改进的使用液压风扇反转的液压流体加热的制作方法

改进的使用液压风扇反转的液压流体加热的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种作业车辆，包括冷却系统和接收液压流体的至少一个液压制动器，冷却系统通过引导来自发动机室的空气沿反向方向穿过液压流体以加热液压流体而促使所述液压流体更快地升温。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本公开内容涉及作业车辆的液压系统。更具体地，本公开内容涉及使用液压风扇 反转促进改善作业车辆的液压流体加热的液压系统，以及使用该液压系统的方法。 改进的使用液压风扇反转的液压流体加热

【背景技术】
[0002] 在作业车辆开始启动和运行期间，作业车辆的液压流体可能相对较冷，尤其当作 业车辆在较冷的天气中运行的时候。例如，冷的液压流体可能比较粘稠，这会降低作业车辆 的液压功能的响应，由于作业车辆的较高的压力下降降低液压效率，并引起作业车辆的动 力控制的问题。当冷的液压流体最后升温至正常的运行温度且粘度变小时，作业车辆才可 以适当地工作和动作。然而，该升温周期可能需要较长的时间段，例如一小时或更多。


【发明内容】

[0003] 本公开内容提供了一种作业车辆，该作业车辆包括接收液压流体的至少一个液压 致动器，和冷却系统，该冷却系统通过引导来自发动机室的空气沿反向的方向穿过液压流 体来加热液压流体而促使液压流体更快地升温。
[0004] 根据本公开内容的一个实施例，提供了一种作业车辆，包括：限定发动机室的底 盘；在地面上支撑所述底盘的至少一个牵引装置；位于所述底盘的发动机室中的发动机， 该发动机可操作地连接至所述至少一个牵引装置以在地面上推进所述底盘；接收液压流体 的至少一个液压致动器；和冷却系统。该冷却系统包括：液压冷却器，该液压冷却器与所述 至少一个液压致动器流体连通以接收所述液压流体；风扇，该风扇具有：第一运行模式，其 中所述风扇引导空气沿第一方向穿过所述液压冷却器；和第二运行模式，其中所述风扇引 导来自所述发动机室中的空气沿与所述第一方向相反的第二方向穿过所述液压冷却器；和 控制器，当所述液压流体低于预定温度时，该控制器使所述风扇以所述第二运行模式运行。
[0005] 根据本公开内容的另一个实施例，提供了一种作业车辆，包括：限定发动机室的底 盘；在地面上支撑所述底盘的至少一个牵引装置；位于所述底盘的发动机室中的发动机， 该发动机可操作地连接至所述至少一个牵引装置以在地面上推进所述底盘；接收液压流体 的至少一个液压致动器；和冷却系统。该冷却系统包括：液压冷却器，该液压冷却器与所述 至少一个液压致动器流体连通以接收所述液压流体；风扇；至少一个温度传感器；和与所 述至少一个温度传感器通信的控制器，该控制器被构造成基于来自所述至少一个温度传感 器的输入使所述冷却系统以正向模式或反向模式运行，其中在所述正向模式中，所述风扇 引导空气沿正向方向穿过所述液压冷却器，以冷却所述液压流体；在所述反向模式中，所述 风扇引导来自所述发动机室中的空气沿反向方向穿过所述液压冷却器，以加热所述液压流 体。
[0006] 根据本公开内容的再一个实施例，提供了一种用于操作作业车辆的方法，该作业 车辆包括发动机室中的发动机和接收液压流体的至少一个液压致动器。所述方法包括以下 步骤：引导来自发动机室的空气沿反向方向穿过液压流体以加热液压流体；和引导环境空 气沿正向方向穿过液压流体以冷却液压流体。

【专利附图】

【附图说明】
[0007] 通过参照本发明的实施例的接下来结合附图的说明，将更好地理解本发明，且本 公开内容的上述以及其它特征和优点以及其实施方式将变得更加明显，其中
[0008] 图1为本公开内容的示例性挖掘机的透视图；
[0009] 图2提供用于操作图1的挖掘机的示例性液压回路；
[0010] 图3为用于图1的挖掘机的示例性冷却系统的示意图；
[0011] 图4示出了用于图2的液压回路中的示例性流量控制阀。
[0012] 在上述几个视图中相同的附图标记指代相同的部件。这里列出的示例仅图示了本 发明的示例性实施例，这里的示例在任何方式上不应被理解为限制本发明的范围。

【具体实施方式】
[0013] 首先参照图1，提供了挖掘机形式的作业车辆100。尽管本文中将车辆100示出和 描述为挖掘机，但是例如，车辆100也可以是装载机、推土机、机动平地机、或其它建筑、农 用或多用途车辆。
