KR20200140203A - 유압 기계 및 시스템 - Google Patents

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KR20200140203A
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KR
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high pressure
valve
pressure manifold
manifold
working fluid
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KR1020200067213A
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Inventor
폴 마샬
제레미 라가르드
우베 슈타인
윌리엄 휴 살빈 램펜
Original Assignee
아르테미스 인텔리전트 파워 리미티드
댄포스 스코틀랜드 리미티드
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Abstract

복수의 작동 챔버를 갖는 전자 정류 유체 작동 기계를 사용하는 유압 시스템으로서, 각각의 작동 챔버는 적어도 하나의 제어기에 의해 능동적으로 제어되어 하나 또는 그 이상의 전자 제어 가능한 밸브를 구비하여, 요구 신호에 의해 지시되는 요구를 충족하도록 사이클 간에 기초하여 저압 매니폴드 및 고압 매니폴드 내외로의 작동 유체의 순-변위를 조정한다. 고압 매니폴드는 전자적으로 제어가능한 배출 밸브, 예를 들어 비례유동 밸브에 의해 제어되는 하나 이상의 추가적인 배출구를 포함한다. 요구 신호에 의해 지시된 요구가 공진 모드를 자극할 수 있는 맥동 유동 또는 진동을 유발할 것으로 예상되는 경우, 적어도 하나의 제어기는 작동 챔버에 의한 작동 유체의 변위가 요구 신호에 의해 지시된 요구를 초과하게 하며, 적어도 하나의 제어기는 동시에(적어도 부분적으로) 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브를 개방하여 과잉 유동의 일부가 통과할 수 있게 하여, 유체의 순-변위가 요구되는 유체의 변위를 충족시키면서 맥동 유동을 완화시키거나 바람직하지 않은 진동을 완화시킨다.

Description

유압 기계 및 시스템 {HYDRAULIC MACHINES AND SYSTEMS}
본 발명은 전자적으로 정류된 유압 기계 및 이러한 기계를 포함하는 유압 시스템의 분야에 관한 것이다.
전자 정류식 유압 기계(ECM)에는 주기적으로 변화하는 체적(예: 피스톤 실린더)의 하나 이상의 작동 챔버가 있는 유체 피동 및/또는 유체 구동 기계가 포함된다. 작동 챔버가 펌핑 사이클을 수행할 때, 저압 매니폴드는 유체의 순-공급원 역할을 하고 고압 매니폴드는 유체의 순-싱크 역할을 한다. 작동 챔버가 모터링 사이클을 수행할 때, 고압 매니폴드는 유체의 순-공급원으로 작용하고 저압 매니폴드는 유체의 순-싱크로 작동한다. ECM은 하나 이상의 저압 매니폴드 및/또는 하나 이상의 고압 매니폴드를 가질 수 있다.
ECM의 작동 챔버는 전자적으로 제어 가능한 밸브를 가지며, 이는 작동 챔버 체적의 각 사이클에서 제어되어 저압 매니폴드 내외로의, 일부 실시예에서는 고압 매니폴드 내외로의 작동 챔버 내외부로의 유체의 유동을 조절할 수 있다.
일부 ECM에는 단일 고압 매니폴드가 있으며 모든 작동 챔버가 이 챔버와 연통하고 요구를 충족시키기 위해 유체를 고압 매니폴드 내외부로 변위시킨다. 그러나, 하나 이상의 작동 챔버의 상이한 그룹과 연통하는 다수의 고압 매니폴드가 있을 수 있고, 각 그룹은 그룹 내의 작동 챔버의 조합된 변위가 요구 사항을 만족하도록 개별 요구 신호에 응답하여 제어된다. 따라서, 개별 그룹의 작동 챔버는 독립적인 펌프 또는 모터로서 기능할 수 있다.
요구사항(들)은 관련 고압 매니폴드에 직접 또는 간접적으로 연결된 유압 액츄에이터의 목표 압력, 유량, 동력 출력 또는 특성(예를 들어 위치)을 나타낼 수 있는 요구 신호(들)로 표현된다. ECM의 제어기는 요구사항을 충족시키기 위해, 각 작업실 체적의 사이클이 작동 유체의 순-변위가 있는 활성 사이클인지 아니면 작동 유체의 순-변위가 없는 비활성 사이클인지를 결정한다. 이는 작동 챔버 작동 패턴(활성 또는 비활성 사이클) 및 각각의 고압 매니폴드 내외부로의 유동 패턴을 초래한다. 이러한 방식으로, 수요 변화에 신속하게 대응할 수 있다. 일반적으로 출력은 수요를 한 순간에서 다음 순간까지 완벽하게 일치시키지 않지만 짧은 평균 시간 동안 순-출력은 수요에 경향이 있다. 이러한 기계는 효율적이고 반응성이 뛰어나다.
그러나, 일부 실린더 작동 패턴은 유압 기계 내에서 진동을 유발할 수 있다. 일부 진동 주파수는 유압 기계 내에서 공진 모드의 자극을 유발할 수 있으며, 이로 인해 기계 구성품이 손상되고 사용자가 불편할 수 있다. 이는 작동 챔버가 활성 또는 비활성 사이클을 수행하는지 여부에 대한 패턴의 주파수 스펙트럼이 요구를 충족시키기 위해 공진을 유발할 수 있는 주파수에서 큰 성분을 가질 때 발생할 수 있다.
낮은 유량 수준에서 유체의 변위는 매우 박동적일 수 있다. 출력이 최대 변위 분율의 5% 인 경우, 비활성 사이클 사이에 20 사이클마다 활성 사이클의 반복 패턴이 있을 수 있다. 이로 인해 진동, 사용자의 불편함 및 기기 손상 위험이 발생할 수 있다. 마찬가지로 유압 기계를 낮은 유속으로 작동하면 작동이 비효율적 일 수 있다.
따라서, 본 발명은 기존의 전자 정류식 유압 기계의 상기 단점 중 일부 또는 전부를 감소시키거나 완화시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1양태에 따르면, 유압 시스템은,
회전 가능한 샤프트, 저압 매니폴드 및 고압 매니폴드, 및 회전 가능한 샤프트의 회전에 따라 주기적으로 변하는 체적을 갖는 하나 이상의 작동 챔버를 포함하는 유압 기계로서, 각각의 작동 챔버는 저압 매니폴드와 작동 챔버 사이의 연통을 조절하는 저압 밸브, 및 고압 매니폴드와 작동 챔버 사이의 연통을 조절하는 고압 밸브를 구비하되, 각각의 작동 챔버에 대해 각각의 저압 밸브와 고압 밸브 중 적어도 하나는 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브인, 유압 기계;를 포함하며,
상기 고압 매니폴드는 하나 이상의 상기 작동 챔버와 하나 이상의 액츄에이터 포트 및 하나 이상의 추가 출구 사이에서 연장되며;
하나 이상의 액츄에이터 포트를 통해 상기 고압 매니폴드에 유체 연결되어 유압 기계에 의해 유압식으로 구동되는 하나 이상의 유압 액츄에이터;
하나 이상의 추가 출구의 개방 또는 폐쇄를 조절하는 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브; 및
하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브 및 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브를 제어하도록 구성된 적어도 하나의 제어기;를 포함하되,
상기 적어도 하나의 제어기는 요구 신호를 수신하고, 상기 작동 챔버 체적의 사이클과 위상 관계로 상기 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브를 조절하여, 작동 챔버 체적의 각각의 사이클에서 각각의 작동 챔버에 의한 작동 유체의 순-변위를 조절하도록 작동하여. 하나 이상의 전자적으로 제어가능한 배출 밸브를 동시에 제어하고, 요구 신호에 의해 나타내어진 요구 사항을 충족하기 위하여 하나 이상의 추가적인 배출구가 개방될 때, 하나 이사의 추가적인 배출구를 통하여 고압 매니폴드로부터 작동 유체가 빠져나가는 것을 허용하는 고압 매니폴드의 내외로의 작동 유체의 순-변위를 조절하게 된다.
따라서, 하나 이상의 추가 배출구를 통한 유압 유체의 손실은 적어도 하나의 제어기에 의해 조절되며, 작동 유체가 고압 매니폴드 내부로(펌핑시) 또는 고압 매니폴드 외부로(모터링시) 순-변위하는 것은 각각의 작동 챔버에 의한 작동 유체의 순-변위 및 하나 이상의 추가 배출구를 통한 유압 유체의 손실을 고려한 요구에 부합하도록 조절된다. 고압 매니폴드는 유압 유체의 싱크 또는 소스로서 작용하는 하나 이상의 액츄에이터에 연결된 하나 이상의 액츄에이터 포트를 포함한다. 일반적으로, 하나 이상의 추가 배출구로부터 유동하는 유체는 작동 챔버와 액츄에이터 포트 사이에서 이동하지 않는다. 일반적으로, 하나 이상의 추가 출구로부터 유출되는 유체는 액츄에이터 포트에 연결된 하나 이상의 상기 액츄에이터를 우회한다(일부 실시예에서 하나 이상의 추가 출구를 통해 손실된 가압 유체는 낭비되는 에너지를 최소화하기 위하여 하나 이상의 다른 액츄에이터를 구동하기 위해 사용되지만). 일반적으로, 요구 사항은 작동 챔버(들)와 액츄에이터(들) 사이에서 하나 이상의 액츄에이터 포트를 통한 유압 유체의 공급에 관한 것이다.
기술된 유형의 유압 기계는 전자적으로 제어 가능한 밸브가 작동 챔버 체적의 각 사이클마다 작동 유체의 순-변위를 변화시키도록 제어될 수 있기 때문에 수요 변화에 매우 빠른 응답 시간을 갖는다. 따라서, 연속적인 작동 챔버에 의한 작동 유체의 순-변위를 시간에 따라 변화하는 요구 신호에 맞추는 것이 일반적이다. 또한, 고압 매니폴드로부터(예를 들어, 초과) 작동 유체가 손실될 수 있는 하나 이상의 추가 배출구를 제공하는 것은 에너지를 낭비하는 것처럼 보이기 때문에 반-직관적이다.
본 설명 및 첨부된 청구 범위 내에서, 용어 "고압 매니폴드" 및 "저압 매니폴드"는 서로에 대해 더 높고 더 낮은 압력을 갖는 매니폴드를 지칭한다. 고압 및 저압 매니폴드의 압력 차이와 고압 및 저압 매니폴드의 압력 절대값은 시간에 따라 달라지며 적용 분야에 따라 다르다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 제어기는 유압식 기계로 하여금 요구 신호에 의해 지시된 요구를 초과하여 작동 유체를 변위시키고, 하나 이상의(또는 모든) 배출 밸브가 개방되게 하도록 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브를 제어하도록 구성되며, 고압 밸브를 통해 하나 이상의 작동 챔버로부터 고압 매니폴드 내로의 작동 유체의 순-변위는 작동 유체가 하나 이상의 배출 밸브를 통하여 고압 매니폴드로부터 작동 유체가 유출되게 한 후에 요구 신호에 의해 지시된 요구 사항에 부합하도록 조절된다.
하나 이상의 추가 배출구를 통한 고압 매니폴드로부터의 작동 유체의 유동을 허용하는 것은(예를 들어, 하나 이상의 제어기를 포함)
i) 하나 이상의 추가 배출구를 통한 고압 매니폴드로부터의 유동을 위해 조정된 수정된 요구 신호; 또는
ii) 하나 이상의 추가 배출구를 통해 고압 매니폴드로부터 작동 유체의 유동과 관련된 요구의 차감;을 계산하는 것을 포함한다.
상기 유동은 적어도 하나의 제어기가 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브를 제어하기 때문에 적어도 하나의 제어기의 제어를 받는다. 적어도 하나의 제어기는 전자식으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브를 제어하여 유압 장치가 요구 신호에 의해 지시된 요구량을 초과하는 작동 유체를 변위시키고, 하나 이상의 배출 밸브가 어느 상황에서만 개방되게 하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 제어기는 또한 고압 매니폴드로부터 예상되는 누설을 고려할 수 있다. 이러한 누출은 제어 밸브(예를 들어, 휠 모터 또는 다른 액츄에이터 및/또는 작업 기능의 제어)에서 비롯될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브 및 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브는 요구 신호에 의해 지시된 수요를 충족시키도록 제어된다.
