CN204419736U - 液压系统 - Google Patents

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Abstract

一种液压系统包括流量控制模块、经由第一导管流体地联接到流量控制模块的第一泵、经由第二导管流体地联接到流量控制模块的第一旋转组、流体地联接到流量控制模块的第一致动器、流体地联接到第二泵的第二致动器、第一蓄能器,以及可操作地联接到流量控制模块、第一充液阀和排出阀上的控制器。第一旋转组被配置为执行泵送功能和马达功能。第一蓄能器经由第三导管和第一充液阀与所述第一致动器选择性流体连通,经由第四导管和第一充液阀与第二致动器选择性流体连通,经由排出阀与第一旋转组选择性流体连通。本实用新型的液压系统的技术方案可以提高多致动器液压系统的操作灵活性、性能和能源效率。

Description

液压系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种混合液压系统,用于选择性地驱动两个或更多个液压致动器。
背景技术
[0002] 众所周知,液压系统用于将流体动力(例如,加压流体)转换成机械动力。流体动力可以通过流体导管从一个或多个液压泵被传递到一个或多个液压致动器。液压致动器可包括将流体动力转换成轴旋转动力的液压马达、将流体动力转换成平移动力的液压缸、或本领域中已知的其它液压致动器。
[0003] 在一个开环液压系统中,从致动器排出的流体被引导到低压贮存器内,泵从该贮存器中吸取流体。在一个闭环液压系统中,泵通过马达供给导管和泵回流导管被联接到液压马达上,使得在每次穿过闭环循环时不是所有的液压流体都返回到低压贮存器内。相反,从闭环系统中的致动器中排出的流体被引导回到泵内,用于直接再循环。
[0004] 日本公开号2004-028233 (下文中称为‘233号公开”),标题为《油压能量回收/再生装置》,旨在描述一种油压能量回收/再生装置,用于从液压致动器上回收返回压力油的能量并所将回收的能量再生成为驱动装置中的驱动能量。根据‘233号公开,第一液压泵马达经由轴联接到第二液压泵马达。从液压致动器排出的液压流体被引导到第一液压泵马达,第一液压泵马达将液压流体的流体动力转化成轴动力。仍然根据‘233号公开,第二液压泵马达将输入的轴动力转化成流体动力,该流体动力被输送到蓄能器或输送到通过轴联接到主驱动源的第三液压泵马达。
[0005] ‘233号公开的液压系统不允许通过直接与液压致动器流体地连通来为蓄能器蓄能。因此,流体动力通过第一液压泵马达转化为轴动力,以及轴动力通过第二液压泵马达转化为轴流体力,分别由于第一液压泵马达和第二液压泵马达各自的无效性而减弱。
实用新型内容
[0006] 本实用新型涉及一种改进的液压系统,以解决上述现有技术存在的问题和/或采用其它常规方法所造成的问题。
[0007] 本实用新型描述了一种液压系统,该液压系统包括流体控制模块、经由第一导管流体地联接到流体控制模块的第一泵、经由第二导管流体地联接到流体控制模块的第一旋转组、流体联接到流体控制模块的第一致动器、流体地联接到第二泵的第二致动器、第一蓄能器,以及控制器。第一旋转组被配置为执行泵送功能和马达功能。第一蓄能器经由第三导管及第一充液阀与第一致动器选择性流体连通,通过第四导管及第一充液阀与第二致动器选择性流体连通,通过排出阀与第一旋转组选择性流体连通。控制器可操作地联接到流体控制模块、第一充液阀和排出阀,并且所述控制器被配置成选择性地通过第一导管实现第一致动器与第一泵之间的流体连通,选择性地通过第二导管实现第一致动器和第一旋转组之间的流体连通,选择性地通过操作第一充液阀将第一蓄能器充满,和选择性地通过操作排出阀经由第一旋转组排空第一蓄能器。
[0008] 所述第一旋转组通过第五导管流体地联接到所述流量控制模块,以及所述控制器被进一步配置成经由所述第五导管选择性地实现所述第一致动器与所述第一旋转组之间的流体连通。
[0009] 还包括与所述第二导管处于串联流体连通的辅助阀,所述辅助阀被可操作地联接到所述控制器,而所述控制器被进一步配置为通过操作所述辅助阀经由所述第二导管实现所述第一旋转组和所述流量控制模块之间的选择性流体连通。
[0010] 还包括:第一辅助阀,与所述第二导管处于串联流体连通;第二辅助阀,与所述第五导管处于串联流体连通,
[0011] 所述第一辅助阀和所述第二辅助阀被可操作地联接到所述控制器,以及所述控制器被进一步配置为通过操作所述第一辅助阀,经由所述第二导管实现所述第一旋转组和所述流量控制模块之间的选择性流体连通,以及通过操作所述第二辅助阀,经由所述第五导管实现所述第一旋转组与所述流量控制模块之间的选择性流体连通。
[0012] 所述第一旋转组经由所述第五导管进一步流体连接到第一蓄能器,所述液压系统还包括与所述第五导管串联流体连通的调峰阀,所述调峰阀被可操作地联接到所述控制器,以及
[0013] 所述控制器被进一步配置为通过操作所述调峰阀为所述第一蓄能器选择性地蓄會K。
[0014] 还包括第二蓄能器,经由所述第三导管和第二充液阀,所述第二蓄能器与所述第一致动器选择性地流体连通,以及所述第二蓄能器不经由所述第一充液阀与所述第一蓄能器流体连通。
[0015] 所述第二蓄能器进一步经由所述第二充液阀和所述排出阀与所述第一旋转组选择性地流体连通。
[0016] 所述第二蓄能器进一步经由所述第二充液阀和调峰阀与所述第一旋转组选择性地流体连通。
[0017] 所述第一旋转组的第一端口经由第五导管流体地联接到贮存器,所述第一旋转组的第二端口经由第六导管和与所述第六导管流体地串联连通的旁通阀流体地联接到所述贮存器,所述旁通阀被可操作地联接到所述控制器,以及所述控制器被进一步配置为通过操作所述旁通阀经由所述第六导管选择性地实现所述第一旋转组的所述第二端口和所述贮存器之间的流体连通。
[0018] 还包括第二旋转组,其经由第五导管流体地联接到所述流量控制模块,所述第二旋转组被配置成执行泵送功能和马达功能,
[0019] 所述控制器被进一步配置成经由所述第一导管和所述第五导管选择性地实现所述第二旋转组与所述第一致动器之间的流体连通。
[0020] 本实用新型的液压系统的技术方案可以提高多致动器液压系统的操作灵活性、性能和能源效率。
附图说明
[0021] 图1示出了根据本实用新型一个方面的一种示例性机器。
[0022] 图2示出了根据本实用新型一个方面的一种线性液压缸的示意图。
[0023] 图3A至图3C示出了根据本实用新型一个方面的一种液压系统的示意图。
具体实施方式
[0024] 图1说明了一种示例性机器10,其具有各种系统以及部件,它们互相配合以实现一个任务。机器10可具体表现为某一固定或移动机器,执行与某个行业(比如采矿、建筑、农业、交通运输,或其他本领域已知的行业)相关联的一些类型的操作。例如,机器10可以是一种运土机,例如挖掘机或挖土机(示于图1)、推土机、装载机、反铲挖土机、自动平地机、翻斗卡车或其他运土机。机器10可包括:工具系统12,配置有移动作业工具14 ;驱动系统16用于推进机器10 ;动力源18或其它为工具系统12和驱动系统16提供动力的原动机;以及操作员室20,其可以包括控制接口,用于手动控制工具系统12、驱动系统16,和/或动力源18。
[0025] 工具系统12可包括联接到液压致动器的连杆结构以移动作业工具14,所述液压致动器可包括线性致动器或旋转致动器。例如,工具系统12可包括吊杆22,该吊杆22可围绕相对于作业表面24的第一水平轴线(图中未示出)枢转地联接到机器10的本体23,并由一个或多个双作用式吊杆液压缸26 (图1中仅示出了一个)致动。工具系统12还可包括斗杆28,该斗杆28围绕相对于作业表面24的第二水平轴线30被枢转地联接到吊杆22,并由双作用式斗杆液压缸32致动。
[0026] 工具系统12还可包括双作用式工具液压缸34,该双作用式工具液压缸34被可操作地联接在斗杆28和作业工具14之间,以便使作业工具14围绕第三水平轴线36枢转。在图1所示的非限制性方面中,工具液压缸34的头端38被连接到斗杆28的一部分,而工具液压缸34的相对杆端40由动力连杆42的方式连接到作业工具14上。主体23可连接到底盘44,以便借助液压摆动马达48来围绕垂直轴线46摆动。根据本实用新型的一个方面,液压摆动马达48可包括第一摆动马达和第二摆动马达。
[0027] 众多不同的作业工具14可附接到单个机器10上并由操作员控制。作业工具14可包括用于执行特定任务的任何装置,例如,铲斗(在图1中示出)、叉形装置、刮板、铲、松土机、倾卸台、扫帚、吹雪机、推进装置、切割装置、抓取装置,或本领域中已知的任何其他的任务执行装置。尽管图1中所示的方面示出了作业工具14被配置为在相对于主体23在垂直的方向上枢转,和绕枢轴46沿水平方向进行摆动,但应当理解的是,作业工具14可以替代地或附加地相对于斗杆28旋转、滑动、打开和关闭,或以本领域中已知的任何其它方式移动。
[0028] 驱动系统16可包括一个或多个牵引装置,该牵引装置动力驱动以推动机械10行驶。如图1所示,驱动系统16可包括位于机器10 —侧的左轨道50,和位于机器10相对侧的右轨道52。左轨道50可由左行走马达54驱动,而右轨道52可以由右行走马达56驱动。可以预期的是,驱动系统16可以替代地包括轨道之外的牵引装置,例如轮、皮带或其它已知的牵引装置。机器10可通过在左行走马达54与右行走马达56之间产生速度和/或旋转方向差进行转向,而直线行进可通过在左行走马达54与右行走马达56之间产生大致相等的输出速度和旋转方向来实现。
