本發明大體上涉及一種液壓錘。更具體地，本發明涉及一種用于液壓錘的阻尼系統。

背景技術：

液壓錘應用于各種工地用來去除工作臺面上的材料，例如破碎物體，諸如巖石、混凝土、瀝青、冰凍地面和其它材料。液壓錘可以安裝在機器(諸如反鏟機、挖掘機、推土機、裝載機、自動平地機等)上。通常，液壓錘包括殼體、封閉在殼體內的動力單元以及設置在殼體上的安裝支架。動力單元定位在殼體內并且與伸出殼體的工具耦合?？梢詺鈩踊蛞簤旱夭僮鲃恿卧糜谥聞庸ぞ咴诠ぷ髋_面上執行各種操作。動力單元和工具的連續操作導致振動產生，并且振動被轉移至機器的框架。因此，液壓錘可以采用一個或多個阻尼器以抑制這樣的振動。

作為參考，美國公開號：2013/0306834描述了一種振動阻尼裝置。振動阻尼裝置包括具有用于支撐振動設備的第一區段支撐組件的第一區段。振動阻尼裝置還包括具有用于允許由支撐設備支撐振動阻尼裝置的區段支撐組件的第二區段。振動阻尼進一步包括位于第一區段與第二區段之間的一個或多個流體減震器。一個或多個流體可填充減震器配置成吸收從振動設備的操作轉移來的至少一部分的振動力。

技術實現要素：

在本發明的一個方面中，公開了一種用于液壓錘的動力單元的阻尼系統。液壓錘具有殼體和設置在殼體的頂側上的安裝支架。阻尼系統包括定位在動力單元與安裝支架之間的可膨脹囊袋?？膳蛎浤掖渲贸山邮占訅毫黧w的供應并且將一定體積的加壓流體存放在其中。阻尼系統還包括用于檢測與液壓錘的操作條件有關的一個或多個參數的多個傳感器。阻尼系統進一步包括設置成與多個傳感器通信的控制器?？刂破髋渲贸山邮罩甘緛碜远鄠€傳感器的一個或多個參數的一個或多個輸入以確定維持在可膨脹囊袋中的閾值體積的加壓流體。傳感器還配置成在液壓錘的操作期間將閾值體積的加壓流體供應至可膨脹囊袋。

在本發明的另一個方面中，公開了一種液壓錘系統。液壓錘系統包括液壓錘。液壓錘包括殼體、設置在殼體內的動力單元以及設置在殼體的頂側上的安裝支架。液壓錘系統進一步包括用于在液壓錘的操作期間抑制振動的阻尼系統。阻尼系統包括定位在動力單元與安裝支架的下側之間的可膨脹囊袋。可膨脹囊袋配置成接收加壓流體的供應并且將閾值體積的加壓流體存放在其中。阻尼系統還包括用于檢測與液壓錘的操作條件有關的一個或多個參數的多個傳感器。阻尼系統進一步包括設置成與多個傳感器通信的控制器。控制器配置成接收指示來自多個傳感器的一個或多個參數的一個或多個輸入以確定維持在可膨脹囊袋中的閾值體積的加壓流體。傳感器還配置成在液壓錘的操作期間將閾值體積的加壓流體供應至可膨脹囊袋。

在本發明的又一方面中，公開了一種用于穿透工作臺面的機器。該機器包括液壓錘系統。液壓錘系統包括液壓錘。液壓錘包括殼體、設置在殼體的頂側上的安裝支架以及設置在殼體內的動力單元。液壓錘系統進一步包括用于在液壓錘的操作期間抑制振動的阻尼系統。阻尼系統包括定位在動力單元與安裝支架之間的可膨脹囊袋?？膳蛎浤掖渲贸山邮占訅毫黧w的供應并且將一定體積的加壓流體存放在其中。阻尼系統還包括用于檢測與液壓錘的操作條件有關的一個或多個參數的多個傳感器。阻尼系統進一步包括設置成與多個傳感器和泵通信的控制器。控制器配置成接收指示來自多個傳感器的一個或多個參數的一個或多個輸入以確定維持在可膨脹囊袋中的閾值體積的加壓流體。傳感器還配置成在液壓錘的操作期間通過致動泵將閾值體積的加壓流體供應至可膨脹囊袋。

