專利名稱：具有面積受控的旁通的液壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓系統(tǒng)，更具體地涉及一種具有面積受控的旁通/ 旁路的液壓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作業(yè)機(jī)械例如挖土機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)、機(jī)動平路機(jī)、和其它類型的 重型機(jī)械通常利用一個(gè)或多個(gè)液壓致動器來完成各種任務(wù)。致動器流體連 接到一個(gè)或多個(gè)泵上，所述泵將加壓流體提供給致動器內(nèi)的室。電動液壓 閥裝置通常連接在泵和致動器之間，以便控制流向致動器的室和從所述室 中流出的加壓流體的流量及方向。電動液壓閥裝置常常包括單閥或多閥裝置。單閥裝置通常包括只有兩 個(gè)位置的閥，同時(shí)具有固定的流動面積引導(dǎo)流體流入和流出室。單閥裝置 還可包括旁通孔，所述旁通孔引導(dǎo)流體流從泵流到儲器，所述儲器可給操 作員提供所希望的反饋。操作員反饋可以在致動器的阻力運(yùn)動/抵抗運(yùn)動期 間、如當(dāng)致動器上的負(fù)荷增加(比如當(dāng)作業(yè)器具從軟土轉(zhuǎn)移到硬土?xí)r)時(shí) 發(fā)生。致動器的阻力運(yùn)動使液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力增加，所述壓力增加造成穿 過旁通孔流到儲器的流體流量增加。照這樣，操作員可以感覺致動器和/ 或機(jī)械部件的放慢的運(yùn)動、可以感覺需要進(jìn)一步致動控制桿以便移動相關(guān) 的部件、可以感覺發(fā)動機(jī)喘振以便增加對液壓系統(tǒng)的流體供應(yīng)、和/或可以 感覺各種其它操作變化。多閥裝置通過允許單獨(dú)控制流體進(jìn)出致動器的每個(gè)室而提供優(yōu)于單閥 裝置的增加的靈活性。然而，多閥裝置可能不包括旁通孔，因此在作業(yè)機(jī) 械運(yùn)轉(zhuǎn)期間可能不利地影響向操作員反饋。此外，可以把流體供應(yīng)給致動器的泵常常要求流體連續(xù)地穿過其流動， 以便保持泵的潤滑作用和冷卻。另外，在多泵系統(tǒng)中，某些致動器可能只 需要來自 一個(gè)泵的加壓流體，而另 一些致動器可能需要來自 一個(gè)以上泵的 加壓流體。因此，在液壓系統(tǒng)的某些部分內(nèi)可能供應(yīng)不必要的流體流，導(dǎo) 致不想要的壓力增加和/或浪費(fèi)能量。授予Lunzman的美國專利No. 5540049 ( "，049專利")公開了一種 用于液壓致動器的控制系統(tǒng)和方法。，049專利包括具有可變流量液壓泵的 液壓系統(tǒng)，所述可變流量液壓泵將壓力流體輸送到液壓致動器。，049專利 還包括閉合式中心閥和分開的旁通岡，所述閉合式中心閥工作以便控制到 液壓致動器的液壓流體，而所述分開的旁通閥工作以l更控制到流體儲器的 液壓流體。具有分開的旁通控制器的控制系統(tǒng)相應(yīng)地控制分開的旁通閥， 所述旁通控制器計(jì)算閉合式中心閥沖程信號的效果。分開的旁通控制器計(jì) 算閉合式中心閥行程信號的效果，并得到基于壓力調(diào)節(jié)的信號，以便控制 分開的旁通閥。盡管，049專利可以包括分開的旁通閥以4更控制到儲器的加壓流體的流 量，但它可能使致動器所需的流動被旁路掉，這會不希望地降低液壓致動 器的運(yùn)動速度。另外，，049專利可能需要復(fù)雜的泵和閥控制系統(tǒng)。本發(fā)明涉及克服一個(gè)或多個(gè)上述問題。發(fā)明內(nèi)容在第一方面，本發(fā)明涉及一種液壓系統(tǒng)。該液壓系統(tǒng)包括第一加壓流 體源和至少 一個(gè)流體致動器。該液壓系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述第 一加壓流體 源和所述至少一個(gè)流體致動器之間的第一閥。第一閥構(gòu)造成響應(yīng)于第一指 令選擇性地將加壓流體從第一加壓流體源傳送到箱。第一指令至少部分地基于第一閥的預(yù)定流動面積。在另一方面，本發(fā)明涉及一種操縱液壓系統(tǒng)的方法。該方法包括給流 體加壓和將加壓流體引導(dǎo)向第一閥。第一閥具有第一流動通道和第一閥桿。 該方法還包括選擇性地將一定量的加壓流體通過(第一)流動通道引導(dǎo)到箱。該方法還包括至少部分地響應(yīng)于操作員輸入和第一閥的預(yù)定流動面積 選擇性地改變(第一)流動通道的面積。


圖l是示例性公開的作業(yè)機(jī)械的示意側(cè)視圖；圖2是圖1的作業(yè)機(jī)械的示例性液壓系統(tǒng)的示意圖；以及圖3是用于圖2的液壓系統(tǒng)的旁通閥的示例性控制算法的示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出一種示例性的作業(yè)機(jī)械10。作業(yè)機(jī)械10可以是執(zhí)行某種類 型的與產(chǎn)業(yè)例如采礦、建筑、耕作或任何其它本領(lǐng)域已知的產(chǎn)業(yè)有關(guān)的操 作的固定式或移動式機(jī)械。例如，作業(yè)機(jī)械10可以是運(yùn)土機(jī)械，如挖土機(jī)、 反4產(chǎn)機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、機(jī)動平路機(jī)、或任何其它運(yùn)土機(jī)械。作業(yè)機(jī)械 10可以包括機(jī)架12、作業(yè)器具14、液壓致動器18、 20、 22、操作員界面 16、牽引裝置24和動力源26。