具有回转马达能量回收的液压控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及一种液压控制系统，更具体地，涉及一种具有回转马达能量回收的液压控制系统。
【背景技术】
[0002]摆动式挖掘机器(例如液压挖掘机和正铲挖土机)需要显著的液压压强和流动以将材料从采掘位置转移到倾倒位置。这些机器在每次摆动起始时引导来自发动机驱动的泵的高压流体通过回转马达以加速负载的作业工具，并且随后在每次摆动结束时限制离开马达的流体的流动以使作业工具放慢并停止。
[0003]与这种类型的液压布置相关的一个问题涉及效率。特别地，在每次摆动结束时离开回转马达的流体由于负载的作业工作的减速而处于相对高的压强下。除非回收，否则可能就浪费了与高压流体相关的能量。另外，在每次摆动结束时对离开回转马达的这种高压流体的限制可以导致流体变热，这必须通过机器的增加的冷却能力来调节。
[0004]于2011年3月22日授予zhang等人的美国专利N0.7，908，852 (’852专利)中公开了提高摆动式机器的效率的一种尝试。’852专利公开了一种包括蓄能器的用于机器的液压控制系统。蓄能器储存已通过由机器的上部结构施加在移动中的回转马达上的惯性转矩加压的离开回转马达的油。蓄能器中的加压油随后被选择性地重新使用，以通过将蓄积的油供应回到回转马达而在后续的摆动过程中加速回转马达。
[0005]尽管’852专利的液压控制系统可以在一些情况中有助于提高摆动式机器的效率，但其仍然不是最佳的。特别地，在’ 852专利中描述的蓄能器的排出过程中，离开回转马达的一些加压流体可能仍具有被浪费的有用能量。另外，当泵输出不能以足以防止回转马达中的气穴现象的速率供应流体时，在’ 852专利的液压控制系统的操作过程中，例如在减速和蓄能器充能过程中，可能存在一些情况。此外，机器可能在不同条件下和不同情况中不同地操作，而’ 852专利的液压控制系统没有配置成使控制适应这些条件和情况。
[0006]本发明的液压控制系统旨在克服上面提及的问题中的一个或多个和/或现有技术的其它问题。
【发明内容】
[0007]本发明的一个方面涉及一种液压控制系统。该液压控制系统可以包括作业工具、配置成使作业工具摆动的马达、罐、配置成从罐中抽吸流体并加压流体的泵和能够操作以控制流体从泵通过第一室通道流至马达以及从马达通过第二室通道流至罐的控制阀。该液压控制系统还可以包括蓄能器和蓄能器回路，所述蓄能器回路配置成选择性地将从该马达排出的流体引导至该蓄能器以便储存以及将储存的流体从蓄能器引导至马达以辅助马达。该液压控制系统还可包括配置成换向阀和单向溢流阀，所述换向阀将第一室通道和第二室通道中压强较高的一个与蓄能器选择性地连接，所述单向溢流阀设置在蓄能器回路内并配置成从马达的相对侧释放压强。
[0008]本发明的另一个方面涉及一种操作液压控制系统的方法。该方法可以包括用泵从罐中抽吸流体并加压流体。该方法还可以包括将加压流体从泵中引导至马达并从马达引导至罐来驱动马达，并且选择性地将流体从马达引导至蓄能器并从蓄能器引导回至马达。该方法可以还包括基于流体的压强选择性地将流体从马达两侧通过单向溢流阀引导至罐。
【附图说明】
[0009]图1是在有运输车辆的工地处操作的一种示例性公开的机器的示意图；和
[0010]图2是可以与图1的机器一起使用的一种示例性公开的液压控制系统的示意图。
【具体实施方式】
[0011]图1图示出具有协作以挖掘土制材料并将土制材料装载到附近的运输车辆12上的多个系统和部件的示例性机器10。在一个例子中，机器10可以具体化为液压挖掘机。但是，可以设想机器10可以具体化为另一种摆动式挖掘或材料处理机器，诸如反铲挖土机、正铲挖土机、拉铲挖掘机或另外的类似机器。除了别的以外，机器10可以包括配置成使作业工具16在沟渠内或堆垛处的采掘位置18和例如运输车辆12上方的倾卸位置20之间移动的执行系统14。机器10还可以包括用于手动控制执行系统14的操作员站22。可以设想机器10可以进行除了装车之外的操作，如果需要的话，还可以进行诸如起吊、挖沟和材料处理等的操作。
