CN107636318A - 用于工程机械的负载感测液压*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于工程机械(1)的液压***(20)。所述液压***是负载感测(LS)***并包括第一液压致动器(24)和第一控制阀(25)以及第二液压致动器(26)和第二控制阀(27)，所述第一控制阀(25)分别用于控制液压流体从泵(21)到第一液压致动器的流动和用于从第一液压致动器排出液压流体，所述第二控制阀(27)分别用于控制液压流体从泵到第二液压致动器的流动和用于从第二液压致动器排出液压流体。所述液压***还包括用于提供第一致动器(24)的LS压力的第一液压回路(28)和用于提供第二致动器(26)的LS压力的第二液压回路(29)。第一和第二液压回路(28、29)中的至少一个包括用于在将LS压力提供到泵(21)之前改变所述LS压力的偏置阀(30a、30b)。

Description

用于工程机械的负载感测液压***
技术领域
本发明涉及一种用于工程机械的液压***。所述液压***是负载感测(LS)***，并包括：第一液压致动器和第一控制阀，所述第一控制阀分别用于控制液压流体从泵到第一液压致动器的流动和用于从第一液压致动器排出液压流体；以及第二液压致动器和第二控制阀，所述第二控制阀分别用于控制液压流体从泵到第二液压致动器的流动和用于从第二液压致动器排出液压流体。所述液压***还包括用于提供第一致动器的LS压力的第一回路和用于提供第二致动器的LS压力的第二回路。
本发明能够应用于不同类型的液压***，例如如下的液压***：所述液压***用于操作用于提升轮式装载机的臂或使轮式装载机的器械倾斜的液压缸，或用于操作用于铰接式运输车的倾卸式车身(dump body)的液压缸和/或用于工程机械的转向的液压缸。
尽管将参考用于轮式装载机的液压***来描述本发明，但本发明的应用不限于这种特定的应用，而是也可用在其它液压***和车辆中。
背景技术
工程机械通常设有用于挖掘、提升、载运和/或运输物料的铲斗、车斗或其它类型的器具。
例如，轮式装载机具有用于升高和降低诸如铲斗此类器械的提升臂单元。所述提升臂单元包括用于移动负载臂和联接到所述负载臂的器具的液压缸。通常，布置用于升高负载臂的一对液压缸，并且布置用于使器具相对于负载臂倾斜的另一液压缸。
此外，所述工程机械通常是铰接式车架转向型，并且具有用于通过使工程机械的前部和后部相对于彼此枢转来使所述工程机械转弯/转向的一对液压缸。
所述液压***通常还包括至少一个液压泵，所述液压泵被布置为将液压动力(即，液压流和液压压力)供应到液压缸。所述液压泵由动力源(例如内燃机或电动机)驱动。工程机械的液压***通常是所谓的负载感测***(LS-***)。这意味着，向致动器提供液压流体的所述泵接收代表运行中的液压缸的当前负载压力的信号。然后，所述泵被控制，以提供略高于液压缸负载压力的压力。
液压泵通常是由工程机械的原动机驱动的可变排量泵。如果所述泵由内燃机驱动，则所述泵连接到动力输出装置，所述动力输出装置可以位于内燃机和传动装置(例如齿轮箱)之间。所述传动装置又例如连接到工程机械的车轮，以用于工程机械的推进。
当驱动LS-***中的液压缸时，所述泵供应液压油，并且，来自所述泵的液压油流由入口阀引导到液压缸的一侧，而来自液压缸的另一侧的液压油流由出口阀排放到储箱。
泵压力等于LS压力(代表致动器的实际负载压力)加上裕量压力(marginpressure)。当所述泵用于数个功能件时，所述泵由最高的LS压力和特定的裕量压力控制。然而，这种***的缺点是，所述泵总是以相同的裕量压力供应液压油。例如，不同的功能件可能需要不同的裕量压力。在需要较低裕量压力的功能件的LS压力决定泵压力的情形中，由于控制阀上的压降将对应于裕量压力，将造成不必要的高损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种液压***，通过所述***，能够减少能量损失并从而减少燃料消耗。
所述目的通过根据权利要求1所述的液压***来实现。
