專利名稱：多泵控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種具有多個泵的液壓系統(tǒng)，更具體地，涉及一種控 制該多泵系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
作業(yè)機械例如挖掘機、裝載機、推土機、機動平路機以及其它類型的 重型機械使用多個由作業(yè)機械上的泵供給液壓流體的致動器來完成各種任 務(wù)。通?；诓僮鲉T界面裝置的致動位置來速度控制這些致動器。例如， 操作員界面裝置例如控制桿、踏板或任何其它合適的操作員界面/接口裝置 可以被移動以產(chǎn)生指示相關(guān)聯(lián)的液壓致動器的所希望的速度的信號。當操 作員移動界面裝置時，操作員期望液壓致動器以相關(guān)的預(yù)定速度運動。但 是，當同時操作多個致動器時，來自單個泵的液壓流體流可能會不足以使所有致動器以其所希望的速度運動。另外，存在這樣的情況單個泵容量 不足，單個致動器所希望的速度需要超過單個泵的排放能力的流體流速。在1982年8月24日授予Johnson的美國專利No. 4，345，436 ( '436 專利)中描述了一種選擇性地混合來自多個泵的液壓流體流以移動單個致 動器的方法。該'436專利描述了一種具有供有由第一泵加壓的流體的第 一回路和供有由第二泵加壓的流體的第二回路的液壓系統(tǒng)。第一回路和第 二回路各自具有多個經(jīng)由旁通通道串聯(lián)連接的液壓馬達。此外，第一回路 的一個液壓馬達與第二回路的液壓馬達串聯(lián)連接，并且第二回路的一個液 壓馬達與第一回路的液壓馬達串聯(lián)連接。通過這種方式，如果第一回路中 存在多余的流體，那么第二回路的所述一個液壓馬達可以利用該多余的流 體。同樣地，如果第二回路中存在多余的流體，那么第一回路的所述一個液壓馬達可以利用該多余的流體。 一組解析閥(resolver valve)使第一回 路的最高壓力和第一泵的控制相關(guān)聯(lián)、第二回路的最高壓力和第二泵的控 制相關(guān)聯(lián)，以因此控制第一泵和第二泵的排量以及相關(guān)的輸出。有時當來 自一個回路的流體被傳送到另一回路的所述一個馬達時，所述一個回路的解析岡組的壓力比較功能能擴展到涉及另一回路的所述一個馬達。盡管'436專利的解析閥組即使在流量在第一回路和第二回路之間分 配期間也可以幫助控制第一泵和第二泵的輸出，但是非常昂貴、不可靠并 且效率低。尤其是，所述多個解析閥會增加液壓系統(tǒng)的成本和降低可靠性。 此外，由于響應(yīng)于壓力或流量波動而不是以預(yù)料波動的方式來控制第一泵 和第二泵，所以所述系統(tǒng)固有地具有時間延遲。該時間延遲會降低系統(tǒng)的響應(yīng)度和效率。另外，解析閥可以在第一泵和第二泵中引發(fā)突然的和過度 的控制變化，該控制變化能使驅(qū)動地聯(lián):接在第一泵和第二泵上的發(fā)動機慢 轉(zhuǎn)或超速運行。該發(fā)動機速度的偏移會降低安裝有'436專利的液壓系統(tǒng) 的作業(yè)機械的整體效率。所公開的控制系統(tǒng)目的在于克服上述一個或多個問題。發(fā)明內(nèi)容一方面，本公開涉及一種液壓控制系統(tǒng)。該液壓控制系統(tǒng)包括第一泵、 第二泵、操作員控制裝置以及與第 一泵、第二泵和操作員控制裝置通訊(連 通/保持聯(lián)系)的控制器。第一泵和第二泵設(shè)計用于給流體加壓。操作員控 制裝置可在從空檔位置(neutral position,中間位置)到最大位置的運動 范圍內(nèi)移動以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。所述控制器設(shè)計用于接收控制信號、 當操作員控制裝置移動經(jīng)過整個運動范圍時響應(yīng)于操作信號影響第一泵的 運行、并且僅當操作員控制裝置移動經(jīng)過一部分運動范圍時才響應(yīng)于控制 信號影響第二泵的運行。另一方面，4^Hf涉及一種液壓控制系統(tǒng)。該液壓控制系統(tǒng)包括第一 泵、第二泵、流體致動器以及與第一泵和第二泵通訊的控制器。第一泵和 第二泵設(shè)計用于給流體加壓。流體致動器可由加壓流體移動。所述控制器設(shè)計用于確定流體致動器的所希望的特征、當所希望的特征超過最小值時 啟動第一泵的運行、并且僅當所希望的特征超過所述最小值一預(yù)定量時才啟動第二泵的運;f亍。