具有面积受控的旁通的液压系统的制作方法

专利名称：具有面积受控的旁通的液压系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压系统，更具体地涉及一种具有面积受控的旁通/ 旁路的液压系统。
背景技术：
作业机械例如挖土机、推土机、装载机、机动平路机、和其它类型的 重型机械通常利用一个或多个液压致动器来完成各种任务。致动器流体连 接到一个或多个泵上，所述泵将加压流体提供给致动器内的室。电动液压 阀装置通常连接在泵和致动器之间，以便控制流向致动器的室和从所述室 中流出的加压流体的流量及方向。电动液压阀装置常常包括单阀或多阀装置。单阀装置通常包括只有两 个位置的阀，同时具有固定的流动面积引导流体流入和流出室。单阀装置 还可包括旁通孔，所述旁通孔引导流体流从泵流到储器，所述储器可给操 作员提供所希望的反馈。操作员反馈可以在致动器的阻力运动/抵抗运动期 间、如当致动器上的负荷增加(比如当作业器具从软土转移到硬土时)时 发生。致动器的阻力运动使液压系统内的压力增加，所述压力增加造成穿 过旁通孔流到储器的流体流量增加。照这样，操作员可以感觉致动器和/ 或机械部件的放慢的运动、可以感觉需要进一步致动控制杆以便移动相关 的部件、可以感觉发动机喘振以便增加对液压系统的流体供应、和/或可以 感觉各种其它操作变化。多阀装置通过允许单独控制流体进出致动器的每个室而提供优于单阀 装置的增加的灵活性。然而，多阀装置可能不包括旁通孔，因此在作业机 械运转期间可能不利地影响向操作员反馈。此外，可以把流体供应给致动器的泵常常要求流体连续地穿过其流动， 以便保持泵的润滑作用和冷却。另外，在多泵系统中，某些致动器可能只 需要来自 一个泵的加压流体，而另 一些致动器可能需要来自 一个以上泵的 加压流体。因此，在液压系统的某些部分内可能供应不必要的流体流，导 致不想要的压力增加和/或浪费能量。授予Lunzman的美国专利No. 5540049 ( "，049专利")公开了一种 用于液压致动器的控制系统和方法。，049专利包括具有可变流量液压泵的 液压系统，所述可变流量液压泵将压力流体输送到液压致动器。，049专利 还包括闭合式中心阀和分开的旁通岡，所述闭合式中心阀工作以便控制到 液压致动器的液压流体，而所述分开的旁通阀工作以l更控制到流体储器的 液压流体。具有分开的旁通控制器的控制系统相应地控制分开的旁通阀， 所述旁通控制器计算闭合式中心阀冲程信号的效果。分开的旁通控制器计 算闭合式中心阀行程信号的效果，并得到基于压力调节的信号，以便控制 分开的旁通阀。尽管，049专利可以包括分开的旁通阀以4更控制到储器的加压流体的流 量，但它可能使致动器所需的流动被旁路掉，这会不希望地降低液压致动 器的运动速度。另外，，049专利可能需要复杂的泵和阀控制系统。本发明涉及克服一个或多个上述问题。发明内容在第一方面，本发明涉及一种液压系统。该液压系统包括第一加压流 体源和至少 一个流体致动器。该液压系统还包括设置在所述第 一加压流体 源和所述至少一个流体致动器之间的第一阀。第一阀构造成响应于第一指 令选择性地将加压流体从第一加压流体源传送到箱。第一指令至少部分地基于第一阀的预定流动面积。在另一方面，本发明涉及一种操纵液压系统的方法。该方法包括给流 体加压和将加压流体引导向第一阀。第一阀具有第一流动通道和第一阀杆。 该方法还包括选择性地将一定量的加压流体通过(第一)流动通道引导到箱。该方法还包括至少部分地响应于操作员输入和第一阀的预定流动面积 选择性地改变(第一)流动通道的面积。


图l是示例性公开的作业机械的示意侧视图；图2是图1的作业机械的示例性液压系统的示意图；以及图3是用于图2的液压系统的旁通阀的示例性控制算法的示意图。
具体实施方式
图1示出一种示例性的作业机械10。作业机械10可以是执行某种类 型的与产业例如采矿、建筑、耕作或任何其它本领域已知的产业有关的操 作的固定式或移动式机械。例如，作业机械10可以是运土机械，如挖土机、 反4产机、装载机、推土机、机动平路机、或任何其它运土机械。作业机械 10可以包括机架12、作业器具14、液压致动器18、 20、 22、操作员界面 16、牵引装置24和动力源26。机架12可以包括任何支承作业机械10的结构单元。机架12可以是例 如将动力源26连接到牵引装置24上的固定式底架、将作业器具14连接到 牵引装置24和动力源26上的联接系统的活动式机架构件、或本领域已知 的任何其它类型的机架。作业器具14可以包括任何在执行任务时使用的装置，并可由操作员界 面16控制。例如，作业器具14可以包括刮板、伊斗、妒子、松土机、推 进装置、和/或本领域已知的任何其它执行任务的装置。