[0014] 车辆100包括底盘102。至少一个牵引装置104(图示为多个履带），设置成在地 面上支撑底盘102。尽管图1中的牵引装置104为履带的形式，不过牵引装置104也可以 是例如轮的形式，这依然在本公开内容的范围内。底盘102限定容纳和保护发动机116(图 2)的发动机室114。在使用中，发动机116为牵引装置104提供动力，以在地面上推进底盘 102。
[0015] 车辆100还包括由底盘102支撑的操作员驾驶室106,其容纳和保护车辆100的操 作员。操作员驾驶室106可以包括座位以及用于操作车辆100的各种控制设备或用户输入 设备（例如，方向盘、操纵杆、控制杆、按钮）。
[0016] 车辆100还包括至少一个作业工具，其被图示为前方安装式铲斗108。铲斗108经 由动臂装置110可移动地连接至底盘102,用于挖掘、运输以及倾斜污物或其它材料。其它 合适的作业工具包括例如平铲、抓斗、耕作机以及割草机。也可以设置一个多个液压缸112 来实现铲斗108和/或动臂装置110相对于底盘102的运动。
[0017] 接下来参照图2,液压回路200被设置用于操作车辆100的液压功能。图2的说 明性的液压回路200包括液压流体（例如油）的源头或者储存器202、一个或多个泵204、 205、以及至少一个液压致动器。图2中，液压致动器包括操作铲斗108(图）的液压缸112 以及操作风扇208的液压马达206。以下参照图3进一步描述风扇208。同样在本公开内 容的范围内的是，可以设置其它的液压致动器来执行车辆100的其它液压功能。图2所示 的液压回路200还包括分别控制缸112和马达206的流量控制阀212, 216。图2的说明性 的液压回路200还包括从储存器202至流量控制阀212, 216的第一液压流动路径220,和从 流量控制阀212, 216返回储存器202的第二返回液压流动路径222。
[0018] 接下来参照图3,冷却系统240被设置成用于冷却车辆100。图3所示的冷却系统 240包括至少一个热交换器或者冷却器（例如散热器），说明性地，为第一液压冷却器242 和第二发动机冷却器244。图3所示的冷却系统240还包括风扇208。图3的液压冷却器 可以接收来自液压回路200的液压流体。暂时返回图2,液压冷却器242被示出为沿着液压 回路200的返回液压流动路径222定位，以在液压流体返回储存器202之前冷却来自缸112 和马达206的液压流体。图3的发动机冷却器244可以接收围绕和/或通过发动机116循 环的发动机冷冻剂。冷却器242,244图示中布置成并排构造，但同样在本公开内容的范围 内的是，冷却器242, 244也可以布置成叠置构造，例如，一个冷却器242叠置在另一个冷却 器244的顶部上。
[0019] 图3所示的冷却系统240还包括控制风扇208的控制器250。控制器250可以控 制风扇208以通过液压冷却器242将液压流体维持在期望的温度范围内，和/或通过发动 机冷却器244将发动机冷冻剂维持在期望的温度范围内。控制器250可以控制风扇208的 速度。例如，控制器250可以使风扇208以全速（例如100% )、停止速度（例如0% )、以 及全速和停止速度之间的多个中间速度（例如，1% -99% )运行。控制器250还可以控制 风扇208的方向，以使风扇208以第一正向或冷却模式或第二反向或加热模式运行。在图 2中，控制器250被示出为与流量控制阀216通信，以控制马达206和风扇208的运行。以 下参照图4进一步详述控制器250和流量控制阀216之间的相互作用。
[0020] 在所述正向或者冷却模式中，控制器250使风扇208沿正向风扇方向Ff旋转，以抽 吸冷的环境空气进入底盘102并沿正向空气方向FA穿过冷却器242, 244,如图3所示。冷 的环境空气可以经由底盘102中的开口 118进入底盘102。如图1所示，例如，开口 118形 成在底盘102的侧壁上，并可以部分地覆盖有例如保护网或格栅。所述网或格栅可以可移 动地连接至底盘102,以允许操作员打开网或者格栅并访问风扇208、冷却器242, 244、和冷 却系统240的其它部件。冷的环境空气可以冷却液压冷却器242中的液压流体和发动机冷 却器244中的发动机冷冻剂。