[发明专利]混合式挖土机

说明书

相关申请的交叉参考

本申请是于2006年2月22日提出申请的美国申请系列号11/359,728的部分继续申请，申请11/359,728要求获得于2005年2月22日提出申请的临时申请系列号60/655,221的优先权。申请系列号11/359,728是于2005年4月8日提出申请的美国申请系列号11/101,837的部分继续申请，现在美国专利号7,179,070要求获得于2004年4月9日提出申请的临时申请系列号60/560,897的优先权。

本申请要求得到于2006年3月13日提出申请的美国临时申请系列号60/787,944的相关权益。

发明背景

本发明大体上涉及运载工具动力系统，具体而言，涉及液压混合式动力系统。更进一步说，本发明直接针对挖土机的液压混合式动力系统。

众所周知，在挖土机所使用的液压系统中会配备一个变量泵。变量泵比齿轮泵更有效率，因为它只抽取液压系统所需的油液量。当液压缸都不工作时，泵就会停止抽取油液。这样就大大降低了反铲挖土机的燃料消耗。

这种系统的一个优势就是可使可变发动机功率得到最佳运用。多数反铲挖土机都具有若干不同的发动机转速选项。当发动机处于最大转速时，反铲挖土机具有最大工作效率。当发动机减速时，反铲挖土机获取的功率会减小。

这种系统的一个缺点就是：当泵试图抽用比发动机在某一特定转速下所能产生的功率更多的功率时，发动机就会失速。为了避免这一点，系统会监测全部液压缸的压力并控制旋转斜盘的倾角以满足具有最高压力值的油缸的要求。如果不需要全压力，那么变量泵就会增大其排量，从而增大流体流速，并使铲具运动更快。当系统要求全压力时，泵就会减小其排量，从而在不超出发动机可用功率的范围内提供压力。系统被限定在一个固定的发动机功率值。

所谓的混合式动力系，比如用于汽车的混合式动力系，一般指的是这样一种动力系：其中内燃机结合运用辅助马达，如电动马达或液压马达，用来驱动运载工具。混合式动力系统如已知的并联混合式包括一个普通机械传动系(耦联到内燃机上)以及辅助传动系(耦联到辅助马达上)。但由于这些系统需要有双重零部件，因此其重量较大就称为其不利之处。混合式传动系统如已知的串联混合式就不需要机械传动系，它只用一个液压马达或多个马达来驱动车辆，使用一个发动机为液压马达提供必要的液体压力。由于这些系统可减轻重量并增加总效率，因此更受人们欢迎。虽然人们已经认识到了这种液压混合式动力系的吸引力，但在发动机对液压驱动马达的操作与控制方面还存在许多效率方面的问题。

因此，就需要提供一种整体效率都增加的液压混合式动力系统。还需要将这种有效的液压混合式动力系统应用于挖土机。

发明概述

最新式的挖土机促进了道路、建筑及城市工程的快速发展，但由于工作需要，它们会消耗大量的燃料。解决办法就是使这些运载工具在保持当前性能水平的条件下优先可以更有效且污染更小。

本发明提供了一种串联式混合动力系统，它通过将动力系统划分为三个不同部分而取得所需的效率改善，其中第一部分提供一个由发动机和变量泵组成的动力装置；第二部分提供一个蓄能器来储存此混合式系统所取得的能量；第三部分提供一个传动系统，它优先包括两个独立的传动系统，这样就可在不改变车轮关系的情况下，单独控制此优选实施例的每一侧以便驾驶。

在某一优选实施例中，用于本发明中挖土机的液压混合式动力系统包括：一个动力装置，其包含有一个变量泵和自动节流控制件，可在出口处产生高压流体；一个储能系统；一个传动系统，其至少包含有一个传动马达，与高压流体相对应而在出口处产生旋转运动；一个模式选择器，其被连接到动力这种出口以及传动马达上以便从传动马达的多种操作模式中选择一种操作模式；一个控制器，其被连接到动力装置及传动马达上以便以多种操作模式来控制挖土机操作。

动力装置包含有一个用于驱动液压泵/马达的发动机以便产生高压流体。液压泵优先为一个变量泵且系统包含有自动节流控制件。这些元部件共同作用以保持系统流体压力。在传动系统内装有一个油缸来抑制变量泵的排量以保持系统压力。储能系统是一个蓄能器。