CN112112776A - 液压机和系统 - Google Patents

液压机和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112112776A
CN112112776A CN202010495511.0A CN202010495511A CN112112776A CN 112112776 A CN112112776 A CN 112112776A CN 202010495511 A CN202010495511 A CN 202010495511A CN 112112776 A CN112112776 A CN 112112776A
Authority
CN
China
Prior art keywords
high pressure
pressure manifold
working
working chamber
demand
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010495511.0A
Other languages
English (en)
Inventor
P·马歇尔
J·拉加德
U·斯坦
W·H·S·瑞普恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Artemis Intelligent Power Ltd
Danfoss Scotland Ltd
Original Assignee
Artemis Intelligent Power Ltd
Danfoss Scotland Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Artemis Intelligent Power Ltd, Danfoss Scotland Ltd filed Critical Artemis Intelligent Power Ltd
Publication of CN112112776A publication Critical patent/CN112112776A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/06—Control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B15/00—Reciprocating-piston machines or engines with movable cylinders other than provided for in group F01B13/00
    • F01B15/005—Reciprocating-piston machines or engines with movable cylinders other than provided for in group F01B13/00 having cylinders in star or fan arrangement, the connection of the pistons with the actuated or actuating element being at the inner ends of the cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0452—Distribution members, e.g. valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/021—Valves for interconnecting the fluid chambers of an actuator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/20—Means for actuating or controlling masts, platforms, or forks
    • B66F9/22—Hydraulic devices or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B25/00—Regulating, controlling, or safety means
    • F01B25/02—Regulating or controlling by varying working-fluid admission or exhaust, e.g. by varying pressure or quantity
    • F01B25/08—Final actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • F03C1/04—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinders in star or fan arrangement
    • F03C1/0447—Controlling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • F03C1/04—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinders in star or fan arrangement
    • F03C1/053—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinders in star or fan arrangement the pistons co-operating with an actuated element at the inner ends of the cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/047—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement with actuating or actuated elements at the outer ends of the cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/053—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement with actuating or actuated elements at the inner ends of the cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/22—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B7/00—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/0076—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving the members being actuated by electro-magnetic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/022—Flow-dividers; Priority valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/06—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with two or more servomotors
    • F15B13/08—Assemblies of units, each for the control of a single servomotor only
    • F15B13/0803—Modular units
    • F15B13/0807—Manifolds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/06—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with two or more servomotors
    • F15B13/08—Assemblies of units, each for the control of a single servomotor only
    • F15B13/0803—Modular units
    • F15B13/0846—Electrical details
    • F15B13/085—Electrical controllers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/202—Externally-operated valves mounted in or on the actuator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B2015/206—Combined actuation, e.g. electric and fluid actuated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20546—Type of pump variable capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20576—Systems with pumps with multiple pumps
    • F15B2211/20592—Combinations of pumps for supplying high and low pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/25—Pressure control functions
    • F15B2211/251—High pressure control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/25—Pressure control functions