通過以下描述和附圖，本發明的其它特征和方面將清晰可見。

附圖說明

圖1是根據本發明的一實施例的使用液壓錘的示例性機器的側視圖；

圖2是根據本發明的一實施例的液壓錘的圖解視圖；

圖3是根據本發明的一實施例的液壓錘的分解視圖；以及

圖4是根據本發明的另一實施例的液壓錘的分解視圖。

具體實施方式

在所有附圖中將盡可能使用相同的參考號來指代相同或類似部分。另外，當存在相同類型的一個以上元件時，可共同或個別地引用本文所述的各種元件。然而，這些引用僅僅具有示例性本質?？勺⒁獾剑詥螖敌问綄υ娜魏我眠€應被解釋為與復數形式有關，反之亦然，且不會將本發明的范圍限于這些元件的準確數量或類型，除非隨附權利要求書中明確闡明。

圖1示出示例性機器100的側視圖。機器100采用根據本發明的一實施例示出的液壓錘系統101。液壓錘系統101包括具有開鑿工具104的液壓錘102，該開鑿工具配置成在與工業相關聯的各種應用(諸如農業、建筑業、采礦等)中使巖石破裂并且穿透地表。

在圖1所說明的實施例中，機器100體現為諸如挖掘機的履帶式工業車輛的形式，其中液壓錘102安裝成取代先前與挖掘機相關聯的挖掘機鏟斗(未示出)。因此，液壓錘102可以有利地由挖掘機的液壓系統操作。或者，液壓錘102可以由機器的氣動系統操作。然而，可以預期的是，根據本發明可以使用其它類型的機器和載具來對液壓錘102提供動力。

如圖1中所示，機器100包括框架106和樞轉地連接至液壓錘102的一個或多個連桿108、109。連桿108、109可以相對于框架106鉸接以在液壓錘102的操作期間改變液壓錘102相對于地表111的角定向“Q”。機器100包括可以位于駕駛室114內的控制執行器112?？刂茍绦衅?12可以由操作者使用以控制液壓錘102的功能。

參考圖2，提供的是根據本發明的一實施例的液壓錘102的示意圖。液壓錘102包括封閉動力單元118的殼體116以及設置在殼體116的頂側120上的安裝支架110。動力單元118配置成致動液壓錘102的開鑿工具104使得開鑿工具104可以執行與本發明一致的功能。在實施例中，開鑿工具104配置成通過使巖石和其它物體破裂以穿透地表111。

動力單元118可包括汽缸(未示出)和可滑動地容納在汽缸內的活塞(未示出)。動力單元118可以在入口壓力“P”下接收液壓流體以在液壓錘102的操作期間移動活塞。繼而，活塞基于入口壓力“P”推動開鑿工具104以與地表111接合。取決于入口壓力“P”，活塞對開鑿工具104的撞擊可以產生使任何硬物體斷裂以使其分裂的沖擊波。因此，在液壓錘102的操作期間，可以基于各種地面性質(例如，土壤阻力)改變入口壓力“P”。

在實施例中，開鑿工具104配置成通過預定義的時間間隔重復地撞擊地表111穿透地表111。因而，可以基于給定持續時間內的這些撞擊的次數來限定液壓錘102的撞擊頻率“F”。在液壓錘102的操作期間，可以取決于各種地表性質(諸如土壤阻力)改變液壓錘102的撞擊頻率“F”。

因為地表性質可以隨著開鑿工具104在地表111內的穿透而改變，所以由于開鑿工具104的移動和撞擊產生的振動和/或應力也可以改變(即，增加和/或降低)。另外，地表性質可以隨著不同應用(諸如礦井應用、建筑工地應用等)而改變。因此，可以關于地表性質限定液壓錘102的操作條件。

