专利名称：自动化液压动力系统和操作自动化液压动力系统的方法
技术领域：
本发明涉及一种自动化液压动力系统和操作自动化液压动力系统的方法。
背景技术：
许多类型的设备和机械利用诸如由液压泵产生的液压动力作为各个部件的驱动系统。诸如施工设备的机械和设备通常可以包括泵箱，该泵箱从发动机接收机械动力并将该机械动力输出到多个液压泵，所述多个液压泵则通过液压压力驱动包括例如液压缸和液压马达的多个液压执行机构。随液压动力系统出现的一个问题发生在寒冷天气起动工况期间。在寒冷天气起动 期间，增大的液压流体粘性和液压泵的与此相关的液压负载可导致难以起动发动机。因此，通过使用介于发动机和泵箱之间的离合器来禁用液压动力系统。采用该布置结构，液压动力系统被禁用，直至发动机被预热并能够与处于接合状态的离合器一起起动为止。随液压动力系统出现的另一个问题发生在诸如液压缸或液压泵的液压执行机构未用来执行机械作业的情况下。在这样的情况下对液压泵的操作会在发动机上产生不必要的马力负载，这进而降低了燃料效率。该布置结构还增大了液压热量累积和泵部件磨损，而不产生有益的结果。随液压动力系统出现的另一问题是由于施加在发动机上的液压负载根据各种操作工况变化而发生，所述操作工况包括在任意时间点操作的液压执行机构的数量和施加在液压执行机构上的负载。在高液压负载工况期间，虽然可能期望用户以高速操作发动机，这进而导致燃料效率的下降，但如果用户在较低液压负载工况期间维持高发动机转速，则可能发生燃料效率的不必要降低。本发明涉及一种自动化液压动力系统和方法。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种液压系统和一种用于操作液压系统的方法，该液压系统包括发动机；至少一个液压泵；泵箱；至少一个液压离合器组件；至少一个阀；液压流体储存器；离合器致动泵；以及一个或多个电子装置。该泵箱介于发动机和所述至少一个液压泵之间，由此，该泵箱接收由发动机产生的机械动力，并传递扭矩以供所述至少一个液压泵使用。该至少一个液压离合器组件介于泵箱和所述至少一个液压泵之间，用于选择性地将扭矩传递给所述至少一个液压泵，其中，该至少一个离合器组件能够被选择性地接合或脱离，由此，当该离合器组件处于接合状态时，与所述至少一个液压泵相关的液压负载被施加到发动机。该至少一个阀能够被打开以向所述至少一个离合器组件供给加压液压流体，并能够被关闭以中断所述加压液压流体向所述至少一个离合器组件的供给，从而选择性地使所述离合器组件接合或脱离。该离合器致动泵把来自液压流体储存器的液压流体泵送至所述至少一个阀。所述一个或多个电子装置控制所述至少一个阀的打开和关闭。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于操作液压系统的方法，其中，该液压系统包括发动机；至少一个液压泵；泵箱，该泵箱介于发动机和所述至少一个液压泵之间，由此，该泵箱接收由发动机产生的机械动力并传递扭矩以供所述至少一个液压泵使用；至少一个液压离合器组件，该至少一个液压离合器组件介于泵箱和所述至少一个液压泵之间，用于选择性地将扭矩传递给所述至少一个液压泵，其中，所述至少一个离合器组件能够被选择性地接合或脱离，由此，当该离合器组件处于接合状态时，与所述至少一个液压泵相关的液压负载被施加到发动机；液压流体储存器；以及离合器致动泵，该离合器致动泵把来自液压流体储存器的液压流体泵送至所述至少一个阀，所述方法包括如下步骤通过使用一个或多个电子装置控制所述至少一个阀的打开和关闭来选择性地使离合器组件接合或脱离，其中，当所述至少一个阀打开时，加压液压流体被供给到所述至少一个离合器组件，并且其中，当所述至少一个阀关闭时，所述加压液压流体向所述至少一个离合器组件的供给被中断。
