控制液压致动器的方法、液压致动器、液压系统和工程机械技术方案

一种控制液压致动器(40、42)的方法，其中，液压致动器(40、42)包括线性双作用输出构件(46)、以及与所述输出构件(46)流体连接的至少三个工作腔(84)，所述工作腔(84)包括具有非二进制关系的相应有效面积；其中，该方法包括：选择性地将每个工作腔(84)流体连接(S1)到高压侧(48)或低压侧(50)以提供液压致动器(40、42)的多个离散的加压状态(92)；将加压状态(92)中的至少一个加压状态确定(S2)为阻止加压状态；以及在所述加压状态(92)中的多个允许加压状态之间进行转换(S3)，同时阻止转换到所述至少一个阻止加压状态。还提供了一种液压致动器(40、42)和液压系统(20)。42)和液压系统(20)。42)和液压系统(20)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制液压致动器的方法、液压致动器、液压系统和工程机械


[0001]本专利技术涉及一种控制液压致动器的方法、一种液压致动器、一种包括液压致动器的液压系统以及一种包括液压致动器和/或液压系统的工程机械。
[0002]本专利技术适用于工业建筑机械、物料搬运机械或建筑设备领域中的工程机械(特别是轮式装载机和挖掘机)的液压致动器。尽管将针对挖掘机来描述本专利技术，但本专利技术不限于这种特定机械，而是可用于任何工程机械，例如轮式装载机、铰接式或刚性运输车和反铲装载机。

技术介绍

[0003]液压系统用于广泛的应用。例如，工程机械通常依靠液压系统来为搬运物料提供动力。用于工程机械的液压系统可以包括各种液压致动器，例如液压缸和旋转液压机械。液压缸例如可以设置在包括斗杆和铲斗的作业装置中。旋转液压机械可以例如用于推进工程机械和/或用于挖掘机的回转功能。液压混合系统可以用于从液压致动器回收能量，并在以后使用它来减少内燃机的负载。
[0004]包括专用高压侧和专用低压侧的液压系统可以被称为双压液压系统，并且本身是先前已知的。双压液压系统通常包括连接到高压侧的一个或多个高压蓄能器以及连接到低压侧的一个或多个低压蓄能器。与双压液压系统相关联的优点例如是提高的能量效率和可控性。
[0005]包括不止两个工作腔的液压缸是先前已知的，这些工作腔包括具有二进制关系的有效面积。这种液压缸例如可以包括四个工作腔，这四个工作腔的有效面积关系为8：4：2：1。在每个工作腔都通过阀装置选择性地连接到液压系统的高压侧或低压侧的情况下，液压缸构成具有16个离散的力状态或加压状态的数字液压缸。当这种液压缸的最大工作腔在高压侧与低压侧之间进行转换以使液压缸在加压状态8和9之间进行转换时，所有其它工作腔也进行转换。然而，工作腔在高压侧与低压侧之间的转换与转换损耗相关，通常是节流损耗和可压缩性损耗。对于最大工作腔的转换，转换损耗是最高的。如果所有工作腔同时在高压侧与低压侧之间进行切换，转换损耗也很高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种控制液压致动器的方法，该方法是节能的、准确的、简单的和/或便宜的；一种节能的、简单的和/或便宜的液压致动器；和/或一种节能的、简单的和/或便宜的液压系统。
[0007]根据本专利技术的第一方面，该目的通过根据权利要求1所述的控制液压致动器的方法来实现。该方法利用液压致动器执行，该液压致动器包括线性双作用输出构件以及与该输出构件流体连接的至少三个工作腔，所述至少三个工作腔包括具有非二进制关系的相应有效面积。该方法包括将每个工作腔选择性地流体连接到高压侧或低压侧中的任一个，以提供液压致动器的多个离散的加压状态。该方法还包括将所述加压状态中的至少一个加压
状态确定为阻止加压状态；以及在所述加压状态中的多个允许加压状态之间进行转换，同时阻止转换到所述至少一个阻止加压状态。
[0008]通过工作腔的相应有效面积之间的非二进制关系，与二进制编码的液压致动器相比，在维持与高压侧连接的最大工作腔的同时，输出构件的力输出可以更低。通过在包括具有非二进制关系的相应有效面积的多个工作腔的液压致动器中阻止转换到至少一个阻止加压状态，可以减少工作腔在高压侧与低压侧之间的转换次数，并且可以提高能量效率，同时仍然提供基本相同的力输出性能。特别地，可以减少或消除具有最大有效面积的工作腔在高压侧与低压侧之间的转换次数。这进而减少了液压致动器中的转换损耗，从而提高了能量效率。
[0009]在所述多个工作腔中，至少两个腔可以被布置成当连接到高压侧时在输出构件上产生相反的力。除了工作腔的相应有效面积之间的非二进制关系之外，每个工作腔还可以具有唯一的有效面积。
