CN115038843A - 冗余转向系统及其机器和方法 - Google Patents

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Abstract

一种冗余转向系统包括：主动力源；辅助动力源；第一泵和第二泵，所述第一泵和所述第二泵分别可操作地联接到所述主动力源和所述辅助动力源，以基于所述主动力源和所述辅助动力源的操作将第一和第二液压流体供应分别输出到转向缸；分别联接到所述第一泵和所述第二泵的第一对和第二对选择阀；以及加压回路，所述加压回路联接到所述第一对和第二对选择阀的相应控制输入，以选择性地向所述第一对和第二对选择阀的控制输入供应液压流体，以阻止将来自所述第一泵和所述第二泵中的仅一个的液压流体提供至所述转向缸，并且将液压流体从所述第一泵和所述第二泵中的另一个的仅一个提供至转向缸。

Description

冗余转向系统及其机器和方法
技术领域
本公开涉及一种冗余转向系统及其机器和方法，特别是冗余无计量电动液压(EH)转向系统。
背景技术
常规的无计量EH转向系统可以不包括用于控制转向系统中的液压流体流的控制阀，而是可以将泵直接连接到转向缸以向转向缸提供液压流体。此类转向系统可以不具有将液压流体供应到转向缸的备用装置，这在被构造成以20千米/小时或更高速度行驶的车辆中可能特别成问题。
韩国专利文件KR 10-0542607(“KR‘607专利文件”)描述了配备有故障-安全的动力辅助转向系统。根据KR‘607专利文件，当检测到主部分流体供应出现问题时，操作补充部分流体供应以将流体供应到连接到动力缸的转向齿轮箱。然而，KR‘607专利文件不应理解为描述了具有不同选择阀装置以选择性地控制通过主部分流体供应和补充部分流体供应的流体流的无计量EH转向系统。
发明内容
在一个方面，本公开提供或实施冗余无计量电动液压转向系统。所述冗余无计量电动液压转向系统可包括：主动力源，所述主动力源是发动机；辅助动力源；第一泵，所述第一泵可操作地联接到所述主动力源并且被配置成基于所述主动力源的操作将第一液压流体供应输出到至少一个转向缸；第二泵，所述第二泵可操作地联接到所述辅助动力源并且被配置成基于所述辅助动力源的操作将第二液压流体供应输出到所述至少一个转向缸；联接到所述第一泵的第一对选择阀；联接到所述第二泵的第二对选择阀；以及加压回路，所述加压回路联接到所述第一对选择阀和所述第二对选择阀的相应控制输入，并且被构造成选择性地向所述第一对选择阀和第二对选择阀的控制输入供应液压流体，以阻止将来自所述第一泵和所述第二泵中的仅一个的液压流体提供到所述至少一个转向缸，并且将液压流体从所述第一泵和所述第二泵中的另一个的仅一个提供到所述至少一个转向缸。
在另一个方面，可以提供或实施轮式机器。所述轮式机器可包括：被构造成控制与所述轮式机器相关联的转向运动的一对转向缸；所述轮式机器的主动力源，所述主动力源是发动机；辅助动力源；第一可变排量泵，所述第一可变排量泵可操作地联接到所述主动力源，并且被配置成基于所述主动力源的操作向所述一对转向缸输出主液压流体供应；第二可变排量泵，所述第二可变排量泵可操作地联接到所述辅助动力源，并且被配置成基于所述辅助动力源的操作向所述一对转向缸输出辅助液压流体供应；联接到所述第一可变排量泵的第一对选择阀；联接到所述第二可变排量泵的第二对选择阀；以及加压回路，所述加压回路联接到所述第一对选择阀和所述第二对选择阀的相应控制输入，并且被构造成选择性地向所述第一对选择阀和所述第二对选择阀的控制输入供应液压流体，以阻止将来自所述第一可变排量泵和所述第二可变排量泵中的仅一个的液压流体供应到所述一对转向缸，并且将来自所述第一可变排量泵和所述第二可变排量泵中的另一个的仅一个的液压流体提供到所述一对转向缸。向所述一对转向缸的主液压流体供应和辅助液压流体供应可以是无计量的。
并且，在另一个方面，可以实施一种方法，所述方法包括：提供主动力源；提供辅助动力源；提供第一可变排量泵，所述第一可变排量泵可操作地联接到所述主动力源并且被配置成基于所述主动力源的操作将第一液压流体供应输出到至少一个转向缸；提供第二可变排量泵，所述第二可变排量泵可操作地联接到所述辅助动力源并且被配置成基于所述辅助动力源的操作将第二液压流体供应输出到所述至少一个转向缸；提供联接到所述第一可变排量泵和所述第二可变排量泵的第一选择阀装置；提供联接到所述第一可变排量泵和所述第二可变排量泵的第二选择阀装置；以及提供加压回路，所述加压回路联接到所述第一选择阀装置和所述第二选择阀装置的相应控制输入，并且被配置成基于检测到与所述主动力源和/或所述第一可变排量泵或所述辅助动力源和/或所述第二可变排量泵相关联的故障，选择性地向所述第一选择阀装置和所述第二选择阀装置的控制输入供应液压流体，以阻止将来自所述第一可变排量泵和所述第二可变排量泵中的仅一个的液压流体提供到所述至少一个转向缸，因此将来自所述第一可变排量泵和所述第二可变排量泵中的另一个的仅一个的液压流体提供到所述至少一个转向缸。