일반적으로, 적어도 하나의 제어기는 일부 다른 환경 하에서, 일반적으로 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브가 유압 기계로 하여금 작동 유체를 요구 신호에 의해 지시된 요구와 일치하도록 작동 유체를 변위시키고, 배출 밸브가 닫히도록 제어하여, 작동 유체가 추가 배출구를 통해 고압 매니폴드에서 흘러나오지 않도록 한다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 상기 배출 밸브(들)(예를 들어, 또는 각각의 배출 밸브)는 가변 유량 제어 밸브, 예를 들어 비례 유량 밸브이고, 적어도 하나의 제어기는 위치의 범위에 걸쳐 가변 유량 제어 밸브를 제어한다.
이 경우, 위치 범위는 일반적으로 연속적이다. 배출 밸브 또는 각각의 배출 밸브는 일반적으로 복수의, 예를 들어 닫힌 위치와 완전히 열린 위치 사이의 연속적인 범위로 제어된다. 열린 위치는 폐쇄되지 않은 임의의 위치를 가리킨다.
상기 배출 밸브의 하나 이상의(또는 각각의) 위치의 조정은 작동 챔버 체적의 사이클의 위상과 동기화되지 않고 수행될 수 있다. 배출 밸브는 열리거나 닫히기 위해 작동 챔버 볼륨의 사이클보다 더 오래 걸릴 수 있다. 배출 밸브는 평균(평균) 10 이상 또는 100 사이클 이상의 작동 챔버 부피 동안 개방된 상태 일 수 있다.
그러나, 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 제어기는 작동 챔버 체적의 사이클들과 위상 관계로 상기 배출 밸브를 개폐하도록 구성된다. 이 경우, 상기 배출 밸브는 일반적으로 개방 위치에서 폐쇄 위치로 또는 그 반대로 정지없이 직접 이동하도록 능동적으로 제어되는 솔레노이드 밸브이다. 따라서, 밸브는 개방 또는 폐쇄되거나 이들 위치(온-오프 밸브) 사이에서 이동하며 개방 또는 폐쇄 사이의 가변 위치에서 유지 가능(및 사용 중 유지)하도록 구성된 비례 유량 밸브가 아니다. 따라서, 온-오프 밸브로 밸브를 개폐함으로써, 예를 들어 배출 밸브가 개방되는 시간의 비율을 조절함으로써 상기 배출 밸브를 통한 유동이 조절된다. 상기 배출 밸브는 10ms 미만, 바람직하게는 5ms 미만의 개방 시간 및 폐쇄 시간을 가질 수 있다. 상기 배출 밸브는 일반적으로 압력 구배에 대해 개방 가능하다.
이 경우, 배출 밸브의 개폐 타이밍은 고압 매니폴드에서 압력 리플을(예를 들어, 선택적으로) 감소시키기 위해 적어도 하나의 제어기에 의해 제어될 수 있다. 이는 유압 기계의 변위가 회전 가능한 샤프트의 회전 당 유압 기계에 의한 작동 유체의 최대 변위의 임계치 미만, 예를 들어 10 % 미만, 또는 5 % 미만일 때 및/또는 고압 매니폴드 및/또는 솔리톤의 압력 피크가 탐지될 때(예를 들어, 요구 신호에 응답하여 적어도 하나의 제어기에 의해 결정된 작동 챔버 체적의 활성 및 비활성 사이클의 패턴의 결과로서) 및/또는 작동 챔버 체적의 활성 대 비활성 사이클의 비가 임계치 미만인 경우, 이는 1 : 9 이하일 경우에 발생할 수 있다. 이는 적어도 하나의 제어기의 리플 감소 동작 모드로 간주될 수 있다. 적어도 하나의 제어기의 리플 감소 작동 모드는 고압 매니폴드에서 압력 펄스를 감쇠시키는 기능을 한다.
일반적으로, 적어도 하나의 제어기는 리플 감소 작동 모드에서 배출 밸브가 작동 챔버 체적의 활성 사이클 당 한 번 열리고 닫히도록 구성된다. 일반적으로, 하나 이상의 제어기는 하나 이상의 배출 밸브의 각각의 개방 및 후속 폐쇄가 단일 사이클의 작동 챔버 체적과 중첩되도록 구성된다. 일반적으로, 배출 밸브는 작동 챔버 체적의 활성 사이클로부터 발생하는 유체 압력의 피크 이전에 개방되고, 작동 챔버 체적의 활성 사이클에서 발생하는 유체 압력의 피크 이후에 폐쇄된다. 배출 밸브의 개폐는 작동 챔버의 개별적인 활성 사이클로부터 발생하는 피크 압력을 감소시키거나 클리핑시키는 효과를 가질 수 있다. 배출 밸브의 개폐는 작동 챔버의 개별 활성 사이클로부터 발생하는 압력 리플을 감소시키는 효과를 가질 수 있다. 적어도 하나의 제어기는 적어도 일부 상황에서, 일반적으로 활성 사이클 대 비활성 사이클의 비율이 예를 들어 9:1 보다 크게 되어 임계치보다 높을 때, 배출 밸브는 (연속적인 활성 싸이클 동안에) 열린 상태로 유지되지만 비활성 싸이클 동안에 폐쇄되고 다시 개방된다. 이는 대부분의 사이클이 활성 사이클 일 때 비활성 사이클 동안 압력을 유지하므로 이러한 상황에서 압력 리플을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 고압 매니폴드는 유입 밸브를 통해 고압 작동 유체 공급원(즉, 고압 매니폴드보다 고압에서 작동 유체를 갖는 공급원, 예를 들어 어큐뮬레이터 또는 고압 매니폴드)과 연통된다. 밸브 및 적어도 하나의 제어기는 압력 리플을 감소시키기 위해 작동 챔버 체적의 사이클과 위상 관계로 유입 밸브를 폐쇄 및 개방하도록 구성된다. 이 경우, 작동 유체가 적어도 일부 시간 동안 유입 밸브를 통해 고압 매니폴드(고압 작동 유체 공급원에서)로 유입되고 작동 챔버 체적의 활성 싸이클 동안에 작동 유체 공급이 일시적으로 차단된다(유입 밸브를 닫은 다음 다시 열림). 따라서, 작동 유체의 추가 유동은 작동 유체의 활성 사이클들 사이에서 작동 유체 공급의 부족 또는 흠결을 보상하여 압력 리플을 감소시킨다. 흡입 밸브는 일반적으로 작동 챔버 체적의 사이클 동안 최대 유체 유동 지점 이전에 닫히고 작동 챔버 체적의 사이클 동안 최대 유체 유동 지점 이후에 다시 개방될 것이다. 유압 기계의 변위가 회전 가능한 샤프트의 회전당 유압 기계에 의한 작동 유체의 최대 변위의 임계치 미만, 예를 들어 10 % 미만 또는 5 % 미만일 때, 및/또는 고압 매니폴드 및/또는 솔리톤에서의 압력 피크가 검출되거나 예측될 때(예를 들어, 요구 신호에 응답하여 적어도 하나의 제어기에 의해 결정된 작동 챔버 체적의 활성 및 비활성 사이클의 패턴의 결과로서) 및/또는 작동 챔버 체적의 활성 대 비활성 사이클의 비가 1:9 이하인 임계치 미만인 경우, 이 리플 감소 모드는 발생할 수 있다. 적어도 하나의 제어기가 리플 감소 모드에 있지 않을 때, 유입 밸브는 폐쇄된 상태로 유지될 수 있다. 적어도 하나의 제어기가 리플 감소 모드에 있을 때, 유입 밸브는 기본적으로 작동 챔버 체적의 활성 사이클 당 한번씩 적어도 하나의 제어기에 의해 개방되고 폐쇄 및 재 개방될 수 있다.
적어도 하나의 제어기는 펄스 폭 변조 신호(일반적으로 대응하는 솔레노이드 전류를 생성 함)를 배출(및/또는 유입) 밸브(예를 들어 배출 밸브의 솔레노이드 액츄에이터)로 전송하여, 작동 챔버 체적의 사이클에 위상 관계로 배출(및/또는 유입) 밸브를 개방하고 폐쇄하는 것을 능동적으로 제어할 수 있다.
적어도 하나의 제어기는 다음 중 하나 이상의 측정 또는 계산에 응답하여, 작동 챔버 체적의 사이클과 위상 관계로, 배출(및/또는 유입) 밸브의 개폐 타이밍을 변화시킬 수 있다 :(a) 요구 신호,(b) 회전 가능한 샤프트의 회전 당 및/또는 초당 회전에 의해 유압 기계에 의해 변위된 작동 유체의 양, (c) 회전 가능한 샤프트의 회전 속도, (d) 고-압력 매니폴드의 적합성(고압 매니폴드에서 작동 유체의 체적에 따른 시스템 압력의 변화),(e) 유압 시스템의 작동 모드, 예를 들어 적어도 하나의 제어기가 요구 신호에 응답하여 변위를 조절하는지 여부 피드백, 피드포워드 및/또는 개 루프 제어 모드(f) 작동 유체의 온도.
일부 실시예에서, 하나 이상의 상기 추가 배출구는 고압 매니폴드로부터 저압 매니폴드로 연장되어, 하나 이상의 배출 밸브가 하나 이상의 추가 배출구를 통하여 고압 매니폴드로부터의 작동 유체의 유동을 저압 매니폴드로 저압 매니폴드로 조절한다.
선택적으로, 하나 이상의 추가 배출구는 고압 매니폴드로부터 추가 매니폴드로 연장되어, 각각의 하나 이상의 배출 밸브는 하나 이상의 추가 배출구를 통하여 고압 매니폴드로부터 추가 유체로의 작동 유체의 유동을 조절시킨다.
일부 실시예에서, 추가 매니폴드는 가압 매니폴드, 예를 들어 하나 이상의(일반적으로 다른) 액츄에이터와 유체 연통하는 매니폴드이다. 이러한 배치는 하나 이상의(일반적으로 다른) 액츄에이터와 유체 연통하는 고압 매니폴드로부터 가압된 추가 매니폴드로 유동하는 작동 유체에 저장된 잠재적 에너지가 적어도 부분적으로 유지되고(선택적으로 사용될 수 있기 때문에) 유리하게 작동한다. 추가 매니폴드는 유압 모터 또는 다른 액츄에이터에 대한 부스트 라인일 수 있다. 부스트 라인은 액츄에이터에 필요한 최소 배압을 제공한다. 이 부스트 라인은 정수압 조향 메커니즘의 저압 포트에 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 추가 배출구는 작동 유체의 가압으로부터 에너지를 위치 에너지로 저장할 수 있는 하나 이상의 순응 영역(예를 들어,가요 성 호스 또는 어큐뮬레이터)을 갖는 추가 매니폴드로 고압 매니폴드로부터 연장된다.
선택적으로, 고압 매니폴드는 폐쇄 회로 유압 장치의 일부일 수 있으며, 추가 매니폴드는 개방 회로 유압 장치의 일부일 수 있으며, 그 반대일 수도 있다.
