帶有浮動(dòng)功能的電液系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種控制液壓缸的浮動(dòng)功能的方法，所述液壓缸包括第一側(cè)和第二側(cè)，所述方法包括：將所述液壓缸的所述第二側(cè)連接到儲(chǔ)液槽；將所述液壓缸的所述第一側(cè)連接到泵的出口和所述儲(chǔ)液槽；以及從泵提供小于所述泵在負(fù)載條件下提供的量的流量。設(shè)置具有泵口、儲(chǔ)液槽口、第一缸口和第二缸口的三位定向控制閥，以實(shí)現(xiàn)該方法的方案。
【專利說明】帶有浮動(dòng)功能的電液系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2012年1月5日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/583，356的權(quán)益，其內(nèi)容通過引用合并于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本申請(qǐng)一般性地涉及液壓系統(tǒng)，尤其涉及采用被配置成提供液壓缸的浮動(dòng)功能的定向控制閥和排放閥的電液系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0004]在使用挖掘機(jī)或類似車輛進(jìn)行工作的情況下，浮動(dòng)閥的首要目標(biāo)是在起重臂下移過程中，要通過使起重臂油缸的孔腔室側(cè)和桿腔室側(cè)的流路互相流通將液壓流體返回到液壓槽。在現(xiàn)有技術(shù)中，浮動(dòng)功能通常通過具有特別的閥芯(spool)的定向控制閥實(shí)現(xiàn)，該特別的閥芯具有阻擋泵供給并且將兩個(gè)缸口均與儲(chǔ)液槽連接的“第四位置”。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文描述的是實(shí)現(xiàn)液壓致動(dòng)器的浮動(dòng)功能的方案，利用了與電動(dòng)排量控制泵有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)(在液壓系統(tǒng)中使用這樣的泵在響應(yīng)、穩(wěn)定性、效率和產(chǎn)量方面帶來優(yōu)勢(shì))。這樣，在泵輸送的有限的流量通過單獨(dú)的排放閥被排放到槽的同時(shí)，液壓缸的兩側(cè)都連接到槽(缸功能是“浮動(dòng)”)。因此，可以避免使用不必要的更復(fù)雜的四位閥。電子控制可變?nèi)萘勘玫牟捎迷试S使用更簡(jiǎn)單的閥組件并在浮動(dòng)功能過程中具有更有效率的泵操作。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，一種控制液壓缸的浮動(dòng)功能的方法，所述液壓缸具有第一側(cè)和第二側(cè)，所述方法包括:將所述液壓缸的所述第二側(cè)連接到儲(chǔ)液槽；將所述液壓缸的所述第一側(cè)連接到泵的出口和所述儲(chǔ)液槽；以及從泵提供小于所述泵在負(fù)載條件下提供的量的流量。
[0007]可選擇地，將所述液壓缸的所述第一側(cè)與所述儲(chǔ)液槽連接包括:打開所述液壓缸的所述第一側(cè)與所述儲(chǔ)液槽之間的排放閥。
[0008]可選擇地，將所述液壓缸的所述第二側(cè)連接到所述儲(chǔ)液槽以及將所述液壓缸的所述第一側(cè)連接到所述泵的所述出口包括:致動(dòng)定向控制閥，所述定向控制閥連接到所述液壓缸的所述第一側(cè)、連接到所述液壓缸的所述第二側(cè)、連接到所述儲(chǔ)液槽并且連接到所述泵的所述出口。
[0009]可選擇地，從泵提供小于所述泵在負(fù)載條件下提供的量的流量包括:減小可變?nèi)萘勘玫娜萘俊?br> [0010]可選擇地,所述可變?nèi)萘勘檬请妱?dòng)排量控制泵。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方案，一種液壓閥組件，包括:定向控制閥，具有泵口、儲(chǔ)液槽口、第一缸口和第二缸口 ；以及排放閥，具有限定關(guān)閉流路的第一位置以及限定所述排放閥的第一缸口與所述排放閥的儲(chǔ)液槽口之間的打開流路的第二位置。所述定向控制閥具有第一位置，該第一位置限定所述泵口與所述第二缸口之間的打開流路以及所述第一缸口與所述儲(chǔ)液槽口之間的打開流路。所述定向控制閥具有第二位置，該第二位置限定所述泵口與所述第一缸口之間的打開流路以及所述第二缸口與所述儲(chǔ)液槽口之間的打開流路。