如圖2中所示，液壓錘系統101進一步包括阻尼系統122。提供阻尼系統122是為了在液壓錘102的操作期間抑制由于開鑿工具104的移動和撞擊產生的振動和/或應力。本發明的阻尼系統122配置成基于液壓錘102在操作期間的操作條件(例如，撞擊頻率“F”、入口壓力“P”)抑制振動。阻尼系統122包括設置在液壓錘102上和其內的多個預定位置處的多個傳感器124。多個傳感器124中的每一個均配置成檢測在液壓錘102操作期間與液壓錘102的操作條件有關的一個或多個參數。在實施例中，可以參考如先前討論的可以在液壓錘102操作期間改變的地表性質來限定液壓錘102的操作條件。在此情況下，傳感器124可以配置成產生指示操作條件的一個或多個輸入。在實施例中，傳感器124可以檢測一個或多個參數，諸如動力單元118的加速度“A”、入口壓力“P”、液壓錘102的角定向“Q”、安裝支架110的加速度“B”、液壓錘102的撞擊頻率“F”。在本發明的另選實施例中，多個傳感器124可以檢測其它參數，諸如安裝支架110的磨損量。相應地，傳感器124可以包括接近度傳感器、角度傳感器、相機、雷達接近度傳感器中的一個或多個或任何其它傳感器，以產生指示液壓錘102的操作條件的一個或多個輸入。

在所說明的實施例中，多個傳感器124包括第一加速度傳感器126、頻率測量傳感器128、壓力傳感器130、第二加速度傳感器132和位置傳感器134。第一加速度傳感器126可以設置在動力單元118上并且配置成在液壓錘102操作期間檢測動力單元118的加速度。第二加速度傳感器132可以設置在安裝支架110上并且配置成在液壓錘102操作期間檢測安裝支架110的加速度。位置傳感器134可以設置在殼體116上并且配置成在液壓錘102操作期間檢測液壓錘102的角定向“Q”。頻率測量傳感器128可以安裝在動力單元118上并且配置成檢測液壓錘102的撞擊頻率“F”。壓力傳感器130可以設置在動力單元118內以檢測液壓流體的入口壓力“P”。

本領域一般技術人員可以設想到，阻尼系統122的傳感器124的位置和結構配置僅僅具有示例性本質并且因此不限于本發明。另外，阻尼系統122可以體現本領域中已知的任何類型的傳感器并且配置成根據本發明的各個實施例而起作用。

如圖2中所示，阻尼系統122進一步包括定位在動力單元118與安裝支架110的下側138之間的可膨脹囊袋136。可膨脹囊袋136配置成將一定體積的加壓流體存放在其中。在一個實施例中，加壓流體可以是空氣。在另一個實施例中，加壓流體可以是氣體，例如，氮氣。在另選實施例中，對于所需應用，加壓流體可以是液體，例如具有合適特性和/或特定等級的油。可選地，本文所公開的加壓流體還可以是含有空氣、氣體和/或液體的混合物。例如，在一個應用中，使用氮氣與特定類型的油的混合物作為加壓流體可能是有幫助的。

在本文所公開的各個實施例中，可以注意到，加壓流體的準確規格取決于相關應用的具體要求以及隨著液壓錘102的類型和/或配置和/或應用的不同而改變。因此，可以使用任何類型的流體來形成本文所公開的加壓流體且不脫離本發明的范圍。

如圖2中所示，阻尼系統122可以進一步包括設置成與可膨脹囊袋136流體連通的泵140。泵140配置成經由導管137將加壓流體供應至可膨脹囊袋136。由于加壓流體可以包括任何類型的流體，阻尼系統122中所采用的泵的類型經適當地選擇以與液壓錘102的可膨脹囊袋136中所使用的流體的類型對應。在一實施例中，泵140可以配置成僅僅將液相加壓。在另一實施例中，泵140可以配置成僅僅將氣相加壓。在另選實施例中，泵140可以是適用于將液相與氣相的混合物加壓的類型。

如圖2所示，阻尼系統122進一步包括與多個傳感器124和泵140通信的控制器142。具體地，控制器142通過多個通信鏈路127、129、131、133和135分別與第一加速度傳感器126、頻率測量傳感器128、壓力傳感器130、第二加速度傳感器132和第二加速度傳感器132中的每一個通信。控制器142進一步通過通信鏈路141與泵140通信。本文可以注意到，多個通信鏈路127、129、131、133和135可以分別啟用控制器142與第一加速度傳感器126、頻率測量傳感器128、壓力傳感器130、第二加速度傳感器132和第二加速度傳感器132之間的有線或無線通信。因此，可以設想控制器142可以位于機器100上遠離液壓錘系統101的任何位置。

