[发明专利]用于回收惯性能量的方法和装置

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请在2012年8月8日作为PCT国际专利申请提交，除美国以外的所有指定国申请人为名称为伊顿公司的美国公司，并且仅指定美国的申请人为美国公民Aaron Hertzel Jagoda，并且要求2011年8月12日提交的美国专利申请系列号No.61/523,110和2011年8月15日提交的美国专利申请系列号No.61/523,524的优先权，这些申请的公开内容通过全文引用的方式并入本文中。

背景技术

挖掘机通常使用液压驱动的线性和旋转致动器来驱动挖掘机的各种联动装置和旋转接头的相对运动。典型地，线性致动器为液压缸并且旋转致动器为液压马达。液压缸和马达可以由控制系统控制。控制系统可以由操作员操作。操作员由此可以操作和控制挖掘机，包括挖掘机的液压缸和马达。

许多常规挖掘机通过对通向和/或来自液压缸和/或马达的液压流体流进行节流来控制液压缸和/或马达。该节流典型地由于将处于一定压力的液压流体流的能量转化为热能而浪费了能量。该热能通常必须通过挖掘机的冷却系统去除。该浪费的热能增加了挖掘机的功率消耗（例如，燃料消耗）。

许多常规挖掘机通过对通向和/或来自液压缸和/或马达的液压流体流进行节流而消散联动装置和旋转接头的相对运动中的惯性能量。该节流典型地还由于经由液压节流将相对运动的惯性能量转化成热能而浪费了能量。该热能通常也必须通过挖掘机的冷却系统去除。该热能还源于挖掘机的功率消耗（例如，燃料消耗）。

已开发电动混合动力系统来协助回收能量。然而，此类系统会相对昂贵并且对具有高电压能量储存的复杂的基于电气/电子的系统的依赖性会引起适用性和可靠性问题。

诸如在美国专利No.7,908,852公开的系统使用液压蓄压器来储存和重复利用液压势能。然而，此类系统主要依赖于节流阀来提供减速，由此降低了系统的总效率。

发明内容

本发明的一方面涉及一种用于回收惯性能量的方法和装置。

本发明的另一方面涉及一种适合回收惯性能量的液压系统。该液压系统包括泵、具有输入/输出轴的可变排量泵/马达、蓄压器和阀装置。该阀装置可在以下模式下操作：a）第一模式，其中可变排量泵/马达由泵驱动以使输入/输出轴和负载旋转；b）第二模式，其中可变排量泵/马达利用来自负载的减速的惯性能量来对蓄压器进行充入；和c）第三模式，其中可变排量泵/马达由蓄压器驱动以使输入/输出轴和负载旋转。该液压系统还包括用于控制泵、可变排量泵/马达和阀装置的运转的控制器。

将在下文的描述中阐述各种其它方面。这些方面会涉及单独的特征和特征的组合。应理解，前文的大体描述和下文的详细描述只是示例性和说明性的，并非对文中公开的实施例所基于的宽泛概念加以限制。

附图说明

图1是具有根据本发明的原理的方面的示例性特征的流体系统的示意性表示；

图2是处于第一运转模式下的图1的流体系统的示意性表示；

图3是处于第二运转模式下的图1的流体系统的示意性表示；

图4是处于第三运转模式下的图1的流体系统的示意性表示；

图5是处于第一减压模式下的图1的流体系统的示意性表示；

图6是处于第二减压模式下的图1的流体系统的示意性表示；

图7是示出用于控制图1的流体系统的运转的控制逻辑的流程图；

图8是表示为表层的控制映射图，该控制映射图可以由图1的流体系统的控制器访问以控制系统的运转；

图9是可加入图1的流体系统的挖掘机的示意性右视图；以及

图10是图9的挖掘机的示意性透视图。

具体实施方式

现将对在附图中示出的本发明的示例性方面进行详细说明。在所有可能的情况下，所有附图中将使用相同的附图标记来表示相同或相似的结构。

现参照图1-6，示出了根据本发明的原理的总体表示为10的流体系统的示意性表示。流体系统10适合用在各种挖掘机器或其它设备上。图1-6示出了液压回路构型20。液压回路构型20包括由原动机24（例如，诸如柴油发动机、火花点火发动机或电动机的动力源）提供动力的液压泵22。泵22从罐/箱44（即，储器）抽吸液压流体并向多个负载回路提供加压液压流体。例如，图1示出了构造成使得泵22向第一负载回路26a、第二负载回路26b和第三负载回路26c提供加压液压流体的液压回路构型20。