專利名稱：液壓系統(tǒng)和包括此液壓系統(tǒng)的工程機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的液壓系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種包括該液壓系統(tǒng)的工程機(jī)械。
背景技術(shù)：
輪式裝載機(jī)形式的工程機(jī)械具有液壓控制的多個(gè)不同的作業(yè)功能件，這些作業(yè)功能件例如用于該工程機(jī)械的工具的提升和傾翻以及用于該工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向(車架轉(zhuǎn)向)。 通過液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)來執(zhí)行對(duì)各個(gè)作業(yè)功能件的控制，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)例如是液壓缸形式的直線馬達(dá)。下面，將結(jié)合輪式裝載機(jī)的操作來描述本發(fā)明。輪式裝載機(jī)是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選應(yīng)用，但本發(fā)明的應(yīng)用決非局限于此。本發(fā)明也能用于具有液壓功能件的其他類型的工程機(jī)械或工程車輛。例如，它也可以是鉸接式翻斗車、挖掘裝載機(jī)、挖掘機(jī)、或諸如拖拉機(jī)的農(nóng)用機(jī)械。本液壓系統(tǒng)優(yōu)選是載荷傳感式液壓系統(tǒng)(LS系統(tǒng))。這意味著為該系統(tǒng)提供液壓油的泵感測(cè)來自被致動(dòng)的液壓缸(多個(gè)液壓缸)的壓力(通過LS信號(hào))。然后，該泵設(shè)定略高于液壓缸內(nèi)壓力的壓力。由此，獲得流出液壓缸的液壓油的流量。在該泵和液壓缸之間放置有控制閥(也稱為操縱閥)。通向該液壓缸的流量大小取決于所致動(dòng)的控制閥被調(diào)節(jié)打開的程度。在此載荷傳感式液壓系統(tǒng)中，損失了本來可以回收的能量。下面將描述可能出現(xiàn)的能量損失的一些示例?？赡艹霈F(xiàn)能量損失的一種運(yùn)行模式是當(dāng)降低諸如鏟斗或料斗等的作業(yè)工具時(shí)，其中，該作業(yè)工具的自身重量(在某些情況下是其載荷)驅(qū)動(dòng)液壓缸中的活塞。在此，通常會(huì)在控制閥兩端產(chǎn)生壓降，因?yàn)榉祷氐囊簤河捅慌欧诺接拖?，這又導(dǎo)致了能量損失(發(fā)熱)。 可能發(fā)生能量損失的另一種運(yùn)行模式涉及所謂的背壓。當(dāng)使用該工程機(jī)械的轉(zhuǎn)向時(shí)，返回的液壓油被大小約為10至40巴的背壓加壓，其目的是獲得無抖動(dòng)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)向。此背壓又會(huì)導(dǎo)致能量損失。可能發(fā)生能量損失的另一種運(yùn)行模式是在不同作業(yè)功能件的所謂并行運(yùn)行期間。通常，多個(gè)作業(yè)功能件共用一個(gè)泵。然而，這些作業(yè)功能件可能需要不同的壓力， 意即必須根據(jù)最高的所需壓力來調(diào)節(jié)該泵。這意味著在具有不同壓力要求的兩個(gè)作業(yè)功能件的并行運(yùn)行期間，必須為需要最低壓力的作業(yè)功能件降低壓力。在用于該需要最低壓力的作業(yè)功能件的控制閥兩端產(chǎn)生的壓降導(dǎo)致了能量損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是制造在“技術(shù)領(lǐng)域”部分中限定的那種液壓系統(tǒng)，在能耗方面，所述系統(tǒng)為該液壓系統(tǒng)和/或設(shè)有這種液壓系統(tǒng)的工程機(jī)械的更有效的運(yùn)行創(chuàng)造了條件。此目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
若不想產(chǎn)生由于控制閥單元兩端的壓降而引起的損失(如上所述)，則可以利用回收單元來回收能量。由于限壓裝置包括適于設(shè)定該控制閥單元的返回端口處的最大容許壓力的先導(dǎo)操作閥，該壓力可通過利用控制單元控制該先導(dǎo)操作閥來改變，所以能夠選擇希望從該作業(yè)功能件回收的能量大小的上限值。所設(shè)定的最大壓力也決定了控制閥單元兩端的最小可能壓降。來自所述作業(yè)功能件的液壓油返回流將流經(jīng)所述回收單元，并且，只要該回收單元不產(chǎn)生比設(shè)定的最大容許壓力更高的背壓，則能量將被回收。本發(fā)明創(chuàng)造了根據(jù)實(shí)際運(yùn)行模式來以可變方式控制能量回收的條件。在最大容許壓力的范圍內(nèi)，控制閥單元兩端的壓降將由來自回收單元的阻力決定。在許多情況下，控制閥單元兩端的壓降優(yōu)選盡可能小，以使能量回收最大化，但所述壓降也應(yīng)足夠大，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所要求的液壓流體返回流的調(diào)節(jié)。該回收單元例如可以是在回收能量時(shí)用作液壓馬達(dá)的液壓機(jī)械。所回收的能量可以直接提供給耗能件或者以適當(dāng)?shù)姆绞絻?chǔ)存起來。雖然該回收單元適用于實(shí)際的液壓系統(tǒng)，但在某些情況下，可能發(fā)生的是潛在地能夠在特定時(shí)間點(diǎn)回收的所有能量無法立刻被儲(chǔ)存或消耗。在這種情況下，一定量的能量仍然可能以常規(guī)的方式、以由控制閥單元和/或先導(dǎo)操作閥兩端的壓降導(dǎo)致的熱量的形式發(fā)出。如果在某些情形中僅希望進(jìn)行有限的能量回收或壓根不希望能量回收，則可以控制該先導(dǎo)操作閥，使得返回端口處的最大容許壓力較低(相對(duì)于相關(guān)的作業(yè)功能件的壓力來說)，或者在后一種情況下，使得返回端口處的最大容許壓力基本可以忽略。另一方面，如果希望回收盡可能多的能量，則可以控制該先導(dǎo)操作閥，使得最大容許壓力較高(與相關(guān)的作業(yè)功能件的壓力具有相同的量級(jí)或比其更高)。在此情況下，控制該回收單元以便獲得所期望的回收，同時(shí)又確保該控制閥單元兩端的壓降足夠大，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所要求的液壓流體返回流的調(diào)節(jié)。應(yīng)當(dāng)指出，該表述“控制閥單元的返回端口”可以包括與閥分開的單獨(dú)出口(如果該控制閥單元包括具有出口或返回端口的閥)、以及一個(gè)或數(shù)個(gè)閥的兩個(gè)或更多個(gè)出口的公共連接點(diǎn)(如果該控制閥單元例如包括兩個(gè)控制閥)。最主要的是，利用所述先導(dǎo)操作閥，能夠?qū)⒃摽刂崎y單元下游的返回流的最大容許壓力控制到期望的水平。該先導(dǎo)操作閥優(yōu)選連接到返回端口并與回收單元并聯(lián)連接，這意味著能將液壓流體引導(dǎo)到回收單元，和/或經(jīng)由該先導(dǎo)操作閥，液壓流體經(jīng)過回收單元且例如進(jìn)一步被引導(dǎo)到油箱。該先導(dǎo)操作閥優(yōu)選是可電控的，此外，所述控制閥單元的返回端口處的最大容許壓力優(yōu)選能夠通過該先導(dǎo)操作閥來連續(xù)改變。利用控制單元和合適的軟件，能調(diào)整所述控制閥單元的返回端口處的壓力并使其適合于實(shí)際的運(yùn)行情形，以優(yōu)化能量回收。可電控閥為以精確方式控制能量回收創(chuàng)造了條件。如上所述，所述限壓裝置包括先導(dǎo)操作閥。此閥例如可以是限壓閥或比例方向閥， 所述閥借助于控制單元和壓力傳感器而用作限壓閥。該表述“先導(dǎo)”閥是指其基準(zhǔn)值(壓力或流量)由外部信號(hào)(電信號(hào)或液壓信號(hào)) 確定的閥，所述外部信號(hào)優(yōu)選來自控制單元。這與直接作用的閥、即適合響應(yīng)于系統(tǒng)內(nèi)的具體條件(通常為壓力)的閥形成對(duì)比，因此，所述直接作用閥具有相對(duì)于現(xiàn)有條件固定的設(shè)定值。例如，這樣的直接作用閥能具有由預(yù)載彈簧確定的給定的壓力水平。
如果由主泵輸送的液壓流體的壓力超過在給定的運(yùn)行情形下、特定的作業(yè)功能件所需的壓力，則本發(fā)明是特別有利的。這樣的過壓可能是具有在恒定壓力水平下運(yùn)行的泵的系統(tǒng)的結(jié)果，但更通常的是當(dāng)使用同一個(gè)泵用于兩個(gè)或更多個(gè)限壓不同壓力的作業(yè)功能件且所述泵的壓力因而必須適合于要求最高壓力的作業(yè)功能件時(shí)的結(jié)果。例如，如果用于提升的液壓缸和用于轉(zhuǎn)向的液壓缸被同時(shí)使用，則提升功能件可能需要200巴的壓力，而轉(zhuǎn)向功能件可能需要50巴的壓力。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，將不必使用控制閥單元來將通向轉(zhuǎn)向功能件的壓力降低到大約50巴，這具有相關(guān)的能量損失。替代地，回收單元能把來自轉(zhuǎn)向功能件的返回流的壓力增壓到150巴以獲得所需的50巴的壓力差Q00-150 = 50)。 這意味著200巴的泵壓力既能用于提升功能件又能用于轉(zhuǎn)向功能件。替代地，因?yàn)樵诨厥諉卧獌啥水a(chǎn)生壓降，所以來自轉(zhuǎn)向功能件的能量將被回收，且所回收的能量(除了與部件相關(guān)的損失之外)將與經(jīng)過該回收單元的液壓流體的體積和該回收單元兩端的壓降的乘積成比例。如上文所指出的，本發(fā)明能有利適用于包括多個(gè)作業(yè)功能件的液壓系統(tǒng)，且根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該液壓系統(tǒng)包括多個(gè)作業(yè)功能件，所述多個(gè)作業(yè)功能件各自具有相關(guān)的控制閥單元(然而，這些控制閥單元又能整合為用于兩個(gè)或更多個(gè)作業(yè)功能件的共用的總流體控制裝置)，并且，為各個(gè)作業(yè)功能件均設(shè)置一個(gè)所述先導(dǎo)操作閥。這給出了這樣一種液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)為從多個(gè)作業(yè)功能件中的任一個(gè)作業(yè)功能件以有效方式回收能量創(chuàng)造了條件?？梢钥刂茟?yīng)當(dāng)回收哪個(gè)作業(yè)功能件的能量以及應(yīng)當(dāng)回收到何種程度。這產(chǎn)生了非常靈活的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使得工程機(jī)械的總能耗明顯降低。所述回收單元優(yōu)選與全部所述先導(dǎo)操作閥并聯(lián)控制，但也可使用為不同的作業(yè)功能件提供的多個(gè)回收單元。應(yīng)指出的是，結(jié)合一個(gè)作業(yè)功能件描述的液壓系統(tǒng)的不同變體當(dāng)然也可適用于兩個(gè)或更多個(gè)作業(yè)功能件。通過使用能夠?qū)崿F(xiàn)液壓機(jī)械的一定增壓的先導(dǎo)操作閥為第一作業(yè)功能件設(shè)定壓力水平，同時(shí)將用于其他作業(yè)功能件的先導(dǎo)操作閥設(shè)定為更低的壓力水平，來自第一作業(yè)功能件的液壓流體將被引導(dǎo)到液壓機(jī)械，而來自其它作業(yè)功能件的液壓流體將通過各個(gè)先導(dǎo)操作閥被引導(dǎo)到油箱。此外，為實(shí)現(xiàn)將液壓系統(tǒng)的與能量回收相關(guān)的部分設(shè)計(jì)為能連接到給定的液壓系統(tǒng)的單獨(dú)單元?jiǎng)?chuàng)造了條件。這樣的單獨(dú)單元能連接到不同類型的液壓系統(tǒng)中的一個(gè)或數(shù)個(gè)作業(yè)功能件的返回側(cè)。相應(yīng)地，能量回收系統(tǒng)能夠構(gòu)建為單獨(dú)單元，且能夠作為一個(gè)選項(xiàng)而提供給標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。在下文中，表述“能量回收系統(tǒng)”將用于能夠構(gòu)成這樣的能夠以簡(jiǎn)單的方式與基礎(chǔ)系統(tǒng)連接的單獨(dú)單元的、液壓系統(tǒng)的部分。液壓系統(tǒng)優(yōu)選包括泵，在后文中也稱為主泵或供給泵，用于將液壓流體提供到所述至少一個(gè)作業(yè)功能件。