機(jī)架12可以包括任何支承作業(yè)機(jī)械10的結(jié)構(gòu)單元。機(jī)架12可以是例 如將動力源26連接到牽引裝置24上的固定式底架、將作業(yè)器具14連接到 牽引裝置24和動力源26上的聯(lián)接系統(tǒng)的活動式機(jī)架構(gòu)件、或本領(lǐng)域已知 的任何其它類型的機(jī)架。作業(yè)器具14可以包括任何在執(zhí)行任務(wù)時(shí)使用的裝置，并可由操作員界 面16控制。例如，作業(yè)器具14可以包括刮板、伊斗、妒子、松土機(jī)、推 進(jìn)裝置、和/或本領(lǐng)域已知的任何其它執(zhí)行任務(wù)的裝置。作業(yè)器具14可以 通過直接樞軸、通過聯(lián)接系統(tǒng)、或用任何其它合適的方式連接到機(jī)架12 上，所述聯(lián):接系統(tǒng)具有形成所述聯(lián)接系統(tǒng)中的 一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件的液壓致動 器18、 20、 22。作業(yè)器具14可以構(gòu)造成樞轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、滑動、擺動、和/或 以本領(lǐng)域已知的任何其它方式相對于機(jī)架12運(yùn)動。操作員界面16可以構(gòu)造成接收來自操作員的指示所希望的操作一一 例如，作業(yè)器具14的運(yùn)動、牽引裝置24的運(yùn)動、機(jī)架12的運(yùn)動、和/或作業(yè)機(jī)械10的任何其它合適的操作一一的輸入。具體地，操作員界面16 可以包括一個(gè)或多個(gè)可具有比例式控制器的操作員界面/交互裝置28,所述 比例式控制器構(gòu)造成定位和/或定向作業(yè)機(jī)械10的部件，例如位于操作臺 一側(cè)的多軸式操縱桿。可以設(shè)想，附加的和/或不同的操作員界面裝置28 可以包括在操作員界面16內(nèi)，例如方向盤、按鈕、推拉裝置、開關(guān)、踏板、 和本領(lǐng)域已知的其它操作員界面裝置。液壓致動器18、 20、 22可各包括活塞-缸裝置、液壓馬達(dá)、和/或任何 其它已知的其中具有一個(gè)或多個(gè)流體室的液壓致動器。例如，液壓致動器 18、 20、 22可各包括一限定缸的管和將所述缸分成第一室和第二室的活塞。 可以選擇性地將加壓流體供應(yīng)到第 一 室和第二室，以便跨越活塞形成壓差， 影響活塞相對于管的運(yùn)動。所發(fā)生的每個(gè)液壓致動器18、 20、 22的膨脹和 收縮可以幫助移動機(jī)架12和/或作業(yè)器具14。牽引裝置24可以包括位于作業(yè)機(jī)械10各側(cè)(僅一側(cè)示出)的履帶。 可選地，牽引裝置24可以包括車輪、皮帶、或其它牽引裝置。牽引裝置 24可以轉(zhuǎn)向或者不可以轉(zhuǎn)向?？梢栽O(shè)想，牽引裝置24可以液壓控制、機(jī) 械控制、電子控制、或以任何其它合適的方式控制。動力源26可以包括發(fā)動機(jī)，例如柴油發(fā)動機(jī)、汽油發(fā)動機(jī)、氣態(tài)燃料 驅(qū)動式發(fā)動機(jī)、或任何其它本領(lǐng)域已知的發(fā)動機(jī)。動力源26可以構(gòu)造成把 能量供應(yīng)給作業(yè)機(jī)械10的各種不同部件例如牽引裝置24。可以設(shè)想，動 力源26可選地可以包括另外的動力源，如燃料電池、蓄能裝置、電動馬達(dá) 或液壓馬達(dá)、和/或本領(lǐng)域已知的另外的動力源。如圖2所示，作業(yè)機(jī)械10還可以包括控制系統(tǒng)100和液壓系統(tǒng)200， 以便影響作業(yè)機(jī)械10的操作?？刂葡到y(tǒng)100可以包括協(xié)作影響液壓系統(tǒng) 200的操作的各種部件。具體地，控制系統(tǒng)100可以構(gòu)造成通過操作員界 面裝置28接收操作員輸入，并響應(yīng)于該輸入操縱液壓系統(tǒng)200的一個(gè)或多 個(gè)部件。液壓系統(tǒng)200可以包括協(xié)作影響作業(yè)機(jī)械10的一個(gè)或多個(gè)部件的 操作的各種部件。具體地，液壓系統(tǒng)200可以構(gòu)造成操縱加壓流體的壓力 和/或流量，以便影響液壓致動器18、 20、 22的運(yùn)動，并且結(jié)果影響例如作業(yè)器具14和/或機(jī)架12的運(yùn)動?？刂葡到y(tǒng)100可以包括控制器104和通信線路106、 108、 110、 112 和114?？刂破?04可以包括單個(gè)或多個(gè)微處理器，所述微處理器構(gòu)造成 控制液壓系統(tǒng)200的操作?？刂破?04可以包括存儲器、數(shù)據(jù)存儲裝置、 通信集線器、和/或本領(lǐng)域已知的其它部件?？梢栽O(shè)想，控制器104可以構(gòu) 造成分開的控制器和/或集成在通用作業(yè)機(jī)械控制系統(tǒng)內(nèi)，所述通用作業(yè)才幾 械控制系統(tǒng)能夠控制作業(yè)機(jī)械10的各種附加功能?？刂破?04可以構(gòu)造成通過通信線路106接收來自操作員界面裝置28 的輸入。控制器104還可以構(gòu)造成訪問一個(gè)或多個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫，例如圖像、 方程式和/或查找表?？刂破?04可以基于接收的輸入和訪問的數(shù)據(jù)庫指令 第一和第二加壓流體源202、 204以及第一和第二旁通閥208、 210。例如， 控制器104可以通過通信線路112、 114分別將面積指令發(fā)送到第一和第二 旁通閥208、 210?？