負載能量輔助及功率管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開了一種用于提升和降低負載的液壓回路。該液壓回路可包括液壓泵(32)、儲液池(34)、感載閥(62)以及具有第一腔室(40A)和第二腔室(40B)的液壓致動器(40)。該液壓回路還可包括具有第一(20C)和第二(20D)下降位置的第一控制閥組件(20)，該閥設置在液壓泵和液壓致動器之間。第二控制閥組件(50)還可以提供為設置在第一控制閥組件和液壓致動器的第一腔室之間。在一個實施方式中，第二控制閥組件具有第一位置和第二位置。在一個實施方式中，當第一控制閥組件處于第一下降位置而第二控制閥組件處于第二位置時，在不使用液壓泵的情況下，負載可以選擇性地通過液壓回路降低。
【專利說明】負載能量輔助及功率管理系統(tǒng)
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請作為PCT國際申請于2013年5月9日提出申請，并要求2012年5月10提交的美國專利申請61/645435的優(yōu)先權，該專利申請通過引用整體并入本文。

【背景技術】
[0003]作業(yè)機械，比如叉車、輪式裝載機、履帶式裝載機、挖掘機、反鏟挖土機、推土機、和叉裝機是公知的。作業(yè)機械可以用于移動材料，比如托盤、泥土和/或碎屑。作業(yè)機械通常包括連接到作業(yè)機械的作業(yè)器具(如，叉子)。連接到作業(yè)機械的作業(yè)器具通常由液壓系統(tǒng)提供動力。該液壓系統(tǒng)可以包括由原動機，比如柴油機，提供動力的液壓泵。這種機械中液壓泵為液壓系統(tǒng)中的各種閥提供液壓動力是很常見的。但是需要提高。比如，很多系統(tǒng)被配置為，泵送動力必須增加，從而降下通過作業(yè)器具承載的負載。


【發(fā)明內容】

[0004]公開了一種用于提升并降下負載的液壓回路。液壓回路可包括液壓泵、儲液池、感載閥、以及具有第一腔室和第二腔室的液壓致動器。液壓回路也可以具有第一控制閥組件，其設置在液壓泵和液壓致動器之間。還可設置有第二控制閥組件，其設置在第一控制閥組件和液壓致動器的第一腔室之間。在一個實施方式中，第二控制閥組件具有第一位置和第二位置。在第一位置，液壓流體被阻止從第一腔室流出，但是可以流入第一腔室。在第二位置，液壓流體被允許進入或離開液壓致動器的第一腔室。第一控制閥組件也可以移動到第一下降位置，其中第二控制閥組件通過第一控制閥組件與儲液池流體連通，液壓致動器的第二腔室被阻止流經第一控制閥組件，且液壓泵被置于與感載閥流體連通。在一個實施方式中，當第一控制閥組件處于第一降低位置而第二控制閥組件處于第二位置時，負載可以通過液壓回路選擇性地降低，而不需要液壓泵提供輸出壓力和/或流體流。還公開了用于操作第一和第二控制閥組件的電子控制器和算法。
[0005]還公開了操作液壓回路的方法。在該方法的一個步驟中，提供了與液壓致動器和液壓泵流體連通的第一控制閥組件。在一個實施方式中，第一控制閥具有第一下降位置和第二下降位置。方法中的另一個步驟可以是提供設置在第一控制閥組件和液壓致動器之間的第二控制閥組件。在其它步驟中，接收期望負載下降操作的用戶指示，且確定液壓缸中的壓力是否大于與第一控制閥組件相關聯的感載壓力一壓力界限值。在一個實施方式中，比較可替換地在液壓缸壓力和靠近第一控制閥組件的第一出口端口處的壓力之間進行。當液壓缸中的壓力大于感載壓力一壓力界限時，第一控制閥組件可以被致動到第一下降位置，而第二控制閥組件可以被按比例控制以保持壓差設定點，使得負載借助重力選擇性地下降，而不需要液壓泵提供輸出，比如流量或者壓力。當液壓缸中的壓力小于感載壓力一壓力界限時，第一控制閥組件可以被致動到第二下降位置，而第二控制閥組件可以被控制為保持液壓缸中的壓力，使得負載可以利用來自液壓泵的動力而下降。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]參考下列附圖對非限定和非窮盡實施方式作出說明，這些附圖不需要按比例繪出，其中除非特別指出，不然各個附圖中的相似附圖標記表示相似的部件。