控制器142可以是以邏輯方式操作以執行操作、執行控制算法、存儲和檢索數據以及其它理想操作的電子控制器?？刂破?42可以包括或存取存儲器、輔助存儲裝置、處理器和用于運行應用程序的任何其它部件。存儲器和輔助存儲裝置可以為只讀存儲器(ROM)或隨機存取存儲器(RAM)或可由控制器142存取的集成電路的形式。各種其它電路可以與控制器142相關聯，該其它電路諸如供電電路、信號調節電路、致動器電路和其它類型的電路。

控制器142可以是單個控制器或可以包括設置成控制阻尼系統122和/或機器100的各種功能和/或特征的一個以上控制器。術語“控制器142”意指按其最廣泛含義使用以包括可以與機器100相關聯并且可以相配合以控制阻尼系統122和/或機器100的各種功能和/或操作的一個或多個控制器和/或微處理器?？刂破?42的功能性可以在硬件和/或軟件中實施，無需考慮所采用的功能性。

在液壓錘102操作期間，控制器142配置成接收指示從傳感器124產生的參數的一個或多個輸入。具體地，指示由控制器142產生接收的、由傳感器124傳輸的參數的一個或多個輸入可以包括與動力單元118的加速度、液壓流體的入口壓力、液壓錘102相對于地表111的角定向“Q”、安裝支架110的加速度和液壓錘102的撞擊頻率有關的輸入。進一步地，基于指示從傳感器124產生的參數的一個或多個輸入，控制器142可以確定維持在可膨脹囊袋136中的閾值體積的加壓流體。一旦確定閾值體積的加壓流體，控制器142可以致動泵140以將閾值體積的加壓燃料供應至可膨脹囊袋136。在實施例中，控制器142可以配置成監測存放在可膨脹囊袋136中的加壓流體的體積，并且因此致動泵140以基于閾值體積的加壓流體將理想量的加壓流體供應至可膨脹囊袋136。控制器142還可以基于需維持可膨脹囊袋136中的閾值體積的加壓流體從可膨脹囊袋136中排放加壓流體。

在圖2的實施例中，阻尼系統122可以包括與控制器142和泵140通信的伺服致動器144。伺服致動器144連接在泵140與可膨脹囊袋136之間并且在導管137上。伺服致動器144可以配置成基于經由通信鏈路145從控制器142接收的信號致動泵140。伺服致動器144可以是允許遠程致動泵140以將加壓流體供應至可膨脹囊袋136中的任何裝置。

由此設想到，維持在可膨脹囊袋136中的加壓流體將允許可膨脹囊袋136抑制來自液壓錘102的動力單元118的振動。以此方式，可以防止來自動力單元118的振動傳輸至駕駛室114。因此，阻尼系統122可以通過在液壓錘102操作期間基于液壓錘102的操作條件維持可膨脹囊袋136中的閾值體積的加壓流體來防止從液壓錘102傳輸振動。

另外，可膨脹囊袋136可以有利地由諸如氯丁橡膠、橡膠和本領域一般技術人員通常已知的其它類型的彈性體等彈性材料制成?？膳蛎浤掖?36的可膨脹本質可以允許控制器142經由伺服致動器144選擇性地將泵140切換為“ON”或“OFF”并且改變可膨脹囊袋136中的加壓流體的量。

在如圖3中所示的實施例中，阻尼系統122可以進一步包括與可膨脹囊袋136相關聯的保持器146。保持器146可以配置成使可膨脹囊袋136在液壓錘102的殼體116內保持某種形式和尺寸。如所示，保持器146為環形邊緣的形狀。在一實例中，保持器146可以由金屬制成。在其它實例中，保持器146可以由諸如玻璃纖維的其它材料制成以適應該應用的具體要求。

保持器146包括設置成與可膨脹囊袋136流體連通的至少一個端口148。在所說明的實施例中，保持器146包括一個端口148。端口148可以配置成接收加壓流體并且將加壓流體排放至可膨脹囊袋136中。端口148可以經由導管137流體地耦合至泵140以接收加壓流體。端口148還可以配置成允許從可膨脹囊袋136中排放加壓流體以對振動產生更溫和的響應。在此情況下，端口148可以基于控制器142的致動經由伺服致動器144從可膨脹囊袋136中排放加壓流體。

