WO2013159590A1 - 能量再生式叉车液压系统 - Google Patents

Abstract

一种能量再生式叉车液压系统，该系统包括第一油泵（2）、第一电机（3）、多路阀（4）、升降油缸（10）、倾斜油缸（11）、转向油缸（12）、负荷传感转向器（13）、滤油器（18）、第二油泵（19）和油箱（22）；多路阀（4）由进回油阀片（5）、升降换向阀片（6）、倾斜换向阀片（7）和进油阀片（8）组成；进回油阀片（5）内设有单向阀（51）和主安全阀（52）；升降换向阀片（6）包括升降三位六通换向阀、环形回油道（15）和回油道（16）；倾斜换向阀片（7）包括倾斜三位六通换向阀、第一过载补油阀（72）和第二过载补油阀（73）；进油阀片（8）包括分流阀（81）、优先阀（83）和转向安全阀（82）。该系统将货物下降的势能可以同时驱动两个油泵（2，19）带动两个电机（3，20）发电，实现能量回收；也可以一部分由一油泵（19）转化为液压能，多余部分压差还可再生发电；另一部分由另一油泵（2）驱动电机（3）发电，实现能量回收。

Description

能量再生式叉车液压系统 本申请要求于 2012 年 4 月 28 日提交中国专利局、 申请号为 201210128114.5、 发明名称为"能量再生式叉车液压系统"的中国专利申请 的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域

本发明属于叉车技术领域， 具体涉及叉车液压系统。

背景技术

叉车是通过起重系统来完成对货物的托取、 升降、 堆放、 码垛等工序 的。 叉车在叉取货物下降过程中， 是利用各种节流方式来控制重物的下降 速度。 在这个过程中， 重力势能全部通过节流阀转化为热能。 不仅会造成 液压系统的温升， 影响了系统及元件的可靠性和整车的工作效率。 随着国 际能源供应的日益紧张以及世界范围内环保意识的逐渐增强， 绿色、 节能 已成为各行业技术及产品的未来发展趋势。 形势的发展使我们认识到： 将 这些废弃的势能和液压能回收和再利用是节能减排的有效途径， 尤其对反 复举升、 下降的叉车有较大的现实意义。 我们了解的国外叉车下降能量回 收系统是通过外接一组或两组电磁换向阀来满足起升下降工作油路切换要 求， 且一般采用单泵发电， 所需油泵排量大， 电机功率大， 成本高。 专利 号 ZL 201120038176.8 《混合动力叉车液压系统》 和专利号 ZL 201120038177.2《一种电动叉车节能型液压系统》技术方案是： 升降阀片 另外设置一 Pt口解决油缸下降油路问题；利用先导压力油路来控制液控顺 序阀， 满足载荷不同情况下的下降发电要求， 发电模式根据载荷状况来确 定； 发电采用单泵驱动， 所需油泵排量大， 电机功率大； 起升倾斜由一安 全阀控制， 而倾斜实际工作压力较低， 工作频繁， 压力设定只有一种， 系 统损失大； 制动系统是单独油泵供油， 制造成本高。 专利号 ZL 200920200479.8《叉车用液压系统》所述技术方案虽通过优先阀和分流阀 解决了制动转向相关联的问题，但由于制动转向分别由两个油泵供油实现， 所以叉车一旦启动工作， 需要两个油泵同时工作， 系统功率损失大； 所述 技术方案两个油泵输出的液压油分别通过优先阀和分流阀经 EF油路合流 后， 供油给起升油缸和倾斜油缸， 实现货叉的起升和倾斜， 实际叉车工作 时起升需要的流量大， 而倾斜工作需要的流量较小， 所以双泵供油需在多 路阀或管路中设置节流孔控制前后倾速度，压力损失大， 液压系统温升高。 发明内容