[0029] 动力源18可包括内燃发动机,例如,往复式压缩点火发动机、往复式火花点火发动机、燃气涡轮机,或本领域中已知的其它类型的内燃发动机。可以预期的是,动力源18可以代替地包括非燃烧动力源,例如燃料电池、蓄电装置,或本领域中已知的另外的动力源。动力源18可产生机械或电力的输出,该输出过后可被转化为液压动力,用于移动工具系统12的致动器。
[0030] 操作员室20可包括一些装置,以便从指示期望操纵的操作员那里接收输入。具体地讲,操作员室20可包括位置靠近操作员座位(未示出)的一个或多个操作员接口装置58,例如操纵杆(图1所示)、方向盘,或踏板。操作员接口装置可以通过产生指示期望的机器10操纵的位移信号,使机器10开始行驶,例如行走和/或工具移动。当操作员移动接口装置58时,操作员可以使相应机器10在所期望的方向、以所希望的速度,和/或以期望的力度进行移动。
[0031] 图2示出了根据本实用新型一个方面的线性液压缸70的示意图。线性液压缸70可包括在本身内部限定气缸孔74的管路72,还包括设置在气缸孔74内的活塞组件76。连杆78被联接到活塞组件76并延伸穿过密封件80处的管路72。由活塞的第一面84、气缸孔74和的连杆78的表面86限定了杆端腔室82。活塞第二面90和气缸孔74限定了头端腔室88。
[0032] 线性液压致动器70的头端腔室88和杆端腔室82可以被选择性地分别通过头端端口 92和杆端端口 94供应加压流体或排出流体,使活塞组件76在管路72内平移,从而例如改变致动器移动作业工具14的有效长度。流体流入、流出头端腔室88和杆端腔室82的流速可以涉及到致动器的平移速度,而头端腔室88和杆端腔室82之间的压力差和/或区域差可以与致动器施加到作业工具14上的力有关。应当理解的是,图1中所示的吊杆液压缸26、斗杆液压缸32、或者工具液压缸34中的任何一个都可以体现出图2所示的线性液压致动器70的结构特征。
[0033] 旋转致动器可包括位于流体作业提取机构任一侧的第一和第二腔室,该提取机构可以是叶轮、柱塞,或一系列活塞。当第一腔室被填充加压流体而第二腔室同时排出流体时,流体作业提取机构可以被旋转致动器的第一和第二腔室之间的压力差促使在第一方向上旋转。相反地,当第一腔室排出流体而第二腔室被同时填充加压流体时,流体作业提取机构可以被压力差促使沿相反的方向旋转。流体流入、流出第一和第二腔室的流速可以通过致动器的旋转速度来确定,而在整个泵送机构内的压力差大小可以确定输出转矩。应当理解的是,图1中所示的液压摆动马达48、左行走马达54,或右行走马达56中的任何一个都可以体现出上述旋转致动器的结构。此外,应该理解的是,旋转致动器可以根据需要具有固定的排量或可变的排量。
[0034] 图3A至图3C (统称为“图3”)示出了根据本实用新型一个方面的液压系统100。液压系统100包括第一致动器102、第二致动器104、第一泵106、第二泵108、辅助泵/马达系统110,和蓄能器系统112。
[0035] 参见图3A,第一致动器102可以体现出图2中所示的线性液压致动器70的结构。因此,第一致动器102可以具有头端腔室88,杆端腔室82中,头端端口 92,和杆端端口 94。应当理解的是,第一致动器102可以是如图1中所示的机器10的吊杆液压缸26、斗杆液压缸32,或者工具液压缸34,或服务于本领域中已知的任何其它液压缸的功能。根据本实用新型的一个方面,第一致动器102是机器10的吊杆液压缸26 (参照图1)。
[0036] 第一致动器102经由导管116和导管118被流体地联接到流体控制模块114。导管116可以实现第一致动器102的杆端端口 94和流体控制模块114的端口 120之间的流体连通,导管118可实现第一致动器102的头端端口 92和流体控制模块114的端口 122之间的流体连通。
[0037] 参见图3C,第一泵106可经由导管126将流体从贮存器124抽出,经由第一泵出口130将流体排放至导管128中。导管128通过端口 132实现第一泵106与流体控制模块114之间的流体连通。通过联接到流体控制模块114端口 136的导管134,流体控制模块114可以与贮存器124实现流体连通。另外,导管134可以与止回阀127处于串联流体连通,该止回阀127被设置为允许朝向贮存器124方向的流体通过,并阻断远离贮存器124方向的流体通过。止回阀127可包括弹力构件,其为止回阀127设置超过贮存器124的压力的有限开放压力。贮存器124可以例如通过通气孔等与机器10的周围环境流体连通。
[0038] 根据本实用新型的一个方面,流体控制模块114被配置为选择性地实现端口 132和端口 122之间之间的流体连通、端口 120和端口 136之间的流体连通,而通过流体控制模块114阻断端口 132和端口 120之间的流体连通、端口 136与端口 122之间的流体连通。相应的,流体控制模块114可以选择性地实现第一泵106和第一致动器102的头端腔室88之间的流体连通,并通过开环回路实现第一致动器102的杆端腔室82与贮存器124之间的流体连通。
[0039] 根据本实用新型的另一个方面,流体控制模块114被配置为选择性地实现端口132和端口 120之间的流体连通,以及实现端口 136和端口 122之间的流体连通,而阻断端口 136和端口 120之间的流体连通,以及阻断端口 132与端口 122之间的流体连通。相应的,流体控制模块114可以选择性地实现第一致动器102的杆端腔室82与第一泵106之间的流体连通,并通过开环回路实现第一致动器102的头端腔室88与贮存器124之间的流体连通。
[0040] 第一泵106可具有可变的排量,这通过控制器138控制以从贮存器124中抽取流体并将处于设定的升压流体排放到导管128中。第一泵106可包括冲程调节机构,例如旋转斜盘,冲程调节机构的位置可以根据致动器的所需速度及其他因素以液力机械方式进行调节,从而改变第一泵106的输出(例如,排放流速)。可以预期的是,第一泵106可以根据需要被串联(例如,经由相同的轴)联接到动力源18或并联(例如,通过齿轮系)联接到机器10的其它泵。此外,第一泵106的排量可以在零排量与最大排量之间可调:在零排量下,基本上没有流体从第一泵106排出;在最大排量下,流体以最大的速率从第一泵106排出,进入导管128。
[0041] 第一泵106可以经由轴140直接或间接地联接到动力源18。第一泵106的轴140和动力源18之间的间接联接可包括变矩器、齿轮箱、电路,或本领域已知的其它联接方法。
[0042] 参见图3A,第二致动器104可以是旋转致动器,如上所述。因此,第二致动器104可以是如图1中所示的机器10的液压摆动马达48、左行走马达54,或者右行走马达56,或服务于本领域中已知的任何其它液压马达的功能。根据本实用新型的一个方面,第二致动器104是液压摆动马达48。根据本实用新型的另一个方面,第二致动器104是液压摆动马达48的第一摆动马达。
[0043] 第二致动器104经由第一换向阀组件142流体地联接到第二泵108。分别经由导管148和导管150,第二致动器104的第一端口 144和第二端口 146流体地联接到第一换向阀组件142。此外,分别经由导管152和导管154,第一换向阀组件142流体地联接到第二泵108和贮存器124。
[0044] 根据本实用新型的一个方面,第一换向阀组件142被配置成选择性地通过导管148实现第二泵108和第二致动器104之间的流体连通,并有选择地实现贮存器124和导管150之间的流体连通,同时阻断第二泵108和导管150之间的流体连通,并阻断贮存器124和导管148之间的流体连通。根据本实用新型的另一个方面,第一换向阀组件142被配置成选择性地通过导管150实现第二泵108和第二致动器104之间的流体连通,并有选择地实现贮存器124和导管148之间的流体连通,同时阻断第二泵108和导管148之间的流体连通,并阻断贮存器124和导管150之间的流体连通。
[0045] 根据本实用新型的另一个方面,第一换向阀组件142被配置成基本上阻断第二泵108经由导管148和导管150与第二致动器104之间的流体连通,并且选择性地经由导管156和流量控制模块114的端口 158实现第二泵108和流量控制模块114之间的流体连通。另外,第一换向阀组件142可以被配置成阻断第二泵108和流量控制模块114之间经由导管156实现的流体连通,同时实现第二泵108和第二致动器104之间的流体连通。可替代地,应当理解,第一换向阀组件142可以被配置成同时实现第二泵108与第二致动器104之间、与流量控制模块114之间的流体连通。
[0046] 第二泵108可以经由导管160从贮存器124中吸取液压流体。另外,第二泵108可以具有可变的排量,这由控制器138控制以将处于指定的升压流体排出到第一换向阀组件142。第二泵108可以包括冲程调节机构,例如旋转斜盘,冲程调节机构的位置可以根据致动器所需的速度及其他因素以液力机械方式进行调节,从而改变第二泵108的输出(例如,排放流速)。可以预期的是,第二泵108可以根据需要被串联(例如,经由相同的轴)联接到动力源18或并联(例如,通过齿轮系)联接到机器10的其它泵。此外,第二泵108的排量可以在零排量与最大排量之间可调:在零排量下,基本上没有流体从第二泵108排出;在最大排量下,流体以最大的速率从第二泵108排出,进入导管152。
