具有与变速器取力装置联接的液压变换器的非公路用车用能量回收系统制造方法及图纸

一种用于移动式作业机械的节能液压系统包括原动机、传动系、基础液压系统、取力装置、变换器、作业机具和蓄能器。所述传动系可包括与所述原动机和所述取力装置旋转联接的机械式自动变速器(AMT)。所述基础液压系统由所述原动机提供动力并且包括第一液压回路。所述变换器与第二和第三液压回路液压联接。所述作业机具由适于同时与所述第一和第二液压回路液压联接的执行机构致动。所述取力装置适于与所述变速器交换轴动力。离合器选择性地将所述变速器和所述取力装置旋转联接。所述蓄能器与所述第二液压回路液压联接。所述第二液压回路与所述液压变换器的第一旋转组液压联接，并且第三液压回路与所述液压变换器的第二旋转组液压联接。

Energy recovery system for a non road vehicle with a hydraulic converter coupled to a transmission power take-off

The utility model relates to an energy-saving hydraulic system for a mobile working machine, which comprises a prime mover, a transmission system, a basic hydraulic system, a force taking device, a converter, a working machine and an accumulator. The transmission system may include a mechanical automatic transmission (AMT) coupled to the prime mover and the force taking device. The base hydraulic system is powered by the prime mover and includes a first hydraulic circuit. The converter is hydraulically coupled to the second and third hydraulic circuits. The operation mechanism is actuated by an actuating mechanism adapted to be hydraulically coupled to the first and second hydraulic circuits simultaneously. The force taking device is suitable to be used for exchanging the shaft power with the transmission. The clutch selectively connects the transmission and the force taking device. The accumulator is connected with the second hydraulic circuit. The second hydraulic circuit is hydraulically connected with the first rotary group of the hydraulic converter, and the hydraulic circuit of the third hydraulic circuit is connected with the hydraulic pressure of the hydraulic power converter.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请在2015年6月10日作为PCT国际专利申请提交并且要求在2014年6月10日提交的美国专利申请系列号62/010,446的优先权，所述美国申请的全部内容通过引用结合在本文中。
技术介绍
已研发出混合式液压系统以改善非公路用机械(即，非公路用车)的燃料经济性并且减少排放。这种混合式液压系统通常包括能量存储装置，该能量存储装置可储存来自原动机的过剩能量和/或当执行机构(致动器)处于超越运转状态时储存来自该执行机构的能量。能量存储装置也可向执行机构供给能量并因此避免使用来自原动机的能量。执行机构可包括用于致动和/或驱动作业机具的液压缸和/或泵/马达。执行机构还可包括用于推进移动式作业机械的泵/马达。执行机构还可包括用于使移动式作业机械转向的一个或多个液压缸和/或泵/马达。能量存储装置可包括液压蓄能器。
