液压制动器 |
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申请号 | CN201480061973.4 | 申请日 | 2014-11-12 | 公开(公告)号 | CN105745380B | 公开(公告)日 | 2019-06-11 |
申请人 | 克拉克设备公司; | 发明人 | 罗伯特·R·拉切尔; | ||||
摘要 | 公开了一种用在液压系统(200;300)中的提供 液压 马 达 (150;250;350)的 制动 的液压制动机构(145;245;345)。制动机构在如下的操作状态范围内提供适当的制动:包括(1)开启从 泵 (205;305)到制动器和马达的流动并且制动是不期望的;(2)从泵到制动器和马达的恒定流动被提供并且制动是不期望的操作状态;(3)其中从泵到制动器和马达的流动的急剧减弱发生的操作状态,例如在流动因为被另一作业元件(325)或液压负载抽吸而减弱的情况下,但是在该情况下减弱的供给流动依旧存在并且制动是不期望的;以及(4)从泵到制动机构和马达的液压流动被完全关闭并且制动是期望的操作状态。 | ||||||
权利要求 | 1.一种液压制动机构,具有被配置为联接到动力源的入口和被配置为联接到液压马达的出口,该液压制动机构包括: |
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说明书全文 | 液压制动器[0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请要求2013年11月12日提交的美国临时申请No.61/903,133的优先权。 技术领域背景技术[0004] 液压马达被设计为接收来自动力源的加压液压输入并且将其转换为转动输出以执行作业任务。液压马达被用在多种不同的应用中。一种类型的应用是在作业工具上,并且更具体地,是在可附接到动力机械的机具上。此种机具能够接收来自动力机械的加压液压流体源以执行期望的作业功能。 [0005] 一旦液压马达在引入加压液压输入之后开始转动,在移除加压液压输入之后,由于马达和联接到马达的任何转动作业元件的动量,该马达将继续转动一段时间。所述在移除液压输入之后的转动通常是不期望的。为了解决该不期望的运动,在很多应用中,提供液压制动以克服在马达中产生的动量并且一旦加压液压输入被移除则停止该马达。 [0006] 上述的讨论仅仅提供了一般的背景信息并且不试图被用来帮助确定所要求保护的主题的范围。发明内容 [0007] 公开了一种用在液压系统中的提供液压马达的制动的液压制动机构。制动机构在如下的操作状态范围内提供适当的制动:包括(1)开启从泵到制动器和马达的流动并且制动是不期望的;(2)从泵到制动器和马达的恒定流动被提供并且制动是不期望的操作状态;(3)其中从泵到制动器和马达的流动的急剧减弱发生的操作状态,例如在流动因为被另一作业元件或液压负载抽吸而减弱的情况下,但是在该情况下减弱的供给流动依旧存在并且制动是不期望的;以及(4)从泵到制动机构和马达的液压流动被完全关闭并且制动是期望的操作状态。 [0008] 在一个实施例中,公开了一种具有被配置为联接到动力源的入口和被配置为联接到液压马达的出口的液压制动机构。该液压制动机构包括液压制动器和触发机构。液压制动器能够在非制动位置和制动位置之间移动,其中在制动位置处液压制动器被配置为施加负载以减慢液压马达。触发机构与液压制动器连通并且被配置为在入口处探测来自动力源的液压流体的流动并且基于探测到的流动将制动触发信号传输到液压制动器。当液压制动器处于非制动位置处并且触发机构探测到来自动力源的液压流体的流动已经被停止时,制动触发信号使得液压制动器从非制动位置移动到制动位置。当触发机构探测到来自动力源的液压流体的流动已经急剧减弱但是没有停止时,制动触发信号促使液压制动器保持在非制动位置处。 [0009] 在另一实施例中,公开了一种被配置为联接到提供液压动力源的动力机械的作业机具。所述作业机具包括作业元件、可操作地联接到作业元件的液压马达和液压制动机构。液压马达被配置为在马达输入端口接收来自动力源的液压流体流动以驱动作业元件,并且在马达输出端口排出液压流体。