專利名稱：導(dǎo)電的液壓軟管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)電性液壓軟管，尤其涉及被構(gòu)造成攜帶控制信號(hào)、通訊信號(hào)和/或電力的導(dǎo)電性液壓軟管。
背景技術(shù)：
液壓動(dòng)力系統(tǒng)用于工作機(jī)械來提供機(jī)械動(dòng)力，用于產(chǎn)生機(jī)械元件的運(yùn)動(dòng)。例如，液壓動(dòng)力用于驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、致動(dòng)液壓缸以操作工作工具以及產(chǎn)生許多其它類型的運(yùn)動(dòng)。除了液壓動(dòng)力，還可以向與這樣的液壓致動(dòng)機(jī)械元件相聯(lián)系或靠近機(jī)械元件放置的電子元件傳送電流或從該電子元件輸出電流。被構(gòu)造成用來攜帶這一電流的電線會(huì)暴露于工作機(jī)械的外界環(huán)境，從而易受損壞。希望能將該電線包起來，或者用其它任何方法保護(hù)它不受損壞。
可將一定類型的工作機(jī)械構(gòu)造成用來操作可互換的工作工具。例如，可將一挖掘機(jī)構(gòu)造成同多種可連接、液壓操作的工作工具一起使用，比如鏟斗、抓鉤、剪子等。隨著可互換工作工具的發(fā)展，在工作機(jī)械和工作工具之間的通訊變得日益需要了。
可將工作機(jī)械構(gòu)造成在操作上稍有不同以適用于不同的工作工具。因此，就需要將工作機(jī)械構(gòu)造成可以識(shí)別當(dāng)前連接在工作機(jī)械上的是哪一種工作工具。另外，工作工具可具有各自的識(shí)別標(biāo)識(shí)，這些識(shí)別標(biāo)識(shí)可出于各種原因而被使用。識(shí)別信息可使工作機(jī)械不僅可識(shí)別出所連接的是何種工作工具，而且可監(jiān)測(cè)具體工作工具的位置(例如出于清查登記的目的)以及工作信息，比如一具體的工作工具工作了多少小時(shí)。
這樣的工作信息可使隨后進(jìn)行的保養(yǎng)計(jì)劃得以進(jìn)行。此外，這樣的工作信息可便于獲得商業(yè)數(shù)據(jù)。例如，對(duì)出租工作機(jī)械收費(fèi)的開賬單和計(jì)算賬目可根據(jù)在租借期間工作工具的工作小時(shí)數(shù)來確定。
已經(jīng)開發(fā)出用于裝置之間的通訊的系統(tǒng)，它將電線同軟管結(jié)合在一起。例如，1997年授予Wolf等人的美國(guó)專利5,616,965(‘965專利)揭示了具有埋入的電導(dǎo)體的軟管，用于在系統(tǒng)元件之間傳送控制信號(hào)。
雖然‘965專利的系統(tǒng)可提供將電線與軟管結(jié)合的益處，但‘965專利的軟管是用于氣動(dòng)的而非液壓。另外，該系統(tǒng)并不是構(gòu)造用來通過埋入的導(dǎo)體來傳導(dǎo)電力以操作一系統(tǒng)元件的。
本發(fā)明旨在解決以上一個(gè)或多個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種液壓動(dòng)力系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一動(dòng)力源元件，該動(dòng)力源元件被構(gòu)造成產(chǎn)生一電流；以及一接收元件，該接收元件被構(gòu)造成接收由動(dòng)力源元件所產(chǎn)生的電流。該系統(tǒng)還可包括至少一根液壓軟管，該液壓軟管具有一個(gè)或多個(gè)被埋入的導(dǎo)電構(gòu)件，這些導(dǎo)電構(gòu)件被構(gòu)造成用來在動(dòng)力源元件與接收元件之間傳送電流。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種具有一液壓動(dòng)力系統(tǒng)的工作機(jī)械。該工作機(jī)械可包括一機(jī)架、連接于該機(jī)架的一動(dòng)力源以及一液壓操作元件。