本申請于2015年5月6日作為PCT國際專利申請被提交，并要求2014年5月6日提交的美國專利申請No.61/989,215的優(yōu)先權(quán)，該申請的公開內(nèi)容全文通過引用結(jié)合在本文中。

背景技術(shù)：

已知例如叉車、輪式裝載機、履帶式裝載機、挖掘機、反鏟挖土機、推土機和伸縮臂叉車等作業(yè)機械。作業(yè)機械可用于移動物料例如貨盤、泥土和/或碎石。作業(yè)機械典型地包括連接到該作業(yè)機械的作業(yè)機具(例如車叉)。附裝至作業(yè)機械的作業(yè)機具典型地通過液壓系統(tǒng)提供動力。液壓系統(tǒng)可以包括由原動機(例如柴油發(fā)動機)提供動力的液壓泵。在一些應(yīng)用中，液壓泵交替地為作業(yè)機械的作業(yè)功能和驅(qū)動功能提供動力。在這種系統(tǒng)的一些操作模式下，液壓泵可能產(chǎn)生過大的或不期望的噪聲。需要進行改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種用于叉車或其它作業(yè)機械的液壓泵輻射噪聲降低方法。一個步驟包括提供一種具有變排量泵的液壓系統(tǒng)，該變排量泵與多個液壓支路選擇性地流體連通，其中，每個液壓支路具有一控制閥組件并且包含處于液壓流體壓力下的液壓流體。另一步驟包括確定泵排量處于零排量位置并且操作員沒有要求來自于任何液壓支路的流量。再一步驟包括啟動噪聲控制算法，只要泵排量保持在零排量位置并且操作員沒有要求來自于任何液壓支路的流量即實施該算法。當(dāng)實施噪聲控制算法時，該方法包括打開與具有最低液壓流體壓力(相對于全部其它液壓支路的液壓流體壓力而言)的液壓支路相關(guān)的控制閥組件、同時保證其余全部控制閥組件處于關(guān)閉位置的步驟。在一些實施方式中，例如，在混合式叉車作業(yè)機械設(shè)置有為驅(qū)動和作業(yè)兩種功能提供動力的液壓泵的情況下，與最低壓力功能相關(guān)的閥可以是在噪聲控制算法被激活時打開的閥。在一替代實施例中，設(shè)置有泄放閥組件，該泄放閥組件在噪聲控制算法被激活時打開，而其余的閥就位在或保持在關(guān)閉位置。

附圖說明

參照下面附圖描述非限制性的非窮舉的實施例，這些附圖不一定按比例繪制，在全部各視圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的部分，除非另有說明。

圖1是作業(yè)機械的示意圖，該作業(yè)機械具有作為根據(jù)本發(fā)明原理的方面的示例的特征。

圖2是適合于在圖1所示的作業(yè)機械中使用的液壓系統(tǒng)的示意圖。

圖3是圖2所示液壓系統(tǒng)的變型方式的示意圖。

圖4是圖2所示液壓系統(tǒng)的變型方式的示意圖。

圖5是用于與圖2、3和/或4所示的液壓系統(tǒng)一起使用的電子控制系統(tǒng)的示意圖。

圖6是示出了圖2、3和/或4所示的液壓系統(tǒng)的操作方法的程序流程圖。

具體實施方式

下面將參照附圖詳細(xì)描述各實施例，在全部各視圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的部分和組件。對于各實施例的提及不限制隨附權(quán)利要求的范圍。另外，該說明書中所列出的任何示例不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的，而是僅僅列出了隨附權(quán)利要求的多個可能的實施例中的一些。

總體描述

如圖1所述，示出了作業(yè)機械300。作業(yè)機械300包括用于執(zhí)行多種作業(yè)任務(wù)的作業(yè)機具301。在一個實施例中，作業(yè)機械300是叉車，作業(yè)機具301包括兩個車叉。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識到，作業(yè)機具可以是任何液壓驅(qū)動的作業(yè)機具。

