相關(guān)申請數(shù)據(jù)

本申請要求2014年11月24日提交的美國臨時申請no.62/083,876和2015年7月27日提交的美國臨時申請no.62/197,209的權(quán)益，上述兩項(xiàng)申請通過引用而全部并入本文中。

本發(fā)明涉及用于非道路車輛中的轉(zhuǎn)向功能和附屬功能的液壓控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

諸如集材拖拉機(jī)、裝載機(jī)和鏟運(yùn)機(jī)等的非道路施工車輛已經(jīng)使用了液壓饋送轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，液壓饋送轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以使得大型車輛在所有操作期間都可以相對輕松地機(jī)動。這種車輛還設(shè)置有液壓饋送附屬功能，從而能夠操作如以下事物：抓斗、裝載機(jī)鏟斗和刮鏟。附屬功能常常與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)共享液壓流體。按照慣例，液壓流體穿過將流體分支到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和附屬功能的優(yōu)先閥，通常優(yōu)先考慮轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。也就是說，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的流體要求優(yōu)先于一個或多個附屬功能的流體要求。

按照慣例，優(yōu)先閥包括閥芯，流體壓力作用在閥芯上以克服彈簧并侵占第一閥芯位置。第一位置允許優(yōu)先閥將流體轉(zhuǎn)運(yùn)至轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主轉(zhuǎn)向閥以及并轉(zhuǎn)運(yùn)至附屬功能。當(dāng)由液壓回路壓力減少而偶然引起流體壓力下降到低于預(yù)定量時，在閥芯上的彈簧力使閥芯切換至第二位置，將所有進(jìn)入的流體轉(zhuǎn)運(yùn)到主轉(zhuǎn)向閥。

美國專利no.3,455,210公開了一種這樣的系統(tǒng)，其中到優(yōu)先負(fù)載回路和附屬負(fù)載回路的流體受到單個的流體源和單個的優(yōu)先流控制閥的影響。另外在本領(lǐng)域已知的是，通過成對的流體源和裝閥布置向優(yōu)先負(fù)載回路和附屬負(fù)載回路提供承壓流體，該成對的流體源和裝閥布置通常僅根據(jù)需要將所有的來自主要源的流直接引導(dǎo)至優(yōu)先負(fù)載回路，而將來自次要源的流體引導(dǎo)至優(yōu)先負(fù)載回路。

為了能夠更高效利用為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開發(fā)的液壓動力，根據(jù)美國專利no.4,215,720，壓力補(bǔ)償器感測正常的液壓轉(zhuǎn)向負(fù)載，并使轉(zhuǎn)向泵的任何過量的流體動力輸出對于工具的控制可用。根據(jù)該專利的系統(tǒng)主要用于輕載設(shè)備，其中單個泵可用于工具控制和轉(zhuǎn)向控制，其中優(yōu)先考慮轉(zhuǎn)向控制以防止由于工具過載而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向損失。

節(jié)約能量和容易的可操作性在非道路施工機(jī)械設(shè)計(jì)中獲得更多的關(guān)注。常規(guī)的輪式裝載機(jī)呈現(xiàn)這樣的平臺：期望當(dāng)協(xié)調(diào)在典型的工作周期期間執(zhí)行的多個功能時改進(jìn)系統(tǒng)效率。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括通過泵流共享管理轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和工具系統(tǒng)的相互作用，以實(shí)現(xiàn)高效率和對操作者輸入的可接受的系統(tǒng)響應(yīng)的雙目標(biāo)。

特別是，轉(zhuǎn)向回路設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)避免輪式裝載機(jī)應(yīng)用中的穩(wěn)定性問題和振蕩問題。由于負(fù)載的性質(zhì)，轉(zhuǎn)向易于在轉(zhuǎn)向工作開始時受到?jīng)_擊，沖擊應(yīng)被抑制以保持生產(chǎn)力和可操作性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)由于以下事實(shí)而是復(fù)雜的：工具(即懸臂和鏟斗)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)共享總的泵流，應(yīng)當(dāng)將總的泵流分成滿足操作者需求而不損害整體性能。

選擇泵的數(shù)目和類型以在實(shí)現(xiàn)負(fù)載匹配到最小損失時滿足總的流需求是影響系統(tǒng)的能量效率的另一設(shè)計(jì)決定。在本領(lǐng)域中已知包括單個或多個固定位移泵或可變位移泵的各種架構(gòu)，且它們具有其各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

歐洲專利申請no.2,123,541a1公開了一種用于抑制作業(yè)車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的沖擊的解決方案，其利用不同變形的預(yù)補(bǔ)償器閥。預(yù)補(bǔ)償器閥具有相同的目的，即，控制轉(zhuǎn)向閥兩端的壓差，并因此控制穿過轉(zhuǎn)向閥的流速，但缺乏將流在轉(zhuǎn)向部分和工具部分之間分開的多泵式架構(gòu)或轉(zhuǎn)向岐管設(shè)計(jì)的任何建議。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了用于控制在轉(zhuǎn)向功能和工具功能之間的液壓流并在轉(zhuǎn)向功能和工具功能之間分配流的各種新穎的布置。

轉(zhuǎn)向優(yōu)先級可以經(jīng)由與轉(zhuǎn)向命令成比例的優(yōu)先閥來實(shí)現(xiàn)。操作者可以在轉(zhuǎn)向和工具同時發(fā)生的時刻與在僅轉(zhuǎn)向的時刻感覺到相同的轉(zhuǎn)向輪力。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，優(yōu)先閥、截止閥、選擇閥、減壓閥和順序閥集成到單個的岐管中。

工具致動可以是中心打開的系統(tǒng)，盡管也可以設(shè)想中心關(guān)閉的系統(tǒng)。

新穎的卸荷閥布置提供了高效的固定泵卸荷功能，并使系統(tǒng)流擾動最小化。

另外公開了一種直接的電子控制架構(gòu)，該電子控制架構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)更簡化的液壓回路并提供更大的能量節(jié)約。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于作業(yè)機(jī)械的液壓系統(tǒng)，包括：優(yōu)先回路，所述優(yōu)先回路包括至少第一優(yōu)先致動器和優(yōu)先控制閥，所述優(yōu)先控制閥用于控制對所述第一優(yōu)先致動器的液壓流體的供應(yīng)并用于提供指示作用在所述第一優(yōu)先致動器上的負(fù)載的負(fù)載感測信號；附屬回路，所述附屬回路包括至少第一附屬致動器和至少第一附屬控制閥，所述第一附屬控制閥用于控制向所述第一附屬致動器的液壓流體的供應(yīng)；至少第一泵，所述第一泵用于產(chǎn)生液壓流體的流；以及優(yōu)先閥，所述優(yōu)先閥用于根據(jù)所述負(fù)載感測信號將來自所述泵的流分配到所述優(yōu)先回路和附屬回路，以操作所述優(yōu)先回路的和附屬回路的各自的致動器，其中，優(yōu)先考慮所述優(yōu)先回路。

減壓閥可以連接在所述泵和所述優(yōu)先控制閥之間，用于控制供應(yīng)至所述優(yōu)先控制閥的液壓流體的流速。

預(yù)補(bǔ)償閥可以連接在所述泵和所述優(yōu)先控制閥之間，用于控制供應(yīng)至所述優(yōu)先控制閥的液壓流體的流速。

所述減壓閥或所述預(yù)補(bǔ)償閥可以接收來自控制器的先導(dǎo)控制壓力，所述先導(dǎo)控制壓力決定所述優(yōu)先控制閥兩端的壓降。

所述控制器可以具有與其相關(guān)聯(lián)的、用于感測所述系統(tǒng)中的壓力的一個或多個壓力傳感器，諸如用于感測所述泵的出口處的壓力的壓力傳感器和用于感測負(fù)載感測壓力的壓力傳感器。

負(fù)載感測可以向所述優(yōu)先閥的先導(dǎo)端口供應(yīng)所述負(fù)載感測信號，使得根據(jù)呈現(xiàn)于所述第一優(yōu)先致動器上的負(fù)載來確定所述優(yōu)先閥的位置。

