CN112805439A - 分布式液压系统 - Google Patents

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Abstract

公开的实施例涉及分布式液压系统(405；505；605；705)和包括分布式液压系统的诸如挖掘机之类的动力机械(100；200；600)。在分布式液压系统中，电控式分配器块(435；535；630；635；640；645；735；835)遍布整个机械定位，特别是沿着提升臂(230)定位，以将液压动力局部地分配到各种机械的致动器和机具功能。液压系统在多个位置中的分配控制减少了必须从主控制阀行进到机械上的各种致动器的软管的数量。

Description

分布式液压系统
背景技术
本公开涉及动力机械。更具体地，本发明涉及具有液压系统的动力机械，例如挖掘机。
出于本公开的目的，动力机械包括产生用于完成特定任务或多种任务的目的的动力的任何类型的机械。一种类型的动力机械是作业车辆。作业车辆通常是具有作业装置的自推进式车辆，该作业装置例如为提升臂(尽管一些作业车辆可能具有其它作业装置)，该提升臂可以被操纵以执行作业功能。仅举几个示例，作业车辆包括挖掘机、装载机、多用途运载车、拖拉机和挖沟机。
在诸如挖掘机之类的作业车辆中，为了给车辆的各种运动提供动力，或者为了具有驱动的机具的功能，液压系统必须向每个功能的致动器提供加压液压流体(pressurizedhydraulic fluid)。通常，在建筑装备行业中，作业车辆的液压系统包括控制阀，该控制阀居中地位于车辆的上部结构中，并且液压动力从控制阀通过成对的软管来分配，每对软管专用于不同的功能并且被布线到提供该功能的致动器。对于具有提升臂的动力机械，这可能需要沿提升臂的长度布线的多对软管，以控制诸如提升功能、倾斜功能和辅助功能之类的功能，包括由附接的机具上的致动器执行的那些功能。对于多功能机具，可以在机具本身上安装单独的控制阀，以辅助减少软管的布线。然而，将控制阀安装在多个机具上可能会显著增加机具所有者的总成本。此外，由于供应商之间的电信号和连接会有所不同，因此不能保证各种机具供应商之间的控制兼容性，这可能需要替换控制单元和布线以实现兼容性。
在一些挖掘机中，提升臂结构使用摆动底座安装到上部结构(有时称为“壳体”)，以允许提升臂结构在摆动致动器的控制下相对于上部结构侧向地枢转或摆动。在这种挖掘机中，多对液压软管通常必须行进穿过摆动底座中的可用的有限空间。随着对可能需要多达五个液压回路来为各种功能提供动力的当今多功能机具和附件的需求的不断增长，结合传统提升臂和机具运动所需的现有软管，现有的软管行进变得越来越拥挤和复杂。
以上讨论仅提供综合的背景信息，并且不旨在用于辅助确定所要求保护的主题的范围。
发明内容
公开的实施例涉及分布式液压系统，以及包括分布式液压系统的诸如挖掘机之类的动力机械。在分布式液压系统中，电控式分配器块(electronically controlleddistributor block)遍布整个机械定位，特别是沿着提升臂定位，以将液压动力局部地分配到各种机械的致动器和机具功能。分配器块基于来自控制器的响应于操作员输入的输出来控制液压动力的分配。液压系统在多个位置中的分配控制减少了必须从主控制阀行进到该机械上的各种致动器的软管的数量。较少的软管导致简化的制造和增加的耐用性，因为存在较少的可能潜在地泄漏的连接和要行进穿过诸如一些挖掘机上的摆动底座之类的连接点的软管。
一个综合方面包括一种动力机械(100；200；600)，其包括：具有第一框架部分(211)的框架(110；210)；提升臂结构(230)，该提升臂结构(230)可枢转地联接到第一框架部分，使得提升臂结构可以升高和降低；第一液压系统部件(410；710)，该第一液压系统部件(410；710)定位在第一框架部分上，第一液压系统部件包括至少一个液压泵(420；620；720；820)，该至少一个液压泵(420；620；720；820)被配置成选择性地提供加压液压流体；供应软管(426)，该供应软管(426)被配置成运送来自所述至少一个液压泵的加压液压流体；返回软管(431)，该返回软管(431)被配置成运送液压流体的返回流；第二液压系统部件(415)，该第二液压系统部件包括定位在提升臂结构上的第一电控式液压流分配器块(435；835)，第一电控式液压流分配器块被配置成接收来自供应软管的加压液压流体并且将该加压液压流体选择性地转移到提升臂结构上的多个致动器中的不同致动器；以及电子控制器(440；740；840)，该电子控制器(440；740；840)定位在框架(110；210)上并且被配置成控制第一电控式液压流分配器块(435)，以控制提升臂结构上的多个致动器中的所述不同致动器。
实施方式可以包括一个或多个以下特征。一种动力机械，在该动力机械中，框架(110；210)包括底架(212)，并且在该动力机械中，第一框架部分(211)包括壳体，该壳体通过回转接头(702)可枢转地安装到底架。动力机械还包括将提升臂结构可枢转地联接到壳体的摆动底座(215)，摆动底座被配置成允许提升臂结构在摆动致动器(233A)的控制下相对于壳体侧向枢转，并且在该动力机械中，供应软管(426)和返回软管(431)行进穿过摆动底座。在该动力机械中，第一电控式液压流分配器块(435；835)至少部分地定位在提升臂结构(230)的臂内。在该动力机械中，第一电控式液压流分配器块(435；835)至少部分地定位在提升臂结构(230)的吊杆(232)内。在该动力机械中，第一电控式液压流分配器块(435；835)包括多个阀体，每个阀体被配置成控制加压液压流体向提升臂结构上的多个致动器中的不同的一个致动器的转移。该动力机械还包括多个快速联接器(445；450；455；460)，该多个快速联接器(445；450；455；460)被配置成将提升臂结构上的多个致动器可移除地联接到第一电控式液压流分配器块(435；835)。在该动力机械中，第二液压系统部件(415)还包括第二电控式液压流分配器块(535)，该第二电控式液压流分配器块(535)定位在提升臂结构上并且通过第一软管(536)和第二软管(537)与第一电控式液压流分配器块(435；835)直列地联接，第二电控式液压流分配器块(535)被配置成接收来自供应软管(426)的加压液压流体并且通过第一软管(536)将加压液压流体提供给第一电控式液压流分配器块(435；835)。