液压制动机构具有:输入端口,其能够联接到动力源以接收被提供到马达输入端口的液压流体;以及制动机构输出端口,其能够联接到动力源以返回来自马达输出端口的液压流体。该液压制动机构还包括:液压制动器,其被定位在马达输出端口和制动机构输出端口之间,并且被配置为当来自动力源的液压流体的流动被停止时减慢液压马达。也包括联接到液压制动器的触发机构。该触发机构被配置为探测来自动力源的液压流体的流动,并且当来自动力源的液压流体的流动被急剧减弱而不被停止时,防止液压制动器减慢液压马达。 [0010] 在又一实施例中,公开了一种控制用于制动液压马达的制动机构的方法配置,所述方法包括: [0011] 感测第一操作状态,其中,在该第一操作状态下,加压液压流体的被从配置为提供加压液压流体的动力源提供到马达的流动已经急剧地减弱,该减弱表示流动被转移到其他致动器。当探测到该操作状态时,在第一操作状态下防止制动机构向液压马达施加负载。 [0013] 图1是示出使用根据示例性实施例的制动机构的液压马达驱动式机具的立体图。 [0014] 图2是示出使用根据示例性实施例的制动机构的液压系统的方框图。 [0015] 图3是示出使用根据示例性实施例的制动机构的另一液压系统的方框图。 [0016] 图4是示出公开的制动机构的实施例的液压回路图。 具体实施方式[0017] 在详细解释本发明的任何实施例之前,应当理解本文公开的概念在其应用方面不限于在下文的说明中提及的或在以下的附图中示出的部件的结构和布置的细节。在这些实施例中示出的概念能够以多种方式实现或实施。用在本文中的措辞和术语是为了说明的目的并且不应当被认为是限定性的。诸如“包括”、“包含”和“具有”的词语以及本文中的其变体试图包含在其之后列出的项目这些项目的等价物以及额外的项目。除非另外地指出或限定,术语“被安装”、“被连接”、“被支撑”和“被联接”及其变体被广泛地使用并且包括直接和间接安装、连接、支撑和联接。 [0018] 主要参考具有被液压马达控制的作业元件的液压系统来说明本公开。此外,参考用于执行作业任务的此种液压系统的液压制动器来说明公开的实施例。图1是采用液压马达执行作业任务的工具的立体图。更具体地,如图1所示的工具是有利地采用液压马达150的机具100,该液压马达150具有根据一个说明性实施例的改进液压制动器145。机具100是甩刀式割草机具,该机具被配置为被附接到动力机械(在图1中未示出),在该示例中是挖掘机。当附接到动力机械时,甩刀式割草机100(或其他机具)能够接收来自动力机械上的动力源的动力。在其他应用中,具有液压马达的机具或工具能够接收来自任何适当的动力源的动力并且不需要来自其所连接于的动力机械,并且在本公开中提及的概念不应当被理解为被限于任何一个机具或工具。 [0019] 如图1所示的甩刀式割草机100是被配置为被附接到挖掘机的机具。如图所示,甩刀式割草机100包括附接机构110和工具140,附接机构110被联接到该工具140。甩刀式割草机的附接机构110被配置为与特定挖掘机的提升臂上的机具载体接合,出于简单的原因,只有该实施例被示出和讨论。然而,在甩刀式割草机和其他类型机具的其他示例中,可以采用不同的附接机构,该附接机构被配置为被附接到包括多种类型的装载机、多用途运载车、拖拉机或其他类型的动力机械的不同类型的机具。 [0020] 附接机构110具有多个接合特征部,该接合特征部用于使得甩刀式割草机100与挖掘机上的机具载体对齐并且将甩刀式割草机附接到该机具载体。包含在这些附接特征中的是:一对勾115(在图1中只示出了一个),其用于在附接过程期间使得附接机构110与机具载体对齐;抓取件117,其被配置为与机具载体上的接合特征配接;以及销接收孔120形式的锁定机构,其用于接收销构件(未示出)从而将附接机构110销接到机具载体。工具140通过螺栓125被附接到附接机构。工具140包括机架105,多个部件被附接到该机架105。 [0021] 动力源向甩刀式割草机100提供加压液压流体形式的动力。甩刀式割草机100像很多机具一样被配置为被附接到动力机械并且接收来自动力机械上的液压动力源的加压液压流体。下文将讨论的特征可以被实施于的一些机具或其他装置能够具有它们自己的动力供给。