[0012]可選擇地，所述的液壓閥組件包括:懸掛控制(ride control)閥，所述懸掛控制閥具有限定關(guān)閉流路的第一位置和限定從所述懸掛控制閥的缸口至所述懸掛控制閥的蓄能器口的打開流路的第二位置。
[0013]可選擇地，所述的液壓閥組件包括:電動(dòng)排量控制泵，與所述泵口流通耦接。
[0014]可選擇地，所述的液壓閥組件包括:電子控制單元，所述電子控制單元被配置成控制所述定向控制閥向第二位置移動(dòng)，并且控制所述排放閥向第二位置移動(dòng)以啟動(dòng)所述液壓閥組件的浮動(dòng)功能。
[0015]可選擇地，當(dāng)啟動(dòng)所述液壓閥組件的浮動(dòng)功能時(shí)，所述電子控制單元被配置成控制可變?nèi)萘勘靡蕴峁┬∮诒迷谪?fù)載條件下所提供的量的流量。
[0016]可選擇地，所述定向控制閥是三位閥。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方案，一種系統(tǒng)包括:儲(chǔ)液槽；壓力缸；可變?nèi)萘勘?；定向控制閥，所述定向控制閥包括:第一位置，將所述泵連接到所述壓力缸的第一側(cè)，并且將所述壓力缸的第二側(cè)連接到所述儲(chǔ)液槽，第二位置，將所述泵連接到所述壓力缸的第二側(cè)，并且將所述壓力缸的第一側(cè)連接到所述儲(chǔ)液槽，以及第三位置，阻擋流體流入和流出所述壓力缸；排放閥，當(dāng)所述排放閥被打開時(shí)，當(dāng)所述定向控制閥在所述第二位置時(shí)，所述排放閥將所述泵和所述壓力缸的所述第二側(cè)連接到所述儲(chǔ)液槽；以及電子控制單元，被配置成控制所述定向控制閥的位置、所述排放閥的致動(dòng)和所述泵的排量。
[0018]可選擇地，所述系統(tǒng)包括:與所述壓力缸的所述第一側(cè)連接的蓄能器和位于所述蓄能器與所述壓力缸的所述第一側(cè)之間的懸掛控制閥，其中所述電子控制單元被配置成當(dāng)所述定向控制閥在所述第三位置時(shí)打開所述懸掛控制閥。
[0019]可選擇地，所述定向控制閥被限制為三個(gè)操作位置。
[0020]可選擇地，所述可變?nèi)萘勘冒妱?dòng)排量控制器。
[0021]可選擇地，由所述電子控制單元電激活多個(gè)電磁線圈來控制所述定向控制閥的位置、所述排放閥的致動(dòng)以及所述泵的排量。
[0022]下文中參考附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的前述特征和其它特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是能夠?qū)崿F(xiàn)浮動(dòng)功能的液壓系統(tǒng)布局的示例性示意圖；
[0024]圖2是圖1的液壓系統(tǒng)的操作的示例性示意圖，示出該系統(tǒng)處于浮動(dòng)功能配置中；
[0025]圖3是能夠?qū)崿F(xiàn)浮動(dòng)功能并且包括懸掛控制器的液壓系統(tǒng)的另一示例性示意圖；以及
[0026]圖4是對(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)浮動(dòng)功能的流體系統(tǒng)進(jìn)行控制的示例性方法。

【具體實(shí)施方式】
[0027]參考圖1,示意性地示出了示例性液壓閥系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括儲(chǔ)液槽15、泵20、液壓缸25、定向閥30、排放閥35、電子控制單元(ECU)40和電動(dòng)排量(displacement)控制器45。
[0028]泵20可以是可變?nèi)萘康囊簤罕?，其中排量可以被電?dòng)排量控制器45電動(dòng)控制(例如使用電磁線圈)。
[0029]例如，定向控制閥30可以被成比例地并且被電磁線圈操作(閥芯的位置與輸入電流或電壓成比例)。定向控制閥30可以與泵20的出口、儲(chǔ)液槽15以及液壓缸25的第一和第二口(孔側(cè)和桿側(cè))連接。定向控制閥30可以具有用于連接到泵20的泵口、用于連接到儲(chǔ)液槽15的儲(chǔ)液槽口、用于連接到缸25的第一側(cè)(例如，桿側(cè))25B的第一(例如，桿偵U缸口以及用于連接到缸25的第二側(cè)(例如，孔測(cè))25Α的第二(例如，桿側(cè))(缸的各側(cè)可以取決于示例系統(tǒng)的具體構(gòu)造而對(duì)換)。示例性的定向控制閥30是三位閥。
