液壓系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種液壓系統(tǒng)(56)包括可變排量的第一泵(66)、經(jīng)由第一閉環(huán)回路(58)流體連接到第一泵(66)的第一線性致動器(34)、可變排量的第二泵(66)以及經(jīng)由第二閉環(huán)回路(59)并聯(lián)地流體連接到第二泵(66)的第二和第三線性致動器(26)。系統(tǒng)(56)還包括可變排量的第三泵(66)、經(jīng)由第三閉環(huán)回路(60)流體連接到第三泵(66)的第四線性致動器(32)、可變排量的第四泵(66)以及經(jīng)由第四閉環(huán)回路(61)流體連接到第四泵(66)的第一轉(zhuǎn)動致動器(43)。系統(tǒng)(56)還包括與第二和第三線性致動器(26)并聯(lián)流體連接到第二泵(66)的第二轉(zhuǎn)動致動器(42L)以及與第四線性致動器(32)并聯(lián)流體連接到第三泵(66)的第三轉(zhuǎn)動致動器(42R)。
【專利說明】液壓系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及一種液壓系統(tǒng)，更具體地涉及具有流動組合能力的液壓系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)包括從箱抽取低壓流體、對流體加壓并使得加壓的流體對于多個不同的致動器可用以用來運動致動器的泵。在這種布置中，每個致動器的速度可通過對從泵流入每個致動器的加壓流體的流動進行選擇性節(jié)流(即限制)來獨立地控制。例如，為了以高速運動特定的致動器，從泵到該致動器的流體的流動只受少量限制。相反，為了以低速運動該致動器或另一致動器，增加對流體流動施加的限制。盡管對于許多應(yīng)用來說是充分的，但使用流體限制來控制致動器速度會造成壓力損失，從而減小液壓系統(tǒng)的整體效率。
[0003]一種替代類型的液壓系統(tǒng)已知為無計量液壓系統(tǒng)。無計量液壓系統(tǒng)通常包括以閉環(huán)形式連接到單個致動器或者連接到串聯(lián)操作的一對致動器的泵。在操作過程中，泵從致動器的一個腔室抽取流體并將加壓流體排放到相同致動器的相對腔室。為了以較高的速度運動致動器，泵以較快的速率排放流體。為了以較低的速度運動致動器，泵以較慢的速率排放流體。無計量液壓系統(tǒng)通常比傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)更有效率，因為致動器的速度通過泵操作而不是流體限制來控制。即，泵被控制成只排放以希望速度運動致動器所需要得那么多的流體，而不需要流體流動的節(jié)流。
[0004]授予Izumi等人的美國專利4，369，625 (’ 625專利)中公開一種示例性的無計量液壓系統(tǒng)?！?625專利描述一種具有流動組合功能的多致動器無計量液壓系統(tǒng)。’ 625專利的液壓系統(tǒng)包括擺動回路、吊桿回路、斗桿回路、鏟斗回路、左行駛回路和右行駛回路。擺動回路、吊桿回路、斗桿回路和鏟斗回路中的每一個具有以閉環(huán)方式連接到專用致動器的泵。另夕卜，第一組合閥連接在擺動回路和斗桿回路之間，第二組合閥連接在斗桿回路和吊桿回路之間，第三組合閥連接在鏟斗回路和吊桿回路之間。左右行駛回路分別并聯(lián)連接到鏟斗回路和吊桿回路的泵。以此構(gòu)型，任何一個致動器可從多于一個泵接收加壓流體。
[0005]雖然相對于現(xiàn)有的無計量液壓系統(tǒng)所有改善，但’625專利中公開的無計量液壓系統(tǒng)的功能是有限的。特別是，沒有一個回路的泵能夠同時為多于一個致動器提供流體。因此，該系統(tǒng)的連接回路的操作只能按次序執(zhí)行。例如，當(dāng)斗桿操作在高負(fù)載條件時，第一組合閥可臨時地組合通過斗桿回路提供到斗桿的流體與來自擺動回路的補充流體。雖然這種組合流動可幫助滿足斗桿需求，但系統(tǒng)在向斗桿提供組合流動時不能同時操作斗桿回路和擺動回路。結(jié)果，’ 625專利中公開的液壓系統(tǒng)的操作在某些情況下受到限制。
[0006]另外，各個致動器的速度和力難以控制。例如，’ 625專利的液壓系統(tǒng)在左右行駛回路以及擺動回路中采用固定排量馬達。這些馬達只能以由鏟斗回路、吊桿回路和擺動回路的相應(yīng)泵分別確定的速度和轉(zhuǎn)動方向操作。這種構(gòu)型不允許改變這些致動器的速度和/或轉(zhuǎn)動方向，除非也改變相關(guān)的泵的排量和/或轉(zhuǎn)動方向。以這種方式控制致動器在某些應(yīng)用中可能是困難的和/或不希望的。
[0007]本發(fā)明的液壓系統(tǒng)旨在解決上面闡述的一個或多個問題和/或現(xiàn)有技術(shù)的其他問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在本發(fā)明的一種示例性實施方式中，一種液壓系統(tǒng)包括可變排量的第一泵、經(jīng)由第一閉環(huán)回路流體連接到第一泵的第一線性致動器、可變排量的第二泵和經(jīng)由第二閉環(huán)回路并聯(lián)地流體連接到第二泵的第二和第三線性致動器。該系統(tǒng)還包括可變排量的第三泵、經(jīng)由第三閉環(huán)回路流體連接到第三泵的第四線性致動器、可變排量的第四泵和經(jīng)由第四閉環(huán)回路流體連接到第四泵的第一轉(zhuǎn)動致動器。該系統(tǒng)進一步包括與第二和第三線性致動器并聯(lián)流體連接到第二泵的第二轉(zhuǎn)動致動器。該系統(tǒng)還包括與第四線性致動器并聯(lián)流體連接到第三泵的第三轉(zhuǎn)動致動器。
[0009]在本發(fā)明的另一種不例性實施方式中，一種液壓系統(tǒng)包括可變排量的第一泵和與機器的作業(yè)工具相關(guān)的第一液壓缸，第一液壓缸經(jīng)由第一閉環(huán)回路流體連接到第一泵。該系統(tǒng)還包括可變排量的第二泵和與機器的吊桿相關(guān)的第二和第三液壓缸，第二和第三液壓缸經(jīng)由第二閉環(huán)回路并聯(lián)地流體連接到第二泵。該系統(tǒng)進一步包括可變排量的第三泵和與機器的斗桿相關(guān)的第四液壓缸，第四液壓缸經(jīng)由第三閉環(huán)回路流體連接到第三泵。該系統(tǒng)還包括可變排量的第四泵和與機器的主體相關(guān)的擺動馬達，擺動馬達經(jīng)由第四閉環(huán)回路流體連接到第四泵。該系統(tǒng)進一步包括與機器的第一牽引裝置相關(guān)的第一行駛馬達，第一行駛馬達與第二和第三液壓缸并聯(lián)流體連接到第二泵。該系統(tǒng)還包括與機器的第二牽引裝置相關(guān)的第二行駛馬達，第二行駛馬達與第四液壓缸并聯(lián)流體連接到第三泵。另外，該系統(tǒng)包括被構(gòu)造成選擇性地組合來自第二回路和第三回路的流體的第一組合閥、被構(gòu)造成選擇性地組合來自第一回路和第二回路的流體的第二組合閥和被構(gòu)造成選擇性地組合來自第三回路和第四回路的流體的第三組合閥。第一液壓缸被構(gòu)造成在來自第一和第二回路的流體通過第二組合閥組合時與第二和第三液壓缸和第一行駛馬達中的至少一個同時操作。
[0010]在本發(fā)明的另一種示例性實施方式中，一種控制液壓系統(tǒng)的方法包括利用可變排量的第一泵經(jīng)由第一閉環(huán)回路向第一線性致動器提供流體以及利用可變排量的第二泵經(jīng)由第二閉環(huán)回路向第二和第三線性致動器并聯(lián)提供流體。該方法還包括利用可變排量的第三泵經(jīng)由第三閉環(huán)回路向第四線性致動器提供流體以及利用可變排量的第四泵經(jīng)由第四閉環(huán)回路向第一轉(zhuǎn)動致動器提供流體。該方法還包括利用第二泵與第二和第三線性致動器并聯(lián)地向第二轉(zhuǎn)動致動器提供流體以及利用第三泵與第四線性致動器并聯(lián)地向第三轉(zhuǎn)動致動器提供流體。該方法還包括響應(yīng)于第二和第三線性致動器的組合需求超過第二泵的容量形成流體的組合流動。組合流動包括來自第二回路的流體和來自第一回路、第三回路和第四回路的至少一個的流體。該方法還包括在提供流體到第一回路、第三回路和第四回路的至少一個的致動器時將組合流動引導(dǎo)到第二和第三線性致動器，使得第二和第三線性致動器與第一回路、第三回路和第四回路的至少一個的致動器同時操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是一種示例性機器的圖示；和