[0010]对于包括四个工作腔的液压致动器来说，存在16个离散的加压状态，而对于包括三个工作腔的液压致动器来说，存在八个离散的加压状态。在液压致动器的操作期间，液压致动器采用其中一个加压状态，(即，允许加压状态)，从而在输出构件中提供一定的力输出。在需要不同的力输出的情况下，与一个或多个工作腔的连接可以在高压侧与低压侧之间进行切换。通过切换至少一个工作腔，液压致动器采用了不同的加压状态。
[0011]在转换到不同加压状态之前，至少一个加压状态被分类为或确定为阻止加压状态，在该阻止加压状态下，阻止转换到每个阻止加压状态。剩余加压状态中的每个加压状态可以被确定为允许加压状态，或者可以假设未被确定为阻止加压状态的每个加压状态都是允许加压状态。该方法可以包括转换到所述允许加压状态中的如下加压状态：该加压状态提供最接近匹配所述输出构件的目标力输出的力输出。因此，每个允许加压状态是液压致动器可以转换到的候选加压状态，而每个阻止加压状态不是液压致动器可以转换到的候选加压状态。
[0012]当所述加压状态中的至少一个加压状态被确定为阻止加压状态时，可以说液压致动器在选择性控制中被控制。根据一个示例，在液压致动器的操作期间，对液压致动器的选择性控制总是启用的。根据另一示例，对液压致动器的选择性控制可以手动激活和停用，例如通过用户输入，例如经由工程机械的驾驶室内的显示器。因此，并不总是需要在选择性控制中控制液压致动器。根据另一示例，对液压致动器的选择性控制例如可以基于液压致动器、液压系统和/或工程机械的操作条件而自动激活和停用。操作条件例如可以包括工程机械的某个动臂位置、工程机械的工作循环的一个或多个点，和/或液压致动器当前采用的加压状态。所述选择性控制例如可以在降低带有空铲斗的工程机械的动臂时启用，而在降低带有重载铲斗的动臂时不启用。
[0013]这些加压状态可以基于输出构件在每个加压状态下的相应力输出(对于高压侧和低压侧的相同压力)来排序。因此，最低加压状态是在输出构件中产生最低力输出的加压状态，而最高加压状态是在输出构件中产生最高力输出的加压状态。因此，在输出构件中具有最紧密匹配的力输出的两个加压状态被称为紧邻的加压状态。除了最低加压状态和最高加压状态之外，每个加压状态均具有两个紧邻的加压状态(“每侧”各有一个)，即，一个产生相同或稍低的力输出，一个产生相同或稍高的力输出。此外，在输出构件中具有最紧密匹配的
力输出的两个允许加压状态被称为紧邻的允许加压状态，但是可以在这两个紧邻的允许加压状态之间提供阻止加压状态。
[0014]在液压致动器包括四个工作腔的情况下，最大工作腔和第三大工作腔中的加压液压流体可以在一个方向(例如，在伸出方向)上产生输出构件的力输出，并且第二大工作腔和最小工作腔中的加压液压流体可以在相反方向(例如，在缩回方向)上产生输出构件的力输出。在液压致动器仅包括三个工作腔的情况下，最大工作腔和最小工作腔中的加压液压流体可以在一个方向(例如，在伸出方向)上产生输出构件的力输出，并且第二大工作腔中的加压液压流体可以在相反方向(例如，在缩回方向)上产生输出构件的力输出。因此，与四腔液压致动器相比，对于三腔液压致动器来说，第四工作腔(最小工作腔)可以省略。液压致动器还可以包括不止四个工作腔，例如五个或六个工作腔。
[0015]根据一个实施例，该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制液压致动器(40、42)的方法，其中，所述液压致动器(40、42)包括：线性双作用输出构件(46)，以及至少三个工作腔(84)，所述至少三个工作腔(84)与所述输出构件(46)流体连接，所述工作腔(84)包括具有非二进制关系的相应有效面积；其中，所述方法包括：选择性地将每个工作腔(84)流体连接(S1)到高压侧(48)或低压侧(50)以提供所述液压致动器(40、42)的多个离散的加压状态(92)；其特征在于，所述方法进一步包括：将所述加压状态(92)中的至少一个加压状态确定(S2)为阻止加压状态；和在所述加压状态(92)中的多个允许加压状态之间进行转换(S3)，同时阻止转换到所述至少一个阻止加压状态。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法是在液压系统(20)中执行的，所述液压系统(20)包括：高压侧(48),低压侧(50)，以及阀装置(78)，所述阀装置(78)被布置成选择性地将每个工作腔(84)流体连接到所述高压侧(48)或所述低压侧(50)以提供所述液压致动器(40、42)的所述多个离散的加压状态(92)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述工作腔(84)中的至少两个工作腔包括具有基本二进制关系的相应有效面积。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述液压致动器(40、42)包括至少四个工作腔(84)，并且其中，所述工作腔(84)中的至少三个工作腔包括具有基本二进制关系的相应有效面积。5.根据权利要求4所述的方法，其中，除了所述至少三个工作腔(84)之外的所述工作腔(84)具有最大有效面积。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述液压致动器(40、42)包括至少四个工作腔(84)，并且其中，第四小有效面积是第二小有效面积的2.75