从以下描述和附图，本公开的其它特征和方面将变得显而易见。
附图说明
图1是示例性机器的图解示图。
图2是根据所公开的主题的一个或多个实施例的示例性电动液压转向系统的示意图。
图3是根据所公开的主题的一个或多个实施例的另一示例性电动液压转向系统的示意图。
具体实施方式
本公开涉及一种冗余转向系统及其机器和方法，特别是冗余无计量电动液压(EH)转向系统。电动液压(EH)转向系统可以称作或称为线控转向(steer-by-wire)转向系统。
现在参考附图，图1示出了根据所公开的主题的实施例的机器100的侧视图。可以是工作机器的机器100可以包括如本文所公开的电动液压转向系统。
机器100可包括发动机壳体102、操作员站104和工作器具106，例如用于挖掘和装载材料的铲斗。在机器100是轮式装载机的实例中，工作器具106可由多个致动器提供动力和控制，所述致动器包括倾斜致动器108。机器100可包括前地面接合装置和后地面接合装置，例如支撑机器100的前轮110和后轮112。发动机壳体102可包括动力源，例如发动机114，所述动力源可向前轮110和/或后轮112提供动力。根据所公开的主题的实施例，机器100可以20千米/小时或更高的速度行驶。
为了驱动机器100，操作员可以操纵可容纳在操作员站104内的一个或多个转向输入装置。输入装置可通过延伸和缩回液压转向致动器或缸(图1中未示出)而最终使机器100转向。在机器100是轮式装载机的实例中，机器100可包括前端116和后端118。液压转向致动器可在前端116与后端118之间延伸，且可被构造成使前端116相对于后端118围绕铰接轴线120铰接。尽管参考铰接作业机器论述了电动液压转向系统，但本文中描述的原理和系统可同等地适用于可使轮相对于机器主体转动以使机器转向的更常规的(Ackermann)液压转向系统。因此，所公开的主题的实施例可以涉及轮式装载机、卡车、自动平地机等形式的机器。
转到图2，此图示出了根据所公开的主题的一个或多个实施例的示例性电动液压转向系统200的示意图，其可根据所公开的主题的实施例在机器，例如机器100中实施。通常，转向系统200可以控制向一个或多个缸150的液压流体的供应以及来自一个或多个缸的液压流体的供应，以控制机器100的转向操作。
系统200可包括主动力源E，其可对应于上文论述的发动机114、辅助动力源M、第一泵210和第二泵230。辅助动力源M可以是电机(例如，电动机)或由与机器100的对应轮的移动对应的传动轴的移动驱动的地面驱动动力源。第一泵210和第二泵230中的每一个可以是可变排量泵。可选地，第一泵210和第二泵230可以具有相同或基本相同的构造。分别基于主动力源E和辅助动力源M的操作的每转的第一泵210和第二泵230的输出流可随对第一泵210和第二泵230的可变排量控制而变。
如图所示，第一泵210可以可操作地联接到主动力源E，并且第二泵230可以可操作地联接到第二动力源M。主动力源E的操作可以使得第一泵210操作，并且第一泵210的操作可以使得液压流体(例如，液压油)从第一泵210输出(例如，在可变排量泵的情况下，从端口中的任一个输出并且由端口中的另一个端口接收)。同样地，辅助动力源M的操作可以使得第二泵230操作，并且第二泵230的操作可以使得液压流体(例如，液压油)从第二泵230输出(例如，在可变排量泵的情况下，从端口中的任一个输出并且由端口中的另一个端口接收)。
从第一泵210和第二泵230输出的液压流体可分别被称为第一液压流体供应和第二液压流体供应，它们可选择性地且任选地唯一地提供给一个或多个缸150。此外，根据一个或多个实施例，从第一泵210输出的液压流体可被称为主液压流体供应，并且从第二泵230输出的液压流体可被称为辅助或甚至补充液压流体供应。
从第一泵210和/或第二泵230输出的液压流体可以在不由计量装置(例如，计量阀)计量的情况下提供给一个或多个缸150。实际上，系统200可能不具有在第一泵210和/或第二泵230与一个或多个缸150之间的计量装置。因此，系统200可以被称为或表征为无计量转向系统。
系统200还可包括第一选择阀装置220、第二选择阀装置240和加压回路250。如图2所示，第一选择阀装置220和第二选择阀装置240中的每一个可以具有分别与第一泵210和第二泵230相关联的单独的选择阀。可选地，一个选择阀装置的单独的选择阀可以与另一选择阀装置的单独的选择阀配对，例如，因为两个选择阀可操作地联接到一个或多个缸150的相同工作部分。
加压回路250可包括第一或主加压子回路260、第二或辅助加压子回路270以及控制阀装置290。通常，加压回路250可被构造成将第一加压子回路260和第二加压子回路270的输出，特别是其液压流体选择性地联接到控制阀装置290，以由控制阀装置290选择性地输出液压流体。
