专利名称：可变容积储蓄器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于液压泵系统的储蓄器。
发明内容
在一个实施方式中，本发明提供用于液压泵系统的储蓄器。储蓄器包括储蓄器主 体、将储蓄器主体内部分成第一压力室和第二压力室的内壁、连接第一压力室和第二压力 室的用于选择地允许流体从第一压力室流动进入第二压力室的单向阀。储蓄器还包括活塞 组件，活塞组件具有气缸和活动活塞，活塞的第一侧和气缸形成第一气缸部分，活塞的第二 侧和气缸形成第二气缸部分。第一压力室与第一气缸部分流体连通。偏压部件朝向第一气 缸部分偏压活塞。在另一个实施方式中，本发明提供用于工作机械的液压泵系统。液压泵系统包括 储蓄器，储蓄器具有第一压力室和第二压力室的储蓄器、以及连接第一压力室和第二压力 室的单向阀，该单向阀用于选择地允许流体从第一压力室流动进入第二压力室。储蓄器还 包括具有气缸和活塞的活塞组件。活塞的第一侧和气缸形成第一气缸部分，活塞的第二侧 和气缸形成第二气缸部分。第一压力室与第一气缸部分流体连通。偏压部件朝向第一气缸 部分偏压活塞。液压泵系统还包括连接到储蓄器的主要泵回路和连接到储蓄器的次要泵回 路，其中，在主要泵回路中的流体从第一压力室流动通过主要泵回路并且进入第一压力室， 在次要泵回路中的流体从第二压力室流动通过次要泵回路并且进入第一压力室。在另一个实施方式中，本发明提供用于液压泵系统的储蓄器。储蓄器包括第一压 力室、第二压力室和将第二压力室连接到第一压力室的通道。可移动主体安置在通道中并 且从第二压力室密封第一压力室。该主体能够在第一位置和第二位置之间移动，在第一位 置中第一压力室具有第一容积，在第二位置中第一压力室具有第二容积。储蓄器还包括第 一压力室和第二压力室之间的单向阀。通过考虑详细说明和附图，本发明的其它方面将变得明显。
图1是根据本发明的实施方式的工作机械的透视图。图2示意性地图示根据本发明的实施方式的液压泵系统。图3示意性地图示根据本发明的另一个实施方式的储蓄器。图4示意性地图示根据本发明的实施方式的图2的没有密封的气缸。
具体实施例方式在详细解释本发明任何实施方式以前，应理解本发明在其应用中不限于在随后说 明中提出的或者在附图中图示的组件的结构和布置。本发明能够为其它实施方式并且能够 以多种方式实践或实施。而且应理解，在此使用的措辞和术语为说明的目的，不应被认为是 限制性的。在这里的“包括”、“包含”或者“具有”和其变化意思是包含其后所列的项目和其等同物以及增列项目。除非指定或者另外限定，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“结合”和 其变化在广义上使用并且包含直接和间接安装、连接、支撑和结合。而且，“连接”和“结合” 不限于物理或机械连接或者结合。图1图示工作机械10，包括框架14，通过一对前轮和后轮18被支撑用于在地面之 上移动。驾驶室22安装到框架14并且包括用于控制工作机械10操作的操作员控制器26。 发动机30安装到框架14并且提供用于移动轮18以及还用于其它系统的动力源。发动机 30可以是内燃机、液压发动机等等。一对工作臂34枢转地安装到框架14的后部并且包括 位于其远端的铲斗38。一个或者多个液压提升气缸42连接在框架14和工作臂34之间，用 于升起和降低工作臂34。一个或多个液压倾斜气缸46连接在工作臂34和铲斗38之间，用 于倾斜铲斗38。图2图示根据本发明实施方式的液压泵系统100。液压泵系统100可以被使用以 提供流体压力，用于操作工作机械10的主要液压系统和为工作机械10的主要液压系统提 供动力，该主要液压系统例如是提升气缸42和/或倾斜气缸46和其它辅助的或次要液压 系统。