CN115427692A - 用于机器中的摆动系统的液压回路 - Google Patents

用于机器中的摆动系统的液压回路 Download PDF

Info

Publication number
CN115427692A
CN115427692A CN202180029581.XA CN202180029581A CN115427692A CN 115427692 A CN115427692 A CN 115427692A CN 202180029581 A CN202180029581 A CN 202180029581A CN 115427692 A CN115427692 A CN 115427692A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
circuit
swing
hydrostatic pump
sensed
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.)
Pending
Application number
CN202180029581.XA
Other languages
English (en)
Inventor
R·G·梅茨格
A·M·那克斯
J·A·福萨姆
C·M·诺姆林
C·L·戈曼
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 CN115427692A publication Critical patent/CN115427692A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2225—Control of flow rate; Load sensing arrangements using pressure-compensating valves
    • 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
    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F15B7/005—With rotary or crank input
    • F15B7/006—Rotary pump input
    • 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
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/205—Remotely operated machines, e.g. unmanned vehicles
    • 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
    • E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
    • E02F9/2232—Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps
    • E02F9/2235—Control of flow rate; Load sensing arrangements using one or more variable displacement pumps including an electronic controller
    • 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
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2289—Closed circuit
    • 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
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2296—Systems with a variable displacement pump
    • 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
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F15B11/042—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed by means in the feed line, i.e. "meter in"
    • F15B11/0423—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed by means in the feed line, i.e. "meter in" by controlling pump output or bypass, other than to maintain constant speed
    • 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
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F15B11/046—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed depending on the position of the working member
    • F15B11/048—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed depending on the position of the working member with deceleration control
    • 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
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/02—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member
    • 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
    • F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F15B21/082—Servomotor systems incorporating electrically operated control means with different modes
    • 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
    • F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F15B21/087—Control strategy, e.g. with block diagram
    • 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