일반적으로, 유압 시스템은 유압 기계가 작동 유체를 저압 매니폴드로부터 고압 매니폴드로 펌핑하게하는 동력을 제공하기 위해 유압 기계에 연결된 원동기를 포함하고, 유압 시스템은 원동기에 의해 구동되는 제 2 유압 기계를 더 포함하거나, 저압 매니폴드로부터(동일하거나 또다른 저압 매니폴드) 추가 매니폴드로 작동 유체를 펌핑하도록 된 (제1) 유압 기계의 하나 이상의 추가적인 작동 챔버를 포함하며, 상기 원동기는 개방 회로 및 폐쇄 회로 유압 배치(즉, 고압 매니폴드가 개방 회로의 일부가 되고 추가 매니폴드는 폐쇄 회로의 일부가 되거나 그 반대로 되는 경우)에 동력을 공급하게 된다(
유압 기계는 하나 이상의 전자 정류 기계(ECM)일 수 있다. ECM에 의해 회전 가능한 샤프트 및 회전 가능한 샤프트의 회전에 따라 주기적으로 변하는 체적을 갖는 하나 이상의 작동 챔버(예를 들어, 피스톤이 왕복 운동하는 실린더에 의해 정의된 챔버)를 포함하는 유압 유체 작동 기계를 지칭하며, 각각의 작동 챔버는 작동 챔버와 저압 매니폴드 사이의 유압 유체의 유동을 조절하는 저압 밸브 및 작동 챔버와 고압 매니폴드 사이의 유압 유체의 유동을 조절하는 고압 밸브를 갖는다. 피스톤의 왕복 운동은 회전 샤프트상의 편심 또는 제 2 회전 샤프트와의 직접적인 상호 작용에 의해 야기 될 수 있으며, 제 2 회전 샤프트는 회전 샤프트에 회전 가능하게 연결된다. 원동기에 의해 구동되는 회전 가능한 샤프트(예를 들어, 공통 샤프트)가 연결된 복수의 ECM은 유압 기계로서 함께 기능할 수 있다.
유압 시스템은 유압 차량, 일반적으로 산업 차량 또는 고속도로 외 차량, 예를 들어 지게차 일 수 있다.
다양한 구성 요소의 용량은 응용 프로그램에 따라 선택된다. 일 예에서, 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브는 분당 적어도 20 리터 또는 분당 25 리터의 유동을 허용하도록 구성될 수 있다. 전자 제어식 배출 밸브는 분당 15 리터의 공칭 유동을 허용하도록 구성될 수 있다.
전자적으로 제어 가능한 배출 밸브는 솔레노이드 작동식(예를 들어, 전기 비례) 유량 제어 밸브일 수 있다. 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브는 전자기 비례 밸브 일 수 있다. 선택적으로, 수동으로 조절 가능한 유량 제어 밸브 또는 오리피스는 전기적으로 제어가능한 온/오프 밸브와 함께 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브로서 기능하여 (보통은 직렬로) 사용될 수 있다.
적어도 하나의 제어기는 일반적으로 요구 신호를 함께 처리하고 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브를 제어하는 하나 이상의 하드웨어 프로세서를 포함한다. 일반적으로, 제 1 하드웨어 프로세서는 하나 이상의 작동 챔버의 순-변위 및 하나 이상의 배출구로부터의 유압 유체의 의도된 유동 둘 모두를 결정한다. 하나 이상의 제 2 하드웨어 프로세서는 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브를 능동적으로 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 제 1 하드웨어 프로세서는 요구 신호를 수신하고 (하나 이상의 배출 밸브를 통한 고압 매니폴드로부터 작동 유체의 유동을 고려하여) 하나 이상의 조정된 요구 신호를 하나 이상의 제 2 하드웨어 프로세서로 전송할 수 있다. 또는 각각의 제 2 하드웨어 프로세서는 조정된 요구 신호에 의해 표시된 하나 이상의 작동 챔버에 의한 작동 유체의 변위를 구현하기 위해 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브를 능동적으로 제어하기 위해 밸브 제어 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 유압 시스템을 작동시키는 방법이 제공되며, 상기 유압 시스템은 유압 샤프트, 저압 매니폴드 및 고압 매니폴드, 회전 가능한 샤프트의 주기적인 회전을 가변시키는 체적을 가지는 하나 이상의 작동 챔버를 포함하는 유압 기계를 구비하되, 각각의 작동 챔버는 저압 매니폴드들 간의 연통을 조절하는 저압 밸브와, 고압 매니폴드와 작동 챔버 간의 연통을 제어하는 고압 밸브를 구비하며, 각각의 작동 챔버에 대하여, 각각의 고압 밸브 및 저압 밸브 중 적어도 하나는 전기적으로 제어가능한 작동 챔버 밸브이며,
상기 고압 매니폴드는 하나 이상의 상기 작동 챔버와 하나 이상의 액츄에이터 포트 및 하나 이상의 추가 출구 사이에서 연장되며;
하나 이상의 상기 액츄에이터 포트를 통해 상기 고압 매니폴드에 유체 연결되어 상기 유압 기계에 의해 유압식으로 구동되는 하나 이상의 유압 액츄에이터;
하나 이상의 추가 출구의 개방 또는 폐쇄를 조절하는 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브;를 포함하되,
상기 방법은 요구 신호를 수신하고, 이에 응답하여, 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브를 작동 챔버 체적의 사이클과 위상 관계로 조절함으로써 작동 챔버 체적의 각 사이클에서 각 작동 챔버에 의한 작동 유체의 순-변위를 조절하여, 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브를 동시에 조절하고 동시에 조절함으로써, 고압 매니폴드 내외로의 작동 유체의 순-변위를 조절하여 고압 매니폴드 외부로의 작동 유체의 유동이 하나 또는 그 이상의 추가적인 배출구를 통해 이루어져서 하나 이상의 추가 콘센트가 열려있을 때 요구 신호에 의해 지시된 수요를 충족시키게 된다.
일부 실시예에서, 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브는 유압 장치가 요구 신호에 의해 지시된 요구량을 초과하여 작동 유체를 변위 시키도록 제어되고, 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브는 순-변위가 되도록 개방되도록 제어되어, 하나 이상의 작동 챔버로부터의 고압 매니폴드 내로의 작동 유체의 순-변위는 하나 이상의 추가 배출구를 통해 고압 매니폴드로부터의 작동 유체의 유동을 허용 한 후에 요구 신호에 의해 지시된 요구를 충족시키도록 조절된다.
몇몇 다른 상황 하에서, 일반적으로는 기본적으로, 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브는 유압 기계가 작동 유체를 요구 신호에 의해 지시된 요구에 일치하도록 변위시키고 하나 이상의 배출 밸브가 폐쇄되도록 제어되어, 작동 유체는 하나 이상의 추가 배출구를 통해 고압 매니폴드로부터 유동하지 않도록 한다.
요구 신호는 최대 변위의 분율(Fd)을 포함하거나 계산하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 변위는 체적 유동 측면에서 최대 변위와 회전 가능한 샤프트의 회전 속도의 분율에 비례한다. 선택적으로, 요구 신호는 조정된 요구 신호일 수 있으며, 예를 들어 적어도 하나의 제어기가 요구 신호를 수신하고 수신된 요구 신호가 맥동 유동과 연관되어 있다고 결정하는 경우, 조정된 요구 신호(일반적으로 고속 유동 요구를 나타내는 요구 신호)를 계산할 수 있다.
상기 방법의 일부 실시예에서, 수요가 임계치 미만인 경우, 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브는 유압 기계는 사전 결정된 최소 분율의 최대 변위에서 또는 작동 유체 체적의 활성 또는 비활성 사이클을 수행하는 사전 결정된 패턴의 작동 챔버로 작동 유체를 변위 시키도록 제어될 수 있되,
하나 이상의 배출 밸브는 고압 매니폴드 내로의 작동 유체의 전체 변위가 요구를 충족시키도록 유압 유체가 고압 매니폴드 밖으로 유동하도록 제어된다.
이는, 예를 들어, 때때로 작동 챔버 체적의 활성 사이클만을 사용하여 요구가 충족되는 경우, 낮은 요구에서 발생하는 높은 맥동 유동의 바람직하지 않은 영향을 피하기 위해 유용하다.
일반적으로,(예를 들어, 유속의 작동 범위의 하단을 향하여) 적어도 하나의 제어기는 유체의 순-변위가 없는 아이들링 사이클 및 작동 챔버의 최대 행정 체적의 일부가 변위되는 부분 사이클을 산재 시키도록 작동 가능하다. 일반적으로, 유속의 작동 범위의 일부 내에서, 적어도 하나의 제어기는 유체의 순-변위가 없는 아이들링 사이클, 및 작동 챔버의 최대 행정 체적의 일부가 변위되는 부분 사이클, 및 요구 신호가 일정하게 유지되는 경우에서도 작동 챔버의 최대 행정 체적이 변위되는 전체 사이클를 산재시키도록 작동 가능하다.
적어도 하나의 배출 밸브는 작동 챔버 체적의 사이클의 위상에 동기없이 개방 및 폐쇄 될 수 있다. 배출 밸브는 평균(평균) 10 회 이상 또는 100 회 사이클 이상의 작동 챔버 부피 사이클 동안 개방된 상태로 유지될 수 있다. 그러나, 상기 방법은 작동 챔버의 사이클과 위상 관계로 상기 배출 밸브를 개폐하는 단계를 포함할 수 있다.
이 경우, 배출 밸브의 개폐 타이밍은 고압 매니폴드에서 압력 리플을(예를 들어, 선택적으로) 감소시키도록 제어될 수 있다. 이는 유압 기계의 변위가 회전 샤프트의 회전 당 유압 기계에 의한 작동 유체의 최대 변위의 임계 값 미만, 예를 들어 10 % 미만 또는 5 % 미만일 때 및/또는 고압 매니폴드 및/또는 솔리톤의 압력이 검출 또는 예측되는 ‹š(예를 들어, 요구 신호에 응답하여 하나 이상의 제어기에 의해 결정된 작동 챔버 체적의 활성 및 비활성 사이클의 패턴의 결과) 및/또는 작동 챔버 체적의 활성 대 비활성 사이클의 비가 1:9 이하인 임계치 아래 일 때 발생한다. 이는 고압 매니폴드의 압력 펄스를 감쇠시키는 리플 감소 작동 모드로 간주될 수 있다.
(리플 감소 작동 모드에서), 배출 밸브는 작동 밸브 체적의 활성 사이클마다 배출 밸브가 열리고 닫힌다. 일반적으로, 적어도 하나의 배출 밸브의 각각의 개방 및 후속 폐쇄는 작동 챔버 체적의 단일 사이클과 중첩된다. 일반적으로, 배출 밸브는 작동 챔버 체적의 활성 사이클로부터 발생하는 유체 압력의 피크 이전에 개방되고 작동 챔버 체적의 활성 사이클에서 발생하는 유체 압력의 피크 이후에 폐쇄된다.
일부 실시예에서, 고압 매니폴드는 유입 밸브를 통해 고압 작동 유체 공급원과 연통하며, 상기 방법은 압력 리플을 감소시키기 위해 작동 챔버 체적의 사이클과 위상 관계로 유입 밸브를 폐쇄 및 개방하는 단계를 포함한다. 이 경우, 작동 유체는 적어도 일부 시간 동안 흡입 밸브를 통해(고압 작동 유체 공급원으로부터) 고압 매니폴드로 유입되고, 이러한 작동 유체의 공급은 작동 챔버 사이클의 활성 사이클 동안 일시적으로 차단된다. 따라서, 작동 유체의 추가 유동은 작동 유체의 활성 사이클 사이에서 작동 유체 공급의 부족 또는 흠결을 보상하여 압력 리플을 감소시킨다. 유압 기계의 변위가 회전 가능한 샤프트의 회전당 유압 기계에 의한 작동 유체의 최대 변위의 임계치 미만, 예를 들어 10% 미만 또는 5% 미만일 때, 및/또는 고압 매니폴드 및/또는 솔리톤에서의 압력 피크가 검출되거나 예측될 때(예를 들어, 요구 신호에 응답하여 적어도 하나의 제어기에 의해 결정된 작동 챔버 체적의 활성 및 비활성 사이클의 패턴의 결과로서) 및/또는 작동 챔버 체적의 활성 대 비활성 사이클의 비가 1:9 이하인 임계치 미만인 경우, 이러한 리플 감소 모드가 발생한다. 장치가 리플 감소 모드에 있지 않을 때, 유입 밸브는 닫힌 상태로 유지될 수 있다. 장치가 리플 감소 모드에 있을 때, 유입 밸브는 기본적으로 개방되고 작동 챔버 체적의 활성 사이클마다 한번씩 닫히고 다시 열린다.
