[发明专利]用于控制作业车辆的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制作业车辆的设备，其包括动力源和液压 回路，液压回路包括由动力源驱动的泵；至少一个液压致动器，其通 过第一管路与泵流体相通；以及可变排量液压马达装置，其通过第二 管路与致动器流体相通，并且位于致动器的下游。本发明还涉及一种 用于控制作业车辆的方法。

背景技术

通常，泵由用于驱动作业车辆的内燃机可操作地驱动。

术语″作业车辆″包括类似建筑机械这样的的不同类型的材料装卸 车辆，比如轮式装载车、铲式装载车、机动平路机和挖掘机。下面通 过应用于轮式装载机上的实例对本发明进行描述。其只是作为优选应 用场合的一个实例。

所述致动器可以是呈液压缸形式的线性致动器。为了执行特定的 作业功能，轮式装载机包括若干个这样的液压缸。第一对液压缸被设 置成用于转动(转向)轮式装载机。第二对液压缸设置为用于提升负 载臂装置，并且在负载臂装置上设置有另外的液压缸，用于使设置在 负载臂装置上的例如铲斗或叉的工具倾斜。

传统的液压系统通常包括设置在液压致动器上游的定向阀，用于 控制从泵到致动器的流体供应，并且因此也控制致动器的运动。根据 工具的期望运动，以连续可变的方式调节定向阀。因此，来自泵的液 流被节流至较大或较小的程度，以便获得期望的运动。

现有技术中的液压系统在操作期间具有一定的能量损耗。下面描 述这些能量损耗的某些情况。

例如，当某一功能启动时，负载达到特定速度(例如在车辆行驶 期间)。通过节流液流，将负载减速至较低速度或直至停止。因此， 来自负载的动能通过阀的出口被传输至流体。

此外，在一定的状态下，存在车辆不稳定的风险。例如，当车辆 利用相关的致动器转向时，车辆可能出现横向振动。

此外，在工具的提升操作期间，首先通过向相关的致动器提供液 压能从而将工具提升至一定高度。当工具处于升高的位置时，该能量 被转换成势能。当工具降下时，该能量通过所述阀控制。当负载下降 时(例如，当托盘从机架上下降时)，损失的能量特别多。

此外，在工具(具体形式为铲斗)的倾斜操作期间，首先通过向 相关的致动器提供液压能从而将其倾斜向上至一定高度。当工具处于 升高的位置时，这一能量被转换成势能。当工具再次向下倾斜时，这 一能量通过所述阀控制。

此外，当工具下降和当工具(铲斗)为空时，重力分别形成向下 的作用力。当理论上只有重力可用于移动工具时，泵在这种情况下也 持续工作。

众所周知，在作业车辆内中使用了一种所谓的负载检测液压系统 (LS系统)。LS系统包括在操作期间检测致动器所受负载压力的装置。 更具体地说，检测负载并且控制泵的排出压力，以至其超过存在于致 动器中的负载压力一个预定差值。更具体地说，通过梭阀和激活的控 制阀装置检测来自用于负载的致动器的压力(LS信号)，其中所述控 制阀装置与用于负载的致动器相关联。然后，泵将液压流体输送至致 动器，其程度取决于对激活的控制阀装置的操作程度。

LS系统通常具有相对较高的效率。然而，LS系统具有一定的能 量损耗。下面描述这些能量损耗中的一部分。

在传统的负载检测系统中，泵进行工作以在定向阀上保持恒定的 压降。阀的开口面积决定液流。压降的大小取决于系统设计和阀类型， 但是其通常为10-25巴。轮式装载机工作时，发动机的转数通常较低， 并且同时执行若干作业功能。这导致当阀完全开启时，泵不能使阀的 压力饱和，从而依次导致低的压降。

当具有公共泵的LS系统内的若干作业功能同时启动时，泵需要产 生能够操作最高致动器压力的压力水平。这意味着控制另外的致动器 (功能)的阀将获得非常高的压降，其将在相关的阀中得到控制。

世界上的石油资源正变得日益稀缺，由此导致石油燃料的价格增 加。因此，使用石油燃料的车辆的效率在未来变得更加重要。对于作 业车辆，在液压系统中存在能量损耗的问题。

US6,789,387中公开了一种用于回收作业车辆中的能量的液压系 统。所述系统设置为在过载状态下(也就是在液压缸伸出以提升负载 后，由于其自重作用而缩回时)回收能量。检测过载状态，并且随后 启动阀，以便来自液压缸的流体被引向液压马达，用以产生输出扭矩。 一个缺点是，所述系统只限于在所述过载状态下回收能量。