[0047] 第二泵108可以经由轴162直接或间接地联接到动力源18。第二泵108的轴162和动力源18之间的间接联接可包括变矩器、齿轮箱、电路,或本领域已知的其它联接方法。
[0048] 仍然参见图3A,液压系统100还可包括第三致动器164,第三致动器164经由第二换向阀组件168流体地联接到第三泵166。分别经由导管148和导管150,第三致动器164的第一端口 170和第二端口 172可以与第二换向阀组件168流体连通。此外,分别经由导管174和导管176,第二换向阀组件168与第三泵166和贮存器124流体连通。虽然,图3示出了,经由导管148和导管150,第三致动器164与第二致动器104形成并联流体连接,但应当理解,液压系统100作为另外一种选择可以被配置成使得第三致动器164与第一换向阀组件142不处于直接的流体连通。
[0049] 根据本实用新型的一个方面,第二换向阀组件168被配置成选择性地经由导管148实现第三泵166与第三致动器164之间的流体连通,并选择性地实现贮存器124和导管150之间的流体连通,同时阻断第三泵166和导管150之间的流体连通,并阻断贮存器124和导管148之间的流体连通。根据本实用新型的另一个方面,第二换向阀组件168被配置成选择性地经由导管150实现第三泵166与第三致动器164之间的流体连通,并选择性地实现贮存器124和导管148之间的流体连通,同时阻断第三泵166和导管148之间的流体连通,并阻断贮存器124和导管150之间的流体连通。
[0050] 根据本实用新型的另一个方面,第二换向阀组件168被配置成基本上阻断第三泵166经由导管148和导管150与第三致动器164之间的流体连通,并且选择性地经由导管178和流量控制模块114的端口 180实现第三泵166和流量控制模块114之间的流体连通。另外,第二换向阀组件168可以被配置成阻断第三泵166和流量控制模块114之间经由导管178实现的流体连通,同时实现第三泵166和第三致动器164之间的流体连通。可替代地,应当理解的是,第二换向阀组件168可以被配置成同时实现第三泵166与第三致动器164之间、与流量控制模块114之间的流体连通。
[0051] 第三致动器164可以是旋转致动器,如上所述。因此,第三致动器164可以是如图1中所示的机器10的液压摆动马达48、左行走马达54,或者右行走马达56,或承担本领域中已知的任何其它液压马达的功能。根据本实用新型的一个方面,第三致动器164是液压摆动马达48。根据本实用新型的另一个方面,第三致动器164是液压摆动马达48的第二摆动马达。
[0052] 第三泵166可以经由导管175从贮存器124中吸取液压流体。另外,第三泵166可以具有可变的排量,这由控制器138控制以将处于指定的升压流体排出到第二换向阀组件168。第三泵166可以包括冲程调节机构,例如旋转斜盘,冲程调节机构的位置可以根据致动器所需的速度及其他因素以液力机械方式进行调节,从而改变第三泵166的输出(例如,排放流速)。可以预期的是,第三泵166可以根据需要被串联(例如,经由相同的轴)联接到动力源18或并联(例如,通过齿轮系)联接到机器10的其它泵。此外,第三泵166的排量可以在零排量与最大排量之间可调:在零排量下,基本上没有流体从第三泵166排出;在最大排量下,流体以最大的速率从第三泵166排出,进入导管174。
[0053] 第三泵166可以经由轴177直接或间接地联接到动力源18。第三泵166的轴177和动力源18之间的间接联接可包括变矩器、齿轮箱、电路,或本领域已知的其它联接方法。
[0054] 参见图3C,液压系统100还可包括第四泵182,第四泵182通过导管184和节点125从贮存器124中吸取流体,并将流体经由第四泵出口 188排出到导管186。导管186经由端口 190实现第四泵182与流量控制模块114之间的流体连通。
[0055] 第四泵182可具有可变的排量,这由控制器138控制以将流体从贮存器124中吸取出来,并将处于指定的升压流体排出到导管186。第四泵182可包括冲程调节机构,例如旋转斜盘,冲程调节机构的位置可以根据致动器所需的速度及其他因素以液力机械方式进行调节,从而改变第四泵182的输出(例如,排放流速)。可以预期的是,第四泵182可以根据需要被串联(例如,经由相同的轴)联接到动力源18或并联(例如,通过齿轮系)联接到机器10的其它泵。此外,第四泵182的排量可以在零排量与最大排量之间可调:在零排量下,基本上没有流体从第四泵182排出;在最大排量下,流体以最大的速率从第四泵182排出,进入导管186。
[0056] 第四泵182可以经由轴192直接或间接地联接到动力源18。第四泵182的轴192和动力源18之间的间接联接可包括变矩器、齿轮箱、电路,或本领域已知的其它联接方法。
[0057] 液压系统100还可包括第四致动器200,第四致动器200经由第三换向阀组件204流体地联接到第五泵202。分别经由导管210和导管212,第四致动器200的第一端口 206和第二端口 208可以与第三换向阀组件204流体连通。此外,分别经由导管214和导管216,第三换向阀组件204与第五泵202及贮存器124流体连通。
[0058] 根据本实用新型的一个方面,第三换向阀组件204被配置成选择性地经由导管210实现第五泵202与第四致动器200之间的流体连通,并选择性地实现贮存器124和导管212之间的流体连通,同时阻断第五泵202和导管212之间的流体连通,并阻断贮存器124和导管210之间的流体连通。根据本实用新型的另一个方面,第三换向阀组件204被配置成选择性地经由导管212实现第五泵202与第四致动器200之间的流体连通,并选择性地实现贮存器124和导管210之间的流体连通,同时阻断第五泵202和导管210之间的流体连通,并阻断贮存器124和导管212之间的流体连通。
[0059] 根据本实用新型的再另一个方面,第三换向阀组件204被配置成基本上阻断第五泵202经由导管210和导管212与第四致动器200之间的流体连通,并且选择性地经由导管218和流量控制模块114的端口 220实现第五泵202和流量控制模块114之间的流体连通。另外,第三换向阀组件204可以被配置成阻断第五泵202和流量控制模块114之间经由导管218实现的流体连通,同时实现第五泵202和第四致动器200之间的流体连通。可替代地,应当理解的是,第三换向阀组件204可以被配置成同时实现第五泵202与第四致动器200之间、与流量控制模块114之间的流体连通。
[0060] 第四致动器200可以是旋转致动器,如上所述。因此,第四致动器200可以是如图1中所示的机器10的液压摆动马达48、左行走马达54,或者右行走马达56,或承担本领域中已知的任何其它液压马达的功能。根据本实用新型的一个方面,第四致动器200是左行走马达54。
[0061] 仍然参见图3C,第五泵202可以经由导管222和节点125从贮存器124中吸取液压流体。另外,第五泵202可具有可变的排量,这由控制器138控制以将处于指定的升压流体排出到第三换向阀组件204。第五泵202可包括冲程调节机构,例如旋转斜盘,冲程调节机构的位置可以根据致动器所需的速度及其他因素以液力机械方式进行调节,从而改变第五泵202的输出(例如,排放流速)。可以预期的是,第五泵202可以根据需要被串联(例如,经由相同的轴)联接到动力源18或并联(例如,通过齿轮系)联接到机器10的其它泵。此夕卜,第五泵202的排量可以在零排量与最大排量之间可调:在零排量下,基本上没有流体从第五泵202排出;在最大排量下,流体以最大的速率从第五泵202排出,进入导管214。
[0062] 第五泵202可以经由轴224直接或间接地联接到动力源18。第五泵202的轴224和动力源18之间的间接联接可包括变矩器、齿轮箱、电路,或本领域已知的其它联接方法。
[0063] 液压系统100还可包括第五致动器230,第五致动器230经由第四换向阀组件234流体地联接到第六泵232。分别经由导管240和导管242,第五致动器230的第一端口 236和第二端口 238可以与第四换向阀组件234流体连通。此外,分别经由导管244和导管246,第四换向阀组件234与第六泵232和贮存器124流体连通。
[0064] 根据本实用新型的一个方面,第四换向阀组件234被配置成选择性地经由导管240实现第六泵232与第五致动器230之间的流体连通,并选择性地实现贮存器124和导管242之间的流体连通,同时阻断第六泵232和导管242之间的流体连通,并阻断贮存器124和导管240之间的流体连通。根据本实用新型的另一个方面,第四换向阀组件234被配置成选择性地经由导管242实现第六泵232与第五致动器230之间的流体连通,并选择性地实现贮存器124和导管240之间的流体连通,同时阻断第六泵232和导管240之间的流体连通,并阻断贮存器124和导管242之间的流体连通。
