具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)（46），具有泵（50）、液壓致動(dòng)器（22）以及第一通道和第二通道（56，58），第一通道和第二通道（56，58）以閉環(huán)方式將泵流體地連接到液壓致動(dòng)器上。液壓系統(tǒng)還可具有控制閥（132）以及配置為選擇性地鎖定液壓致動(dòng)器移動(dòng)的負(fù)載保持閥（86，88）。負(fù)載保持閥可包括閥組（102），閥組（102）至少部分地形成泵通道（90）、致動(dòng)器通道（92）、控制通道（96）、連接致動(dòng)器通道和控制通道的限制通道（94）、以及連接致動(dòng)器通道和控制通道的旁路通道（109）。負(fù)載保持閥還可包括在第一位置和第二位置之間是可移動(dòng)的閥元件（100），在第一位置中，在泵和液壓致動(dòng)器之間的流動(dòng)受到阻斷，在第二位置中，允許流體在泵和液壓致動(dòng)器之間流動(dòng)，其中閥元件被彈簧偏壓向第一位置。
【專利說(shuō)明】具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種液壓系統(tǒng)，并且更具體地涉及一種具有負(fù)載保持旁路功能的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)包括泵，該泵從一個(gè)液壓油缸中抽吸低壓流體，對(duì)流體進(jìn)行加壓，并使得經(jīng)加壓的流體可用于多個(gè)不同的致動(dòng)器以用于使得致動(dòng)器移動(dòng)。在這種布置中，可以通過(guò)選擇性地節(jié)流(即，限制)從泵進(jìn)入到每個(gè)致動(dòng)器的加壓流體流，以此來(lái)獨(dú)立地控制每個(gè)致動(dòng)器的速度。例如，為了以高速移動(dòng)特定的致動(dòng)器，僅少量限制從泵進(jìn)入致動(dòng)器的流體的流量。與此相反，為了以低速移動(dòng)同一個(gè)或另一個(gè)致動(dòng)器，則增加置于流體流量上的限制。盡管適用于許多應(yīng)用，使用流體限制來(lái)控制致動(dòng)器的速度可以造成流動(dòng)損失，流動(dòng)損失降低了液壓系統(tǒng)的整體效率。
[0003]已知一種可選類型的液壓系統(tǒng)是無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)。無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)通常包括以閉環(huán)的方式連接到單個(gè)致動(dòng)器上或連接到一對(duì)串聯(lián)運(yùn)行的致動(dòng)器上的泵。在操作期間，泵從(多個(gè))致動(dòng)器的一個(gè)腔室中抽吸流體并將經(jīng)加壓的流體排出到同一(多個(gè))致動(dòng)器的相對(duì)腔室中。為了以高速移動(dòng)(多個(gè))致動(dòng)器，泵以較快的速度排出流體。為了以低速移動(dòng)致動(dòng)器，泵以較慢的速度排出流體。無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)通常比傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)更加高效，因?yàn)?多個(gè))致動(dòng)器的速度是通過(guò)泵操作而不是流體限制進(jìn)行控制的。也就是說(shuō)，控制泵僅排出所需量的流體以便以期望的速度移動(dòng)(多個(gè))致動(dòng)器，而不需要對(duì)流體流量進(jìn)行節(jié)流。示例性的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)公開(kāi)在于2009年7月2日出版的Cherney等人的美國(guó)專利公開(kāi)第2009/0165450號(hào)(下稱’ 450出版物)中。
[0004]雖然是對(duì)傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的改善，但是’ 450出版物的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)可能仍然達(dá)不到最佳。特別地，’450出版物的液壓系統(tǒng)可能經(jīng)受在過(guò)渡操作期間(即，在受阻模式與超越模式之間的過(guò)渡操作期間)的不穩(wěn)定性、在超越模式中的操作期間的泵超速、和/或在負(fù)載保持操作期間由于無(wú)法緩解系統(tǒng)壓力造成的破壞性的壓力峰值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的液壓系統(tǒng)旨在解決上述提出的問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)。
[0006]在一個(gè)方面中，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種負(fù)載保持閥，該負(fù)載保持閥可包括閥組，閥組至少部分地形成泵通道、致動(dòng)器通道、控制通道、連接致動(dòng)器通道和控制通道的限制通道、以及連接致動(dòng)器通道和控制通道的旁路通道；負(fù)載保持閥也可包括閥元件，閥元件設(shè)置在閥組內(nèi)并且在第一位置和第二位置之間是可移動(dòng)的，在第一位置中，流體在泵通道和致動(dòng)器通道之間的流動(dòng)受到阻斷，在第二位置中，允許流體在泵通道和致動(dòng)器通道之間流動(dòng)。
[0007]在另一個(gè)方面中，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)可包括泵、液壓致動(dòng)器以及以閉環(huán)方式將泵流體地連接到液壓致動(dòng)器上的第一通道和第二通道；液壓系統(tǒng)還可包括控制閥以及負(fù)載保持閥，負(fù)載保持閥與第一通道和第二通道中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)并被配置成選擇性地鎖定液壓致動(dòng)器的移動(dòng)；負(fù)載保持閥可具有:閥組，其至少部分地形成與泵流體連通的泵通道；致動(dòng)器通道，其經(jīng)由第一通道和第二通道中的一個(gè)與液壓致動(dòng)器流體連通；控制通道，其與控制閥流體連通；限制通道，其流體地連接致動(dòng)器通道和控制通道；以及旁路通道，其連接致動(dòng)器通道和控制通道；負(fù)載保持閥還可具有閥元件，閥元件設(shè)置在閥組內(nèi)并且在第一位置和第二位置之間是可移動(dòng)的，在第一位置中，流體在泵和液壓致動(dòng)器之間的流動(dòng)受到阻斷，在第二位置中，允許流體在泵和液壓致動(dòng)器之間流動(dòng)，其中，閥元件被彈簧偏壓向第一位置。
[0008]其中，所述負(fù)載保持閥還包括單向元件，所述單向元件設(shè)置在所述旁路通道內(nèi)并且被配置為允許流體在一個(gè)方向中僅從所述控制通道流至所述致動(dòng)器通道。
[0009]其中，所述閥元件是提升型元件，所述提升型元件具有:突出部分，其總是與所述致動(dòng)器通道流體連通；基部，其總是與所述控制通道流體連通；以及臺(tái)肩部分，其總是與所述泵通道流體連通。
[0010]其中，作用在所述閥元件的所述基部上的流體產(chǎn)生將所述閥元件推向所述第一位置的力；以及，作用在所述閥元件的所述突出部分和所述臺(tái)肩部分上的流體共同產(chǎn)生將所述閥元件推向所述第二位置的力。
[0011]所述基部的壓力區(qū)域大于所述突出部分的壓力區(qū)域。
