CN203892295U - 具有流共享与组合功能的无节流液压系统 - Google Patents

Abstract

一种液压系统（56），其包括：可变排量第一泵（68A，68D）、可变排量第二泵（68B，68C），以及第一致动器（32，34，42L，42R），第一致动器（32，34，42L，42R）以闭环方式选择性地连接到第一泵而不连接到第二泵，或者以闭环方式连接到第一和第二泵。所述液压系统还包括第二致动器（26，32，34），第二致动器（26，32，34）以闭环方式选择性地连接到第二泵而不连接到第一泵，或者以闭环方式连接到第一和第二泵。所述液压系统还包括可变排量旋转致动器（43，42L，42R），可变排量旋转致动器（43，42L，42R）以闭环方式选择性地连接到第一泵而不连接到第二泵，或者以闭环方式连接到第一和第二泵。

Description

具有流共享与组合功能的无节流液压系统

技术领域

本实用新型涉及一种液压系统，且更具体而言，涉及一种具有流共享与组合功能的无节流液压系统。

背景技术

传统的液压系统包括从箱体抽取低压流体，对流体施压，并使加压流体可用于多个不同的致动器以用于移动致动器的泵。在这种配置中，每个致动器的速度可以通过选择性节流（即，限制）加压流体从泵到每个致动器的流量独立地控制。例如，为了高速移动特定的致动器，流体从泵流动到致动器仅由少量限制。与此相反，以低速移动同一个或另一个致动器，对流体流量的限制增大。尽管适用于许多应用，但是使用流体限制来控制致动器的速度可能会导致流量损失，降低液压系统的整体效率。

另一种类型的液压系统被称为无节流液压系统。无节流液压系统通常包括以闭环方式连接到单个致动器或一对协同操作的致动器的泵。在操作期间，泵从致动器的一个腔室抽取流体并将加压流体排出至相同致动器的相对的腔室。为了以较高速度移动所述致动器，泵以较快的速度排出流体。为了以较低速度移动致动器，泵以较慢的速度排出流体。无节流液压系统通常比传统的液压系统更加高效，因为致动器的速度是通过泵操作，而不是流体限制来控制的。也就是说，泵被控制成仅以期望的速度排出移动致动器所需的尽可能多的流体，无需对流体流量进行节流。

作为一种无节流液压系统的示例，在1983年1月25日公开的Izumi等人所著的第4,369,625号美国专利（'625专利）中公开。在'625专利中，描述了具有流组合功能的多致动器无节流型液压系统。所述液压系统包括摇摆回路、吊臂回路、斗杆回路、铲斗回路、左行进回路和右行进回路。摇摆、吊臂、斗杆和铲斗回路中的每一者具有以闭环方式连接到专门致动器的泵。此外，第一组合阀连接在摇摆回路和斗杆回路之间，第二组合阀连接在斗杆回路和吊臂回路之间，第三组合阀连接在铲斗回路和吊臂回路之间。左行进回路和右行进回路分别并联连接到铲斗回路和吊臂回路的泵。在此配置中，任何一个致动器可以从一个以上的泵接收加压流体，使其速度受到单一泵容量的限制。

虽然现有无节流液压系统有了改善，但是上述'625专利的无节流液压系统仍然可能达不到最佳。具体而言，仅可依次执行系统的连接回路的操作。此外，各种致动器的速度和力可能是难以控制的。

本实用新型的液压系统针对解决上述问题和/或现有技术的其它问题中的一或多个问题。

发明内容

在一个方面中，本实用新型公开了一种液压系统，其包括可变排量第一泵、可变排量第二泵，以及以闭环方式选择性地连接到第一泵而不连接到第二泵，或以闭环方式连接到第一和第二泵的第一致动器；所述液压系统还包括第二致动器，其以闭环方式选择性地连接到第二泵而不连接到第一泵，或以闭环方式连接到第一和第二泵；所述液压系统还包括可变排量旋转致动器，其以闭环方式选择性地连接到第一泵而不连接到第二泵，或者以闭环方式连接到第一和第二泵。

在另一个方面中，本实用新型还公开了一种液压系统，其包括可变排量第一泵、可变排量第二泵、以闭环方式连接到第一泵的第一致动器、以闭环方式选择性地连接到所述第二泵的第二致动器，以及以闭环方式选择性地连接到第一泵的可变排量旋转致动器；所述液压系统还包括组合阀装置，所述组合阀装置被配置成使第二泵与第一致动器和旋转致动器选择性地连接和断开，以及使第一泵与第二致动器选择性地连接和断开；所述液压系统还包括流体地连接到所述第一致动器、所述第二致动器，或旋转致动器中的至少一个的至少一个开关阀；所述至少一个开关阀被配置成控制穿过连接到所述第一致动器、所述第二致动器，或旋转致动器中的至少一个的第一致动器通路和第二致动器通路的流体的量。

在另一个方面中，本实用新型还公开了一种操作液压系统的方法，所述方法包括：利用第一可变排量泵来对流体加压和利用第二可变排量泵对流体加压；第一和第二泵能够同时供应加压流体给至少三个致动器；所述至少三个致动器包括可变排量旋转致动器、线性致动器，以及第三致动器；所述方法还包括选择性地控制是否将由所述第一泵和所述第二泵加压的流体引导到所述至少三个致动器中的一个，同时引导至所述至少三个致动器中的两个，或同时引导至所述至少三个致动器的三个；所述方法还进一步包括：使加压流体以闭环方式返回到第一和第二泵，调节所述旋转致动器的位移来控制旋转致动器的扭矩输出，以及调节穿过第一泵和第二泵和线性致动器之间的流量，以控制线性致动器的移动。

