附图来阅读以下详细描述，其中不同附图中的相同元件具有相同的附图标记。不一定依照比例绘制的附图示出选定的实施例，并且不意在限制本发明的实施例的范围。本领域技术人员会认可本文所提供的示例具有许多有用的替代方式并且此类替代方式落在本发明的实施例的范围内。

本文中使用术语“下游”和“上游”是表示相对于流体的流动方向的术语。术语“下游”对应于流体流动的方向，而术语“上游”对应于与流体流动的方向相反或相对的方向。

还应理解的是，物料搬运车辆(MHV)被设计成各种构造，从而执行各类任务。虽然本文中描述的MHV举例示出为前移式叉车，但对本领域技术人员将会明显的是，本发明不限于该类型的车辆，而是还可以各种其它类型的MHV构造来提供，包括例如，拣选车辆、摆动前移式车辆和任何其它升降式车辆。本文中公开的各种选择性过滤构造适合于驾驶员控制、步行控制、远程控制和自主控制的物料搬运车辆中的任一种。

一般地，物料搬运车辆上的常规液压系统利用在主流动路径中的过滤器，而无论车辆或液压流体的状态如何，该过滤器会在液压系统中引入压力损失，并且会限制液压系统的效率。本申请提出了一种选择性过滤系统，其可减小液压系统中的压降并且提高整体系统效率。

图1示出根据本申请的一种非限制性示例前移式叉车形式的物料搬运车辆(MHV)100的一种非限制性示例。MHV 100可包括基部102、伸缩式立柱104、一个或多个液压致动件106和货叉组件108。伸缩式立柱104可联接到液压致动件106，使得液压致动件106能选择性地使伸缩式立柱104伸出或缩回。货叉组件108能联接到伸缩式立柱104，从而当伸缩式立柱104伸出或缩回时，货叉组件108也能升高或降低。货叉组件108还可包括一个或多个货叉110，MHV 100可在该一个或多个货叉上操纵或承载各种载荷(未示出)。

图2示出液压系统200的一个非限制性示例，该液压系统可构造为在液压系统200内提供对液压流体的选择性过滤，同时控制MHV 100的各个部件。例如，当要求辅助功能时，可使用辅助增泽过滤器，和/或当不要求辅助功能时，能适时地运行任何其它时间过滤。

液压系统200可包括但不限于主回路202、主功能元件204、辅助过滤和液压控制回路206、辅助功能元件208和贮存罐210。主回路202可包括主供应管线212、主液压泵214、主加压通道216、流量限制装置218和主返回管线220。

主液压泵214可构造为从贮存罐210经由主供应管线212抽出流体、例如是液压油或任何其它合适的液压流体，并且在主泵出口处以增大的压力供给液压流体。主泵的出口可以与主加压通道216流体连通。在一些情况下，主加压回路216可包括任何种类的附加的选择性流动装置(未示出)，例如具有多个控制阀、多个泄压阀的液压歧管或对于给定的应用场合任何其它合适的选择性流动装置。流量限制装置218可构造为：在液压流体通过主返回管线220朝向贮存罐210流回之前，在主加压通道216内积累压力。从主加压通道216，液压系统200可构造为选择性地将高压液压流体施加到主功能元件204。作为液压功能部的非限制性示例，主功能元件204可包括主提升缸222和自由提升缸224。主提升缸222和自由提升缸224可以呈活塞-缸布置的形式，该布置构造为使伸缩式立柱104升高或降低，并由此经由液压系统200使货叉组件108升高或降低。

在一些情况下，主返回管线220可包括高流量过滤器226。该高流量过滤器226可以是高度多孔性的过滤器，并且被构造为滤出液压流体内较大的杂质，而不在高流量过滤器226的入口与出口之间产生较高的压差。在一些情况下，主返回管线220可以不包括高流量过滤器226，并且主返回管线220可以与贮存罐210直接流体连通。