针对上述问题， 本发明提供一种结构筒单、 制造成本低、 操作方便、 满足叉车的节能环保要求的能量再生式叉车液压系统。

本发明的具体技术解决方案如下：

能量再生式叉车液压系统包括第一油泵 2、 第一电机 3、 多路阀 4、 升 降油缸 10、 倾斜油缸 11、 转向油缸 12、 负荷传感转向器 13、 滤油器 18、 第二油泵 19和油箱 22; 所述多路阀 4为片式多路阀， 由进回油阀片 5、 升 降换向阀片 6、 倾斜换向阀片 7和进油阀片 8组成； 所述进回油阀片 5内 设有单向阀 51和主安全阀 52; 所述升降换向阀片 6包括升降三位六通换 向阀、 环形回油道 15和回油道 16, 三位六通换向阀内设有升降中位通道 61、 右位油道 62和左位油道 63; 所述倾斜换向阀片 7包括倾斜三位六通 换向阀、 第一过载补油阀 72和第二过载补油阀 73 , 三位六通换向阀内设 有倾斜中位油道 71 ; 所述进油阀片 8包括分流阀 81、 优先阀 83和转向安 全阀 82; 所述第一油泵 2的吸油口通过第一单向阀 1与液压油箱 22相通， 第一油泵 2的出油口与进回油阀片 5的进油口 P1连通，通过进回油阀片 5 中内置的单向阀 51分为两路，一路连到升降换向阀片 6的进油口，通过升 降换向阀片的升降中位油道 61和回油道 16连通环形回油道 15; 另一路连 到主安全阀 52的进口，主安全阀 52的出口与环形回油道 15相通； 所述升 降换向阀片 6的升降第一出油口 A1通过三通管与升降油缸 10连接； 升降 三位六通换向阀的右位油道 62连通着升降进油口和升降第一出油口 A1 , 升降三位六通换向阀的左位油道 63连通着升降第一出油口 A1和升降第二 出油口 B1 ; 所述第二油泵 19的吸油口通过第二单向阀 21与液压油箱 22 相通，第二油泵 19的出油口通过进油阀片 8的进油口 P2与分流阀 81的入 口相连； 分流阀 81第一出油口 BF连通着制动系统； 分流阀 81的第二出 油口与优先阀 83的入口连通； 优先阀 83通过 LS信号油路 14与负荷传感 转向器 13的信号口 LS连通；优先阀 83的第一出油口 CF与负荷传感转向 器 13的进油口 P连通； 优先阀 83的第二出油口 EF连通着三通管， 三通 管的第一出油口与倾斜换向阀片 7的进油口连通,三通管的第二出油口连通 着倾斜中位油道 71 , 并通过倾斜中位油道 71与升降换向阀片 6的进油口 连通， 再通过升降换向阀片的升降中位油道 61和回油道 16连通环形回油 道 15; 转向安全阀 82的进油端与 LS信号油路 14连通， 出油端与环形回 油道 15连通； 倾斜换向阀片 7的倾斜第一出油口 A2和倾斜第二出油口 B2分别与倾斜油缸 11有杆腔和无杆腔连通；第一过载补油阀 72的进油端 与倾斜第一出油口 A2连通， 出油端与环形回油道 15连通； 第二过载补油 阀 73的进油端与倾斜第二出油口 B2连通， 出油端与环形回油道 15连通, 所述环形回油道 15经回油口 T和滤油器 18回油箱 22;升降换向阀片 6的 升降第二出油口 B1通过四通管 9分别连通着第一油泵 2的吸油口和第二 油泵 19的吸油口， 第一油泵 2的吸油口和第二油泵 19的吸油口分别通过 第一单向阀 1和第二单向阀 21连通着油箱 22。

所述第一油泵 2和第二油泵 19既有泵工况， 又有马达工况； 第一电机 3和第二电机 20既有电动机工况， 又有发电机工况。

本发明与现有技术产品相比具有以下方面的优点：

1.本发明适用于电动叉车；

2.货物下降输出的压力油， 可以驱动两个油泵带动两个电机发电， 实 现能量回收。 也可以一部分对第二油泵进行压力供油， 转化为转向、 制动 和倾斜等装置工作所需的液压能， 多余部分压差还可同时驱动电机再生利 用发电； 另一部分驱动第一油泵带动电机发电， 并经过逆变器将电能储存 在电能存储部件中， 实现势能的部分回收。 再生和回收效率高；

3.因系统采用两只油泵实现能量再生和回收， 相对于单泵发电， 油泵 的排量和电机的功率可降为一半， 从而降低了开发成本；

4.通过对多路阀升降三位六通阀内部油道的创新设计， 利用换向位油 道 63和 B1口接通下降发电油路， 结构筒单， 且起升和下降发电都是通过 手动操纵多路阀升降阀杆来实现的， 不需要增加控制元件，操作筒单方便， 成本低；

5.两个液压泵可以单独也可合流供油给货物装卸起升系统， 且合流是 在多路阀内部油道中组合完成， 不需要外接油道， 结构筒单紧凑， 管路少， 制造成本低； 门架倾斜动作由单泵供油实现， 没有节流损失， 效率高；

