CN112627253A - 液压波调谐器 - Google Patents

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Abstract

一种作业车辆，具有底盘和连接到底盘以用于相对于底盘运动的构件。致动器连接到底盘和构件以相对于底盘移动构件。液压回路连接到致动器，并且泵对液压回路中的流体加压。可调节的四分之一波调谐器连接到液压回路。可调节的四分之一波调谐器具有在长度范围内能够调节的长度，从而降低在相应频率范围上由泵引起的噪声。在一些实施例中，所述构件是线性致动器，例如液压缸。在其它实施例中，所述构件是旋转致动器，例如液压马达。

Description

液压波调谐器
背景技术
本发明涉及被配置成降低液压系统中的压力波动的液压波调谐器。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供了一种作业车辆，作业车辆具有底盘和连接到底盘以相对于底盘运动的构件。致动器连接到底盘和构件以使构件相对于底盘移动。液压回路连接到致动器并且泵对液压回路中的流体进行加压。可调节的四分之一波调谐器连接到液压回路。可调节的四分之一波调谐器具有在长度范围内能够调节的长度，从而降低在相应频率范围上由泵引起的噪声。在一些实施例中，所述构件是线性致动器，例如液压缸。在其它实施例中，所述构件是旋转致动器，例如液压马达。
在另一实施例中，本发明提供了一种液压回路，包括保存液压流体的储液器、连接到储液器的致动器、以及连接到储液器和致动器的泵。泵使流体从储液器移动到致动器。可调节的四分之一波调谐器连接到致动器和泵。可调节的四分之一波调谐器具有在长度范围内可调节的长度，从而降低在相应频率范围上由泵引起的噪声。传感器被定位成靠近可调节的四分之一波调谐器，以感测液压回路中的压力。控制器连接到传感器以从传感器接收感测到的压力。控制器连接到可调节的四分之一波调谐器，从而响应于感测到的压力而调节可调节的四分之一波调谐器的长度。
通过考虑详细内容和附图，本发明的其他方面将变得清楚。
附图说明
图1是根据一些实施例的作业车辆的透视图。
图2是用于图1的作业车辆的第一液压示意图。
图3是用于图1的作业车辆的第二液压示意图。
图4是图2和图3的液压示意图的一部分的详细视图。
图5是根据一些实施例的一种操作方法的流程图。
具体实施方式
在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明在其应用方面不限于在以下描述中阐述的或在以下附图中示出的部件的构造和布置的细节。本发明能够具有其它实施例并且能够以各种方式实践或实现。
图1示出了非道路机械，例如挖掘机10，其具有底盘14和用于沿表面支撑和推进底盘14并因此支撑和推进机械10的地面接合装置(例如履带式或爬行式机构18)。爬行式机构18被定向成平行于底盘14的纵向轴线A，纵向轴线A在操作期间与机器10的向前行进方向一致。在所示的实施例中，每个爬行式机构18包括驱动链轮42、底盘框架46和履带50。驱动链轮42由原动机54驱动并接合履带50。履带50围绕驱动链轮42和底盘框架46以连续环的方式被驱动。图示的机器10还包括操作员驾驶室22、大臂30、小臂32、支撑在小臂32的端部上的铲斗34、控制器56和用户接口58。
大臂30包括可枢转地连接到底盘14的第一端和第二远端。第一大臂缸和第二大臂缸60a、60b连接到底盘14和大臂30。第一大臂缸60a和第二大臂缸60b能够操作以使大臂30相对于底盘14枢转。小臂32包括可枢转地连接到大臂30的第二端的第一端和第二远端。小臂缸62连接到大臂30和小臂32，并且能够操作以使小臂32相对于大臂30枢转。铲斗34连接到小臂32的远端。铲斗缸64经由枢转臂36连接到小臂32和铲斗64，并且能够操作以经由枢转臂36使铲斗34相对于小臂32枢转。在图示的实施例中，虽然缸60a、60b、62和64是液压缸，但是可以利用其它配置。
尽管非道路机械10被图示和被描述为挖掘机，但是应当理解，非道路机械10可具有不同的形式，例如装载机、推土机、马达平地机、铲土机或另一种类型的建筑机械、采矿机械、农业机械或通用机械。并且，尽管作业附件被图示和被描述为铲斗，但是应当理解，作业附件可具有不同的形式，例如螺旋钻、破碎机、松土器、抓斗或一些其它的用于挖掘、破损、处理、搬运、倾倒或以其他方式接合泥土或其他材料的附件类型。另外，作业附件能够从小臂32拆卸，以允许另一种类型的作业附件被连接到小臂32。