第一加压子回路260可具有电动液压致动器261、加压泵262和释放阀263。第一加压子回路260可表征为相对于来自第一泵210的液压流体的压力的低压加压系统，因为由第一加压子回路260输出的液压流体的压力可小于由第一泵210输出的液压流体的压力。
加压泵262可以从储罐T汲取液压流体，并且液压流体最终可以返回到储罐T。大体上讲，加压泵262可以为系统200的各个控制方面(包括对第一泵210的控制)提供液压流体。例如，电动液压致动器261可以操作以基于从加压泵262输出的液压流体来控制第一泵210的排量。
加压泵262的输出也可以联接到释放阀263和专用阀280。来自加压泵262的流可以传送至且通过专用阀280，或者如果流的压力超过释放阀263的阈值(例如，因为专用阀280阻挡来自加压泵262的流)，则传送至且通过释放阀263并且继续传送至储罐T。
类似地，第二加压子回路270可具有电动液压致动器271、加压泵272和释放阀273。第二加压子回路270可表征为相对于来自第二泵230的液压流体的压力的低压加压系统，因为由第二加压子回路270输出的液压流体的压力可小于由第二泵230输出的液压流体的压力。
加压泵272可以从储罐T汲取液压流体，并且液压流体最终可以返回到储罐T。大体上讲，加压泵272可以为系统200的各个控制方面(包括对第二泵230的控制)提供液压流体。例如，电动液压致动器271可以操作以基于从加压泵272输出的液压流体来控制第二泵230的排量。
加压泵272的输出也可以联接到释放阀273和专用阀280。来自加压泵272的流可传送至并穿过专用阀280，或者如果流的压力超过释放阀273的阈值(例如，因为专用阀280阻挡来自加压泵272的流)，则传送至并穿过释放阀273并且继续传送至储罐T。任选地，释放阀263和释放阀273可具有相同的压力阈值设置。替代地，压力阈值设置可以不同，例如，一个(例如，释放阀263)可以设置得比另一个(例如，释放阀273)高，以防止液压流体流从第一加压子回路260和第二加压子回路270切换到控制阀装置290。
可被称为逻辑元件或解析器阀的专用阀280可接收或联接到第一加压子回路260和第二加压子回路270的输出。专用阀280的输出可以提供到或联接到控制阀装置290。
根据一个或多个实施例，专用阀280可被构造成阻挡或密封其输入中的一个输入，即来自第一加压子回路260或第二加压子回路270中的一个，以允许液压流体从输入中的另一个(即第一加压子回路260或第二加压子回路270中的另一个)流动到其输出。允许的流动可以是两个流动中具有较大压力的液压流体的流动。例如，专用阀280可由两个通道之间的球构成，所述球可响应于哪个输入在两个通道之间提供较高压力而移动，以将输入中的一个输入选择性地连接到其输出并密封两个输入中的另一个输入以阻挡流动。根据一个或多个实施例，允许的流动可来自与主动力源E/第一泵210或辅助动力源M/第二泵230中的哪一个当前正在操作相关联的第一加压子回路260或第二加压子回路270(因此分别来自加压泵262或加压泵272)。
在系统200中可以是单个控制阀，即由仅一个控制阀构成或由一个控制阀组成的控制阀装置290可以联接到专用阀280的输出。根据一个或多个实施例，控制阀装置290可以呈螺线管阀，例如弹簧偏压的螺线管阀的形式。因此，取决于专用阀280的状态，控制阀装置290可以选择性地联接到第一加压子回路260或第二加压子回路270。
取决于控制阀装置290的状态，控制阀装置290的输出可以联接到储罐T或第一选择阀装置220和第二选择阀装置240的控制输入。在例如图2所示的控制阀装置290的未供电状态下，可以联接到储罐T，并且在控制阀装置290的供电或通电状态下，可以联接到第一选择阀装置220和第二选择阀装置240的控制输入(即，上框向下移动到下部位置)。因此，只要控制阀装置290处于未供电或非致动状态，其输出就可以联接到储罐T，并且没有液压流体输出到第一选择阀装置220和第二选择阀装置240的控制输入以致动其选择阀。
在通电状态下，控制阀装置290可以将液压流体从第一加压子回路260或第二加压子回路270供应到第一选择阀装置220和第二选择阀装置240的控制输入(参见290到220、240的虚线)。如图2中所示，第一选择阀装置220和第二选择阀装置240中的每一个可由两个不同的选择阀构成。第一选择阀装置220的选择阀可以联接到第一泵210，特别是第一泵210的相应输出。同样，第二选择阀装置240的选择阀可以联接到第二泵230，特别是第二泵230的相应输出。替代地，第一选择阀装置220和第二选择阀装置240中的每一个可以由经由相应线联接到第一泵210和第二泵230的单个选择阀形成。
从控制阀装置290到第一选择阀装置220和第二选择阀装置240的液压流体可以控制第一选择阀装置220和第二选择阀装置240的选择阀的相应状态(再次参见290到220、240的虚线)。也就是说，将液压流体从控制阀装置290提供到第一选择阀装置220和第二选择阀装置240可以使其相应阀改变状态。
