专利名称：具有多回路-活塞机和能量回收的液压系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由一个液压驱动装置，优选地由一个多回路活塞机(两回路-活塞机)和一个能量回收线路构成的液压系统。
背景技术：
根据现有技术，在阀门控制的液压驱动装置中，例如在径向活塞机中(所谓的 DVR)，给每个缸-活塞-单元配设一个电操作的低压阀(LPV)和一个电操作的高压阀 (HPV)。这些阀通过一个数据总线和一个电子控制器(E⑶)连接。按照这种方式每个缸-活塞-单元可无力地且彼此独立地接通到泵_、马达、或者idle-模式中。到目前为止，这种类型的活塞机只有采用机械方式，因此以组的方式可通过主动阀进行控制，这样，在只有一个通过一个唯一的HPV控制的高压接头的情况下只能用另一马达部件才能回收与它相连接的消耗器的载荷(势)能。
发明内容
因此本发明的任务是提供多回路-活塞机的这样一种液压系统，这种液压系统和现有技术相比提高了其灵活性。本发明的一个特别的目的是，提供一种节能的液压系统。这个任务通过一种具有特别是权利要求1特征的液压系统得以完成。本发明的一些有利的方案和改进方案是从属权利要求的主题。根据本发明的基本构思提供一种具有借助主动的低压-和高压阀控制的多回路-活塞机的液压系统，根据本发明规定，它的一个高压接头用作马达_/泵接头运行，它的至少另外高压接头只作为泵接头运行。按照这种方式活塞机在(第一)高压接头上是作为泵和作为马达运行，并且这样就可回收在与它连接的高压回路中(液压)能。活塞机的至少另一(第二)高压接头原则上只需在泵模式中运行，并且也供给其它的和它相连接的消耗器。在一个改进方案中，第一高压接头和第二高压接头结构相同地设计为作为泵运行的多回路-活塞机。优选地和泵_/马达高压接头相连接的高压回路特别是包含有能量，因此能量回收是有效的。例如在挖土机中这个高压回路可规定用于操作挖土机臂，其中含有大量的抬起载荷形式的势能。根据本发明的一个方案规定，多回路-活塞机具有多个活塞-缸单元，这个活塞缸-单元分别具有一个主动的低压阀、一个和所述一个高压接头相连接的第一主动高压阀，和至少一个和所述至少一个另外高压接头相连接的第二主动高压阀。优选地设置一个电子控制单元。这个控制单元和低压-和高压阀电连接，并且借助这个控制单元可如此地触发多回路-活塞机的马达/泵接头上的高压阀，即优选地以一种给多回路-活塞机的驱动轴加载的机械能的形式可将在和第一高压阀相连接的第一高压回路中存在的液压能传导到和第二高压阀相连接的第二高压回路上。这样，例如可将在第一液压回路中存储的势能转变成机械能，并且通过活塞机提供给另一回路使用。这样活塞机的主驱动装置，例如柴油机被卸载，并且它的能耗得到降低。根据本发明的另一方案设置一个行程气缸单元形式的第一消耗器，这个单元的一个压力室，优选地活塞室和一个按马达-/泵模式运行的高压接头连接，并且它的另一压力室，优选地杆室和至少另外的仅按泵模式运行的高压接头连接。一种特别高的压力(例如由于升高的载荷)可对行程缸的活塞室施加作用，因此，这种压力可有效地转变为机械能。优选地在第一消耗器的其他压力室(杆室)和规定只用于泵模式的高压接头之间中间连接一个控制阀，用于主动控制从多回路-活塞机到其他压力室的体积输入，和从第一消耗器的其他压力室到油箱的主动排出。这样，有关消耗器的操作就和活塞机的吸收-/ 泵体积更加无关，并且因此也和主驱动装置的转速更加无关。在本发明的另一方案中规定，在第一消耗器的所述一个压力室(活塞室)和所述一个在泵_/马达模式运行的高压接头之间分接出一个液箱管路，一个用于有选择地将体积从一个压力室快速排出到液箱中的可触发的快速体积排出阀中间接到这个液箱管路中。这样就能快速地消耗/消灭有关高压回路中所包含的能量。