包括動能儲存裝置的液壓系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種液壓系統(tǒng)，包括：液壓流體；液壓機(142)，用于對該液壓流體加壓；液壓回路，用于將該液壓流體傳遞到液壓致動器(103A，103B)，該液壓機(142)被構(gòu)造為用以接收來自該液壓致動器(103A，103B)的液壓流體；以及動能儲存裝置(150)，用于作為動能儲存能量，該動能儲存裝置(150)可操作地聯(lián)接到液壓機(142)，該系統(tǒng)被構(gòu)造為使得液壓機(142)可被操作為將能量從接收自液壓致動器(103A，103B)的液壓流體轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置(150)。
【專利說明】包括動能儲存裝置的液壓系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種能量回收系統(tǒng)，特別是用于裝卸機（load handling machine)的 能量回收系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 例如反向鏟裝載機、挖掘機和伸縮臂裝卸機之類的裝卸機是公知的，借助這些裝 卸機能夠?qū)⑽锪蠌囊粋€地點移動到另一個地點。該物料可以是密實的物料，例如伸縮臂裝 卸機可以移動置于裝載托盤上的物料?；蛘咴撐锪峡梢允撬缮⒌奈锪?，例如可使用挖掘機 來挖掘的泥土之類。無論在哪種情況下，移動物料都需要能量。在某些情況下，動能（例如 裝卸機的向前運動）或勢能（例如提升臂的重心高于地平面）可能在機器的運行中被浪費 掉。本發(fā)明的目的是提供一種回收原本會被浪費掉的能量的手段。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種液壓系統(tǒng)，其包括：液壓流體；液壓機，用于對該液 壓流體加壓；液壓回路，用于將該液壓流體傳遞到液壓致動器，該液壓機被構(gòu)造為用以接收 來自該液壓致動器的液壓流體；以及動能儲存裝置，用于作為動能儲存能量，該動能儲存裝 置可操作地聯(lián)接到液壓機，該系統(tǒng)被構(gòu)造為使得該液壓機可被操作為將能量從接收自該液 壓致動器的液壓流體轉(zhuǎn)移到該動能儲存裝置。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種液壓系統(tǒng)，其包括：液壓流體；液壓機，用于 對該液壓流體加壓；液壓回路，用于將該液壓流體傳遞到液壓致動器，該液壓機被構(gòu)造為用 以選擇性地接收來自該液壓致動器的液壓流體；以及動能儲存裝置，用于作為動能儲存能 量，該動能儲存裝置可操作地聯(lián)接到液壓機，該系統(tǒng)構(gòu)造為使得液壓機可被選擇性地操作 為將能量從接收自該液壓致動器的液壓流體轉(zhuǎn)移到該動能儲存裝置。
[0005] 有利的是，原本會被浪費掉的能量可以儲存在動能儲存裝置中。儲存的能量可在 隨后被利用。因為液壓機可被操作為將能量從接收自液壓致動器的液壓流體轉(zhuǎn)移到動能儲 存裝置，由此動能儲存裝置可以起到以受控方式抵抗致動器的作用。例如，當(dāng)致動器控制地 面上方的提升臂的重心，且動能儲存裝置是飛輪時，通過確保飛輪以受控方式加速，可確保 提升臂以受控方式下降。類似地，當(dāng)致動器控制地面上的相關(guān)聯(lián)的車輛的速度，且動能儲存 裝置是飛輪時，通過確保飛輪以受控方式加速，可以確保地面上的車輛的速度以受控方式 下降。
[0006] 該液壓機可以是可變排量（或可變?nèi)萘浚┮簤簷C。該液壓機可以是可變排量斜盤 式泵/馬達。
[0007] 該液壓機可被操作為將能量從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到液壓流體。
[0008] 該液壓機和液壓回路可被構(gòu)造為用以將能量從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到液壓致動 器。這里，液壓致動器執(zhí)行一重復(fù)性作業(yè)，例如為了裝載產(chǎn)品或卸載產(chǎn)品而升高和降低臂架 (boom)，隨后在降低臂架或類似物的過程中儲存在動能儲存裝置中的回收能量可以被再用 于在這種重復(fù)性作業(yè)的下一部分中升起或協(xié)助升起臂架。
[0009] 該液壓機和液壓回路可被構(gòu)造為用以將能量從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到另一個液壓 致動器。
[0010] 該動能儲存裝置可以是飛輪。該飛輪可以是固體飛輪，即非流體飛輪。
[0011] 該飛輪被可操作地聯(lián)接到該液壓機，使得該飛輪的旋轉(zhuǎn)比該液壓機快。
[0012] 該飛輪被可操作地聯(lián)接到該液壓機，使得該飛輪的旋轉(zhuǎn)速度是該液壓機的至少5 倍，或者是該液壓機的至少10倍。
[0013] 該飛輪可以以至少20, 000RPM(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）旋轉(zhuǎn)。
[0014] 該致動器可以是線性致動器或者旋轉(zhuǎn)致動器。
[0015] 該動能儲存裝置可經(jīng)由離合器被可操作地聯(lián)接到該液壓機，該離合器可被選擇性 地操作為防止能量從該液壓機轉(zhuǎn)移到該動能儲存裝置。
[0016] 該動能儲存裝置可通過離合器被可操作地聯(lián)接到該液壓機，該離合器可被選擇性 地操作為防止能量從該動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到該液壓機。
[0017] 該液壓機可由第一液壓機和第二液壓機限定，第一液壓機用于對液壓流體加壓， 而第二液壓機被構(gòu)造為用以接收來自致動器的液壓流體，且該動能儲存裝置被可操作地聯(lián) 接到第二液壓機，該系統(tǒng)被構(gòu)造為使得第二液壓機可被操作為將能量從接收自液壓致動器 的液壓流體轉(zhuǎn)移到該動能儲存裝置。
[0018] 該液壓機可由第一液壓機和第二液壓機限定，第一液壓機用于對液壓流體加壓， 而第二液壓機被構(gòu)造為用以選擇性地接收來自致動器的液壓流體，且該動能儲存裝置被選 擇性地可操作地聯(lián)接到第二液壓機，該系統(tǒng)被構(gòu)造為使得第二液壓機可被操作為將能量從 接收自液壓致動器的液壓流體轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置。
[0019] 該第一液壓機可以是可變排量液壓機。該第一液壓機可以是可變排量斜盤式泵/ 馬達。
[0020] 該第一液壓機可構(gòu)造為由原動機以機械方式驅(qū)動。該原動機可以是內(nèi)燃機。該內(nèi) 燃機可以是火花點火式內(nèi)燃機。該內(nèi)燃機也可以是壓燃式內(nèi)燃機。該第一液壓機可以與原 動機相同的速度被驅(qū)動。該第一液壓機可以大于原動機的速度被驅(qū)動。
[0021] 該第二液壓機可被構(gòu)造為僅由動能儲存裝置以機械方式驅(qū)動。該第二液壓機可以 是可變排量液壓機。該第二液壓機也可以是可變排量斜盤式泵/馬達。
[0022] 該液壓致動器可被操作為升起提升臂。
[0023] 該液壓致動器可被操作為使車輛的一部分相對于車輛的另一部分減速。
[0024] -種車輛可包括如上文所限定的液壓系統(tǒng)，且該車輛可包括用于推進車輛的地面 接合裝置，該液壓致動器可被操作為驅(qū)動地面接合裝置。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方案，提供了一種運行包括如上文所限定的液壓系統(tǒng)的車輛 方法，通過運行致動器以減少該車輛或該車輛的一部分的勢能，并將至少一部分勢能作為 動能儲存在動能儲存裝置中。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方案，提供了一種運行包括如上文所限定的液壓系統(tǒng)的車輛 方法，通過運行致動器從而減少車輛或車輛的一部分的動能，并將至少一部分動能作為動 能儲存在動能儲存裝置中。