    • F15B2211/252—Low pressure control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

一种液压系统，采用具有多个工作腔室的电子换向流体工作机，每个工作腔室具有一个或多个电子可控的阀，这些阀由至少一个控制器主动控制，以基于每个周期调节工作流体进出低压和高压歧管的净流量，从而满足需求信号指示的需求。高压歧管具有至少一个附加出口，其由电子可控的出口阀、比如比例流量阀调节。如果设想由需求信号指示的需求导致可能激发共振模式的脉动流量或振动，则至少一个控制器使工作腔室的工作流体排量超过需求信号指示的需求，且至少一个控制器同时(至少部分地)打开电子可控的出口阀，以允许一些过量流量从中离开，使流体的净排量满足所需的流体排量，同时减少脉动流量或非期望的振动。

Description

液压机和系统
技术领域
本发明涉及电子换向液压机和包括这种机器的液压系统的领域。
背景技术
电子换向液压机(ECM)包括带有容积周期性变化的一个或多个工作 腔室(例如活塞缸)的流体从动和/或流体驱动的机器。当工作腔室执行泵 送循环时，低压歧管充当流体的净源，而高压歧管充当流体的净池。当工 作腔室执行机动循环时，高压歧管充当流体的净源，而低压歧管充当流体 的净池。ECM可以具有多于一个低压歧管和/或多于一个高压歧管。
ECM的工作腔室具有电子可控的阀，其可在每个工作腔室容积周期上 受到控制，以调节流体来自低压歧管(在一些实施例中为高压歧管)或进 入低压歧管的进出工作腔室的流量。
在一些ECM中，只有单个高压歧管，并且所有工作腔室都与其连通， 并将流体排入或排出高压歧管，以满足需求。然而，可能有与一个或多个 工作腔室中的不同组连通多个高压歧管，并且响应于单独的需求信号来控 制每个组，使得该组中工作腔室的组合排量满足需求。因此，各个工作腔 室组可以用作独立的泵或马达。
需求由需求信号表示，该需求信号可以指示直接或间接耦合到相关高 压歧管的液压致动器的目标压力、流率、功率输出或特性(例如位置)。 为了满足需求，ECM的控制器决定工作腔室容积的每个循环应为有效循环 (其中存在工作流体的净排量)还是无效循环(其中没有工作流体的净排 量)。这导致工作腔室致动的型式(有效或无效循环)以及流入或流出相 应的高压歧管的型式。这样以来，可以快速响应需求的变化。通常，输出 不会在瞬间而是要在较短的平均时间上才完美地匹配需求，净输出趋向于 需求。这样的机器是高效的且高度响应的。
然而，一些气缸致动型式会引起液压机内的振动。一些振动频率可能 会导致液压机内共振模式的激发，从而可能导致损坏机器部件并给用户带 来不适。当工作腔室为了满足需求执行有效还是无效循环的型式的频谱在 可激发共振的频率上具有大分量时，会出现这种情况。
在低流量水平下，流体的排量可能是高度脉动的。如果输出为最大排 量分数的5％，则可能是每20个循环有一个有效循环且其间是无效循环的 重复型式。这同样会导致振动、用户的不适以及损坏机器的风险。类似地， 当液压机以低流率运行时，它们的运行会变得效率低下。
因此，本发明试图减少或减轻现有的电子换向液压机的上述缺点中的 一些或全部。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种液压系统，包括：
液压机，该液压机包括可旋转轴、低压歧管和高压歧管、以及一个 或多个工作腔室，工作腔室的容积随可旋转轴的旋转而周期性地变化，每 个工作腔室都既具有调节低压歧管与工作腔室之间的连通的低压阀也具有 调节高压歧管与工作腔室之间的连通的高压阀，其中，对于每个工作腔室， 相应的低压阀和相应的高压阀中的至少有一者是电子可控的工作腔室阀；
高压歧管，其在一个或多个所述工作腔室与一个或多个致动器端口 与一个或多个附加出口之间延伸；
一个或多个液压致动器，其通过一个或多个致动器端口流体连接到 所述高压歧管，并由此由液压机液压驱动；
一个或多个电子可控的出口阀，其调节一个或多个附加出口的打开 或关闭；以及
至少一个控制器，其配置成控制一个或多个电子可控的工作腔室阀 和一个或多个电子可控的出口阀；
其中，至少一个控制器可运行成接收需求信号并以与工作腔室容积 的周期成相位关系的方式调节一个或多个电子可控的工作腔室阀，由此在 每个工作腔室容积周期调节每个工作腔室的工作流体的净排量，并同时调 节一个或多个电子可控的出口阀，由此调节进出高压歧管的工作流体的净 排量，从而当一个或多个附加出口打开时允许工作流体通过一个或多个附 加出口流出高压歧管，以满足需求信号所指示的需求。
因此，既要考虑每个工作腔室的工作流体的净排量，又要考虑通过一 个或多个附加出口的液压流体的损失，通过至少一个控制器调节通过一个 或多个附加出口的液压流体的损失，并且调节(当泵送时)进入或(当驱 动时)离开高压歧管的工作流体的净排量，以满足需求。高压歧管包括一 个或多个致动器端口，这些致动器端口连接到用作液压流体的池(sink)或 源的一个或多个致动器。通常，流出一个或多个附加出口的流体不在工作 腔室与致动器端口之间行进。通常，流出一个或多个附加出口的流体绕过 (旁通)连接到致动器端口的一个或多个所述致动器(但在一些实施例中， 通过一个或多个附加出口损失的受压流体用于驱动一个或多个其他致动 器，以使浪费的能源最小化)。通常，需求涉及在(一个或多个)工作腔 室与(一个或多个)致动器之间、通过一个或多个致动器端口的液压流体的供应。
所描述类型的液压机具有针对需求变化的非常快的响应时间，因为可 以控制电子可控阀以针对工作腔室容积的每个周期改变工作流体的净排 量。由此，通常是将接续的工作腔室的工作流体的净排量与时变需求信号 相匹配。此外，提供(例如，过量的)工作流体可能通过其从高压歧管损 失的一个或多个附加出口是违背直觉的，因为这似乎浪费了能量。
在本说明书和所附权利要求中，术语“高压歧管”和“低压歧管”是指相对 于彼此具有较高压力和较低压力的歧管。高压歧管与低压歧管之间的压力 差以及高压歧管和低压歧管中的压力绝对值将随时间变化，并将取决于应 用场合。
在一些实施例中，至少一个控制器配置成控制电子可控的工作腔室阀， 以导致液压机排出超过需求信号所指示的需求的工作流体，并导致出口阀 中的一个或多个(或全部)打开，由此，在允许工作流体通过一个或多个 附加出口流出高压歧管之后，工作流体从一个或多个工作腔室通过高压阀 进入高压歧管的净排量被调节为满足需求信号所指示的需求。
允许工作流体通过一个或多个附加出口流出高压歧管可包括：(例如， 至少一个控制器)计算：
i)针对通过一个或多个附加出口离开高压歧管的流量调整的经修正 的需求信号；或者
ii)减去与通过一个或多个附加出口离开高压歧管的工作流体流量相 关的需求。
所述流量在至少一个控制器的控制下，因为至少一个控制器控制一个 或多个电子可控的出口阀。可能的是，至少一个控制器配置成控制电子可 控的工作腔室阀，以导致液压机排出超过需求信号所指示的需求的工作流 体，并仅在一些情况下导致一个或多个出口阀打开。至少一个控制器也可 以考虑来自高压歧管的任何预期的泄漏。这样的泄漏可能源自控制阀(例 如，在车轮马达中，或者用于控制其他致动器和/或工作功能)。因此，控制一个或多个电子可控的工作腔室阀和一个或多个电子可控的出口阀以满 足需求信号所指示的需求。
典型地，至少一个控制器配置成使得在一些其他情况下并且通常是默 认地，电子可控的工作腔室阀被控制成导致液压机排出工作流体以匹配需 求信号所指示的需求，并且导致出口阀关闭，以使工作流体不通过附加出 口流出高压歧管。
在一些实施例中，一个或多个所述出口阀(例如，该出口阀或每个出 口阀)是可变流量控制阀，例如比例流量阀，并且至少一个控制器在一位 置范围内控制可变流量控制阀。
在该情形中，位置范围通常是连续的。该出口阀或每个出口阀通常被 控制到在关闭位置与完全打开位置之间的多个位置(的例如连续范围的多 个位置)。打开是指未关闭的任何位置。
可能的是，一个或多个(或该个或每个)所述出口阀的位置调整不与 工作腔室容积周期的相位同步地进行。可能的是，打开或关闭出口阀所花 费的时间比工作腔室容积的周期更长。可能的是，出口阀保持打开状态持 续平均(平均值)10个或更多个、或者100个或更多个工作腔室容积的周 期。
然而，在一些实施例中，至少一个控制器配置成以与工作腔室容积的 周期成相位关系的方式打开和关闭所述出口阀。在该情形中，所述出口阀 通常是电磁阀，该电磁阀被主动控制以直接从打开位置运动到关闭位置(反 之亦然)，而不停止。因此，它要么打开，要么关闭，要么在这些位置之 间运动(开关阀)，而不是构造成可在打开或关闭之间的可变位置处保持 (并保持使用)的比例流量阀。因此，利用开关阀，通过打开和关闭阀来 调节通过所述出口阀的流量，例如调节出口阀打开的时间分数。所述出口 阀的打开时间和关闭时间可以小于10ms，优选地小于5ms。所述出口阀通 常可克服一压力梯度而打开。
在该情形中，出口阀的打开和关闭的定时可以由至少一个控制器来控 制，以(例如，选择性地)减小高压歧管中的压力波动。当液压机的排量 低于阈值(例如小于可旋转轴每次旋转液压机的最大工作流体排量的10％ 或5％)时，和/或当检测或预测到高压歧管中的压力峰值和/或孤波(soliton) (例如，由于至少一个控制器响应需求信号而确定的工作腔室容积的有效 和无效循环的型式)时，和/或当工作腔室容积的有效循环与无效循环之比 低于阈值(可能为1:9或更低)时，可能会发生这种情况。这可以被认为是 至少一个控制器的波动减小的运行模式。至少一个控制器的波动减小的运 行模式用于衰减高压歧管中的压力脉动。
典型地，至少一个控制器配置成使得，在波动减小的运行模式下，在 工作腔室容积的每个有效循环中，出口阀打开和关闭一次。通常，至少一 个控制器构造成使得至少一个出口阀的每次打开和随后的关闭与工作腔室 容积的单个周期重叠。通常，出口阀在由工作腔室容积的有效循环引起的 流体压力峰值之前打开，并且在由工作腔室容积的有效循环引起的流体压 力峰值之后关闭。出口阀的打开和关闭可具有减小或削减由工作腔室的单 独有效循环引起的峰值压力的效果。出口阀的打开和关闭可具有减小由工 作腔室的单独有效循环引起的压力波动的效果。可能的是，至少一个控制 器配置成在至少一些情况下，通常在有效循环与无效循环之比较高(例如， 高于阈值，阈值可能大于9:1)的情况下，出口阀为保持打开(在整个连续 的有效周期中)，但是关闭后在无效循环期间再次打开。当大多数循环为 有效循环时，这在无效循环期间保持压力，从而在这些情况下减小压力波动。