[0007]圖1為作業(yè)機械的示意圖，其具有為根據本發(fā)明原理的某些方面的示例的特征。
[0008]圖2為適用于圖1中所示作業(yè)機械的液壓回路的示意圖。
[0009]圖3為適用于圖2中所示液壓回路的控制閥組件的示意圖。
[0010]圖4為用于圖2中示出的液壓回路的電子控制系統(tǒng)的示意圖。
[0011]圖5為圖2中所示閥組件的第一物理實施方式的透視圖。
[0012]圖6為圖5中所示閥組件的截面圖，閥組件處于第二位置。
[0013]圖7為圖5中所示閥組件的截面圖，閥組件處于第三位置。
[0014]圖8為圖5中所示閥組件的截面圖，閥組件處于第四位置。
[0015]圖9為圖5中所示閥組件的截面圖，閥組件處于第一位置。
[0016]圖10為工藝流程圖，示出了圖2中所示作業(yè)回路操作的提升方法。
[0017]圖11為工藝流程圖，示出了圖2中所示作業(yè)回路操作的下降方法。
[0018]圖12為適用于圖2中所示液壓回路的控制閥組件的第二實施方式的示意圖。
[0019]圖13為圖10中所示閥組件的截面圖，閥組件處于第二位置。
[0020]圖14為圖10中所示閥組件的截面圖，閥組件處于第三位置。
[0021]圖15為圖10中所示閥組件的截面圖，閥組件處于第四位置。
[0022]圖16為圖10中所示閥組件的截面圖，閥組件處于第一位置。

【具體實施方式】
[0023]各個實施方式將參考附圖詳細說明，其中多個圖中相似的附圖標記表示相似的部件和組件。參考各個實施方式并非限制本發(fā)明的權利要求的范圍。此外，本說明書中說明的任意示例不用于限定，而僅僅在于說明所附權利要求的很多可能實施方式中的某些。
[0024]一般件說明
[0025]如圖1所示，示出了作業(yè)機械10。作業(yè)機械10包括執(zhí)行各種與負載44相關的抬升工作的作業(yè)裝置12。在一個實施方式中，作業(yè)機械10為叉裝機，其具有支承作業(yè)裝置12的伸縮吊臂42。在一個實施方式中，作業(yè)裝置12包括一對叉。然而，本領域技術人員可以理解的是作業(yè)裝置可以為任意液壓驅動的工作器具。
[0026]作業(yè)機械10也被示出為包括至少一個驅動輪14，和至少一個轉向輪16。在某些實施方式中，一個或多個驅動輪14可以結合一個或更多轉向輪16。驅動輪由發(fā)動機18提供動力。發(fā)動機18也配置為借助至少一個液壓泵32為作業(yè)回路100以及作業(yè)機械10的轉向回路(未示出)提供動力。在一個實施方式中，泵32機械地連接到發(fā)動機18，比如通過輸出軸或者動力輸出裝置。在一個實施方式中，泵32借助液壓系統(tǒng)間接地由發(fā)動機18提供動力。作業(yè)回路100通過泵的操作并結合多個液壓致動器40以及控制閥20、50來致動作業(yè)裝置12。在一個實施方式中，作業(yè)機械包括液壓致動器和閥來觸發(fā)作業(yè)裝置12的抬起、伸出、傾斜、和橫向運動。
[0027]作業(yè)回路
[0028]現在參考圖2，示出了作業(yè)回路100和液壓系統(tǒng)其他部件的示例。作業(yè)回路100用于啟動作業(yè)機械10的至少一個液壓致動器40來抵抗負載44。如圖所示，液壓致動器具有連接到活塞桿40D的活塞40C?；钊?0C將液壓致動器分為第一腔室40A和第二腔室40B。當液壓流體以足夠壓力注入到液壓缸40的第一腔室40A之時，活塞桿40D將使得負載44在第一方向D上抬起，假定允許相等體積的液壓流體從第二腔室40B流出。
[0029]如圖所示，作業(yè)回路100包括第一閥組件20，其用于實現作業(yè)功能，如裝置抬起功能。作業(yè)回路100也可以包括多個額外的部段100X，其包括閥和/或流體動力消耗部件來實現液壓系統(tǒng)中的其他功能。在示出的特別實施方式中，第一閥組件20為比例閥，其具有主體22 (在圖6-9示出)，閥芯24被設置在主體的中心孔中，在圖3最容易看到?？梢宰⒁獾降氖牵黧w22可以為鑄造體和/或機加工體，或者被提供為套筒。閥的其他類型也是可以的。