图I不出了根据本发明实施例的液压动力系统的不意图。图2描绘了根据本发明实施例的泵箱的示意图。图3描绘了根据本发明实施例的液压动力系统的透视图。图4描绘了根据本发明实施例的液压离合器的透视图。图5描绘了局部截面透视图，示出处于脱离状态的、根据本发明实施例的液压离合器组件。图6描绘了局部截面透视图，示出处于接合状态的、根据本发明实施例的液压离合器组件。图7描绘了根据本发明实施例的关闭的阀。图8描绘了根据本发明一个实施例的打开的阀。
具体实施例方式图I和图3不出根据本发明一个实施例的液压动力系统10。如图所不,该液压动力系统包括发动机20、泵箱30、多个液压离合器组件40、多个液压泵60、和多个阀70、多个传感器80-82、液压流体储存器85、离合器致动泵86、和一个或多个电子装置90、以及多个液压执行机构100。现在转向图1，示出了根据一个实施例的发动机20。根据本实施例的一个方面，发动机20被构造成对泵箱30供给机械动力。如图I所示,发动机20包括输出轴21,该输出轴21将扭矩传递给泵箱30。本领域普通技术人员将会理解，在本发明的范围内，可以提供能够向泵箱30传递扭矩的、具有任何形状和构造的输出轴21。图1-3中示出了本实施例的泵箱30。如图I所示，泵箱30可以介于发动机20和多个液压泵60之间。根据本实施例的一个方面，泵箱30介于发动机20和多个液压泵60之间，由此，泵箱30接收由发动机20产生的机械动力。根据本实施例的另一方面，泵箱30可以介于发动机20和多个液压泵60之间，由此，泵箱30传递扭矩以供所述多个液压泵60使用。
在图I中还示出了 泵箱30可以介于发动机20和离合器致动泵86之间。根据本实施例的一个方面，泵箱30可以介于发动机20和离合器致动泵86之间，由此，泵箱30接收由发动机20产生的机械动力。根据本实施例的另一个方面，泵箱30可以介于发动机20和离合器致动泵86之间，由此，泵箱30传递扭矩以供离合器致动泵86使用。如图I所示，泵箱30例如可以经由输出轴21从发动机20接收扭矩。现在转向图2，泵箱30设有多个输出端31。本领域普通技术人员将会理解，输出端31例如经由一个或多个扭矩传递结构(未示出)接收从输出轴21供给的扭矩，该扭矩传递结构(未示出)例如包括齿轮。虽然目前描绘的泵箱30示出了四个输出端31，这四个输出端31用于传递扭矩以供离合器致动泵86和多个液压泵60使用，但本领域普通技术人员将会理解，在本发明的范围内，可提供包括任意个(例如多于或少于四个)输出端31的泵箱30。本领域普通技术人员还将会理解，在本发明的范围内，可提供能够传递扭矩的、具有任何形状和构造的输出端31。现在转向图I和图3，示出了本实施例的液压离合器组件40。根据本实施例的一 个方面，离合器组件40被构造成用于选择性地传递扭矩。根据本实施例的另一个方面，离合器组件40被构造成用于响应于液压压力的供给而选择性地传递扭矩。如图I和图3所示，液压离合器组件40可以介于泵箱30和液压泵60之间。根据本实施例的一个方面，液压离合器组件40可以介于泵箱30和液压泵60之间，由此，离合器组件40从泵箱30接收扭矩。根据本实施例的另一个方面，液压离合器组件40可以介于泵箱30和液压泵60之间，由此，离合器组件40选择性地传递扭矩，以供一个或多个下游的液压泵60使用。图I和图3中还示出了 液压离合器组件40可以介于液压泵60之间。根据本实施例的一个方面，液压离合器组件40可以介于液压泵60之间，由此，离合器组件40从一个上游的液压泵60接收扭矩，并选择性地传递扭矩以供一个或多个下游的液压泵60使用。现在转向图5和图6，示出了一类离合器组件40的工作部件的示例。如图所示，离合器组件40中设有如在41a处的开有外花键的毂41 ;如在42a处的开有内花键的滚筒42 ;如在43a处的开有外花键的多个盘43 ;如在44a处的开有内花键的多个盘44 ;活塞45 ；以及偏压构件46。