又一方面，本公開涉及一種操作液壓系統(tǒng)的方法。該方法包括接收指 示操作員控制裝置在從空檔位置到最大位置的運動范圍內(nèi)的位置的控制信 號。該方法還包括當控制信號指示出操作員控制裝置的位置離開空檔位置 時響應(yīng)于控制信號而影響第一泵的運行，以及僅當控制信號指示出操作員 控制裝置的位置離開空檔位置一預(yù)定量時才響應(yīng)于控制信號而影響第二泵 的運行。再一方面，扣&開涉及一種操作液壓控制系統(tǒng)的方法。該方法包括為 確定流體致動器的所希望的特征。該方法還包括當所希望的特征超過最小 值時啟動第一泵的運行，以及僅當所希望的特征超過所述最小值一預(yù)定量 時才啟動第二泵的運行。


圖l是示例性公開的作業(yè)機械的側(cè)視概略圖；圖2是用于圖1的作業(yè)機械的示例性公開的液壓控制系統(tǒng)的示意圖；以及圖3是與圖2的控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的示例性公開的關(guān)系曲線圖。
具體實施方式
圖1示出一示例性作業(yè)機械IO，該作業(yè)機械具有多個協(xié)作配合以完成 任務(wù)的系統(tǒng)和部件。作業(yè)機械10可以體現(xiàn)為執(zhí)行與行業(yè)例如采礦、建筑、動式機械。例如，作業(yè)機械10可以是運土機械例如挖掘機、推土機、裝載 機、反妒挖土機、機動平路機、傾卸式貨車或任何其它運土機械。作業(yè)機 械10可包括設(shè)計用于移動作業(yè)工具14的機具系統(tǒng)12、用于推進作業(yè)機械 10的驅(qū)動系統(tǒng)16、為機具系統(tǒng)12和驅(qū)動系統(tǒng)16提供動力的動力源18以及供操作員控制機具系統(tǒng)12和驅(qū)動系統(tǒng)16的操作員站20。機具系統(tǒng)12可包括流體致動器作用在其上以移動作業(yè)工具14的聯(lián)桿 結(jié)構(gòu)。具體地，機具系統(tǒng)12可以包括通過一對相鄰的、雙向作用的液壓缸 26 (在圖1中僅示出一個)繞軸線(未示出)相對于作業(yè)表面24豎直樞轉(zhuǎn) 的吊桿構(gòu)件22。機具系統(tǒng)12也可以包括通過單個的、雙向作用的液壓缸 32繞軸線30豎直樞轉(zhuǎn)的桿構(gòu)件28。機具系統(tǒng)12還可以包括操作性地連接 在作業(yè)工具14上以使作業(yè)工具14繞樞轉(zhuǎn)軸線36豎直樞轉(zhuǎn)的單個的、雙向 作用的液壓缸34。吊桿構(gòu)件22可以樞轉(zhuǎn)地連接到作業(yè)機械10的機架38 上。桿構(gòu)件28可以經(jīng)由樞軸30和36將吊桿構(gòu)件22樞轉(zhuǎn)地連接到作業(yè)工 具14上。每個液壓缸26、 32、 34都可包括布置用以形成兩個分開的壓力室的筒 狀件和活塞組件(未示出)。該壓力室可以被選擇性地供給加壓流體和排 出加壓流體以4吏得活塞組件在筒狀件內(nèi)移位，由此改變液壓缸26、 32、 34 的有效長度。it^v壓力室和從壓力室出來的流體流速與液壓缸26、 32、 34 的速度有關(guān)，而兩個壓力室之間的壓差與由液壓缸26、 32、 34施加在相關(guān) 聯(lián)的聯(lián)桿構(gòu)件上的力有關(guān)。液壓缸26、 32、 34的膨脹和回縮有助于移動作 業(yè)工具14。多種不同的作業(yè)工具14可安裝在單個作業(yè)機械10上并可通過操作員 站20來控制。作業(yè)工具14可包括任何用于執(zhí)行具體任務(wù)的裝置，例如， 伊斗、叉形裝置、刮板、鏟子、松土機、底卸式裝置、路帚、吹雪機、推 進裝置、切割裝置、抓取裝置或任何其它本領(lǐng)域已知的任務(wù)執(zhí)行裝置。盡 管作業(yè)工具14在圖1的實施例中^皮連接成相對于作業(yè)機械10樞轉(zhuǎn)，然而 作業(yè)工具14可以可選地或附加地轉(zhuǎn)動、滑動、擺動、提升或以本領(lǐng)域已知 的任「何其它方式運動。驅(qū)動系統(tǒng)16可包括一個或多個牽引裝置以推進作業(yè)機械10。在一個 示例中，驅(qū)動系統(tǒng)16包括位于作業(yè)機械10的一側(cè)的左履帶40L和位于作 業(yè)機械10相對側(cè)的右履帶40R。