图2示出液压缸60a、60b、62和64的液压流体回路的一部分。液压回路包括流体储液器66、泵68、可调节的液压四分之一波调谐器、导管71、第一控制阀72、第二控制阀74、第三控制阀76、第一流动回路78、第二流动回路80和第三流动回路82。泵68引导流体从流体储液器66朝向第一控制阀、第二控制阀和/或第三控制阀72、74、76中的一个或多个。
图示的第一控制阀72是比例控制阀，其可以控制允许流过第一控制阀72的流体体积。因此，除了完全打开和完全关闭之外，第一控制阀72具有允许一些流体流过第一控制阀72的多个中间位置。第一控制阀72被流体地定位在泵68和第一流动回路78之间。当第一控制阀72完全打开或者部分打开时，泵68使流体从储液器66移动、穿过第一控制阀72进入到第一流动回路78中。虽然图示的第一流动回路78包括两个处于平行的液压缸60a和60b，但是可以使用其他数量的液压缸。如上文所讨论的，这些液压缸60a和60b联接到底盘14和大臂30以使大臂30相对于底盘14枢转(参见图1)。
图示的第二控制阀74也是比例控制阀，其可以控制允许流过第二控制阀74的流体体积。因此，除了完全打开和完全关闭之外，第二控制阀74还具有允许一些流体流过第二控制阀74的多个中间位置。第二控制阀74被流体地定位在泵68和第二流动回路80之间。当第二控制阀74完全打开或者部分打开时，泵68使流体从储液器66移动、穿过第二控制阀74进入到第二流动回路80中。虽然图示的第二流动回路80包括一个液压缸62，但是可以使用其他数量的液压缸。如上文所讨论的，该液压缸62联接到大臂30和小臂32以使小臂32相对于大臂30枢转(参见图1)。
图示的第三控制阀76也是比例控制阀，其可以控制允许流过第三控制阀76的流体体积。因此，除了完全打开和完全关闭之外，第三控制阀76还具有允许一些流体流过第三控制阀76的多个中间位置。第三控制阀76被流体地定位在泵68和第三流动回路82之间。当第三控制阀76完全打开或部分打开时，泵68使流体从储液器66移动、穿过第三控制阀76进入到第三流动回路82中。虽然图示的第三流动回路82包括一个液压缸64，但是可以使用其它数量的液压缸。如上文所讨论的，该液压缸64联接到小臂32和作业装置34以使作业装置34相对于小臂32枢转(参见图1)。
图3示出了驱动链轮42的液压流体回路的一部分，每个驱动链轮驱动相应的爬行式机构18的履带50。驱动链轮42由原动机54单独地驱动。液压回路包括流体储液器86、原动机54、可调节的液压四分之一波调谐器70、导管71、第四控制阀92、第五控制阀94、第四流动回路96和第五流动回路98。原动机54将流体从流体储液器86引导朝向第四控制阀和/或第五控制阀92和94中的一个或两个。在一些实施例中，储液器86与储液器66组合，而在其它实施例中，使用单独的储液器66和86。
图示的第四控制阀92是比例控制阀，其可以控制允许流过第四控制阀92的流体体积。因此，除了完全打开和完全关闭之外，第四控制阀92具有允许一些流体流过第四控制阀92的多个中间位置。第四控制阀92被流体地定位在原动机54和第四流动回路96之间。当第四控制阀92完全打开或部分打开时，原动机54使流体从储液器86移动、穿过第四控制阀92进入到第四流动回路96中。图示的第四流动回路96包括第一旋转致动器100，所述第一旋转致动器100被配置成使履带50中的第一个履带的驱动链轮42旋转。在一些实施例中，第一旋转致动器100是液压马达。
图示的第五控制阀94也是比例控制阀，其能够控制允许流过第五控制阀94的流体体积。因此，除了完全打开和完全关闭之外，第五控制阀94还具有允许一些流体流过第五控制阀94的多个中间位置。第五控制阀94被流体地定位在原动机54和第五流动回路98之间。当第五控制阀94完全打开或部分打开时，原动机54使流体从储液器86移动、穿过第五控制阀94进入到第五流动回路98中。图示的第五流动回路98包括第二旋转致动器102，所述第二旋转致动器被配置成使履带50中的第二个履带的驱动链轮42旋转。在一些实施例中，第二旋转致动器102是液压马达。