[0012]進(jìn)一步的，所述具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)還包括:液壓油缸和控制器，所述控制器與所述控制閥連通并且被配置為使得所述控制閥選擇性地在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，所述第一位置是所述控制通道與所述液壓油缸流體連通的位置，所述第二位置是所述控制通道從所述液壓油缸被阻斷的位置；其中，當(dāng)所述控制通道與所述液壓油缸流體連通時(shí)，允許所述負(fù)載保持閥的所述閥元件移動(dòng)到所述第二位置；以及，當(dāng)所述控制通道從所述液壓油缸被阻斷時(shí)，所述負(fù)載保持閥的所述閥元件被推向所述第二位置。
[0013]又進(jìn)一步的，所述具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)還包括:操作者接口設(shè)備，其中所述控制器被配置成基于來(lái)自所述操作者接口設(shè)備的輸入，選擇性地使所述控制閥移動(dòng)。
[0014]當(dāng)操作者停止通過(guò)所述操作者接口設(shè)備請(qǐng)求所述液壓致動(dòng)器的移動(dòng)時(shí)，使得所述控制閥移動(dòng)到所述第一位置。
[0015]所述負(fù)載保持閥是與所述第一通道相關(guān)聯(lián)的第一負(fù)載保持閥；并且，所述液壓系統(tǒng)包括第二負(fù)載保持閥，所述第二負(fù)載保持閥與所述第一負(fù)載保持閥相同并且與所述第二通道相關(guān)聯(lián)。
[0016]進(jìn)一步的，所述具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)還包括:壓力釋放閥，其被配置成選擇性地釋放來(lái)自在所述負(fù)載保持閥和所述液壓致動(dòng)器之間的位置處的流體的壓力；以及，分解器，其被配置成基于所述流體的壓力選擇性地將來(lái)自所述泵和所述負(fù)載保持閥之間的流體和來(lái)自所述負(fù)載保持閥和所述液壓致動(dòng)器之間的流體弓I導(dǎo)到所述壓力釋放閥。
[0017]本實(shí)用新型所公開(kāi)的液壓系統(tǒng)可適用于其中需要改進(jìn)液壓效率和性能的任何機(jī)械，并通過(guò)使用無(wú)計(jì)量技術(shù)提供改進(jìn)的效率，以及通過(guò)選擇性地使用新型主回路和充注回路提供增強(qiáng)的性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0018]圖1是一種示例性的公開(kāi)的機(jī)械的示意圖；
[0019]圖2是可與圖1中的機(jī)械一起使用的一種示例性的公開(kāi)的液壓系統(tǒng)的示意圖；
[0020]圖3-圖5是形成圖2的液壓系統(tǒng)的一部分的示例性的公開(kāi)的負(fù)載保持閥的橫截面示意圖；
[0021]圖6是圖2的液壓系統(tǒng)的一部分的放大示意圖；
[0022]圖7是構(gòu)成圖2的液壓系統(tǒng)的一部分的示例性的公開(kāi)的位移控制閥的橫截面圖；
[0023]圖8是可與圖1的機(jī)械一起使用的另一種示例性的公開(kāi)的液壓系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1示出了一種示例性的機(jī)械10。機(jī)械10可以是固定的或移動(dòng)的機(jī)械，其執(zhí)行與一個(gè)行業(yè)(如礦業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸或本領(lǐng)域中已知的其它行業(yè))相關(guān)聯(lián)的某一類型的操作。例如，機(jī)械10可以是運(yùn)土機(jī)，例如挖掘機(jī)(如圖1中示出的)、反鏟挖土機(jī)、裝載機(jī)或自動(dòng)平地機(jī)。機(jī)械10可包括電源12、由電源12驅(qū)動(dòng)的工具系統(tǒng)14以及定位成用于手動(dòng)控制工具系統(tǒng)14和/或電源12的操作者站16。
[0025]工具系統(tǒng)14可包括受到液壓致動(dòng)器22 (以下稱為液壓缸22)作用以移動(dòng)作業(yè)工具18的聯(lián)動(dòng)裝置。例如，工具系統(tǒng)14可包括懸臂20和吊桿24,懸臂20通過(guò)一對(duì)相鄰的、雙動(dòng)式的液壓缸22 (圖1中僅示出一個(gè))圍繞水平懸臂軸(未示出)豎直樞轉(zhuǎn)，吊桿24通過(guò)單一的、雙動(dòng)式的液壓缸28圍繞桿軸26豎直樞轉(zhuǎn)。工具系統(tǒng)14還可包括連接成使得作業(yè)工具18圍繞工具軸32豎直樞轉(zhuǎn)的單一的、雙動(dòng)式液壓缸30。在一個(gè)實(shí)施例中，液壓缸30可在頭端30A處連接到吊桿24的一部分上，并在相對(duì)的桿端30B處借助于動(dòng)力聯(lián)動(dòng)裝置34連接到作業(yè)工具18上。懸臂20可樞轉(zhuǎn)地連接到機(jī)械10的框架36上，而吊桿24可樞轉(zhuǎn)地將工具18連接到懸臂20上。應(yīng)當(dāng)指出，根據(jù)需要，其它類型和配置的聯(lián)動(dòng)裝置和致動(dòng)器可與機(jī)械10相關(guān)聯(lián)。
[0026]操作者站16可包括接收來(lái)自機(jī)械操作者的輸入指示的設(shè)備，該輸入指示所需的機(jī)械操縱。具體地講，操作者站16可包括位于靠近操作者座位(未示出)處的一個(gè)或多個(gè)操作者接口設(shè)備37，例如操縱桿、方向盤或踏板。通過(guò)產(chǎn)生指示所需機(jī)械操縱的位移信號(hào)，操作者接口設(shè)備37可啟動(dòng)機(jī)械10的移動(dòng)，例如行進(jìn)和/或工具移動(dòng)。當(dāng)操作者移動(dòng)接口設(shè)備37時(shí)，操作者可實(shí)現(xiàn)在所需方向上的具有所需速度和/或具有所需力的相應(yīng)的機(jī)械移動(dòng)。
[0027]為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，圖2示出了僅液壓缸22的組成和連接。但是，應(yīng)當(dāng)指出，如果需要的話，液壓缸28、30和/或機(jī)械10的任何其它液壓致動(dòng)器可具有類似的組成和以類似的方式液壓地連接。
[0028]如圖2所示，液壓缸22可包括管38和布置在管38內(nèi)的活塞組件40，以形成第一腔室42和相對(duì)的第二腔室44。在一個(gè)實(shí)例中，活塞組件40的桿部分40A可延伸通過(guò)第二腔室44的一端。這樣，可認(rèn)為第二腔室44是液壓缸22的桿端腔室，同時(shí)可認(rèn)為第一腔室42是頭纟而腔室。
[0029]第一腔室42和第二腔室44中的每一個(gè)可選擇性地被供應(yīng)加壓流體并排出加壓流體以使得活塞組件40在管38內(nèi)移位，由此改變液壓缸22的有效長(zhǎng)度并移動(dòng)(即，升和降)懸臂20 (參照?qǐng)D1)。流入和流出第一腔室42和第二腔室44的流體的流速可涉及到液壓缸22的平移速度和懸臂20的旋轉(zhuǎn)速度,而第一腔室42和第二腔室44之間的壓力差可涉及由液壓缸22施加在懸臂20上的力以及由懸臂20施加在吊桿24上的力。液壓缸22的伸展和回縮可用作協(xié)助以不同的方式移動(dòng)懸臂20 (例如，分別升和降懸臂20)。