[0065] 根据本实用新型的再另一个方面,第四换向阀组件234被配置成基本上阻断第六泵232经由导管240和导管242与第五致动器230之间的流体连通,并且选择性地经由导管248和流量控制模块114的端口 250实现第六泵232和流量控制模块114之间的流体连通。另外,第四换向阀组件234可以被配置成阻断第六泵232和流量控制模块114之间经由导管248实现的流体连通,同时实现第六泵232和第五致动器230之间的流体连通。可替代地,应当理解的是,第四换向阀组件234可以被配置成同时实现第六泵232与第五致动器230之间、与流量控制模块114之间的流体连通。
[0066] 第五致动器230可以是旋转致动器,如上所述。因此,第五致动器230可以是如图1中所示的机器10的液压摆动马达48、左行走马达54,或者右行走马达56,或承担本领域中已知的任何其它液压马达的功能。根据本实用新型的一个方面,第五致动器230是右行走马达56。
[0067] 仍然参见图3C,第六泵232可以经由导管252和节点125从贮存器124中吸取液压流体。另外,第六泵232可以具有可变的排量,这由控制器138控制以将处于指定的升压流体排出到第四换向阀组件234。第六泵232可包括冲程调节机构,例如旋转斜盘,冲程调节机构的位置可以根据致动器所需的速度及其他因素以液力机械方式进行调节,从而改变第六泵232的输出(例如,排放流速)。可以预期的是,第六泵232可以根据需要被串联(例如,经由相同的轴)联接到动力源18或并联(例如,通过齿轮系)联接到机器10的其它泵。此外,第六泵232的排量可以在零排量与最大排量之间可调:在零排量下,基本上没有流体从第六泵232排出;在最大排量下,流体以最大的速率从第六泵232排出,进入导管244。
[0068] 第六泵232可以经由轴254直接或间接地联接到动力源18。第六泵232的轴254和动力源18之间的间接联接可包括变矩器、齿轮箱、电路,或本领域已知的其它联接方法。
[0069] 参见图3A,液压系统100还可包括第六致动器260和第七致动器262。第六致动器260可以体现为图2中所示的线性液压致动器70的结构。因此,第六致动器260可具有头端腔室88、杆端腔室82、头端端口 92和杆端端口 94。应当理解的是,第六致动器260可以是如图1中所示的机器10的吊杆液压缸26、斗杆液压缸32,或者工具液压缸34,或承担本领域中已知的任何其它液压缸的功能。根据本实用新型的一个方面,第六致动器260是机器10的斗杆液压缸32 (参见图1)。
[0070] 第六致动器260经由导管264和导管266流体地联接到流量控制模块114。导管264可以实现第六致动器260的杆端端口 94和流量控制模块114的端口 268之间的流体连通,并且导管266可以实现第六致动器260的头端端口 92和流量控制模块114的端口 270之间的流体连通。
[0071] 第七致动器262可以体现为图2所示的线性液压致动器70的结构。因此,第七致动器262可具有头端腔室88、杆端腔室82、头端端口 92和杆端端口 94。应当理解的是,第七致动器262可以是如图1中所示的机器10的吊杆液压缸26、斗杆液压缸32,或者工具液压缸34,或承担本领域中已知的任何其它液压缸的功能。根据本实用新型的一个方面,在第七致动器262是机器10的工具液压缸34 (参见图1)。根据本实用新型的另一个方面,机器10的工具14是铲斗。
[0072] 第七致动器262经由导管272和导管274流体地联接到流量控制模块114。导管272可以实现第七致动器262的杆端端口 94和流量控制模块114的端口 276之间的流体连通,并且导管274可以实现第七致动器262的头端端口 92和流量控制模块114的端口 278之间的流体连通。
[0073] 参见图3C,辅助泵/马达系统110包括第一旋转组300,第一旋转组300具有第一端口 302,该第一端口 302经由导管306与流量控制模块114的端口 304流体连通。导管306可以串联流体连通到第一辅助阀308,这可以实现第一旋转组300的第一端口 302和流量控制模块114的端口 304之间的选择性流体连通。
[0074] 当被配置在第一位置上时,第一辅助阀308可以经由流路310实现第一旋转组300的第一端口 302和流量控制模块114的端口 304之间的流体连通。当被配置在第二位置上时,第一辅助阀308可以阻断第一旋转组300的第一端口 302和流量控制模块114的端口304之间经由第一辅助阀308实现的流体连通。
[0075] 第一辅助阀308可以包括弹性元件312,弹性元件312使得第一辅助阀308的配置换向第一位置。第一辅助阀308还可包括致动器314,致动器314作用与弹性元件312相反,使得第一辅助阀308的配置换向第二位置。可替代地,致动器314可以是双作用的,从而能够使得第一辅助阀308的配置换向其第一位置或其第二位置。
[0076] 致动器314可以是液压致动器、气动致动器、电磁致动器,或本领域技术人员已知的任何其它类型的致动器。致动器314可以使得第一辅助阀308的配置在其第一位置和第二位置之间切换。可替代地,致动器314可以在节流阀一系列位置范围内致动第一辅助阀308的配置,而节流阀的位置与施加到致动器314的控制信号相关。应当理解的是,致动器314可以可操作地联接到控制器138,并且可以由该控制器所发送的控制信号致动。
[0077] 第一旋转组300的第一端口 302也可以通过导管318流体地连通到流量控制模块114的端口 316。导管318可以与第二辅助阀320进行串联流体连通,这可以实现第一旋转组300的第一端口 302和流量控制模块114的端口 316之间的选择性流体连通。
[0078] 当被配置在第一位置上时,第二辅助阀320可以阻断第一旋转组300的第一端口302和流量控制模块114的端口 316之间经由第二辅助阀320实现的流体连通。当被配置在第二位置上时,第二辅助阀320可以经由流路322实现第一旋转组300的第一端口 302和流量控制模块114的端口 316之间的流体连通。
[0079] 第二辅助阀320可包括弹性元件324,弹性元件324使得第二辅助阀320的配置换向第一位置。第二辅助阀320还可包括致动器326,致动器326作用与弹性元件324相反,使得第二辅助阀320的配置换向第二位置。可替代地,致动器326可以是双作用的,从而能够使得第二辅助阀320的配置换向其第一位置或其第二位置。
[0080] 致动器326可以是液压致动器、气动致动器、电磁致动器,或本领域技术人员已知的任何其它类型的致动器。致动器326可以使得第二辅助阀320的配置在其第一位置和第二位置之间切换。可替代地,致动器326可以在节流阀一系列位置范围内致动第二辅助阀320的配置,而节流阀的位置与施加到致动器326的控制信号相关。应当理解的是,致动器326可以可操作地联接到控制器138,并且可以由该控制器所发送的控制信号致动。
[0081] 第一旋转组300的第一端口 302也可以通过导管328流体地连通到蓄能器系统112。导管328可以与第三辅助阀330进行串联流体连通,这可以实现第一旋转组300的第一端口 302和蓄能器系统112之间的选择性流体连通。
[0082] 当被配置在第一位置上时,第三辅助阀330可以阻断第一旋转组300的第一端口302和蓄能器系统112之间经由第三辅助阀330实现的流体连通。当被配置在第二位置上时,第三辅助阀330可以经由流路332实现第一旋转组300的第一端口 302和蓄能器系统112之间的流体连通。
[0083] 第三辅助阀330可包括弹性元件334,使得第三辅助阀330的配置换向第一位置。第三辅助阀330还可包括致动器336,致动器336作用与弹性元件334相反,使得第三辅助阀330的配置换向第二位置。可替代地,致动器336可以是双作用的,从而能够使得第三辅助阀330的配置换向其第一位置或其第二位置。
[0084] 致动器336可以是液压致动器、气动致动器、电磁致动器,或本领域技术人员已知的任何其它类型的致动器。致动器336可以使得第三辅助阀330的配置在其第一位置和第二位置之间切换。可替代地,致动器336可以在节流阀一系列位置范围内致动第三辅助阀330的配置,而节流阀的位置与施加到致动器336的控制信号相关。应当理解的是,致动器336可以可操作地联接到控制器138,并且可以由该控制器所发送的控制信号致动。
[0085] 第一旋转组300的第一端口 302也可以通过导管338流体地连通到贮存器124。导管338可以与第一旁通阀340进行串联流体连通,这可以实现第一旋转组300的第一端口 302和贮存器124之间的选择性流体连通。
[0086] 当被配置在第一位置上时,第一旁通阀340可以阻断第一旋转组300的第一端口302和贮存器124之间经由第一旁通阀340实现的流体连通。当被配置在第二位置上时,第一旁通阀340可以经由流路342实现第一旋转组300的第一端口 302和贮存器124之间的流体连通。
[0087] 第一旁通阀340可包括弹性元件334,弹性元件334使得第一旁通阀340的配置换向第一位置。第一旁通阀340还可包括致动器346,致动器346作用与弹性元件334相反,使得第三辅助阀330的配置换向第二位置。可替代地,致动器346可以是双作用的,从而能够使得第一旁通阀340的配置换向其第一位置或其第二位置。