左履帶40L可由左行走馬達(left travel motor ) 42L驅(qū)動，而右履帶40R可由右行走馬達(right travel motor) 42R驅(qū)動?？梢栽O(shè)想，驅(qū)動系統(tǒng)16可選地包括不同于履帶的牽引裝置如輪、帶 或其它已知牽引裝置。在圖l的示例中，作業(yè)機械10可以通過在左、右行 走馬達42L、 42R之間產(chǎn)生速度差來轉(zhuǎn)向，而可以通過由左、右行走馬達 42L、 42R產(chǎn)生基本上相等的輸出速度來實現(xiàn)筆直行進。左、右行走馬達42L、 42R可以各自通過產(chǎn)生流體壓力差來驅(qū)動。具 體地，左、右行走馬達42L、 42R可以各自包括位于推進器(未示出)兩 側(cè)中的任一側(cè)的第一室和第二室(未示出)。當?shù)谝皇冶惶畛浼訅毫黧w并 且第二室排出流體時，各自的推進器將被推動著沿第一方向轉(zhuǎn)動。相反， 當?shù)谝皇遗懦隽黧w并且第二室被填充加壓流體時，各自的推進器將被推動 著沿相反方向轉(zhuǎn)動。流體進入第一室和第二室以及從第一室和第二室排出 的流速將決定左、右行走馬達42L、 42R的輸出轉(zhuǎn)速，而左、右行走馬達 42L、 42R之間的壓力差將決定輸出轉(zhuǎn)矩。動力源18可以是內(nèi)燃機，例如，柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機、氣體燃料 發(fā)動機或本領(lǐng)域已知的任何其它類型的燃燒發(fā)動機?？梢栽O(shè)想，動力源18 可選地體現(xiàn)為非燃燒的動力源，如燃料電池、動力儲存裝置或本領(lǐng)域已知 的其它動力源。動力源18可以產(chǎn)生機械和/或電的功率輸出，然后該功率 輸出^f皮轉(zhuǎn)化為用于移動液壓缸26、 32、 34和左、右行走馬達42L、 42R的 液壓動力。操作員站20可以設(shè)計用于接收來自作業(yè)機械操作員的、指示所希望的 作業(yè)工具和/或作業(yè)機械的運動的輸入。具體地，操作員站20可包括一個46。操作員界面裝置46可以是可在空檔位置和最大位置之間移動以便以所 希望的作業(yè)工具速度移動和/或定向作業(yè)工具14的比例型控制器。同樣地， 相同的或其它操作員界面裝置46可以在空檔位置和最大位置之間移動以 便以所希望的作業(yè)機械速度相對于作業(yè)表面24移動和/或定向作業(yè)機械 10。當操作員界面裝置46在空檔位置和最大位置之間移動時，可產(chǎn)生指示 該位置的相應(yīng)界面裝置位置信號?？梢栽O(shè)想，在操作員站20中可選地或附 加地包括不同的操作員界面裝置，例如操作輪、旋鈕、推拉式裝置、開關(guān)、踏板以及本領(lǐng)域已知的其它操作員界面裝置。如圖2所示，作業(yè)機械10可以包括具有多個協(xié)作配合以移動作業(yè)工具 14 (參見圖1)和作業(yè)機械10的流體部件的液壓控制系統(tǒng)48。具體地，液 壓控制系統(tǒng)48可包括設(shè)計用于接收來自第一源51的第一股加壓流體的第 一回路50,以及設(shè)計用于接收來自第二源53的第二股加壓流體的第二回 路52。第一回路50可包括并聯(lián)連接以接收第一股加壓流體的吊桿控制閥 54、伊斗控制閥56和左行走控制閥58。第二回路52可包括并聯(lián)連接以接 收第二股加壓流體的右行走控制閥60和桿控制閥62?？梢栽O(shè)想，第一回 路50和/或第二回路52內(nèi)包括附加控制閥機構(gòu)，例如，設(shè)計用于控制機具 系統(tǒng)12相對于驅(qū)動系統(tǒng)16的擺動的擺動控制閥、 一個或多個附件控制閥 以及其它合適的控制閥機構(gòu)。第一源51和第二源53可設(shè)計用于從一個或多個儲液罐64中抽取流體 并將該流體加壓至預(yù)定水平。具體地，第一源51和第二源53各自可為泵 送機構(gòu)，例如，變量泵、定量泵，或本領(lǐng)域已知的任何其它源。第一源51 和第二源53可以各自例如通過副軸(未示出)、帶(未示出)、電路(未 示出)或以任何其它合適的方式單獨地且可驅(qū)動地連接到作業(yè)機械10的動 力源18上?？蛇x地，第一源51和第二源53可以各自通過轉(zhuǎn)矩變換器、減 速齒輪箱或以任何其它合適的方式間接地連接到動力源18上。第一源51 可"^殳計用于產(chǎn)生獨立于由第二源53產(chǎn)生的第二股加壓流體的第一股加壓 流體。