[0012]圖2是可以與圖1的機器組合使用的一種示例性液壓系統(tǒng)的示意圖?！揪唧w實施方式】
[0013]圖1示出一種具有相互合作以完成任務(wù)的多個系統(tǒng)和部件的示例性機器10。機器10可體現(xiàn)為執(zhí)行與諸如采礦、建筑、農(nóng)業(yè)、運輸?shù)墓I(yè)或者本領(lǐng)域已知的其他工業(yè)相關(guān)的一些類型的操作的固定或活動機器。例如，機器10可以是例如挖掘機(圖1所示)、推土機、裝載機、反鏟挖掘機、機動平地機、傾卸卡車等的土方機器或者任何其他土方機器。機器10可包括被構(gòu)造成運動作業(yè)工具14的執(zhí)行系統(tǒng)12、用于推進機器10的驅(qū)動系統(tǒng)16、為執(zhí)行系統(tǒng)12和驅(qū)動系統(tǒng)16提供功率的功率源18以及定位成手動控制執(zhí)彳丁系統(tǒng)12、驅(qū)動系統(tǒng)16和/或功率源18的操作者站20。
[0014]執(zhí)行系統(tǒng)12可包括通過流體致動器作用以使作業(yè)工具14運動的連桿結(jié)構(gòu)。具體地，執(zhí)行系統(tǒng)12可包括通過一對相鄰的、雙作用的液壓缸26(圖1中僅顯示了一個)相對于作業(yè)表面24圍繞水平軸線(未顯示)豎直樞轉(zhuǎn)的吊桿22。執(zhí)行系統(tǒng)12還可包括通過單個雙作用液壓缸32圍繞水平軸線30豎直樞轉(zhuǎn)的斗桿28。執(zhí)行系統(tǒng)12可進一步包括操作地連接在斗桿28和作業(yè)工具14之間以使作業(yè)工具14圍繞水平樞轉(zhuǎn)軸線36豎直樞轉(zhuǎn)的單個雙作用液壓缸34。在所公開的實施方式中，液壓缸34在頭端34A連接到斗桿28的一部分并在相對的桿端34B通過功率連桿37連接到作業(yè)工具14。吊桿22可樞轉(zhuǎn)連接到機器10的主體38。主體38可樞轉(zhuǎn)連接到底架39并通過液壓擺動馬達43圍繞豎直軸線41可動。斗桿28可通過軸線30和36將吊桿22樞轉(zhuǎn)連接到作業(yè)工具14。
[0015]多個不同的作業(yè)工具14能夠附接到單個機器10并能夠由操作者控制。作業(yè)工具14可包括用來執(zhí)行特定任務(wù)的任何裝置，諸如鏟斗、叉形裝置、鏟板、鏟子、粗齒鋸、傾卸床、掃具、吹雪器、推進裝置、切割裝置、抓取裝置或本領(lǐng)域已知的任何其他任務(wù)執(zhí)行裝置。雖然在圖1的實施方式中連接成在豎直方向上相對于機器10的主體38樞轉(zhuǎn)并在水平方向上擺動，但作業(yè)工具14可替代或另外地以本領(lǐng)域已知的任何其他方式轉(zhuǎn)動、滑動、打開和關(guān)閉或運動。
[0016]驅(qū)動系統(tǒng)16可包括被提供功率以推進機器10的一個或多個牽引裝置。在公開的例子中，驅(qū)動系統(tǒng)16包括位于機器10 —側(cè)上的左履帶40L和位于機器10的相對側(cè)上的右履帶40R。左履帶40L可通過左行駛馬達42L驅(qū)動，而右履帶40R可通過右行駛馬達42R驅(qū)動?？梢韵氲?，驅(qū)動系統(tǒng)16可替代地包括履帶之外的牽引裝置，諸如輪子、帶或其他已知的牽引裝置。機器10可以通過在左右行駛馬達42L、42R之間生成速度和/或轉(zhuǎn)動方向差來轉(zhuǎn)向，而直線行駛可通過從左右行駛馬達42L、42R生成基本相等的輸出速度和轉(zhuǎn)動方向來促進。
[0017]功率源18可體現(xiàn)為例如柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機、氣體燃料供能發(fā)動機的發(fā)動機或本領(lǐng)域已知的任何其他燃燒發(fā)動機?？上氲焦β试?8可替代地體現(xiàn)為非燃燒功率源，諸如燃料電池、功率存儲裝置或者本領(lǐng)域已知的其他源。功率源18可產(chǎn)生機械或電功率輸出，其可接著被轉(zhuǎn)換成液壓功率以便運動液壓缸26、32、34和左右行駛馬達42L、42R和擺動馬達43。
[0018]操作者站20可包括從機器操作者接收指示希望機器操縱的輸入。具體地，操作者站20可包括一個或多個操作者接口裝置46,例如操縱桿、方向盤和/或踏板，它們位于操作者座椅(未顯示)近側(cè)。通過產(chǎn)生指示希望機器操縱的位移信號，操作者接口裝置46可啟動機器10的運動，例如行駛和/或工具運動。在操作者運動接口裝置46時，操作者可用希望的方向、希望的速度和/或希望的力影響對應(yīng)的機器運動。
[0019]如圖2示意所示，液壓缸26、32、34可包括本領(lǐng)域已知的任何類型的線性致動器。每個液壓缸26、32、34可包括管48和布置在管48內(nèi)以形成第一腔室52和相對的第二腔室54的活塞組件50。在一個例子中，活塞組件50的桿部分50A可延伸經(jīng)過第二腔室54的端部。這樣，第二腔室54可被認(rèn)為是液壓缸26、32、34的桿端腔室，而第一腔室52可被認(rèn)為是頭端腔室。
[0020]第一和第二腔室52、54可均選擇性地被提供加壓流體和排放加壓流體，以造成活塞組件50在管48內(nèi)運動，由此改變液壓缸26、32、34的有效長度，并運動吊桿22、斗桿28和/或作業(yè)工具14 (參考圖1)。進入和離開第一和第二腔室52、54的流體的流速可與液壓缸26、32、34的平移速度有關(guān)，而第一和第二腔室52、54之間的壓差可與液壓缸26、32、34施加在執(zhí)行系統(tǒng)12的相關(guān)連桿結(jié)構(gòu)上的力有關(guān)。
[0021]如同液壓缸26、32、34—樣，擺動馬達43可被流體壓差驅(qū)動。具體地，擺動馬達43可包括定位在諸如推進器、柱塞或一系列活塞(未顯示)的泵送機構(gòu)任一側(cè)的第一和第二腔室(未顯示)。當(dāng)?shù)谝磺皇姨畛浼訅毫黧w且第二腔室排放流體時，泵送機構(gòu)可被迫在第一方向上運動或轉(zhuǎn)動。反之，當(dāng)?shù)谝磺皇遗欧帕黧w且第二腔室被填充加壓流體時，泵送機構(gòu)可被迫在相反方向上運動或轉(zhuǎn)動。進入和離開第一和第二腔室的流體的流速可確定擺動馬達43的輸出速度，而泵送機構(gòu)上的壓差可確定輸出轉(zhuǎn)矩。如果希望，可想到擺動馬達43的排量可以是可變的，使得對于給定的流速和/或供應(yīng)流體壓力，擺動馬達43的速度和/或轉(zhuǎn)矩輸出可被調(diào)節(jié)。替代地，如圖2所示，擺動馬達43可以是固定排量馬達，使得擺動馬達43的速度和/或轉(zhuǎn)矩與供應(yīng)流體的流速和/或壓力分別直接成比例并且不可調(diào)。
[0022]類似于擺動馬達43，左右行駛馬達42L、42R均可通過形成流體壓差來驅(qū)動。具體地，左右行駛馬達42L、42R均可包括定位在泵送機構(gòu)(未顯示)任一側(cè)的第一和第二腔室(未顯示)。當(dāng)?shù)谝磺皇冶惶畛浼訅毫黧w且第二腔室排放流體時，泵送機構(gòu)可被迫在第一方向上運動或轉(zhuǎn)動對應(yīng)的牽引裝置(40L、40R)。反之，當(dāng)?shù)谝磺皇遗欧帕黧w且第二腔室被填充加壓流體時，相應(yīng)的泵送機構(gòu)可被迫在相反方向上運動或轉(zhuǎn)動牽引裝置。進入和離開第一和第二腔室的流體的流速可確定左右行駛馬達42L、42R的速度，而左右行駛馬達42L、42R之間的壓差可確定轉(zhuǎn)矩。如果希望，可想到左右行駛馬達42L、42R的排量可以是可變的，使得對于給定的流速和/或供應(yīng)流體壓力，行駛馬達42L、42R的速度和/或轉(zhuǎn)矩輸出可被調(diào)節(jié)。替代地，如圖2所示，左右行駛馬達42L、42R的一個或兩個可以如上面關(guān)于擺動馬達43描述地是固定排量馬達。在另外的示例性實施方式中，擺動馬達43、左右行駛馬達42L、42R中的一個或多個可以是不同心式的馬達?？衫斫庠谶@樣的示例性實施方式中，在改變位移方向時可能需要另外的控制和/或載荷保持設(shè)備。