[0088] 致动器346可以是液压致动器、气动致动器、电磁致动器,或本领域技术人员已知的任何其它类型的致动器。致动器346可以使得第一旁通阀340的配置在其第一位置和第二位置之间切换。可替代地,致动器346可以在节流阀一系列位置范围内致动第一旁通阀340的配置,而节流阀的位置与施加到致动器346的控制信号相关。应当理解的是,致动器346可以可操作地联接到控制器138,并且可以由该控制器所发送的控制信号致动。
[0089] 止回阀356可以被设置在第一旋转组300的第一端口 302与流量控制模块114的端口 316、与流量控制模块304的端口 304、与蓄能器系统112、与贮存器124或它们的组合之间的串联流体连通之中。止回阀356可以被配置为允许远离第一旋转组300的第一端口302方向的流体通过,而阻断朝向第一旋转组300的第一端口 302方向的流体通过。
[0090] 第一旋转组300的第二端口 348可以经由导管350与贮存器124实现流体连通,而第一旋转组300的第二端口 348可以经由导管352与蓄能器系统112实现进一步流体连通,导管352与导管350在节点354处联接。止回阀358可以沿着从流量控制模块114的端口 136出发的导管134被设置在第一旋转组300的第二端口 348与回流管线节点129之间的串联流体连通之中。止回阀358可以被配置为允许从回流管线节点129朝向第一旋转组300的第二端口 348方向的流体通过,并且阻断从第一旋转组300的第二端口 348朝向回流管线节点129方向的流体通过。
[0091] 第一旋转组300可以经由轴360直接或间接地联接到动力源18。第一旋转组300的轴360和动力源18之间的间接联接可以包括变矩器、齿轮箱、电路,或本领域中已知的其它联接方式。此外,第一旋转组300可以根据需要串联(例如,经由相同的轴)联接到动力源18或并联(例如,通过齿轮系)联接到机器10的其它旋转组。
[0092] 第一旋转组300可以充当泵,将输入的轴动力转换成从第一旋转组300输出的流体动力,或第一旋转组300可以充当马达,将输入流体动力转换成从第一旋转组300输出的轴动力。因此,第一旋转组300可以在各种模式下工作,这些模式对应于轴动力和流体动力的输入和输出的不同状态。例如,第一旋转组300可以经由轴360接收轴动力,经由第二端口 348接收流体动力,或它们的组合。此外,第一旋转组300可以经由轴360输出轴动力,经由第一端口 302输出流体动力,或它们的组合。第一旋转组300可具有可变的排量,这通过控制器138控制。第一旋转组300可包括冲程调节机构,例如旋转斜盘,冲程调节机构的位置可以根据致动器所需的速度及其他因素以液力机械方式进行调节,从而改变第一旋转组300的输出(例如,排放流速)。此外,第一旋转组300的排量可以在零排量与最大排量之间可调:在零排量下,基本上没有流体从第一旋转组300排出;在最大排量下,流体以最大的速率穿过第一旋转组300的第一端口 302从第一旋转组300排出。
[0093] 第一旋转组300还可以选择性地作为马达运行。例如,当致动器在满溢的情况(即,在这种情况下,该致动器的流体排出压力大于致动器的流体输入压力)下运行时,从致动器排出的流体可以具有升高到第一旋转组300的输出压力以上的压力。在这种情况下,被引导回流经第一旋转组300的流体的加压可以产生作用以驱动第一旋转组300在没有动力源18辅助的情况下旋转。在某些情况下,第一旋转组300甚至可以能够施加能量到动力源18,从而提高动力源18的效率和/或容量。
[0094] 仍然参见图3C,辅助泵/马达系统110还可包括第二旋转组370,第二旋转组370具有的第一端口 372经由导管376流体地连通到流量控制模块114的端口 374。
[0095] 第二旋转组370的第一端口 372也可以经由导管378与贮存器124流体地连通。导管378可以串联流体连通到第二旁通阀380,这可以实现第二旋转组370的第一端口 372和贮存器124之间的选择性流体连通。
[0096] 当被配置在第一位置上时,第二旁通阀380可以阻断第二旋转组370的第一端口372和贮存器124之间经由第二旁通阀380实现的流体连通。当被配置在第二位置上时,第二旁通阀380可以实现第二旋转组370的第一端口 372和贮存器124之间经由流路382构成的流体连通。
[0097] 第二旁通阀380可以包括弹性元件384,其使得第二旁通阀380的配置换向第一位置。第二旁通阀380还可包括致动器386,致动器386作用与弹性元件384相反,使得第二旁通阀380的配置换向第二位置。可替代地,致动器386可以是双作用的,从而能够使得第二旁通阀380的配置换向其第一位置或其第二位置。
[0098] 致动器386可以是液压致动器、气动致动器、电磁致动器,或本领域技术人员已知的任何其它类型的致动器。致动器386可以使得第二旁通阀380的配置在其第一位置和第二位置之间切换。可替代地,致动器386可以在节流阀一系列位置范围内致动第二旁通阀380的配置,并且节流阀的位置与施加到致动器386的控制信号相关。应当理解,致动器386可以可操作地联接到控制器138,并且可以由该控制器所发送的控制信号致动。
[0099] 止回阀388可以被设置在第二旋转组370的第一端口 372与流量控制模块114的端口 374、与贮存器124或它们的组合之间的串联流体连通之中。止回阀388可以被配置为允许远离第二旋转组370的第一端口 372方向的流体通过,并且阻断朝向第二旋转组370的第一端口 372方向的流体通过。
[0100] 第二旋转组370的第二端口 390可以经由导管391与回流管线节点129实现流体连通。止回阀358可以被设置在第二旋转组370的第二端口 390与回流管线节点129之间的串联流体连通之中。止回阀358可以被配置为允许从回流管线节点129朝向第二旋转组370的第二端口 390方向的流体通过,并且阻断从第二旋转组370的第二端口 390朝向回流管线节点129方向的流体通过。
[0101] 第二旋转组370可以经由轴392直接或间接地联接到动力源18。第二旋转组370的轴392和动力源18之间的间接联接可包括变矩器、齿轮箱、电路,或本领域已知的其它联接方法。另外,第二旋转组370可以根据需要被串联(例如,经由相同的轴)联接到动力源18或并联(例如,通过齿轮系)联接到机器10的其它旋转组,例如第一旋转组300。
[0102] 第二旋转组370可以充当泵,将输入的轴动力转换成从第二旋转组370输出的流体动力,或第二旋转组370可以充当马达,将输入流体动力转换成从第二旋转组370输出的轴动力。因此,第二旋转组370可以在各种模式下工作,这些模式对应于轴动力和流体动力的输入和输出的不同状态。例如,第二旋转组370可以经由轴392接收轴动力,经由第二端口 390接收流体动力,或它们的组合。此外,第二旋转组370可以经由轴392输出轴动力,经由第一端口 372输出流体动力,或它们的组合。
[0103] 第二旋转组370可具有可变的排量,这通过控制器138控制。第二旋转组370还可包括冲程调节机构,例如旋转斜盘,冲程调节机构的位置可以根据致动器所需的速度及其他因素以液力机械方式进行调节,从而改变第二旋转组370的输出(例如,排放流速)。此夕卜,第二旋转组370的排量可以在零排量与最大排量之间可调:在零排量下,基本上没有流体从第二旋转组370排出;最大排量下,流体以最大的速率穿过第二旋转组370的第一端口372从第二旋转组370排出。
[0104] 第二旋转组370还可以选择性地作为马达运转。例如,当致动器在满溢的情况(即,在这种情况下,该致动器的流体排出压力大于致动器的流体入口压力)下运行时,从致动器排出的流体可以具有升高到第二旋转组370输出压力以上的压力。在这种情况下,被引导回流经第二旋转组370的流体的加压可以产生作用以驱动第二旋转组370在没有动力源18辅助的情况下旋转。在某些情况下,第二旋转组370甚至可以能够施加能量到动力源18,从而提高动力源18的效率和/或容量。
[0105] 参见图3A,第一致动器102的头端端口 92可以通过导管400与蓄能器系统112(参见图3B)流体连通。止回阀402可以设置为与导管400串联流体连通,使得止回阀402允许从第一致动器102朝向蓄能器系统112的流体通过,并且阻断流体从蓄能器系统112朝向第一致动器102的流体通过。
[0106] 换向阀404可以设置成与导管118串联流体连通。当设置在第一位置时,换向阀404可以经由流体通路406实现第一致动器102的头端端口 92与流量控制模块114的端口 122之间的流体连通。当设置在第二位置时,换向阀404可经由换向阀404阻断第一致动器102的头端端口 92与流量控制模块114的端口 122之间的流体连通。
[0107] 换向阀404可可包括弹性元件408,弹性元件408使得换向阀404的配置换向第一位置。换向阀404还可包括致动器410,致动器410作用与弹性元件408相反,使得换向阀404的配置换向第二位置。可替代地,致动器410可以是双作用的,从而能够使换向阀404的配置换向第一位置或第二位置。
