CN203926203U - 具有集流性能的液压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压系统（56），包括变量泵（66）和可变排量的第一行走马达（42L），第一行走马达以闭环的方式有选择地流体地连接到泵（66）。该系统（56）也包括与第一行走马达（42L）关联的第一转换阀（76），第一转换阀构造成有选择地转换从泵（66）流过第一行走马达（42L）的流体的流向。该系统（56）还包括可变排量的第二行走马达，可变排量第二行走马达以闭环的方式有选择地流体地连接到泵（66）。该系统（56）也包括与第二行走马达（42R）关联的第二转换阀（76），第二转换阀构造成有选择地转换从泵（66）流过第二行走马达（42R）的流体的流向。

Description

具有集流性能的液压系统

技术领域

本实用新型涉及液压系统，尤其是涉及具有集流性能的液压系统。

背景技术

常规的液压系统包括泵，泵从储罐抽吸取低压流体，给流体加压，并且使得加压流体可供给到多个不同的执行机构，以用于移动执行机构。在本装置中，每个执行机构的速度可以通过有选择地节制（即限制）从泵进入到各个执行机构的加压流体的流量来独立地控制。例如，为了高速移动特定的执行机构，从泵进入到执行机构的流量仅仅受到少量的限制。相反，为了低速移动相同的或者另一个执行机构，对流体流量的节流会加大。尽管适合于多种应用，使用流体节流器来控制执行器速度可能导致流量损失，这减小了液压系统的总效率。

一种替代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执行机构或者连接到一对串联操作的执行机构的泵。 在操作时，泵从（多个）执行机构的一个腔室吸取流体并且将加压流体排放到相同的（多个）执行机构的相对的腔室。为了高速移动（多个）执行机构，泵以较快的速率排出流体。为了以较低速度移动（多个）执行机构，泵以较慢的速率排出流体。无节流液压系统通常比常规的液压系统更有效率，因为（多个）执行机构的速度通过泵操作来控制，而不是通过流体节流器。也就是说，控制泵仅排出所需流量的流体，以按照所要求的速度移动（多个）执行机构，不需要对流体流量进行节流。

作为一种无节流液压系统的示例，在Izumi等人申请的美国专利4,369,625（’625专利）中公开。该’625专利描述具有集流功能的多执行机构无节流液压系统。’625专利的液压系统包括摆动回路、吊臂回路、斗杆回路、铲斗回路、左行进回路和右行进回路。摆动、吊臂、斗杆和铲斗回路中的每一个都具有以闭环方式连接到专门的执行机构的泵。 另外，第一汇流阀连接在摆动和斗杆回路之间，第二汇流阀连接在斗杆和吊臂回路之间，并且第三汇流阀连接在铲斗和吊臂回路之间。左和右行进回路分别并联连接到铲斗和吊臂回路的泵。在这样的结构中，任何一个执行机构可以接受来自多于一个泵的加压流体。

尽管在现有无节流液压系统上体现了改进，但是在'625专利中公开的无节流液压系统的功能仍然是有限制的。特别地，没有单独的回路的泵能够同时将流体提供到多余一个的执行机构。这样，系统的连接回路的操作只能顺序地执行。例如，当斗杆在高负载情况下操作时，第一汇流阀可以暂时将通过斗杆回路提供给斗杆的流体与来自摆动回路的补充的流体汇合。当这样的汇合流体用于满足斗杆的需求时，系统不能再将汇合流体提供给斗杆，同时操作斗杆回路和摆动回路。因此，在’625专利中公开的液压系统的操作在一些情况下是受限制的。

另外，多个执行机构的速度和力可能是难以控制的。例如，’625专利公开的液压系统在左行进回路和右行进回路以及摆动回路中使用定量马达。 这些马达仅仅能够分别在通过对应的铲斗、吊臂和摆动回路的泵确定的速度和旋转方向下操作。这样的结构无法实现对执行机构的速度和/或旋转方向进行独立的控制，除非关联的泵的排量和/或旋转方向也发生改变。 在一些应用中，以这样的方式控制执行机构是困难的和/或不符合要求的。

本实用新型的液压系统的目的是解决上述的一个或多个问题和/或现有技术的其他的问题。

发明内容

在本实用新型的一个实施例中，该液压系统包括变量泵，可变排量的第一行走马达，第一行走马达以闭环的方式有选择地流体地连接到所述泵；该系统还包括第一转换阀，第一转换阀与第一行走马达关联并且构造为有选择地转换从所述泵通过第一行走马达的流体的流向；该系统还包括可变排量的第二行走马达，可变排量的第二行走马达以闭环的方式有选择地流体地连接到所述泵。该系统还包括第二转换阀，第二转换阀与第二行走马达关联并且构造为有选择地转换从所述泵通过第二行走马达的流体的流向。

在本实用新型的另一个实施例中，液压系统包括第一液压回路； 第一液压回路包括可变排量的第一泵，可变排量的第一行走马达以闭环的方式有选择地流体地连接到第一泵；和第一转换阀，第一转换阀与第一行走马达关联并且构造为改变第一行走马达的速度；液压系统的第一液压回路还包括可变排量的第二行走马达，可变排量的第二行走马达以闭环的方式有选择地流体地连接到第一泵；和第二转换阀，第二转换阀与第二行走马达关联并且构造为以独立于第一行走马达的速度的方式改变第二行走马达的速度；第一泵构造成将流体同时提供给第一行走马达和第二行走马达。