[0030]為了幫助調(diào)節(jié)第一腔室42和第二腔室44的填充和排空，機(jī)械10可包括具有多個(gè)相互連接和相互配合的流體部件的液壓系統(tǒng)46。液壓系統(tǒng)46可包括:主回路48，其被配置成以大致閉環(huán)的方式將泵50 (以下稱為主泵50)連接到液壓缸22上；充注回路52，其被配置成選擇性地積聚來(lái)自主回路48的過(guò)量流體以及將補(bǔ)償流體排放到主回路48中；以及控制器54，其被配置為響應(yīng)于通過(guò)接口設(shè)備37接收到的來(lái)自操作者輸入的對(duì)主回路48和充注回路52的操作進(jìn)行控制。
[0031 ] 主回路48可包括形成主泵50和液壓缸22之間的大致閉環(huán)的頭端通道(第一通道)56和桿端通道(第二通道)58。在伸展操作中，頭端通道56可填充有通過(guò)主泵50加壓的流體，而桿端通道58可填充有從液壓缸22返回的流體。與此相反，在回縮操作過(guò)程中，桿端通道58可填充有通過(guò)主泵50加壓的流體，而頭端通道56可填充有從液壓缸22返回的流體。
[0032]主泵50可具有可變的位移，并且被控制以從液壓缸22中抽吸流體和在特定的升高壓力下在兩個(gè)不同的方向中將流體排放回液壓缸22。S卩，主泵50可包括沖程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)60，例如，旋轉(zhuǎn)斜盤，其中，基于液壓缸22的所需速度對(duì)旋轉(zhuǎn)斜盤的一個(gè)位置進(jìn)行水力一機(jī)械式的調(diào)節(jié)，從而改變主泵50的輸出(例如，排出速率)。主泵50的位移可以在第一方向中由零位移位置調(diào)節(jié)到最大位移位置中，在零位移位置中，基本上沒(méi)有流體從主泵50中排出，在最大位移位置中，流體以最大的速率從主泵50中排入到頭端通道56中。同樣地，泵50的位移可在第二方向中從零位移位置中調(diào)節(jié)到最大位移位置中，在最大位移位置中，流體以最大的速率從主泵50中排入到桿端通道58中。通過(guò)例如副軸、皮帶或以另一種合適的方式，主泵50可以可驅(qū)動(dòng)地連接到機(jī)械10的電源12上。可選地，主泵50可間接地經(jīng)由變矩器、齒輪箱、電路、或本領(lǐng)域中已知的任何其它方式連接到電源12上。
[0033]主泵50還可以選擇性地作為電機(jī)進(jìn)行操作。更具體地說(shuō)，當(dāng)液壓缸22的伸展或回縮是與作用于懸臂20上的力在相同的方向上時(shí)，從液壓缸22中排出的流體可得以提升，并用于驅(qū)動(dòng)主泵50在具有或不具有來(lái)自電源12的輔助作用時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在一些情況下，主泵50甚至能夠向電源12施加能量，從而提高電源12的效率和/或容量。
[0034]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在液壓缸22的伸展和回縮過(guò)程中，液壓流體流入和流出第一腔室42和第二腔室44的相應(yīng)速率可能是不相等的。即，因?yàn)闂U部分40A的位置在第二腔室44內(nèi)，所以與第一腔室42內(nèi)的壓力區(qū)域相比較，活塞組件40可具有在第二腔室44內(nèi)的減小的壓力區(qū)域。因此，在液壓缸22回縮過(guò)程中，比可由第二腔室44所消耗的更多的液壓流體可流出第一腔室42，并且在液壓缸22的伸展過(guò)程中，可能需要比流出第二腔室44的更多的液壓流體流入到第一腔室42。為了容納回縮過(guò)程中多余的流體并且伸展期間需要額外的流體，主回路48可設(shè)有主補(bǔ)償閥(PMV) 62、兩個(gè)輔助補(bǔ)償閥(SMV) 64和兩個(gè)釋放閥66，其中的每一個(gè)閥均通過(guò)通道67連接到充注回路52。
[0035]PMV 62可以是一種基于頭端通道56和桿端通道58之間的壓力差別可移動(dòng)的導(dǎo)引式、彈簧對(duì)中的三位閥。特別是，PMV 62可以從第一位置(圖2中示出)移動(dòng)到第二位置中以及移動(dòng)到第三位置中，在第一位置中，流體通過(guò)PMV 62的流動(dòng)可受到抑制，在第二位置中，允許流體從通道67通過(guò)PMV 62進(jìn)入頭端通道56的流動(dòng)經(jīng)由補(bǔ)償通道68，在第三位置中，允許流體從通道67通過(guò)PMV 62進(jìn)入桿端通道56的流動(dòng)經(jīng)由補(bǔ)償通道70。第一導(dǎo)引通道72可將來(lái)自補(bǔ)償通道68的導(dǎo)引壓力信號(hào)傳輸?shù)絇MV 62的端部，以便將PMV 62推向第二位置，而第二導(dǎo)引通道74可將來(lái)自補(bǔ)償通道70的導(dǎo)引壓力信號(hào)傳輸?shù)絇MV 62的相對(duì)端部，以便將PMV 62推向第三位置。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)引通道72內(nèi)的壓力信號(hào)足以超過(guò)第二導(dǎo)引通道74內(nèi)的壓力信號(hào)(例如，超出的量大約等于或大于PMV 62的對(duì)中彈簧偏壓)時(shí)，PMV62可移向第二位置，而當(dāng)?shù)诙?dǎo)引通道74內(nèi)的壓力信號(hào)足以超過(guò)第一導(dǎo)引通道72內(nèi)的壓力信號(hào)時(shí)，PMV 62可移向第三位置。第一導(dǎo)引通道72和第二導(dǎo)引通道74中的每一個(gè)可包括固定的限制孔76，該固定的限制孔76有助于降低有可能導(dǎo)致PMV 62移動(dòng)的不穩(wěn)定的壓力振蕩。PMV 62可能是朝向第一位置為彈簧對(duì)中的。
[0036]應(yīng)當(dāng)指出的是，當(dāng)PMV 62處于第一位置時(shí)，通過(guò)PMV 62的流動(dòng)可能被完全阻斷或僅被限于抑制了所需量的流動(dòng)。也就是說(shuō)，PMV 62可能包括限制孔(未示出)，如果需要的話，當(dāng)PMV 62處于第一位置中時(shí)，該限制孔阻斷部分或全部的流體流動(dòng)。在當(dāng)被命令至空擋時(shí)，主泵50不返回到完全零位移的情況下，使用限制孔可能會(huì)有所幫助。因此，任何將PMV 62的第一位置引用作為流動(dòng)抑制位置的說(shuō)法旨在同時(shí)包括完全阻斷的情況和其中通過(guò)PMV 62的流動(dòng)受到限制但仍然是可能的情況。
[0037]雖然第一導(dǎo)引通道72和第二導(dǎo)引通道74內(nèi)的限制孔76可有助于減少與PMV 62相關(guān)聯(lián)的不穩(wěn)定性，但是它們也可能會(huì)減慢PMV 62的反應(yīng)。因此，SMV 64可設(shè)置在連接通道67與頭端通道56和桿端通道58的通道77內(nèi)，以便提高主回路48的響應(yīng)性。在本實(shí)施例中，SMV 64可以是單向型閥，在通道67分別與頭端通道56和桿端通道58之間的設(shè)定壓力差下操作。將理解的是，當(dāng)通道67內(nèi)的流體壓力分別大于頭端通道56和桿端通道58時(shí)，可以拔出SMV 64以允許只流入主回路48。
[0038]可提供釋放閥66以允許在頭端流動(dòng)通道56和桿端流動(dòng)通道58與通道67之間的流動(dòng)，從而當(dāng)流體的壓力超過(guò)釋放閥66的設(shè)定閾值時(shí)，允許流體從主回路48中釋放進(jìn)入充注回路52。釋放閥66可被設(shè)置成在相對(duì)較高的壓力水平下操作，以便防止損壞液壓系統(tǒng)46，例如，僅當(dāng)活塞組件40達(dá)到?jīng)_程末端的位置并且來(lái)自主泵50的流量不為零或在液壓系統(tǒng)46的故障情況期間可能達(dá)到的水平下。在第一腔室42和第二腔室44的端口處或附近，例如，在任何負(fù)載保持單向閥和液壓缸22之間的位置處，釋放閥66可通過(guò)釋放通道69連接到頭端通道56和桿端通道58。