[0108] 致动器410可以是液压致动器、气动致动器、电磁致动器或本领域技术人员已知的任何其它类型的致动器。致动器410可以使换向阀404的配置在其第一位置和第二位置之间切换。可替代地,致动器410可以在节流阀一系列位置范围内致动阀门380的配置,并且节流阀的位置与施加到致动器386的控制信号相关。应当理解的是,致动器410可以可操作地联接到控制器138,并且可以由该控制器所发送的控制信号致动。
[0109] 液压系统还可包括第一再生回路412,该第一再生回路412与导管116在节点414处流体连通,与导管118在节点416处流体连通。当第一致动器102在超载条件下运行时,第一再生回路412可实现第一致动器102的头端端口 92和杆端端口 94之间的选择性流体连通。第一再生回路412还可实现第一致动器102的头端端口 92的一个头端端口和杆端端口 94之间与贮存器124的选择性流体连通。第一再生回路412可以可操作地联接到控制器138,并且可以由控制器138发送的信号致动。
[0110] 液压系统100还可包括第二再生回路420,该第二再生回路420与导管150在节点422处流体连通,与导管148在节点424处流体连通。当第二致动器104在超载条件下运行时,第二再生回路420可实现第二致动器104的第一端口 144和第二致动器104的第二端口 146之间的选择性流体连通。当第三致动器164在超载条件下运行时,第二再生回路420还可实现第三致动器164的第一端口 170和第三致动器164的第二端口 172之间的选择性流体连通。第二再生回路420可以可操作地联接到控制器138,并且可以由控制器138发送的信号致动。通过再生回路(包括一个或多个安全阀和一个或多个止回阀的组合)还可以采用液压机械式的方式使第二再生回路420运行。
[0111] 仍然参见图3A,第二致动器104、第三致动器164或两者可以通过自换向阀432延伸的导管430与蓄能器系统112 (参见图3B)流体连通。换向阀432允许来自导管148和导管150中压力最高者的流体连通,以及允许来自导管430的流体连通。液压系统100还可包括与导管430串联流体连通的顺序阀434,用以设定从换向阀432到蓄能器系统112的流体的操作压力。或者,液压系统100可以不包括顺序阀434。另外,止回阀436可以设置成与导管430串联流体连通,使得止回阀436允许从换向阀432朝向蓄能器系统112的流体通过,并且阻断从蓄能器系统112朝向换向阀432的流体通过。
[0112] 换向阀438可以设置成与导管154串联流体连通。当设置在第一位置时,换向阀438可经由流体通道440实现第一换向阀组件142与贮存器124之间的流体连通。当设置在第二位置时,换向阀438可经由换向阀438阻断第一换向阀组件142与贮存器124之间的流体连通。
[0113] 换向阀438可以包括弹性元件442,弹性元件442使得换向阀438的配置向换向第一位置。换向阀438还可包括致动器444,致动器444作用与弹性元件相反,使换向阀438的配置换向第二位置。或者,致动器444可以是双作用的,从而能够使换向阀438的配置换向第一位置或第二位置。
[0114] 致动器444可以是液压致动器、气动致动器、电磁致动器或本领域技术人员已知的任何其它类型的致动器。致动器444可以使换向阀438的配置在其第一位置和第二位置之间切换。可替代地,致动器444可以在节流阀一系列位置范围内致动换向阀438的配置,并且节流阀的位置与施加到致动器444的控制信号相关。应当理解的是,致动器444可以可操作地联接到控制器138,并且可以由该控制器所发送的控制信号致动。
[0115] 仍然参见图3B,蓄能器系统112包括第一蓄能器450,还可包括第二蓄能器452。第一蓄能器450通过导管454流体联接至液压系统100。
[0116] 第一充液阀456设置成与导管454串联流体连通。当配置在第一位置时,第一充液阀456可以阻断第一蓄能器450与液压系统100之间通过第一充液阀456实现的的流体连通。当设置在第二位置时,第一充液阀456可实现第一蓄能器450与液压系统100之间通过流路458的流体连通。
[0117] 第一充液阀456可包括弹性元件460,弹性元件460使第一充液阀456的配置换向第一位置。第一充液阀456还可包括致动器462,致动器462作用与弹性元件460相反,使第一充液阀456的配置换向第二位置。可替代地,致动器462可以是双作用的,从而能够使得第一充液阀456的配置换向其第一位置或其第二位置。
[0118] 致动器462可以是液压致动器、气动致动器、电磁致动器,或本领域技术人员已知的任何其它类型的致动器。致动器462可以使第一充液阀456的配置在其第一位置和第二位置之间切换。可替代地,致动器462可以在节流阀一系列位置范围内致动第一充液阀456的配置,而节流阀的位置与施加到致动器462的控制信号相关。应当理解的是,致动器462可以可操作地联接到控制器138,并且可以由该控制器所发送的控制信号致动。
[0119] 第一蓄能器450可以通过在节点464与导管454联接的导管430流体联接至换向阀432。另外,第一蓄能器450还可以通过导管400、导管328和从导管328的节点466延伸至节点464的导管459联接到第一致动器102。止回阀470可以设置成与导管459串联流体连通,使得止回阀470允许朝向节点464的流体方向上的流体通过,并且阻断来自节点464的流体方向上的流体通过。
[0120] 节点464还可以通过导管352与辅助泵/马达系统110流体连通。止回阀472可以设置成与导管352串联流体连通,使得止回阀472允许远离节点464的流体方向上的流体通过,并且阻断朝向节点464的流体通过。
[0121] 排出阀480可以设置成与导管352串联流体连通。当配置在第一位置时,排出阀480可阻断第一蓄能器450与辅助泵/马达系统110之间通过排出阀480实现的流体连通。当配置在第二位置时,排出阀480可通过流路482实现第一蓄能器450与液压系统100之间的流体连通。
[0122] 排出阀480可包括弹性元件484,弹性元件484使排出阀480的配置换向第一位置。排出阀480还可包括致动器486,致动器486作用与弹性元件484相反,使排出阀480的配置换向第二位置偏置。或者,致动器486可以是双作用的,从而能够使阀门480的配置换向其第一位置或第二位置。
[0123] 致动器486可以是液压致动器、气动致动器、电磁致动器,或本领域技术人员已知的任何其它类型的致动器。致动器486可以使排出阀480的配置在其第一位置和第二位置之间切换。可替代地,致动器486可以在节流阀一系列位置范围内排出阀480的配置,并且节流阀的位置与施加到致动器486的控制信号相关。应当理解的是,致动器486可以可操作地联接到控制器138,并且可以由该控制器所发送的控制信号致动。
[0124] 第二蓄能器490通过导管492流体联接至液压系统100。第二充液阀494设置成与导管492串联流体连通。当设置在第一位置时,第二充液阀494可阻断第二蓄能器490与液压系统100之间通过第二充液阀494的流体连通。当设置在第二位置时,第二充液阀494可通过流路496实现第二蓄能器490与液压系统100之间的流体连通。
[0125] 第二充液阀494可包括弹性元件498,使第二充液阀494的配置换向第一位置。第二充液阀494还可包括致动器500,致动器500作用与弹性元件498相反,使第二充液阀494换向第二位置。或者,致动器500可以是双作用的,从而能够使第二充液阀494的配置换向其第一位置或第二位置。
[0126] 致动器500可以是液压致动器、气动致动器、电磁致动器,或本领域技术人员已知的任何其它类型的致动器。致动器500可以使第二充液阀494的配置在其第一位置和第二位置之间切换。可替代地,致动器500可以在节流阀一系列位置范围内致动第二充液阀494的配置,并且节流阀的位置与施加到致动器500的控制信号相关。应当理解的是,致动器500可以可操作地联接到控制器138,并且可以由该控制器所发送的控制信号致动。
[0127] 第二蓄能器490可以通过在节点502与导管492联接的导管400流体联接至第一致动器102。另外,第二蓄能器452可以通过在节点502与导管492联接的导管328流体连通至第三辅助阀330。另外,第二蓄能器452可以通过导管504与辅助泵/马达系统110流体连通,导管504从导管492的节点506延伸至导管352的节点508。止回阀510可以设置成与导管504串联流体连通,使得止回阀510允许朝向节点508的流体连通,并且阻断远离节点508的流体连通。
[0128] 第一蓄能器450、第二蓄能器452或两者可以存储液压能,使包含在内的弹性构件产生位移。第一蓄能器450或第二蓄能器452的弹性构件可包括大量气体、弹性囊状物、卷簧、片簧或它们的组合形式,或现有技术中已知的任何其它弹性构件。
[0129] 应当理解的是,止回阀356、358、388、436、470、472和510中的任意一个可以是所谓的包括弹性元件的弹簧止回阀,弹簧止回阀的弹性元件实现经过止回阀形成的用以打开止回阀的阈压差。可替代地,应当理解的是,止回阀356、358、388、436、470、472和510中的任意一个的弹簧刚度大体上可以忽略不计,因而与止回阀入口处的流体压力相比,打开止回阀所需的压差微不足道。
