液壓機(jī)和系統(tǒng)技術(shù)方案

一種液壓系統(tǒng)，采用具有多個(gè)工作腔室的電子換向流體工作機(jī)，每個(gè)工作腔室具有一個(gè)或多個(gè)電子可控的閥，這些閥由至少一個(gè)控制器主動(dòng)控制，以基于每個(gè)周期調(diào)節(jié)工作流體進(jìn)出低壓和高壓歧管的凈流量，從而滿足需求信號(hào)指示的需求。高壓歧管具有至少一個(gè)附加出口，其由電子可控的出口閥、比如比例流量閥調(diào)節(jié)。如果設(shè)想由需求信號(hào)指示的需求導(dǎo)致可能激發(fā)共振模式的脈動(dòng)流量或振動(dòng)，則至少一個(gè)控制器使工作腔室的工作流體排量超過(guò)需求信號(hào)指示的需求，且至少一個(gè)控制器同時(shí)(至少部分地)打開(kāi)電子可控的出口閥，以允許一些過(guò)量流量從中離開(kāi)，使流體的凈排量滿足所需的流體排量，同時(shí)減少脈動(dòng)流量或非期望的振動(dòng)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
液壓機(jī)和系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及電子換向液壓機(jī)和包括這種機(jī)器的液壓系統(tǒng)的領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
電子換向液壓機(jī)(ECM)包括帶有容積周期性變化的一個(gè)或多個(gè)工作腔室(例如活塞缸)的流體從動(dòng)和/或流體驅(qū)動(dòng)的機(jī)器。當(dāng)工作腔室執(zhí)行泵送循環(huán)時(shí)，低壓歧管充當(dāng)流體的凈源，而高壓歧管充當(dāng)流體的凈池。當(dāng)工作腔室執(zhí)行機(jī)動(dòng)循環(huán)時(shí)，高壓歧管充當(dāng)流體的凈源，而低壓歧管充當(dāng)流體的凈池。ECM可以具有多于一個(gè)低壓歧管和/或多于一個(gè)高壓歧管。ECM的工作腔室具有電子可控的閥，其可在每個(gè)工作腔室容積周期上受到控制，以調(diào)節(jié)流體來(lái)自低壓歧管(在一些實(shí)施例中為高壓歧管)或進(jìn)入低壓歧管的進(jìn)出工作腔室的流量。在一些ECM中，只有單個(gè)高壓歧管，并且所有工作腔室都與其連通，并將流體排入或排出高壓歧管，以滿足需求。然而，可能有與一個(gè)或多個(gè)工作腔室中的不同組連通多個(gè)高壓歧管，并且響應(yīng)于單獨(dú)的需求信號(hào)來(lái)控制每個(gè)組，使得該組中工作腔室的組合排量滿足需求。因此，各個(gè)工作腔室組可以用作獨(dú)立的泵或馬達(dá)。需求由需求信號(hào)表示，該需求信號(hào)可以指示直接或間接耦合到相關(guān)高壓歧管的液壓致動(dòng)器的目標(biāo)壓力、流率、功率輸出或特性(例如位置)。為了滿足需求，ECM的控制器決定工作腔室容積的每個(gè)循環(huán)應(yīng)為有效循環(huán)(其中存在工作流體的凈排量)還是無(wú)效循環(huán)(其中沒(méi)有工作流體的凈排量)。這導(dǎo)致工作腔室致動(dòng)的型式(有效或無(wú)效循環(huán))以及流入或流出相應(yīng)的高壓歧管的型式。這樣以來(lái)，可以快速響應(yīng)需求的變化。通常，輸出不會(huì)在瞬間而是要在較短的平均時(shí)間上才完美地匹配需求，凈輸出趨向于需求。這樣的機(jī)器是高效的且高度響應(yīng)的。然而，一些氣缸致動(dòng)型式會(huì)引起液壓機(jī)內(nèi)的振動(dòng)。一些振動(dòng)頻率可能會(huì)導(dǎo)致液壓機(jī)內(nèi)共振模式的激發(fā)，從而可能導(dǎo)致?lián)p壞機(jī)器部件并給用戶帶來(lái)不適。當(dāng)工作腔室為了滿足需求執(zhí)行有效還是無(wú)效循環(huán)的型式的頻譜在可激發(fā)共振的頻率上具有大分量時(shí)，會(huì)出現(xiàn)這種情況。在低流量水平下，流體的排量可能是高度脈動(dòng)的。如果輸出為最大排量分?jǐn)?shù)的5％，則可能是每20個(gè)循環(huán)有一個(gè)有效循環(huán)且其間是無(wú)效循環(huán)的重復(fù)型式。這同樣會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)、用戶的不適以及損壞機(jī)器的風(fēng)險(xiǎn)。類似地，當(dāng)液壓機(jī)以低流率運(yùn)行時(shí)，它們的運(yùn)行會(huì)變得效率低下。因此，本專利技術(shù)試圖減少或減輕現(xiàn)有的電子換向液壓機(jī)的上述缺點(diǎn)中的一些或全部。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，提供了一種液壓系統(tǒng)，包括：液壓機(jī)，該液壓機(jī)包括可旋轉(zhuǎn)軸、低壓歧管和高壓歧管、以及一個(gè)或多個(gè)工作腔室，工作腔室的容積隨可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而周期性地變化，每個(gè)工作腔室都既具有調(diào)節(jié)低壓歧管與工作腔室之間的連通的低壓閥也具有調(diào)節(jié)高壓歧管與工作腔室之間的連通的高壓閥，其中，對(duì)于每個(gè)工作腔室，相應(yīng)的低壓閥和相應(yīng)的高壓閥中的至少有一者是電子可控的工作腔室閥；高壓歧管，其在一個(gè)或多個(gè)所述工作腔室與一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器端口與一個(gè)或多個(gè)附加出口之間延伸；一個(gè)或多個(gè)液壓致動(dòng)器，其通過(guò)一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器端口流體連接到所述高壓歧管，并由此由液壓機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)；一個(gè)或多個(gè)電子可控的出口閥，其調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)附加出口的打開(kāi)或關(guān)閉；以及至少一個(gè)控制器，其配置成控制一個(gè)或多個(gè)電子可控的工作腔室閥和一個(gè)或多個(gè)電子可控的出口閥；其中，至少一個(gè)控制器可運(yùn)行成接收需求信號(hào)并以與工作腔室容積的周期成相位關(guān)系的方式調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)電子可控的工作腔室閥，由此在每個(gè)工作腔室容積周期調(diào)節(jié)每個(gè)工作腔室的工作流體的凈排量，并同時(shí)調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)電子可控的出口閥，由此調(diào)節(jié)進(jìn)出高壓歧管的工作流體的凈排量，從而當(dāng)一個(gè)或多個(gè)附加出口打開(kāi)時(shí)允許工作流體通過(guò)一個(gè)或多個(gè)附加出口流出高壓歧管，以滿足需求信號(hào)所指示的需求。因此，既要考慮每個(gè)工作腔室的工作流體的凈排量，又要考慮通過(guò)一個(gè)或多個(gè)附加出口的液壓流體的損失，通過(guò)至少一個(gè)控制器調(diào)節(jié)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)附加出口的液壓流體的損失，并且調(diào)節(jié)(當(dāng)泵送時(shí))進(jìn)入或(當(dāng)驅(qū)動(dòng)時(shí))離開(kāi)高壓歧管的工作流體的凈排量，以滿足需求。