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CN104053843B - 设置有致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机 - Google Patents

设置有致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机 Download PDF

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CN104053843B
CN104053843B CN201180074459.0A CN201180074459A CN104053843B CN 104053843 B CN104053843 B CN 104053843B CN 201180074459 A CN201180074459 A CN 201180074459A CN 104053843 B CN104053843 B CN 104053843B
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Abstract

公开了一种混合动力挖掘机，其降低在混合动力挖掘机的悬臂缸等开始操作时产生的冲击。根据本发明的混合动力挖掘机包括：液压泵马达，连接到电机，并沿正方向或反方向运转；液压缸，连接到液压泵马达并以伸出的方式操作；第一液压阀和第二液压阀，在液压泵马达和液压缸之间分别安装在第一通道和第二通道中，用于当通过外部控制信号而进行切换时阻断第一通道和第二通道；第三液压阀，安装在被连接到第一分支通道和第二分支通道的连接路径中，所述第一分支通道以分支的形式连接到第一液压阀的第一通道上游和第二液压阀的第二通道上游，第二分支通道以分支的形式连接到第一液压阀的第一通道下游和第二液压阀的第二通道下游，且第三液压阀在进行切换时补偿液压流体的流量或使液压流体的流量绕道，以处理由于液压缸的大腔室和小腔室的截面差而产生的流量差；第一先导腔室和第二先导腔室，通过先导信号压力而向第一通道和第二通道提供压力，以切换第三液压阀，且第一先导腔室和第二先导腔室的截面积不同。

Description

设置有致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机
技术领域
本发明涉及一种设置有致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机。更具体地，本发明涉及一种设置有致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机，其中，在电机沿正反旋转方向旋转时控制液压缸伸缩的混合动力挖掘机中，根据施加到液压缸的活塞的力的方向来驱动通过流路的压差进行操作的梭阀，从而能够降低在悬臂缸(boomcylinder)等开始操作时产生的冲击。
背景技术
通常，在混合动力挖掘机中，悬臂缸等通过响应于电机驱动而从液压致动器(例如，液压泵-马达)所排放的液压流体而伸出或缩回，以使作业设备(即，诸如悬臂等的附加装置)操作。换句话说，在电机沿正反方向旋转时，能够控制悬臂缸的伸缩。在悬臂下降的作业模式下，通过悬臂自身的重量在悬臂缸的大腔室中产生高压，且液压泵-马达通过从大腔室排放的液压流体而被驱动，以使电机产生电力。
图1至图5中示出的普通的混合动力挖掘机包括：
电机11；
液压泵-马达12，连接到电机11并沿正方向或反方向驱动；
液压缸15(例如，不限于悬臂缸)，通过沿被连接到液压泵-马达12的第一流路13和第二流路14供应的液压流体而伸出和缩回；
第一液压阀16和第二液压阀17，在液压泵-马达12与液压缸15之间分别安装在第一流路13和第二流路14中，并且响应于从外部施加于其的控制信号而进行切换，以控制第一流路13和第二流路14；
第三液压阀21(利用作为先导信号压力的第一流路13与第二流路14的压力而进行切换)，安装在连接到第一分支流路18和第二分支流路19的连接路径20中，所述第一分支流路18以分支的形式连接到位于第一液压阀16上游侧的第一流路13a和位于第二液压阀17上游侧的第二流路14a，所述第二分支流路19以分支的形式连接到位于第一液压阀16下游侧的第一流路13b和位于第二液压阀17下游侧的第二流路14b，第三液压阀21补偿液压流体的流量或使液压流体的流量绕道，以消除液压流体的流量差，其中，当液压泵-马达12沿正反方向旋转时，由于液压缸15的大腔室15b和小腔室15a之间的截面差而产生这样的流量差。