本发明是基于这样的见解：通过提供如下的液压***，对于不同的功能件，能够获得不同的裕量压力：在所述液压***中，第一回路和第二回路中的至少一个包括用于在将LS压力提供到泵之前改变所述LS压力的偏置阀。
例如，在轮式装载机中，转向液压装置需要比工作液压装置(例如提升、倾斜等)更高的裕量压力。通过提供不同的裕量压力，工作液压装置能够在所述功能件的LS压力决定泵压力时被更有效地驱动。由于控制阀上的压降被减小的事实，能够减少能量损失。
根据本发明的一个实施例，所述液压***包括被布置成增大LS压力的偏置阀。由此，能够在使用较高的有效裕量压力的同时驱动第一致动器。所述泵可以基于LS压力和预定的裕量压力被控制，以提供泵压力。通过增大LS压力，泵压力将更高，因而，有效裕量压力将高于所述预定的裕量压力。
根据本发明的另一实施例，所述偏置阀包括：第一端口和第二端口，所述第一端口用于连接到进入的LS压力，所述第二端口用于连接到压力高于所述进入的LS压力的压力源；用于提供增大的LS压力的端口；以及用于在第一状态和第二状态之间选择的阀芯，在第一状态下，第一端口关闭且第二端口打开，而在第二状态下，第一端口打开且第二端口关闭，其中，所述偏置阀还包括弹簧，所述弹簧被布置成在朝向第一状态的第一方向上在阀芯上施加力，并且所述液压***具有用于将所述进入的LS压力施加到阀芯以在朝向第一状态的所述第一方向上产生力的装置、以及用于将所述增大的LS压力施加到阀芯以在朝向第二状态的第二方向上产生力的装置。由此，能够以不复杂且稳健的方式实现LS压力的正偏移并从而实现增大的有效裕量压力。
根据本发明的一个实施例，所述液压***包括被布置成减小LS压力的偏置阀。由此，能够在使用较低的有效裕量压力的同时驱动第一致动器。所述泵可以基于LS压力和预定的裕量压力被控制，以提供泵压力。通过减小LS压力，泵压力将较低，因而，有效裕量压力将低于所述预定的裕量压力。
根据本发明的另一实施例，所述偏置阀包括：第一端口和第二端口，所述第一端口用于连接到进入的LS压力，所述第二端口用于连接到压力低于所述进入的LS压力的压力源；用于提供减小的LS压力的端口；以及用于在第一状态和第二状态之间选择的阀芯，在第一状态下，第一端口关闭且第二端口打开，而在第二状态下，第一端口打开且第二端口关闭，其中，所述偏置阀还包括弹簧，所述弹簧被布置成在朝向第一状态的第一方向上在阀芯上施加力，并且所述液压***具有用于将所述减小的LS压力施加到阀芯以在朝向第一状态的第一方向上产生力的装置、以及用于将所述进入的LS压力施加到阀芯以在朝向第二状态的第二方向上产生力的装置。由此，能够以不复杂且稳健的方式实现LS压力的负偏移并从而实现减小的有效裕量压力。
根据本发明的又一方面，本发明涉及根据权利要求9所述的工程机械。可以通过根据本发明的工程机械来实现上文参照液压***讨论的相同优点。
在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的进一步的优点和有利特征。
附图说明
参考附图，下面是作为示例给出的、对本发明的实施例的更详细描述。
在这些图中：
图1是示出具有根据本发明液压***的轮式装载机的侧视图，
图2示出了根据本发明液压***的一个实施例，
图2b是图2所示的液压***的偏置阀的放大图，
图3示出了根据本发明液压***的另一个实施例，
图3b是图3所示液压***的偏置阀的放大图，并且
图4是根据本发明液压***的另一个实施例。
具体实施方式
图1是轮式装载机形式的工程机械1的图示。所述轮式装载机是可以应用根据本发明的液压***的工程机械的一个示例。
轮式装载机具有器具2。术语“器具”旨在包括通过液压技术控制的任何种类的工具，例如铲斗、叉子或抓取工具。所示器具是铲斗3，所述铲斗3布置在用于提升和降低铲斗3的负载臂4上，进一步地，所述铲斗可以相对于负载臂倾斜。在图1所示的示例性实施例中，所述轮式装载机的液压***包括用于操作负载臂4的两个液压缸5、6和用于使铲斗3相对于负载臂4倾斜的一个液压缸7。
所述轮式装载机的液压***还包括布置在轮式装载机1的相反两侧的两个液压缸8、9(即，转向缸)，其用于通过前车身部分10和后车身部分11的相对运动来使轮式装载机转弯。换句话说，所述轮式装载机是通过转向缸8、9进行的铰接式车架转向型。还存在将轮式装载机1的前车身部分10和后车身部分11连接的枢转接头，使得这些部分彼此枢转地连接，以围绕大致竖直轴线枢转。