刂破?04還可以通過通信線路108、 110發(fā)送流量指 令，以便分別操縱第一和第二加壓流體源202、 204。除了第一和第二加壓流體源202、 204以及第一和第二旁通閥208、 210 之外，液壓系統(tǒng)200還可以包括箱206,液壓部件212、 214、 216、 218, 組合閥(combinervalve) 230、安全閥232和止回閥262、 264、 266、 268。 液壓系統(tǒng)200還可以包括流體連接液壓系統(tǒng)200的不同部件的若干通道 250、 252、 254、 256、 258、 260。液壓系統(tǒng)200可以構(gòu)造成選擇性地引導(dǎo) 來自第一和第二加壓流體源202、 204的加壓流體的流動，以便選擇性地影 響液壓致動器18、 20、 22的運(yùn)動?？梢詉殳想，液壓系統(tǒng)200可以包括附加 的和/或不同的部件，例如壓力傳感器、溫度傳感器、位置傳感器、節(jié)流孔 板、蓄能器、和/或本領(lǐng)域已知的其它部件。第一和第二加壓流體源202、 204可以構(gòu)造成產(chǎn)生加壓流體流，并可以 包4舌變量泵，例如^走轉(zhuǎn)斜盤泵(swashplate pump)、可調(diào)式軸流泵、和/ 或本領(lǐng)域已知的其它加壓流體源。第一和第二加壓流體源202、 204可以通 過例如副軸、皮帶、電路、或以任何其它合適的方式可驅(qū)動地連接到動力 源26上。第一和第二加壓流體源202、 204可以i殳置在箱206和液壓部件212、 214、 216、 218之間。箱206可以包括構(gòu)造成保持加壓流體源的儲器。流體可以包括例如專 用的液壓油、發(fā)動機(jī)潤滑油、傳動系統(tǒng)潤滑油、或任何其它本領(lǐng)域已知的 工作流體。作業(yè)機(jī)械10內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)液壓系統(tǒng)可以從箱206中抽出流體 和寸吏流體返回箱206。也可以設(shè)想，液壓系統(tǒng)200可以連接到多個(gè)分開的 流體箱。第一和第二旁通閥208、210可以各構(gòu)造成調(diào)節(jié)到箱206的加壓流體的 流。第一旁通閥208可以設(shè)置在第一加壓流體源202和第一上游通道250 之間。第二旁通閥210可以設(shè)置在第二加壓流體源204和第二上游通道252 之間。具體地，第一和第二旁通閥208、 210可以各包括一彈簧偏壓的閥桿， 所述閥桿支承在閥孔中。閥桿可以是螺線管驅(qū)動式并構(gòu)造成在第一位置和 第二位置之間成比例地移動，在所述第一位置流體流被阻止流到箱206， 而在所述第二位置允許最大流體流流到箱206。閥桿在第一位置和第二位 置之間的比例運(yùn)動可以允許增加流量的加壓流體流到箱206?？梢栽O(shè)想， 比例式閥桿可以用本領(lǐng)域已知的任何方式例如線性方式改變加壓流體的流 量。還可以設(shè)想，第一和第二旁通閥208、 210可選地可以是液壓式致動、 機(jī)械式致動、氣動式致動、或用任何其它合適的方式致動。液壓部件212、 214、 216、 218可以各包括一個(gè)或多個(gè)閥和/或流體通 道，所述流體通道構(gòu)造成選擇性地使來自第一和第二上游通道250、 252 的相應(yīng)其中之一的加壓流體與相關(guān)的液壓致動器18、 20、 22連通，和選擇 性地使來自相關(guān)的液壓致動器18、 20、 22的加壓流體與第一和第二下游通 道254、 256的相應(yīng)其中之一連通。與相關(guān)的液壓致動器18、 20、 22連通 及來自所述相關(guān)的液壓致動器18、 20、 22的加壓流體可以影響所勤目關(guān)的 液壓致動器的運(yùn)動?？梢栽O(shè)想，兩個(gè)或多個(gè)液壓部件212、 214、 216、 218 可以協(xié)同工作，以便共同影響單個(gè)液壓致動器的運(yùn)動。還可以設(shè)想，控制 器104可以控制液壓部件212、 214、 216、 218的操作。為了清楚起見，下 面將只說明液壓部件212。然而，應(yīng)該注意，對液壓部件212的說明可適 用于液壓部件214、 216、 218。液壓部件212可以包括單閥或多閥裝置，所述單閥或多閥裝置構(gòu)造成 選擇性地使來自第一上游通道250的加壓流體與液壓致動器18的第一和第 二室連通，及選擇性地使來自液壓致動器18的第一和第二室的加壓流體與 第一下游通道254連通，以便影響液壓致動器18的運(yùn)動。例如，液壓部件 212可以包括第一和第二部件閥，以便將加壓流體從上游通道250分別引 導(dǎo)到液壓致動器18的第一和第二室，并可以包括第三和第四部件閥，以便 將加壓流體從液壓致動器18的第一和第二室引導(dǎo)到第一下游通道254。可 以設(shè)想，液壓部件212的各元件可以通過控制器104和/或一分開的控制器 控制。還可以設(shè)想，液壓部件212還可以包括各種其它部件，如壓力傳感 器、蓄能器、溫度傳感器、和/或其它本領(lǐng)域已知的部件。第一上游通道250和第二上游通道252可以通過組合閥230流體連接。 組合閥230可以包括一彈簧偏壓的閥桿，所述閥桿支承在閥孔中。閥桿可 以是螺線管驅(qū)動式并構(gòu)造成在第一位置和第二位置之間移動。在第一位置 中，組合閥230可以允許流體從第一上游通道250流到第二上游通道252， 并通過例如合適的定向止回閥阻止流體從第二上游通道252流到第一上游 通道250。在第二位置中，組合閥230可以允許加壓流體自由地流到第一 和第二上游通道250、 252二者及從第一和第二上游通道250、 252 二者中 流出。