[发明专利]用于回收能量和平衡液压系统负载的系统和方法

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请在2012年8月10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.61/523,099的优先权，该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

移动式机械设备（例如，挖掘机）通常包括液压系统，该液压系统具有用于为各种活动机器构件（例如，联动装置、履带、旋转接头等）提供动力的液压驱动的线性和旋转致动器。典型地，线性致动器包括液压缸并且旋转致动器包括液压马达。通过操纵机器控制系统的用户接口，机器操作员可以控制各种机器构件的运动。

典型的移动式机械设备包括用作用于该移动式机械设备的总动力源的原动机（例如，柴油发动机、火花点火发动机、电动机等）。通常，原动机为一个或多个液压泵提供动力，所述液压泵提供用于驱动该机械设备的活动机器构件的加压液压流体。原动机典型地需要确定尺寸为满足系统的峰值功率需求。由于原动机设计成满足峰值功率需求，故原动机在平均工作负载下通常不会以峰值效率运转。

上述类型的活动液压构件的操作的特征可以在于频繁的加速和减速（例如，超限运行（overrun）的液压负载）。由于节流，常常存在与减速相关的大量能量损失。需要改进的用于回收与此类减速相关的能量损失的系统。

发明内容

本发明的一个方面涉及用于有效地回收和利用来自超限运行的液压负载的能量的系统和方法。

本发明的另一方面涉及用于通过在低加载期间有效地储存能量并且在高加载期间有效地释放所储存的能量来平衡（均衡，调整，leveling）液压系统上的负载从而允许针对平均功率需求而不是针对峰值功率需求来确定原动机的尺寸的系统和方法。此类系统和方法还允许原动机以允许优化原动机的运转效率的更一致的运转状态运行。

本发明的又一方面涉及一种液压系统，该液压系统包括能提供对抗外部负载的轴功的液压变换器。在某些实施例中，离合器可以用于使输出轴与外部负载接合和分离以使得该单元还可以用作独立的液压变换器。

下面的描述将陈述各种另外的方面。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，且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是根据本发明的原理的第一液压系统的示意图；

图2是示意性地示出了图1的第一液压系统可以运转的各种运转模式的矩阵表；

图3-11示出了以在图2的矩阵表中概括的各种运转模式运转的图1的第一液压系统；

图12是根据本发明的原理的第二液压系统的示意图；

图13-21示出了以在图2的矩阵表中概括的各种运转模式运转的第二液压系统；

图22和23是示出了根据本发明的原理的第三液压系统的两种运转构型的示意图；

图24和25示出了一台移动式挖掘设备，该挖掘设备是根据本发明的原理的液压系统可以用在其上的一类机器的示例；以及

图26和27是示出了根据本发明的原理的第三液压系统的两种运转构型的示意图。

具体实施方式

现将对在附图中示出的本发明的方面进行详细说明。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。