第 一股和第二股加壓流體可以被加壓至不同的壓力水平并且可以不 同速率流動。儲液罐64可構(gòu)成設(shè)計用于容納流體源的儲液器。流體可包括，例如， 專用液壓油、機油(發(fā)動機潤滑油)、變速器潤滑油或任何其它本領(lǐng)域已 知的流體。作業(yè)機械IO內(nèi)的一個或多個液壓系統(tǒng)可以從儲液罐64抽取流 體和使流體返回儲液罐64?？梢栽O(shè)想，液壓控制系統(tǒng)48與多個單獨的流 體儲液罐或與單個儲液罐相連接。吊桿控制閥、4產(chǎn)斗控制閥、右行走控制閥、左行走控制閥和桿控制閥 54-62可以各自調(diào)節(jié)控制與其對應(yīng)的流體致動器的運動。具體地，吊桿控制閥54可具有可移動以控制與吊桿構(gòu)件22相關(guān)聯(lián)的液壓缸26的運動的元 件，伊斗控制閥56可具有可移動以控制與作業(yè)工具14相關(guān)聯(lián)的液壓缸34 的運動的元件，桿控制閥62可具有可移動以控制與桿構(gòu)件28相關(guān)聯(lián)的液 壓缸32的運動的元件。同樣地，左行走控制閥58可具有可移動以控制左 行走馬達42L的運動的閥元件，而右行走控制閥60可具有可移動以控制 右4亍走馬達42R的運動的元件。第一回路50和第二回路52的控制閥可以相連接以使得加壓流體能夠 通過公共通道流入其各自的致動器和從其各自的致動器排出。具體地，第 一回路50的控制閥可以經(jīng)由第一公共供給通道66連接到第一源51上，并 且經(jīng)由第一公共排出通道68連接到儲液罐64上。第二回路52的控制閥可 以經(jīng)由第二公共供給通道70連接到第二源53上，并且經(jīng)由第二公共排出 通道72連接到儲液罐64上。吊桿控制閥、伊斗控制閥和左行走控制閥54-58 可以分別經(jīng)由單獨的流體通道74、 76和78并聯(lián)與第一公共供給通道66 連接，并且分別經(jīng)由單獨的流體通道80、 82和84并聯(lián)與第一公共排出通 道68連接。類似地，右行走控制閥60和桿控制閥62可以分別經(jīng)由單獨的 流體通道86和88并聯(lián)與第二公共供給通道70連接，并且分別經(jīng)由單獨的 流體通道卯和92并聯(lián)與第二公共排出通道72連接?？梢栽诟鱾€流體通道 74、 76、 94內(nèi)設(shè)置止回閥元件94，用以向控制閥提供加壓流體的單向供給。由于吊桿控制閥、伊斗控制閥、右行走控制閥、左行走控制閥和桿控 制閥54-62可以是相似的并且以相關(guān)的方式起作用，所以4^>開中只討論 了吊桿控制閥54的操作。在一示例中，吊桿控制閥54可包括第一室供給 元件(未示出)、第一室排出元件(未示出)、第二室供給元件(未示出) 和第二室排出元件(未示出)。第一室供給元件和第二室供給元件可并聯(lián) 與流體通道74連接以用來自第一源51的流體填充其各自的室，而第一室 排出元件和第二室排出元件可并聯(lián)與流體通道80連接以排出各自室的流 體。為了使液壓缸26伸長，可以移動第一室供給元件以允許加壓流體從第 一源51流入以通過流體通道74用加壓流體填充液壓缸26的第一室，同時 可以移動第二室排出元件以通過流體通道80將流體從液壓缸26的第二室排到儲液罐64中。為了使液壓缸26沿相反方向運動，可以移動笫二室供 給元件以用加壓流體填充液壓缸26的第二室，同時可以移動第一室排出元 件以從液壓缸26的第一室排出流體。可以設(shè)想，供給或排出功能可通過與 第一室相關(guān)聯(lián)的單個元件和與第二室相關(guān)聯(lián)的單個元件來進行。供給和排出元件可以響應(yīng)指令通過螺線管來移動以抵抗彈簧偏壓。具 體地，液壓缸26、 32、 34和左、右行走馬達42L、 42R能夠以與流體進入 第一室和第二室以及從第一室和第二室出來的流速對應(yīng)的速度移動。為了 獲得由界面裝置位置信號指示的操作員所希望的速度，可將基于假定或測 定壓力的指令傳送給供給和排出元件的螺線管(未示出)，從而致使供給 和排出元件抵抗彈簧偏壓地開放一對應(yīng)于必需的流速的量。所述指令可以 是流速指令或閥元件位置指令。第一回路和第二回路50、 52的公共供給和排出通道66-72可相互連接 以獲得空檔流量和起到減壓功能。具體地，第一和第二公共供給通道66、 70可以經(jīng)由公共過濾器96和第一、第二旁通元件98、 IOO分別將流體疏 通到儲液罐64中。也就是說，第一源51和第二源53決不會完全減小輸出 (destroke)至零輸出。