在一些实施例中，高压歧管通过入口阀与更高压的工作流体源(即， 具有比高压歧管更高的压力的工作流体的源，例如蓄能器或更高压的歧管) 连通，并且至少一个控制器配置成以与工作腔室容积的周期成相位关系的 方式关闭和打开入口阀，以减小压力波动。在该情形中，至少在一些时候， 工作流体通过入口阀(从高压工作流体源)进入高压歧管，并且在工作腔 室容积的有效循环期间暂时关闭该工作流体的供应(通过关闭然后重新打 开入口阀)。因此，附加的工作流体流补偿了在工作流体的有效循环之间 工作流体供应的任何不足或缺陷，从而减小了压力波动。入口阀通常在工 作腔室容积的周期期间的最大流体流量的点之前关闭，并且在工作腔室容 积的周期期间的最大流体流量的点之后重新打开。当液压机的排量低于阈 值(例如小于可旋转轴每次旋转液压机的最大工作流体排量的10％或5％) 时，和/或当检测或预测到高压歧管中的压力峰值和/或孤波(例如，由于至少一个控制器响应需求信号而确定的工作腔室容积的有效和无效循环的型 式)时，和/或当工作腔室容积的有效循环与无效循环之比低于阈值(可能 为1:9或更低)时，可能会发生该波动减小模式。可能的是，当至少一个控 制器不处于波动减小模式时，入口阀保持关闭。可能的是，当至少一个控 制器处于波动减小模式时，入口阀默认打开，并且在每个工作腔室容积的 有效循环内通过至少一个控制器关闭并重新打开一次。
该至少一个控制器可将脉宽调制信号(通常生成对应的螺线管电流) 传输到出口(和/或入口)阀(例如，传输到出口阀的螺线管致动器)，以 主动控制所述出口(和/或入口)阀的打开和关闭，通常与工作腔室容积的 周期成相位关系。
该至少一个控制器可响应于对以下一项或多项的测量或计算，以与工 作腔室容积的周期成相位关系的方式来改变出口(和/或入口)阀的打开和/ 或关闭的定时：(a)需求信号；(b)可旋转轴每转和/或每秒由液压机排 出的工作流体体积；(c)可旋转轴的旋转速度；(d)高压歧管的顺应性 (系统压力随高压歧管中工作流体的体积的变化)；(e)液压系统的运行 模式，例如，至少一个控制器是否以反馈、前馈和/或开环控制模式响应于 需求信号来调节排量；(f)工作流体的温度。
在一些实施例中，一个或多个所述附加出口从高压歧管延伸到低压歧 管，使得一个或多个出口阀调节工作流体通过一个或多个所述附加出口离 开高压歧管到低压歧管的流量。
可选地，一个或多个附加出口从高压歧管延伸到另外的歧管，使得相 应的一个或多个出口阀调节工作流体通过一个或多个所述附加出口离开高 压歧管到另外的歧管的流量。
在一些实施例中，另外的歧管是受压歧管，例如是与一个或多个(通 常是其他)致动器流体连通的歧管。这种布置是有利的，因为储存在从高 压歧管流出到与一个或多个(通常是其他)致动器流体连通的受压的另外 的歧管的工作流体中的势能至少部分地得以保留(并且可以可选地用于做 功)。另外的歧管可以是通向液压马达或其他致动器的增压管线。增压管 线为致动器提供所需的最小背压。该增压管线可以连接至静压转向机构的低压端口。
在一些实施例中，一个或多个附加出口从高压歧管延伸到具有一个或 多个顺应性区域(例如，柔性软管或蓄能器)的另外的歧管，该顺应性区 域可以储存来自工作流体增压的能量作为势能。
可选地，高压歧管可以是闭路液压布置的一部分，而另外的歧管可以 是开路液压布置的一部分；或者，反之亦然。
通常，液压系统包括联接到液压机的原动机，以提供动力，从而导致 液压机将工作流体从低压歧管泵送到高压歧管，并且其中，液压系统还包 括由原动机驱动的第二液压机，或构造成将工作流体从低压歧管(同一或 另一低压歧管)泵送到另外的歧管的(第一)液压机的一个或多个另外的 工作腔室，使得原动机为开路和闭路液压布置两者都提供动力(即，其中， 高压歧管是开路的一部分，另外的歧管是闭路的一部分；或，反之亦然)。
液压机可以是一个或多个电子换向机(ECM)。ECM在这里指的是一 种液压流体工作机，其包括可旋转轴和一个或多个工作腔室(例如，由气 缸限定的腔室，在使用中活塞在其中往复运动)，该工作腔室的容积随可 旋转轴的旋转而周期性地变化，每个工作腔室具有调节工作腔室与低压歧 管之间的液压流体流量的低压阀和调节工作腔室与高压歧管之间的液压流 体流量的高压阀。活塞的往复运动可通过与可旋转轴上的偏心件或与第二 可旋转轴的直接相互作用而导致，该第二可旋转轴可旋转地连接至可旋转 轴。由原动机驱动的带有联结的可旋转轴(例如，公共轴)的多个ECM可 以一起用作液压机。
液压系统可以是液压车辆，通常是工业车辆或非公路车辆，例如叉式 起重车。
将根据应用场合来选择各个部件的容量。在一种示例中，电子可控的 出口阀可以配置成允许每分钟至少20升或每分钟至少25升的流量。电子 可控的出口阀可配置成允许每分钟15升的标称流量。
电子可控的出口阀可以是螺线管致动的(例如，电子比例式的)流量 控制阀。电子可控的出口阀可以是电磁比例阀。或者，可以将可手动调整 的流量控制阀或孔口与可电控的开/关阀组合地(通常是串联)使用，共同 用作电子可控的出口阀。
至少一个控制器通常包括一个或多个硬件处理器，它们一起处理需求 信号并控制一个或多个电子可控的出口阀。通常，第一硬件处理器既确定 一个或多个工作腔室的净排量，又确定离开一个或多个出口的液压流体的 预期流量。可能的是，一个或多个第二硬件处理器生成主动控制电子可控 的工作腔室阀的控制信号。第一硬件处理器可以接收需求信号，并将一个 或多个经调整的需求信号(考虑到通过一个或多个出口阀离开高压歧管的 工作流体的流量)传输到一个或多个第二硬件处理器。该第二硬件处理器 或每个第二硬件处理器可生成阀控制信号，以主动控制电子可控的工作腔 室阀，以实施由经调整的需求信号指示的一个或多个工作腔室的工作流体 的排量。
根据本发明的第二方面，提供了一种操作液压系统的方法，该液压系 统包括液压机，该液压机包括可旋转轴、低压歧管和高压歧管、以及一个 或多个工作腔室，工作腔室的容积随可旋转轴的旋转而周期性地变化，每 个工作腔室都具有调节低压歧管与工作腔室之间的连通的低压阀和调节高 压歧管与工作腔室之间的连通的高压阀，其中，对于每个工作腔室，相应 的低压阀和高压阀中的至少有一者是电子可控的工作腔室阀；
高压歧管，其在一个或多个所述工作腔室与一个或多个致动器端口与 一个或多个附加出口之间延伸；
一个或多个液压致动器，其通过一个或多个所述致动器端口流体连接 到所述高压歧管，并由此由液压机液压驱动；
一个或多个电子可控的出口阀，其调节一个或多个附加出口的打开或 关闭；并且
该方法包括：接收需求信号并响应于该信号以与工作腔室容积的周期 成相位关系的方式调节一个或多个电子可控的工作腔室阀，由此在每个工 作腔室容积周期上调节每个工作腔室的工作流体的净排量，并同时调节一 个或多个电子可控的出口阀，由此调节进出高压歧管的工作流体的净排量， 从而当一个或多个附加出口打开时允许工作流体通过一个或多个附加出口 流出高压歧管，以满足需求信号所指示的需求。
在一些实施例中，电子可控的工作腔室阀被控制成导致液压机排出超 过需求信号所指示的需求的工作流体，一个或多个电子可控的出口阀被控 制打开，使得在允许工作流体通过一个或多个附加出口流出高压歧管之后， 工作流体从一个或多个工作腔室进入高压歧管的净排量被调节为满足需求 信号所指示的需求。
在一些其他情况下并且通常是默认地，电子可控的工作腔室阀被控制 成导致液压机排出工作流体以匹配需求信号所指示的需求，并且导致一个 或多个出口阀关闭，以使工作流体不通过一个或多个附加出口流出高压歧 管。
需求信号可包括或用于计算最大排量的分数(Fd)。通常，就体积流 量而言，排量与最大排量分数和可旋转轴的旋转速度成比例。可选地，需 求信号可以是经调整的需求信号，例如，在至少一个控制器接收需求信号 并确定所接收到的需求信号与脉动流量相关的情况下，可计算经调整的需 求信号(通常为指示更高的流量需求的需求信号)。
在该方法的一些实施例中，当需求低于阈值时，可控制电子可控的工 作腔室阀以导致液压机以最大排量的预定最小分数或以执行工作腔室容积 的有效或无效循环的工作腔室的预定型式排出工作流体，
且其中，一个或多个出口阀被控制成导致液压流体流出高压歧管，使 得使进入高压歧管的工作流体总排量满足需求。
例如，如果仅使用工作腔室容积的偶发的有效循环来满足需求，则在 低需求下会引起高脉动流的不期望的效果，而上述内容对于避免高脉动流 的不期望的效果是有用的。
通常，即使其中需求信号保持恒定，(例如，朝向流率的运行范围的 下端)至少一个控制器可运行成散布其中没有流体净排量的空转周期以及 其中工作腔室的最大冲程容积的一部分被排出的部分周期。通常，在流率 的运行范围的一部分内，即使其中需求信号保持恒定，至少一个控制器可 运行成散布其中没有流体净排量的空转周期、其中工作腔室的最大冲程容 积的一部分被排出的部分周期、以及其中工作腔室的最大冲程容积被排出的全周期。
至少一个出口阀可以在不与工作腔室容积的周期相位同步的情况下打 开和关闭。出口阀可保持打开状态持续平均(平均值)10个或更多个、或 者100个或更多个工作腔室容积周期。但是，可能的是，该方法包括：以 与工作腔室的周期成相位关系的方式打开和关闭所述出口阀。
在该情形中，出口阀的打开和关闭的定时可控制成(例如，选择性地) 减小高压歧管中的压力波动。当液压机的排量低于阈值(例如小于可旋转 轴每次旋转液压机的最大工作流体排量的10％或5％)时，和/或当检测或 预测到高压歧管中的压力峰值和/或孤波(例如，由于至少一个控制器响应 需求信号而确定的工作腔室容积的有效和无效循环的型式)时，和/或当工 作腔室容积的有效循环与无效循环之比低于阈值(可能为1:9或更低)时，可能会发生这种情况。这可以被认为是波动减小的运行模式，其衰减了高 压歧管中的压力脉动。
可能的是，(在波动减小的运行模式下)在工作腔室容积的每个有效 循环中，出口阀打开和关闭一次。通常，至少一个出口阀的每次打开和随 后的关闭与工作腔室容积的单个周期重叠。通常，出口阀在由工作腔室容 积的有效循环引起的流体压力峰值之前打开，并且在由工作腔室容积的有 效循环引起的流体压力峰值之后关闭。
在一些实施例中，高压歧管通过入口阀与高压工作流体源连通，并且 该方法包括：以与工作腔室容积的周期成相位关系的方式关闭和打开入口 阀，以减小压力波动。在该情形中，至少在一些时候，工作流体通过入口 阀(从高压工作流体源)进入高压歧管，并且在工作腔室容积的有效循环 期间暂时关闭该工作流体的供应。因此，附加的工作流体流补偿了在工作 流体的有效循环之间工作流体供应的任何不足或缺陷，从而减小了压力波动。当液压机的排量低于阈值(例如小于可旋转轴每次旋转液压机的最大 工作流体排量的10％或5％)时，和/或当检测或预测到高压歧管中的压力 峰值和/或孤波(例如，由于至少一个控制器响应需求信号而确定的工作腔 室容积的有效和无效循环的型式)时，和/或当工作腔室容积的有效循环与 无效循环之比低于阈值(可能为1:9或更低)时，可能会发生该波动减小模 式。可能的是，当设备不处于波动减小模式时，入口阀保持关闭。可能的 是，当设备处于波动减小模式时，入口阀默认打开，并且在每个工作腔室 容积的有效循环内关闭并重新打开一次。