本发明的一个方案规定，在第一消耗器的所述一个压力室(活塞室)和多回路-活塞机的规定用于泵_/马达模式的一个高压接头之间设置另一控制阀，用于受控地将体积从压力室的排出，优选地也用于受控地将体积从多回路-活塞机输送到所述一个压力室。 此外，优选地在另外的控制阀和液箱之间设置一个压力称，用以在另外的控制阀和压力称之间的管道中提供一定的体积压力。其在第一消耗器的其中所述一个压力室的体积压力之下，低出压力称的调节压力差。多回路活塞机的一个或者多个高压阀可和另外控制阀和压力称之间的这个管路连接，为的是有选择地在所述的预定的体积压力的情况下取出体积， 并且用于将这个体积提供给第一消耗器和/或另外的消耗器的其他压力室(活杆室)使用， 这样，活塞机就可输出功率、或者由主驱动装置给另外的消耗器提供减小的功率消耗。
下面借助一些优选的实施例，并参考附图对本发明进行更加详细的说明。这些附图是
图1 根据本发明的一个优选的实施例的阀门控制的多回路泵的原理线路图。图2 根据本发明的液压系统的第一优选的实施例，用于优选地根据图1的多回路泵(两回路泵)和一定数量消耗器的能效连接。图3 根据本发明的液压系统的第二优选的实施例，用于优选地根据图1的多回路泵(两回路泵)和一定数量消耗器的能效连接。图4 根据本发明的液压系统的第三个优选的实施例，用于优选地根据图1的多回路泵(两回路泵)和一定数量消耗器的能效连接。图5 示范性地示出图4的液压系统的单个的转换阀的不同的转换位置，例如用于运行模式“抬起”、“下降，，和“快速下降”，或者更原则性的表述“前进”、“倒退”、“快速倒退”。图6 根据本发明的液压系统的一个替代的第四实施例，用于优选地根据图1的多回路泵(两回路泵)和一定数量消耗器的能效连接。
具体实施例方式图1示出了一个主动阀控制的两回路活塞机(轴向-或者径向活塞泵)1的一个优选的实施例的线路图。其具有一个(仅象征性地示出的)提升曲线。在这个提升曲线上支撑着六个活塞加-f。这些活塞加-f轴向可移动地分别容纳在缸3a_f中。这些缸彼此平行间隔地沿着驱动发动机(内燃机)5的凸轮轴4设置。代替地这些缸3a_f也可星形地设置成径向活塞机。每个缸3a-f通过吸入通道6和一个低压阀(LPV) 8流体连接，并且通过一个分支通道10和一个第一高压阀(第一 HPV) 12及一个第二高压阀(第二 HPV) 14流体连接。 每个LPV8控制/调节所属的缸3a-f和活塞机1的低压接头16的连接。其和一个低压管线系统和/或一个流体箱T连接。第一 HPV 12控制/调节相应的缸3a-f和活塞机1的一个第一高压接头18的连接。其和一个第一高压回路A连接。第二 HPV 14和活塞机1的一个第二高压接头20连接。其和一个第二高压回路B连接。在图1中这两个高压回路A，B 也是只象征性地示出。在本实施例中所有到目前为止所提到的阀门8、12、14都是设计为座阀，由一个中心电子控制单元(ECU)主动进行触发或可触发。代替地所述阀门也可设计为可电磁操作的滑阀。其中，活塞机(活塞泵)1可将整个输送量输送到高压回路A或者B，或者在时间上按照先后次序以可变化的分配输送到高压回路A和B。具有多个回路A、B的根据本发明的活塞机1，例如根据图1的两回路-活塞机的一个特别的特点在于，可彼此独立地一个回路按泵运行方式工作，并且另一回路可按马达运行方式(同时)工作。因此，在马达运行方式时活塞机1可从所述一个高压回路A中取出体积，并且输送到液箱T中，或者另一高压回路B中。因此，下述做法原则上是可以的，即回收在一定的运行模式期间的回路A中的能量，例如在下降运行期间液压提高的载荷的势能。在图2中示出了这方面的一个优选的实例。在图2中示范性地示出用于挖掘机的两回路活塞机的使用情况。因此，第一高压回路A通过压力缸对(或者只有压力缸)的设计是用于臂22，其中， 特别是它的相应的活塞室2 (臂缸的底部侧)直接和活塞机1的高压回路A的有关的高压接头18连接。在这个第一高压接头18上根据本实施例的活塞机1既可按照泵运行模式工作，也可按马达运行模式工作。