液压泵系统100可以构成多种工作机械。工作机械10仅是这种工作机械的示例。液压泵系统100包括主要泵回路104、次要泵回路108和用于供给流体到主要泵 回路104和次要泵回路108的储蓄器112。主要泵回路104包括由发动机30提供能量的 活塞泵116。活塞泵116从储蓄器112抽取加压的流体并且该流体泵送到诸如提升气缸42 的主要系统。主要泵回路104将来自提升气缸42的流体返回到储蓄器112。次要泵回路108包括从储蓄器112抽取流体并且该流体泵送到次要系统的进料泵 124，包括，例如，风扇126、扇形滤波器128、辅助液压系统130、卸荷器132和油冷器134。次 要泵回路108还将流体返回到储蓄器112。储蓄器112包括具有内壁144的储蓄器主体140。内壁144将储蓄器主体140的 内部分隔成第一或加压室148和第二或通风室152。阀156允许流体仅单向流动，通过内 壁144中的开口 160从加压室148到通风室152。在其它实施方式中，阀156可以在储蓄 器112的外部。在图示的实施方式中，阀156包括偏压部件164，将制逆球168偏压成在开 口 160处与内壁144封闭、密封接合。阀156具有是阀偏压部件164的偏压力函数的阀闭 合力。阀闭合力在加压的室148中设置最大压力。储蓄器112包括在加压的室148处的主要泵回路出口 170、在加压室148处的主要 泵回路进口 172、在通风室152处的次要泵回路出口 174和在加压室148处的次要泵回路进 口 176。在一些实施方式中，主要泵进口 172和次要泵进口 176连接。储蓄器112还包括通 风室152中的到周围压力的开口 186。活塞泵116在主要泵回路出口 170处从加压室148抽取加压的流体，并且在主要 泵回路进口 172处将流体返回到加压室148。相反，进料泵124在次要泵回路出口 174处从 通风室152抽取流体，并且在次要泵回路进口 176处将流体返回到加压室148。通常，到加 压室148的合并的返回引起加压室148中的压力比通风室152中的压力大。在正常操作中，加压室148中的压力有时可以超出阀闭合力，打开阀156。当阀156 打开时，流体从加压室148流到通风室152，减少加压室148中的流体压力，直至阀156重新 关闭。因而，加压室148中的压力通常少于或者等于阀闭合力。活塞组件180与储蓄器112协作以调整加压室148中的压力。活塞组件180包括室184和限定纵向的气缸轴186。活塞188可沿着轴186在气缸室 184内移动。密封件190安置在活塞188和气缸182的内表面191之间。活塞188的一侧 和气缸室184限定第一气缸部分184a，活塞188的相对侧和气缸室184限定第二气缸部分 184b。第一和第二气缸部分184a、184b彼此密封，从而流体不可以从一个流动到另一个。在 其它实施方式中，如图4中所示，密封件190被移除，使得在活塞188周围存在一些从第一 气缸部分184a到第二气缸部分184b的流体流。如图4图示，流体可以流动通过活塞188 和气缸184内表面191之间的圆周间隙193。这可以帮助去除气缸184中的空气，并且可以 降低活塞188上的拖曳，用于加速气缸响应时间。活塞组件180包括偏压部件192，将活塞188压向第一气缸部分184a。在图示的实 施方式中，偏压部件192在第二气缸部分184b中。由此，活塞188可在第一位置和第二位置 之间轴向地移动，偏压部件192在第一位置中更放松(虚线显示)，偏压部件192在第二位 置中更压缩或者拉紧(实线显示)。活塞188的轴向位置确定第一和第二气缸部分184a、 184b的相对的轴向长度，并且因而确定第一和第二气缸部分184a、184b的相对容积。