作業(yè)機械300也被示出為包括至少一個驅(qū)動輪305和至少一個轉(zhuǎn)向輪306。在某些實施例中，一個或多個驅(qū)動輪305可以與一個或多個轉(zhuǎn)向輪306相結(jié)合。驅(qū)動輪由發(fā)動機308提供動力，發(fā)動機308經(jīng)由液壓推進回路204與泵12和液壓馬達312動力連通。泵12在機械上聯(lián)接至發(fā)動機308，而液壓馬達312經(jīng)由液壓系統(tǒng)10連接至發(fā)動機308。馬達312還經(jīng)由車軸316、差速器318和驅(qū)動軸320在機械上聯(lián)接至驅(qū)動輪305。

在一個實施例中，作業(yè)回路104和轉(zhuǎn)向回路324也與液壓系統(tǒng)10流體連通。作業(yè)回路104致動作業(yè)機具301使得可以執(zhí)行作業(yè)任務(wù)，而轉(zhuǎn)向回路324允許作業(yè)機械300選擇性地沿著期望的方向轉(zhuǎn)向。

液壓系統(tǒng)描述

參照圖2，液壓系統(tǒng)10的第一實施例作為示意圖被示出。如圖所示，液壓系統(tǒng)10包括泵12，該泵12配置成向至少一具有第一控制閥組件102的第一液壓支路100和具有第二控制閥組件202的第二液壓支路200提供增壓流體。在所示實施例中，泵12被示出為變排量軸流泵，然而，泵12可以使用其它類型的泵，例如過中心泵(over-center pump)。如所配置的，液壓泵12包括從儲罐14接納液壓流體的入口(即低壓側(cè))，并且液壓泵12包括經(jīng)由相應(yīng)的液壓供給管線18、19連接至第一和第二控制閥組件102、202的出口(即高壓側(cè))。當(dāng)泵12旋轉(zhuǎn)時，液壓流體從儲罐14被吸入液壓泵12的入口，并且以更高的壓力從液壓泵12的出口排出。

仍然參照圖2，控制閥組件102被示出為在配置成作業(yè)回路104的第一液壓回路104的上游，而第二控制閥組件202被示出為在配置成推進回路204的第二液壓回路204的上游。流體從回路104、204通過相應(yīng)的儲罐管線20、21返回。

作業(yè)回路104被設(shè)置成經(jīng)由致動器控制和致動作業(yè)機械的各種作業(yè)功能，例如用于叉車的作業(yè)附裝件(例如車叉)的提升致動器、傾斜致動器和側(cè)移致動器。題為“CONDITIONAL LOAD SENSE CONTROL”的美國專利申請公開US 2012/0204549描述了作業(yè)回路104的一個示例，其全文通過引用結(jié)合在本文中。作業(yè)回路104可以配置成具有一個或多個閥部段，該閥部段對應(yīng)于用來致動作業(yè)機械的各種功能的一個或多個單獨的作業(yè)回路部段。作業(yè)回路部段可以配置成起動液壓馬達和/或液壓致動器。例如，作業(yè)回路104可以包括三個單獨的作業(yè)回路部段，這些作業(yè)回路部段對應(yīng)于叉車的提升、傾斜和移位功能。

推進回路204被設(shè)置成為作業(yè)機械的動力傳動系統(tǒng)提供動力。在所示實施例中，第二液壓支路200包括蓄能器206，該蓄能器206用于存儲高壓液壓流體，以在泵12不可用或者具有不足以為動力傳動系統(tǒng)提供動力的能力時使用。在一個實施例中，推進回路包括一個或多個液壓馬達。

在圖1所示的實施例中，第一控制閥組件102和第二控制閥組件202配置成具有關(guān)閉位置A和打開位置B的二位二通閥。當(dāng)?shù)谝豢刂崎y組件102處于打開位置B時，允許液壓流體從泵12流向作業(yè)回路104。相應(yīng)地，當(dāng)?shù)谝豢刂崎y組件102處于關(guān)閉位置A時，阻止流體從泵12流向作業(yè)回路104，反之亦然。當(dāng)?shù)诙刂崎y202處于打開位置B時，允許液壓流體從泵12流向推進回路204和/或蓄能器206。當(dāng)?shù)诙刂崎y202處于關(guān)閉位置A時，阻止液壓流體在泵和推進回路204以及蓄能器206之間流動。在蓄能器206存在于第二液壓支路200中、并且第二液壓回路中的壓力大于第一液壓支路100中的壓力的應(yīng)用中，第二控制閥組件202的關(guān)閉位置A阻止液壓流體經(jīng)由第一液壓支路100從蓄能器206不期望地移動到儲罐14。