第二高压回路B具有一个单回路阀M (仅象征性地示出)， 它的一个输入端和活塞机1的第二高压接头20连接，在其上活塞机1在这种情况下仅按泵运行模式工作。和这个单回路阀M的输出端单独相连的分别有用于挖斗26的压力缸和用于挖土机的操作杆观的压力缸的活塞室(缸底部侧)、回转机构30 (用于挖掘机结构或者驱动链/轮作回转运动的液压马达)，其可单独地通过单回路阀M操作。所有压力缸的全部杆室(活塞杆侧)，包括臂-压力缸22的活塞杆室22S也和单回路阀M连接，为的是和活塞机1的只起泵作用的高压接头20，或者液箱T接通。当活塞机1关于第一高压接头18按马达模式运行时，这个活塞机以有关的高压接头管道32，也就是从第一高压回路A取出体积，并且将其输送到液箱T中，或者该活塞机1 的另外高压接头20中。这样就可以回收在第一高压回路A (相当于动臂缸-活塞室回路) 中存储的能量，也就是在下降过程期间通过挖掘机的动臂22提高的载荷的势能。换句话说，在降低提高的载荷时活塞机1涉及第一高压接头18地可控/转换到马达模式，并且在这种情况中通过相应的HPV 12 (见图1)可从第一高压回路A中取走体积，为的是按照运行
6状态将其输送到液箱T中，或者输送到第二高压接头20中。其中，提高的载荷的势能转变为机械能，这样，与之相应地就可减轻驱动机(内燃机)5的载荷。在根据图2的第一实施例中在底部侧通过活塞机1的第一泵_/马达-高压接头 18及在动臂缸22的活塞杆侧通过单回路阀对和活塞机1的与它相连接的活塞机1的第二泵-高压接头20控制动臂22的运行。因此，在根据图2的这个方案中，也就是在动臂底部侧的排出控制中涉及第一高压接头18的，且在马达模式运行中的活塞机1的输送量决定着动臂-缸对22的运行速度。因此，这和驱动发动机5的实际转速有关，并且因此通过对它的操作(油门踏板)是可改变的。然而，为了在驱动机5 (柴油机)的转速较低时，并且因此泵/马达-输送_/吸收体积较小时也能从第一高压回路A提取大体积，并且因此在优选的情况下也可达到挖掘机动臂的高的下降速度，根据图3所示的实施形式在动臂缸22，特别是它的活塞室2 和液箱T之间设置一个体积快速取出阀34。具体地讲，从活塞机1的第一高压接头18和通往液压箱T的活塞室2 之间的高压管道32中分支出一个液箱管道，体积快速取去阀34中间接通到其中。在此，这个附加的阀34是按照压力调节阀(过压阀)设计的，它由一个具有后置的、且可手操作的节流阀的阀芯构成，其中，阀芯的一个控制边缘由节流阀上部的压力加载，并且在阀门处于打开位置时弹簧预张紧的控制边缘由节流阀下部的压力加载。当现在活塞机1的输送量(吸收量)不足以从一个高压回路达到所希望的体积的取出速度(下降速度)时可以操作这个快速体积取出阀34，为的是将附加的液压液量引入到液箱T中(在此种情况中能量被消灭)。因此，这个和有关的缸22机械连接的动臂就可快速的降落下来。在图4中示出了根据本发明的主题的一个改进方案，这个发明主题在前面的图3 中已有说明。在这个实施例中用于动臂的第一高压回路A的活塞室2 不是直接地和活塞机1 的泵_/马达接头18连接，而是在动臂缸22的活塞室2 和活塞机1的泵_/马达接头18 之间中间连接一个转换阀(在快速体积取出阀34的上游)。其被弹簧预张紧到第一位置中， 在这个位置中只允许泵流动。这个转换阀36手动地或者通过ECU接通到第二位置中，在这个位置中可以实现泵流动和马达流动。活塞机1的唯一的泵接头(如在图3中也示出的那样)和动臂缸22的活塞杆室22连接，并且在必要时和另外的，仅象征性地示出的消耗器连接。在活塞杆室22S和活塞机1的有关的(第二)泵接头20之间中间连接一个调节阀38。 这个调节阀38可在一个将活塞杆室22S和第二泵接头20相连接的第一位置、第二闭锁位置和用于从活塞杆室22S中取出体积的第三液压箱位置之间进行连续的调节。在图5中示出了用于动臂的活塞机的单个的运行模式，也就是说“抬起”、“缓慢下降”、“快速下降”，以及转换阀36和调节阀38的一些所属的转换位置。