具有驱动-驱动配置的齿轮泵中的齿轮的动态控制制造技术

一种装置，其包含位置调整电路，该位置调整电路用于接收间隙设定点及对应于第一齿轮及第二齿轮的一对啮合齿轮齿之间的间隙宽度的间隙反馈信号。该位置调整电路输出对应于间隙设定点与间隙反馈信号之间的差的间隙调整信号。该装置包含运动控制电路，其用于将第一速度需求信号提供至驱动第一齿轮的第一马达及将第二需求信号提供至驱动第二齿轮的第二马达，且通过调整第一速度需求信号或第二速度需求信号中的至少一者来动态同步化所述一对啮合齿轮齿之间的位置，使得所述一对啮合齿轮齿之间的间隙宽度在间隙设定点的预定范围内。齿之间的间隙宽度在间隙设定点的预定范围内。齿之间的间隙宽度在间隙设定点的预定范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有驱动
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驱动配置的齿轮泵中的齿轮的动态控制
[0001]优先权
[0002]本申请要求2020年7月8日提交的第63/049312号美国临时专利申请的优先权，其全部通过引用并入本文。


[0003]本公开的实施例一般地涉及一种用于控制流体泵的系统及方法，且更特别地，涉及一种动态控制具有驱动
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驱动配置的齿轮泵中的齿轮的扭矩和/或位置的系统及方法。

技术介绍

[0004]齿轮泵通常用于工业流体抽吸系统，诸如(例如)工业装备、航空等等的液压系统。这种系统中的齿轮泵一般为驱动器驱动系统，其中一个齿轮耦接至马达(驱动器齿轮)且驱动器齿轮与另一齿轮(从动齿轮)啮合且驱动该另一齿轮以将流体从泵的进口转移至泵的出口。齿轮之间的公差必须考虑各种参数(诸如工作流体的操作温度及压力的变动)，使得齿不随参数改变而锁定。例如，随着流体的温度从启动条件上升至完全操作温度，齿轮将变大且齿轮之间的公差必须使得齿轮之间始终存在一些“游隙”或“齿隙”，使得齿轮不锁定。另外，齿轮之间的公差必须允许从动齿轮根据其经受的力来在极限内“自调整”。例如，随着流量和/或排放压力改变，齿轮与齿轮接触上的力亦改变。因为驱动器驱动系统中的从动齿轮由另一齿轮推动而非由马达以精确角速度驱动，所以从动齿轮将根据齿轮齿之间的力的任何改变来自动调整，如果齿轮之间存在一些公差的话。
[0005]与驱动器驱动齿轮泵相比，申请人的美国专利第10,072,676号(「'676专利」)揭示具有两个流体驱动器的泵(驱动
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驱动泵)的控制。'676专利揭示一种驱动
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驱动泵，其中两个齿轮由各自马达以精确角速度分别驱动，且可通过使一个齿轮比另一齿轮“略快地”被驱动来维持齿轮与齿轮接触。显然，两个齿轮将按相同角速度转动(就具有1:1的齿轮比的泵而言)。这是因为被略快驱动的齿轮上的齿将接触另一齿轮上的齿且两个齿轮按相同角速度转动。在操作中，对两个马达的速度需求的差别被设定成预期对置齿轮齿之间的接触力足够高以在所有操作条件期间维持对置齿表面之间的密封。
[0006]在其中接触力在所有操作条件期间维持密封的驱动
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驱动系统中，两个齿轮不归因于液压流体的流量、压力及温度而根据齿轮上的力的改变来“自调整”。例如，随着温度上升，齿轮齿会变大且齿轮上的力会增大。因此，在这种驱动
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驱动系统中，马达、齿轮齿及齿轮之间的公差必须针对最坏情况应力(其通常发生于按最高额定速度经历的流量、压力和/或温度处)来设计。然而，若驱动
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驱动系统被配置成按各种操作条件操作，则针对最坏情况方案来设计可意谓驱动
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驱动泵在正常操作条件下可能不高效和/或可能不具有最经济构造。替代地，若驱动
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驱动系统被设定成使得适当的接触力用于正常操作条件，则接触力在最坏情况方案期间可能不足以维持适当操作和/或效率。
[0007]另外，归因于制造过程，齿轮齿尺寸始终存在一些变动。这种变动会导致对应啮合齿之间的接触力变动。例如，在齿轮的每个回转内，对应齿轮齿之间的接触力可从几乎无接
触力(例如对应于小于1Nm的扭矩，其取决于齿轮配置和/或齿轮大小)变动至过度接触力(例如对应于大于10Nm的扭矩，其取决于齿轮配置和/或齿轮大小)。啮合齿之间的接触力的变动会导致齿轮齿上的不均匀和/或过度磨损和/或齿轮齿的过早失效。为最小化临界和/或高rpm泵(例如大于6000rpm)中接触力的变动，将齿轮制造成紧密公差，这提高了系统的成本。
[0008]本领域技术人员将通过比较常规、传统的已提出的方法与本专利技术的在本公开剩余部分中参考附图所阐述的实施例而显而易见这些方法的其他局限及缺点。