作业器具14可以 通过直接枢轴、通过联接系统、或用任何其它合适的方式连接到机架12 上，所述联:接系统具有形成所述联接系统中的 一个或多个构件的液压致动 器18、 20、 22。作业器具14可以构造成枢转、旋转、滑动、摆动、和/或 以本领域已知的任何其它方式相对于机架12运动。操作员界面16可以构造成接收来自操作员的指示所希望的操作一一 例如，作业器具14的运动、牵引装置24的运动、机架12的运动、和/或作业机械10的任何其它合适的操作一一的输入。具体地，操作员界面16 可以包括一个或多个可具有比例式控制器的操作员界面/交互装置28,所述 比例式控制器构造成定位和/或定向作业机械10的部件，例如位于操作台 一侧的多轴式操纵杆。可以设想，附加的和/或不同的操作员界面装置28 可以包括在操作员界面16内，例如方向盘、按钮、推拉装置、开关、踏板、 和本领域已知的其它操作员界面装置。液压致动器18、 20、 22可各包括活塞-缸装置、液压马达、和/或任何 其它已知的其中具有一个或多个流体室的液压致动器。例如，液压致动器 18、 20、 22可各包括一限定缸的管和将所述缸分成第一室和第二室的活塞。 可以选择性地将加压流体供应到第 一 室和第二室，以便跨越活塞形成压差， 影响活塞相对于管的运动。所发生的每个液压致动器18、 20、 22的膨胀和 收缩可以帮助移动机架12和/或作业器具14。牵引装置24可以包括位于作业机械10各侧(仅一侧示出)的履带。 可选地，牵引装置24可以包括车轮、皮带、或其它牵引装置。牵引装置 24可以转向或者不可以转向。可以设想，牵引装置24可以液压控制、机 械控制、电子控制、或以任何其它合适的方式控制。动力源26可以包括发动机，例如柴油发动机、汽油发动机、气态燃料 驱动式发动机、或任何其它本领域已知的发动机。动力源26可以构造成把 能量供应给作业机械10的各种不同部件例如牵引装置24。可以设想，动 力源26可选地可以包括另外的动力源，如燃料电池、蓄能装置、电动马达 或液压马达、和/或本领域已知的另外的动力源。如图2所示，作业机械10还可以包括控制系统100和液压系统200， 以便影响作业机械10的操作。控制系统100可以包括协作影响液压系统 200的操作的各种部件。具体地，控制系统100可以构造成通过操作员界 面装置28接收操作员输入，并响应于该输入操纵液压系统200的一个或多 个部件。液压系统200可以包括协作影响作业机械10的一个或多个部件的 操作的各种部件。具体地，液压系统200可以构造成操纵加压流体的压力 和/或流量，以便影响液压致动器18、 20、 22的运动，并且结果影响例如作业器具14和/或机架12的运动。控制系统100可以包括控制器104和通信线路106、 108、 110、 112 和114。控制器104可以包括单个或多个微处理器，所述微处理器构造成 控制液压系统200的操作。控制器104可以包括存储器、数据存储装置、 通信集线器、和/或本领域已知的其它部件。可以设想，控制器104可以构 造成分开的控制器和/或集成在通用作业机械控制系统内，所述通用作业才几 械控制系统能够控制作业机械10的各种附加功能。控制器104可以构造成通过通信线路106接收来自操作员界面装置28 的输入。控制器104还可以构造成访问一个或多个关系数据库，例如图像、 方程式和/或查找表。控制器104可以基于接收的输入和访问的数据库指令 第一和第二加压流体源202、 204以及第一和第二旁通阀208、 210。例如， 控制器104可以通过通信线路112、 114分别将面积指令发送到第一和第二 旁通阀208、 210。控制器104还可以通过通信线路108、 110发送流量指 令，以便分别操纵第一和第二加压流体源202、 204。除了第一和第二加压流体源202、 204以及第一和第二旁通阀208、 210 之外，液压系统200还可以包括箱206,液压部件212、 214、 216、 218, 组合阀(combinervalve) 230、安全阀232和止回阀262、 264、 266、 268。 液压系统200还可以包括流体连接液压系统200的不同部件的若干通道 250、 252、 254、 256、 258、 260。液压系统200可以构造成选择性地引导 来自第一和第二加压流体源202、 204的加压流体的流动，以便选择性地影 响液压致动器18、 20、 22的运动。可以i殳想，液压系统200可以包括附加 的和/或不同的部件，例如压力传感器、温度传感器、位置传感器、节流孔 板、蓄能器、和/或本领域已知的其它部件。