如图所示，开有外花键的盘43被以扭转方式接合到并可旋转地联接到开有内花键的滚筒42，由此，盘43和滚筒42中的一个的旋转把旋转传递给盘43和滚筒42中的另一个。图中还示出了 开有内花键的盘44被以扭转方式接合到并可旋转地联接到开有外花键的毂41，由此，盘44和毂41中的一个的旋转把旋转传递给盘44和毂41中的另一个。本领域普通技术人员将会理解，虽然示出了两个开有外花键的盘43和两个开有内花键的盘44，但在本发明的范围内，所使用的每一种盘43、44均可多于两个。本领域普通技术人员将会理解，在操作中，开有外花键的毂41或开有内花键的滚筒42从离合器组件40外部的来源，例如图I所示，从图I所示的泵箱30或上游液压泵60接收扭矩。本领域普通技术人员将会理解，开有外花键的毂41或开有内花键的滚筒42选择性地将扭矩传递给一个或多个下游的液压泵60或一个或多个下游的液压离合器组件40。如图5和图6所示，离合器组件40根据活塞45的位置来选择性地传递扭矩，该活塞45通过液压压力和偏压构件46被致动。如图5所示，在未施加液压压力时，离合器组件40处于脱离状态，并且活塞45经由诸如弹簧的偏压构件46被偏压而离开所述盘43、44。当该离合器处于脱离状态时，盘43和盘44被旋转地脱开联接(rotationally uncoupled),由此，随着泵箱30或上游的液压泵60向毂41和滚筒42中的一个施加扭矩，盘43和44之间发生相对旋转。盘43和44的旋转地脱开联接允许毂41和滚筒42中的一个独立于毂41和滚筒42中的另一个而旋转。因此，当液压离合器组件40处于脱离状态时，扭矩不通过液压离合器组件40传递到一个或多个下游的液压泵60或者一个或多个下游的液压离合器组件40。如图6所示，施加例如经由端口 47a引入的液压流体压力会使离合器组件40接合。当离合器组件40处于接合状态时，液压流体压力超过由偏压构件46施加的偏压力并将活塞45朝着盘43、44偏压。当这种情况发生时，活塞45向盘43、44施加力。所施加的力将盘43、44挤压在一起，并且，由于二者的摩擦力，盘43、44被旋转地联接，由此，盘43和44中的一个的旋转把旋转传递给盘43和44中的另一个。盘43、44的旋转联接允许毂41和滚筒42中的一个的旋转被作为旋转而转移到毂41和滚筒42中的另一个。 因此，当离合器组件40处于接合状态时，扭矩可以选择性地传递给一个或多个下游的液压泵60，该一个或多个下游液压泵60则可以例如通过泵送来自液压流体储存器85的液压流体来供给液压流体压力，以便操作一个或多个液压执行机构100。虽然图I仅示出了两个液压执行机构100，但本领域普通技术人员将会理解，在本发明的范围内，每个液压泵60可以控制单个液压执行机构100，或者，任何两个液压泵60可以控制单个液压执行机构 100。此外，当离合器组件40处于接合状态时，扭矩可以选择性地传递给一个或多个下游的离合器组件40，该一个或多个下游的离合器组件40则可以选择性地将扭矩传递给一个或多个液压泵60。在液压离合器组件40已经接合的情况下，当希望使液压离合器组件40脱离时，可中断液压流体压力的供给。一旦该供给被中断，液压流体压力就随着液压流体例如经由端口 47b离开活塞室49b而降低，并且偏压构件46偏压所述活塞45以使其离开所述盘43、44，由此，使盘43、44旋转地脱开联接并使液压离合器组件40脱离。尽管这种布置结构可能是特别希望的，因为它确保了离合器组件40通常处于脱离状态，包括在发动机起动期间也是如此，这在寒冷天气中的发动机起动期间可能是特别希望的，但本领域普通技术人员将会理解，在替代实施例中，也可利用液压压力来使离合器组件40脱离，并且偏压构件46可用于使离合器组件40接合，由此，离合器组件40通常处于接合状态。现在转向图1，示出了液压流体储存器85、离合器致动泵86、多个阀70和一个或多个电子装置90。