[0039]為了有助于降低在液壓缸22的機(jī)動(dòng)回縮期間主泵50超速的可能性，主回路48可設(shè)有至少一個(gè)再生閥78。再生閥78可設(shè)置在頭端通道56和桿端通道58之間延伸的再生通道80內(nèi)，并且可在第一位置或阻流位置(圖2中示出)和第二位置或通流位置之間移動(dòng)。當(dāng)再生閥78處于通流位置時(shí)，可直接將從第一腔室42排出的部分或全部流體流入到第二腔室44中，而不是使得流體首先流過(guò)主泵50。在機(jī)動(dòng)回縮期間，再生閥78僅可移動(dòng)到通流位置，并且可通過(guò)在再生控制通道82內(nèi)的流體的壓力控制來(lái)液壓地實(shí)現(xiàn)再生閥78的移動(dòng)。也就是說(shuō)，任何時(shí)候，當(dāng)作用于再生閥78的第一端部上的由再生控制通道82內(nèi)的流體所產(chǎn)生的力超過(guò)結(jié)合的彈簧力與作用于再生閥78的相對(duì)端部的來(lái)自導(dǎo)引通道84的力(SP，來(lái)自桿端通道58的流體的力)時(shí)，再生閥78可移向通流位置。下面，將結(jié)合主泵50的位移控制，對(duì)再生控制通道82內(nèi)的壓力的控制進(jìn)行更詳細(xì)的描述。[0040]第一回路48可以設(shè)置有負(fù)載保持閥86和88來(lái)抑制工具系統(tǒng)14 (參照?qǐng)D1)的無(wú)意運(yùn)動(dòng)。負(fù)載保持閥86、88可分別與頭端通道56和桿端通道58相關(guān)聯(lián)，并被配置成用于抑制流體流入液壓缸22的相關(guān)聯(lián)的腔室中和從液壓缸22的相關(guān)聯(lián)的腔室中流出，從而當(dāng)機(jī)械10的操作者尚未請(qǐng)求液壓缸22移動(dòng)時(shí)，鎖定液壓缸22的移動(dòng)。各負(fù)載保持閥86和88可包括第一位置或默認(rèn)位置(圖2中示出)和第二位置或活動(dòng)位置，在第一位置或默認(rèn)位置處，基本上不允許流體從液壓缸22流動(dòng)通過(guò)負(fù)載保持閥86、88，在第二位置或活動(dòng)位置處，通過(guò)負(fù)載保持閥86、88的流動(dòng)以及液壓缸22的移動(dòng)基本上不受限制。當(dāng)不請(qǐng)求液壓缸22移動(dòng)時(shí)，可將負(fù)載保持閥86、88推向它們的默認(rèn)位置中，并且當(dāng)請(qǐng)求移動(dòng)時(shí)，將它們移動(dòng)向它們的活動(dòng)位置中。
[0041]可液壓地操作每個(gè)負(fù)載保持閥86、88，以便在通流位置與阻流位置之間移動(dòng)。特別地，每個(gè)負(fù)載保持閥86、88可包括泵側(cè)導(dǎo)引通道(PSPP)90、第一致動(dòng)器側(cè)導(dǎo)引通道(FASPP)92、第二致動(dòng)器側(cè)導(dǎo)引通道(SASPP) 94和控制導(dǎo)引通道(CPP) 96。限制孔98可以布置在每個(gè)SASPP 94內(nèi)，SASPP 94提供對(duì)流動(dòng)通過(guò)SASPP 94的流體進(jìn)行限制。來(lái)自PSPP 90和FASPP 92中的加壓流體可分別作用于每個(gè)負(fù)載保持閥86、88的第一端，以便將相應(yīng)的閥推向其通流位置，而來(lái)自SASPP 94與CPP 96內(nèi)的加壓流體可與彈簧偏壓一起作用在每個(gè)負(fù)載保持閥86、88的相對(duì)的第二端，以便將閥推向其阻流位置。為了方便負(fù)載保持閥86、88從它們的阻流位置朝向它們的通流位置移動(dòng)，可選擇性地降低CPP 96的壓力，例如，通過(guò)連接到充注回路52的低壓液壓油缸99方式。在液壓缸22的移動(dòng)期間，當(dāng)CPP 96連接到液壓油缸99上時(shí)，來(lái)自PSPP 90和/或FASPP 92的流體可產(chǎn)生合力，該合力足以克服負(fù)載保持閥86、88的彈簧偏壓并將負(fù)載保持閥86、88移動(dòng)到通流位置上。為了將負(fù)載保持閥86、88移動(dòng)到它們的默認(rèn)位置或阻流位置中，CPP 96可受到流體的加壓(或者至少被阻斷并被允許受到來(lái)自液壓缸22的流體的加壓)，并且作用于負(fù)載保持閥86、88的第二端上的所產(chǎn)生的力結(jié)合彈簧偏壓足以克服在負(fù)載保持閥86、88的相對(duì)端上產(chǎn)生的任何力。利用這種配置，即使工具系統(tǒng)14被裝載并在液壓缸22上產(chǎn)生力，由裝載所造成的在負(fù)載保持閥86、88與液壓缸22之間的任何壓力積累可通過(guò)FASPP 92和SASPP 94傳遞到負(fù)載保持閥86、88的第一端和第二端兩端上，從而相互抵消并允許CPP 96中的壓力來(lái)控制負(fù)載保持閥86、88的運(yùn)動(dòng)。事實(shí)上，在一些實(shí)施例中，暴露于SASPP 94的負(fù)載保持閥86、88的壓力區(qū)域可大于暴露于FASPP 92的壓力區(qū)域，使得對(duì)于給定的壓力積累而言，由工具系統(tǒng)14的裝載所造成的任何壓力積累實(shí)際上可產(chǎn)生更大的閥閉合力(即，將負(fù)載保持閥86、88推向它們的阻流位置的更大的力)。將在下面更詳細(xì)地討論把CPP 96選擇性地連接至液壓油缸99的細(xì)節(jié)。
[0042]—種實(shí)施例的負(fù)載保持閥86不于圖3-圖5中。雖然圖3_圖5中僅不出了負(fù)載保持閥86，但應(yīng)注意的是，如果需要的話，相同的結(jié)構(gòu)可類似地與負(fù)載保持閥88相關(guān)聯(lián)。在圖示的實(shí)施例中，負(fù)載保持閥86可以是具有提升元件(閥元件)100的提升型閥，提升元件100在阻流位置(在圖3中示出)與通流位置(在圖4中所示)之間在閥組102內(nèi)是可移動(dòng)的，在阻流位置中，提升元件100的突出部分104與閥組102的閥座106相接合，在通流位置中，該突出部分104遠(yuǎn)離閥座106。
[0043]圖3示出了在機(jī)械10的操作者沒(méi)有通過(guò)接口設(shè)備37請(qǐng)求液壓缸22的移動(dòng)時(shí)間期間的處于阻流位置中的負(fù)載保持閥86。在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，由于操作者沒(méi)有做出請(qǐng)求，主泵50可以減少?zèng)_程到約零位移位置，使得PSPP 90內(nèi)的流體的壓力很低并產(chǎn)生較小的力(如果有的話)，并將提升元件100推向通流位置。在此同時(shí)，通過(guò)工具系統(tǒng)14作用在液壓缸22上的負(fù)載可在第一腔室42內(nèi)產(chǎn)生被傳輸?shù)紽ASPP 92的相對(duì)高的壓力。該高壓流體可傳遞到突出部分104，以及通過(guò)SASPP 94傳遞到提升元件100的基部107。由于CPP 96可以在這個(gè)時(shí)候受到加壓(即，沒(méi)有連接到液壓油缸99)，并且因?yàn)楫?dāng)與突出部分104相比時(shí)，基部107可具有更大的壓力區(qū)域，所以，由加壓流體在基部107處產(chǎn)生的閥閉合力可大于由相同的流體在突出部分104處所產(chǎn)生的閥打開(kāi)力。因此，提升元件100可移動(dòng)到和/或保持在圖3中所示的阻流位置中。