附图说明

图1是一种实施例公开的机器的示意；

图2是可以与图1的机器结合使用的示例性公开的液压系统的示意图。

具体实施方式

图1示出具有相互协作以完成任务的多个系统和部件的示例性机器10。机器10可具体为固定的或移动的机器，工作于诸如采矿、建筑、农业、运输之类的行业，或本领域中已知的与另一种行业相关联的一些类型的操作。例如，机器10可以是运土机，诸如，挖掘机（图1中所示）、推土机、装载机、反铲挖土机、机动平地机、自卸卡车，或任何其它运土机。机器10可包括被配置成移动作业工具14的机具系统12、用于推进机器10的驱动系统16、向机具系统12和驱动系统16提供动力的动力源18，以及定位以手动控制机具系统12、驱动系统16，和/或动力源18的操作者站20。

机具系统12可包括由流体致动器采取行动以移动作业工具14的连杆结构。具体而言，机具系统12可包括吊臂22，其通过一对相邻的双作用液压缸26 （仅示于图1）绕相对于工作表面24的水平轴（未示出）垂直枢转。机具系统12还可包括斗杆28，其通过单一的双作用液压缸32绕水平轴30垂直枢转 。机具系统12还可包括单、双作用的液压缸34，其可操作地连接在斗杆28和作业工具14之间，以使作业工具14绕水平枢轴36垂直枢转。在所公开的实施例中，液压缸34的头端34A连接至斗杆28的一部分，且相对的杆端34B由动力连杆37连接至作业工具14 。吊臂22可枢转地连接到机器10的主体38 。主体38可枢转地连接到底盘39且可通过液压摆动马达43绕垂直轴41移动。斗杆28可通过轴30和36枢转地将吊臂22连接至作业工具14。

许多不同的作业工具14可以附接至单个机器10且可由操作者控制。作业工具14可包括用于执行特定任务的任何装置，诸如，举例而言，铲斗、叉形装置、刀片、铲、松土机、倾斜台、扫帚、吹雪机、推进装置、切割装置、抓持装置，或本领域中已知的任何其他任务执行装置。虽然在图1的实施例中连接以在相对于机器10的主体38的垂直方向上枢转和在水平方向上摆动，但是作业工具14也可替代成旋转、滑动、打开和关闭，或以本领域中已知的任何其他方式移动。

驱动系统16可包括提供动力以推动机器10的一个或多个牵引装置。在所公开的实施例中，驱动系统16包括位于机器10一侧的左履带40L，和位于机器10的相对侧的右履带40R。左履带40L可以由左行进马达42L驱动，而右履带40R可以由右行进马达42R驱动。可以设想，驱动系统16可以可选地包括除了诸如轮子、皮带或其它已知牵引装置之类履带以外的牵引装置。机器10可以通过使左、右行进马达42L、42R之间产生速度和/或转动方向差异而转向，而直线行进可通过使左行进和右行进马达42L、42R产生大致相等的输出速度和旋转方向而促成。

动力源18可具体为发动机，诸如，举例而言，柴油发动机、汽油发动机、气体燃料驱动的发动机，或本领域中已知的任何其它类型的内燃机。可以预期的是，动力源18可以替代为非燃烧动力源，例如，燃料电池、蓄电装置，或本领域中已知的另一来源。动力源18可产生机械或电力输出，然后可以转换成液压动力以移动液压缸26、32、34和左行进、右行进和摆动马达42L、42R、43。

操作者站20可包括接收来自指示所需的机器操纵的机器操作者的输入的装置。具体地讲，操作者站20可包括位置靠近操作者座位（未示出）的一个或多个操作者接口装置46，例如，操纵杆、方向盘，或踏板。操作者接口装置46可启动机器10的移动，例如，行进和/或工具移动，通过产生指示所需的机器操纵的位移信号。在操作者移动接口装置46时，操作者可能会影响期望方向上，在所期望的速度，和/或所期望的力下的相应的机器移动。

如图2所示，液压缸26，32，34可以各包括管48和配置在管48内以形成第一腔室52和相对的第二腔室54的活塞组件50。在一个实例中，活塞组件50的杆部可以通过第二腔室54的一端伸出。因此，第二腔室54可被认为是液压缸26，32，34的杆端腔室，而第一腔室52可以被认为是头端腔室。

可为第一和第二腔室52，54中的每一者选择性地供应加压流体并排出加压流体以使活塞组件50在管48内移动，由此改变液压缸26，32，34的有效长度并移动作业工具14（参照图1）。流体流入和流出第一和第二腔室52，54的流速可能与液压缸26，32，34的平移速度有关，而第一和第二腔室52，54之间的压力差可能与液压缸26，32，34施加在机具系统12的相关联的连杆结构上的力有关。

摆动马达43 ，如液压缸26，32，34，可由流体压力差驱动。具体地说，摆动马达43可包括位于泵送机构，诸如，叶轮、柱塞、或一系列活塞（图未示）的任一侧上的第一和第二腔室（图未示）。当第一腔室被填充有加压流体且第二腔室排出流体时，泵送机构可被推动以在第一方向上移动或旋转。相反，当第一腔室排出流体且第二腔室被填充有加压流体时，泵送机构可被推动以在相反方向上移动或旋转。流体流入和流出第一和第二腔室的流速可确定摆动马达43的输出速度，而整个泵送机构的压力差可确定输出转矩。可以设想，摆动马达43的位移可能在正和/或负方向上是可变的（例如，在过中心配置或非过中心配置中，如图2中所示），如果需要的话，对于给定流速和/或压力的供应流体，摆动马达43的速度和/或扭矩输出可以被调整。

类似于摆动马达43，左行进和右行进马达42L，42R中的每一者可通过创建流体压力差来驱动。具体而言，左行进和右行进马达42L，42R中的每一者可包括位于泵送机构（图未示）的任一侧的第一和第二腔室（图未示）。当第一腔室被填充有加压流体且第二腔室排出流体时，泵送机构可被推动以在第一方向上移动或旋转相应的牵引装置（40L，40R）。相反，当第一腔室排出流体且第二腔室被填充有加压流体时，相应的泵送机构可被推动以在相反的方向上移动或旋转牵引装置。流体流入和流出第一和第二腔室的流速可确定左行进和右行进马达42L，42R 的速度，而左行进和右行进马达42L，42R之间的压力差可确定扭矩。可以预期的是，左行进和右行进马达42L，42R的位移可能在正和/或负方向上是可变的（例如，在过中心配置或非过中心配置中，如图2中所示），如果需要的话，对于给定流速和/或压力的供应流体，行进马达42L，42R的速度和/或转矩输出可以被调整。