高壓歧管包括一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器端口，這些致動(dòng)器端口連接到用作液壓流體的池(sink)或源的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器。通常，流出一個(gè)或多個(gè)附加出口的流體不在工作腔室與致動(dòng)器端口之間行進(jìn)。通常，流出一個(gè)或多個(gè)附加出口的流體繞過(guò)(旁通)連接到致動(dòng)器端口的一個(gè)或多個(gè)所述致動(dòng)器(但在一些實(shí)施例中，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)附加出口損失的受壓流體用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)其他致動(dòng)器，以使浪費(fèi)的能源最小化)。通常，需求涉及在(一個(gè)或多個(gè))工作腔室與(一個(gè)或多個(gè))致動(dòng)器之間、通過(guò)一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器端口的液壓流體的供應(yīng)。所描述類型的液壓機(jī)具有針對(duì)需求變化的非常快的響應(yīng)時(shí)間，因?yàn)榭梢钥刂齐娮涌煽亻y以針對(duì)工作腔室容積的每個(gè)周期改變工作流體的凈排量。由此，通常是將接續(xù)的工作腔室的工作流體的凈排量與時(shí)變需求信號(hào)相匹配。此外，提供(例如，過(guò)量的)工作流體可能通過(guò)其從高壓歧管損失的一個(gè)或多個(gè)附加出口是違背直覺(jué)的，因?yàn)檫@似乎浪費(fèi)了能量。在本說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“高壓歧管”和“低壓歧管”是指相對(duì)于彼此具有較高壓力和較低壓力的歧管。高壓歧管與低壓歧管之間的壓力差以及高壓歧管和低壓歧管中的壓力絕對(duì)值將隨時(shí)間變化，并將取決于應(yīng)用場(chǎng)合。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)控制器配置成控制電子可控的工作腔室閥，以導(dǎo)致液壓機(jī)排出超過(guò)需求信號(hào)所指示的需求的工作流體，并導(dǎo)致出口閥中的一個(gè)或多個(gè)(或全部)打開(kāi)，由此，在允許工作流體通過(guò)一個(gè)或多個(gè)附加出口流出高壓歧管之后，工作流體從一個(gè)或多個(gè)工作腔室通過(guò)高壓閥進(jìn)入高壓歧管的凈排量被調(diào)節(jié)為滿足需求信號(hào)所指示的需求。允許工作流體通過(guò)一個(gè)或多個(gè)附加出口流出高壓歧管可包括：(例如，至少一個(gè)控制器)計(jì)算：i)針對(duì)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)附加出口離開(kāi)高壓歧管的流量調(diào)整的經(jīng)修正的需求信號(hào)；或者ii)減去與通過(guò)一個(gè)或多個(gè)附加出口離開(kāi)高壓歧管的工作流體流量相關(guān)的需求。所述流量在至少一個(gè)控制器的控制下，因?yàn)橹辽僖粋€(gè)控制器控制一個(gè)或多個(gè)電子可控的出口閥。可能的是，至少一個(gè)控制器配置成控制電子可控的工作腔室閥，以導(dǎo)致液壓機(jī)排出超過(guò)需求信號(hào)所指示的需求的工作流體，并僅在一些情況下導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)出口閥打開(kāi)。至少一個(gè)控制器也可以考慮來(lái)自高壓歧管的任何預(yù)期的泄漏。這樣的泄漏可能源自控制閥(例如，在車輪馬達(dá)中，或者用于控制其他致動(dòng)器和/或工作功能)。因此，控制一個(gè)或多個(gè)電子可控的工作腔室閥和一個(gè)或多個(gè)電子可控的出口閥以滿足需求信號(hào)所指示的需求。典型地，至少一個(gè)控制器配置成使得在一些其他情況下并且通常是默認(rèn)地，電子可控的工作腔室閥被控制成導(dǎo)致液壓機(jī)排出工作流體以匹配需求信號(hào)所指示的需求，并且導(dǎo)致出口閥關(guān)閉，以使工作流體不通過(guò)附加出口流出高壓歧管。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)所述出口閥(例如，該出口閥或每個(gè)出口閥)是可變流量控制閥，例如比例流量閥，并且至少一個(gè)控制器在一位置范圍內(nèi)控制可變流量控制閥。在該情形中，位置范圍通常是連續(xù)的。該出口閥或每個(gè)出口閥通常被控制到在關(guān)閉位置與完全打開(kāi)位置之間的多個(gè)位置(的例如連續(xù)范圍的多個(gè)位置)。打開(kāi)是指未關(guān)閉的任何位置。可能的是，一個(gè)或多個(gè)(或該個(gè)或每個(gè))所述本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種液壓系統(tǒng)，包括：/n液壓機(jī)，所述液壓機(jī)包括可旋轉(zhuǎn)軸、低壓歧管和高壓歧管、以及一個(gè)或多個(gè)工作腔室，所述工作腔室的容積隨所述可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而周期性地變化，每個(gè)工作腔室都既具有調(diào)節(jié)所述低壓歧管與所述工作腔室之間的連通的低壓閥也具有調(diào)節(jié)所述高壓歧管與所述工作腔室之間的連通的高壓閥，其中，對(duì)于每個(gè)工作腔室，相應(yīng)的低壓閥和相應(yīng)的高壓閥中的至少有一者是電子可控的工作腔室閥；/n高壓歧管，所述高壓歧管在一個(gè)或多個(gè)所述工作腔室與一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器端口與一個(gè)或多個(gè)附加出口之間延伸；/n一個(gè)或多個(gè)液壓致動(dòng)器，所述液壓致動(dòng)器通過(guò)一個(gè)或多個(gè)所述致動(dòng)器端口流體連接到所述高壓歧管，并由此由所述液壓機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)；/n一個(gè)或多個(gè)電子可控的出口閥，所述電子可控的出口閥調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)所述附加出口的打開(kāi)或關(guān)閉；以及/n至少一個(gè)控制器，所述控制器配置成控制一個(gè)或多個(gè)所述電子可控的工作腔室閥和一個(gè)或多個(gè)所述電子可控的出口閥；/n其中，至少一個(gè)所述控制器能運(yùn)行成接收需求信號(hào)并以與所述工作腔室容積的周期成相位關(guān)系的方式調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)所述電子可控的工作腔室閥，由此在每個(gè)工作腔室容積周期調(diào)節(jié)每個(gè)工作腔室的工作流體的凈排量，并同時(shí)調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)電子可控的出口閥，由此調(diào)節(jié)進(jìn)出所述高壓歧管的工作流體凈排量，從而當(dāng)一個(gè)或多個(gè)所述附加出口打開(kāi)時(shí)允許工作流體通過(guò)一個(gè)或多個(gè)所述附加出口流出所述高壓歧管，以滿足需求信號(hào)所指示的需求。/n...