[0030]定向控制閥30可以具有限定泵口與孔側(cè)缸口之間的打開流路以及桿側(cè)缸口與儲(chǔ)液槽口之間的打開流路的第一位置。
[0031]定向控制閥30還可以具有限定泵口與桿側(cè)缸口之間的打開流路，以及孔側(cè)缸口與儲(chǔ)液槽口之間的打開流路的第二位置。
[0032]進(jìn)一步地，定向控制閥還可以具有限定關(guān)閉流路的第三位置(例如，中位)，防止流體流到定向控制閥的任一口或從定向控制閥的任一口流出。
[0033]排放閥35可以被電磁線圈控制并且被示出為布置在液壓桿25與儲(chǔ)液槽15之間的二位閥(開/關(guān))。第一位置限定關(guān)閉流路并且第二位置限定排放閥的桿側(cè)缸口與排放閥的儲(chǔ)液槽口之間的打開流路。
[0034]例如，EOT 40可以從用戶控制器(諸如一個(gè)或多個(gè)控制桿)接收輸入信號(hào)?？蛇x擇地或附加地，ECU 40可以包括不需用戶輸入而產(chǎn)生命令信號(hào)的自動(dòng)程序?；谳斎牒?或所產(chǎn)生的命令信號(hào)，ECU 40可以提供輸出信號(hào)以控制排放閥35、定向控制閥30、電動(dòng)排量控制器45以及其他連接器件的電磁線圈。
[0035]圖2示出具有被配置成能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的“浮動(dòng)”功能的閥的系統(tǒng)10。電子控制單元被配置成控制定向控制閥30以移動(dòng)到其第二位置并且控制排放閥35移動(dòng)到其第二位置。特別地，EOT 40命令定向閥30將缸的孔側(cè)25A連接到儲(chǔ)液槽15并且將桿側(cè)25B連接到泵20的出口。EOT 40命令排放閥35將桿側(cè)25B連接到儲(chǔ)液槽15。EOT 40還命令泵20輸送比“斷電(power down)”或其它操作更少的流量。因此，由泵輸送的經(jīng)限制的流量通過排放閥排放到槽中的同時(shí)，液壓缸的兩側(cè)都連接到槽(缸的功能是“浮動(dòng)”)。
[0036]現(xiàn)在參考圖3，示意性地示出了另一示例液壓系統(tǒng)100。系統(tǒng)100基本與上述液壓系統(tǒng)10相同，并且因此加上100的相同的附圖標(biāo)記用于表示對(duì)應(yīng)于該液壓系統(tǒng)中類似結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。另外，除了下面指出的之外，液壓系統(tǒng)10的前述描述同樣適用于液壓系統(tǒng)100。此外，通過閱讀和理解說明書將理解應(yīng)用時(shí)液壓系統(tǒng)的多個(gè)方案可以互相替代或者互相結(jié)口 ο
[0037]系統(tǒng)100包括浮動(dòng)功能(如上所述)之外的額外特征:懸掛控制(ride control)功能。系統(tǒng)100還包括連接到缸125的孔側(cè)125A的液壓蓄能器150、位于缸的孔側(cè)125A與蓄能器150之間的懸掛控制閥155。懸掛控制閥155具有限定關(guān)閉流路的第一位置和限定從懸掛控制閥155的孔側(cè)缸口至懸掛控制閥155的蓄能器口的打開流路的第二位置。如上所述，排放閥135位于缸125的桿側(cè)125B與儲(chǔ)液槽115之間。通過將定向閥130留在中位(關(guān)閉)位置并且打開懸掛控制閥155和排放閥135來啟動(dòng)懸掛控制功能。
[0038]圖4描述了示出控制壓力缸的浮動(dòng)功能的方法200的流程圖，該壓力缸具有桿側(cè)和孔側(cè)。例如，可以通過上面討論的電子控制單元40、140執(zhí)行方法200。
[0039]在塊210處，缸的孔側(cè)25AU25A連接到儲(chǔ)液槽15、115。塊210具體地可以包括致動(dòng)連接在缸的孔側(cè)與儲(chǔ)液槽之間的定向控制閥。
[0040]在塊220處，缸的桿側(cè)連接到泵的出口并連接到儲(chǔ)液槽。塊220具體地可以包括打開缸的桿側(cè)與儲(chǔ)液槽之間的排放閥，并且打開缸的桿側(cè)與泵之間的定向控制閥。
[0041]在塊230處，從泵提供一流量，該流量小于由泵在負(fù)載條件下提供的量。塊230具體地可以包括減小可變?nèi)萘勘玫娜萘??？勺內(nèi)萘勘每梢允请妱?dòng)排量控制泵。