該工作機(jī)械還可包括一液壓泵，該液壓泵由動(dòng)力源提供動(dòng)力并被構(gòu)造成將液壓流體泵送到液壓操作元件。此外，工作機(jī)械可包括至少一根液壓管，該液壓管被構(gòu)造成將液壓流體從液壓泵輸送到液壓操作元件。同樣，工作機(jī)械可包括一動(dòng)力源元件(source component)，該動(dòng)力源元件連接于機(jī)架并被構(gòu)造成產(chǎn)生一電流；以及一接收元件(receiving component)，該接收元件與液壓操作元件相關(guān)聯(lián)并被構(gòu)造成接收由動(dòng)力源元件所產(chǎn)生的電流。液壓軟管可包括一個(gè)或多個(gè)被埋入的導(dǎo)電構(gòu)件，這些導(dǎo)電構(gòu)件構(gòu)件被構(gòu)造成用來在動(dòng)力源元件和接收元件之間傳送電流。


圖1是根據(jù)所揭示的一個(gè)示例性實(shí)施例的、具有液壓動(dòng)力系統(tǒng)的工作機(jī)械的圖示。
圖2A是根據(jù)所揭示的一個(gè)示例性實(shí)施例的液壓系統(tǒng)的示意圖。
圖2B是根據(jù)所揭示的另一個(gè)示例性實(shí)施例的液壓系統(tǒng)的示意圖。
圖3是根據(jù)所揭示的一個(gè)示例性實(shí)施例的導(dǎo)電性液壓軟管的分解圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)結(jié)合附圖。只要可能，在所有附圖中，同樣的或類似的部件將使用同樣的標(biāo)號(hào)。
圖1示出了一工作機(jī)械10。該工作機(jī)械10可包括一機(jī)架12、諸牽引裝置14(只示出了一個(gè))、一動(dòng)力源16、諸如一工作工具18的一液壓操作元件和一液壓動(dòng)力系統(tǒng)20。雖然在圖1中顯示工作機(jī)械10為一挖掘機(jī)，但它也可為任何類型的、具有液壓動(dòng)力系統(tǒng)的的工作機(jī)械。工作機(jī)械10可為機(jī)動(dòng)型工作機(jī)械，比如挖掘機(jī)、履帶式牽引機(jī)、裝載機(jī)、自動(dòng)傾斜卡車或其它類型的具有液壓動(dòng)力系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)工作機(jī)械。另外，工作機(jī)械10可為基本固定的工作機(jī)械，比如起重機(jī)、劈木機(jī)等。
動(dòng)力源16可包括一發(fā)動(dòng)機(jī)，比如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)浒l(fā)動(dòng)機(jī)或任何其它對(duì)熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯而易見的發(fā)動(dòng)機(jī)。動(dòng)力源16也可包括其它動(dòng)力源，比如燃料電池、蓄能裝置或任何本領(lǐng)域已知的動(dòng)力源。
從本發(fā)明揭示的系統(tǒng)所應(yīng)用的廣泛范圍的工作機(jī)械來看，牽引裝置14可包括履帶(如圖1所示)、皮帶、輪子、輪胎或任何其它用于移動(dòng)工作機(jī)械的裝置。
工作機(jī)械10可包括任何類型的液壓操作元件。一個(gè)示例性的液壓操作元件由工作工具18來表示，如圖1所示。雖然在圖1中顯示工作工具18是一抓鉤，但工作工具18也可為任何類型的工作工具。例如，工作工具18可包括鏟斗、鏟刀、抓鉤、風(fēng)鎬、剪子等。