甩刀式割草机100包括一组液压导管130A、130B和130C(统称为130),这些液压导管可以被联接到动力机械(未示出)上的独立导管以接收(和返回)加压液压流体。 [0022] 如图1所示的导管130A、130B是能够提供和返回液压流体的挠性软管。当甩刀式割草机100被附接到动力机械时,很多动力机械能够在导管130A和130B所连接于的各个导管处提供流体。该特征是为了提供两个不同的流动方向。如图1所示的甩刀式割草机100试图在一个方向上操作。第三导管130C通常被已知为箱体排空管线并且典型地提供用于来自机具的加压液压流体的额外返回路径。 [0023] 甩刀式割草机100的液压马达150经由导管130A接收来自动力源的动力。当不再经由导管130A提供加压液压流体时,制动器145提供用于马达150的液压制动,该制动器的实施例在下文将更加详细地说明。马达150驱动连接到机架105的轴157。被驱动的轴促使甩刀式割草机100的刀片155围绕轴转动。防护装置165也被提供以控制由刀片155切割的材料的排出。 [0024] 在很多动力机械中,当加压流体被提供到导管130A和130B中的一个时,动力机械上的液压系统被配置为使得导管130A和130B中的另一个被提供到箱体的路径。当导管130A和130B都不被提供加压流体时,很多动力机械上的液压系统被配置为使得导管130A和130B被堵住。然而,在一些情况下,动力机械将一直并且不仅在加压流体被供给到导管130A时,向导管130B提供到箱体的路径。不管导管130B被堵住还是向箱体开口,制动器145都有利地能够制动马达150。以下的实施例被说明以与机具并且尤其是甩刀式割草机相关。然而,如上所述,在其他实施例中,在不需要具体地参考任何特定的机具或用途的情况下,制动机构和系统更一般地被使用在液压系统中。 [0025] 现在参考图2,示出的是表示公开的制动机构能够用于的液压系统200的部件的方框图。动力源205向液压马达250提供加压液压流体输出207形式的动力。在示例性实施例中,动力源205是液压泵或者包括液压泵。虽然在图2中没有具体地表示,但是动力源205能够通过如上所述的动力机械被提供。动力源205被配置为接收来自液压马达250的返回流体。在一些实施例中,只有当加压液压流体被提供到液压马达250时,动力源205才向低压储存器提供返回管线。在其他实施例中,动力源205一直向低压储存器提供返回管线。制动机构245被流体地联接在动力源输入207和液压马达输入212之间。 [0026] 制动机构245被配置为当动力源不向液压马达250提供加压液压流体信号时提供制动功能。制动器245感测动力信号的损失并且然后施加制动功能。然而,在一些情况下,动力源205能够只在一段时间内提供下降水平的加压液压流体。动力机械上的一种此种情况是当动力源205被设计为向诸如提升臂或其他装置等的作业元件提供动力并且也向液压马达250提供动力源时。在此种情况下,有利的可以是在动力源205向液压马达提供暂时减弱的动力的状况期间,防止制动。如在下文的实施例中讨论的那样,至少一些实施例中的制动器245在减弱而不是加压液压流体输入的损失期间能够抵抗制动。 [0027] 液压马达250驱动作业元件255。输出217能够是转动轴或其他形式的液压马达输出。如施加到甩刀式割草机具100的作业元件,此种作业元件能够是甩刀式割草刀片。 [0028] 图3示出了与如图2所示的液压系统类似的液压系统300的方框图。图3的类似特征被标记为与图2中的那些特征类似。如图3所示的液压系统300更加详细地说明了制动机构的实施例。动力源305提供连接到制动机构345的端口P1的加压液压流体形式的动力信号302。制动机构345具有返回端口P2,该返回端口P2连接到返回管线304以将液压流体返回到动力源305。制动机构345的输出端口M1使得输入端口P1连接到液压马达350的输入管线 306。制动机构345的返回端口M2将返回端口P2和动力源305的返回管线304联接到液压马达 350的返回管线308。 [0029] 制动机构345包括制动器360和触发器370。制动器360被定位在P2和M2之间并且被配置为:当来自P1的流动被停止时,施加负载以减慢(并且最终停止)马达驱动式作业元件355。