在一個實施例中，第一控制閥組件102設(shè)置有偏壓彈簧102a和致動器102b。如圖所示，偏壓彈簧102a用于使第一控制閥組件102偏壓到關(guān)閉位置A，而致動器102b用于抵抗偏壓彈簧102a的作用力而將第一控制閥組件102驅(qū)動到打開位置B。然而，應(yīng)當(dāng)注意，如果需要的話，偏壓和控制功能可以相反地布置，使得閥102被偏壓到打開位置B和被致動到關(guān)閉位置A。在一個實施例中，第一控制閥組件102是滑閥，其中，偏壓彈簧102a和致動器102b作用在套筒中的閥芯的相對端部上。在所示實施例中，致動器102b是變力電磁閥(即比例控制閥)或音圈。然而，應(yīng)當(dāng)理解，致動器102b可以是液壓致動器或另一類型的電或電液致動器。

在一個實施例中，第二控制閥組件202設(shè)置有偏壓彈簧202a和致動器202b。如圖所示，偏壓彈簧202a用于使第二控制閥組件202偏壓到打開位置B，而致動器202b用于抵抗偏壓彈簧202a的作用力而將第二控制閥組件202驅(qū)動到關(guān)閉位置A。然而，應(yīng)當(dāng)注意，如果需要的話，偏壓和控制功能可以相反地布置，使得閥202被偏壓到關(guān)閉位置和被致動到打開位置。在一個實施例中，第二控制閥組件202是滑閥，其中，偏壓彈簧202a和致動器202b作用在套筒中的閥芯的相對端部上。在所示實施例中，致動器202b是變力電磁閥(即比例控制閥)或音圈。然而，應(yīng)當(dāng)理解，致動器202b可以是液壓致動器或另一類型的電或電液致動器。

如圖3所示，液壓系統(tǒng)10可以包括如液壓回路604所表示的任意數(shù)量(“x”)的期望的液壓回路，例如多達20個液壓回路。在一個實施例中，一個附加的液壓回路604可以是作業(yè)機械300的轉(zhuǎn)向回路324。液壓回路604可以設(shè)置有控制閥組件602和壓力傳感器610，與結(jié)合圖1中的第一和第二支路100、200所示的那些相似。例如，控制閥組件602可以包括致動器602b和偏壓彈簧602a，以使閥組件在關(guān)閉位置A和打開位置B之間移動。液壓回路604也可以就位成經(jīng)由供給管線23與泵12流體連通，和就位成經(jīng)由泄放管線25與儲罐14流體連通。應(yīng)當(dāng)注意，圖3所示的示意圖示出了未使用蓄能器206的第二液壓回路204，并且控制閥組件102、202、602通過其各自的偏壓彈簧102a、202a、602a而被偏壓到關(guān)閉位置A。

參照圖4，液壓系統(tǒng)10還可以包括專用的泄放閥組件702。如圖所示，泄放閥組件702配置成具有關(guān)閉位置A和打開位置B的二位二通閥。當(dāng)泄放閥組件702處于打開位置B時，允許液壓流體從泵12直接流向儲罐14。相應(yīng)地，當(dāng)泄放閥組件702處于關(guān)閉位置A時，阻止流體經(jīng)由泄放閥組件702從泵12流向儲罐。