可以設(shè)想，組合閥230可以由控制器104控制，并可以是液壓式致 動、機(jī)械式致動、氣動式致動、或用任何其它合適的方式致動。還可以設(shè) 想，組合閥230可以可選地包括二位閥，所述二位閥構(gòu)造成在第一位置和 第二位置之間移動，所述第一位置允許流體在第一上游通道250和第二上 游通道252之間流動，而所述第二位置阻止流體在第一上游通道250和第 二上游通道252之間流動。還可以i殳想，組合閥230可以包括任何數(shù)量的 位置，各個(gè)位置構(gòu)造成允許在兩個(gè)方向基本上阻止、和/或在一個(gè)方向基本 上阻止第一和第二上游通道250、 252之間的流體流動。安全閥232可以流體連接在第一和第二加壓流體源202、 204的下游。 安全閥232可以具有一閥元件，所述閥元件;故彈簧朝向閥關(guān)閉位置偏壓， 并可響應(yīng)于第一和第二加壓流體源202、204下游的超過預(yù)定壓力的壓力而移動到閥打開位置。這樣，安全閥232可以構(gòu)造成通過允許加壓流體排放 到箱206中來減小液壓系統(tǒng)200內(nèi)的壓力峰值。液壓系統(tǒng)200還可以包括若干止回閥262、 264、 266、 268以l更控制加 壓流體的流動。具體地，液壓系統(tǒng)200可以包括第 一止回閥262以便允許 從第一流體通道258到安全閥232的流動和阻止從安全閥232到第一流體 通道258的流動。類似地，液壓系統(tǒng)200可以包括第二止回閥264以{更允 許從第二流體通道260到安全閥232的流動和阻止從安全閥232到第二流 體通道260的流動。因此，第一和第二止回閥262、 264可以禁止加壓流體 從箱206到第一和第二流體通道258、 260的流動。液壓系統(tǒng)200還可以包 括第三止回閥266以1更允許加壓流體從第一流體通道258到第一上游流體 通道250的流動和阻止加壓流體從第一上游流體通道250到第一流體通道 258的流動。類似地，液壓系統(tǒng)200可以包括第四止回閥268以^更允許加 壓流體從第二流體通道260到第二上游流體通道252的流動和阻止加壓流 體從第二上游流體通道252到第二流體通道260的流動。因此，第三和第 四止回閥266、 268可以禁止加壓流體從第一加壓流體源202到第二旁通閥 210的流動和禁止加壓流體從第二加壓流體源204到第一旁通閥208的流 動。圖3示出用于控制第一和第二旁通閥208、 210的示例性算法300。僅 是為了清楚起見，下面將參照第一加壓流體源202和第一旁通閥208說明 算法300。然而，應(yīng)該注意，算法300可適用于第二加壓流體源204和第 二旁通閥210。算法300可以構(gòu)造成接收來自操作員界面裝置28的輸入信號并輸出信 號以便控制第一旁通閥208和第一加壓流體源202。算法300可以構(gòu)造成 接收操作員界面指令302、訪問關(guān)系數(shù)據(jù)庫304,以便確定旁通面積和形成 旁通指令312。算法300也可以訪問關(guān)系數(shù)據(jù)庫306、 308，以便分別確定 估計(jì)的旁通流量和流體源流量，并將所估計(jì)的旁通流量和流體源流量(步 驟310)相加，以l更形成流體源指令314。應(yīng)該注意，圖3中關(guān)系數(shù)據(jù)庫 304、 306和308的圖解表示僅用于舉例說明目的，而由此所代表的任何實(shí)際關(guān)系可以取任何函數(shù)、曲線、表、圖和/或本領(lǐng)域已知的其它關(guān)系的形式。操作員界面指令302可以包括信號，所述信號構(gòu)造成指示操作員界面 裝置28的位置。操作員界面指令302可以表現(xiàn)為任何信號，例如脈沖、電 壓電平、磁場、聲波或光波、和/或本領(lǐng)域已知的其它信號格式?？梢栽O(shè)想， 操作員界面指令302可以直接或間接地指示位置操作員界面裝置28的位 置，例如指示桿位置、指示二次液壓回路中流體操縱的導(dǎo)閥的壓力和/或指 示任何其它二次指令或代表操作員接口裝置位置的指示器。還可以設(shè)想， 操作員界面指令302可以包括部件指令和/或指示器的組合。關(guān)系數(shù)據(jù)庫304可以構(gòu)造成在功能上使操作員界面位置與預(yù)定的旁通 面積有關(guān)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫304可以包括兩個(gè)或多個(gè)關(guān)系圖，所述關(guān)系圖可以 取例如二維或三維查找表和/或方程式的形式，并可以與任何數(shù)量的輸入有 關(guān)，以便確立旁通面積。具體地，關(guān)系數(shù)據(jù)庫304可以包括使操作員界面 位置與預(yù)定的旁通面積有關(guān)的查找表，以便提供所希望的加壓流體可穿過 其流動的流動面積量。所希望的流動面積量可以與提供給操作員的反饋量 相對應(yīng)。例如，特定的操作員界面指令302可以確定特定的旁通指令312， 以^^確立所希望的第一旁通岡208的流動面積，來向操作員提供所希望的 反饋?？梢栽O(shè)想，可以使用內(nèi)插法和/或方程式來使所接收的操作員界面信 號與查找表內(nèi)的操作員界面信號有關(guān)。還可以設(shè)想，關(guān)系數(shù)據(jù)庫304可以 包括測試設(shè)備所測定的數(shù)據(jù)、從預(yù)定關(guān)系得到的數(shù)據(jù)、由一個(gè)或多個(gè)操作 員選定或希望的數(shù)據(jù)、和/或由任何其它合適方法測定的數(shù)據(jù)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫306可以構(gòu)造成在功能上使操作員界面位置與所估計(jì)的旁 通流量有關(guān)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫306可以包括一個(gè)或多個(gè)關(guān)系圖，所述關(guān)系圖可 以取例如二維或三維查找表和/或方程式的形式，并可以與任何數(shù)量的輸入 有關(guān)，以便確立所估計(jì)的旁通流量。