图3示出辅助过滤和液压控制回路206的一个非限制性示例。该辅助过滤和液压控制回路206可包括辅助供应管线228、辅助液压泵230、辅助加压通道232、辅助控制阀234、流量限制装置236、辅助增泽过滤器238、辅助返回管线240和控制器242。

辅助液压泵230可以与控制器242流体连通，并且辅助液压泵230可构造为从贮存罐210经辅助供应管线228抽出液压流体，并且在辅助泵的出口处以增大的压力供给液压流体。辅助泵的出口可以与辅助加压通道232流体连通。

从辅助加压通道232，辅助控制阀234可构造为从辅助液压泵230选择性地将液压流体施加到辅助功能元件208(图2中示出)或使用辅助电磁线圈244将辅助功能元件208旁通，该辅助电磁线圈可各自与控制器242通信。辅助功能元件208(图2中示出)可包括前移元件(reach element)245(图2中示出)、侧移元件246(图2中示出)、倾斜元件247(图2中示出)或对于给定的运行任何其它所期望的辅助功能元件。流量限制装置236可构造为在液压流体流入辅助增泽过滤器238和辅助返回管线240之前，在辅助加压通道232内使压力积聚并且容纳压力波动。

一旦液压流体流经流量限制装置236，液压流体可流经辅助返回管线240和辅助增泽过滤器238，流向主返回管线220和贮存罐210。辅助增泽过滤器238可构造为根据对于给定的一组运行条件的需要来过滤液压流体。液压流体可从辅助增泽过滤器238经辅助返回管线240流入主返回管线220并且进一步流入贮存罐210。

在运行期间，当操作者对辅助功能部发出指令时，控制器242可构造为驱动辅助液压泵230，以迫使加压液压流体经止回阀249流向辅助控制阀234。控制器242然后可构造为使用辅助电磁线圈244来使辅助控制阀234运行，以根据需要将加压液压流体施加到任何辅助功能元件208上。从辅助控制阀234，来自辅助功能元件208的液压流体回流可经辅助控制阀234流回，并且经辅助返回管线240和增泽过滤器238流回，并且流入主返回管线220。因此，当指令进行辅助功能运行时，液压流体可被从贮存罐210中抽出并且由辅助增泽过滤器238过滤。

替代地或附加地，如果当未指令进行辅助运行时应执行适时过滤(opportunityfiltering)，则控制器242可致动辅助电磁线圈244以使辅助控制阀234运动到打开中心位置，该打开中心位置使来自辅助液压泵230的液压流体的流动通过、经辅助控制阀234、返回经过辅助返回管线240和辅助增泽过滤器238。这样，无论辅助功能元件208是否被使用，在任何情况下，如果启动了辅助液压泵230，则液压流体会被引导通过辅助增泽过滤器238。这样，举例来说，会发生对液压系统200中的液压流体的选择性过滤，在与常规系统中进行的连续过滤作比较时，这提供了减少的系统压降。

在所示的非限制性示例中，辅助控制回路206包括旁路止回阀250和返回止回阀252。旁路止回阀250被设置为：当过滤器被阻塞时，或如果对于给定的流动环境来说压力差过大时，实现绕辅助增泽过滤器238的流体连通(即，将过滤器旁通)。返回止回阀252被设置在辅助返回管线240上的过滤器238下游，并且构造为：如果在返回止回阀252下游积聚了足够使流动转向而朝向辅助控制回路206的背压，则阻止回流进入辅助控制回路206中。

图4示出根据本申请的另一个非限制性示例的辅助过滤和液压控制回路406。辅助过滤和液压控制回路406基本上与辅助过滤和液压控制回路206类似，其中，相同的元件以400序列类似地标记(例如，辅助液压泵230和辅助液压泵430，辅助增泽过滤器238和辅助增泽过滤器438)。