如图2中所示，机器10可包括具有相互协作以移动作业工具14（参照图1）和机器10的多个流体部件的液压系统56。具体而言，液压系统56可包括第一无节流回路58、第二无节流回路60、第三无节流回路62、第四无节流回路64和充能回路66。第一无节流回路58可能是与液压缸32和摆动马达43相关联的斗杆回路。第二无节流回路60可能是与液压缸26相关联的吊臂回路。第三无节流回路62可能是与液压缸34​​相关联的铲斗回路。第四无节流回路64可能是与右行进马达42R和左行进马达42L相关联的行进回路。充能回路66可能与第一、第二、第三和第四无节流回路58，60，62，64中的每一个选择性地流体连通。可以预期的是，液压系统56可以包括无节流回路的额外和/或不同的配置，诸如，举例而言，与每个单独的致动器（例如，液压缸32，34，26，左行进马达42L、右行进马达42R，和/或摆动马达43）相关联的独立回路，如果需要的话。另外，作为另一种选择，液压缸32和34可以互换，使得第一无节流回路58可以是与液压缸34和摆动马达43相关联的铲斗回路，且第三无节流回路62可以是与液压缸32相关联的斗杆回路。

在所公开的实施例中，无节流回路58，60，62，64中的每一个可包括多个相互连接且配合的流体部件，其促进相关联的致动器的使用和控制。例如，每一个无节流回路58，60，62，64可包括相应的泵68A-68D，通过由上侧和下侧通路形成的闭环流体地连接到与其相关联的并联的旋转和/或线性致动器。为了便于说明，术语“上”和“下”在本文中用于指部件相对于彼此在图2中的位置，但在实践中，部件并不限于这些相对位置。

具体而言，连接到旋转致动器（例如，左行进马达42L、右行进马达42R，或摆动马达43）的每个泵68A，68D可以经由第一泵通路70和第二泵通路72连接到旋转致动器。为了使旋转致动器在第一方向上旋转，第一泵通路70可以填充有通过泵（例如，泵68A）加压的流体，而第二泵通路72可以填充有排出旋转致动器的流体。为了使旋转致动器反向，第二泵通路72可以填充有通过泵（例如，泵68A）加压的流体，而第一泵通路70可以填充有排出旋转致动器的流体。

此外，连接到线性致动器（例如，液压缸26，32或34）的每个泵68A-68C可以经由第一和第二泵通路70，72、杆端通路74，和头端通路76连接到线性致动器。在特定的线性致动器的伸出操作过程中，头端通路76可以填充有通过一个或多个泵68A-68C加压的流体，而杆端通路74可以填充有从线性致动器返回的流体。与此相反，在缩回操作过程中，杆端通路74可以填充有通过一个或多个泵68A-68C加压的流体，而头端通路76可以填充有从线性致动器返回的流体。

每个泵68A-68D可能具有可变排量且被加以控制，以在两个不同的方向上从与其相关联的致动器抽取流体并在指定的升高的压力下将流体排回到致动器中。也就是说，每个泵68A-68D可以包括冲程调节机构，例如，旋转斜盘，其位置基于致动的所期望的速度等以水力机械或电动液压方式调节，从而改变泵68A-68D 的输出（例如，放能率）。每个泵68A - 68D的排量可以从基本上没有流体从各自的泵68A-68D排出的零排量位置调整到第一方向上的最大排量位置，在该方向上，流体以最大速率从各自的泵68A-68D排入第一泵通路70。同样，每个泵68A-68D的排量可以从零排量位置调整到第二方向上的最大排量位置，在该方向上，流体以最大速率从各自的泵68A-68D排入第二泵通路72。每个泵68A - 68D可以被可驱动地连接到机器10的动力源18，通过，例如，副轴、皮带，或以另一种合适的方式进行。或者，每个泵68A-68D可以间接地经由变矩器、齿轮箱、回路，或本领域中已知的任何其它方式连接到动力源18。可以预期的是，如果需要的话，不同回路的泵68A-68D可以串联（例如，经由同一根轴）或并联（经由齿轮系）连接到动力源18。

如图2中所示，泵68A-68D可以是过中心泵或可在相反方向上旋转，以在两个方向上产生加压流体的流量。每个泵68A-68D可以被流体地连接到逆流防护阀78，其被配置成防止加压流体逆流到各自的泵68A-68D中。可替换地，泵68A-68D中的一个或多个和对应的逆流防护阀78可以由被配置成仅产生单向加压流体流的泵和用于防止加压流体逆流进入泵68A-68D的止回阀来代替。另外，逆流防护阀78可以是电动液压阀（如图2所示）、液压机械阀（例如，通过控制泵68A-68D的排量的控制器控制）等。

一个或多个泵68A-68D也可以被选择性地作为马达来运作。更具体地，当相关联的致动器在超速状态（例如，负载驱动致动器的情况）下运行时，从致动器排出的流体的压力升高可能高于相应的泵68A-68D的输出压力 。在这种情况下，将流体通过相应的泵68A-68D引导回的致动器的升高的压力可以起到在动力源18的辅助下或没有其辅助的情况下驱动相应的泵68A-68D旋转的作用。在某些情况下，一个或多个泵68A-68D甚至可能能够为动力源18传送能量，从而提高动力源18的效率和/或容量。

致动器同时流体地连接到泵68A-68D中的一个以上，这可能是所期望的。为实现此目的，组合阀装置80可以流体地连接两个或多个无节流回路58、60、62、64。例如，在所公开的实施例中，一个组合阀装置80被配置成流体地连接无节流回路58、60，且另一个组合阀装置80被配置成流体地连接无节流回路62、64。下面的讨论涉及无节流回路58，60的组合阀装置80，但可以理解，相同的描述适用于无节流回路62，64的组合阀装置80。