[0044]圖4示出了在操作者通過(guò)接口設(shè)備37請(qǐng)求液壓缸22的移動(dòng)時(shí)間期間的處于通流位置中的負(fù)載保持閥86。在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，主泵50可以是被引導(dǎo)到液壓缸22內(nèi)的加壓流體，并且CPP 96可連接到液壓油缸99上。作用于提升元件100的臺(tái)肩部分108和突出部分104上的高壓流體結(jié)合到基部107的低壓連接可產(chǎn)生力的不平衡，導(dǎo)致提升元件100移向和/或保持在圖4中所示的通流位置中。應(yīng)當(dāng)指出的是，即使來(lái)自主泵50的高壓流體可通過(guò)SASPP 94傳遞到基部107，限制孔98可通過(guò)SASPP 94限制流量，使得壓力不會(huì)顯著建立在基部107上并影響(即，抑制)此時(shí)提升元件100到通流位置中的移動(dòng)。
[0045]圖5示出了處于與液壓系統(tǒng)46的故障相關(guān)聯(lián)的位置中的負(fù)載保持閥86。也就是說(shuō)，任何時(shí)間PSPP 90受到加壓，則CPP 96—般應(yīng)與液壓油缸99連接。然而，可能存在這種情況不發(fā)生的一些情形。例如，當(dāng)主泵50被命令至零位移，但是，由于某種原因或其他原因，主泵50沒(méi)到達(dá)零位移時(shí)(例如，當(dāng)位移致動(dòng)器134被卡住時(shí))，或當(dāng)CPP 96不知何故變得無(wú)意中壓緊關(guān)閉時(shí)，在CPP 96受到加壓的同時(shí)，PSPP 90可受到加壓。在這種情況下，在將閥元件100驅(qū)動(dòng)到閉合位置或阻流位置后，來(lái)自主泵50 (B卩，來(lái)自PSPP 90)的經(jīng)加壓的流體可作用于突出部分104和臺(tái)肩部分108，以便將閥元件100推向通流位置，同時(shí)閥元件100的移動(dòng)可迫使來(lái)自CPP 96的流體通過(guò)SASPP 94和限制孔98從CPP 96進(jìn)入FASPP 92。然而，由于孔98的限制作用，流體從CPP 96進(jìn)入FASPP 92的這種流動(dòng)可能太慢，造成CPP96和/或PSPP 90內(nèi)的過(guò)度壓力峰值。為了有助于降低這些在故障條件下的過(guò)度壓力峰值，也可允許來(lái)自CPP 96中的流體通過(guò)旁路通道109和止回閥110流入FASPP 92。
[0046]返回到圖2，充注回路52可包括流體連接至如上所述的通道67的至少一個(gè)液壓源。例如，充注回路52可包括充注泵112和/或積聚器114，這兩者可通過(guò)公用通道116流體連接至通道67以向主回路48提供補(bǔ)償流體。充注泵112可實(shí)施為例如一種發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的固定位移泵，被配置為從液壓油缸99中抽吸流體、加壓流體、并通過(guò)公用通道116將流體排放到通道67中。積聚器114可實(shí)施為例如壓縮氣體、膜/彈簧或囊式積聚器，被配置為積聚來(lái)自公用通道116的加壓流體并將加壓流體排放到公用通道116中。無(wú)論是來(lái)自充注泵112或來(lái)自主回路48 (B卩，來(lái)自主泵50和/或液壓缸22的操作)的過(guò)量液壓流體，可借助于設(shè)置在返回通道120中的充注導(dǎo)閥118被引導(dǎo)到積聚器114中或液壓油缸99中。作為公用通道116和通道67內(nèi)的流體壓力的結(jié)果，充注導(dǎo)閥118可從阻流位置朝向通流位置移動(dòng)。
[0047]如圖2和圖6中所示,壓力釋放閥122可設(shè)置在延伸在共同通道116和返回通道120之間的排放通道124內(nèi)，以調(diào)節(jié)從充注回路52流入液壓油缸99的流體流量，并且限制孔123可設(shè)置在通道67與排放通道124之間的公用通道116內(nèi)。壓力釋放閥122可以是導(dǎo)引式和彈簧偏壓的，以在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，在第一位置中，抑制了流體流入液壓油缸99，在第二位置中，允許流體從公用通道116流入返回通道120中。壓力釋放閥122可彈簧偏壓向第一位置，并且當(dāng)作用于壓力釋放閥122上的壓力產(chǎn)生超過(guò)壓力釋放閥122的彈簧偏壓的力時(shí)，可朝向第二位置移動(dòng)。分解器126可布置成選擇性地通過(guò)導(dǎo)引通道128、130傳遞來(lái)自帶有壓力釋放閥122的頭端通道56和桿端通道58中的較高壓力者的導(dǎo)引信號(hào)，以允許該信號(hào)作用于壓力釋放閥122并將壓力釋放閥122推向第二位置。限制孔123可有助于抑制公用通道116內(nèi)的壓力振蕩，并在一定程度上將流體補(bǔ)償操作從與主泵50相關(guān)聯(lián)的位移控制操作中分隔開(kāi)。當(dāng)壓力釋放閥122移動(dòng)到其第二位置或通流位置中時(shí)，在限制孔123的下游的通道116內(nèi)的流體的壓力可能會(huì)下降到使位移致動(dòng)器134達(dá)到較小的位移值(可能為零)。這會(huì)發(fā)生在例如，當(dāng)液壓缸22到達(dá)其沖程位置的末端或者是相對(duì)于足夠高的負(fù)載作用時(shí)。應(yīng)當(dāng)注意，如果需要的話，上述過(guò)載的形式也可以實(shí)現(xiàn)為功率過(guò)載，在此期間不分解回路的壓力而是同時(shí)操作使位移致動(dòng)器134的位移達(dá)到零值。
[0048]圖6示出了被配置為影響主泵50的位移控制和負(fù)載保持閥86、88的操作的充注回路52的一部分。特別地，圖6示出了被配置為控制位移致動(dòng)器134的運(yùn)動(dòng)的位移控制閥132，位移致動(dòng)器134機(jī)械地連接到主泵50的沖程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)60上。在圖示的實(shí)施例中，位移控制閥132是一種電磁致動(dòng)的三位閥,其可響應(yīng)于來(lái)自控制器54的控制信號(hào)借助于導(dǎo)引壓力移動(dòng)(參照?qǐng)D2)。然而，應(yīng)當(dāng)指出的是，雖然位移致動(dòng)器134被示出和描述為電動(dòng)液壓控制的，但是可以預(yù)期的是如果需要的話位移致動(dòng)器134也可以是純機(jī)械或水力機(jī)械控制的。
[0049]當(dāng)位移控制閥132處于第一位置(在圖6中示出)時(shí)，第一腔室136和第二腔室140內(nèi)的壓力可以是基本上平衡的(即，第一腔室136和第二腔室140可能會(huì)暴露在基本上類似的壓力下)，這樣，位移致動(dòng)器134被彈簧偏壓向空擋位置，該空擋位置將主泵50的位移返回至零位移。特別地，當(dāng)位移控制閥132處于第一位置時(shí)，第一腔室136和第二腔室140可與通向充注泵112和積聚器114的公用通道116流體連通，并且同時(shí)與通向液壓油缸99的返回通道120連通。第一腔室136和第二腔室140兩者同時(shí)連接到公用通道116和返回通道120可允許第一腔室136和第二腔室140內(nèi)具有小于公用通道116的全壓力的等量的壓力積累。在第一腔室136和第二腔室140內(nèi)的該相等的和略微提升的、但有限的壓力(例如，約2-3兆帕)可便于位移控制閥132移動(dòng)至空擋位置，同時(shí)也提供了在位移控制閥132隨后移動(dòng)到第二位置或第三位置期間主泵50的快速位移響應(yīng)。當(dāng)位移控制閥132移動(dòng)到第一位置時(shí)，再生控制通道82也可連接到公用通道116和返回通道120上。因?yàn)楫?dāng)位移控制閥132處于第一位置時(shí)，再生控制通道82可排出流體(或至少暴露在較低的壓力下)，所以再生閥78可被彈簧偏壓到其阻流位置中，從而抑制流體通過(guò)再生通道80從桿端通道58流動(dòng)至頭端通道56。CPP 96可在此時(shí)受到位移控制閥132阻斷，以便于負(fù)載保持閥86、88移動(dòng)到其流阻位置中。