배출(및/또는 유입) 밸브의 개방 및/또는 폐쇄 타이밍은, 작동 챔버 체적의 사이클과 위상 관계에서 다음 중 하나 이상에 대한 측정 또는 계산에 응답한다; (a) 요구 신호,(b) 유압식 기계 변위 속력(회전 가능한 샤프트의 회전당) 또는 유속,(c) 회전 가능한 샤프트의 회전 속력,(d) 고압 매니폴드의 적합성(고압 매니폴드에서 작동 유체의 체적에 따른 시스템 압력의 변화), (e) 유압 시스템의 작동 모드, (예를 들어 하나 이상의 제어기가 피드백, 피드 포워드 및/또는 개방 루프 제어 모드에서 요구 신호에 응답하여 변위를 조절하는지 여부),(f) 작동 유체의 온도.
선택적으로, 적어도 일부 상황 하에서, 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브는 유압 기계로 하여금 최대 변위의 복수의 개별 분획 중 하나에서 또는 작동 챔버 체적의 활성 사이클 또는 비활성 사이클을 수행하는 작동 챔버의 하나 이상의 소정의 패턴에서 작동 유체를 변위시키도록 제어되되,
상기 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브는 상기 작동 챔버가 상기 수신된 요구 신호에 의해 지시된 요구를 충족시키기 위해 요구되는 변위를 초과하는 상기 최대 변위의 복수의 개별 분율 중 하나를 변위시키거나 또는 하나 이상의 작동 챔버의 조합된 변위가 요구를 충족시키는데 필요한 변위를 초과하게 하는 복수의 미리 결정된 패턴 중 하나를 수행하도록 제어되며;
하나 이상의 배출 밸브는 유체 기계로 하여금 작동 유체의 고압 매니폴드 내로의 전체 변위가 요구를 충족시키도록 유압 유체가 고압 매니폴드 밖으로 유동하도록 제어된다.
상기 방법의 일부 실시예에서, 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브는 유압 기계가 요구 신호에 의해 지시된 요구를 충족시키는데 필요한 유동을 초과하여 작동 유체를 변위시키고, 요구 사항이 아래 조건으로 되는지에 대한 결정에 응답하여 개방되도록 제어되어,
i) 하나 이상의 추가 콘센트가 닫혔는지 여부
ii) 하나 이상의 작동 챔버에 의해 변위된 작동 유체만 사용하여 수요가 충족되었는지 여부,
요구를 충족시키기 위해 활성 또는 비활성 사이클을 수행하기 위해 작동 챔버의 선택 패턴으로부터 발생하는 바람직하지 않은 응답(예를 들어 공명)이 있을 것이다.
요구가 임계값 미만인 경우, 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브는 미리 정해진 수의 작동 챔버 만이 활성 사이클을 수행하고 하나 이상의 작동 챔버의 다른 작동 챔버가 비활성 사이클을 수행하도록 제어될 수 있다. 임계값 아래에서, 미리 결정된 양만큼 위상이 분리된 작동 챔버 만이 활성 사이클을 수행하고 나머지는 비활성 사이클을 수행한다. 미리 결정된 양은 360°/n 일 수 있으며, 여기서 n은 정수이고, 특히 120 °일 수 있고, 또는 120 °/n 일 수 있으며, 여기서 n은 정수일 수 있는데, 이는 비교적 낮은 리플 출력 유동을 제공하기 때문이다.
적어도 일부 상황에서, 예를 들어 수요가 임계치 미만일 때, 또는 임의의 수요에 대해, 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브는 유압 기계가 요구를 충족하는데 필요한 유체를 초과하여 적어도 소정의 마진인 작동 유체를 변위 시키도록 제어될 수 있다.
일반적으로, 상기 방법은 하나 이상의 추가 배출구를 통한 작동 유체의 현재 유속을 측정하거나 계산하는 단계를 추가로 포함하며, 선택적으로, 고압 매니폴드 내의 압력을 측정하는 단계를 포함한다.
전자적으로 제어 가능한 배출 밸브는 또한 다음 중 하나 이상을 수행하기 위해 일시적으로 개방될 수 있다: 예를 들어 기계를 작동 유체로 채우는 동안 고압 매니폴드로부터 공기가 배출되도록 하는 것; 뜨거운 작동유체를 배출하는 것(예 : 과열을 피하기 위해 크랭크 케이스에서); 또는 예를 들어 시동 후 및 정상 작동 전에 초기 단계에서 작동 유체(기름일 수 있음)를 따뜻하게 하는 것.
본 발명의 임의의 측면의 임의의 하나 이상의 구체 예의 임의의 특징은 본 발명의 임의의 다른 측면의 임의의 다른 하나 이상의 구체 예에서 임의의 다른 특징과 조합되거나 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예가 이제 다음 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 전자적으로 정류된 기계의 개략도이다.
도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 전자적으로 정류된 기계의 응답을 나타내는 일련의 도표이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 유압 기계에 적용되는 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브의 유압 개략도이다.
도 4는 본 발명을 구현하기 위한 절차의 유동도이다.
도 5a-5e는 다양한 실시예에서 차량 속도와 유동 사이의 관계를 나타내는 일련의 도표이다.
도 6은 시간(x-축)에 따른 요구된 유량, 펌핑된 유량, 배출 밸브 유동(상부 y-축) 및 배출 밸브 제어 신호 전류(하부 y-축)의 도표이다.
도 7a는 압력 리플 억제가 없는 시간의 함수로서 압력 변화의 플롯한 도면이고, 도 7b는 리플 감소 동작 모드에서 시간의 함수로서의 압력 변화의 플롯한 도면이다.
도 8은 유입 밸브를 더 포함하는 전자 제어식 기계의 개략도이다.
제 1 예
도 1은 편심 캠(20)에 의해 회전 가능한 샤프트로부터 구동되며 실린더(12)의 작동 체적을 주기적으로 가변시키도록 실린더 내에서 왕복 운동하는 실린더 및 피스톤(16)의 내부 표면에 의해 규정된 작동 챔버 체적(14)을 갖는 실린더(12) 형태의 복수의 작동 챔버를 포함하는 전자 정류 기계(ECM)(10)의 개략도이다. 회전 가능한 샤프트(18)는 원동기(미도시)에 의해 구동된다. 샤프트 위치 및 속도 센서(22)는 회전 가능한 샤프트(18)의 순간 각도 위치 및 회전 속도를 결정하고, 신호 라인(24)을 통해 기계 제어기(26)에 ECM 제어기(26)가 각각의 실린더의 사이클의 순간 위상을 결정할 수 있게 전달하게 된다. ECM 제어기(26)는 보통 사용시에 저장된 프로그램을 실행하는 마이크로 프로세서 또는 마이크로 제어기(또는 분배될 수 있는 복수의 마이크로 프로세서 또는 마이크로 제어기)이다.
작동 챔버는 관련된 작동 챔버를 갖는 전자적으로 작동되는 표면-밀봉 포핏(poppet) 밸브(28) 형태의 저압 밸브(LPV)와 각각 연계되며, 본원에서 도시된 바와 같이, 하나 이상의 작동 챔버를 ECM(10)의 LPM(30)에 연결하는 저압 유압 유체 매니폴드(LPM)(30)로 작동 챔버로부터 연장되는 채널을 선택적으로 밀봉하도록 작동된다. LPV(28)는 일반적으로 개방형 솔레노이드 작동 밸브로서 작동 챔버 내에서 포펫의 압력힘이 LPM(30) 내의 포핏 상의 압력과 LPV 스프링의 스프링힘의 합력 이하일 때, 즉 흡기 행정에서, LPM(30)과 유체 연통하도록 작동 챔버를 가져오도록 수동적으로 개방되지만, LPM(30)와의 유체 연통을 벗어나도록 작동 챔버를 가져오도록 LPV 제어 라인(34)을 통하여 ECM 제어기(26)의 활성 제어 하에서 선택적으로 폐쇄될 수 있다.
상기 작동 챔버는 각각 압력 작동식 전달 밸브 형태의 각각의 고압 밸브(HPV)(36)와 더 관련된다. HPV(36)는 각각의 작동 챔버로부터 바깥쪽으로 개방되며, 각각 하나 이상의 작동 챔버를 연결하거나 실제로는 본원에 도시된 바와같이, HPM(40)에서 포트(46)에 연결하는 고압 유압 유체 매니폴드(HPM)(40)로 작동 챔버로부터 연장되는 각각의 채널을 각각 밀봉하도록 작동된다. 유사한 방식으로, LPV는 하나 이상의 작동 챔버를, 실제로 본원에 도시된 바와 같이, LPM(30)의 포트(44)에 연결하는 저압 유압 유체 매니폴드(LPM)(30)로 작동 챔버로부터 연장되는 각각의 채널을 밀봉하도록 작동된다. HPV(36)은 작업실 내의 압력이 HPM 내의 압력을 초과할 때 수동적으로 열리는 정상 폐쇄 압력 개방 체크 밸브의 기능을 한다. 동일한 HPV(36)는 HPV(36)가 관련 작동 챔버 내에서 압력에 의해 개방되면 기계 제어기(26)가 HPV 제어 라인(42)을 통해 선택적으로 개방 상태를 유지할 수 있는 솔레노이드 작동 체크 밸브일 수 있다. 솔레노이드 작동은 구성에 따라 HPV(36)을 열거나 닫거나 열린 상태를 유지하거나 닫힌 상태를 유지하는데 사용할 수 있다.
사이클 단위로, LPV(28) 또는 HPV(36)를 폐쇄 또는 유지할지 여부를 결정하는 것뿐만 아니라, 기계 제어기(26)는 LPV(28) 및 HPV(36)의 폐쇄의 정확한 타이밍(예를 들어, 위상)을 작동 챔버의 체적을 가변시키는 것에 대하여 변화시키도록 동작 가능하다. 화살표는 펌핑 모드에서 유압 유체 유동을 나타내며, 모터링 모드에서는 유동이 역전된다. 압력 릴리프 밸브(48)는 유압 기계를 과압 손상으로부터 보호할 수 있다. HPM(40)의 유체는 폐쇄 회로 모드(도시되지 않음)에서 작동할 때 LPM(30)으로 역류하거나 개방 회로 모드(도시된 바와 같이)에서 탱크(58)로 유동하는 모터(56)(액츄에이터의 예)를 구동시킨다.
ECM(10)은 또한 기계 제어기 또는 다른 시스템 제어기에 의해 개폐될 수 있는 전자 제어식 배출 밸브(47)를 갖는다. 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브를 열면 액츄에이터(56)를 통하지 않고 일부 유체가 HPM(40)을 빠져나갈 수 있다. 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브(47)는 비례 유량 밸브, 즉 부분적으로 개방될 수 있는 밸브이어서, 완전히 개방되거나 완전히 폐쇄될 때에만 안정적일 수 있는 바이너리 타입의 밸브에 대비된다. 이와 같이, 기계 제어기(26)는 전자 제어 가능 배출 밸브(47)가 개방 또는 폐쇄되는지 뿐만 아니라 전자 제어 가능 배출 밸브(47)가 얼마나 개방 또는 폐쇄되어 있는지를 선택할 수 있다.
기계 제어기(26)에 대한 입력은 요구 신호(60)(최대 변위의 분수 일 수 있음), 샤프트 속도 및 위치 센서(24)에 의해 측정된 샤프트의 속도 및 위치, 및 압력 센서(52)(미도시된 압력 센서 신호 라인)에 의해 측정된 HPM(40)의 압력(54)을 포함한다. 일부 예에서, HPM(40)의 압력(54)은 요구 신호(60)와 함께 압력 제어 시스템의 일부로서 피드백 신호로서 사용될 수 있지만, 반드시 그런 것은 아니며 통상의 기술자는 다른 신호가 사용될 수 있다는 것도 이해한다. 또한, 기계 제어기(26)는 허용되지 않는 주파수의 데이터베이스(50)(예를 들어, 바람직하지 않은 주파수를 발생시키는 실린더 작동 패턴을 야기하는 Fd 값)를 판독 및/또는 데이터로부터 수신할 수 있다. 상기 출력은 LPV 및 HPV 제어 라인(34 및 42)을 통한 밸브 제어 신호뿐만 아니라 제어 라인(45)을 통해 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브(47)에 대한 제어 신호를 포함한다.