在本实用新型的另一个实施例中，一种控制液压系统的方法，包括利用变量泵以闭环的方式将流体提供到可变排量的第一行走马达，并且同时利用泵以闭环的方式将流体提供到可变排量的第二行走马达；该方法还包括独立于第一行走马达的速度，改变第二行走马达的速度。

附图说明

图1是机械装置的示意图；

图2是液压系统的示意图，其可以与图1的机械装置一起使用。

具体实施方式

图1图示了机械装置10的一种实施例，具有多个系统和元件，它们配合以完成任务。机械装置10可以包括固定的或活动的机器，其执行一些类型的与工业相关的操作，例如采矿、建筑、耕作、运输，或者现有技术中已知的其他工业操作。例如，机械装置10可以是运土机械，例如挖土机（如图1所示）、推土机、载重车、反铲铲土机、机动平路机、倾卸式货车，或者任何其他运土机械。机械装置10可以包括执行系统12，其构造为移动工作工具14；传动系统16，其用于推进机械装置10；能源系统18，其提供能量给执行系统12和传动系统16；和操作员工作站20，其设置为用于人工控制执行系统12、传动系统16和/或能源系统18。

执行系统12可以包括连杆结构，其通过流体执行机构作用以移动工作工具14。具体地，执行系统12可以包括吊臂22，吊臂通过一对相邻的、双作用的液压缸26（在图1中仅显示了一个）围绕横轴（未显示）相对于工作面24垂直地枢转。执行系统12也可以包括斗杆28，斗杆通过单个双作用的液压缸32围绕横轴垂直地枢转。执行系统12还可以包括单个双作用的液压缸24，其可操作地连接在斗杆28和工作工具14之间，以围绕水平的枢转轴线36垂直地枢转工作工具14。在公开的实施例中，液压缸34的头端34A连接到斗杆28的一部分，并且相对的杆端34B经由动力连杆37连接到工作工具14。吊臂22可以枢转地连接到机械装置10的本体38。本体38可以枢转地连接到底盘39，并且可通过液压摆动马达43围绕垂直的轴线41活动。斗杆28可以枢转地经由轴线30和36将吊臂22连接到工作工具14。

多个不同的工作工具14可以连接到单个机械装置10上，并且是操作员可控制的。工作工具14可以包括任何用于执行特别任务的装置，例如铲斗、叉形装置、轮叶、铲、松土器、倾斜床、扫帚、吹雪机、推进装置、切割设备、抓握装置，或者任何其他现有技术中已知的执行任务的装置。尽管在图1的实施例中，连接的工作工具14相对于机械装置10的本体38在垂直方向上枢转，但是工作工具14还可以进行替代地或者另外地旋转、滑动、开启和关闭，或者以现有技术中已知的任何其他方式活动。

传动系统16可以包括一个或多个提供能量以推进机械装置10的牵引装置。在公开的实施例中，传动系统16包括位于机械装置10一侧的左侧履带40L，和位于机械装置10的相对侧的右侧履带40R。左侧履带40L可以通过左侧行走马达42L驱动，而右侧履带40R可以通过右侧行走马达42R驱动。可以考虑到的是，传动系统16可以替代地包括除了履带之外的牵引装置，例如轮子、皮带，或者其他已知的牵引装置。机械装置10可以通过在左右行走马达42L, 42R之间产生速度和/或旋转方向上的差异来驾驶，而直线的行进可以通过在左右行走马达42L, 42R上产生大体上相等的输出速度和旋转方向来便利地实现。

能源系统18可以包括引擎，例如柴油机，汽油机，气体燃料动力引擎，或现有技术中已知的任何其他类型的内燃机。可以考虑到的是，能源系统18可以替代地包括非燃烧型的能量，例如燃料电池、电力存储设备，或者现有技术中已知的其他能源。能源系统18可以产生机械的或者电力的输出，并且可以将输出转换为液压能量以用于移动液压缸26，32，34和左右行走马达和摆动马达42L, 42R, 43。

操作员工作站20可以包括这样的装置，其接收机械装置操作员的对机械装置10操纵要求的指示性的输入。具体地说，操作员工作站20可以包括一个和/或多个操作员接口装置46，例如操纵手柄，方向盘，和/或踏板，它们靠近操作员座椅（未显示）安置。通过产生对机械装置10操作要求的指示性的位移信号，操作员接口装置46可以启动机械装置10动作，例如行进和/或工具动作。 当操作员移动接口装置46时，操作员可以在要求的方向、利用要求的速度、和/或利用要求的力影响相应的机械装置10的动作。

如在图2中示意性地显示，液压缸26，32，34可以包括现有技术中已知的任何类型的线性执行机构。各个液压缸26，32，34可以包括管48和布置在管48内的活塞组件50，以形成第一腔52和相对的第二腔54。在一个实施例中，活塞组件50的杆部分50A可以贯穿第二腔54的端部。 因而，第二腔54可以认为是液压缸26，32，34的有杆腔，而第一腔52可以认为是无杆腔。

第一和第二腔52，54可以各自被有选择地供给加压流体，和排出加压流体，以促使活塞组件50在管48内移动，从而改变液压缸26，32，34的有效长度和移动吊臂22、斗杆28和/或工作工具14（参考图1）。从第一和第二腔52，54流入和流出的流体流量可以影响液压缸26，32，34的移动速度，而在第一和第二腔52，54之间的压差可以影响由液压缸26，32，34施加到与之关联的执行系统12的连杆结构上的力。