[0030]第一閥組件20被配置并設置為選擇性地從泵32提供加壓流體到一個或更多的液壓提升或作業(yè)缸40，該提升或作業(yè)缸被機械地連接到作業(yè)裝置12。盡管缸40在本發(fā)明中特征化為提升缸，應該理解的是，缸40可以為任意類型的作業(yè)缸，且本發(fā)明不限于僅僅涉及提升缸的應用。第一閥組件20的操作導致作業(yè)裝置12在提升功能中選擇性地抬起或者降低。提升缸40的提升速度為流經第一閥組件20的結果。
[0031]作業(yè)回路還包括第二閥組件50。如圖所示，第一閥組件50為與液壓缸40的第一腔室40A和第一控制閥組件20流體連通的二位二通閥。在一個實施方式中，第二控制閥組件50被彈簧51偏壓到第一位置50A，并借助于經由控制線路508a與稍后說明的控制系統(tǒng)500通信的電磁閥致動器508被促動到第二位置50B。當第二控制閥組件50位于第一位置50A時，借助內部止回閥53防止液壓流體從液壓致動器40的第一腔室40A流經閥組件50。因此，第二閥組件50，當其位于第一位置的時候，防止液壓缸40降低。在第二位置50B，來自液壓致動器40的第一腔室40A的液壓流體從第一腔室40A流過第二控制閥組件50。在一個實施方式中，第二閥組件50可以是雙向的。
[0032]在所示實施方式中，第一閥組件20利用由泵32生成的加壓流體先導操作，但是在通過減壓閥或者泄壓閥58確定的受控壓力下。在一個實施方式中，先導壓力可通過替換源來提供。如所示，一對電磁操作閥46，48在閥58的下游提供。閥46，48選擇性地為閥芯24的任一端提供先導壓力，以致動第一閥組件20。如所示，閥46，48被彈簧偏壓到閉合位置并分別通過一對電磁致動器502，504被促動到打開位置。電磁致動器502，504分別借助控制線路502a和504b與控制系統(tǒng)500電連通。注意到，第一閥組件20的閥芯24也可以配置為通過電磁閥致動器502、504來直接作用。
[0033]如所示，第一閥組件20為與泵32、罐或者儲液池34以及液壓致動器40流體連通的四位五通閥。在所示實施方式中，第一閥組件20可從抬起位置20A移動到閉合位置或者空擋位置20B，到第一下降位置20C，以及到第二下降位置20D。如所示，第一閥組件被彈簧21彈簧偏壓到閉合位置20B。在一個實施方式中，可以使用單個捕獲彈簧(capturespring),而在另一個實施方式中,可以使用一對彈簧21。
[0034]現在參考圖5-9，示出了第一閥組件20的示例性物理實施方式，其操作在圖3中示意性地示出。如所配置，第一閥組件20的主體22具有:配置為與儲液池34流體連通的罐通道T ;配置為與感載閥62流體連通的感載通道LS ;配置為與泵32流體連通的泵通道P ；通過第二閥組件50與液壓缸40的第一腔室40A流體連通的第一出口端口 A ;以及配置為與液壓缸的第二腔室40B流體連通的第二出口端口 B。在一個實施方式中，罐通道、感載通道、和泵通道都是外部端口。第一控制閥組件20也被示出為具有容納捕獲彈簧21的第一凹部21a。在一個實施方式中，也可以有兩個對中彈簧。第一先導端口 46a和第二先導端口48a也被示為分別接收來自閥46和48的先導壓力。注意到，取決于閥芯的位置，閥組件20和主體22的上述參考端口對應于設置在閥芯24上的端口。比如，第一出口端口 A可以選擇性地通向端口 29A-D ;第二出口端口 B可以選擇性地通往端口 30A-D ;泵通道P可選擇性地通往端口 28A-D ;罐通道T可以選擇性地通往端口 26A-D ;且感載通道LS可選擇性地通往端口 27A-D。各種閥芯位置和功能進一步在下面進行說明。