【技術(shù)特征摘要】
20190604 EP 19178292.91.一種液壓系統(tǒng)，包括：
液壓機(jī)，所述液壓機(jī)包括可旋轉(zhuǎn)軸、低壓歧管和高壓歧管、以及一個(gè)或多個(gè)工作腔室，所述工作腔室的容積隨所述可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而周期性地變化，每個(gè)工作腔室都既具有調(diào)節(jié)所述低壓歧管與所述工作腔室之間的連通的低壓閥也具有調(diào)節(jié)所述高壓歧管與所述工作腔室之間的連通的高壓閥，其中，對(duì)于每個(gè)工作腔室，相應(yīng)的低壓閥和相應(yīng)的高壓閥中的至少有一者是電子可控的工作腔室閥；
高壓歧管，所述高壓歧管在一個(gè)或多個(gè)所述工作腔室與一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器端口與一個(gè)或多個(gè)附加出口之間延伸；
一個(gè)或多個(gè)液壓致動(dòng)器，所述液壓致動(dòng)器通過(guò)一個(gè)或多個(gè)所述致動(dòng)器端口流體連接到所述高壓歧管，并由此由所述液壓機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)；
一個(gè)或多個(gè)電子可控的出口閥，所述電子可控的出口閥調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)所述附加出口的打開(kāi)或關(guān)閉；以及
至少一個(gè)控制器，所述控制器配置成控制一個(gè)或多個(gè)所述電子可控的工作腔室閥和一個(gè)或多個(gè)所述電子可控的出口閥；
其中，至少一個(gè)所述控制器能運(yùn)行成接收需求信號(hào)并以與所述工作腔室容積的周期成相位關(guān)系的方式調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)所述電子可控的工作腔室閥，由此在每個(gè)工作腔室容積周期調(diào)節(jié)每個(gè)工作腔室的工作流體的凈排量，并同時(shí)調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)電子可控的出口閥，由此調(diào)節(jié)進(jìn)出所述高壓歧管的工作流體凈排量，從而當(dāng)一個(gè)或多個(gè)所述附加出口打開(kāi)時(shí)允許工作流體通過(guò)一個(gè)或多個(gè)所述附加出口流出所述高壓歧管，以滿足需求信號(hào)所指示的需求。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)所述控制器配置成控制所述電子可控的工作腔室閥，以導(dǎo)致所述液壓機(jī)排出超過(guò)所述需求信號(hào)所指示的需求的工作流體，并導(dǎo)致所述出口閥中的一個(gè)或多個(gè)打開(kāi)，由此，在允許工作流體通過(guò)一個(gè)或多個(gè)所述附加出口流出所述高壓歧管之后，工作流體從一個(gè)或多個(gè)所述工作腔室通過(guò)所述高壓閥進(jìn)入所述高壓歧管的凈排量被調(diào)節(jié)為滿足所述需求信號(hào)所指示的需求。