图2示出了根据本发明液压***的一个示例性实施例。液压***20是负载感测(LS)***。泵21可以向两个或更多个功能件22、23供应液压流体。基于来自如下功能件的最高LS-信号来控制所述泵：所述功能件是活动，因而具有最高负载压力。然后，所述泵将向液压***提供高于所述最高负载压力的压力，即，泵压力，它等于所述负载压力加上裕量压力。所述泵优选为具有可以改变排量的变量泵。例如，所述泵可以由内燃机或电动机驱动。
液压流体是指适合于液压***的液压油或任何其它相应的流体。
用于工程机械的液压***20包括第一液压致动器24和第一控制阀25，所述第一控制阀25分别用于控制液压流体从泵21到第一液压致动器的流动和用于从第一液压致动器排出液压流体。液压***20还包括第二液压致动器26和第二控制阀27，所述第二控制阀27分别用于控制液压流体从泵21到第二液压致动器的流动和用于从第二液压致动器排出液压流体。这适当地通过供应管道10和排放管道11来执行，所述供应管道10从泵21延伸到控制阀25、27，并进一步延伸到所述致动器，所述排放管道11从所述致动器延伸到控制阀25、27，并进一步延伸到储箱12。
尽管在本示例性实施例中、第一控制阀和第二控制阀被示出为彼此分开的阀，但这些阀也可集成在用于控制向各个致动器的流动的同一个阀组件中。
液压***20还包括用于提供第一致动器24的LS压力的第一液压回路28和用于提供第二致动器26的LS压力的第二液压回路29。LS压力表示所述致动器的负载压力并且用于控制泵压力。通常，泵压力PP等于LS压力PLS加上裕量压力PM，即，泵压力为PP＝PLS+PM。
根据本发明，第一液压回路28和第二液压回路29中的至少一个包括用于在向泵21提供LS压力之前改变所述LS压力的偏置阀30a、30b。
由此，尽管泵的预定裕量压力未变，但可以改变有效裕量压力。例如，偏置阀30a可以布置成提供LS压力的正偏移，即，增大的LS压力，它将引起增大的有效裕量压力。那么，泵压力为PP＝PLS+△P+PM，其中，被提供给泵的改变的LS压力为PLS+△P，因而，有效裕量压力为PM+△P。在图2所示的液压***20中布置的偏置阀30a将提供增大的裕量压力。
所述裕量压力通常为所述泵的备用压力(stand-by pressure)。因而，使用偏置阀增大LS压力将也增加所述泵的备用压力。
相应地，偏置阀30b可以布置成提供LS压力的负偏移，即，减小的LS压力，它将引起减小的有效裕量压力。那么，泵压力为PP＝PLS-△P+PM，其中，被提供给泵的改变的LS压力为PLS-△P，因而，有效裕量压力为PM-△P。图3中示出了这种实施例。
使用负偏置阀减小LS压力通常将不会减小泵的备用压力，因为所述备用压力是由任何功能件的最高裕量压力决定。
参考图2，泵的裕量压力例如可以设定为10巴。所述偏置阀可适于增大LS压力，使得有效裕量压力将例如为23巴。那么，泵21将在第一控制阀25上的压降为23巴的情况下向第一致动器24供应液压流体，并且将在第二控制阀27上的压降为10巴的情况下向第二致动器26供应液压流体。
在图2和图2b所示的示例性实施例中，偏置阀30a包括第一端口31和第二端口32，所述第一端口31用于连接到进入的LS压力，所述第二端口32用于连接到具有比所述进入的LS压力高的压力的压力源。所述压力必须至少是所述进入的LS压力加上LS压力的期望变化量△P，或更高的压力。压力源可以是泵21，并且在所述示例中，泵压力通过所述供应管道10施加到第二端口32。所述进入的LS压力可以通过第一LS回路28从第一控制阀25的LS端口33被接收。
偏置阀30a还包括用于提供增大的LS压力的端口34和用于在第一状态和第二状态之间选择的阀芯35，在第一状态下，第一端口31关闭且第二端口32打开，而在第二状态下，第一端口31打开且第二端口32关闭。此外，偏置阀30a包括弹簧36，所述弹簧36布置成在朝向第一状态的第一方向上在阀芯35上施加力，并且所述液压***具有用于将所述进入的LS压力施加到阀芯35以在朝向第一状态的所述第一方向上产生力的装置37、以及用于将所述增大的LS压力施加到阀芯35以在朝向第二状态的第二方向上产生力的装置38。