    • 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
    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F15B7/003—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors with multiple outputs
    • 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
    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F15B7/008—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors with rotary output
    • 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
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2029—Controlling the position of implements in function of its load, e.g. modifying the attitude of implements in accordance to vehicle speed
    • 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
    • F15B2211/20515—Electric motor
    • 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
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20561—Type of pump reversible
    • 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
    • F15B2211/20569—Type of pump capable of working as pump and motor
    • 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
    • F15B2211/27—Directional control by means of the pressure source
    • 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
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/505—Pressure control characterised by the type of pressure control means
    • F15B2211/50509—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means
    • F15B2211/50518—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means using pressure relief valves
    • F15B2211/50527—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means using pressure relief valves using cross-pressure relief valves
    • 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
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/515—Pressure control characterised by the connections of the pressure control means in the circuit
    • F15B2211/5158—Pressure control characterised by the connections of the pressure control means in the circuit being connected to a pressure source and an output member
    • 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
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/55—Pressure control for limiting a pressure up to a maximum pressure, e.g. by using a pressure relief valve
    • 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
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6309—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a pressure source supply pressure
    • 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
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6313—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a load pressure
    • 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
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6336—Electronic controllers using input signals representing a state of the output member, e.g. position, speed or acceleration
    • 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
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6346—Electronic controllers using input signals representing a state of input means, e.g. joystick position
    • 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