响应于对以下一项或多项的测量或计算，出口(和/或入口)阀的打开 和/或关闭的定时与工作腔室容积的周期成相位关系：(a)需求信号；(b) (可旋转轴每转)液压机排量率或流率；(c)可旋转轴的旋转速度；(d) 高压歧管的顺应性(系统压力随高压歧管中工作流体的体积而变化)；(e) 液压系统的运行模式，例如，至少一个控制器是否以反馈、前馈和/或开环 控制模式响应于需求信号来调节排量；(f)工作流体的温度。
可选地，在至少一些情况下，可控制电子可控的工作腔室阀，以导致 液压机以最大排量的多个离散分数之一或以执行工作腔室容积的有效或无 效周期的工作腔室的多个预定型式之一排出工作流体，
其中，控制电子可控的工作腔室阀，以导致工作腔室排出超过为满 足由所接收的需求信号指示的需求所需的排量的最大排量的多个离散分数 之一，或执行导致一个或多个工作腔室的组合排量超过为满足需求所需的 排量的多个预定型式之一，
且其中，一个或多个出口阀被控制成导致液压流体流出高压歧管， 使得使进入高压歧管的工作流体总排量满足需求。
在该方法的一些实施例中，可控制电子可控的工作腔室阀，以导致液 压机排出超过为满足需求信号所指示的需求所需流量的工作流体，并导致 一个或多个出口阀打开，响应于确定了需求是以下内容中的一者：
i)一个或多个附加出口关闭；以及
ii)仅使用由一个或多个工作腔室排出的工作流体来满足需求；
则，选择工作腔室以执行有效或无效循环来满足需求的型式会引起非 期望的响应(例如共振)。
可能的是，当需求低于阈值时，控制电子可控的工作腔室阀以导致仅 预定数量的工作腔室执行有效循环，而一个或多个工作腔室中的其他工作 腔室执行无效循环。可能的是，在阈值以下，仅相位隔开预定量的工作腔 室执行有效循环，剩余工作腔室执行无效循环。预定量可以是360°/n，其 中，n是整数，特别地，n可以是120°，或者预定量可以是120°/n，其中， n是整数，因为这提供了相对低的波动输出流量。
可能的是，至少在一些情况下，例如当需求低于阈值时，或者对于任 何需求，控制电子可控的工作腔室阀，以导致液压机排出工作流体，该工 作流体至少为超出为满足需求所需流量的预定裕量。
通常，该方法还包括：测量或计算通过一个或多个附加出口的工作流 体的当前流率，可选地包括：测量高压歧管中的压力。
电子可控的出口阀也可以暂时打开以进行以下一项或多项操作：例如 在用工作流体充填机器时，允许空气从高压歧管渗出；排走例如来自曲轴 箱的热的工作流体，以避免过热；或者例如在起动后和正常运行之前的初 始阶段中，使工作流体(可能是油)变暖。
将理解的是，本发明的任何方面的任何一个或多个实施例的任何特征 可以与本发明的任何其他方面的任何其他一个或多个实施例中的任何其他 特征组合或一起使用。
附图说明
现在将参考以下附图说明本发明的示例性实施例，附图中：
图1是电子换向机的示意图；
图2A至2E是表示根据本发明的电子换向机的响应的一系列曲线图；
图3是根据本发明示例性实施例的应用于液压机的电子可控的出口阀 的液压原理图；
图4是用于实施本发明的程序的流程图；
图5A－5E是指示各个实施例中车速与流量之间的关系的一系列曲线 图；
图6是需求流量、泵送流量、出口阀流量(上方的y轴)和出口阀控 制信号电流(下方的y轴)与时间(x轴)关系的曲线图；
图7A是在没有压力波动抑制的情况下压力变化与时间的曲线图，图 7B是在波动减小运行模式下压力变化与时间的曲线图；以及
图8是还包括入口阀的电子控制的机器的示意图；以及
图9是具有数字螺线管致动的入口阀的电子控制的机器的示意图。
具体实施方式
第一示例
图1是电子换向机(ECM)10的示意图，该电子换向机10包括呈气 缸12形式的多个工作腔室，其具有由气缸的内表面限定的工作容积14以 及由可旋转轴18通过偏心凸轮20驱动并且在气缸内往复运动以周期性地 改变气缸12的工作容积的活塞16。可旋转轴18由原动机(未示出)驱动。 轴位置和速度传感器22确定可旋转轴18的瞬时角位置和旋转速度，并通 过信号线24通知机器控制器26，这使得ECM控制器26能够确定每个气 缸12的循环的瞬时相位。ECM控制器26通常是微处理器或微控制器(或 是可以分布的多个微处理器或微控制器)，其在使用中执行存储的程序。
每个工作腔室都与呈电子致动的面密封的提升阀形式的低压阀(LPV) 28相关联，该阀具有相关联的工作腔室并且可运行成选择性地密封从工作 腔室延伸至低压液压流体歧管(LPM)30的通道，该通道可将一个或若干 个工作腔室或实际上此处所示的所有腔室都连接到ECM 10的LPM 30。 LPV 28是常开电磁致动阀，当工作腔室内的阀芯上的压力小于或等于LPM 30内的阀芯上的压力加上LPV弹簧的弹簧力时、即在进气冲程期间，这些 阀被动打开，以使工作腔室与LPM 30流体连通，但在ECM控制器26通 过LPV控制线34的主动控制下，这些阀可选择性地关闭，以使工作腔室 不与LPM 30流体连通。替代地，阀可能是常闭阀。
每个工作腔室还与呈压力致动的递送阀形式的相应的高压阀(HPV) 36相关联。HPV 36从其各自的工作腔室向外开放，并且每个均可运行成密 封从工作腔室延伸到高压液压流体歧管(HPM)40的相应通道，这些阀可 将一个或若干个工作腔室或者实际上此处所示的所有工作腔室连接到HPM 40中的端口46。以类似的方式，LPV可运行成密封从工作腔室延伸到低压 液压流体歧管(LPM)30的相应通道，这些阀可将一个或若干个工作腔室 或者实际上此处所示的所有工作腔室连接到LPM 30中的端口44。HPV 36 用作常闭压力打开的止回阀，当工作腔室内的压力超过HPM 40内的压力 时，这些阀被动地打开。同一HPV 36可以是螺线管致动的止回阀，一旦 HPV 36被相关联的工作腔室内的压力打开，则机器控制器26可以通过HPV 控制线42选择性地保持该阀打开。取决于其配置，可以使用螺线管致动来打开或关闭HPV 36或使其保持打开或关闭。
除了周期地或基于周期确定是否要关闭或保持打开LPV 28或HPV 36 之外，机器控制器26也可运行成相对于变化的工作腔室容积改变LPV 28 和HPV 36的关闭的精确定时(例如，定相)。箭头指示泵送模式下的液压 流体流；在机动模式下，流反向。卸压阀48可以保护液压机免受过压损坏。 HPM 40中的流体驱动马达56(作为致动器的示例)，当在闭路模式(未 示出)下运行时，则该流体流回LPM 30，或者在开路模式下(如图所示)， 该流体流到槽罐58。
ECM 10还具有电子可控的出口阀47，其可以由机器控制器或另一个 系统控制器打开或关闭。当打开时，电子可控的出口阀允许一些流体不通 过致动器56离开HPM 40。电子可控的出口阀47通常是比例流量阀、即与 部分二进制的阀相反为可以部分打开的阀，二进制在此的意义是，它们只 有在完全打开或完全关闭时才是稳定的。这样，机器控制器26不仅可以选 择电子可控的出口阀47是打开还是关闭，还可以选择电子可控的出口阀47 打开或关闭的程度。
向机器控制器26的输入包括：需求信号60(其可以是最大排量分数 Fd)、由轴速度和位置传感器24测量的轴的速度和位置以及由压力传感器 52(压力传感器信号线未示出)测量的HPM 40的压力54。在一些示例中， HPM 40的压力54可以与需求信号60一起用作作为压力控制系统的一部分 的反馈信号，然而，并不一定是这种情况，本领域技术人员将理解到也可 使用其他需求信号。此外，机器控制器26可能能够读取不允许的频率(例 如，导致引起不利频率的气缸致动型式的Fd值)的数据库50(和/或从其 接收数据)。输出包括通过LPV控制线34和HPV控制线42的阀控制信 号以及(通过控制线45)到电子可控的出口阀47的控制信号。
在一些示例性实施例中，ECM 10还可具有一个或多个振动传感器(例 如，加速度计)，并且机器控制器26可运行成从振动传感器接收信息并确 定由振动传感器检测到的任何振动的频率和振幅。在该情形中，机器控制 器26通常还可运行成将振动数据写入数据库50。在一些情形中，机器控制 器26还可执行机器学习算法，该机器学习算法可运行成确定气缸致动型式 和/或引起不利的振动频率和/或振幅的Fd值，在该情形中，机器控制器26通常还可运行成将来自机器学习算法的输出信息写入数据库50。
尽管在图1中，所有工作腔室都连接到同一HPM 40，但是在一些实施 例、比如下面第二个示例中，存在一个或多个工作腔室的多个组(联接到 同一轴)，它们连接到相应的多个HPM(且由此连接到液压流体的源或池， 例如液压致动器或马达)。可以根据用于各个组的单独的需求信号来控制 每个组。在一些实施例中，可以例如使用一个或多个电子可控的开关阀在 运行期间动态地改变工作腔室到组的分配。
使用ECM的优点在于，各个ECM的流体流输出可以基于每个周期快 速响应于变化的需求而变化。通过以与工作腔室容积的周期成相位关系的 方式对LPV 28和HPV 36的合适控制，机器控制器26可以在每个工作腔 室容积的周期控制每个腔室的净排量(从LPM 30到HPM 40；或，反之亦 然)。在工作腔室容积的给定循环中，每个工作腔室可经历有效循环或无 效(空闲)循环，有效循环具有工作流体的净排量，无效(空闲)循环没 有工作流体的净排量。有效循环可以是泵送模式循环，其中，存在由可旋 转轴18的旋转驱动的工作流体从LPM 30到HPM 40的净排量，或者可以 是机动模式循环，其中，存在工作流体从HPM 40到LPM 30的净排量(驱 动轴旋转)。通过在整个循环过程中保持阀(通常是LPV)打开以使工作腔室在整个循环中与歧管保持连通，可以实现无效循环。基于每个周期做 出关于执行有效循环还是无效循环的决定，使得净排量遵循由需求信号60 指示的目标需求。需求信号60可以是对液压流体压力、或液压流体的流率、 或液压流体的总排量、或功率输出、或与液压流体液压相联的致动器的位 置等的需求。
在泵送模式周期中，机器控制器26通过主动关闭一个或多个LPV 28 来选择从工作腔室到HPM 40的液压流体的净排量率，通常是在相关的工 作腔室的周期的最大容积点附近关闭到LMP 30的路径，并且由此在随后的 压缩冲程上引导液压流体通过相关的HPV36离开(但是不主动保持HPV 36打开)。机器控制器26选择LPV关闭(和HPV打开)的数量和顺序， 以产生流量，或建立轴扭矩或功率，由此满足或超过需求信号60(可以是 与所选的净排量率相关联的需求信号60)。