图4示出了在图2和图3中使用的可调节的液压四分之一波调谐器70的一种可能的构造。所述可调节的液压四分之一波调谐器70包括纵向延伸的套筒110、定位于套筒110内的柱塞112、第一端口114和第二端口116。在一些实施例中，可调节的液压四分之一波调谐器70是刚性的，而在其他实施例中，可调节的液压四分之一波调谐器70可以安装在各种位置和构造中。
纵向延伸的套筒110包括第一开口端120和第二封闭端122。第一开口端120流体地连接到图2和3中所示的导管71，并且第二封闭端122与第一开口端120间隔开。纵向延伸的套筒110具有从第一开口端120延伸到第二封闭端122的总长度。
柱塞112包括固定部分126、可轴向移动部分128和定位在固定部分126与可轴向移动部分128之间的密封件130。固定部分126具有连接到液压回路的第一开口端132和与第一开口端132间隔开的第二开口端134。固定部分126从液压回路接收流体和将流体排放到液压回路中。在图示的实施例中，固定部分126具有与液压回路的直径大致相等的直径。
可轴向移动部分128包括经由密封件130连接到固定部分126的第一开口端138和与第一开口端138间隔开的第二封闭端140。可轴向移动部分128被配置成在纵向方向上沿着固定部分126轴向移动，从而改变柱塞112的长度。柱塞长度限定在固定部分126的第一开口端132和可轴向移动部分128的第二封闭端140之间。当可轴向移动部分128处于第一端位置时，柱塞112限定第一长度，并且当可轴向移动部分128处于第二端位置时，柱塞112限定第二长度。当可轴向移动部分128处于第一端位置时，可轴向移动部分128的第一开口端138被定位在固定部分126的第一开口端132附近。当可轴向移动部分128处于第二端位置时，可轴向移动部分128的第一开口端138被定位在固定部分126的第二开口端134附近。第二长度大于第一长度。可轴向移动部分128能够移动到第一端位置和第二端位置之间的任何位置，使得柱塞长度在第一长度和第二长度之间的长度范围内。
第一端口114和第二端口116流体地连接到液压回路以从液压回路接收流体和将流体分配到液压回路。流体流入和流出第一端口114和第二端口116引起可轴向移动部分128沿着固定部分126的移动。在一些实施例中，仅第一端口114和第二端口116中的一个连接到液压回路，并且另一个端口与液压回路断开，并且在一些情况下被完全省略。例如，在一些实施例中，第二端口116连接到液压回路，并且第一端口114通向大气。在这些实施例中，流入和流出第二端口116的流体使可轴向移动部分128沿着固定部分126移动。
第一压力传感器144被定位成临近导管71，以感测导管71中在可调节的液压四分之一波调谐器70上游的第一压力。第二压力传感器146被定位成临近导管71，以感测导管71中在可调节的液压四分之一波调谐器70下游的第二压力。在靠近可调节的液压四分之一波调谐器70处可以使用其它类型和配置的传感器。
图5示出了可调节的液压四分之一波调谐器70的一种可能的操作模式的流程图。第一压力传感器144检测第一压力并将第一压力传送给控制器56。在步骤150处，控制器56将第一压力转换为第一信号。第二压力传感器146感测第二压力并将第二压力传送给控制器56，在步骤152处，控制器将第二压力转换成第二信号。在一些实施例中，第一信号和第二信号是频率信号和幅值信号，例如快速傅立叶变换(FFT)信号。第一信号和第二信号在步骤154处组合成组合信号。在一些实施例中，组合信号是包括第一FFT信号和第二FFT信号的和的当前频率。在一些实施例中，控制器利用组合信号来确定可调节的液压四分之一波调谐器70的长度。
在步骤156处，控制器56从查找表确定目标信号。在一些实施例中，目标信号与车辆发动机的速度以及所使用的泵54、68的具体特性有关。在一些实施例中，目标信号是频率和幅值信号，例如FFT信号。在一些实施例中，目标信号是可调节的液压四分之一波调谐器70的期望长度。