即使當?shù)谝辉?1和第二源53減小輸出至最小流 量或"空檔"流量設(shè)置時，第一和第二旁通元件98、 IOO也可提供最小量 的流體流量以返回儲液罐64而同時維持最小的泵壓力。此外，第一和第二 公共排出通道68、 72可經(jīng)由往復閥102和公共主減壓元件104將流體從第 一和第二回路50、 52排除到儲液罐64中。當?shù)谝换虻诙芈?0、 52內(nèi)的 流體超過預(yù)定水平時，來自具有較高壓力的回路的流體可經(jīng)由往復閥102 和公共主減壓元件104排到儲液罐64中。直行閥(straight travel valve) 106可以選擇性地將左、右行走控制閥 58、 60重新布置成相互串聯(lián)的關(guān)系。具體地，直行閥106可包括可從空檔 位置朝向直4亍位置移動的岡元件107。當閥元件107位于空檔位置時，可 從第一源51和第二源53分別為左、右行走控制閥58、 60獨立地供給加壓 流體以單獨控制左、右行走馬達42L、 42R。當閥元件107處于直行位置 時，左、右行走控制閥58、 60可串聯(lián)連接以僅從第一源51接收加壓流體來相互依賴地運動。當只有行走指令被激活(即，沒有激活機具指令)時，閥元件107將位于空檔位置。如果左、右行走馬達42L、 42R的載荷不相 等(即，左履帶40L在松軟土地上而右履帶40R在混凝土上)，通過直行 閥106分隔開第一源51和第二源53將導致直行，即使來自第一源51和第 二源53的輸出壓力不同。直行閥106可被致動成在作業(yè)機械10行進期間 支持機具控制。例如，如果操作員在行進期間驅(qū)動吊桿控制閥54，則可移 動直行閥106的閥元件107以將來自第一源51的加壓流體供應(yīng)給左、右行 走馬達42L、 42R，而同時吊桿控制閥可接收來自第二源53的加壓流體。 吊桿控制閥54未使用的任何過多流體可經(jīng)過與直行閥106 —體設(shè)置的止回 閥供應(yīng)給左、右行走馬達42L、 42R。當直行閥106的閥元件107被移動到直行位置時，來自第二源53的流 體可通過閥元件107基本同時地被引導經(jīng)過第一回路50和第二回路52以 驅(qū)動液壓缸26、 32、 34。來自第二源53的第二股加壓流體可被引導到第 一回路50和第二回路52的液壓缸26、 32、 34中，這是因為所有來自第一 源51的第一股加壓流體在作業(yè)機械10直行期間幾乎被左、右行走馬達 42L、 42R完全消耗掉。集流閥108可使來自第一和第二公共供給通道66、 70的第一和第二股 加壓流體匯合起來，以用于一個或多個流體致動器的高速運動。具體地， 集流閥108可包括可在空檔位置和雙向通流位置之間移動的閥元件110。 當處于空檔位置時，由于第一回路50的壓力高出第二回路52內(nèi)的壓力一 預(yù)定量，來自第一回路50的流體可被允許流入第二回路52。所述預(yù)定量 可與彈簧偏壓有關(guān)并且在制造過程期間被固定。通過這種方式，當右行走功能或桿功能需要高于第二源53的輸出功率的流體流速并且第二回路52 內(nèi)的壓力開始下降時，來自第 一源51的流體可經(jīng)由閥元件110轉(zhuǎn)移到第二 回路52中。當處于雙向通流位置時，第二股加壓流體可被允許流到第一回 路50中以與被引導到控制閥54-58中的第一股加壓流體相混合。液壓控制系統(tǒng)48也可包括與操作員界面裝置46和第一源51、第二源 53通訊的控制器112。具體地，控制器112可經(jīng)由通信線114與操作員界面裝置46通訊、通過通信線116和118分別與第一源51、第二源53通訊。 可以設(shè)想，控制器112可與液壓控制系統(tǒng)48的其它部件例如集流閥108、 控制閥54-62、公共主減壓元件104、第一和第二旁通元件98、 100、直行 閥106以及液壓控制系統(tǒng)48的其它這類部件通訊?？刂破?12可體現(xiàn)為包括用于控制液壓控制系統(tǒng)48的運行的裝置的單 個微處理器或多個微處理器。許多商售的微處理器可設(shè)計成用于執(zhí)行控制 器112的功能。應(yīng)當理解，控制器112通常在一般作業(yè)機械中具體為能夠 控制多種作業(yè)機械功能的微處理器?？刂破?12可包括存儲器、第二存儲 裝置、處理器和任何其它用于運行應(yīng)用程序的部件。各種其它電路可與控 制器112相聯(lián)，例如供電電路、信號調(diào)節(jié)電路、螺線管驅(qū)動器電路以及其 它類型的電路。