일부 예시적인 실시예에서, ECM(10)은 또한 하나 이상의 진동 센서(예를 들어, 가속도계)를 구비하고, 기계 제어기(26)는 진동 센서로부터 정보를 수신하고, 진동 센서에 의해 검출된 임의의 진동의 주파수 및 진폭을 결정하도록 작동 가능할 수 있다. 어느 경우에, 기계 제어기(26)는 또한 일반적으로 진동 데이터를 데이터베이스(50)에 기록하도록 동작 가능하다. 일부 경우에, 기계 제어기(26)는 또한 바람직하지 않은 진동의 주파수 및/또는 진폭을 발생시키는 Fd 값 및/또는 실린더 작동의 패턴을 결정하도록 동작 가능한 기계 학습 알고리즘을 실행할 수 있는데, 이 경우에 기계 제어기(26)는 일반적으로 머신 학습 알고리즘으로부터의 출력 정보를 데이터베이스(50)에 기록하도록 동작 가능하다.
도 1에서, 모든 작동 챔버는 동일한 HPM(40)에 연결되지만, 아래의 제 2 예와 같은 일부 실시예에서, (동일한 샤프트에 연결된) 하나 이상의 작동 챔버의 복수 그룹이 존재하되, 이들 작동 챔버들은 각각의 복수의 HPM(및 이에 의해 유압 유체의 소스 및 싱크, 예를 들어 유압 액츄에이터 또는 모터)에 연결된다. 각 그룹은 각 그룹에 대한 별도의 요구 신호에 따라 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 작동 챔버를 그룹으로 할당하는 것은 작동 중에, 예를 들어 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 스위칭 밸브를 사용하여 동적으로 변경될 수 있다.
ECM 사용의 이점은 각 ECM의 유체 유동 출력이 사이클 별로 다양한 요구에 신속하게 변화될 수 있다는 것이다. 기계 챔버 체적의 사이클에 위상 관계로 LPV(28) 및 HPV(36)의 적절한 제어에 의해, 기계 챔버(26)는 각각의 작동 챔버 사이클에서 각 챔버의 순-변위(LPM 30에서 HPM 40으로 또는 그 반대로)를 제어할 수 있다. 작동 챔버 체적의 주어진 사이클에서, 각각의 작동 챔버는 작동 유체의 순-변위를 갖는 활성 사이클 또는 작동 유체의 순-변위가 없는 비활성(아이들) 사이클을 수행하게 된다. 상기 활성 사이클은 펌핑 모드 사이클 일 수 있으며, 펌핑 사이클 모드에서 회전가능한 샤프트(18)의 회전에 의해 구동되는 LPM(30)에서 HPM(40)으로의 작동 유체의 순-변위가 있으며, 상기 활성 사이클은 모터링 모드 사이클일 수도 있는데, 이러한 모터링 모드 사이클에서는 (샤프트 회전 구동에 의해) HPM 40에서 LPM 30으로 작동 유체의 순-변위가 존재한다. 비활성 사이클은 사이클 전체에 걸쳐 밸브(일반적으로 LPV)를 열린 상태로 유지하여, 작동 챔버가 사이클 전체에 걸쳐 매니폴드와 연통할 수 있도록 한다. 순-변위가 요구 신호(60)에 의해 지시된 목표 수요를 따르기 위해 활성 사이클 또는 비활성 사이클을 수행할 것인지에 대해 사이클 상에서 사이클 단위로 결정된다. 요구 신호(60)는 유압의 압력에 대한 수요, 유압 유체에 대한 유속, 또는 유압 유체의 전체 변위 체적, 동력 출력, 또는 유압 유체에 유압식으로 연결된 액츄에이터의 위치 등에 대한 요구일 수 있다.
펌핑 모드 사이클에서, 기계 제어기(26)는 LPV(28) 중 하나 이상을, 관련된 작동 챔버 사이클에서의 최대 부피 지점 근처에서 능동적으로 폐쇄하고, LPM(30)으로 경로를 폐쇄하고, 이에 따라 후속 수축 행정(HPV(36)을 개방 상태로 적극적으로 유지하지는 않음) 상에서 관련된 HPV(36) 외부로 유압 유체를 능동적으로 배향함으로써 유압 모터(56)에 의해 작동 챔버로부터 HPM(40)으로 유압 유체의 순-변위 속력을 선택한다. 기계 제어기(26)는 유동을 생성하거나 샤프트 토크 또는 동력을 생성하여, 요구 신호(60)(관련 요구 신호(60) 일 수 있음)를 충족시키거나 초과하도록 LPV 폐쇄(및 HPV 개방)의 횟수와 순서를 선택한다.
모터링 작동 모드에서, 유압 기계 제어기(26)는 HPM(40)을 통해 유압 장치에 의해 변위될 유압 유체의 순-변위 속도를 관련된 작동 챔버 사이클에서의 최소 체적 지점 바로 전에 하나 이상의 LPV(28)를 능동적으로 폐쇄함으로써 선택한다. 이는 LPM(30)으로의 경로를 폐쇄하여 작동 챔버 내의 유압 유체가 나머지 수축 행정에 의해 압축되게 한다. 연관된 HPV(36)는 압력이 균등 해지면 소량의 유압 유체가 유압 기계 제어기(26)에 의해 개방된 관련 HPV(36)를 통해 배출될 때 개방된다. 이어서, 기계 제어기(26)는 일반적으로, 관련 작동 챔버의 사이클에서 최대 체적에 근접할 때까지, 관련 HPV(36)를 능동적으로 개방 유지하며, HPM(40)으로부터 작동 챔버로 유압 유체를 수용하고 회전 가능한 샤프트(18)에 토크를 가한다.
사용시, 기계 제어기(26)는 일반적으로 변위 분율(Fd: fraction of displacement) 신호의 형태로 요구 신호(60)를 수신하고 활성 사이클을 수행할지 여부를 결정하기 위한 알고리즘을 실행한다. 제어기는 누적된 실제 변위를 누적된 수요와 비교하고 둘 사이의 차이가 임계값을 초과하면 활성 사이클을 수행할 수 있다. 따라서, HPM에 연결된 작동 챔버 그룹에 의한 순-변위가 조절되어 이 요구를 충족시킨다.
그러나, 일부 상황 및 특정 Fd 값(예를 들어, 낮은 유속, 맥동 유동 또는 공진과 관련된 값)에 대해, 기계 제어기(26)는 대신 작동 챔버의 순-변위를 요구 사항을 충족시키기 위한 것보다 크게 하여, 과도한 맥동 유동 또는 공명을 야기할 수 있는 작업실 작동 패턴을 회피한다. 그러한 상황에서, 기계 제어기(26)는 또한 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브(47)가(예를 들어, 적어도 부분적으로) 개방되게 한다. 요구 신호(60)에 의해 요구되는 것 이상으로 HPM(40)으로 변위되는 유체의 체적(펌핑시)(즉, 초과 Fd)은 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브(47)를 통해 빠져나가고 폐쇄 회로 모드에서 LPM(30)으로 되돌아 가거나, 개방 회로 모드에서 탱크(58)로 전환될 수 있다. 이는 낮은 유속 및 박동성(따라서 공명을 유발할 가능성이 있는)의 유속을 피할 수 있어, 사용자에 불편함을 줄 수 있는 차량, 또는 기계, 도는 기계 부품에 대하여 잠재적인 손상이 완화되는 이점을 제공하지만, 배출 밸브(47)를 통한 작동 유체의 손실을 허용한 후, HPM(40)으로의 작동 유체의 순-변위는 이 경우 모터(56)에 대한 요구를 충족시킨다.
도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 전자 정류 기계(10)의 동작을 도시한 일련의 도표이다. 도 2a는 시간의 함수로서 유동 요구(60)의 도표이다. 도 2b는 시간의 함수로서 Fd(102)의 도표이다. 도 2c는 시간의 함수로서 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브(47)의 위치(104)의 도표이다. 도 2d는 시간의 함수로서 손실(106)(즉, 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브(47)에 의해 제어되는 추가 출구를 통한 HPM의 유동)의 도표이다. 도 2e는 시간의 함수로서의 순-유동(108)의 도표이다.
시간 t1에서, 제어기에 의해 수신된 요구 신호는 새로운 레벨로 변경되며, 이 경우 감소된 수요를 나타낸다. 제어기는 이 요구가 활성 및 비활성 사이클의 정상적인 패턴에 충족되는지 여부를 결정하며(즉, ECM이 제어기의 알고리즘을 사용하여 작동 챔버 체적의 각 사이클에서 활성 또는 비활성주기를 선택하여 요구된 유동에 해당하는 유량을 출력하여 요구하여 요구에 부합하는 경우), 폐쇄된 배출 밸브(47)으로도 요구에 부합하는지를 결정하며, 이것은 맥동 유동으로 일으키게 된다. 그 결과, 기계 제어기(26)는 HPM(40)에 연결된 실린더가 감소된 유동 요구를 초과하는 유동을 생성하게 한다(그럼에도 불구하고,(일반적으로 그렇듯이), 기계 제어기(26)가 감소된 유동 요구를 나타내는 요구 신호(60)를 수신하기 전에 전체 유동 출력에 비교할 때 전체 유동은 감소된다). HPM에 연결된 실린더의 더 높은 비율은 그렇지 않고 요구 신호(60)에 응답하여 발생하는 것보다 활성(비활성 대신) 활성 사이클을 겪는다. 동시에, 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브(47)는 제어된 부분 개방 위치로 개방되어, 생성된 과잉 유량의 유동에 대응하는 출력 유동의 일부는 전자 제어 가능 배출 밸브(47)를 통해 나갈 수 있다. 도 1에 도시된 개방 회로 구성에서, 전자 제어 가능 배출 밸브(47)를 통해 나가는 과잉 유동은 탱크(58)를 향하게 된다. 따라서, 순-유동(작동 챔버로부터의 출력 유동에서 작동 챔버로부터의 초과 유동을 뺀 것)은 요구되는 유동을 충족시키는 반면, 작동 챔버로부터의 맥동 유동은 감소되거나 회피된다. 유동 요구가 원치 않는 공진 또는 맥동 유동을 유발하지 않는 수준으로 변경될 때, (배출 밸브(47)가 항상 부분적으로 열려 있는 도 5d에 도시된 경우는 아니지만) 전자 제어 가능 배출 밸브(47)는 닫히고 실린더는 수요 Fd를 구현한다.
제 2 예
도 3은 본 발명에 따른 유압 변속기가 장착된 차량(200)의 제어 회로의 도면이다(이 예에서, 차량은 지게차이다). 상기 차량(200)은 원동기로서 작용하고 회전 샤프트(154)를 통해 유체 작동 기계를 구동하는 유체 작동 기계(150) 및 엔진(152)을 포함한다. 상기 샤프트는 직접 또는 간접적으로 원동기의 출력 샤프트에 연결될 수 있다(즉, 토크 연결 부재 또는 기어 트레인을 통해). 상기 유체 작동 기계는 차량 제어기(158)와 전자 통신하는 기계 제어기(156)를 가지며, 독립적인 펌프(160, 162, 164)(제 1 펌프, 제 2 펌프, 제 3 펌프)로 제어되는 3 개의 그룹의 작동 챔버는 각각의 고압 매니폴드(166, 168 및 170) (제 1, 제 2, 제 3 고압 매니폴드)와 통신한다. 별도의 고정 변위 펌프(172)가 또한 회전 가능한 샤프트(154)에 결합된다. 작동 챔버는 탱크(176)로 연장되는 저압 매니폴드(174)와 연통된다. 유체 작동 기계는 독립적인 펌프로서 제어되는 작업 그룹을 포함하는 단일 하우징으로 형성되거나, 복수의 하우징이 있을 수 있다. 상기 기계 제어기 및 차량 제어기는 하나 이상의 제어기로서 기능한다. 제 3 고압 매니폴드는 본 발명의 고압 매니폴드로서 기능한다.