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6652—Control of the pressure source, e.g. control of the swash plate angle
    • 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
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6653—Pressure control
    • 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
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6656—Closed loop control, i.e. control using feedback
    • 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
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6658—Control using different modes, e.g. four-quadrant-operation, working mode and transportation mode
    • 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
    • F15B2211/7114—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators
    • F15B2211/7128—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators the chambers being connected in parallel
    • 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
    • F15B2211/75—Control of speed of the output member
    • 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
    • F15B2211/755—Control of acceleration or deceleration of the output member
    • 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
    • F15B2211/76—Control of force or torque of the output member
    • F15B2211/761—Control of a negative load, i.e. of a load generating hydraulic energy
    • 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
    • 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
    • F15B2211/88—Control measures for saving energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

本发明公开了一种液压回路。所述液压回路可包括静液压泵，所述静液压泵以一定流速将流体提供到液压电机，其中所述静液压泵具有排量，并且其中所述液压电机驱动摆动元件；用于感测所述液压回路的回路压力的摆动回路压力传感器；先导压力致动器，所述先导压力致动器基于供应压力控制所述静液压泵的排量；用于控制所述供应压力的先导压力超控阀；以及控制器，所述控制器被配置成基于所感测的信号并且用所述先导压力超控阀调节所述供应压力，其中所感测的信号包括：回路压力信号，所述回路压力信号基于由所述摆动回路压力传感器感测的回路压力；以及所感测的摆动速度信号，所述所感测的摆动速度信号基于由一个或多个机器传感器感测的摆动元件的摆动速度。

Description

用于机器中的摆动系统的液压回路
技术领域
本公开大体上涉及一种液压回路，例如涉及一种用于机器中的摆动系统的液压回路。
背景技术
例如液压挖掘机和前铲等摆动型挖掘机可用于将材料从挖掘位置转移到倾倒位置。这些机器通常利用可能需要液压和流动以执行动作的一个或多个系统(例如，摆动系统、器具系统等)。例如，摆动系统可包括电源驱动的泵，该电源驱动的泵提供通过摆动电机的加压流体以相对于机器的底盘旋转机器的上托架。此类机器可包括控制器，该控制器基于来自接收操作员命令的一个或多个输入部件的信号，控制用于驱动泵的电源(例如，发动机等)，使得泵向摆动电机提供加压流体以如操作员命令旋转上托架。
当操作员命令上托架增加转速时，控制器可以命令电源驱动泵以增加流向摆动电机的流体流，这增加了包括泵和摆动电机的液压回路中的压力。为了防止损坏液压回路的部件(例如，泵、摆动电机等)，溢流阀可以包括在液压回路中，使得当液压回路中的压力满足阈值时，压力溢流阀打开以分流流体并降低液压回路中的压力。
为了在液压回路内产生足够的压力和流动以响应操作员命令增加上托架的转速，控制器可以命令电源驱动泵以增加流体到摆动电机的流动，这增加了液压回路中的压力并且使溢流阀打开。类似地，当操作员提供降低上托架的转速和/或停止其旋转的命令时，上托架的动量可驱动摆动电机，这增大液压回路中的压力且使溢流阀打开。然而，每次溢流阀打开时，流体流的至少一部分被浪费。因此，增大和减小上托架的旋转速度可以降低机器的效率(例如，因为流体流被浪费，因为电源驱动泵以生成流体流消耗的能量被浪费，等等)。
由Hitachi Construction Machine有限公司提交并公布于2017年3月2日的日本专利公开号2017044262(“’262出版物”)中公开了提高机器的效率并且降低浪费流体流的一种尝试。特别地，‘262出版物公开了当液压泵的排出回路具有多个设定压力作为溢流阀的设定压力时，有可能在从溢流阀排出压力油时有效地且可靠地将丢弃的能量回收到储罐。‘262出版物公开了液压泵的排出回路具有作为溢流阀的设定压力的多个设定压力，以及多个蓄能器具有根据关闭/打开回收油通道和溢流阀的第一和第二恢复阀的设定压力的液压泵的最小操作压力的不同设定值。
虽然‘262出版物可能公开了具有多个蓄能器的液压泵的排出回路，所述多个蓄能器具有根据关闭/打开回收油通道和溢流阀的第一和第二恢复阀的设定压力的液压泵的最小操作压力的不同设定值，但’262出版物没有解决上面陈述的效率降低问题。
本公开的摆动系统的液压回路解决了上述问题中的一个或多个和/或本领域的其他问题。
发明内容
根据一些实施方式，所述液压回路可包括静液压泵，所述静液压泵以一定流速将流体提供到液压电机，其中所述静液压泵具有排量，并且其中所述液压电机驱动摆动元件；用于感测所述液压回路的回路压力的摆动回路压力传感器；先导压力致动器，所述先导压力致动器基于供应压力控制所述静液压泵的排量；用于控制所述供应压力的先导压力超控阀；以及控制器，所述控制器被配置成基于所感测的信号并且用所述先导压力超控阀调节所述供应压力，其中所感测的信号包括：回路压力信号，所述回路压力信号基于由所述摆动回路压力传感器感测的回路压力；以及所感测的摆动速度信号，所述所感测的摆动速度信号基于由一个或多个机器传感器感测的摆动元件的摆动速度。
