[發明專利]用于挖掘機的液壓混合回轉驅動系統

有效

• 申請號: 201480055754.5
• 申請日: 2014-08-08
• 公開（公告）號: CN105612293B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 尼古拉斯·N·懷特;詹姆斯·豪蘭;浩·張
• 申請（專利權）人: 派克漢尼芬公司
• 主分類號: E02F9/12
• 分類號: E02F9/12;A01G23/08;B66C23/84;E02D17/13;E02F9/22;E02F9/26;G01C19/06
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華;何月華

一種液壓機械，包括底盤；旋轉結構，所述旋轉結構可旋轉地安裝在所述底盤上，并且被配置成隨著所述底盤旋轉以及相對于所述底盤旋轉；第一控制器，所述第一控制器被配置成接收用戶輸入并被配置；用戶界面，所述用戶界面被配置成接收來自用戶的命令并將命令信號輸出到所述控制器；以及第一陀螺儀，所述第一陀螺儀固定至所述旋轉結構并電氣連接至所述控制器，并被配置成向所述控制器提供所述旋轉結構的旋轉信息的數據信號。所述陀螺儀的旋轉軸線平行于所述旋轉結構的旋轉軸線。所述控制器被配置成，基于來自所述用戶界面的所述命令信號和來自所述第一陀螺儀的所述數據信號，生成控制所述旋轉結構并且使所述旋轉結構相對于所述底盤旋轉的控制信號。

相關申請

本申請要求2013年8月8日提交的美國臨時申請No.61/863,662的權益和2014年1月30日提交的國際申請No.PCT/US2014/013861的權益，這兩個申請在此通過引用并入本文。

技術領域

本發明總體涉及液壓系統，更具體地涉及液壓混合驅動系統。

背景技術

挖掘機是建筑機械的一個示例，其使用多個液壓致動器以完成各種任務。這些致動器流體地連接到泵，泵向致動器的腔室提供加壓流體。作用在致動器表面上的該加壓流體作用力使致動器及其所連接的作業工具運動。一旦液壓能量被利用，加壓流體就被排出腔室，以返回到低壓儲液器。通常，被排出的流體處于比儲液器中的壓力更高的壓力，因此一旦該流體進入儲液器，就浪費了該剩余的能量。該浪費的能量降低了整個液壓系統在機械工作周期的過程中的效率。

在挖掘機中能量損失的主要示例是其回轉驅動，其中在挖掘機的動作的減速部分期間，排空到低壓儲液器的流體被閥節流，以產生回轉動作的制動。估計在挖掘機中回轉使用的總持續時間為大約整個壽命周期的50％-70％，并且它消耗引擎提供的能量的25％-40％。流體節流的另一個不期望的影響是加熱了液壓流體，這導致了冷卻需求和成本的提高。

將電氣控制應用到液壓受控裝置開啟了多種以前不能獲得的控制時機，這些控制時機可以提高性能和效率。然而，這些控制時機也經常需要關于該裝置的狀態的額外信息(例如速度、位置、壓力等等)。在改進對于物料搬運裝置(例如挖掘機)的回轉驅動的額外的控制時機時，測量并使用回轉速度是有用的。獲取物料搬運裝置的回轉速度可以以若干種方式來進行，不論是直接測量該裝置的速度或者是通過測量一些相關量(例如回轉馬達的速度)并計算所期望的回轉速度。

發明內容

因此，示例性液壓混合回轉驅動系統(hydraulic hybrid swing drive system，為簡便起見，本文稱為HSD)相比于常規液壓挖掘機和常規電動混合挖掘機(electrichybrid excavator，EHE)可以提供若干優點：

1.與采用對旋轉位置測量值的數值導數相反，經由直接測量值獲得旋轉速度。這導致了獲得具有較少的延遲的更精確的速度測量值。

2.與在馬達上或變速箱上使用霍爾效應傳感器來確定旋轉速度的常規方法相反，利用陀螺儀更簡單改進車輛。

3.陀螺儀可以應用到結構的上托架的任何部分，并且不需要處于旋轉軸處。這是因為上托架的所有部分以相同的角速度旋轉。這在安裝位置和接線要求方面提供了顯著的靈活性。

4.與確定旋轉速度的一些方法(例如前述的經由來自旋轉位置測量值的數值導數計算速度的方法)相比較，使用陀螺儀可以花費更少的成本。

5.與壓力補償器相比較，安全閥提供了對壓力尖峰更大的響應，使得其成為總體更安全且更穩健的系統。

6.可以添加反氣穴現象止回閥，以增加系統穩健性，尤其是具有過中位泵應用的系統。

7.排量的伺服壓力控制可以在越過泵的中位時增大響應時間。