在一個實施例中，泄放閥組件702設(shè)置有偏壓彈簧702a和致動器702b。如圖所示，偏壓彈簧702a用于將泄放閥組件702偏壓到關(guān)閉位置A，而致動器702b用于抵抗偏壓彈簧702a的作用力而將泄放閥組件702驅(qū)動到打開位置B。然而，應(yīng)當(dāng)注意，如果需要的話，偏壓和控制功能可以相反地布置，使得閥702被偏壓到打開位置B和被致動到關(guān)閉位置A。在一個實施例中，泄放閥組件702是滑閥，其中，偏壓彈簧702a和致動器702b作用在套筒中的閥芯的相對端部上。在所示實施例中，致動器702b是變力電磁閥(即比例控制閥)或音圈。然而，應(yīng)當(dāng)理解，致動器702b可以是液壓致動器或另一類型的電或電液致動器。

電子控制系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)10根據(jù)(例如由操作員)對于作業(yè)機械300的要求而以各種模式操作。電子控制系統(tǒng)監(jiān)測并且允許在適當(dāng)?shù)臅r間啟動各種模式。電子控制器50監(jiān)測液壓系統(tǒng)10的各傳感器和操作參數(shù)，以將液壓系統(tǒng)10配置成最適當(dāng)?shù)牟僮髂Ｊ健?/p>

參照圖5，電子控制器50被示意性地示出為包括處理器50A和非瞬態(tài)存儲介質(zhì)或存儲器50B，例如RAM、閃存盤或硬盤。存儲器50B用于存儲可執(zhí)行代碼、操作參數(shù)、來自操作員界面的輸入，而處理器50A用于執(zhí)行代碼。電子控制器50還被示出為具有多個輸入和輸出，它們可被用于執(zhí)行作業(yè)回路操作模式。如圖所示，電子控制器50包括第一液壓回路壓力輸入500、第二液壓回路壓力輸入502、和直到第“X”液壓回路壓力輸入504。電子控制器還被示出為具有多個作業(yè)機械輸入506，其可以包括：一個或多個操縱桿62，例如提升操縱桿62a、傾斜操縱桿62b和側(cè)移操縱桿62c；加速器踏板位置63；和轉(zhuǎn)向輪位置65。在一個實施例中，操縱桿位置輸入是來自于電子操縱桿的直接數(shù)字信號。作業(yè)操縱桿62向控制器50提供用戶指示，表明需要與作業(yè)回路104相關(guān)的液壓致動器的作業(yè)操作。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，多種其它輸入是可能的。例如，測量到的發(fā)動機速度可以作為直接輸入被提供到電子控制器50中，或者可以經(jīng)由一控制局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)從控制系統(tǒng)的另一部分被接收。也可以提供例如經(jīng)由排量反饋傳感器測量到的泵排量。在一個實施例中，電子控制器50配置成包括對于各回路104、204、604而言所需的全部操作輸入。

仍然參照圖5，示出了電子控制器50的多個輸出。一個輸出是泵輸出指令510，其用于調(diào)節(jié)泵12的輸出壓力。在一個實施例中，可以通過調(diào)節(jié)變排量軸向柱塞泵中的斜盤的角度來控制泵壓力輸出。所示的附加的輸出是：第一控制閥組件位置指令512；第二控制閥組件位置指令514；第“X”控制閥組件位置指令516；和泄放閥組件位置指令518。其它輸出也是可能的。在一個實施例中，電子控制器50配置成包括對于各回路104、204、604而言所需的全部操作輸出。

電子控制器50還可以包括多個映射或算法，以使控制器50的輸入和輸出相關(guān)聯(lián)。例如，如在下文的“操作方法”章節(jié)中進一步描述的，控制器50可以包括一種算法，以基于預(yù)測的噪聲輸出等級和在傳感器110、210和/或610處測量到的壓力來控制閥102、202、602和/或702的位置。

電子控制器50還可以存儲多個預(yù)定義的和/或可配置的參數(shù)和偏移量，用以確定將在何時啟動和/或終止各種模式。如本文所使用的，術(shù)語“可配置的”指的是可以在控制器中選擇(例如經(jīng)由撥碼開關(guān))或者可以在控制器中調(diào)節(jié)的參數(shù)或偏移量值。

操作方法

參照圖6，示出了用于操作控制閥組件102、202、602和/或702的方法1000。應(yīng)當(dāng)注意，盡管圖6以圖表的方式按照特定順序示出了方法步驟，但是該方法不一定被理解成受限于按照所示順序執(zhí)行。相反，至少一些所示步驟可以按照交疊方式、按照不同順序和/或同時被執(zhí)行。