[0035]在抬起位置20A中，第一閥組件20定位為端口 28A和29A相互流體連通。在圖9中第一閥組件20的閥芯24被示出為處于抬起位置20A。這個位置允許泵32可通過下面會說明的第二閥組件50與液壓提升缸40的第一腔室40A流體連通。當泵壓力超過負載44引發(fā)的壓力時，液壓提升缸將使得負載44抬起。抬起位置A進一步使得端口 27A和28A相互流體連通。這允許泵壓，以及與端口 28A流體連通的壓力補償器56的輸出，向負載感應梭閥62提供輸入。負載感應梭閥62與負荷傳感減壓孔64流體連通，該孔在一個閥部分工作的時候向罐34釋放壓力。負荷傳感減壓孔64也被用于在沒有閥工作的時候放出感載信號。負載感應梭閥62也通過壓力傳感器514和控制線路514A與控制器500通信。抬起位置20A也得端口 26A和30A相互流體連通，這樣液壓提升缸40的第二腔室40B上的液壓流體可以通過第一閥組件20排出到儲液池34。
[0036]在關閉位置20B，端口 26B，28B，29B和30B都關閉，這樣泵32和儲液池34都與提升缸40隔絕。第一閥組件20的閥芯24在圖6中被示為處于關閉位置20B。在這個位置，作業(yè)裝置12既不會抬起也不會降低。此外，端口 26B和27B相互流體連通，這樣負載感應梭閥62在兩種輸入的情況下承受罐壓。
[0037]在第一下降位置20C，第一閥組件20定位為端口 29C，26C和27C相互流體連通。第一閥組件20的閥芯24在圖7中被示為處于第一下降位置20C。當第二閥組件50處于第二位置50B而第一閥組件20處于第一下降位置20C的時候，液壓流體可以從缸40的第一腔室40A排出到儲液池34，因此使得負載44僅借助重力便可降。第一下降位置20C也堵住端口 28C和30C，而端口 26C，27C和29C相互流體連通。
[0038]在第二下降位置，端口 26D和29D相互流體連通，而端口 27D，28D和30D也如此，與第一下降位置20C所示和所說明的設置方式相同。第一閥組件20的閥芯24在圖8中被示為處于第二下降位置20D。然而，端口 28D和30D在第二下降位置20D現在相互連通，而不是被堵住。因為端口 27D，28D和30D相互流體連通，泵32現在與液壓缸的第二腔室40B流體連通，這樣負載44可以利用泵壓額外地降低，而第二閥組件50則位于第二位置50B。
[0039]特別地參考圖6，如所示，物理負荷傳感孔LSI，LS2，LS3，LS4，LS5和LS與閥芯24的內部通道流體連通。負荷傳感孔LS1-LS6被配置為具有正時，從而能夠使得負荷傳感孔LS可選擇性地按照上面針對端口 27A-27D描述的方式與泵端口 P和罐端口 T流體連通。在示出的示例性實施方式中，負荷傳感孔LS1，LS2，LS3，LS4，LS5和LS6距閥芯24的邊緣24A的距離分別為Dl，D2，D3，D4，D5和D6。在一個實施方式中，Dl約為15.0毫米(mm) ；D2約為 17.6mm ；D3 約為 49.5mm ；D4 約為 56.5mm ；D5 約為 91.0mm ;而 D6 約為 93.6mm。在一個實施方式中，LSI, LS2，LS5和LS6具有約1.0mm的直徑，而LS3和LS4具有約2.0mm的直徑。在一個方面，間距和直徑受作業(yè)工具需求的影響。
[0040]現在回到圖2，液壓回路100還設置有抗空蝕閥52、54，在附圖中被示為彈簧加載止回閥。如所設置的，閥52允許流體從儲液池34流到致動器40的第二腔室40B，而閥54允許流體從儲液池34流到致動器40的第一腔室40A。據此，不管經過第一閥組件20的流動路徑是否堵住，抗空蝕閥52、54會防止液壓缸40中出現空化?，F在參考圖6，閥芯24的B端口正時為，流體被阻止進入腔室40B，由此允許抗空蝕止回閥52、54從儲液池34填充到腔室40B。在所示實施方式中，這通過使得閥芯24的第二邊緣24B距離第一邊緣24A —定間距D7而完成。在所示實施方式中，D7約為74.00mm。
[0041]作業(yè)回路100進一步被示為具有額外的控制部件。比如，設置在提升缸40第二腔室40B和第二閥組件50之間的第一壓力傳感器510。這個傳感器通過控制線路510a與電子控制器500通信。第一壓力傳感器510向控制器500提供關于液壓提升缸40中第二腔室40B上的壓力的輸入。另一個壓力傳感器516被示為設置在提升缸40的第一腔室40A和第一閥組件20的端口 A之間。這個傳感器516通過控制線路516a與電子控制器500通信。壓力傳感器516為任選的傳感器，當第二閥組件50處于打開位置50B的時候，其能夠向控制器500提供關于液壓提升缸40中的第一腔室40A上的壓力的輸入，以便提高流動控制。