這樣的泵適于向一個(gè)或數(shù)個(gè)作業(yè)功能件提供液壓流體。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，液壓系統(tǒng)包括用于使從來自作業(yè)功能件的返回流中回收的能量返回到所述泵的壓力側(cè)的裝置。這提供了如下可能性回收能量，然后將該能量用于輔助所述主泵對(duì)一個(gè)或數(shù)個(gè)作業(yè)功能件進(jìn)行供給。這又為解決或至少緩解以下問題創(chuàng)造了條件，該問題即 在工程機(jī)械中的低發(fā)動(dòng)機(jī)速度下提供足夠的能量來驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)和動(dòng)力傳動(dòng)系。所述類型的液壓系統(tǒng)內(nèi)的主泵通常機(jī)械連接到工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)，例如連接到柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)并驅(qū)動(dòng)用于推進(jìn)該工程機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)系。主泵的速度將因此變得取決于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的速度。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的速度又取決于工程機(jī)械的期望推進(jìn)速度且取決于由實(shí)際運(yùn)行模式所確定的扭矩。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述回收單元包括第一液壓機(jī)械和第二液壓機(jī)械， 且第一液壓機(jī)械和第二液壓機(jī)械以機(jī)械方式互連，且第一液壓機(jī)械適于由液壓流體流驅(qū)動(dòng)，而第二液壓機(jī)械適于通過被第一液壓機(jī)械驅(qū)動(dòng)而泵送液壓流體。第一液壓機(jī)械優(yōu)選連接到返回端口從而被來自作業(yè)功能件的返回流驅(qū)動(dòng)，且第二液壓機(jī)械適于例如將液壓流體從油箱泵送到主泵的壓力側(cè)和/或泵送到蓄能器，并從該蓄能器進(jìn)一步泵送到所述泵的壓力側(cè)(或抽吸側(cè))。當(dāng)使用蓄能器時(shí)，液壓流體能夠直接或通過回收單元從蓄能器提供到主泵，因?yàn)樾钅芷鞴┙o第一液壓機(jī)械，且第二液壓機(jī)械將液壓流體泵送到主泵的壓力側(cè)(或抽吸側(cè))。因此，利用合適的回收單元，能提供液壓流體，以便以與工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)速度無關(guān)的方式對(duì)作業(yè)功能件進(jìn)行供給。在許多情況下，此液流與由主泵獨(dú)立地產(chǎn)生的液流一起為作業(yè)功能件提供足夠的液流，即使在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在低速下運(yùn)行從而導(dǎo)致主泵容量降低時(shí)也是如此。因此，換言之，臨時(shí)儲(chǔ)存或使用的回收能量能夠用于支持所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。如果使用更簡(jiǎn)單的回收單元，例如簡(jiǎn)單液壓機(jī)械形式的回收單元，則能量也能被回收并返回到主泵的壓力側(cè)。如果在返回流上存在足夠高的壓力，則該返回流的至少一部分能夠直接返回到主泵的壓力側(cè)。如果該壓力過低，則液壓機(jī)械能夠用作泵，以增大該壓力使得返回流能夠返回，并且在一些情況下，如果返回流的壓力超過主泵的壓力側(cè)的壓力達(dá)到一定裕量，則一部分能量能夠首先在液壓機(jī)械內(nèi)被回收，然后返回流能夠返回到主泵的壓力側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述液壓系統(tǒng)包括用于使從作業(yè)功能件回收的能量返回到所述泵的抽吸側(cè)的裝置。當(dāng)然，也存在如下可能性即，可以另外通過將液壓流體提供到主泵的抽吸側(cè)來支持所述主泵，從而至少在一定程度上獲得上述優(yōu)點(diǎn)。例如，在返回流的液壓流體壓力并未高到足以使液壓流體能夠返回流到壓力側(cè)的情況下，能夠通過使液壓流體返回到主泵的抽吸側(cè)來利用能量，因?yàn)橹鞅貌槐厝缙鋸挠拖渲谐槲鲆簤毫黧w那樣程度地增大此液壓流體的壓力。因此，與能量(或換言之，液壓流體)返回到主泵壓力側(cè)有關(guān)的上述變體也可適用于能量返回到主泵的抽吸側(cè)的情形。如果返回流過多，則一定量的返回流能被引導(dǎo)到油箱和/或暫時(shí)儲(chǔ)存在蓄能器內(nèi)，以隨后返回到主泵。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，泵(優(yōu)選為對(duì)作業(yè)功能件進(jìn)行供給的主泵)能夠由工程機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)且適于在該工程機(jī)械的減速期間制動(dòng)所述動(dòng)力傳動(dòng)系，并且， 所述系統(tǒng)還包括液壓控制裝置，該液壓控制裝置用于控制液壓流體從泵的壓力側(cè)到回收單元的流動(dòng)，以在工程機(jī)械的減速期間回收能量。因此，該回收單元也能用于使工程機(jī)械減速，同時(shí)在該工程機(jī)械的減速期間回收減速能量。根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例，所述回收單元適于減弱由外部擾動(dòng)引起的、在該工程機(jī)械的作業(yè)工具與車身之間至少沿一個(gè)方向的相對(duì)移動(dòng)，該作業(yè)工具能夠通過所述作業(yè)功能件而相對(duì)于所述車身移動(dòng)。優(yōu)選地，所述液壓系統(tǒng)包括用于確定該作業(yè)工具相對(duì)于車身的基準(zhǔn)位置的傳感器。因此，所述回收單元能夠回收能量，同時(shí)作為懸掛系統(tǒng)的一部分， 例如用于輪式裝載機(jī)的提升臂的懸掛系統(tǒng)。通過對(duì)該液壓系統(tǒng)的回收單元和其余部分的適當(dāng)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)用于作業(yè)工具的受到阻尼的懸掛系統(tǒng)，同時(shí)能夠利用該回收單元回收能量。本發(fā)明也涉及根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法。通過根據(jù)本發(fā)明的方法，能夠利用該回收單元以與上文針對(duì)液壓系統(tǒng)所描述的相對(duì)應(yīng)的方式來回收能量。因?yàn)槔孟迚貉b置、通過從控制單元接收優(yōu)選為電信號(hào)的信號(hào)來控制所述返回端口處的最大容許壓力，所以能夠選擇希望從該作業(yè)功能件回收的能量大小的上限值。所設(shè)定的最大壓力也決定了控制閥單元兩端的最小可能壓降。來自作業(yè)功能件的液壓油的返回流將流經(jīng)回收單元且能量將被回收，只要該回收單元未生成高于所設(shè)定的最大容許壓力的背壓。本發(fā)明為根據(jù)實(shí)際運(yùn)行模式、以可變方式控制能量回收創(chuàng)造了條件。在最大容許壓力的范圍內(nèi)，控制閥單元兩端的壓降將由回收單元的阻力來決定。在許多情況下，控制閥單元兩端的壓降優(yōu)選盡可能小以使能量回收最大化，但又足夠大以實(shí)現(xiàn)對(duì)所要求的液壓流體返回流的調(diào)節(jié)。該回收單元例如可以是在回收能量時(shí)用作液壓馬達(dá)的液壓機(jī)械。所回收的能量可以直接提供給耗能件或者以適當(dāng)?shù)姆绞絻?chǔ)存起來。此外，本發(fā)明還涉及一種設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)的工程機(jī)械。從以下詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求中，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和有利特征是顯而易見的。


下面，將參考附圖來給出本發(fā)明的不同示例性實(shí)施例的更詳細(xì)的描述。在附圖中圖1是輪式裝載機(jī)的側(cè)視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)；圖3是根據(jù)本發(fā)明的、包括用于輪式裝載機(jī)的多個(gè)作業(yè)功能件的液壓系統(tǒng)；圖4示出了圖3的液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)包括能量回收系統(tǒng)的第一示例；圖5至圖9示出了能量回收系統(tǒng)的該第一示例的不同變體；圖10示出了能量回收系統(tǒng)的第二示例；并且圖11至圖13示出了能量回收系統(tǒng)的該第二示例的不同變體。
具體實(shí)施例方式圖1示出了輪式裝載機(jī)101形式的工程機(jī)械。輪式裝載機(jī)101應(yīng)視為根據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)所能適用的工程機(jī)械的一個(gè)示例。輪式裝載機(jī)101包括前車輛部分102和后車輛部分103。這些車輛部分102、103中的每一個(gè)均包括車架和布置在驅(qū)動(dòng)橋112、113上的車輪。后車輛部分103包括駕駛室114。這些車輛部分102、103彼此以如下方式連接即， 它們能夠通過被稱為轉(zhuǎn)向缸的兩個(gè)液壓缸104、105、繞豎直軸線相對(duì)于彼此樞轉(zhuǎn)，這兩個(gè)液壓缸104、105連接到所述兩個(gè)車輛部分102、103。因此，液壓缸104、105布置在沿車輛的縱向方向延伸的中心線的不同側(cè)，用于通過這些液壓缸來使輪式裝載機(jī)101轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)彎。換言之，輪式裝載機(jī)101是車架轉(zhuǎn)向式的。輪式裝載機(jī)101包括提升臂組件111，用于搬運(yùn)物體或(松散)物料。提升臂組件 111包括提升臂單元106以及鏟斗形式的工具107，該工具107安裝在提升臂單元106上。在此，鏟斗107中裝有物料116。提升臂單元106的第一端以樞轉(zhuǎn)方式連接到前車輛部分 102，以便實(shí)現(xiàn)鏟斗的提升運(yùn)動(dòng)。鏟斗107以樞轉(zhuǎn)方式連接到提升臂單元106的第二端，以便實(shí)現(xiàn)鏟斗的傾翻運(yùn)動(dòng)。提升臂單元106能夠通過兩個(gè)液壓缸108、109而相對(duì)于前車輛部分102升高和降低。每個(gè)液壓缸108、109均在第一端處連接到前車輛部分102并在第二端處連接到提升臂單元106。鏟斗107能夠通過被稱為傾斜缸的另一液壓缸110而相對(duì)于提升臂單元106傾斜，該液壓缸110在第一端處連接到前車輛部分102并在第二端處通過連桿臂系統(tǒng)115連接到鏟斗107。圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意性圖示。該液壓系統(tǒng)包括控制閥單元2和至少一個(gè)作業(yè)功能件1，該控制閥單元2用于對(duì)進(jìn)出所述作業(yè)功能件的液壓流體進(jìn)行控制。諸如泵3的供給單元適于經(jīng)由控制閥單元2將液壓流體提供給作業(yè)功能件1。本文中使用的術(shù)語“液壓流體”旨在包括液壓油以及可能存在于在液壓系統(tǒng)中的任何其他流體。泵3能夠?qū)⒂蛷挠拖?中抽出。(雖然圖2中為了清晰起見繪出了多個(gè)不同的油箱位置，但適當(dāng)?shù)氖牵?實(shí)際上使用同一個(gè)油箱。)在此實(shí)施例中，所述作業(yè)功能件具有液壓缸5，該液壓缸5布置在工程機(jī)械(圖2中未示出)上，用于使作業(yè)工具移動(dòng)。液壓缸5優(yōu)選設(shè)有雙作用活塞6， 該活塞6能夠在兩側(cè)7、8上加壓。示意性地示出的控制閥單元2可以包含一個(gè)或數(shù)個(gè)不同類型的閥。該控制閥單元2優(yōu)選可以包括適于控制所述作業(yè)功能件的兩個(gè)控制閥。這兩個(gè)控制閥中的第一控制閥可適于將泵3連接到所述液壓缸的活塞側(cè)7，且這兩個(gè)控制閥中的第二控制閥可適于將所述液壓缸的活塞桿側(cè)8連接到油箱4，用于使活塞在第一方向上移位。