通过控制组合阀装置80，无节流回路58（例如，液压缸32和摆动马达43）中的致动器可以闭环的方式选择性地只连接到泵68A，或以闭环的方式连接到两个泵68A和68B。另外，无节流回路60（例如，液压缸26）中的致动器可以闭环的方式选择性地只连接到泵68B，或以闭环的方式连接到两个泵68A和68B。

组合阀装置80可包括多达四个独立的调节插装阀。例如，在所公开的实施例中，每个组合阀装置80包括第一上部阀80A、第二上部阀80B、第一下部阀80C，及第二下部阀80D。或者，每个组合阀装置80可使用其它类型的阀，诸如，滑阀、提升阀等阀来实现。阀门80A -80D可以是开/关型阀，或可在全部和局部通流位置和断流位置之间调节的比例阀。例如，阀门80A -80D可以在全部和局部通流位置之间是电磁致动的，并且被弹簧偏压至断流位置。第一上部阀80A可位于第一和第二无节流回路58，60 的第一泵通路70之间。第二上部阀80B可位于第二无节流回路60的第二泵通路道72和第一无节流回路58的第一泵通路70之间。第一下部阀80C可位于第二无节流回路60的第一泵通路70和第一无节流回路58的第二泵通路72之间。第二下部阀80D可位于第一和第二无节流回路58，60 的第二泵通路72之间。

阀门80A-80D提供流组合功能，以允许无节流回路58，60的每个致动器以闭环的方式同时被流体地连接到泵68A和68B。当需要从两个泵68A和68B向致动器提供加压流体时，阀门80A -80D依据，例如，流体从泵68A，68B排出的方向和/或致动器的所需移动方向来定位。例如，当第一和第二无节流回路58，60的第一泵通路70由泵68A，68B加压时，第一上部阀80A可以被移动到其通流位置，使得从泵68A，68B到第一和第二无节流回路58，60的各自的第一泵通路70的加压流体可组合，并通过与其相关联的开关阀，诸如，滑切阀82或开关阀装置84（下文描述）提供给致动器。同时，第二下部阀80D可以处于其通流位置，使得流体从致动器排出，穿过与其相关联的滑切阀82或开关阀装置84，可被引导至第一和第二无节流回路58，60的第二泵通路72并返回泵68A，68B。在这种配置中，摆动马达43和液压缸26，32以闭环方式连接到泵68A和68B 。

因此，阀门80A-80D被配置成经由滑切阀82或开关阀装置84将来自泵68A和68B的组合流传输到致动器。如下所述，滑切阀82可以被控制以将流体引导到摆动马达43的一个腔室并使流体从另一腔室排出，以实现摆动马达43的泵送机构的移动。开关阀装置84可以被控制以将流体引导至液压缸26，32的第一或第二腔室52，54，并使流体从第一或第二腔室52，54中的另一个排出，以实现液压缸26，32的缩回或伸出。因此，滑切阀82和开关阀装置84可以被控制，以确定致动器的哪些腔室接收或排出流体，以及接收/排出流体的速率。

在某些情况下，可能希望将基本上所有流体从泵68A和68B引导到无节流回路58，60中的一个致动器。在这些情况下，与致动器相关联的滑切阀82和/或开关阀装置84可被控制以阻止流体到达相关联的致动器。举例来说，如果希望将基本上所有流体从两个泵68A和68B引导到液压缸26，则与摆动马达43相关联的滑切阀82和与液压缸32相关联的开关阀装置84的阀门84A-84D（下文描述）可以被移动到其各自的断流位置上。在这种配置中，液压缸26是以闭环方式连接到泵68A和68B的唯一致动器。可选地，如果希望将基本上所有流体从泵68A和68B引导到液压缸32，则与摆动马达43相关联的滑切阀82和与液压缸26相关联的开关阀装置84的阀门84A-84D可移动到其各自的断流位置上。在这种配置中，液压缸32是以闭环方式连接到泵68A和68B的唯一致动器。

当需要只对第一无节流回路58的致动器（例如，摆动马达43和液压缸32）提供来自泵68A的加压流体，并仅向第二无节流回路60的致动器（例如，液压缸26）提供来自泵68B的加压流体，并不组合流体时，阀门80A-80D被定位在其断流位置。在这种配置中，摆动马达43和液压缸32以闭环方式仅与泵68A连接，且液压缸26以闭环方式仅与泵68B连接。

无节流回路62，64的组合阀装置80的操作可能类似于无节流回路58，60的组合阀装置80，如上所述。因此，无节流回路62，64的组合阀装置80可以提供流体组合功能，以允许无节流回路62，64的致动器以闭环方式被流体连接到泵68C和68D。无节流回路62，64的组合阀装置80还可以允许无节流回路62的致动器（（例如，液压缸34）以闭环方式仅与泵68C流体连接，并允许无节流回路64的致动器（例如，左行进和右行进马达42L，42R）以闭环方式仅与泵68D流体连接。

如上所述，开关阀，诸如，滑切阀82或开关阀装置84，可以流体连接至每个致动器来控制或调节往返于各致动器的腔室的流量。例如，与摆动马达43相关联的滑切阀82可调节往返于摆动马达43的腔室的流量，与液压缸32相关联的开关阀装置84可调节往返于第一和第二腔室52，54的流量。因此，滑切阀82和开关阀装置84允许独立于其它致动器，诸如，同一闭合环路内的致动器的致动器的速度和/或方向调节。可提供在本领域中已知的其它类型的开关阀。另外，滑切阀82和开关阀装置84可以彼此替换。例如，在某些应用中，开关阀装置84可由滑切阀82来代替，反之亦然。

滑切阀82可以设置在无节流回路58，62，64中，以提供流体切换功能，并且分别流体地连接到液压缸34、左行进马达42L、右行进马达42R，以及摆动马达43。滑切阀82可定位在第一和第二泵通路70，72之间，以控制供给致动器或从致动器排出的流体的量。例如，摆动马达43可以包括第一和第二致动器通路，且滑切阀82可控制通过致动器通路的流量的速率。在所公开的实施例中，滑切阀82可以是开/关型阀，或可在全部和局部通流位置和断流位置之间调节的比例阀。例如，所述阀在全部和局部通流位置之间可以是电磁致动的，并且被弹簧偏压至断流位置。当滑切阀82处于断流位置时，在第一和第二泵通路70，72内流动的流体可能不穿过致动器，并大大影响致动器的运动。

