在液壓系統(tǒng)中通過獨(dú)立的泵控制來節(jié)約能量的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能量節(jié)約，更具體地涉及用于在液壓驅(qū)動(dòng)的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)中節(jié)約能量的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在諸如挖掘機(jī)、反鏟裝載機(jī)或正鏟裝載機(jī)的機(jī)器中，液壓回路可包括與至少一個(gè)液壓致動(dòng)器流體連通以操縱可變負(fù)載的多個(gè)可變排量栗。栗向各致動(dòng)器如液壓缸或液壓馬達(dá)提供加壓液壓流體以使負(fù)載移動(dòng)。致動(dòng)器可連接到工作機(jī)具，例如動(dòng)臂、斗桿、鏟斗和/或擺動(dòng)齒輪系。
[0003]挖掘機(jī)或其它帶機(jī)具的機(jī)器的典型挖掘操作可具有多個(gè)階段。這些階段可包括但不限于初始階段、挖掘階段、挖掘-動(dòng)臂提升-超負(fù)荷階段、挖掘-動(dòng)臂提升-低阻力負(fù)荷階段和動(dòng)臂舉升階段。在初始階段，不存在挖掘負(fù)荷且動(dòng)臂、斗桿和鏟斗移動(dòng)到位以開始挖掘。在挖掘階段，動(dòng)臂通常保持處于適當(dāng)位置，而安裝在動(dòng)臂上的機(jī)具如斗桿和鏟斗執(zhí)行挖掘指令。在挖掘-動(dòng)臂提升-超負(fù)荷階段，動(dòng)臂在機(jī)具正在挖掘的同時(shí)向上移動(dòng)。在這種階段中，經(jīng)機(jī)具施加在動(dòng)臂缸上的反作用挖掘力大于阻力性的重力。在挖掘-動(dòng)臂提升-低阻力負(fù)荷階段，動(dòng)臂在機(jī)具正在挖掘的同時(shí)向上移動(dòng)，但反作用挖掘力稍微小于阻力性的重力。在動(dòng)臂提升階段，機(jī)具不再挖掘且動(dòng)臂隨同機(jī)具中包含的負(fù)荷一起向上移動(dòng)。
[0004]當(dāng)液壓回路在各挖掘階段之間過渡到挖掘-動(dòng)臂提升-超負(fù)荷階段時(shí)，液壓回路的動(dòng)臂部分通常從保持操作過渡至提升操作，鏟斗和斗桿回路承載高挖掘負(fù)荷，且栗可供給高壓流體以支持挖掘功能。在例如約0.5秒至約2秒的短時(shí)間內(nèi)，動(dòng)臂缸可能處于超負(fù)荷狀態(tài)。當(dāng)利用超負(fù)荷狀態(tài)提升動(dòng)臂時(shí)，用于動(dòng)臂的致動(dòng)器的頭端接收處于壓力下的栗流，該栗流可引起設(shè)置在栗下游和致動(dòng)器的頭端上游的補(bǔ)償閥進(jìn)行壓力調(diào)制?？赡苡捎诳缪a(bǔ)償閥的流體壓降而損耗較大的功率量。當(dāng)液壓回路過渡到挖掘-動(dòng)臂提升-低阻力負(fù)荷階段時(shí)，可能發(fā)生類似的功率損耗。
[0005]可通過從動(dòng)臂致動(dòng)器的桿端向致動(dòng)器的頭端提供流體來減少這種功率損耗。這種流體再生減少了栗流量，因?yàn)槔蹩商峁┑挠糜谔嵘僮鞯牧黧w更少。然而，由于栗輸出功率保持恒定，所以通向工作機(jī)具致動(dòng)器的栗流量在流體再生期間不減少且保持較高。這會(huì)使得難以控制鏟斗。因而，需要一種用于在提供對(duì)工作機(jī)具的更大程度控制的同時(shí)優(yōu)化流體再生所帶來的能量節(jié)省的系統(tǒng)和方法。
[0006]美國專利N0.4，537，029 ( ‘029專利)公開了包括具有第一栗和第二栗的液壓系統(tǒng)的車輛。第一栗和第二栗可根據(jù)流量需求選擇性地工作。然而，栗的選擇性工作并非響應(yīng)于諸如通過將流體從液壓致動(dòng)器的桿端轉(zhuǎn)移到頭端來減少栗流量的能量節(jié)約模式而被執(zhí)行。