[0042]作業(yè)回路100進一步被示為具有通過控制線路512a與電子控制器500通信的泵控制器512。作業(yè)回路100進一步被示為在第一閥組件閥芯24上具有位置傳感器506，該位置傳感器506通過控制線路506A與控制器500通信。此外，控制系統(tǒng)500也可以配置為接收控制桿位置輸入518，這樣其可以確定操作者是否需要降下或者抬起負載44。也可以有額外的控制部件。
[0043]電子控制系統(tǒng)
[0044]液壓系統(tǒng)100基于對作業(yè)機械10(比如，通過操作者)的需求以各種模式工作。電子控制系統(tǒng)監(jiān)視各種傳感器和其他輸入，并使得各種模式在適當時候被啟動。模式包括提升模式、作業(yè)待機模式以及下降模式。
[0045]現在參考圖4，電子控制器500被示意性地示為包括處理器500A和非瞬變存儲介質或者存儲器500B。存儲器500B用于存儲可執(zhí)行代碼，操作參數和來自各種輸入裝置的輸入，而處理器500A用于執(zhí)行該代碼。存儲器500B的示例包括計算機可讀介質。計算機可讀介質包括可由處理器500A訪問的任意可用的介質。借助示例，計算機可讀介質包括計算機可讀存儲介質和計算機可讀通信介質。
[0046]計算機可讀存儲介質包括在配置為存儲信息(比如計算機可讀指令、數據結構、程序模塊或者其他數據)的任意裝置中執(zhí)行的易失性及非易失性、可移除和非可移除介質。計算機可讀存儲介質包括，但不限于，隨機存取存貯器、只讀存儲器、電可擦可編程序只讀存儲器、閃存或者其他存儲技術、只讀存貯型光盤、數字多功能光盤或其他光存儲、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲器或其他磁性存儲裝置，或可用于存儲所需信息并可以由處理器500A訪問的任意其他介質。
[0047]計算機可讀通信介質通常表現為計算機可讀指令、數據結構、程序模塊或者調制數據信號中的其他數據，如載波或者其他傳輸機構，并包括任意信息傳輸介質。術語“調制數據信號”表示以將信息編碼在信號中的方式設定或改變一個或多個其特性的信號。通過實例，計算機可讀通信介質包括有線介質，如有線網絡或者直接有線連接，以及無線介質，如聲波、無線電、紅外線和其他無線介質。上述的任意組合也可以包括在計算機可讀介質的范圍之中。
[0048]還是參考圖4，電子控制器500被示意性地示為具有可用于執(zhí)行多種操作模式的多個輸入和輸出。如上所述，一種輸入為壓力傳感器510提供的測定提升缸壓力550。另一種輸入為測定的閥位置552，其通過位置傳感器506測定，該傳感器可以是LVDT傳感器。位置傳感器506可用于控制第二閥組件50的位置和/或為控制器提供反饋以提高正時。另一種輸入為傳感器514提供的感載壓力輸入554。另一種輸入到電子控制器500的輸入為來自壓力傳感器516的壓力輸入564。電子控制器500也可以配置為從提升桿518接收控制桿位置輸入556。在一個實施方式中，控制桿位置輸入為來自電子控制桿的直達數字或模擬信號。提升桿518為控制器500提供需要液壓提升缸40進行負載提升或者下降操作的用戶提示。盡管控制桿518被特征化為提升桿，應該理解的是，本發(fā)明不限于僅僅是提升桿，而是控制桿518可以為任意類型的操作桿，而不會脫離本發(fā)明的理念。本領域技術人員將理解的是，很多其他輸入也是可以的。比如，測量的發(fā)動機速度可以作為直接輸入提供到電子控制器500，或者可以借助控制器局域網絡(CAN)接收來自控制系統(tǒng)的另一部分的輸入。也可以提供測量的泵排量，比如借助排量反饋傳感器。