摆动马达43，类似于液压缸26，32，34，可以通过流体压差驱动。具体地说，摆动马达43可以包括第一和第二腔（未显示），所述第一和第二腔位于泵机构的两侧，泵机构例如叶轮、柱塞或活塞系（未显示）。当第一腔充入加压流体而第二腔排出了流体时，可以促使泵机构在第一方向移动或旋转。相反地，当第一腔排出了流体而第二腔充入加压流体时，可以促使泵机构在第二方向移动或旋转。从第一和第二腔流入和流出的流体流量可以确定摆动马达43的输出速度，而穿过泵机构的压差可以确定输出转矩。可以考虑到的是，如果有要求，摆动马达43的位移是可变的，因此对于给定的供给流体的流量和/或压力，摆动马达43的速度和/或输出扭矩是可以调整的。

与摆动马达43类似，左右行走马达42L，42R的每一个可以通过产生流体压差来驱动。具体地说，左右行走马达42L, 42R的每一个可以包括位于泵机构（未显示）两侧的第一和第二腔（未显示）。当第一腔充入加压流体而第二腔排出了流体时，可以促使泵机构在第一方向移动或旋转对应的牵引装置（40L，40R）。相反地，当第一腔排出了流体而第二腔充入加压流体时，可以促使相应的泵机构在相反的方向移动或旋转牵引装置。从第一和第二腔流入和流出的流体流量可以确定左右行走马达42L，42R的速度，而在左右行走马达42L，42R之间的压差可以确定力矩。可以考虑到的是，如果有要求，左右行走马达42L，42R的位移是可变的，因此对于给定的供给流体的流量和/或压力，行走马达42L，42R的速度和/或输出扭矩是可以调整的。在另外的示意性的实施例中，摆动马达43，左行走马达42L和右行走马达42R的一个或多个可以是偏心型马达。应当理解的是，在这样的实施例中，当改变流向时，另外的控制和/或负载保持设备是必需的。

如图2所示，机械装置10可以包括液压系统56，该液压系统56具有多个流体元件，它们配合以移动工作工具14（参考图1）和机械装置10。特别地，液压系统56可以包括多个液压回路58，60，62和充能回路64，充能回路有选择地流体地连接到每个液压回路58，60，62。液压回路58可以是与液压缸34和摆动马达43关联的铲斗回路。液压回路60可以是与液压缸26关联的吊臂回路。液压回路62可以是与液压缸32、左行走马达42L和右行走马达42R关联的斗杆回路。可以考虑的是，回路的另外的和/或不同的结构也可以包括在液压系统56内，例如，如果有要求，与各个单独的执行机构（例如，液压缸32，34，26，左行走马达42L，右行走马达42R和/或摆动马达43）关联的独立的回路。另外，在示意性的实施例中，一个或多个回路58，60，62可以是无节流回路。

在公开的实施例中，液压回路58，60，62的每一个可以包括多个相互连接和配合的流体元件，其有助于对关联的执行机构同时的和独立的使用和控制。例如，各个回路58，60，62可以包括变量泵66，变量泵66通过闭环回路以并联的方式流体地连接到与之关联的旋转和/或线性执行机构，闭环回路通过上侧和/或下侧（相对于图2）通道形成。具体地说，每个泵66可以通过第一泵通道68和第二泵通道70连接到它的旋转执行机构（例如连接到左行走马达42L，右行走马达42R或摆动马达43）。另外，每个泵66可以通过第一和第二泵通道68，70、杆端部通道72和头端通道74连接到它的线性执行机构（例如连接到液压缸26，32或34）。为了促使旋转执行机构在第一方向旋转，第一泵通道68可以通过泵66充入加压流体，而第二泵通道70可以充入由旋转执行机构排出的流体。为了使得旋转执行机构反向，第二泵通道70可以充入由泵68加压的流体，而第一泵通道68可以充入由旋转执行机构排出的流体。在特别的线性执行机构的伸出操作过程中，头端通道74可以通过泵66充入加压流体，而杆端通道72可以充入从线性执行机构返回的流体。相反，在收回的操作中，杆端部通道72可以充入由泵66加压的流体，而头端通道74可以充入从线性执行机构返回的流体。

在示意性的实施例中，泵阀92可以流体地连接到泵66，以避免泵受到可能进入到泵66的压力峰值的破坏。另外，当关联第一泵66的液压回路接收来自第二液压回路的流体、同时第一泵66不使用时，泵阀92有助于隔离第一泵66。泵阀92可以在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置将流体从泵66引导到第一泵通道68中，在第二位置（如图2所示）将流体从泵66引导到第二泵通道70中。在示意性的实施例中，泵阀92可以包括两位或三位开关阀。

每个泵66可以具有可变的排量，并且被控制以在两个不同的方向从其关联的执行机构抽取流体，和在规定的高压下将流体排放回执行机构。也就是说，泵66可以包括排量控制器144，例如旋转斜盘和/或其他类似的行程调节机构。排量控制器144的多个元件的位置可以是根据要求、尤其是根据一个或多个执行机构的要求的速度、要求的力矩和/或负载而电液式的和/或机液式的调节，从而改变泵66的排量（例如排放速率）。在示意性的实施例中，排量控制器144可以根据一个或多个左行走马达42L，右行走马达42R，摆动马达43和液压缸26，32，34的组合的要求改变泵66的排量。泵66的排量可以从零排量位置调整到在第一方向的最大排量位置，在零排量位置，大体上没有流体从泵66排出，在第一方向的最大排量位置，流体从泵66以最大速率释放到第一泵通道68中。类似地，泵排量66可以从零排量位置调整到第二方向的最大排量位置，在第二方向的最大排量位置上，泵66以最大速率将流体释放到第二泵通道70。泵66可以可驱动地连接到机械装置10的能源系统18，例如通过中间轴、传送带，或者另一些适合的方式。替代地，泵66可以通过变矩器、传动箱、回路或者现有技术中已知的任何其他方式间接地连接到能源系统18。可以考虑到的是，泵66可以在不同的回路按照要求以串联（例如通过相同的轴）或并联（例如通过齿轮组）的方式连接到能源系统18。