進一步地，如圖3所說明的實施例中所示，可膨脹囊袋136包括頂部150和底部152。頂部150具有配置成與保持器146的頂側156接合的第一凸緣端154，而底部152具有配置成與保持器146的底側160接合的第二凸緣端158?？膳蛎浤掖?36的頂部150和底部152中的每一個均為環形形狀以符合保持器146的環形形狀。在此情況下，保持器146可以進一步包括至少一個排氣端口162以允許經由端口148接收的加壓流體有通道進入可膨脹囊袋136的頂部150和底部152。

在如圖4中所示的另一實施例中，保持器146可以配置成使得端口148位于內表面164上，這類似于圖3所說明的實施例中所示的情況。另外，如圖4所說明的實施例中所示，可膨脹囊袋136的頂部150和可膨脹囊袋136的底部152可以彼此成一體以便傳遞單體構造至可膨脹囊袋136。

本文所公開的各個實施例是采取說明性和解釋性含義并且絕不構成本發明的過度限制。全部方向參考(例如，上面、下面、上部、下部、頂部、底部、垂直、水平、向內、向外、徑向、向上、向下、左側、右側、向左、向右、順時針和逆時針)僅僅用于識別目的以輔助讀者理解本發明，并且尤其不會產生對系統的位置、定向或使用和/或本文所公開的方法的限制。應廣泛地解釋結合參考(例如，附接、固定、耦合、接合、連接等)。另外，這樣的結合參考不一定暗指兩個元件直接彼此連接。

另外，諸如(但不限于)“第一”、“第二”、“第三”的全部術語或任何其它普通和/或數字術語應當也僅僅被視為標識符，以輔助讀者理解本發明的各個實施例、改變、部件和/或修改，并且尤其不會對任何實施例、改變、部件和/或修改相對于或優于另一個實施例、改變、部件和/或修改的次序產生任何限制。

應理解的是，針對一個實施例示出或描述的個別特征可以結合針對另一個實施例示出或描述的個別特征。上述實施例絕不限制本發明的范圍。因此，應理解，雖然某些特征被示出或描述為說明本發明在功能段的背景中的使用，但是本發明的范圍中可以忽略這些特征且不脫離如所附權利要求書中限定的本發明的精神。

工業實用性

本發明的阻尼系統122具有抑制液壓錘102操作期間所經歷的振動的實用性。在本發明的某個方面中，本發明的阻尼系統122配置成維持其中具有不同量的加壓流體以便實現液壓阻尼器對振動的不同大小的抑制，即，欠阻尼、過阻尼和臨界阻尼。實時調整(即，增加或降低)對振動的抑制大小的這種能力防止在液壓錘102操作期間將振動從該液壓錘傳輸至駕駛室114。取決于維持在可膨脹囊袋136中的加壓流體的量，來自動力單元118的振動可以是欠阻尼、臨界阻尼或過阻尼的。

控制器142可以通過通信鏈路127、129、131、133、135、141和145與傳感器124、泵140和伺服致動器144中的每一個通信以接收指示液壓錘102的操作條件的一個或多個輸入?？刂破?42可以取決于液壓錘102的操作條件預定維持在可膨脹囊袋136中的閾值體積的加壓流體。例如，如果控制器142檢測到操作條件的變化(可能導致更大振動)，那么控制器142可以致動伺服致動器144以用更高壓力的加壓流體填充可膨脹囊袋136以便將振動欠阻尼。然而，如果控制器142檢測到操作條件的變化(可能導致中等大小的振動)，那么控制器142可以致動端口148以排放加壓流體而對振動產生更溫和的響應。以此方式，來自液壓錘102的振動可以是臨界阻尼或過阻尼的，因此當操作液壓錘102時很少有振動或沒有振動可以傳輸至駕駛室114。

雖然已經參考上述實施例具體示出并且描述了本發明的方面，但是本領域一般技術人員將理解的是，在不脫離所公開的精神和范圍的情況下通過修改所公開的機器、系統和方法可以預期各種另外的實施例。如基于本發明的權利要求書和任何等同體確定，這些實施例應理解為落入本發明的范圍內。