根据一些实施方式，挖掘机可包括摆动元件；一个或多个输入部件，所述一个或多个输入部件被配置成生成控制所述摆动元件的命令信号；摆动速度传感器，所述摆动速度传感器被配置成生成所感测的摆动速度信号；液压电机，所述液压电机被配置成驱动所述摆动元件；静液压泵，所述静液压泵以一定流速将流体提供到所述液压电机，其中所述静液压泵具有排量；摆动回路压力传感器，所述摆动回路压力传感器用于感测包括所述液压电机和所述静液压泵的液压回路的回路压力；先导压力致动器，所述先导压力致动器用于基于供应压力控制所述静液压泵的排量；先导压力超控阀，所述先导压力超控阀用于控制所述供应压力；以及控制器，所述控制器被配置成利用所述先导压力超控阀并且基于所感测的摆动速度信号和所述回路压力调节所述供应压力。
根据一些实施方式，挖掘机可包括摆动元件；摆动速度传感器，所述摆动速度传感器被配置成基于所述摆动元件的摆动速度生成所感测的摆动速度信号；液压电机，所述液压电机被配置成驱动所述摆动元件；静液压泵，所述静液压泵以一定流速将流体提供到所述液压电机，其中所述静液压泵具有排量；摆动回路压力传感器，所述摆动回路压力传感器用于感测包括所述液压电机和所述静液压泵的液压回路的回路压力；先导压力致动器，所述先导压力致动器基于供应压力控制所述静液压泵的排量；先导压力超控阀，所述先导压力超控阀用于控制所述供应压力；发动机，所述发动机被配置成驱动所述静液压泵；和控制器，所述控制器被配置成：用所述先导压力超控阀并且基于所感测的摆动速度信号和所述回路压力调节供应压力；控制所述发动机以调节所述静液压泵提供所述流体的流速；和基于降低摆动速度的命令信号，控制所述发动机以将所述流速调节到零，其中，当所述摆动速度降低时，所述液压电机将所述流体提供至所述静液压泵，并且其中，当所述液压电机将所述流体提供到所述静液压泵时，所述流体驱动所述静液压泵以向所述发动机或能量储存系统中的至少一个提供能量。
附图说明
图1是本文所述的示例性机器的图。
图2是用于控制本文所述图1的机器的操作的示例性系统的框图。
图3是图1的机器的示例性液压回路的图。
具体实施方式
本公开涉及一种用于摆动系统的液压回路。所述液压回路具有对利用摆动系统的机器的通用适用性。术语“机器”可以指执行与行业(例如采矿、建筑、农业、运输或另一行业)相关联的操作的任何机器。而且，一个或多个器具可连接到机器。
图1是本文所述的示例性机器100的图。如图1中所示，机器100体现为土方机器，例如挖掘机。替代地，机器100可以是拖运卡车、推土机、装载机、反铲、机动平地机、轮式拖拉机铲运机、另一土方机器等。
如图1中所示，机器100包括用于推进机器100的地面接合构件105，例如履带(如图1中所示)、轮子、滚轮等。地面接合构件105安装在机身(未示出)上，并且由一个或多个发动机和传动系(未示出)驱动。车身支撑旋转框架(未示出)。机器100还包括机身110和操作室120。机身110安装在旋转框架上。操作室120由机身110和旋转框架支撑。操作室120包括集成显示器122和操作员控件124，例如集成操纵杆。操作员控件124可包括一个或多个输入部件，例如包括第一输入部件，所述第一输入部件被配置成基于方向操作员输入生成方向摆动信号，以及基于摆动速度操作员输入生成命令的摆动速度信号。所述一个或多个输入部件还可包括被配置成生成扭矩信号的第二输入部件。对于自动机器，操作员控件124可以设计成不由操作员使用，而是可以设计成独立于操作员操作。在此情况下，例如，操作员控件124可包括一个或多个输入部件，该一个或多个输入部件提供输入信号(例如，方向摆动信号、扭矩信号等)以在没有任何操作员输入的情况下供另一部件使用。
如图1中所示，机器100包括回转元件125。回转元件125可包括使旋转框架能够旋转(或回转)的一个或多个部件。例如，回转元件125可以使得旋转框架能够相对于地面接合构件105旋转(或回转)。
如图1中所示，机器100包括动臂130、斗杆135和工具140。动臂130可枢转地安装在机身110的近端处，并且由一个或多个流体致动气缸(例如，液压气缸或气动气缸)、电动机和/或其它机电部件相对于机身110铰接。斗杆135可枢转地安装在动臂130的远端处，并且由一个或多个流体致动气缸、电动机和/或其它机电部件相对于动臂130铰接。工具140安装在斗杆135的远端处，并且可以由一个或多个流体致动气缸、电动机和/或其它机电部件相对于斗杆135铰接。工具140可以是铲斗(如图1中所示)或可安装在斗杆135上的任何其它工具。机身110、动臂130、斗杆135和/或工具140可以包括在机器100的摆动元件中或是摆动元件的一部分。操作员控件124可以生成控制摆动元件的命令信号。
如图1中所示，机器100包括控制器145(例如，电子控制模块(ECM))、一个或多个惯性测量单元(IMU)150(在本文中单独称为“IMU 150”，并且统称为“IMU 150”)和一个或多个传感器。控制器145可以控制和/或监测机器100的操作。例如，控制器145可以基于来自IMU150的信号、来自机器100的一个或多个传感器的信号、来自操作员控件124的信号等来控制和/或监测机器100的操作。
如图1中所示，IMU 150安装在机器100的部件或部分上的不同位置处，例如，安装在机身110、动臂130、斗杆135和工具140上。IMU 150包括一个或多个装置，该一个或多个装置能够接收、生成、存储、处理和/或提供指示安装IMU 150的机器100的部件的位置和取向的信号。例如，IMU 150可包括一个或多个加速度计和/或一个或多个陀螺仪。一个或多个加速度计和/或一个或多个陀螺仪生成并提供信号，该信号可用于确定IMU 150相对于参考系的位置和取向，并且相应地确定部件的位置和取向。
机器100的一个或多个传感器(机器传感器)可包括摆动速度传感器160、器具回路压力传感器170和/或摆动回路压力传感器180。摆动速度传感器160可包括一个或多个装置(例如，传感器装置)，该一个或多个装置能够感测机器100的摆动元件的摆动的速度(或摆动速度)并且生成所感测的摆动速度信号，所述感测的摆动速度信号指示所述摆动元件的感测摆动速度。摆动速度传感器160可包括安装在摆动元件上的惯性传感器。附加地或替代地，摆动速度传感器160可包括被配置成生成所感测的摆动速度信号的电机速度传感器。电机速度传感器可以设置在机器100的液压电机(未示出)上，所述液压电机被配置成驱动摆动元件。另外或替代地，摆动速度传感器160可包括被配置成生成所感测的摆动速度信号的回转位置传感器。回转位置传感器可以设置在回转元件125上。
器具回路压力传感器170可包括一个或多个传感器装置，该一个或多个传感器装置能够感测机器100的器具回路的压力(例如，流体压力)并生成指示器具回路的压力(例如，流体压力)的信号。器具回路可包括机器100的一个或多个器具。器具压力可对应于被供应的操作一个或多个器具的流体的压力。摆动回路压力传感器180可包括一个或多个传感器装置，该一个或多个传感器装置能够感测机器100的液压回路的压力(例如，流体压力)并生成指示液压回路的压力(例如，流体压力)的信号。液压回路可包括机器100的一个或多个液压电机。回路压力可对应于被供应的操作(或驱动)一个或多个液压电机的流体的压力。液压回路可以用于控制摆动元件。下文更详细地论述器具回路压力传感器、器具回路、摆动回路压力传感器、液压电机和液压回路。