3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)所述出口閥是可變流量控制閥，并且至少一個(gè)所述控制器在一位置范圍內(nèi)控制所述可變流量控制閥。


4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)所述控制器配置成以與工作腔室容積的周期成相位關(guān)系的方式關(guān)閉和打開(kāi)所述出口閥，以減小所述高壓歧管中的壓力波動(dòng)。


5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓歧管通過(guò)入口閥與高壓工作流體源連通，并且至少一個(gè)所述控制器配置成：以與工作腔室容積的周期成相位關(guān)系的方式關(guān)閉和打開(kāi)所述入口閥，以減小壓力波動(dòng)。


6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)所述附加出口從所述高壓歧管延伸到所述低壓歧管，使得一個(gè)或多個(gè)所述出口閥調(diào)節(jié)工作流體通過(guò)一個(gè)或多個(gè)所述附加出口離開(kāi)所述高壓歧管到所述低壓歧管的流量。


7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)所述附加出口從所述高壓歧管延伸到另外的歧管，使得相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)所述出口閥調(diào)節(jié)工作流體通過(guò)一個(gè)或多個(gè)所述附加出口離開(kāi)所述高壓歧管到所述另外的歧管的流量。


8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述另外的歧管是與一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器流體連通的受壓歧管。


9.根據(jù)權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓歧管是閉路液壓布置的一部分，而所述另外的歧管是開(kāi)路液壓布置的一部分；或，反之亦然。


10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓系統(tǒng)包括聯(lián)接到所述液壓機(jī)的原動(dòng)機(jī)，用于提供動(dòng)力，從而導(dǎo)致所述液壓機(jī)將工作流體從所述低壓歧管泵送到所述高壓歧管，并且其中，所述液壓系統(tǒng)還包括由所述原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二液壓機(jī)，或構(gòu)造成將工作流...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：P·馬歇爾，J·拉加德，U·斯坦，W·H·S·瑞普恩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：阿爾特彌斯智能動(dòng)力有限公司，丹佛斯蘇格蘭有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：英國(guó);GB