在“升起”时(看左边的图fe)，活塞机1的泵_/马达接头18按照泵模式工作，并且将体积输送到动臂缸22的活塞室22K中。在活塞室侧的转换阀36处于设计位置中(只能泵流动)，而动臂缸22的活塞杆侧的控制_/调节阀38是如此地接通的，即活塞杆室22S 和液箱T连接。在这种情况中仅有活塞机1的泵接头18才不需要操作。在“下降”时(看中间图恥)，活塞机1的第一泵_/马达接头18按照马达模式工作，并且可如此地回收第一高压回路A中的势能，并且将这个势能作为机械能输出到活塞机1的驱动轴4上。只有活塞机1的另外的仅泵接头20现在作为泵工作，并且通过后置的控制_/调节阀38将一定的体积输送到动臂缸22的活塞杆侧22S。在“快速下降”时(看右侧图5C)，活塞1的第一泵_/马达接头18按照马达模式工作，并且从而至少部分地回收在第一高压回路A中的势能。但是附加地也打开体积快速取去阀34，这样和只用活塞机1的第一泵_/马达接头18可容纳的体积流量相比动臂缸22可下降得更快。图6示出本发明的另一实施例。在这种情况中一个比例旁通阀40和泵_/马达接头18及活塞机1的仅泵接头20 连接。动臂缸22的活塞室2 (和活塞杆室22S又和这阀连接。此外，其它的消耗器直接地和活塞机1的第二个仅有的泵接头20连接。一个压力称42平行地和在活塞机1的第一泵_/马达接头18和比例旁通阀40之间的连接通道32接通。这个压力称42又和液箱T 连接。这个比例旁通阀40在它的根据图6的设计位置中弹簧预张紧到一个闭锁位置中， 并且可朝第一位置方向操作，在这个位置中这个旁通阀将活塞机1的第二仅泵接头20和用于提升载荷的动臂缸22的活塞室2 连接起来，并且同时将动臂缸22的活塞杆室22S接通到液箱T。在动臂下降时，提供载荷压力的缸室，在此是活塞室2 (通过比例旁通阀40和(相对于下降运行是后置的)压力称42和液箱T连接。这样，在比例旁通阀40和压力称42之间出现了位于它们之间存在的管道/室32a中的压力。其比在提供载荷的缸室22K中的压力低出压力称的调节差。这个管道/通道/室3 通过高压管道32和一个或者多个高压阀，在此和活塞机1的泵_/马达接头阀12连接(见图1)。因此，活塞机1可从管道/通道 /室3 取走处于预定压力下的体积，并且将这个体积提供给动臂缸22的缸活塞杆侧22S， 并且在必要时提供给其它的消耗器使用，或者引入到液箱T中。这样，活塞机1将功率输出到它的驱动轴4，和/或在相应较小的功耗情况下提供给其它的消耗器。在本实施例中通过比例旁通阀40和与它相连接的压力称42对缸的速度进行控制。因此，在这种特别的情况中这个比例旁通阀40不必借助E⑶进行触发，而是例如也可以通过一个(未详细示出的)手柄只液压或者机械地操作它。因此，本发明原则上公开了一种具有一个借助主动的低压-和高压阀进行控制的多回路活塞机的液压系统，该活塞机的一个高压接头规定为马达_/泵接头，它的至少另外高压接头只规定为泵接头。这样，通过作为马达_/泵接头运行的高压接头提供一个能量回收线路，为的是有选择地将与它相连接的高压回路内部的液压能量提供给其它的与其它的高压接头相连接的高压回路使用。附图标记表
1活塞机
2a-f 活塞 3a-f 缸
4凸轮轴
5驱动马达
6吸入通道8LPV10分支通道12第一 HPV14第二 HPV16低压接头18第一高压接头20第二高压接头22臂缸(对)22K臂缸-活塞室22S臂缸-活塞杆室24单回路阀26挖斗缸28操作杆缸30回转机构32压力管道32a室34体积快速取出阀36转换阀38控制_/调节阀40比例旁通阀42压力称
权利要求
1.具有借助主动的低压-(8)和高压阀(12、14)控制的多回路-活塞机(1)的液压系统，其特征在于，将它的一个高压接头(18)规定为马达-/泵接头，并且将它的至少另外高压接头(20)只规定为泵接头。