所述用于向阀芯35施加所述进入的LS压力的装置可以是将第一LS压力回路28和阀30a的阀芯35连接的管道37，所述用于向阀30a的阀芯35施加所述增大的LS压力的装置可以是将所述阀的增大的LS压力端口34和所述阀的阀芯连接的管道38。
通过选择给予一定弹簧力的弹簧36，可以实现期望的偏移量。提供给所述泵的所述增大的LS压力39为PLS+△P，其中，△P是由弹簧36引起的弹簧力的函数。
用于提供第一致动器24的改变的LS压力的第一LS回路28的管道部分39和用于提供第二致动器26的LS压力的第二LS回路29合适地连接到梭阀40，所述梭阀40又连接到泵21的控制设备。由此，由这些功能件提供的最高的LS压力被提供以控制所述泵。
在图3和图3b中，示出了负偏置阀30b的示例性实施例。对于已经结合图2所示的示例性实施例描述的液压***的特征，参考图2。将仅详细描述图3和图3b所示的示例性实施例独有的特征和功能件。图3和图3b中使用的与图2中相同的附图标记将表示已参照图2和图2a描述过的相同或相似的部件，并且在下文中，这些部件中的一些将仅被简要地描述或根本不描述。
图3b中的偏置阀30b包括第一端口41和第二端口42，所述第一端口41用于连接到所述进入的LS压力，所述第二端口42用于连接到压力低于所述进入的LS压力的压力源。所述压力必须低于所述进入的LS压力减去LS压力的期望变化量△P，或更低的压力。
所述压力源可以是储箱12，并且在本示例中，储箱压力12通过管道43施加到第一端口。所述进入的LS压力可以通过第二LS管道29从第二控制阀27的LS端口44被接收。
偏置阀30b还包括用于提供减小的LS压力的端口45和用于在第一状态和第二状态之间选择的阀芯46，在第一状态下，第一端口41关闭且第二端口42打开，而在第二状态下，第一端口41打开且第二端口42关闭。此外，偏置阀30b包括弹簧47，所述弹簧47布置成在朝向第一状态的第一方向上在阀芯46上施加力，并且所述液压***具有用于向阀芯46施加减小的LS压力以在朝向第一状态的第一方向上产生力的装置48、以及用于向阀芯46施加所述进入的LS压力以在朝向第二状态的第二方向上产生力的装置49。
所述用于向阀芯46施加所述进入的LS压力的装置可以是将第二LS压力管道29和所述阀的阀芯46连接的管道49，所述用于向阀的阀芯46施加所述减小的LS压力的装置可以是将所述阀的减小的LS压力端口45和所述阀的阀芯46连接的管道48。
通过选择给予一定弹簧力的弹簧47，可以实现期望的偏移量。提供给所述泵的所述减小的LS压力为PLS-△P，其中，△P是由弹簧47引起的弹簧力的函数。
对于图3所示的***，所述泵的裕量压力例如可以设定为23巴。所述偏置阀可适于减小LS压力，使得有效裕量压力将例如为10巴。那么，泵21将在第一控制阀25上的压降为23巴的情况下向第一致动器24供应液压流体，并且将在第二控制阀27上的压降为10巴的情况下向第二致动器26供应液压流体。
在图4中，示出了用于轮式装载机的液压***的另外示例性实施例。所述液压***包括被布置成用于转向的一个功能件50和用于工作液压装置的另一个功能件51。所述转向功能件包括控制阀54和两个液压缸8、9。也参见图1。所述工作液压装置则包括用于提升功能的控制阀57和两个液压缸5、6、以及用于倾斜功能的控制阀59和一个液压缸7。此外，可以增加用于辅助设备的另外的功能件。这样的辅助功能件可包括液压缸和控制阀。所有的液压缸由两个泵60、61供应。用于转向液压装置或工作液压装置或这两者的泵的使用通过优先阀62来确定，所述优先阀62以常规方式使转向功能件比工作液压装置优先。因为转向功能件需要比工作液压装置高的裕量压力，所以，布置了正偏置阀63来增大转向功能件的裕量压力，由此增加了相应的控制阀54上的压降。
应当理解，本发明不限于上述的和附图中示出的实施例；而是，技术人员将认识到，在所附权利要求书的范围内可以做出许多改变和修改。例如，所述液压***当然可以包括两个或更多个致动器，例如液压缸或任何其它类型的液压致动器或设备，并且，可以通过使用用于每个功能件的偏置阀来改变(正偏移或负偏移)代表两个或更多个功能件的LS压力。