第一阀装置220的选择阀可以与第二阀装置240的选择阀异相。例如，在系统200中，第一阀装置220的选择阀可以在未供电或静止位置打开，即允许流动，以允许来自第一泵210的液压流体流动到一个或多个缸150，并且第二阀装置240的选择阀可以在未供电或静止位置关闭，即防止流动，以防止液压流体从第二泵230流动到一个或多个缸150。当来自控制阀装置290的液压流体被供应到第一选择阀装置220和第二选择阀装置240的控制输入，即，为其相应的选择阀供电时，可以根据其当前状态使相应的选择阀的状态从打开变为关闭或从关闭变为打开。因此，第一阀装置220的选择阀可以关闭，并且防止来自第一泵210的液压流体流动到一个或多个缸150，并且第二阀装置240的选择阀可以打开以允许来自第二泵230的液压流体被提供给一个或多个缸150。
为了清楚起见，图2的系统200可专门从第一泵210或第二泵230向一个或多个缸150提供液压流体，对应的第一选择阀装置220和第二选择阀装置240主动地允许液压流或主动地阻挡液压流。尽管从第一泵210或第二泵230专门提供液压流，可选地，如图2中所示，从第二泵230到一个或多个缸150的流动路径的一部分可以与从第一泵210到一个或多个缸150的流动路径的一部分重叠或共用，即使液压流体在某一时间由第一泵210或第二泵230中的仅一个提供给一个或多个缸150。
系统200还可包括多个止回阀202。根据一个或多个实施例，止回阀202可被称为具有球和弹簧构造的组成止回阀。如图2中所示，止回阀202的端部可以一起联接到专用阀280的输出以及控制阀装置290的输入。止回阀202的另一端可以连接到从第一泵210和第二泵230引向一个或多个缸150的相应线。
系统200还可以包括多个释放阀203。如图2中所示，释放阀203的端部可以一起联接到专用阀280的输出以及控制阀装置290的输入。释放阀203的另一端可连接到从第一泵210和第二泵230引向一个或多个缸150的相应线。
系统200还可以具有被配置成感测或检测系统200的操作特性的多个传感器。例如，系统200可以具有多个压力传感器PS。此类传感器可被布置成检测与系统200的各个部分相关联的液压压力，例如在第一泵210和第二泵230的输出处以及控制阀装置290的输入处的液压流。系统200还可以包括一个或多个位置传感器，例如位置传感器211和位置传感器231。位置传感器211可以感测第一泵210的位置。同样，位置传感器231可以感测第二泵230的位置。更具体地，位置传感器211、231可以识别第一泵210或第二泵230是否处于预期位置。另外或替代地，系统200可具有其它类型的传感器，例如被配置成感测来自第一泵210或第二泵230的碎屑的碎屑传感器。
传感器可以联接到电子器件，例如控制电路、控制器或处理器，以确定系统200的故障或失效状况。例如，来自压力传感器PS中的一个的低压读数可以指示与主动力源E和/或第一泵210或辅助动力源M和/或第二泵230相关联的故障或失效，这取决于与信号相关联的压力传感器PS设置在系统200中的位置。
使用传感器检测系统200的故障或失效可用于提醒机器100的操作员故障或失效，并将液压流体流从由第一泵210提供给一个或多个缸150切换到由第二泵230提供给一个或多个缸。因此，在检测到故障或失效时，可以向控制阀装置290提供控制信号以致动，如上所述，这可以使液压流体从加压回路250流动到第一选择阀装置220和第二选择阀装置240的控制输入，以阻止来自第一泵210的液压流体到达一个或多个缸150，并且开始将液压流体从第二泵230提供给一个或多个缸150。
现在转向图3，图3示出了根据所公开的主题的一个或多个实施例的示例性电动液压转向系统300的示意图，所述示例性电动液压转向系统可以根据所公开的主题的实施例在机器，例如机器100中实施。通常，转向系统300可以控制向一个或多个缸150的液压流体的供应以及来自一个或多个缸的液压流体的供应，以控制机器100的转向操作。
系统300类似于上文论述的系统200，但值得注意的是，可以被配置成将液压流体从第一泵210和第二泵230两者同时提供给一个或多个缸150。就此而言，加压回路350可包括联接到第一选择阀装置220和第二选择阀装置240的控制输入的控制阀装置390。
值得注意的是，控制阀装置390可以具有第一控制阀392(例如，螺线管阀)和第二控制阀394(例如，螺线管阀)。第一控制阀392和第二控制阀394的输入可来自专用阀280，并且第一控制阀392和第二控制阀394中的每一个的输出可输出到储罐T，特别是在第一控制阀392和第二控制阀394未被供电或处于静止状态时。如图3中所示，当第一控制阀392和第二控制阀394处于未供电或静止状态时，第一选择阀装置220和第二选择阀装置240可以未被供电或处于静止状态，因此打开以允许来自第一泵210和第二泵230两者的液压流体提供给一个或多个缸150。通常，第一泵210和第二泵230中的每一个在单独操作时可以供应足够的液压流体以在辅助或安全转向模式下操作一个或多个缸150。根据一个或多个实施例，第一泵210和第二泵230中的每一个可在正常操作模式下提供控制一个或多个缸150所需的液压流体总量的一半。替代地，呈主泵210形式的第一泵210可以提供控制一个或多个缸150所需的液压流体量的一半以上(例如，60％)。