制动机构345的触发器370探测进入到P1中的流动,并且被配置为:当减弱的流动被提供到P1中时,防止制动器360施加负载。当额外的作业元件325(诸如用于控制动力机械上的提升臂的致动器)抽吸另外在P1处可用的流动时,可以发生此种减弱。当触发器370感测到至少一些流动保留在P1处时,触发器370接合制动器360以保证制动器360处于不妨碍马达驱动式作业元件355的致动的状况中。在此种情况下,如果制动机构345不具有触发器370,则由于动力源305上的其他负载而引起的流动的减弱可能导致制动器360施加负载以减慢或停止马达350。触发器370因此有利地防止负载的施加,除非来自动力源305的流动被停止。 [0030] 如上所述,制动机构345能够维持马达350的操作,除非来自动力源的液压流动被中断。为了讨论的目的,在至少4种不同的操作状态或状况下,在制动机构的操作方面讨论制动机构的操作:包括(1)开启从泵到制动器和马达的流动;(2)从泵到制动器和马达的恒定流动被提供的操作状态;(3)其中从泵到制动器和马达的流动的急剧减弱发生的操作状态,例如在流动因为被另一作业元件或液压负载抽吸而减弱的情况下,但是在该情况下减弱的供给流动依旧存在;以及(4)从泵到制动机构和马达的液压流动被完全关闭并且制动是期望的操作状态。在这些操作状态的前3种条件下是不期望液压制动的,但是在第四种条件下是期望液压制动的。当该制动是不期望时,一些传统的制动系统在前3种操作状态中的一种或多种下导致制动。此外,这些制动机构在制动是期望的第四种操作状态下的所有情景下不能充分地提供制动。例如,如果返回管线304一直朝向箱体开口,那么一些系统将不能适当地制动。一些现存的液压制动系统依赖于一种可替换的控制管线以控制何时开关制动功能,其中该控制管线与供给或返回管线不同或者与制动回路不同。在很多应用中,期望只在第四种操作状态期间提供制动,而不需要任何其他控制管线,无论是电式控制管线或是液压式控制管线。 [0031] 图4是示出具有制动器410和触发器450的制动机构400的功能图。制动机构400是如图3所示的类型的制动机构的一个实施例。为此,制动机构400被示出为具有四个端口:P1、P2、M1和M2。端口P1和P2分别被配置为接收来自动力源的加压液压流体和将加压液压流体返回到动力源。端口M1和M2分别被配置为接收来自马达的加压液压流体和将加压液压流体返回到马达。 [0032] 制动器410通过在来自M2的返回管线上提供负载而减慢马达。制动器410包括:制动阀420,在如图4所示的实施例中是方向控制阀;以及负载感测器430,在如图4所示的实施例中是减压阀。制动阀420是允许流动经由P2返回到动力源的主阀。制动阀420在如图4所示的闭合位置422和打开位置424之间是可移动的。当制动阀420处于闭合位置422时,没有液压流体能够返回到P2。当制动阀420处于打开位置424时,流体被允许通过P2返回到连接的动力源。当制动阀420被完全打开时,马达被允许自由地转动,无论因为液压流体被迫使通过马达或者因为马达由于之前产生的动量而移动。 [0033] 制动阀420被偏压向如图4所示的闭合位置422。当流动在M2处可用时,孔435上的压降产生压差以允许控制阀420移动到打开位置。只有当在M2处可用的流动被允许流动到P2时才完成该行为。负载感测器430提供用于使得液压流体从M2流动到P2的一个路径。负载感测器430能够是任何减压阀并且能够被设置为在任何压力下打开。在一个实施例中,负载感测器430是当减压阀上存在1700psi的压差时打开的减压阀。因此,当负载感测元件430上的压差达到1700psi时,负载感测元件打开规定量,该规定量允许流动通过负载感测元件,继而允许制动阀420打开规定量。当制动阀420被打开规定量时,流经制动阀420的流动在马达的返回路径上施加负载以制动马达。如下所述,当P1处存在流动时制动阀420被触发器保持为全开。当P1处的流动被关闭时,制动阀420将关闭。马达中积累的动量和马达驱动式作业元件将导致马达用作泵以积累压力,这将导致负载感测元件如上所述打开。 [0034] 如上文所述,除了制动器410之外,制动机构400还包括触发器450。当在P1处提供流动时,触发器450提供将制动阀420从闭合位置422移动到打开位置424的机构。