[0027] 該車輛可包括第一部分，該第一部分可圍繞大致堅直的軸線相對于第二部分旋 轉(zhuǎn)，該方法包括運行致動器的步驟，以便減少該第一部分相對于該第二部分的動能。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方案，提供了一種運行包括如上文所限定的液壓系統(tǒng)的車輛 的方法，該方法包括運行車輛的原動機以產(chǎn)生能量，并將至少一部分能量作為動能儲存在 動能儲存裝置中。
[0029] 該車輛可以是物料裝卸車輛（material handling vehicle)。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種運行內(nèi)燃機的方法，該方法包括如下步驟： 提供具有排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機，提供如上文所限定的液壓系統(tǒng)，以及在排氣后處理系 統(tǒng)的溫度低于正常工作溫度的情況下啟動內(nèi)燃機，并利用動能儲存裝置對該發(fā)動機施加負(fù) 載，以便在動能儲存裝置中儲存能量并且提高排氣后處理系統(tǒng)的溫度。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種運行內(nèi)燃機的方法，該方法包括如下步驟： 提供具有排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機，提供以動能形式儲存能量的動能儲存裝置，以及在排 氣后處理系統(tǒng)的溫度低于正常工作溫度的情況下啟動內(nèi)燃機，并利用動能儲存裝置對發(fā)動 機施加負(fù)載，從而在動能儲存裝置中儲存動能并提高排氣后處理系統(tǒng)的溫度。
[0032] 該動能儲存裝置可以是飛輪。該飛輪可以是固體飛輪，S卩非流體飛輪。
[0033] 該飛輪可被可操作地聯(lián)接到內(nèi)燃機，使得該飛輪的旋轉(zhuǎn)比該內(nèi)燃機快。
[0034] 該飛輪的旋轉(zhuǎn)速度可以是該內(nèi)燃機的至少5倍，或者是該內(nèi)燃機的至少10倍。
[0035] 該飛輪可以至少以20, 000RPM (每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）旋轉(zhuǎn)。
[0036] 該排氣后處理系統(tǒng)可以是柴油氧化催化劑、選擇性催化還原劑、N0X吸收劑、稀NOx 捕捉劑、三效催化劑和柴油微粒過濾器之中的至少一種。
[0037] 該內(nèi)燃機可以是壓燃式發(fā)動機或火花點火式發(fā)動機。
[0038] -離合器可被選擇性地操作為防止能量從內(nèi)燃機轉(zhuǎn)移到該動能儲存裝置。
[0039] -離合器可被選擇性地操作為防止能量從該動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到該內(nèi)燃機。
[0040] 該動能儲存裝置在啟動內(nèi)燃機之前的那一刻可不儲存任何能量。
[0041] 隨后，可將儲存的能量從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到內(nèi)燃機。
[0042] 隨后，可將儲存的能量從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到液壓服務(wù)部（hydraulic service) 和/或地面接合裝置。
[0043] 不必通過發(fā)動機轉(zhuǎn)移能量，就可完成上述的隨后從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移所儲存的能 量的步驟。
[0044] 該內(nèi)燃機可安裝在車輛中，優(yōu)選為安裝在物料裝卸機中。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方案，提供了一種運行如上文所限定的車輛的方法，該方法 包括如下步驟：提供具有排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機，以及在排氣后處理系統(tǒng)的溫度低于正 常工作溫度的情況下開始啟動內(nèi)燃機，并利用動能儲存裝置對發(fā)動機施加負(fù)載，以便在該 動能儲存裝置中儲存能量并提高該排氣后處理系統(tǒng)的溫度。
[0046] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方案，提供了一種運行車輛的方法，該車輛包括如上文所限 定的液壓系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：
[0047] a)設(shè)置液壓致動器以提供加壓的液壓流體；
[0048] b)利用加壓的液壓流體驅(qū)動液壓機；
[0049] c)將能量從液壓機轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置；
[0050] d)使動能在動能儲存裝置中儲存一段時間。
[0051] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方案，提供了一種提供了一種運行車輛的方法，該車輛包括 如上文所限定的液壓系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：
[0052] a)選擇性地設(shè)置液壓致動器以提供加壓的液壓流體；
[0053] b)利用加壓的液壓流體選擇性地驅(qū)動液壓機；
[0054] c)將能量從液壓機選擇性地轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置；
[0055] d)使動能在動能儲存裝置中儲存一段時間。
[0056] 在上述步驟b)和/或步驟c)和/或步驟d)中，可以對致動器提供的至少一部分 加壓的液壓流體進行單獨減壓。特別地，可以將致動器提供的加壓的液壓流體中的至少一 部分選擇性地進行單獨減壓。有利的是，當(dāng)來自液壓致動器的加壓的液壓流體中的能量不 能夠被全部轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置時，可以通過選擇性地單獨減壓而將這些能量中的一部分 "浪費掉"?？梢詫⒅聞悠魉峁┑募訅旱囊簤毫黧w中的至少一部分選擇性地單獨減壓至零 壓力，或者可以選擇性地單獨部分減壓（即減壓至大于零的壓力）。
[0057] 在上述步驟c)中，當(dāng)液壓機是可變?nèi)萘恳簤簷C時，液壓機排液量在步驟c)中可減 少，特別是可逐漸地減少。
[0058] 在上述步驟c)中，可以對致動器所提供的至少一部分加壓的液壓流體進行單獨 減壓，包括調(diào)節(jié)（或改變）至少一部分加壓的液壓流體的單獨減壓。通過調(diào)節(jié)單獨減壓，可 以控制液壓致動器并且/或者可以控制被轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置中的能量的量。
[0059] 上述方法可包括隨后將能量從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到液壓機，為該液壓機設(shè)置對液 壓流體加壓，將加壓的液壓流體供給到液壓致動器，以使液壓致動器能夠進行工作。
[0060] 上述方法可包括隨后將能量選擇性地從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到液壓機，將液壓機選 擇性地設(shè)置為用以對液壓流體加壓，將加壓的液壓流體選擇性地供給到液壓致動器，以使 液壓致動器能夠進行工作
[0061] 當(dāng)該液壓機是可變?nèi)萘恳簤簷C時，在隨后將能量從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到液壓機的 步驟中，該液壓機的排液量可增加，特別是可逐漸地增加。
[0062] 根據(jù)本發(fā)明又一個方案，提供了一種運行車輛的方法，該車輛包括如上文所限定 的液壓系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：
[0063] 設(shè)置液壓致動器以提供加壓的液壓流體來驅(qū)動第一液壓機；
[0064] 將能量從第一液壓機轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置；以及
[0065] 使動能在動能儲存裝置中儲存一段時間。
[0066] 根據(jù)本發(fā)明又一個方案，提供了一種運行車輛的方法，該車輛包括如上文所限定 的液壓系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：