泵66也可以有选择地作为马达来运作。更具体地说，当关联的执行机构在溢流情况下操作时，从执行机构排出的流体可能具有比泵66的出口压力更高的压力。在这样的情况下，执行机构的高压流体被引导返回至泵66，这可以驱使泵66旋转，具有或者不具有来自能源系统18的帮助。在一些情况下，泵66甚至可以施加能量到能源系统18，从而提高能源系统18的效率和/或容量。

在一些操作中，可能要求促使线性执行机构和/或旋转执行机构动作，而使得在相同的回路内的其他的执行机构不动作。也可以合乎需要的是，有选择地转换通过线性和/或旋转执行机构的流体的流向，而不转换通过相同回路内的其他执行机构的流体的流向，并且不转换泵的旋转方向。这样有选择的转换可以改变关联的执行机构的运动方向。为了达到上述目的，回路58，60，62的每一个可以设置有转换阀76，其能够大体上将旋转执行机构和/或线性执行机构和与其关联的泵66和/或其他的液压回路元件隔离。转换阀76也可以构造为有选择地转换通过关联的旋转执行机构和/或线性执行机构的流体的流向。 在示意性的实施例中，转换阀76可以构造为有选择地独立地转换在回路内的各个执行机构的流向。

在示意性的实施例中，一个或多个转换阀76可以是任何类型的不可变开关型阀。这样的阀可以是两位或者三位四通滑阀，它们在一个或多个流通位置之间是电磁致动的，并且朝向不流通位置是弹簧偏压的。这样的流通位置可以包括，例如，直接流通位置和交叉流通位置，其中交叉流通位置可以与直接流通的方向相反，或者从直接流通位置反向。当转换阀76在一个流通位置时，流体可以大体上无限制地经由旋转执行机构和/或线性执行机构在第一和第二泵通道68，70之间流动。当转换阀76处于不流通位置时，流体不能在第一和第二泵通道68，70内流过，并且大体上不能影响旋转执行机构和/或线性执行机构的动作。可以考虑到的是，转换阀76也可以用作负载保持阀，其液压锁定旋转执行机构和/或线性执行机构的动作。 这样的液压锁定可以在这样的情况产生，例如，关联的执行机构具有非零排量，并且转换阀76处于它们的不流通位置。类似的功能也可以通过专用的与在图2中显示的多个线性致动器关联的断流阀120和负载保持阀114提供。应当理解的是，由于这样的阀结构，专用的提升型负载保持阀114等可以具有比例如滑阀型的转换阀76更高级的泄漏和漂移特性。

在另一个示意性的实施例中，一个或多个转换阀76可以是任何类型的变位阀。例如，在这样的实施例中，其中防止一个或多个旋转执行机构达到零排量，这里关联的转换阀76可以是变位阀。这样的变位转换阀76可以是例如四通滑阀和/或任何其他的类型的阀或阀组，构造为具有流通、不流通、节流、换流和/或其他的在本文中描述的功能。在另一个示意性的实施例中，一个或多个转换阀76可以包括四个独立的两位两通提升阀。变位转换阀76可以构造成可控制流体流通的流量，并且在图2中显示的示意性的变位转换阀76A与液压回路58关联。例如，这样的变位转换阀可以允许任何要求的流量通过。这样要求的流量可以在大体上非限流的完全开启流通位置与完全限流的（即，没有流动）完全不流通位置之间变化。在这样的示意性的实施例中，除了有助于隔离和/或选择性地转换关联的执行机构的流向之外，转换阀76可以构造成可控制关联的执行机构的线性或者旋转速度的改变、增大、减小和/或其他的变化。通过限制流过关联的执行机构的流量，这样的转换阀76可以构造成改变关联的执行机构的相应速度。例如，有时，当泵66之一同时提供流体给超过一个的执行机构。在这样的应用中，可能合乎需要的是，改变执行机构之一的速度，而不会改变接收来自泵66的流体的其他的执行机构的速度，并且变位转换阀76可以构造为通过可变地限制通过执行机构的流量来独立地改变与之关联的执行机构的速度。这样的流量和/或速度控制可以是有用的，例如，当液压回路62的泵66同时为这些执行机构中的每一个提供流体时，独立地改变左和右行走马达42L，42R和/或液压缸32的旋转速度。应当理解的是，流过各自的液压回路58，60，62的流体的流动可以通过关联的泵66控制，当这样的流动通过相应的转换阀76时，改变传导率，转换阀76对这样的流动施加影响，具有的效果是改变通过转换阀76的压差。这样，对于给定的通过转换阀76到相应的执行机构的流量，如果压力平衡施加到执行机构上的负载，这样的在传导率上的变化将支配执行机构的速度。尽管上面的描述是根据示意性的液压回路62的执行机构描述的，但是当变位转换阀76与回路58，60，62中的任一个的执行机构关联时，变位转换阀76也可以具有类似的功能。