[0049]仍然參考圖4，示出了來自電子控制器500的多個輸出。一種輸出是泵輸出命令558，其用于調整泵32的輸出壓力。在一個實施方式中，泵壓力輸出可以通過調整可變排量的軸向柱塞泵中的旋轉斜盤的角度而控制。然而，可以利用本領域已知的很多其他類型的泵和控制，比如具有開放中心入口的齒輪泵。另一種輸出是閥位置命令560，其根據所需第一閥組件20的位置向致動器502、504發(fā)送信號。第二閥組件50的位置也經由輸出562由控制器500來控制。在所示的特定實施方式中，閥命令輸出560、562為提供給電磁閥的比例信號形式，這樣閥位置得以調制。比例信號可以為脈寬調制形式，且在不脫離本發(fā)明理念的情況下可以為任意其他類型的信號。
[0050]電子控制器500也包括多個脈譜圖或算法來關聯控制器500的輸入和輸出。比如，控制器500可包括基于傳感器510處的測量壓力以及借助傳感器514感應的感載閥62處的壓力來控制泵輸出壓力和第一閥組件20位置的算法。在一個實施方式中，控制器500包括控制提升模式和下降模式中的系統(tǒng)的算法，這會在下節(jié)操作方法中進一步說明。
[0051]電子控制器500也可以存儲多個預定和/或可配置的參數和偏差，以確定何時每一模式被啟動和/或終止。如本文所用，術語“可配置”是指可以在控制器(即通過撥碼開關)中進行選擇，或者可在控制器中調整的參數或者偏差值。
[0052]操作方法
[0053]現在參考圖10和11，示出了操作液壓回路1000和2000的方法。注意到，盡管圖10和11按特定順序圖示出了方法步驟，但是這些方法不一定限于按所示特定順序執(zhí)行。相反，所示步驟的至少某些可以重復的方式、以不同的順序、和/或同時執(zhí)行。
[0054]液壓回路100可以提升操作模式1000操作，如圖10所示。在方法1000的第一步驟1002中，電子控制器500接收來自用戶有關需要提升操作模式的指示。這個指示可以來自各種用戶輸入。比如，用戶可移動與提升缸40關聯的桿518。另一個示例是，用戶通過使用控制系統(tǒng)500的用戶界面直接或者間接選擇模式。出于簡化的目的，該系統(tǒng)可以說是在步驟1002中處于工作待機模式，其中第一控制閥組件20處于關閉或者空擋位置20B，而泵壓力被控制為獨立于測量的提升缸液壓壓力的值。
[0055]在第二步驟1004中，控制器500命令第一控制閥組件20進入到抬起位置20A。在所示實施方式中，這通過借由電磁致動器502來啟動閥46而獲得。在第三步驟1006中，一旦感載壓力傳感器514接近缸壓力510，控制器500命令第二控制閥組件20打開。
[0056]液壓回路也可在下降操作模式2000中操作，如圖11所示。在方法2000的第一步驟2002中，電子控制器500接收來自用戶的期望下降操作模式的指示。這個指示可以來自各種用戶輸入，如上所述。
[0057]在第二步驟2004中，如傳感器510所測量的液壓缸壓力與經由傳感器514在閥62處所測量的感載壓力相比較。應注意到，代替或者附加于壓力傳感器510和514的測量值之間的對比，步驟2004也可以包括在壓力傳感器516和514的測量值之間進行對比。如果液壓缸壓力大于感載壓力一壓力范圍，那么該方法前進到步驟2006。不然，該方法前進到步驟2010。在一個實施方式中，壓力范圍為5bar。在步驟2006中，第一控制閥組件50被定位在第一下降位置20C。在步驟2008中，對第二閥組件20使用比例流量控制，以控制負載44的速度。在步驟2010中，第一控制閥組件50被定位在第二下降位置20D。在步驟2012，第二控制閥組件20被啟動為控制液壓缸40中被傳感器510測量的壓力。如圖11所示，系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控傳感器510處的液壓缸壓力和傳感器514測量的閥62處的感載壓力和/或傳感器516處的壓力之間的關系。當使用選擇傳感器516時，這個監(jiān)控允許控制器500通過保持跨越控制閥50或跨越控制閥20、50兩者的變量增量(壓差)來確定第一控制閥組件20的適當位置，以及第二控制閥組件50的優(yōu)化控制。
[0058]第二實施方式
[0059]現在參考圖12到16，示出了第一控制閥組件20’的第二實施方式。由于很多的原理和特征與圖1-9所示的第一實施方式相同，第一實施方式的說明繼而通過引用全部并入第二實施方式。在示出相同或者相似的特征或元件的時候，在可能的地方使用相同的附圖標記。下面針對第二實施方式的說明將主要限于第一和第二實施方式之間的不同之處。