[0067] 選擇性地設(shè)置液壓致動器以提供加壓的液壓流體來驅(qū)動第一液壓機；
[0068] 從第一液壓機將能量選擇性地轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置；以及
[0069] 使動能在動能儲存裝置中選擇性地儲存一段時間。
[0070] 其中，該液壓機是可變?nèi)萘恳簤簷C，在隨后將能量從第一液壓機轉(zhuǎn)移到動能儲存 裝置的步驟中，液壓機的排液量可減少，特別是可逐漸地減少。
[0071] 該方法可包括隨后將能量從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到第一液壓機；
[0072] 設(shè)置該第一液壓機用以對液壓流體加壓；以及
[0073] 將加壓的液壓流體從該第一液壓機供給到液壓致動器，以使該液壓致動器能夠進 行工作。
[0074] 其中，該液壓機是可變?nèi)萘恳簤簷C，在隨后將能量從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到第一液 壓機的步驟中，液壓機的排液量可增加，特別是可逐漸地增加。
[0075] 該方法可包括設(shè)置第二液壓機以對液壓流體進行加壓，以及將加壓的液壓流體從 第二液壓機供給到液壓致動器，以使液壓致動器能夠進行工作。
[0076] 該方法可包括同時地將加壓的液壓流體從第一液壓機供給到液壓致動器并且將 加壓的液壓流體從第二液壓機供給到液壓致動器。在將加壓的液壓流體從第一液壓機供給 到液壓致動器并且將加壓的液壓流體從第二液壓機供給到液壓致動器的步驟中，當(dāng)?shù)谝灰?壓機是可變?nèi)萘恳簤簷C時，第一液壓機的排液量可同時增加，特別是可同時逐漸地增加。
[0077] 該方法可包括調(diào)節(jié)（或改變）由第二液壓機供給的加壓流體。通過調(diào)節(jié)第二液 壓機供給的加壓流體，可控制液壓致動器并且/或者可控制從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移的能量的 量。
[0078] 該方法可包括通過增加由第二液壓機供給的加壓流體來調(diào)節(jié)第二液壓機供給的 加壓流體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0079] 以下將參照附圖僅以例舉方式描述本發(fā)明，在附圖中：
[0080] 圖1是包括根據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)的機器的視圖；
[0081] 圖2是圖1的機器的示意性方框圖；
[0082] 圖3是包括根據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)的另一機器的示意性方框圖；
[0083] 圖4至圖7是包括根據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)的一可選機器的示意性方框圖；以及
[0084] 圖8至圖14是包括根據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)的機器的又一個實施例的示意性方框 圖。

【具體實施方式】
[0085] 參照圖1，其中示出了工作機2,在本例中為反向鏟裝載機。該機械包括由多個前 輪22A和多個后輪22B支撐的底盤21。該機械包括駕駛室21A和可手動操作的控制器21B， 該控制器能夠由坐在座椅10中的操作員來操作。前裝載臂23A可樞轉(zhuǎn)地安裝在底盤上，前 裝載臂23A的前方可樞轉(zhuǎn)地安裝有裝載鏟24A?；?0可滑動地安裝在位于機器后部的底 盤上。滑架可被驅(qū)動以相對于底盤橫向滑動，即朝向或離開觀看圖1的觀察者滑動。反向 鏟臂23B可樞轉(zhuǎn)地安裝在滑架30上。鏟斗臂（dipper arm，鏟斗柄）31可樞轉(zhuǎn)地安裝在反 向鏟臂23B的一端。鏟斗24B可樞轉(zhuǎn)地安裝在鏟斗臂31的一端。在使用反向鏟18時，多 個穩(wěn)定腿32可朝向地面33伸展并可與之接合以使底盤穩(wěn)定。例如當(dāng)在地面上使用車輪使 工作機前進時，這些穩(wěn)定腿可從地面33上縮回。
[0086] 該工作機包括發(fā)動機12。當(dāng)需要時，發(fā)動機12驅(qū)動變速器（transmission,傳動 裝置）40 (見圖2)，而變速器40則驅(qū)動后輪22B以將車輛沿地面推進。該發(fā)動機還驅(qū)動液 壓泵42,該液壓泵42借助控制系統(tǒng)和液壓回路而將加壓的液壓流體選擇性地供給到致動 器 3A、3B、3C、3D 和 3E。
[0087] 致動器3A是驅(qū)動纟產(chǎn)斗24A相對于前裝載臂23A樞轉(zhuǎn)的液壓缸（hydraulic ram,液 壓柱塞）。
[0088] 致動器3B是驅(qū)動前裝載臂23A相對于底盤21樞轉(zhuǎn)的液壓缸。
[0089] 致動器3C是驅(qū)動反向鏟臂23B圍繞大體水平的軸線相對于滑架30樞轉(zhuǎn)的液壓 缸。
[0090] 致動器3D是驅(qū)動鏟斗臂31相對于反向鏟臂23B樞轉(zhuǎn)的液壓缸。
[0091] 致動器3E是驅(qū)動鏟斗24B圍繞鏟斗臂31樞轉(zhuǎn)的液壓缸。
[0092] 另有多個致動器（未示出）驅(qū)動穩(wěn)定腿伸展和/或縮回。
[0093] 另一個致動器（未示出）驅(qū)動滑架30相對于底盤21橫向移動。
[0094] 再一個致動器（未示出）驅(qū)動滑架30的后部30A相對于底盤21 "回轉(zhuǎn)（slew) "， 即圍繞大致堅直的軸線相對于底盤21樞轉(zhuǎn)。
[0095] 圖1示出的多個致動器以及方才描述的多個致動器被稱為"液壓服務(wù)部"，并由液 壓泵42向其供給加壓的液壓流體。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地想到其它多種類型的公知 的液壓服務(wù)部。
[0096] 參照圖2,其中示出了包括根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機的一種工作機的示意性方框圖。該 發(fā)動機包括后處理系統(tǒng)44和進氣系統(tǒng)46,具有進氣系統(tǒng)和排氣（exhaust,尾氣）后處理系 統(tǒng)的發(fā)動機的主要的操作是公知的，但概括來說是來自大氣的空氣經(jīng)過進氣系統(tǒng)并進入發(fā) 動機。燃料既可以直接注入發(fā)動機，也可以注入進氣系統(tǒng)然后在其中隨空氣一起進入發(fā)動 機。燃料空氣混合物被燃燒以使曲軸或類似部件旋轉(zhuǎn)，而排出的燃燒產(chǎn)物進入排氣后處理 系統(tǒng)?；诎l(fā)動機的類型（特別是壓燃式發(fā)動機或火花點火式發(fā)動機）的不同，隨后會設(shè) 置排氣后處理系統(tǒng)44以防止有毒的排氣產(chǎn)物進入大氣。該排氣后處理系統(tǒng)的例子包括柴 油氧化催化劑、選擇性催化還原劑、NOx吸收劑、稀NOx捕捉劑、三效催化劑或柴油微顆粒過 濾器。
[0097] 該工作機還包括齒輪箱48,以及動能儲存裝置50。在本例中，該動能儲存裝置是 飛輪，并因此作為動能儲存能量，即當(dāng)飛輪旋轉(zhuǎn)時，飛輪的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量作為動能儲存能量（這 與電池組中的電池以化學(xué)能形式儲存能量不同）。離合器52可被選擇性地操作以將發(fā)動機 輸出軸（例如曲軸）聯(lián)接到加速齒輪箱48的輸入端。齒輪箱48具有能夠驅(qū)動該飛輪的輸 出端。以下描述工作機2的操作。
[0098] 考慮到機器2已經(jīng)整夜停止運行而操作員希望使用機器的情況。因為機器已經(jīng)停 止運行多個小時，其溫度會等于環(huán)境氣溫，特別是排氣后處理系統(tǒng)會等于環(huán)境氣溫。此外， 飛輪50會是靜止的。