在方法1000的第一步驟1002中，電子控制器50確定液壓泵12處于零排量狀態(tài)，這意味著，已經(jīng)指令泵12不產(chǎn)生輸出流量、或者各控制閥由于操作員沒有請求操作而處于零流量和/或處于關(guān)閉位置。應(yīng)當(dāng)注意，在實際實施使用變排量軸向柱塞泵的液壓系統(tǒng)時，泵12中是不發(fā)生完全或真正的零流量狀態(tài)的，泵在該狀態(tài)下會產(chǎn)生一些流量。因此，術(shù)語“零輸出位置”和“零排量位置”包括液壓泵的接近于沒有排量或流量的位置，但在該位置處，泵12仍然產(chǎn)生少量的正液壓流量。由于這種情況，并且由于沒有示出在液壓系統(tǒng)10中設(shè)置安全閥，因此必須指令控制閥102、202、602和/或702中的至少一個至少部分地打開，以允許來自泵12的最少流量流回儲罐14。

在步驟1004中，確定操作員是否要求來自于任一液壓支路100、200、600的流量。在一個實施例中，可以基于上述向電子控制器50的輸入506進行該確定，其中，該輸入表明沒有請求作業(yè)機械300的液壓回路104、204、604的功能。如果要求了來自于任一支路100、200、600的流量，則該方法返回步驟1002。

在步驟1006中，在控制器50中啟動低噪聲控制或噪聲降低算法。只要泵12保持零排量狀態(tài)并且沒有檢測到來自于操作員的要求，則噪聲降低算法將保持有效。噪聲降低算法用于降低泵12處由于液壓支路與泵12的入口側(cè)之間的高壓力差所引起的噪聲。應(yīng)當(dāng)注意，泵12產(chǎn)生的輻射噪聲隨著泵12的入口與出口之間的壓力差的增加而增加。因此，當(dāng)泵12處于較高壓力下的支路時，泵的噪聲輸出將會比當(dāng)泵12處于較低壓力下的支路時所產(chǎn)生的噪聲大。

在步驟1008中，與最低支線壓力相關(guān)的控制閥被打開，以允許最少泵流量返回儲罐，同時保證用于泵伺服支路的其余全部控制閥處于關(guān)閉位置。可以通過將閥組件致動到關(guān)閉位置、或者通過設(shè)置被偏壓到關(guān)閉位置的閥來實現(xiàn)該關(guān)閉位置。在一個實施例，可以通過比較來自于壓力傳感器110、210和/或610的輸入來確定最低支線壓力。如上所述，打開與最低的壓力相關(guān)的控制閥將導(dǎo)致在泵12中產(chǎn)生最低的噪聲。對于圖2所示的包括蓄能器206以保持高壓力的具體配置，通常預(yù)計第一液壓支路100將處于比第二液壓支路200低的壓力。由此可以選擇第一控制閥組件102作為默認(rèn)閥組件，以在執(zhí)行噪聲降低控制算法時打開,由此代替對支路壓力進行直接比較或者作為進行該比較之外的附加手段。對于圖3所示的包括附加的泄放閥組件702的具體配置，可以執(zhí)行替代步驟1008a而不是步驟1008。在步驟1008a中，打開泄放閥組件702，以在已經(jīng)執(zhí)行了步驟1006中的噪聲降低算法時允許最少泵流量返回儲罐，其中，與液壓支路相關(guān)的閥組件被指令為處于關(guān)閉位置或留在默認(rèn)的關(guān)閉位置。

與不執(zhí)行任何類型的噪聲降低控制策略的典型液壓系統(tǒng)相比，上述方法可以導(dǎo)致來自于液壓泵的輻射噪聲輸出的顯著降低。

上述各實施例僅通過示意方式提供，而不應(yīng)當(dāng)被解釋成限制隨附的權(quán)利要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易意識到，在不遵從本文所示和所述的示例實施例和應(yīng)用、以及在不背離本發(fā)明的真實精神和范圍的情況下，可以進行各種修改和改變。