所述第一泵可以為固定位移泵或可變位移泵。

所述第一泵的位移可以通過控制器根據(jù)所述負(fù)載感測信號來改變。

所述第一泵的所述位移可以通過控制器根據(jù)作用在所述第一附屬致動器上的負(fù)載來改變。

二位三路閥可以用來向所述優(yōu)先閥的先導(dǎo)端口饋送壓力。

所述二位三路閥可以保持關(guān)閉，直到從操縱桿供應(yīng)的最高先導(dǎo)壓力信號克服了彈簧力，在從操縱桿供應(yīng)的最高先導(dǎo)壓力信號克服了彈簧力之后，所述優(yōu)先閥可以朝向打開位置轉(zhuǎn)移，以向所述優(yōu)先閥的先導(dǎo)端口供應(yīng)線路感測信號。

所述第一附屬控制閥為中心關(guān)閉的類型、后補(bǔ)償式中心關(guān)閉的類型或中心打開的類型。

泵位移可以通過電子控制器根據(jù)以下信號中的一者或多者來控制：所述負(fù)載感測信號、附屬負(fù)載感測信號和泵出口壓力信號。

所述泵的移位和所述閥中的至少一者的控制可以同時進(jìn)行。

所述系統(tǒng)可以包括：用于產(chǎn)生液壓流的第二泵。

所述第二泵可以向所述附屬回路供應(yīng)液壓流，以及所述第一泵可以向所述優(yōu)先回路供應(yīng)液壓流。

所述第一泵可以基于優(yōu)先級向所述優(yōu)先回路供應(yīng)液壓流，其中，任何過量的流被供應(yīng)至所述附屬回路。

所述第一泵和所述第二泵可以為固定位移泵或可變位移泵。

當(dāng)在所述優(yōu)先回路中沒有需求時，所有的泵流可被按路線發(fā)送到附屬回路。

所述第一泵可以為位可變位移泵，并且所述負(fù)載感測信號或來自所述附屬回路的壓力信號中的較高者可以用來確定所述第一泵的位移。

可以設(shè)置卸荷閥，所述卸荷閥在供應(yīng)至所述附屬回路的壓力超過規(guī)定量時，使過量的流卸荷穿過安全閥。

發(fā)送至所述優(yōu)先回路的壓力和流的穩(wěn)定性可以通過設(shè)置在減壓閥上的孔口來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于作業(yè)機(jī)械的液壓系統(tǒng)包括：優(yōu)先回路，所述優(yōu)先回路包括至少第一優(yōu)先致動器和優(yōu)先控制閥，所述優(yōu)先控制閥用于控制對所述第一優(yōu)先致動器的液壓流體的供應(yīng)；附屬回路，所述附屬回路包括至少第一附屬致動器和至少第一附屬控制閥，所述第一附屬控制閥用于控制對所述第一附屬致動器的液壓流體的供應(yīng)；至少第一泵，所述第一泵用于產(chǎn)生液壓流體的流；以及優(yōu)先閥，所述優(yōu)先閥用于將來自所述泵的流分配到所述優(yōu)先回路和附屬回路，以操作所述優(yōu)先回路的和附屬回路各自的致動器；手動操作的輸入設(shè)備，所述手動操作的輸入設(shè)備用于允許機(jī)械操作者輸入用于命令所述第一優(yōu)先致動器和所述第一附屬致動器的操作的命令，并用于輸出指示所述命令的命令信號；以及控制器，所述控制器被配置成接收來自所述手動操作的輸入設(shè)備的所述命令信號和多個系統(tǒng)參數(shù)，并配置成控制所述泵和優(yōu)先閥的操作。

優(yōu)先控制閥可以提供指示作用在所述第一優(yōu)先致動器上的負(fù)載的負(fù)載感測信號。

所述閥的開度和所述第一泵的位移可以通過所述控制器來控制，所述控制器接收操縱桿輸入、引擎速度和其它的系統(tǒng)參數(shù)。

所述控制器可以用于計(jì)算作業(yè)功能所需要的總的流。

所述優(yōu)先回路可以為作業(yè)機(jī)械的轉(zhuǎn)向回路，且所述附屬回路可以為所述作業(yè)機(jī)械的工具回路。

固定泵可以是以下項(xiàng)的任何一種：外齒輪泵、內(nèi)齒輪泵、葉片泵或活塞泵。

下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的前述和其它特征，并在權(quán)利要求書、以下詳細(xì)說明本發(fā)明的一個或多個說明性實(shí)施方式的描述和附圖中具體指出。然而，這些實(shí)施方式僅是本發(fā)明的原理可以采用的各種方式中的一些。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將從下面對本發(fā)明的詳細(xì)描述變得顯而易見。

附圖說明

圖1為示例性作業(yè)機(jī)械、特別是前部輪式裝載機(jī)的正視圖。

圖2為具有中心打開的工具閥的、包括單個固定位移泵的示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖3為具有中心關(guān)閉的工具閥的、包括單個可變位移泵的另一示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖4為包括固定位移轉(zhuǎn)向泵和固定位移工具泵的又一示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖5為具有中心打開的工具閥的、包括可變位移轉(zhuǎn)向泵和固定位移工具泵的又一示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖6為具有中心關(guān)閉的工具閥和電子壓力安全閥(pressurereliefvalve，prv)的、包括可變位移轉(zhuǎn)向泵和固定位移工具泵的又一示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖7為具有中心打開的工具閥的、包括固定位移轉(zhuǎn)向泵和可變位移工具泵的又一示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖8為具有中心關(guān)閉的工具閥的、包括固定位移轉(zhuǎn)向泵和可變位移工具泵的又一示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖9為具有中心關(guān)閉的工具閥和電子prv的、包括固定位移轉(zhuǎn)向泵和可變位移工具泵的又一示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖10為具有優(yōu)先閥且無預(yù)補(bǔ)償器閥的、包括固定位移轉(zhuǎn)向泵和固定位移工具泵的另一示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖11為具有卸荷閥的、包括可變位移轉(zhuǎn)向泵和固定位移工具泵的另一示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖12為可用在圖11的液壓控制系統(tǒng)中的替選的轉(zhuǎn)向岐管的示意性圖示。

圖13為具有減壓閥且無預(yù)補(bǔ)償器閥的、包括可變位移轉(zhuǎn)向工具泵的另一示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖14為在智能流控制架構(gòu)中的、包括可變位移轉(zhuǎn)向泵和固定位移工具泵的另一示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖15為在智能流控制架構(gòu)中的、包括可變位移轉(zhuǎn)向泵和可變位移工具泵的另一示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖16為在智能流控制架構(gòu)中的、包括固定位移轉(zhuǎn)向泵和固定位移工具泵的另一示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖17為使用智能流控制架構(gòu)的、另一示例性液壓控制系統(tǒng)的示意性圖示。

圖18為智能流控制架構(gòu)的概略圖示。

圖19為具有卸荷閥的、包括固定位移轉(zhuǎn)向泵和可變位移工具泵的、圖11的液壓控制系統(tǒng)的修改形式的示意性圖示。

圖20與圖14相同，除了更詳細(xì)地示出電子控制器的功能。

圖21對應(yīng)于圖2并示出通過使用電子控制器的動力流管理。

圖22對應(yīng)于圖3并示出通過使用電子控制器的動力流管理。

圖23為圖22中示出的架構(gòu)的變型。

圖24對應(yīng)于圖11所示出的架構(gòu)，示出僅轉(zhuǎn)向流。

圖25對應(yīng)于圖11所示出的架構(gòu)，示出僅工具動力流。

圖26對應(yīng)于圖11所示出的架構(gòu)，示出轉(zhuǎn)向流和工具動力流。

在所有的示意圖中，實(shí)線、點(diǎn)劃線、實(shí)-散列線分別表示直接的液壓連接、液壓先導(dǎo)連接和電氣信號連接。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在詳細(xì)參照附圖且首先參照圖1，以附圖標(biāo)記10總體示出了示例性輪式裝載機(jī)。輪式裝載機(jī)10包括后車輛部12和前車輛部16，該后車輛部12包括駕駛室/隔室14，后車輛部12和前車輛部16分別包括各自的框架軸18和驅(qū)動軸20。車輛部12和車輛部16以如下方式彼此聯(lián)接在一起：車輛部12和車輛部16可通過液壓缸22圍繞豎直軸線而相對于彼此樞轉(zhuǎn)，液壓缸22在輪式裝載機(jī)的相對兩側(cè)上連接至這兩個部分。液壓(轉(zhuǎn)向)缸22為輪式裝載機(jī)提供轉(zhuǎn)向或回轉(zhuǎn)。后車輛部12可以容置用作裝載機(jī)的原動力的引擎。

輪式裝載機(jī)10還包括用于執(zhí)行諸如處理物體或材料的附屬功能的裝置26。所示出的裝置26包括升降臂單元28和安裝在升降臂單元上的鏟斗形式的工具30。鏟斗30示出為填充有材料32。升降臂單元28的一端可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至前車輛部16，以用于引起鏟斗的升降運(yùn)動。鏟斗可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至升降臂單元的相對端，以用于允許鏟斗的傾斜運(yùn)動。

升降臂單元28可以通過一個或多個液壓(升降)缸34而相對于車輛10的前部16被升起和降低，在示出的裝載機(jī)中有兩個液壓(升降)缸34。這些液壓缸34分別在一端聯(lián)接至前車輛部16，且在另一端、在升降臂的相對兩側(cè)處聯(lián)接至升降臂單元28。鏟斗30可以通過第三(傾斜)液壓缸36而相對于升降臂單元28傾斜，第三(傾斜)液壓缸36在一端聯(lián)接至前車輛部，而在另一端經(jīng)由連桿臂系統(tǒng)38聯(lián)接至鏟斗。

示出并描述輪式裝載機(jī)10以便于理解本發(fā)明，而并不是當(dāng)作限制。如應(yīng)該理解的是，輪式裝載機(jī)僅是可以受益于本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的一個示例。其它類型的作業(yè)機(jī)械(包括作業(yè)車輛)包括但不限于：具有包括升降臂、懸臂、鏟斗、轉(zhuǎn)向和/或回轉(zhuǎn)功能件和行進(jìn)機(jī)構(gòu)的多個致動功能件的挖掘裝載機(jī)(反鏟挖掘機(jī))、挖掘機(jī)、采礦設(shè)備和工業(yè)應(yīng)用等。

現(xiàn)在參照圖2，以附圖標(biāo)記40總體指示示例性液壓控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)40通常包括轉(zhuǎn)向部分/回路41、附屬部分/回路42、和優(yōu)先部分/回路43。系統(tǒng)40具有用于非道路車輛(諸如上述的裝載機(jī))中的轉(zhuǎn)向功能和工具功能的特定應(yīng)用，并且將在本文中簡要描述該特定應(yīng)用，但應(yīng)該理解的是，該系統(tǒng)可能還具有其它的應(yīng)用。

系統(tǒng)40包括單個泵46，該單個泵46用來供應(yīng)轉(zhuǎn)向功能和附屬功能所需要的總流量，特別是轉(zhuǎn)向缸47和轉(zhuǎn)向缸48、升降缸49和升降缸50、以及傾斜缸51所需要的總流量。泵46(其可以是固定位移類型)連接至非道路車輛20的原動力，諸如引擎53。在圖2中的實(shí)施方式以及本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，可以用其它形式的驅(qū)動器替代引擎。例如，電動馬達(dá)可以代替用于驅(qū)動泵46的引擎，并且電動馬達(dá)可以由引擎驅(qū)動的發(fā)電機(jī)和/或由連接至引擎驅(qū)動的發(fā)電機(jī)的電儲存器來供電。

預(yù)補(bǔ)償器閥56確定轉(zhuǎn)向部分的主轉(zhuǎn)向閥58兩端的壓差，從而確定通過主轉(zhuǎn)向閥的流速。預(yù)補(bǔ)償器閥56接收來自控制器60的先導(dǎo)控制壓力，先導(dǎo)控制壓力決定轉(zhuǎn)向閥兩端的壓降。轉(zhuǎn)向缸47和轉(zhuǎn)向缸48接收來自轉(zhuǎn)向閥58的流，并且轉(zhuǎn)向缸47和轉(zhuǎn)向缸48的連桿端和活塞端以這樣的方式互連：當(dāng)左邊的缸伸出時，右邊的缸縮回，反之亦然。控制器60可以具有與其相關(guān)聯(lián)的一個或多個用于感測回路中的壓力的壓力傳感器，諸如用于感測泵46的出口處的壓力的壓力傳感器61和用于感測線路75上的負(fù)載感測壓力的壓力傳感器59。

在主轉(zhuǎn)向閥之前使用預(yù)補(bǔ)償器能夠使得控制器60精確地控制在轉(zhuǎn)向缸中的加壓流體的流速。當(dāng)?shù)孛娣醋饔昧Υ髸r，預(yù)補(bǔ)償閥還可以用于抑制轉(zhuǎn)向機(jī)動開始時的沖擊。更好的穩(wěn)定性和沖擊抑制改進(jìn)了可操作性和生產(chǎn)力。

在示出的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)向回路41包括轉(zhuǎn)向控制單元61、沖擊閥62和沖擊閥63、以及防空化止回閥64和防空化止回閥65。

優(yōu)先閥74操作以基于轉(zhuǎn)向回路41和附屬回路42之間的優(yōu)先級將來自泵46的流分開。優(yōu)先閥連接至泵46的出口，并為泵流提供并行路徑。致動工具49至工具51需要的供應(yīng)流通過先導(dǎo)操作的優(yōu)先閥74。來自轉(zhuǎn)向閥58的負(fù)載感測(loadsense，ls)線路75向優(yōu)先閥的先導(dǎo)端口提供饋送，從而根據(jù)轉(zhuǎn)向回路上呈現(xiàn)的負(fù)載確定優(yōu)先閥74的位置。

如圖所示，優(yōu)先閥和預(yù)補(bǔ)償器閥56可以位于轉(zhuǎn)向岐管76中。

在轉(zhuǎn)向回路上呈現(xiàn)負(fù)載之前，優(yōu)先閥74將流體引導(dǎo)至附屬(或工具)回路42。每當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)在轉(zhuǎn)向回路上時，優(yōu)先閥就將所有必要的流引導(dǎo)至轉(zhuǎn)向回路，轉(zhuǎn)向回路具有高于附屬回路的優(yōu)先級。

附屬回路/部分42(也稱為系統(tǒng)的工具側(cè))包括用于分別將流引導(dǎo)至傾斜缸51以及升降缸49和升降缸50的中心打開的控制閥80和中心打開的控制閥81，傾斜缸51以及升降缸49和升降缸50通常也分別稱為鏟斗缸(或更通常稱為鏟斗致動器)和懸臂缸(或更通常稱為懸臂致動器)。

在圖2中，操作者的操縱桿85(或其它合適的操作者控制件)產(chǎn)生致動懸臂閥和鏟斗閥的先導(dǎo)壓力信號。先導(dǎo)壓力可以由附屬泵86或其它合適的機(jī)構(gòu)來供應(yīng)。

系統(tǒng)壓力安全閥(pressurereliefvalve，prv)87限制液壓回路中的最大壓力。類似于在轉(zhuǎn)向回路，致動器可以具有與其相關(guān)聯(lián)的沖擊閥88至91和防空化止回閥92至95。

在操作時，引擎(原動力)驅(qū)動固定位移泵，該固定位移泵的大小被設(shè)計(jì)成在其工作周期期間的任何給定時刻提供足以用于輪式裝載機(jī)上的所有功能的流。電子控制器感測作為壓力傳感器的輸出的轉(zhuǎn)向ls壓力，并且如果存在電子控制器需要應(yīng)用至預(yù)補(bǔ)償閥的任何校正信號，則電子控制器估計(jì)該校正信號。在正常操作時，當(dāng)轉(zhuǎn)向負(fù)載處于預(yù)期范圍內(nèi)時，控制器可以不向螺線管應(yīng)用任何控制信號，在該情況下，主轉(zhuǎn)向閥兩端的壓差單獨(dú)通過閥中的偏置彈簧來確定。由于轉(zhuǎn)向閥兩端的恒定的壓降，因而去往轉(zhuǎn)向缸的流速與駕駛員的轉(zhuǎn)向輸入成比例。在導(dǎo)致潛在的不穩(wěn)定性或壓力沖擊的負(fù)載壓力振蕩的情況下，例如在轉(zhuǎn)向起始時，控制器可以操控轉(zhuǎn)向閥兩端的壓降。控制器可以計(jì)算控制電流信號并向預(yù)補(bǔ)償閥的螺線管應(yīng)用控制電流信號。螺線管施加與彈簧的偏置相反的力，并使預(yù)補(bǔ)償閥的閥芯移動至這樣的位置：在該位置實(shí)現(xiàn)所期望的轉(zhuǎn)向閥兩端的壓降。減小的通過轉(zhuǎn)向閥的壓差和所產(chǎn)生的針對給定開度的流速有助于使轉(zhuǎn)向操作穩(wěn)定。

通常，在作業(yè)機(jī)械的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的沖擊或振蕩的發(fā)生對于操作者而言意味著失控的感覺，這導(dǎo)致了不良的可操作性和較低的生產(chǎn)力。本文所描述的系統(tǒng)可以解決機(jī)械控制和操作者舒適性。

在負(fù)責(zé)向轉(zhuǎn)向缸供應(yīng)之后，剩余的泵流產(chǎn)生試圖抵抗彈簧的偏置而打開優(yōu)先閥的泵出口壓力和先導(dǎo)端口上的轉(zhuǎn)向ls壓力。一旦泵壓力克服了相反的力，則其余的供應(yīng)流去往工具部分。

基于駕駛員的操縱桿輸入，全部流或部分流可以用于致動懸臂缸和鏟斗缸，而其余的流返回至儲液器。

如果不是利用全部的泵流，則剩余的流將找到其通過中心打開的通道到儲液器99的路徑，該中心打開的通道在該過程中將能量耗散為熱量。因此，該回路中總是存在損失。

更節(jié)能的回路設(shè)計(jì)可以通過提供這樣的能力來獲得：控制泵流來滿足工作周期期間的變化的流需求。圖3示出了更節(jié)能的回路設(shè)計(jì)。除了下面所討論的，圖3中所示出的配置基本上與圖2相同。

特別地，圖3的系統(tǒng)100包括代替圖2的固定位移泵的可變位移泵101。電子控制器102接收轉(zhuǎn)向ls壓力信號、工具ls壓力信號和泵壓力信號。來自電子控制器的輸出之一經(jīng)由命令線路103操控泵位移，以達(dá)到超過最高系統(tǒng)壓力一個固定裕度的供應(yīng)壓力。例如，線路103上的命令可以用來控制泵旋轉(zhuǎn)斜盤致動器，該泵旋轉(zhuǎn)斜盤致動器改變旋轉(zhuǎn)斜盤的角度。

優(yōu)先回路106略微不同于圖2，其可以包括轉(zhuǎn)向岐管塊107。二位三路閥109向優(yōu)先閥110的先導(dǎo)端口提供饋送。在彈簧偏置的作用下，閥109向優(yōu)先閥110的先導(dǎo)端口供應(yīng)泵壓力，該泵壓力與彈簧力一起保持優(yōu)先閥關(guān)閉。當(dāng)從操縱桿經(jīng)由線路113供應(yīng)的最高先導(dǎo)壓力信號克服了彈簧力時，優(yōu)先閥將朝向其打開位置切換，于是轉(zhuǎn)向線路感測(linesense，ls)壓力將連接到優(yōu)先閥110的先導(dǎo)端口。在向轉(zhuǎn)向回路115供應(yīng)必要的泵流之后，剩余的泵流可以通過比例優(yōu)先閥發(fā)送到工具部分116。

由于可以在不需要流時完全地去除泵沖程，因而中心關(guān)閉的閥119和中心關(guān)閉的閥120可以用來控制工具致動器122至124?？梢跃哂袥]有一個機(jī)械功能件在工作且因此沒有對于泵流的請求的短暫的時間段?？刂破?02可以操控泵位移，以剛好彌補(bǔ)泄露，從而避免了與圖3中所示出的中心打開的配置相關(guān)聯(lián)的損失。

圖3中示出的具有單個可變位移泵101的系統(tǒng)具有與上面所描述的具有固定位移泵的系統(tǒng)相類似的功能，盡管存在著顯著的不同之處。由于泵是可變類型，因而電子控制器102可以基于機(jī)械的控制架構(gòu)來調(diào)節(jié)泵位移。懸臂閥119和鏟斗閥120可以是如圖所示的后補(bǔ)償型中心關(guān)閉的類型。后補(bǔ)償閥在用于作業(yè)機(jī)械的泵流不足的情況下為作業(yè)功能件提供流共享能力。因?yàn)樵诓恍枰鲿r泵可被完全地去除沖程，所以反而可以使用中心關(guān)閉的閥。二位三路方向控制閥109將泵出口壓力或轉(zhuǎn)向ls壓力連接到優(yōu)先閥的先導(dǎo)端口。作用在閥的先導(dǎo)端口上的最高的操縱桿先導(dǎo)壓力信號通過比較操作者產(chǎn)生的懸臂先導(dǎo)壓力信號和操作者產(chǎn)生的鏟斗先導(dǎo)壓力信號而進(jìn)行選擇。

如果沒有對于懸臂操作或鏟斗操作的操作者需求，則閥109在彈簧偏置的作用下將泵壓力連接到閥110的先導(dǎo)端口。因此，當(dāng)車輛僅僅轉(zhuǎn)向時，閥110保持關(guān)閉，而工具部分沒有接收任何泵流。當(dāng)操作者移動懸臂操縱桿或/和鏟斗操縱桿時，最高的操縱桿先導(dǎo)信號作用于彈簧并移動閥109，以將轉(zhuǎn)向ls壓力線路連接到優(yōu)先閥110的先導(dǎo)端口。一旦建立克服彈簧和轉(zhuǎn)向ls壓力的足夠的泵壓力，則優(yōu)先閥打開，使得過量的泵流流向工具側(cè)125。懸臂閥和鏟斗閥在它們各自的操縱桿先導(dǎo)壓力輸入的作用下被致動，并且將所需要的泵流引導(dǎo)到致動器缸。

泵位移控制通過電子控制器來實(shí)現(xiàn)。電子控制器感測轉(zhuǎn)向ls壓力信號、工具ls壓力信號和泵出口壓力信號，并計(jì)算所期望的泵位移。

根據(jù)本發(fā)明的控制架構(gòu)可以靈活到足以允許實(shí)施無數(shù)的泵控制算法。兩個示例為負(fù)載感測和流控制，但其它的策略也是可能的。類似于常規(guī)的ls系統(tǒng)，泵位移可被控制成使泵出口壓力維持比最高負(fù)載壓力高固定(或可變)裕度。在流控制架構(gòu)中，除了壓力信號，控制器還接收用于各個工具的操縱桿輸入，以捕獲“操作者意圖”。基于這些操縱桿輸入，控制器可以估計(jì)在負(fù)責(zé)泄露和其它的損失之后的每一個致動器的流需求和總的泵流。在考慮機(jī)械的當(dāng)前操作條件(例如引擎速度)之后，這些流速被轉(zhuǎn)化成所期望的泵位移和用于工具閥的閥芯沖程。由于可以從操作者的操縱桿讀取所有的輸入，因而基于需要的總的流計(jì)算所期望的泵位移可以被認(rèn)為是前饋式控制。為了改進(jìn)泵控制的精確度和系統(tǒng)響應(yīng)，還可以增加小的反饋環(huán)路，以監(jiān)控泵出口壓力，從而確保泵出口壓力總是保持比機(jī)械中的最高負(fù)載壓力高一個指定量。

在流控制架構(gòu)中同時的泵和閥控制的一個優(yōu)點(diǎn)是：相較于常規(guī)的負(fù)載感測系統(tǒng)，更快的機(jī)械響應(yīng)和更低的壓力波動導(dǎo)致更高的生產(chǎn)力。

為了增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制的更高的靈活性并進(jìn)一步改進(jìn)效率，可以提供如圖4至圖9所示的雙泵布置。雙泵系統(tǒng)相比于使用單個的較大的泵還可以導(dǎo)致一些成本節(jié)約。圖4至圖9的系統(tǒng)類似于上述的系統(tǒng)，除非下面另有說明和/附圖所示出的。

圖4的實(shí)施方式類似于圖2的實(shí)施方式，除了圖4的雙泵系統(tǒng)130采用用于轉(zhuǎn)向的固定位移泵131和用于工具的固定位移泵132。兩個泵可以安裝在由原動力134驅(qū)動的同一軸133上。泵131向轉(zhuǎn)向回路138供應(yīng)流，泵132向附屬回路139供應(yīng)流。優(yōu)先回路140包括預(yù)補(bǔ)償閥142和優(yōu)先閥143。優(yōu)先閥允許來自轉(zhuǎn)向泵131的過量的流被按路線發(fā)送到附屬回路139。轉(zhuǎn)向回路138、附屬回路139和優(yōu)先回路140基本上與圖2中的相同，除非另有說明。再一次，設(shè)置各種的壓力傳感器144至147，以向控制器148提供壓力信息，控制器148控制預(yù)補(bǔ)償閥142和電子壓力安全閥150。

盡管工具閥153和工具閥154在圖4中被示出為中心打開的類型，但是具有在轉(zhuǎn)向泵131的出口上的電子prv150的中心關(guān)閉的布置也是可以的。

在操作中，轉(zhuǎn)向泵131首先基于優(yōu)先級向轉(zhuǎn)向缸157和轉(zhuǎn)向缸158供應(yīng)流，然后殘余的流通過優(yōu)選閥143離開轉(zhuǎn)向岐管塊159，在該情況下該殘余的流與來自工具泵132的流結(jié)合。操縱桿160的運(yùn)動產(chǎn)生懸臂先導(dǎo)壓力和鏟斗先導(dǎo)壓力，懸臂先導(dǎo)壓力和鏟斗先導(dǎo)壓力控制其各自的工具控制閥153的閥芯和工具控制閥154的閥芯的沖程，并將需要的流引導(dǎo)至致動器缸161至163。類似于單個固定泵的情況，未使用的流找到其通過中心打開的閥到儲液器的路徑。當(dāng)不需要轉(zhuǎn)向泵流時，轉(zhuǎn)向泵131可以通過使電子壓力安全閥150斷電來去負(fù)載，從而相較于單個固定泵配置可以節(jié)約一些能量。主prv164限制系統(tǒng)中的最大壓力。

圖5示出了包括用于轉(zhuǎn)向回路167的可變位移泵166和用于附屬/工具回路169的固定位移泵168的雙泵系統(tǒng)165。兩個泵可以通過作為原動力的引擎170來運(yùn)行。在固定位移泵168僅向工具供應(yīng)流時，可變位移泵166基于優(yōu)先級供應(yīng)流以轉(zhuǎn)向，而且根據(jù)需要增補(bǔ)去往工具缸170至172的流。轉(zhuǎn)向岐管塊173內(nèi)部的回路與圖3類似，具有各個部件的相同功能?？刂破?74經(jīng)由傳感器175至178來感測轉(zhuǎn)向部分167和工具部分169的ls壓力以及兩個泵出口壓力，并經(jīng)由旋轉(zhuǎn)斜盤致動器179來操控可變位移泵的位移，以滿足轉(zhuǎn)向需求，并供應(yīng)致動作業(yè)工具所需的任何附加的流。類似于圖2，工具閥180和工具閥181可以是中心打開的類型，以在沒有一個作業(yè)功能件是激活的時，允許泵流在中間位置穿過工具閥180和工具閥181。

在操作中，可變轉(zhuǎn)向泵166是位移受控的，以基于優(yōu)先級滿足轉(zhuǎn)向缸182和轉(zhuǎn)向缸183的流需求，并供應(yīng)增補(bǔ)工具泵流所需的任何額外流。當(dāng)工具泵流足以獨(dú)自致動懸臂缸和鏟斗缸170至172，來滿足操作者要求的速度時，轉(zhuǎn)向泵166僅以向轉(zhuǎn)向缸供應(yīng)必要的流來執(zhí)行任務(wù)。這樣，轉(zhuǎn)向部分和作業(yè)部分彼此流解耦。任何在工具部分中未使用的流通過中心打開(open-centered，oc)的閥180和中心打開的閥181被導(dǎo)向到儲液器184。因此，該配置可以比單個泵回路更加地節(jié)能，這是由于轉(zhuǎn)向泵可以在不需要時去除沖程，且固定位移泵通常比類似尺寸的可變位移泵更高效。圖4中的其它部件的功能已經(jīng)在上面進(jìn)行了描述。

如在圖6中所示，也可以使用中心關(guān)閉的懸臂閥190和中心關(guān)閉的鏟斗閥191代替中心打開閥。圖6的系統(tǒng)192類似于圖5的系統(tǒng)，除了螺線管操作的安全閥195用來在不需要流時，使固定位移泵196卸荷。prv195可以具有軟彈簧并且可以是常通電且關(guān)閉的，以維持某一最大系統(tǒng)壓力。但是當(dāng)不需要流通過工具部分時，電子控制器198可以使prv斷電，使得prv容易打開并使得泵流通過prv到儲液器199。

圖7中示出的系統(tǒng)205具有用于轉(zhuǎn)向操作的固定位移泵207和用于給工具提供動力的可變位移泵208。轉(zhuǎn)向泵首先基于優(yōu)先級滿足轉(zhuǎn)向缸210和轉(zhuǎn)向缸211的流需求，殘余的流從轉(zhuǎn)向岐管塊214分流出，在此，該殘余的流與來自可變位移泵208的流結(jié)合。結(jié)合的流被遞送至工具閥214和工具閥215，在此，根據(jù)需要利用該結(jié)合的流，并且任何剩余的流穿過這些閥中的打開的通道去往儲液器218?？勺兾灰票每梢砸赃@樣的方式由控制器220來控制：可變位移泵補(bǔ)償工具缸中所需要的流與轉(zhuǎn)向岐管塊214的流輸出的差值。

在操作中，預(yù)補(bǔ)償閥(pre-compvalve)224控制去往轉(zhuǎn)向缸210和轉(zhuǎn)向缸211的流速。在轉(zhuǎn)向泵出口處所聚集的壓力使得優(yōu)先閥226打開，使得剩余的流離開轉(zhuǎn)向岐管塊并與來自工具泵208的流結(jié)合。來自兩個泵的結(jié)合的流給懸臂致動器和鏟斗致動器228至230提供動力，并且任何未使用的流找到其通過中心開啟的閥的打開通道到儲液器218的路徑。電子prv234的位置優(yōu)選位于固定轉(zhuǎn)向泵207的出口處。類似于圖6，每當(dāng)不需要在工具側(cè)上的任何轉(zhuǎn)向流或補(bǔ)充流時，電子控制器可以使prv斷電并通過將轉(zhuǎn)向泵的出口連接到儲液器來使轉(zhuǎn)向泵卸荷。通常來說，通過結(jié)合轉(zhuǎn)向泵流來操控工具泵的流，可以使工具泵控制傾向于實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率。

在圖8的系統(tǒng)240中，工具閥242和工具閥243為中心關(guān)閉的類型。如圖8所示，轉(zhuǎn)向閥245可被選擇成中心打開的閥。當(dāng)不需要來自轉(zhuǎn)向泵247的流時，預(yù)補(bǔ)償器閥248可以完全打開，將泵流引導(dǎo)通過轉(zhuǎn)向閥245的打開通道去往儲液器250。同時可以通過控制器254操控可變位移工具泵252，以供應(yīng)所需要的流。在回路中沒有任何電子prv的情況下，中心打開的轉(zhuǎn)向閥在中間位置允許轉(zhuǎn)向泵流排放到儲液器。在工具側(cè)上具有設(shè)定最大系統(tǒng)壓力的主prv256。

如在圖9中所描繪的，另一解決方案將是使得螺線管操作的壓力安全閥258反而被增加到固定位移轉(zhuǎn)向泵260的出口。在不需要流的情況下，壓力安全閥258可被斷電，因此以非常低的泵壓力而打開，使得損失和熱產(chǎn)生量最小化。

圖7、圖8和圖9中的可變工具泵可以被調(diào)節(jié)以剛好輸出所需要的流體量，因此可變工具泵不需要用于其過剩的流的任何額外的出口。

在圖7至圖9中所示出的固定轉(zhuǎn)向泵和可變工具泵配置具有這樣的優(yōu)點(diǎn)：如果需要用于負(fù)載保持目的，則在工具側(cè)上具有備用流。在沒有來自操作者的操縱桿輸入的情況下，工具泵可被去除沖程至零位移，而固定轉(zhuǎn)向泵可以輸出與其容積和引擎速度成比例的流。通過同時控制預(yù)補(bǔ)償閥開度并向電子prv通電流，轉(zhuǎn)向泵流的一部分可以受迫進(jìn)入工具部分，并維持規(guī)定的壓力。通常存在在來自控制器的泵位移命令與由于流而聚集的得到的壓力之間涉及的一定延遲。來自轉(zhuǎn)向泵的備用流可以在該延遲期間提供任何的負(fù)載保持功能。

現(xiàn)在參照圖10，類似于圖4，示出了具有中心打開的工具閥282和中心打開的工具閥283的固定泵-固定泵式系統(tǒng)280。優(yōu)先閥286優(yōu)先考慮使來自轉(zhuǎn)向泵287的流去往轉(zhuǎn)向缸289和轉(zhuǎn)向缸290，其中任何殘余的流分流至工具閥。與來自工具泵293的流結(jié)合的這種來自轉(zhuǎn)向泵的貢獻(xiàn)可用于致動機(jī)械的工作液壓。當(dāng)沒有轉(zhuǎn)向需求時，所有的轉(zhuǎn)向泵流被按路線發(fā)送至工具側(cè)。

圖11中所示出的可變泵-固定泵式架構(gòu)300與圖5非常類似，除了幾個差異。減壓閥302代替圖5的實(shí)施方式中的預(yù)補(bǔ)償閥。轉(zhuǎn)向岐管塊304基本上實(shí)現(xiàn)與圖5中優(yōu)先閥塊相同的功能?；诓僮髡邔Σ倏v桿的命令和轉(zhuǎn)向負(fù)載感測壓力信號，基于優(yōu)先級將轉(zhuǎn)向泵流引導(dǎo)至轉(zhuǎn)向缸306和轉(zhuǎn)向缸307，過量的/未使用的流找到其穿過工具回路310的路徑。結(jié)合的流根據(jù)需要給作業(yè)功能提供動力。轉(zhuǎn)向泵313為在負(fù)載感測控制(泵控制塊315中示出的控制機(jī)制)下的可變位移泵。兩個壓力中更高的一者(轉(zhuǎn)向負(fù)載感測壓力或工具側(cè)壓力)確定在操作期間的任何時刻處的轉(zhuǎn)向泵位移。圖11中示出的可變泵-固定泵式系統(tǒng)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)：由于轉(zhuǎn)向泵的可變性質(zhì)而使用比圖10中的固定泵-固定泵式系統(tǒng)更少的引擎能量，該轉(zhuǎn)向泵被控制成僅供應(yīng)導(dǎo)致更少的節(jié)流損失所需的流。

在圖11的系統(tǒng)中還包括卸荷閥320，卸荷閥320在一些操作模式下類似于標(biāo)準(zhǔn)安全閥進(jìn)行工作，在這些操作模式中系統(tǒng)使穿過安全閥的過量的流卸荷。當(dāng)不使用工具時，線路321中的壓力將不會高到足以打開卸荷閥，并且全部泵流將通過系統(tǒng)的中心打開的路徑返回至儲液器。

轉(zhuǎn)向泵將被優(yōu)先考慮，并且在不需要來自工具泵的流時使工具泵卸荷。在轉(zhuǎn)向岐管中的梭閥321增大轉(zhuǎn)向泵313的位移，甚至是在這樣的情況下：其中沒有轉(zhuǎn)向需求。該流將用于工具，但是在需要時將總是優(yōu)先考慮轉(zhuǎn)向。當(dāng)供應(yīng)到工具的壓力不足時，通過關(guān)閉卸荷閥320將工具泵328的流增加至該壓力。

不像大多數(shù)現(xiàn)有應(yīng)用中的簡單的壓力安全閥，卸荷閥還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)：通過設(shè)計(jì)，壓力閾值中的略微更大的遲滯來避免工具泵328的頻繁加載和卸荷。

在圖24中，黑色箭頭示出僅轉(zhuǎn)向的流。在圖25中，箭頭示出僅工具的動力流。在圖26中，箭頭示出轉(zhuǎn)向的流和工具的動力流。

在圖12中，示出了修改的轉(zhuǎn)向岐管330。圖11示出了優(yōu)先閥332作為標(biāo)準(zhǔn)安全閥而被內(nèi)部饋送，而圖12具有由選擇器閥336饋送的優(yōu)先閥334，選擇器閥336經(jīng)由線路337而由操縱桿命令控制。在圖10中，優(yōu)先級通過到轉(zhuǎn)向回路的減壓閥339與優(yōu)先閥334的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)不需要轉(zhuǎn)向流，且需要其它的操縱桿功能時，來自轉(zhuǎn)向泵的流被分流成用在工具上以及來自工具泵的流。圖11示出了同一概念的轉(zhuǎn)向岐管的替選實(shí)施方式。發(fā)送至轉(zhuǎn)向回路的壓力和流的穩(wěn)定性通過在減壓閥339上設(shè)置孔口442來實(shí)現(xiàn)。對其它工具的優(yōu)先性通過減壓閥39和優(yōu)先閥334的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)感測到操縱桿命令時，來自轉(zhuǎn)向泵的壓力通過向優(yōu)先閥提供饋送的選擇器閥336而得到饋送。發(fā)送到轉(zhuǎn)向回路的最大壓力可以通過減壓閥的設(shè)定以及l(fā)s安全閥44的設(shè)定的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。這些實(shí)施方式均允許轉(zhuǎn)向與工具之間的成比例的優(yōu)先級。這意味著來自轉(zhuǎn)向泵的流可以用于轉(zhuǎn)向和工具而不損失對于轉(zhuǎn)向優(yōu)先級的需要，從而允許更高效地使用系統(tǒng)中的可用流且浪費(fèi)較少的能量。

圖19示出了圖11的架構(gòu)的修改，其除了下面的不同之外是一樣的。轉(zhuǎn)向泵313是固定位移泵，且工具泵328是可變位移泵。來自轉(zhuǎn)向泵的過量的流可通過轉(zhuǎn)向岐管304中的優(yōu)先閥332被按路線發(fā)送到工具側(cè)。工具泵328(示出為在ls控制下)可被操作沖程以供應(yīng)作業(yè)液壓側(cè)上所需要的剩余流。

在圖13中，可以看到類似于圖11的系統(tǒng)的系統(tǒng)448具有可變泵-可變泵式結(jié)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)向泵482和附屬泵484均為可變位移類型。類似于轉(zhuǎn)向泵482，工具泵484也可以基于工具側(cè)485上的最高負(fù)載而處于負(fù)載感測控制下。在圖13中示出了具有中心關(guān)閉的主閥488和中心關(guān)閉的主閥489的這樣一種示例。這些主控制閥也可以為如上述系統(tǒng)中所示出的中心打開的類型。通過具有兩個可變位移類型的泵的優(yōu)點(diǎn)是，在機(jī)械剛好處于空載的那些時間段幾乎不會浪費(fèi)任何能量。但是這也在機(jī)械控制方面增加了更多的成本和復(fù)雜性。

在上述的系統(tǒng)中，附屬/工具閥由操作者操縱桿命令來控制，而可變位移泵處于負(fù)載感測控制下。與這種控制系統(tǒng)相對比，還可以使用替選的控制部件。如應(yīng)該領(lǐng)會的，該新的控制方案能夠獲得優(yōu)于該傳統(tǒng)的基于負(fù)載感測的控制的某些優(yōu)點(diǎn)。在該新的方案下，閥開度、泵位移和/或引擎節(jié)流閥通過電子控制器來控制，電子控制器接收操縱桿輸入、引擎速度和其它相關(guān)的系統(tǒng)變量。

圖14示出了具有中心打開的閥492和中心打開的閥493的可變泵-固定泵式系統(tǒng)490。電子控制器495接收轉(zhuǎn)向命令和來自操縱桿496的命令，并計(jì)算各個功能所需要的總的流需求以及總的流需求?；诋?dāng)前的引擎速度和固定位移工具泵500的大小，控制器計(jì)算需要多少來自轉(zhuǎn)向泵502的額外的流(如果有的話)來補(bǔ)償需求和供應(yīng)之間的差值?？刂破鬟€感測轉(zhuǎn)向負(fù)載感測壓力，并通過內(nèi)置的查找表來將該轉(zhuǎn)向負(fù)載感測壓力與轉(zhuǎn)向流需求相關(guān)聯(lián)?？商孢x地，還可以具有旋轉(zhuǎn)編碼器來感測轉(zhuǎn)向閥506的運(yùn)動并估計(jì)轉(zhuǎn)向流需求。

利用引擎速度和泵的大小的知識，控制器495可以確定可變轉(zhuǎn)向泵502的期望位移，從而可變轉(zhuǎn)向泵502供應(yīng)滿足工具的任何補(bǔ)償流加上轉(zhuǎn)向需求所需的總的流速。控制器還可以致動優(yōu)先閥，該優(yōu)先閥代替圖11中的轉(zhuǎn)向岐管塊的大部分，并且充當(dāng)轉(zhuǎn)向側(cè)508和工具側(cè)498之間的流分配器。這一新的流控制概念也可以通過控制節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)引擎管理，以用于引擎和泵之間的負(fù)載匹配。通過同時調(diào)節(jié)節(jié)流閥和泵位移，滿足了需要的流和動力要求，同時改進(jìn)機(jī)械效率以實(shí)現(xiàn)更好的燃料經(jīng)濟(jì)性。

與圖11中由回路中的操縱桿命令來直接驅(qū)動相反，圖14中的電子控制器控制工具閥492和工具閥493。閥門開度通過各個作業(yè)功能的流需求以及可用的總的泵流來決定。在電子控制下，閥門開度可以與來自泵的流可用度同步，以避免由于泵響應(yīng)中的延遲而引起的任何穩(wěn)定性問題。

在圖15中示出了可變位移泵-可變位移泵式布置509。懸臂閥512和鏟斗閥510為帶有預(yù)補(bǔ)償器閥的中心關(guān)閉的類型。在多致動器系統(tǒng)中的壓力補(bǔ)償?shù)母拍钍潜娝苤摹２僮髡咭鈭D通過控制其致動主控制閥的操縱桿輸入來控制致動器的速度。在多致動器系統(tǒng)中，不同的致動器通常經(jīng)歷不同的負(fù)載。假定進(jìn)入致動缸的速度和因此的流速取決于打開面積和穿過計(jì)量孔口的壓差，則如果沒有辦法控制閥兩端的壓差，同一操縱桿輸入會導(dǎo)致不同的致動器速率。壓力補(bǔ)償?shù)睦砟顚ⅹ?dú)立于各個負(fù)載或泵壓力來維持穿過所有的計(jì)量端口的恒定的或相同的壓降，使得致動器速率直接是操作者的操縱桿命令的函數(shù)。

通過分析可以表明，圖15的系統(tǒng)中示出的預(yù)補(bǔ)償閥除了在上一段落中所描述的它的壓力補(bǔ)償職責(zé)，還在泵超過需求的情況下實(shí)現(xiàn)流共享。在多致動器機(jī)械中，流共享是令人滿意的性能，這確保了具有最高負(fù)載的致動器在來自泵的流超過需求的情況下不會損失流。在流共享回路中，所有的致動器(不管它們的負(fù)載)都在需求超過供應(yīng)時成比例地減速。

在圖16中示出了固定位移泵-固定位移泵式回路。僅那些需要受控的元件(即工具側(cè)閥520和522以及優(yōu)先閥524)從電子控制器525得到它們的命令，如在之前提到的，電子控制器525監(jiān)控所有相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)以及操縱桿輸入并分配流以滿足操作者需求。

這一基于電子控制器的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)的負(fù)載感測的機(jī)械控制概念或其它類型的機(jī)械控制概念的多個優(yōu)點(diǎn)?；诹鞯谋每刂圃试S在不存在對維持固定的裕度壓力的要求時更低的節(jié)流損失。另外，基于操作者的輸入，由于泵和閥以前饋方式來控制，因而根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)不再需要經(jīng)受通常與負(fù)載感測系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)響應(yīng)中的延遲和偶然不穩(wěn)定性。

由于一個或多個可變泵可被控制成更好地利用可獲得的引擎功率，因而這一新的控制架構(gòu)有助于更好的引擎管理，因此實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)力。該新的控制架構(gòu)還能夠?qū)崿F(xiàn)更快的系統(tǒng)響應(yīng)、更大的穩(wěn)定性、更好的引擎管理、更簡單的設(shè)計(jì)和/或更高的生產(chǎn)力。

圖17示出了本發(fā)明的具有直接電子控制的又一實(shí)施方式。

圖18示意性地示出智能流控制架構(gòu)。來自操作者600的轉(zhuǎn)向命令和操縱桿命令被供應(yīng)給電子控制器602。控制器從引擎604接收引擎速度和/或轉(zhuǎn)矩信息以及經(jīng)由相關(guān)聯(lián)的傳感器606接收機(jī)械參數(shù)，該相關(guān)聯(lián)的傳感器606感測機(jī)械對控制輸入的響應(yīng)614?？刂破骼秒姶胖聞踊螂娨褐聞觼砻钪骺刂崎y610的閥芯運(yùn)動。控制器還控制一個或多個可變位移泵612的位移。

圖20與圖14相同，除了更詳細(xì)地示出了電子控制器的功能。電子控制器接收操作者命令和系統(tǒng)輸入。操作者命令和系統(tǒng)輸入由控制器使用，以計(jì)算用于各個功能的流需求以及總的泵流需求，然后提供相應(yīng)的閥命令、引擎命令和泵命令。這些命令確定所期望的功能運(yùn)動和機(jī)械響應(yīng)。

直接的電氣控制能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)的負(fù)載感測機(jī)械控制概念或其它類型的機(jī)械控制概念的多個優(yōu)點(diǎn)?；诹鞯谋每刂圃试S在不存在對維持固定的裕度壓力的要求時更低的節(jié)流損失。另外，基于操作者的輸入，由于泵和閥以前饋方式來控制，因而直接的電子控制減小或消除了通常與負(fù)載感測系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)響應(yīng)中的延遲和偶然不穩(wěn)定性。另外能夠?qū)崿F(xiàn)更好的引擎管理。

圖21對應(yīng)于圖2并示出了通過使用電子控制器的動力流管理。引擎53(或其它馬達(dá))驅(qū)動固定位移泵46，該固定位移泵46的大小被設(shè)計(jì)成在其工作周期期間的任何給定時刻提供足以用于輪式裝載機(jī)上的所有功能的流。電子控制器60感測作為壓力傳感器的輸出的轉(zhuǎn)向ls壓力，并且如果存在電子控制器需要應(yīng)用至預(yù)補(bǔ)償閥56的任何校正信號，則電子控制器估計(jì)該校正信號。在正常操作中，當(dāng)轉(zhuǎn)向負(fù)載處于預(yù)期范圍內(nèi)時，控制器可以不將任何控制信號應(yīng)用于預(yù)補(bǔ)償閥56的螺線管56a，在該情況下，主轉(zhuǎn)向閥58兩端的壓差單獨(dú)通過預(yù)補(bǔ)償閥56中的偏置彈簧56b來確定。由于轉(zhuǎn)向閥兩端的恒定的壓降，因而去往轉(zhuǎn)向缸47和轉(zhuǎn)向缸48的流速與駕駛員的轉(zhuǎn)向輸入成比例。

在導(dǎo)致潛在的不穩(wěn)定性或壓力沖擊的負(fù)載壓力振蕩的情況下，例如在轉(zhuǎn)向起始時，控制器60可以操控轉(zhuǎn)向閥兩端的壓降?？刂破饔?jì)算并向預(yù)補(bǔ)償閥56的螺線管56a應(yīng)用控制電流信號。螺線管施加與彈簧56b的偏置相反的力，并使預(yù)補(bǔ)償閥的閥芯移動至這樣的位置：在該位置實(shí)現(xiàn)所期望的轉(zhuǎn)向閥兩端的壓降。減小的通過轉(zhuǎn)向閥的壓差和所產(chǎn)生的針對給定開度的流速有助于使轉(zhuǎn)向操作穩(wěn)定。

通常，在作業(yè)機(jī)械的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的沖擊或振蕩的發(fā)生對于操作者而言意味著失控的感覺，這導(dǎo)致了不良的可操作性和較低的生產(chǎn)力。因此，相較于作業(yè)機(jī)械的傳統(tǒng)的布置，所提出的布置解決了與機(jī)械控制和操作者舒適性相關(guān)的顯著問題。

在負(fù)責(zé)向轉(zhuǎn)向缸供應(yīng)之后，剩余的泵流產(chǎn)生試圖抵抗優(yōu)先閥彈簧74a的偏置而打開優(yōu)先閥74的泵出口壓力和先導(dǎo)端口74b上的轉(zhuǎn)向ls壓力。一旦泵壓力克服了相反的力，則其余的供應(yīng)流去往工具部分。在圖21中通過大的箭頭示出了在優(yōu)先閥已經(jīng)打開時泵流的分配。由于具有使車輛始終能夠轉(zhuǎn)向的能力是最關(guān)鍵的方面，因而轉(zhuǎn)向岐管76使轉(zhuǎn)向優(yōu)先于其它的作業(yè)功能。

基于駕駛員的操縱桿輸入，全部流或部分流可以用于致動懸臂缸和鏟斗缸，而其余的流返回至儲液器。

圖22對應(yīng)于圖3并示出了通過使用電子控制器的動力流管理。圖22的具有單個可變位移泵的系統(tǒng)具有的功能類似于上面針對圖21所描述的、使用固定位移泵的系統(tǒng)的功能，除了幾個顯著的不同之處。由于泵101是可變類型，因而控制器102可以基于機(jī)械的控制架構(gòu)來調(diào)節(jié)泵101的位移。懸臂閥和鏟斗閥可以是如圖所示的后補(bǔ)償型中心關(guān)閉的類型。后補(bǔ)償閥在用于作業(yè)機(jī)械的泵流不足的情況下為作業(yè)功能件提供流共享能力。因?yàn)樵诓恍枰鲿r泵可被完全地去除沖程，所以可以使用中心關(guān)閉的閥。二位三路方向控制閥109將泵出口壓力或轉(zhuǎn)向ls壓力連接到優(yōu)先閥110的先導(dǎo)端口110a。如圖22所示，作用在閥110的先導(dǎo)端口上的最高的操縱桿先導(dǎo)壓力信號通過比較操作者產(chǎn)生的懸臂先導(dǎo)壓力信號和操作者產(chǎn)生的鏟斗先導(dǎo)壓力信號而進(jìn)行選擇。

如果沒有對于懸臂操作或鏟斗操作的操作者需求，則方向控制閥109在優(yōu)先閥彈簧110b的偏置作用力下將泵壓力連接到優(yōu)先閥110的先導(dǎo)端口110a。因此，當(dāng)車輛僅僅轉(zhuǎn)向時，優(yōu)先閥110保持關(guān)閉，而工具部分沒有接收任何泵流。當(dāng)操作者移動懸臂操縱桿或/和鏟斗操縱桿112時，最高的操縱桿先導(dǎo)信號反作用于方向控制閥109的彈簧109a并使閥109向左移動，從而將轉(zhuǎn)向ls壓力線路114連接到優(yōu)先閥110的先導(dǎo)端口110a。一旦建立克服彈簧和轉(zhuǎn)向ls壓力的足夠的泵壓力，則優(yōu)先閥打開，向工具側(cè)提供過量的泵流。懸臂閥和鏟斗閥在它們各自的操縱桿先導(dǎo)壓力輸入的作用下被致動，并且將所需要的泵流引導(dǎo)到致動器缸113、致動器缸122和致動器缸124。在圖22中通過大的箭頭示出了在優(yōu)先閥已經(jīng)打開時泵流的分配。

泵101的位移控制通過電子控制器102來實(shí)現(xiàn)。電子控制器感測轉(zhuǎn)向ls壓力信號、工具ls壓力信號和泵出口壓力信號，并計(jì)算所期望的泵位移。在根據(jù)本發(fā)明的這一實(shí)施方式和其它的實(shí)施方式中所提出的控制架構(gòu)可靈活到足以允許實(shí)施無數(shù)的泵控制算法。兩個示例為負(fù)載感測和流控制，但其它的策略也是可能的。類似于常規(guī)的ls系統(tǒng)，泵位移可被控制成使泵出口壓力維持比最高負(fù)載壓力高固定(或可變)裕度。

在流控制架構(gòu)中，除了壓力信號，控制器還接收用于各個工具的操縱桿輸入，以捕獲“操作者意圖”，如在圖23中所示，這是圖22中所示出的架構(gòu)的變型。基于這些操縱桿輸入i1、i2、i3和i4，控制器102估計(jì)在負(fù)責(zé)泄露和其它的損失之后的每一個致動器122、123、124的流需求和總的泵流。在考慮機(jī)械的當(dāng)前操作條件(例如引擎速度)之后，這些流速被轉(zhuǎn)化成所期望的泵101的位移和用于工具閥119和工具閥120的閥芯沖程。電子控制器發(fā)送出用于將泵位移以及懸臂閥運(yùn)動和鏟斗閥運(yùn)動控制到其期望的值的命令信號。由于從操作者的操縱桿讀取所有的輸入，因而基于需要的總的流計(jì)算所期望的泵位移可以被認(rèn)為是前饋式控制。為了改進(jìn)泵控制的精確度和系統(tǒng)響應(yīng)，可以增加小的反饋環(huán)路，以監(jiān)控泵出口壓力，從而確保泵出口壓力總是保持比機(jī)械中的最高負(fù)載壓力高一定的量。

在流控制架構(gòu)中同時的泵和閥控制的一個優(yōu)點(diǎn)是：相較于常規(guī)的負(fù)載感測系統(tǒng)，更快的機(jī)械響應(yīng)和更低的壓力波動導(dǎo)致更高的生產(chǎn)力。

盡管已經(jīng)參照某個實(shí)施方式示出并描述本發(fā)明，但顯然本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀和理解本說明書和附圖后將想到等效變型和修改。特別是，考慮到由上述部件執(zhí)行的各種功能，用來描述這些部件的術(shù)語(包括涉及的“方法”)除非另有說明，均旨在對應(yīng)于執(zhí)行所描述的部件的具體功能的任一部件(即，功能等效)，雖然沒有在結(jié)構(gòu)上等同于執(zhí)行示出本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的本文中的功能的結(jié)構(gòu)。另外，盡管本發(fā)明的特定特征可以已經(jīng)參照數(shù)個實(shí)施方式中的僅一個進(jìn)行了公開，但這種特征可以與其它實(shí)施方式的一個或多個其它的特征組合，如對于任何給定或特定的應(yīng)用可以是期望的和有利的。