开关阀装置84可设置在无节流回路58，60中，并且流体地连接到相关联的线性致动器（例如，液压缸26，32）。开关阀装置84可包括四个阀门，其包括第一杆端阀84A、第二杆端阀84B、第一头端阀84C和第二头端阀84D。第一杆端阀84A可位于各自的无节流回路58，60中的第一泵通路70和杆端通路74之间。第二杆端阀84B可位于各自的无节流回路58，60中的第二泵通路72和杆端通路74之间。第一头端阀84C可位于各自的无节流回路58，60中的第一泵通路70和头端通路76之间。第二头端阀84D可位于各自的无节流回路58， 60中的第二泵通路72和头端通路76之间。像滑切阀82一样，阀门84A-84D也可以是开/关型阀，或可在全部和局部通流位置和断流位置之间调节的比例阀。例如，阀84A-84D在全部和局部通流位置之间可以是电磁致动的，并且被弹簧偏压至断流位置。

阀门84A-84D提供流体切换功能。例如，会有一段时间，期望摆动马达43在第一方向上移动且液压致动器32缩回，而在其他时间，期望摆动马达43在第一方向上移动且液压致动器32伸出。在第一种情况下，泵68A和/或泵68B可能需要向第一无节流回路58中的第一泵通路70和杆端通路74 加压，而在第二种情况下，泵68A和/或泵中68B可能需要向第一无节流回路58中的第一泵通路70和头端通路76加压。阀门84A-84D可以促成这些操作。例如，当期望第一无节流回路58中的第一泵通路70由泵68A和/或泵68B加压，且液压致动器32缩回时，第一杆端阀84A可以被移动到其通流位置，使得杆端通路74和液压缸32的第二腔室54也被加压。同时，第二头端阀84D可以处于其通流位置，使得流体从第一腔室52穿过头端通路76排出到第一无节流回路58中的第二泵通路72并返回泵68A。如果两个泵68A，68B都通过组合阀装置80将流体供给液压缸32，则从第一腔室52排出的流体也可能穿过前端通路76到无节流回路60中的第二泵通路72，并返回泵68B。相反，当期望第一无节流回路58中的第一泵通路70是由泵68A和/或泵68B加压且液压致动器32伸出，则第一头端阀84C可移动到其通流位置，使得头端通路76和液压致动器32的第一腔室52也被加压。同时，第二杆端阀84B可处于其通流位置，使得流体从第二腔室54穿过杆端通路74排出到第一无节流回路58中的第二泵通路72并返回泵68A。如果两个泵68A，68B都是通过组合阀装置80将流体供给液压缸32，则从第二腔室54排出的流体也可穿过头端通路76到第二无节流回路60 中的第二泵通路72，并返回泵68B。阀门84A-84D的类似移动可被启动，以在液压缸32伸出和缩回过程中使摆动马达43在第二方向上移动。另外，当两个泵68A，68B提供流体给液压缸26时，与液压缸26相关联的开关阀装置84也可以类似地操作，以使液压缸26伸出和缩回。

在一些实施例中，开关阀装置84可用于促成流体在相关联的线性致动器中的再生。例如，当阀门84B，84D移动到其通流位置且阀84A，84C处于其断流位置时，高压流体可以通过阀门4B，84D从一个腔室传送到线性致动器的另一个腔室，流体并不穿过泵68A，68B。此操作可能有助于减少泵68A，68B上的负载，同时仍然满足操作者的要求，从而提高机器10的效率。通过将阀门84A，84C移动至其通流位置，同时保持阀84B，84D处于其断流位置，可以替代地实现类似的功能。

当所述致动器具有非零排量且开关阀84C，84D处于其断流位置时，开关阀84C，84D也可以用作负载保持阀，液压锁定致动器的移动。可选地，或另外地，负载保持阀86可流体地连接到液压缸26，32来执行这个功能。

可以提供止回阀92来帮助调节流体流量的补充，例如，由泵68A-68D和/或所述致动器（例如，液压缸26，32，34、摆动马达43、左行进和右行进马达42L，42R，等等）提供的或由此排出的流体流量。

本领域技术人员将理解的是，流入和流出致动器的液压流体的各自的速率可能不相等。例如，在伸出和缩回过程中，流入和流出液压缸26，32，34的第一和第二腔室52，54 的液压流体的各自的速率可能不相等。由于活塞组件50的杆部定位在第二腔室54内，与第一腔室52内的压力区相比较，活塞组件50可能具有第二腔室54内的降低的压力区。因此，在液压缸26，32，34缩回过程中，与通过第二腔室54被消耗掉的相比更多的液压流体可能会被迫离开第一腔室52，且在伸出过程中，与被强制离开第二腔室54相比更多的液压流体可通过第一腔室52消耗掉。为了容纳在缩回过程中的过量的流体排出和伸出过程中所需的额外的流体，各无节流回路58，60，62可设置有两个补给阀94和两个释放阀96，其经由共用通路100将第一和第二泵通路70，72连接至充能回路66。此外，无节流回路64可以设置有两个止回阀92和两个释放阀96，其通过共用通路100将第一和第二泵通路70，72连接至充能回路66。

补给阀94的每一个可以是配置在共用通路100与第一泵通路70之间或者共用通路100与第二泵通路70，72之间，且被配置成选择性地使来自充能回路66的加压流体进入第一和第二泵通路70，72的比例阀。具体而言，每个补给阀94从第一位置到第二位置可以是电磁致动的，所述第一位置是流体在共用通路100与相应的第一和第二泵通路70，72之间自由流动的位置；第二位置是当共用通路100的压力超过第一和第二泵通路70，72的压力一个阈值量时，来自共用通路100的流体仅可流入第一和第二泵通路70，72的位置。补给阀94可以由弹簧压向其第二个位置，且在已知需要正或负的补给流体的操作过程中仅移向其第一个位置。补给阀94也可以用于通过至少中途同时一起移动到其第一位置促成流体在特定的回路中的第一和第二泵通路70，72之间再生。