所述第一控制閥還可適于將液壓缸的活塞側(cè)7連接到油箱，而所述第二控制閥可適于將泵3連接到液壓缸的活塞桿側(cè)8，用于使活塞在與第一方向相反的第二方向上移位。此外，回收單元9連接到控制閥單元2的返回端口 10，用于從作業(yè)功能件1回收能量。在圖2的示例性實(shí)施例中，回收單元9連接在返回端口 10和油箱4之間。該液壓系統(tǒng)還包括限壓裝置11，該限壓裝置11用于限制所述返回端口 10處的液壓流體的壓力。限壓裝置11包括先導(dǎo)操作閥12，該先導(dǎo)操作閥12適于設(shè)定所述控制閥單元2的返回端口 10 處的最大容許壓力，該最大容許壓力能夠通過利用控制單元13控制該先導(dǎo)操作閥12來改變?？刂茊卧?3進(jìn)一步連接到控制閥單元2，以通過該控制閥單元來控制進(jìn)出所述作業(yè)功能件1的液壓流體的流量大小。此控制又取決于活塞6的期望速度。致動(dòng)器14可適于致動(dòng)所述作業(yè)功能件1并要求所述作業(yè)功能件1具有期望的速度。在此實(shí)施例中，回收單元9是液壓馬達(dá)或者是能夠用作液壓馬達(dá)和泵的液壓機(jī)械。當(dāng)回收能量時(shí)，來自作業(yè)功能件1的返回流驅(qū)動(dòng)該液壓機(jī)械9，這導(dǎo)致在液壓機(jī)械9的軸15上做功W。該能量然后可以被使用或儲(chǔ)存。例如，可將發(fā)電機(jī)連接到該液壓機(jī)械，以將機(jī)械功轉(zhuǎn)化為電能。優(yōu)選地，作業(yè)功能件1以如下方式連接即，來自所述液壓缸的活塞側(cè)或活塞桿側(cè)的返回流能用于能量回收。由于可以選擇是從液壓缸5的活塞側(cè)7還是從活塞桿側(cè)8回收能量，所以在下述兩種情況下均可回收能量S卩，在所謂的再生回收期間、當(dāng)活塞被外部載荷驅(qū)動(dòng)時(shí)；以及在壓力超過使活塞(以及載荷)移位所需的壓力的情況下、活塞由供給單元3驅(qū)動(dòng)時(shí)。在某些情況下，也存在(通過控制閥單元)將活塞側(cè)和活塞桿側(cè)互連的可能性，從而二者在回收能量時(shí)均與回收單元9連接。優(yōu)選地，先導(dǎo)操作閥12連接到控制閥單元2的返回端口 10且與回收單元9并聯(lián)連接。此外，先導(dǎo)操作閥12可通過控制單元13來適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行電控，并且先導(dǎo)操作閥12被設(shè)計(jì)為使得控制閥單元12的返回端口 10處的最大容許壓力連續(xù)可變。因此，能夠設(shè)定能量回收期間的、在控制閥單元2的返回端口 10處的最大期望壓力。當(dāng)壓力超過最大容許壓力時(shí)，先導(dǎo)操作閥12將打開以用于經(jīng)過該閥的液流，此液流可以被引導(dǎo)到油箱4。當(dāng)該返回流的壓力較低時(shí)，先導(dǎo)操作閥12將關(guān)閉，并且，只要來自液壓機(jī)械9的阻力不造成超過最大容許壓力的壓力，該返回流將驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械9?？刂崎y單元2兩端的壓降能夠以靈活的方式來調(diào)整，這適合于實(shí)際運(yùn)行情形，因?yàn)橄迚貉b置11包括先導(dǎo)操作閥12。從而，能量回收因此能夠適合于實(shí)際運(yùn)行情形。通過獲取經(jīng)由液壓機(jī)械9做的適當(dāng)量的功，在控制閥單元的返回端口 10處獲得了一定的壓力水平，該壓力水平也適合于控制閥單元2上游的液壓流體中的現(xiàn)存壓力。該回收單元優(yōu)選連接到控制單元13，以便能夠控制該回收單元9。例如，可以通過控制單元13來改變?cè)撘簤簷C(jī)械的位移。換言之，能夠降低該控制閥單元2兩端的壓降，以經(jīng)由回收單元9來回收能量， 同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)所需的對(duì)所要求流量(以及活塞6的期望速度)的調(diào)節(jié)。假定所有回收的能量均能被使用或儲(chǔ)存，則控制閥單元2兩端的壓降適當(dāng)?shù)乇３直M可能小，以使能量回收最大化，但所述壓降又足夠大以實(shí)現(xiàn)對(duì)所要求的液壓流體返回流的調(diào)節(jié)。所述液壓系統(tǒng)能夠還包括止回閥16，該止回閥16在控制閥單元的返回端口 10與回收單元9之間的位置處與回收單元9串聯(lián)連接。在所示的實(shí)施例中，止回閥16與回收單元9串聯(lián)連接并與先導(dǎo)操作閥12并聯(lián)連接，以阻止從回收單元9朝著作業(yè)功能件1的方向上的流動(dòng)，但允許在從控制閥單元2朝著回收單元9的方向上的流動(dòng)。當(dāng)將多個(gè)作業(yè)功能件連接到該回收單元時(shí)，適當(dāng)?shù)?，為各個(gè)先導(dǎo)操作閥使用止回閥，從而確保要從其回收能量的、來自作業(yè)功能件的液壓流體不經(jīng)由另一個(gè)作業(yè)功能件的先導(dǎo)操作閥排放到油箱。此外，所述液壓系統(tǒng)可優(yōu)選包括一個(gè)或數(shù)個(gè)壓力傳感器17、19、20、22，該壓力傳感器17、19、20、22用于測(cè)量所述控制閥單元的供給側(cè)和/或返回側(cè)的上游和下游的液壓流體的壓力。這些壓力傳感器還可以一體形成在所述控制閥單元內(nèi)。例如，當(dāng)在“并行運(yùn)行”(上文中已描述過)期間回收能量時(shí)，可以使用壓力傳感器20來測(cè)量液壓缸的活塞桿側(cè)的壓力，其中所述回收單元用于使該壓力增壓，以確保偏置壓力是所期望的偏置壓力。位置傳感器21能夠用于指示作業(yè)工具的位置。將在下文的一個(gè)示例中更詳細(xì)地描述這一點(diǎn)，在該示例中，所述回收單元用于實(shí)現(xiàn)作業(yè)工具的受到阻尼的懸掛裝置(damped suspension)，其目的是控制該作業(yè)工具相對(duì)于工程機(jī)械的車身的位置。圖3示出了液壓系統(tǒng)201。該液壓系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)輪式裝載機(jī)101的液壓作業(yè)功能(另見圖1)。圖4示出了圖3的液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)包括詳細(xì)示出的能量回收系統(tǒng)301的第
一示例。在下文中，將參考圖3和圖4。液壓系統(tǒng)201設(shè)有第一作業(yè)功能件203，用于提升和降低該輪式裝載機(jī)的提升臂單元。該作業(yè)功能件包括用于操作提升臂單元106的所述兩個(gè)液壓缸108、109。系統(tǒng)201還包括泵205，該泵205適于經(jīng)由液壓回路為所述作業(yè)功能件203供應(yīng)加壓的液壓流體。泵205由車輛的推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)206驅(qū)動(dòng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)206例如可以是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。適當(dāng)?shù)?，?05具有可變排量，優(yōu)選具有無限可變的排量，以提供所述作業(yè)功能件所需的流量。系統(tǒng)201包括流體控制裝置208，該流體控制裝置208具有用于各個(gè)作業(yè)功能件的控制閥單元。各個(gè)控制閥單元又可以包括具有一個(gè)或數(shù)個(gè)控制閥的液壓回路，這些控制閥適于控制加壓的液壓流體從泵205向各個(gè)作業(yè)功能件的輸送以及從各個(gè)作業(yè)功能件向油箱對(duì)3的輸送。在所示的實(shí)施例中，如圖4中明顯可見，控制閥單元200b包括流量閥形式的兩個(gè)控制閥207、209，這兩個(gè)控制閥207、209用于所述提升運(yùn)動(dòng)和下降運(yùn)動(dòng)。這些控制閥在回路中布置在泵205和提升缸108、109之間，用于控制所述提升運(yùn)動(dòng)和下降運(yùn)動(dòng)。當(dāng)使活塞在第一方向上移位時(shí)，這些閥中的第一閥207適于將泵205連接到液壓缸108、109的活塞側(cè)， 而這些閥中的第二閥209適于將油箱243連接到液壓缸108、109的活塞桿側(cè)。當(dāng)使活塞在相反的第二方向上移位時(shí)，第一閥207適于將油箱243連接到活塞側(cè)，而第二閥209適于將泵205連接到活塞桿側(cè)。這提供了改變?cè)摽刂频暮艽蟮目赡苄?。特別地，在一些情況下，不需要將泵205和油箱M3同時(shí)連接到所述作業(yè)功能件。例如，泵205不必在載荷降低期間被連接。如圖3中明顯可見，該液壓系統(tǒng)還包括控制單元213，該控制單元213含有用于控制所述作業(yè)功能件的軟件。該控制單元也稱為CPU(中央處理單元)或ECM(電子控制模塊)。適當(dāng)?shù)?，該控制單?13包括微處理器。由操作者控制的元件211以可操作方式連接到控制單元213，該元件211為提升桿的形式?？刂茊卧?13適于從該提升桿接收控制信號(hào)并根據(jù)該桿的位置來控制所述控制閥單元200b的控制閥207、209。這能夠從控制單元213直接進(jìn)行，或如圖3所示地經(jīng)由閥控制單元215進(jìn)行。優(yōu)選地，控制單元213控制該工程機(jī)械的更普通的控制策略，而控制單元 215控制所述流體控制裝置208的控制閥單元200a、200b、200c的基本功能。當(dāng)然，這些控制單元213、215也能整合為單個(gè)單元。當(dāng)驅(qū)動(dòng)該泵205時(shí)，獲得了流出到液壓缸108、109 的液壓流體。到達(dá)所述液壓缸的流量的大小能夠由控制閥207、209調(diào)整。液壓系統(tǒng)201還包括第二作業(yè)功能件217，該第二作業(yè)功能件217用于使所述工程機(jī)械轉(zhuǎn)向。該作業(yè)功能件包括兩個(gè)液壓缸，即上文中被稱為轉(zhuǎn)向缸104、105(另見圖1)的液壓缸。方向盤形式的、由操作者控制的元件219經(jīng)由轉(zhuǎn)閥單元(orbitrol unit)形式的閥單元被液壓連接到轉(zhuǎn)向缸104、105，用于直接控制所述轉(zhuǎn)向缸104、105。如圖4中明顯可見，用于轉(zhuǎn)向功能的控制閥單元200c包括流量閥形式的兩個(gè)控制閥210、212，這兩個(gè)控制閥在回路中布置在泵205和轉(zhuǎn)向缸104、105之間，用于使所述工程機(jī)械轉(zhuǎn)向。這些轉(zhuǎn)向缸也可以通過轉(zhuǎn)向桿形式的、由操作者控制的元件214(圖3所示)來操作，該元件214以可操作方式連接到控制單元213。控制單元213適于從轉(zhuǎn)向桿214接收控制信號(hào)并根據(jù)該桿的位置來控制所示控制閥210、212。系統(tǒng)201還包括布置在提升臂單元上的第三作業(yè)功能件221，該第三作業(yè)功能件 221用于使所示作業(yè)工具傾翻。該作業(yè)功能件包括一個(gè)液壓缸，即上文中被稱為傾斜缸110 的液壓缸。以與所述提升功能類似的方式，用于傾斜功能的控制閥單元200a包括布置在泵 205和傾斜缸110之間的兩個(gè)控制閥223、225，用于控制所述工具相對(duì)于提升臂單元的往返運(yùn)動(dòng)。傾斜桿形式的、由操作者控制的元件227以可操作方式連接到控制單元213?？刂茊卧?13適于從該傾斜桿接收控制信號(hào)并根據(jù)該桿的位置來控制所述控制閥223、225。優(yōu)先閥220布置在所述泵的輸出管道245上，以使轉(zhuǎn)向功能自動(dòng)優(yōu)先于所述提升功能和傾斜功能，其目的是確保轉(zhuǎn)向功能件總是能夠得到所需的壓力和流量。優(yōu)先閥220調(diào)節(jié)壓力并確保轉(zhuǎn)向功能件能夠接收到所需的壓力。當(dāng)處于正確的壓力下時(shí)，也獲得了通向該轉(zhuǎn)向功能件的所需流量，其代價(jià)是如果總的液壓流體需求超過了該系統(tǒng)能夠提供的液壓流體，則忽略其他作業(yè)功能件。在所示的實(shí)施例中，液壓系統(tǒng)201是載荷傳感式系統(tǒng)，為此，它適當(dāng)?shù)匕ǘ鄠€(gè)壓力傳感器229，231 ；216，218 ；235, 237 ；233，239。通過這些壓力傳感器，能夠感測(cè)每個(gè)所述作業(yè)功能件的實(shí)際壓力。