技术实现思路
本公开的一个方面涉及一种提供液压混合系统的用于移动式作业机械(例如非公路用车)的液压回路架构。该液压混合系统可改善移动式作业机械的燃料经济性、降低其排放和/或提高其生产率。该液压混合系统可比本领域中已知的相当的电混合系统便宜。液压混合系统可适合供轮式装载机和/或反铲装载机使用。本公开的另一方面涉及将液压变换器、流量控制阀子系统和高压液压蓄能器组合。液压变换器使得能够在扩展的压力范围内供给和/或回收能量，并且液压蓄能器可既储存又释放能量。在某些实施例中，液压回路架构在重力辅助下在提升缸和/或倾斜缸向下移动时从提升缸和/或倾斜缸回收能量。在某些实施例中，可回收来自移动式作业机械的传动系的制动能量。该能量可储存在液压蓄能器中并且以后用于提高生产率、提高燃料经济性或两者的各种功能。当提高生产率时，储存的能量可用于增强原动机并因此用作辅助动力源以通过提高各种工作回路服务的速率来减少循环时间。储存的能量可用于提高移动式作业机械传动系的加速度。在液压回路架构提高燃料经济性的实施例中，可既储存又释放能量以拉平(level)发动机功率需求。通过拉平发动机功率需求，发动机就燃料效率而言可在最佳配置下(例如，以针对燃料效率优化的发动机转速和发动机转矩输出)运行。液压变换器可实现直接的发动机拉平。在工作循环的具有低平均功率需求的部分期间，变换器的第一泵-马达可作为泵运转并因此加载蓄能器。液压回路包括蓄能器隔离阀并且还可包括蓄能器放泄阀，在蓄能器的加载期间，蓄能器隔离阀是打开的，而蓄能器放泄阀是关闭的。在工作循环的具有高平均功率的部分期间，储存在蓄能器中的能量可通过使用变换器的第一泵-马达作为马达而直接供给到取力轴(即，PTO轴)。通过接收并向PTO轴传送能量，原动机可在原动机的工作范围的最佳效率区域运转。直接的发动机拉平可允许缩小发动机尺寸，从而允许节约液压系统的至少一部分成本。发动机尺寸缩小还可允许原始设备制造商(即，OEM)遵从各种排放和/或效率标准(例如，四级标准)。为了实现实用的运转特性，可能需要精确的流量共享。精确的流量共享可提供移动式作业机械的平稳运转和/或满足操作员对移动式作业机械的预期。操作员的预期可基于操作员操作常规移动式作业机械的经验。为了实现精确的流量共享，可从该液压回路架构的方向控制阀和/或模式阀实现位置反馈。位置反馈可由线性可变差动变压器(即，LVDT)提供。在某些实施例中，LVDT可结合在方向控制阀和/或模式阀中并与其一体化。在某些实施例中，可为常规方向控制阀增设LVDT。在某些实施例中，混合系统电子控制单元(即，ECU)通过调节供给到方向控制阀的控制先导压力来直接控制方向控制阀的位置。该液压系统架构可包括在混合系统控制器计算出蓄能器内的储存能量可供给以满足液压系统架构的一部分或全部流量需求的情况下对一个主泵或多个主泵减行程的权限。这种连通的形式可取决于移动式作业机械的基础(基线，baseline)液压系统架构。某些常规移动式作业机械包括通向一个或多个主泵的先导压力。某些更新近的常规移动式作业机械可使用传递到电子控制的主泵的模拟或数字电信号。该信号可利用负荷感测压力测量值、过剩流量压力测量值和/或工作压力(例如，倾斜缸和/或提升缸的工作压力)来计算。各种压力测量值可经由控制器局域网总线(即，CAN总线)传送到混合系统ECU。在某些实施例中，变换器、倾斜服务和提升服务之间的流量控制由阀子系统的电子控制单元控制。包括适当的位置反馈和流量控制能力的一个这样的阀系统是由俄亥俄州Cleveland的伊顿公司(EatonCorporation)售卖的ZTS16子系统。该阀子系统可包括具有位置反馈和流量控制能力的一对先导操作的比例阀。该阀子系统允许同时向倾斜和提升两种服务供给流量，或允许同时从倾斜和提升两种服务回收流量，或允许向倾斜服务和提升服务中的仅一者供给流量或从其回收流量。该阀子系统可用作模式阀。该阀子系统可确定这些阀的位置。此外，确定倾斜服务和提升服务的方向控制阀的位置。因此可计算等价流量孔板面积并且流量可在不同路径之间被分割成共计与操作员的请求流量相等。可通过操纵杆信号测量操作员的请求流量，所述操纵杆信号通过液压先导压力或电信号操作，这取决于移动式作业机械如何构成。基于操纵杆指令和系统压力两者由液压系统ECU计算流量请求。可使用操作脉谱图来解决来自操纵杆指令和系统压力的流量需求。操作脉谱图可以是存储在液压系统ECU存储器中的查询表。可通过利用基于流量跟踪、转矩跟踪和能量回收的目标函数来优化能量回收的控制算法来计算流量路线。可使用离合器来将取力输出轴与原动机或连接到原动机的变速器分离。通过分离离合器，当能量回收系统未使用时可避免使用液压变换器的机械损失。该离合器可由液压系统电子控制单元指挥。液压系统ECU可根据移动式作业机械的构型来发送电子或液压信号。变速器可以是机械式自动变速器(AMT)。