[0099] 為了使用機器，操作員會進入駕駛室，坐在座椅10上然后啟動發(fā)動機。排氣（尾 氣）會從發(fā)動機穿過排氣后處理系統(tǒng)，由此加熱排氣后處理系統(tǒng)。然而，在本發(fā)明中，控制 系統(tǒng)54使離合器52接合，由此使發(fā)動機承受一個額外的負(fù)載，因為在離合器52接合時，發(fā) 動機驅(qū)動齒輪箱54,齒輪箱54進而使飛輪50旋轉(zhuǎn)。顯然，為了使飛輪開始旋轉(zhuǎn)，需要為飛 輪輸入一些能量，而這些能量直接來自發(fā)動機。因為發(fā)動機必須產(chǎn)生比原本更大的功率，其 也會產(chǎn)生更多的熱量，而排氣中的這些額外熱量進入排氣后處理系統(tǒng)，因此排氣后處理系 統(tǒng)比原本更快地升溫。發(fā)動機和排氣后處理系統(tǒng)會最終達到正常工作溫度，此時飛輪50會 自旋（spin)并因此會儲存動能。可在隨后的適當(dāng)時候使用此動能。
[0100] 如圖2所示，可將離合器52脫接合（脫開），飛輪50會以相對較高的速度保持自 旋，而同時發(fā)動機的速度則可下降。在隨后需要提高發(fā)動機速度以產(chǎn)生更大功率的情況下， 則控制系統(tǒng)54可以使離合器52選擇性地接合，從而使飛輪的速度下降并將能量從飛輪轉(zhuǎn) 移到發(fā)動機，而發(fā)動機的速度則會提高。因此，基于特定的情況，可由發(fā)動機經(jīng)由變速器14 將飛輪中的動能轉(zhuǎn)移到后輪22B以協(xié)助在地面上推進機器2?；蛘?，可通過發(fā)動機將飛輪 50中儲存的能量轉(zhuǎn)移到液壓泵42以協(xié)助操作液壓服務(wù)部。
[0101] 如圖2所示，發(fā)動機可將能量轉(zhuǎn)移到飛輪，而飛輪也可將能量轉(zhuǎn)移到發(fā)動機。在其 它多個實施例中，除了由發(fā)動機驅(qū)動飛輪之外，飛輪可由其它能量源驅(qū)動。此外，在其它多 個實施例中，飛輪可將能量轉(zhuǎn)移到替代性的能量吸收器，而不必使能量經(jīng)過發(fā)動機。由此， 參照圖3示出了又一個實施例的工作機102,其中與工作機2的構(gòu)件執(zhí)行相同功能的構(gòu)件的 附圖標(biāo)記的數(shù)值增大了 100。圖2和3之間的對比顯示了工作機2和工作機102之間僅有 的不同是工作機102包括另一個齒輪箱149和另一個離合器153以及相關(guān)的機械驅(qū)動部件 70、71和72。因此，一旦發(fā)動機112啟動，則發(fā)動機和排氣后處理系統(tǒng)處于工作溫度，而在 離合器152脫接合且離合器153脫接合的情況下飛輪150自旋，因此可由齒輪箱149和離 合器153將能量從飛輪150轉(zhuǎn)移到液壓泵，從而為液壓泵142提供動力或者協(xié)助（與來自 發(fā)動機112的機械驅(qū)動路徑162 -起）驅(qū)動液壓泵，液壓泵可進而將加壓流體供給到液壓 服務(wù)部（圖3中僅示出了兩個液壓服務(wù)部）。
[0102] 應(yīng)注意的是，為了在動能儲存裝置中儲存能量，可以通過離合器153和齒輪箱149 將能量從液壓泵142轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置150。
[0103] 齒輪箱148被設(shè)置為當(dāng)離合器152接合時，使得飛輪旋轉(zhuǎn)得比發(fā)動機更快。因此， 在考慮到能量從發(fā)動機向飛輪轉(zhuǎn)移的情況下，齒輪箱148是加速齒輪箱?？蓪X輪箱48設(shè) 置為以發(fā)動機的速度至少10倍的速度驅(qū)動飛輪。
[0104] 可將齒輪箱149設(shè)置為以比飛輪150自旋的速度慢的速度驅(qū)動液壓泵。在一個實 施例中，在考慮能量從飛輪150向液壓泵142轉(zhuǎn)移的情況下，齒輪箱149是減速齒輪箱。
[0105] 在又一個實施例中，工作機102的離合器152和齒輪箱148可以調(diào)換，即發(fā)動機 112可以驅(qū)動齒輪箱148,齒輪箱148會進而驅(qū)動離合器152,離合器152則進而驅(qū)動飛輪 150。類似地，工作機102的離合器153和齒輪箱149可以調(diào)換，即飛輪150可以驅(qū)動離合 器153,離合器153會驅(qū)動齒輪箱149,而齒輪箱149會驅(qū)動液壓泵142。
[0106] 在又一個實施例中，工作機2的離合器52和齒輪箱48可以調(diào)換。
[0107] 如上文所述，動能儲存裝置可以是飛輪。該飛輪可在真空室中運轉(zhuǎn)或者在部分真 空室中運轉(zhuǎn)，從而降低摩擦和風(fēng)阻損失。在使用中，飛輪的轉(zhuǎn)速可以高于20, 000轉(zhuǎn)每分鐘 (RPM)。在另一個實施例中，飛輪在使用中的轉(zhuǎn)速可以高于40, 000RPM或者高于60, 000RPM。
[0108] 一個或多個齒輪箱48、148和149可以是無級變速器（CVT)類型的齒輪箱。為了 增大動能儲存裝置的飛輪的轉(zhuǎn)速的工作范圍，CVT齒輪箱可包括與CVT部件串聯(lián)的分段式 配檔（range change,變速比段選擇）部件。
[0109] 參照圖4到圖7示出了工作機202的又一個實施例，其中與工作機102的構(gòu)件執(zhí)行 相同功能的構(gòu)件的附圖標(biāo)記的數(shù)值增大了 100。工作機202包括液壓油箱280、281和282， 控制閥 283 和液壓管線 284、285、286、287、288、289、290、291、292、293、294、295、296、297和 298。在此例中有兩個液壓泵（或液壓機）242A和242B。
[0110] 液壓聯(lián)接部/閥273、274、275、276、277、278和279連接不同的構(gòu)件?？刂葡到y(tǒng) 254連接到控制閥，并具有與系統(tǒng)的其它部件連接的其它連接部（未示出），以確保液壓系 統(tǒng)正確操作。
[0111] 為便于理解，圖4到圖7僅示出了服務(wù)部203B。
[0112] 液壓泵242B是可變排量泵。齒輪箱248被設(shè)置為使得動能儲存裝置250比泵242B 旋轉(zhuǎn)得更快。
[0113] 動能儲存裝置250被設(shè)置為用以從服務(wù)部203B (以及任何其它可連接的服務(wù)部） 回收能量（這些能量原本會被浪費）。
[0114] 這樣，考慮到圖1，其示出了服務(wù)部203B相當(dāng)于驅(qū)使前裝載臂23A相對于底盤21 樞轉(zhuǎn)的致動器缸（ram) 3B。缸3B的延伸部驅(qū)使前裝載臂23A提升，而液壓缸3B的縮回驅(qū)使 裝載臂23A的下降。顯然，裝載臂23A的提升需要來自發(fā)動機12的能量輸入，然而裝載臂 23A的下降通常不需要如此，因為裝載臂會在重力作用下從升起的位置下落到較低的位置。
[0115] 類似的，為將鏟斗24A裝滿，需要將能量輸入到服務(wù)部3A，然而使鏟斗傾斜通常不 需要如此，因為鏟斗會在重力作用下傾斜。
[0116] 反向鏟臂23B的提升需要能量，而下降通常不需要能量。鏟斗臂31的提升需要能 量，而鏟斗臂的下降通常不需要能量。裝滿鏟斗24B通常需要能量，而傾斜鏟斗24B通常不 需要能量。穩(wěn)定腿32的下降需要能量，但是，例如當(dāng)后輪被提升離開地面時，將穩(wěn)定腿32 升起到機器的重量由后輪承載的位置則不需要能量。
[0117] 應(yīng)理解的是，當(dāng)某些致動器沿某些方向操作時，需要向其輸入能量，而在沿相反方 向（或反指向）操作時，則在很多情況下不需要輸入能量，因為相關(guān)的構(gòu)件在重力的協(xié)助下 移動。特別是當(dāng)前裝載臂從較高位置下降到較低位置時，提升臂的質(zhì)心從較高位置移動到 較低位置。在現(xiàn)有的工作機中，此能量以液壓系統(tǒng)中的熱量形式被消散掉。然而在本發(fā)明 中，可以將這些勢能回收。
[0118] 如上文所述，致動器（未示出）驅(qū)使滑架32的后部30A相對于底盤21回轉(zhuǎn)。由 于反向鏟臂、鏟斗臂和鏟斗均附接到滑架的后部30A，因此這些構(gòu)件也相對于底盤回轉(zhuǎn)。為 了開始回轉(zhuǎn)運動，需要能量來克服回轉(zhuǎn)構(gòu)件的慣性。然而，為了以可控方式停止回轉(zhuǎn)運動， 在現(xiàn)有技術(shù)中是通過將動能化為液壓系統(tǒng)中的熱量形式消散掉來實現(xiàn)的。本發(fā)明則允許回 收這種回轉(zhuǎn)動能。
[0119] 一些工作機具有用于將工作機沿地面推進的靜液壓傳動裝置，當(dāng)需要對車輛進行 減速時，車輛的動能化為摩擦制動器的熱能而被消散掉。本發(fā)明允許回收這種動能。