如果第一泵210或第二泵230(或其相关联部件)中的一个产生故障或失效，系统300可以使用传感器(例如一个或多个压力传感器PS)检测此类故障或失效，并且发送控制信号以为第一控制阀392或第二控制阀394中的一个供电，由此将液压流体从加压回路350提供给对应的第一选择阀装置220或第二选择阀装置240以关闭并阻止将液压流体提供给一个或多个缸150。第一控制阀392或第二控制阀394中的另一个可以保持未被供电或处于静止状态，以继续向一个或多个缸150提供液压流体。
工业适用性
如上所述，本公开涉及一种冗余转向系统及其机器和方法，特别是冗余无计量电动液压(EH)转向系统。
此类系统和方法可以在诸如机器100的机器中实施，以满足某些行业要求，例如标准ISO 5010，因为此类标准涉及机器速度(例如，20千米/小时)、故障操作，并且提供冗余转向系统。所公开的主题的实施例还可以通过检测转向系统失效或故障，并通过关闭与主动力源相关联的液压流体流以有利于与辅助动力源相关联的液压流体流而切换到备用转向配置，或者通过关闭与故障或失效动力源相关联的液压流体流并留下与非故障或失效动力源相关联的液压流体流来提高效率。
因此，所公开的主题的实施例可包括主动力源E、辅助动力源M、第一泵210和第二泵230。分别基于主动力源E和辅助动力源M的操作的每转的第一泵210和第二泵230的输出流可随对第一泵210和第二泵230的可变排量控制而变。系统200、300还可包括第一选择阀装置220、第二选择阀装置240和加压回路250、350。加压回路250、350可包括第一或主加压子回路260、第二或辅助加压子回路270，以及控制阀装置290、390。通常，加压回路250、350可被构造成将第一加压子回路260和第二加压子回路270的输出，特别是其液压流体选择性地联接到控制阀装置290、390，以由控制阀装置290、390选择性地输出液压流体。
取决于控制阀装置290、390的状态，控制阀装置290、390的输出可以联接到储罐T或第一选择阀装置220和第二选择阀装置240的控制输入。在控制阀装置290、390的未供电状态下，可以联接到储罐T，并且在控制阀装置290、390的供电或通电状态下，可以联接到第一选择阀装置220和第二选择阀装置240的控制输入。因此，只要控制阀装置290、390处于未供电或非致动状态，其输出就可以联接到储罐T，并且没有液压流体输出到第一选择阀装置220和第二选择阀装置240的控制输入以致动其选择阀。
在通电状态下，控制阀装置290、390可将液压流体从第一加压子回路260或第二加压子回路270供应到第一选择阀装置220和/或第二选择阀装置240的控制输入，这取决于是图2的系统200还是图3的系统300。从控制阀装置290、390到第一选择阀装置220和/或第二选择阀装置240的液压流体可以控制第一选择阀装置220和第二选择阀装置240的选择阀的相应状态。也就是说，将液压流体从控制阀装置290、390提供到第一选择阀装置220和/或第二选择阀装置240可以使得其相应阀改变状态。根据图2，第一选择阀装置220可以被供电以便关闭对应的选择阀并且阻止来自第一泵210的流，并且第二选择阀装置240可以被供电以便打开对应的选择阀以开始从第二泵230提供液压流体流。根据3，第一选择阀装置220和第二选择阀装置240都可以最初打开以分别从第一泵210和第二泵230传递液压流体，然后第一选择阀装置220或第二选择阀装置240中的一个可由控制阀装置390的第一控制阀392或第二控制阀394中的一个供电以关闭第一选择阀装置220或第二选择阀装置240的对应选择阀，从而阻止来自第一泵210或第二泵230的液压流体。
关于止回阀202的操作，如果一个或多个缸150以这样的方式移动，使得来自第一泵210或第二泵230的流跟不上该移动，则向一个或多个缸150供应液压流体的压力可能下降并且可能拉出空隙。止回阀202可以被构造成维持到一个或多个缸150的供应管线中的压力，使得压力不下降到加压回路250、350的液压流体的压力以下(包括不保持在该压力以下)。就此而言，如果到一个或多个缸150的供应管线中的压力低于或试图低于加压回路250、350的压力，则加压回路250、350的压力可使得止回阀202打开。因此，加压回路250、350可以弥补致力于防止一个或多个缸202拉出空隙所需的液压流体。另一方面，如果由于某种原因，结构(例如，地面)正在压迫转向连杆，所述转向连杆又压迫一个或多个缸150以希望移动得比从第一泵210和/或第二泵230可获得的液压流体量更快，那么可以通过止回阀202从加压回路250、350提供补充液压流体。