在步骤158处，控制器56将组合信号与目标信号进行比较。在步骤160处，控制器56确定组合信号是否大于目标信号。如果组合信号大于目标信号，则操作移动到步骤162处。在步骤162处，增加可调节的液压四分之一波调谐器70的长度。如果组合信号不大于目标信号，则操作移动到步骤164处。在步骤164处，控制器56确定组合信号是否小于目标信号。如果组合信号小于目标信号，则操作移动到步骤166处。在步骤166处，减小可调节的液压四分之一波调谐器70的长度。如果组合信号不小于目标信号，则操作移动到步骤168处。在步骤168处，不改变可调节的液压四分之一波调谐器70的长度。然后，操作返回到第一传感器144和第二传感器146，并将由第一压力传感器144感测的第一压力和由第二压力传感器146感测的第二压力传送到控制器56。

Claims (20)

1.一种作业车辆，包括：
底盘；
构件，所述构件连接到所述底盘以相对于所述底盘移动；
致动器，所述致动器连接到所述底盘和所述构件，所述致动器被配置成使所述构件相对于所述底盘移动；
液压回路，所述液压回路流体地连接到所述致动器；
泵，所述泵被配置成对所述液压回路中的流体加压；以及
可调节的四分之一波调谐器，所述可调节的四分之一波调谐器流体地连接到所述液压回路，所述可调节的四分之一波调谐器具有长度，该长度能够在长度范围内被调节，从而降低在相应的频率范围内由所述泵引起的噪声。
2.根据权利要求1所述的作业车辆，其中，所述构件是大臂并且所述致动器是大臂致动器，所述作业车辆还包括小臂和小臂致动器，所述小臂连接到所述大臂的自由端以相对于所述大臂旋转，所述小臂致动器连接到所述大臂和所述小臂，从而使所述小臂相对于所述大臂旋转，其中所述小臂致动器流体地连接到所述液压回路。
3.根据权利要求2所述的作业车辆，还包括铲斗和铲斗致动器，所述铲斗连接到所述小臂的自由端以相对于所述小臂旋转，所述铲斗致动器连接到所述小臂和所述铲斗，从而使所述铲斗相对于所述小臂旋转，其中，所述铲斗致动器流体地连接到所述液压回路。
4.根据权利要求1所述的作业车辆，其中，所述致动器是旋转致动器，并且所述构件是能够相对于所述底盘移动从而使所述底盘沿着地表面移动的地面接合元件。
5.根据权利要求1所述的作业车辆，还包括控制器和电连接至所述控制器的传感器，所述传感器被定位成靠近所述可调节的四分之一波调谐器，所述传感器被配置成感测所述液压回路中的压力，并将感测到的压力传送至所述控制器，以及
其中所述控制器被配置成确定所述可调节的四分之一波调谐器的当前长度，并且基于感测到的压力来确定所述可调节的四分之一波调谐器的期望长度。
6.根据权利要求5所述的作业车辆，其中，所述控制器被配置成将所述当前长度与所述期望长度进行比较，并且
响应于所述当前长度大于所述期望长度，所述控制器被配置成减小调谐器长度，
响应于所述当前长度小于所述期望长度，所述控制器被配置成增加所述调谐器长度，以及
响应于所述当前长度等于所述期望长度，所述控制器被配置成将所述调谐器长度维持在所述当前长度。
7.根据权利要求1所述的作业车辆，还包括：
控制器，
第一传感器，所述第一传感器电连接到所述控制器，所述第一传感器被定位于所述可调节的四分之一波调谐器的上游，所述第一传感器被配置成感测所述液压回路中的第一压力，并将所述第一压力传送至所述控制器，以及
第二传感器，所述第二传感器电连接到所述控制器，所述第二传感器被定位于所述可调节的四分之一波调谐器的下游，所述第二传感器被配置成感测所述液压回路中的第二压力，并且将所述第二压力传送至所述控制器。
8.根据权利要求7所述的作业车辆，其中，所述控制器被配置成将所述第一压力转换成第一信号、被配置成将所述第二压力转换成第二信号，并且被配置成将所述第一信号和所述第二信号组合为组合信号。
9.根据权利要求8所述的作业车辆，其中，所述控制器被配置成将所述组合信号与目标信号进行比较，并且
响应于所述组合信号大于所述目标信号，所述控制器被配置成减小调谐器长度，
响应于所述组合信号小于所述目标信号，所述控制器被配置成增加所述调谐器长度，以及
响应于所述组合信号等于所述目标信号，所述控制器被配置成维持所述调谐器长度。
10.根据权利要求7所述的作业车辆，其中，所述控制器被配置成将所述第一压力转换为第一频率、被配置成将所述第二压力转换为第二频率，并且被配置成将所述第一频率和所述第二频率组合成组合频率。
11.根据权利要求10所述的作业车辆，其中，所述控制器被配置成将所述组合频率与目标频率进行比较，