在这种情况下，由悬臂1、臂2和铲斗3(分别由各自的液压缸15、4和5驱动)组成的附加装置6以及驾驶室7的构造与本发明所隶属的现有技术中的挖掘机的构造相同，因此，将省略其构造和操作的详细描述，以避免繁琐。
以下，将参照附图描述混合动力挖掘机的操作示例，
如图1所示，当液压泵-马达12沿正方向或反方向旋转时，来自液压泵-马达12的液压流体经第二流路14(14a；14b)而被供应到液压缸15的大腔室15b，或者来自液压泵-马达12的液压流体经第一流路13(13a；13b)而被供应到液压缸15的小腔室15a，从而液压缸15能够伸出或缩回。
如图2所示，在通过沿方向1施加到液压缸15的负荷而在液压缸15的大腔室15b中产生高压的状态下，响应于电机11的驱动，来自液压泵-马达12的液压流体经第二流路14而被供应到液压缸15的大腔室15b，并且来自液压缸15的小腔室15a的液压流体经第一流路13而被排出，以使液压缸15伸出。
在第二流路14中形成的压力高于在第一流路13中形成的压力，因此，使用第一流路13和第二流路14的液压流体作为先导信号压力的第三液压阀21切换至图纸的上部。在这种情况下，因为液压缸15的大腔室15b的截面大于液压缸15的小腔室15a的截面，所以通过排放管路22补偿的液压流体被供应到液压缸15的大腔室15b。
如图3所示，在通过沿方向1施加到液压缸15的负荷而在液压缸15的大腔室15b中产生高压的状态下，响应于电机11的驱动，来自液压泵-马达12的液压流体经第一流路13而被供应到液压缸15的小腔室15a，并且来自液压缸15的大腔室15b的液压流体经第二流路14而被排出，以使液压缸15缩回。
从液压缸15的大腔室15b流回的高压液压流体被引入到液压泵-马达12中，使液压泵-马达12产生电力。在第二流路14中形成的压力高于在第一流路13中形成的压力，因此，第三液压阀21被切换至图纸的上部。在这种情况下，因为液压缸15的大腔室15b的截面大于液压缸15的小腔室15a的截面，所以通过排放管路22补偿的液压流体被供应到液压缸15的大腔室15b。这时，由于从液压缸15的大腔室15b排放的液压流体的流量高于被引导到液压缸15的小腔室15a的液压流体的流量，所以在第二流路14中流动的液压流体在流经连接路径20和排放管路22的同时部分地流至液压箱T。
如图4所示，在通过沿方向2施加到液压缸15的负荷而在液压缸15的小腔室15a中产生高压的状态下，响应于电机11的驱动，来自液压泵-马达12的液压流体经第二流路14而被供应到液压缸15的大腔室15b，并且来自液压缸15的小腔室15a的液压流体经第一流路13而被排出，以使液压缸15伸出。这时，从液压缸15的小腔室15a流回的高压液压流体被引入到液压泵-马达12中，以驱动液压泵-马达12产生电力。
在第一流路13中形成的压力高于在第二流路14中形成的压力，因此，第三液压阀21被切换至图纸的下部。由于液压缸15的大腔室15b所需要的液压流体的流量高于从液压缸15的小腔室15a排放的液压流体的流量，在这种情况下，来自液压箱T的液压流体经排放管路22而被第三液压阀21吸入，然后这些液压流体经第一分支流路18与第二流路14中的液压流体汇合。
如图5所示，在通过沿方向2施加到液压缸15的负荷而在液压缸15的小腔室15a中产生高压的状态下，响应于电机11的驱动，来自液压泵-马达12的液压流体经第一流路13而被供应到液压缸15的小腔室15a，并且来自液压缸15的大腔室15b的液压流体经第二流路14而被排出，以使液压缸15缩回。
在第一流路13中形成的压力高于在第二流路14中形成的压力，因此，第三液压阀21被切换至图纸的下部。由于从液压缸15的大腔室15b排放的液压流体的流量高于被引入到液压泵-马达12的液压流体的流量，在这种情况下，在第二流路14中流动的液压流体经第一分支流路18、第三液压阀21和排放管路22而部分地流至液压箱T。
如图6所示，在机器的操作以由悬臂1等组成的附加装置6的一个姿势停止的情况下，在各个液压缸15、4和5中产生沿上述负荷方向1(例如，液压缸缩回的情况)的低负荷。在这种情况下，第一液压阀16和第二液压阀17切换至第一流路13和第二流路14关闭的位置，以当液压缸未被驱动时防止液压流体泄露到外部，因此，液压缸的内部压力不会下降。