液壓動(dòng)力系統(tǒng)20可包括例如被構(gòu)造用來操作工作工具18的一液壓致動(dòng)器22(例如圖1所示的液壓缸)。該液壓致動(dòng)器22可由泵送自一液壓泵24并由一閥門單元26調(diào)節(jié)的液壓流體致動(dòng)。該液壓泵24可將液壓流體從儲(chǔ)池28抽出，并將流體沿液壓管30泵送到閥門單元26。可控制閥門單元26來確定流體將通過一個(gè)或多個(gè)液壓回路向哪個(gè)方向流動(dòng)(即流向可反轉(zhuǎn))。例如，液壓流體可沿每根液壓管32任意一個(gè)方向流動(dòng)。流體可向一個(gè)方向流來打開抓鉤，向相反的方向流以合上抓鉤。液壓管32可將致動(dòng)器22和閥門單元26與接頭34(例如液壓配合件)連接?？蓪碜砸簤汗?2的回流引向液壓泵24的上游，如圖1中箭頭36所示，和/或可將回流直接引回儲(chǔ)池28。
工作機(jī)械10還可包括一動(dòng)力源元件38。該動(dòng)力源元件38可為被構(gòu)造成產(chǎn)生電流的一電氣元件?？蓪⒁桓簤汗?2構(gòu)造成將此電流導(dǎo)向與工作工具18相關(guān)聯(lián)的接收元件40，或者將兩根液壓管32都構(gòu)造成如此。這樣的關(guān)聯(lián)可包括在關(guān)聯(lián)程度上不同的結(jié)構(gòu)。例如，在一些實(shí)施例中，接收元件40可為與工作工具18成一體的部件。在另一些實(shí)施例中，接收元件40可與工作工具18連接，但獨(dú)立于工作工具18。在再一些實(shí)施例中，接收元件40和工作工具18可僅僅是互相靠近。
動(dòng)力源元件38和接收元件40還可位于相對(duì)的位置。也就是說，動(dòng)力源元件38可與致動(dòng)器22相關(guān)聯(lián)，而接收元件40可與閥門單元26相關(guān)聯(lián)。另外，可以有多個(gè)動(dòng)力源元件和/或多個(gè)接收元件與系統(tǒng)20的任何一個(gè)液壓元件相關(guān)聯(lián)。此外，致動(dòng)器22和/或閥門單元26可與動(dòng)力源元件38和接收元件40都相關(guān)聯(lián)。在這樣的實(shí)施例中，動(dòng)力源元件38和接收元件40可被集成為一個(gè)單元。
工作機(jī)械10還可包括與接收元件40相關(guān)聯(lián)的一存儲(chǔ)元件41?？蓪⒃摯鎯?chǔ)元件41構(gòu)造成存儲(chǔ)傳送自動(dòng)力源元件38的信息。存儲(chǔ)元件41可為任意類型的適合的存儲(chǔ)裝置或次存儲(chǔ)裝置。
圖2A示出了系統(tǒng)20的一個(gè)實(shí)施例，可將該系統(tǒng)20構(gòu)造成將電源(比如電池42)從動(dòng)力源元件38沿液壓管32傳送給與工作工具18相關(guān)聯(lián)的接收元件40。液壓管32可由接頭34連接于動(dòng)力源元件38和接收元件40。系統(tǒng)20可包括一個(gè)以上的液壓管，這些液壓管具有一導(dǎo)電元件。有了一個(gè)以上的導(dǎo)電元件，可將系統(tǒng)20構(gòu)造成可沿液壓管32傳送和輸回電流?？蓪㈦娏鲝膭?dòng)力源元件38通過諸液壓管32之一根輸給接收元件40，并通過另一根液壓管32輸回以接地。工作機(jī)械機(jī)架12可提供另一個(gè)接地底盤(chassis ground)。
圖2B示出了系統(tǒng)20的一個(gè)實(shí)施例，該系統(tǒng)20可與一導(dǎo)電液壓管32結(jié)合，該液壓管32被構(gòu)造成從動(dòng)力源元件38向與工作工具18相關(guān)聯(lián)的接收元件40傳輸電流。然而，與圖2A的實(shí)施例相反，圖2B中的實(shí)施例利用專門用來使電流通過導(dǎo)電性機(jī)械連接件44回流到工作機(jī)械10的一導(dǎo)電機(jī)架12的接地底盤。雖然圖2A和2B所示的接地底盤結(jié)構(gòu)顯示的是傳送電力，但類似的接地底盤結(jié)構(gòu)也可用于傳送信號(hào)。
圖3示出了一液壓軟管46的分解圖。該液壓軟管46和其它液壓元件之間的連接可由任何類型適合的液壓接頭完成。例如，可以使用一螺紋連接件48，如圖3所示。該連接件48可包括一內(nèi)部凸出部分50和一外部套管52。連接件48可通過將軟管46固定在內(nèi)部凸出部分50與外部套管52之間而連接于軟管46?？梢砸匀我夥绞綄⑦B接件48固定在軟管46上，例如卷邊、螺紋連接、膠合或其它任何適合的方式。