如上所述，提供图1作为示例。其他示例可能与结合图1描述的不同。
图2是用于控制图1的机器100的操作的示例性系统200的框图。例如，系统200可以用于控制摆动元件的操作。如图2中所示，系统200包括操作员控件124、控制器145、IMU150、摆动速度传感器160、器具回路压力传感器170和摆动回路压力传感器180。系统200还包括传感器融合230、杠杆处理器235、尺寸设计数据结构240、运动学数据结构245、有效载荷处理器250、摆动电机控件255、惯性质量处理器260和摆动泵排量归一化器265。如图2中所示，控制器145接收将用于控制机器100的摆动元件的信号(例如，输入信号)。信号可以包括和/或可以基于由操作员控件124、IMU 150、摆动速度传感器160、器具回路压力传感器170和/或摆动回路压力传感器180生成的信号。
如图2中所示，操作员控件124基于来自操作员的输入(或操作员输入)或没有操作员输入(在自主机器的情况下)生成命令信号。可以生成命令信号以控制摆动元件。例如，控制器145可以被配置成基于命令信号调节机器100的液压回路中的(流体的)供应压力。命令信号可以包括基于由操作员控件124提供的扭矩命令的扭矩信号。附加地或替代地，命令信号可以包括基于由操作员控件124提供的摆动速度命令的命令的摆动速度信号。
命令信号可以被提供到杠杆处理器235。杠杆处理器235包括能够处理来自操作员控件124的命令信号的一个或多个装置。杠杆处理器235可以处理命令信号以调节命令信号并生成经处理命令信号以提供给控制器145。命令信号可以基于操作员控件124的一个或多个特性，例如操作员控件124的灵敏度水平来处理。
如图2中所示，经处理命令信号可以提供给摆动电机控件255。摆动电机控件255包括一个或多个装置，该一个或多个装置能够基于操作员控件124的命令信号确定驱动摆动元件的移动(例如，摆动)的液压电机的所需排量。摆动电机控件255可以确定指示液压电机的期望排量的期望电机排量信号。如图2中所示，所需电机排量信号可提供到摆动泵排量归一化器265。摆动泵排量归一化器265包括能够基于所需电机排量信号生成摆动泵排量信号的一个或多个装置。摆动泵排量信号引起向液压电机提供流体的液压泵的排量。
如图2中所示，摆动速度传感器160生成指示机器100的摆动元件的摆动速度(或摆动的速度)的摆动速度信号。如上文所解释，摆动元件包括机身110、动臂130、斗杆135和/或工具140。IMU 150产生加速度信号，该加速度信号指示摆动元件的摆动的加速度。加速度信号和摆动速度信号可以使用传感器融合230组合和处理以生成关节角摆动速度信号。传感器融合230包括能够组合来自一个或多个传感器和一个或多个IMU 150的信号的一个或多个装置。关节角摆动速度信号可以指示摆动元件的关节角的摆动速度(例如，动臂130与斗杆135之间的角度、斗杆135与工具140之间的角度等)。如图2中所示，关节角摆动速度信号可以与来自尺寸设计数据结构240的信息和来自运动学数据结构245的信息组合，以生成与一个或多个IMU 150相关联的位置信号(例如，与摆动元件相关联的位置信号)。例如，位置信号可以指示一个或多个IMU 150的位置，并且可以提供给控制器145。尺寸设计数据结构240存储在存储器装置中，并且可以包括指示机器100的尺寸和结构的信息。该信息可用于导出与机器100相关联的动力学和运动学信息。运动学数据结构245存储在存储器装置中，并且可以包括关于与机器100相关联的运动学的信息。
如图2中所示，器具回路压力传感器170可以生成指示与器具回路相关联的所感测的器具压力的器具压力信号。如上文所解释，器具压力信号指示被供应以操作机器100的一个或多个器具的流体的压力。可以将器具压力信号提供给有效载荷处理器250以生成与机器100的有效载荷相关联的质量数据。有效载荷可包括由机器100的一个或多个器具提升、移动和/或加工的材料量。有效载荷处理器250包括能够处理器具压力信号和位置信号以生成与有效载荷相关联的质量数据的一个或多个装置。如图2中所示，质量数据可以提供给惯性质量处理器260以生成与机器100相关联的惯性质量信号。惯性质量处理器260包括能够利用位置信号和惯性数据处理质量数据以生成惯性质量信号的一个或多个装置。惯性质量信号可以指示机器100的惯性质量，并且可以提供给控制器145。
如图2中所示，摆动回路压力传感器180可以生成指示液压回路的所感测的回路压力的回路压力信号(或所感测的回路压力信号)。回路压力信号可提供至控制器145。如上文所提及，控制器145可以使用本文所提及的一个或多个信号来控制机器100的操作，如下文结合图3所述。
如上所述，提供图2作为示例。其他示例可能与结合图2描述的不同。
图3是图1的机器100的示例性液压回路300的图。如图3所示，液压回路300包括静液压泵302、发动机304、液压电机306(或第一液压电机306)、液压电机308(或第二液压电机308)、先导供应器310、先导压力超控阀312、先导压力致动器314、摆动回路压力传感器316(或第一摆动回路压力传感器316)、摆动回路压力传感器318(或第二摆动回路压力传感器318)、溢流阀320和溢流阀322。在一些实施中，液压回路300可包括能量储存系统324。
静液压泵302包括具有可变的排量(或可变排量)的泵。静液压泵302被配置成以一定流速将流体提供到液压电机306和/或液压电机308(例如，以驱动摆动元件)。静液压泵302与控制器145结合被配置成基于由操作员控件124生成的命令信号调节流速。例如，控制器145被配置成基于调节摆动元件的摆动速度的命令信号，使静液压泵302调节流速。静液压泵302被配置成在闭环系统中将流体供应到液压电机306和/或液压电机308。
静液压泵302被配置成基于扭矩控制以及用于摆动元件的最佳摆动致动的速度控制而被致动以供应流体。例如，静液压泵302被配置成基于(由操作员控件124)生成的控制摆动元件的命令信号而被致动。例如，静液压泵302被配置成基于一个或多个命令信号被致动，所述一个或多个命令信号包括例如方向摆动信号、扭矩信号和/或摆动速度信号。
更具体地，静液压泵302被配置为排量控制泵，其中基于由于由操作员控件124生成的命令信号而施加到先导压力致动器314的供应压力(例如，来自先导供应器310)的施加而控制静液压泵302的排量。先导压力致动器314被配置成随着供应压力增加而增加(或上升冲程)静液压泵302的排量。
例如，在摆动元件的移动(例如，摆动)的减速期间(基于由操作员控件124生成的命令信号)，静液压泵302的排量保持增加(或上升冲程)。以此方式，静液压泵302可充当电机以将由减速产生的增大的流体压力转换成发动机304的轴扭矩(或发动机304的发动机轴的扭矩)。因此，静液压泵302可以被配置成将液压能(通过流体压力施加到静液压泵302)转换成机械能，并将此类机械能提供至发动机304和/或连接到静液压泵302的一个或多个其它电源。一个或多个电源可以将机械能提供至与机器100相关联的其它系统或飞轮以供存储。例如，静液压泵302可以将机械能作为动力提供到机器100的连杆，例如机器100的前连杆。
换句话说，在摆动元件的减速期间和/或在机器100的制动事件期间，静液压泵302被配置成恢复能量。在这方面，控制器145(例如，基于由操作员控件124生成的命令信号)执行反馈控制(例如，使用命令信号)，使得静液压泵302以排量/扭矩控制模式操作。例如，控制器145可以基于降低摆动速度的命令信号控制静液压泵302和液压电机308以提供(或实现)制动扭矩(例如，最大制动扭矩)。静液压泵302可以在正提供(或正实现)制动扭矩时恢复能量。制动扭矩可以造成摆动元件的减速(例如，摆动元件的移动减速)和/或机器100的制动事件。