[0060]第一控制閥組件20’可在液壓回路中未設置抗空蝕閥52、54并且從儲液池34到液壓致動器40的流體途徑必須通過閥組件20’提供的情況下使用。為了實現這個功能，閥組件20’設置有修改的第一提升位置20C并具有延遲正時。現在參考圖13，閥芯24的B端口正時延遲，這樣因為沒有抗空蝕閥流體得以進入腔室40B。在所示實施方式中，這可以通過使閥芯24的第二邊緣24B與第一邊緣24A隔開一距離D7實現。在所示實施方式中，D7約為 71.00mm。
[0061]在閥組件20’的第一下降位置20C中，閥芯24被定位為端口 29C和26C相互流體連通。這與第一閥組件20中所示的設置相同。然而，閥組件20’被配置為使得端口 28C和30C相互流體連通，而不是被堵住。據此，液壓缸40的第一腔室40A的液壓壓力為用于控制閥組件20’的感載閥62提供輸入，該閥組件將正時延遲引入系統(tǒng)以達到更好的控制。
[0062]現在參考圖13-16，示出了第一閥組件20’的第二實施方式的示例物理實施方式。如配置，第一閥組件20具有:配置為與儲液池34流體連通的罐通道T ;配置為與感載閥62流體連通的感載通道LS ;配置為與泵32流體連通的泵通道P ;通過第二閥組件50與液壓缸40的第一腔室40A流體連通的第一出口端口 A ;以及配置為與液壓缸的第二腔室40B流體連通的第二出口端口 B。第一控制閥組件20也被示為具有容納彈簧21的第一凹部21a。在一個實施方式中，可提供兩個分開的對中彈簧。第一先導端口 46a和第二先導端口 48a也被示為分別接收來自閥46和48的先導壓力。注意到，取決于閥芯24的位置，閥組件20’和主體22的上述參考端口對應于設置在閥芯24上的端口。比如，第一出口端口 A可以選擇性地通向端口 29A-D ;第二出口端口 B可以選擇性地通往端口 30A-D ;泵通道P可選擇性地通往開口 28A-D ;罐通道T可以選擇性地通往端口 26A-D ;且感載通道LS可選擇性地通往端口 27A-D。各種閥芯位置和功能基本上與第一閥組件20的第一實施方式的上述內容相同，且此后不再進行說明。
[0063]特別地參考圖13，示出物理負荷傳感孔LSI，LS2，LS3，LS4，LS5和LS與閥芯24的內部通道流體連通。在示出的示例性實施方式中，負荷傳感孔LSI，LS2，LS3，LS4，LS5和LS6距閥芯24的邊緣24A的距離分別為Dl，D2，D3，D4，D5和D6。在一個實施方式中，Dl約為 14.5 毫米(mm) ;D2 約為 17.6mm ；D3 約為 49.5mm ；D4 約為 56.5mm ；D5 約為 91.4mm ;而D6約為94.6mm。在一個實施方式中，LSI, IS2，LS5和LS6具有約1.0mm的直徑，而LS3和LS4具有約2.0mm的直徑。在一個方面，間距和直徑受作業(yè)器具需求的影響。
[0064]可以理解的是，上述過程和相關的公開通過僅僅當事先證實泵實際上需要降低負載44時才命令泵實現較大輸出來使得系統(tǒng)以更為經濟的方式操作泵。如此，與包含先導單向閥或者平衡閥的系統(tǒng)相比，通過當僅利用重力下降時允許泵處于待機壓力且沒有流動能夠顯著地減少操作。因此，可以理解的是，使用根據本文所呈現理念的方法可獲得車輛的功率和燃料節(jié)省。
[0065]上述各種實施方式僅通過示例方式提供，且不應該被理解為限制附隨的權利要求。本領域技術人員將輕易地辨識不偏離本文中所示和所述的示例實施方式和應用的各種修改和變化，且不會脫離本發(fā)明的真實精神和范圍。
【權利要求】