可提供释放阀96，当流体的压力超过释放阀96的设定阈值时，以允许流体从每个无节流回路58，60，62，64释放到充能回路66中。释放阀96可以被设置成在相对较高的压力水平下工作，以防止损坏液压系统56，例如，仅可在由于大负载的液压系统56的失速状态，或故障状态下，液压缸26，32，34到达冲程末端位置且来自相关泵68A-68D的流量非零时达到的水平。

充能回路66可包括流体连接到上述共用通路100的至少一个液压源。在所公开的实施例中，充能回路66具有两个来源，包括充能泵102和蓄能器104，其可被流体地并联连接到共用通路100以提供补给流体给无节流回路58，60， 62，64。充能泵102可以具体实现为，例如，被配置成从箱体106抽取流体，为流体加压，并且将流体排放到共用通路100的发动机或地面驱动的可变或固定排量泵。蓄能器104可具体实现为，例如，压缩气体、膜/弹簧或囊式蓄能器，其被配置成积累来自共用通路100的加压流体和将加压流体排放到共用通路100。过量的液压流体，无论是来自充能泵102还是无节流回路58，60，62，64（即，来自泵68A-68D和/或旋转和线性致动器的操作）可由设置在回流通路110中的能量释放阀108被引导到蓄能器104或箱体106中。由于共用通路100和回流通路110内流体压力升高，能量释放阀108可从断流位置朝向通流位置移动。手动检修阀112可与蓄能器104相关联，以方便在检修充能回路66的过程中将蓄能器104中的流体排出到箱体106中。

在机器10的操作中，机器10的操作者可以利用接口装置46向控制器（未示出）提供识别各种线性和/或旋转致动器所需移动的信号。基于一个或多个信号，包括来自接口装置46的信号，并且，例如，来自位于整个液压系统56中的各种压力和/或位置传感器（未示出）的信号，则控制器可以命令不同的阀门移动，和/或不同的泵和马达改变排量来以所期望的方式（即，以期望的速度和/或所需的力）推进线性和/或旋转致动器中的一个或多个到所期望的位置上。

所述控制器可具体为单个微处理器或多个微处理器，其包括用于基于机器10的操作者的输入，并基于感测到的或其它已知的操作参数来控制液压系统56的操作的部件。许多商业上可得到的微处理器可以被配置成执行控制器的功能。应当理解的是，控制器可以很容易地在能够控制大量机器功能的一般的机器微处理器中具体实现。控制器可以包括存储器、辅助存储装置、处理器，和运行应用程序的任何其它部件。各种其它电路可以与控制器，诸如，动力源电路、信号调节电路、电磁驱动器电路和其它类型的电路相关联。

工业适用性

本实施例所公开的液压系统可以适用于期望改进液压效率和性能的任何机器。所公开的液压系统可通过使用无节流技术提供改进的效率。所公开的液压系统可以提供增强的功能，并通过选择性地使用新型回路配置来控制。现在描述液压系统56的操作。

在机器10的操作过程中，位于站20内的操作者可通过接口装置46命令作业工具14在所需方向上且在所需的速度下做特定运动。通过接口装置46生成的指示所期望运动的一个或多个相应的信号，连同机器性能信息，例如，传感器数据，诸如，压力数据、位置数据、速度数据、泵排量数据，以及本领域中已知的其它数据可以被提供给控制器。

响应来自接口装置的信号46且基于机器性能信息，控制器可以产生输出至泵68A-68D、马达43，42L，42R，以及阀门78，80A-80D，82，84A-84D，86，94的控制信号。例如，操作者可以利用接口装置46来控制液压缸32缩回。当这种情况发生时，控制器可以产生控制信号，使得泵68A增加其排量并将流体排入无节流回路58的第一泵通路70。此外，控制器可产生控制信号，使得第一杆端阀84A和第二头端阀84D朝向其通流位置移动和/或保持在其通流位置。此时，第二杆端阀84B和第一头端阀84C可能位于其断流位置。当流体从泵68A经由第一泵和杆端通路70，74流入液压缸32的第二腔室54时，流体可以经由头端和第二泵通路76，72从第一腔室52排回到泵68A。

液压缸32的运动可以通过两种不同的方式来逆转方向。首先，利用泵68A的操作可以逆转方向，从而使流体流入和流出液压缸32的方向反向。其次，液压缸32的运动可以通过切换第一和第二泵以及杆和头端阀84A-84D的位置来逆转方向。如果在液压缸32的运动过程中，第一或第二泵通路70，72内的流体的压力变得过大（例如，在超速状态下），流体可以从加压通路经由释放阀96和共用通路100释放到箱体106。相反，当流体压力变得太低时，可允许来自充能回路66的流体经由共用通路100和补给阀94进入无节流回路58。

在液压缸32运动过程中，操作者可以同时控制摆动马达43运动。例如，为了使摆动马达43 在第一方向上旋转，控制器可产生控制信号，增加摆动马达43的位移。此外，控制器可产生控制信号，使得开关阀82朝向其通流位置移动和/或保持在其通流位置。在流体从泵68A经由第一泵通路70进入并通过摆动马达43之后，流体可经由第二泵通路72返回泵68A。为了使摆动马达43的运动方向反向，滑切阀82可以调整加压流体的流动方向朝向摆动马达43，或者使泵68A的输出方向反向。而且，可以通过控制摆动马达43的位移，来调整摆动马达43的输出扭矩。如果在摆动马达43的运动过程中，第一或第二泵通路70，72内的流体的压力变得过大（例如，在超速状态下），流体可以从加压通路经由释放阀96 和共用通路100 释放到箱体106。