該系統(tǒng)的提升功能件優(yōu)選包括兩個(gè)壓力傳感器229，231，其中一個(gè)壓力傳感器2 適于測(cè)量所述提升缸的活塞側(cè)的壓力(且適當(dāng)?shù)夭贾迷谕ㄏ蛩鎏嵘椎幕钊麄?cè)的管道上)，而第二個(gè)壓力傳感器231適于測(cè)量所述提升缸的活塞桿側(cè)的壓力(且適當(dāng)?shù)夭贾迷谕ㄏ蛩鎏嵘椎幕钊麠U側(cè)的管道上)。以相應(yīng)的方式，該系統(tǒng)的傾斜功能件優(yōu)選包括兩個(gè)壓力傳感器235，237，其中一個(gè)壓力傳感器235適于測(cè)量所述傾斜缸的活塞側(cè)的壓力(且適當(dāng)?shù)夭贾迷谕ㄏ蛩鰞A斜缸的活塞側(cè)的管道上)，而第二個(gè)壓力傳感器 237適于測(cè)量所述傾斜缸的活塞桿側(cè)的壓力(且適當(dāng)?shù)夭贾迷谕ㄏ蛩鰞A斜缸的活塞桿側(cè)的管道上)。方向盤控制功能件包括位于與轉(zhuǎn)向缸104、105連接的管道內(nèi)的壓力傳感器233。 壓力傳感器233優(yōu)選布置在所述LS管道上，當(dāng)在一個(gè)方向上轉(zhuǎn)向時(shí)，該LS管道接收與一個(gè)缸側(cè)相同的壓力，而當(dāng)在另一個(gè)方向上轉(zhuǎn)向時(shí)，該LS管道接收與另一個(gè)缸側(cè)相同的壓力。 當(dāng)處于中立位置時(shí)，該LS管道連接到油箱。以相應(yīng)的方式，所述系統(tǒng)的桿控制功能件包括兩個(gè)壓力傳感器216、218，其中一個(gè)壓力傳感器216適于測(cè)量轉(zhuǎn)向缸的活塞桿側(cè)的壓力(且適當(dāng)?shù)夭贾迷谕ㄏ蛩鲛D(zhuǎn)向缸的活塞桿側(cè)的管道上)，而第二個(gè)壓力傳感器218適于測(cè)量所述轉(zhuǎn)向缸的活塞側(cè)的壓力(且適當(dāng)?shù)夭贾迷谕ㄏ蛩鲛D(zhuǎn)向缸的活塞側(cè)的管道上)。所述液壓系統(tǒng)能夠還包括電控閥M1，該電控閥241適于經(jīng)由液壓信號(hào)來控制所述泵的壓力側(cè)的壓力。系統(tǒng)201也可以包括另外的壓力傳感器239，以感測(cè)表示所述泵的壓力側(cè)壓力的壓力。壓力傳感器239優(yōu)選適于感測(cè)該電控閥241下游的位置處的壓力。當(dāng)作業(yè)功能件被致動(dòng)時(shí)，所述控制單元記錄相關(guān)的液壓缸內(nèi)的壓力。然后，該控制單元調(diào)整所述閥M1，以在LS管道內(nèi)獲得所期望的壓力(該LS管道又控制所述泵的壓力)。壓力傳感器239適于感測(cè)該壓力，而控制單元213適于從泵壓力傳感器239接收帶有與壓力水平有關(guān)的信息的信號(hào)。壓力傳感器239將直接感測(cè)所述泵的壓力，當(dāng)閥241完全打開但處于正常運(yùn)行模式時(shí)，壓力傳感器239感測(cè)來自閥Ml的調(diào)節(jié)后的壓力。此功能意味著該液壓系統(tǒng)能夠在可變控制壓力下運(yùn)行。因此，控制單元213以可操作方式連接到壓力傳感器216、218、229、231、233、235、 237,239以及電控閥Ml。因此，控制單元213接收來自這些壓力傳感器的電信號(hào)并生成用于控制電控閥Ml的電信號(hào)，該電控閥241又向主泵205發(fā)出液壓信號(hào)。控制單元213適于生成通向電控閥Ml的、與針對(duì)任一個(gè)作業(yè)功能件而感測(cè)到的最高載荷壓力相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，使得所述泵的壓力側(cè)的壓力變得稍高于所需的載荷壓力。如前所述，控制單元213適于從控制桿211、214、227接收信號(hào)。當(dāng)操作者想要提升鏟斗時(shí)，提升桿211被操作。所述控制單元從提升桿211接收到相應(yīng)信號(hào)并將控制閥207、 209控制到如下位置即，使所述泵連接到提升缸108、109的活塞側(cè)并使這些提升缸的活塞桿側(cè)連接到油箱對(duì)3。所述控制單元還從這些提升缸的活塞側(cè)的壓力傳感器229以及所述泵下游的壓力傳感器239接收信號(hào)。基于所接收到的這些信號(hào)，確定了處于比感測(cè)到的載荷壓力高的水平上的、期望的泵壓力，并且，電控式泵控制閥241被相應(yīng)地控制。控制單元213優(yōu)選適于使控制閥207、209的開度與泵205的輸出壓力相協(xié)調(diào)，以便于最優(yōu)運(yùn)行。在電控式泵控制閥241與泵205之間的管道251中布置有換向閥形式的液壓裝置 253。換向閥253適于從第二作業(yè)功能件217(用于轉(zhuǎn)向)和泵控制閥241接收液壓信號(hào)。 該換向閥還適于根據(jù)所接收到的表示最高壓力的信號(hào)來控制所述泵205。因此，該液壓裝置 (換向閥)253選擇由兩個(gè)輸入壓力信號(hào)組成的輸出信號(hào)中的較高壓力。控制裝置208的各個(gè)控制閥單元優(yōu)選適合于雙作用液壓缸，其中控制閥被電控， 且具有在控制閥兩側(cè)上的分開的入口和出口及壓力傳感器、以及在滑塊上的位置傳感器。圖4示出了用于各個(gè)作業(yè)功能件的、一個(gè)所述回收單元四5以及限壓裝置^7b、 289b,291b0每個(gè)限壓裝置均包括一個(gè)所述先導(dǎo)操作閥觀7、觀9、四1。適當(dāng)?shù)貫橐簤簷C(jī)械的該回收單元四5連接到發(fā)電機(jī)(或連接到既可用作發(fā)電機(jī)又可用作電動(dòng)機(jī)的電機(jī))，以與所述先導(dǎo)操作閥一起形成電能回收系統(tǒng)301。各個(gè)先導(dǎo)操作閥觀7、觀9、291連接到相應(yīng)的控制閥單元的返回端口 60a、60b、60c。能量回收系統(tǒng)301包括多個(gè)第一管道觀0、觀2、觀4，先導(dǎo)操作閥觀7、觀9、四1布置在該第一管道觀0、觀2、284上。各個(gè)所述第一管道均包括一個(gè)先導(dǎo)操作閥，并且從該液壓系統(tǒng)內(nèi)的所述作業(yè)功能件之一和油箱243連接在返回管道觀1、觀3、285之間。能量回收系統(tǒng)301還包括第二管道四3，該第二管道293在先導(dǎo)操作閥觀7、觀9、 291的上游連接到每個(gè)第一管道觀0、觀2、觀4?；厥諉卧?95布置在第二管道293上，以便被來自所述作業(yè)功能件中的一個(gè)或數(shù)個(gè)作業(yè)功能件的液壓流體的流驅(qū)動(dòng)，從而回收能量。能量回收系統(tǒng)301包括多個(gè)分支管道303、305、307，止回閥四7、四8、四9布置在該分支管道303、305、307上。各個(gè)分支管道303、305、307布置在各個(gè)第一管道觀0、觀2、觀4 與第二管道293之間，以通過這些止回閥來阻止從回收單元295朝著各個(gè)作業(yè)功能件的方向上的流動(dòng)。能量回收系統(tǒng)301還包括在回收單元295上游的第二管道四3內(nèi)的壓力傳感器 309。第一管道觀0、觀2、284還在先導(dǎo)操作閥觀7、觀9、四1和回收單元295的下游連接到第二管道四3。換言之，各個(gè)先導(dǎo)操作閥觀7、觀9、四1與所述回收單元并聯(lián)連接。電子控制單元213(圖3所示)適于單獨(dú)地控制每一個(gè)先導(dǎo)操作閥觀7、觀9、 (圖4所示)，以實(shí)現(xiàn)從所述作業(yè)功能件之一的能量回收。控制單元213還適于接收由
壓力傳感器309感測(cè)到的帶有與壓力有關(guān)的信息的信號(hào)，該壓力來源于回收單元四5的阻力(在由相關(guān)的先導(dǎo)操作閥設(shè)定的最大容許壓力的范圍內(nèi))。因此，這些作業(yè)功能件的返回流經(jīng)過該能量回收系統(tǒng)301。當(dāng)然，更多或更少的作業(yè)功能件能夠連接到該能量回收系統(tǒng)。雖然在許多情況下、使液壓缸的活塞側(cè)和活塞桿側(cè)均可通過控制閥單元連接到能量回收單元是有利的，但當(dāng)然也可選擇使得一個(gè)或數(shù)個(gè)作業(yè)功能件僅有一個(gè)缸側(cè)可以連接。適當(dāng)?shù)?，來自其他缸?cè)的返回流具有在油箱內(nèi)的出口。下面將描述根據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)的多個(gè)不同變體以及用它進(jìn)行能量回收的不同方式。
根據(jù)第一變體，在提升臂組件111(另見圖1)降低時(shí)回收能量。控制單元通過接收來自提升桿的信號(hào)來記錄操作者要想降低所述組件。該控制單元把與提升缸108、109相關(guān)的先導(dǎo)操作閥289設(shè)定為略高于返回流的期望壓力的壓力，并打開控制閥207以允許來自所述返回端口的返回流。通過調(diào)整液壓馬達(dá)四5的阻力來獲得該返回流的期望壓力。液壓流體現(xiàn)在能夠從提升缸108、109的活塞側(cè)通過控制閥207、經(jīng)由止回閥298并通過液壓馬達(dá)四5，最后經(jīng)由反壓閥311到達(dá)油箱M3。(液壓流體通過先導(dǎo)操作閥四8的程度僅僅是出現(xiàn)該液壓馬達(dá)不能處理的暫時(shí)壓力峰值和/或流量峰值)。提升缸108、109的活塞桿側(cè)通過防氣泡閥以常規(guī)方式填充。因此，由液壓馬達(dá)295驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)313能夠?qū)⒒厥盏哪芰恳噪娔艿男问嚼巛斔偷絻?chǔ)能裝置314，例如電池或電容器。當(dāng)降低所述提升臂組件時(shí)，可以使用不同的控制選項(xiàng)來回收能量 不回收所有流量均經(jīng)過先導(dǎo)操作閥觀9，該先導(dǎo)操作閥289被設(shè)定為生成最小背壓。根據(jù)所述提升臂組件的期望的下降速度，通過控制閥207來控制所述返回流的大小。 完全回收先導(dǎo)操作閥289被控制為獲得最大容許壓力，這意味著所有的返回流都通過液壓馬達(dá)四5?，F(xiàn)在，可通過發(fā)電機(jī)313的速度來控制所述返回流的大小以獲得所述提升臂組件的期望的下降速度，或通過控制閥207進(jìn)行流量控制。 部分回收所述控制單元能夠確定在特定的運(yùn)行模式下、是否所述潛在可回收能量?jī)H有一部分能夠被回收以及能夠回收多少能量/動(dòng)力。先導(dǎo)操作閥289被控制為使得在所述返回端口處獲得最大容許壓力，此壓力適于所期望的能量回收水平。(除了該回收系統(tǒng)內(nèi)的損失之外，每單位時(shí)間內(nèi)回收的能量等于液壓馬達(dá)295兩端的實(shí)際壓降乘以經(jīng)過該液壓馬達(dá)的流量)。經(jīng)過該液壓馬達(dá)的流量通過發(fā)電機(jī)313的速度來確定。在此運(yùn)行模式中，液壓流體通過液壓馬達(dá)295和先導(dǎo)操作閥289并行地流動(dòng)。存在多種不同的方法來控制液壓馬達(dá)295 的速度。例如，能夠調(diào)整與該液壓馬達(dá)連接的發(fā)電機(jī)的載荷(扭矩)以便獲得所期望的速度。替代地，該載荷保持恒定并通過先導(dǎo)操作閥289來控制所述速度。通過控制閥207來控制總流量(該總流量決定了液壓缸的活塞側(cè)多快地被排空，并由此決定了提升臂組件的下降速度)。 組合式回收在同一個(gè)下降操作期間，可在上述控制選項(xiàng)(不回收、完全回收和部分回收)之間進(jìn)行切換。 力減小如果控制閥207幾乎全開且先導(dǎo)操作閥289被設(shè)定為產(chǎn)生低的背壓(替代地，發(fā)電機(jī)對(duì)液壓馬達(dá)施加相對(duì)低的載荷從而導(dǎo)致低的背壓)也不能達(dá)到足夠的下降速度，則也打開控制閥209，該控制閥209將供給泵連接到活塞桿側(cè)。由此，液壓缸的活塞由于活塞桿側(cè)的加壓而被壓下。液壓缸在朝著載荷的方向上的力被減小，因?yàn)榛钊麠U側(cè)也被加壓了。該控制單元能夠確定上述供給泵何時(shí)被致動(dòng)。這例如可根據(jù)如下方式來進(jìn)行 當(dāng)返回流低于特定水平，或替代地當(dāng)流量(有一定的裕量)低于通過提升桿所請(qǐng)求的流量時(shí)，泵被致動(dòng)。流過控制閥207的實(shí)際流量能夠基于滑塊位置和控制閥207兩端的壓降來計(jì)算，或替代地，通過時(shí)間測(cè)量并利用來自位置傳感器50的表示液壓缸的活塞位置的信息來計(jì)算。 替代地，所述泵的致動(dòng)能夠在液壓缸的活塞側(cè)的壓力低于某一具體水平時(shí)進(jìn)行。該水平可以是固定的，或者可以是取決于所要求的下降速度的水平。 