6.通过在多路阀进油阀片内置一个分流阀， 一个优先阀， 一方面使得 结构紧凑， 管路布置筒洁； 另一方面， 使得单独泵源就能实现制动、 转向 动作， 且互不干扰， 避免了因制动转向关联需要， 要求两个油泵同时工作 而造成的系统功率损失；

7.倾斜油路由单独的过载保护， 安全性好， 避免了因倾斜工作压力较 低， 工作频繁， 起升倾斜由一主安全阀 （主安全阀的压力设置是根据起升 油路的工作压力来确定的）控制而造成的系统功率损失大的问题；

8.货物起升和货物下降发电两种状态， 油泵与电机旋向始终一致， 使 得整机控制系统筒单方便可靠且响应快， 也避免了因电机换向旋转造成的 沖击。

附图说明

图 1是本发明系统原理图。

图 2是图 1中多路阀原理图。

上图中序号： 1.第一单向阀 1、 第一油泵 2、 第一电机 3、 多路阀 4、 进回油阀片 5、 单向阀 51 、 主安全阀 52、 升降换向阀片 6、 升降中位通道 61、 右位油道 62、 左位油道 63、 倾斜换向阀片 7、 倾斜中位油道 71、 第一 过载补油阀 72、 第二过载补油阀 73、 进油阀片 8、 分流阀 81、 转向安全阀 82、 优先阀 83、 四通管 9、 升降油缸 10、 倾斜油缸 11、 转向油缸 12、 负 荷传感转向器 13、 LS信号油路 14、 环形回油道 15、 回油道 16、 油道 17、 滤油器 18、 第二油泵 19、 第二电机 20、 第二单向阀 21、 油箱 22。

具体实施方式

下面结合附图， 通过实施例对本发明作进一步地描述。

实施例：

能量再生式叉车液压系统包括第一油泵 2、 第一电机 3、 多路阀 4、 升 降油缸 10、 倾斜油缸 11、 转向油缸 12、 负荷传感转向器 13、 滤油器 18、 第二油泵 19和油箱 22, 所述多路阀 4为片式多路阀， 由进回油阀片 5、升 降换向阀片 6、 倾斜换向阀片 7和进油阀片 8组成； 所述进回油阀片 5内 设有单向阀 51和主安全阀 52; 所述升降换向阀片 6包括升降三位六通换 向阀、 环形回油道 15和回油道 16, 三位六通换向阀内设有升降中位通道 61、 右位油道 62和左位油道 63; 所述倾斜换向阀片 7包括倾斜三位六通 换向阀、 第一过载补油阀 72和第二过载补油阀 73 , 三位六通换向阀内设 有倾斜中位油道 71 ; 所述进油阀片 8包括分流阀 81、 优先阀 83和转向安 全阀 82; 所述第一油泵 2的吸油口通过第一单向阀 1与液压油箱 22相通， 第一油泵 2的出油口与进回油阀片 5的进油口 P1连通，通过进回油阀片 5 中内置的单向阀 51分为两路，一路连到升降换向阀片 6的进油口，通过升 降换向阀片的升降中位油道 61和回油道 16连通环形回油道 15; 另一路连 到主安全阀 52的进口，主安全阀 52的出口与环形回油道 15相通； 所述升 降换向阀片 6的升降第一出油口 A1通过三通管与升降油缸 10连接； 升降 三位六通换向阀的右位油道 62连通着升降进油口和升降第一出油口 A1 , 升降三位六通换向阀的左位油道 63连通着升降第一出油口 A1和升降第二 出油口 B1 ;

第二油泵 19的出油口通过进油阀片 8的进油口 P2与分流阀 81的入口 相连； 分流阀 81第一出油口 BF连通着制动系统； 分流阀 81的第二出油 口与优先阀 83的入口连通； 优先阀 83通过 LS信号油路 14与负荷传感转 向器 13的信号口 LS连通；优先阀 83的第一出油口 CF与负荷传感转向器 13的进油口 P连通；优先阀 83的第二出油口 EF连通着三通管，三通管的 第一出油口与倾斜换向阀片 7的进油口连通,三通管的第二出油口连通着倾 斜中位油道 71 , 并通过倾斜中位油道 71与升降换向阀片 6的进油口连通， 再通过升降换向阀片的升降中位油道 61和回油道 16连通环形回油道 15; 转向安全阀 82的进油端与 LS信号油路 14连通， 出油端与环形回油道 15 连通；

