用于具有多個泵的液壓變換器系統(tǒng)中的流量共享的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于具有多個泵的液壓變換器系統(tǒng)中的流量共享的方法和系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請在2014年3月14日作為PCT國際專利申請?zhí)峤徊⑶乙笤?013年3月15日提交的美國專利申請系列號N0.61/791，895和在2013年3月15日提交的美國專利申請系列號N0.61/798，649的優(yōu)先權(quán)。這些申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]重型機械(例如，挖掘機、反鏟裝載機、輪式裝載機等)的可移動部件常常包括液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)具有與液壓變換器結(jié)合使用以為各種活動機器構(gòu)件(例如，擺臂、動臂、挖斗、鏟斗、聯(lián)動裝置、履帶、旋轉(zhuǎn)接頭等)提供動力的液壓驅(qū)動的線性和旋轉(zhuǎn)致動器。通過操縱機器控制系統(tǒng)的用戶界面，機器操作員控制機械執(zhí)行作業(yè)(例如，運土)。
[0004]在混合系統(tǒng)中，液壓變換器有時(例如，經(jīng)由軸)與需要精確的速度控制的外部負載聯(lián)接。在整個作業(yè)循環(huán)期間，液壓變換器可提供起轉(zhuǎn)功能或栗送功能，其中向/從軸、夕卜部負載和/或蓄能裝置(例如，蓄能器)傳遞轉(zhuǎn)矩。由于栗馬達具有有限的排量能力，液壓系統(tǒng)無法始終實現(xiàn)在特定轉(zhuǎn)速下的高流量需求，例如，當系統(tǒng)用來在克服重力的情況下提升或移動工作元件(例如，動臂)時。在這樣的混合工作回路中，當通過液壓變換器和一個或多個栗馬達供給流量時，常常需要最佳地實現(xiàn)一個或多個液壓致動器的流量需求。此外，這樣的流量需求應(yīng)當平順地實現(xiàn)以使得對機械的操作員而言是未覺察的，從而實現(xiàn)最大的燃料效率和生產(chǎn)率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的方面涉及用于有效地在液壓變換器與一個或多個液壓栗之間在液壓系統(tǒng)中進行流量共享以實現(xiàn)針對高流量服務(wù)的流量需求的系統(tǒng)和方法。
[0006]—個方面是一種液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)包括儲箱、至少一個系統(tǒng)栗、第一方向流量控制閥/定向流量控制閥、蓄能器、液壓變換器、第二負載和控制器。該至少一個系統(tǒng)栗由至少一個原動機提供動力并與儲箱聯(lián)接。第一方向流量控制閥與至少一個系統(tǒng)栗聯(lián)接。液壓變換器與至少一個系統(tǒng)栗選擇性地流體連通并且包括與軸連接的第一和第二容積式栗單元。軸與第一負載連接。第一容積式栗單元包括選擇性地與所述至少一個系統(tǒng)栗中的至少一個流體地連接的第一側(cè)和與儲箱流體地連接的第二側(cè)。第二容積式栗單元包括與蓄能器流體地連接的第一側(cè)和與儲箱流體地連接的第二側(cè)。第二負載由致動器驅(qū)動，所述致動器與所述至少一個系統(tǒng)栗和液壓變換器選擇性地流體連通。控制器設(shè)置和配置成通過引起液壓變換器與第一方向流量控制閥之間的流量共享來減少液壓系統(tǒng)中的動態(tài)響應(yīng)。
[0007]控制器具有帶一組指令的存儲器?？刂破髟O(shè)置和配置成執(zhí)行該組指令以實施用于流量共享的方法。該方法可包括:接收和讀取操作員輸入；基于壓力測量結(jié)果來計算指示第二負載的負荷值；基于負荷值來計算期望流量；判定液壓變換器是否足以獨立地供給期望流量；如果液壓變換器不足以獨立地供給期望流量，則:計算流量差額(缺額/不足量，deficit);計算并發(fā)送指示流量差額的指令到第一方向流量控制閥；并且，如果液壓變換器足以獨立地供給期望流量，則:計算液壓變換器的期望排量；以及計算并發(fā)送第二變換器指令到液壓變換器以實現(xiàn)期望排量。
【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理的第一液壓系統(tǒng)的示意圖；
[0009]圖2是根據(jù)本發(fā)明的原理的第二液壓系統(tǒng)的示意圖；
[0010]圖3示出了一臺移動式挖掘設(shè)備，該挖掘設(shè)備是根據(jù)本發(fā)明的原理的液壓系統(tǒng)可以用在其上的一類機器的示例；