同时，因为液压流体具有一定程度的可压缩性，可能会由于附加装置6或另一液压缸的操作(例如，在臂缸4被驱动时悬臂缸15的驱动停止的情况)的突然停止而产生振动。
如图7所示，即使在第一液压阀16和第二液压阀17关闭的情况下，也能对液压缸15的液压流体进行补偿，从而即使在产生振动之后也产生恒定的压力。液压缸15的大腔室15b的截面大于液压缸15的小腔室15a的截面(例如，在普通的挖掘机中，大腔室15b的截面是小腔室15a的截面的两倍大)。因此，即使在大腔室和小腔室中产生相同的压力的情况下，使活塞在大腔室15b中运动的力也大于使活塞在小腔室15a中运动的力。当大腔室15b的压力是小腔室15a的压力的一半时，大腔室15b和小腔室15a的推动彼此的力变得相同。在悬臂缸15沿负荷方向1缩回时，小腔室15a的压力(a)高于大腔室15b的压力(b)(见图7和图8)。
如图8和图9所示，第一液压阀16和第二液压阀17通过施加于其的控制信号而切换至打开位置，以在外力沿负荷方向1施加到液压缸15的状况下执行作业，从而在第一流路13中形成高压并在第二流路14中形成低压，而使得第三液压阀21切换至图纸的下部。
如图9和图10所示，当在液压缸15的活塞运动了几毫米(mm)的同时在大腔室15b中形成的压力释放时，第三液压阀21切换至图纸的上部，使液压缸15正常操作。
如图8和图9所示，在第一液压阀16和第二液压阀17从关闭位置切换至打开位置并且处于中位的第三液压阀21通过第一流路13的压力而切换至图纸的下部的过程中，液压缸15的活塞运动几毫米(mm)。在这种情况下，虽然液压缸15的活塞的运动距离并不长，但是附加装置6的末端却运动了几米(m)，因而导致了可操作性和工作性能劣化的问题。
发明内容
技术问题
因此，本发明致力于解决在现有技术中发生的上述问题，且本发明的目的在于提供一种设置有致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机，其中，控制由于液压缸的大腔室和小腔室之间的截面差而导致的液压流体的流量差的梭阀，根据施加到液压缸的活塞的力的方向被驱动，从而能够降低在悬臂缸等开始操作时产生的冲击，因而提高可操作性和工作性能。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的实施例，提供了一种设置有致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机，其中，致动器冲击降低系统包括：
电机；
液压泵-马达，连接到电机，并被构造成沿正方向或反方向被驱动；
液压缸，被构造成通过沿被连接到液压泵-马达的第一流路和第二流路供应的液压流体而伸出和缩回；
第一液压阀和第二液压阀，在液压泵-马达与液压缸之间分别安装在第一流路和第二流路中，并且被构造成响应于从外部施加于其的控制信号而进行切换，以控制第一流路和第二流路；
第三液压阀，安装在连接到第一分支流路和第二分支流路的连接路径中，所述第一分支流路以分支的形式连接到位于第一液压阀上游侧的第一流路和位于第二液压阀上游侧的第二流路，所述第二分支流路以分支的形式连接到位于第一液压阀下游侧的第一流路和位于第二液压阀下游侧的第二流路，第三液压阀被构造成进行切换以补偿液压流体的流量或使液压流体的流量绕道，从而消除由于液压缸的大腔室和小腔室之间的截面差而导致的液压流体的流量差；
第一先导腔室和第二先导腔室，被构造成将第一流路和第二流路的压力作为先导信号压力提供至第三液压阀，以切换第三液压阀，第一先导腔室和第二先导腔室被形成为具有不同的截面。
根据本发明的优选实施例，第三液压阀的第一先导腔室和第二先导腔室之间的截面比率可被设定成等于液压缸的小腔室和大腔室之间的截面比率。
第三液压阀的第一先导腔室和第二先导腔室之间的截面比率可以为1:2。
液压缸可以是悬臂缸、臂缸和铲斗缸中的任一个。
有益效果
如上构造的根据本发明的实施例的设置有致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机具有以下优点。