[0120] 圖4示出了當(dāng)服務(wù)部（此例中為203B)需要能量時的情況，在此例中是為了提升 前裝載臂?？刂葡到y(tǒng)254的操作使得發(fā)動機212驅(qū)動液壓泵242A，從而使液壓流體從液壓 油箱280通過管線284、通過液壓泵242A、通過管線285、通過控制閥283、通過管線287、通 過管線288到達服務(wù)部203B，由此提升前裝載臂。如圖4所示，由于在此例中動能儲存裝置 沒有儲存任何能量（例如當(dāng)動能儲存裝置是飛輪時，飛輪是靜止的），因此沒有能量從動能 儲存裝置250轉(zhuǎn)移到服務(wù)部。
[0121] 然而，當(dāng)動能儲存裝置250中儲存有能量時，該能量可以被轉(zhuǎn)移到圖5所示的服務(wù) 部。因此，動能儲存裝置250被操作為通過齒輪箱248驅(qū)動液壓泵242B。在此情況下，控 制系統(tǒng)254被操作為使得液壓流體從液壓油箱282通過管線296、通過管線295、通過管線 290、通過管線291、通過液壓泵242B、通過管線292、通過管線298、通過管線288到達液壓 服務(wù)部203B。應(yīng)理解的是，在此情況下，是單獨地通過取自于動能儲存裝置250的能量來運 行服務(wù)部。
[0122] 在多種不同的情況下，動能儲存裝置和發(fā)動機可以協(xié)同工作以便為服務(wù)部提供能 量。應(yīng)理解的是，當(dāng)對比圖4和圖5時，在這些情況下控制系統(tǒng)254被操作為使得液壓流體 會從液壓泵242B通過管線292和298進入管線288,且在管線288中會與從液壓泵242A通 過管線285和287到達管線288的液壓流體匯合。
[0123] 圖6示出了能量能夠從服務(wù)部203B轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置250的情況。因此，例如 當(dāng)前裝載臂位于升起的位置，且操作員希望降低前裝載臂時，控制系統(tǒng)254被操作為使得 液壓流體從服務(wù)部203B通過管線298、通過管線291、通過泵242B、通過管線292、通過管線 294、通過管線296到達液壓油箱282。在此情況下，液壓泵會充當(dāng)液壓馬達，即液壓流體會 驅(qū)動液壓泵242B并使其旋轉(zhuǎn)。齒輪箱248將這種旋轉(zhuǎn)（運動）傳遞到動能儲存裝置250。 因此，當(dāng)裝載臂下降到期望位置時，裝載臂的勢能損失已被轉(zhuǎn)化為儲存在動能儲存裝置250 中的動能。
[0124] 應(yīng)理解的是，動能儲存裝置所具有的用于儲存動能的容量是有限的，當(dāng)動能儲存 裝置是飛輪時，該極限通常是由飛輪的最大轉(zhuǎn)速限定的。因此在某些情況下，操作員可能 希望降低前裝載臂，但動能儲存裝置沒有更多儲存能量的容量。在這些情況下，如圖7所 示，控制系統(tǒng)254被操作為使得液壓流體從服務(wù)部通過管線288、通過管線287、通過控制閥 283、通過管線286到達液壓油箱281。因為操作員會希望以可控的方式降低前裝載臂，控制 閥確保前裝載臂的移動被正確地控制。如圖7所示，前裝載臂的勢能損失全部轉(zhuǎn)化為液壓 流體中的熱能（如同現(xiàn)有技術(shù)），因為在此情況下動能儲存裝置250沒有用于儲存更多能量 的容量。
[0125] 發(fā)動機212包括進氣系統(tǒng)246和排氣后處理系統(tǒng)244。當(dāng)機器202閑置（例如隔 夜）時，排氣后處理系統(tǒng)244較冷，而動能儲存裝置可能不儲存任何能量，例如當(dāng)動能儲存 裝置是飛輪時，飛輪可能是靜止的。在啟動時，動能儲存裝置250可用于為發(fā)動機212增加 負(fù)載，從而在動能儲存裝置中儲存能量，并如下文所述地增加排氣后處理系統(tǒng)的溫度。因 為基于發(fā)動機212的啟動，控制系統(tǒng)254被操作為使得液壓流體從油箱280通過管線284、 通過液壓泵242A、通過管線285、通過控制閥283、通過管線287、通過管線288、通過管線 289 (繞過服務(wù)部203B)、通過管線291、通過液壓泵242B、通過管線292、通過管線294、通過 管線296到達液壓油箱282。由于液壓流體通過泵242B被泵送，泵242B充當(dāng)液壓馬達并驅(qū) 動齒輪箱248,齒輪箱248進而驅(qū)動動能儲存裝置250。
[0126] 應(yīng)注意的是，如圖4所示，泵242B和動能儲存裝置250至少被可操作地液壓聯(lián)接 到原動機（發(fā)動機212)，即如不通過系統(tǒng)的液壓部件，泵242B和動能儲存裝置不能被可操 作地聯(lián)接到發(fā)動機。如圖3所示，在發(fā)動機112與動能儲存裝置150之間沒有液壓聯(lián)接，因 為經(jīng)由離合器152和齒輪箱148的聯(lián)接是機械聯(lián)接，而經(jīng)由液壓泵142、機械驅(qū)動路徑72、 離合器153、機械驅(qū)動路徑71、齒輪箱149和機械驅(qū)動路徑70的聯(lián)接也是機械聯(lián)接。
[0127] 齒輪箱248可以是無級變速器（CVT)類型的齒輪箱。為了增加動能儲存裝置的飛 輪的轉(zhuǎn)速的工作范圍，CVT齒輪箱可包括與CVT部件串聯(lián)的分段式配檔部件。
[0128] 為便于理解，所示的液壓油箱280、281、282均為單獨的油箱。通?？梢杂幸粋€共 同的油箱。
[0129] 如圖4所示，液壓機包括第一液壓機和第二液壓機。在其它多個實施例中，上述液 壓機可以是單個液壓機，例如單個泵/馬達。
[0130] 參照圖8和圖14示出了工作機302的又一個實施例，包括發(fā)動機312(也稱為原 動機）和發(fā)動機驅(qū)動泵314。機器302包括液壓油箱316和318。以可變?nèi)萘康囊簤罕? 馬達形式的液壓機320 (在一個示例中是可變?nèi)萘康男北P式泵/馬達）可通過離合器324 和齒輪箱325選擇性地聯(lián)接到飛輪形式的動能儲存裝置322。液壓服務(wù)部303采用具有主 液壓室328和桿側(cè)液壓室330的液壓缸326形式。設(shè)有分流閥332、吸入止回閥336和抗 氣蝕閥338。閥組334包括在圖14中最佳示出的可變閥（variable valve) 334B和止回閥 334A。（該機器）還包括閥340、342和344以及泵截止閥346。如下文進一步描述的，液壓 管線 350、351、352、353、354、355、356、357、358、359、360、361、362、363、364、365、366、367、 368、369和370連接到多個不同構(gòu)件。如下文將進一步描述的，控制系統(tǒng)348 (僅在圖8中 示出）控制多個不同的閥。為清晰起見，圖8中未示出控制系統(tǒng)348和不同閥之間的連接。
[0131] 該工作機在不同的運行條件下的操作如下：
[0132] 系統(tǒng)啟動
[0133] 當(dāng)機器302已經(jīng)閑置一段時間后（例如隔夜），任何液壓管線中的任何液壓通常 會衰減到零，飛輪322會靜止且發(fā)動機312也會靜止。在啟動發(fā)動機之前，操作控制系統(tǒng)被 操作為關(guān)閉閥334B、342和344?？刂葡到y(tǒng)打開閥340?？刂葡到y(tǒng)操作分流閥332使液壓管 線367、363相連接，且由此管線368會與管線367和363隔斷?？刂葡到y(tǒng)打開閥346和閥 338。
[0134] 當(dāng)發(fā)動機312啟動后，其會驅(qū)動泵314,泵314會從油箱316通過液壓管線350抽 取液壓流體，并對液壓管線351、352、353、354、370、366、365、362、364加壓。
[0135] 如上文所述，吸入止回閥336防止管線362中的加壓流體傳遞到管線361。因為 閥342是關(guān)閉的，液壓管線357沒有被加壓。因為閥334B是關(guān)閉的，管線368和369沒有 受到來自管線366的流體的加壓。
[0136] 因此，液壓流體被從發(fā)動機驅(qū)動泵314供給到液壓機320。液壓機320被設(shè)置為作 為馬達來運轉(zhuǎn)，且因為控制系統(tǒng)已使離合器324接合，液壓機320的旋轉(zhuǎn)使得能量被間接地 轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置322,因此動能儲存裝置322從其初始靜止?fàn)顟B(tài)加速。