[0023]如圖2所示，機器10可包括具有相互合作以使作業(yè)工具14(參考圖1)和機器10運動的多個流體部件的液壓系統(tǒng)56。特別是，液壓系統(tǒng)56可尤其包括第一液壓回路58、第二液壓回路59、第三液壓回路60、第四液壓回路61和選擇性地流體連接到每個回路58、59、60、61的裝載回路64。液壓回路58可以是與液壓缸34相關(guān)的作業(yè)工具回路。液壓回路59可以是與液壓缸26相關(guān)的吊桿回路。液壓回路60可以是與液壓缸32相關(guān)的斗桿回路。液壓回路61可以是與擺動馬達43相關(guān)的擺動回路。左行駛馬達42L可以與液壓缸26平行地選擇性流體連接到液壓回路59及其各種部件。同樣，右行駛馬達42R可以與液壓缸32平行地選擇性流體連接到液壓回路60及其各種部件?？梢韵氲?，另外和/或不同構(gòu)型的回路可包括在液壓系統(tǒng)56內(nèi)，例如其中每個公開的致動器可流體連接到加壓流體的專用源的構(gòu)型。另外，在示例性實施方式中，回路58、59、60、61中的一個或多個可以是無計量回路。
[0024]在公開的實施方式中，每個液壓回路58、59、60、61可包括便于相關(guān)致動器的同時和獨立使用和控制的多個相互連接和相互合作的流體部件。例如，每個回路58、59、60、61可包括經(jīng)由相對通道形成的閉環(huán)流體連接到其相關(guān)的轉(zhuǎn)動和/或線性致動器的泵66。具體地，每個泵66可經(jīng)由第一泵通道68和第二泵通道70連接到相關(guān)的轉(zhuǎn)動致動器(例如，左行駛馬達42L、右行駛馬達42R或擺動馬達43)。另外，每個泵66可經(jīng)由第一和第二泵通道68和70、桿端通道72和頭端通道74連接到相關(guān)的線性致動器(例如到液壓缸26、32或34)。為了引起轉(zhuǎn)動致動器在第一方向上轉(zhuǎn)動，第一泵通道68可填充通過泵66加壓的流體，而第二泵通道70可被填充離開轉(zhuǎn)動致動器的流體。為了使轉(zhuǎn)動致動器的方向顛倒，第二泵通道70可被填充通過泵66加壓的流體，而第一泵通道68可被填充離開轉(zhuǎn)動致動器的流體。在特定線性致動器的延伸操作過程中，頭端通道74可被填充通過泵66加壓的流體，而桿端通道72可被填充從線性致動器返回的流體。相反，在縮回操作過程中，桿端通道72可被填充通過泵66加壓的流體，而頭端通道74可被填充從線性致動器返回的流體。如將在下面更詳細(xì)描述的，在另外的示例性實施方式中，流體進入和離開泵66的流動方向可在致動器的行駛方向使用相關(guān)閥轉(zhuǎn)換時保持恒定?？梢岳斫猓m然與圖2的泵66相關(guān)的方向箭頭示出了在逆時針方向上對相關(guān)的液壓回路58、59、60、61提供流體的每個相應(yīng)泵66，但在這里描述的另外示例性實施方式中，一個或多個泵66可替代地在順時針方向上為相應(yīng)的液壓回路58、59、60、61提供流體。
[0025]每個泵66可具有可變排量并可被控制成從其相關(guān)的致動器抽取流體和在具體的升高壓力將流體排放回致動器。在示例性實施方式中，一個或多個泵66可包括排量控制器(未顯示)，例如斜盤和/或其他類似的行程調(diào)節(jié)機構(gòu)。排量控制器的各個部件的位置可基于尤其是一個或多個致動器的需求、希望速度、希望轉(zhuǎn)矩和/或載荷被電液壓地和/或水力機械地調(diào)節(jié)以由此改變泵66的排量(例如排放速率)。在示例性實施方式中，排量控制器可響應(yīng)于左行駛馬達42L、右行駛馬達42R、擺動馬達43和液壓缸26、32、34的一個或多個的組合需求改變泵66的排量。泵66的排量可從其中基本沒有流體從泵66排放的零排量位置變化到第一方向上的最大排量位置，在該最大排量位置，流體以最大速率從泵66排放到第一泵通道68。同樣，泵66的排量可從零排量位置變化到第二方向上的最大排量位置，在該最大排量位置，流體以最大速率從泵66排放到第二泵通道70。在這樣的示例性實施方式中，泵66可被構(gòu)造成在兩個方向上吸入和排放流體。雖然圖2示出了與液壓回路58、59、60、61相關(guān)的單向泵66，在另外的示例性實施方式中，任何組合的單向和雙向泵66可與液壓系統(tǒng)56的液壓回路58、59、60、61相關(guān)。另外，一個或多個泵66可以是不同心式泵。
[0026]泵66可以通過例如副軸、帶或者另一合適的方式可驅(qū)動地連接到機器10的功率源18。替代地，泵66可經(jīng)由轉(zhuǎn)矩變換器、齒輪箱、電路或本領(lǐng)域已知的任何其他方式間接連接到功率源18?？上氲?，如果希望，不同回路的泵66可與串聯(lián)(例如經(jīng)由相同軸)或并聯(lián)(經(jīng)由齒輪系)連接到功率源18。泵66也可選擇性地作為馬達操作。更具體地，當(dāng)相關(guān)的致動器在溢流(overruning)條件下操作時,從致動器排放的流體可具有高于泵66的輸出壓力的升高壓力。在這種情況下，經(jīng)過泵66被引導(dǎo)返回的致動器流體的升高壓力可用來驅(qū)動泵66在有或沒有來自功率源18的幫助下轉(zhuǎn)動。在一些情況下，泵66可甚至能夠向功率源18施加能量，由此改善功率源18的效率和/或容量。
[0027]在一些操作過程中，可能希望選擇性地轉(zhuǎn)換經(jīng)過線性和/或轉(zhuǎn)動致動器的流體的流動方向而不轉(zhuǎn)換泵的轉(zhuǎn)動方向。例如，在來自液壓回路58、59、60、61的兩個或更多個的流體被引導(dǎo)到特定致動器，并且共享流體的液壓回路的致動器被同時操作時，可能有必要改變一個致動器的行駛方向而不改變另一致動器的行駛方向。選擇性地轉(zhuǎn)換經(jīng)過致動器的流體的流動方向可獨立于另一致動器的行駛方向改變該致動器的行駛方向。為此，液壓系統(tǒng)56的每個致動器可設(shè)置能夠?qū)⒅聞悠髋c其相關(guān)的泵66和/或其他液壓回路部件基本隔離以及獨立地轉(zhuǎn)換致動器的行駛方向的專用轉(zhuǎn)換閥。在示例性實施方式中，轉(zhuǎn)換閥76A可與液壓缸26相關(guān)，轉(zhuǎn)換閥76B可與左行駛馬達42L相關(guān)，換轉(zhuǎn)閥76C可與右行駛馬達42R相關(guān)，轉(zhuǎn)換閥76D可與液壓缸32相關(guān)，轉(zhuǎn)換閥76E可與液壓缸34相關(guān)，轉(zhuǎn)換閥76F可與擺動馬達43相關(guān)。
[0028]在示例性實施方式中，轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F的一個或多個可以是任何類型的不可變開/關(guān)式閥。這種閥可例如是兩位置或三位置四通滑閥，其可在一個或多個流動經(jīng)過位置之間螺線管致動并朝著流動阻斷位置彈簧偏置。這種流動經(jīng)過位置可例如包括直接流動經(jīng)過位置和反向流動經(jīng)過位置，其中反向流動經(jīng)過位置可在與直接流動經(jīng)過位置相反或顛倒的方向上引導(dǎo)流體。當(dāng)轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F處于一個流動經(jīng)過位置時，流體可基本不受限制地流經(jīng)轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F。當(dāng)轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F處于流動阻斷位置時，在第一和第二泵通道68、70內(nèi)流動的流體可不經(jīng)過轉(zhuǎn)動致動器和/或線性致動器并不顯著影響其運動?？上氲?，轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F還可用作載荷保持閥，液壓地鎖定轉(zhuǎn)動致動器和/或線性致動器的運動。這種液壓鎖定可例如在相關(guān)的致動器具有非零排量且轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F處于其流動阻斷位置時發(fā)生。類似的功能也可通過專用的載荷保持閥(未顯示)和/或與圖2所示的各種致動器相關(guān)的其他液壓部件來提供?？梢岳斫?，由于這種閥的結(jié)構(gòu)，專用的提升式載荷保持閥等可具有比滑閥式轉(zhuǎn)換閥76優(yōu)越的泄漏和漂移特性。