倾斜换向阀片 7的倾斜第一出油口 A2和倾斜第二出油口 B2分别与倾 斜油缸 11有杆腔和无杆腔连通； 第一过载补油阀 72的进油端与倾斜第一 出油口 A2连通， 出油端与环形回油道 15连通； 第二过载补油阀 73的进 油端与倾斜第二出油口 B2连通，出油端与环形回油道 15连通,所述环形回 油道 15经回油口 T和滤油器 18回油箱 22;升降换向阀片 6的升降第二出 油口 B1通过四通管 9分别连通着第一油泵 2的吸油口和第二油泵 19的吸 油口， 第一油泵 2的吸油口和第二油泵 19的吸油口分别通过第一单向阀 1 和第二单向阀 21连通着油箱 22;

第一油泵 2和第二油泵 19既有泵工况， 又有马达工况； 第一电机 3 和第二电机 20既有电动机工况， 又有发电机工况。

本发明的工作原理如下：

当叉车叉取货物做起升动作时， 升降换向阀片 6换向至右位， 双泵同 时供油。第一油泵 2通过第一单向阀 1从油箱 22中吸油，输出的压力油通 过多路阀 4的进油口 P1口， 经单向阀 51进入升降换向阀片 6的进油口； 与第二油泵 19输出的通过多路阀 4的进油口 P2口经分流阀 81、优先阀 83 和倾斜换向阀片 7到达升降阀片的进油口的压力油合流， 经升降换向阀片 6中的右位油道 62和升降第一出油口 A1进入升降油缸 10, 实现装卸货物 的起升动作。其中进回油阀片 5中的主安全阀 52是限定第一油泵 2和第二 油泵 19的最高工作压力。

当叉车叉取货物下降时， 升降换向阀片 6换向至左位， 升降油缸 10 下降输出的压力油经升降换向阀片 6的升降第一油口 A1和左位油道 63和 升降第二出油口 B1 , 通过四通管 9到达第一油泵 2的进油口和第二油泵 19的进油口， 由于第一单向阀 1和第二单向阀 21的单向截止作用， 来自 两只升降油缸 10的压力油进入第一油泵 2和第二油泵 19的进油口， 分别 驱动第一油泵 2带动第一电机 3、 第二油泵 19带动第二电机 20旋转发电， 并经过逆变器将电能储存在存储器中， 实现能量回收。 这时第一油泵 2和 第二油泵 19变成液压马达工况， 第一电机 3和第二电机 20变为发电机工 况。 当下降的同时进行倾斜、 转向或制动操作时， 两只升降油缸 10下降输 出的压力油， 一部分进入第二油泵 19的吸油口对第二油泵 19进行压力供 油， 通过多路阀 P2口提供倾斜、转向或制动所需的压力和流量， 多余部分 压差同时还可驱动第二电机 20再生发电， 实现势能的部分再生利用； 另一 部分进入第一油泵 2的吸油口， 这时第一油泵 2变成液压马达工况， 驱动 第一电机 3旋转发电， 并经过逆变器将电能储存在电能存储部件中， 实现 势能的部分回收。

当起升不工作， 制动、 转向或倾斜工作时， 第一油泵 2不工作。 从第 二油泵 19输出的压力油通过多路阀 P2口经其中的分流阀 81以稳定的流量 通过 BF 口供油给制动系统， 满足制动油源需求； 多余的油液进入优先阀 83 , 在不转向时， 负荷传感转向器 13的 LS口将压力几乎为零的反馈信号 通过 LS信号油路 14反馈给优先阀 83, 此时油液除了信号油路中流动的 0.5 - lL/min的流量回油箱外， 大部分油液经优先阀 83 的第二出油口 EF 进入多路阀的倾斜换向阀片 7的进油口， 以实现叉车门架前后倾动作， 提 高了系统的效率； 当打转向时， 负荷传感转向器 13的 LS口实时将转向压 力信号通过 LS信号油路 14传给优先阀 83, 优先阀 83根据反馈信号通过 第一出油口 CF供给负荷传感转向器 13所需的油液流量，推动转向油缸 12 实现车体转向； 多余的油液经优先阀 83的第二出油口 EF进入多路阀的倾 斜换向阀片 7, 以实现叉车门架前后倾动作； 倾斜换向阀片 7中内设置的 第一过载补油阀 72有两个作用，一是限定倾斜油缸有杆腔的最高压力， 另 一是为防止门架在高货位倾斜油缸后倾动作过快引起的吸空现象， 实现补 油功能； 倾斜换向阀片 7中内设置的第二过载补油阀 73也有两个作用，一 是限定倾斜油缸无杆腔的最高压力， 另一是为防止倾斜油缸前倾动作过快 引起的吸空现象， 实现补油功能。