[0050]當(dāng)位移控制閥132處于第二位置(S卩，與圖6中的位移控制閥132遠(yuǎn)離第一位置的向下運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的位置)時(shí)，可允許流體從充注泵112和/或積聚器114經(jīng)由公用通道116和導(dǎo)引通道139流入位移致動(dòng)器134的第二腔室140，以推動(dòng)位移致動(dòng)器134在由箭頭142所指示的第一方向中移動(dòng)。與此同時(shí)，可允許流體從位移致動(dòng)器134的第一腔室136、從與再生閥78相關(guān)聯(lián)的再生控制通道82、以及從與負(fù)載保持閥86相關(guān)聯(lián)的CPP 96經(jīng)由控制通道137和返回通道120排入液壓油缸99中。因?yàn)楫?dāng)位移控制閥132處于第二位置時(shí)再生控制通道82可排出流體，再生閥78可被彈簧偏壓到其阻流位置中，從而抑制流體經(jīng)由通道80從桿端通道58流至頭端通道56。CPP 96可在此時(shí)解除阻斷，以便于負(fù)載保持閥86、88移動(dòng)到其通流位置中。
[0051]當(dāng)位移控制閥132處于第三位置(B卩，與圖6中的位移控制閥132遠(yuǎn)離第一位置的向上運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的位置)時(shí)，可允許流體從充注泵112和/或積聚器114經(jīng)由公用通道116和導(dǎo)引通道137流入位移致動(dòng)器134的第一腔室136，以推動(dòng)位移致動(dòng)器134在由箭頭138所指示的第二方向中移動(dòng)并進(jìn)入再生控制通道82。與此同時(shí)，可允許流體經(jīng)由導(dǎo)引通道139從位移致動(dòng)器134的第二腔室140排出并從負(fù)載保持閥86、88經(jīng)由返回通道120進(jìn)入液壓油缸99。因?yàn)楫?dāng)位移控制閥132處于第三位置時(shí)，可使用流體加壓再生控制通道82，再生閥78可移動(dòng)到其通流位置中，從而允許流體從桿端通道58經(jīng)由再生通道80流到頭端通道56。CPP 96可在此時(shí)解除阻斷，以便于負(fù)載保持閥86、88移動(dòng)到其通流位置中。
[0052]位移控制閥132可彈簧偏壓向第一位置，并基于來(lái)自控制器54的信號(hào),經(jīng)由導(dǎo)引通道144選擇性地由來(lái)自公用通道116的作用于位移控制閥132的端部上的加壓流體移動(dòng)到第二位置和第三位置中。當(dāng)位移控制閥132分別處于第一位置和第二位置中時(shí)，加壓流體流入位移致動(dòng)器134的第一腔室136和第二腔室140可能影響位移致動(dòng)器134的運(yùn)動(dòng)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，位移致動(dòng)器134的運(yùn)動(dòng)可控制沖程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)60的位置，并且因此控制主泵50的位移和流體流過(guò)頭端通道56和桿端通道58的相關(guān)聯(lián)的流速和方向。當(dāng)位移控制閥132處于第一位置時(shí)，沖程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)60可由偏置力居中或“居零”，使得主泵50可具有基本為零的位移(即，使得主泵50可使很少(如果有的話)的流體移位到頭端通道56和桿端通道58中的任一個(gè)中)。當(dāng)位移控制閥132處于第二位置時(shí)，沖程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可向上偏移(相對(duì)于圖6的實(shí)施方式)，以提供主泵50的正位移(流體流入頭端通道56的位移)，所得的沖程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)60的角度或位置確定了發(fā)生位移的流體的量。當(dāng)位移控制閥132處于第三位置時(shí)，沖程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可向下偏移(相對(duì)于圖6的實(shí)施方式)，以提供主泵50的負(fù)位移(流體流入桿端通道58的位移)，所得的沖程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)60的角度或位置確定了發(fā)生位移的流體的量。
[0053]在操作過(guò)程中，機(jī)械10的操作者可利用接口設(shè)備37 (參照?qǐng)D2)來(lái)向控制器54提供信號(hào)，該信號(hào)識(shí)別液壓缸22的所需運(yùn)動(dòng)?；谝粋€(gè)或多個(gè)信號(hào)(包括來(lái)自接口設(shè)備37的信號(hào))以及例如液壓缸22的當(dāng)前位置，控制器54可命令位移控制閥132行進(jìn)到第一至第三位置中的指定的一個(gè)。
[0054]圖7示出了位移控制閥132的物理實(shí)施例。在該實(shí)施例中，位移控制閥132可包括可滑動(dòng)地設(shè)置在固定的籠形部分148內(nèi)的閥元件，例如閥芯146。固定的籠形部分148可位于閥組149內(nèi)，并至少部分地形成通道82、96、116、120、137、139和144，使得當(dāng)閥芯146在固定的籠形部分148內(nèi)縱向向上和向下滑動(dòng)(相對(duì)于圖6)時(shí)，這些通道的不同組合可以相互連接。例如，圖6示出了位移控制閥132的第三位置，其中，閥芯146向下偏移以連接來(lái)自公用通道116的加壓流體與通道82和139，并連接通道137和96與返回通道120的低壓。
[0055]在一些實(shí)施例中，位移致動(dòng)器134可設(shè)有機(jī)械反饋設(shè)備150，該機(jī)械反饋設(shè)備150被配置為在位移致動(dòng)器134被致動(dòng)時(shí)調(diào)節(jié)位移控制閥132的操作狀態(tài)。機(jī)械反饋設(shè)備150可包括鏈路152和可移動(dòng)的籠形部分156，鏈路152被可轉(zhuǎn)動(dòng)地限制在中點(diǎn)154處，可移動(dòng)的籠形部分156連接到鏈路152的第一端并被設(shè)置成在通道137、139處靠近固定的籠形部分148。在一些實(shí)施例中，可移動(dòng)的籠形部分156實(shí)際上可形成通道137、139的一部分。鏈路152也可在第二端處連接到位移致動(dòng)器134上，使得位移致動(dòng)器134在正位移位置和負(fù)位移位置之間轉(zhuǎn)換，鏈路152可繞中點(diǎn)154樞轉(zhuǎn)并導(dǎo)致可移動(dòng)的籠形部分156沿著固定的籠形部分148的外表面滑動(dòng)。當(dāng)可移動(dòng)的籠形部分156相對(duì)于位移致動(dòng)器134朝著更大位移的位置移動(dòng)而相對(duì)于固定的籠形部分148滑動(dòng)時(shí)，通道137和139會(huì)越來(lái)越受限制并最終被阻斷。以這種方式，相對(duì)于位移控制閥132的移動(dòng)，機(jī)械反饋設(shè)備150可促進(jìn)位移致動(dòng)器134的增量移動(dòng)。