活塞组件180可以包括位于气缸182中的止档194，用于限制活塞188轴向地朝向 第一气缸室184a移动。止档194因而限制第一气缸室184a的最小容积(即，轴向长度)。 活塞188远离第一气缸部分184a的移动通过完全压缩偏压部件192而被限制。储蓄器主体140的加压室148与第一气缸部分184a在196处流体连通。活塞188 在偏压部件192的影响下在加压室内施加活塞力或者流体加压作用力。加压室148的总容 积包括储蓄器主体140内的加压室148的容积加上第一气缸部分184a的容积。当活塞188 在第一位置中时，第一气缸部分184a的容积减少从而加压室148的总容积也减少。相反地， 当活塞188在第二位置时，第一气缸室184a的容积增加，从而加压室148的总容积也增加。通风室152在198处连接到第二气缸部分184b，并且通风到周围的压力。在其它 实施方式中，第二气缸部分184b缺乏流体并且也可以通风到周围的压力。有时，到主要泵回路104的进口流可以大于从主要泵回路104和次要泵回路108 进入加压室148的合并回流。当上述情况或者趋向降低加压室148中的压力的其它情况发 生时，活塞188在偏压部件192的影响下朝向第一位置移动。这降低了第一气缸部分184a 的容积，并且因而降低了加压部分148的总容积。减少加压室148的总容积抵消加压室148 内压力的降低，从而保持加压室148中近似常量压力。相反地，当到主要泵回路104的进口流减少时，返回到加压室148的正向流却趋向 于增加加压室148中的压力。加压室148中的压力可以克服偏压部件192的偏压力，朝向 第二位置移动活塞188。当活塞188朝向第二位置移动时，第一气缸部分184a的容积增加， 因而增加加压室148的总容积。在这种情况下，增加加压室148的总容积抵消了加压室148 中的压力增加，从而保持加压室148中近似常量压力。活塞188的轴向移动帮助在加压室148中保持稳态压力情况。当偏压部件192被 全部地压缩，从而活塞188可以不再轴向地远离第一气缸室184b行进时，加压室148中的 压力建立起来。通常，然后，偏压部件192的偏压力通过活塞188在加压室148中设置最小 或者稳态压力，而阀闭合力在加压室148中设置最大压力。在一些实施方式中，偏压力小于 阀闭合力。在操作过程中，加压室148中的压力可以保持高于阀闭合力，以保持阀156打开， 除非储蓄器148在进行排放。
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在主要泵回路出口 170处为避免空化所需要的最小绝对压力可以根据活塞泵116 的速度改变。例如，在主要泵回路出口 170处为避免空化所需要的最小绝对压力典型地随 转动速度(即，发动机RPM)和位移而增加。高度还可以增加在主要泵回路出口 170处为避 免空化所需要的最小标准压力(偏压部件192的偏压力)。偏压部件192的偏压力可以因 而被设置以在加压室148中保持最小表压力，该最小表压力在多种情况足以在主要泵回路 出口 170处避免空化。由活塞188施加在加压室148中的流体上的偏压力被呈现，与活塞泵116和/或 发动机30的操作无关。因而，当发动机30启动时，主要泵回路出口 170被立即或者几乎立 即加压或者增压。由于热流体或者其它压缩空气源的膨胀，这不需要等待在加压室148中 构建压力。图3图示根据本发明的另一个实施方式的储蓄器212。图3所示的储蓄器212在 很多方面与上述图2图示的实施方式相似。因而，除了图2的实施方式和图3的实施方式 之间相互不一致的特征和元件之外，在此参照结合图2的实施方式的上述说明，用于更完 整的说明图3的实施方式的特征和元件(以及特征和元件的替换)。图3的实施方式中的 对应于图2的实施方式中的特征和元件的特征和元件按200序列标记。