发动机304是被配置成驱动静液压泵302的发动机。发动机304可包括内燃发动机、电动机、混合发动机等。
液压电机306是被配置成驱动摆动元件(例如，基于由静液压泵302提供的流体)的液压电机。例如，液压电机306被配置成接合摆动元件上的驱动机构(未示出)。当(由操作员控件124)生成命令信号以降低摆动元件的摆动速度时，液压电机306可以将流体提供至静液压泵302。当液压电机306将流体提供到静液压泵302时，流体驱动静液压泵302以将能量提供到发动机304和/或能量储存系统324。液压电机306可以是固定排量电机或可变排量电机。能量储存系统324可包括被配置成储存能量的一个或多个能量储存装置。
液压电机308可以与液压电机306相同或类似。在一些实施方式中，液压电机308可以作为液压电机306的备用设备操作，并且液压电机306可以作为液压电机308的备用设备操作。
先导供应器310可包括一个或多个部件，该一个或多个部件提供(流体的)供应压力，所述供应压力引起静液压泵302的排量。先导压力超控阀312是被配置成控制由先导供应器310提供的(流体的)供应压力的阀。例如，先导压力超控阀312结合控制器145可以控制供应压力。例如，控制器145可以被配置成基于所感测的信号并使用先导压力超控阀312调节供应压力。所感测的信号包括回路压力信号和摆动速度信号(上文关于图2论述)。例如，当所感测的信号指示摆动元件的移动(例如，摆动)的加速度时，所感测的信号用作反馈，以使先导压力超控阀312在压力/速度控制模式中操作静液压泵302。因此，液压回路300将维持静液压泵302的增加的排量和扭矩，同时控制静液压泵302的速度和压力以响应性地实现摆动元件的受控、增加的加速度。在不产生过量的加压流体流的情况下，实现摆动元件的此受控、增大的加速度，所述加压流体流通常在摆动元件的加速度期间经由溢流阀(例如，溢流阀320或溢流阀322)排出和释放。
控制器145还可以被配置成使用先导压力超控阀312基于所感测的信号、来自操作员控件124的命令的摆动速度信号和来自操作员控件124的扭矩信号调节供应压力。如下文将解释的，先导压力超控阀312可以通过调节供应压力以引起对静液压泵302的排量的调节来控制静液压泵302的操作。
先导压力致动器314是被配置成基于供应压力控制静液压泵302的排量的致动器。先导压力致动器314可以与控制器145和先导压力超控阀312结合控制静液压泵302的排量。例如，控制器145可以被配置成利用先导压力超控阀312调节供应压力，以使先导压力致动器314调节静液压泵302的排量。可基于来自机器传感器的一个或多个感测信号和/或来自操作员控件124的一个或多个命令信号来调节供应压力。例如，控制器145可以被配置成基于回路压力信号，使用先导压力超控阀312调节供应压力，以使先导压力致动器314调节静液压泵302的排量。例如，控制器145可以比较与回路压力信号相关联的压力和与命令信号相关联的压力，并且可以使基于比较的结果调节供应压力以调节静液压泵的排量。例如，控制器145可以被配置成当与回路压力信号相关联的压力小于与命令信号相关联的压力时，使用先导压力超控阀312增加供应压力，以使先导压力致动器314增加静液压泵302的排量。相反，控制器145可以被配置成当与回路压力信号相关联的压力超过与命令信号相关联的压力时，使用先导压力超控阀312降低供应压力，以使先导压力致动器314减小静液压泵302的排量。
附加地或替代地，控制器145可以被配置成基于所感测的指示摆动速度增大的摆动速度信号，使用先导压力超控阀312调节供应压力，以使先导压力致动器314调节静液压泵302的排量。例如，控制器145可以被配置成基于所感测的指示摆动速度增加的摆动速度信号，使用先导压力超控阀312增加供应压力，以使先导压力致动器314增加静液压泵302的排量。附加地或替代地，控制器145可以被配置成基于增加摆动速度的命令信号，使用先导压力超控阀312调节供应压力，以使先导压力致动器314增加静液压泵302的排量。附加地或替代地，控制器145可以被配置成基于增大驱动摆动元件的扭矩的命令信号，使用先导压力超控阀312调节供应压力以使先导压力致动器314增加静液压泵302的排量。因此，基于所感测的摆动速度信号、所感测的回路压力、命令的摆动速度信号和/或命令的扭矩信号，控制器145可被配置成用先导压力超控阀312调节供应压力，以用先导压力致动器314调节静液压泵302的排量和/或调节液压电机308的排量(例如，如果液压电机308是可变排量电机)。
摆动回路压力传感器316和摆动回路压力传感器318包含于和/或包括上文已描述的摆动回路压力传感器180中。摆动回路压力传感器316可包括在液压回路300的一部分中，并且可以被配置成当流体在第一方向上流过液压回路300时感测液压回路300中的流体的回路压力(或第一回路压力)。摆动回路压力传感器318可以包括在液压回路300的另一部分中，并且可以被配置成当流体在第二方向上(与第一方向相反)通过液压回路300流动时感测液压回路300中的流体的回路压力(或第二回路压力)。第一方向可以是顺时针方向，并且第二方向可以是逆时针方向。替代性地，第一方向可以是逆时针方向，第二方向可以是顺时针方向。就此而言，控制器145可被配置成使用先导压力超控阀312基于所感测的摆动速度信号、第一回路压力和/或第二回路压力调节供应压力。
溢流阀320是被配置成当回路压力满足阈值时降低回路压力(例如，第一回路压力)的阀。例如，溢流阀320可以释放液压回路300的流体以将回路压力(例如，第一回路压力)降低到满足阈值的压力。类似地，溢流阀322是被配置成当回路压力满足阈值时降低回路压力(例如，第二回路压力)的阀。例如，溢流阀322可以释放液压回路300的流体以将回路压力(例如，第二回路压力)降低到满足阈值的压力。在这方面，控制器145被配置成调节供应压力以防止回路压力(例如，第一回路压力或第二回路压力)满足阈值。能量储存系统324可包括被配置成储存能量的一个或多个能量储存部件(例如，装置)。
在一些实例中，可以在没有先导压力超控阀312的情况下实施液压回路300。因此，液压回路300可以实施为在不使用先导压力超控阀312的情况下调节静液压泵302的排量的闭环控制系统。此类闭环控制系统可以使用所感测的回路压力作为用于调节静液压泵302的排量(不使用先导压力超控阀312)的命令的信号(例如，命令的摇动速度信号和/或命令的扭矩信号)的反馈信号。例如，基于命令的信号和所感测的回路压力，控制器145可以被配置成调节供应压力，以利用先导压力致动器314调节静液压泵302的排量(不使用先导压力超控阀312)。
如上所述，提供图3作为示例。其他示例可能与结合图3描述的不同。
工业适用性
所公开的液压回路可以用于利用摆动系统的机器。所公开的液压回路包括具有可变排量的静液压泵。所公开的液压回路还包括控制供应压力的先导压力超控阀和基于受控供应压力控制静液压泵可变排量的先导压力致动器。所公开的液压回路还包括驱动静液压泵以向液压电机提供液压流体流的发动机。
若干优点可以与所公开的液压回路相关联。例如，在机器的摆动元件的减速期间和/或在机器的制动事件期间，静液压泵被配置成回收能量。例如，在减速和/或制动事件期间，静液压泵的排量基于流体压力增加而保持增加。以此方式，静液压泵可充当电动机以将由减速产生的增大的流体压力转换成发动机的轴扭矩。因此，静液压泵可以将液压能(通过流体压力施加到静液压泵)转换成机械能，并且可以向发动机提供此类机械能。