[0042]盡管示出的方法示出了執(zhí)行功能邏輯塊的具體順序，但是執(zhí)行塊的順序可以相對(duì)于所示出的順序而改變和/或在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)中或以面向?qū)ο蟮姆绞絹?。并且，被示出為連續(xù)的兩個(gè)或多個(gè)塊可以同時(shí)被執(zhí)行或者部分同時(shí)被執(zhí)行。還可以省略某些塊。進(jìn)一步地，盡管某些塊已被描述為被系統(tǒng)的具體功能部件執(zhí)行或?qū)嵤?，但是這些塊不必須被這些部件實(shí)施，或者可以被一個(gè)或多個(gè)其它部件實(shí)施?？梢岳斫獾氖撬羞@樣的變化均落入被發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0043]方法200的任何塊可以被實(shí)現(xiàn)為一組可執(zhí)行的指令(例如，在本領(lǐng)域中是指代碼、程序或軟件)，這些指令分別駐留在EOT 40、140和/或電動(dòng)排量控制器45、145中并且分別被EOT 40、140和/或電動(dòng)排量控制器45、145執(zhí)行。方法200可以是存儲(chǔ)在相應(yīng)的非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的一個(gè)或多個(gè)程序，非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)諸如為一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器器件(例如，電子存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器或光存儲(chǔ)器)。
[0044]由于系統(tǒng)中已存在排放閥(例如在具有懸掛控制功能的系統(tǒng)中)，所以本文描述的示例性實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)浮動(dòng)功能(如圖2所示)而不向系統(tǒng)增加任何具體的部件(諸如四位定向控制閥)。因此，定向控制閥能夠保留傳統(tǒng)的三位四通閥，不需要第四位置的浮動(dòng)。通常這種第四位置給系統(tǒng)帶來額外成本并使系統(tǒng)復(fù)雜化。
[0045]雖然已經(jīng)參照特定實(shí)施方式或多個(gè)實(shí)施方式示出和描述了本發(fā)明，但是明顯的是，本領(lǐng)域其它技術(shù)人員通過閱讀并理解本說明書及附圖將能夠想到本發(fā)明的等同替換方案和修改例。尤其是，對(duì)于由上述元件(部件、組件、裝置、組合等)執(zhí)行的各種功能，除非另有說明，用于描述這些元件的術(shù)語(包括“裝置”一詞)旨在與執(zhí)行所述元件的特定功能的任意元件相對(duì)應(yīng)(即，在功能上等同)，即使這些元件在結(jié)構(gòu)上與本文示出的本發(fā)明示例性實(shí)施方式或多個(gè)實(shí)施方式中執(zhí)行這些功能的所公開的結(jié)構(gòu)不同。此外，雖然可能以上只針對(duì)多個(gè)示出的實(shí)施方式中的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式描述本發(fā)明中的特定特征，但是對(duì)于任意給定或特定的應(yīng)用所需的和有利的是，這種特征可以與其他實(shí)施方式中的一個(gè)或更多特征相結(jié)合。
【權(quán)利要求】
1.一種控制液壓缸的浮動(dòng)功能的方法，所述液壓缸具有第一側(cè)和第二側(cè)，所述方法包括: 將所述液壓缸的所述第二側(cè)連接到儲(chǔ)液槽； 將所述液壓缸的所述第一側(cè)連接到泵的出口和所述儲(chǔ)液槽；以及 從泵提供小于所述泵在負(fù)載條件下提供的量的流量。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述液壓缸的所述第一側(cè)與所述儲(chǔ)液槽連接包括:打開所述液壓缸的所述第一側(cè)與所述儲(chǔ)液槽之間的排放閥。
3.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述液壓缸的所述第二側(cè)連接到所述儲(chǔ)液槽以及將所述液壓缸的所述第一側(cè)連接到所述泵的所述出口包括:致動(dòng)定向控制閥，所述定向控制閥連接到所述液壓缸的所述第一側(cè)、連接到所述液壓缸的所述第二側(cè)、連接到所述儲(chǔ)液槽并且連接到所述泵的所述出口。