技术实现思路

[0009]本公开的较佳实施例是针对可基于来自流体系统的反馈和/或控制系统的操作模式来动态同步化齿轮泵的一对或多对啮合齿轮齿之间的扭矩和/或位置的控制系统。本文中所使用的“啮合齿轮齿对”意谓一个齿轮上的齿及另一齿轮上的对应齿，它们随着齿轮转动及啮合而接触和/或在它们之间形成小间隙。取决于齿轮比，齿轮齿可具有另一齿轮上的一个或多个对应齿轮齿。本文中所使用的“同步化位置”意谓随着啮合齿轮齿对转动而控制一个或多个齿轮齿相对于其对应齿轮齿的位置。本文中所使用的“同步化扭矩”意谓随着一对或多对啮合齿轮齿在转动期间接触而将马达之间的差动扭矩控制为预定值和/或在预定范围内。本文中所使用的“差动扭矩”意谓马达和/或齿轮的扭矩差。
[0010]在例示性实施例中，一种泵控制电路可动态同步化数对的一个或多个啮合齿轮齿之间的扭矩和/或位置。该泵控制电路可被配置成基于对应于所述数对的一个或多个啮合齿轮齿之间的扭矩(例如差动扭矩)和/或相对位置的反馈信号来调整至驱动第一齿轮的第一马达的第一马达需求信号和/或至驱动第二齿轮的第二马达的第二马达需求信号。在一些实施例中，马达需求信号基于马达速度。然而，在其他实施例中，需求信号可基于马达电流、马达驱动频率、马达电压、马达功率和/或某一其他马达参数。该泵控制电路较佳地包含被配置成接收该反馈信号的反馈电路。较佳地，该反馈信号对应于系统参数(例如流体密度、粘度、温度、压力、体积流量和/或被抽吸的流体的某一其他性质)、泵参数(例如泵rpm、泵温度和/或某一其他泵参数)、马达参数(例如马达电流、马达电压、马达功率、马达频率和/或某一其他马达参数)、齿轮参数(例如齿轮rpm、齿轮齿速度、齿轮齿位置、编码器反馈和/或某一其他齿轮参数)和/或另一反馈信号。在一些实施例中，该反馈信号与该第一齿轮与该第二齿轮之间的差动扭矩相关。在一些实施例中，该反馈信号与该第一齿轮的位置、该第二齿轮的位置和/或该第一齿轮与该第二齿轮的相对位置相关。当然，如上文所讨论，其他反馈可与适当电路系统一起由该泵控制电路用于动态同步化扭矩和/或动态同步化位置。
[0011]在另一例示性实施例中，一种泵系统包含泵总成，其较佳地具有界定内部容积的泵壳体。该泵总成可包含第一齿轮及第二齿轮，它们被安置成使得该第一齿轮与该第二齿轮啮合。该泵总成包含用于驱动该第一齿轮的第一马达及用于驱动该第二齿轮的第二马达。较佳地，该泵系统包含被配置成将第一速度需求信号提供至该第一马达及将第二速度需求信号提供至该第二马达的泵控制电路。较佳地，该泵控制电路被配置成通过调整该第一速度需求信号和/或该第二速度需求信号来基于扭矩反馈信号动态同步化扭矩和/或基于相对位置反馈信号动态同步化位置。
[0012]在另一例示性实施例中，一种控制驱动
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驱动配置中的泵的马达的方法包含将第一马达需求信号提供至驱动第一齿轮的第一马达及将第二马达需求信号提供至驱动第二齿轮的第二马达。该方法亦包含通过调整该第一需求信号和/或该第二需求信号来基于扭矩反馈信号动态同步化扭矩和/或基于相对位置反馈信号动态同步化位置。
