用于机器的液压系统及机器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于机器的液压系统(10)，包括转向液压系统(11)、工作液压系统(12)、用于向转向液压系统供应液压流体的变量泵(14)、和用于向工作液压系统供应液压流体的定量泵(16)，其中，所述液压系统(10)还包括与所述变量泵(14)的输出端流体连接的溢流阀(30)。本发明还涉及包括该液压系统的机器。
【专利说明】
用于机器的液压系统及机器
技术领域
[0001]本发明总体上涉及一种液压系统，更具体地涉及一种单负载敏感液压系统以及包含该液压系统的机器。【背景技术】
[0002]诸如轮式装载机、挖掘机、推土机、平地机或其它类型重型设备之类的机器通常使用被供应来自机器上的一个或多个栗的液压流体的多个致动器来完成各种任务。现有的液压系统主要包括双定量栗独立系统、双定量栗合流系统、双变量栗独立系统等。这些液压系统存在的缺点在于，双定量栗独立系统和合流系统都存在不节能的缺陷，特别是在机器不工作的时候，在机器的发动机转速一定或者是变化的时候都有系统在背压下的能量损失， 而双变量栗系统则成本较高和控制比较复杂，并且在恶劣的工况下对油品的清洁度要求很高，这使得如何保证油品的清洁度成为一个问题。
[0003]此外，现有技术中还已知使用开芯阀的单负载敏感液压系统，在这种系统中使用一个用于转向液压系统的变量栗和一个用于工作液压系统的定量栗。该液压系统采用转向优先的液压控制方法，当机器转向时，变量栗优先向转向液压系统供油，而当机器不转向时，由变量栗输出的液压流体的至少一部分可与定量栗输出的液压流体合流并且供给至工作液压系统，使作业工具更有效地工作。这种单负载敏感液压系统的一个缺点在于，当机器的外部负载突然停止、例如动臂突然停止动作时，会产生比较大的噪音，这对于操纵机器的操作者而言是不希望发生的。
[0004]本发明旨在克服上述的一个或多个问题和/或现有技术的其它问题。
【发明内容】
[0005]在一个方面中，本发明涉及一种用于机器的液压系统，该液压系统包括转向液压系统、工作液压系统、用于向转向液压系统供应液压流体的变量栗、和用于向工作液压系统供应液压流体的定量栗，其中，所述液压系统还包括与所述变量栗的输出端流体连接的溢流阀。
[0006]在一实施例中，该液压系统包括梭阀，该梭阀包括两个输入端口，用于分别接收来自转向液压系统的负载反馈压力和来自工作液压系统的反馈压力，并通过输出端口输出该两个反馈压力中较大的一者，其中，溢流阀包括与变量栗的输出端流体连接的第一压力控制口和与梭阀的输出端口流体连接的第二压力控制口。
[0007]该溢流阀具有关闭状态和打开状态，当通过梭阀的输出端口输出的压力趋于零时，该溢流阀将从关闭状态切换到打开状态，用于对变量栗的输出压力进行卸压。这样可以有效减小机器操作过程中产生的噪音。
[0008]在另一个方面中，本发明涉及一种包括所述液压系统的机器。【附图说明】
[0009]下面将参考示意性的附图更详细地描述本发明。附图及相应的实施例仅是为了说明的目的，而非用于限制本发明。在附图中:
[0010]图1示意性地示出根据本发明的液压系统，
[0011]图2示出图1的液压系统中使用的优先阀，
[0012]图3是根据本发明的液压系统的另一不意图，以及
[0013]图4是根据本发明的液压系统的局部示意图。【具体实施方式】
[0014]图1示意性地示出根据本发明的用于一机器、例如轮式装载机的液压系统10,同时参见图3,液压系统10包括转向液压系统11和工作液压系统12。转向液压系统11包括变量栗14,该变量栗14用于从油箱21抽取液压流体，并将液压流体输送至机器的用于控制转向装置(例如车轮)22的液压缸——下文称作转向液压缸——以使机器转向。工作液压系统12包括定量栗16,该定量栗16用于从油箱21抽取液压流体，并将液压流体输送至机器的用于控制作业工具26的液压缸一一下文称作作业液压缸一一以实现不同的任务。作业工具可以具体化为铲斗、叉形装置、推进装置、切割装置、铲子、除雪机或者本领域已知的任何其它任务执行装置。作业工具在液压流体的驱动下能够完成各种动作，诸如举升、倾斜、 枢转、旋转、摆动或者本领域已知的其它运动。
[0015]如图1所示，定量栗16经由开芯阀24与作业液压缸流体连接，使得由定量栗16 从油箱21抽取的液压流体能够驱动作业工具26实现期望的动作。另外，液压流体能够从作业液压缸经过开芯阀24返回油箱21。