根据本实施例的一个方面，离合器致动泵86泵送来自流体储存器85的液压流体。根据本实施例的另一个方面，离合器致动泵86将液压流体泵送至多个阀70，所述多个阀70则选择性地将液压流体压力供给至多个离合器组件40，以便选择性地接合所述多个离合器组件40。根据本实施例的又一个方面，离合器致动泵86将液压流体泵送至多个阀70，所述多个阀70则选择性地将液压流体压力供给至多个离合器组件40，以便选择性地调节离合器组件40的温度，例如包括防止离合器组件40过热。本领域普通技术人员将会理解，这些阀70可以是能够选择性地打开和关闭以选择性地将液压流体压力供给至离合器组件40的、任何类型的阀，包括但不限于电磁阀。
根据本实施例的另一个方面，一个或多个电子装置90控制各个阀70的打开和关闭，以调节加压液压流体向离合器组件40的供给。根据本实施例的再一个方面，一个或多个电子装置90控制各个阀70的打开和关闭，以调节加压液压流体向离合器组件40的供给，用于选择性地接合所述离合器组件40。根据本实施例的又一个方面，一个或多个电子装置90控制各个阀70的打开和关闭，以调节所述加压液压流体向离合器组件40的供给，用于选择性地调节离合器组件40的温度。现在转向图5和图6，离合器组件40包括端口 47a，其中，液压流体可选择性地被引入到离合器组件40中，以选择性地使离合器组件40接合。在图5和图6中还示出了 离合器组件40可以设有与盘43、44流体连通的端口 48a，由此，液压流体可以被引入到离合器组件40的盘接纳部49a中，以选择性地调节离合器组件40的温度，例如包括用于在离合器组件40处于接合状态的同时冷却该离合器组件40。如图所示，液压流体可经由第二端口48b离开所述盘接纳部49a。本领域普通技术人员将会理解，可以通过阀70的打开和关闭来控制为了冷却离合器组件40并使离合器组件40接合而选择性地引入的液压流体，阀70的打开和关闭可以由一个或多个电子装置90控制。 有利地，一个或多个电子装置90可以被提供为一个或多个微处理器，当控制一个或多个阀70的打开和关闭以选择性地将液压流体供给至离合器组件40时，该一个或多个电子装置90可以将各种因素考虑进去。本领域普通技术人员将会理解，该一个或多个电子装置90可以包括用于此目的的软件。举例来说(但非限制性地)，一个或多个电子装置90可以根据发动机的温度或环境温度来控制液压流体向离合器组件40的供给，例如包括用于在发动机冷起动工况期间、使与多个液压泵60的操作相关的液压负载脱离，所述发动机冷起动工况例如是在寒冷天气中、即例如在32 T或以下的温度期间遇到的工况。如图I所示，一个或多个传感器80可以向一个或多个电子装置90提供与发动机20的温度相关的信息。本领域普通技术人员将会理解，在本发明的范围内，可提供一个或多个另外的、用于传送环境温度信息的传感器。举另一个示例来说(但非限制性地)，一个或多个电子装置90可以控制液压流体的供给，其被用来根据液压流体的温度并根据离合器组件40是否处于接合状态来选择性地调节离合器组件40的温度，所述离合器组件40是否处于接合状态包括离合器组件40持续处于接合状态的时长或在设定的时段内处于接合状态的时长。举又一个示例来说(但非限制性地)，一个或多个电子装置90可以控制液压流体向离合器组件40的供给，以提高燃料经济性，减少所述多个液压泵60上的部件磨损，减小发动机负载，并减少液压流体中的热量累积。举例来说，在所述液压执行机构100中的一个或多个未被操作的情况下，可以使液压离合器组件40脱离以提高燃料经济性，减少所述多个液压泵60上的部件磨损，减小发动机负载并减小液压流体中的热量累积。如图I所示、一个或多个传感器81可用于监测用户是否实际上尝试操作所述液压执行机构100。在图I还示出了 可以使用一个或多个传感器82来监测液压流体的温度。