軟管46可包括多層，如剖切部分54所示。軟管46可包括一個(gè)或多個(gè)電絕緣層56。諸絕緣層56可由一種絕緣材料，如橡膠或高強(qiáng)度紡織品制成。諸絕緣層56中的至少一層不能被流體透過。例如，至少內(nèi)層58可由橡膠或任何其它適于這一目的的材料制成。
在絕緣層56中或之間埋入軟管46中的可為一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件60。諸導(dǎo)電構(gòu)件60可只用來導(dǎo)電，因此結(jié)構(gòu)可較簡(jiǎn)單。例如，諸導(dǎo)電構(gòu)件60可為軟管46的諸層壁中的諸電線。導(dǎo)電構(gòu)件60可包括一個(gè)以上的孤立的導(dǎo)體。另外，導(dǎo)電構(gòu)件60可具有附加的功能，比如加強(qiáng)軟管46。例如，導(dǎo)電構(gòu)件60可包括埋在諸絕緣層56中或位于其之間的金屬編織物(braiding)，如圖3所示。
可以用一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件60用各種方式來完成電氣連接。在一個(gè)實(shí)施例中，可將諸絕緣層56的一部分剝開來使諸導(dǎo)電構(gòu)件60暴露，如圖3中所示的剝開區(qū)域62?？梢杂靡粚?dǎo)電接觸環(huán)64來實(shí)現(xiàn)電氣連接，可將該環(huán)連接于剝開區(qū)域62中的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件60。可通過任何適合的固定方式將該接觸環(huán)64緊緊地鉗夾在軟管46上。例如，接觸環(huán)64可包括一對(duì)法蘭66，且螺絲釘或螺栓68可將該對(duì)法蘭66緊緊地固定在一起。一導(dǎo)電電線70可連接于接觸環(huán)64，從而通過其它路徑將電流傳送給接收元件40。
這些元件之間的電氣連接可用任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電接頭來實(shí)現(xiàn)。電氣連接可通過用卷邊、鉗夾、彈簧部件以及其它類型的壓縮機(jī)構(gòu)來壓縮而實(shí)現(xiàn)。例如，可連接電線70以將接觸環(huán)64與刀形、叉形或環(huán)形連接件72接觸，可以用螺栓68將連接件72牢固地固定在接觸環(huán)64上，如圖3所示。一個(gè)替代或者附加的方案是，可通過錫焊、銅焊和焊接(例如點(diǎn)焊或超聲波焊接)的方法在冶金學(xué)意義上實(shí)現(xiàn)電氣連接。
電線70可向和/或從系統(tǒng)20的元件輸送電流。也就是說，雖然導(dǎo)電構(gòu)件60可沿軟管46輸送電流，但也可由長(zhǎng)度相對(duì)較短的電線70將電流通過其它路徑傳送給在毗鄰于接觸環(huán)64的一位置上的接收元件。可采用一絕緣環(huán)74來使軟管46的端部的導(dǎo)電構(gòu)件60與接觸配合件48絕緣。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可將配合件48構(gòu)造成自己傳導(dǎo)電流，而不是利用接觸環(huán)64和電線70。也就是說，配合件4還可用作一電氣接頭，電流可經(jīng)該接頭傳送。
工業(yè)實(shí)用性所揭示的導(dǎo)電的液壓軟管可用于任何具有由一段軟管所隔絕的諸電子元件的液壓系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，這些電子元件可位于軟管的相反的兩端上或附近。在另一些實(shí)施例中，這些電子元件可由小于全長(zhǎng)的一段液壓軟管隔絕。也就是說，可以對(duì)在軟管中間而不是在軟管端部或端部附近所埋入的導(dǎo)電構(gòu)件建立電氣連接。