[0016]变量栗14的输出端与一优先阀13流体连接。变量栗14通过优先阀13选择性地与转向液压系统11和工作液压系统12流体连通，优先阀13构造成当转向液压系统11工作时由变量栗14栗送的液压流体被优先供给到转向液压系统11。另外，优先阀13构造成在工作液压系统12工作时使由变量栗14栗送的液压流体的至少一部分与由定量栗16栗送的液压流体合流并供给到工作液压系统12。
[0017]图2详细示出了优先阀13的原理图。优先阀13具有输入端口 130和两个输出端口 131、132,其中，变量栗14的输出端与优先阀13的输入端口 130流体连接，优先阀13的输出端口 131经由一单向阀17与顺序阀18的输入端口流体连接，顺序阀18经由开芯阀24 与控制作业工具26的作业液压缸流体连接。优先阀13的另一输出端口 132与控制转向装置22的转向液压缸流体连接。当优先阀13的输入端口 130与输出端口 132流体连通时， 由变量栗14从油箱21抽取的液压流体能够经优先阀13流到机器的转向液压缸，从而驱动转向装置22实现期望的转向操作。另外，液压流体能够从转向液压缸返回油箱21。
[0018]除了输入端口 130和两个输出端口 13U132之外，优先阀13还具有一 LS端口 133， 该LS端口用于在转向液压系统11工作时接收来自转向液压系统11的负载反馈压力信号 LS。来自转向液压系统11的负载反馈压力信号LS可以经由控制通道28到达LS端口 133。 优先阀13另外包括阀芯以及向图2中的右侧偏压该阀芯的弹簧5。当来自变量栗14的液压流体到达输入端口 130时，液压流体经阀芯优先供给到输出端口 132。当转向装置22不工作时，输出端口 132处于闭合状态，此时，LS端口 133处的压力为零，液压流体作用在阀芯的右端，克服弹簧5作用在阀芯上的偏压力，使阀芯朝向图2中的左侧移动，优先阀13的输入端口 130与输出端口 131流体连通。这样，来自变量栗14的液压流体经优先阀13流到单向阀17,并使顺序阀18接通，从而使得来自变量栗14的液压流体与来自定量栗16的液压流体一起被输送到工作液压系统12,两个栗14和16在合流状态下操作，使得液压系统 10的效率增加。
[0019]如图1和3所示，根据本发明的液压系统10还包括梭阀15。如本领域已知的，梭阀15包括两个输入端口和一个输出端口。梭阀15的第一输入端口 151与转向液压系统11 流体连接以便接收来自转向液压系统的负载反馈压力信号LS，第二输入端口 152与工作液压系统12流体连接以便接收来自工作液压系统的压力信号。梭阀15的输出端口 153与用于变量栗14的控制阀19流体连接，以便将接收到的压力信号传送给变量栗14,推动变量栗 14的斜盘，从而控制变量栗14工作。如果仅转向液压系统11工作，则梭阀15可将来自转向液压系统11的负载反馈压力信号LS传送至变量栗14。如果仅工作液压系统12工作，则梭阀15可将来自工作液压系统12的压力信号传送至变量栗14。如果转向液压系统11和工作液压系统12都在工作，则梭阀15的两个输入端口同时分别作用有来自转向液压系统 11和工作液压系统12的压力信号，此时将其中较大的压力信号传送给变量栗14。特别由图3可见，变量栗14的输出端还流体连接到控制阀19,当变量栗14输出的压力足够大以打破控制阀19的平衡式、克服控制阀19的压力差值A p (margin pressure)时，控制阀19能够导通通向变量栗14的控制油缸20的流路，由此推动变量栗14的斜盘油缸，改变斜盘摆角，从而调节变量栗14的输出流量。
[0020]当机器进行转向操作时，优先阀13的输出端口 132与控制转向装置22的转向液压缸流体连通，来自变量栗14的液压流体到达转向液压缸，使机器转向。来自转向装置22 的负载反馈压力LS通过节流阀后经由优先阀13的LS端口 133作用在优先阀13的阀芯的左端。当转向装置22的转速很大，从而负载反馈压力LS足够大时，能够使得优先阀13的阀芯朝向图2中的右侧移动。此时，优先阀13的输入端口 130与输出端口 132流体连通。 来自变量栗14的液压流体流到转向液压系统11，从而实现期望的转向动作。