俄亥俄州Cleveland的伊顿公司售卖这种AMT。AMT可实现传动系控制以便由液压系统吸取和回收功率。AMT可加入离合器。AMT可提供简化的变速器控制。AMT还可通过允许来自液压变换器的第二动力源有效地卸载原动机的功率需求来进一步提高移动式作业机械的燃料经济性。在常规轮式装载机中，常规变矩器不允许第二动力源有效地使原动机卸载。AMT允许原动机由液压变换器以简单和可控的方式卸载和加载。可使用常开式两位两通阀来放泄蓄能器。放泄阀可由液压系统ECU控制。液压放泄阀可通过在移动式作业机械停机时和/或在出现某些紧急动力损失状况的情况下排泄蓄能器来提供安全服务。可使用常闭式两位两通阀来隔离蓄能器。通过隔离蓄能器，当正在将能量储存在蓄能器内时可防止从蓄能器泄漏。蓄能器隔离阀可在需要流量进入或离开蓄能器的任何时间打开。当蓄能器隔离阀关闭时，安全阀可限制通过第一泵-马达的压力。本公开的另一方面包括以驾驶控制模式配置液压系统架构。可增设驾驶控制模式阀，并且可使用该液压回路架构实现常规驾驶控制系统的功能。由于该液压回路架构已经包括压力相当高的蓄能器，所以不需要用于驾驶控制模式的单独的蓄能器。可增设驾驶控制模式，不会额外增加常规驾驶控制蓄能器的费用，而是共享液压系统的液压蓄能器。由于液压系统的液压蓄能器大于常见的驾驶控制蓄能器，所以与常规驾驶控制系统相比可改善驾驶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于移动式作业机械的液压系统，包括：原动机；包括变速器的传动系，所述变速器与所述原动机旋转联接；由所述原动机提供动力的基础液压系统，所述基础液压系统包括第一液压回路；包括液压变换器的第二液压回路；和由执行机构致动的作业机具；其中，所述执行机构适于与所述第一液压回路和所述第二液压回路同时液压联接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.10 US 62/010,4461.一种用于移动式作业机械的液压系统，包括：原动机；包括变速器的传动系，所述变速器与所述原动机旋转联接；由所述原动机提供动力的基础液压系统，所述基础液压系统包括第一液压回路；包括液压变换器的第二液压回路；和由执行机构致动的作业机具；其中，所述执行机构适于与所述第一液压回路和所述第二液压回路同时液压联接。2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述变速器是机械式自动变速器(AMT)。3.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括适于与所述变速器交换轴动力的取力装置，其中所述液压变换器与所述取力装置旋转联接。4.根据权利要求3所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括适于选择性地将所述变速器和所述取力装置旋转联接的离合器。5.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括与所述第二液压回路液压联接的蓄能器。6.根据权利要求5所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括第三液压回路，其中所述第二液压回路与所述液压变换器的第一旋转组液压联接，并且其中所述第三液压回路与所述液压变换器的第二旋转组液压联接。7.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括：所述第一液压回路的适于选择性地致动所述执行机构的方向控制阀，所述方向控制阀提供第一阀位置反馈；所述第二液压回路的适于选择性地致动所述执行机构的模式阀，所述模式阀提供第二阀位置反馈；和控制器，所述控制器适于利用所述第一阀位置反馈和所述第二阀位置反馈来协调所述执行机构的致动。8.一种向作业机械的执行机构供给液压动力的方法，所述方法包括：利用电子控制单元从操作员输入部接收操作员输入信号；处理所述操作员输入信号以确定所述执行机构的期望速率和/或期望力；利用所述电子控制单元接收执行机构压力的执行机构压力信号；计算分别满足所述执行机构的所述期望速率和/或所述期望力的执行机构流量需求和/或执行机构压力需求；将所述执行机构流量需求的第一部分分配给基础液压回路；将所述执行机构流量需求的第二部分分配给液压变换器的泵-马达；以及控制第一比例阀的第一阀位置和第二比例阀的第二阀位置并因此根据所述执...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·W·丹泽尔，M·B·兰诺，王萌，C·A·拉利许，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：美国;US