辅助过滤和液压控制回路406还可包括选择性过滤器旁路通道448，其构造为选择性地提供从辅助返回管线440中辅助增泽过滤器438上游的一点到辅助返回管线440中辅助增泽过滤器438下游的一点的流体连通。选择性过滤器旁路通道448可包括由旁路电磁线圈452运行的选择性旁路阀450，该旁路电磁线圈可以与控制器442通信。

由此，在运行期间，辅助过滤和液压回路406可基本上与辅助过滤和液压控制回路206相同地运行。然而，辅助过滤和液压控制回路406可具有如下的附加能力，该附加功能在辅助液压泵430启动时将辅助增泽过滤器438旁通。例如，控制器442可将旁路电磁线圈452致动到如下的位置，在该位置中，提供沿着选择性过滤器旁路通道448的流体连通，其以预先确定的时间量将辅助增泽过滤器438旁通。对辅助增泽过滤器438进行旁通的时间量可以使用关于铲车性能和具体铲车应用条件的信息来确定。当期望对液压流体进行过滤时，控制器442可将旁路电磁线圈452致动到如下的位置，在该位置中，抑制沿着选择性过滤器旁路通道448的流体连通，这迫使流体流通过辅助增泽过滤器438。

在一些非限制性示例中，辅助过滤和液压控制回路406可附加地包括与控制器442连通的至少一个液压流体传感器454。该至少一个液压流体传感器454可包括基于光传输的基于光的传感器(例如，气泡和浑浊度传感器)、基于磁场效应(例如，磁阻)的传感器、基于电场效应的传感器(例如，测量液压流体的介电特性的传感器)、基于超声传播的传感器、基于粘度的传感器、基于密度的传感器、基于温度的传感器或任何其它适于确定液压流体的所期望的特征的传感器。由此，液压流体传感器454可用于主动地监测液压流体情况，并且也可用于驱动对旁路电磁线圈452的选择性启动。例如，如果液压流体传感器454提供表明液压流体处于不需要过滤的状态的输出，则控制器442可以指令旁路电磁线圈452致动到如下的位置，在该位置中，提供沿着选择性过滤器旁路通道448的流体连通，并且辅助增泽过滤器438被旁通。如果液压流体传感器454提供表明液压流体需要过滤的输出，则控制器442可以指令旁路电磁线圈452致动到如下的位置，在该位置中，抑制沿着选择性过滤器旁路通道448的流体连通，并且迫使流体通过辅助增泽过滤器438。

图5示出令一个非限制性示例的液压系统500，该液压系统可构造为在液压系统500内提供对液压流体的选择性过滤，同时控制MHV 100的各个部件。液压系统500可以基本上与上述的液压系统200类似，其中，相同的元件以500序列类似地标记(例如，辅助过滤和液压控制回路206和辅助过滤和液压控制回路506，主加压通道216和主加压通道516等)。

液压系统500的辅助过滤和液压控制回路506可包括辅助供应管线528，其与主回路502的主加压通道516直接流体连通。附加地，辅助过滤和液压控制回路506可包括选择性优先阀556，而不是具有辅助液压泵。控制器542可以与主液压泵514、辅助电磁线圈544和选择性优先阀556连通。

在运行中，控制器542可构造为选择性地使主液压泵514运行，由此对主加压通道516内的流体进行加压。流体可从主加压通道516流入辅助供应管线528中，流向选择性优先阀556。接着，控制器542可构造为选择性地致动选择性优先阀556，以经过辅助加压通道532将流体施加到辅助过滤和液压控制回路506的其余部分。在一些非限制性示例中，选择性优先阀556可以是开-关阀(例如，二通二位阀)，该阀门要么提供通过其中的流体流动，要么抑制通过其中的流体流动。因此，选择性优先阀556可以是被选择性地致动，以提供主液压泵514与辅助加压通道532之间的流体连通，或抑制主液压泵514与辅助加压通道532之间的流体连通。

由此，在运行期间，辅助过滤和液压控制回路506可基本上与辅助过滤和液压控制回路206相同地运行，但是不具有分离的辅助液压泵，而是主回路502和辅助过滤和液压控制回路506可以使用相同的液压泵(即，主液压泵514)来加压/运行。

如图6所示，与辅助过滤和液压控制回路406的选择性过滤器旁路通道448以及选择性旁路阀450类似的旁路通道548和旁路阀550可以附加地实施到辅助过滤和液压控制回路506中。

在一些方面中，液压系统200可使用本文中描述的辅助过滤和液压控制回路206、406、506中的任一个，从而优化性能并且通过这样来使常规维护停机时间最小化，即，在辅助叉车功能期间选择性地过滤液压流体、在装载搬运和非装载搬运辅助运行期间选择性地过滤液压流体、或在附加地包括液压流体传感器时执行上述功能中的任一个，该液压流体传感器可用于主动监测液压流体特性。

液压部件的清洁度要求、给定过滤元件的过滤能力、系统液压部件的损耗率、运行环境清洁度和给定应用场合的车辆占空比可单独地或相互结合地用于建立液压系统设计和/或选择液压系统部件。通过采用文中描述的、提供选择性液压流体增泽(过滤)的辅助过滤和液压控制回路206、406、506，可使用上述设计标准进行评估，从而确定何时以及多少液压流体必需流经过滤器元件238、438，以便优化液压效率、使性能能力最大化并且优化更换过滤器和更滑液压流体的维护周期。

对该系统的使用可由此改进系统性能，其通过减小主流动路径(即主回路)中的压力损失、通过限制液压流体被引导通过液压流体过滤器元件的时间来降低能耗、以及通过评估关于MHV和给定的一组运行条件的信息且使用该信息来确定基于运行条件而对该MHV优化的过滤系统的使用来使常规维护停机时间最小化。

所公开的系统还可实现在主回路(主液压流动路径)中减小的压力损失，该压力损失否则会潜在地约束液压系统设计注意事项和系统性能(即，泵的设计定尺寸和性能、再生系统、马达扭矩等)。所公开的系统可允许通过仅启动辅助过滤和液压控制回路206、406、506来提高能量效率。例如，所公开的系统可根据应用场合或根据环境、通过不超过必要的过滤系统来支持优化的车辆维护间隔，以提供改进的效率。

所公开的系统允许从主回路(主液压流动路径)中移除过滤器，其可允许实施具有增加的可进入性的、更小的过滤器解决方案。

在本说明书中，以能够写下清楚且精确的说明的方式来描述了实施例，但其意在、且会被理解为可对这些实施例进行各种结合或拆分，而不偏离本发明。例如，将可理解的是，本文中描述的所有优选特征可应用于本文所描述的发明的所有方面。

因而，尽管已结合具体实施例和示例描述了本发明，但本发明不必然如此地受限制，并且各种其它实施例、示例、用途、对各实施例、示例和用途的修改和改变都包含在所附的权利要求中。本文所引用的各个专利和公开的全部内容以参见的方式纳入本文，就像每个专利或公开单独地以参见方式纳入本文那样。

在以下权利要求中阐述本发明的各个特征和优点。

Claims (20)

1.一种用于物料搬运车辆的液压系统，包括：

贮存罐；

构造为从所述贮存罐抽出流体的泵；以及

包括辅助过滤器的辅助回路，其中，所述辅助回路与一个或多个辅助功能部流体连通，所述一个或多个辅助功能部构造为从所述泵接纳流体并且使流体返回到所述贮存罐，

其中，当对所述一个或多个辅助功能部中的一个发出指令时，提供从所述泵经所述辅助过滤器而到所述贮存罐的流体流动。

2.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述泵设置在所述辅助回路中。

3.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述泵设置在主回路中，并且其中，所述主回路在一个或多个主功能部内处于流体连通。

4.如权利要求3所述的液压系统，其特征在于，当对所述一个或多个主功能部中的一个发出指令时，流体流被抑制通过所述辅助过滤器。

5.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述泵设置在所述辅助回路内，并且所述辅助回路包括辅助控制阀，所述辅助控制阀构造为选择性地提供所述一个或多个辅助功能部、所述泵与所述贮存罐之间的流体连通。