2.按照权利要求1所述的液压系统，其特征在于，多回路活塞机(1)具有多个活塞-缸单元(2、3)，这些活塞-缸单元分别具有主动的低压阀(8)、和高压接头(18)连接的第一主动高压阀(12)和至少一个和所述至少另外高压接头(20)连接的第二高压阀(14)。
3.按照权利要求2所述的液压系统，其特征在于具有电子控制单元(ECU)，该电子控制单元和低压-(8)和高压阀(12、14)电连接，并且借助它可对多回路活塞机(1)的马达_/ 泵接头(18)上的高压阀(12、14)进行触发，从而优选地以一种给多回路活塞机(1)的驱动轴(4)提供机械能的形式可将在和第一高压阀(12)相连接的第一高压回路(A)中存在的液压能传导到和第二高压阀(14)相连接的第二高压回路(B)上。
4.按照权利要求2或3所述的液压系统，其特征在于具有行程气缸单元(22)形式的第一消耗器，这个单元的压力室，优选地活塞室(22K)和所述一个按马达-/泵模式运行的高压接头(18)连接，并且它的其他压力室，优选地活塞杆室(22S)和所述至少另外仅按泵模式运行的高压接头(20)连接。
5.按照权利要求3所述的液压系统，其特征在于，在第一消耗器(22)的其他压力室 (22S)和规定只用于泵模式运行的高压接头(20)之间中间连接控制阀(24)，用于主动控制从多回路活塞机(1)到其他压力室(22S)的流量输入，和将体积从第一消耗器(22)的其他压力室(22S)到液箱(T)的主动排出。
6.按照权利要求3至5中的任一项所述的液压系统，其特征在于，在第一消耗器(22) 的所述一个压力室(22K)和所述一个在泵_/马达模式运行的高压接头(18)之间分接出液箱管路，用于有选择地快速地将体积从所述一个压力室(22K)输出到液箱(T)中的可触发的体积快速取出阀(34)中间接通到这个液压管路中。
7.按照权利要求5和6中的任一项所述的液压系统，其特征在于具有另外的消耗器 (26、观、30)，消耗器或者直接和控制阀(24)连接，或者和只规定用于泵模式运行的高压接头(20)连接。
8.按照权利要求5至7中的任一项所述的液压系统，其特征在于，在第一消耗器(22) 的所述一个压力室(21)和多回路-活塞机(1)的规定用于泵_/马达模式的所述一个高压接头(18)之间具有另外的控制阀(36、40)，用于体积从所述一个压力室(22K)有控制的排出，并且优选地也用于体积从多回路-活塞机(1)到所述一个压力室(22K)的有控制的输入。
9.按照权利要求8所述的液压系统，其特征在于在另外的控制阀(40)和液箱(T)之间具有压力称(42)，用以在另外控制阀(36)和压力称(42)之间的管道(3 )中提供确定的体积压力，其在第一消耗器(22)的所述一个压力室(22K)中的体积压力之下低出压力称(42) 的调节压力差。
10.按照权利要求9所述的液压系统，其特征在于，多回路-活塞机(1)的一个或者多个高压阀(12、14)和另外控制阀(40)与压力称(42)之间的管道(3 )连接，为的是有选择地取出预定体积压力下的体积，并且将这个体积用于提供给第一消耗器(22)和/或另外消耗器的其它压力室(22S)使用。
11.按照权利要求中的任一项所述的液压系统，其特征在于，规定液压系统用于挖掘机，其中，第一消耗器(22)是臂行程缸，另外的消耗器分别是用于铲斗和操作杆以及回转机构的行程缸。
全文摘要
本发明公开一种具有借助主动的低压-和高压阀控制的多回路-活塞机的液压系统，将它的高压接头规定为马达-/泵接头，将它的至少另一高压接头只规定为泵接头。这样，通过作为马达-/泵接头运行的高压接头可提供能量回收线路，为的是将与它相连接的高压回路内部的液压能可有选择地提供给另一和其它的高压接头相连接的高压回路使用。
文档编号F04B49/22GK102410196SQ20111027939
公开日2012年4月11日 申请日期2011年9月20日 优先权日2010年9月21日
发明者阿姆尔海因 J., 奥施曼 S. 申请人:罗伯特·博世有限公司