[0007]本發(fā)明針對(duì)于克服一個(gè)或多個(gè)以上闡述的不足之處。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]在一方面，本發(fā)明涉及一種液壓系統(tǒng)。第一栗配置成向第一液壓回路提供加壓流體。第二栗配置成向第二液壓回路提供加壓流體?？刂破髋渲贸膳卸ㄒ簤合到y(tǒng)是否正在能量節(jié)約模式下工作。響應(yīng)于液壓系統(tǒng)未在能量節(jié)約模式下工作的判定，控制器使與至少第一液壓回路的液壓功率需量成比例地操作第一栗和第二栗。響應(yīng)于液壓系統(tǒng)正在能量節(jié)約模式下工作的判定，控制器使以低于第一液壓回路的液壓功率需量的輸出功率地操作第一栗和第二栗。
[0009]在一方面，本發(fā)明涉及一種操作液壓系統(tǒng)的方法。該液壓系統(tǒng)包括向第一液壓回路提供加壓流體的第一栗。第二栗向第二液壓回路提供加壓流體。判定第一液壓回路正在能量節(jié)約模式下工作。計(jì)算通過使第一液壓回路在能量節(jié)約模式下工作可產(chǎn)生的功率節(jié)省。與能量節(jié)省成比例地降低第一輸出功率。
[0010]在一方面，提供了一種用于在其液壓系統(tǒng)中節(jié)約能量的機(jī)器。該液壓系統(tǒng)包括動(dòng)臂、連接到動(dòng)臂的鏟斗、用于致動(dòng)動(dòng)臂和鏟斗的液壓回路、以及用于在輸出功率下向液壓回路提供加壓流體的栗?？刂破髟O(shè)置和配置成接收使動(dòng)臂向上移動(dòng)的動(dòng)臂控制命令和挖掘的鏟斗控制命令。由栗提供給液壓回路的加壓流體的量減少。計(jì)算可通過減少提供給液壓回路的加壓流體的量而產(chǎn)生的功率節(jié)省。栗的輸出功率與能量節(jié)省成比例地降低。
【附圖說明】
[0011]圖1是其中可使用根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的液壓系統(tǒng)的示例性車輛的一個(gè)實(shí)施例的視圖；
[0012]圖2是可供圖1的機(jī)器使用的示例性公開的液壓系統(tǒng)的示意圖；
[0013]圖3是圖2的不例性公開的液壓系統(tǒng)的部分放大不意圖；和
[0014]圖4是示出用于在圖2的液壓系統(tǒng)中節(jié)約能量的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1示出結(jié)合了本發(fā)明的特征的車輛或機(jī)器100的一個(gè)示例。圖1中的示例性機(jī)器100是機(jī)器100。機(jī)器100包括底架102和上部結(jié)構(gòu)104。底架102包括沿其邊緣支承兩個(gè)履帶108并且包括在其中心附近支承環(huán)形齒輪(未示出)的支柱(未示出)的大體H形的框架106。履帶108由鏈輪移動(dòng)，鏈輪由連接到H形框架106的液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(未示出)或電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。環(huán)形齒輪包括沿其內(nèi)周布置的多個(gè)齒，這些齒與由擺動(dòng)馬達(dá)(未示出)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)鏈輪嚙合。擺動(dòng)馬達(dá)可連接到上部結(jié)構(gòu)104，使得驅(qū)動(dòng)鏈輪的旋轉(zhuǎn)引起上部結(jié)構(gòu)104相對(duì)于底架102的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。上部結(jié)構(gòu)104包括樞轉(zhuǎn)地連接到上部結(jié)構(gòu)框架121并利用兩個(gè)動(dòng)臂致動(dòng)器20樞轉(zhuǎn)的動(dòng)臂50。本文中稱為斗桿55的臂樞轉(zhuǎn)地連接在動(dòng)臂50的一端并由臂致動(dòng)器126樞轉(zhuǎn)。鏟斗52連接在斗桿55的該端并由鏟斗致動(dòng)器130樞轉(zhuǎn)。動(dòng)臂致動(dòng)器20、臂致動(dòng)器126和鏟斗致動(dòng)器130在圖中被體現(xiàn)為線性液壓缸，其構(gòu)造成通過配置在液壓缸的內(nèi)部的液壓活塞的一側(cè)的加壓流體的選擇性部分伸出和縮回。機(jī)器100的多種功能可部分通過處于駕駛室132內(nèi)的操作人員對(duì)多種控制裝置的適當(dāng)操縱而被控制。擺動(dòng)馬達(dá)可由液壓動(dòng)力或電力驅(qū)動(dòng)。