[0011]圖4示出了圖3所示的一臺移動式挖掘設(shè)備的替代視圖；
[0012]圖5是用于操作可用來控制根據(jù)本發(fā)明的原理的某些液壓系統(tǒng)的示例性控制系統(tǒng)的示例性邏輯流程圖；以及
[0013]圖6是用于操作可用來控制根據(jù)本發(fā)明的原理的某些液壓系統(tǒng)的示例性控制系統(tǒng)的另一示例性邏輯流程圖。
【具體實施方式】
[0014]現(xiàn)將對在附圖中示出的本發(fā)明的方面進行詳細說明。在所有可能的情況下，所有附圖中將使用相同的附圖標記來表示相同或相似的結(jié)構(gòu)。
[0015]一般而言，以下系統(tǒng)和方法描述混合液壓系統(tǒng)，該混合液壓系統(tǒng)用于在采用此類混合液壓系統(tǒng)的機械的運轉(zhuǎn)期間在維持操作員未察覺性(未認識性，transparency)的同時提高燃料效率。特別地，可通過減少由于流量源的不充分和/或低效安排而引起的非期望動態(tài)響應(yīng)來實現(xiàn)操作員未察覺性。在一些實施例中，這通過在多個源之間進行流量共享來完成，每個源都能夠貢獻不同流量。
[0016]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的原理的液壓系統(tǒng)10。一般而言，所示的液壓混合系統(tǒng)10包括多個可變排量栗14、16、方向控制閥24、26和液壓變換器30。本文中描述的系統(tǒng)和方法在液壓系統(tǒng)10內(nèi)實現(xiàn)；然而，應(yīng)當理解的是，本發(fā)明的原理適用于來自多個源的流被組合以實現(xiàn)期望流量的任何液壓系統(tǒng)。
[0017]系統(tǒng)10包括由原動機18驅(qū)動的可變排量栗14、16。在一些示例中，兩個原動機可被用來分別驅(qū)動可變排量栗14、16。原動機18的示例包括柴油發(fā)動機、火花點火發(fā)動機、電動機或其它動力源。應(yīng)當理解的是，在一些實施例中，僅需一個原動機來為可變排量栗14、16兩者提供動力。
[0018]可變排量栗14、16中的每一者都包括從儲箱22(即，低壓儲器)抽吸低壓液壓流體的入口。可變排量栗14、16可以包括用于控制在軸每旋轉(zhuǎn)一圈時的栗排出體積的旋轉(zhuǎn)斜盤15、17?？勺兣帕坷?4、16從儲箱22抽吸液壓流體并輸出經(jīng)加壓的液壓流體以給由第一液壓致動器28 (例如，動臂缸)控制的第一負載、采用具有與外部負載42聯(lián)接的軸40的液壓變換器30的形式的第二負載和由其它致動器29控制的第三負載提供動力?？勺兣帕坷?4、16包括供高壓液壓流體輸出的出口。出口優(yōu)選與多個不同工作負載回路如第一負載、第二負載和第三負載(直接或間接地)流體地聯(lián)接。在本實施例中，方向控制閥24、26控制負載回路(例如，致動器或負載)、可變排量栗14、16和儲箱22之間的流體流量。應(yīng)當理解的是，在液壓系統(tǒng)10的其它實施例中，系統(tǒng)中可存在較多或較少的負載回路。
[0019]在系統(tǒng)10被用來操作挖掘機的一些示例中，第一負載包括由第一致動器28致動的動臂。第二負載(外部負載42)包括由變換器30操作的擺臂。第三負載包括由其它致動器29致動的斗桿(arm)、伊^斗和履帶馬達。
[0020]第二負載回路包括液壓變換器30，該液壓變換器30包括第一端口 32、第二端口 34和第三端口 35。液壓變換器30的第一端口 32經(jīng)由方向控制閥24、26的出口與可變排量栗14、16的出口間接地連接。第一端口 32也與第一致動器28流體地連接。第二端口 34與儲箱22流體地連接。第三端口 35與液壓蓄能器36流體地連接。
[0021]液壓變換器30還包括與外部旋轉(zhuǎn)負載42聯(lián)接的輸出/輸入軸38。在一些示例中，離合器40可以用于選擇性地使輸出/輸入軸38與外部負載42接合以及使輸出/輸入軸38與外部負載42分離。當離合器40使輸出/輸入軸38與外部負載42接合時，轉(zhuǎn)矩在輸出/輸入軸38和外部負載42之間傳遞。相反，當離合器40使輸出/輸入軸38與外部負載42分離時，沒有轉(zhuǎn)矩在輸出/輸入軸38和外部負載42之間傳遞。在一些實施例中，在離合器40和外部負載42之間可以設(shè)置有齒輪減速裝置。應(yīng)當理解的是，在液壓變換器30的一些實施例中不存在離合器。
[0022]在一些實施例中，其它致動器29在可變排量栗14、16和方向控制閥24、26之間流體地連接。隨著其它致動器29運行，其它致動器2