在该动力机械中，电子控制器(440；740；840)还被配置成控制第二电控式液压流分配器块(535)。在该动力机械中，提升臂结构上的多个致动器包括被配置成使提升臂结构的吊杆(232)升高和降低的提升致动器(233b)、被配置成使铲斗臂(234)相对于吊杆移动的铲斗致动器(233c)、以及被配置成使机具载具(272)相对于铲斗臂(234)移动的机具载具致动器(233d)。该动力机械还包括：发动机(850)，该发动机(850)被配置成驱动至少一个液压泵(420；620；720；820)；至少一个发动机反馈传感器(852)，该至少一个发动机反馈传感器(852)被配置成向电子控制器(440；740；840)提供发动机操作反馈信号或数据；至少一个泵反馈传感器(822)，该至少一个泵反馈传感器(822)被配置成向电子控制器提供指示该至少一个液压泵(420；620；720；820)中的液压流体的压力或流量的泵反馈信号或数据；至少一个分配器块反馈传感器(837)，该至少一个分配器块反馈传感器(837)被配置成向电子控制器提供指示第一电控式液压流分配器块(435；835)中的液压流体的压力或流量的分配器块压力反馈信号或数据；在该动力机械中，电子控制器被配置成响应于发动机操作反馈信号或数据、泵反馈信号或数据以及分配器块压力反馈信号或数据来控制该发动机(850)、该至少一个液压泵(420；620；720；820)和该第一电控式液压流分配器块(435；835)。
一个综合方面包括一种动力机械(100；200；600)，其包括：框架(110；210)，该框架(110；210)具有壳体(211)和底架(212)；回转接头(702)，该回转接头(702)将壳体可枢转地联接到底架；提升臂结构(230)，该提升臂结构(230)可枢转地联接到壳体，使得提升臂结构可以被升高和降低；第一液压系统部件(410；710)，该第一液压系统部件(410；710)定位在壳体上，第一液压系统部件包括被配置成选择性地提供加压液压流体的至少一个液压泵(420；620；720；820)；供应软管(726)，该供应软管(726)行进穿过回转接头并且被配置成运送来自该至少一个液压泵的加压液压流体；返回软管(731)，该返回软管(731)行进穿过回转接头并且被配置成运送液压流体的返回流；第二液压系统部件(715)，第二液压系统部件包括定位在底架上的第一电控式液压流分配器块(735；835)，该第一电控式液压流分配器块被配置成接收来自供应软管的加压液压流体并且将该加压液压流体选择性地转移到由底架支撑的多个致动器中的不同致动器；以及电子控制器(440；740；840)，该电子控制器(440；740；840)定位在框架(110；210)上，并且被配置成控制第一电控式液压流分配器块(735；835)以控制由底架支撑的多个致动器中的不同致动器。
实施方式可以包括一个或多个以下特征。在动力机械中，还包括将提升臂结构可枢转地联接到壳体的摆动底座(215)，摆动底座被配置成允许提升臂结构在摆动致动器(233a)的控制下相对于壳体侧向枢转。在该动力机械中，第一电控式液压流分配器块(735；835)包括多个阀体，每个阀体被配置成控制加压液压流体向由底架支撑的多个致动器中的不同的一个致动器的转移。在该动力机械中，由底架支撑的多个致动器包括被配置成控制动力机械的行驶的第一行驶马达(750)和第二行驶马达(752)。该动力机械还包括第一履带组件(240a)和第二履带组件(240b)，该第一履带组件(240a)和第二履带组件(240b)联接到底架的相反两侧并且设置到该底架的该相反两侧上，第一履带组件和第二履带组件各自由第一行驶马达和第二行驶马达中的相应一个行驶马达驱动。在该动力机械中，由底架支撑的多个致动器包括履带偏移致动器(756)和斜铲致动器(angle blade actuator)(758)中的至少一者。在该动力机械中，由底架支撑的多个致动器包括下机具致动器(754)，该下机具致动器(754)被配置成使安装在底架上的下机具升高和降低。该动力机械还包括：发动机(850)，该发动机(850)被配置成驱动至少一个液压泵(420；620；720；820)；至少一个发动机反馈传感器(852)，该至少一个发动机反馈传感器(852)被配置成向电子控制器(440；740；840)提供发动机操作反馈信号或数据；至少一个泵反馈传感器(822)，该至少一个泵反馈传感器(822)被配置成向电子控制器提供指示至少一个液压泵(420；620；720；820)中的液压流体的压力或流量的泵反馈信号或数据；至少个分配器块反馈传感器(837)，该至少一个分配器块反馈传感器(837)被配置成向电子控制器提供指示第一电控式液压流分配器块(735；835)中的液压流体的压力或流量的分配器块压力反馈信号或数据；在该动力机械中，电子控制器被配置成响应于发动机操作反馈信号或数据、泵反馈信号或数据以及分配器块压力反馈信号或数据来控制该发动机(850)、该至少一个液压泵(420；620；720；820)和该第一电控式液压流分配器块(735；835)。
提供发明内容和摘要以便以简化的形式介绍将在下文的具体实施方式中进一步描述的一些概念。该发明内容不是旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不是旨在用于辅助确定所要求保护的主题的范围。
附图说明
图1是示出可以实施本公开的实施例的代表性动力机械的功能系统的框图。
图2是可以实施本公开的实施例的挖掘机形式的代表性动力机械的左前立体图。
图3是图2的挖掘机的右后立体图。
图4A是示出根据一个示例性实施例的分布式液压系统的框图，该分布式液压系统减少了行进穿过摆动底座的液压管线的数量。
图4B是示出根据另一示例性实施例的分布式液压系统的框图，该分布式液压系统减少了行进穿过摆动底座的液压管线的数量。
图5和图6是提升臂结构的部分的示意性立体图，示出一些分布式液压系统实施例的特征。
图7是示出根据又一示例性实施例的具有分布式液压系统的挖掘机的示意性侧视图。