[0130] 压力传感器520可以流体联接至第一充液阀456和第一蓄能器450之间的导管454,以监测第一蓄能器450内的压力。另外,压力传感器522可以流体联接至节点506处或节点506附近的导管492,以监测第二蓄能器452内的压力。压力传感器520、压力传感器522或两者可以可操作地联接至控制器138,使得控制器138可以接收第一蓄能器450内的压力或第二蓄能器452内的压力的指示信号。
[0131]参见图 3A 和 3C,流量控制模块 114 可实现端口 132、158、180、190、220、250、374、304和316中的任何一个或它们的组合与端口 120、122、268、270、276和278中的任何一个或它们的组合之间的流体连通。另外,流量控制模块114可通过导管134实现端口 120、122、132、158、180、190、220、250、268、270、276、278、374、304 和 316 中的任何一个或它们的组合与贮存器124之间的流体连通。因此,流量控制模块114可实现开环回路,以便通过提供来自第一泵106、第二泵108、第三泵166、第四泵182、第五泵202、第六泵232、第一旋转组300、第二旋转组370中的任何一个或它们的组合的流体动力,并通过流量控制模块114的端口 136将从致动器排出的流体排出至贮存器124,驱动第一致动器102、第六致动器260、第七致动器262中的任何一个或它们的组合。
[0132] 另外,流量控制模块114可实现来自第一泵106、第二泵108、第三泵166、第四泵182、第五泵202、第六泵232、第一旋转组300、第二旋转组370中的任何一个或它们的组合的旁流,并通过流量控制模块114的端口 136将旁流排出至贮存器124。根据本实用新型的一个方面,当泵在基本处于空闲的模式下转动,却又产生小而有限的位移的情况下,此类旁流可以通过上述一个或多个泵实现,使得泵可以快速响应较高的流量需求。流量控制模块114可以包括带有阀门或其它可变节流孔(例如在Rexroth (Bosch Group) M8型紧凑型阀块中的那些)的流体回路,带有阀门或其它可变节流孔在控制器138的控制下至少部分作用。根据本实用新型的一个方面,流量控制模块114包括一个或多个Rexroth的M8-32型紧凑型阀块或类似物,它们与液压系统100流体联接并可操作地联接到控制器138。然而,应该理解的是,其它控制阀回路可以实现流量控制模块114的功能。
[0133] 根据本实用新型的一个方面,第一泵106、第二泵108、第三泵166、第四泵182、第五泵202、第六泵232、第一旋转组300、第二旋转组370中的任何一个或它们的组合的输出端与流量控制模块114之间的流路不与其它液压泵或马达串联流体连通。根据本实用新型的另一个方面,液压系统100不与通过轴(例如所谓的“液压变换器”)联接到液压马达的任何液压泵流体连通,其中液压泵和液压马达两者都不联接到轴动力源,例如动力源18。
[0134] 工业实用性
[0135] 本实用新型可适用于任何机器,包括包含两个或多个液压致动器的液压系统。本实用新型公开的液压系统和方法的内容可以提高多致动器液压系统的操作灵活性、性能和能源效率。
[0136] 根据本实用新型的一个方面,参考图1和图3,机器10是铲车或挖掘机,第一致动器102是吊杆液压油缸26,并且第二致动器104和第三致动器164组成液压摆动马达48。在此类配置中,第二致动器104可以是第一摆动致动器,并且第三致动器164可以是第二摆动致动器,反之亦然。在机器10运行期间,如图1所示,位于站20内的操作人员可以利用接口装置58命令作业工具14在所需方向以所需速度进行特定的动作。
[0137] 接口装置58产生的一个或多个相应的信号,连同机器性能信息,例如压力数据、位置数据、速度数据、泵或马达位移数据这样的传感器数据和其它现有技术中已知的其它数据,可以提供给控制器138以指示所需运动。响应接口装置58的信号以及机器性能信息,控制器138可以产生控制信号,这些控制信号指向第一泵106、第二泵108、第三泵166、第四泵182、第五泵202、第六泵232、第一旋转组300、第二旋转组370或它们的组合中任何一个的行程调节机构。(参见图3)另外,控制器138还可产生控制信号,用以流量控制模块114、任何阀门、任何再生回路、任何换向阀组件或能够致动的液压系统100的其它特征件的致动。
[0138] 控制器138还可包括估计经过一个工作周期的时间点时液压致动器的动力所需求的功能。然后,根据估计的致动器动力需求与可用泵的额定功率之间的比较结果,控制器138可以配置流量控制模块114,以将液压泵输出量有利地分配给单个液压致动器,从而提高整个工作周期内的系统性能和能源效率。
[0139] 应当理解的是,控制器138可包含在单个外壳中或在整个液压系统100中分布在一个以上的外壳中。来自控制器138的控制信号可以采用气动信号、液压信号、电信号、无线电磁信号、它们的组合或现有技术中已知的任何其它控制信号的形式。应当理解的是,控制器138可以通过机械联动装置可操作地联接于液压系统100,使得控制器138可以检测机械联动装置的位置并且/或者控制器138可以通过控制机械联动装置的位置来致动液压系统100的元件。
[0140] 当针对负载进行做功时,第一致动器102可以通过导管116或导管118(取决于所需的致动方向)从流量控制模块114中接收流体动力。根据本实用新型的一个方面,向第一致动器102的头端腔室88供给流体可以使机器10的吊杆22沿重力相反的方向升高,并且向第一致动器102的杆端腔室82供给流体可以使吊杆22沿着重力方向降低。
[0141] 在超载情况下,重力在吊杆22上做功以降低其位置的地方,虽然流体从头端腔室88流出,并且从杆端腔室82进入,但是第一致动器102的头端腔室88内的压力会大于第一致动器102的杆端腔室82内的压力。在这样的超载情况下,第一再生回路412可以从第一致动器102的头端腔室88而不是从流量控制模块114向第一致动器102的杆端腔室82提供至少一部分流体。可以配置控制器138,以接收来自头端压力传感器512和杆端压力传感器514 (如图3所示)的压力信号,从而确定第一致动器102是否在超载情况下工作。
[0142] 另外,根据图3,在超载情况下,传给第一致动器102的头端腔室88内的流体的能量可以储存在蓄能器系统112中。通过致动换向阀404来阻断头端端口 92和流量控制模块114之间的流体连通,并打开第一充液阀456、第二充液阀494或两者,可以实现能量储存。反之,来自第一致动器102的头端腔室88的流体能量可以以加压流体的形式储存在第一蓄能器450、第二蓄能器452或两者中。在吊杆液压油缸26超载情况结束时,第一充液阀456、第二充液阀494或两者可以关闭,以使储存在第一蓄能器450和第二蓄能器452中的流体能量与包括辅助泵/马达系统110在内的其余的液压系统100隔离。
[0143] 当绕旋转轴线46使大多数的机器10加速时,也许是负载,第二致动器104或第三致动器164可以分别接收来自第二泵108或第三泵166的流体动力。相反地,当绕旋转轴线46使大多数机器10减速时,也许是负载,随着来自大多数机器的动能对流出第二致动器104或第三致动器164的流体做功,第二致动器104或第三致动器164会出现超载情况。
[0144] 在液压摆动马达48超载情况下,其中动能转换成流体能量排出液压摆动马达48,排出第二致动器104或第三致动器164的流体的压力可以大于进入相同致动器的流体的压力。在这样的超载情况下,第二再生回路420可以实现第二致动器104的第一端口 144和第二端口 146之间的流体连通,或者实现第三致动器164的第一端口 170和第二端口 172之间的流体连通。可以配置控制器138,以接收来自压力传感器516和压力传感器518 (如图3所示)的压力信号,从而确定第二致动器104或第三致动器164是否在超载情况下工作,是否会实现作为响应的适当控制动作。
[0145] 另外,根据图3,在超载情况下,施加给排出第二致动器104的流体的能量可以储存在蓄能器系统112中。通过致动换向阀438来阻断第一换向阀组件142和贮存器124之间的流体连通,并打开第一充液阀456,可以实现能量储存。反之,来自换向阀432的流体能量可以以加压流体的形式储存在第一蓄能器450中。根据本实用新型的一个方面,导管430可以与第一蓄能器450流体连通,但阻断与第二蓄能器452的流体连通。
[0146] 在绕旋转轴线46减速结束时,第一充液阀456可以关闭,以使储存在第一蓄能器450和第二蓄能器452中的流体能量与液压系统100的其余部分隔离。应当理解的是,第一致动器102和第二致动器104可以同时出现超载情况,并且可以同时将流体能量储存在蓄能器系统112中。
[0147] 机器10的所有部件在某一时刻的动力需求总量可少于动力源18的预期目标总量。反之,通过打开第三辅助阀330 (也称作调峰阀),并打开第一充液阀456或第二充液阀494,可以将动力源的多余动力能量储存在蓄能器系统112中。相应地,第一旋转组300产生的流体动力可以储存在第一蓄能器450、第二蓄能器452或两者中。
[0148] 反之,机器10的所有部件在某一时刻的动力需求总量可以大于动力源18的预期目标总量。相应地,通过打开排出阀480,并选择性打开第一充液阀456,可以将储存在蓄能器系统112中的流体动力应用于液压系统100,以补充动力源18,从而将储存的来自蓄能器系统112的流体能量通过导管352应用于辅助泵/马达系统110。