如图2所示，液压回路58，60，62的每一个可以通过一个或多个汇流阀107流体地彼此连接。汇流阀107可以包括一个或多个流量控制元件，其构造成有助于引导在回路58，60，62之间的流体，和/或从两个或更多源汇合流体。 在一个示意性的实施例中，一个或多个汇流阀107可以包括多个两位或三位可变（比例型的）阀。在另一个示意性的实施例中，一个或多个汇流阀107可以包括多个不可变位开关阀。在图2的示意性的实施例中，汇流阀107的每一个可以包括第一，第二，第三和第四阀78，80，82，84，和一个或多个可以包括变位阀的第一，第二，第三和第四阀78，80，82，84。阀78，80，82，84可以是受控的以允许和/或限制在回路58，60，62中的任一个和/或它们的元件之间的流体流通。例如，如图所示，根据液压回路62的汇流阀107，每个阀78，80，82，84可以通过通道108，110有选择地流体地连接到第一泵通道68和/或第二泵通道70。同样地，与液压回路60关联的汇流阀107的阀78，80，82，84可以通过通道116，118有选择地流体地连接到液压回路62的汇流阀107。类似的，在与液压回路58关联的汇流阀107之间的流体连通通过通道128，130，132，134设置。通过汇流阀107的不同的流体连接，流体可以同时从一个或多个泵66提供到液压系统56的任意一个执行机构。汇流阀107也可以构造为隔离一个或多个回路58，60，62和/或它的元件。

例如，在一些操作中，可能合乎需要的是，通过第一泵66将流动的流体提供给特别的执行机构，第一泵带有来自单独的液压回路58，60，62的第二泵66的流动的流体。为了达到上述目的，一个或多个汇流阀107可以用于将流体从各个不同的液压回路58，60，62的泵66同时引导到执行机构，从而将流体的"混合流"引导到执行机构。例如，根据液压回路62，当同时操作液压缸32，以及左和右行走马达42L, 42R的一个或两个时，可能需要这样的流体的混合流。在这样的操作中，执行机构32，42L，42R的联合可能需求超过液压回路62的泵66的最大排量。因此，可以控制一个或多个汇流阀107以结合通过液压回路60的泵66提供的流体和通过液压回路62的泵66提供的流体，并且将流体的混合流引导到液压缸32。当通过一个或多个汇流阀107将来自泵66的这样的流体的混合流引导到液压缸32时，如果汇流阀107不是比例阀，那么与液压缸32关联的转换阀76可以用于可变地限制通过液压缸32的流量。替代地，如果汇流阀107是比例阀，这样的汇流阀107可以用于可变地限制流过液压缸32的流量，并且转换阀76可以用作开关阀。另外地或者可替换地，与左右行走马达42L，42R关联的一个或两个相应的转换阀76可以用于可变地限制通过行走马达42L，42R的流量。当将混合流提供给一个或多个执行机构时，利用一个或多个转换阀76限制流动，可以有助于控制一个或多个执行机构的速度。

除了有助于在液压回路58，60，62的任几个之间混合流体之外，汇流阀107也有助于转换阀76的流体转换。例如，根据液压回路62，有时当左右行走马达42L, 42R之一在第一方向动作时，同时要求液压缸32收回，而在其他时间，当左右行走马达42L, 42R之一在第一方向动作时，同时要求液压缸32伸出。在第一位置，可以要求液压回路62的泵66对第一泵通道68和流体地连接到液压缸32的杆端部通道72加压，而在第二位置，可以要求泵66对第一泵通道68和流体地连接到液压缸32的头端通道74加压。 例如，关联液压缸32的转换阀76可以有选择地转换通过液压缸32的流体的流向，阀78，80，82，84可以直接将加压流体引导到转换阀76或者从转换阀76接收加压流体，以有助于上述操作。

特别地，当要求第一泵通道68由泵66加压，而液压缸32收回时，第三阀82可以移到它的流通位置，因此杆端部通道72和液压缸32的第二腔54也通过与之关联的在其流通位置的转换阀76被加压。同时，第二阀80可以在它的流通位置，因此从第一腔52排出的流体经过头端通道74和转换阀76流到第二泵通道70并流回泵66。相反，当要求第一泵通道68由泵66加压，而液压缸32伸出时，第四阀84可以移到它的流通位置，因此头端通道74和线性执行机构的第一腔52也通过转换阀76被加压。同时，第一阀78可以在它的流通位置，因此从第二腔54排出的流体经过杆端通道72和转换阀76流到第二泵通道70并流回泵66。

在另一个示意性的实施例中，汇流阀107和转换阀76可以用于有助于关联的线性执行机构的流体再生作用。例如，当阀82，84移到它们的流通位置，而阀78，80在它们的不流通位置时，高压流体可以经过转换阀76和阀82，84从线性执行机构的一个腔传输到另一个腔，而没有流体经过泵66。应当理解的是，当进行再生作用时，在液压缸32伸出过程中，液压回路62的泵66可以将流体供给到液压缸32，流体的供给量是流入第一腔52和流出第二腔54的流量的差值。类似地，当进行再生作用时，在液压缸32收回过程中，液压回路62的泵66可以从液压缸32接收多余的流体，接收的流体量是流入第二腔54和流出第一腔52的流量的差值。类似的功能可以替代地这样来获得，即将阀78，80移动到它们的流通位置，而将阀82，84保持在其不流通位置。