[0021]应当理解，优先阀13可以是比例阀类型，其阀芯能够根据作用在阀芯两端之间的压力差而成比例地移动。因此，随着来自转向装置22的负载反馈压力LS的变化，由变量栗 14抽取的液压流体可以在优先阀13的输出端口 131和132之间分配。这样，按照需要，来自变量栗14的液压流体的一部分可以被供应到转向液压系统11，另一部分则可以与来自定量栗16的液压流体一起被供应到工作液压系统12。
[0022]现在参照图4,根据本发明的液压系统10还包括与变量栗14的输出端流体连接的溢流阀30。在图4所示的实施例中，溢流阀30是二位二通阀，其具有关闭状态和打开状态。该阀的输入端口与变量栗14的输出端流体连接。溢流阀30包括弹簧301，该弹簧301 朝向使溢流阀30关闭的方向偏压溢流阀30的阀芯。溢流阀30还包括与变量栗14的输出端流体连接的第一压力控制口 302和与梭阀15的输出端口 153流体连接的第二压力控制口 303。来自梭阀15的输出端口 153的反馈压力和弹簧301共同作用，将溢流阀30保持在关闭位置。当通过梭阀15的输出端口 153输出的压力趋于零时，例如当机器的外部载荷突然停止(例如，装载机的动臂突然停止举升或者下降)时，作用在第一压力控制口 302处的液压压力克服弹簧301的偏压力和第二压力控制口 303处的反馈压力，使溢流阀30从关闭状态切换到打开状态，用于对变量栗14的输出压力进行卸压，由此释放变量栗14的尖峰输出压力。这样，可以有效地降低机器操作过程中产生的噪音。
[0023]应当理解的是，通过溢流阀30降低噪音这一设计理念并不局限于本文所述的液压系统10,而是也可应用于任何其它适当的液压系统中。
[0024]有利地，优先阀13、单向阀17、顺序阀18和梭阀15可以设计成插装阀块，由此节省液压系统10的布置空间。
[0025]下面对液压系统10的各种工作状况进行详细描述。
[0026]工业适用性
[0027]当机器的转向液压系统11不工作，而工作液压系统12工作时，作用在梭阀15的第一输入端口 151的负载反馈压力信号为零，梭阀15将来自工作液压系统12的压力信号传送至变量栗14,启动变量栗14工作。此时，优先阀13的LS端口 133处的负载反馈压力 LS亦为零，作用在优先阀13的阀芯右端的液压流体的压力克服弹簧5作用在阀芯上的弹簧力，使该阀芯向图2中的左侧移动，输入端口 130与输出端口 131流体连通。来自变量栗14 的液压流体经由单向阀17和顺序阀18与来自定量栗16的液压流体合流，然后一起经由开芯阀24被输送到控制作业工具26的作业液压缸，由此定量栗16和变量栗14共同向工作液压系统提供液压流体。
[0028]当机器的转向液压系统11工作，而工作液压系统12不工作时，作用在梭阀15的第二输入端口 152的压力信号为零，梭阀15将来自转向液压系统11的负载反馈压力信号 LS传送至变量栗14,启动变量栗14工作。同时，来自转向液压系统11的负载反馈压力LS 和优先阀13的弹簧5共同使优先阀13的阀芯向图2中的右侧移动，由此优先阀13的输入端口 130与输出端口 132流体连通，来自变量栗14的液压流体流到转向液压系统11，从而实现期望的转向动作。
[0029]当机器的转向液压系统11和工作液压系统12都工作时，来自转向液压系统11的负载反馈压力信号LS作用在梭阀15的第一输入端口 151，来自工作液压系统12的压力信号作用在梭阀15的第二输入端口 152。此时，梭阀15将这两个压力信号中较大的一者传送至变量栗14,启动变量栗14工作。同时，优先阀13的阀芯在弹簧5、来自转向液压系统11 的负载反馈压力LS和来自变量栗14的液压流体的共同作用下移动，使得来自变量栗14的液压流体的一部分被优先供应到转向液压系统11，实现期望的转向动作，而其余部分则与来自定量栗16的液压流体合流后被供应到工作液压系统12。
[0030]当机器处于待机状态时，转向液压系统11和工作液压系统12都不工作。此时，转向液压系统没有产生任何负载反馈压力信号LS，优先阀13的输入端口 130与输出端口 131 流体连通。来自变量栗14的液压流体经过优先阀13和单向阀17到达顺序阀18处。工作液压系统12中的液压流体直接返回油箱21，导致工作液压系统12的回路压力较低，顺序阀18关闭，此时由变量栗14栗送的液压流体流向变量栗14的控制阀19。由变量栗14输出的压力逐渐上升，直至打破控制阀19的平衡式，克服控制阀19的压力差值A p (margin pressure)，使控制阀19导通通向变量栗14的控制油缸20的流路(参见附图3)，推动变量栗14的斜盘油缸，控制油缸20控制变量栗14的斜盘摆角至变量栗14的输出流量很小，从而实现节能的目的。