也可基于與返回流和液壓缸的活塞側(cè)的壓力有關(guān)的上述條件的組合來控制所述泵的致動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例，兩個(gè)控制閥207、209能夠被控制使得它們的通向能量回收系統(tǒng)的出口被打開，這意味著活塞側(cè)和活塞桿側(cè)都連接到回收單元。這又將導(dǎo)致通向回收系統(tǒng)的返回流減少(但壓力更高)，因?yàn)樗鱿陆挡僮鲗⒅饕ㄟ^從活塞側(cè)向活塞桿側(cè)流動(dòng)的液壓流體來執(zhí)行。這例如能夠在鏟斗被排空且將進(jìn)行快速下降時(shí)使用，而不會(huì)導(dǎo)致液壓馬達(dá)295有超速的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)鏟斗被排空(傾卸)時(shí)，能夠以與針對(duì)提升功能件已描述過的基本相同的方式來回收能量。在圖4中，用于提升該鏟斗的作業(yè)功能件被圖示為液壓缸110和相關(guān)的控制閥223、2邪。根據(jù)另一個(gè)變體，在使用轉(zhuǎn)向桿使該工程機(jī)械轉(zhuǎn)向時(shí)回收能量。該轉(zhuǎn)向功能略微特殊，其原因是載荷基本上水平移動(dòng)，或換言之，與重力方向垂直地移動(dòng)。該工程機(jī)械的各個(gè)部件的摩擦和慣性使得該載荷有時(shí)必須通過所述供給泵205來移動(dòng)，而另外一些時(shí)候又必須利用控制閥210、212來減速。為了不產(chǎn)生“過度敏感”且發(fā)生抖動(dòng)的轉(zhuǎn)向，在所述泵對(duì)轉(zhuǎn)向缸加壓以用于所期望的運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，返回側(cè)必須利用一定的背壓進(jìn)行增壓，該背壓能夠在載荷趨向于繼續(xù)其移動(dòng)時(shí)使該載荷減速，而所述泵對(duì)轉(zhuǎn)向缸沒有影響。在本系統(tǒng)中使用了返回側(cè)的偏置壓力，該偏置壓力的大小根據(jù)流量而變化。此背壓通常在10巴至40巴的范圍內(nèi)。通過使用該能量回收系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)偏置壓力，能夠根據(jù)如下方式來回收能量 不回收所有流量均通過先導(dǎo)操作閥四1，該先導(dǎo)操作閥291被設(shè)定為生成最小背壓。通過控制閥210、212中的控制了通向先導(dǎo)操作閥291的返回流的一個(gè)控制閥來控制所需的偏置壓力。 完全回收先導(dǎo)操作閥291被控制為獲得合適的最大容許壓力，這意味著所有流量均通過液壓馬達(dá)四5?，F(xiàn)在，可通過調(diào)適從發(fā)電機(jī)313作用在液壓馬達(dá)295上的載荷來控制所述偏置壓力。 部分回收所述控制單元能夠確定在特定的運(yùn)行模式下、是否所述潛在可回收能量?jī)H有一部分能夠被回收以及能夠回收多少能量/動(dòng)力。先導(dǎo)操作閥291被控制為使得在所述返回端口處獲得最大容許壓力，此壓力適于所期望的偏置壓力。現(xiàn)在能夠通過調(diào)適從發(fā)電機(jī)313 作用在液壓馬達(dá)295上的載荷來控制所述偏置壓力(最高可達(dá)最大容許壓力)。在此運(yùn)行模式中，液壓流體通過液壓馬達(dá)295和先導(dǎo)操作閥291并行地流動(dòng)。存在多種不同的方法來控制液壓馬達(dá)四5的速度。例如，能夠調(diào)整與該液壓馬達(dá)連接的發(fā)電機(jī)的載荷(扭矩) 以便獲得所期望的速度。替代地，該載荷保持恒定并通過先導(dǎo)操作閥289來控制所述速度。 組合式回收
在同一個(gè)轉(zhuǎn)向事件期間，可以在上述控制選項(xiàng)(不回收、完全回收和部分回收)之間進(jìn)行切換。 偏置壓力的水平能夠基于如下標(biāo)準(zhǔn)之一(或基于它們的組合)來確定 利用固定的預(yù)定偏置壓力 利用可變的偏置壓力，該可變的偏置壓力是如下各項(xiàng)的函數(shù)■轉(zhuǎn)向速率，和/或■工程機(jī)械速度，和/或■實(shí)際轉(zhuǎn)向角度 利用與需求相關(guān)的偏置壓力當(dāng)在轉(zhuǎn)向過程中存在增加的抖動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，該偏置壓力增大，而當(dāng)存在較小的抖動(dòng)時(shí)，則該偏置壓力根據(jù)給定的時(shí)間斜率或另一種篩選類型而減小。能夠通過轉(zhuǎn)向速率的導(dǎo)數(shù)來檢測(cè)到帶有抖動(dòng)的轉(zhuǎn)向，所述轉(zhuǎn)向速率能夠通過發(fā)電機(jī)313來記錄或替代地通過轉(zhuǎn)向缸(多個(gè)轉(zhuǎn)向缸)104、105上的位置傳感器來記錄，或替代地，通過對(duì)出口閥210或212兩端的流量的計(jì)算來記錄。另一種方式是該控制單元通過壓力傳感器216、218來記錄所述轉(zhuǎn)向缸內(nèi)出現(xiàn)的大的壓力波動(dòng)。根據(jù)另一個(gè)變體，在使用方向盤219(通過轉(zhuǎn)閥單元)進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)回收能量。這根據(jù)上文針對(duì)桿轉(zhuǎn)向的描述而完成，不同之處如下 不回收先導(dǎo)操作閥291被控制為使得最大容許壓力對(duì)應(yīng)于所期望的偏置壓力。從發(fā)電機(jī) 313作用在液壓馬達(dá)上的載荷被調(diào)整為如下的高水平S卩，使得液壓流體不流過液壓馬達(dá)四5，但幾乎所有流量均通過先導(dǎo)操作閥。替代地，能夠在液壓馬達(dá)295之前或之后添加一個(gè)截止閥，以防止通過液壓馬達(dá)295發(fā)生流動(dòng)。圖5示出了圖4中的實(shí)施例的另一種擴(kuò)展。諸如液壓限制閥的限壓器321布置在管道323上，該管道323把來自桿控制功能件的返回管道285與油箱243連接。由此，進(jìn)一步提高了可靠性，因?yàn)樗軌虼_保在電氣故障導(dǎo)致返回流停止的情況下也供給所述轉(zhuǎn)向功能件。如果在該回收系統(tǒng)中發(fā)生故障，則液壓流體的返回流仍能夠總是通過限壓閥321到達(dá)油箱M3。由此，該限壓閥的打開壓力被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為略高于該能量回收系統(tǒng)中希望使用的壓力水平。替代地，此限壓閥321也能夠針對(duì)方向盤轉(zhuǎn)向來使用。如果由于某些原因而要使用如此高的偏置壓力(所述轉(zhuǎn)閥單元不能應(yīng)對(duì)該相關(guān)的偏置壓力)來進(jìn)行桿轉(zhuǎn)向，則可增加一個(gè)止回閥，以防止用于桿轉(zhuǎn)向的偏置壓力到達(dá)所述限壓器和轉(zhuǎn)閥單元。根據(jù)另外的變體，在數(shù)個(gè)作業(yè)功能件同時(shí)使用時(shí)回收能量。例如，如果提升和轉(zhuǎn)向功能件被同時(shí)使用，且所述提升功能需要200巴的泵壓力、所述轉(zhuǎn)向功能件需要50巴的泵壓力，則能量回收系統(tǒng)能將轉(zhuǎn)向功能件的返回壓力增大到150巴。這意味著，200巴的泵壓力既能夠用于提升又能夠用于轉(zhuǎn)向。來自轉(zhuǎn)向功能件的偏置的能量被回收。參考圖4，下面描述了另一個(gè)示例，在該示例中，所述能量回收系統(tǒng)用作該工程機(jī)械的作業(yè)工具的主動(dòng)懸掛系統(tǒng)。該液壓系統(tǒng)優(yōu)選包括傳感器50，該傳感器50用于確定安裝在該工程機(jī)械上的作業(yè)工具的基準(zhǔn)位置。該作業(yè)工具能夠通過一個(gè)所述液壓作業(yè)功能件而相對(duì)于工程機(jī)械的車身移動(dòng)。該作業(yè)工具例如能夠是提升組件或其他類型的功能件，其中車身和/或作業(yè)工具的非期望的動(dòng)能被回收，同時(shí)所述相對(duì)移動(dòng)被減弱。所述回收單元適于減弱所述作業(yè)工具與車身之間的至少在一個(gè)方向上的相對(duì)移動(dòng)。當(dāng)受到外部干擾時(shí)，這非常重要的，所述外部干擾例如發(fā)生在該工程機(jī)械移動(dòng)時(shí)。在下文中，將描述所述提升功能件的懸掛系統(tǒng)，在該懸掛系統(tǒng)中，能夠在回收能量的同時(shí)對(duì)鏟斗相對(duì)于車身的下降運(yùn)動(dòng)進(jìn)行緩沖。(用于傾斜功能件的懸掛系統(tǒng)能夠以類似的方式起作用)。通過能夠裝配在提升缸上的位置傳感器50(見圖4)，所述控制單元記錄該提升組件相對(duì)于車身的位置。所述控制單元的計(jì)算機(jī)把懸掛功能件正要被致動(dòng)之前該提升組件具有的位置以及液壓缸的活塞側(cè)和/或活塞桿側(cè)的實(shí)際壓力水平儲(chǔ)存在儲(chǔ)存器中。提升臂組件通常以可樞轉(zhuǎn)方式連接到該工程機(jī)械的車身。這意味著如果該工程機(jī)械在崎嶇路面上行駛，即在小的凸起(隆起)上行駛和/或行駛到小坑中，這在液壓缸中表現(xiàn)為活塞側(cè)和活塞桿側(cè)的壓力變化的形式。通過該回收系統(tǒng)，控制閥209使活塞桿側(cè)朝向油箱243大慨。當(dāng)活塞側(cè)的壓力變得低于初始?jí)毫r(shí)，通向所述泵205的控制閥207打開，從而能夠重新補(bǔ)充油并使將提升臂組件略微升起。如果活塞側(cè)的壓力變得更高，則控制閥209關(guān)閉且控制閥207朝向該回收系統(tǒng)打開，從而所述組件下降，其中，該液壓流體的流動(dòng)在回收系統(tǒng)中產(chǎn)生了電能。當(dāng)提升臂組件下降時(shí)，能夠通過如下方式進(jìn)行減速 發(fā)電機(jī)313具有扭矩控制，即從該發(fā)電機(jī)作用在液壓馬達(dá)上的載荷能夠增大， 直至所述提升組件因?yàn)閬碜砸簤厚R達(dá)的背壓足夠大而停止。該液壓缸的活塞行程長(zhǎng)度和活塞速度將取決于所選擇的扭矩控制策略。先導(dǎo)操作閥289被控制以設(shè)定最大容許壓力，所述最大容許壓力允許用于該回收單元的期望的壓力水平。 發(fā)電機(jī)313具有速度控制，其中，液壓缸的活塞行程長(zhǎng)度和活塞速度將取決于所選擇的速度控制策略。先導(dǎo)操作閥289被控制以設(shè)定最大容許壓力，所述最大容許壓力允許用于該回收單元的期望的壓力水平。 如果能量回收不足以實(shí)現(xiàn)所述提升組件的期望的減速，這可能由于該能量回收被固定在給定的水平或由于其他原因而受到限制，則能通過控制閥207進(jìn)行另外的減速 (帶有相關(guān)的損失)，且能通過先導(dǎo)操作閥289產(chǎn)生液壓流體的旁通。能執(zhí)行該控制使得所述組件停止于初始位置附近，這能夠通過位置傳感器50來記錄。相對(duì)于初始位置的最大容許幅度應(yīng)受到限制。這是由于安全性原因，從而，當(dāng)拉力施加到鏟斗時(shí)，所述組件不致于過度折疊。此外，該系統(tǒng)為可變“彈簧/阻尼”特性創(chuàng)造了條件。優(yōu)選地，該系統(tǒng)基本相當(dāng)于帶有阻尼的彈簧，即，如果擾動(dòng)迫使所述提升組件向下，則通過驅(qū)動(dòng)所述發(fā)電機(jī)獲得了電力， 同時(shí)，通過上述控制策略對(duì)該運(yùn)動(dòng)減速(類似于彈簧)。以相應(yīng)的方式，當(dāng)提升組件通過所述供給泵而進(jìn)行提升時(shí)，將增加一定的動(dòng)力水平，所述動(dòng)力水平然后減弱使得所述提升組件停止。此彈簧特性的形式能夠是如下參數(shù)或它們的一部分的函數(shù) 擾動(dòng)力的大小該彈簧特性能夠是擾動(dòng)力大小的函數(shù)。液壓缸的在擾動(dòng)前和擾動(dòng)后的壓力差是該擾動(dòng)力的度量值。 載荷重量的大小該彈簧特性能夠是載荷重量的函數(shù)。液壓缸的活塞側(cè)的壓力是該載荷重量的度量值。
操縱類型該彈簧特性能根據(jù)要使用的操縱和/或作業(yè)工具(鏟斗、貨盤叉、原木爪等)而變化。控制單元能記錄實(shí)際的操縱并從適于不同作業(yè)操作的多個(gè)預(yù)定特性中選擇。 運(yùn)輸和作業(yè)模式能根據(jù)該工程機(jī)械是僅在運(yùn)輸模式下運(yùn)行還是正使用提升組件進(jìn)行作業(yè)來選擇不同的特性。這例如能夠通過記錄該工程機(jī)械的速度和/或記錄任何桿移動(dòng)來指示。根據(jù)另一個(gè)變體，能量回收系統(tǒng)用于將泵功能添加到該液壓系統(tǒng)，見圖6。該液壓系統(tǒng)包括用于使從來自作業(yè)功能件的返回流中回收的能量返回到所述泵的壓力側(cè)的裝置 520。電機(jī)513機(jī)械地連接到液壓機(jī)械595。該電機(jī)能由所述液壓機(jī)械驅(qū)動(dòng)并因此在回收能量時(shí)用作發(fā)電機(jī)，但它也能用作發(fā)電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)作為泵的所述液壓機(jī)械。因此，液壓機(jī)械 595能夠用作液壓馬達(dá)和泵。電控閥515布置在將液壓機(jī)械595連接到油箱M3的油箱管道517上。能使用該閥來防止液壓流體從液壓機(jī)械流向油箱對(duì)3。泵管道251適于將該液壓機(jī)械連接到主泵 205的出口側(cè)(壓力側(cè))。適當(dāng)?shù)?，此泵管?21在其一端在位于液壓機(jī)械595和閥515之間的位置處連接到油箱管道517，并在其另一端連接到主泵205的出口側(cè)。止回閥519能布置在泵管道521上。因此，防止液壓流體在某一方向上從主泵205直接到達(dá)能量回收系統(tǒng)。 止回閥523也能布置在主泵的出口側(cè)，使得來自該能量回收系統(tǒng)的液壓流體不能通過主泵 205流向油箱對(duì)3。由此方式，所述回收單元也能將液壓流體提供到液壓系統(tǒng)的作業(yè)功能件。所述回收單元使用從作業(yè)功能件的返回管線到達(dá)的液壓流體。在圖6b示出的此系統(tǒng)的另一變體中，省略了主泵20 處的止回閥523。主泵20 適于既用作泵又用作液壓馬達(dá)。該泵適于在液壓流體從回收單元5%b流向所述泵的壓力側(cè)50b且進(jìn)一步經(jīng)過所述泵而流向所述泵的抽吸側(cè)51b時(shí)提供扭矩，同時(shí)該泵提供壓力側(cè)的所需壓力，以向所述作業(yè)功能件供給。液壓機(jī)械5%b能連接到電機(jī)513，且能夠以與前述相同的方式用作液壓馬達(dá)以回收能量，或用作泵以增大所述返回流的壓力。主泵20 連接到工程機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)系52b (在圖6b中示意性地圖示)，以在回收能量時(shí)將扭矩傳遞給該動(dòng)力傳動(dòng)系。適當(dāng)?shù)兀搫?dòng)力傳動(dòng)系具有動(dòng)力獲取裝置(PTO)。在 PTO處獲取的動(dòng)力然后能用于該工程機(jī)械的可選功能件。在此情況下能夠作為泵和液壓馬達(dá)而運(yùn)行的主泵20 適于維持所述壓力側(cè)的所需壓力，同時(shí)，來自回收單元5%b的過量液壓流體流能夠通過管道521且進(jìn)一步通過主泵20 流到油箱243中。優(yōu)選是“偏心可變排量泵(over-center variable dispalcement pump) ”型的可變載荷傳感泵的主泵也機(jī)械連接到動(dòng)力傳動(dòng)系52b，且因此能用于產(chǎn)生作用于該動(dòng)力傳動(dòng)系的扭矩，因?yàn)橐簤毫黧w通過泵 205b “向后”流動(dòng)到油箱M3。在一個(gè)或數(shù)個(gè)作業(yè)功能件產(chǎn)生相對(duì)大的返回流、同時(shí)在此時(shí)刻所述供給側(cè)的流量需求相對(duì)低的運(yùn)行模式下，這可能是特別有利的。另外，在連接到電機(jī) 513的能量?jī)?chǔ)存器將充滿的情況下，可通過主泵20 回收能量。在下文中，將參考圖6、以傾斜功能件作為示例來描述液壓流體從作業(yè)功能件向主泵壓力側(cè)的返回。先導(dǎo)操作閥287被控制，使得獲得了所需的最大容許壓力，這意味著來自作業(yè)功能件的液壓流體的所有返回流都被引導(dǎo)到液壓機(jī)械595?？梢愿鶕?jù)該返回流的壓力相對(duì)于主泵的壓力側(cè)壓力的關(guān)系而使用不同的策略 返回壓力高于主泵的供給壓力閥515關(guān)閉且所有的液壓流體流都經(jīng)過液壓機(jī)械595。電機(jī)513能回收與該返回壓力及供給壓力之間的壓力差相對(duì)應(yīng)的一定量的能量，即生成電力。 返回壓力低于主泵的供給壓力閥515關(guān)閉且所有的液壓流體流均經(jīng)過液壓機(jī)械595。電機(jī)513用作電動(dòng)機(jī)并供給能量，從而返回流的壓力能升高到使得液壓流體能在主泵的出口側(cè)上進(jìn)行供給的水平。如果不希望所有返回流均返回到所述供給管線(例如，如果返回流大于所需的供給流)，則能夠如下進(jìn)行 過多的返回流通過先導(dǎo)操作閥觀7被排出到油箱M3。替代地，所有能量均可儲(chǔ)存在電能儲(chǔ)存單元內(nèi)并隨后被消耗，或用于其他電力消耗件。所回收的能量能用于不同的需求。例如，在低的柴油機(jī)速度下，該電能可用于在作業(yè)功能件內(nèi)生成更高的液壓缸速度，或用于將更多的發(fā)動(dòng)機(jī)功率釋放到動(dòng)力傳動(dòng)系。根據(jù)另一個(gè)變體，該回收單元用于使液壓系統(tǒng)201設(shè)有備用轉(zhuǎn)向泵形式的功能件，見圖7。與圖6中示出的系統(tǒng)相比，增加了使得液壓機(jī)械595能將液壓流體從油箱243 中抽吸出的抽吸管道601。優(yōu)選地，抽吸管道601適于從第二管道293延伸到油箱M3，使得液壓機(jī)械595能從油箱243中抽吸液壓流體。止回閥621能布置在抽吸管道601上。通過該抽吸管道601，在主泵205由于某些原因而不能提供液壓流體的情況下，液壓機(jī)械595 能將液壓流體輸送到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。根據(jù)另外的變體，能量回收系統(tǒng)用于在工程機(jī)械101減速期間回收能量，見圖8。 主泵205可通過工程機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)系20 驅(qū)動(dòng)且適于在工程機(jī)械減速期間制動(dòng)該動(dòng)力傳動(dòng)系。該液壓系統(tǒng)包括液壓控制裝置701b，該液壓控制裝置701b用于控制液壓流體從泵 205的壓力側(cè)到回收單元595的流動(dòng)，以在該工程機(jī)械減速期間回收能量。與圖7中的示例相比，圖8中的液壓系統(tǒng)的實(shí)施例包括電控閥701形式的所述控制裝置701b和管道703。閥 701布置在將抽吸管道601和泵管道521連接的管道703上。在該工程機(jī)械的減速期間，液壓流從泵205經(jīng)由閥701被驅(qū)動(dòng)到回收單元，其中液壓能量可轉(zhuǎn)化為電能以直接消耗掉或儲(chǔ)存在儲(chǔ)存單元內(nèi)。該工程機(jī)械將減速到與驅(qū)動(dòng)泵(以及液壓機(jī)械和發(fā)電機(jī))所需的能量相對(duì)應(yīng)的程度。對(duì)該減速水平的調(diào)整例如能通過調(diào)節(jié)通向所述泵的最大LS信號(hào)來進(jìn)行，然后通過扭矩或轉(zhuǎn)速控制來控制該電機(jī)513。壓力水平與經(jīng)過所述回收單元的流量的乘積對(duì)應(yīng)于能實(shí)現(xiàn)的減速效果。該流量能通過對(duì)電機(jī)的直接速度控制或通過控制與特定速度(因此與特定流量)相對(duì)應(yīng)的載荷(扭矩)來確定。如果其他功能件同時(shí)由主泵供給，則電機(jī) 513被控制使得壓力和流量被持續(xù)維持通向這些其他功能件，而其余部分通向回收單元。圖9示出了圖8中實(shí)施例的替代實(shí)施例。在此，控制裝置801b包括電控閥801和將抽吸管道601和供給管道805連接的管道803。供給管道805從所述泵延伸到優(yōu)先閥220 且進(jìn)一步延伸到作業(yè)功能件。閥801布置在管道803上，所述管道803在優(yōu)先閥220和作業(yè)功能件之間的位置處連接到供給管道805。因此，在回收單元可能發(fā)生故障的情況下也能保證轉(zhuǎn)向功能件接收到流量。在此情況下，優(yōu)先閥220將使來自主泵205的液流優(yōu)先通向轉(zhuǎn)向功能件，其代價(jià)是犧牲了通向作業(yè)功能件和/或回收單元的供給。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)的替代實(shí)施例。該液壓系統(tǒng)的能量回收系統(tǒng) 901設(shè)置在上文中已參考圖3和圖4描述過的液壓基礎(chǔ)系統(tǒng)201中。在下文中，將僅描述此系統(tǒng)中存在的與圖3及圖4的能量回收系統(tǒng)相比的差異性。在此實(shí)施例中，所述回收單元包括第一液壓機(jī)械295和第二液壓機(jī)械903。該第一液壓機(jī)械和第二液壓機(jī)械以機(jī)械方式互連，且第一液壓機(jī)械295適于由液壓流動(dòng)流驅(qū)動(dòng)， 而第二液壓機(jī)械903適于通過被第一液壓機(jī)械驅(qū)動(dòng)而泵送液壓流體。因此，能量回收系統(tǒng) 901包括所述第二液壓機(jī)械903，以代替電機(jī)313。在下文中，第二液壓機(jī)械903將被稱為泵，而第一液壓機(jī)械295將被稱為液壓馬達(dá)。此泵和馬達(dá)的帶有用于動(dòng)力傳遞的中間軸的布置結(jié)構(gòu)形成了液壓扭矩變換器。例如蓄能器形式的液壓能量?jī)?chǔ)存器905連接到泵903的出口側(cè)。泵903的出口側(cè)進(jìn)一步通過管道 907連接到液壓系統(tǒng)201，所述管道907連接到主泵205的抽吸側(cè)。因此，儲(chǔ)存在蓄能器905 內(nèi)的能量能通過主泵205的抽吸側(cè)輸送回到該系統(tǒng)。優(yōu)選地，主泵205被機(jī)械連接到該工程機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)系，且由該工程機(jī)械的諸如柴油機(jī)的推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。該液壓系統(tǒng)包括用于使從來自作業(yè)功能件的返回流中回收的能量返回到泵205的抽吸側(cè)的裝置900。液壓流體能從蓄能器905提供到主泵。因?yàn)樾钅芷鲀?nèi)的液壓流體被加壓，所以，所述加壓的液壓流體也能對(duì)驅(qū)動(dòng)所述主泵205的扭矩起到貢獻(xiàn)，這可用于釋放柴油機(jī)載荷。因?yàn)樾钅芷鬟B接到主泵的抽吸側(cè)，所以，儲(chǔ)存在蓄能器 905內(nèi)的所有能量都能用在該系統(tǒng)內(nèi)，而與蓄能器內(nèi)的實(shí)際壓力水平無關(guān)。在蓄能器的壓力高于要操作的作業(yè)功能件中的壓力的情況下，即在蓄能器905中的壓力高于主泵的壓力側(cè)的壓力的情況下，從蓄能器供給的過多扭矩能降低柴油機(jī)的扭矩。在此情況下，主泵將用作液壓馬達(dá)，從而支持該柴油機(jī)。下面將給出使用能量回收系統(tǒng)901來回收能量的多種不同方法的描述。根據(jù)第一變體，在提升臂組件111下降時(shí)回收能量。(另見圖1)?？刂茊卧涗洸僮髡咭ㄟ^提升桿來使提升臂組件下降?？刂茊卧雅c提升缸108、109相關(guān)的先導(dǎo)操作閥289設(shè)定為最大容許壓力，這意味著能實(shí)現(xiàn)回收單元的所需壓力，并打開控制閥207。液壓流體現(xiàn)在能從提升缸108、109的活塞側(cè)通過控制閥207、通過止回閥四8且進(jìn)一步通過液壓馬達(dá)四5，然后進(jìn)一步經(jīng)過反壓閥311流到油箱243中。提升缸108、109的活塞桿側(cè)通過布置在控制閥單元內(nèi)的防氣泡閥以常規(guī)的方式被再填充。由液壓馬達(dá)295驅(qū)動(dòng)的泵903將加壓的液壓流體輸送到蓄能器905。經(jīng)過該馬達(dá)四5的返回流的壓力取決于液壓缸內(nèi)的壓力(該壓力又取決于實(shí)際載荷)。泵903的壓力側(cè)的壓力取決于蓄能器905內(nèi)的氣體的受壓程度。這意味著蓄能器905內(nèi)的壓力與液壓馬達(dá)295之前的液壓流體的壓力基本不相等。通過使用該液壓扭矩變換器，所有回收的能量均能儲(chǔ)存在蓄能器905內(nèi)，而與壓力水平無關(guān)。如果馬達(dá)903在高壓力下運(yùn)行且蓄能器905具有低的壓力，則可進(jìn)行計(jì)算以確定應(yīng)如何設(shè)定泵903的排量來獲得相同的扭矩(扭矩與排量及壓力的乘積成比例)。在實(shí)踐中，這意味著泵903將液壓流體推入到蓄能器905內(nèi)，使得與液壓馬達(dá)295相比具有更大的流量和更低的壓力，但儲(chǔ)存在蓄能器905內(nèi)的能量大體上對(duì)應(yīng)于在液壓馬達(dá)內(nèi)建立的能量。替代地，控制閥207和控制閥209兩者能將出口打開而通向回收單元，這意味著活塞側(cè)和活塞桿側(cè)均連接到回收單元。這又將導(dǎo)致通向回收單元的返回流減少(但壓力更高)，因?yàn)樗鱿陆挡僮鲗⒅饕ㄟ^從活塞側(cè)流向活塞桿側(cè)的液壓流體來執(zhí)行。這例如能夠在鏟斗被排空且將進(jìn)行迅速下降時(shí)使用，而不會(huì)導(dǎo)致液壓馬達(dá)295有速的風(fēng)險(xiǎn)?？梢允褂貌煌目刂七x擇 不回收所有返回流均通過先導(dǎo)操作閥觀9，所述先導(dǎo)操作閥289被設(shè)定為生成最小背壓。 對(duì)該返回流的大小的控制可通過控制閥207、根據(jù)所述提升臂組件的期望的下降速度來進(jìn)行。能基于滑塊位置和控制閥207的滑塊兩端的壓降來計(jì)算流量。能利用液壓缸的活塞側(cè)的壓力傳感器和回收單元處的壓力傳感器309。不希望進(jìn)行能量回收的原因例如可以是 因?yàn)樾钅芷?05完全充滿，即蓄能器內(nèi)的壓力已達(dá)到最大水平。也可以是因?yàn)橄Ｍ鎏嵘劢M件以最大的力下降(通過泵送力來推動(dòng))，在此情況下，返回管線內(nèi)的背壓將抵抗該下降運(yùn)動(dòng)。 完全回收先導(dǎo)操作閥289被控制為獲得合適的最大容許壓力，這意味著所有流量都經(jīng)過液壓馬達(dá)四5。對(duì)該返回流的大小的控制可通過控制閥207進(jìn)行?？刂茊卧哂信c液壓缸的活塞側(cè)的壓力有關(guān)的信息，且優(yōu)選盡可能地打開所述控制閥207。能進(jìn)行對(duì)于在控制閥207 后應(yīng)具有多高的背壓以獲得所需流量的計(jì)算。該壓力能通過壓力傳感器309測(cè)量。對(duì)于液壓馬達(dá)四5，適用如下公式Mut =排量*壓降*nhmA2*PI)。對(duì)于泵903，適用如下公式 Min =排量*壓降/(iihm*2*PI)。通過與壓力、效率和馬達(dá)排量有關(guān)的輸入數(shù)據(jù)，能計(jì)算對(duì)所述泵903的所需排量的設(shè)定的確定。然后根據(jù)計(jì)算持股的值來控制所述泵。此外，在確認(rèn)了壓力傳感器309測(cè)量到的實(shí)際壓力之后，能執(zhí)行對(duì)排量的細(xì)微調(diào)節(jié)。由于蓄能器905 內(nèi)和液壓缸的活塞側(cè)的壓力發(fā)生變化，連續(xù)執(zhí)行對(duì)排量的調(diào)節(jié)和重復(fù)計(jì)算。 部分回收如果僅能回收特定的一部分能量，則通過調(diào)整所述泵903的排量來進(jìn)行期望扭矩的計(jì)算和調(diào)節(jié)。這對(duì)應(yīng)于控制閥與液壓馬達(dá)之間的某一位置處的特定壓力，即壓力傳感器 309處的壓力。傳感器909適于感測(cè)將液壓馬達(dá)295連接到泵903的軸的速度。使用來自速度傳感器909的信息，能確認(rèn)液壓馬達(dá)295和泵903是否超速。先導(dǎo)操作閥289然后能將返回端口處的最大容許壓力調(diào)整到使得不出現(xiàn)超速的值。相應(yīng)地，液壓流體流能通過先導(dǎo)操作閥被直接旁通到油箱對(duì)3。以常規(guī)方式調(diào)整該控制閥207，以獲得正確的缸速度。 組合式回收在同一個(gè)下降操作期間，可在上述控制選項(xiàng)(不回收、完全回收和部分回收)之間進(jìn)行切換。例如，在下降運(yùn)動(dòng)開始時(shí)，能在蓄能器905內(nèi)的壓力低的情況下采用部分回收。 之后，執(zhí)行完全回收，而在蓄能器905已達(dá)到最大壓力之后，不進(jìn)行回收。根據(jù)另一個(gè)變體，在鏟斗被排空(傾卸)時(shí)回收能量。在鏟斗被排空時(shí)的回收以與提升臂組件下降時(shí)相對(duì)應(yīng)的方式進(jìn)行。根據(jù)另一個(gè)變體，在使用轉(zhuǎn)向桿轉(zhuǎn)向時(shí)回收能量。通過根據(jù)圖10中的實(shí)施例的系統(tǒng)在桿轉(zhuǎn)向期間的能量回收以與通過根據(jù)圖4中系統(tǒng)的實(shí)施例在桿轉(zhuǎn)向期間的能量回收大致相同的方式進(jìn)行，其差異在于 在“完全回收”的情況下，通過調(diào)整所述泵903上的扭矩來控制偏置壓力(根據(jù)前文的描述)。
根據(jù)另外的變體，在使用方向盤轉(zhuǎn)向時(shí)回收能量(通過轉(zhuǎn)閥單元)。通過根據(jù)圖 10中的實(shí)施例的系統(tǒng)在方向盤轉(zhuǎn)向期間的能量回收以與通過根據(jù)圖4中的實(shí)施例的系統(tǒng)在方向盤轉(zhuǎn)向期間的能量回收大致相同的方式進(jìn)行，其差異在于 在“不回收”的情況下，泵903的排量被控制為(最大)水平，使得液壓馬達(dá)上的載荷變大而導(dǎo)致液流不能經(jīng)過液壓馬達(dá)四5。圖11示出了圖9中實(shí)施例的另外的擴(kuò)展(此另外的擴(kuò)展對(duì)應(yīng)于圖4中的液壓系統(tǒng)的在圖5中的另外的擴(kuò)展)。限壓器1021布置在把來自桿轉(zhuǎn)向的返回管道連接到油箱 243的管道1023上。根據(jù)另外的變體，在數(shù)個(gè)作業(yè)功能件同時(shí)被使用時(shí)回收能量。這以與上文針對(duì)圖 4所示的液壓系統(tǒng)所描述的大致相同的方式進(jìn)行。根據(jù)另外的變體，液壓系統(tǒng)用作作業(yè)功能件的主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，例如提升功能件，其中車身和/或作業(yè)工具的非期望的動(dòng)能被至少部分地回收。這以與上文針對(duì)圖4所示的液壓系統(tǒng)所描述的大致對(duì)應(yīng)的方式進(jìn)行，其某些差異在于 泵903優(yōu)選具有扭矩控制，即，從泵作用在液壓馬達(dá)上的載荷能增大，直至所示提升組件因?yàn)閬碜砸簤厚R達(dá)的背壓足夠大而停止。液壓缸的活塞行程長(zhǎng)度和活塞速度將取決于所選擇的扭矩控制策略。先導(dǎo)操作閥289被控制以設(shè)定最大容許壓力，這意味著能量回收單元能在最大壓力的范圍內(nèi)、在希望的壓力水平下運(yùn)行。 在僅能執(zhí)行有限的能量回收的情況下，則能通過控制閥207來進(jìn)行作業(yè)工具的移動(dòng)的特定減速，且液壓流體的旁通能通過先導(dǎo)操作閥289來進(jìn)行。根據(jù)另外的變體，該液壓系統(tǒng)用于在工程機(jī)械101的減速期間獲得能量回收，見圖12。與圖11中的實(shí)施例相比，電控閥1101也布置在將回收系統(tǒng)的第二管道293和油箱 243連接的管道1103上。在工程機(jī)械的減速期間，主泵205被動(dòng)力傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)，同時(shí)主泵205制動(dòng)該動(dòng)力傳動(dòng)系。因此，主泵將液壓流體流通過閥1101泵送到回收單元。工程機(jī)械減速到與驅(qū)動(dòng)主泵 205(和回收單元)所需的能量相對(duì)應(yīng)的程度。在減速期間，閥1101優(yōu)選保持完全打開。對(duì)減速水平的調(diào)整能通過計(jì)算并調(diào)整通向主泵的LS信號(hào)(因?yàn)長(zhǎng)S信號(hào)構(gòu)成了用于該泵的壓力調(diào)節(jié)器的參考信號(hào))以及調(diào)整泵903的排量來進(jìn)行。能利用來自速度傳感器909的輸入數(shù)據(jù)來計(jì)算流量。減速效果與壓力及流量的乘積成比例。能在其他作業(yè)功能件被使用的同時(shí)從該減速過程中回收能量。如果其他作業(yè)功能件被同時(shí)使用，則通過其他作業(yè)功能件所需的壓力以及獲得期望的減速效果(減速能量) 所需的壓力這二者中的最大壓力來確定通向主泵的LS信號(hào)。計(jì)算出能夠回收多少能量，并相應(yīng)地調(diào)整泵903的排量。計(jì)算液壓馬達(dá)295上的流量(通過速度傳感器909計(jì)算)，且計(jì)算流出到其他作業(yè)功能件的流量(通過滑塊位置和相關(guān)的控制閥的壓降)。例如，如果使用帶有轉(zhuǎn)閥單元的方向盤來轉(zhuǎn)向，則能夠使用轉(zhuǎn)向位置傳感器來計(jì)算通向轉(zhuǎn)向功能件的流量。如果回收單元不能接收與減速能量所需的量相對(duì)應(yīng)的壓力和/或流量，則能通過控制所述控制閥1101來排出一定量的能量，使得在控制閥1101兩端產(chǎn)生相應(yīng)的壓降。圖13示出了圖12中實(shí)施例的替代實(shí)施例。在此，電控閥1201布置在管道1203 上，其中管道1203將回收系統(tǒng)內(nèi)的第二管道293連接到布置在主泵205和作業(yè)功能件之間的供給管道805。管道1203在優(yōu)先閥220和作業(yè)功能件之間的位置處連接到供給管道805。因此，在回收單元的可能發(fā)生故障的情況下也能保證轉(zhuǎn)向功能件接收到液流。在此情況下， 優(yōu)先閥220使來自主泵205的液流優(yōu)先通向轉(zhuǎn)向功能件，其代價(jià)是犧牲了向作業(yè)功能件和 /或回收單元的供給。根據(jù)另外的變體，該液壓系統(tǒng)用于將來自蓄能器的回收能量供給到主泵。把儲(chǔ)存在蓄能器內(nèi)的能量直接用于作業(yè)功能件通常會(huì)導(dǎo)致很大的損失。蓄能器內(nèi)的壓力取決于氣體被壓縮的程度大小，且液壓缸所需的壓力取決于實(shí)際的載荷情況。要么該蓄能器內(nèi)的壓力低于液壓缸的壓力要求，這將意味著液壓缸根本不移動(dòng)，要么該蓄能器內(nèi)的壓力高于液壓缸的壓力要求，這意味著能量必須經(jīng)由閥被節(jié)流掉，以能夠控制液壓缸活塞的速度。然而，通過根據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)的此變體，儲(chǔ)存在蓄能器905內(nèi)的幾乎所有能量均能被回收，見圖10。蓄能器905通過閥913連接到泵205的抽吸側(cè)。主泵205和油箱243之間的管道上的止回閥915防止來自蓄能器905的加壓油通向油箱M3。當(dāng)閥913關(guān)閉時(shí)，該主泵以常規(guī)的方式從油箱中抽油。驅(qū)動(dòng)該泵所需的動(dòng)力與泵的壓力側(cè)及抽吸側(cè)之間的壓力差以及經(jīng)過該泵的流量的乘積成比例。當(dāng)閥913打開時(shí)，蓄能器內(nèi)的壓力被供給到泵的抽吸側(cè)，這降低了泵205的壓力側(cè)和抽吸側(cè)之間的壓力差。如果蓄能器內(nèi)的壓力等于輸出壓力，則基本上無需從柴油機(jī)供給能量以驅(qū)動(dòng)該泵(除去由于滑動(dòng)損失而消耗的能量)。在蓄能器905 內(nèi)的壓力低于主泵205的輸出壓力的情況下，僅需要來自柴油機(jī)的將蓄能器905內(nèi)存在的壓力增大到所述泵的壓力側(cè)的所需壓力的動(dòng)力。在蓄能器905內(nèi)的壓力高于壓力側(cè)的期望壓力的情況下，主泵905將用作液壓馬達(dá)并驅(qū)動(dòng)該柴油機(jī)及其附屬設(shè)備。在以上描述中，術(shù)語“電控閥”已用于液壓回路中的直接電控閥，也就是說，該閥適于由輸入電信號(hào)控制。當(dāng)然，在術(shù)語“電控閥”的范圍內(nèi)存在著其多種變體，例如數(shù)個(gè)閥的布置結(jié)構(gòu)，在該布置結(jié)構(gòu)中，第一閥布置在液壓管道上，而第二直接電控閥適于通過液壓信號(hào)來控制第一閥。
權(quán)利要求
1.一種用于工程機(jī)械(101)的液壓系統(tǒng)，所述液壓系統(tǒng)包括控制閥單元O;200a， 200b, 200c)和至少一個(gè)作業(yè)功能件(1 ；217，221，203)，所述控制閥單元(2 ；200a, 200b, 200c)用于對(duì)進(jìn)出所述作業(yè)功能件的液壓流體進(jìn)行控制；回收單元(9 ；295 ；595)，所述回收單元(9 ；295 ；595)連接到所述控制閥單元的返回端口(10 ；60a，60b，60c)，用于從所述作業(yè)功能件回收能量；以及用于限制所述返回端口處的液壓流體壓力的裝置(11 ；287b, 289b, 291b)，其特征在于，所述限壓裝置包括先導(dǎo)操作閥(12 ；287, 289, 291)，所述先導(dǎo)操作閥(12 ；287,289,291)布置成設(shè)定所述控制閥單元的返回端口 (10 ；60a,60b,60c)處的最大容許壓力，所述最大容許壓力能夠通過利用控制單元(13 ；213)控制所述先導(dǎo)操作閥來改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述先導(dǎo)操作閥(12 ；287,289,291)連接到所述返回端口 (10 ；60a,60b, 60c)且與所述回收單元(9 ；295 ；595)并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述先導(dǎo)操作閥(12 ；287, 289, 291)是可電控的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥單元(2 ；200a, 200b, 200c)的返回端口 (10 ；60a,60b,60c)處的所述最大容許壓力能夠通過所述先導(dǎo)操作閥(12;觀7，觀9，四1)來連續(xù)改變。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括止回閥(16;297，298，299)，所述止回閥(16 ；297, 298, 299) 在位于所述控制閥單元的返回端口(10;60a，60b，60C)與所述回收單元之間的位置處與所述回收單元(9;295;595)串聯(lián)連接，并且，所述止回閥與所述先導(dǎo)操作閥(12;觀7，觀9， 291)并聯(lián)連接，以阻止朝著所述作業(yè)功能件(1 ；217,221,203)的方向上的流動(dòng)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括適于在位于所述控制閥單元的返回端口(10 ；60a,60b, 60c)與所述先導(dǎo)操作閥的入口(18 ;280bJ82b，284b)之間的位置處測(cè)量所述液壓流體的壓力的壓力傳感器(17 ；309)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于提供液壓流體的泵(3 ；205)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述泵(3 ；205)適于向所述至少一個(gè)作業(yè)功能件(1 ；217, 221, 203)提供液壓流體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于使從來自所述作業(yè)功能件的返回流中回收的能量返回到所述泵的壓力側(cè)的裝置(520)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8和9所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述泵O05b)適于既用作泵又用作液壓馬達(dá)，并且，所述泵適于在液壓流體從所述回收單元(595b)流向所述泵的壓力側(cè)(50b)且進(jìn)一步經(jīng)過所述泵而流向所述泵的抽吸側(cè)(51b)時(shí)提供扭矩，同時(shí)所述泵提供所述壓力側(cè)的所需壓力，以供給所述作業(yè)功能件(1 ；217，221，203)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于使從來自所述作業(yè)功能件的返回流中回收的能量返回到所述泵O05)的抽吸側(cè)的裝置(900)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述回收單元包括第一液壓機(jī)械和第二液壓機(jī)械(903)，且所述第一液壓機(jī)械和所述第二液壓機(jī)械以機(jī)械方式互連，并且，所述第一液壓機(jī)械適于由液壓流體流驅(qū)動(dòng)，而所述第二液壓機(jī)械適于通過被所述第一液壓機(jī)械驅(qū)動(dòng)而泵送液壓流體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第一液壓機(jī)械連接到所述返回端口從而被返回流驅(qū)動(dòng)，并且， 所述第二液壓機(jī)械(90 適于將液壓流體泵送到蓄能器(905)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8和12所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第一液壓機(jī)械連接到所述返回端口從而被返回流驅(qū)動(dòng)，并且， 所述第二液壓機(jī)械(90 適于將液壓流體泵送到所述泵的壓力側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8和12所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第一液壓機(jī)械連接到所述返回端口從而被返回流驅(qū)動(dòng)，并且， 所述第二液壓機(jī)械(90 適于將液壓流體泵送到所述泵的抽吸側(cè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求7至11的任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述泵(20 能夠由工程機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)且適于在所述工程機(jī)械 (101)的減速期間制動(dòng)所述動(dòng)力傳動(dòng)系，并且，所述系統(tǒng)包括液壓控制裝置(701b;801b)， 所述液壓控制裝置(701b ；801b)用于控制液壓流體從所述泵的壓力側(cè)到所述回收單元的流動(dòng)，以在所述工程機(jī)械的減速期間回收能量。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)作業(yè)功能件(1 ；217，221，203)包括設(shè)有活塞的液壓缸，用于將動(dòng)力傳遞到工程機(jī)械中的機(jī)械部件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥單元O;200a，200b，200C)適于控制選擇性地從所述液壓缸的活塞側(cè)和/或所述液壓缸的活塞桿側(cè)到所述回收單元的、液壓流體的返回流。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18中的任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括適于測(cè)量所述液壓缸的活塞側(cè)的液壓流體壓力的壓力傳感器(19 ；235, 229, 216)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17至19中的任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括適于測(cè)量所述液壓缸的活塞桿側(cè)的液壓流體壓力的壓力傳感器(20 ；237，231，218)。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述回收單元(9 ；295 ；595)適于減弱由外部擾動(dòng)引起的、在所述工程機(jī)械(101)的作業(yè)工具(111)與車身(102)之間至少沿一個(gè)方向的相對(duì)移動(dòng)，所述作業(yè)工具能夠通過所述作業(yè)功能件(1 ；217，221，203)而相對(duì)于所述車身移動(dòng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于確定所述作業(yè)工具(111)相對(duì)于所述車身(102)的基準(zhǔn)位置的傳感器(21 ； 50)。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括多個(gè)作業(yè)功能件(1 ；217，221，203)，所述多個(gè)作業(yè)功能件 (1 ；217，221，203)帶有各自的相關(guān)的控制閥單元(2 ;200a，200b，200c)，并且，為各個(gè)所述作業(yè)功能件均設(shè)置一個(gè)所述先導(dǎo)操作閥(12 ；287，289，291)。
24.根據(jù)權(quán)利要求5和23所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括為各個(gè)先導(dǎo)操作閥(觀7，觀9，四1)均布置一個(gè)所述止回閥 (16 ;297，298，299)，所述止回閥在位于各個(gè)所述控制閥單元的返回端口與所述回收單元之間的位置處與所述回收單元095)串聯(lián)連接并與所述先導(dǎo)操作閥并聯(lián)連接，以阻止朝著各個(gè)所述作業(yè)功能件017，221，203)的方向上的流動(dòng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述止回閥(四7，四8，四9)的出口在所述回收單元的上游互連。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括適于在位于所述止回閥下游但在所述回收單元上游的位置處測(cè)量所述液壓流體的壓力的壓力傳感器(309)。
27.根據(jù)權(quán)利要求23至25中任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于各個(gè)先導(dǎo)操作閥的壓力傳感器，所述用于各個(gè)先導(dǎo)操作閥的壓力傳感器適于在位于各個(gè)所述控制閥單元的返回端口與各個(gè)所述先導(dǎo)操作閥的入口之間的位置處測(cè)量所述液壓流體的壓力。
28.根據(jù)權(quán)利要求23或M所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于各個(gè)所述作業(yè)功能件的一個(gè)所述回收單元。
29.根據(jù)權(quán)利要求23至觀中的任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括控制單元(13 ；213)，所述控制單元(13 ；213)用于單獨(dú)地控制所述先導(dǎo)操作閥(12 ；287, 289,291).
30.一種工程機(jī)械(101)，所述工程機(jī)械(101)包括根據(jù)權(quán)利要求1至四中的任一項(xiàng)所述的液壓系統(tǒng)。
31.一種用于在液壓系統(tǒng)內(nèi)回收能量的方法，其中，所述液壓系統(tǒng)包括控制閥單元(2 ；200a, 200b, 200c)和至少一個(gè)作業(yè)功能件(1 ；217，221，203)，所述控制閥單元(2 ； 200a, 200b, 200c)用于對(duì)進(jìn)出所述作業(yè)功能件的液壓流體進(jìn)行控制；以及回收單元(9; 295 ；595)，所述回收單元(9 ；295 ；595)連接到所述控制閥單元的返回端口(10 ；60a, 60b，60c)，用于從所述作業(yè)功能件回收能量，其特征在于，利用限壓裝置(11 ；287b, 289b, ^lb)、通過從控制單元(13 ；213)接收信號(hào)來控制所述返回端口處的最大容許壓力 (Pmax)，其目的是使所述回收單元(9 ；295 ；595)的最大能量回收率適合于所述作業(yè)功能件(1 ；217，221，203)的實(shí)際運(yùn)行模式。
全文摘要
一種用于工程機(jī)械(101)的液壓系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括控制閥單元(2；200a，200b，200c)和至少一個(gè)作業(yè)功能件(1；217，221，203)，該控制閥單元(2；200a，200b，200c)用于對(duì)進(jìn)出所述作業(yè)功能件的液壓流體進(jìn)行控制；以及回收單元(9；295；595)，所述回收單元(9；295；595)連接到控制閥單元的返回端口(10；60a，60b，60c)，用于從作業(yè)功能件回收能量。該系統(tǒng)還包括限壓裝置(11；287b，289b，291b)，所述限壓裝置(11；287b，289b，291b)用于限制返回端口處的液壓流體的壓力，所述限壓裝置具有先導(dǎo)操作閥(12；287，289，291)，所述先導(dǎo)操作閥(12；287，289，291)適于設(shè)定所述控制閥單元的返回端口(10；60a，60b，60c)處的最大容許壓力，其中，該壓力能夠通過利用控制單元(13；213)控制所述先導(dǎo)操作閥來改變。
文檔編號(hào)E02F9/22GK102449323SQ200980159587
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2009年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月29日
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