第一和第二加压流体源202、 204可以构造成产生加压流体流，并可以 包4舌变量泵，例如^走转斜盘泵(swashplate pump)、可调式轴流泵、和/ 或本领域已知的其它加压流体源。第一和第二加压流体源202、 204可以通 过例如副轴、皮带、电路、或以任何其它合适的方式可驱动地连接到动力 源26上。第一和第二加压流体源202、 204可以i殳置在箱206和液压部件212、 214、 216、 218之间。箱206可以包括构造成保持加压流体源的储器。流体可以包括例如专 用的液压油、发动机润滑油、传动系统润滑油、或任何其它本领域已知的 工作流体。作业机械10内的一个或多个液压系统可以从箱206中抽出流体 和寸吏流体返回箱206。也可以设想，液压系统200可以连接到多个分开的 流体箱。第一和第二旁通阀208、210可以各构造成调节到箱206的加压流体的 流。第一旁通阀208可以设置在第一加压流体源202和第一上游通道250 之间。第二旁通阀210可以设置在第二加压流体源204和第二上游通道252 之间。具体地，第一和第二旁通阀208、 210可以各包括一弹簧偏压的阀杆， 所述阀杆支承在阀孔中。阀杆可以是螺线管驱动式并构造成在第一位置和 第二位置之间成比例地移动，在所述第一位置流体流被阻止流到箱206， 而在所述第二位置允许最大流体流流到箱206。阀杆在第一位置和第二位 置之间的比例运动可以允许增加流量的加压流体流到箱206。可以设想， 比例式阀杆可以用本领域已知的任何方式例如线性方式改变加压流体的流 量。还可以设想，第一和第二旁通阀208、 210可选地可以是液压式致动、 机械式致动、气动式致动、或用任何其它合适的方式致动。液压部件212、 214、 216、 218可以各包括一个或多个阀和/或流体通 道，所述流体通道构造成选择性地使来自第一和第二上游通道250、 252 的相应其中之一的加压流体与相关的液压致动器18、 20、 22连通，和选择 性地使来自相关的液压致动器18、 20、 22的加压流体与第一和第二下游通 道254、 256的相应其中之一连通。与相关的液压致动器18、 20、 22连通 及来自所述相关的液压致动器18、 20、 22的加压流体可以影响所勤目关的 液压致动器的运动。可以设想，两个或多个液压部件212、 214、 216、 218 可以协同工作，以便共同影响单个液压致动器的运动。还可以设想，控制 器104可以控制液压部件212、 214、 216、 218的操作。为了清楚起见，下 面将只说明液压部件212。然而，应该注意，对液压部件212的说明可适 用于液压部件214、 216、 218。液压部件212可以包括单阀或多阀装置，所述单阀或多阀装置构造成 选择性地使来自第一上游通道250的加压流体与液压致动器18的第一和第 二室连通，及选择性地使来自液压致动器18的第一和第二室的加压流体与 第一下游通道254连通，以便影响液压致动器18的运动。例如，液压部件 212可以包括第一和第二部件阀，以便将加压流体从上游通道250分别引 导到液压致动器18的第一和第二室，并可以包括第三和第四部件阀，以便 将加压流体从液压致动器18的第一和第二室引导到第一下游通道254。可 以设想，液压部件212的各元件可以通过控制器104和/或一分开的控制器 控制。还可以设想，液压部件212还可以包括各种其它部件，如压力传感 器、蓄能器、温度传感器、和/或其它本领域已知的部件。第一上游通道250和第二上游通道252可以通过组合阀230流体连接。 组合阀230可以包括一弹簧偏压的阀杆，所述阀杆支承在阀孔中。阀杆可 以是螺线管驱动式并构造成在第一位置和第二位置之间移动。在第一位置 中，组合阀230可以允许流体从第一上游通道250流到第二上游通道252， 并通过例如合适的定向止回阀阻止流体从第二上游通道252流到第一上游 通道250。在第二位置中，组合阀230可以允许加压流体自由地流到第一 和第二上游通道250、 252二者及从第一和第二上游通道250、 252 二者中 流出。可以设想，组合阀230可以由控制器104控制，并可以是液压式致 动、机械式致动、气动式致动、或用任何其它合适的方式致动。还可以设 想，组合阀230可以可选地包括二位阀，所述二位阀构造成在第一位置和 第二位置之间移动，所述第一位置允许流体在第一上游通道250和第二上 游通道252之间流动，而所述第二位置阻止流体在第一上游通道250和第 二上游通道252之间流动。还可以i殳想，组合阀230可以包括任何数量的 位置，各个位置构造成允许在两个方向基本上阻止、和/或在一个方向基本 上阻止第一和第二上游通道250、 252之间的流体流动。安全阀232可以流体连接在第一和第二加压流体源202、 204的下游。 安全阀232可以具有一阀元件，所述阀元件;故弹簧朝向阀关闭位置偏压， 并可响应于第一和第二加压流体源202、204下游的超过预定压力的压力而移动到阀打开位置。这样，安全阀232可以构造成通过允许加压流体排放 到箱206中来减小液压系统200内的压力峰值。液压系统200还可以包括若干止回阀262、 264、 266、 268以l更控制加 压流体的流动。具体地，液压系统200可以包括第 一止回阀262以便允许 从第一流体通道258到安全阀232的流动和阻止从安全阀232到第一流体 通道258的流动。类似地，液压系统200可以包括第二止回阀264以{更允 许从第二流体通道260到安全阀232的流动和阻止从安全阀232到第二流 体通道260的流动。因此，第一和第二止回阀262、 264可以禁止加压流体 从箱206到第一和第二流体通道258、 260的流动。液压系统200还可以包 括第三止回阀266以1更允许加压流体从第一流体通道258到第一上游流体 通道250的流动和阻止加压流体从第一上游流体通道250到第一流体通道 258的流动。类似地，液压系统200可以包括第四止回阀268以^更允许加 压流体从第二流体通道260到第二上游流体通道252的流动和阻止加压流 体从第二上游流体通道252到第二流体通道260的流动。因此，第三和第 四止回阀266、 268可以禁止加压流体从第一加压流体源202到第二旁通阀 210的流动和禁止加压流体从第二加压流体源204到第一旁通阀208的流 动。图3示出用于控制第一和第二旁通阀208、 210的示例性算法300。仅 是为了清楚起见，下面将参照第一加压流体源202和第一旁通阀208说明 算法300。然而，应该注意，算法300可适用于第二加压流体源204和第 二旁通阀210。算法300可以构造成接收来自操作员界面装置28的输入信号并输出信 号以便控制第一旁通阀208和第一加压流体源202。算法300可以构造成 接收操作员界面指令302、访问关系数据库304,以便确定旁通面积和形成 旁通指令312。算法300也可以访问关系数据库306、 308，以便分别确定 估计的旁通流量和流体源流量，并将所估计的旁通流量和流体源流量(步 骤310)相加，以l更形成流体源指令314。应该注意，图3中关系数据库 304、 306和308的图解表示仅用于举例说明目的，而由此所代表的任何实际关系可以取任何函数、曲线、表、图和/或本领域已知的其它关系的形式。操作员界面指令302可以包括信号，所述信号构造成指示操作员界面 装置28的位置。操作员界面指令302可以表现为任何信号，例如脉冲、电 压电平、磁场、声波或光波、和/或本领域已知的其它信号格式。可以设想， 操作员界面指令302可以直接或间接地指示位置操作员界面装置28的位 置，例如指示杆位置、指示二次液压回路中流体操纵的导阀的压力和/或指 示任何其它二次指令或代表操作员接口装置位置的指示器。还可以设想， 操作员界面指令302可以包括部件指令和/或指示器的组合。关系数据库304可以构造成在功能上使操作员界面位置与预定的旁通 面积有关。关系数据库304可以包括两个或多个关系图，所述关系图可以 取例如二维或三维查找表和/或方程式的形式，并可以与任何数量的输入有 关，以便确立旁通面积。具体地，关系数据库304可以包括使操作员界面 位置与预定的旁通面积有关的查找表，以便提供所希望的加压流体可穿过 其流动的流动面积量。所希望的流动面积量可以与提供给操作员的反馈量 相对应。例如，特定的操作员界面指令302可以确定特定的旁通指令312， 以^^确立所希望的第一旁通岡208的流动面积，来向操作员提供所希望的 反馈。可以设想，可以使用内插法和/或方程式来使所接收的操作员界面信 号与查找表内的操作员界面信号有关。还可以设想，关系数据库304可以 包括测试设备所测定的数据、从预定关系得到的数据、由一个或多个操作 员选定或希望的数据、和/或由任何其它合适方法测定的数据。关系数据库306可以构造成在功能上使操作员界面位置与所估计的旁 通流量有关。关系数据库306可以包括一个或多个关系图，所述关系图可 以取例如二维或三维查找表和/或方程式的形式，并可以与任何数量的输入 有关，以便确立所估计的旁通流量。具体地，关系数据库306可以包括使 操作员界面位置与预定的估计的旁通流量有关的查找表。例如，特定的操 作员界面指令302可以部分地根据所确定的旁通面积和估计的加压流体穿 过该旁通面积的旁通流量确立估计的旁通流量。可以设想，关系数据库306 可选地可以包括使旁通面积与估计的旁通流量有关的查找表。还可以设想，可以利用内插法和/或方程式来使所接收的操作员界面信号与查找表内的估计的旁通流量有关。另外可以设想，关系数据库304可以包括测试设备 所测定的数据、从预定关系得到的数据、由一个或多个操作员选定或希望 的数据、和/或由任何其它合适方法测定的数据。关系数据库308可以构造成在功能上使操作员界面位置与流体源流量 有关。关系数据库308可以包括一个或多个关系图，所述关系图可以取例 如二维或三维查找表和/或方程式的形式，并可以与任何数量的输入有关， 以便确立流体源流量。具体地，关系数据库308可以包括使操作员界面位 置与预定的流体源流量有关的查找表。例如，特定的操作员界面指令302 可以部分地根据所希望的流量或为操纵一个或多个液压致动器18、 20、 22 所需的加压流体的量确立流体源流量。可以设想，可以利用内插法和/或方 程式来使所接收的操作员界面信号与查找表内的估计的旁通流量有关。还 可以设想，关系数据库304可以包括测试设备所测定的数据、从预定关系 得到的数据、由一个或多个操作员选定或希望的数据、和/或用任何其它合 适方法测定的数据。对于给定的操作员界面指令302,控制算法300可以将确定的估计旁 通流量和确定的流体源流量相加。确定的估计旁通流量和确定的流体源流 量可以通过将相应流量合并进单个流量指令来相加。例如，可以将确定的 估计旁通流量和确定的流体源流量加在一起，以便确立单个流体源指令 314。将估计的旁通流量和流体源流量相加可以将合适的加压流体量提供给 液压系统200，以便满足致动器要求和旁通阀要求。旁通指令312可以包括一信号，所述信号构造成使与旁通阀208关联 的螺线管通电，以便相对于旁通阀208的阀孔移动旁通阀208的阀杆来改 变其流动面积。旁通指令312可以表现为任何信号，例如脉冲、电压电平、 磁场、声波或光波、和/或本领域已知的其它信号格式。流体源指令314可 以包括一信号，所述信号构造成致动流体源202以便移动其部件来改变流 体源202的流量和/或压力。流体源指令314可以表现为任何信号，例如脉 冲、电压电平、磁场、声波或光波、和/或本领域已知的其它信号格式。工业适用性所公开的液压系统可以适用于任何包括液压致动器的作业机械。所公 开的液压系统可以减少操纵液压致动器所需的能量、可以提供合适的操作 员反馈、可以适用于多流体源系统、和/或可以提供简单的旁路控制配置。下面说明液压系统200的操作。参见图2，第一和第二加压流体源202、 204可以接收来自箱206的流 体，并把加压流体分别供应到第一和第二流体通道258、 260及第一和第二 上游流体通道250、 252。照这样，可以把加压流体供应到第一和第二旁通 阀208、 210的上游侧和供应到第一、第二、第三和第四液压部件212、 214、 216、 218中每一个的上游侧。此外，可以把加压流体供应到组合阀230的 两侧。起初，第一和第二加压流体源202、 204可以在最小的压力和流量下 将加压流体供应到液压系统200。最小压力和流量可以通过例如旋转斜盘 泵的最小旋转斜盘倾角决定。第一和第二旁通阀208、 210可各自被致动到 一初始流动面积，在所述初始流动面积下，基本上所有由第一和第二加压 流体源202、 204所供应的最小流量都可以被引导到箱206。一个或多个液压致动器18、 20、 22可以通过流体压力响应于操作员输 入而移动。操作员可以致动操作员界面装置28到所希望的位置，以便影响 对作业机械10的部件例如作业器具14的控制。操作员界面装置28可以通 过通信线路106将操作员界面指令302 (图3 )传送到控制器104,表示操 作员界面装置28的相对位置。控制器104可以接收操作员界面指令302, 供在算法300内使用。参见图3，控制器104可以构造成响应于操作员界面指令302执行算 法300。具体地，算法300可以构造成至少部分地根据操作员界面指令302 确定旁通面积、估计的旁通流量、及流体源流量。算法300可以通过关系 数据库304确定合适的旁通面积、通过关系数据库306确定合适的估计的 旁通流量、及通过操作数据库308确定合适的流体源流量。算法300还可以构造成至少部分地才艮据所确定的旁通面积、估计的旁通流量和流体源流量生成旁通指令312和流体源指令314。具体地，算法 300可以生成与所希望的旁通流动面积成比例的旁通指令312。算法300 可以生成与估计的旁通流量和确定的流体源流量二者之和成比例的流体源 指令314。算法300可以将估计的旁通流量与流体源流量二者相加，以<更 提供到液压系统200的流量的合适的量来实现操作员所希望的操作。例如， 如果没有将估计的旁通流量加到确定的流体源流量上，则一个或多个液压 致动器18、 20、 22可能未接收到所要求的加压流体的流量，因为一部分流 体源流量可能通过第一和第二旁通阀208、 210的其中之一或二者转向箱 206 (图2 )。控制器104可以构造成通过通信线路112、 114(图2)将旁通指令312 传送到第一和第二旁通阀208、 210的其中之一，并可以构造成通过通信线 路108、 110 (图2 )将流体源指令314传送到第一和第二加压流体源202、 204的其中之一。可以设想，算法300可以重复执行，以便生成用于第一 和第二旁通阀208、210中的每一个的旁通指令和生成用于第一和第二加压 流体源202、 204中的每一个的流体源指令。还可以i殳想，算法300可以可 选地构造成同时确定第一和第二旁通指令以便分别控制第一和第二旁通阀 208、 210,及同时确定第一和第二流体源指令以便分别控制第一和第二加 压流体源202、 204。再次参见图2，响应于通过通信线路112从控制器104传送到第一旁 通阀208的旁通指令，可以将第一旁通阀208的阀杆致动到第一打开位置。 类似地，响应于通过通信线路114从控制器104传送到第二旁通阀210的 旁通指令，可以将第二旁通阀210的阀杆致动到第二打开位置。此外，响 应于通过通信线路108、 110从控制器104传送的第一和第二流体源指令， 可以操纵第一和第二加压流体源202、 204输送相应的加压流体的流量到第 一和第二流体通道258、 260。另外，控制器104可以控制一个或多个液压 部件212、 214、 216、 218的操作，以便选择性地操纵一个或多个液压致动 器18、 20、 22。例如，操作员可能希望延伸或收缩液压致动器18。仅用于说明目的，液压部件212可以控制液压致动器18的运动。照这样，通过操作员界面装 置28的操作员输入可以经由控制器104选择性地指令第 一和第二加压流体 源202、 204以便建立第一和第二加压流体流、选择性地指令第一和第二旁 通阀208、 210以便将第一和第二旁通加压流体流引导到箱206、及可以选 择性地致动液压部件212的一个或多个阀以^使将加压流体流引导到液压致 动器18和从液压致动器18引导出。可以将来自第一加压流体源202的第一加压流体流通过第一流体通道 258和第一上游通道250引导到液压部件212。可以将一部分第一加压流体 流通过第一旁通阀208引导到箱206。被引导到箱206的第一加压流体流 的量可以与第一旁通阀208打开的量直接成比例，例如，第一旁通阀208 的流动面积越大，则转向箱206的第一加压流体流的量就越大。可以设想， 第一旁通阀208的较大流动面积可以与通过例如在液压致动器18的阻力运 动期间旁通更多加压流体流量到箱206提供给操作员的较大反馈相对应。 还可以设想，液压致动器18可以只需要来自第一加压流体源202的加压流 体。照这样，第二流量可以基本上等于来自第二加压流体源204的最小加 压流体流量，而第二旁通阀210可以保持在初始位置，以便继续把基本上 所有来自第二加压流体源204的最小加压流体流量转向箱206。作为另一个示例，操作员可能希望延伸或收缩液压致动器20。仅用于 说明目的，液压部件214、 216可以控制液压致动器20的运动。照这样， 通过操作员界面装置28的操作员输入可以经由控制器104选择性地指令第 一和第二加压流体源202、 204以便建立第一和第二加压流体流、选择性地 指令第一和第二旁通阀208、 210以便将第一和第二旁通加压流体流引导到 箱206、及可以选择性地致动液压部件214、 216的一个或多个阀以《更将加 压流体流引导到液压致动器20和从液压致动器20引导出。可以设想，液 压致动器20可能需要来自第一和第二加压流体源202、 204 二者的加压流 体流用于其致动。还可以设想，液压致动器20可以包括两个一起工作的液 压致动器，液压部件214可以将加压流体引导到两个液压致动器中的一个， 以及液压部件216可以将加压流体引导到两个液压致动器中的另 一个。可以将来自第一加压流体源202的第一加压流体流通过第一流体通道 258和第一上游通道250引导到液压部件214。可以将一部分第一加压流体 流通过第一旁通阀208引导到箱206。 ^L引导到箱206的第一加压流体流 的量可以与第一旁通阀208打开的量成比例，例如，第一旁通阀208的流 动面积越大，则转向箱206的第一加压流体流的量就越大。由于液压致动 器20可能需要两个液压部件用于其致动，所以可将来自第二加压流体源 204的第二加压流体流通过第二流体通道260和第二上游通道252引导到 液压部件216。可将一部分第二加压流体流通过第二旁通阀210引导到箱 206。与第一旁通阀208类似，被引导到箱206的第二加压流体流的量可以 与第二旁通阀210打开的量成比例。如上所述，第一和/或第二旁通阀208、 210的较大流动面积可以与通过例如在液压致动器20的阻力运动期间旁通 较大加压流体流量到箱206提供给操作员的较大反馈相对应。作为又一个示例，操作员可能希望延伸或收缩液压致动器22。仅用于 说明目的，液压部件218可以控制液压致动器22的运动。照这样，通过操 作员界面装置28的操作员输入可以经由控制器104选择性地指令第 一和第 二加压流体源202、 204以便建立第一和第二加压流体流、选择性地指令第 一和第二旁通岡208、210以便将第一和第二旁通加压流体流引导到箱206、 并可以选择性地致动液压部件212的一个或多个阀以便将加压流体流引导 到液压致动器22和从液压致动器22引导出。可以将来自第二加压流体源204的第二加压流体流通过第二流体通道 260和第二上游通道252引导到液压部件218。可以将一部分第二加压流体 流通过第二旁通阀210引导到箱206。被引导到箱206的第二加压流体流 的量可以与第二旁通阀210打开的量直接成比例，例如，第二旁通阀210 的流动面积越大，则转向箱206的第一加压流体流的量越大。可以设想， 第二旁通阀210的较大流动面积可以与通过例如在液压致动器22的阻力运 动期间旁通更多加压流体流量到箱206提供给操作员的更大反馈相对应。 还可以设想，液压致动器22可能只需要来自第二加压流体源204的加压流 体。照这样，第一流量可以基本上等于来自第一加压流体源202的最小加压流体流量，而第一旁通阀208可以保持在初始位置，以便继续将基本上 所有来自第一加压流体源204的最小加压流体流量转向箱206。在其中例如可以同时致动一个以上液压致动器18、 20、 22的多功能操 作中，可以为第一和第二旁通阀208、 210中的每一个建立多个旁通指令。 可以设想，控制器104可以传送控制相应旁通阀达到最大流动面积的旁通 指令。例如，如果希望同时操纵两个液压部件212和218，则部件212可 以确定笫一旁通阀208达到非最小的流动面积，而部件218可以确定第一 旁通阀208达到最小流动面积。照这样，控制器104可以控制第一旁通阀 208达到非最小的流动面积。类似地，部件218可以确定第二旁通阀210 达到非最小的流动面积，而部件212可以确定第二旁通阀210达到最小流 动面积。照这样，可以控制第二旁通阀210达到非最小的流动面积。可以 设想，在多功能操作中控制第一和第二旁通阀208、 210达到最大流动面积 可以通过例如确保向操作员提供较多的反馈而不是较少的反馈来向操作员 提供合适的反馈。还可以设想，在单一功能和/或多功能操作中，可以根据 需要将第一和第二旁通阀控制到完全关闭位置和完全打开位置之间的任何 流动面积。组合岡230可以响应于一个或多个液压部件212、 214、 216、 218的操 作在第一位置和第二位置之间被致动，所述第一位置允许第一和第二上游 流体通道250、 252之间的流体流动，而所述第二位置阻止从第二上游通道 252到第一上游通道250的流体流动。例如，在液压部件214、 216的操作 期间，组合阀230可以处在第一位置，以便由此允许来自第一和第二加压 流体源202、 204的第一和第二加压流体流在第一和第二上游通道250、 252 内合并，允许第一和第二加压流体源202、 204累积地将合并的加压流体流 供应到液压部件214、 216。作为另一个示例，在液压部件218操作期间， 组合阀230可以处在第二位置，以便由此阻止来自第二加压流体源204的 第二加压流体流远离液压部件218转向进入第一上游通道250。由于液压系统200包括第一和第二旁通阀208、 210，所以在作业机械 IO工作期间可以提供改进的操作员反馈。如上所述，当致动器18、 20、 22的运动被外部负载阻挡/抵抗时，液压系统200内的压力可增加，导致通过 第一和/或第二旁通阀208、 210的加压流体的流量增加。这种增加的流量 可以由操作员通过例如致动速度的减小感觉到，以便指示所遭遇的阻力。 此外，由于旁通流量和流体源流量可以合并，所以液压系统200可以为多 个液压致动器提供足够的加压流体流，而同时保持足够的操作员反馈。另 外，由于第一和第二旁通阀208、 210可以使来自第一和第二加压流体源 202、 204的最小流量转向，所以可减少液压系统200内的压力增加。最后， 通过面积指令控制旁通阀208、 210可以提供液压系统200的简单控制，并 允i午对流到液压致动器18、 20、 22及从液压致动器18、 20、 22流出的加 压流体进行灵活而准确的控制。对本领域技术人员来说，很显然，可以对所公开的具有面积受控的旁 通的液压系统进行各种不同的4务改和变型。从对本说明书的考虑和对公开 的液压系统的实践中其它实施例对本领域技术人员来说将是显而易见的。 本说明书和示例应认为仅是示例性的，实际范围通过所附权利要求及其等 同方案指出。