在机动运行模式中，液压机控制器26通过在相关联的工作腔室周期中 的最小容积点之前不久主动关闭LPV 28中的一个或多个来选择由液压机 通过HPM 40排出的液压流体的净排量率。这关闭了通向LPM 30的路径， 从而导致工作腔室中的液压流体被收缩冲程的剩余部分压缩。当关联的 HPV 36两侧的压力相等时，该关联的HPV 36打开，并且少量液压流体通 过该关联的HPV 36被导出，该关联的HPV 36由液压机控制器26保持打 开。然后，机器控制器26主动保持相关联的HPV 36打开，通常直到相关 联的工作腔室的周期中的最大容积附近为止，从而允许液压流体从HPM 40 进入工作腔室并向可旋转轴18施加扭矩。
在使用中，机器控制器26通常以呈排量分数(Fd)信号的形式接收需 求信号60，并执行算法以确定是否要执行有效循环。控制器可将累积的实 际排量与累积的需求比较，如果两者之间的差值超过阈值，则执行有效循 环。因此，连接到HPM的工作腔室组的净排量被调节，由此满足该需求。
然而，在一些情况下，对于特定的Fd值(例如与低流率、脉动流或共 振相关联的Fd值)，机器控制器26会替代地导致工作腔室的净排量大于 为满足需求所需的量，因此避免了可能导致过量脉动流或共振的工作腔室 致动型式。在这种情况下，机器控制器26还导致电子可控的出口阀47(例 如至少部分地)打开。由此，(泵送时)排入HPM 40中的、超出了如需 求信号60所指示的那样所需的流体容积(即过量Fd)被允许通过电子可控 的出口阀47离开，并且可以在闭路模式下返回到LPM 30，或者还可以在 开路模式下转向到槽罐58。这提供了以下优点：避免了低流率和脉动的(因 此可能导致共振的)流率，因此减轻了对车辆、机器或机器零件的可能损 坏，也减轻了潜在用户不适，然而，在允许通过出口阀47的工作流体损失 之后，进入HPM 40的工作流体的净排量满足了所需需求，在该情形中是 针对马达56。
图2A至2E是示出了根据本发明的电子换向机10的运行一系列曲线 图。图2A是流量需求60与时间的关系曲线；图2B是Fd 102与时间的关 系曲线；图2C是电子可控的出口阀47的位置104与时间的关系曲线；图 2D是损失106(即通过由电子可控的出口阀47控制的附加出口离开HPM 的流量)与时间的关系曲线；且图2E是净流量108与时间的关系曲线。
在时间t1，控制器所接收的需求信号变为新的电平，在该情形中指示 减少的需求。控制器确定是否借助正常的有效和无效循环型式满足了该需 求(即，是否通过导致ECM使用控制器的算法来选择每个工作腔室容积循 环的有效或无效循环而输出与需求流量相对应的流量满足了该需求)，在 出口阀47关闭的情况下，这有可能导致脉动流。由此，机器控制器26导 致连接到HPM 40的气缸产生的流量超过减少的流量需求(尽管与在机器 控制器26接收到指示减少的流量需求的需求信号60之前的总流量输出相 比，这仍然可能是(并且通常将会是)总流量的减少)。与否则响应于需 求信号60而发生的比例相比，更高比例的连接到HPM的气缸经历了有效 (而不是无效)循环。同时，电子可控的出口阀47打开至受控的部分打开 位置，使得对应于所生产的过量流量的一部分输出流量可以通过电子可控 的出口阀47离开。在图1中所示的开路布置中，通过电子可控的出口阀47 离开的过量流量被导向槽罐58。由此，净流量(来自工作腔室的输出流量 减去来自工作腔室的过量流量)满足了需求流量，同时减少或避免了来自 工作腔室的脉动流量。当流量需求变化到不会导致不期望的共振或脉动流 量的水平时，电子可控的出口阀47关闭，气缸实现需求Fd(尽管在图5D 中所示的情形中并非如此，在图5D中，出口阀47始终至少部分地打开)。
第二示例
图3是根据本发明的带有液压变速器的车辆200的控制回路的示意图 (在该示例中，车辆是叉式起重车)。车辆200包括流体工作机150和用 作原动机并通过可旋转轴154驱动流体工作机的发动机152。所述轴可以直 接或间接地(即通过扭矩连接构件或齿轮系)连接到原动机的输出轴。流 体工作机器具有机器控制器156，该机器控制器156与车辆控制器158电子 连通，并且作为独立的泵160、162、164(第一泵、第二泵、第三泵)被控 制的三组工作腔室各自与相应的高压歧管166、168和170(第一高压歧管、 第二高压歧管、第三高压歧管)连通。单独的固定排量泵172也联接至可 旋转轴154。工作腔室与延伸至槽罐176的低压歧管174连通。流体工作机 可形成有包括作为独立的泵控制的工作腔室组的单个壳体，或者可以有多 个壳体。机器控制器和车辆控制器用作至少一个控制器。第三高压歧管用 作本发明的高压歧管。
第一高压歧管166以开路液压布置驱动一个或多个致动器178。取决于 车辆200的类型及其预期用途，致动器可包括行进马达、提升、倾斜、侧 臂、单作用或双作用撞锤(例如杆式撞锤、铲式撞锤)和/或其他液压工作 装置。第三高压歧管170用于驱动(一个或多个)车轮马达180，该车轮马 达180进而通过包括带有方向控制阀(DCV)的方向控制阀组186的推进 系统歧管(PSM)块184驱动相应的车轮182，方向控制阀组186包括两个 2通的螺线管操作的方向控制阀，它们一次将泵高压管线提供给双向马达的 一侧。单个车轮马达可驱动多个车轮或仅驱动一个车轮。在车轮马达与(一 个或多个)车轮之间可能有中间齿轮箱。从第三液压歧管到方向控制阀组 的连接用作致动器端口196。第三高压歧管还具有通过比例控制阀190的出 口188(用作附加出口)，该比例控制阀190用作电子控制的出口阀，该阀 通向由固定排量泵172驱动的静压转向单元192的输出管线194。输出管线 194高于槽罐压力，因此一些势能被保留并重新使用。车轮马达在闭合回路 中供给有液压流体。电子控制的出口阀通常与止回阀串联连接，以防止液 压流体通过附加出口流入高压歧管170中。开关阀165开关在第一高压歧 管166与第三高压歧管170之间第二高压歧管，并且因此开关第二泵的输 出，由此，其可切换地辅助第一高压歧管166和第三高压歧管170。尽管发 动机152通常驱动泵160、162、164和172，但是在一些情况下，例如在再 生制动期间或在降低载荷并回收再利用重力势能时，泵160、162、164中 的一些或全部可以执行机动循环而不是泵送循环，同时可旋转轴继续沿同 一方向旋转。泵160、162和164通常是带有集成控制器156的单个流体工 作机器内的不同的工作腔室组，但是它们也可以是分立的泵。固定排量泵 172通常是单独的装置，但它也可以由流体工作机器内的工作腔室组形成， 其可仅使用止回阀来代替电子控制的阀。
车辆控制器158与ECM控制器156和电子开关阀165电子连通。ECM 控制器可操作成响应于相应的、接收到的需求信号而独立地控制各个泵的 工作腔室。对于致动器178，这些可以是关于第一高压歧管166中的压力的 信号、或者在一个或多个开关阀之后的压力的信号、或者致动器的位置或 运动速度的信号。根据已知算法控制第一泵的工作腔室以实现相应的需求。
参考图4，对于第三高压歧管，根据车轮马达的要求接收或计算出需求 信号。需求通常随车速而变化，并且该信号用于计算252第三泵164的所 需排量分数Fd。所需的排量分数取决于可旋转轴的旋转速度，这是由于工 作流体在容积方面的实际排量率与排量分数和可旋转轴的旋转速度两者均 成比例。接下来，车辆控制器确定该排量分数是否可能导致问题，也就是 说，流体工作机控制器响应于排量分数信号(Fd)将实施的工作腔室有效 和无效循环的型式是否将导致振动、脉动流量等。如果没有问题被预测254， 则将计算出的第三泵的排量分数简单地传递到流体工作机控制器156以实 施。但是，如果预测到问题，则替代地，车辆控制器计算出高于Fd的修正 的排量分数Fd’，选择该排量分数以减轻所预测的问题，并且还计算比例流 量阀190的阀打开位置，在允许一些液压流体通过电子控制的比例流量阀190流出第三高压歧管170之后，其将提供进入第三高压歧管170中的工作 流体的净排量，以满足需求。然后，车辆控制器将修正的排量分数Fd’传输 至流体工作机控制器156，还将控制信号传输至比例流量阀190。流体工作 机控制器156接收修正的需求信号Fd’，并执行其算法，以确定每个循环应 是有效的还是无效的，以满足其接收到的需求信号。
在该示例中，电子可控的出口阀190连接在第三高压歧管与转向机构 的低压侧之间，但是它可调节从高压歧管到低压歧管或槽罐或到不同的高 压歧管的出口。尽管在该示例中电子可控的出口阀47在PSM块(184)内， 但它可以在PSM块外部。
因此，在一些实施例中，第三泵164的排量可以被限制(例如，通过 车辆控制器)到特定的可允许水平，例如，仅可能允许特定的排量，或者 可能不允许特定的排量。这些限制的可允许排量可随可旋转轴的旋转速度 而变化。当不实施所接收的需求时，实施更高的需求并且适当地控制电子 可控制的出口阀190，使得车轮马达接收所需的流体。
有许多不同的方式可以控制电子可控的出口阀190和各个泵的实际排 量，并且在图5A至5E中示出了一些示例。在这些图中，y轴代表与车速 (x轴)相关的流量(每秒的体积)。用点线300示出了所需的流量；用实 线302示出了由泵164以及可能的162排出的净流量，并且用虚线304示 出了通过电子控制的出口阀190的泄漏流量。在这些实施例中，所需的流 量是泵的净排量的总和减去泄漏流量。
图5A至5E中所示的各种实施例均解决了低流率下脉动流量的问题， 而图5B、5C和5D的实施例解决了避免生成在不期望的次级频率下生成有 效和无效的工作腔室致动的型式的问题。
在图5A的示例性实施例中，当车速在零至阈值车速SA之间时，控制 器维持最小泵流量FA。在零速度至SA速度之间，需求排量分数Fd低，从 而导致偶发的有效循环散布在更频繁的无效循环之间，这导致脉动流量和/ 或共振。通过车辆控制器维持处于问题区域或范围之外的泵流量FA来避免 该区域或范围的脉动流量(或共振)，由此其超越了所需的排量分数Fd。 同时，电子可控的出口阀190被调节成至少部分地打开。在流量FA处，使 用提供平顺流量的工作腔室，例如，相互在相位上间隔120°的三个工作腔 室。
过量流量304于是通过出口阀190离开歧管170。随着车速从0增加到 SA，需求流量接近X点，此处与需求直接匹配将不再与脉动流量和/或共振 相关联，并且流量的通过电子可控的出口阀190离开歧管170的一部分减 小到零。在点X处，对于高于SA的速度，无需修改即可实现所计算的需求 Fd。
在图5B的实施例中，为了获得需求流量300，实际泵流量302根据车 速采用一系列等间距的离散值A、B、C、D、E之一。选择这些离散的流 量值以避免与不期望的振动或脉动流量相关的共振或其他问题。在与每个 离散流量相关联的速度范围的下端处，电子可控的出口阀190关闭，并且 随着速度的增加，它逐渐打开，直到它完全打开为止，此时，实际泵流量增加到下一个离散水平，并且电子可控的出口阀再次关闭。