[0137] 在能量從液壓機轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置的過程中，控制系統(tǒng)改變液壓機320的容 量。因此，初始時動能儲存裝置的飛輪速度會較低，控制系統(tǒng)會將液壓機的排液量設(shè)為較高 (例如通過將斜盤式泵/馬達的斜盤角設(shè)為較大的角度）。當(dāng)能量轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置時， 飛輪的轉(zhuǎn)速會逐漸地增加，控制系統(tǒng)會逐漸地減少液壓機的排液量。以此方式，隨著飛輪轉(zhuǎn) 速的增加，液壓機的轉(zhuǎn)速會逐漸地增大。
[0138] 當(dāng)液壓流體通過液壓機320后，其繼續(xù)通過液壓管線367、363和359,從而通過抗 氣蝕閥338 (控制系統(tǒng)已打開抗氣蝕閥）進入管線360并最終到達油箱318。因為閥344是 閉合的，返回的流體不會進入管線356。
[0139] 圖9示出了系統(tǒng)啟動時的流體流動，且表1概括了多個閥的不同位置。
[0140] 飛輪空轉(zhuǎn)
[0141] 在系統(tǒng)啟動時，飛輪的速度會逐漸地增大，一旦其速度達到預(yù)定最大怠速（idle speed)時，則離合器324脫開且閥346關(guān)閉。一旦此情況發(fā)生，則由于飛輪機構(gòu)的內(nèi)部摩 擦，飛輪的速度會逐漸地降低。當(dāng)飛輪達到最小預(yù)定怠速時，則閥346打開且離合器324重 新接合，而控制系統(tǒng)控制液壓機的排液量（如上所述）使得飛輪的速度增大直至達到最大 預(yù)定怠速，此時閥346再次關(guān)閉且離合器324再次脫開。以此方式，飛輪可以保持運轉(zhuǎn)在最 大怠速和最小怠速之間，直到服務(wù)部303進行操作的時刻。
[0142] 從液壓服務(wù)部回收能量
[0143] 為了從液壓表面303回收能量，主液壓室328中的加壓的液壓流體被饋給到液壓 機320,液壓機320充當(dāng)液壓馬達的作用從而使飛輪322的速度增大。
[0144] 更詳細(xì)而言，閥334B由控制系統(tǒng)開啟，從而將液壓管線369聯(lián)接到液壓管線366。 閥340、閥346和閥342全部關(guān)閉，而閥344打開。
[0145] 在上述情況下，來自主液壓室328的加壓的液壓流體進入液壓管線369,通過閥 334B進入液壓管線366、進入液壓管線365、進入液壓管線364,并通過充當(dāng)馬達的液壓機 320。離合器324接合，因此馬達將能量轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置322,進而使動能儲存裝置322 的速度增大（達到大于最大怠速的速度），從而作為動能儲存能量。在能量從液壓機轉(zhuǎn)移到 動能儲存裝置控制時，控制系統(tǒng)改變液壓機320的容量。因此，動能儲存裝置的初始轉(zhuǎn)速會 處于最小怠速和最大怠速之間的某個值?？刂葡到y(tǒng)會將液壓機的容量設(shè)為合適的排量（例 如通過將斜盤式泵/馬達的斜盤角設(shè)為合適的角度）。當(dāng)能量被轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置時，飛 輪的轉(zhuǎn)速會逐漸地增大且控制系統(tǒng)會逐漸地減少液壓機的排液量（例如減小斜盤式泵/馬 達的斜盤角）。以此方式，當(dāng)飛輪的轉(zhuǎn)速增大時，液壓機的轉(zhuǎn)速會逐漸地增大。
[0146] 液壓流體隨后進入管線367,通過分流閥332到達管線363。此液壓流體中的一部 分會進入管線355,通過打開的閥344進入管線356、進入管線358以補充桿側(cè)液壓室330 中的流體。通過管線363的其余的液壓流體會通過打開的抗氣蝕閥338進入管線359、通過 管線360進入油箱318。
[0147] 圖10示出了當(dāng)從液壓服務(wù)部303回收能量時，液壓流體如何流入系統(tǒng)。
[0148] 從液壓服務(wù)部回收能量時消散過量能量
[0149] 在某些情況下，能夠從液壓回路回收的能量的量可能會超過可供給到動能儲存裝 置的能量。
[0150] 因此，可以限制能夠施加到動能儲存裝置的輸入軸的最大扭矩，例如如果過量扭 矩被施加到動能儲存裝置的輸入軸時可以避免發(fā)生損壞。因此，可能存在著并非所有來自 服務(wù)部303的潛在可回收的功率都可被轉(zhuǎn)移到動能儲存裝置322的特定情況。特別是當(dāng)液 壓服務(wù)部303是用于升高和降低反向鏟臂（例如圖1所示的反向鏟臂23B)的液壓缸時，則 可能存在著工作機的操作員所希望的臂下降的速度大于所述臂的下降能夠?qū)⒛芰哭D(zhuǎn)移到 動能儲存裝置322 (所對應(yīng)的速度）的特定情況。在這些情況下，閥340和342可部分地打 開，以便使來自液壓室328的液壓流體分流而離開液壓機320。圖11示出了來自管線366 的一部分液壓流體進入管線370,通過閥340進入管線354、進入管線353、通過閥342進入 管線357、然后通過管線358到達桿側(cè)液壓室330。來自主液壓室328的其余的液壓流體 以類似于圖10所示的方式通過液壓機320 (如上文所述，其容量被控制系統(tǒng)控制）、分流閥 322和閥334,以便從液壓流體回收能量。
[0151] 回收的能量的再利用
[0152] 為了將回收的能量進行再利用，液壓機由動能儲存裝置供能并充當(dāng)液壓泵，以將 加壓的液壓流體供給到液壓服務(wù)部303的主液壓室328。
[0153] 詳細(xì)而言，閥340、342和346關(guān)閉而閥344打開。閥334B關(guān)閉。分流閥332將管 線367聯(lián)接到管線368,從而將管線363從管線367和368隔開。
[0154] 離合器324和齒輪箱325將之前儲存在動能儲存裝置322中的動能轉(zhuǎn)移到液壓機 320,液壓機320充當(dāng)泵并從油箱318通過管線361、通過止回閥336和管線362、364抽取液 壓流體。由充當(dāng)泵的液壓機320加壓后的液壓流體進入管線367,通過分流閥332進入管線 368、通過止回閥334A進入管線369并進入主液壓室328,由此操作液壓服務(wù)部303進行工 作。隨著主液壓室328的容積增加，且隨著活塞304在液壓缸326內(nèi)移動，桿側(cè)液壓室330 的容積減少，使得液壓流體進入液壓管線358、通過液壓管線356、通過打開的閥344、通過 液壓管線355、通過液壓管線359、通過打開的抗氣蝕閥338、通過管線360進入油箱318。
[0155] 在能量從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到液壓機的過程中，控制系統(tǒng)改變液壓機的容量。因 此，動能儲存裝置的初始飛輪速度會較高。控制系統(tǒng)會將液壓機的排液量設(shè)為相對低的排 液量（例如通過將斜盤式泵/馬達的斜盤角設(shè)為較小的角度）。隨著能量從動能儲存裝置 轉(zhuǎn)移到液壓機，動能儲存裝置的飛輪的轉(zhuǎn)速會逐漸地降低，且控制系統(tǒng)會逐漸地增加液壓 機的排液量。以此方式，隨著飛輪的轉(zhuǎn)速逐漸降低，液壓機的轉(zhuǎn)速會逐漸地降低。
[0156] 圖12示出了在此情況下的液壓流體的流動。
[0157] 僅使用發(fā)動機功率來運行液壓服務(wù)部
[0158] 可能存在著運行液壓服務(wù)部所需的總能量大于動能儲存裝置中所儲存的能量的 情況。舉例來說，操作員可能需要將臂架或類似部件調(diào)整到其全高度，而動能儲存裝置中所 儲存的能量只能滿足將臂架或類似部件升到其全高度的一半的情況。在此情況下，將臂架 升起到其全高度的一半所需的能量由動能儲存裝置供給，而將臂架從其全高度的一半升起 到其全高度所需的能量由發(fā)動機供給。
[0159] 在后者的情況下，發(fā)動機312會驅(qū)動發(fā)動機驅(qū)動泵314,發(fā)動機驅(qū)動泵314會從油 箱316通過管線350獲取液壓流體，并通過管線351、通過打開的閥346、通過打開的閥340、 通過管線370和管線366、通過打開的閥344B供給加壓的液壓流體，由此將液壓流體供給到 主液壓室328,從而在此例中將臂架從半高抬升到全高。在液壓機320為斜盤式泵的多個實 施例中，斜盤角可被設(shè)為零度角以防止流體通過液壓機。備選地或者此外，可設(shè)置單獨的閥 以防止流體通過液壓機，例如為此目的，可在液壓管線365或液壓管線364中設(shè)置一個閥。