本领域技术人员应当领会的是，在伸出和收回过程中，液压流体流入和流出液压缸26，32，34的第一和第二腔52，54的相应的速率是不相等的。也就是说，因为在第二腔54内的杆部分50A的设置，与在第一腔52内的压力面积相比，活塞组件50可以在第二腔54内具有较小的压力面积。因此，在液压缸26，32，34收回过程中，与第二腔54所消耗的量相比，更多的液压流体从第一腔52流出；并且，在伸出过程中，与从第二腔54流出的量相比，更多的液压流体由第一腔52所消耗。为了调节在收回过程中排出的多余流体和在伸出过程中额外要求的流体，液压缸26，32，34的每一个可以具有两个补充阀89和两个释放阀88，所述阀通过相应的接头138，140，142流体地连接到充能回路64的接头136。各个液压回路58，60，62可以包括类似的补充阀86和释放阀88装置，它们通过普通的通道90流体地连接到充能回路64。还应当理解的是，为了防止液压缸26，32，34的损坏，和/或防止消耗通过液压缸26，32，34排出的加压流体的能量，与各个液压缸26，32，34关联的转换阀76可以构造成即使在再生作用过程中，也可变地限制流过相应的液压缸26，32，34的流量，和/或降低相应的液压缸26，32，34的速度。

如图2所示，关联液压缸26，32，34的补充阀89可以分别是止回阀或者其他类似的阀，其构造为限制在第一方向的流动，并且仅在流体的压力超过阀的弹簧的偏压值时，允许在第二方向的流动。例如，补充阀89可以构造成有选择地允许加压流体从充能回路64通过相应的接头138，140，142进入到杆端部通道72和/或头端通道74。然而，这样的阀可以禁止流体在相反方向上通过。

另一方面，每个与液压回路58，60，62关联的补充阀86可以是位置可变阀，其配置在普通的通道90与第一和第二泵通道68，70中的一个之间，并且每个可以构造为有选择地允许加压流体从充能回路64进入到第一和第二泵通道68，70。特别地，每个补充阀86可以从第一位置电磁致动到第二位置，在第一位置，流体在普通的通道90和相应的第一和第二泵通道68，70之间自由地流动，在第二位置，当普通的通道90的压力超过第一和第二泵通道68，70的压力的量达到阈值时，流体仅可以从普通的通道90流入到第一和第二泵通道68，70。补充阀86可以由弹簧偏压到其第二位置，并且仅仅在已知的需要正向或反向补偿流体的操作过程中朝向它们的第一位置移动。通过同时一起移动到它们的第一位置的至少一半，补充阀86也可以在特别的回路内用于帮助在第一和第二泵通道68，70之间的流体再生作用。在示意性的实施例中，补充阀86也可以有助于产生旁路流动，以产生"开放中心的感觉"。例如，当在执行机构上的负荷增大时，和/或当操作员通过接口装置46发出持续的动作命令时，这样的功能可以控制关联的执行机构停止。在这样的示意性的实施例，在这样的负荷增大和/或持续的动作命令的过程中，来自泵66的流体可以转移到储罐98。这样的功能可以使得操作员完成精巧的位置控制任务，例如利用工作工具14清扫土墙，而不会破坏土墙。

当流体的压力超过释放阀88的设定阈值时，释放阀88可以设置为允许来自液压缸26，32，34和来自各个回路58，60，62的流体释放到充能回路64。释放阀88可以设定为在较高压力级别下操作，以免破坏液压系统56，例如在这样的级别，该级别仅可以这样达到，即当液压缸26，32，34达到行程末端位置，并且来自关联的泵66的流量不为零，或者在液压系统56的破坏条件下。

充能回路64可以包括至少一个流体地连接到如上所述的普通的通道90的液压源。在公开的实施例中，充能回路64具有两个源，包括充能泵94和蓄能器96，它们可以流体地并联连接到普通的通道90，以提供补充的流体到液压回路58，60，62。充能泵94可以包括，例如发动机驱动，定量泵或变量泵，构造为从储罐98抽取流体，给流体加压，并且将流体释放到普通的通道90中。蓄能器96可以包括，例如，压缩空气、隔膜/弹簧，或者气囊式的蓄能器，其构造为从普通的通道90积聚加压流体，和将加压流体释放到普通的通道90中。多余的液压流体，或者来自充能泵94或者来自液压回路58，60，62（即，来自泵66和/或旋转的和线性致动器的操作），可以引导到蓄能器96中或者经由配置在返回通道102中的充能安全阀100引导到储罐98中。由于在普通的通道90和返回通道102内的升高的流体压力，充能安全阀100可以从不流通位置朝向流通位置活动。手动维护阀104可以与蓄能器96关联，以有助于在充能回路64的维护过程中，使得流体从蓄能器96向储罐98排放。

在机械装置10的操作过程中，机械装置10的操作员可以利用接口装置46以产生信号，其向控制器124标识多个线性的和/或旋转的执行机构的要求动作。 基于一个或多个信号，包括来自接口装置46的信号，和例如来自安装在整个液压系统56中的多个压力传感器126和/或位置传感器（未显示）的信号，控制器124可以控制不同的阀动作和/或改变不同的泵和马达的排量，以将一个或多个特别的线性的和/或旋转的执行机构以要求的方式（即，在要求的速度下和/或带有要求的力）驱动到要求的位置。在本实施例中，由控制器124接收的信号和发送的控制信号在图2中示意性地显示。