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3.75倍。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述液压致动器(40、42)包括至少四个工作腔(84)，并且其中，第四小有效面积是最小有效面积的6
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7.5倍。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述加压状态(92)是基于所述输出构件(46)在每个加压状态(92)下的相应力输出(90)来排序的，并且其中，所述方法进一步包括：当从每个允许加压状态转换到紧邻的允许加压状态时，使比总数少的工作腔(84)在所述高压侧(48)与所述低压侧(50)之间切换。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述加压状态(92)是基于所述输出构件(46)在每个加压状态(92)下的相应的力输出(90)来排序的，并且其中，所述方法进一步包括：通过跳过所述至少一个阻止加压状态中的一个或多个阻止加压状态而在所述允许加压状态中的两个允许加压状态之间进行转换。10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括：根据当前采用的加压状态(92)来确定所述至少一个阻止加压状态中的一个或多个阻止加压状态。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括：根据具有最大有效面积的所述工作腔(84
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A)是连接到所述高压侧(48)还是所述低压侧(50)来确定所述至少一个阻止加压状态中的一个或多个阻止加压状态。12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括：根据具有最大有效面积的所述工作腔(84
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A)是连接到所述高压侧(48)还是所述低压侧(50)来确定所述多个允许加压状态中的一个或多个允许加压状态。13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括：根据具有第二大有效面积的所述工作腔(84
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B)是连接到所述高压侧(48)还是所述低压侧(50)来确定所述多个允许加压状态中的一个或多个允许加压状态和/或所述至少一个阻止加压状态中的一个或多个阻止加压状态。14.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中，具有最大有效面积的所述工作腔(84
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A)在每个允许加压状态下连接到所述高压侧(48)，或者其中，具有最大有效面积的所述工作腔(84
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A)在每个允许加压状态下连接到所述低压侧(50)。15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述加压状态(92)是基于所述输出构件(46)在每个加压状态(92)下的相应力输出(90)来排序的，并且其中，对于所述高压侧(48)和所述低压侧(50)的恒定压力，所述输出构件(46)在一个所述允许加压状态下的力输出(90)与所述输出构件(46)在一个所述阻止加压状态下的力输出(90)之间的差值小于所述输出构件(46)在两个紧邻的允许加压状态下的力输出(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：米卡，
申请(专利权)人：诺尔海德罗公司，
类型：发明
国别省市：