所揭示的軟管可用于工作機(jī)械的液壓動(dòng)力系統(tǒng)。如以上所討論的，所揭示的軟管可用于任意類型的工作機(jī)械并可被構(gòu)造成可傳導(dǎo)任意類型的電流。例如，所揭示的軟管可被構(gòu)造成將電力傳給一個(gè)或多個(gè)電氣元件，和/或從這些元件中傳導(dǎo)出來。一個(gè)替代或附加的方案是可將所揭示的軟管構(gòu)造成傳導(dǎo)其它類型的電流。例如，可將所揭示的軟管構(gòu)造成攜帶信息信號(hào)，比如通訊信號(hào)、控制信號(hào)、數(shù)據(jù)或其它類型的信息。這樣的信息可包括工作工具識(shí)別、尺寸、工作能力、工作指令、位置、保養(yǎng)信息、出租信息、使用人識(shí)別以及工作小時(shí)。
所揭示的軟管可使工作機(jī)械和工作工具之間進(jìn)行這種類型的通訊。除了工作機(jī)械和工作工具之間的通訊，還可由工作機(jī)械通過所揭示的軟管向工作工具提供電力。
這樣的通訊可使工作機(jī)械識(shí)別現(xiàn)在連接在工作機(jī)械上的哪種工作工具。替代的或附加的方案是可將工作工具構(gòu)造成識(shí)別它所連接的是哪一種工作機(jī)械。另外，可將工作機(jī)械和/或工作工具構(gòu)造成可互相識(shí)別對(duì)方各自的識(shí)別標(biāo)志。不論是廣義的還是特定的，可以因各種原因來使用這一識(shí)別。例如，識(shí)別信息可使一工作機(jī)械不僅識(shí)別所連接的是哪一種工作工具，而且能監(jiān)測(cè)具體的工作工具的位置(例如出于清查登記的目的)。還可傳送可選的信息，例如包括工作工具或工作機(jī)械的工作小時(shí)數(shù)。
可將所揭示的軟管構(gòu)造成向各種類型的接收元件傳送控制信號(hào)。例如，這樣的控制信號(hào)可包括工作工具運(yùn)動(dòng)指令信號(hào)。
所揭示的軟管的優(yōu)點(diǎn)包括工作機(jī)械組裝簡(jiǎn)單。例如，由于導(dǎo)電構(gòu)件60可與液壓軟管46結(jié)成一體，只需要安裝軟管就可以了，而不需要分別安裝軟管46和導(dǎo)電構(gòu)件60。這樣的結(jié)合還使它自己可基本上快速和容易地替換這些元件。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)可包括對(duì)導(dǎo)電構(gòu)件60的保護(hù)。一些工作機(jī)械會(huì)在可能危害工作機(jī)械的外部裝置的環(huán)境下工作。例如伐木機(jī)械會(huì)在樹枝之類之間工作，這些樹枝會(huì)將暴露在外的工作機(jī)械的電線纏住，可能再造成電線的損壞?？蓪?dǎo)電構(gòu)件60埋入液壓管中而不是使用分離的電線作為導(dǎo)體，這會(huì)比電線更耐用。導(dǎo)電構(gòu)件被埋入液壓管中就可以更好地受到保護(hù)不受損壞。另外，通過將電線和軟管結(jié)合起來，工作機(jī)械容易被纏住的外部裝置就更少了。
對(duì)于具有本領(lǐng)域一般知識(shí)的人來說，可以對(duì)所揭示的液壓軟管進(jìn)行各種修改和變型而不會(huì)背離本發(fā)明的范圍。在參考了這里所揭示的本發(fā)明的說明和實(shí)踐之后，本發(fā)明的其實(shí)施方式對(duì)于熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員來說是顯而易見的。應(yīng)該認(rèn)為本說明書和舉例只是示例性的，本發(fā)明的實(shí)際范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求及其等效內(nèi)容所限定。
權(quán)利要求