在图5C的实施例中，在大多数车速下，至少有一些通过出口阀190的 泄漏流量。泵送流量302与速度SA至SB之间以及再次在SC至SD之间或 SE以上的需求流量300相同。在这些速度区域中，预计该泵送流量不会导 致不期望的振动或脉动流量。可能预计导致不期望的振动或脉动流量的其 他速度区域在此图中示出为流量范围1和2，以及从零流量到水平FA。这 些流量范围对应于速度0至SA之间、速度SB至SC之间以及速度SD至SE之间，泵送的流量具有预定值(分别为FA、FC或FE)，该值被选择为超出 需求流量，并且对应地调节电子控制的出口阀以导致泄漏流量304，从而满 足需求流量300。同样，选择最小流量FA以避免由脉动流量引起的振动。 从速度SA到速度SB，泵的流量从FA增加到FB，出口阀关闭，然后从速度 SB到SC，流量保持在FC。在速度SB处，泄漏流量为最大Fl2，然后其在该 范围内线性下降至0。没有泄漏流量，泵流量从速度SC到SD然后又从速度 SD到SE随着速度线性增加，泵流量保持在固定水平FE，从速度SD到SE减小的最大泄漏流量Fl1选择成获得进入高压歧管170的所需的净流量。
在图5D的实施例中，泄漏流量304具有在速度范围内始终存在的最小 基线值FA0，并且这由一个或多个所述出口阀至少部分地打开来提供。在允 许泄漏流量304之后，进入高压歧管40、170的净流量总是满足需求流量 300。泵可以在不同的离散的“阶梯”水平FA、FB、FC、FD、FE等处运行，选 择相应水平以提供平顺的泵送流量。应指出的是，每个阶梯的大小是相等 的(即与FB、FC、FD、FE等相关联的流量是流量FA的简单倍数)，并且 由于选择流量水平FA来提供平顺流量，因此理论上，该流量水平的倍数也 可能会产生平顺的流量。分别以速度SA、SB、SC、SD、SE运行时，只会产 生泄漏流量FA0。在其他速度下，根据线304会有附加泄漏流量。泄漏流量 304不连续地增加，然后随着车速的增加以锯齿型式平顺地减少。点“X”对 应于最小流量水平FA，在该处，泵独自提供可接受的平顺水平的流量，而 没有不期望的频率。
在图5E的实施例中，随着车速从速度0增加到SA，泄漏流量保持恒 定于流量FA。泄漏流量在速度SA之上被切断，但是随着车速在0到SA的 范围内增加，泵送流量确实从流量FA增加到更高的流量FB。这使得净流量 能够随着车速而增加，而泵送流量永远从不会低于会产生脉动流量的最小 阈值FA。同样，点“X”对应于最小流量水平FA，在该处，泵独自提供可接受的平顺水平的流量，而没有不期望的频率。
在以上示例中，由第三泵164驱动的第三液压歧管根据本发明被调节， 而没有来自第二泵162的任何贡献。如果电子开关阀165被开关使得第二 泵162对液压流体到车轮-马达液压回路的流量有贡献，于是，替代于仅调 节组成第三泵164的气缸的排量，第二歧管168和第三歧管170一起形成 高压歧管(所述高压歧管)，并调节组成第三泵164和第二泵162的气缸 的组合排量。在一些实施例中，提供了多于一个出口，每个出口具有单独 的电子控制的出口阀。
在致动器替代地向第三泵164供应流体的情况下，本发明也是可运行 的，此时，其替代地用作马达，例如在再生过程期间。可以根据需要打开 或关闭附加出口阀，以控制流向泵162和164中一者或二者的流量。会考 虑通过附加出口阀的液压流体损失，对泵所消耗以及通过附加出口阀损失 的流量的计算仅需考虑流体流的符号/方向。
在上述示例中，本发明用于通过调节第三泵164的流量和比例流量阀190的位置来控制流向车轮-马达推进液压回路的液压流体的流量。但是， 本发明也可以用于通过提供以相同的方式由另外的电子控制阀调节的来自 歧管166的附加出口并一致地控制泵160的排量和另外的电子控制阀的位 置来通过第一泵160控制至一个或多个致动器178的液压流体流量。例如， 本发明会用于向液压车辆(例如，叉式起重车)的倾斜功能的液压撞锤提 供液压流体。
第三示例
在第一示例和第二示例中，出口阀47、190通常是比例流量阀，其相 对缓慢地打开和关闭或调整。即使是要么打开要么关闭要么在其间过渡的 数字阀，与ECM的螺线管操作的LPV 28和HPV 36相比，它通常也相对 较慢或至少较少地打开或关闭。此外，它通常与工作腔室容积的周期异步 地受控制。
在参考图8示出的第三示例中，该设备总体上对应于图1，其带有第一 出口阀47，该第一出口阀47是如上所述那样受控制的比例流量阀，并且附 加有第二出口阀62，该第二出口阀62调节从高压歧管到槽罐的出口路径， 并且是螺线管操作的阀，其在打开或关闭之间数字地运行，通常具有在1 －4ms范围内的过渡时间，并且其以与ECM的LPV 28和HPV 36相同的 方式、通过控制线45、以与工作腔室容积的周期成相位关系的方式被控制。
这部分地用于使另外的受控的工作流体流通过出口阀离开高压歧管 40，从而使流向高压歧管的净流量满足需求，并部分衰减高压歧管中的压 力波动和/或孤波。在最大排量的小分数处，压力波动是重大问题。当排量 需求为例如最大需求的5％时，ECM通常将导致每个序列中的第20个工作 腔室执行有效循环，而中间的循环为无效循环。因此，到高压歧管的流体 流本质上是高度脉动的。
参考图6，当这种情况发生或被预测时，机器控制器26改变到第二出 口阀62的控制信号，以导致第二出口阀在从单个工作腔室进入高压歧管的 峰值流量时刻之前打开并在峰值流量之后再次关闭。这具有减小峰值压力 并由此衰减压力波动的效果。此外，高压歧管中会有工作流体损失，这与 阀门打开持续时间和相应阀门打开时两侧压力差有关，并且应在计算进入 高压歧管中以满足需求的净流量时与通过第一出口阀流出高压歧管的任何 流量相加。
图6示出了在所示的短时间段内恒定的需求信号400、在工作腔室容积 的有效循环期间进入高压歧管402的工作流体流量、至阀404的导致其响 应于信号的上升沿打开且响应于闭合沿而关闭的控制信号以及在一段时间 408内流过阀的流体脉冲406。本领域技术人员可以考虑到第二出口阀的打 开或关闭速度以及来自工作腔室的压力波传播到第二出口阀的位置所需的 时间，通过实验或通过计算来确定精确的定时。
电子可控的第二出口阀在控制脉冲404期间打开。较长的脉冲长度导 致更多的流量通过第二出口阀离开(因此，这对应于随着更多的流体流向 槽罐，流量损失和效率损失更高)。持续时间较短的脉冲对应地导致较低 的流量损失，但会增加压力变化。选择脉冲开始时间或相位(相对于工作 腔室容积的周期)和脉冲宽度(工作腔室容积的周期的时间或相位)，以 获得具有衰减和流体流出特性的期望水平。
至第二出口阀的控制信号通常采取流向阀的螺线管致动器的电流的形 式。该信号通常通过脉冲宽度调制来改变。第二个出口阀打开或关闭的精 确时刻将受到以下因素的影响，比如是将阀保持在关闭或打开位置(在常 闭阀或常开阀中)的弹簧强度、工作腔室中的瞬时压力等等。更一般地， 打开时间或相位以及脉冲宽度(表示为时间或相位)将取决于以下一项或 多项的测量或计算而变化：
(a)需求信号；
(b)液压机的排量率或流率；
(c)可旋转轴的旋转速度；
(d)高压歧管的顺应性(系统压力随高压歧管中工作流体容积而变 化)；
(e)液压系统的运行模式，例如控制器是否在反馈、前馈和/或开环控 制模式下响应于需求信号调节排量；以及
(f)工作流体的温度。
尽管通常将脉冲定时为与输出流量的峰值重合，但是在本发明的一些 实施例中，脉冲可以在时间上偏移(例如，相对于输出流量的峰值提前或 延迟)。如本领域技术人员将理解的，这提供了用于优化的选项。
图7A是在不应用本发明的示例中压力与时间关系的曲线。如从该图可 以看出，压力随时间具有显著变化，并且压力的幅度在各脉冲之间变化。 图7B是在应用本发明的情况下压力与时间关系的曲线。如从该图可以看 出，压力波动的幅度减小，在该示例中从20－25巴减小到约15巴。
尽管在该示例中，第二出口阀62由机器控制器26控制，但是它也可 以由另一控制器(比如车辆控制器158)控制，只是，通常生成出口阀控制 信号的控制器需要接收指示工作腔室容积周期的相位的信号(比如轴位置) 且通常还要接收指示有关机器控制器响应于需求信号而生成的工作腔室容 积的有效和无效循环顺序的信息。如图1中总体上所示的，第二出口阀更 常见地将通向低压歧管或槽罐，而不是通向另一歧管。
通常，为了平滑压力波动而设置的出口阀具有相对较高的流动容量， 并且仅在工作腔室容积的有效循环期间打开和关闭。需要相对较高的流动 容量以显著衰减压力波动，如果将此类阀保持打开持续为如参考示例1和 示例2所描述的控制净需求可能所需的更大比例的时间，则损失会相当可 观。因此，如图1中所示，除了用于调节净需求的出口阀之外，通常还设 有用于平滑压力波动的出口阀。然而，单个出口阀也可用于既调节工作流 体的流出以获得进入高压歧管的期望的净流量，又衰减压力波动。
第四示例
在图9中所示的第四示例中，根据图1的设备具有数字螺线管致动的 入口阀64，高压歧管40通过该入口阀64连接到高压流体源66，比如是增 压流体蓄能器。机器控制器26在工作腔室容积的各有效循环之间打开入口 阀，并在工作腔室容积的有效循环的至少峰值流量区域期间关闭入口阀。 由此，在峰值流量的时间之间，流体从高压流体源64进入工作腔室，以补 偿各有效循环之间(即在最小压力期间)工作流体的供应的任何不足或缺 陷，这同样减小压力波动。在高压流体源是蓄能器的情况下，当其高于阈 值时，其可通过止回阀被来自高压歧管的流体充填。从蓄能器通过入口阀 到高压歧管的管线包括限流器，用于防止流量过量。

Claims (17)

1.一种液压系统，包括：
液压机，所述液压机包括可旋转轴、低压歧管和高压歧管、以及一个或多个工作腔室，所述工作腔室的容积随所述可旋转轴的旋转而周期性地变化，每个工作腔室都既具有调节所述低压歧管与所述工作腔室之间的连通的低压阀也具有调节所述高压歧管与所述工作腔室之间的连通的高压阀，其中，对于每个工作腔室，相应的低压阀和相应的高压阀中的至少有一者是电子可控的工作腔室阀；
高压歧管，所述高压歧管在一个或多个所述工作腔室与一个或多个致动器端口与一个或多个附加出口之间延伸；
一个或多个液压致动器，所述液压致动器通过一个或多个所述致动器端口流体连接到所述高压歧管，并由此由所述液压机液压驱动；
一个或多个电子可控的出口阀，所述电子可控的出口阀调节一个或多个所述附加出口的打开或关闭；以及
至少一个控制器，所述控制器配置成控制一个或多个所述电子可控的工作腔室阀和一个或多个所述电子可控的出口阀；
其中，至少一个所述控制器能运行成接收需求信号并以与所述工作腔室容积的周期成相位关系的方式调节一个或多个所述电子可控的工作腔室阀，由此在每个工作腔室容积周期调节每个工作腔室的工作流体的净排量，并同时调节一个或多个电子可控的出口阀，由此调节进出所述高压歧管的工作流体净排量，从而当一个或多个所述附加出口打开时允许工作流体通过一个或多个所述附加出口流出所述高压歧管，以满足需求信号所指示的需求。