在经过冷却器242,244之后，环境空气可以沿正向空气方向 FA继续行进穿过底盘102,进入发动机室114中，这有助于促进发动机116的直接空气冷却。 [0021 ] 在反向或加热模式中，控制器250使风扇208沿反向的风扇方向RF (其与正向风扇 方向Ff相反）旋转，以抽吸来自发动机室114的暖空气沿相反的空气方向RA(其与正向空 气方向FA相反）穿过冷却器242, 244,如图3所示。来自发动机室114的暖空气可以加热 液压冷却器242中的液压流体和发动机冷却器244中的发动机冷冻剂。在经过冷却器242， 244之后，所述暖空气可以沿相反的空气方向心经由开口 118离开底盘102,这可以清除正 向模式运行期间收集在开口 118上及其附近的污物和碎片。
[0022] 控制器250可以使风扇208以反向或加热模式运行，以将液压流体从冷的初始温 度加热至正常的运行温度。将液压流体加热至其正常的运行温度可以改善液压流体的粘性 和性能。当液压流体达到其正常的运行温度时，控制器250然后可以使风扇208以正向或 冷却模式运行，以降低和/或维持液压流体的温度。
[0023] 由于以下的原因，使风扇图反向或加热模式运行可以比停止风扇208更快地加热 液压流体。首先，发动机116可以相对较快地升温，并且使风扇208以反向或加热模式运行 可以有利地利用发动机室114中的暖空气来加热液压冷却器242中的液压流体，而不是使 该暖空气滞留在发动机室114中。此外，使风扇208以反向或加热模式允许将需要液压流 体循环穿过液压回路200以操作马达206和风扇208 (图2)，这将比使液压流体滞留在储存 器202中更快地加热液压流体。因此，使风扇208以反向或加热模式运行会促进改进的液 压流体升温。
[0024] 使风扇208以反向或加热模式运行会暂时地牺牲发动机116的周围冷却。然而， 当液压流体被充分加热后，风扇208可以返回至以正向或冷却模式运行以冷却发动机116。 这样的冷却可以通过使环境空气穿过发动机冷却器244中的发动机冷冻剂间接地、或者使 环境空气穿过发动机116本身直接地发生。
[0025] 在图3中，通过改变风扇208的旋转方向实现了正向模式和反向模式。具体地，通 过使风扇208沿正向风扇方向F f旋转实现了正向模式，通过使风扇208沿反向的风扇方向 RF旋转实现了反向模式。同样在本公开内容的范围内的是，可以例如通过操纵风扇208的 叶片实现正向模式和反向模式，而不用改变风扇208的旋转方向。这样的风扇可以从加拿 大 Alberta 的 Flexxaire 得到。
[0026] 控制器250可以基于从一个或多个温度传感器得到温度数据来控制风扇208。图 3中，控制器250与测量车辆100周围的环境空气温度的第一温度传感器252、测量车辆100 中的液压流体温度的第二温度传感器254、以及测量车辆100中的发动机冷冻剂温度的第 三温度传感器256通信。运行中，控制器250可以接收来自一个或多个温度传感器252, 254， 256的温度输入数据，并处理所述温度输入数据，以及与马达206 (图2)的流量控制阀216 通信以基于处理后的温度数据控制风扇208的运行。如果温度传感器252检测到低的环境 空气温度（例如当车辆100在较冷的天气中运行时），则例如，控制器250可以降低风扇208 在正向或冷却模式中的速度，同时仍然分别对冷却器242, 244中的液压流体和发动机冷冻 剂进行充足的冷却。然而，如果温度传感器254, 256检测到高的液压流体温度和/或高的 发动机冷冻剂温度，则控制器250可以增加风扇208的速度，以分别对冷却器242, 244进行 更多的冷却。
[0027] 控制器250可以使用这样的温度数据以在低的液压流体温度时使风扇208以反向 或加热模式运行，在正常或高的液压流体温度时使风扇以正向或冷却模式运行。如上所述， 控制器250可以接收来自温度传感器254的液压流体的温度。当液压流体低于预定温度 (例如，低于大约50°C )时，控制器250可以使风扇208以反向或加热模式允许以加热液压 流体。当液压流体达到或超过所述预定温度（例如，大约50°C或更高）时，控制器250可以 将风扇208切换至正向或冷却模式，以冷却液压流体或维持液压流体的温度。