权利要求
1.一种液压系统(200)，包括第一加压流体源(202)；至少一个流体致动器(18)；以及设置在所述第一加压流体源和所述至少一个流体致动器(18)之间的第一阀(208)，所述第一阀(208)构造成响应于第一指令(312)选择性地将加压流体从第一加压流体源传送到箱(206)，所述第一指令至少部分地基于第一阀的预定流动面积。
2. 如权利要求l所述的液压系统，其特征在于，所述至少一个流体致 动器是第一组流体致动器(18、 20)，所述液压系统还包括流体连通所述 第一加压流体源、第一阀、和第一组流体致动器的第一通道(258)。
3. 如权利要求1所述的液压系统，还包括控制器(104)，所述控制 器构造成接收操作员输入(302 )并把第一指令传送到第一阀和把第二指令(314)传送到第一加压流体源。
4. 如权利要求3所述的液压系统，其特征在于，所述第二指令至少部 分地基于通过第一阀的加压流体流量的估计量和通过第一加压流体源的加 压流体流量的预定量。
5. 如权利要求3所述的液压系统，其特征在于通过查找表(304)确定第一指令，所述查找表(304)使操作员输入 和第一阀的位移值有关；以及 通过以下步骤确定第二指令通过使第一阀位移和第一阀流量有关的查找表(306 )估计第一阀流量， 通过使操作员输入和第 一加压流体源流量有关的查找表(308 )确定第 一加压流体源流量，和将估计的第一阀流量和确定的第一加压流体源流量相加(310)。
6. 如权利要求l所述的液压系统，还包括 第二加压流体源(204);第二组流体致动器(20、 22);以及设置在所述第二加压流体源和所述第二组流体致动器之间的第二阀 (210),所述第二阀可响应于第三指令移动，所述第三指令至少部分地基 于第二阀的预定流动面积。
7. —种操纵液压系统(200)的方法，包括 给流体加压；将加压流体引导向第一阀(208)，所述第一阀具有第一流动通道和第 一阀杆；选择性地将一定量的加压流体通过第一流动通道引导到箱(206);以及至少部分地响应于操作员界面指令(302)和第一阀的预定流动面积选 择性地改变第一流动通道的面积。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，给流体加压包括利用第一 源(202)给流体加压，所述方法还包括至少部分地基于使操作员输入和第 一 阀的位移值有关的查找表确定第 一指令(312)，第一阀的位移值至少部分地基于第一阀的预定流动面积；至少部分地基于使第 一 阀的位移值和估计的阀流量有关的查找表确定 第二指令；至少部分地基于使操作员输入和第 一源流量有关的查找表确定第三指令；至少部分地基于第二指令和第三指令之和确定第四指令(314); 选择性地将第一指令传送到第一阀；以及 选择性地将第四指令传送到第 一加压流体源。
9. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，给流体加压包括将第一 流体加压到第一压力并在第一流量下引导第一流体，和将第二流体加压到 第二压力并在第二流量下引导第二流体，所述方法还包括将具有第一流量的流体引导向第一阀； 将具有第二流量的流体引导向第二阀(210);选择性地允许至少一部分第 一流体通过第 一阀流到箱；以及 选择性地允许至少 一部分第二流体通过第二阀流到箱。 10. —种作业机械(1),包括 作业器具(14); 才几架(12);以及按照权利要求1-7中任一项所述的液压系统。
全文摘要
本发明涉及一种液压系统(200)，所述液压系统(200)具有第一加压流体源(202)和至少一个流体致动器(18)。所述液压系统还包括设置在所述第一加压流体源和所述至少一个流体致动器之间的第一阀(208)。第一阀构造成选择性地将加压流体从第一加压流体源传送到箱(206)，所述第一阀可响应于第一指令(312)移动。第一指令至少部分地基于第一阀的预定流动面积。
文档编号E02F9/22GK101253336SQ200680032060
公开日2008年8月27日 申请日期2006年7月18日 优先权日2005年8月31日
发明者M·T·韦尔奎伦, S·托扎瓦 申请人:卡特彼勒公司;新卡特彼勒三菱株式会社