控制器124可以包括单个微处理器或者多个微处理器，其包括基于机械装置10的操作员的输入和基于传感的或者其他已知的操作参数，以用于控制液压系统56的操作元件。许多市售的微处理器可以构造为执行控制器124的功能。 应当领会的是，控制器124可以容易地包含在一般的机械装置微处理器中，能够控制多种机械功能。控制器124可以包括存储器，二级存储器装置，处理器，和用于实现应用的任何其他元件。多种其他的电路可以与控制器124关联，例如发动机供油线路、信号调节电路、螺线管驱动电路，和其他类型的电路。

工业实用性

本实施例公开的液压系统可以适合于任何要求改进液压效率和性能的机械装置中。本实施例公开的液压系统可以利用无节流技术实现效率的提高。本实施例公开的液压系统通过新型的回路结构以及有选择的使用，实现了功能和控制的增强。现在将描述液压系统56的操作。

在机械装置10的操作过程中，在工作站20内的操作员可以通过接口装置46命令工作工具14在要求的方向和以要求的速度进行特别的动作。一个或多个由接口装置46产生的对应的信号，连同机械状态信息一起，例如传感器数据，如压力数据、位置数据、速度数据、泵排量数据、以及现有技术中已知的其他数据，可以提供给控制器124以指示要求的动作。

根据来自接口装置46的信号和根据机械状态信息，控制器124可以产生控制信号，指导泵66，94和阀76，76A，78，80，82，84，86，92，120。例如，为了在第一方向以加速旋转左行走马达42L，控制器124可以产生控制信号，其促使液压回路62的泵66增大其排量，并且将流体以更快的速率排放到第一泵通道68。另外，控制器124可以产生控制信号，其促使转换阀76朝向其流通位置移动或者保持在该位置上。当流体从泵66通过第一泵通道68进入和通过左行走马达42L之后，流体可以通过第二泵通道70返回到泵66。为了使得左行走马达42L的动作反向，泵66的输出方向可以反向。替代地，泵阀92可以在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置将流体从泵66引导到第一泵通道68中，在第二位置（如图2所示）将流体从泵66引导到第二泵通道70中。在另一个示意性的实施例中，通过将与左行走马达42L关联的转换阀76从其流通位置转换到不流通位置，左行走马达42L的动作可以反向。利用转换阀76可以对左行走马达42L的流体的流向，以及左行走马达42L的旋转方向进行有选择地和可变地转换，并且是独立的，例如独立于通过右行走马达42R的流体的流向。应当理解的是，左右行走马达42L，42R的一个或者两个可以包括偏心型马达，并且在这样的实施例中，这样的马达的旋转方向可以通过将它们的排量从正转换到负来改变，反过来也一样。另外，在示意性的实施例中，其中转换阀76包括变位阀，流过左行走马达42L的流量可以被可变地限制，因此，左行走马达42L的旋转速度可以改变，和/或进行独立于右行走马达42R的速度的另外的控制。在利用机械装置10的多种采矿、建筑、和/或其他的应用中，对于由单个泵66驱动的多个执行机构，有利于对所述的多个执行机构实现独立的方向和/或速度控制。另外，利用单个泵66同时驱动多于一个的执行机构可以有助于减少操作液压系统56需要的泵66的数量，因此降低了成本和减小了系统的复杂性。

如果在左行走马达42L的动作中，在第一或者第二泵通道68，70内的流体的压力变得过大（例如在溢流的情况下），流体可以从加压通道通过释放阀88和普通的通道90释放到储罐98。相反，当在第一或者第二泵通道68，70中的任一个内的流体的压力变得过低时，来自充能回路64的流体可以被允许通过普通的通道90和补充阀86进入到液压回路62。

在左行走马达42L和/或右行走马达42R的动作中，操作员可以同时要求液压缸32动作。例如，操作员可以通过接口装置46要求液压缸32加速收回。当这样的情况出现时，控制器124可以产生控制信号，该控制信号促使液压回路62的泵66加大其排量，并将流体以更快的速率排放到第一泵通道68。控制器124也可以产生控制信号，促使关联液压缸32的转换阀76朝向流通位置移动或者保持在流通位置上，和/或朝向不流通位置移动或者保持在不流通位置上。另外，控制器124可以产生控制信号，以促使，例如关联液压回路62的汇流阀107的第三阀82和第二阀80朝向其流通位置移动或者保持在其流通位置。此时，汇流阀107的第一阀78和第四阀84可以处于它们的不流通位置。当来自泵66的流体通过第一泵和杆端部通道68，72进入到液压缸32的第二腔54中时，流体可以从第一腔52通过头端和第二泵通道74，70排回到泵66。

液压缸32的动作可以以几种不同的方式反向。 第一，泵66的操作可以反向，从而使得流入和流出液压缸32的流体反向。尽管在一些情况下是令人满意的，但是这种控制液压缸反向动作的第一方法可能仅仅在左行走马达42L和/或右行走马达42R的动作也同时反向时（因此以要求的不变的方向保持行进）或者当左右行走马达42L，42R已经停止并且与液压缸32隔离时才是可行的。这样，作为第二个选择，例如，通过将转换阀76的位置从其流通位置转换到不流通位置，左液压缸32的动作也可以反向。以这样的方式改变转换阀76的结构，可以使得通过杆端部通道72和头端通道74进入和排出液压缸32的流体流动反向。如果在液压缸32的动作中，在杆端部通道72或者头端通道74中的任一个内的流体的压力变得过大（例如在溢流的情况下），流体可以从加压通道通过释放阀88与接头138排放到储罐98。相反，当流体压力变得过低时，来自充能回路64的流体可以通过接头138和补充阀89被允许进入液压缸32。作为第三个选择，例如，通过将关联的一个或多个汇流阀107的位置从其流通位置转换到不流通位置，液压缸32的动作也可以反向。最后，仅仅根据在实施例中公开的旋转执行机构，其中这种执行机构包括偏心型马达，这种马达的方向可以通过将它们的排量从正转换到负来反向，反过来也一样。