2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，至少一个所述控制器配置成控制所述电子可控的工作腔室阀，以导致所述液压机排出超过所述需求信号所指示的需求的工作流体，并导致所述出口阀中的一个或多个打开，由此，在允许工作流体通过一个或多个所述附加出口流出所述高压歧管之后，工作流体从一个或多个所述工作腔室通过所述高压阀进入所述高压歧管的净排量被调节为满足所述需求信号所指示的需求。
3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的液压系统，其特征在于，一个或多个所述出口阀是可变流量控制阀，并且至少一个所述控制器在一位置范围内控制所述可变流量控制阀。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的液压系统，其特征在于，至少一个所述控制器配置成以与工作腔室容积的周期成相位关系的方式关闭和打开所述出口阀，以减小所述高压歧管中的压力波动。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的液压系统，其特征在于，所述高压歧管通过入口阀与高压工作流体源连通，并且至少一个所述控制器配置成：以与工作腔室容积的周期成相位关系的方式关闭和打开所述入口阀，以减小压力波动。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的液压系统，其特征在于，一个或多个所述附加出口从所述高压歧管延伸到所述低压歧管，使得一个或多个所述出口阀调节工作流体通过一个或多个所述附加出口离开所述高压歧管到所述低压歧管的流量。
7.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的液压系统，其特征在于，一个或多个所述附加出口从所述高压歧管延伸到另外的歧管，使得相应的一个或多个所述出口阀调节工作流体通过一个或多个所述附加出口离开所述高压歧管到所述另外的歧管的流量。
8.根据权利要求7所述的液压系统，其特征在于，所述另外的歧管是与一个或多个致动器流体连通的受压歧管。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的液压系统，其特征在于，所述高压歧管是闭路液压布置的一部分，而所述另外的歧管是开路液压布置的一部分；或，反之亦然。
10.根据权利要求9所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统包括联接到所述液压机的原动机，用于提供动力，从而导致所述液压机将工作流体从所述低压歧管泵送到所述高压歧管，并且其中，所述液压系统还包括由所述原动机驱动的第二液压机，或构造成将工作流体从所述低压歧管或另一低压歧管泵送到所述另外的歧管的液压机的一个或多个另外的工作腔室，使得所述原动机为所述开路液压布置和所述闭路液压布置两者都提供动力。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统是液压车辆，例如是叉式起重车。
12.一种操作液压系统的方法，所述液压系统包括：
液压机，所述液压机包括可旋转轴、低压歧管和高压歧管、以及一个或多个工作腔室，所述工作腔室的容积随所述可旋转轴的旋转而周期性地变化，每个工作腔室都具有调节所述低压歧管与所述工作腔室之间的连通的低压阀和调节所述高压歧管与所述工作腔室之间的连通的高压阀，其中，对于每个工作腔室，相应的低压阀和高压阀中的至少有一者是电子可控的工作腔室阀；
高压歧管，所述高压歧管在一个或多个所述工作腔室与一个或多个致动器端口与一个或多个附加出口之间延伸；
一个或多个液压致动器，其通过一个或多个所述致动器端口流体连接到所述高压歧管，并由此由所述液压机液压驱动；
一个或多个电子可控的出口阀，所述电子可控的出口阀调节一个或多个所述附加出口的打开或关闭；以及
所述方法包括：接收需求信号并响应于所述需求信号、以与工作腔室容积的周期成相位关系的方式调节一个或多个所述电子可控的工作腔室阀，由此在每个工作腔室容积周期上调节每个工作腔室工作流体的净排量，并同时调节一个或多个电子可控的出口阀，由此调节工作流体进出所述高压歧管的净排量，从而当一个或多个所述附加出口打开时允许工作流体通过一个或多个所述附加出口流出所述高压歧管，以满足需求信号所指示的需求。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述电子可控的工作腔室阀被控制成导致所述液压机排出超过需求信号所指示的需求的工作流体，一个或多个所述电子可控的出口阀被控制打开，使得在允许工作流体通过一个或多个所述附加出口流出所述高压歧管之后，工作流体从一个或多个所述工作腔室进入所述高压歧管的净排量被调节为满足所述需求信号所指示的需求。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，当需求低于阈值时，控制所述电子可控的工作腔室阀以导致所述液压机以最大排量的预定最小分数或以执行工作腔室容积的有效或无效循环的工作腔室的预定型式排出工作流体，
且其中，控制一个或多个所述出口阀，导致液压流体流出所述高压歧管，从而使进入所述高压歧管的工作流体总排量满足需求。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，在至少一些情况下，控制所述电子可控的工作腔室阀，以导致所述液压机以最大排量的多个离散分数之一或以执行工作腔室容积的有效或无效周期的工作腔室的多个预定型式之一排出工作流体，
其中，控制所述电子可控的工作腔室阀，以导致所述工作腔室排出超过为满足由所接收的需求信号指示的需求所需的排量的最大排量的多个离散分数之一，或执行导致一个或多个工作腔室的组合排量超过为满足所述需求所需的排量的多个预定型式之一，
且其中，控制一个或多个所述出口阀，使得液压流体流出所述高压歧管，从而使进入所述高压歧管的工作流体总排量满足所述需求。
16.根据权利要求13至15中任一权利要求所述的方法，其特征在于，控制所述电子可控的工作腔室阀，以导致所述液压机排出超过为满足所述需求信号所指示的需求所需流量的工作流体，并导致一个或多个所述出口阀打开，响应于确定了所述需求是以下内容中的一者：
i)一个或多个所述附加出口关闭；以及
ii)仅使用由一个或多个所述工作腔室排出的工作流体来满足需求，
则，选择工作腔室以执行有效或无效循环来满足需求的型式会引起来自系统的非期望的响应。
17.根据权利要求13至16中任一权利要求所述的方法，其特征在于，包括：测量或计算通过一个或多个所述附加出口的工作流体的当前流率，可选地包括：测量所述高压歧管中的压力。
CN202010495511.0A 2019-06-04 2020-06-03 液压机和系统 Pending CN112112776A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19178292 2019-06-04
EP19178292.9 2019-06-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112112776A true CN112112776A (zh) 2020-12-22

Family

ID=66770272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010495511.0A Pending CN112112776A (zh) 2019-06-04 2020-06-03 液压机和系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20200386101A1 (zh)
EP (1) EP3748155B8 (zh)
JP (1) JP2020197304A (zh)
KR (1) KR20200140203A (zh)
CN (1) CN112112776A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110374946A (zh) * 2018-04-13 2019-10-25 波音公司 用于飞行器的液压系统
CN112879393A (zh) * 2021-01-12 2021-06-01 浙江大学 一种径向柱塞数字变量液压变压器

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3674546B1 (en) * 2018-12-28 2022-07-13 Artemis Intelligent Power Limited Valve timing in electronically commutated hydraulic machine
WO2022226026A1 (en) * 2021-04-21 2022-10-27 Danfoss Power Solutions, Inc. Hydraulic circuit arrangement and control system for ganged electronically-commutated pumps
EP4124695A1 (en) * 2021-07-26 2023-02-01 Danfoss Scotland Limited Controller and hydraulic apparatus using fluctuation signals for hydraulic actuator operations
DE102022116629A1 (de) 2022-07-04 2024-01-04 Jungheinrich Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Flurförderzeugs mit Masthub sowie ein Hydraulikaggregat

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5190446A (en) * 1988-09-29 1993-03-02 The University Court Of The University Of Edinburgh Pump control method and poppet valve therefor
CN101517230A (zh) * 2006-07-27 2009-08-26 阿特米斯智能动力有限公司 数字式液压泵/马达转矩调节系统和装置