响应于所述组合频率大于所述目标频率，所述控制器被配置成减小调谐器长度，
响应于所述组合频率小于所述目标频率，所述控制器被配置成增加所述调谐器长度，以及
响应于所述组合频率等于所述目标频率，所述控制器被配置成维持所述调谐器长度。
12.根据权利要求1所述的作业车辆，其中，所述可调节的四分之一波调谐器包括纵向延伸的套筒，所述纵向延伸的套筒具有连接至所述液压回路的第一端和与所述第一端间隔开的第二端，所述可调节的四分之一波调谐器还包括被定位在所述套筒内的柱塞，所述柱塞被配置成沿纵向方向在第一端位置和第二端位置之间移动。
13.根据权利要求12所述的作业车辆，其中，当所述柱塞处于所述第一端位置时，所述套筒限定第一长度，并且当所述柱塞处于所述第二端位置时，所述套筒限定第二长度，所述第二长度大于所述第一长度。
14.根据权利要求13所述的作业车辆，其中，所述柱塞能够移动到在所述第一端位置与所述第二端位置之间的任何位置，使得所述套筒将套筒长度限定在所述第一长度与所述第二长度之间的长度范围内。
15.根据权利要求12所述的作业车辆，还包括将所述套筒的第一部分流体地连接到所述液压回路的第一端口和将所述套筒的第二部分流体地连接到所述液压回路的第二端口，使得所述柱塞能够响应于流体从所述液压回路流过所述第一端口和流过所述第二端口而沿着所述套筒移动。
16.一种液压回路，包括：
储液器，所述储液器被配置成保存液压流体；
致动器，所述致动器流体地连接到所述储液器；
泵，所述泵流体地连接到所述储液器和所述致动器，所述泵被配置成使流体从所述储液器移动到所述致动器；
可调节的四分之一波调谐器，所述可调节的四分之一波调谐器流体地连接到所述致动器和所述泵，所述可调节的四分之一波调谐器具有长度，该能够在长度范围内被调节，从而降低在相应频率范围内由所述泵引起的噪声；
传感器，所述传感器被定位成靠近所述可调节的四分之一波调谐器，所述传感器被配置成感测所述液压回路中的压力；以及
控制器，所述控制器电连接到所述传感器以从所述传感器接收感测到的压力，所述控制器连接到所述可调节的四分之一波调谐器，从而响应于感测到的压力而调节所述可调节的四分之一波调谐器的长度。
17.根据权利要求16所述的液压回路，其中，所述控制器被配置成确定所述可调节的四分之一波调谐器的当前长度，并且基于感测到的压力确定所述可调节的四分之一波调谐器的期望长度，其中所述控制器被配置成将所述当前长度与所述期望长度进行比较，以及
响应于所述当前长度大于所述期望长度，所述控制器被配置成减小调谐器长度，
响应于所述当前长度小于所述期望长度，所述控制器被配置成增加所述调谐器长度，以及
响应于所述当前长度等于所述期望长度，所述控制器被配置成维持所述调谐器长度。
18.根据权利要求16所述的液压回路，其中，所述传感器是定位在所述可调节的四分之一波调谐器上游的第一传感器，所述第一传感器被配置成感测所述液压回路中的第一压力，并将所述第一压力传送至所述控制器，并且
液压回路还包括电连接至所述控制器的第二传感器，所述第二传感器被定位在所述可调节的四分之一波调谐器的下游，所述第二传感器被配置成感测所述液压回路中的第二压力，并将所述第二压力传送至所述控制器，
其中，所述控制器被配置成将所述第一压力转换为第一信号、被配置成将所述第二压力转换为第二信号、以及被配置成将所述第一信号和所述第二信号组合为组合信号。
19.根据权利要求16所述的液压回路，其中，所述可调节的四分之一波调谐器包括纵向延伸的套筒，所述纵向延伸的套筒具有连接到所述液压回路的第一端和与所述第一端间隔总长度的第二端，所述可调节的四分之一波调谐器还包括被定位于所述套筒内的柱塞，所述柱塞被配置成沿纵向方向在第一端位置和第二端位置之间移动。
20.根据权利要求19所述的液压回路，其中，当所述柱塞处于所述第一端位置时，所述套筒限定第一长度，并且当所述柱塞处于所述第二端位置时，所述套筒限定第二长度，所述第二长度大于所述第一长度，并且所述总长度大于所述第二长度，其中，所述柱塞能够移动到在所述第一端位置与所述第二端位置之间的任何位置，使得所述套筒将套筒长度限定在所述第一长度与所述第二长度之间的长度范围内。
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