通过液压泵和液压缸之间的流路的压差而进行操作的梭阀被构造成使得梭阀的第一先导腔室和第二先导腔室之间的截面比率被设定成等于液压缸的小腔室和大腔室之间的截面比率，从而根据施加到液压缸的活塞的力的方向来驱动梭阀。因此，能够降低在悬臂缸等开始操作时产生的冲击，因而提高可操作性。
附图说明
图1是示出了应用有根据本发明的实施例的致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机的示意图；
图2至图5是示出了图1所示的混合动力挖掘机的操作的液压回路图；
图6是在应用有根据本发明的实施例的致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机中沿致动器缩回所沿的方向施加低负荷的状态的视图；
图7是示出了在应用有根据本发明的实施例的致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机中当沿致动器缩回所沿的方向施加负荷时致动器的小腔室的压力高于致动器的大腔室的压力的状态的曲线图；
图8是示出了在应用有根据本发明的实施例的致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机中当沿致动器缩回所沿的方向施加负荷时致动器的小腔室的压力高于致动器的大腔室的压力的状态的液压回路图；
图9是示出了在应用有根据本发明的实施例的致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机中在图8所示的梭阀处于中位时致动器活塞驱动期间梭阀的错误操作的液压回路图；
图10是示出了在应用有根据本发明的实施例的致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机中致动器活塞被驱动了预定量且梭阀回至中位的状态的液压回路图；
图11是示出了在应用有根据本发明的实施例的致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机中梭阀的主要元件的示意图。
<附图中主要元件的标号说明>
11：电机
12：液压泵-马达
13：第一流路
14：第二流路
15：液压缸
16：第一液压阀
17：第二液压阀
18：第一分支流路
19：第二分支流路
20：连接路径
21：第三液压阀
31：第一先导腔室
32：第二先导腔室
具体实施方式
现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在描述中限定的诸如具体构造和元件的内容不过是为了帮助本领域的普通技术人员全面地理解本发明而提供的具体细节，本发明并不限于以下所公开的实施例。
在如图1至图11所示的设置有根据本发明的实施例的致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机中，致动器冲击降低系统包括：
电机11；
液压泵-马达12，连接到电机11，并沿正方向或反方向被驱动；
液压缸15，通过沿被连接到液压泵-马达12的第一流路13和第二流路14供应的液压流体而伸出和缩回；
第一液压阀16和第二液压阀17，在液压泵-马达12与液压缸15之间分别安装在第一流路13和第二流路14中，并且响应于从外部施加于其的控制信号而进行切换，以控制第一流路13和第二流路14；
第三液压阀21，安装在连接到第一分支流路18和第二分支流路19的连接路径20中，所述第一分支流路18以分支的形式连接到位于第一液压阀16上游侧的第一流路13a和位于第二液压阀17上游侧的第二流路14a，所述第二分支流路19以分支的形式连接到位于第一液压阀16下游侧的第一流路13b和位于第二液压阀17下游侧的第二流路14b，第三液压阀21被切换以补偿液压流体的流量或使液压流体的流量绕道，从而消除由于液压缸15的大腔室15b和小腔室15a之间的截面差而导致的液压流体的流量差；
第一先导腔室31和第二先导腔室32，将第一流路13和第二流路14的压力作为先导信号压力提供至第三液压阀21，以切换第三液压阀21(即，根据施加到第三液压阀21的活塞的力的方向来驱动第三液压阀，从而能够降低在液压缸15开始操作时产生的冲击)，第一先导腔室和第二先导腔室被形成为具有不同的截面。
在这种情况下，第三液压阀21的第一先导腔室31和第二先导腔室32之间的截面比率被设定成等于液压缸15的小腔室15a和大腔室15b之间的截面比率。