具體地，關(guān)系數(shù)據(jù)庫306可以包括使 操作員界面位置與預(yù)定的估計(jì)的旁通流量有關(guān)的查找表。例如，特定的操 作員界面指令302可以部分地根據(jù)所確定的旁通面積和估計(jì)的加壓流體穿 過該旁通面積的旁通流量確立估計(jì)的旁通流量?？梢栽O(shè)想，關(guān)系數(shù)據(jù)庫306 可選地可以包括使旁通面積與估計(jì)的旁通流量有關(guān)的查找表。還可以設(shè)想，可以利用內(nèi)插法和/或方程式來使所接收的操作員界面信號與查找表內(nèi)的估計(jì)的旁通流量有關(guān)。另外可以設(shè)想，關(guān)系數(shù)據(jù)庫304可以包括測試設(shè)備 所測定的數(shù)據(jù)、從預(yù)定關(guān)系得到的數(shù)據(jù)、由一個(gè)或多個(gè)操作員選定或希望 的數(shù)據(jù)、和/或由任何其它合適方法測定的數(shù)據(jù)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫308可以構(gòu)造成在功能上使操作員界面位置與流體源流量 有關(guān)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫308可以包括一個(gè)或多個(gè)關(guān)系圖，所述關(guān)系圖可以取例 如二維或三維查找表和/或方程式的形式，并可以與任何數(shù)量的輸入有關(guān)， 以便確立流體源流量。具體地，關(guān)系數(shù)據(jù)庫308可以包括使操作員界面位 置與預(yù)定的流體源流量有關(guān)的查找表。例如，特定的操作員界面指令302 可以部分地根據(jù)所希望的流量或?yàn)椴倏v一個(gè)或多個(gè)液壓致動器18、 20、 22 所需的加壓流體的量確立流體源流量?？梢栽O(shè)想，可以利用內(nèi)插法和/或方 程式來使所接收的操作員界面信號與查找表內(nèi)的估計(jì)的旁通流量有關(guān)。還 可以設(shè)想，關(guān)系數(shù)據(jù)庫304可以包括測試設(shè)備所測定的數(shù)據(jù)、從預(yù)定關(guān)系 得到的數(shù)據(jù)、由一個(gè)或多個(gè)操作員選定或希望的數(shù)據(jù)、和/或用任何其它合 適方法測定的數(shù)據(jù)。對于給定的操作員界面指令302,控制算法300可以將確定的估計(jì)旁 通流量和確定的流體源流量相加。確定的估計(jì)旁通流量和確定的流體源流 量可以通過將相應(yīng)流量合并進(jìn)單個(gè)流量指令來相加。例如，可以將確定的 估計(jì)旁通流量和確定的流體源流量加在一起，以便確立單個(gè)流體源指令 314。將估計(jì)的旁通流量和流體源流量相加可以將合適的加壓流體量提供給 液壓系統(tǒng)200，以便滿足致動器要求和旁通閥要求。旁通指令312可以包括一信號，所述信號構(gòu)造成使與旁通閥208關(guān)聯(lián) 的螺線管通電，以便相對于旁通閥208的閥孔移動旁通閥208的閥桿來改 變其流動面積。旁通指令312可以表現(xiàn)為任何信號，例如脈沖、電壓電平、 磁場、聲波或光波、和/或本領(lǐng)域已知的其它信號格式。流體源指令314可 以包括一信號，所述信號構(gòu)造成致動流體源202以便移動其部件來改變流 體源202的流量和/或壓力。流體源指令314可以表現(xiàn)為任何信號，例如脈 沖、電壓電平、磁場、聲波或光波、和/或本領(lǐng)域已知的其它信號格式。工業(yè)適用性所公開的液壓系統(tǒng)可以適用于任何包括液壓致動器的作業(yè)機(jī)械。所公 開的液壓系統(tǒng)可以減少操縱液壓致動器所需的能量、可以提供合適的操作 員反饋、可以適用于多流體源系統(tǒng)、和/或可以提供簡單的旁路控制配置。下面說明液壓系統(tǒng)200的操作。參見圖2，第一和第二加壓流體源202、 204可以接收來自箱206的流 體，并把加壓流體分別供應(yīng)到第一和第二流體通道258、 260及第一和第二 上游流體通道250、 252。照這樣，可以把加壓流體供應(yīng)到第一和第二旁通 閥208、 210的上游側(cè)和供應(yīng)到第一、第二、第三和第四液壓部件212、 214、 216、 218中每一個(gè)的上游側(cè)。此外，可以把加壓流體供應(yīng)到組合閥230的 兩側(cè)。起初，第一和第二加壓流體源202、 204可以在最小的壓力和流量下 將加壓流體供應(yīng)到液壓系統(tǒng)200。最小壓力和流量可以通過例如旋轉(zhuǎn)斜盤 泵的最小旋轉(zhuǎn)斜盤傾角決定。第一和第二旁通閥208、 210可各自被致動到 一初始流動面積，在所述初始流動面積下，基本上所有由第一和第二加壓 流體源202、 204所供應(yīng)的最小流量都可以被引導(dǎo)到箱206。一個(gè)或多個(gè)液壓致動器18、 20、 22可以通過流體壓力響應(yīng)于操作員輸 入而移動。操作員可以致動操作員界面裝置28到所希望的位置，以便影響 對作業(yè)機(jī)械10的部件例如作業(yè)器具14的控制。操作員界面裝置28可以通 過通信線路106將操作員界面指令302 (圖3 )傳送到控制器104,表示操 作員界面裝置28的相對位置?？刂破?04可以接收操作員界面指令302, 供在算法300內(nèi)使用。參見圖3，控制器104可以構(gòu)造成響應(yīng)于操作員界面指令302執(zhí)行算 法300。