[0056]控制器54可以是單個(gè)微處理器或多個(gè)微處理器，這些微處理器包括用于基于來(lái)自機(jī)械10的操作者的輸入并基于感測(cè)到的或其它已知的操作參數(shù)控制液壓系統(tǒng)46的操作的部件。許多商業(yè)上可得到的微處理器可被配置為執(zhí)行控制器54的功能。應(yīng)當(dāng)理解，控制器54可以很容易地實(shí)施為能夠控制許多機(jī)械功能的通用機(jī)械微處理器?？刂破?4可包括存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)設(shè)備、處理器以及用于運(yùn)行應(yīng)用程序的任何其它部件。各種其它回路可與控制器54相關(guān)聯(lián)，如電源電路、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、螺線管驅(qū)動(dòng)器電路以及其它類型的電路。
[0057]圖8不出液壓系統(tǒng)46的另一個(gè)實(shí)施例。類似于圖2的實(shí)施例，圖8的液壓系統(tǒng)46包括主回路48和充注回路52。然而，與圖2的實(shí)施例相反，圖8中的主回路48可包括與每個(gè)壓力釋放閥66相關(guān)聯(lián)的附加的分解器158。在此配置中，分解器158可選擇性地將在負(fù)載保持閥86和88的較高壓力側(cè)的頭端通道56和桿端通道58分別連接到相應(yīng)的壓力釋放閥66上?？梢栽O(shè)想，如果需要的話，可從圖8的配置中省略通道109和/或止回閥110。利用這種結(jié)構(gòu)，可提供保護(hù)，避免額外的壓力峰值。
[0058]工業(yè)實(shí)用性
[0059]本實(shí)用新型所公開(kāi)的液壓系統(tǒng)可適用于其中需要改進(jìn)液壓效率和性能的任何機(jī)械。所公開(kāi)的液壓系統(tǒng)可通過(guò)使用無(wú)計(jì)量技術(shù)提供改進(jìn)的效率。所公開(kāi)的液壓系統(tǒng)可通過(guò)選擇性地使用新型主回路和充注回路提供增強(qiáng)的性能?，F(xiàn)在將對(duì)液壓系統(tǒng)46的操作進(jìn)行說(shuō)明。
[0060]在機(jī)械10的操作過(guò)程中，位于站臺(tái)16中的操作者可通過(guò)接口設(shè)備37的方式命令作業(yè)工具18沿所需的方向和以所需的速度進(jìn)行特定的運(yùn)動(dòng)。連同機(jī)械性能信息，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)、泵位移數(shù)據(jù)以及本領(lǐng)域中已知的其它數(shù)據(jù)一起，可向控制器54提供由接口設(shè)備37生成的一個(gè)或多個(gè)指示所需運(yùn)動(dòng)的相應(yīng)的信號(hào)。
[0061]響應(yīng)于來(lái)自接口設(shè)備37的信號(hào)并基于機(jī)械性能信息，控制器54可生成定向到位移控制閥132的控制信號(hào)以便將位移控制閥132移動(dòng)至上述第一至第三位置中的一個(gè)中。例如，為了使得液壓缸22以增加的速度伸展，控制器54可生成使得位移控制閥132以更大的程度移向第二位置的控制信號(hào)，在第二位置中，可引導(dǎo)來(lái)自充注回路52 (S卩，來(lái)自公用通道116)的更大量的加壓流體通過(guò)位移控制閥132并進(jìn)入第一腔室136。引導(dǎo)增加量的加壓流體進(jìn)入第一腔室136可能會(huì)引起位移致動(dòng)器134移動(dòng)以增加主泵50的正位移，這樣流體以更大的速率從主泵50排出進(jìn)入頭端通道56。在此同時(shí)，CPP 96可通過(guò)位移控制閥132與液壓油缸99連通，這樣，負(fù)載保持閥86和88移動(dòng)到和/或保持在它們的通流位置中，由此允許頭端通道56內(nèi)的加壓流體進(jìn)入第一腔室42內(nèi)，并且允許第二腔室44內(nèi)的流體通過(guò)桿端通道58被抽回到主泵50中。
[0062]為了使得液壓缸22以增加的速度回縮，控制器54可生成使得位移控制閥132以更大的程度移向第三位置的控制信號(hào)，在第三位置中，可引導(dǎo)來(lái)自充注回路52 (B卩，來(lái)自公用通道116)的更大量的加壓流體通過(guò)位移控制閥132并進(jìn)入第二腔室140。引導(dǎo)增加量的加壓流體進(jìn)入第二腔室140可能會(huì)引起位移致動(dòng)器134移動(dòng)以增加主泵50的負(fù)位移，這樣流體以更大的速率從主泵50排出進(jìn)入桿端通道58。在此同時(shí)，CPP 96可通過(guò)位移控制閥132與液壓油缸99連通，這樣，負(fù)載保持閥86和88移動(dòng)到和/或保持在它們的通流位置中，由此允許桿端通道58內(nèi)的加壓流體進(jìn)入第二腔室44內(nèi)，并且允許第一腔室42內(nèi)的流體通過(guò)頭端通道56被抽回到主泵50中。
[0063]在液壓缸22的回縮操作過(guò)程中，流體有可能再生，此時(shí)從液壓缸22的第一腔室42流出的流體壓力升高(例如，在機(jī)動(dòng)回縮操作過(guò)程中)。具體而言，在上述的回縮操作過(guò)程中，當(dāng)位移控制閥132處于第三位置時(shí)，公用通道116的流體可與再生閥78連接。當(dāng)與再生閥78連通的充注壓力產(chǎn)生作用于再生閥78上的大于閥閉合彈簧偏壓的力時(shí)，再生閥78可打開(kāi)，并允許來(lái)自第一腔室42的加壓流體繞過(guò)主泵50并直接流入第二腔室44中。這個(gè)操作可減少主泵50上的負(fù)載，同時(shí)仍然滿足操作者的請(qǐng)求，從而提高了機(jī)械10的效率。
[0064]當(dāng)操作者停止請(qǐng)求液壓缸22的移動(dòng)(例如，當(dāng)操作者釋放接口設(shè)備37)時(shí)，控制器54可相應(yīng)地發(fā)出信號(hào)提示位移控制閥132移動(dòng)到其第一位置或空擋位置。當(dāng)位移控制閥132處于其第一位置時(shí),第一腔室136和第二腔室140兩者可同時(shí)暴露于大致相似的壓力下(例如，同時(shí)連接到公用通道116和返回通道120)，由此允許位移致動(dòng)器134本身居中并使主泵50減少?zèng)_程。與此同時(shí)，與負(fù)載保持閥86、88相關(guān)聯(lián)的CPP 96可通過(guò)位移控制閥從液壓油缸99阻斷，從而允許壓力在CPP 96內(nèi)積累。隨著壓力在CPP 96內(nèi)積累，最終可引起負(fù)載保持閥86、88移向它們的阻流位置，從而有效地將液壓缸22保持在其當(dāng)前位置中并液壓地鎖定液壓缸22以避免運(yùn)動(dòng)。當(dāng)機(jī)械10被關(guān)閉和/或操作者啟動(dòng)液壓鎖定開(kāi)關(guān)(未示出)時(shí)，操作可能是類似的。
[0065]在液壓系統(tǒng)46的公開(kāi)的實(shí)施例中，由主泵50提供的流動(dòng)可以是基本上不受限制的，這樣不會(huì)有大量的能量不必要地浪費(fèi)在致動(dòng)過(guò)程中。因此，本公開(kāi)的實(shí)施方式可以提供改進(jìn)的能源使用和守恒。此外，液壓系統(tǒng)46的無(wú)計(jì)量操作可允許減少或甚至完全消除用于控制與液壓缸22相關(guān)聯(lián)的流體流量的計(jì)量閥。這種減少可能導(dǎo)致不那么復(fù)雜的和/或更便宜的系統(tǒng)。