如上所述，液压缸32可以在收回操作中从第一腔52排放比第二腔54内消耗的更多的流体，并且在伸出操作中消耗比从第二腔54排出的更多的流体。在这种操作中，关联液压缸32的转换阀76，和液压系统56的一个或多个汇流阀107一起，可以操作以允许多余的流体进入，补充蓄能器96（当多余的流体具有足够的高压时，例如在溢流的情况下），或者排出流体，补充液压回路62，从而使得进入和排出回路62的泵66的流体平衡。

当排出液压缸32的第一腔52的流体的压力升高时，在液压缸32的收回操作中，可以实现流体的再生。当在第二腔54中的压力比第一腔52中的压力更高时，在液压缸32的伸出操作中，也可以实现流体的再生。具体地说，在上述的收回操作中，两个补充阀89可以允许一些从第一腔52排出的流体绕过泵66并且直接流入第二腔54。应当理解的是，在再生操作中，与非再生操作的液压缸32的动作相比，在泵66上要求的负荷可以减少。这样，如上所述的再生操作可以有助于减少在泵66上的负荷，但是仍能满足操作员的要求，从而增加了机械装置10的效率。绕过泵66的设计也可以减小泵66过速的可能性。在这样的操作中，与液压缸32关联的转换阀76可以根据要求可变地限制流过液压缸32的流量，以在再生操作中影响液压缸32的速度。节流器可以有助于液压缸32的能量损耗并改进其可控性。

在本实施例所公开的液压系统56中，通过泵66设置的流体可以大体上是无限制的，因此重要的能量不必浪费在致动过程中。这样，本实用新型的实施例可以提供改进的能量用途和保存方式。另外，在一些应用中，液压系统56的无节流操作可以允许减小甚至完全消除对限量阀的使用，以控制流体流向关联的线性的和旋转的执行机构。这种减少可以获得复杂度降低和/或成本减少的系统。

本实用新型公开的液压系统56还可以对改进的执行机构提供控制。特别地，当多于一个的执行机构由单个泵66同时驱动时，转换阀76可以实现关联的执行机构的独立的流向控制。在这样的实施例中，变位转换阀76也可以实现关联的执行机构的独立的速度控制，并且可以在再生操作中有助于独立地减少线性执行机构的速度。此外，当多于一个的泵66被操作以提供汇合流给变位转换阀76时，转换阀76可以通过可变地限制流过执行机构的流体来改变关联的执行机构的速度。在隔离的或者流体地连接的液压回路中，对单一执行机构的单独控制可以增加液压系统56的效率和功能。

显而易见的是，本领域技术人员可以对本实用新型公开的液压系统作出不同的修改和变化。在考虑本文中公开的液压系统的说明书和惯例的情况下，本领域技术人员可以显而易见地得到其他实施例。应当理解到的是，说明书和实施例仅仅被认为是示例性的，其真实的保护范围由权利要求及其等效物确定。

Claims (6)

1.一种具有集流性能的液压系统（56），其特征在于，包括：

变量泵（66）；

可变排量的第一行走马达（42L），该第一行走马达以闭环方式有选择地流体地连接到泵（66）；

第一转换阀（76），第一转换阀与第一行走马达（42L）关联并且构造成有选择地转换从泵（66）流过第一行走马达（42L）的流体的流向；

可变排量的第二行走马达（42R），该第二行走马达以闭环方式有选择地流体地连接到泵（66）；和

第二转换阀（76），第二转换阀与第二行走马达（42R）关联并且构造成有选择地转换从泵（66）流过第二行走马达（42R）的流体的流向。

2.根据权利要求1所述的具有集流性能的液压系统，其特征在于，还包括排量控制器（144），排量控制器构造成根据第一和第二行走马达（42L，42R）的联合要求改变泵（66）的排量。

3.根据权利要求1所述的具有集流性能的液压系统，其特征在于，第一转换阀（76）构造成独立于第二行走马达（42R）的速度改变第一行走马达（42L）的速度。

4.根据权利要求1所述的具有集流性能的液压系统，其特征在于，第一转换阀（76）包括变位阀，变位阀构造成通过可变地限制流过第一行走马达（42L）的流量改变第一行走马达（42L）的速度。

5.根据权利要求1所述的具有集流性能的液压系统，其特征在于，第一转换阀（76）构造成独立于流过第二行走马达（42R）的流体的流向、有选择地转换流过第一行走马达（42L）的流体的流向。

6.根据权利要求1所述的具有集流性能的液压系统，其特征在于，还包括第一线性执行机构（32），第一线性执行机构以闭环方式有选择地流体地连接到泵（66），和第三转换阀（76），第三转换阀与第一线性执行机构（32）关联，第三转换阀（76）构造成有选择地转换流过第一线性执行机构（32）的流体的流向。