储蓄器212包括具有内壁244的储蓄器主体240。内壁244将储蓄器主体240的 内部分隔成第一或加压室248和第二或通风室252。储蓄器212包括在加压室248处的主要泵回路进口 272、在加压室248处的主要泵 回路出口 270、在通风室252处的次要泵回路出口 274和在加压室248处的次要泵回路进口 276。在一些实施方式中，主要泵回路进口 272和次要泵回路进口 276被连接。活塞组件280与储蓄器212协作以调整加压室248中的压力。活塞组件280包括 气缸282，其形成气缸室284和限定纵向气缸轴286。活塞288可沿着轴286在气缸室284 内移动。密封件290安置在活塞288和气缸282的内表面之间。活塞288的一侧和气缸室 284限定第一气缸部分284a，活塞288的相对侧和气缸室284限定第二气缸部分284b。第 一和第二气缸部分284a、284b彼此密封，从而流体不能从一个流动到另一个。活塞组件280包括朝向第一气缸部分284a偏压活塞288的偏压部件292。因而，活 塞288可在第一位置和第二位置之间轴向地移动，偏压部件292在第一位置中更放松(虚 线显示)，偏压部件292在第二位置中更压缩或者拉紧(实线显示)。活塞288的轴向位置 确定第一和第二气缸部分284a、284b的相对轴向长度，并且因而确定第一和第二气缸部分 284a、284b的相对容积。活塞组件280可以包括在气缸282中的止档294，其用于限制活塞288朝向第一气 缸部分284a的轴向移动。止档294因而限制第一气缸部分284a的最小容积(即，轴向长 度)。活塞288远离第一气缸部分284a的移动由偏压部件292的完全压缩限制。气缸282延伸通过储蓄器主体240的内壁244，从而第一气缸部分284a与加压室 248流体连通。第二气缸室284b与通风室252流体连通。活塞188因而在加压室248中的 流体上施加加压作用力，其为偏压部件292的强度或者偏压力的函数。加压室248的总容积包括加压室248在气缸282外部的容积加上第一气缸部分 284a的容积。当活塞288在第一位置中时，加压室248的总容积减少。相反地，当活塞288 在第二位置中时，加压室248的总容积增加。
阀256被安置以密封延伸通过活塞288的从第一气缸部分284a到第二气缸部分 284b的通道298。在图示的实施方式中，通道298与气缸室轴286同轴。阀256包括由偏 压部件264偏置到关闭位置的制逆球268。阀256具有闭合力，其为阀偏压部件264的偏 压力的函数。阀闭合力设置加压室248中的最大压力。余量流体通过阀256释放到通风室 252。在一些实施方式中，用于防止制逆球268无意掉出活塞288的机构设置在通道298中。因此，本发明尤其提供用于液压泵系统的可变容积储蓄器。本发明的各种特征和 优势在附随的权利要求中提出。
权利要求
一种用于液压泵系统的储蓄器，所述储蓄器包括储蓄器主体；内壁，将储蓄器主体内部分成第一压力室和第二压力室；单向阀，连接第一压力室和第二压力室，用于选择地允许流体从第一压力室流动进入第二压力室；和活塞组件，包括气缸和活塞以及偏压部件，活塞能够在气缸中移动，其中，活塞的第一侧和气缸形成第一气缸部分，活塞的第二侧和气缸形成第二气缸部分，偏压部件朝向第一气缸室偏压活塞，其中，第一压力室与第一气缸部分流体连通。
2.根据权利要求1所述的储蓄器，其中，气缸在储蓄器的外部。
3.根据权利要求1所述的储蓄器，其中，气缸延伸通过内壁。
4.根据权利要求1所述的储蓄器，其中，单向阀选择地密封通过活塞的从第一气缸部 分到第二气缸部分的第一通道。
5.根据权利要求1所述的储蓄器，其中，从第一气缸部分到第二气缸部分的通道设置 在活塞和气缸内表面之间。