在控制器112的存儲器中儲存有一個或多個用于液壓缸26、 32、 34 和左、右行走馬達42L、 42R的關(guān)于界面裝置位置信號、所希望的速度、 相應(yīng)流速和/或閥元件位置的關(guān)系圖。所述圖中的每一個可包括表格、曲線 圖和/或公式形式的數(shù)據(jù)集合。在一個示例中，所希望的速度和指令流速可 形成用于控制第一室供給元件和第二室供給元件的二維表格的坐標軸。以 所希望的速度移動流體致動器所需的指令流速和適當供給元件的閥元件位 置可在別的單獨的二維圖中建立關(guān)系或加上所希望的速度一起在單個三維 圖中建立關(guān)系。也可設(shè)想，所希望的速度可在單個二維圖中與閥元件位置 直接相關(guān)聯(lián)?？刂破?12可設(shè)計用于使得操作員能夠直接修改這些圖和/ 或從可得到的、儲存在控制器112的存儲器中的關(guān)系圖中選擇特定的圖以 影響流體致動器的動作?？稍O(shè)想，也可基于作業(yè)機械的操作模式選擇所述 圖?？刂破?12可設(shè)計用于從操作員界面裝置46接收輸入并根據(jù)所述輸入 和上述關(guān)系圖指示控制閥54-62的操作。具體地，控制器112可接收指示所希望的速度的界面裝置位置信號并參照所選的和/或修改過的儲存在控 制器112存儲器中的關(guān)系圖以確定流速值和/或控制閥54-62內(nèi)的各供給和 排出元件的相關(guān)位置。然后將所述流速或位置傳送/命令給適當?shù)墓┙o和排出元件，從而以可獲得所希望的作業(yè)工具或作業(yè)機械速度的速率填充第一 室或第二室。控制器112可設(shè)計用于響應(yīng)于所確定的流速而影響集流閥108的操作。 也就是說，如果所確定的與特定流體致動器所希望的速度相對應(yīng)的流速達 到預(yù)定標準，則控制器112可促^f吏岡元件110移向雙向通流位置，以給第 一回路50供應(yīng)額外的加壓流體，或者，反過來，可阻止閥元件110移動。圖3示出包含加壓流體流速或界面裝置位置和輸出流量指令之間的關(guān) 系的曲線圖120，該指令由控制器112發(fā)布給第一源51和第二源53。具體 地，第一曲線122可表示針對吊桿控制閥54或桿控制閥62所確定的和/ 或命令給吊桿控制閥54或桿控制閥62的加壓流體流速、或可選地界面裝 置46在空檔位置和最大位置之間的位置。第二曲線124可表示命令給第一 源5 1 (如果曲線122與吊桿控制閥54有關(guān))或第二源53 (如果曲線122 與桿控制閥62有關(guān))的輸出流量。第三曲線126可代表命令給第一源51 和第二源53中的另一個的流速。盡管曲線圖120具體地涉及到吊桿控制閥 54和桿控制閥62，但是，曲線圖120也可類似地涉及控制閥54-62中的任一個。如圖3所示，控制器112可設(shè)計用于以多種不同方式控制來自源51、 53的流體流速。具體地，控制器112可通過將所確定的與流體致動器26、 32、 34、 42L、 42R所希望的速度相關(guān)聯(lián)的流速與一組預(yù)定值相比較，或 可選地通過直接比較操作員界面裝置位置和一組預(yù)定值，來決定何時操作 兩個源51、 53中的一個或全部，以及到何種程度。當比較所確定的流速時， 所述組預(yù)定值可包括零流速、最大流速和闊值流速。閾值流速可約為從單 個源所能獲得的最大流速的20%。當比較操作員界面裝置位置信號時，所 述組預(yù)定值可與空檔位置、最大位置、第一闊值位置以及第二閾值位置相 對應(yīng)。第一閾值位置可為從空檔位置到最大位置的范圍的30%，而第二閾 值位置可為該范圍的70%。控制器112可才艮據(jù)上述比較控制第一源51和 第二源53的輸出流量。值得注意的是，上述閾值位置只是示例性的并且可 ,皮調(diào)整以適應(yīng)不同用途。工業(yè)實用性所公開的液壓控制系統(tǒng)可用于任何包括至少一個流體致動器和多個加 壓流體源的作業(yè)機械，其中希望多個源之間完全配合。所公開的液壓控制 系統(tǒng)可使多個源之間的操作轉(zhuǎn)變變得平滑，因此減小施加在驅(qū)動所述多個源的動力源上的載荷波動。下面解釋液壓控制系統(tǒng)48的操作。在作業(yè)機械10的操作過程中，作業(yè)機械操作員可操控操作員界面裝置 46，以使作業(yè)工具14和/或作業(yè)機械10運動。