제 1 고압 매니폴드(166)는 개방 회로 유압 장치로 하나 이상의 액츄에이터(178)를 구동시킨다. 상기 액츄에이터는 주행 모터, 리프트, 틸트, 사이드 암, 싱글 또는 더블 액팅 램, 예를 들어 차량(200)의 유형 및 그 용도에 따라 스틱 램, 버킷 램 및/또는 다른 유압 작동 장치를 포함한다. 제 3 고압 매니폴드(170)는 방향 제어 밸브(DCV)를 갖는 방향 제어 밸브 그룹(186)을 포함하는 추진 시스템 매니폴드(PSM) 블록(184)을 통해 각각의 휠(182)을 번갈아 구동하는 휠 모터(180)를 구동하는 데 사용되되, 양방향 모터의 한쪽에 펌프 고압 라인을 제공하는 2 개의 2- 웨이 솔레노이드 작동 방향 제어 밸브로 구성된다. 단일 휠 모터는 여러 개의 휠 또는 하나의 휠을 구동할 수 있다. 휠 모터와 휠 사이에 중간 기어 박스가 있을 수 있다. 제 3 유압 매니폴드로부터 방향 제어 밸브 그룹으로의 연결은 액츄에이터 포트(196)로서 기능한다. 제 3 고압 매니폴드는 또한 비례 제어 밸브(190)를 통해 출구(188)(추가적인 출구로서 기능함)를 가지며, 전자적으로 제어되는 기능을 하되, 배출 밸브는 고정 변위 펌프(172)에 의해 동력을 공급받는 정수압 조향 유닛(192)의 출력 라인(194)으로 연결된다. 출력 라인(194)은 탱크압력 이상이며, 일부 가능 에너지는 유지되거나 재사용된다. 휠 모터에는 폐쇄 회로에서 유압 유체가 공급된다. 전자 제어식 배출 밸브는 일반적으로 체크 밸브와 직렬로 연결되어, 추가 출구를 통한 고압 매니폴드(170) 내로의 유압 유체의 유동을 방지한다. 스위칭 밸브(165)는 제 1 및 제 3 고압 매니폴드(166, 170) 사이에서 제 2 고압 매니폴드를 스위칭하고, 따라서 제 2 펌프의 출력을 스위칭하여, 스위칭 가능하게 보조할 수 있다. 엔진(152)이 일반적으로 펌프(160, 162, 164 및 172)를 구동하지만, 일부 상황에서, 예를 들어 재생 제동 중 또는 부하를 낮추고 중력 전위 에너지를 회수할 때, 일부 또는 모든 펌프(160, 162, 164)는 펌핑 사이클 대신에 모터 링을 수행하고, 회전 샤프트는 같은 방향으로 계속 회전한다. 펌프(160, 162 및 164)는 일반적으로 통합 제어기(156)를 갖는 단일 유체 작동 기계 내에서 상이한 그룹의 작동 챔버이지만, 개별 펌프일 수 있다. 고정식 변위 펌프(172)는 일반적으로 별도의 장치이지만, 전자식으로 제어되는 밸브 대신 체크 밸브만을 사용할 수 있는 유체 작동 기계 내의 작동 챔버 그룹으로 형성될 수도 있다.
차량 제어기(158)는 ECM 제어기(156) 및 전자 스위칭 밸브(165)와 전자 통신한다. ECM 제어기는 각각의 수신된 요구 신호에 응답하여 개별 펌프의 작동 챔버를 독립적으로 제어하도록 작동한다. 액츄에이터(178)의 경우, 이들은 제 1 고압 매니폴드(166) 내의 압력, 또는 하나 이상의 스위칭 밸브 또는 액츄에이터의 이동 위치 또는 속도에 관한 신호일 수 있다. 제 1 펌프의 작동 챔버는 각각의 요구를 구현하기 위해 공지된 알고리즘에 따라 제어된다.
도 4를 참조하면, 제 3 고압 매니폴드에 대해, 요구 신호가 휠 모터의 요구로부터 수신되거나 계산된다. 요구 사항은 일반적으로 차량의 속도에 따라 달라지며, 이 신호는 제 3 펌프(164)에 대한 필요한 변위 분율(Fd)을 계산하기 위해 사용된다(252). 필요한 변위 비율은 체적 항목에서 작동 유체의 실제 변위 속도는 변위 분율과 회전 가능한 샤프트의 회전 속도에 비례하기 때문에 실제와 같은 회전 샤프트의 회전 속도에 의존한다. 다음으로, 차량 제어기는 이 변위 분율이 문제를 일으킬 가능성이 있는지, 즉 유체 작동 기계 제어기가 변위 분율 신호(Fd)에 응답하여 구현할 수 있는 작업 챔버의 활성 및 비활성 사이클의 패턴이 맥동압 유동 등과 같은 진동을 일으키는지 결정한다. 문제가 예측되지 않으면(254), 제 3 펌프에 대해 계산된 변위 분율은 유체 작동 기계 제어기(156)로 간단히 전달되어 구현된다. 그러나, 문제가 예측되면, 대신에 차량 제어기는 Fd보다 높으며 예상되는 문제를 완화시키도록 선택된 수정 변위 분율(Fd')을 계산하고, 전기적으로 제어되는 비례 유동 밸브(190)를 통하여 제3 고압 매니폴드(170)로부터 일부 유압 유체가 유동하게 허용한 후에 요구에 부합하도록 고압 매니폴드(170)로부터 작동 유체에 순-변위를 제공하는, 비례 유동 밸브(190)를 위하여, 밸브 개방 위치를 계산한다. 그 후, 차량 제어기는 수정된 변위 분율(Fd')을 유체 작동 기계 제어기(156)로 전송하고 또한 제어 신호를 비례 유동 밸브(190)로 전송한다. 유체 작동 기계 제어기(156)는 수정된 요구 신호, Fd'및 각 사이클이 수신하는 요구 신호를 충족시키기 위해 각 사이클이 활성화 또는 비활성화되어야 하는지 여부를 결정하기 위해 알고리즘을 실행한다.
이 예에서, 전자 제어식 배출 밸브(190)는 제 3 고압 매니폴드와 조향기구의 저압 측 사이에 연결되지만, 고압 매니폴드에서 저압 매니폴드 또는 탱크로의 배출 또는 다른 고압 매니폴드로의 배출을 조절할 수 있다. 이 예에서, 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브(47)는 PSM 블록(184) 내에 있지만, PSM 블록 외부에 있을 수 있다.
따라서, 일부 실시예에서, 제 3 펌프(164)의 변위는(예를 들어 차량 제어기를 통해) 예를 들어 특정 변위만 허용되거나 특정 변위가 허용되지 않을 수 있는 특정 허용 레벨로 제한된다. 이러한 제한된 허용 변위는 회전 가능한 샤프트의 회전 속도에 따라 달라질 수 있다. 수신된 요구가 구현되지 않을 때, 더 높은 요구가 구현되고, 전자 제어식 배출 밸브(190)는 휠 모터가 요구되는 유체를 받도록 적절하게 제어된다.
개별 펌프의 실제 변위가 제어될 수 있는 다수의 상이한 방식이 있으며, 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브(190)가 제어되어, 일부 예는 도 5a 내지 5e에 도시되어 있다. 이 그림에서 y-축은 차량의 속력(x-축)에 대한 유동(초당 체적)을 나타낸다. 요구된 유동은 점선(300)으로 도시된다; 펌프(164 및 아마도 162)에 의해 변위된 순-유동은 실선(302)으로 도시되고, 전자적으로 제어되는 배출 밸브(190)를 통한 누설 유동은 점선(304)으로 도시된다. 이들 실시예에서, 요구된 유동은 펌퍼의 순-변위에서 누설 유량을 뺀 합이다.
도 5a 내지 5e에 도시된 다양한 실시예는 각각 낮은 유속에서 펄스 유동의 문제를 해결하고, 도 5b, 5c 및 5d의 실시예는 바람직하지 않은 2 차 주파수에서 활성 및 비활성 작동 챔버 작동의 패턴 생성을 피하는 문제를 해결한다.
도 5a의 예시적인 실시예에서, 제어기는 차량 속력이 0과 임계 차량 속력(SA) 사이에 있을 때 최소 펌프 유동(FA)을 유지한다. 제로 속력과 SA 속력 사이에서, 수요 변위 분율(Fd)은 낮으며, 맥동 유동 및/또는 공진을 일으키는 더 빈번한 비활성 사이클 사이에 때때로 활성 사이클이 산재되게 한다. 이 영역 또는 범위 맥동 유동(또는 공진)은 문제가 있는 영역 또는 범위 밖에 있는 FA의 펌프 유동을 유지하는 차량 제어기에 의해 회피되며, 이에 의해 요구되는 변위 분율(Fd)을 무시한다. 동시에, 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브(190)는 적어도 부분적으로 개방되도록 조절된다. FA 유동에서, 원활한 유동을 제공하는 작동 챔버, 예를 들어 120 °만큼 서로 상이 떨어진 3 개의 작동 챔버가 사용된다.
과잉 유동(304)은 배출 밸브(190)를 통해 매니폴드(170)를 빠져나간다. 차량 속도가 0에서 SA로 증가함에 따라, 요구되는 유동은 요구에 대한 직접적인 매칭이 맥동 유동에 더 이상 관련 없게 되거나 전자 제어식 출구 밸브(190)를 통하여 매니폴드(170)를 떠나는 유동의 일부가 0 으로 되는 지점 X에 접근하게 된다. 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브(190)를 통해 매니폴드(170)를 떠나는 유동의 일부는 0으로 감소한다. 지점 X에서 SA 이상의 속도에 대해 계산된 수요 (Fd)는 수정 없이 구현된다.
요구된 유동(300)을 얻기 위해 도 5b의 실시예에서, 실제 펌프 유동(302)은 감소된 차량 속도에 의존하여 일련의 동일 간격 이산 값 A, B, C, D, E 중 하나를 취한다. 이러한 불연속 유량 값은 바람직하지 않은 진동 또는 맥동 유량과 관련된 공명 또는 기타 문제를 피하기 위해 선택된다. 각각의 개별 유동과 관련된 속도 범위의 하단에서, 전자 제어식 배출 밸브(190)는 닫히고, 완전히 개방될 때까지 속도가 증가함에 따라 점진적으로 개방되며, 이에 따라 실제 펌프 유동은 다음 이산 레벨로 증가하고, 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브는 다시 닫히게 된다.
도 5c의 실시예에서, 대부분의 차량 속도에서, 배출 밸브(190)를 통한 누설 유동이 적어도 약간 있다. 펌핑된 유동(302)은 속도 SA와 SB 사이에서 그리고 다시 SC와 SD 사이에서, 또는 SE이상으로 요구되는 유동(300)과 동일하다. 이들은 이러한 펌핑된 유동이 바람직하지 않은 진동 또는 맥동 유동을 유발하지 않을 것으로 예상되는 속도 영역이다.
바람직하지 않은 진동 또는 맥동 유동을 유발할 것으로 예상되는 다른 속도 영역은 이 범위에서 유량 범위 1과 2, 0 속력에서 FA 레벨까지로 도시된 도면의 것으로 도시된다. 이 유량 범위는 속도 0과 SA 사이, 속도 SB와 SC 사이, 속도 SD와 SE 사이에 해당하며, 펌핑된 유동은 요구 유량을 초과하도록 선택된 미리 결정된 값(각각 FA, FC 또는 FE)을 가지며, 전자식으로 제어되는 배출 밸브는 요구된 유동(300)이 충족되도록 누설 유동(304)을 유발시키도록 조절된다. 다시, 최소 유동(FA)은 맥동 유동에서 발생하는 진동을 피하기 위해 선택된다. 속도 SA에서 속도 SB까지 펌프 유동은 FA에서 FB로 증가하고, 배출 밸브가 닫힌 상태에서 속력 SB에서 Sc로, 유동은 FC에서 유지된다. 속도 SB에서, 누설 유량은 최대치 Fl2에 도달한 후 이 범위를 통해 선형적으로 0으로 떨어진다. 누설 유량이 없고 펌프 유동은 속도 SC에서 SD로, 속도 SD에서 SE 로의 속도에 따라 선형으로 증가하며, 펌프 유동은 최대 누설 유량 Fl1으로 고정 레벨 FE로 유지되며 속력 SD에서 SE 로 감소하여, 고압 매니폴드(170) 내로의 원하는 순 유동을 얻도록 선택된다.