1.一種液壓動(dòng)力系統(tǒng)包括一動(dòng)力源元件，該動(dòng)力源元件被構(gòu)造成產(chǎn)生一電流；一接收元件，該接收元件被構(gòu)造成接收由動(dòng)力源元件所產(chǎn)生的電流；以及至少一根液壓軟管，該液壓軟管具有一個(gè)或多個(gè)被埋入的導(dǎo)電構(gòu)件，這些導(dǎo)電構(gòu)件被構(gòu)造成用來在動(dòng)力源元件和接收元件之間傳送電流。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，它還包括一液壓操作元件，該液壓操作元件與動(dòng)力源元件和接收元件中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)，其中，電流包括一控制信號(hào)，液壓操作元件響應(yīng)控制信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，該液壓操作元件包括一工作工具。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該電流包括一通訊信號(hào)，該通訊信號(hào)包括關(guān)于與動(dòng)力源元件和接收元件中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的一液壓操作元件的信息。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，該液壓操作元件包括一工作工具，而該信息包括工作工具識(shí)別標(biāo)識(shí)、尺寸、工作能力、工作指令、位置、保養(yǎng)信息、出租信息、使用人識(shí)別以及工作時(shí)數(shù)中的至少一種。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該電流包括電力，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電構(gòu)件包括一個(gè)以上孤立的電導(dǎo)體，該系統(tǒng)被構(gòu)造成將電流通過孤立的電導(dǎo)體之一從動(dòng)力源元件傳送給接收元件并通過另一個(gè)孤立的電導(dǎo)體傳回動(dòng)力源元件。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過在至少一根液壓軟管中的一個(gè)或多個(gè)被埋入的導(dǎo)電構(gòu)件將電流從動(dòng)力源元件導(dǎo)向接收元件并通過一接地底盤接地。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)被埋入的導(dǎo)電構(gòu)件包括在至少一根軟管中的加強(qiáng)編織物。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，由一電氣連接件將至少一個(gè)動(dòng)力源元件與至少一根液壓軟管電氣連接，該電氣連接件與連接于至少一根液壓軟管的一端的一液壓軟管連接件成一體。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，動(dòng)力源元件和接收元件中的至少一個(gè)通過一接觸環(huán)與至少一根液壓軟管電氣連接，該接觸環(huán)與一個(gè)或多個(gè)被埋入的導(dǎo)電構(gòu)件接觸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種液壓動(dòng)力系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一動(dòng)力源元件，該動(dòng)力源元件被構(gòu)造成產(chǎn)生一電流；以及一接收元件，該接收元件被構(gòu)造成接收由動(dòng)力源元件所產(chǎn)生的電流。該系統(tǒng)還可包括至少一根液壓軟管，該液壓軟管具有一個(gè)或多個(gè)被埋入的導(dǎo)電構(gòu)件，這些導(dǎo)電構(gòu)件被構(gòu)造成用來在動(dòng)力源元件和接收元件之間傳送電流。
文檔編號(hào)E02F9/20GK1840952SQ20061007184
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者M·C·蓋茲, P·G·卡斯帕森 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司