US20100107620A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Caterpillar Inc. Rotary flow control valve with energy recovery
CN102374212A (zh) * 2011-10-01 2012-03-14 王睿 一种智能节能液压系统
DE102010046217A1 (de) * 2010-09-21 2012-03-22 Robert Bosch Gmbh Druckregelung mit DDU/DVR Einheiten unter Verwendung von Motorzyklen
US20120141303A1 (en) * 2009-08-14 2012-06-07 Niall James Caldwell Fluid control system
CN102741549A (zh) * 2010-05-28 2012-10-17 阿尔特弥斯智能动力有限公司 用于从来自可再生能量源的波动能量流中提取能量的方法和装置
CN103038509A (zh) * 2010-02-23 2013-04-10 阿尔特弥斯智能动力有限公司 流体工作机器以及运行流体工作机器的方法
CN103038506A (zh) * 2010-02-23 2013-04-10 阿尔特弥斯智能动力有限公司 流体工作机器以及运行流体工作机器的方法
CN103052796A (zh) * 2010-11-30 2013-04-17 三菱重工业株式会社 具有液压传动装置的诸如风轮机之类的可再生能量提取装置
CN103629196A (zh) * 2013-12-18 2014-03-12 哈尔滨工程大学 一种基于工程机械液压驱动系统的车辆节能装置
EP2851586A1 (en) * 2013-09-18 2015-03-25 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, Ltd. Hydraulic transmission
CN105386953A (zh) * 2015-12-25 2016-03-09 上海交通大学 数字配流恒流量径向柱塞泵
CN106321567A (zh) * 2015-06-29 2017-01-11 苏州盛恒兴自动化设备有限公司 一种在线收储液压传动系统富余能量的方法与实现装置
CN107110132A (zh) * 2014-10-13 2017-08-29 丹佛斯动力系统有限责任两合公司 用于液压泵的控制器
CN108474362A (zh) * 2016-01-15 2018-08-31 阿尔特弥斯智能动力有限公司 包括合成换向机器的液压设备，以及操作方法

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5190446A (en) * 1988-09-29 1993-03-02 The University Court Of The University Of Edinburgh Pump control method and poppet valve therefor
CN101517230A (zh) * 2006-07-27 2009-08-26 阿特米斯智能动力有限公司 数字式液压泵/马达转矩调节系统和装置
US20090317266A1 (en) * 2006-07-27 2009-12-24 William Hugh Salvin Rampen Digital hydraulic pump/motor torque modulation system and apparatus
US20100107620A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Caterpillar Inc. Rotary flow control valve with energy recovery
US20120141303A1 (en) * 2009-08-14 2012-06-07 Niall James Caldwell Fluid control system
CN103038509A (zh) * 2010-02-23 2013-04-10 阿尔特弥斯智能动力有限公司 流体工作机器以及运行流体工作机器的方法
CN103038506A (zh) * 2010-02-23 2013-04-10 阿尔特弥斯智能动力有限公司 流体工作机器以及运行流体工作机器的方法
CN102741549A (zh) * 2010-05-28 2012-10-17 阿尔特弥斯智能动力有限公司 用于从来自可再生能量源的波动能量流中提取能量的方法和装置
DE102010046217A1 (de) * 2010-09-21 2012-03-22 Robert Bosch Gmbh Druckregelung mit DDU/DVR Einheiten unter Verwendung von Motorzyklen
CN103052796A (zh) * 2010-11-30 2013-04-17 三菱重工业株式会社 具有液压传动装置的诸如风轮机之类的可再生能量提取装置
CN102374212A (zh) * 2011-10-01 2012-03-14 王睿 一种智能节能液压系统
EP2851586A1 (en) * 2013-09-18 2015-03-25 MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, Ltd. Hydraulic transmission
CN103629196A (zh) * 2013-12-18 2014-03-12 哈尔滨工程大学 一种基于工程机械液压驱动系统的车辆节能装置
CN107110132A (zh) * 2014-10-13 2017-08-29 丹佛斯动力系统有限责任两合公司 用于液压泵的控制器
US20170306936A1 (en) * 2014-10-13 2017-10-26 Danfoss Power Solutions Gmbh & Co. Ohg Controller for hydraulic pump
CN106321567A (zh) * 2015-06-29 2017-01-11 苏州盛恒兴自动化设备有限公司 一种在线收储液压传动系统富余能量的方法与实现装置
CN105386953A (zh) * 2015-12-25 2016-03-09 上海交通大学 数字配流恒流量径向柱塞泵
CN108474362A (zh) * 2016-01-15 2018-08-31 阿尔特弥斯智能动力有限公司 包括合成换向机器的液压设备，以及操作方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110374946A (zh) * 2018-04-13 2019-10-25 波音公司 用于飞行器的液压系统
CN110374946B (zh) * 2018-04-13 2023-03-24 波音公司 用于飞行器的液压系统
CN112879393A (zh) * 2021-01-12 2021-06-01 浙江大学 一种径向柱塞数字变量液压变压器
CN112879393B (zh) * 2021-01-12 2022-04-05 浙江大学 一种径向柱塞数字变量液压变压器

Also Published As

Publication number Publication date
US20200386101A1 (en) 2020-12-10
JP2020197304A (ja) 2020-12-10
EP3748155A1 (en) 2020-12-09
EP3748155B8 (en) 2022-12-07
EP3748155B1 (en) 2022-10-19
KR20200140203A (ko) 2020-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112112776A (zh) 液压机和系统
EP3402985B1 (en) Hydraulic apparatus comprising synthetically commutated machine, and operating method
US9488163B2 (en) Fluid control system
JP5065484B2 (ja) 機械エネルギーを電気エネルギーに変換するための変換器および方法
JP5541540B2 (ja) 複数の可変負荷を駆動するための、定容量ポンプを含む油圧システム及びその動作方法
KR20130137173A (ko) 병렬 구조의 어큐뮬레이터를 구비한 유압 구동 회로
EP2649348B1 (en) Hydraulic transmission comprising variable displacement pump or motor operable with discontinuous range of displacements
US11261862B2 (en) Hydrostatic apparatus and method of operating the same
KR20220054367A (ko) 유압 장치 및 작동 방법
WO2009118452A1 (en) An apparatus, a control circuit and a method for producing pressure and volume flow
JP2006336805A (ja) 作業機械の制御装置
EP3620582B1 (en) Apparatus comprising a hydraulic circuit
EP2933485B1 (en) A variable fluid flow hydraulic pump
EP3899271B1 (en) Hydraulic machine with controllable valves and method for idling such a hydraulic machine
JP2009275776A (ja) 流体圧アクチュエータ制御回路
WO2021039926A1 (ja) 建設機械
CN117377841A (zh) 用于对流体静力的驱动装置进行控制的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination