CN114502801A - 用于操作机器作业工具的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种操作包括作业工具和安装在作业工具上的设备的机器的方法。该设备包括气体弹簧装置和气体供应设备，气体弹簧装置包括由可移动地安装在气缸内的活塞头限定的第一气体腔室，气体供应设备包括至少一个具有固定体积并容纳气体的气体存储罐。储罐通过气体供应导管流体连接到气缸。该方法包括用于将气体从所述至少一个存储罐吸入所述气缸的填充步骤，所述填充步骤包括移动所述活塞头以增大所述第一气体腔室的体积，从而减小所述存储罐中的气体压力，使得气体从所述存储罐移动到所述气缸中，并且在所述填充步骤期间防止气体从所述气缸返回到所述至少一个存储罐。

Description

用于操作机器作业工具的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于安装到作业工具上的设备。本发明还涉及操作包括作业工具和安装到作业工具的设备的机器的方法。

背景技术

包括反铲装载机、挖掘机、装载机等的机器，通常包括液压控制系统，用于控制一个或多个作业工具，例如铲斗、悬臂、反铲、臂、抓斗等。液压控制系统可以包括一个或多个致动器，所述一个或多个致动器连接到每个作业工具并配置为移动作业工具以执行作业。气体弹簧可以与致动器一起用在这种机器中，以在作业工具移动期间回收能量。

在使用之前，必须给气体弹簧填充。这可以通过从加压存储罐供应气体来实现。然而，这种填充的效率在依靠压力平衡将气体从加压存储罐移动到气体弹簧的系统中受到限制。在这种系统中，一旦压力平衡，气体以平衡的压力保留在存储罐中，其由系统和罐的体积以及罐中的初始压力固定。

可能希望提供一种系统，在该系统中，与通过压力平衡可能实现的情况相比，更多的气体，优选所有的气体可以从加压存储罐转移到气体弹簧。

发明内容

因此，本发明提供了一种操作机器的方法，该机器包括作业工具和安装到该作业工具上的设备，该设备包括：

气体弹簧装置，其包括由可移动地安装在气缸内的活塞头限定的第一气体腔室；以及

气体供应设备，其包括至少一个气体存储罐，所述气体存储罐具有固定体积并且容纳气体，其中所述至少一个气体存储罐通过气体供应导管流体地连接到所述气缸上；

其中所述方法包括用于将气体从所述至少一个气体存储罐抽吸到所述气缸中的填充步骤，所述填充步骤包括：

使所述活塞头在所述气缸中移动以增大所述第一气体腔室的体积，从而减小所述至少一个气体存储罐中的气体压力，使得气体从所述至少一个气体存储罐移动到所述气缸中；以及

在所述填充步骤期间防止气体从所述气缸返回到所述至少一个气体存储罐。

本发明还提供了一种用于安装到作业工具上的设备，该设备包括：

气体弹簧装置，其包括由可移动地安装在气缸内的活塞头限定的第一气体腔室；以及

气体供应设备，其包括具有固定体积的至少一个气体存储罐，其中所述至少一个气体存储罐经由气体供应导管可流体连接至所述第一气体腔室；

其中：

所述活塞头被配置为是在所述气缸中可移动的以便在填充步骤期间将气体从所述至少一个气体存储罐抽吸到所述气缸中的期间增大所述第一气体腔室的体积；以及

在所述气体供应导管中提供了气体供应阀组件，所述气体供应阀组件具有填充配置，在所述填充配置中所述气体供应阀组件防止在所述填充步骤期间气体从所述气缸朝向所述至少一个气体存储罐返回。

本发明还提供一种包括根据本发明的设备的机器，其中所述机器任选地是车辆。

附图说明

仅作为示例，现在参考附图描述本发明的设备和方法的各方面，并且如附图所示，其中：

图1是包括本发明的设备的机器的侧视图；

图2是处于″锁定″配置的根据本发明的一个方面的设备的示意图；

图3是处于″填充″配置的图2的设备的示意图；

图4是处于″使用″配置的图2的设备的示意图；

图5是处于″排出″配置的图2的设备的示意图；

图6是处于″锁定″配置的根据本发明的一个方面的另一个设备的示意图；

图7是处于″填充″配置的图6的设备的示意图；

图8是处于″使用″配置的图6的设备的示意图；

图9是处于″排出″配置的图6的设备的示意图；

图10是根据本发明的一个方面的另一个设备的布置的示意性图；

图11是根据本发明的一个方面的另一设备的示意图；

图12是示出用于图11的设备的阀配置的组合的表格；

图13是根据本发明的设备在组合的致动器和气体弹簧装置中的示意图；

图14是包括图13的设备的机器的侧视图；

图15是根据本发明的一个方面的另一设备的示意性布置；并且

图16是根据本发明的另一方面的另一设备的布置的示意图。

具体实施方式

在以下描述中，在不同方面中使用等效附图标记来表示等效或类似特征。

本发明总体上涉及一种用于储存和回收用于操作机器的作业工具的能量的设备以及操作气体弹簧装置的方法。该设备包括气体弹簧装置，该气体弹簧装置偏压活塞以从气缸延伸，从而提供可在作业工具的操作期间使用的偏压力。气体弹簧装置可以利用作业工具的重量的重力向下力来回收能量，并在作业工具的操作期间释放能量，以帮助致动器移动作业工具。

图1示出了本发明的机器10，其可包括主体11和附接到主体11的作业工具12。作业工具12可包括安装到主体11的臂装置13和附接到臂装置13的机具14，如所示。作业工具12，特别是臂装置13可由至少一个致动器15控制以移动机具14并执行作业。在所示的方面中，机器10包括挖掘机，但是机器10可以是包括至少一个致动器15的任何其他类型的机器，例如卡车(例如自卸卡车)、反铲装载机、诸如轮式装载机或履带式装载机的另一类型的装载机、推土机、铲土机、物料搬运机或伸缩臂叉车。

机器10还可包括本发明的用于存储用于操作作业工具12的能量的设备120。机器10可包括多个设备120。

设备120在图2至图5中更详细地示出。注意，示出图2中提供的阀组件配置的键适用于本发明的所有附图和阀组件。设备120可包括气体弹簧装置150，其包括由活塞122形成的第一和第二气体腔室151、152，活塞122具有可移动地安装在气缸121内的活塞头136。活塞122可以是至少部分密封的并且可滑动地安装在气缸121内，并且它们可以在伸出配置与缩回配置之间相对于彼此移动。气缸121和活塞122可具有大致圆形的横截面。

气缸121可包括在第一和第二气缸端125、126之间延伸的气缸壁124。第一和第二气缸端125、126可以由第一和第二气缸端盖128、129形成，第一和第二气缸端盖128、129可以密封气缸壁124。第一气缸端盖128可包括用于将气缸121安装到作业工具12和/或主体11的第一安装件130。

活塞122可包括附接到活塞头136的活塞杆135，活塞头136安装并密封在气缸121中。活塞头136可以包括第一和第二头部表面137、138，并且第二头部表面138可以具有比第一头部表面137的表面积更低的表面积。第一头部表面137可以与第一气缸端125相对并且朝向第一气缸端125定位，并且第二头部表面138可以与第二气缸端126相对并且朝向第二气缸端126定位。活塞头密封件139可安装在活塞头136上并围绕活塞头136延伸，特别是其侧面，用于在活塞头136和气缸121之间形成密封。第二缸端126和第二缸端盖129可以包括杆通道140，活塞杆135安装在杆通道140中，并且活塞杆135可以通过杆通道140可滑动地移动。活塞杆密封件141可围绕杆通道140延伸并安装到杆通道140以在活塞杆135和气缸121之间形成密封。润滑油147可位于气缸121内邻近活塞杆密封件141以提供润滑和密封。活塞杆135可包括在活塞杆135的与活塞头136相对的端部处的外活塞端142。

气体弹簧装置150配置为储存和释放能量以帮助作业工具12的操作。第一气体腔室151可在第一头部表面137、第一气缸端部125和气缸壁124之间延伸。第二气体腔室152可以从第二头部表面138朝向第二气缸端部126延伸，并且如图所示，可以在活塞杆135和气缸壁124之间延伸。第一和第二气体腔室151、152可基于活塞122相对于气缸121的移动，特别是基于活塞头136在气缸121内的位置而具有可变的体积。因此，当活塞头136朝向第一气缸端125移动时，第一气体腔室151配置为体积减小，而第二气体腔室152配置为体积增大，反之亦然。

机器10可包括安装到作业工具12以操作作业工具12的至少一个致动器15和安装到作业工具12以存储和释放能量的至少一个设备120。用于通过致动器151的致动来操作作业工具12的致动器流体系统170可操作以向活塞头(直接地或经由作业工具)136施加力以使活塞122从气缸121伸出和缩回。设备120因此可以是与致动器15分离的部件，并且因此可以提供存储能量的分离装置。

气体弹簧装置150还可包括用于将第一气体腔室151流体连接到第二气体腔室152的气体连接装置153。气体连接装置153配置为当活塞122在作业工具的使用期间相对于气缸121移动时使气体能够在第一和第二气体腔室151、152之间传送。在操作中，可以通过气体连接装置153向第一和第二气体腔室151、152供应气体直到初始使用压力来对气体弹簧装置150填充。

气体弹簧装置150还可包括位于第一和第二气体腔室151、152以及气体连接装置153内的加压气体，例如氮气。

气体连接装置153可包括至少一个气体弹簧导管190。该至少一个气体弹簧导管190可以从第一气体腔室151延伸出气缸121并延伸到第二气体腔室152。如图所示，至少一个气体弹簧导管190可延伸穿过气缸壁124或可延伸穿过第一和/或第二气缸端部125、126。该至少一个气体弹簧导管190可以包括至少一个导管、软管或类似物。气体连接装置153可包括至少一个气体弹簧阀191，用于控制通过至少一个气体弹簧导管190的气流。至少一个气体弹簧阀191可被致动以将其移动到如下所述的各种配置中。

本发明还提供了与至少一个气体腔室151、152流体连接的气体供应设备193。在所展示的方面中，本发明的设备120包括气体供应设备193，该气体供应设备可以流体连接到气体连接装置153的至少一个气体弹簧导管190上并且可以连接在气体弹簧阀191与第一气体腔室151之间。然而，气体供应设备193可应用于具有至少一个气体腔室151、152的机器10的任何气体弹簧装置150。气体供应设备193可以包括至少一个气体供应导管194，至少一个气体存储罐195例如通过至少一个气体存储适配器197流体连接到该气体供应导管194。该至少一个气体存储适配器197可以包括阀或类似物、安全阀(例如爆破隔膜装置)和适配器连接器(例如螺纹)，该至少一个气体存储罐195可以可释放地附接到其上。至少一个气体存储罐195可以具有固定的体积。该至少一个气体存储罐195可以是被配置为在相对高的压力(即，至少在预充和缩回压力下)下存储气体的气缸和/或压力容器，并且可以包括罐适配器，例如螺纹，用于可释放地附接到适配器连接器上。

至少一个气体存储罐195可安装在气缸121的外部和/或与气缸121分离，例如通过安装到气缸121、机器10和/或作业工具12的外部。优选地，至少一个气体存储罐195是气体瓶或瓶装气体，其是商业上和通常可获得的。该至少一个气体存储罐195可以包括符合诸如ISO 24431：2016(en)的区域标准的可运输气体存储罐。

气体供应设备193可流体地连接到气缸121，用于对气体弹簧装置150填充和排出。该至少一个气体存储罐195可以是可拆卸的，使得当气体弹簧装置150不进行填充或排出时，该气体存储罐195可以与机器10断开连接。

气体供应导管194可以在接头103处流体联接到至少一个气体弹簧导管190。因此，气体供应设备193可以通过至少一个气体弹簧导管190流体连接到第一和第二气体腔室151、152。用于选择性地控制来自至少一个气体存储罐195的气流的气体供应阀101可以设置在气体供应导管194上。

可以提供主阀以将气体弹簧装置150与气体供应导管194隔离。主阀102可设置在气体供应阀101和气体弹簧导管190之间的气体供应导管194上。气体弹簧阀191、气体供应阀101和主阀102可被致动成特定配置，使得气缸121可用作泵以从至少一个气体存储罐195抽取气体，从而将气体弹簧装置150填充到初始操作压力。

气体弹簧阀191可在以下两者之间移动：

-填充配置，其中穿过该气体弹簧阀的任何流动是在从该第一气体腔室朝向该第二气体腔室的方向上；以及

-使用配置，其中允许穿过所述气体弹簧阀的任何流动从所述第一气体腔室朝向所述第二气体腔室并且从所述第二气体腔室朝向所述第一气体腔室；

以及排出配置，在所述排出配置中穿过所述气体弹簧阀的任何流动是在远离所述第二气体腔室的方向上。

气体供应阀101可在以下两者之间移动：

-填充配置，其中穿过该气体供应阀101的任何流动是在从该至少一个气体存储罐195到该气缸121的方向上；

-使用配置，其中该气体供应阀101防止穿过其中的流动；

以及排出配置，其中通过气体供应阀101的任何流动是在从气缸121到至少一个气体存储罐195的方向上。

主阀102可在以下两者之间移动：

-填充和排出配置，其中主阀102被配置为允许在任何方向上流动穿过其中；以及

-使用配置，其中主阀102关闭以防止其中的流动。

可替代地，在使用配置中主阀102可以被配置为允许在任何方向上流动穿过其中。

任何阀都可以移动到″关闭″配置，在该″关闭″配置中不允许通过阀的流动。任选地，除了气体弹簧阀191之外的所有阀都可移动到″关闭″配置。

因此，本发明还提供了一种例如在维护、安装或卸载期间使用储存和/或气体供应设备193的至少一个气体存储罐195来对气体弹簧装置150进行填充和排出的方法。

对气体弹簧装置150填充的方法包括在气缸121中移动活塞头136以增加第一气体腔室151的体积，从而降低至少一个气体存储罐195中的气体压力，同时防止在填充步骤期间气体从气缸121返回到至少一个气体存储罐195。在填充步骤期间防止气体从气缸121返回到至少一个气体存储罐195可以包括将气体供应阀101致动到填充配置，在该填充配置中通过气体供应阀101的任何流动是在从至少一个气体存储罐195朝向气缸121的方向上。该方法可以包括将气体弹簧阀191致动成一种配置，在该配置中，在填充步骤期间穿过气体弹簧阀191的任何流动是在朝向第二气体腔室152的方向上。用于对气缸121填充的阀配置可以如图3所示，其中气体流动由导管中的方向箭头示出。

例如，将气体弹簧装置150填充到初始操作压力的方法可以包括以下步骤：

-打开主阀102以允许在两个方向上流动通过气体供应导管194(即，去往和来自气缸121)；

-将该气体供应阀101致动到填充配置中，在该填充配置中穿过该气体供应阀的任何流动是在从该至少一个气体存储罐朝向该气缸的方向上；

-将该气体弹簧阀191致动成一种配置，在该配置中穿过该气体弹簧阀的任何流动是在朝向该第二气体腔室152的方向上；以及

-以往复运动的方式移动活塞头136，使得气体从气体供应设备193抽吸到气缸121，直到气缸内的压力达到所需的初始操作压力。

任选地，例如出于测试目的，可以将气缸121填充到与操作压力不同的测试压力。

在填充和排出步骤之间，气体弹簧装置150可以布置在使用配置中，其中气体供应导管194被阻塞(例如，通过气体供应阀101)。用于使用配置的阀配置可以如图4所示，其中气体流动由导管中的方向箭头示出。气体弹簧阀191可以是这样一种配置，其中允许气体从第一气体腔室151到第二气体腔室152以及从第二气体腔室152到第一气体腔室151(如图4中的箭头所示)流过气体弹簧导管190。因此，在使用配置中的气体弹簧装置150中的任何气流在活塞122移动时可以在第一和第二气体腔室151、152之间，并且没有气体进入气体弹簧装置150或从气体弹簧装置150离开(除了正常操作损失之外)。

气体存储罐195可配置为在气体弹簧装置150的正常使用期间(即，当作业工具12在使用中时，而不是在气体弹簧装置150的填充和排出期间)可移除。

使用气体弹簧装置150的示例性方法可以包括以下步骤：

-将该气体弹簧阀191致动成一种配置，在该配置中允许穿过该气体弹簧阀191的流动从第一气体腔室151朝向第二气体腔室152并且从第二气体腔室152朝向第一气体腔室151；

-将气体供应阀101致动成其中不允许流动通过的配置；以及

-使用气体弹簧装置150从作业工具12的操作中回收能量。

本发明可以进一步包括一种使气体弹簧装置150排出的方法。该方法可以包括将气体供应阀101致动成其中通过气体供应阀101的任何流动处于从气缸朝向至少一个气体存储罐195的方向上的配置，以及将气体弹簧阀191致动成其中通过气体弹簧阀191的任何流动处于远离第二气体腔室152的方向上的配置。用于排出气缸121的阀配置可以如图5所示，其中气体流动由导管中的方向箭头示出。

例如，排出方法可以包括以下步骤：

-打开主阀102以允许在两个方向上流动通过气体供应导管194(即，去往和来自气缸121)；

-将该气体供应阀101致动成一种配置，在该配置中穿过该气体供应阀101的任何流动是在从该气缸121朝向该至少一个气体存储罐195的方向上；

-将该气体弹簧阀191致动成一种配置，在该配置中穿过该气体弹簧阀191的任何流动是在远离该第二气体腔室152的方向上；以及

-以往复运动移动活塞头136，使得气体从气缸121泵送到气体存储罐195，直到气缸121完全排出。

活塞可以在排出期间由致动器流体系统170移动。排出后的系统压力可以在100kPa和1000kPa之间(大气压为100kPa)。

如图2所示，一旦被排出，该设备可被置于锁定配置，其中气体供应阀101和主阀102(如果存在的话)处于防止通过其流动的配置，并且气体弹簧阀191被配置为允许通过其从第一气体腔室151朝向第二气体腔室152和从第二气体腔室152朝向第一气体腔室151流动。阀可按以下顺序移动至所需配置：气体弹簧阀、主阀、供应阀。只要不操作该设备，该设备就可以保持在锁定配置。

气体弹簧装置150中的气体也可以向环境通气以去除任何剩余的加压气体，使得气体弹簧装置150中的气体达到环境压力。设备120可以包括附加的通风和/或安全阀(例如球阀)以帮助这种移除。安全阀可以自动致动以防止系统过压。

图6至图9示出了根据本发明的另一方面的设备。该装置与前面的方面相同，但是包括一个或多个用于在使用或维护期间将附加气体添加到系统中的补料罐200，例如用于补偿泄漏。补料罐200可以是可移除的。例如，补料罐200可以仅在维护期间连接到设备的其余部分。

如图6至图9所示，一个或多个补料罐200可在布置在主阀102和气体供应阀101之间的接头202处流体连接到气体供应导管194。当该设备处于锁定配置(如图6中)时，在该气缸121的填充(如图7中)和该气缸的排出(如图9中)期间，可以将布置在该一个或多个补料罐200与该气体供应导管194之间的补料阀201致动到一个配置中，在该配置中防止流动穿过其中。当该设备处于使用配置时(如图8中)，该补料阀201可以被致动成一种配置，在该配置中穿过该补料阀201的任何流动是在从该一个或多个补料罐200进入该气体供应导管194的方向上。作为在使用配置中关闭补料阀201的替代方案，在使用配置中补料阀201可以被致动成一种配置，在该配置中穿过补料阀201的任何流动是在从一个或多个补料罐200进入气体供应导管194的方向上。

该设备的其他特征，特别是气体供应阀101、主阀102和气体弹簧阀191以及它们的配置可以如针对本发明的先前方面所描述的。

补料阀201可设置有压力调节器203，以使得当延伸时气缸121中的压力降低到低于所需压力时，气体能够从至少一个补料罐200流入气体供应导管194。结果，气体弹簧装置150的压力可在使用中保持在所需压力。补料罐200和补料阀201可配置为仅在气缸121完全伸出时提供自动补料。

图10示出了根据本发明的设备的示例性示意布置。该设备包括单个补料罐200和四个气体存储罐195。补料阀201可以以包括串联布置的开关阀和止回阀的阀组件的形式提供。阀101、102和191以及201可根据图6至9和以上所述的配置来控制。可以提供用于自动控制阀和阀组件的控制系统。可以提供球阀207(或其它合适的阀)用于对系统通风或用于测试。

图11示出了根据本发明的另一方面的设备。该设备与前一方面相同，但包括一个或多个补料罐和一个或多个膨胀罐204。该一个或多个膨胀罐204可配置为承受重复的加压和减压循环。一个或多个膨胀罐204可流体连接到气体弹簧装置150，以在气体弹簧装置150的使用期间提供额外的体积，以便改变气体弹簧装置150中可实现的压缩比，优选地降低压缩比。这有助于减少绝热损失。

一个或多个膨胀罐204可以使用膨胀罐阀205流体连接到气体弹簧装置150，膨胀罐阀205可以连接到气体供应导管194。在这方面，在排出期间，气体可以排出到一个或多个气体存储罐195或一个或多个膨胀罐204。类似地，可以用来自一个或多个气体存储罐195或来自一个或多个膨胀罐204的气体填充气缸121。来自一个或多个气体存储罐195的填充可以如针对本发明的其他方面所描述的。来自一个或多个膨胀罐204的填充可以通过压力平衡来实现，而无需活塞头136的移动。图12中示出了用于各种操作模式的阀配置。

该设备的其他特征，特别是气体供应阀101、主阀102和气体弹簧阀191以及它们的配置可以是如以上针对本发明的多个方面所描述的。

可任选地省略补料罐200和相关的阀，使得在没有任何补料罐200的情况下，该设备包括一个或多个膨胀罐204。

在前述方面中，参照与作业工具12和致动器15分离的气体弹簧装置来描述设备和方法。在本发明的任何方面中，该气体弹簧装置可以替代地与致动器15组合，例如如图13所示。

图13示出了根据本发明的设备220，其中气体弹簧装置250是组合的致动器和气体弹簧装置215的一部分。设备220可包括气体弹簧装置250，其偏压活塞以从气缸延伸，从而提供可在作业工具的操作期间使用的偏压力。气体弹簧装置250可以使用作业工具12的重量的重力向下力来回收能量，并且在作业工具12的操作期间释放能量以辅助致动器15移动作业工具12。设备220还可以包括致动器流体系统，使得设备220是集成的气体弹簧250和致动器215。包括气体弹簧活塞236和气体弹簧活塞杆235的气体弹簧装置250可形成在气缸221中，而包括液压缸活塞271和液压缸杆272的致动器流体系统可布置在活塞中。用于致动器的液压流体显示为273。结果，气体弹簧装置250通常可以围绕致动器流体系统形成。在所有其它特征中，该设备可以如针对在此描述的其他方面所描述的。用于各种操作模式的阀配置可以如图12所示。

图14示出了包括如图13所示的设备220的机器10。

虽然已经描述了本发明的优选方面，但是这些仅作为示例而非限制。本领域技术人员将理解，在本发明的范围内，许多替代是可能的。作为一个方面的一部分描述的特征可以与一个或多个其他方面的特征组合，除非上下文另外明确要求。本领域技术人员将理解，本发明的特征在设备的上下文中描述的方面和方法的上下文中描述的方面之间是可互换的。在本发明的方法中，方法中的步骤顺序可以如所描述的。本领域技术人员将理解，在技术上可行的情况下，可以改变步骤的顺序，除非上下文另外清楚地要求。

根据本发明的任何设备包括多个如上所述的阀，例如气体供应阀和气体弹簧阀。这些阀中的每一个可以在多个不同的配置之间移动(即，阀的部件可以在不同的设定位置之间移动)，每个配置允许或许可在指定方向上流动通过阀。在本发明中，当阀被描述为处于其中通过阀的流动处于特定方向的配置时，这意味着处于该配置的阀仅允许仅在特定方向上通过阀的流动，在任何其他方向上的流动被阀阻止。在描述为在该方法的特定步骤″期间″具有或被致动成特定配置的阀的情况下，该阀可以在整个该方法步骤中保持该配置。

图15展示了根据本发明的设备的另一个示例性示意布置，其中补料阀201是呈包括止回阀和开关阀的阀组件的形式，并且气体弹簧阀191也是呈阀组件的形式。该装置还包括控制系统206。用于各种操作模式的其它特征和阀配置可以如图6至图9所示。

在任何方面中，气体供应阀和/或气体弹簧阀致动成所需配置可由控制系统控制。在任何方面，控制系统可以被配置为使用来自包含在设备中的气体的能量来致动一个或多个阀，例如如图16所示。本发明的一个或多个阀可以是球阀，其必须旋转以改变阀的配置。使球阀中的球旋转所需的扭矩可取决于气体流对球施加的压力，这可导致高致动力。可使用由液压缸致动的齿条和小齿轮(即，使用外部能量源)来实现球阀的致动。可替代地，用于一个或多个阀的控制系统可以包括解算器阀或被配置为用作解算器的至少两个止回阀，使用来自该系统的两个压力中较高的一个来致动该阀。图16示出了用于致动阀的示例控制系统206。该系统另外如图11所示，并且用于该系统的各种模式或配置的阀门配置如图12所示。这种类型的控制系统可用于本发明的任何装置中，例如图15所示的系统中。

在图示和描述的方面中，示出了用于系统的各种操作模式的阀配置组。本领域技术人员将理解，所示出的各种操作模式是示例性的，并且根据本发明的设备可以不被配置为所示出的所有示例性使用模式。

在任何方面，填充步骤可以包括当气体存储罐或每个气体存储罐连接到气体弹簧装置并且阀配置为允许气流通过时由压力平衡产生的气流，然后由于活塞在气缸中的移动，例如由于作业工具的移动，可能发生进一步的气流。在任何方面，排出步骤可包括由活塞在气缸中的移动产生的气流。

在任何方面，在填充和/或排出步骤期间，活塞可以往复移动。该移动可以包括一个或多个完整的移动循环(一旦活塞头已经到达其运动范围的每个范围并且返回到其起始位置，则一个循环是完整的)。移动可以包括至少两个移动周期。

在任何方面，本发明的设备可以包括控制系统，该控制系统被配置为操作该设备的阀和活塞以执行至少一个，优选地本发明的方法。

本申请中提到的″流动″是指包含在设备中的气体的流动，除非上下文另有说明或规定。

在任何方面，可以省略主阀102。如果存在的话，当气体弹簧在使用中提供气体弹簧与气体供应设备的隔离时，主阀102可以处于关闭配置。在任何方面，该设备可以包括任何数量的补料罐200。

在使用中，本发明的设备可以安装到包括如图1所示的作业工具12的机器10上。机器10例如可以是车辆或其它类型的机器。活塞头的移动可以在填充和/或排出步骤期间通过致动附接到机器的作业工具来控制。作业工具可由液压或其它致动器致动，因此气体供应导管194和气体弹簧导管190彼此独立。

如在以上方面中所描述的，气体供应导管194可以流体地联接到该至少一个气体弹簧导管190上。或者，气体供应导管194可直接流体联接且安装到第一或第二气体腔室151、152。

在所示的方面中，第一气体腔室是由第一头部表面137限定的腔室，第二气体腔室是由第二头部表面138限定的腔室。或者，第二气体腔室可为由第一头部表面137限定的腔室，且第一气体腔室可为由第二头部表面138限定的腔室。

在任何方面，一个或多个气体存储罐可以设置有气体罐阀。本发明的方法可包括打开气体罐阀的步骤。在″锁定″配置中或在作业工具的使用期间，当气体供应设备可以从该设备的其余部分移除时，该方法可以包括关闭这些气体罐阀的步骤。

在任何方面，补料阀可以不具有允许沿从气缸到补料罐或多个补料罐的方向流动的配置。

在任何方面，本发明的一个或多个阀可设置有锁定装置。

在本发明的方面涉及可移动成允许特定流动模式的配置的阀的情况下，应理解，该阀可包括阀组件，该阀组件包括可移动成允许所需流动模式的配置的例如串联的一个或多个阀。例如，气体弹簧阀191可以是气体弹簧阀组件。类似地，在本发明的各方面涉及允许特定流动模式的阀组件的情况下，应理解，该阀组件可包括可移动到允许所需流动模式的配置中的单个阀。

工业实用性

因此，本发明的方法和装置可提供一种更有效的填充气体弹簧系统的方法。气体可以通过活塞头的移动，例如通过液压马达或其它马达从加压存储罐中抽出。因此可以在任何压力下从气体供应设备提供气体。由于更多的气体可以从每个气体供应设备回收到气体弹簧中，这可以减少为系统完全填充所需的气体供应设备的数量。

本发明的方法和和设备可以允许活塞的往复移动以在抽吸期间继续从气体供应设备抽吸气体，而不需要在抽吸步骤期间和排出期间在活塞的冲程之间重新配置阀。

使用系统压力来致动阀的控制系统的使用可以确保总是有足够的压力来致动阀，而不需要外部电源。

本发明的方法和设备还可提供一种系统，其中作业工具或致动器可在填充或排出步骤开始时布置在任何位置。因此，在对气体弹簧填充或排出之前，不必将作业工具或致动器返回到起始位置(通常是其移动范围的顶部或底部)。

Claims (19)

1.一种操作机器的方法，所述机器包括作业工具和安装到所述作业工具的设备，所述设备包括：

气体弹簧装置，其包括由可移动地安装在气缸内的活塞头限定的第一气体腔室；以及

气体供应设备，其包括至少一个气体存储罐，所述气体存储罐具有固定体积并且容纳气体，其中所述至少一个气体存储罐通过气体供应导管流体地连接到所述气缸上；

其中所述方法包括用于将气体从所述至少一个气体存储罐抽吸到所述气缸中的填充步骤，所述填充步骤包括：

使所述活塞头在所述气缸中移动以增大所述第一气体腔室的体积，从而减小所述至少一个气体存储罐中的气体压力，使得气体从所述至少一个气体存储罐移动到所述气缸中；以及

在所述填充步骤期间防止气体从所述气缸返回到所述至少一个气体存储罐。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述气体供应导管中提供了气体供应阀组件，并且其中在所述填充步骤期间防止气体从所述气体弹簧装置返回到所述至少一个气体存储罐包括将所述气体供应阀组件致动到填充配置中，在所述填充配置中穿过所述气体供应阀组件的任何流动是在从所述至少一个气体存储罐朝向所述气缸的方向上。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括排出步骤，其中所述活塞头被移动以将气体移出所述气缸；

其中所述排出步骤包括将所述气体供应阀组件致动成一种配置，在所述配置中穿过所述气体供应阀组件的任何流动是在从所述气缸朝向所述至少一个气体存储罐的方向上；

并且任选地，其中所述移出的气体被移动到所述至少一个气体存储罐。

4.根据权利要求1或2所述的方法，还包括排出步骤，其中移动所述活塞头以将气体移出所述气缸，并且任选地其中将移出的气体移动到所述至少一个气体存储罐。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在所述填充步骤期间以往复运动的方式移动所述活塞头。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：

在所述气缸内限定了第二气体腔室，所述第一气体腔室和所述第二气体腔室由所述活塞头限定，这样使得所述第一气体腔室的体积和所述第二气体腔室的体积通过所述活塞头的移动而可变；

气体弹簧导管在所述第一气体腔室与所述第二气体腔室之间限定了流体连接；以及

气体弹簧阀组件布置在气体弹簧导管中；

所述方法进一步包括将所述气体弹簧阀组件致动到填充配置中，在所述填充配置中在所述填充步骤期间穿过所述气体弹簧阀组件的任何流动是在朝向所述第二气体腔室的方向上。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述气体供应导管在所述至少一个气体存储罐与所述第一和/或第二气体腔室之间提供流体连接；并且任选地，其中所述气体供应导管在布置在所述第一气体腔室与所述气体弹簧阀组件之间的连接处连接至所述气体弹簧导管，使得来自所述气体供应导管的流动可以流动至所述第一气体腔室并且流动至所述气体弹簧阀组件。

8.根据从属于权利要求2的权利要求6或7所述的方法，进一步包括排出步骤，其中所述活塞头被移动以将气体移出所述气缸，并且任选地其中所述移出的气体被移动至所述至少一个气体存储罐；

其中所述排出步骤包括将所述气体供应阀组件致动成一种配置，在所述配置中穿过所述气体供应阀组件的任何流动是在从所述气缸朝向所述至少一个气体存储罐的方向上；以及

其中所述排出步骤包括将所述气体弹簧阀组件致动成一种配置，在所述配置中穿过所述气体弹簧阀组件的任何流动是在远离所述第二气体腔室的方向上。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，进一步包括作业工具使用步骤，其中

所述气体弹簧阀组件被致动到使用配置中，在所述使用配置中允许穿过所述气体弹簧阀组件的流动从所述第一气体腔室朝向所述第二气体腔室并且从所述第二气体腔室朝向所述第一气体腔室；以及

所述气体供应阀组件被致动成不允许流动通过其中的使用配置。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的方法，其中所述气体供应阀组件和/或所述气体弹簧阀组件，如果存在的话，是由控制系统控制的，并且任选地其中所述控制系统使用来自包含在所述设备中的气体的能量来致动这个或多个阀组件。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述活塞头的移动是在所述填充和/或排出步骤期间通过所述作业工具的致动来控制的；其中所述作业工具任选地由液压致动器或其他致动器致动。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在使用所述作业工具期间从所述机器移除所述气体供应设备。

13.一种用于安装到作业工具的设备，所述设备包括：

气体弹簧装置，其包括由可移动地安装在气缸内的活塞头限定的第一气体腔室；以及

气体供应设备，其包括具有固定体积的至少一个气体存储罐，其中所述至少一个气体存储罐经由气体供应导管可流体连接至所述第一气体腔室；

其中：

所述活塞头被配置为是在所述气缸中可移动的以便在填充步骤期间将气体从所述至少一个气体存储罐抽吸到所述气缸中的期间增大所述第一气体腔室的体积；以及

在所述气体供应导管中提供了气体供应阀组件，所述气体供应阀组件具有填充配置，在所述填充配置中所述气体供应阀组件防止在所述填充步骤期间气体从所述气缸朝向所述至少一个气体存储罐返回。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述气体供应阀组件是至少在以下各项之间可移动的：

填充配置，其中穿过所述气体供应阀组件的任何流动是在从所述至少一个气体存储罐朝向所述气缸的方向上；

使用配置，其中所述气体供应阀组件防止穿过其中的流动；

以及任选地排出配置，其中通过所述气体供应阀组件的任何流动是在从所述气缸朝向所述至少一个气体存储罐的方向上。

15.根据权利要求13至14中任一项所述的设备，其中：

第二气体腔室由所述气缸和所述活塞头限定，所述第一气体腔室和所述第二气体腔室由所述活塞头限定，这样使得所述第一气体腔室的体积和所述第二气体腔室的体积通过所述活塞头在所述气缸内的移动而可变；

气体弹簧导管在所述第一气体腔室与所述第二气体腔室之间限定了流体连接；以及

气体弹簧阀组件被布置在所述气体弹簧导管中，所述气体弹簧阀组件具有排出配置，在所述排出配置中在所述填充步骤期间穿过所述气体弹簧阀组件的任何流动是在朝向所述第二气体腔室的方向上。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述气体弹簧阀组件是至少在以下各项之间可移动的：

填充配置，其中穿过所述气体弹簧阀组件的任何流动是在从所述第一气体腔室朝向所述第二气体腔室的方向上；以及

使用配置，其中允许穿过所述气体弹簧阀组件的任何流动从所述第一气体腔室朝向所述第二气体腔室并且从所述第二气体腔室朝向所述第一气体腔室；

以及任选地排出配置，在所述排出配置中穿过所述气体弹簧阀组件的任何流动是在远离所述第二气体腔室的方向上。

17.根据权利要求15或16所述的设备，其中所述气体供应导管在布置在所述第一气体腔室和所述气体弹簧阀组件之间的连接处连接到所述气体弹簧导管，使得从所述气体供应导管进入所述气体弹簧装置的流动可流向所述第一气体腔室和/或流向所述气体弹簧阀组件。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的设备，还包括控制系统，所述控制系统配置为至少致动所述气体供应阀组件和/或所述气体弹簧阀组件，如果存在的话，其中所述控制系统配置为使用来自所述设备中的气体的能量来致动这个或多个阀组件。

19.一种机器，包括根据权利要求13至18中任一项所述的设备，其中所述机器任选地是车辆。

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