在上述操作过程中，阀门80A-80D可能处于其断流位置，使得摆动马达43和液压缸32仅以闭环方式与泵68A传输流体，并且液压缸26仅以闭环方式与泵68B传输流体。可替换地，每个致动器（例如，液压缸26，32，34、摆动马达43，以及左行进和右行进马达42L，42R）可从泵68A-68D中的一个或两个接收流体。在所公开的实施例中，通过控制无节流回路58，60中的阀门80A-80D，82，84A-84D，液压缸32和摆动马达43中的每一者可以以闭环的方式选择性地只连接到泵68A或两个泵68A和68B，且液压缸26可以以闭环方式选择性地仅连接到泵68B，或以闭环方式连接到两个泵68A和68B。同样地，通过控制无节流回路62，64中的阀门80A-80D，82，84A-84D，液压缸34​​可以以闭环的方式选择性地仅连接到泵68C，或以闭环方式连接到两个泵68C和68D，且右行进马达42R和左行进马达42L中的每一个可以以闭环的方式选择性地只连接到泵68D，或以闭环方式连接到两个泵68C和68D。

在某些操作中，可能期望增加传输到致动器的流体的量，例如，通过将来自泵68A-68D中的一个以上的流体提供给所述致动器，以使所述致动器可以移动得更快。因此，如果期望致动器的速度增加在发动机的功率能力内，来自两个泵的组合流可以提供给各致动器。

将来自两个泵的流体组合以供给一个或多个致动器，还可以有助于确保所述致动器按需操作。泵68A-68D中的每一个都有其各自的最大排量支配的一定的流量速率限制。然而，某些致动器可能需要流量速率大于单个泵所提供的最大流量以按需发挥作用（例如，以满足循环要求，诸如，周期时序，等等）。例如，液压缸32（与斗杆28相关联）和液压缸26 （与吊臂22相关联）可能都需要从一个以上的泵中获取流体，以满足单一功能的性能要求。因此，如果特定的致动器的操作启动，并确定需要泵68A-68D中的一个以上来提供所需的流量速率给特定的致动器，那么控制器可产生控制信号，使得阀门80A-80D，82，84A-84D将来自泵68A-68D中的两个的组合流传输给致动器来操作。例如，如果液压缸26正在移动，且液压缸32和摆动马达43不动（且因此，不需要流量），并且期望增加液压缸26的流速，使得液压缸26接收来自泵68A和68B的组合流，控制器可产生控制信号，使得无节流回路58，60中的阀门80A-80D将来自泵68A和68B的流传输至液压缸26。同时，与液压缸32相关联的开关阀装置84和与摆动马达43相关联的滑切阀82可移动到其断流位置。因此，由于来自泵68A和68B的组合流，液压缸26可以接收足够的流量来按需操作。

在某些情况下，多个致动器可以同时操作，但操作致动器所需的流速（命令的量）可能会超过泵能够供给那些致动器的流速。在这种情况下，控制器可对一个或多个致动器划分优先级，使得所需的流速被供给具有较高优先级的致动器。例如，在某些实施例中，与吊臂22相关联的液压缸26可能具有最高的优先级，如果操作者同时移动摆动马达43和液压缸32，26，则控制器可确保液压缸26以预定值接收流速，这可能会导致较少流量被引导到摆动马达43和液压缸32。作为另一种替代方案，控制器可能会按比例缩小所有正在操作的致动器的命令流速率。

而且，在某些情况下，由于不同的致动器可以同时操作，并且需要流的不同速率/压力按需起作用，阀门80A-80D，82，84A-84D可被控制，以保持无节流回路之间和/或不同的驱动器之间的压力差。例如，当来自泵68A和68B的组合流以闭环方式传输到液压缸26和液压缸32时，可能期望，与液压缸32相比，在更高的压力下供应流体给液压缸26。因此，控制器可产生控制信号，使得阀门80A-80D维持压力差，使得与传输到液压缸32的无节流回路58中的流体相比，传送到液压缸26的无节流回路60中的流体在更高的压力下传送。可选地，或另外地，控制器可以产生控制信号，使得与相应的液压缸26和/或液压缸32相关联的开关阀84A-84D维持该压力差。

如上所述，泵68A-68D的排量控制可依赖于旋转和线性致动器的所需操作。然而，当期望旋转和线性致动器同时在单一回路内运行时，相关联的泵的排量方向的控制可能仅基于线性致动器的期望运动（虽然泵的排量幅值可能基于旋转和线性致动器两者的流量要求）来驱动。线性致动器的方向或速度可以彼此独立地并独立于旋转致动器进行调整。在所公开的实施例中，线性致动器的速度可以由相关联的泵的排量来调整，并且开关阀82，84可被控制，使得相关联的线性致动器的反转不会影响其它致动器。换句话说，开关阀82，84可切换流体的方向。例如，泵68A可以对无节流回路58 中的第一泵通路70加压以实现液压缸32的伸出和摆动马达43的顺时针旋转。如果期望液压缸32缩回，同时保持摆动马达43顺时针方向转动，则与液压缸32相关联的开关阀装置84可切换到液压缸32的流体的方向，以实现缩回，而不必调整来自泵68A的流体的方向，这会影响摆动马达43的旋转方向。为了使旋转致动器在所期望方向上以所期望的速度和/或以所期望的扭矩移动，旋转致动器的位移可被选择性地改变。与旋转致动器相关联的开关阀82可以被致动以控制旋转致动器的方向。

此外，如上所述，阀门80A-80D和84A-84D的定位可能取决于旋转和线性致动器的所需操作。因此，液压系统56可使用泵68A-68D中的一个以上的泵给一个或多个致动器补充流量。例如，如果操作者不期望移动液压缸26，则泵68B可运行以由泵68A补充流量，以移动摆动马达43和/或液压缸32。