[0029]在另外的示例性實施方式中，轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F的一個或多個可以是任何類型的可變位置閥。例如，在其中防止一個或多個轉(zhuǎn)動致動器達到零排量的實施方式中，相關(guān)的轉(zhuǎn)換閥76B、76C、76F可以是可變位置閥。這種可變位置轉(zhuǎn)換閥可以是例如四通滑閥和/或被構(gòu)造成具有流動經(jīng)過、流動阻斷、流動限制、流動轉(zhuǎn)換和/或這里描述的其他功能的任何其他類似的閥或一組閥。在進一步的示例性實施方式中，轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F的一個或多個可包括4個獨立的兩位二通提升閥。可變位置轉(zhuǎn)換閥可被構(gòu)造成可控地改變經(jīng)過其的流體的量。例如，這種閥可允許任何希望流量的流體到和/或自相關(guān)的致動器的經(jīng)過。這種希望的流量可在完全打開的流動經(jīng)過位置處的基本不受限制流量和完全關(guān)閉的流動阻斷位置處的完全限制的流量(即，沒有流量)之間變化。在這種示例性實施方式中，除了便于相關(guān)致動器的隔離和/或選擇性流動方向轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F可被構(gòu)造成可控地改變、增加、減小和/或以其他方式改變相關(guān)致動器的線性或轉(zhuǎn)動速度。這種轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F可被構(gòu)造成通過限制經(jīng)過相關(guān)致動器的流動獨立地改變相關(guān)致動器的相應(yīng)速度。例如，在組合流動操作過程中，一個泵66可同時為多于一個致動器提供流體。在這種操作中，可能希望改變從泵66接收流體的一個致動器的速度而不改變其余致動器的速度，并且可變位置轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F可被構(gòu)造成通過可變地限制經(jīng)過該致動器的流體的流動獨立地改變其相關(guān)致動器的速度。這種流動和/或速度控制在例如當(dāng)液壓回路59的泵66同時為液壓缸26、左行駛馬達42L的每一個提供流體(B卩，并聯(lián))時獨立地改變這些致動器中的平移速度上是有用的。這種流動和/或速度控制在例如當(dāng)液壓回路58、59的泵66同時為液壓缸26、左行駛馬達42L和/或液壓缸34中的兩個或更多個提供流體(S卩，并聯(lián))時獨立地改變這些致動器中的平移速度上也是有用的。可以理解，經(jīng)過每個液壓回路58、59、60、61的流體的流動可通過相關(guān)的泵66控制，并且在這種流動經(jīng)過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F時，改變傳導(dǎo)轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F在該流動上具有改變轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F上的壓差的效果。因此，對于經(jīng)過轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F到相應(yīng)致動器的給定流動，這種傳導(dǎo)的改變將表明致動器的速度，如果壓力平衡施加到該致動器的載荷的話。雖然上面是關(guān)于液壓缸26、左行駛馬達42L和液壓缸34描述的，但可變位置轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F可在與液壓系統(tǒng)56相關(guān)的任何致動器相關(guān)時具有類似的功能。
[0030]在進一步的示例性實施方式中，轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F中的一個或多個可包括多個兩位或三位不可變開/關(guān)式閥。在進一步的示例性實施方式中，轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F中的一個或多個可包括多個可變位置閥。在這種示例性實施方式中，轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F中的一個或多個可包括第一、第二、第三和第四閥，并且第一、第二、第三和第四閥中的一個或多個可包括可變位置閥。第一、第二、第三和第四閥可單獨地控制以允許和/或限制流體在例如液壓缸26與液壓回路59的第一和第二泵通道68、70之間經(jīng)過。在這種示例性實施方式中，第一、第二、第三和第四閥中的一個或多個可以是獨立的計量閥。在示例性實施方式中，第一、第二、第三和第四閥78、80、82、84中的一個或多個可包括獨立的計量閥。這種第一、第二、第三和第四閥可使得相關(guān)的線性致動器能夠再生，這可減小泵流動，并由此可使相關(guān)泵66的速度和/或尺寸能夠減小。另外，經(jīng)由這種第一、第二、第三和第四閥的獨立流動計量可幫助使節(jié)流損失最小，由此增加液壓系統(tǒng)54的效率。
[0031]如圖2所示，液壓回路58、59、60、61可經(jīng)由一個或多個組合閥選擇性地流體連接到彼此。特別是，液壓回路59可經(jīng)由組合閥107A選擇性地流體連接到液壓回路60。另外，液壓回路58可經(jīng)由組合閥107B選擇性地流體連接到液壓回路59，且液壓回路60可經(jīng)由組合閥107C選擇性地流體連接到液壓回路61。組合閥107A、107B、107C可包括被構(gòu)造成便于在液壓回路58、59、60、61之間引導(dǎo)流體和/或從兩個或更多個源組合流體的一個或多個流動控制部件。在示例性實施方式中，組合閥107A、107B、107C中的一個或多個可包括多個兩位或三位不可變開/關(guān)式閥。在進一步的示例性實施方式中，組合閥107A、107B、107C中的一個或多個可包括多個可變位置雙通閥。在另一些示例性實施方式中，諸如圖2所示的實施方式中，組合閥107A、107B、107C中的一個或多個可包括兩位不可變四通閥。在另外的示例性實施方式中，組合閥107A、107B、107C中的一個或多個可包括兩位置可變四通閥。類似于上面討論的轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E、76F，組合閥中的一個或多個可包括滑閥，其可螺線管地致動在一個或多個流動經(jīng)過位置之間并朝著流動阻斷位置彈簧偏置。這種流動經(jīng)過位置可包括例如上面描述的直接流動經(jīng)過位置和反向流動經(jīng)過位置。[0032]在圖2的示例性實施方式中，組合閥107B可經(jīng)由通道108、110選擇性地流體連接到液壓回路58、59的相應(yīng)第一泵通道68和第二泵通道70。同樣，組合閥107C可經(jīng)由通道112、114選擇性地流體連接到液壓回路60、61的相應(yīng)第一泵通道68和第二泵通道70。組合閥107A可分別經(jīng)由通道116、118選擇性地流體連接到液壓回路59的第一泵通道68和第二泵通道70。組合閥107A也可分別經(jīng)由通道120、122選擇性地流體連接到液壓回路60的第一泵通道68和第二泵通道70。經(jīng)過組合閥107A、107B、107C的各種流體連接，流體可同時從一個或多個泵66提供到液壓系統(tǒng)56的任何致動器。組合閥107A、107B、107C也可構(gòu)造成將一個或多個回路58、59、60、61和/或其部件隔離。