作为另一实例，当感测到摆动元件的移动(例如，摆动)的加速度时，先导压力超控阀以压力/速度控制模式操作静液压泵。因此，液压回路维持静液压泵的排量和扭矩增加，同时控制静液压泵的速度和压力以响应性地实现摆动元件的受控、增加的加速度。在不产生通常经由溢流阀排出和释放的过量加压流体流的情况下实现摆动元件的此受控、增加的加速度。因此，通过在减速期间实现能量恢复和通过防止在加速度期间产生过量流体，所公开的液压回路提高了机器的效率(例如，因为流体流未被浪费，因为驱动静液压泵的发动机产生的流体流所消耗的能量未被浪费，等等)。
如本文所使用，冠词“一(a)”和“一(an)”旨在包括一个或多个物品，且可与“一个或多个”互换使用。此外，如本文中所用，术语“有”、“具有”、“含有”等旨在为开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”。
以上公开提供了说明和描述，但并不意图为详尽的或将实施方式限制为所公开的精确形式。修改和变化可鉴于上述公开做出，或者可从实施方式的实践中获取。说明书旨在仅被认为是示例性的，本公开的真实范围由下文的权利要求书及其等同物限定。即使特征的特定组合在权利要求书中叙述和/或在说明书中公开，这些组合也并非旨在限制各种实施方式的公开。尽管下面列出的每个从属权利要求可直接从属于仅一项权利要求，但各种实施方式的公开内容包括与权利要求集中的每个其它权利要求组合的每个从属权利要求。

Claims (10)

1.一种液压回路(300)，包括：
静液压泵(302)，所述静液压泵以一定流速将流体提供到液压电机(306、308)，
其中所述静液压泵(302)具有排量，并且
其中所述液压电机(306、308)驱动摆动元件(110、130、135、140)；
摆动回路压力传感器(316、318)，所述摆动回路压力传感器用于感测所述液压回路(300)的回路压力；
先导压力致动器(314)，所述先导压力致动器用于基于供应压力控制所述静液压泵(302)的排量；
先导压力超控阀(312)，所述先导压力超控阀用于控制所述供应压力；以及
控制器(145)，所述控制器被配置成基于所感测的信号并且用所述先导压力超控阀(312)调节所述供应压力，
其中所感测的信号包括：
回路压力信号，所述回路压力信号基于由所述摆动回路压力传感器(316、318)感测的回路压力；以及
所感测的摆动速度信号，所述所感测的摆动速度信号基于由一个或多个机器传感器(160、316、318)感测的摆动元件(110、130、135、140)的摆动速度。
2.根据权利要求1所述的液压回路(300)，其中所述控制器(145)被配置成基于所述回路压力信号，用所述先导压力超控阀(312)调节所述供应压力，以使所述先导压力致动器(314)调节所述静液压泵(302)的排量。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的液压回路(300)，其中所述控制器(145)被配置成基于所感测的摆动速度信号，用所述先导压力超控阀(312)调节所述供应压力，以使所述先导压力致动器(314)调节所述静液压泵(302)的排量。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的液压回路(300)，其中所述控制器(145)被配置成基于增大所述摆动速度的命令信号，用所述先导压力超控阀(312)调节所述供应压力以使所述先导压力致动器(314)调节所述静液压泵(302)的排量。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的液压回路(300)，其中所述控制器(145)被配置成基于增大驱动所述摆动元件(110、130、135、140)的扭矩的命令信号，用所述先导压力超控阀(312)调节所述供应压力，以使所述先导压力致动器(314)增大所述静液压泵(302)的排量。
6.一种挖掘机(100)，包括：
摆动元件(110、130、135、140)；
一个或多个输入部件(124)，所述一个或多个输入部件被配置成生成控制所述摆动元件(110、130、135、140)的命令信号；
摆动速度传感器(160)，所述摆动速度传感器被配置成生成所感测的摆动速度信号；
液压电机(306、308)，所述液压电机被配置成驱动所述摆动元件(110、130、135、140)；
静液压泵(302)，所述静液压泵以一定流速将流体提供到所述液压电机(306、308)，
其中所述静液压泵(302)具有排量；
摆动回路压力传感器(316、318)，所述摆动回路压力传感器用于感测包括所述液压电机(306、308)和所述静液压泵(302)的液压回路(300)的回路压力；
先导压力致动器(314)，所述先导压力致动器用于基于供应压力控制所述静液压泵(302)的排量；
先导压力超控阀(312)，所述先导压力超控阀用于控制所述供应压力；以及
控制器(145)，所述控制器被配置成用所述先导压力超控阀(312)并且基于所感测的摆动速度信号和所述回路压力调节所述供应压力。
7.根据权利要求6所述的挖掘机(100)，其中所述摆动速度传感器(160)包括一个或多个装置，所述一个或多个装置被配置成感测所述摆动元件的摆动速度并且基于所述摆动元件的摆动速度生成所感测的摆动速度信号。
8.根据权利要求6-7中任一项所述的挖掘机(100)，其中所述液压电机(306、308)是第一液压电机(306)，所述第一液压电机被配置成接合所述摆动元件(110、130、135、140)上的驱动机构，
其中所述挖掘机(100)还包括第二液压电机(308)，所述第二液压电机被配置成接合所述摆动元件(110、130、135、140)上的驱动机构，
其中所述摆动回路压力传感器(316、318)是第一摆动回路压力传感器(316)，
其中所述液压回路(300)还包括所述第二液压电机(308)，
其中所述回路压力是在第一方向上流过所述液压回路(300)的流体的第一回路压力，
其中所述挖掘机(100)包括第二摆动回路压力传感器(318)，所述第二摆动回路压力传感器用于感测在与所述第一方向相反的第二方向上流过所述液压回路(300)的流体的第二回路压力，并且
其中所述控制器(145)被配置成用所述先导压力超控阀(312)基于所感测的摆动速度信号、所述第一回路压力或所述第二回路压力中的至少一个来调节所述供应压力。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的挖掘机(100)，还包括：
发动机(304)，所述发动机被配置成驱动所述静液压泵(302)。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的挖掘机(100)，其中所述控制器(145)被配置成基于所感测的摆动速度信号、所述回路压力、来自所述一个或多个输入部件(124)的命令的摆动速度信号以及来自所述一个或多个输入部件(124)的扭矩信号：
用所述先导压力超控阀(312)调节所述供应压力以使所述先导压力致动器调节所述静液压泵的排量。
CN202180029581.XA 2020-04-24 2021-03-12 用于机器中的摆动系统的液压回路 Pending CN115427692A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/858,367 US11198987B2 (en) 2020-04-24 2020-04-24 Hydraulic circuit for a swing system in a machine