[0028] 例如，控制器250还可以基于来自计时器258的时间数据来控制风扇208,该计时 器258可以测量车辆100自最近启动后的运行时间。在运行中，控制器250可以接收来自 计时器258的时间输入数据，并处理所述时间输入数据，以及与马达206 (图2)的流量控制 阀216通信，以基于处理后的时间数据控制风扇208的运行。
[0029] 控制器250可以使用这样的时间数据来使风扇208在车辆100开始启动周期期间 以反向或加热模式运行，在车辆100的随后运行期间使风扇以正向或冷却模式运行。当车 辆100已经发动少于预定时间（例如，少于1小时，少于2小时）时，控制器250可以使风 扇208以反向或加热模式运行，以加热液压流体。当车辆100已经发动持续预定时间或更 久（例如，1小时或多于2小时或更多），控制器250可以将风扇208切换至正向或冷却模 式，以冷却液压流体。
[0030] 控制器250还可以基于来自车辆100的操作员的手动输入或命令来控制风扇208。 在图3中，控制器250与用户输入设备260通信，该用户输入设备260例如可以允许操作员 例如打开/关闭风扇208、选择风扇208的速度和/或选择风扇208的方向。在运行中，控制 器250可以接收来自用户输入设备260的手动输入、处理该手动输入、以及与马达206(图 2)的流量控制阀216通信，以基于该处理后的输入控制风扇208的运行。用户输入设备260 可以位于车辆1〇〇(图1)的操作员驾驶室106中，用于由操作员访问和使用。
[0031] 在本公开内容的范围内的是，控制器250可以基于温度输入、时间输入和/或手动 输入的组合来控制风扇208。例如，控制器250在给风扇208通电之前可以等待预定的时 间，然后控制器250可以接收温度数据以进一步控制风扇208的运行。
[0032] 如以上参照图2所述，控制器250与流量控制阀216通信以控制马达206和风扇 208的运行。图4中详细示出了一个示例性的流量控制阀216。
[0033] 图4的流量控制阀216包括成比例的导向操作式主阀400,主阀400具有正向位置 402、停止位置404和反向位置406。主阀400控制风扇208的速度和方向两者。当主阀400 处于正向位置402时，马达206使风扇208以全速（例如，100%)在正向模式中运行。当主 阀400处于停止位置404时，马达206使风扇208停止（例如，0% )。当主阀400处于反向 位置406时，马达206使风扇208以全速（例如，100% )在反向模式中运行。在停止位置 404与正向和反向位置402、406之间，马达206使风扇208以中间速度（例如，1% -99% ) 运行。
[0034] 图4的流量控制阀216还包括与主阀400连通的电磁操作式调节阀410。当被激 励时，调节阀410将流体导向主阀400,以将主阀400从其正常的正向位置402移动至停止 位置404或反向位置406。
[0035] 图4的流量控制阀216还包括与主阀400连通的电磁操作式节流阀420。当被激 励时，节流阀420将压力导向主阀400的弹簧408,以限制主阀400的移动，从而从主阀400 控制风扇208的速度。
[0036] 尽管本发明被描述为具有示例设计，但在本公开内容的精神和范围内可以进一步 修改本发明。因此本申请意图使用本发明的一般原理涵盖任意变型、使用或改型。此外，本 申请意图涵盖源自本公开内容的、如落入对本发明所属【技术领域】中的公知或常规实践并落 入所附权利要求的限制范围内的偏离。
【权利要求】
1. 一种作业车辆，包括： 限定发动机室的底盘； 在地面上支撑所述底盘的至少一个牵引装置； 位于所述底盘的发动机室中的发动机，该发动机可操作地连接至所述至少一个牵引装 置以在地面上推进所述底盘； 接收液压流体的至少一个液压致动器；和 冷却系统，该冷却系统包括： 液压冷却器，该液压冷却器与所述至少一个液压致动器流体连通以接收所述液压流 体； 风扇，该风扇具有： 第一运行模式，其中所述风扇引导空气沿第一方向穿过所述液压冷却器；和 第二运行模式，其中所述风扇引导来自所述发动机室中的空气沿与所述第一方向相反 的第二方向穿过所述液压冷却器；和控制器，当所述液压流体低于预定温度时，该控制器使 所述风扇以所述第二运行模式运行。
2. 如权利要求1所述的作业车辆，其中，当所述液压流体处于或高于所述预定温度时， 所述控制器使所述风扇以所述第一运行模式运行。