[0033]例如，在一些操作中，可能希望用來自單獨的液壓回路58、59、60、61的第二泵66的流體的流動來補充通過第一泵66提供到特定致動器的流體的流動。為了這些目的，組合閥107八、1078、107(:中的一個或多個可用來將來自不同的相應(yīng)液壓回路58、59、60、61的泵66的流體引導(dǎo)到致動器，由此將流體的“組合流動”引導(dǎo)到致動器。在這種組合和流動操作過程中，與可形成組合流動的液壓回路相關(guān)的致動器可各自同步操作。例如就液壓回路59而言，在液壓缸26單獨或者與左行駛馬達42L結(jié)合的需求超過液壓回路59的泵66的最大排量時可能需要這樣組合流動的流體。在這種情況下，組合閥107B可從流動阻斷位置變換到流動經(jīng)過位置，由此將通過液壓回路58的泵66加壓的流體與通過液壓回路59的泵66加壓的流體進行組合。結(jié)果，轉(zhuǎn)換閥76A將引導(dǎo)組合流動的流體到液壓缸26。在這種示例性操作中，如果希望機器10運動，轉(zhuǎn)換閥76B也可將組合流動的流體的一部分引導(dǎo)到左行駛馬達42L。這種組合流動操作可例如在液壓缸26和液壓缸34同步操作(左行駛馬達42L同步操作或不同步操作)時有用。但是，在由于液壓缸26的需求超過液壓回路59的泵66的最大排量而要求組合流動以及左行駛馬達42L、42R不操作的應(yīng)用中，這種組合流動可通過組合來自兩個或更多個液壓回路58、59、60、61的流體來形成。當(dāng)組合流動的流體被引導(dǎo)至液壓缸26時，與液壓缸26相關(guān)的轉(zhuǎn)換閥76A可用來可變地限制經(jīng)過液壓缸26的流動。在向液壓缸26提供組合流動時利用轉(zhuǎn)換閥76A限制流動可幫助控制液壓缸26的速度?？梢岳斫庠诹硗獾氖纠詫嵤┓绞街?，組合閥107A、107B、107C和/或轉(zhuǎn)換閥76B、76C、76D、76E、76F的一個或多個可另外或替代地用來可變地限制這樣的組合流動。
[0034]在進一步的示例性實施方式中，轉(zhuǎn)換閥76A、76D、76E可用來促進相關(guān)線性致動器的流體再生。例如，在其中轉(zhuǎn)換閥76A、76D、76E的一個或多個包括多個可變位置二通閥(例如上面描述的示例性的第一、第二、第三和第四閥)的示例性實施方式中，高壓流體可在第二和第四閥運動到其流動經(jīng)過位置且第一和第三閥處于其流動阻斷位置時從線性致動器的一個腔室52、54轉(zhuǎn)移到另一個。這種高壓流體可經(jīng)由第二和第四閥以這種方式轉(zhuǎn)移，其中只有桿體積的流體(即，通過桿部分50A位移的流體體積)經(jīng)過泵66。例如，當(dāng)在液壓缸26延伸期間再生時，液壓回路59的泵66可以進入第一腔室52的流動和離開第二腔室54的流動之間的差量向液壓缸26供應(yīng)流體。同樣，當(dāng)在液壓缸26縮回期間再生時，液壓回路59的泵66可以進入第二腔室54的流動和離開第一腔室52的流動之間的差量從液壓缸26接收多余流體。類似的功能可替代地通過在保持第二和第四閥處于其流動阻斷位置的同時將第一和第三閥運動到其流動經(jīng)過位置來實現(xiàn)。
[0035]本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，在延伸和縮回期間流入和流出液壓缸26、32、34的第一和第二腔室52、54的液壓流體的相應(yīng)速率可以不等。即，由于桿部分50A在第二腔室54內(nèi)的位置，與第一腔室52內(nèi)的壓力區(qū)域相比，活塞組件50可在第二腔室54內(nèi)具有減小的壓力區(qū)域。因此，在液壓缸26、32、34縮回期間，比可通過第二腔室54消耗的更多的液壓流體可被迫離開第一腔室52，并且在延伸期間，比被迫離開第二腔室54更多的液壓流體可被第一腔室52消耗。為了適應(yīng)縮回期間的過多流體排放和延伸期間的另外流體需求，液壓缸26、32、34的每一個可設(shè)置有兩個補償閥89和兩個泄壓閥(未顯示)，其經(jīng)由相應(yīng)的連接138、144、146流體連接到裝載回路64的連接136處。
[0036]如圖2所示，在示例性實施方式中，每個液壓回路58、59、60、61還可設(shè)置出于均衡相應(yīng)回路58、59、60、61內(nèi)流體壓力的目的布置的補償閥86和泄壓閥88。另外，左行駛馬達42L、右行駛馬達42R和擺動馬達43可各自設(shè)置經(jīng)由相應(yīng)連接140、142、148流體連接到裝載回路64的連接136的兩個補償閥89和兩個泄壓閥88。還可理解，為了避免對液壓缸26、32、34的損害和/或以其他方式從離開液壓缸26、32、34的加壓流體消散能量，與相應(yīng)液壓缸26、32、34相關(guān)的轉(zhuǎn)換閥76A、76D、76E可被構(gòu)造成可變地限制甚至是再生期間經(jīng)過相應(yīng)缸26、32、34的流動和/或以其他方式減小相應(yīng)缸26、32、34的速度。
[0037]如圖2所示，補償閥89可以均是止回閥或者被構(gòu)造成在流動壓力超過閥的彈簧偏置時限制在第一方向上流動并只允許在第二方向上流動的其他類似閥。例如，補償閥89可被構(gòu)造成選擇性地允許加壓流體從裝載回路64經(jīng)由連接138進入液壓缸26的桿端通道72和/或頭端通道74。但是，這種閥可抑制流體在相反方向上經(jīng)過。
[0038]另一方面，補償閥86可以均為設(shè)置在流體連接到裝載回路64的公共通道90和第一和第二泵通道68、70中的一個之間的可變位置二通滑閥。每個補償閥86可被構(gòu)造成選擇性地允許加壓流體從裝載回路64進入第一和第二泵通道68、70。特別是，每個補償閥86可從第一位置朝著第二位置電磁致動，在第一位置，流體在公共通道90和相應(yīng)的第一和第二泵通道68、70之間自由流動，在第二位置，來自共同通道90的流體只可在公共通道90的壓力超過第一和第二泵通道68、70的壓力一閾值量時流入第一和第二泵通道68、70。補償閥86可以朝著第一或第二位置彈簧偏置，并且只在已知需要負(fù)補償流體的操作期間朝著其第一位置運動。補償閥86還可通過同時一起運動至少部分至其第一位置用于促進特定回路內(nèi)的第一和第二泵通道68、70之間的流體再生。在示例性實施方式中，補償閥86還可輔助形成“開放中心感覺”的旁通流動。例如，這種功能可在致動器上的載荷增加和/或在操作者經(jīng)由接口裝置46提供恒定的流動指令時控制相關(guān)的致動器停止。在這種示例性實施方式中，來自泵66的流動可在這種載荷增加和/或恒定流動指令期間轉(zhuǎn)向到箱98。這種功能使得操作者能夠?qū)崿F(xiàn)專門的位置控制任務(wù)，例如用作業(yè)工具14清潔臟壁而不破壞臟壁。
[0039]上面描述的泄壓閥、例如泄壓閥88可設(shè)置成在流體的壓力超過泄壓閥88的設(shè)定閾值時允許流體從相應(yīng)的致動器和從每個液壓回路58、59、60、61釋放進入裝載回路64。泄壓閥88可被設(shè)定成以相對高的壓力水平操作，以防止對液壓系統(tǒng)56造成損害，例如在只有在液壓缸26、32、34到達行程終點位置且來自相關(guān)泵66的流動為非零或者在液壓系統(tǒng)56的失效條件期間時才能實現(xiàn)的水平。
[0040]裝載回路64可包括如上所述流體連接到公共通道90的至少一個液壓源。在公開的實施方式中，裝載回路64具有兩個源，包括裝載泵94和蓄能器96，其可平行流體連接到公共通道90以向液壓回路58、59、60、61提供補償流體。裝載泵94可例如體現(xiàn)為發(fā)動機驅(qū)動的固定或可變排量泵，其被構(gòu)造成從箱98抽吸流體，對流體進行加壓，并將流體排放到公共通道90中。蓄能器96可例如體現(xiàn)為壓縮氣體、隔膜/彈簧或者囊式的蓄能器，其被構(gòu)造成積累來自公共通道90的加壓流體和將加壓流體排放到公共通道90。來自裝載泵94或者來自液壓回路58、59、60、61的過多液壓流體(即，來自泵66和/或旋轉(zhuǎn)和線性致動器的操作)可通過設(shè)置在返回通道102中的裝載泄壓閥100引導(dǎo)到蓄能器96或者箱98中。裝載泄壓閥100能夠由于公共通道90和返回通道102內(nèi)的升高流體壓力從流動阻斷位置朝著流動經(jīng)過位置運動。手動伺服閥104可與蓄能器96相關(guān)以便于在裝載回路64伺服期間蓄能器96排放到箱98。
[0041]在機器10的操作過程中，機器10的操作者可利用接口裝置46提供向控制器124確認(rèn)各個線性和/或轉(zhuǎn)動致動器的希望運動的信號?；谝粋€或多個信號，包括來自接口裝置46的信號和例如來自定位在液壓系統(tǒng)56上的多個壓力傳感器126和/或位置傳感器(未顯示)的信號，控制器124可指令不同閥運動和/或不同泵和馬達的排量改變以使線性和/或轉(zhuǎn)動致動器的特定一個或多個以希望方式(即，以希望速度和/或希望力)前進到希望位置。接收的示例性信號和控制器124發(fā)送的控制信號在圖2中示意性圖示。
[0042]控制器124可體現(xiàn)為一個微處理器或者多個微處理器，微處理器包括用于根據(jù)來自機器10操作者的輸入和感測到的或者其他已知的操作參數(shù)控制液壓系統(tǒng)56的操作的部件。大量市場上買得到的微處理器可被配置為執(zhí)行控制器124的功能。應(yīng)當(dāng)理解的是，控制器124可毫不困難地具體體現(xiàn)為能夠控制多種機器功能的通用機器微處理器。控制器124可包括存儲器、輔助存儲設(shè)備、處理器和用于運行程序的任何其他部件。各式各樣的其他回路可與控制器124相連，諸如供電回路、信號調(diào)節(jié)回路、螺線管驅(qū)動回路及其他種類的回路。
[0043]工業(yè)實用性
[0044]所公開的液壓系統(tǒng)56可適用于希望改進的液壓效率和性能的任何一種機器。所公開的液壓系統(tǒng)56可通過使用無計量技術(shù)提供改進的效率，并可經(jīng)過新穎回路構(gòu)造的選擇性使用提供增強的功能和控制?，F(xiàn)在描述液壓系統(tǒng)56的操作。
[0045]在機器10操作期間，位于站20內(nèi)的操作者可通過接口裝置46指令作業(yè)工具14以希望方向和以希望速度進行特定運動。由接口裝置46產(chǎn)生的指示希望運動的一個或多個相應(yīng)信號連同機器性能信息，例如傳感器數(shù)據(jù)，諸如壓力數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、泵排量數(shù)據(jù)和本領(lǐng)域中已知的其他數(shù)據(jù)被提供至控制器124。
[0046]響應(yīng)于來自接口裝置46的信號并基于機器性能信息，控制器124可生成引導(dǎo)至泵66 和至閥 76A、76B、76C、76D、76E、76F、86、107A、107B、107C 的控制信號。例如，為了延伸液壓缸26，控制器124可生成引起液壓回路59的泵66排放流體到第一泵通道68中的控制信號。另外，控制器124可生成引起轉(zhuǎn)換閥76A朝著其直接或反向流動經(jīng)過位置運動和/或保持在該位置的控制信號。轉(zhuǎn)換閥76A的這種構(gòu)造可允許流體從第一泵通道68經(jīng)由頭端通道74經(jīng)過到液壓缸26的第一腔室52，同時允許流體經(jīng)由桿端通道72從液壓缸26的第二腔室54經(jīng)過到第二泵通道70。在流體從轉(zhuǎn)換閥76A進入第二泵通道70后，流體可返回泵66。雖然相對于圖2的單向泵66所示的方向箭頭指示流經(jīng)相應(yīng)液壓回路58、59、60、61的示例性逆時針流動，但可以理解在另外的示例性實施方式中，這種單向泵66可被構(gòu)造成引導(dǎo)流體在示例性的順時針方向上經(jīng)過一個或多個液壓回路58、59、60、61。
[0047]如果在液壓缸26的運動過程中，第一或第二泵通道68、70的任一個內(nèi)的流體壓力變得過大(例如在溢流條件期間)，流體可經(jīng)由泄壓閥88和公共通道90從加壓通道釋放到箱98。相反，在第一或第二泵通道68、70的任一者內(nèi)的流體壓力變得太低時，來自裝載回路64的流體可被允許經(jīng)由公共通道90和補償閥86進入液壓回路59。
[0048]為了縮回液壓缸26，轉(zhuǎn)換閥76A可被控制成使經(jīng)過液壓缸26的流動方向顛倒。例如，來自控制器124的控制信號可引起轉(zhuǎn)換閥76A從其直接流動經(jīng)過位置轉(zhuǎn)變到其反向流動經(jīng)過位置，反之亦然。轉(zhuǎn)換閥76A的這種構(gòu)造可允許流體從第一泵通道68經(jīng)由桿端通道72經(jīng)過到液壓缸26的第二腔室54，同時允許流體經(jīng)由頭端通道74從液壓缸26的第一腔室52到第二泵通道70。在流體從轉(zhuǎn)換閥76A進入第二泵通道70后，流體可返回泵66。轉(zhuǎn)換閥76B可促進左行駛馬達42L的類似轉(zhuǎn)動方向控制。轉(zhuǎn)換閥76A、76B可使用來自液壓回路59的流體實現(xiàn)液壓缸26和左行駛馬達42L的同時操作和獨立控制。
[0049]例如，由于轉(zhuǎn)換閥76A的各種構(gòu)造，經(jīng)過液壓缸26的流體的流動方向以及因此液壓缸26的行駛方向可被選擇性和可變地轉(zhuǎn)換，而不改變與液壓回路59相關(guān)的泵66的流動方向。經(jīng)過液壓缸26的流體的流動方向也可獨立于例如經(jīng)過液壓系統(tǒng)56的其他致動器的流體的流動方向可選擇性和可變地轉(zhuǎn)換。另外，在其中轉(zhuǎn)換閥76A包括一個或多個可變位置閥的示例性實施方式中，經(jīng)過液壓缸26的流動可以可變地限制，使得液壓缸26的速度可獨立于液壓系統(tǒng)56的其他致動器的速度改變和/或以其他方式控制。這種獨立方向和/或速度控制可在其中為液壓缸26提供組合流動的各種應(yīng)用中是有利的。例如，在來自一個或多個液壓回路58、60、61的流體與來自液壓回路59的流體組合時，這種獨立控制可使得液壓缸26能夠和與液壓回路58、60、61相關(guān)的致動器同時運動和/或以其他方式操作，但以與這些致動器不同的速度和/或不同的方向。如將在下面更加詳細(xì)描述的，液壓系統(tǒng)56的組合流動操作可用來滿足超過單個泵66的容量的致動器流動需求。
[0050]在示例性實施方式中，組合閥107A、107B、107C可使得液壓系統(tǒng)56的致動器能夠滿足超過與致動器相關(guān)的各個泵66的容量的流動需求。例如，在其中左和/或右行駛馬達42L、42R被操作而不操作液壓缸26、32、34的行駛操作中，來自控制器124的控制信號可引起轉(zhuǎn)換閥76B、76C朝著其直接或反向流動經(jīng)過位置運動和/或保持在該位置，并可引起轉(zhuǎn)換閥76A、76D、76E、76F朝著其流動阻斷位置運動和/或保持在該位置。如果相應(yīng)的液壓回路59、60的泵66能夠滿足左行駛馬達42L和右行駛馬達42R的相應(yīng)流動需求，組合閥107A、1078、107(:可保持在其流動阻斷位置，使得流體不在液壓回路58、59、60、61之間共享。這種閥構(gòu)造可允許流體從液壓回路59的泵66經(jīng)過、經(jīng)過轉(zhuǎn)換閥76B和左行駛馬達42L并回到回路59的泵66。這種閥構(gòu)造還允許流動從液壓回路60的泵66經(jīng)過、經(jīng)過轉(zhuǎn)換閥76C和右行駛馬達42R并回到回路60的泵66。
[0051]但是，如果左行駛馬達42L和/或右行駛馬達42R的流動需求分別超過與液壓回路59、60相關(guān)的泵66的容量，來自控制器124的控制信號可引起組合閥107A、107B、107C中的一個或多個朝著其流動經(jīng)過位置運動和/或保持在該位置，使得組合流動可提供到左行駛馬達42L和/或右行駛馬達42R，由此滿足該需求。例如，在其中要求機器10相對快運動的操作中，例如在接近最高速度在高速公路或非高速公路行駛期間，液壓回路59的泵66可能不具有滿足左行駛馬達42L的需求的充分容量，且液壓回路60的泵66可能不具有滿足右行駛馬達42R的需求的充分容量。在這種操作中，組合閥107BU07C和轉(zhuǎn)換閥76B、76C可被控制成朝著其流動經(jīng)過位置運動和/或保持在該位置。在此構(gòu)造中，液壓回路58、59的泵66可經(jīng)由轉(zhuǎn)換閥76B向左行駛馬達42L提供組合流動的流體，液壓回路60、61的泵66可經(jīng)由轉(zhuǎn)換閥76C向右行駛馬達42R提供組合流動的流體。在這種組合流動操作中，如果泵66的組合容量超過相關(guān)左右行駛馬達42L、42R的需求，可變位置組合閥107BU07C和/或可變位置轉(zhuǎn)換閥76B、76C可被控制成根據(jù)需要限制分別經(jīng)過左和/或右行駛馬達42L、42R的流動。
[0052]可以理解，可通過組合閥107BU07C促進類似的流動組合操作以為液壓缸26、32、34和擺動馬達43中的一個或多個提供組合流動的流體。這種組合流動可在機器10靜止的應(yīng)用(即，在不要求左右行駛馬達42L、42R運動的應(yīng)用)以及機器10運動的應(yīng)用(即，要求左右行駛馬達42L、42R運動的應(yīng)用)中提供給液壓缸26、32、34和/或擺動馬達43。例如，如果不要求左右行駛馬達42L、42R運動且液壓缸26的流動需求超過液壓回路59的泵66的容量，來自控制器124的控制信號可造成組合閥107B朝著其流動經(jīng)過位置運動，同時組合閥107AU07C被控制成朝著其流動阻斷位置運動和/或保持在該位置。這種控制信號還可造成轉(zhuǎn)換閥76A朝著其一個流動經(jīng)過位置運動和/或保持在該位置，同時至少轉(zhuǎn)換閥76B、76C被控制成朝著其流動阻斷位置運動和/或保持在該位置。在這種構(gòu)造中，液壓回路58、59的泵66可經(jīng)由組合閥107B和轉(zhuǎn)換閥76A向液壓缸26提供組合流動的流體。
[0053]替代地，如果不要求左右行駛馬達42L、42R運動且液壓缸32的流動需求超過液壓回路60的泵66的容量，來自控制器124的控制信號可造成組合閥107C朝著其流動經(jīng)過位置運動，同時組合閥107AU07B被控制成朝著其流動阻斷位置運動和/或保持在該位置。在此構(gòu)型中，液壓回路60、61的泵66可經(jīng)由組合閥107C和轉(zhuǎn)換閥76D向液壓缸32提供組合流動的流體。在這種組合流動操作中，如果泵66的組合容量超過液壓缸26或液壓缸32的需求，則可變位置組合閥107BU07C和/或可變位置轉(zhuǎn)換閥76A、76D可分別被控制以按照希望限制經(jīng)過液壓缸26和/或液壓缸32的流動。還可以理解在這種實施方式中，這種組合流動的至少一部分可分別經(jīng)由轉(zhuǎn)換閥76E、76F引導(dǎo)至液壓缸34或擺動馬達43。按照希望，可變位置轉(zhuǎn)換閥76A、76E可調(diào)節(jié)流體在液壓回路58、59之間的分布，可變位置轉(zhuǎn)換閥76D、76F可調(diào)節(jié)流體在液壓回路60、61之間的分布。
[0054]在其中過重的材料在坡度或以下被機器10處理的例如挖掘應(yīng)用的另一些操作中，操作者可能需要在機器10靜止的同時使液壓缸26、32、34的一個或多個同時運動，并且這些致動器中的一個上的流動需求可能超過兩個泵66的組合容量。在這種操作過程中，包括由三個或四個泵66提供的流體的組合流動可被引導(dǎo)至缸26、32、34以滿足該需求。例如，如果不要求左右行駛馬達42L、42R運動且液壓缸26的流動需求超過液壓回路58、59的泵66的組合容量，液壓回路60的泵66可用來在液壓缸32、34的至少一個的同步操作過程中增大提供給液壓缸26的組合流動。例如，來自控制器124的控制信號可造成組合閥107A、107B朝著其流動經(jīng)過位置運動，同時組合閥107C被控制為朝著其流動阻斷位置運動和/或保持在該位置。在這種構(gòu)型中，液壓回路58、59、60的泵66可經(jīng)由組合閥107A、107B和轉(zhuǎn)換閥76A向液壓缸26提供組合流動的流體。在這種三個泵組合流動的操作中，如果泵66的組合容量超過液壓缸26的需求，則可變位置組合閥107AU07B和/或可變位置轉(zhuǎn)換閥76A可被控制以按照希望限制經(jīng)過液壓缸26的流動。
[0055]在其中由液壓回路58、59、60的泵66提供給液壓缸26的組合流動仍不充分從而不滿足液壓缸26的流動需求的另外操作中，在機器10靜止、在液壓缸32、34和擺動馬達43的至少一個的同時操作過程中，液壓回路61的泵66可被用來增強該組合流動。例如，來自控制器124的控制信號可造成組合閥107A、107B、107C朝著其流動經(jīng)過位置運動。在此構(gòu)型中，液壓回路58、59、60、61的泵66可經(jīng)由組合閥107A、107B、107C和轉(zhuǎn)換閥76A向液壓缸26提供組合流動的流體。在這種4個泵組合流動操作中，如果泵66的組合容量超過與液壓缸32、34和擺動馬達43的至少一個同時操作過程中液壓缸26的需求，則可變位置組合閥107A、107B、107C和/或可變位置轉(zhuǎn)換閥76A可被控制以根據(jù)希望可變地限制經(jīng)過液壓缸26的流動。另外，由于轉(zhuǎn)換閥76A、76D、76E、76F的構(gòu)型，在這種液壓缸26、32、34和/或擺動馬達43的同時組合流動操作過程中，液壓缸26的速度和/或方向可獨立于液壓缸32、34和/或擺動馬達43的對應(yīng)速度和/或方向改變。而且，在液壓缸26的縮回過程中，補償閥89和轉(zhuǎn)換閥76A可允許離開第一腔室52的一些流體繞過泵66并直接流入第二腔室54。在這種操作中，轉(zhuǎn)換閥76A可根據(jù)希望可變地限制經(jīng)過液壓缸26的流動以減小液壓缸26的速度。雖然上面的三個和四個泵控制策略主要就液壓缸26的操作來描述，但可以理解類似的控制策略可用來向液壓缸32、34和/或擺動馬達43提供組合流動的流體。
[0056]在另一些操作中，例如其中吊桿22縮回同時斗桿28和/或作業(yè)工具14延伸且同時機器10行駛的土方應(yīng)用中，操作者會要求左右行駛馬達42L、42R和液壓缸26、32、34同時運動。在這種操作過程中，來自控制器124的控制信號可造成轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76C、76D、76E朝著其直接或反向流動經(jīng)過位置運動和/或保持在該位置。如果相應(yīng)液壓回路58、59、60,61的泵66能夠滿足液壓缸34、26、左右行駛馬達42L、42R和液壓缸32的相應(yīng)流動需求，則組合閥107A、107B、107C可保持在其流動阻斷位置，使得流體不在液壓回路58、59、60、61之間共享。轉(zhuǎn)換閥76A可引導(dǎo)流體從液壓回路59的泵66經(jīng)過到液壓缸26的第二腔室54并可引導(dǎo)流體從液壓缸26的第一腔室52經(jīng)過回到泵66。另外，轉(zhuǎn)換閥76B可引導(dǎo)流體從液壓回路59的泵66經(jīng)過左行駛馬達42L并回到泵66。另外，轉(zhuǎn)換閥76C可引導(dǎo)流體從液壓回路60的泵66經(jīng)過右行駛馬達42R并回到泵66。轉(zhuǎn)換閥76D可引導(dǎo)流體從液壓回路60的泵66經(jīng)過到液壓缸32的第一腔室52，并可引導(dǎo)流體從液壓缸32的第二腔室54經(jīng)過回到泵66。另外，這種閥構(gòu)型可引導(dǎo)流體從液壓回路58的泵66經(jīng)過到液壓缸34的第一腔室52，并可引導(dǎo)流體從液壓缸34的第二腔室54經(jīng)過回到泵66。
[0057]但是，如果液壓缸26的流動需求單獨或者與左行駛馬達42L的流動需求組合超過液壓回路59的泵66的容量，來自控制器124的控制信號可造成組合閥107B朝著其流動經(jīng)過位置運動，由此組合來自液壓回路58的流體與來自液壓回路59的流體。同樣，如果液壓缸32的流動需求單獨或者與右行駛馬達42R的流動需求組合超過液壓回路60的泵66的容量，來自控制器124的控制信號可造成組合閥107C朝著其流動經(jīng)過位置運動，由此組合來自液壓回路61的流體與來自液壓回路60的流體。繼續(xù)參考液壓回路59，這種組合流動可被引導(dǎo)到液壓缸26和/或左行駛馬達42L，由此滿足流動需求。另外，在組合流動被提供給液壓缸26和/或左行駛馬達42L的同時，通過保持轉(zhuǎn)換閥76E在其流動經(jīng)過位置，液壓缸34可與液壓缸26和/或左行駛馬達42L同時操作?？勺兾恢棉D(zhuǎn)換閥76A、76B、76E可在這種同時組合流動操作的過程中可變地限制經(jīng)過相關(guān)致動器的流動，以根據(jù)希望獨立地改變和/或以其他方式控制相關(guān)致動器的速度。這種獨立的可變位置轉(zhuǎn)換閥76A、76B、76E還能夠?qū)崿F(xiàn)同時組合流動操作過程中相關(guān)致動器的獨立方向控制。例如，轉(zhuǎn)換閥76A可被構(gòu)造成在液壓缸34與液壓缸26和/或左行駛馬達42L同時操作過程中可變地限制組合流動經(jīng)過液壓缸26的經(jīng)過。另外，轉(zhuǎn)換閥76E可被構(gòu)造成在液壓缸34與液壓缸26和/或左行駛馬達42L同時操作過程中獨立于經(jīng)過液壓缸26和/或左行駛馬達42L的組合流動的方向選擇性轉(zhuǎn)換經(jīng)過液壓缸34的流體的流動方向。而且，轉(zhuǎn)換閥76B可被構(gòu)造成在液壓缸34與液壓缸26和左行駛馬達42L同時操作過程中獨立于經(jīng)過液壓缸26的組合流體的流動方向選擇性轉(zhuǎn)換經(jīng)過左行駛馬達42L的流體的流動方向。
[0058]如上面描述，液壓缸26可在縮回操作過程中從第一腔室52排放比第二腔室54內(nèi)消耗的更多的流體，并且可在延伸操作過程中消耗比從第二腔室54排放的更多的流體。在這些操作過程中，與液壓缸26相關(guān)的轉(zhuǎn)換閥76A和/或補償閥86可被操作以允許過多的流體進入并填充蓄能器96(在過多的流體具有充分高的壓力時，例如在溢流條件過程中)或離開和補充液壓回路58，由此提供進入和離開回路58的泵66的流體的中性平衡。