Claims (9)

1.一种用于工程机械(1)的液压***(20)，所述液压***为负载感测(LS)***，并包括：
第一液压致动器(24)和第一控制阀(25)，所述第一控制阀(25)用于分别控制液压流体从泵(21)至所述第一液压致动器的流动以及从所述第一液压致动器排出液压流体；以及
第二液压致动器(26)和第二控制阀(27)，所述第二控制阀(27)用于分别控制液压流体从所述泵至所述第二液压致动器的流动以及从所述第二液压致动器排出液压流体，
所述液压***还包括第一液压回路(28)和第二液压回路(29)，所述第一液压回路(28)用于提供用于所述第一致动器(24)的负载感测(LS)压力，所述第二液压回路(29)用于提供用于所述第二致动器(26)的负载感测(LS)压力，其特征在于，所述第一回路和所述第二回路中的至少一个包括偏置阀(30a、30b)，所述偏置阀用于在向所述泵(21)提供负载感测(LS)压力之前改变所述负载感测(LS)压力。
2.根据权利要求1所述的液压***，其特征在于，所述偏置阀(30a)被布置成用于增大所述负载感测(LS)压力。
3.根据权利要求1所述的液压***，其特征在于，所述偏置阀(30b)被布置成用于减小所述负载感测(LS)压力。
4.根据权利要求2所述的液压***，其特征在于，所述偏置阀(30a)包括：
第一端口(31)，所述第一端口用于连接到进入的负载感测(LS)压力；
第二端口(32)，所述第二端口用于连接到压力高于所述进入的负载感测(LS)压力的压力源(10)；
用于提供增大的负载感测(LS)压力的端口(34)；以及
用于在第一状态和第二状态之间进行选择的阀芯(35)，在所述第一状态下，所述第一端口(31)关闭且所述第二端口(32)打开；在所述第二状态下，所述第一端口(31)打开且所述第二端口(32)关闭，
其中，所述偏置阀(30a)还包括弹簧(36)，所述弹簧(36)被布置成在朝向所述第一状态的第一方向上在所述阀芯(35)上施加力，并且所述液压***具有：
用于将所述进入的负载感测(LS)压力施加到所述阀芯以在朝向所述第一状态的所述第一方向上产生力的装置(37)；以及
用于将所述增大的负载感测(LS)压力施加到所述阀芯以在朝向所述第二状态的第二方向上产生力的装置(38)。
5.根据权利要求4所述的液压***，其特征在于，所述第二端口(32)连接到泵压力。
6.根据权利要求3所述的液压***，其特征在于，所述偏置阀(30b)包括：
第一端口(41)，所述第一端口用于连接到进入的负载感测(LS)压力；
第二端口(42)，所述第二端口用于连接到压力低于所述进入的负载感测(LS)压力的压力源(12)；
用于提供减小的LS压力的端口(45)；以及
用于在第一状态和第二状态之间进行选择的阀芯(46)，在所述第一状态下，所述第一端口(41)关闭且所述第二端口(42)打开；在所述第二状态下，所述第一端口(41)打开且所述第二端口(42)关闭，
其中，所述偏置阀(30b)还包括弹簧(47)，所述弹簧(47)被布置成在朝向所述第一状态的第一方向上在所述阀芯上施加力，并且所述液压***具有：
用于将所述减小的负载感测(LS)压力施加到所述阀芯、以在朝向所述第一状态的所述第一方向上产生力的装置(48)；以及
用于将所述进入的负载感测(LS)压力施加到所述阀芯、以在朝向所述第二状态的第二方向上产生力的装置(49)。
7.根据权利要求6所述的液压***，其特征在于，所述第一端口(42)连接到储箱(12)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的液压***，其特征在于，用于提供负载感测(LS)压力的所述第一液压回路(28)和所述第二液压回路(29)连接到梭阀(40)，在所述梭阀(40)处提供最高的负载感测(LS)压力，以控制所述泵(21)。
9.一种工程机械(1)，其包括根据权利要求1-8中的任一项所述的液压***(20)。
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