도 5d의 실시예에서, 누설 유동(304)은 항상 속력 범위를 통해 존재하는 FA0의 최소 기준값을 가지며, 적어도 부분적으로 개방된 하나 이상의 상기 배출 밸브(들)에 의해 제공된다. 304의 누설 유동을 허용 한 후에 고압 매니폴드(40, 170) 로의 순-유동은 항상 요구 유동(300)을 충족시킨다. 펌프는 부드러운 펌핑 유동을 제공하도록 선택된 별개의 개별 '단계' 레벨 FA, FB, FC, FD, FE 등 에서 작동한다. 각 단계의 크기는 동일하며(즉, FB, FC, FD, FE 등과 관련된 유동은 유동 FA의 단순 배수 임), 유동 수준 FA가 부드러운 유동으로 주어짐에 따라 이 유량 수준의 배수는 이론적으로도 매끄러운 유량을 생성할 가능성이 높다. 속도 SA, SB, SC, SD, SE에서는 각각 FA0의 누출된 유동만 생성된다. 다른 속도에서는 라인(304)에 따라 추가적인 누출 유동이 있다. 누설 유동(304)은 비-연속적으로 증가한 후 차량 속도가 증가함에 따라 톱니 패턴에서 부드럽게 감소한다. 지점 'X'는 최소 유량 레벨 FA에 해당하며, 여기서 펌프만으로도 바람직하지 않은 주파수없이 허용 가능한 부드러운 유량을 제공한다.
도 5e의 실시예에서, 차량 속도가 속도 0에서 SA로 증가함에 따라, 누설 유동은 유동 FA에서 일정하게 유지된다. 누설 유동은 속력 SA 으로는 차단되지만 차량 속도가 0에서 SA 범위로 증가함에 따라 펌프 유량은 유동 FA에서 더 높은 유동 FB로 증가한다. 이를 통해 순-유동은 펌핑된 유동이 맥동 유량이 발생하는 최소 임계 값 FA 미만으로 떨어지지 않고 차량 속도를 증가시킬 수 있다. 다시, X는 최소 유량 레벨 FA에 해당하며, 여기서 펌프만으로는 바람직하지 않은 주파수없이 허용 가능한 매끄러운 유동을 제공한다.
상기 예에서, 제 3 펌프(164)에 의해 구동되는 제 3 유압 매니폴드는 본 발명에 따라 제 2 펌프(162)로부터 어떠한 기여 없이도 조절된다. 전자식 스위칭 밸브(165)가 제 2 펌프(162)가 휠-모터 추진 유압 회로로의 유체 기계의 유동에 기여하도록 전환되어, 제3 펌프(164)만을 이루는 실린더의 변위를 조절하는 대신에, 제 2 및 제 3 매니폴드(168, 170)는 고압 매니폴드(고압-매니폴드)를 형성하게 되며, 제 3 펌프(164) 및 제 2 펌프(162)를 구성하는 실린더의 조합된 변위가 조절된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 출구가 제공되며, 각각의 출구는 별도의 전자 제어식 배출 밸브를 갖는다.
본 발명은 또한 액츄에이터가 대신에 예를 들어 재생 공정 동안 모터로서 작용하는 대신에 유체를 제 3 펌프(164)에 공급하는 경우에도 작동 가능하다. 추가 배출 밸브는 펌프(162 및 164) 중 하나 또는 둘 모두로의 유동을 제어하기 위해 필요에 따라 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 추가 배출 밸브를 통한 유압 유체의 손실이 고려될 것이고, 펌프에 의해 소비되는 유량의 계산은, 추가 배출 밸브를 통해 손실되는 것은 유체 유동의 표시/방향만 고려하면 된다.
상기 예에서, 본 발명은 제 3 펌프(164)의 유량 및 비례 유량 밸브(190)의 위치를 조절함으로써 휠 모터 추진 유압 회로로의 유압 유체의 유동을 제어하기 위해 사용된다. 그러나, 본 발명은 동일한 방식으로 추가의 전자적으로 제어된 밸브에 의해 조절되는 매니폴드(166)로부터 추가 배출구를 제공하고, 펌프(160)의 변위 및 추가적인 전자 제어 밸브의 위치를 조화롭게 제어함으로써 제 1 펌프(160)에 의해 하나 이상의 액츄에이터(178) 로의 유압 유체의 유동을 제어하는 데 사용될 수도 있다. 본 발명은 예를 들어 유압 차량(예를 들어 지게차 트럭) 틸트 기능의 유압 램에 유압 유체를 제공하는데 유용할 것이다.
제 3 예
제 1 및 제 2 예에서, 배출 밸브(47, 190)는 일반적으로 비교적 천천히 개폐되는 비례 유동 밸브이다. 그것이 개방 또는 폐쇄 또는 이들 사이를 통과하는 디지털 밸브인 경우에도, ECM의 솔레노이드 작동 LPV(28) 및 HPV(36)와 비교하여 일반적으로 비교적 느리거나 적어도 드물게 개방 또는 폐쇄된다. 또한, 일반적으로 작동 챔버 체적의 사이클과 비동기식으로 제어된다.
도 8을 참조하여 예시된 제 3 예에서, 장치는 일반적으로도 1에 대응하고, 제 1 배출 밸브(47)는 전술한 바와 같이 제어되는 비례 유동 밸브이며, 제 2 배출 밸브(62)는 HP 매니폴드로부터 탱크로의 배출 경로를 조절하며, 1-4ms 의 범위의 전이 시간에서 개방 및 폐쇄 간에 디지털 방식으로 작동되는 솔레노이드 작동 밸브이며, ECM의 LPV(28) 및 HPV(36)와 동일한 방식으로 제어 라인(45)을 통한 작동 챔버 체적의 사이클에 위상 조절 관계로 제어된다.
이는 고압 매니폴드로의 순 유동이 요구를 충족시키고 고압 매니폴드에서 부분적으로 압력 리플 및/또는 솔리톤을 감쇠시키기 위해 배출 밸브를 통해 HP 매니폴드(40)를 떠나는 작동 유체의 추가적인 제어된 유동을 부분적으로 제공하는 데 사용된다. 압력 리플은 최대 변위의 낮은 부분에서 중요한 문제이다. 최대 요구의 5%의 변위 요구에서, ECM은 일반적으로 시퀀스의 20 번째 작동 챔버마다 비활성 사이클이 사이에 개재되는 활성 사이클을 실행하게 할 것이다. 따라서, HP 매니폴드로의 유체의 유동은 본질적으로 매우 박동성이다.
도 6을 참조하면, 이것이 발생하거나 예측될 때, 기계 제어기(26)는 개별 작동 챔버로부터 HP 매니폴드로의 피크 유동 시간 이전에 제 2 배출 밸브가 열리도록 하고 다시 피크 유동 이후에 닫히도록 제어 신호를 제 2 배출 밸브(62)로 가변시킨다. 이는 피크 압력을 감소시켜 압력 리플을 감소시키는 효과를 나타낸다. 또한, 밸브가 개방되는 시간 및 개방 동안에 각 밸브에 대한 압력 차이의 함수이며, 순-유동이 요구에 부합하는 HP 매니폴드로 계산될 때 제 1 배출 밸브를 통하여 HP 매니폴드로부터의 유동을 합산이 되어야 하는, HP 매니폴드로부터의 작동 유체의 손실이 존재한다.
도 6은 도시된 단시간에 일정한 요구 신호(400), 작동 챔버 체적의 활성 사이클 동안 고압 매니폴드(402) 내로의 작동 유체의 유동 및 신호의 상승 에지에 응답하여 개방되고 소정의 시간(408)에 대하여 밸브를 통하여 유동에 대한 맥동 유체(406) 및 폐쇄 에지에 응답하여 폐쇄되게 하는 밸브(404)에 대한 제어 신호를 도시한다. 통상의 기술자는 제 2 배출 밸브의 개폐 속력 및 작동 챔버로부터 제 2 배출 밸브의 위치로 전파되는 압력파에 필요한 시간을 고려하는데 필요한 정확한 타이밍을 계산하거나 실험적으로 결정할 수 있다.
전자적으로 제어 가능한 제 2 배출 밸브는 제어 펄스(404)의 지속 기간 동안 개방된다. 펄스 길이가 길수록 제 2 배출 밸브를 통해 더 많은 유동이 빠져 나간다(따라서 이는 더 많은 유체가 탱크로 흐를수록 더 큰 유동 손실 및 효율 손실에 대응한다). 지속 시간이 짧은 펄스는 그에 따라 유량 손실은 줄어들지 만 압력 변화는 증가한다. 펄스 시작 시간 또는 위상(작동 챔버 부피의 사이클과 관련됨) 및 펄스 폭(작동 챔버 부피의 사이클 시간 또는 위상)은 원하는 수준의 감쇠 및 유체 유출 특성을 얻도록 선택된다.
제 2 배출 밸브로의 제어 신호는 일반적으로 밸브의 솔레노이드 액츄에이터로 향하는 전류의 형태를 취한다. 이러한 신호는 일반적으로 펄스 폭 변조에 의해 달라진다. 제 2 배출 밸브가 열리거나 닫히는 정확한 순간은 밸브를 닫힘 또는 열림 위치(보통 닫힘 또는 정상적으로 열림 밸브)로 유지하는 스프링의 강성, 작동 챔버 등에서의 순간 압력과 같은 인자에 의해 영향을 받는다. 보다 일반적으로, 개방 시간 또는 위상 및 펄스 폭(시간 또는 위상으로 표현됨)은 다음 중 하나 이상의 측정 또는 계산에 따라 변할 것이다 :
a) 요구 신호
(b) 유압 기계 변위 속도 또는 유속;
(c) 회전 가능한 샤프트의 회전 속력;
(d) 고압 매니폴드의 적합성(고압 매니폴드 내의 작동 유체의 체적에 따른 시스템 압력의 변화);
(e) 유압 시스템의 작동 모드, 예를 들어 제어기가 피드백, 피드 포워드 및/또는 개방 루프 제어 모드에서 요구 신호에 응답하여 변위를 조절하고 있는지; 및
(f) 작동 유체의 온도.
일반적으로 펄스는 출력 유동의 피크와 일치하도록 시간이 설정되지만, 본 발명의 일부 실시예에서 펄스는 시간적으로 오프셋 될 수 있다(예를 들어, 출력 유동의 피크에 대해 진행되거나 지연됨). 이는 통상의 기술자에게 이해될 수 있는 최적화 옵션을 제시한다.
도 7a는 본 발명을 적용하지 않은 예에서 시간의 함수로서의 압력의 도표이다. 이 그림에서 알 수 있듯이, 시간이 지남에 따라 압력에 상당한 변화가 있으며 압력의 진폭은 펄스마다 다릅니다. 도 7b는 본 발명의 적용에 따른 시간의 함수로서의 압력의 도표이다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 압력 리플의 진폭은 예를 들어 20-25 bar에서 약 15 bar로 감소된다.
이러한 예에서, 제 2 배출 밸브(62)는 기계 제어기(26)에 의해 제어되지만, 차량 제어기(158)와 같은 다른 제어기에 의해 제어될 수 있지만, 일반적으로 배출 밸브 제어 신호를 생성하는 제어기는 작동 챔버 체적의 사이클의 위상을 나타내는 신호(예컨대 샤프트), 및 일반적으로 요구 신호에 응답하여 기계 제어기에 의해 생성된 작동 챔버의 활성 및 비활성 사이클의 순서에 대한 정보를 수신할 필요가 있다. 상기 제 2 배출 밸브는 다른 매니폴드가 아니라 도 1에 도시된 LP 매니폴드 또는 탱크로 더욱 일반적으로 귀결된다.
일반적으로, 압력 리플을 완화하기 위해 제공된 배출 밸브는 비교적 높은 유동 용량을 가지며, 작동 챔버 체적의 활성 사이클 동안에 개폐된다. 압력 리플을 상당히 약화시키기 위해서는 비교적 높은 유동 용량이 필요하며, 이러한 밸브가 더 많은 시간 동안 개방된 상태라면, 예 1 및 예 2를 참조하여 설명된 바와 같이 순 수요를 제어하기 위해 필요한 바와 같이. 손실은 상당히 클 것이다. 따라서, 압력 리플을 완화하기 위한 배출 밸브는 일반적으로도 1에 도시된 바와 같이 순 수요를 조절하기 위한 배출 밸브에 추가적으로 제공된다. 그럼에도 불구하고, 단일 배출 밸브는 압력 리플을 완화하고 HP매니폴드로의 원하는 순 유동을 얻기 위하여 작동 유체의 유출 유동을 제어하는데 사용될 수도 있다.