操作員界面裝置46在空檔 位置和最大位置之間的致動位置可與操作員期望或希望的作業(yè)工具14和/ 或作業(yè)機械10的速度相關(guān)。操作員界面裝置46將在操控期間產(chǎn)生指示操 作員期望或希望的速度的界面裝置位置信號，并將該信號傳送給控制器 112。控制器112可在液壓缸26、 32和34以及左、右行走馬達42L、 42R 的操作期間接收輸入，并基于該輸入做出決定。具體地，控制器112將接 收操作員界面裝置位置信號，確定液壓控制系統(tǒng)48內(nèi)各流體致動器所希望 的速度，并且確定指向控制閥54-62的相應(yīng)流速指令?；诮缑嫜b置位置 信號，控制器112也可判斷是否需要作業(yè)機械10直行并相應(yīng)控制直行閥 106和集流閥108的運行。為了實現(xiàn)命令給各控制閥54-62的流體流速，控制器112可控制第一 源51和第二源53的輸出。參見圖3，如果與第一回路50內(nèi)流體致動器中 的一個相關(guān)聯(lián)的操作員界面裝置46移離空檔位置或如果針對第一回路50 內(nèi)控制閥中的一個確定的和/或命令給第一回路50內(nèi)的其中一個控制閥的 流速大于零(曲線122)，則可啟動第一源51的運行以產(chǎn)生第一股加壓流 體(曲線124)。當該具體操作員界面裝置46的位置進一步移向最大位置 或所確定的流速增加時，控制器112可影響/控制第一源51的運行以增加 第一源51的輸出。此外，當該具體操作員界面裝置46移動經(jīng)過第一闊值 位置(界面裝置位置范圍的35% )或所確定的流速超過闊值流速(第一源 功率/容量的20% )時，控制器112可啟動第二源53的操作/運行以期待在第一回路和第二回路50、 52之間分配流量(曲線126)。當該具體操作員 界面裝置46到達第二閾值位置(界面裝置位置范圍的70% )或所確定的 流速達到第一源和第二源51、 53的匯合最大排放能力時，第一源和第二源 51、 53均被控制成基本同時以其最大輸出功率輸出加壓流體。當與第二回 路52相關(guān)聯(lián)的操作員界面裝置46被致動時第一源和第二源51、 53的控制 是類似的，但是在第一源51操作之前先啟動第二源53的操作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，液壓控制系統(tǒng)48的控制策略和硬件設(shè)備具有多個優(yōu) 點。具體地，由于第一源和第二源51、 53的操作均可基于操作員界面裝置 46的位置或所確定的流速而不是通過多個單獨的解析閥來控制，所以液壓 控制系統(tǒng)48簡單、便宜而且可靠。此外，由于液壓控制系統(tǒng)48控制第一 源和第二源51、 53的操作以產(chǎn)生所要求的流量或壓力而不是針對流體波動 作出反應(yīng)，所以兩個源之間的操作轉(zhuǎn)變平滑且?guī)缀跬昝?。這種平滑無間斷 的操作可有利于降低動力源18所經(jīng)歷的速度偏差，因而提高作業(yè)機械10 的效率。此外，由于液壓控制系統(tǒng)48是以預(yù)料方式而不是以作出反應(yīng)的方 式操作，所以它可迅速響應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的變化需求。對所公開的液壓控制系統(tǒng)做出各種修改和變型對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯 而易見的?；趯φf明書的思考和所公開的液壓控制系統(tǒng)的實踐，其它實 施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。所述說明和示例只是示例性的， 其真實范圍由所附權(quán)利要求及其等同方案限定。
權(quán)利要求
1.一種液壓控制系統(tǒng)(48)，包括設(shè)計用于給流體加壓的第一泵(51)；設(shè)計用于給流體加壓的第二泵(53)；可移動經(jīng)過從空檔位置到最大位置的運動范圍以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號的操作員控制裝置(46)；以及與第一泵、第二泵、操作員控制裝置通訊的控制器(112)，該控制器設(shè)計用于接收控制信號；當操作員控制裝置移動經(jīng)過整個運動范圍時響應(yīng)于控制信號而影響第一泵的運行；以及當操作員控制裝置移動經(jīng)過所述運動范圍的一部分時響應(yīng)于控制信號而影響第二泵的運行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器 