当两个或更多个线性和/或旋转致动器接收来自泵68A-68D中的一个或两个的流体时，对泵的流量控制可以基于无节流回路从具有较高的负载（压力）的泵接收流量来确定。例如，当来自泵68A和68B的组合流以闭环方式传输到液压缸32和摆动马达43时，可能期望，与摆动马达43相比，在较高的压力下将流体供应给液压缸32。因而，可以控制泵68A和68B的流量方向，以确保对液压缸32供应较高压力。摆动马达43的位移可以调节，以满足其扭矩要求。作为另一个实例，当来自泵68A和68B的组合流以闭环方式被传输给液压缸32和摆动马达43时，可能期望，与液压缸32相比，在更高的压力下供应流量给摆动马达43。因而，可以控制泵68A和68B的排量方向，以确保对摆动马达43供应较高压力。流入液压缸32的流量可通过经由开关阀装置84对液压缸32的流量进行节流来控制。

在线性致动器，诸如，液压缸 26，32，34缩回和/或伸出的操作过程中，当流出液压缸的流体的压力高于进入液压缸的流体的压力时（例如，当在液压缸的超速缩回操作的情况下，第一腔室52内的压力高于液压缸26，32，34的第二腔室54内的压力时），流体可能再生。具体而言，在上述的缩回操作过程中，各液压缸 26，32，34的补给阀94可以同时朝其通流位置移动。在此配置中，补给阀94可允许一些流出第一腔室52的流体绕过泵 68A-68D，并直接流入第二腔室54。在伸出操作过程中，补给阀94可以允许排出第二腔室54的一些流体绕过泵68A-68D，并直接流入第一腔室52。这些操作可能有助于减少泵68A - 68D的负载，同时仍然满足操作者的要求，从而提高机器10的效率。在一些实施例中，补给阀94可在再生过程中保持局部闭合，以促进一定的能量耗散，提高可控性。

补给阀94也可以用于允许流体绕过旁路泵68A-68D，使得机器10的操作者感觉与其控制相关联的液压缸26，32，34为“开放中心的感觉”。例如，当负载增大到致动器的停止动作的点时，可以基于所监测的或感测的流量压力来确定，可以控制补给阀94实现流量旁路。“开心式”的感觉可以为操作者提供液压缸26，32，34上有负载的感觉。

在所公开的液压系统56的实施例中，由泵68A-68D提供的流量可能基本上不受限制，使得在致动过程中大量能源没有不必要的浪费。因此，本实用新型的实施例可以改良和节约能源的使用。此外，在一些应用中，液压系统56的无节流操作可允许用于控制与线性和旋转致动器相关联的流体流量的调节阀减少或甚至完全消除。这种减少可能会形成不太复杂的和/或较便宜的系统。

所公开的液压系统还可以提供增强的泵超速保护。特别地，在液压缸26，32，34的超速缩回或伸出操作过程中，当流出第一腔室52（或第二腔室54）的流体压力提升时，高加压流体可能会经由补给阀94改道返回到第二腔室54（或第一腔室52），没有流体穿过泵68A-68D。上述改道有利于提高机器的效率，而且泵68A-68D的旁路也可以降低泵68A-68D超速的可能性。

本领域技术人员显而易见的是，可以对所公开的液压系统进行各种修改和变型。从对所公开的液压系统的说明书和实践的考量来看，其它实施例对本领域的技术人员来说将是显而易见的。说明书和实施例仅被视为示例性的，真正的保护范围由权利要求及其等同物来指出。

Claims (8)

1.一种液压系统（56），其特征在于，包括：

可变排量第一泵（68A，68D）；

可变排量第二泵（68B，68C）；

第一致动器（32，34，42L，42R），以闭环方式选择性地连接到第一泵而不连接到第二泵，或者以闭环方式连接到第一和第二泵；

第二致动器（26，32，34），以闭环方式选择性地连接到第二泵而不连接到第一泵，或者以闭环方式连接到第一和第二泵；以及

可变排量旋转致动器（43，42L，42R），以闭环方式选择性地连接到第一泵而不连接到第二泵，或者以闭环方式连接到第一和第二泵。

2.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述第一和第二泵（68A， 68B，68C，68D）是过中心泵。

3.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述第一致动器是线性致动器（32，34）或第二旋转致动器（42L，42R）。

4.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括：

至少一个开关阀（82，84A-84D），其流体地连接到所述第一致动器、所述第二致动器，或所述旋转致动器中的至少一个；

其中，所述至少一个开关阀被配置成控制穿过连接到所述第一致动器、所述第二致动器、或所述旋转致动器中的至少一个的第一致动器通路（74）和第二致动器通路（76）的流体的量。

5.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述第一和第二致动器是线性致动器（32，34，26），所述液压系统还包括：

至少一个可变排量第一开关阀（84A-84D），其连接到所述第一致动器且被配置成允许流体在第一致动器的第一和第二腔室（52，54）之间传输，以促进流体在第一致动器内再生；以及

至少一个可变排量第二开关阀（84A-84D），其连接到所述第二致动器，且被配置成允许流体在所述第二致动器的第一和第二腔室（52，54）之间传输，以促进流体在第二致动器内再生。

6.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述第一和第二致动器是线性致动器（26，32，34），所述液压系统还包括：

至少一个第一开关阀（84A - 84D），其流体连接到所述第一致动器；和

至少一个第二开关阀（84A-84D），其流体连接到所述第二致动器；

其中，当所述第一和第二泵（68A，68B）同时以闭环方式连接到第一和第二致动器中的至少一个时，所述至少一个第一开关阀被配置成调节进入第一致动器的流量，且所述至少一个第二开关阀被配置成调节进入第二致动器的流量，以独立地调整进入第一和第二致动器的流量的方向。

7.如权利要求6所述的液压系统，其特征在于，所述旋转致动器（43）的位移是可调节的，以控制所述旋转致动器的扭矩输出，而所述第一和第二致动器的流量的方向可经由所述至少一个第一开关阀和所述至少一个第二开关阀独立调节。

8.如权利要求1所述的液压系统，其特征在于，还包括组合阀装置（80），其可控制用于：

选择性地将所述第一致动器和旋转致动器以闭环方式连接到第一泵而不连接到第二泵，或者以闭环方式连接到第一和第二泵；和

选择性地将所述第二致动器以闭环方式连接到第二泵而不连接到第一泵，或者以闭环方式连接到第一和第二泵。