图8是示出根据另一示例性实施例的分布式液压系统的框图，该分布式液压系统减少了行进穿过回转接头的液压管线的数量。
图9是利用分布式液压概念和反馈传感器来提供对发动机、泵和/或液压部件的改进的控制的系统的框图。
具体实施方式
参考示例性实施例来描述和说明本讨论中公开的概念。然而，这些概念在其应用中不限于说明性实施例中的部件的配置和布置的细节，并且能够以各种其它方式实施或执行。本文件中的术语用于描述的目的，并且不应被视为限制。如本文所使用的诸如“包括”、“包含”和“具有”及其变型的词语意在包含其后列出的条目、其等效物以及附加条目。
所公开的实施例涉及诸如挖掘机之类的动力机械，该动力机械包括具有电控式分配器块的分布式液压系统，该电控式分配器块遍布所述机械定位，特别是沿着提升臂定位，并且基于来自控制单元或中央处理器的输出将液压动力局部地分配到各种机械的致动器和机具功能，该控制单元或中央处理器从操作员和系统获取输入。液压系统在多个位置中的分配控制减少了必须从主控制阀行进到该机械上的各种致动器的软管的数量。较少的软管导致简化的制造和增加的耐用性，因为存在较少的可能潜在地泄漏的连接和要行进穿过诸如一些挖掘机上的摆动底座之类的连接点的软管。
这些概念可以在各种动力机械上实施，如下所述。在图1中以简图的形式示出代表性动力机械，在该代表性动力机械上可以实施实施例，并且在公开任何实施例之前，在图2至图4中示出并在下文描述这种动力机械的示例。为了简洁起见，仅讨论少数动力机械。然而，如上所述，下面的实施例可以在多种动力机械中的任何一种上实施，包括不同于图2至图3所示的代表性动力机械的类型的动力机械。为了该讨论的目的，动力机械包括框架、至少一个作业元件和能够向作业元件提供动力以完成作业任务的动力源。一种类型的动力机械是自推进式作业车辆。自推进式作业车辆是包括框架、作业元件以及能够向作业元件提供动力的动力源的一类动力机械。至少一个作业元件是用于在动力下移动动力机械的动力系统。
现在参考图1，框图示出动力机械100的基本系统，下面讨论的实施例可以有利地结合在该系统上，并且该动力机械100可以是多种不同类型的动力机械中的任何一种。图1的框图标识动力机械100上的各种系统以及各种部件和系统之间的关系。如上所述，在最基本的层面上，出于本讨论目的，动力机械包括框架、动力源和作业元件。动力机械100具有框架110、动力源120和作业元件130。因为图1所示的动力机械100是自推进式作业车辆，所以该动力机械还具有牵引元件140和操作员站150，该牵引元件140本身是设置成使动力机械在支撑表面上移动的作业元件，该操作员站150提供用于控制动力机械的作业元件的操作位置。控制系统160被设置成与其它系统交互以便至少部分地响应于由操作员提供的控制信号来执行各种作业任务。
某些作业车辆具有能够执行专用任务的作业元件。例如，一些作业车辆具有提升臂，诸如铲斗之类的机具例如通过销连接装置附接到该提升臂。作业元件(即提升臂)可以被操纵以定位用于执行任务的机具。在一些情况下，例如通过使铲斗相对于提升臂旋转，可以使该机具相对于作业元件定位，以进一步定位该机具。在这种作业车辆的正常操作下，铲斗旨在被附接并处于使用状态。这种作业车辆能够通过拆卸机具/作业元件的组合并重新组装另一机具来代替原始铲斗而接纳其它机具。然而，其它作业车辆旨在与很多种机具一起使用，并且具有诸如图1所示的机具接口170之类的机具接口。在最基本的情况下，机具接口170是框架110或作业元件130与机具之间的连接机构，该连接机构可以简单地作为用于将机具直接附接到框架110或作业元件130的连接点，或者更加复杂，如下所述。
在一些动力机械上，机具接口170可以包括机具载具，该机具载具是可移动地附接到作业元件的物理结构。机具载具具有接合特征和锁定特征，以接纳多个机具中的任一机具并将该多个机具中的该任一机具固定到作业元件。这种机具载具的一个特征是，一旦机具附接到机具载具，则该机具载具就固定到机具(即，相对于机具不可移动)，并且当机具载具相对于作业元件移动时，机具与机具载具一起移动。术语机具载具不仅仅是枢轴连接点，而且是专用装置，尤其是用于接纳和固定到各种不同机具的专用装置。机具载具本身可安装到诸如提升臂或框架110的作业元件130。机具接口170还可以包括用于向机具上的一个或多个作业元件提供动力的一个或多个动力源。一些动力机械可以具有带有机具接口的多个作业元件，多个作业元件中的每一个作业元件可以具有但不是必须具有用于接纳机具的机具载具。一些其它动力机械可以具有带有多个机具接口的作业元件，使得单个作业元件可以同时接收多个机具。这些机具接口中的每一个机具接口都可以具有但不是必须具有机具载具。
框架110包括物理结构，该物理结构可以支撑各种其它部件，该各种其它部件附接到该物理结构上或定位在该物理结构上。框架110可以包括任意数量的单独部件。一些动力机械具有刚性的框架。也就是说，框架的任一部分都不能相对于框架的另一部分移动。其它动力机械具有能够相对于框架的另一部分移动的至少一个部分。例如，挖掘机可以具有上框架部分，该上框架部分相对于下框架部分旋转。其它作业车辆具有铰接框架，使得该框架的一个部分相对于另一部分枢转以实现转向功能。
框架110支撑动力源120，该动力源120能够向包括一个或多个牵引元件140的一个或多个作业元件130提供动力，并且在一些情况下，该动力源能够提供动力以供经由机具接口170附接机具使用。来自动力源120的动力可以直接提供给作业元件130、牵引元件140和机具接口170中的任一者。替代地，来自动力源120的动力可被提供给控制系统160，该控制系统160又选择性地向能够使用该动力来执行作业功能的元件提供动力。用于动力机械的动力源通常包括诸如内燃发动机之类的发动机和诸如机械传动装置或液压系统之类的动力转换系统，该动力转换系统能够将来自发动机的输出转换成能够由作业元件使用的动力形式。其它类型的动力源可以结合到动力机械中，该其它类型的动力源包括电源或通常称为混合动力源的组合动力源。在示例性实施例中，液压系统可以是分布式液压系统，该分布式液压系统减少了必须行进穿过动力机械的结构的液压软管的数量。
图1示出被指定为作业元件130的单个作业元件，但是各种动力机械可以具有任意数量的作业元件。作业元件通常附接到动力机械的框架，并且在执行作业任务时能够相对于框架移动。此外，牵引元件140是作业元件的特殊情况，在这种特殊情况下牵引元件的作业功能通常是使动力机械100在支撑表面上移动。牵引元件140被示出为与作业元件130分离，因为许多动力机械除了牵引元件之外还具有附加的作业元件，尽管不总是这种情况。动力机械可以具有任意数量的牵引元件，牵引元件中的一些或全部可以接收来自动力源120的动力以推进动力机械100。牵引元件可以是例如附接到车轴的车轮、履带组件等。牵引元件可以刚性地安装到框架，使得牵引元件的移动被限制为围绕轴旋转或者可转向地安装到框架以通过使牵引元件相对于框架枢转来实现转向。
动力机械100包括操作员站150，操作员站150提供供操作员可以控制动力机械的操作的位置。在一些动力机械中，操作员站150由封闭的或部分封闭的驾驶室限定。可以在其上实施所公开的实施例的一些动力机械可以不具有上述类型的驾驶室或操作员室。例如，手扶式装载机可能不具有驾驶室或操作员室，而是具有用作操作员站的操作位置，从该操作位置适当地操作该动力机械。更广泛地，除了作业车辆之外的动力机械可以具有不必类似于上面提到的操作位置和操作员室的操作员站。此外，代替邻近动力机械或在动力机械上的操作员位置或除了邻近动力机械或在动力机械上的操作员位置之外，诸如动力机械100等的一些动力机械，无论它们是否具有操作员室或操作位置，都可以能够远程地(即，从远程定位的操作员站)操作。这可以包括应用，在该应用中动力机械的至少一些操作员控制的功能可以从与联接到动力机械的机具相关联的操作位置操作。替代地，对于一些动力机械，可以设置能够控制动力机械上的至少一些操作员控制的功能的远程控制装置(即，远离动力机械及与其联接的任何机具)。
图2至图3示出挖掘机200，该挖掘机200是图1所示类型的动力机械的一个特定示例，所公开的实施例可在该挖掘机上使用。除非另外特别指出，以下公开的实施例可以在各种动力机械上实施，其中挖掘机200仅是这些动力机械中的一种。下面为了说明的目的描述挖掘机200。不是在其上可以实施示意性实施例的每个挖掘机或动力机械都需要具有挖掘机200所具有的所有特征或限于这些特征。挖掘机200具有支撑并封装动力系统220(在图2至图3中表示为方框，因为实际的动力系统封装在框架210内)的框架210。动力系统220包括向液压系统提供动力输出的发动机。液压系统用作动力转换系统，该动力转换系统包括一个或多个液压泵，以用于响应于由操作员输入装置提供的信号选择性地向可操作地联接到作业元件的致动器提供加压液压流体。该液压系统还包括控制阀系统，该控制阀系统响应于由操作员输入装置提供的信号而选择性地向致动器提供加压液压流体。在示例性实施例中，液压系统可以是具有电控式分配器块的分布式液压系统，该电控式分配器块位于动力机械上的一个或多个位置处以减少通常需要在整个机械上行进的液压软管和连接件的数量。挖掘机200包括第一提升臂结构230和第二提升臂结构330(不是所有挖掘机都具有第二提升臂结构)形式的多个作业元件。另外，作为作业车辆的挖掘机200包括呈左履带组件240A和右履带组件240B形式的一对牵引元件，该左履带组件240A和右履带组件240B设置在框架210的相反侧上。
操作员室250部分地由安装在框架210上的驾驶室252限定。挖掘机200上所示的驾驶室252是封闭结构，但其它操作员室不必封闭。例如，一些挖掘机具有提供顶部但未封闭的顶盖。如块260所示的控制系统被提供以用于控制各种作业元件。控制系统260包括操作员输入装置，该操作员输入装置与动力系统220交互，以选择性地向致动器提供动力信号，以便控制挖掘机200上的作业功能。
框架210包括上框架部分或壳体211，该上框架部分或壳体211通过回转接头可枢转地安装在下框架部分或底架212上。回转接头包括轴承、环形齿轮和具有小齿轮(未示出)的回转马达，该小齿轮接合环形齿轮以使该机械回转。回转马达接收来自控制系统260的动力信号，以使壳体211相对于底架212旋转。壳体211能够响应于操作员对输入装置的操纵而在动力下相对于底架212围绕回转轴线214无限制地旋转。液压管道经由液压回转装置通过回转接头供应，以将加压液压流体提供到牵引元件和一个或多个作业元件，该作业元件诸如为提供到可操作地联接到底架212的提升臂330。
第一提升臂结构230经由摆动底座215安装到壳体211。(一些挖掘机不具有这里描述的摆动底座)。第一提升臂结构230是通常应用在挖掘机上的类型的吊杆提升臂，但是该提升臂结构的某些特征对于图2至图3中所示的提升臂可能是独特的。摆动底座215包括框架部分215A和提升臂部分215B，该提升臂部分215B在安装框架枢轴231A处旋转地安装到框架部分215A。摆动致动器233A与壳体211和底座的提升臂部分215B联接。摆动致动器233A的致动使提升臂结构230绕纵向延伸穿过安装框架枢轴231A的轴线枢转或摆动。
第一提升臂结构230包括通常称为吊杆232的第一部分和称为臂或铲斗234的第二部分。吊杆232在第一端232A上可枢转地附接到吊杆枢轴底座231B处的底座215。吊杆致动器233B附接到底座215和吊杆232。吊杆致动器233B的致动使吊杆232围绕吊杆枢轴底座231B枢转，这有效地使吊杆的第二端232B相对于壳体211升高和降低。臂234的第一端234A在臂底座枢轴231C处可枢转地附接到吊杆232的第二端232B。臂致动器233C附接到吊杆232和臂234。臂致动器233C的致动使臂绕臂底座枢轴231C枢转。摆动致动器233A、吊杆致动器233B和臂致动器233C中的每一者都可以响应于来自操作员输入装置的控制信号而被独立地控制。
示例性的机具接口270设置在臂234的第二端234B处。机具接口270包括机具载具272，该机具载具272能够接收各种不同的机具并将该各种不同的机具固定到提升臂230。这种机具具有被配置成与机具载具272接合的机械接口。机具载具272可枢转地安装到臂234的第二端234B。机具载具致动器233D可操作地联接到臂234和连杆组件276。连杆组件包括第一连杆276A和第二连杆276B。第一连杆276A可枢转地安装到臂234和机具载具致动器233D。第二连杆276B可枢转地安装到机具载具272和第一连杆276A。连杆组件276被设置成当机具载具致动器233D被致动时允许机具载具272绕臂234枢转。
机具接口270还包括机具动力源(图2至图3中未示出)，该机具动力源可用于连接到提升臂结构230或234上的机具。机具动力源包括可以与机具联接的加压液压流体端口。加压液压流体端口选择性地提供加压液压流体，以便为机具上的一个或多个功能或致动器提供动力。机具动力源还可以包括用于为机具上的电致动器和/或电子控制器提供动力的电源。电源还可以包括与挖掘机200上的数据总线通信的电气管道，以允许机具上的控制器与挖掘机200上的电子装置之间的通信。应当注意，挖掘机200上的特定机具动力源不包括电源。
下框架212支撑一对牵引元件240并附接这一对牵引元件240，这一对牵引元件240在图2至图3中标识为左履带驱动组件240A和右履带驱动组件240B。每个牵引元件240都具有联接到下框架212的履带框架242。履带框架242支撑环形履带244并被环形履带244围绕，环形履带244在动力下旋转以在支撑表面上推进挖掘机200。各种元件联接到履带242或以其它方式由履带242支撑，以便接合和支撑履带244，并使履带244围绕履带框架旋转。例如，链轮246由履带框架242支撑并与环形履带244接合以使环形履带围绕履带框架旋转。惰轮245通过张紧器(未示出)保持抵靠履带244，以保持履带上的适当张力。履带框架242还支撑多个辊248，所述辊接合履带，并且通过履带接合支撑表面，以支撑和分配挖掘机200的重量。上履带引导件249被设置用于在履带244上提供张力并防止履带在履带框架242上摩擦。
第二提升臂或下提升臂330可枢转地附接到下框架212。下提升臂致动器332在第一端332A处可枢转地联接到下框架212，并在第二端332B处可枢转地联接到下提升臂330。下提升臂330被配置成承载下机具334。下机具334可以刚性地固定到下提升臂330，使得下机具与提升臂成一体。替代地，下机具可以经由机具接口可枢转地附接到下提升臂，在一些实施例中，该机具接口可以包括上述类型的机具载具。具有机具接口的下提升臂可以接收和固定联接到其上各种不同类型的机具。响应于操作员输入，下提升臂致动器332的致动使下提升臂330相对于下框架212枢转，从而升高和降低下机具334。
上框架部分211支撑驾驶室252，驾驶室252至少部分地限定操作员室或操作员站250。在驾驶室252内设置有座椅254，操作员在操作挖掘机时可以坐在该座椅254上。当坐在座椅254上时，操作员将能够访问多个操作员输入装置256，操作员能够操纵该多个操作员输入装置256以控制各种作业功能，例如操纵提升臂230、下提升臂330、牵引系统240、枢转壳体211、牵引元件240等。
挖掘机200提供各种不同的操作员输入装置256以控制各种功能。例如，液压操纵杆被设置成控制提升臂230和挖掘机的壳体211的回转。具有附接的控制杆的脚踏板被设置用于控制行驶和提升臂摆动。电开关位于操纵杆上，以用于控制向附接到机具载具272的机具提供动力。可用于挖掘机200和其它挖掘机和动力机械的其它类型的操作员输入装置包括但不限于开关、按钮、旋钮、控制杆、可变滑块等。以上提供的具体控制示例本质上是示例性的，并且不意图描述用于所有挖掘机的输入装置以及它们控制的装置。
在驾驶室中设置有显示装置，以便以可以被操作员感知的形式给出与动力机械的操作相关的信息的指示，例如诸如听觉指示和/或视觉指示。可以以蜂鸣器、铃等的形式或通过口头通信来进行听觉指示。视觉指示可以以图形、光、图标、仪表、字母数字字符等的形式进行。显示器可以专用于提供专用指示(例如警告灯或仪表)，或者显示器可以动态地提供可编程信息，包括诸如各种尺寸和能力的监视器之类的可编程显示装置。显示装置可以提供诊断信息、故障检修信息、指令信息以及辅助操作员操作动力机械或联接到动力机械的机具的各种其它类型的信息。还可以提供可能对操作员有用的其它信息。
以上对动力机械100和挖掘机200的描述是出于示意性目的而提供的，以提供可以实施以下讨论的实施例的示意性环境。虽然所讨论的实施例可以在诸如由图1的框图中所示的动力机械100综合描述的动力机械上实施，并且更具体地在诸如挖掘机200之类的挖掘机上实施，除非另有说明，以下讨论的概念不是旨在将其应用限制于以上具体描述的环境。
现在参考图4A示出框图，该框图示出可以用在诸如以上参考图1至图3所述的动力机械上的分布式液压系统405。参考图2至图3所示的挖掘机200讨论分布式液压系统405的示例性实施例。分布式液压系统405包括定位在框架210或上框架部分或壳体211上的液压系统部件410，以及定位在提升臂结构230上的液压系统部件415。使用分布式液压系统405，必须将数量减少的液压管线行进穿过摆动底座215，这提供了潜在的益处，例如简化的制造、降低的成本以及提高的耐用性。在所示的示例中，九个液压管线行进穿过摆动底座215，以向通常采用十五个液压管线的功能提供动力。
位于壳体211上的液压系统部件410包括诸如一个或多个液压泵420、液压流体储存器或箱480之类的部件，以及控制在穿过摆动底座215的管线上的加压液压流体的流量的其它部件。例如，控制阀块450可以包括在液压系统部件410中，并且被配置成控制由一个或多个泵420提供的加压液压流体的流量，以用于控制吊杆臂致动器或吊杆臂缸(在453处示出的功能F1)、铲斗臂致动器或铲斗臂缸(在456处示出的功能F2)以及倾斜致动器或倾斜缸或铲斗致动器或铲斗缸(在459处示出的功能F3)。在该实施例中，来自阀块450的两个液压管线行进穿过摆动底座215，以用于三个功能中的每一个功能，其中液压管线451和452被设置成用于吊杆臂致动器，液压管线454和455被设置成用于铲斗臂致动器，并且液压管线457和458被设置成用于铲斗致动器或倾斜致动器。
在图4A的示例性实施例中，液压系统部件410还包括控制阀或其它装置，以用于在与延伸穿过摆动底座215的液压软管426联接的压力连接件425处提供加压液压流体。类似地，液压系统部件410还包括返回液压连接件430，返回液压连接件430联接到也延伸穿过摆动底座215的返回液压软管431。最后，连接到箱480的液压软管485是延伸穿过摆动底座215的第九液压软管。如下面将进一步讨论的，这表示延伸穿过摆动底座215的液压软管的数量的显著减少。
如图4A所示，位于分布式液压系统405中的提升臂结构230上的液压系统部件415包括电控式液压流分配器块435，该电控式液压流分配器块435联接到压力和返回液压软管426和431。电控式液压流分配器块435可以定位在提升臂结构230的臂的内部，例如定位在吊杆232的内部。这例如在图5和图6所示的提升臂结构230的示意性立体图中示出。在示例性实施例中，分配器块435包含多个阀体，这些阀体被配置为控制提升臂结构上或者可能与提升臂结构连接的任何附接的机具上的多个辅助功能或致动器。使用液压流快速联接器445、450和455实现与这种致动器的连接，每个液压流快速联接器定位在提升臂结构上或定位在与提升臂结构附接的机具接口上。在液压联接器460是液压驱动接口的情况下，液压联接器460可以是用于操作机具接口270的专用管线。在这种实施例中，液压联接器460的管线通常需要满足任何适用的特定标准的特定命令和控制功能。液压管线将每个快速联接器连接到分配块435。如图5和图6所示，快速联接器(例如联接器455)可以定位在吊杆232的表面462上，并且从该侧表面462垂直延伸，以便为操作员提供更加符合人体工程学的联接位置，从而将辅助功能液压软管468的连接器464连接到分配器块435。其它快速联接器(例如，联接器445和450)可以定位在提升臂结构的表面上，或者定位在提升臂结构的内部。还有例如液压操作联接器460之类的其它联接器，可以用于操作液压驱动接口(例如接口270)。
如所讨论的，分配器块435包括多个阀体，这些阀体被配置成将加压液压流体流转移到与辅助液压功能相关联的致动器，辅助液压功能联接到快速联接器445、450、455和/或460。分配器块435在电子控制器440的控制下被电子地控制。这样，分配器块435可以包括螺线管控制的滑阀或其它类型的电控阀体。除了减少行进穿过摆动底座215以便用于控制诸如由附接的机具执行的辅助功能的目的的液压软管的数量之外，将分配器块435定位在吊杆232内部还允许将分配器块阀体连接到各种致动器的液压联接器可以至少部分地凹入吊杆内，以提供额外的保护。这还允许改变联接器的定位，以使得操作员更容易地与推式可移除联接器进行液压连接。
在分配器块435仅需要两个液压管线426和431，臂致动器需要六个液压管线451、452、454、455、457和458，并且需要一个液压管线485以将排出管490连接到箱480的情况下，总共仅需要九个液压软管行进穿过摆动底座215，这显著地少于传统上通常的数量(十五个，以提供该示例性实施例的功能)。
接下来参考图4B，示出分布式液压系统505的另一示例性实施例，该实施例表明使用电控式分配器块来减少穿过摆动底座215的液压软管的数量也可以扩展到附加的分配器块的使用。例如，在系统505中，增加分配器块535以控制吊杆臂致动器或吊杆臂缸(在453处示出的功能F1)、铲斗臂致动器或铲斗臂缸(在456处示出的功能F2)以及倾斜致动器或倾斜缸或铲斗致动器或铲斗缸(在459处示出的功能F3)。在该实施例中，首先向分配器块535提供行进穿过用于分配器块435的摆动底座215的两个液压管线426和431，从而去除了图4A中所示在阀块450与这些功能之间的六个液压管线。然后，电控式分配器块435通过一对液压软管536和537连接到分配器块535。如上文参考图4A所述，分配器块435被配置成控制提升臂结构上或任何附接的机具上的辅助功能或致动器，该任何附接的机具可以通过液压流快速联接器445、450和455或液压操作联接器460连接到提升臂结构，每个联接器定位在提升臂结构上或定位在与提升臂结构附接的机具载具或机具接口上。在摆动底座215的提升臂结构侧上使用多个直列式分配器块大大减少了必须行进穿过摆动底座215的液压管线的数量。例如，在液压系统505中，仅三个液压管线行进穿过摆动底座215，而不是系统405中的九个液压管线或当前实施例中的十五个液压管线行进穿过摆动底座215。
在其它实施例中，附加的电控式液压流分配器块可以沿着提升臂结构的长度以串联配置进行定位。例如，图7示出具有分布式液压系统605的动力机械600，在该分布式液压系统605中仅有两个液压软管穿过摆动底座215，但是在其它实施例中，可能仍然需要排出管线作为穿过摆动底座215的第三液压软管。诸如图7中所示的配置的其中一个益处在于，较大的分配器块(例如，以上讨论的块535)被分解成较小的专用控制致动器。在这种配置中是否需要单独的排出管线取决于背压有多高。一般来说，由于在返回到箱的返回管线中存在较少的障碍物这一事实，所以在这种配置中背压会较低。
如图7所示，泵620定位在壳体211上，并且行进穿过摆动底座215的压力管线622和返回管线624将泵620连接到第一分电控式配器块630。第一电控式分配器块630通过液压软管631和632联接到提升致动器233B。一对压力液压软管633和返回液压软管634然后将第一分配器块630连接到沿吊杆232的长度定位在更远位置处的第二分配器块635。第二分配器模块635通过一对液压软管636和637与提升臂致动器233C联接，并且还通过压力液压软管638和返回液压软管639与第三电控式液压流分配器块640联接。分配器块640通过软管641和642液压地联接到倾斜致动器233D，以控制倾斜功能。压力液压软管633和返回液压软管634然后将分配器块635连接到另一个电控式液压流分配器块645。分配器块645可以提供液压流体的受控分配，以执行辅助功能，例如由附接的机具上的致动器执行的那些辅助功能。
尽管图7中示出四个单独的电控式分配器块，但是应当理解，在一些实施例中，分配器块可以被组合，使得总数小于四。此外，在其它实施例中，在串联配置中可以包括附加的分配器块以控制其它功能，例如图5和图6中所示的垂直安装的快速联接器455。在该实施例中，在所有分配器块以串联配置连接的情况下，必须行进穿过摆动底座215的液压软管的数量减少到仅两个。图7中所示的分配器块中的每一个分配器块由响应于操作员输入的控制器电子地控制。
所公开的电控式分配器块概念还可以用于减少穿过上框架部分或壳体211与下框架部分或底架212之间的回转接头的液压管线的数量。如图8所示，液压系统705包括定位在框架210/壳体211上的液压系统部件710以及控制在穿过回转接头702的管线上的加压液压流体的流量的其它部件，该液压系统部件710包括诸如一个或多个液压泵720、液压流体储存器或箱780之类的部件。在图8的示例性实施例中，液压系统部件710还包括控制阀或其它装置，该其它装置用于在与延伸穿过回转件702的液压软管726联接的压力连接件725处提供加压液压流体。应当注意，虽然液压管线延伸穿过回转接头702，但是在一些实施例中存在歧管，该歧管在回转件的任一侧上的软管之间形成连接，使得在回转接头处发生运动时软管不旋转。类似地，液压系统部件710还包括返回液压连接件730，该返回液压连接件730联接到也延伸穿过回转件702的返回液压软管731。最后，连接到箱780的液压软管785是延伸穿过回转件702的第三液压管线。
旋转接头702的底架侧上的液压部件715包括电控式液压流分配器块735，该电控式液压流分配器块735联接到压力液压软管726和返回液压软管731并且由电子控制器740控制，以将加压液压流体分配到液压部件715的致动器，从而执行如下所述的功能。类似于上述分配器块，分配器块735包含多个阀体，这些阀体被配置成控制底架上的这些多个功能或致动器。
例如，在示例性实施例中，分配器块735选择性地向左履带马达750和右履带马达752提供加压液压流体，以控制动力机械的行驶。此外，分配器块735选择性地将加压液压流体提供给下机具致动器或叶片致动器(blade actuator)754以升高和降低机具(例如，图2和图3中所示的机具334)。此外，在一些可选实施例中，分配器块735选择性地将加压液压流体提供给诸如履带偏移致动器756或斜铲致动器758之类的其它致动器。
现在参考图9示出系统900，该系统900利用上述液压流分布器块概念来在“电传操纵”类型的系统中提供受控反馈，该“电传操纵”类型的系统监测整个系统的压力和流量，并且向控制计算机840提供对压力和/或流量的反馈，该系统900允许调节和控制动力源(例如，发动机850和/或一个或多个泵820)和控制致动器(例如，经由分配器块835)以传递改进的或优化的性能。如图所示，系统900包括动力源部件，例如一个或多个液压泵820和发动机850。反馈传感器822向控制器840提供关于泵820中的压力和/或流量的反馈信号或反馈数据。一个或多个传感器852向控制器840提供关于发动机参数(例如温度、压力、发动机速度(RPM)等)的反馈信号或反馈数据。一个或多个传感器837向控制器840提供关于分配器块835中或分配器块的输出/输入中的压力和/或流量的反馈信号或反馈数据。响应于来自操作员控制件860(例如，操纵杆控制器、开关、脚踏板或其它操作员输入装置)的操作员控制信号，控制器840可以产生控制信号以控制发动机850、一个或多个泵820、以及液压流分配器块835，以控制如上文参考公开的示例性实施例所述的作业功能。然后，使用来自传感器852、822和837的反馈，控制器840可以监测压力和操作条件以控制发动机850、一个或多个泵820、和/或分配器块835，从而优化系统的性能。
尽管已经参考优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。

Claims (19)

1.一种动力机械(100；200；600)，包括：
框架(110；210)，所述框架(110；210)具有第一框架部分(211)；
提升臂结构(230)，所述提升臂结构(230)可枢转地联接到所述第一框架部分，使得所述提升臂结构能够被升高和降低；
第一液压系统部件(410；710)，所述第一液压系统部件(410；710)定位在所述第一框架部分上，所述第一液压系统部件包括至少一个液压泵(420；620；720；820)，所述至少一个液压泵(420；620；720；820)被配置成选择性地提供加压液压流体；
供应软管(426)，所述供应软管(426)被配置成运送来自所述至少一个液压泵的所述加压液压流体；
返回软管(431)，所述返回软管(431)被配置成运送液压流体的返回流；
第二液压系统部件(415)，所述第二液压系统部件包括定位在所述提升臂结构上的第一电控式液压流分配器块(435；835)，所述第一电控式液压流分配器块(435；835)被配置成接收来自所述供应软管的所述加压液压流体，并且将所述加压液压流体选择性地转移到所述提升臂结构上的多个致动器中的不同致动器；以及
电子控制器(440；740；840)，所述电子控制器(440；740；840)定位在所述框架(110；210)上，并且被配置成控制所述第一电控式液压流分配器块(435)，以控制所述提升臂结构上的所述多个致动器中的所述不同致动器。
2.根据权利要求1所述的动力机械，其中，所述框架(110；210)包括底架(212)，并且其中，所述第一框架部分(211)包括壳体，所述壳体通过回转接头(702)可枢转地安装在所述底架上。
3.根据权利要求2所述的动力机械，还包括摆动底座(215)，所述摆动底座(215)将所述提升臂结构可枢转地联接到所述壳体，所述摆动底座被配置成允许所述提升臂结构在摆动致动器(233A)的控制下相对于所述壳体侧向枢转，并且其中，所述供应软管(426)和所述返回软管(431)行进穿过所述摆动底座。
4.根据权利要求1所述的动力机械，其中，所述第一电控式液压流分配器块(435；835)至少部分地定位在所述提升臂结构(230)的臂内。
5.根据权利要求4所述的动力机械，其中，所述第一电控式液压流分配器块(435；835)至少部分地定位在所述提升臂结构(230)的吊杆(232)内。
6.根据权利要求1所述的动力机械，其中，所述第一电控式液压流分配器块(435；835)包括多个阀体，每个阀体均被配置成控制所述加压液压流体向所述提升臂结构上的所述多个致动器中的不同的一个致动器的转移。
7.根据权利要求6所述的动力机械，还包括多个快速联接器(445；450；455；460)，所述多个快速联接器(445；450；455；460)被配置成将所述提升臂结构上的所述多个致动器能够移除地联接到所述第一电控式液压流分配器块(435；835)。