具體地，算法300可以構(gòu)造成至少部分地根據(jù)操作員界面指令302 確定旁通面積、估計(jì)的旁通流量、及流體源流量。算法300可以通過關(guān)系 數(shù)據(jù)庫304確定合適的旁通面積、通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫306確定合適的估計(jì)的 旁通流量、及通過操作數(shù)據(jù)庫308確定合適的流體源流量。算法300還可以構(gòu)造成至少部分地才艮據(jù)所確定的旁通面積、估計(jì)的旁通流量和流體源流量生成旁通指令312和流體源指令314。具體地，算法 300可以生成與所希望的旁通流動面積成比例的旁通指令312。算法300 可以生成與估計(jì)的旁通流量和確定的流體源流量二者之和成比例的流體源 指令314。算法300可以將估計(jì)的旁通流量與流體源流量二者相加，以<更 提供到液壓系統(tǒng)200的流量的合適的量來實(shí)現(xiàn)操作員所希望的操作。例如， 如果沒有將估計(jì)的旁通流量加到確定的流體源流量上，則一個(gè)或多個(gè)液壓 致動器18、 20、 22可能未接收到所要求的加壓流體的流量，因?yàn)橐徊糠至?體源流量可能通過第一和第二旁通閥208、 210的其中之一或二者轉(zhuǎn)向箱 206 (圖2 )?？刂破?04可以構(gòu)造成通過通信線路112、 114(圖2)將旁通指令312 傳送到第一和第二旁通閥208、 210的其中之一，并可以構(gòu)造成通過通信線 路108、 110 (圖2 )將流體源指令314傳送到第一和第二加壓流體源202、 204的其中之一?？梢栽O(shè)想，算法300可以重復(fù)執(zhí)行，以便生成用于第一 和第二旁通閥208、210中的每一個(gè)的旁通指令和生成用于第一和第二加壓 流體源202、 204中的每一個(gè)的流體源指令。還可以i殳想，算法300可以可 選地構(gòu)造成同時(shí)確定第一和第二旁通指令以便分別控制第一和第二旁通閥 208、 210,及同時(shí)確定第一和第二流體源指令以便分別控制第一和第二加 壓流體源202、 204。再次參見圖2，響應(yīng)于通過通信線路112從控制器104傳送到第一旁 通閥208的旁通指令，可以將第一旁通閥208的閥桿致動到第一打開位置。 類似地，響應(yīng)于通過通信線路114從控制器104傳送到第二旁通閥210的 旁通指令，可以將第二旁通閥210的閥桿致動到第二打開位置。此外，響 應(yīng)于通過通信線路108、 110從控制器104傳送的第一和第二流體源指令， 可以操縱第一和第二加壓流體源202、 204輸送相應(yīng)的加壓流體的流量到第 一和第二流體通道258、 260。另外，控制器104可以控制一個(gè)或多個(gè)液壓 部件212、 214、 216、 218的操作，以便選擇性地操縱一個(gè)或多個(gè)液壓致動 器18、 20、 22。例如，操作員可能希望延伸或收縮液壓致動器18。僅用于說明目的，液壓部件212可以控制液壓致動器18的運(yùn)動。照這樣，通過操作員界面裝 置28的操作員輸入可以經(jīng)由控制器104選擇性地指令第 一和第二加壓流體 源202、 204以便建立第一和第二加壓流體流、選擇性地指令第一和第二旁 通閥208、 210以便將第一和第二旁通加壓流體流引導(dǎo)到箱206、及可以選 擇性地致動液壓部件212的一個(gè)或多個(gè)閥以^使將加壓流體流引導(dǎo)到液壓致 動器18和從液壓致動器18引導(dǎo)出?？梢詫碜缘谝患訅毫黧w源202的第一加壓流體流通過第一流體通道 258和第一上游通道250引導(dǎo)到液壓部件212?？梢詫⒁徊糠值谝患訅毫黧w 流通過第一旁通閥208引導(dǎo)到箱206。被引導(dǎo)到箱206的第一加壓流體流 的量可以與第一旁通閥208打開的量直接成比例，例如，第一旁通閥208 的流動面積越大，則轉(zhuǎn)向箱206的第一加壓流體流的量就越大?？梢栽O(shè)想， 第一旁通閥208的較大流動面積可以與通過例如在液壓致動器18的阻力運(yùn) 動期間旁通更多加壓流體流量到箱206提供給操作員的較大反饋相對應(yīng)。 還可以設(shè)想，液壓致動器18可以只需要來自第一加壓流體源202的加壓流 體。照這樣，第二流量可以基本上等于來自第二加壓流體源204的最小加 壓流體流量，而第二旁通閥210可以保持在初始位置，以便繼續(xù)把基本上 所有來自第二加壓流體源204的最小加壓流體流量轉(zhuǎn)向箱206。作為另一個(gè)示例，操作員可能希望延伸或收縮液壓致動器20。僅用于 說明目的，液壓部件214、 216可以控制液壓致動器20的運(yùn)動。照這樣， 通過操作員界面裝置28的操作員輸入可以經(jīng)由控制器104選擇性地指令第 一和第二加壓流體源202、 204以便建立第一和第二加壓流體流、選擇性地 指令第一和第二旁通閥208、 210以便將第一和第二旁通加壓流體流引導(dǎo)到 箱206、及可以選擇性地致動液壓部件214、 216的一個(gè)或多個(gè)閥以《更將加 壓流體流引導(dǎo)到液壓致動器20和從液壓致動器20引導(dǎo)出。可以設(shè)想，液 壓致動器20可能需要來自第一和第二加壓流體源202、 204 二者的加壓流 體流用于其致動。還可以設(shè)想，液壓致動器20可以包括兩個(gè)一起工作的液 壓致動器，液壓部件214可以將加壓流體引導(dǎo)到兩個(gè)液壓致動器中的一個(gè)， 以及液壓部件216可以將加壓流體引導(dǎo)到兩個(gè)液壓致動器中的另 一個(gè)?？梢詫碜缘谝患訅毫黧w源202的第一加壓流體流通過第一流體通道 258和第一上游通道250引導(dǎo)到液壓部件214。