제 4 예
도 9에 도시된 제 4 예에서, 도 1에 따른 장치는 디지털 솔레노이드 작동 유입 밸브(64)를 가지며, 이를 통해 HP 매니폴드(40)는 하전 유체 어큐뮬레이터와 같은 고압 유체의 소스(66)에 연결된다. 기계 제어기(26)는 작동 챔버 체적의 활성 사이클들 사이에서 유입 밸브를 개방하고 적어도 작동 챔버 체적의 활성 사이클의 피크 유동 영역 동안 유입 밸브를 폐쇄한다. 따라서, 유체는 활성 사이클 사이에서, 즉 압력이 최소 일 때 그리고 다시 압력 리플을 감소시키기 위해, 작동 유체 공급의 부족 또는 부족을 보상하기 위해 작동 챔버 내로의 최대 유동 시간 사이에 고압 유체 공급원(64)으로부터 유입된다. 고압 유체 공급원이 어큐뮬레이터인 경우, 체크 밸브를 통해 임계치 이상일 때 고압 매니폴드로부터의 유체로 채워질 수 있다. 어큐뮬레이터에서 흡입 밸브를 통해 고압 매니폴드로 연결되는 라인에는 과도한 유동을 방지하기 위한 제한 장치가 포함되어 있다.
10: ECM 12: 실린더
14: 체적 16: 피스톤
18: 샤프트 20: 캠
26: 제어기 28: 밸브

Claims (17)

  1. 회전 가능한 샤프트, 저압 매니폴드 및 고압 매니폴드, 및 회전 가능한 샤프트의 회전에 따라 주기적으로 변하는 체적을 갖는 하나 이상의 작동 챔버를 포함하는 유압 기계로서, 각각의 작동 챔버는 저압 매니폴드와 작동 챔버 사이의 연통(communication)을 조절하는 저압 밸브, 및 고압 매니폴드와 작동 챔버 사이의 연통을 조절하는 고압 밸브를 구비하되, 각각의 작동 챔버에 대해 각각의 저압 밸브와 고압 밸브 중 적어도 하나는 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브인, 유압 기계;를 포함하며,
    상기 고압 매니폴드는 하나 이상의 상기 작동 챔버와 하나 이상의 액츄에이터 포트 및 하나 이상의 추가적인 배출구 사이에서 연장되며;
    하나 이상의 액츄에이터 포트를 통해 상기 고압 매니폴드에 유체 연결되어 유압 기계에 의해 유압 구동되는 하나 이상의 유압 액츄에이터;
    하나 이상의 추가적인 배출구의 개방 또는 폐쇄를 조절하는 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브; 및
    하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브 및 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브를 제어하도록 구성된 하나 이상의 제어기;를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 제어기는, 요구 신호를 수신하고, 상기 작동 챔버 체적의 사이클과 위상 관계로 상기 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브를 조절하여, 작동 챔버 체적의 각각의 사이클에서 각각의 작동 챔버에 의한 작동 유체의 순-변위를 조절하여. 하나 이상의 전자적으로 제어가능한 배출 밸브를 동시에 제어하고, 요구 신호에 의해 지시된 요구 사항을 충족하기 위하여 하나 이상의 추가적인 배출구가 개방될 때, 하나 이상의 추가적인 배출구를 통하여 고압 매니폴드로부터 작동 유체가 빠져나가는 것을 허용하는 고압 매니폴드의 내외로의 작동 유체의 순-변위를 조절하도록 작동하게 되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 제어기는 전자적으로 제어가능한 작동 챔버 밸브를 제어하도록 되어, 상기 유압 기계는 요구 신호에 의해 지시된 요구를 초과하여 작동 유체를 변위시키고, 하나 이상의 배출 밸브는 개방되며, 상기 하나 이상의 작동 챔버로부터 상기 고압 밸브를 통한 고압 매니폴드 내부로의 작동 유체의 순-변위는 하나 이상의 추가적인 배출구를 통하여 상기 고압 매니폴드로부터의 작동 유체의 유동을 허용한 후에 요구 신호에 의해 지시된 요구에 부합하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 배출 밸브는 가변 유동 제어 밸브이며, 하나 이상의 제어기는 위치 범위에 대하여 상기 가변 유동 제어 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 제어기는 상기 고압 매니폴드에서 압력 리플을 감소시키기 위하여 작동 챔버 체적의 사이클에 대하여 위상 관계로 상기 배출 밸브를 개폐하도록 된 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고압 매니폴드는 유입 밸브를 통하여 고압 작동 유체 공급원과 연통하며, 적어도 하나의 상기 제어기는 압력 리플을 감소시키기 위하여 작동 챔버 체적의 사이클에 대하여 위상 관계로 유입 밸브를 개폐하도록 된 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 추가 배출구는 상기 고압 매니폴드로부터 상기 저압 매니폴드로 연장되어, 하나 이상의 배출 밸브는 하나 이상의 추가적인 배출구를 통하여 상기 고압 매니폴드에서 상기 저압 매니폴드로의 작동 유체의 유동을 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상이 추가적인 배출구는 고압 매니폴드로부터 추가적인 매니폴드로 연장되어, 각각의 하나 이상의 배출 밸브는 하나 이상의 추가적인 배출구를 통하여 고압 매니폴드에서 추가적인 매니폴드로의 작동 유체의 유동을 조절하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    추가적인 매니폴드는 하나 이상의 액츄에이터와 유체 연통하는 가압된 매니폴드인 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 고압 매니폴드는 폐쇄 회로 유압 배열체의 일부이며, 추가적인 매니폴드는 개방 회로 유압 배열체의 일부이거나 그 반대인 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유압 시스템은 상기 유압 기계가 작동 유체를 저압 매니폴드에서 고압 매니폴드로 펌핑하게 하는 동력을 제공하도록 유압 기계에 연결된 원동기를 포함하며,
    상기 유압 시스템은 상기 원동기에 의해 구동되는 제 2 유압 기계를 추가로 포함하거나, 하나 또는 다른 저압 매니폴드로부터 추가적인 매니폴드로 작동 유체를 펌핑하도록 된 유압 기계의 추가적인 하나 이상의 작동 챔버를 추가로 포함하되, 상기 원동기는 개방 회로 및 폐쇄 회로 유압 배열체에 동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유압식 차량, 예를 들어 포크 리프트 트럭인 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
  12. 회전 가능한 샤프트, 저압 매니폴드 및 고압 매니폴드, 및 회전 가능한 샤프트의 회전에 따라 주기적으로 변하는 체적을 갖는 하나 이상의 작동 챔버를 포함하는 유압 기계로서, 각각의 작동 챔버는 저압 매니폴드와 작동 챔버 사이의 연통(communication)을 조절하는 저압 밸브, 및 고압 매니폴드와 작동 챔버 사이의 연통을 조절하는 고압 밸브를 구비하되, 각각의 작동 챔버에 대해 각각의 저압 밸브와 고압 밸브 중 적어도 하나는 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브인, 유압 기계;를 포함하며,
    상기 고압 매니폴드는 하나 이상의 상기 작동 챔버와 하나 이상의 액츄에이터 포트 및 하나 이상의 추가적인 배출구 사이에서 연장되며;
    하나 이상의 액츄에이터 포트를 통해 상기 고압 매니폴드에 유체 연결되어 유압 기계에 의해 유압 구동되는 하나 이상의 유압 액츄에이터; 및
    하나 이상의 추가적인 배출구의 개방 또는 폐쇄를 조절하는 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 배출 밸브;를 포함하는 유압 시스템을 작동하는 방법으로서,
    상기 유압 시스템을 작동하는 방법은,
    요구 신호를 수신하는 단계, 요구 신호에 응답하여 작동 챔버 체적의 사이클과 위상 관계로 상기 하나 이상의 전자적으로 제어 가능한 작동 챔버 밸브를 조절하여, 작동 챔버 체적의 각각의 사이클에서 각각의 작동 챔버에 의한 작동 유체의 순-변위를 조절하는 단계. 하나 이상의 전자적으로 제어가능한 배출 밸브를 동시에 제어하여, 요구 신호에 의해 나타내어진 요구 사항을 충족하기 위하여 하나 이상의 추가적인 배출구가 개방될 때, 하나 이상의 추가적인 배출구를 통하여 고압 매니폴드로부터 작동 유체가 빠져나가는 것을 허용하는 고압 매니폴드의 내외로의 작동 유체의 순-변위를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 작동하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    전자적으로 제어가능한 상기 작동 챔버 밸브가 제어되어, 상기 유압 기계는 요구 신호에 의해 지시된 요구를 초과하여 작동 유체를 변위시키고, 하나 이상의 배출 밸브는 개방되도록 제어되어, 하나 이상의 상기 작동 챔버로부터 고압 매니폴드 내부로의 작동 유체의 순-변위는 하나 이상의 추가적인 배출구를 통하여 상기 고압 매니폴드로부터의 작동 유체의 유동을 허용한 후에 요구 신호에 의해 지시된 요구를 충족하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 작동하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 요구가 임계치 미만일 때, 전자적으로 제어가능한 상기 작동 챔버 밸브가 제어되어, 상기 유압 기계는 최대 변위의 소정의 최소 분율에서 또는 작동 챔버 체적의 활성 사이클 또는 비활성 사이클을 수행하는 작동 챰버의 소정의 패턴으로 작동 유체를 변위시키며,
    하나 이상의 상기 배출 밸브가 제어되어, 상기 유압 유체가 고압 매니폴드에서 유동하여 나오게 되어, 상기 고압 매니폴드 내부로의 작동 유체의 총 변위는 상기 요구에 부합하게 되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 작동하는 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    적어도 일부의 환경하에서, 전자적으로 제어가능한 상기 작동 챔버 밸브가 제어되어, 상기 유압 기계는 최대 변위의 다수의 구별되는 분율 중 하나에서 또는 작동 챔버 체적의 활성 사이클 또는 비활성 사이클을 수행하는 작동 챔버의 소정의 다수의 패턴에서 작동 유체를 변위시키며,
    전자적으로 제어가능한 상기 작동 챔버 밸브가 제어되어, 상기 작동 챔버가 수신된 요구 신호에 의해 지시된 요구에 부합하는데 필요한 변위를 초과하여 최대 변위의 다수의 구별되는 분율 중 하나를 변위하거나, 하나 이상의 작동 챔버의 결합된 변위가 상기 요구에 부합하는데 필요한 변위를 초과하도록 하는 다수의 소정의 패턴 중 하나를 수행하며,
    하나 이상의 상기 배출 밸브가 제어되어, 상기 유압 유체는 상기 고압 매니폴드로부터 유동하게 되어, 상기 고압 매티폴드 내부로의 작동 유체의 전체 변위는 상기 요구를 충족하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 작동하는 방법.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전자적으로 제어가능한 상기 작동 챔버 밸브가 제어되어, 상기 유압 기계는 상기 요구 신호에 의해 지시된 요구를 충족하는데 필요한 유동을 초과하여 작동 유체를 변위시키고,
    상기 요구가,
    i) 하나 이상의 추가적인 배출구가 폐쇄되고,
    ii) 하나 이상의 작동 챔버에 의해 변위된 작동 유체만을 사용해서도 요구가 충족되는 경우인지
    를 결정하는 것에 응답하여 하나 이상의 배출 밸브가 개방되며,
    상기 요구를 충족하도록 활성 사이클 또는 비활성 사이클을 수행하도록 작동 챔버의 선택의 패턴으로부터 발생하는 시스템으로부터의 바람직하지 않은 응답이 있는 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 작동하는 방법.
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 추가적인 상기 배출구를 통하여 작동 유체의 유동 속력을 측정하거나 계산하는 단계를 포함하며, 선택적으로 고압 매니폴드에서의 압력을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템을 작동하는 방법.
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