本领域普通技术人员将会理解，除了减小噪声之外，通过使一个或多个离合器组件40脱离，还从发动机20上除去了与离合器组件40相关的液压负载，该液压负载包括由离合器组件40驱动的任何液压泵60的液压负载，这进而提高了燃料经济性。另外，如图I所示，可以使用一个或多个传感器80来监测燃料经济性和发动机负载。具体特别地，一个或多个电子装置90可以根据在任何时间点施加的液压负载来自动控制发动机的运行和转速，由此，可以实现发动机转速的自动调节，以使燃料经济性最佳。以上实施例的详细描述并不是对本发明人预期的在本发明的范围内的全部实施例的穷尽描述。本领域技术人员将认识到，可以对上述实施例的某些元件进行不同地组合或删除以产生另外的实施例，并且这些另外的实施例也落入本发明的范围和教义内。对本领域普通技术人员来说也显而易见的是，上述实施例可以整体地或部分地进行组合以产生在本发明的范围和·教义内的另外实施例。因此，虽然本文中为了例证性的目的描述了本发明的具体实施例和示例，但本领域技术人员将认识到的，在本发明的范围内，可以进行各种等价的修改。因此，本发明的范围由所附权利要求决定。
权利要求
1.一种液压系统,包括 发动机； 至少一个液压泵； 泵箱，所述泵箱介于所述发动机和所述至少一个液压泵之间，由此，所述泵箱接收由所述发动机产生的机械动力，并传递扭矩以供所述至少一个液压泵使用； 至少一个液压离合器组件，所述至少一个液压离合器组件介于所述泵箱和所述至少一个液压泵之间，用于选择性地将扭矩传递给所述至少一个液压泵，其中，所述至少一个离合器组件能够被选择性地接合或脱离，由此，当所述离合器组件处于接合状态时，与所述至少一个液压泵相关的液压负载被施加到所述发动机； 至少一个阀，所述至少一个阀能够被打开以向所述至少一个离合器组件供给加压液压流体，并能够被关闭以中断所述加压液压流体向所述至少一个离合器组件的供给，从而选择性地使所述离合器组件接合或脱离； 液压流体储存器； 离合器致动泵，所述离合器致动泵把来自所述液压流体储存器的液压流体泵送至所述至少一个阀；以及 一个或多个电子装置，所述一个或多个电子装置控制所述至少一个阀的打开和关闭。
2.根据权利要求I所述的液压系统，其中，所述一个或多个电子装置根据施加到所述发动机的液压负载来自动调节发动机转速，以使燃料经济性最佳。
3.根据权利要求I所述的液压系统，其中，所述至少一个阀供给加压液压流体，以选择性地使所述至少一个液压离合器组件接合，由此，在无加压液压流体供给的情况下，所述至少一个离合器组件通常处于脱离状态。
4.根据权利要求I所述的液压系统，还包括至少一个另外的阀，所述至少一个另外的阀向所述至少一个液压离合器组件供给液压流体，以调节所述液压离合器组件的温度。
5.根据权利要求I所述的液压系统，还包括至少一个液压执行机构，其中，所述至少一个液压泵泵送液压流体以操作所述至少一个液压执行机构。
6.根据权利要求I所述的液压系统，还包括至少一个液压执行机构，其中，所述至少一个液压泵泵送液压流体以操作所述至少一个液压执行机构，并且其中，所述一个或多个电子装置控制所述阀的打开和关闭，以在用户不试图操作所述至少一个液压执行机构时、从所述发动机上除去与所述至少一个液压泵相关的液压负载。
7.根据权利要求I所述的液压系统，其中，所述一个或多个电子装置控制所述阀的打开和关闭，以在发动机起动期间、从所述发动机上除去与所述至少一个液压泵相关的液压负载。
8.根据权利要求I所述的液压系统，其中，所述一个或多个电子装置控制所述阀的打开和关闭，以在发动机冷起动工况期间、从所述发动机上除去与所述至少一个液压泵相关的液压负载。