8.根据权利要求1所述的动力机械，其中，所述第二液压系统部件(415)还包括第二电控式液压流分配器块(535)，所述第二电控式液压流分配器块(535)定位在所述提升臂结构上并且通过第一软管(536)和第二软管(537)与所述第一电控式液压流分配器块(435；835)直列地联接，所述第二电控式液压流分配器块(535)被配置成接收来自所述供应软管(426)的所述加压液压流体，并且通过所述第一软管(536)将所述加压液压流体提供给所述第一电控式液压流分配器块(435；835)。
9.根据权利要求8所述的动力机械，其中，所述电子控制器(440；740；840)还被配置成控制所述第二电控式液压流分配器块(535)。
10.根据权利要求1所述的动力机械，其中，所述提升臂结构上的所述多个致动器包括：被配置成使所述提升臂结构的吊杆(232)升高和降低的提升致动器(233B)、被配置成使铲斗臂(234)相对于所述吊杆移动的铲斗致动器(233C)、以及被配置成使机具载具(272)相对于所述铲斗臂(234)移动的机具载具致动器(233D)。
11.根据权利要求1所述的动力机械，还包括：
发动机(850)，所述发动机(850)被配置成驱动所述至少一个液压泵(420；620；720；820)；
至少一个发动机反馈传感器(852)，所述至少一个发动机反馈传感器(852)被配置成向所述电子控制器(440；740；840)提供发动机操作反馈信号或数据；
至少一个泵反馈传感器(822)，所述至少一个泵反馈传感器(822)被配置成向所述电子控制器提供指示所述至少一个液压泵(420；620；720；820)中的液压流体的压力或流量的泵反馈信号或数据；
至少一个分配器块反馈传感器(837)，所述至少一个分配器块反馈传感器(837)被配置成向所述电子控制器提供指示所述第一电控式液压流分配器块(435；835)中的液压流体的压力或流量的分配器块压力反馈信号或数据；
其中，所述电子控制器被配置成响应于所述发动机操作反馈信号或数据、所述泵反馈信号或数据以及所述分配器块压力反馈信号或数据来控制所述发动机(850)、所述至少一个液压泵(420；620；720；820)和所述第一电控式液压流分配器块(435；835)。
12.一种动力机械(100；200；600)，包括：
框架(110；210)，所述框架(110；210)具有壳体(211)和底架(212)；
回转接头(702)，所述回转接头(702)将所述壳体可枢转地联接到所述底架；
提升臂结构(230)，所述提升臂结构(230)可枢转地联接到所述壳体，使得所述提升臂结构能够被升高和降低；
第一液压系统部件(410；710)，所述第一液压系统部件(410；710)定位在所述壳体上，所述第一液压系统部件包括被配置成选择性地提供加压液压流体的至少一个液压泵(420；620；720；820)；
供应软管(726)，所述供应软管(726)行进穿过所述回转接头，并且被配置成运送来自所述至少一个液压泵的加压液压流体；
返回软管(731)，所述返回软管(731)行进穿过所述回转接头并且被配置成运送液压流体的返回流；
第二液压系统部件(715)，所述第二液压系统部件包括定位在所述底架上的第一电控式液压流分配器块(735；835)，所述第一电控式液压流分配器块被配置成接收来自所述供应软管的所述加压液压流体，并且将所述加压液压流体选择性地转移到由所述底架支撑的多个致动器中的不同致动器；以及
电子控制器(440；740；840)，所述电子控制器(440；740；840)定位在所述框架(110；210)上并且被配置成控制所述第一电控式液压流分配器块(735；835)以控制由所述底架支撑的所述多个致动器中的所述不同致动器。
13.根据权利要求12所述的动力机械，还包括摆动底座(215)，所述摆动底座(215)将所述提升臂结构可枢转地联接到所述壳体，所述摆动底座被配置成允许所述提升臂结构在摆动致动器(233A)的控制下相对于所述壳体侧向枢转。
14.根据权利要求12所述的动力机械，其中，所述第一电控式液压流分配器块(735；835)包括多个阀体，每个阀体均被配置成控制所述加压液压流体向由所述底架支撑的所述多个致动器中的不同的一个致动器的转移。
15.根据权利要求14所述的动力机械，其中，由所述底架支撑的所述多个致动器包括第一行驶马达(750)和第二行驶马达(752)，所述第一行驶马达(750)和所述第二行驶马达(752)被配置成控制所述动力机械的行驶。
16.根据权利要求15所述的动力机械，还包括第一履带组件(240A)和第二履带组件(240B)，所述第一履带组件(240A)和所述第二履带组件(240B)联接到所述底架的相反两侧并且设置在所述底架的所述相反两侧上，所述第一履带组件和所述第二履带组件各自由所述第一行驶马达和所述第二行驶马达中的相应一个行驶马达来驱动。
17.根据权利要求16所述的动力机械，其中，由所述底架支撑的所述多个致动器包括履带偏移致动器(756)和斜铲致动器(758)中的至少一者。
18.根据权利要求14所述的动力机械，其中，由所述底架支撑的所述多个致动器包括下机具致动器(754)，所述下机具致动器(754)被配置成使安装在所述底架上的下机具升高和降低。
19.根据权利要求12所述的动力机械，还包括：
发动机(850)，所述发动机(850)被配置成驱动所述至少一个液压泵(420；620；720；820)；
至少一个发动机反馈传感器(852)，所述至少一个发动机反馈传感器(852)被配置成向所述电子控制器(440；740；840)提供发动机操作反馈信号或数据；
至少一个泵反馈传感器(822)，所述至少一个泵反馈传感器(822)被配置成向所述电子控制器提供指示所述至少一个液压泵(420；620；720；820)中的液压流体的压力或流量的泵反馈信号或数据；
至少一个分配器块反馈传感器(837)，所述至少一个分配器块反馈传感器(837)被配置成向所述电子控制器提供指示所述第一电控式液压流分配器块(735；835)中的液压流体的压力或流量的分配器块压力反馈信号或数据；
其中，所述电子控制器被配置成响应于所述发动机操作反馈信号或数据、所述泵反馈信号或数据以及所述分配器块压力反馈信号或数据来控制所述发动机(850)、所述至少一个液压泵(420；620；720；820)和所述第一电控式液压流分配器块(735；835)。
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