4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中從泵提供小于所述泵在負(fù)載條件下提供的量的流量包括:減小可變?nèi)萘勘玫娜萘俊?br> 5.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述可變?nèi)萘勘檬请妱?dòng)排量控制泵。
6.一種液壓閥組件，包括: 定向控制閥，具有泵口、儲(chǔ)液槽口、第一缸口和第二缸口 ；以及 排放閥，具有限定關(guān)閉流路的第一位置以及限定所述排放閥的第一缸口與所述排放閥的儲(chǔ)液槽口之間的打開流路的第二位置， 其中所述定向控制閥具有第一位置，該第一位置限定所述泵口與所述第二缸口之間的打開流路以及所述第一缸口與所述儲(chǔ)液槽口之間的打開流路，以及 其中所述定向控制閥具有第二位置，該第二位置限定所述泵口與所述第一缸口之間的打開流路以及所述第二缸口與所述儲(chǔ)液槽口之間的打開流路。
7.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的液壓閥組件，還包括:懸掛控制閥，所述懸掛控制閥具有限定關(guān)閉流路的第一位置和限定從所述懸掛控制閥的缸口至所述懸掛控制閥的蓄能器口的打開流路的第二位置。
8.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的液壓閥組件，還包括:電動(dòng)排量控制泵，與所述泵口流通f禹接。
9.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的液壓閥組件，還包括:電子控制單元，所述電子控制單元被配置成控制所述定向控制閥向第二位置移動(dòng)，并且控制所述排放閥向第二位置移動(dòng)以啟動(dòng)所述液壓閥組件的浮動(dòng)功能。
10.如權(quán)利要求9所述的液壓閥組件，其中當(dāng)啟動(dòng)所述液壓閥組件的浮動(dòng)功能時(shí)，所述電子控制單元被配置成控制可變?nèi)萘勘靡蕴峁┬∮诒迷谪?fù)載條件下所提供的量的流量。
11.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的液壓閥組件，其中所述定向控制閥是三位閥。
12.—種系統(tǒng),包括: 儲(chǔ)液槽； 壓力缸； 可變?nèi)萘勘茫? 定向控制閥，包括: 第一位置，將所述泵連接到所述壓力缸的第一側(cè)，并且將所述壓力缸的第二側(cè)連接到所述儲(chǔ)液槽； 第二位置，將所述泵連接到所述壓力缸的第二側(cè)，并且將所述壓力缸的第一側(cè)連接到所述儲(chǔ)液槽；以及 第三位置，阻擋流體流入和流出所述壓力缸； 排放閥，當(dāng)所述排放閥被打開時(shí)，當(dāng)所述定向控制閥在所述第二位置時(shí)，所述排放閥將所述泵和所述壓力缸的所述第二側(cè)連接到所述儲(chǔ)液槽；以及 電子控制單元，被配置成控制所述定向控制閥的位置、所述排放閥的致動(dòng)和所述泵的排量。
13.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括:與所述壓力缸的所述第一側(cè)連接的蓄能器和位于所述蓄能器與所述壓力缸的所述第一側(cè)之間的懸掛控制閥，其中所述電子控制單元被配置成當(dāng)所述定向控制閥在所述第三位置時(shí)打開所述懸掛控制閥。
14.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述定向控制閥被限制為三個(gè)操作位置。
15.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述可變?nèi)萘勘冒妱?dòng)排量控制器。
16.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中由所述電子控制單元電激活多個(gè)電磁線圈來控制所述定向控制閥的位置、所述排放閥的致動(dòng)以及所述泵的排量。
【文檔編號(hào)】F15B11/08GK104254694SQ201380012297
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月5日
【發(fā)明者】吉爾馬諾·弗蘭佐尼, 加爾默·哈希亞, 羅杰·洛曼 申請(qǐng)人:派克漢尼芬公司