6.根据权利要求1所述的储蓄器，其中，活塞能够在第一位置和第二位置之间移动，其 中，在第一位置中第一压力室具有第一容积，并且在第二位置中第一压力室具有第二容积。
7.根据权利要求1所述的储蓄器，其中，偏压部件具有偏压力，并且单向阀具有阀闭合 力，其中，偏压力小于阀闭合力。
8.一种用于施工车辆的液压泵系统，该液压泵系统包括储蓄器，包括第一压力室和第二压力室，单向阀，用于连接第一压力室和第二压力室，该单向阀选择地允许流体从第一压力室 流动进入第二压力室，和活塞组件，包括气缸和与气缸内壁密封结合的活塞以及偏压部件，活塞能够在气缸中 移动，其中，活塞的第一侧和气缸形成第一气缸部分，活塞的第二侧和气缸形成第二气缸部 分，偏压部件朝向第一气缸部分偏压活塞，其中，第一压力室与第一气缸部分流体连通，主要泵回路，连接到储蓄器，其中，流体从第一压力室流动通过主要泵回路并且进入第 一压力室；和次要泵回路，连接到储蓄器，其中，次要泵回路中的流体从第二压力室流动通过次要泵 回路并且进入第一压力室。
9.根据权利要求8所述的液压泵系统，其中，气缸在储蓄器的外侧。
10.根据权利要求8所述的液压泵系统，其中，气缸在储蓄器的内侧。
11.根据权利要求8所述的液压泵系统，其中，单向阀选择地密封通过活塞的通道。
12.根据权利要求8所述的液压泵系统，其中，从第一气缸部分到第二气缸部分的通道 设置在活塞和气缸内表面之间。
13.根据权利要求8所述的液压泵系统，其中，活塞能够在第一位置和第二位置之间移 动，其中，在第一位置中第一压力室具有第一容积，并且在第二位置中第一压力室具有第二 容积。
14.根据权利要求8所述的液压泵系统，其中，偏压部件具有偏压力且单向阀具有阀闭合力，其中，偏压力小于阀闭合力。
15.根据权利要求8所述的液压泵系统，其中，主要泵回路包括活塞泵。
16.一种用于液压泵系统的储蓄器，储蓄器包括第一压力室； 第二压力室；通道，用于将第二压力室连接到第一压力室；可移动主体，安置在通道中，该主体能够在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置 中第一压力室具有第一容积，在第二位置中第一压力室具有第二容积；和 单向阀，位于第一压力室和第二压力室之间。
17.根据权利要求16所述的储蓄器，还包括朝向第一位置偏压可移动主体的偏压部件。
18.根据权利要求17所述的储蓄器，其中，偏压部件具有偏压力且单向阀具有阀闭合 力，其中，偏压力小于阀闭合力。
19.根据权利要求16所述的储蓄器，还包括在第一压力室处的主要泵进口、在第一压 力室处的主要泵出口、在第二压力室处的次要泵进口和在第一压力室处的次要泵出口。
20.根据权利要求16所述的储蓄器，其中，单向阀选择地密封可移动主体中的通道。
全文摘要
本发明公开了一种用于液压泵系统的储蓄器(112/212)，包括储蓄器主体(140/240)、将储蓄器主体的内部分隔成第一压力室(148/248)和第二压力室(152/252)的内壁(144/244)、以及连接第一压力室和第二压力室的单向阀(156/256)。活塞组件(180/280)形成连接到第一压力室的第一气缸部分(184a/284a)和通风的第二气缸部分(184b/284b)。在偏压部件(192/292)的影响下，活塞可在气缸内移动，以增加和减少第一压力室的总容积。活塞压紧连接到第一压力室的活塞泵进口(172/272)，并且在多种活塞泵操作情况下在第一压力室中保持常量压力。
文档编号F15B1/26GK101925750SQ200980102722
公开日2010年12月22日 申请日期2009年1月28日 优先权日2008年1月29日
发明者克努特·K·布罗克, 约瑟夫·A·St·奥宾 申请人:克拉克设备公司