可以將一部分第一加壓流體 流通過第一旁通閥208引導(dǎo)到箱206。 ^L引導(dǎo)到箱206的第一加壓流體流 的量可以與第一旁通閥208打開的量成比例，例如，第一旁通閥208的流 動面積越大，則轉(zhuǎn)向箱206的第一加壓流體流的量就越大。由于液壓致動 器20可能需要兩個(gè)液壓部件用于其致動，所以可將來自第二加壓流體源 204的第二加壓流體流通過第二流體通道260和第二上游通道252引導(dǎo)到 液壓部件216?？蓪⒁徊糠值诙訅毫黧w流通過第二旁通閥210引導(dǎo)到箱 206。與第一旁通閥208類似，被引導(dǎo)到箱206的第二加壓流體流的量可以 與第二旁通閥210打開的量成比例。如上所述，第一和/或第二旁通閥208、 210的較大流動面積可以與通過例如在液壓致動器20的阻力運(yùn)動期間旁通 較大加壓流體流量到箱206提供給操作員的較大反饋相對應(yīng)。作為又一個(gè)示例，操作員可能希望延伸或收縮液壓致動器22。僅用于 說明目的，液壓部件218可以控制液壓致動器22的運(yùn)動。照這樣，通過操 作員界面裝置28的操作員輸入可以經(jīng)由控制器104選擇性地指令第 一和第 二加壓流體源202、 204以便建立第一和第二加壓流體流、選擇性地指令第 一和第二旁通岡208、210以便將第一和第二旁通加壓流體流引導(dǎo)到箱206、 并可以選擇性地致動液壓部件212的一個(gè)或多個(gè)閥以便將加壓流體流引導(dǎo) 到液壓致動器22和從液壓致動器22引導(dǎo)出?？梢詫碜缘诙訅毫黧w源204的第二加壓流體流通過第二流體通道 260和第二上游通道252引導(dǎo)到液壓部件218?？梢詫⒁徊糠值诙訅毫黧w 流通過第二旁通閥210引導(dǎo)到箱206。被引導(dǎo)到箱206的第二加壓流體流 的量可以與第二旁通閥210打開的量直接成比例，例如，第二旁通閥210 的流動面積越大，則轉(zhuǎn)向箱206的第一加壓流體流的量越大。可以設(shè)想， 第二旁通閥210的較大流動面積可以與通過例如在液壓致動器22的阻力運(yùn) 動期間旁通更多加壓流體流量到箱206提供給操作員的更大反饋相對應(yīng)。 還可以設(shè)想，液壓致動器22可能只需要來自第二加壓流體源204的加壓流 體。照這樣，第一流量可以基本上等于來自第一加壓流體源202的最小加壓流體流量，而第一旁通閥208可以保持在初始位置，以便繼續(xù)將基本上 所有來自第一加壓流體源204的最小加壓流體流量轉(zhuǎn)向箱206。在其中例如可以同時(shí)致動一個(gè)以上液壓致動器18、 20、 22的多功能操 作中，可以為第一和第二旁通閥208、 210中的每一個(gè)建立多個(gè)旁通指令。 可以設(shè)想，控制器104可以傳送控制相應(yīng)旁通閥達(dá)到最大流動面積的旁通 指令。例如，如果希望同時(shí)操縱兩個(gè)液壓部件212和218，則部件212可 以確定笫一旁通閥208達(dá)到非最小的流動面積，而部件218可以確定第一 旁通閥208達(dá)到最小流動面積。照這樣，控制器104可以控制第一旁通閥 208達(dá)到非最小的流動面積。類似地，部件218可以確定第二旁通閥210 達(dá)到非最小的流動面積，而部件212可以確定第二旁通閥210達(dá)到最小流 動面積。照這樣，可以控制第二旁通閥210達(dá)到非最小的流動面積?？梢?設(shè)想，在多功能操作中控制第一和第二旁通閥208、 210達(dá)到最大流動面積 可以通過例如確保向操作員提供較多的反饋而不是較少的反饋來向操作員 提供合適的反饋。還可以設(shè)想，在單一功能和/或多功能操作中，可以根據(jù) 需要將第一和第二旁通閥控制到完全關(guān)閉位置和完全打開位置之間的任何 流動面積。組合岡230可以響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)液壓部件212、 214、 216、 218的操 作在第一位置和第二位置之間被致動，所述第一位置允許第一和第二上游 流體通道250、 252之間的流體流動，而所述第二位置阻止從第二上游通道 252到第一上游通道250的流體流動。例如，在液壓部件214、 216的操作 期間，組合閥230可以處在第一位置，以便由此允許來自第一和第二加壓 流體源202、 204的第一和第二加壓流體流在第一和第二上游通道250、 252 內(nèi)合并，允許第一和第二加壓流體源202、 204累積地將合并的加壓流體流 供應(yīng)到液壓部件214、 216。作為另一個(gè)示例，在液壓部件218操作期間， 組合閥230可以處在第二位置，以便由此阻止來自第二加壓流體源204的 第二加壓流體流遠(yuǎn)離液壓部件218轉(zhuǎn)向進(jìn)入第一上游通道250。由于液壓系統(tǒng)200包括第一和第二旁通閥208、 210，所以在作業(yè)機(jī)械 IO工作期間可以提供改進(jìn)的操作員反饋。如上所述，當(dāng)致動器18、 20、 22的運(yùn)動被外部負(fù)載阻擋/抵抗時(shí)，液壓系統(tǒng)200內(nèi)的壓力可增加，導(dǎo)致通過 第一和/或第二旁通閥208、 210的加壓流體的流量增加。這種增加的流量 可以由操作員通過例如致動速度的減小感覺到，以便指示所遭遇的阻力。 此外，由于旁通流量和流體源流量可以合并，所以液壓系統(tǒng)200可以為多 個(gè)液壓致動器提供足夠的加壓流體流，而同時(shí)保持足夠的操作員反饋。另 外，由于第一和第二旁通閥208、 210可以使來自第一和第二加壓流體源 202、 204的最小流量轉(zhuǎn)向，所以可減少液壓系統(tǒng)200內(nèi)的壓力增加。最后， 通過面積指令控制旁通閥208、 210可以提供液壓系統(tǒng)200的簡單控制，并 允i午對流到液壓致動器18、 20、 22及從液壓致動器18、 20、 22流出的加 壓流體進(jìn)行靈活而準(zhǔn)確的控制。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，很顯然，可以對所公開的具有面積受控的旁 通的液壓系統(tǒng)進(jìn)行各種不同的4務(wù)改和變型。從對本說明書的考慮和對公開 的液壓系統(tǒng)的實(shí)踐中其它實(shí)施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。 本說明書和示例應(yīng)認(rèn)為僅是示例性的，實(shí)際范圍通過所附權(quán)利要求及其等 同方案指出。