[0013]本专利技术的“
技术实现思路
”被提供为本专利技术的一些实施例的大体介绍且不意欲限制任何特定流体驱动致动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：位置调整电路，被配置成接收间隙设定点及对应于第一齿轮及第二齿轮的一对啮合齿轮齿之间的间隙宽度的间隙反馈信号，位置调整电路进一步被配置成输出对应于间隙设定点与间隙反馈信号之间的差的间隙调整信号；及运动控制电路，被配置成：将第一速度需求信号提供至驱动第一齿轮的第一马达及将第二需求信号提供至驱动第二齿轮的第二马达，及通过在预定瞬间时段内基于间隙调整信号调整第一速度需求信号或第二速度需求信号中的至少一者来动态地同步化所述一对啮合齿轮齿之间的位置，使得所述一对啮合齿轮齿之间的间隙宽度在所述间隙设定点的预定范围内。2.根据权利要求1所述的装置，其中间隙反馈信号基于第一齿轮的角位置或第二齿轮的角位置中的至少一者。3.根据权利要求2所述的装置，其中间隙反馈信号与第一齿轮相对于第二齿轮的角位置的角位置相关。4.根据权利要求2所述的装置，其中间隙反馈信号与第一齿轮相对于第一固定点的角位置或第二齿轮相对于第二固定点的角位置中的至少一者相关。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中运动控制电路被配置成接收对应于第一齿轮及第二齿轮的预定速度的速度需求信号，且其中所述调整第一速度需求信号或第二速度需求信号中的所述至少一者进一步基于所述速度需求信号。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的装置，其中对第一速度需求信号或第二速度需求信号中的所述至少一者的所述调整被逐齿执行。7.根据权利要求6所述的装置，其中逐齿调整对应于储存于数据结构中的预定调整。8.一种泵系统，包括：泵总成，包含界定内部容积的泵壳体，第一齿轮及第二齿轮，被安置于所述内部容积中，使得第一齿轮与第二齿轮啮合，第一马达，用于驱动第一齿轮，及第二马达，用于驱动第二齿轮；及控制器电路，包含位置调整电路，被配置成接收间隙设定点及对应于第一齿轮及第二齿轮的一对啮合齿轮齿之间的间隙宽度的间隙反馈信号，位置调整电路进一步被配置成输出对应于间隙设定点与间隙反馈信号之间的差的间隙调整信号；及运动控制电路，被配置成：将第一速度需求信号提供至驱动第一齿轮的第一马达及将第二需求信号提供至驱动第二齿轮的第二马达，及通过在预定瞬间时段内基于间隙调整信号调整第一速度需求信号或第二速度需求信号中的至少一者来动态同步化所述一对啮合齿轮齿之间的位置，使得所述一对啮合齿轮齿之间的间隙宽度在间隙设定点的预定范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：凤凰计划股份有限公司，
类型：发明
国别省市：