設(shè)計用于當操作員控制裝置移動離開空檔位置時響應(yīng)于控制信號而啟動第 一泵的運行；并且所述控制器設(shè)計用于僅當操作員控制裝置從空檔位置移 動經(jīng)過約35%的運動范圍時響應(yīng)于控制信號而啟動第二泵的運行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器 設(shè)計用于當操作員控制裝置從其空檔位置移動經(jīng)過約70 %的運動范圍時 響應(yīng)于控制信號而基本同時使第一泵和第二泵以最大輸出功率運行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述操作員 控制裝置是第一操作員控制裝置；所述液壓控制系統(tǒng)包括可移動經(jīng)過從空 檔位置到最大位置的運動范圍以產(chǎn)生相應(yīng)的第二控制信號的第二操作員控 制裝置(46);所述控制器還設(shè)計用于當?shù)诙僮鲉T控制裝置移動離開 其空檔位置時響應(yīng)于第二控制信號而啟動第二泵的運行；以及僅當?shù)诙?作員控制裝置從其空檔位置移動經(jīng)過約35%的運動范圍時響應(yīng)于第二控 制信號而啟動第一泵的運行。
5. —種操作液壓系統(tǒng)(48)的方法，該方法包括 接收指示操作員控制裝置(46)在從空檔位置到最大位置的運動范圍內(nèi)的位置的控制信號；當控制信號指示出操作員控制裝置移離空檔位置時響應(yīng)于控制信號而 影響第一泵(51)的運行；以及僅當控制信號指示出操作員控制裝置移離空檔位置一預(yù)定量時響應(yīng)于 控制信號而影響第二泵(53)的運行。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定量約為運動 范圍的35%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括當操作員控制 裝置移離其空檔位置第二預(yù)定量時響應(yīng)于控制信號而使第一泵和第二泵以 最大輸出功率運行。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二預(yù)定量約為 運動范圍的70%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括 接收指示第二操作員控制裝置(46)在從空檔位置到最大位置的運動范圍內(nèi)的位置的第二控制信號；當?shù)诙刂菩盘栔甘镜诙僮鲉T控制裝置的位置離開空檔位置時響應(yīng) 于第二控制信號而影響第二泵的運行；以及僅當?shù)诙刂菩盘栔甘镜诙僮鲉T控制裝置的位置離開空檔位置一預(yù) 定量時響應(yīng)于第二控制信號而影響第一泵的運行。
10. —種作業(yè)機械(IO),包括 設(shè)計用于產(chǎn)生動力輸出的動力源(18); 作業(yè)工具(14);驅(qū)動地聯(lián)接在動力源和作業(yè)工具之間以選擇性地移動作業(yè)工具的如權(quán) 利要求l至4中的任意一項所述的液壓系統(tǒng)(48)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于作業(yè)機械(10)的液壓控制系統(tǒng)(48)。該液壓控制系統(tǒng)具有第一泵(51)、第二泵(53)、操作員控制裝置(46)以及控制器(112)。第一泵和第二泵設(shè)計用于給流體加壓。操作員控制裝置可運動經(jīng)過從空檔位置到最大位置的運動范圍以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號?？刂破髋c第一泵、第二泵以及操作員控制裝置連通/通訊。所述控制器設(shè)計用于接收控制信號、當操作員控制裝置移動經(jīng)過整個運動范圍時響應(yīng)于控制信號而影響第一泵的運行、以及僅當操作員控制裝置移動經(jīng)過運動范圍的一部分時響應(yīng)于控制信號而影響第二泵的運行。
文檔編號F15B21/08GK101278131SQ200680035994
公開日2008年10月1日 申請日期2006年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者M·T·韋爾庫倫 申請人:卡特彼勒公司;新卡特彼勒三菱株式會社