權(quán)利要求
1.一種液壓系統(tǒng)(200)，包括第一加壓流體源(202)；至少一個(gè)流體致動器(18)；以及設(shè)置在所述第一加壓流體源和所述至少一個(gè)流體致動器(18)之間的第一閥(208)，所述第一閥(208)構(gòu)造成響應(yīng)于第一指令(312)選擇性地將加壓流體從第一加壓流體源傳送到箱(206)，所述第一指令至少部分地基于第一閥的預(yù)定流動面積。
2. 如權(quán)利要求l所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)流體致 動器是第一組流體致動器(18、 20)，所述液壓系統(tǒng)還包括流體連通所述 第一加壓流體源、第一閥、和第一組流體致動器的第一通道(258)。
3. 如權(quán)利要求1所述的液壓系統(tǒng)，還包括控制器(104)，所述控制 器構(gòu)造成接收操作員輸入(302 )并把第一指令傳送到第一閥和把第二指令(314)傳送到第一加壓流體源。
4. 如權(quán)利要求3所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第二指令至少部 分地基于通過第一閥的加壓流體流量的估計(jì)量和通過第一加壓流體源的加 壓流體流量的預(yù)定量。
5. 如權(quán)利要求3所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于通過查找表(304)確定第一指令，所述查找表(304)使操作員輸入 和第一閥的位移值有關(guān)；以及 通過以下步驟確定第二指令通過使第一閥位移和第一閥流量有關(guān)的查找表(306 )估計(jì)第一閥流量， 通過使操作員輸入和第 一加壓流體源流量有關(guān)的查找表(308 )確定第 一加壓流體源流量，和將估計(jì)的第一閥流量和確定的第一加壓流體源流量相加(310)。
6. 如權(quán)利要求l所述的液壓系統(tǒng)，還包括 第二加壓流體源(204);第二組流體致動器(20、 22);以及設(shè)置在所述第二加壓流體源和所述第二組流體致動器之間的第二閥 (210),所述第二閥可響應(yīng)于第三指令移動，所述第三指令至少部分地基 于第二閥的預(yù)定流動面積。
7. —種操縱液壓系統(tǒng)(200)的方法，包括 給流體加壓；將加壓流體引導(dǎo)向第一閥(208)，所述第一閥具有第一流動通道和第 一閥桿；選擇性地將一定量的加壓流體通過第一流動通道引導(dǎo)到箱(206);以及至少部分地響應(yīng)于操作員界面指令(302)和第一閥的預(yù)定流動面積選 擇性地改變第一流動通道的面積。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，給流體加壓包括利用第一 源(202)給流體加壓，所述方法還包括至少部分地基于使操作員輸入和第 一 閥的位移值有關(guān)的查找表確定第 一指令(312)，第一閥的位移值至少部分地基于第一閥的預(yù)定流動面積；至少部分地基于使第 一 閥的位移值和估計(jì)的閥流量有關(guān)的查找表確定 第二指令；至少部分地基于使操作員輸入和第 一源流量有關(guān)的查找表確定第三指令；至少部分地基于第二指令和第三指令之和確定第四指令(314); 選擇性地將第一指令傳送到第一閥；以及 選擇性地將第四指令傳送到第 一加壓流體源。
9. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，給流體加壓包括將第一 流體加壓到第一壓力并在第一流量下引導(dǎo)第一流體，和將第二流體加壓到 第二壓力并在第二流量下引導(dǎo)第二流體，所述方法還包括將具有第一流量的流體引導(dǎo)向第一閥； 將具有第二流量的流體引導(dǎo)向第二閥(210);選擇性地允許至少一部分第 一流體通過第 一閥流到箱；以及 選擇性地允許至少 一部分第二流體通過第二閥流到箱。 10. —種作業(yè)機(jī)械(1),包括 作業(yè)器具(14); 才幾架(12);以及按照權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液壓系統(tǒng)(200)，所述液壓系統(tǒng)(200)具有第一加壓流體源(202)和至少一個(gè)流體致動器(18)。所述液壓系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述第一加壓流體源和所述至少一個(gè)流體致動器之間的第一閥(208)。第一閥構(gòu)造成選擇性地將加壓流體從第一加壓流體源傳送到箱(206)，所述第一閥可響應(yīng)于第一指令(312)移動。第一指令至少部分地基于第一閥的預(yù)定流動面積。
文檔編號E02F9/22GK101253336SQ200680032060
公開日2008年8月27日 申請日期2006年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者M·T·韋爾奎倫, S·托扎瓦 申請人:卡特彼勒公司;新卡特彼勒三菱株式會社