[0016]參照圖2，機(jī)器100可包括具有配合以使機(jī)器100移動(dòng)的多個(gè)流體構(gòu)件的液壓系統(tǒng)200。特別地，液壓系統(tǒng)200可包括構(gòu)造成從第一源如第一栗251接收第一加壓流體的第一液壓回路250和構(gòu)造成從第二源如第二栗253接收第二加壓流體的第二液壓回路252。第一液壓回路250可包括連接成并聯(lián)接收第一加壓流體的鏟斗控制回路254、動(dòng)臂控制回路256和右行控制回路258。第二液壓回路252可包括并聯(lián)連接以接收第二加壓流體的左行控制回路260、擺動(dòng)控制回路261、斗桿控制回路262和附件控制回路263的一個(gè)或多個(gè)例子。
[0017]應(yīng)當(dāng)指出的是，出于說明的目的，液壓系統(tǒng)200在圖2中作為多個(gè)功能模塊被示出。為了說明的容易性，某些無需詳細(xì)示出以給液壓系統(tǒng)200的所附說明提供信息的元件被一起組合到這些功能模塊中。例如，應(yīng)當(dāng)理解的是，鏟斗控制回路254、動(dòng)臂控制回路256、右行控制回路258、左行控制回路260、擺動(dòng)控制回路261、斗桿控制回路262和附件控制回路263可包括諸如閥、液壓缸、供給管線、排泄管線、壓力傳感器等構(gòu)件。
[0018]第一栗251和第二栗253可從罐264抽吸流體并且將流體加壓至預(yù)定水平。具體地，第一栗251和第二栗253中的每一者可實(shí)施為栗送機(jī)構(gòu)，例如可變排量栗、固定排量栗、或本領(lǐng)域中公知的另一種源。第一栗251和第二栗253均可通過例如副軸(未示出)、帶(未示出)、電路(未示出)或采用任意其它合適的方式單獨(dú)連接到機(jī)器100的動(dòng)力源(未示出)?；蛘?，第一栗251和第二栗253可經(jīng)由變矩器、減速齒輪箱或采用另一種合適的方式間接連接到動(dòng)力源。第一栗251可獨(dú)立于由第二栗253產(chǎn)生的第二加壓流體產(chǎn)生第一加壓流體。第一加壓流體和第二加壓流體可處于不同壓力水平和/或流量下。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，第一栗251可具有第一輸出功率，且第二栗253可具有第二輸出功率。在一個(gè)示例中，在特定操作期間，例如使動(dòng)臂50或使斗桿55移動(dòng)的特定操作期間，液壓系統(tǒng)200可以不在最大功率下操作。這種情況下，第一輸出功率和第二輸出功率的設(shè)置可與用于特定操作的命令相稱地設(shè)定。
[0020]在另一示例中，在特定操作如提升或挖掘期間，液壓系統(tǒng)200可在最大功率下操作。這種情況下，第一輸出功率和第二輸出功率可分別被設(shè)定為最大功率的一半。因此，液壓系統(tǒng)200可被操作成使得第一栗251的輸出功率的值和第二栗253的輸出功率的值相等。在另一示例中，在液壓系統(tǒng)200以最大功率工作期間，如本文中將進(jìn)一步論述的，第一栗251的輸出功率的值和第二栗253的輸出功率的值可以不同。例如，第一栗251的輸出功率的值可相對(duì)于第二栗253的輸出功率減小，或者反之。在一個(gè)示例中，當(dāng)液壓系統(tǒng)200在能量節(jié)約模式下工作時(shí)，第一栗251的輸出功率的值可相對(duì)于第二栗253的輸出功率減小。
[0021 ] 流體可以包括例如專用液壓油、發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油、變速器潤滑油或本領(lǐng)域內(nèi)公知的任何其它流體。機(jī)器100內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)液壓系統(tǒng)可從罐264抽吸流體和使流體返回罐264。設(shè)想液壓系統(tǒng)200可包括罐264的單個(gè)例子或罐264的多個(gè)例子。
[0022]參照圖1和圖2，鏟斗控制回路25