关于释放阀203的操作，如果连杆抵抗来自第一泵210和/或第二泵230的液压流体的压力，则如果供应管线中的压力达到预定阈值，则每个释放阀203可允许液压流体从此管线流到一个或多个缸150。
诸如压力传感器PS和位置传感器211、231的传感器可被布置成检测与向一个或多个缸150提供液压流体相关联的故障或失效。此类传感器可联接到诸如控制电路、控制器或处理器的电子器件，以确定系统200、300的故障或失效状况。例如，来自压力传感器PS中的一个的低压读数可以由电子器件处理，以根据传感器的位置识别与主动力源E和/或第一泵210或辅助动力源M和/或第二泵230相关联的故障或失效。
使用传感器检测故障或失效可用于提醒机器100的操作员故障或失效，并通过选择性地关闭第一选择阀装置220或第二选择阀装置240的选择阀来控制到一个或多个缸150的液压流体流，这取决于是图2的系统200还是图3的系统300。第一选择阀装置220或第二选择阀装置240的选择阀的这种关闭可以阻止来自第一泵210或第二泵230的液压流体。因此，在检测到故障或失效时，可以将控制信号提供给控制阀装置290、390以致动，这可以使得液压流体从加压回路250、350流动到第一选择阀装置220和/或第二选择阀装置240的控制输入，以阻止来自第一泵210或第二泵230的液压流体到达一个或多个缸150。
可选地，系统200可以周期性地将控制信号发送至控制阀装置290以在第一泵210或第二泵230中的哪一个向一个或多个缸150提供液压流体之间切换，即使在系统200中未检测到故障，也作为测试用于从第二泵230向一个或多个缸150提供液压流体的冗余可操作性的手段。在执行冗余测试之后，系统200可以切换回到由第一泵210向一个或多个缸150提供液压流体。出于测试目的，系统300可以同样周期性地关闭来自第一泵210或第二泵230中的一个的一次供应。
尽管参考以上实施例已经特别地示出并描述了本公开的各方面，但本领域技术人员将理解的是，在不脱离所公开的内容的精神和范围的情况下，可通过对所公开的机器、系统和方法的修改而设想到各个附加实施例。这样的实施例应当被理解为落入如根据权利要求书及其任何等同物所确定的本公开的范围之内。

Claims (12)

1.一种轮式机器(100)，包括：
一对转向缸(150)，所述一对转向缸被构造成控制与所述轮式机器(100)相关联的转向运动；
所述轮式机器(100)的主动力源(E)，所述主动力源(E)是发动机；
辅助动力源(M)；
第一可变排量泵(210)，所述第一可变排量泵可操作地联接到所述主动力源(E)并且被配置成基于所述主动力源(E)的操作向所述一对转向缸(150)输出主液压流体供应；
第二可变排量泵(230)，所述第二可变排量泵可操作地联接到所述辅助动力源(M)并且被配置成基于所述辅助动力源(M)的操作向所述一对转向缸(150)输出辅助液压流体供应；
联接到所述第一可变排量泵(210)的第一对选择阀(220)；
联接到所述第二可变排量泵(230)的第二对选择阀(240)；以及
加压回路(250)，所述加压回路联接到所述第一对选择阀和所述第二对选择阀(220、240)的相应控制输入，并且被构造成选择性地向所述第一对选择阀和所述第二对选择阀(220、240)的控制输入供应液压流体以阻止将来自所述第一可变排量泵(210)和所述第二可变排量泵(230)中的仅一个的液压流体供应到所述一对转向缸(150)，并且将来自所述第一可变排量泵(210)和所述第二可变排量泵(230)中的另一个的仅一个的液压流体提供至所述一对转向缸(150)，
其中向所述一对转向缸(150)的主液压流体供应和辅助液压流体供应是无计量的。
2.根据权利要求1所述的轮式机器(100)，其中所述加压回路(250)包括：
具有第一加压泵(262)的主加压子回路(260)，
具有第二加压泵(272)的辅助加压子回路(270)，以及
控制阀装置(290、390)，所述控制阀装置联接到所述第一对选择阀和所述第二对选择阀(220、240)的控制输入，并且经由所述主加压子回路(260)与所述辅助加压子回路(270)之间的专用阀(280)选择性地联接到所述主加压子回路(260)和所述辅助加压子电路(270)的相应输出。
3.根据权利要求2所述的轮式机器(100)，其中所述加压回路(250)可操作以响应于向所述加压回路的所述控制阀装置(290、390)提供的控制信号向所述第一对选择阀(220)的控制输入供应液压流体以关闭所述第一对选择阀(220)，从而阻止将来自所述第一可变排量泵(210)的液压流体提供至所述一对转向缸(150)，在一个或多个传感器(211、231)检测到与所述主动力源(E)和/或所述第一可变排量泵(210)相关联的故障时生成所述控制信号。