1.一種用于提升或降低負載的液壓回路，該液壓回路包括: (a)液壓泵、儲液池、以及具有第一腔室和第二腔室的液壓致動器； (b)第一控制閥組件，其設置在液壓泵和液壓致動器之間'及 (c)第二控制閥組件，其設置在第一控制閥組件和液壓致動器的第一腔室之間，第二控制閥組件具有: . 1.第一位置，在此位置液壓流體被阻止從第一腔室流出，但是允許流入第一腔室； ?.第二位置，在此位置允許液壓流體進入或離開液壓致動器的第一腔室； (d)第一控制閥組件能夠移動到第一下降位置，其中第二控制閥組件與儲液池通過第一控制閥組件流體連通； (e)其中當第一控制閥組件處于第一下降位置且第二控制閥組件處于第二位置時，負載可以僅借助重力通過液壓回路選擇性地下降而不需要液壓泵提供輸出壓力、輸出流體流、或者輸出壓力及輸出流體流二者。
2.如權利要求1的液壓回路，其中第一控制閥組件進一步包括: (a)第二下降位置，其包括: .1.控制閥組件通過第一控制閥組件與儲液池流體連通； ?.液壓致動器的第二腔室通過第一控制閥組件與液壓泵流體連通；及 (b)其中當第一控制閥組件處于第二下降位置且第二控制閥組件處于第二位置時，負載可以利用來自液壓泵的動力通過液壓回路選擇性地下降。
3.如權利要求1的液壓回路，進一步包括配置為操作第一控制閥組件和第二控制閥組件的電子控制系統(tǒng)。
4.如權利要求3的液壓回路，其中控制系統(tǒng)包括位于液壓致動器的第一腔室和第二控制閥組件之間的第一腔室壓力傳感器。
5.如權利要求4的液壓回路，其中控制系統(tǒng)包括用于測量感載壓力的感載閥。
6.如權利要求5的液壓回路，其中控制系統(tǒng)被配置為基于感載壓力和第一腔室壓力之間的關系在第一和第二下降位置之間選擇性地命令第一控制閥組件。
7.如權利要求1的液壓回路，進一步包括: (a)與儲液池和第二控制閥組件流體連通的第一抗空蝕閥，第一抗空蝕閥允許液壓流體在預選的液壓下從儲液池流到液壓致動器的第一腔室。
8.如權利要求7的液壓回路，進一步包括: (a)與儲液池和液壓致動器的第二腔室流體連通的第二抗空蝕閥，第二抗空蝕閥允許液壓流體在預選的液壓下從儲液池流到液壓致動器的第二腔室。
9.如權利要求1的液壓回路，其中當第一控制閥組件處于第一下降位置時，來自液壓致動器的第二腔室的流體被阻止流經第一控制閥組件。
10.一種操作液壓回路的方法，包括: (a)提供與液壓致動器和液壓泵流體連通的第一控制閥組件，該第一控制閥組件具有第一下降位置和第二下降位置； (b)提供設置在第一控制閥組件和液壓致動器之間的第二控制閥組件； (c)接收用戶期望負載下降操作的指示；以及 (d)確定液壓致動器中的壓力是否比與第一控制閥組件相關聯的感載壓力大一壓力界限值；. 1.當液壓致動器中的壓力比感載壓力大所述壓力界限值時: . 1.將第一控制閥組件致動到第一下降位置并按比例控制第二控制閥組件以維持壓差設定點，使得負載僅借助重力選擇性地下降而不需要液壓泵提供輸出壓力、輸出流體流、或者輸出壓力和輸出流體流二者； ?.當液壓致動器中的壓力比感載壓力小所述壓力界限值時: . 1.將第一控制閥組件致動到第二下降位置并控制第二控制閥組件以保持液壓致動器處的壓力，使得負載可以利用來自液壓泵的動力下降。
11.如權利要求10的操作液壓回路的方法，其中: (a)按比例控制第二控制閥組件以維持壓差設定點的步驟包括考慮液壓致動器壓力和第三壓力值之間的比較，該第三壓力值等于在第二控制閥組件和第一控制閥組件之間測得的流體壓力 '及 (b)控制第二控制閥組件以保持液壓致動器處的壓力的步驟包括考慮液壓致動器壓力和第三壓力值之間的比較。
12.如權利要求10的液壓回路，進一步包括下列步驟: (a)提供與儲液池和第二控制閥組件流體連通的第一抗空蝕閥；及 (b)允許液壓流體在預選的液壓下流經第一抗空蝕閥從儲液池流到液壓致動器的第一腔室。
13.如權利要求12的液壓回路，進一步包括下列步驟: (a)提供與儲液池和液壓致動器的第二腔室流體連通的第二抗空蝕閥；及 (b)允許液壓流體在預選的液壓下流經第二抗空蝕閥從儲液池流到液壓致動器的第二腔室。
【文檔編號】F15B11/044GK104379942SQ201380024961
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年5月9日 優(yōu)先權日:2012年5月10日
【發(fā)明者】J·F·卡林, R·F·艾爾頓, W·L·吉爾霍夫, L·彼得森 申請人:伊頓公司