[0031]当机器10的外部载荷突然停止、例如作业工具突然停止动作时，变量栗14的尖峰输出压力可通过溢流阀30卸压。由此可降低机器操作过程中产生的噪音。
[0032]根据本发明的液压系统10能够在机器处于待机状态时节省能量，并且降低了机器操作过程中产生的噪音，为操作者提供了更加舒适和令人愉悦的操作环境。
[0033]上面借助具体实施例对本发明的液压系统进行了描述。对本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不脱离本发明的发明思想的情况下对本发明的液压系统做出多种改变和变形。结合对说明书的考虑及所公开的液压系统的实践，其它实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。说明书和示例仅被视为示例性的，真正的范围由下述权利要求及它们的等同方案表亦。
【主权项】
1.一种用于机器的液压系统(10)，包括转向液压系统(11)、工作液压系统(12)、用于 向转向液压系统供应液压流体的变量栗(14)、和用于向工作液压系统供应液压流体的定量 栗(16)，其中，所述液压系统(10)还包括与所述变量栗(14)的输出端流体连接的溢流阀 (30) 〇2.根据权利要求1所述的液压系统，其中，所述液压系统(10)包括梭阀(15)，所述梭 阀(15)包括两个输入端口(151，152)，用于分别接收来自转向液压系统(11)的负载反馈 压力(LS)和来自工作液压系统(12)的反馈压力，并通过输出端口(153)输出该两个反馈 压力中较大的一者，其中，所述溢流阀(30)包括与所述变量栗(14)的输出端流体连接的 第一压力控制口(302)和与所述梭阀(15)的输出端口(153)流体连接的第二压力控制口 (303)。3.根据权利要求2所述的液压系统，其中，所述溢流阀(30)具有关闭状态和打开状态， 当通过所述梭阀(15)的输出端口(153)输出的压力趋于零时，所述溢流阀(30)从关闭状 态切换到打开状态，用于对所述变量栗(14)的输出压力进行卸压。4.根据前述权利要求中任一项所述的液压系统，其中，所述变量栗(14)通过优先阀 (13)选择性地与转向液压系统(11)和工作液压系统(12)流体连通，并且所述优先阀(13) 构造成当转向液压系统(11)工作时由变量栗(14)栗送的液压流体被优先供给到转向液压 系统(11)。5.根据权利要求4所述的液压系统，其中，所述优先阀(13)通过单向阀(17)流体连接 到顺序阀(18)，所述顺序阀(18)流体连接到工作液压系统(12)。6.根据权利要求4或5所述的液压系统，其中，所述优先阀(13)具有一 LS端口(133)， 所述LS端口用于在转向液压系统(11)工作时接收来自转向液压系统(11)的负载反馈压 力信号(LS)。7.根据权利要求4-6中任一项所述的液压系统，其中，所述优先阀(13)构造成在所述 工作液压系统(12)工作时使由变量栗(14)栗送的液压流体的至少一部分与由定量栗(16) 栗送的液压流体合流并供给到工作液压系统(12)。8.根据权利要求5所述的液压系统，其中，所述液压系统(10)包括用于控制所述变量 栗(14)的输出流量的控制阀(19)，当机器处于待机状态时，所述顺序阀(18)关闭，使得由 变量栗(14)栗送的液压流体流到所述控制阀(19)以将变量栗(14)的输出流量调节到较 小值。9.根据权利要求2-8中任一项所述的液压系统，其中，所述梭阀(15)用于将来自转向 液压系统(11)的负载反馈压力(LS)和来自工作液压系统(12)的反馈压力中较大的一者 传送到变量栗(14)，以控制变量栗(14)工作。10.根据权利要求5所述的液压系统，其中，所述优先阀(13)、单向阀(17)、顺序阀 (18)和梭阀(15)构造成一插装阀块。11.一种机器，包括根据前述权利要求中任一项所述的液压系统(10)。
【文档编号】E02F9/22GK105986595SQ201510058382
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月4日
【发明人】李绪省, 郭金海, 杨春永
【申请人】卡特彼勒（青州）有限公司