触发器450包括压力积累机构460和作为方向控制阀的触发阀470。触发阀470当被打开时提供用于从M2到箱体的流动路径。但是当触发阀470被打开时触发阀470被偏压向闭合位置472,流动被允许流过孔435,并且阀420移动到打开位置424。 [0035] 压力积累机构460包括止回阀462,该止回阀462被设置为在如下的压力下打开:该压力位于将触发阀470从闭合位置472移动到打开位置474所需的压力之上。在一个实施例中,止回阀在40PSI时打开,并且触发阀470在20PSI时转移到打开位置474。一旦触发阀470处于打开位置中,则阀420被打开并且允许流体经由阀420从M2流动到P2。只需要最小限度的流动以将止回阀462保持打开并且将触发阀470保持位于打开位置474处。因此,如果由于动力源305上的其他负载而流动减弱,只要存在足够流动以将触发阀保持打开就不会制动马达。当从P1处完全地移除流动时,经由止回阀462而聚集的压力经由孔464被释放,这因此将允许触发阀470移动到闭合位置472并且导致制动器410如上所述制动马达。从P2到M1的反馈管线480提供反气蚀特征以将流体提供到马达,尤其是在制动功能期间。 [0036] 上述的与制动器410和触发器450相关的部件形成这些机构中的一个实施例。在其他实施例中,其他部件能够被用于提供这些特征。以下将参考如上所述的操作状态来说明制动机构的操作。 [0037] 操作状态1:开启到制动机构的流动 [0038] 当流动被命令到端口P1时,端口P2被打开以用于返回流动。随着供给油被提供到端口P1,直到止回阀462打开以向端口M2提供流动,只利用小量的流动将压力积累在压力积累机构460中,并且提供足够的压力以导致触发阀470移动到打开位置474。当触发阀位于打开位置474处时,允许经由触发阀470从端口M2流动到端口P2。米自端口M2的流动流经孔435,该孔在阀420上提供足够的压差以使得阀420转换到完全打开位置424。在阀420处于完全打开位置时,来自马达的返回流动被允许流出到端口P2。因此,在该第一操作状态下,没有发生制动。 [0039] 操作状态2:到制动机构的恒定流动 [0040] 一旦建立到端口P1中的供给流动,则在管线中保持最小压力以足以将触发阀470维持在打开位置474处。在触发阀470处于打开位置474中的情况下,制动阀420将保持在完全打开位置424处,并且允许来自M2的流动流动经过端口P2。因此,在该第二操作状态下不发生制动。 [0041] 操作状态3:在存在最小供给流动的情况下到制动机构的供给流动的急剧减小[0042] 如果P1处的供给流动急剧减小,但是依旧存在最小供给流动,将产生足够的压力以将触发阀470维持在打开位置474处。制动阀420将保持在打开位置424处并且来自马达的全系统流动将流过制动阀420。因此,没有发生制动。如果端口P2和端口M1之间的压差比两个管线之间的止回阀482的压力设置大,那么来自P2的一些流动可以通过反馈管线480循环返回到端口M1以防止马达的气蚀。虽然没有发生制动,但是马达速度由于来自供给源的减弱流动将减慢。 [0043] 操作状态4:来自P1的供给流动被停止 [0044] 如果端口P1处的供给流动被完全停止,那么触发阀470移动到闭合位置472。一旦触发阀470切换到闭合位置472,则制动阀420也切换到闭合位置422。因为不存在用于油的打开移除路径,所以转动马达驱动式系统的动量导致泵送油并且在端口M2处积累压力的马达350。在该状态期间,马达将开始如上所述制动。一旦端口M2处的压力达到负载感测元件430的压差设定值,那么负载感测元件430将切换到调节位置,由此允许制动阀420通向调节位置,在该调节位置处,端口M2处的压力被维持为接近负载感测元件430的压力设定值,直到马达驱动式系统停止。 [0045] 公开的实施例提供了多种重要的优点。触发器被设计为在特定条件期间防止马达的不经意制动,这将通过避免机具上的伴随着不期望的制动的动量损失来改进机具或其他装置的性能。 [0046] 虽然已经参考优选的实施例说明了本发明,但是本领域的技术人员将意识到在不脱离本发明的精神和范围的基础上可以对形式和细节作出改变。 |