第三液压阀21的第一先导腔室31和第二先导腔室32之间的截面比率为1:2。
液压缸15是悬臂缸、臂缸和铲斗缸中的任一个。
在这种情况下，除了包括第一先导腔室31和第二先导腔室32(两者被形成为具有不同的截面，且两者之间的截面比率被设定成等于液压缸15的小腔室15a和大腔室15b之间的截面比率)的第三液压阀21以外，设置有根据本发明的实施例的致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机的构造与图1中示出的传统的混合动力挖掘机的构造相同。因此，将省略相同的构造及其配合的详细描述，以避免繁琐，且相同的标号指示相同的元件。
以下，将参照附图详细描述设置有根据本发明的实施例的致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机的使用示例。
如图1至图11所示，当电机12沿正反方向旋转使得来自液压泵-马达12的液压流体通过电机12的驱动而被供应到液压缸15时，能够克服由于液压缸15的大腔室15b和小腔室15a之间的截面差而导致的液压流体的流量差。换句话说，第三液压阀21的第一先导腔室31和第二先导腔室32之间的截面比率被设定成等于液压缸15的大腔室15b和小腔室15a之间的截面比率。
为此，当从液压泵-马达12排放的液压流体通过电机12的驱动而供应到液压缸15时，第三液压阀21补偿液压流体的流量，其补偿量为液压流体的流量差(由于液压缸15的大腔室15b和小腔室15a之间的截面差而导致这样的流量差)，或者第三液压阀21将多余的液压流体排放至液压箱。因此，在最佳状况下，从液压泵-马达12排放的液压流体能够供应至包括大腔室15b和小腔室15a(其截面彼此不同)的液压缸15。
产业上的可利用性
如上所述，根据设置有根据本发明的实施例的致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机，在混合动力挖掘机(在电机沿正反方向旋转时，控制液压缸的伸缩)中，梭阀被构造成使得梭阀的第一先导腔室和第二先导腔室之间的截面比率设定成等于液压缸的小腔室和大腔室之间的截面比率，从而根据施加到液压缸的活塞的力的方向来驱动梭阀。结果，能够降低悬臂缸等开始操作时产生的冲击。

Claims (4)

1.一种设置有致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机，其中，致动器冲击降低系统包括：
电机；
液压泵-马达，连接到电机，并被构造成沿正方向或反方向被驱动；
液压缸，被构造成通过沿被连接到液压泵-马达的第一流路和第二流路供应的液压流体而伸出和缩回；
第一液压阀和第二液压阀，在液压泵-马达与液压缸之间分别安装在第一流路和第二流路中，并且被构造成响应于从外部施加于其的控制信号而进行切换，以控制第一流路和第二流路；
第三液压阀，安装在连接到第一分支流路和第二分支流路的连接路径中，所述第一分支流路以分支的形式连接到位于第一液压阀上游侧的第一流路和位于第二液压阀上游侧的第二流路，所述第二分支流路以分支的形式连接到位于第一液压阀下游侧的第一流路和位于第二液压阀下游侧的第二流路，第三液压阀被构造成进行切换以补偿液压流体的流量或使液压流体的流量绕道，从而消除由于液压缸的大腔室和小腔室之间的截面差而导致的液压流体的流量差；
第一先导腔室和第二先导腔室，被构造成将第一流路和第二流路的压力作为先导信号压力提供至第三液压阀，以切换第三液压阀，第一先导腔室和第二先导腔室被形成为具有不同的截面。
2.根据权利要求1所述的设置有致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机，其中，第三液压阀的第一先导腔室和第二先导腔室之间的截面比率被设定成等于液压缸的小腔室和大腔室之间的截面比率。
3.根据权利要求1所述的设置有致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机，其中，第三液压阀的第一先导腔室和第二先导腔室之间的截面比率为1:2。
4.根据权利要求1所述的设置有致动器冲击降低系统的混合动力挖掘机，其中，所述液压缸是悬臂缸、臂缸和铲斗缸中的任一个。
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