当叉车起升和倾斜或转向联合操作时， 第一油泵 2输出的压力油仅供 起升， 第二油泵 19输出的压力油供倾斜、 制动或转向， 相互之间动作不干 涉。

当升降和倾斜（或制动、 转向）都不工作， 第一油泵 2和第二油泵 19 均不工作。

Claims

权 利 要 求

1、 能量再生式叉车液压系统， 包括第一油泵（2)、 第一电机（3)、 多 路阀 （4)、 升降油缸（10)、 倾斜油缸（11)、 转向油缸（12)、 负荷传感转 向器（13)、 滤油器 18、 第二油泵（19)和油箱 （22); 所述多路阀 （4) 为片式多路阀， 由进回油阀片 （5)、升降换向阀片 （6)、倾斜换向阀片 （7) 和进油阀片 （8)组成； 所述进回油阀片 （5) 内设有单向阀 （51 )和主安 全阀 （52); 所述升降换向阀片 （6) 包括升降三位六通换向阀、 环形回油 道（ 15 )和回油道（ 16 ), 三位六通换向阀内设有升降中位通道（ 61 )、 右 位油道（62)和左位油道（63); 所述倾斜换向阀片 （7) 包括倾斜三位六 通换向阀、 第一过载补油阀 （72)和第二过载补油阀（73), 三位六通换向 阀内设有倾斜中位油道（71); 所述进油阀片 （8) 包括分流阀 （81)、 优先 阀 （83)和转向安全阀 （82); 所述第一油泵（2) 的吸油口通过第一单向 阀（ 1 )与液压油箱（22)相通， 第一油泵（2)的出油口与进回油阀片 （5) 的进油口 P1连通， 通过进回油阀片 （5)中内置的单向阀（51 )分为两路， 一路连到升降换向阀片 （6)的进油口， 通过升降换向阀片的升降中位油道 ( 61 )和回油道（ 16 )连通环形回油道（ 15 ); 另一路连到主安全阀 （ 52 ) 的进口， 主安全阀 （52) 的出口与环形回油道（15)相通； 所述升降换向 阀片 （6) 的升降第一出油口 A1通过三通管与升降油缸（10)连接； 升降 三位六通换向阀的右位油道（ 62 )连通着升降进油口和升降第一出油口 A1 , 升降三位六通换向阀的左位油道（63)连通着升降第一出油口 A1 和升降 第二出油口 B1; 所述第二油泵（19)的吸油口通过单向阀 （21)与液压油 箱 （22)相通， 第二油泵（19) 的出油口通过进油阀片 （8) 的进油口 P2 与分流阀 （81) 的入口相连； 分流阀 （81)第一出油口 BF连通着制动系 统； 分流阀 （81)的第二出油口与优先阀 （83)的入口连通； 优先阀 （83) 通过 LS信号油路（ 14 )与负荷传感转向器（ 13 )的信号口 LS连通； 优先 阀 （83) 的第一出油口 CF与负荷传感转向器（13) 的进油口 P连通； 优 先阀 （83) 的第二出油口 EF连通着三通管， 三通管的第一出油口与倾斜 换向阀片 （7) 的进油口连通,三通管的第二出油口连通着倾斜中位油道 (71), 并通过倾斜中位油道（71 )与升降换向阀片 （6) 的进油口连通， 再通过升降换向阀片的升降中位油道（61)和回油道（16)连通环形回油 道（15); 转向安全阀 （82) 的进油端与 LS信号油路（ 14)连通， 出油端 与环形回油道（15)连通； 倾斜换向阀片 （7)的倾斜第一出油口 A2和倾 斜第二出油口 B2分别与倾斜油缸（11)有杆腔和无杆腔连通； 第一过载 补油阀 （72) 的进油端与倾斜第一出油口 A2连通， 出油端与环形回油道 ( 15)连通； 第二过载补油阀 （73) 的进油端与倾斜第二出油口 B2连通， 出油端与环形回油道（ 15 )连通,所述环形回油道（ 15 )经回油口 T和滤油 器（18) 回油箱 （22); 其特征在于： 升降换向阀片 （6) 的升降第二出油 口 B1通过四通管（9)分别连通着第一油泵（2)的吸油口和第二油泵（ 19) 的吸油口， 第一油泵（ 2 )的吸油口和第二油泵（ 19 )的吸油口分别通过第 一单向阀 （1)和第二单向阀 （21)连通着油箱 （22);

所述第一油泵（2)和第二油泵（ 19)既有泵工况， 又有马达工况； 第 一电机（3)和第二电机 (20) 既有电动机工况， 又有发电机工况。