[0160] 圖13示出了在此情況下的液壓流體的流動。來自桿側(cè)液壓室330的回流以與圖 12中所示方式類似的方式通過液壓管線358和356、打開的閥344,液壓管線355和359、打 開的抗氣蝕閥338和管線360到達油箱318。
[0161] 使用發(fā)動機功率和回收的能量運行液壓服務(wù)部
[0162] 在某些情況下，運行液壓服務(wù)部所需的能量的量可能超過動能儲存裝置能夠供給 的能量的量。例如，當(dāng)液壓服務(wù)部303是用于升高和降低反向鏟臂（例如圖1所示的反向 鏟臂23B)的液壓缸時，可能存在著工作機的操作員所希望的提升臂的速度所需的功率大 于動能儲存裝置所能供給（的功率）的情況。在此情況下，如圖12所示的從液壓機320流 到閥組334的加壓的液壓流體與圖13所示的從發(fā)動機驅(qū)動泵314流到閥組334的加壓的 液壓流體相結(jié)合。在此情況下，且由圖14可最佳地理解的，來自液壓機320的流體會通過 管線368、通過打開的止回路徑334A并被轉(zhuǎn)移到管線369中，而來自發(fā)動機驅(qū)動泵314的流 體會通過管線366,通過打開的閥334到達管線369。
[0163] 工作機302可以是任何類型的工作機，尤其不限于反向鏟裝載機（如圖1所示的 示例）。液壓服務(wù)部303不限于液壓缸。液壓服務(wù)部303可被操作為使工作機的一部分相對 于工作機的另一部分"回轉(zhuǎn)"。當(dāng)液壓服務(wù)部303是液壓缸時，液壓缸可以使鏟斗相對于前 裝載臂樞轉(zhuǎn)，或者可以使前裝載臂相對于底盤樞轉(zhuǎn)，或者可以使反向鏟臂圍繞大體水平的 軸線相對于滑架樞轉(zhuǎn)，或者可以使鏟斗臂相對于反向鏟臂樞轉(zhuǎn)，或者可以使鏟斗相對于鏟 斗臂樞轉(zhuǎn)，或者可以使穩(wěn)定腿相對于工作機的底盤伸展和/或縮回，或者可以使滑架相對 于底盤橫向移動。然而，當(dāng)液壓服務(wù)部303是液壓缸時，其不限于上文所論述的操作，本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以容易想到的是，其它類型的公知的液壓服務(wù)部也可應(yīng)用于液壓服務(wù)部303。
[0164] 發(fā)動機312可以是內(nèi)燃機，特別是壓燃式內(nèi)燃機（例如柴油發(fā)動機），或者是火花 點火式內(nèi)燃機（例如汽油發(fā)動機）。然而，本發(fā)明也可以應(yīng)用其它類型的發(fā)動機。發(fā)動機驅(qū) 動泵14可以是固定排量泵或者可以是可變排量泵。發(fā)動機驅(qū)動泵314可被直接聯(lián)接到發(fā) 動機，即該泵能以發(fā)動機速度來驅(qū)動，或者該泵可通過齒輪裝置聯(lián)接到發(fā)動機，因而該泵可 以以發(fā)動機速度或者不以發(fā)動機速度旋轉(zhuǎn)。
[0165] 為了便于理解，所示的油箱316和318是分開的油箱，然而兩者通?？梢允且粋€共 同的油箱。
[0166] 動能儲存裝置322在一個示例中是飛輪，特別是固體飛輪（即非流體飛輪）。裝置 322通過離合器324和齒輪箱325聯(lián)接到液壓機320。動能儲存裝置322可聯(lián)接到離合器 324,離合器324進而聯(lián)接到齒輪箱325,齒輪箱325進而聯(lián)接到液壓機320,或者，動能儲存 裝置322可聯(lián)接到齒輪箱325,齒輪箱325進而聯(lián)接到離合器324,離合器324進而聯(lián)接到液 壓機320。該齒輪箱可以是行星齒輪箱。當(dāng)該齒輪箱是行星齒輪箱時，離合器可被選擇性地 接合以防止行星齒輪箱的一部分與行星齒輪箱的另一部分的相對運動，且可選擇性地脫開 以使行星齒輪箱的一部分能夠相對于行星齒輪箱的其它部分運動。該離合器尤其可以脫開 以防止行星齒輪箱的齒圈相對于行星齒輪箱的殼體的旋轉(zhuǎn)。為了將能量從液壓機轉(zhuǎn)移到動 能儲存裝置，液壓機可驅(qū)動行星齒輪箱的行星齒輪，這些行星齒輪進而驅(qū)動行星齒輪箱的 恒星齒輪，該恒星齒輪進而驅(qū)動動能儲存裝置。為了將能量從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到液壓機， 動能儲存裝置可驅(qū)動行星齒輪箱的恒星齒輪，該恒星齒輪進而可驅(qū)動行星齒輪箱的行星齒 輪，這些行星齒輪可進而驅(qū)動液壓機。
[0167] 分流閥332可借助液壓控制信號來操作，或者可借助電磁線圈（螺線管）來操作。 圖14所示的閥334B是可變孔口電磁致動閥，然而在另外多個實施例中，此閥可以是先導(dǎo)壓 力（pilot pressure)致動的，或者可以使用備選的可變式閥。閥338可以是電磁操作的閥， 也可以是定量閥。閥340、342和344可以是電磁操作的可變閥。工作機302可結(jié)合有排氣 后處理系統(tǒng)。在此情況下，可將工作機302操作為在排氣后處理系統(tǒng)的溫度低于正常工作 溫度時啟動，發(fā)動機312可啟動且動能儲存裝置322可向發(fā)動機施加負(fù)載，以便在動能儲存 裝置322中儲存能量并提高排氣后處理系統(tǒng)的溫度。
[0168]

【權(quán)利要求】
1. 一種液壓系統(tǒng)，包括：液壓流體；液壓機，用于對所述液壓流體加壓；液壓回路，用于 將所述液壓流體傳遞到液壓致動器，所述液壓機被構(gòu)造為用以接收來自所述液壓致動器的 液壓流體；以及動能儲存裝置，用于作為動能儲存能量，所述動能儲存裝置被可操作地聯(lián)接 到所述液壓機，所述系統(tǒng)被構(gòu)造為使得所述液壓機能被操作為將能量從接收自所述液壓致 動器的液壓流體轉(zhuǎn)移到所述動能儲存裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)被構(gòu)造為使得所述液壓機能被操作 為將能量從所述動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到所述液壓流體。
3. 如權(quán)利要求2所述的液壓系統(tǒng)，其中，所述液壓機和所述液壓回路被構(gòu)造為用以將 能量從所述動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到所述液壓致動器。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的液壓系統(tǒng)，其中，所述液壓機和所述液壓回路被構(gòu)造為用以 將能量從所述動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到另一個液壓致動器。
5. 如前述任一權(quán)利要求所述的液壓系統(tǒng)，其中，所述動能儲存裝置是飛輪。
6. 如權(quán)利要求5所述的液壓系統(tǒng)，其中，所述飛輪被可操作地聯(lián)接到所述液壓機，使得 所述飛輪的旋轉(zhuǎn)速度比所述液壓機快。
7. 如權(quán)利要求6所述的液壓系統(tǒng)，其中，所述飛輪被可操作地聯(lián)接到所述液壓機，使得 所述飛輪的旋轉(zhuǎn)速度是所述液壓機的至少5倍，或者是所述液壓機的至少10倍。
8. 如前述任一權(quán)利要求所述的液壓系統(tǒng)，其中，所述致動器是線性致動器或旋轉(zhuǎn)致動 器。
9. 如前述任一權(quán)利要求所述的液壓系統(tǒng)，其中，所述動能儲存裝置經(jīng)由離合器被可操 作地聯(lián)接到所述液壓機，所述離合器能被選擇性地操作為防止能量從所述液壓機轉(zhuǎn)移到所 述動能儲存裝置。
10. 如前述任一權(quán)利要求所述的液壓系統(tǒng)，其中，所述動能儲存裝置通過離合器被可操 作地聯(lián)接到所述液壓機，所述離合器能被選擇性地操作為防止能量從所述動能儲存裝置轉(zhuǎn) 移到所述液壓機。
11. 如前述任一權(quán)利要求所述的液壓系統(tǒng)，其中，所述液壓機由第一液壓機和第二液壓 機限定，所述第一液壓機用于對所述液壓流體加壓，而所述第二液壓機被構(gòu)造為用以接收 來自所述致動器的液壓流體，且所述動能儲存裝置被可操作地聯(lián)接到所述第二液壓機，所 述系統(tǒng)被構(gòu)造為使得所述第二液壓機能被操作為將能量從接收自所述液壓致動器的液壓 流體轉(zhuǎn)移到所述動能儲存裝置。