[0149] 从蓄能器系统112排出的流体动力可以应用于第一旋转组300的第二端口 348,以补充通过轴360接收的轴动力,或替代通过轴360接收的一部分轴动力,以在第一旋转组300的第一端口 302产生所需的流体动力输出。另外,从蓄能器系统112排出并应用于第一旋转组300的第二端口 348的一部分流体动力可以从轴360中输出,转换成轴动力,在排除通过第一旋转组300后的任何损失的情况下,使从第一旋转组300的第一端口 302输出和进入的流体动力保持平衡。根据本实用新型的一个方面,第一旋转组300作为马达来运行,将从第二端口 348接收的流体动力转换成轴360的轴动力,并产生从第一端口 302输出的很小或可忽略不计的流体动力,这些流体动力通过第一旁通阀340和导管338被送往贮存器 124。
[0150]同样,从蓄能器系统112排出的流体动力可以应用于第二旋转组370的第二端口390,以补充通过轴392接收的轴动力,或替代通过轴392接收的一部分轴动力,以在第二旋转组件370的第一端口 372产生所需的流体动力输出量。另外,从蓄能器系统112释放并应用于第二旋转组370的第二端口 390的一部分流体动力,可以从轴中输出,转换成轴动力,在去掉通过第二旋转组370后的任何损失的情况下,使从第二旋转组件370的第一端口 372输出和进入的流体动力保持平衡。根据本实用新型的一个方面,第二旋转组370作为马达来运行,将从第二端口 390接收的流体动力转换成轴392以外的轴动力,并产生从第一端口372输出的很小或可忽略不计的流体动力,这些流体动力通过第二旁通阀380和导管378被送往贮存器124。
[0151] 此外,应当理解的是,通过排出阀480和导管352,第一旋转组300、第二旋转组件370或两者在超载情况下可以直接接收来自第一致动器102的流体动力,在超载情况下直接接收来自第二致动器104和/或第三致动器164的流体动力,或两者。因此,来自第一致动器102、第二致动器104或第三致动器164的超载的流体动力在输送到辅助泵/马达系统110之前可以储存在蓄能器系统112中,或可以直接输送到辅助泵/马达系统中110。
[0152] 正如前面所讨论的,通过操作第一辅助阀308和第二辅助阀320,第一旋转组300的泵送作用可以向流量控制模块114的端口 304、流量控制模块114的端口 316或两者供给液压流体。如果通过排出阀480应用于第一旋转组300的第二端口 348的流体动力超过流量控制模块的端口 304和端口 316的流体动力需求量,那么来自排出阀480的额外的流体动力可以通过第一旋转组件300转换成轴动力,流体通过第一辅助阀308从第一旋转组件300的第一端口 302排出,直接输送到流量控制模块114的端口 304,通过第二辅助阀320,直接输送到流量控制模块114的端口 316,通过第一旁通阀340,直接输送到贮存器124,或直接输送到它们的组合。
[0153] 相似地,如果通过排出阀480应用于第二旋转组370的第二端口 390的流体动力超过流量控制模块114的端口 374的流体动力需求量,那么来自排出阀480的额外的流体动力可以通过第二旋转组件370转换成轴动力,流体从第二旋转组件370的第一端口 372排出,直接输送到流量控制模块114的端口 374,通过第二旁通阀380,直接输送到贮存器124,或直接输送到它们的组合。
[0154] 根据本实用新型的一个方面,辅助泵/马达系统110、蓄能器系统112或两者包含在将加装到机器10上的成套工具中。另外,此类成套工具还可包括至少部分构成控制器138的相应控制结构或软件。根据本实用新型的另一个方面,包括辅助泵/马达系统110、蓄能器系统112、相应控制元件138或它们的组合的成套工具安装到机器10上。

Claims (10)

1.一种液压系统(100),其特征在于,包括: 流量控制模块(I 14); 第一泵(106),通过第一导管(128)流体地联接到所述流量控制模块(114); 第一旋转组(300),通过第二导管(318)流体地联接到所述流量控制模块(114),所述第一旋转组(300)被配置为执行泵送功能和马达功能; 第一致动器(102),流体地联接到所述流量控制模块(114); 第二致动器(104,164),流体地联接到第二泵(108,166); 第一蓄能器(450),其 与第一致动器(102)经由第三导管(400)和第一充液阀(456)实现选择性流体连通, 与第二致动器(104,164)经由第四导管(430)和第一充液阀(456)实现选择性流体连通, 与第一旋转组(300)经由排出阀(480)实现选择性流体连通;以及控制器(138),可操作地联接到所述流量控制模块(114)、所述第一充液阀(456)和所述排出阀(480),所述控制器(138)被配置成经由所述第一导管(128)选择性地实现所述第一致动器(102)和所述第一泵(106)之间的流体连通, 经由所述第二导管(318)选择性地实现所述第一致动器(102)和所述第一旋转组(300)之间的流体连通, 通过操作所述第一充液阀(456)选择性地为所述第一蓄能器(450)进行蓄能,并通过操作所述排出阀(480)选择性地通过所述第一旋转组(300)排空所述第一蓄能器(450)。
2.根据权利要求1所述的液压系统(100),其特征在于, 所述第一旋转组(300)通过第五导管(306)流体地联接到所述流量控制模块(114),以及 所述控制器(138)被进一步配置成经由所述第五导管(306)选择性地实现所述第一致动器(102)与所述第一旋转组(300)之间的流体连通。
3.根据权利要求1所述的液压系统(100),其特征在于,还包括与所述第二导管(318)处于串联流体连通的辅助阀(320 ), 所述辅助阀(320)被可操作地联接到所述控制器(138),而所述控制器(138)被进一步配置为通过操作所述辅助阀(320)经由所述第二导管(318)实现所述第一旋转组(300)和所述流量控制模块(114)之间的选择性流体连通。
4.根据权利要求1或2所述的液压系统(100),其特征在于,还包括:第一辅助阀(320),与所述第二导管(318)处于串联流体连通;第二辅助阀(308),与所述第五导管(306)处于串联流体连通, 所述第一辅助阀(320)和所述第二辅助阀(308)被可操作地联接到所述控制器(138),以及 所述控制器(138)被进一步配置为 通过操作所述第一辅助阀(320),经由所述第二导管(318)实现所述第一旋转组(300)和所述流量控制模块(114)之间的选择性流体连通,以及 通过操作所述第二辅助阀(308),经由所述第五导管(306)实现所述第一旋转组(300)与所述流量控制模块(114)之间的选择性流体连通。
5.根据权利要求1所述的液压系统(100),其特征在于, 所述第一旋转组(300)经由所述第五导管(328)进一步流体连接到第一蓄能器(450), 所述液压系统(100)还包括与所述第五导管(328)串联流体连通的调峰阀(330), 所述调峰阀(330)被可操作地联接到所述控制器(138),以及 所述控制器(138)被进一步配置为通过操作所述调峰阀(330)为所述第一蓄能器(450)选择性地蓄能。
6.根据权利要求1所述的液压系统(100),其特征在于,还包括第二蓄能器(452), 经由所述第三导管(400)和第二充液阀(494),所述第二蓄能器(452)与所述第一致动器(102)选择性地流体连通,以及 所述第二蓄能器(452)不经由所述第一充液阀(456)与所述第一蓄能器(450)流体连通。
7.根据权利要求6所述的液压系统(100),其特征在于,所述第二蓄能器(452)进一步经由所述第二充液阀(494)和所述排出阀(480)与所述第一旋转组(300)选择性地流体连通。
8.根据权利要求1或6所述的液压系统(100),其特征在于,所述第二蓄能器(452)进一步经由所述第二充液阀(494)和调峰阀(330)与所述第一旋转组(300)选择性地流体连通。
9.根据权利要求1所述的液压系统(100),其特征在于, 所述第一旋转组(300)的第一端口(348)经由第五导管(391)流体地联接到贮存器(124), 所述第一旋转组(300)的第二端口(302)经由第六导管(338)和与所述第六导管(338)流体地串联连通的旁通阀(340)流体地联接到所述贮存器(124), 所述旁通阀(340)被可操作地联接到所述控制器(138),以及 所述控制器(138)被进一步配置为通过操作所述旁通阀(340)经由所述第六导管(338)选择性地实现所述第一旋转组(300)的所述第二端口(302)和所述贮存器(124)之间的流体连通。
10.根据权利要求1所述的液压系统(100),其特征在于,还包括第二旋转组(370),其经由第五导管(376)流体地联接到所述流量控制模块(114),所述第二旋转组(370)被配置成执行泵送功能和马达功能, 所述控制器(138)被进一步配置成经由所述第一导管(128)和所述第五导管(376)选择性地实现所述第二旋转组(370)与所述第一致动器(102)之间的流体连通。
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