9.一种用于操作液压系统的方法，所述液压系统包括发动机；至少一个液压泵；泵箱，所述泵箱介于所述发动机和所述至少一个液压泵之间，由此，所述泵箱接收由所述发动机产生的机械动力并传递扭矩以供所述至少一个液压泵使用；至少一个液压离合器组件，所述至少一个液压离合器组件介于所述泵箱和所述至少一个液压泵之间，用于选择性地将扭矩传递给所述至少一个液压泵，其中，所述至少一个离合器组件能够被选择性地接合或脱离，由此，当所述离合器组件处于接合状态时，与所述至少一个液压泵相关的液压负载被施加到所述发动机；液压流体储存器；以及离合器致动泵，所述离合器致动泵把来自所述液压流体储存器的液压流体泵送至所述至少一个阀；所述方法包括如下步骤 通过使用一个或多个电子装置控制所述至少一个阀的打开和关闭来选择性地使所述离合器组件接合或脱离，其中，当所述至少一个阀打开时，加压液压流体被供给到所述至少一个离合器组件，并且其中，当所述至少一个阀关闭时，所述加压液压流体向所述至少一个离合器组件的供给被中断。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括如下步骤通过使用所述一个或多个电子装置根据施加到所述发动机的液压负载来自动调节所述发动机转速，以使燃料经济性最佳。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述至少一个阀供给加压液压流体，以选择性地使所述至少一个液压离合器组件接合，由此，在无加压液压流体供给的情况下，所述至少一个离合器组件通常处于脱离状态。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述液压系统还包括至少一个另外的阀，并且，所述方法还包括使用所述至少一个另外的阀向所述至少一个液压离合器组件供给液压流体，以调节所述液压离合器组件的温度。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括至少一个液压执行机构，其中，所述至少一个液压泵泵送液压流体以操作所述至少一个液压执行机构。
14.根据权利要求9所述的液压系统，还包括至少一个液压执行机构，其中，所述至少一个液压泵泵送液压流体以操作所述至少一个液压执行机构，并且其中，所述使用一个或多个电子装置来选择性地使所述离合器组件接合或脱离的步骤包括使用所述一个或多个电子装置来控制所述阀的打开和关闭，以在用户不试图操作所述至少一个液压执行机构时、从所述发动机上除去与所述至少一个液压泵相关的液压负载。
15.根据权利要求9所述的液压系统，其中，所述使用一个或多个电子装置来选择性地使所述离合器组件接合或脱离的步骤包括使用所述一个或多个电子装置来控制所述阀的打开和关闭，以在发动机起动期间、从所述发动机上除去与所述至少一个液压泵相关的液压负载。
16.根据权利要求9所述的液压系统，其中，所述使用一个或多个电子装置来选择性地使所述离合器组件接合或脱离的步骤包括使用所述一个或多个电子装置来控制所述阀的打开和关闭，以在发动机冷起动工况期间、从所述发动机上除去与所述至少一个液压泵相关的液压负载。
全文摘要
本发明涉及一种液压系统和用于操作液压系统的方法，该液压系统包括发动机；至少一个液压泵；泵箱，该泵箱介于发动机和该至少一个液压泵之间；至少一个液压离合器组件，该至少一个液压离合器组件介于泵箱和该至少一个液压泵之间；至少一个阀；液压流体储存器；离合器致动泵；以及一个或多个电子装置。该至少一个液压离合器组件选择性地将扭矩传递给该至少一个液压泵。该至少一个阀可以被打开以向该至少一个离合器组件供给加压液压流体，并且可以被关闭以中断加压液压流体向至少一个离合器组件的供给，从而选择性地使所述离合器组件接合或脱离。
文档编号F16H61/38GK102792069SQ201080064186
公开日2012年11月21日 申请日期2010年2月17日 优先权日2010年2月17日
发明者小弗朗西斯·爱德华·帕尼奥塔 申请人:沃尔沃建筑设备公司