4.根据权利要求3所述的轮式机器(100)，其中所述加压回路(250)可操作以响应于向所述控制阀装置(290)提供的控制信号向所述第二对选择阀(240)的控制输入供应液压流体以打开所述第二对选择阀(240)，从而开始将来自所述第二可变排量泵(230)的液压流体提供至所述一对转向缸(150)。
5.根据权利要求4所述的轮式机器(100)，其中所述控制阀装置(290)具有仅一个控制阀，所述仅一个控制阀具有联接到所述第一对选择阀和所述第二对选择阀(220、240)的控制输入的输出。
6.根据权利要求3所述的轮式机器(100)，其中所述加压回路(250)可操作以使所述第二对选择阀(240)保持打开，从而继续从所述第二可变排量泵(230)向所述一对转向缸(150)提供液压流体。
7.根据权利要求3所述的轮式机器(100)，其中所述控制阀装置(390)具有两个控制阀(392、394)，即，联接到所述第一对选择阀(220)的控制输入的第一控制阀(392)和联接到所述第二对选择阀(240)的控制输入的第二控制阀(394)。
8.根据权利要求3所述的轮式机器(100)，其中所述加压回路(250)可操作以响应于向所述控制阀装置(290、390)提供的控制信号向所述第二对选择阀(240)的控制输入供应液压流体以关闭所述第二对选择阀(240)，从而阻止将来自所述第二可变排量泵(230)的液压流体提供至所述一对转向缸(150)，在一个或多个传感器(211、231)检测到与所述辅助动力源(M)和/或所述第二可变排量泵(230)相关联的故障时生成所述控制信号。
9.根据权利要求3所述的轮式机器(100)，其中所述辅助动力源(M)是电动机或由所述轮式机器(100)的传动轴的移动驱动的地面驱动动力源。
10.一种方法，包括：
提供主动力源(E)；
提供辅助动力源(M)；
提供第一可变排量泵(210)，所述第一可变排量泵可操作地联接到所述主动力源(E)并且被配置成基于所述主动力源(E)的操作向至少一个转向缸(150)输出第一液压流体供应；
提供第二可变排量泵(230)，所述第二可变排量泵可操作地联接到所述辅助动力源(M)并且被配置成基于所述辅助动力源(M)的操作向所述至少一个转向缸(150)输出第二液压流体供应；
提供联接到所述第一可变排量泵(210)和所述第二可变排量泵(230)的第一选择阀装置(220)；
提供联接到所述第一可变排量泵(210)和所述第二可变排量泵(230)的第二选择阀装置(240)；以及
提供加压回路(250)，所述加压回路联接到所述第一选择阀装置和所述第二选择阀装置(220、240)的相应控制输入，并且被配置成基于检测到与所述主动力源(E)和/或所述第一可变排量泵(210)或所述辅助动力源(M)和/或所述第二可变排量泵(230)相关联的故障，选择性地向所述第一选择阀装置和所述第二选择阀装置(220、240)的控制输入供应液压流体，以阻止将来自所述第一可变排量泵(210)和所述第二可变排量泵(230)中的仅一个的液压流体提供至所述至少一个转向缸(150)，并且因此将来自所述第一可变排量泵(210)和所述第二可变排量泵(230)中的另一个的仅一个的液压流体提供至所述至少一个转向缸(150)。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括基于检测到与所述主动力源(E)和/或所述第一可变排量泵(210)或所述辅助动力源(M)和/或所述第二可变排量泵(230)相关联的故障，阻止来自所述第一可变排量泵(210)和所述第二可变排量泵(230)中的所述仅一个的液压流体到所述至少一个转向缸(150)，并且将来自所述第一可变排量泵(210)和所述第二可变排量泵(230)中的另一个的所述仅一个的液压流体提供至所述至少一个转向缸(150)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中从所述第二可变排量泵(230)不向所述至少一个转向缸(150)提供液压流体的状态到所述第二可变排量泵(230)向所述至少一个转向缸(150)提供液压流体的状态，所述阻止液压流体到所述至少一个转向缸(150)是针对所述第一可变排量泵(210)的，并且所述将液压流体提供至所述至少一个转向缸是针对所述第二可变排量泵(230)的。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114248839B (zh) * 2022-01-26 2023-04-14 湖南三一中型起重机械有限公司 车辆应急转向液压系统及作业车辆
WO2024061722A1 (en) * 2022-09-20 2024-03-28 Robert Bosch Gmbh Mechanically decoupled double rod linear actuator