6.如权利要求5所述的液压系统，其特征在于，所述辅助控制阀包括打开中心位置。

7.如权利要求6所述的液压系统，其特征在于，当所述控制阀被选择性地致动到所述打开中心位置时，提供从所述泵经所述辅助过滤器到所述贮存罐的流体流动。

8.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述辅助回路包括旁路电磁线圈，所述旁路电磁线圈构造为选择性地提供沿着旁路通道的流体连通，并且允许流体对所述辅助过滤器进行旁通。

9.一种用于物料搬运车辆的液压系统，包括：

贮存罐；以及

辅助回路，所述辅助回路包括辅助过滤器、辅助泵、辅助控制阀、旁路通道和设置在所述旁路通道上的旁路电磁线圈，其中，所述辅助控制阀构造为选择性地提供所述辅助泵、所述贮存罐与一个或多个辅助功能部之间的流体连通，并且其中，所述旁路电磁线圈构造为选择性地提供或抑制沿着所述旁路通道的流体连通，以及

其中，当所述辅助泵启动以提供流体流动并且所述旁路电磁线圈抑制沿着所述旁路通道的流体连通时，提供从所述辅助泵经所述辅助泵到所述贮存罐的流体流动。

10.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，当所述辅助泵启动以提供流体流动并且所述旁路电磁线圈提供沿着所述旁路通道的流体连通时，流体流对所述辅助过滤器旁通，并且提供从所述辅助泵到所述贮存罐的流体流动。

11.如权利要求9所述的液压系统，其特征在于，还包括主回路，所述主回路包括主泵，并且其中所述主回路在一个或多个主功能部内处于流体连通。

12.如权利要求11所述的液压系统，其特征在于，当对所述一个或多个主功能部中的一个发出指令时，流体流被抑制通过所述辅助过滤器。

13.如权利要求9所述的液压系统，其特征在于，旁路阀响应于来自被构造为测量流体状态的液压流体传感器的输出而选择性地被致动，以提供或抑制沿着所述旁路通道的流体流动。

14.一种用于物料搬运车辆的液压系统，包括：

贮存罐；

包括主泵的主回路，其构造为提供到一个或多个主功能部的流体流；

包括辅助过滤器的辅助回路，其中，所述辅助回路与一个或多个辅助功能部处于流体连通；以及

辅助供应管线，所述辅助供应管线构造为提供在所述主泵与所述辅助回路之间的流体连通，并且

其中，当对一个或多个辅助功能部中的一个发出指令时，提供从所述主泵经所述辅助过滤器到所述贮存罐的流体流动。

15.如权利要求14所述的液压系统，其特征在于，当对所述一个或多个主功能部中的一个发出指令时，流体流被抑制通过所述辅助过滤器。

16.如权利要求14所述的液压系统，其特征在于，所述辅助回路包括旁路电磁线圈，所述旁路电磁线圈构造为选择性地提供沿着所述旁路通道的流体连通，并且允许流体对所述辅助过滤器进行旁通。

17.如权利要求14所述的液压系统，其特征在于，所述辅助回路包括选择性优先阀，所述选择性优先阀被构造为选择性地提供或抑制在所述主泵与所述辅助回路之间的流体连通。

18.如权利要求17所述的液压系统，其特征在于，所述辅助回路包括辅助控制阀，所述辅助控制阀构造为选择性地提供所述一个或多个辅助功能部、所述泵与所述贮存罐之间的流体连通。

19.如权利要求18所述的液压回路，其特征在于，所述辅助控制阀包括打开中心位置。

20.如权利要求19所述的液压系统，其特征在于，当所述选择性优先阀提供所述泵与所述辅助回路之间的流体连通时，提供从所述泵经所述辅助过滤器到所述贮存罐的流体流动。