[0012]执行系统14可以包括连杆结构，通过流体致动器作用于所述连杆结构以使作业工具16移动。具体地，执行系统14可以包括通过一对相邻的双作用液压缸28(图1中只显示出一个)相对于作业表面26竖直枢转的动臂24。执行系统14还可以包括通过单个双作用液压缸36相对于动臂24围绕水平枢转轴线32竖直枢转的斗杆30。执行系统14还可包括能够操作以连接在作业工具16和斗杆30之间使作业工具16相对于斗杆30竖直地围绕水平轴线40倾斜的单个双作用液压缸38。动臂24可枢转地连接到机器10的框架42，同时框架42可枢转地连接到底架构件44并且通过回转马达49围绕垂直轴线46摆动。斗杆30可以通过枢转轴线32和40将作业工具16枢转地连接到动臂24。可以设想，如果需要的话，更多或更少数量的流体致动器可以设置在执行系统14内和/或以除了上述之外的方式连接。
[0013]众多不同的作业工具16可以附接到机器10并可通过操作员站22控制。作业工具16可以包括用以执行特定任务的任何装置，举例来说，例如铲斗、叉形装置、刮刀、铲子或本领域中已知的任何其它任务执行装置。尽管在图1的实施例中将作业工具16连接成相对于机器10提升、摆动和倾斜，但作业工具16可选地或此外可以转动、滑动、延伸或以本领域中已知的另外的方式移动。
[0014]操作员站22可以配置成接收来自机器操作员的指示所需作业工具移动的输入。具体地，操作员站22可以包括例如具体化为位于靠近操作员座位(未示出)的单轴或多轴操纵杆的一个或多个输入装置48。输入装置48可以是比例型控制器，该比例型控制器能够通过产生指示在特定方向的所需作业工具速度和/或力的作业工具位置信号来定位和/或定向作业工具16。该位置信号可以用于致动液压缸28、36、38和/或回转马达49中的任何一个或多个。可以设想，在操作员站22内可选地或此外可以包括不同的输入装置，诸如例如方向盘、球形把手、推拉装置、开关、踏板和本领域中已知的其它操作员输入装置。
[0015]如图2中图示的，机器10可以包括具有协作以使执行系统14(参照图1)移动的多个流体部件的液压控制系统50。特别地，液压控制系统50可以包括第一回路52以及至少一条第二回路54，第一回路52与回转马达49相关，第二回路54与液压缸28、36和38相关。除了别的以外，第一回路52可以包括回转控制阀56，回转控制阀56被连接成根据通过输入装置48接收的操作员请求调节加压流体从泵58到回转马达49和从回转马达49到低压罐60的流动，以引起作业工具16围绕垂直轴线46 (参照图1)的摆动运动。第二回路54可以包括类似的控制阀，例如动臂控制阀(未示出)、斗杆控制阀(未示出)、工具控制阀(未示出)、行进控制阀(未示出)和/或辅助控制阀，这些控制阀并行连接用以接收来自泵58的加压流体和将废弃流体排出至罐60，由此调节相应的致动器(例如液压缸28、36和 38) ο
[0016]回转马达49可以包括至少部分地形成位于叶轮64的两侧任意一侧的第一室和第二室(未示出)的壳体62。当第一室(例如，通过形成在壳体62内的第一室通道66)连接到泵58的输出且第二室(例如，通过形成在壳体62内的第二室通道68)连接到罐60时，可以驱动叶轮64在第一方向上转动(图2中所示)。相反，当第一室通过第一室通道66连接到罐60并且第二室通过第二室通道68连接到泵58时，可以驱动叶轮64在相反方向上转动(未示出)。流体经过叶轮64的流率可以与回转马达49的转动速度相关，同时叶轮64两端的压差可以与其输出转矩相关。
[0017]回转马达49可以包括内置的补充功能。特别地，补充通道70可以形成在壳体62内，位于第一室通道66和第二室通道68之间，且一对对置的止回阀74可以设置在补充通道70内。低压通道78可以在止回阀74之间的位置处连接到补充通道70。基于低压通道78和第一室通道66和第二室通道68之间的压差，止回阀74中的一个可以打开以允许流体从低压通道78流入第一室和第二室中压强较低的一个中。在执行系统14摆动运动的过程中，第一室和第二室之间通常可以存在显著的压差。
[0018]泵58可以被配置成通过入口通道80从罐60抽吸流体、将流体加压至所需水平并且将流体通过排出通道82排出至第一回路52和第二回路54。如果所需的话，止回阀83可以设置在排出通道82内，以提供加压流体从泵58到第一回路52和第二回路54内的单向流动。泵58可以具体化为例如可变排量泵(图1中示出)、固定排量泵或本领域中已知的另外的动力源。泵58可以通过例如副轴(未示出)、带(未示出)、电路(未示出)或以另外合适的方式可驱动地连接至机器10的动力源(未示出)。替代地，泵58可以通过变矩器、减速箱、电路或以任何其它合适的方式间接地连接到机器10的动力源。泵58可以产生具有至少部分地根据与操作员要求的移动对应的在第一回路52和第二回路54内的致