[0066]所公開(kāi)的液壓系統(tǒng)可提供液壓缸22的穩(wěn)定運(yùn)行。具體地，所公開(kāi)的液壓系統(tǒng)可通過(guò)使用受限制的主補(bǔ)償閥提升缸運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。也就是說(shuō)，與PMV 62相關(guān)聯(lián)的限制可有助于減少在補(bǔ)償操作中發(fā)生的壓力振蕩。特別是在當(dāng)液壓缸22在受阻負(fù)載和超越負(fù)載之間轉(zhuǎn)換時(shí)的過(guò)渡操作期間，這些壓力振蕩的減少可有助于穩(wěn)定液壓缸22的移動(dòng)。
[0067]所公開(kāi)的液壓系統(tǒng)還可提供增強(qiáng)的泵超速保護(hù)。特別地，在液壓缸22超速運(yùn)轉(zhuǎn)回縮操作期間，當(dāng)從液壓缸22的第一腔室42中流出的流體具有升高的壓力時(shí)，高度加壓的流體可通過(guò)再生閥78重新返回到液壓缸22的第二腔室44中，而沒(méi)有流體流經(jīng)主泵50，這樣不僅有助于提高機(jī)械效率，而且繞過(guò)主泵50也可以降低主泵50超速的可能性。
[0068]所公開(kāi)的液壓系統(tǒng)還可以提供改進(jìn)的壓力保護(hù)以避免破壞性的峰值。特別地，因?yàn)榭稍谪?fù)載保持閥86、88與液壓缸22之間的位置處設(shè)置頭端通道和桿端通道的壓力釋放，所以降低了在這些區(qū)域形成破壞性的壓力峰值的可能性。
[0069]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，可以對(duì)所公開(kāi)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行各種修改和變型?？紤]到本說(shuō)明書(shū)及實(shí)踐所公開(kāi)的液壓系統(tǒng)，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會(huì)理解其它的實(shí)施例。說(shuō)明書(shū)和示例旨在僅僅是示例性的，真實(shí)范圍由所附權(quán)利要求書(shū)及其等同物表明。
【權(quán)利要求】
1.一種具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)(46)，其特征在于，包括: 泵(50)； 液壓致動(dòng)器(22); 第一通道和第二通道(56，58)，其以閉環(huán)方式將所述泵流體地連接到所述液壓致動(dòng)器上; 控制閥(132);以及 負(fù)載保持閥(86，88)，其與所述第一通道和所述第二通道中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)，并被配置成選擇性地鎖定所述液壓致動(dòng)器的移動(dòng)，所述負(fù)載保持閥包括: 閥組(102)，其至少部分地形成: 泵通道(90)，其與所述泵流體連通； 致動(dòng)器通道(92)，其經(jīng)由所述第一通道和所述第二通道中的一個(gè)與所述液壓致動(dòng)器流體連通； 控制通道(96)，其與所述控制閥流體連通； 限制通道(94)，其流體地連接所述致動(dòng)器通道和所述控制通道； 旁路通道(109)，其連接所述致動(dòng)器通道和所述控制通道；以及閥元件(100)，其設(shè)置在所述閥組內(nèi)并且在第一位置和第二位置之間是可移動(dòng)的，所述第一位置是指流體在所述泵和所述液壓致動(dòng)器之間的流動(dòng)受到阻斷的位置，所述第二位置是指允許流體在所述泵和所述液壓致動(dòng)器之間流動(dòng)的位置，其中，所述閥元件被彈簧偏壓向所述第一位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)載保持閥還包括單向元件(110)，所述單向元件(110)設(shè)置在所述旁路通道內(nèi)并且被配置為允許流體在一個(gè)方向中僅從所述控制通道流至所述致動(dòng)器通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述閥元件是提升型元件，所述提升型元件具有: 突出部分(104)，其總是與所述致動(dòng)器通道流體連通； 基部(107)，其總是與所述控制通道流體連通；以及 臺(tái)肩部分(108)，其總是與所述泵通道流體連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)，其特征在于: 作用在所述閥元件的所述基部上的流體產(chǎn)生將所述閥元件推向所述第一位置的力；以及 作用在所述閥元件的所述突出部分和所述臺(tái)肩部分上的流體共同產(chǎn)生將所述閥元件推向所述第二位置的力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述基部的壓力區(qū)域大于所述突出部分的壓力區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 液壓油缸(99);和 控制器(54)，其與所述控制閥連通并且被配置為使得所述控制閥選擇性地在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，所述第一位置是所述控制通道與所述液壓油缸流體連通的位置，所述第二位置是所述控制通道從所述液壓油缸被阻斷的位置；其中: 當(dāng)所述控制通道與所述液壓油缸流體連通時(shí)，允許所述負(fù)載保持閥的所述閥元件移動(dòng)到所述第二位置；以及 當(dāng)所述控制通道從所述液壓油缸被阻斷時(shí)，所述負(fù)載保持閥的所述閥元件被推向所述第二位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括操作者接口設(shè)備(37 )，其中所述控制器被配置成基于來(lái)自所述操作者接口設(shè)備的輸入選擇性地使所述控制閥移動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)操作者停止通過(guò)所述操作者接口設(shè)備請(qǐng)求所述液壓致動(dòng)器的移動(dòng)時(shí)，使得所述控制閥移動(dòng)到所述第一位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)，其特征在于， 所述負(fù)載保持閥(86)是與所述第一通道相關(guān)聯(lián)的第一負(fù)載保持閥；并且 所述液壓系統(tǒng)包括第二負(fù)載保持閥(88)，所述第二負(fù)載保持閥(88)與所述第一負(fù)載保持閥相同并且與所述第二通道相關(guān)聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有負(fù)載保持旁路的無(wú)計(jì)量液壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 壓力釋放閥(66)，其被配置成選擇性地釋放來(lái)自在所述負(fù)載保持閥和所述液壓致動(dòng)器之間的位置處的流體的壓力；和 分解器(158)，其被配置成基于所述流體的壓力選擇性地將來(lái)自所述泵和所述負(fù)載保持閥之間的流體和來(lái)自所述負(fù)載保持閥和所述液壓致動(dòng)器之間的流體引導(dǎo)到所述壓力釋放閥。
【文檔編號(hào)】F15B13/02GK203743137SQ201290000833
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月31日
【發(fā)明者】帕特里克·歐普頓博斯, M·L·納斯曼, 喬舒亞·迪爾金 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司