12. 如權(quán)利要求11所述的液壓系統(tǒng)，其中，所述第一液壓機被構(gòu)造為由原動機以機械 方式驅(qū)動。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的液壓系統(tǒng)，其中，所述第二液壓機被構(gòu)造為僅由所述動 能儲存裝置以機械方式驅(qū)動。
14. 一種包括如前述任一權(quán)利要求所述的液壓系統(tǒng)的車輛，其中，所述液壓致動器能被 操作為升高提升臂。
15. -種包括如權(quán)利要求1至13中任一項所述的液壓系統(tǒng)的車輛，其中，所述液壓致動 器能被操作為使所述車輛的一部分相對于所述車輛的另一部分減速。
16. -種包括如權(quán)利要求1至13中任一項所述的液壓系統(tǒng)的車輛，所述車輛包括用于 推進所述車輛的地面接合裝置，所述液壓致動器能被操作為驅(qū)動所述地面接合裝置。
17. -種操作包括如權(quán)利要求1至10中任一項所述的液壓系統(tǒng)的車輛的方法，該方法 包括：運行所述致動器，以減少所述車輛或所述車輛的一部分的勢能；以及將至少一部分 勢能作為動能儲存在所述動能儲存裝置中。
18. -種操作包括如權(quán)利要求1至10中任一項所述的液壓系統(tǒng)的車輛的方法，該方法 包括：運行所述致動器，以減少所述車輛或所述車輛的一部分的動能；以及將至少一部分 動能作為動能儲存在所述動能儲存裝置中。
19. 一種操作如權(quán)利要求18所述的車輛的方法，其中，所述車輛包括第一部分，所述第 一部分能圍繞大致堅直的軸線相對于第二部分旋轉(zhuǎn)，該方法包括運行所述致動器以減少所 述第一部分相對于所述第二部分的動能的步驟。
20. -種運行包括如權(quán)利要求1至10中任一項所述的液壓系統(tǒng)的車輛的方法，該方法 包括：運行所述車輛的原動機以產(chǎn)生能量；以及將至少一部分能量作為動能儲存在所述動 能儲存裝置中。
21. -種如權(quán)利要求14、15或16中任一項所述的車輛，或者一種如權(quán)利要求17、18、19 或20中任一項所述的方法，其中，所述車輛是物料裝卸車輛。
22. -種運轉(zhuǎn)內(nèi)燃機的方法，包括如下步驟：提供具有排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機，提供 如權(quán)利要求1至13中任一項所述的液壓系統(tǒng)，在所述排氣后處理系統(tǒng)的溫度低于正常工作 溫度的情況下開始啟動所述內(nèi)燃機，以及利用所述動能儲存裝置對所述發(fā)動機施加負(fù)載， 以便在所述動能儲存裝置中儲存能量并且提高所述排氣后處理系統(tǒng)的溫度。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述動能儲存裝置是飛輪。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述飛輪被可操作地聯(lián)接到所述內(nèi)燃機，使得所 述飛輪的旋轉(zhuǎn)速度比所述內(nèi)燃機快。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述飛輪的旋轉(zhuǎn)速度是所述內(nèi)燃機的至少5倍， 或者是所述內(nèi)燃機的至少10倍。
26. 如權(quán)利要求22至25中任一項所述的方法，其中，所述排氣后處理系統(tǒng)為柴油氧化 催化劑、選擇性催化還原劑、NOx吸收劑、稀NO x捕捉劑、三效催化劑和柴油微粒過濾器之中 的至少一種。
27. 如權(quán)利要求22至26中任一項所述的方法，其中，所述內(nèi)燃機是壓燃式發(fā)動機或火 花點火式發(fā)動機。
28. 如權(quán)利要求22至27中任一項所述的方法，包括一離合器，該離合器能被選擇性地 操作為防止能量從所述內(nèi)燃機轉(zhuǎn)移到所述動能儲存裝置。
29. 如權(quán)利要求22至28中任一項所述的方法，包括一離合器，該離合器能被選擇性地 操作為防止能量從所述動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到所述內(nèi)燃機。
30. 如權(quán)利要求22至29中任一項所述的方法，其中，在啟動所述內(nèi)燃機之前的那一刻， 所述動能儲存裝置不儲存任何能量。
31. 如權(quán)利要求22至30中任一項所述的方法，包括隨后將儲存的能量從所述動能儲存 裝置轉(zhuǎn)移到所述內(nèi)燃機的步驟。
32. 如權(quán)利要求22至31中任一項所述的方法，包括隨后將儲存的能量從所述動能儲存 裝置轉(zhuǎn)移到液壓服務(wù)部和/或地面接合裝置的步驟。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中，不必通過所述發(fā)動機轉(zhuǎn)移能量，就能夠完成隨后 將儲存的能量從所述動能儲存裝置轉(zhuǎn)移的所述步驟。
34. 如權(quán)利要求22至33中任一項所述的方法，其中，所述內(nèi)燃機安裝在車輛中，優(yōu)選為 安裝在物料裝卸機中。
35. -種運行如權(quán)利要求17至20中任一項所述的車輛的方法，包括如下步驟：提供具 有排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機，在所述排氣后處理系統(tǒng)的溫度低于正常工作溫度的情況下開 始啟動所述內(nèi)燃機，以及利用所述動能儲存裝置對所述發(fā)動機施加負(fù)載，以便在所述動能 儲存裝置中儲存能量并提高所述排氣后處理系統(tǒng)的溫度。
36. -種運行包括如權(quán)利要求1至10中任一項所述的液壓系統(tǒng)的車輛的方法，包括以 下步驟： a) 設(shè)置所述液壓致動器以提供加壓的液壓流體； b) 利用所述加壓的液壓流體驅(qū)動所述液壓機； c) 將能量從所述液壓機轉(zhuǎn)移到所述動能儲存裝置； d) 使動能在所述動能儲存裝置中儲存一段時間。
37. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中，在步驟b)和/或步驟c)和/或步驟d)中，將所 述致動器提供的至少一部分加壓的液壓流體設(shè)置為單獨減壓。
38. 如權(quán)利要求37所述的方法，其中，在步驟c)中的將所述致動器提供的至少一部分 加壓的液壓流體設(shè)置為單獨減壓，包括調(diào)節(jié)所述至少一部分加壓的液壓流體的單獨減壓。
39. 如權(quán)利要求36至38中任一項所述的方法，包括隨后將能量從所述動能儲存裝置轉(zhuǎn) 移到所述液壓機，設(shè)置所述液壓機用以對所述液壓流體加壓，將加壓的液壓流體供給到所 述液壓致動器，以使所述液壓致動器能夠進行工作。
40. -種運行包括如權(quán)利要求11至13中任一項所述的液壓系統(tǒng)的車輛的方法，包括以 下步驟： 設(shè)置所述液壓致動器以提供加壓的液壓流體來驅(qū)動所述第一液壓機； 將能量從所述第一液壓機轉(zhuǎn)移到所述動能儲存裝置；以及 使動能在所述動能儲存裝置中儲存一段時間。
41. 如權(quán)利要求40所述的方法，包括隨后將能量從動能儲存裝置轉(zhuǎn)移到所述第一液壓 機； 設(shè)置所述第一液壓機以對所述液壓流體加壓；以及 將加壓的液壓流體從所述第一液壓機供給到所述液壓致動器，以使所述液壓致動器能 夠進行工作。
42. 如權(quán)利要求40或41所述的方法，包括設(shè)置第二液壓機以對所述液壓流體進行加 壓，并將所述加壓的液壓流體從所述第二液壓機供給到所述液壓致動器，以使所述液壓致 動器能夠進行工作。
43. 如權(quán)利要求42在引用權(quán)利要求41時所述的方法，包括同時地將加壓的液壓流體從 所述第一液壓機供給到所述液壓致動器，以及將加壓的液壓流體從所述第二液壓機供給到 所述液壓致動器。
44. 如權(quán)利要求43所述的方法，包括調(diào)節(jié)由所述第二液壓機供給的加壓流體。
45. 如權(quán)利要求44所述的方法，包括通過增加由所述第二液壓機供給的加壓流體來調(diào) 節(jié)所述第二液壓機供給的加壓流體。
【文檔編號】B60W10/24GK104302845SQ201280070579
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月23日
【發(fā)明者】達里爾·科廷厄姆 申請人:J.C.班福德挖掘機有限公司