[0059]流體再生在離開液壓缸26的第一腔室52的流體的壓力提高時的液壓缸26的縮回操作過程中可行。流體再生在第二腔室54中的壓力高于第一腔室52中的壓力時的液壓缸26的延伸操作過程中也可行。具體地，在上面描述的縮回操作過程中，轉(zhuǎn)換閥76A和/或與轉(zhuǎn)換閥76相關(guān)的一個或多個獨立的計量閥可允許離開第一腔室52的一些流體繞過泵66并直接流到第二腔室54中。可以理解，與致動器的非再生操作相比，泵66上的流動需求在致動器的再生操作過程中減小。因此，再生操作可幫助減小泵66上的載荷，同時仍滿足操作者需求，由此增加機器10的效率。泵66的繞過還可減小泵66過速的可能性。在這種操作中，與液壓缸26相關(guān)的轉(zhuǎn)換閥76A可根據(jù)希望可變地限制經(jīng)過液壓缸26的流動，以影響再生過程中液壓缸26的速度。這種限制可便于能量消散并改善液壓缸26的可控性。
[0060]在液壓系統(tǒng)56的公開實施方式中，由泵66提供的流動可以基本不受限制，使得大量能量不會不必要地浪費在致動過程中。因此，本發(fā)明的實施方式可提供改善的能量使用和保存。另外，液壓系統(tǒng)56的無計量操作可在一些應(yīng)用中允許減少或甚至完全消除用于控制與線性和轉(zhuǎn)動致動器相關(guān)的流體流動的計量閥。這種減少可造成系統(tǒng)的復(fù)雜性減小和/或成本減小。
[0061]本發(fā)明的液壓系統(tǒng)56可進一步提供改善的致動器控制。特別是，當(dāng)兩個或多個泵66被操作以向不同的液壓回路的致動器提供組合流動的流體，由此同時操作致動器時，與每個致動器相關(guān)的轉(zhuǎn)換閥可通過可變地限制經(jīng)過致動器的流動選擇性且獨立地改變相關(guān)致動器的速度。與每個致動器相關(guān)的轉(zhuǎn)換閥也可選擇性且獨立地改變經(jīng)過每個致動器的流動的方向。可變位置轉(zhuǎn)換閥也可幫助在再生過程中獨立地減小線性致動器速度。無論是隔離的還是流體連接的液壓回路中的各個致動器的這種獨立控制可增加液壓系統(tǒng)56的效率、可控性和功能。
[0062]本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白可以對公開的液壓系統(tǒng)進行各種修改和變型。本領(lǐng)域技術(shù)人員將從說明書的考量和這里公開的液壓系統(tǒng)的實踐清楚其他實施方式。意圖在于說明書和例子只認(rèn)為是示例性的，本發(fā)明的真實范圍通過以下權(quán)利要求及其等同物指明。
【權(quán)利要求】
1.一種液壓系統(tǒng)(56),包括: 可變排量的第一泵(66)； 經(jīng)由第一閉環(huán)回路(58)流體連接到第一泵(66)的第一線性致動器(34)； 可變排量的第二泵(66)； 經(jīng)由第二閉環(huán)回路(59)并聯(lián)地流體連接到第二泵(66)的第二和第三線性致動器(26)； 可變排量的第三泵(66)； 經(jīng)由第三閉環(huán)回路(60)流體連接到第三泵(66)的第四線性致動器(32)； 可變排量的第四泵(66)； 經(jīng)由第四閉環(huán)回路(61)流體連接到第四泵(66)的第一轉(zhuǎn)動致動器(43)； 與第二和第三線性致動器(26)并聯(lián)流體連接到第二泵(66)的第二轉(zhuǎn)動致動器(42L)；和 與第四線性致動器(32)并聯(lián)流體連接到第三泵(66)的第三轉(zhuǎn)動致動器(42R)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(56)，還包括能夠選擇性地組合來自第二回路(59)和第三回路(60)的流體的第一組合閥(107A)、能夠選擇性地組合來自第一回路(58)和第二回路(59)的流體的第二組合閥(107B)和能夠選擇性地組合來自第三回路(60)和第四回路(61)的流體的第三組合閥(107C)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(56)，其中，第二組合閥(107B)能夠在流動經(jīng)過位置和流動阻斷位置之間運動，在流動經(jīng)過位置，第二組合閥(107B)將來自第一回路(58)和第二回路(59)的流體引導(dǎo)至第一線性致動器(34)、第二和第三線性致動器(26)和第二轉(zhuǎn)動致動器(42L)中的至少一個。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(56)，還包括與第一線性致動器(34)相關(guān)的第一轉(zhuǎn)換閥(76E)、與第二和第三線性致動器(26)相關(guān)的第二轉(zhuǎn)換閥(76A)和與第二轉(zhuǎn)動致動器(42L)相關(guān)的第三轉(zhuǎn)換閥(76B)，每個轉(zhuǎn)換閥(76A，76B，76E)能夠選擇性地轉(zhuǎn)換經(jīng)過相應(yīng)致動器的流體的流動方向。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(56)，其中，轉(zhuǎn)換閥(76A，76B，76E)中的至少一個包括可變位置四通閥。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(56)，其中，第二轉(zhuǎn)換閥(76A)能夠在第二和第三線性致動器(26)的再生過程中減小第二和第三線性致動器(26)的速度。
7.一種控制液壓系統(tǒng)(56)的方法,包括: 利用可變排量的第一泵(66)經(jīng)由第一閉環(huán)回路(58)向第一線性致動器(34)提供流體； 利用可變排量的第二泵(66)經(jīng)由第二閉環(huán)回路(59)向第二和第三線性致動器(26)提供流體； 利用可變排量的第三泵(66)經(jīng)由第三閉環(huán)回路(60)向第四線性致動器(32)提供流體； 利用可變排量的第四泵(66)經(jīng)由第四閉環(huán)回路(61)向第一轉(zhuǎn)動致動器(43)提供流體； 利用第二泵(66)與第二和第三線性致動器(26)并聯(lián)地向第二轉(zhuǎn)動致動器(42L)提供流體； 利用第三泵(66)與第四線性致動器(32)并聯(lián)地向第三轉(zhuǎn)動致動器(42R)提供流體； 響應(yīng)于第二和第三線性致動器(26)的組合需求超過第二泵(66)的容量形成組合流動的流體，組合流動包括來自第二回路(59)的流體和來自第一回路(58)、第三回路(60)和第四回路(61)的至少一個的流體；和 在提供流體到第一回路(58)、第三回路(60)和第四回路(61)的至少一個的致動器時將組合流動引導(dǎo)到第二和第三線性致動器(26)，使得第二和第三線性致動器(26)與第一回路(58)、第三回路(60)和第四回路(61)的至少一個的致動器同時操作。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述組合流動包括來自第一回路(58)、第二回路(59)和第三回路(60)的流體，組合流動響應(yīng)于第二和第三線性致動器(26)的組合需求超過第一和第二泵(66)的組合容量形成。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括在第二和第三線性致動器(26)以及第一回路(58)、第三回路(60)和第四回路(61)的至少一個的致動器同時操作的過程中可變地限制經(jīng)過第二和第三線性致動器(26)的組合流動的流量。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括在第二和第三線性致動器(26)以及第一回路 (58)、第三回路(60)和第四回路(61)的至少一個的致動器同時操作的過程中獨立于第一回路(58)、第三回路(60)和第四回路(61)的至少一個的致動器的速度和方向改變第二和第三線性致動器(26)的速度和方向的至少一個。
【文檔編號】F15B13/06GK103998793SQ201280063739
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月21日
【發(fā)明者】M·L·克紐斯曼 申請人:卡特彼勒公司