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2214796A1 (de) 1972-03-25 1973-09-27 Zahnradfabrik Friedrichshafen Lenkeinrichtung mit hydraulischer hilfskraft
US3935918A (en) 1974-09-09 1976-02-03 Caterpillar Tractor Co. Dual source hydraulic steering system
GB2154188B (en) 1984-02-06 1987-05-20 Trw Cam Gears Ltd Power steering assembly
US4649705A (en) * 1985-05-14 1987-03-17 Clark Equipment Company Composite hydraulic system
DE19833383A1 (de) * 1998-07-24 2000-01-27 Claas Selbstfahr Erntemasch Lenkvorrichtung für selbstfahrende Arbeitsmaschinen und Zugmaschinen
JP3824812B2 (ja) 1999-08-06 2006-09-20 日野自動車株式会社 ハイブリッド車のパワーステアリング装置
JP4013246B2 (ja) 2002-04-24 2007-11-28 株式会社ジェイテクト 電動油圧ポンプ装置
JP4373238B2 (ja) * 2003-08-19 2009-11-25 株式会社日立製作所 パワーステアリング装置
KR20060000523A (ko) 2004-06-29 2006-01-06 현대자동차주식회사 차량의 파워스티어링 장치
KR100542607B1 (ko) 2004-08-13 2006-01-11 타타대우상용차 주식회사 비상 안전장치가 구비된 동력 조향장치
WO2006088399A1 (en) 2005-02-17 2006-08-24 Volvo Construction Equipment Holding Sweden Ab An arrangement and a method for controlling a work vehicle
KR100800551B1 (ko) 2006-03-14 2008-02-04 주식회사 다산 조향안전장치
US9549504B2 (en) * 2008-06-06 2017-01-24 Kanzaki Kokyukoki Mfg. Co., Ltd. Transaxle system for vehicle
US8397858B2 (en) * 2010-06-04 2013-03-19 Eaton Corporation Hydro-mechanical steering unit with integrated emergency steering capability
CN105143685B (zh) * 2013-04-11 2017-04-26 日立建机株式会社 作业机械的驱动装置
US10119556B2 (en) * 2015-12-07 2018-11-06 Caterpillar Inc. System having combinable transmission and implement circuits
JP6510396B2 (ja) * 2015-12-28 2019-05-08 日立建機株式会社 作業機械
GB2554682B (en) * 2016-10-03 2022-01-19 Bamford Excavators Ltd Hydraulic systems for construction machinery
CN106494500B (zh) 2016-10-21 2018-10-26 贵州詹阳动力重工有限公司 一种应急转向系统、工程机械
WO2019003762A1 (ja) * 2017-06-27 2019-01-03 株式会社小松製作所 作業車両、及び、作業車両の制御方法
US20190061807A1 (en) 2017-08-30 2019-02-28 Agco Corporation Backup steering system for steer-by-wire harvesters
US10633022B2 (en) * 2018-05-25 2020-04-28 Caterpillar Sarl Track-type machine propulsion system having independent track controls integrated to joysticks

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