3. 如权利要求1所述的作业车辆，其中，所述风扇在所述第一运行模式和第二运行模 式中沿相反的方向旋转。
4. 如权利要求1所述的作业车辆，其中，沿所述第一方向行进穿过所述液压冷却器的 空气冷于来自所述发动机室的沿所述第二方向行进穿过所述液压冷却器的空气。
5. 如权利要求1所述的作业车辆，其中， 当所述风扇以所述第一运行模式运行时，所述冷却系统冷却所述液压冷却器中的液压 流体；以及 当所述风扇以所述第二运行模式运行时，所述冷却系统加热所述液压冷却器中的液压 流体。
6. -种作业车辆，包括： 限定发动机室的底盘； 在地面上支撑所述底盘的至少一个牵引装置； 位于所述底盘的发动机室中的发动机，该发动机可操作地连接至所述至少一个牵引装 置以在地面上推进所述底盘； 接收液压流体的至少一个液压致动器；和 冷却系统，该冷却系统包括： 液压冷却器，该液压冷却器与所述至少一个液压致动器流体连通以接收所述液压流 体； 风扇； 至少一个温度传感器；和 与所述至少一个温度传感器通信的控制器，该控制器被构造成基于来自所述至少一个 温度传感器的输入使所述冷却系统以正向模式或反向模式运行，其中 在所述正向模式中，所述风扇引导空气沿正向方向穿过所述液压冷却器，以冷却所述 液压流体； 在所述反向模式中，所述风扇引导来自所述发动机室中的空气沿反向方向穿过所述液 压冷却器，以加热所述液压流体。
7. 如权利要求6所述的作业车辆，其中， 当所述液压流体低于预定温度时，所述控制器使所述风扇以所述反向模式运行；以及 当所述液压流体处于或大于所述预定温度时，所述控制器使所述风扇以所述正向模式 运行。
8. 如权利要求7所述的作业车辆，其中， 所述预定温度约为50°C。
9. 如权利要求7所述的作业车辆，其中，所述发动机在所述液压流体达到所述预定温 度之前达到所述预定温度。
10. 如权利要求6所述的作业车辆，其中， 所述风扇在所述正向模式和所述反向模式中沿相反的方向旋转。
11. 如权利要求6所述的作业车辆，其中， 所述冷却系统还包括发动机冷却器，该发动机冷却器接收来自所述发动机的发动机冷 却剂，所述风扇在所述正向模式和反向模式中引导空气穿过所述液压冷却器和所述发动机 冷却器两者。
12. 如权利要求11所述的作业车辆，其中， 所述至少一个温度传感器测量以下之一的温度： 所述底盘外部的环境空气； 所述液压流体；和 所述发动机冷却剂。
13. 如权利要求11所述的作业车辆，其中， 所述液压冷却器和所述发动机冷却器被布置成并排构造或叠置构造。
14. 如权利要求6所述的作业车辆，其中， 在所述正向模式中，来自所述液压冷却器的空气流入所述发动机室中。
15. 如权利要求6所述的作业车辆，其中， 所述至少一个液压致动器包括操作所述风扇的液压马达。
16. 如权利要求6所述的作业车辆，其中， 所述至少一个液压致动器包括操作作业工具的液压缸。
17. -种操作作业车辆的方法，所述作业车辆包括位于发动机室中的发动机和接收液 压流体的至少一个液压致动器，所述方法包括以下步骤： 引导来自所述发动机室的空气沿反向方向穿过所述液压流体，以加热所述液压流体； 以及 引导环境空气沿正向方向穿过所述液压流体，以冷却所述液压流体。
18. 如权利要求17所述的方法，其中， 沿所述反向方向引导空气的步骤包括加热发动机冷却剂；以及 沿所述正向方向引导空气的步骤包括冷却所述发动机冷却剂。
19. 如权利要求17所述的方法，其中， 基于以下输入中的至少一个，在沿所述反向方向引导空气的步骤后执行沿所述正向方 向引导空气的步骤： 温度输入； 时间输入；和 来自作业车辆的操作员的手动输入。
20. 如权利要求19所述的方法，其中， 当所述温度输入指示所述液压流体低于预定温度时，执行沿所述反向方向引导空气的 步骤。
21. 如权利要求20所述的方法，其中， 当所述温度输入指示所述液压流体达到所述预定温度时，执行沿所述正向方向引导空 气的步骤。
22. 如权利要求17所述的方法，其中， 沿所述反向方向引导空气的步骤包括使风扇以反向模式运行；以及 沿所述正向方向引导空气的步骤包括使所述风扇以正向模式运行。
【文档编号】F15B21/04GK104110417SQ201410153159
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2013年4月16日
【发明者】兰斯·罗伯特·夏洛克 申请人:迪尔公司