US16/858367 2020-04-24
PCT/US2021/022040 WO2021216214A1 (en) 2020-04-24 2021-03-12 Hydraulic circuit for a swing system in a machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115427692A true CN115427692A (zh) 2022-12-02

Family

ID=78221836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180029581.XA Pending CN115427692A (zh) 2020-04-24 2021-03-12 用于机器中的摆动系统的液压回路

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11198987B2 (zh)
EP (1) EP4139578A1 (zh)
JP (1) JP2023523729A (zh)
CN (1) CN115427692A (zh)
AU (1) AU2021258813A1 (zh)
WO (1) WO2021216214A1 (zh)

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2152726C2 (de) 1971-10-22 1974-12-19 Hydromatik Gmbh, 7900 Ulm Antriebsanlage mit mindestens zwei hydrostatischen Getrieben
US7797934B2 (en) 2007-04-30 2010-09-21 Caterpillar Inc Anti-stall system utilizing implement pilot relief
JP5542016B2 (ja) * 2010-09-15 2014-07-09 川崎重工業株式会社 作業機械の駆動制御方法
WO2014120930A1 (en) 2013-01-30 2014-08-07 Parker-Hannifin Corporation Hydraulic hybrid swing drive system for excavators
WO2015021400A1 (en) 2013-08-08 2015-02-12 Parker-Hannifin Corporation Hydraulic hybrid swing drive system for excavators
JP6112559B2 (ja) 2013-11-06 2017-04-12 キャタピラー エス エー アール エル 流体圧回路および作業機械
JP6149819B2 (ja) 2014-07-30 2017-06-21 コベルコ建機株式会社 建設機械の旋回制御装置
JP6324933B2 (ja) 2015-08-26 2018-05-16 株式会社日立建機ティエラ 作業機械の油圧駆動装置
JP6475393B2 (ja) 2016-09-28 2019-02-27 日立建機株式会社 作業機械のポンプ制御システム
JP6944270B2 (ja) 2017-04-10 2021-10-06 ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 油圧機械の制御装置
US10459462B2 (en) 2017-06-21 2019-10-29 Caterpillar Inc. Sensor fusion feedback for controlling fluid pressures in a machine
KR20190002055A (ko) 2017-06-29 2019-01-08 (주)다인큐브 유압 회로의 조정 방법 및 제어 장치
JP7087530B2 (ja) 2018-03-23 2022-06-21 コベルコ建機株式会社 排ガス異常検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021216214A1 (en) 2021-10-28
US20210332559A1 (en) 2021-10-28
US11198987B2 (en) 2021-12-14
JP2023523729A (ja) 2023-06-07
EP4139578A1 (en) 2023-03-01
AU2021258813A1 (en) 2022-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103732927B (zh) 具有贮存器和可变释放功能的能量回收系统
US7726125B2 (en) Hydraulic circuit for rapid bucket shake out
US8453441B2 (en) System and method for pump-controlled cylinder cushioning
JP6328548B2 (ja) 作業機械
US7162869B2 (en) Hydraulic system for a work machine
EP3203087B1 (en) Work vehicle hydraulic drive system
US20060218912A1 (en) Hydraulic system having variable back pressure control
CN110382784B (zh) 作业机械
JP6959899B2 (ja) ホイールローダ
US11585071B2 (en) Hystat swing motion actuation, monitoring, and control system
CN111226008A (zh) 工程机械的动臂增速液压系统
CN111226045B (zh) 工程机械的油压驱动系统
JP2007297873A (ja) 自動運転式ホイールローダ
KR20200074120A (ko) 굴착기의 클램프 도구
CN109563694B (zh) 摆动的闭环控制
EP4034716B1 (en) System and methods for cycle time management
CN115427692A (zh) 用于机器中的摆动系统的液压回路
WO2024070588A1 (ja) 作業機械
US20240068203A1 (en) Work Machine
US20170044737A1 (en) Recovering energy from hydraulic system of a machine
US11608610B2 (en) Control of a hydraulic system
JP2023083786A (ja) 作業機械
CN115584771A (zh) 用于减小或生成先导操作式挖掘机的先导压力的歧管
CN111868339A (zh) 工程机械
JP2004036839A (ja) 建設機械の油圧制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination