ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С МАГНИТНЫМИ ФИКСИРУЮЩИМИ КЛАПАНАМИ
HYDRAULIC DEVICE WITH MAGNETIC SECURING VALVES

Гидравлические насосы и двигатели используются в различных условиях применения, т.е. как в условиях бездорожья, так и в условиях скоростных дорог. Типичные варианты применения в условиях бездорожья и в условиях скоростных дорог включают в себя строительное и сельскохозяйственное оборудование, такое как погрузочная машина с задней разгрузкой ковша, канавокопатель с обратной лопатой, комбайны и т.д. Гидравлические насосы и двигатели могут использоваться для приведения в движение и/или рабочих функций.
Объект настоящего раскрытия изобретения относится к способу клапанного управления гидравлического устройства. Способ включает в себя прием сигнала, который находится в определенном соотношении с вытеснением жидкости из объемной камеры устройства в сборе с замещением жидкости гидравлического устройства. Запорный шарик разблокируется из магнитного полюса первого фиксирующего клапана, который имеет соединение по жидкой среде с объемной камерой и впускным отверстием для жидкости гидравлического устройства, когда вытеснение жидкости объемной камеры достигает первого значения. Запорный шарик разблокируется из магнитного полюса второго фиксирующего клапана, который имеет соединение по жидкой среде с объемной камерой и выпускным отверстием для жидкости гидравлического устройства, когда вытеснение жидкости объемной камеры достигает второго значения.
Другой объект настоящего раскрытия изобретения относится к способу клапанного управления гидравлического устройства. Способ включает в себя прием сигнала. Сигнал находится в определенном соотношении с положением поршня в цилиндрическом отверстии гидравлического устройства. Электронный импульс передается к катушке первого фиксирующего клапана, когда поршень достигает первого положения в цилиндрическом отверстии. Первый фиксирующий клапан имеет соединение по жидкой среде с впускным отверстием для жидкости, и объемная камера определяется с помощью поршня и цилиндрического отверстия. Электронный импульс разблокирует запорный шарик из магнитного полюса первого фиксирующего клапана. Электронный импульс передается к катушке второго фиксирующего клапана, когда поршень достигает второго положения в цилиндрическом отверстии. Второй фиксирующий клапан имеет соединение по жидкой среде с выпускным отверстием для жидкости и объемной камерой. Электронный импульс разблокирует запорный шарик из магнитного полюса второго фиксирующего клапана.
Другой объект настоящего раскрытия изобретения относится к гидравлическому устройству. Гидравлическое устройство включает в себя кожух, определяющий впускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для жидкости. Устройство в сборе с замещением жидкости имеет соединение по жидкой среде с впускным отверстием для жидкости и выпускным отверстием для жидкости. Устройство в сборе с замещением жидкости определяет множество объемных камер. Множество первых магнитных фиксирующих клапанов имеет соединение по жидкой среде с впускным отверстием для жидкости и множеством объемных камер. Множество вторых магнитных фиксирующих клапанов имеет соединение по жидкой среде с выпускным отверстием для жидкости и множеством объемных камер. Каждый из первых и вторых магнитных фиксирующих клапанов включает в себя корпус, определяющий полость, имеющую седло клапана. Катушка располагается в полости. Постоянный магнит располагается в полости. Магнитный полюс имеет первый конечный участок и расположенный противоположно второй конечный участок. Первый конечный участок расположен рядом с постоянным магнитом. Запорный шарик располагается в полости между вторым конечным участком магнитного полюса и седлом клапана.
Многообразие дополнительных объектов будет изложено в последующей части описания. Эти объекты могут относиться к отдельным признакам и к комбинациям признаков. Должно быть понятно, что приведенное выше общее описание и последующее подробное описание являются только показательными и пояснительными, но не ограничивающими ширину сущности изобретения, на которой основаны раскрытые здесь варианты осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 является схематическим представлением исполнительной системы.
Фиг.2 является схематическим представлением альтернативного варианта осуществления изобретения исполнительной системы.
Фиг.3 является схематическим представлением гидравлического устройства, имеющего показательные признаки объектов, в соответствии с принципами настоящего раскрытия изобретения.
Фиг.4 является видом фиксирующего клапана в изометрии, подходящего для использования с гидравлическим устройством, показанным на фиг.3.
Фиг.5 является видом фиксирующего клапана, показанного на фиг.4, в изометрии.
Фиг.6 является видом с разрезом фиксирующего клапана, показанного на фиг.4.
Фиг.7 является схематическим представлением первого и второго фиксирующих клапанов в положении соединения по жидкой среде с объемной камерой, когда гидравлическое устройство находится в режиме накачивания.
Фиг.8 является схематическим представлением цикла наполнения/опорожнения объемной камеры, когда гидравлическое устройство находится в режиме накачивания.
Фиг.9 является схематическим представлением первого и второго фиксирующих клапанов в положении соединения по жидкой среде с объемной камерой, когда гидравлическое устройство находится в режиме гидравлического двигателя.
Фиг.10 является схематическим представлением цикла наполнения/опорожнения объемной камеры, когда гидравлическое устройство находится в режиме гидравлического двигателя.
Фиг.11 является представлением способа для клапанного управления гидравлического устройства.
Осуществление изобретения
Сейчас будет приведено подробное описание показательных объектов настоящего раскрытия изобретения, которые проиллюстрированы в сопроводительных чертежах. Насколько это возможно, одинаковые ссылочные позиции будут использоваться по всем чертежам для обозначения одинаковых или подобных структур.
Сейчас будет показана исполнительная система 10 со ссылками на фиг.1 и 2. Исполнительная система 10 включает в себя гидравлическое устройство 12. Гидравлическое устройство 12 включает в себя впускное отверстие 14 для жидкости, выпускное отверстие 16 для жидкости и вал 18. Гидравлическое устройство 12 может работать как гидравлический насос или гидравлический двигатель. Когда гидравлическое устройство 12 работает как гидравлический насос (показано на фиг.1), вал 18 присоединяется к источнику М мощности (например, мотор, двигатель, электрический двигатель и т.д.) таким образом, чтобы вал 18 вращался. Поскольку вал 18 вращается, жидкость перекачивается от впускного отверстия 14 для жидкости гидравлического устройства 12 к выпускному отверстию 16 для жидкости. В изображенном на фиг.1 варианте осуществления изобретения впускное отверстие 14 для жидкости имеет соединение по жидкой среде с резервуаром 20 для жидкости, в то время как выпускное отверстие 16 для жидкости имеет соединение по жидкой среде с исполнительным механизмом 22.
Когда гидравлическое устройство 12 работает как гидравлический двигатель (показано на фиг.2), жидкость под давлением передается к впускному отверстию 14 для жидкости насосом 24, в то время как жидкость из выпускного отверстия 16 для жидкости передается к резервуару 20 для жидкости. Вал 18 вращается в связи с тем, что жидкость, находящаяся под давлением, проходит через гидравлическое устройство 12.
Сейчас будет показан вариант осуществления изобретения гидравлического устройства 12 со ссылкой на фиг.3. Гидравлическое устройство 12 включает в себя кожух 25, определяющий впускное отверстие 14 для жидкости и выпускное отверстие 16 для жидкости. Гидравлическое устройство 12 включает в себя устройство 26 в сборе с замещением жидкости, которое имеет соединение по жидкой среде с впускным отверстием 14 для жидкости и выпускным отверстием 16 для жидкости. В изображенном на фиг.3 варианте осуществления изобретения устройство 26 в сборе с замещением жидкости является аксиально-поршневым устройством в сборе. В других вариантах осуществления изобретения устройство 26 в сборе с замещением жидкости может быть устройством в сборе с ротационным поршнем, устройством в сборе лопастного типа, устройством в сборе героторного типа, устройством в сборе с кулачковыми выступами и т.д.
В изображенном варианте осуществления изобретения устройство 26 в сборе с замещением жидкости включает в себя цилиндрическую гильзу 28. Эта цилиндрическая гильза определяет множество цилиндрических отверстий 30. В одном варианте осуществления изобретения цилиндрическая гильза 28 определяет шесть цилиндрических отверстий 30. В другом варианте осуществления изобретения цилиндрическая гильза 28 определяет меньшее или равное двенадцати количество цилиндрических отверстий 30. Цилиндрические отверстия 30 симметрично располагаются вокруг центральной оси 32 цилиндрической гильзы 38.
Множество поршней 34 размещаются во множестве цилиндрических отверстий 30. Поршни 34 адаптированы для возвратно-поступательного перемещения в цилиндрических отверстиях 30. Множество поршней 34 и множество цилиндрических отверстий 30 совместно определяют множество объемных камер 36. Объемные камеры 36 адаптированы для расширения и сжимания.
Каждый из множества поршней 34 включает в себя первый осевой конец 38 и расположенный противоположно второй осевой конец 40. Первый осевой конец 38 включает в себя опорный башмак 42. Опорный башмак 42 адаптируется для скользящего сцепления с поверхностью 44 наклонной пластины 46. Наклонная пластина 46 определяет угол а хода. Когда угол α хода увеличивается, количество жидкости, вытесненной через устройство 26 в сборе с замещением жидкости, увеличивается.
В изображенном на фигуре варианте осуществления изобретения наклонная пластина 46 входит в зацепление с валом 18 гидравлического устройства 12. Зацепление между наклонной пластиной 46 и валом 18 является таким, что наклонная пластина 46 вращается согласованно с валом 18. В изображенном варианте осуществления изобретения цилиндрическая гильза 28 является стационарной для вращательного перемещения. Когда вал 18 и наклонная пластина 46 вращаются вокруг центральной оси 32, поршни 34 совершают возвратно-поступательное перемещение в цилиндрических отверстиях 30. В других вариантах осуществления изобретения цилиндрическая гильза 28 вращается с валом 18, в то время как наклонная пластина 46 остается стационарной для вращательного перемещения.
Устройство 26 в сборе с замещением жидкости имеет соединение по жидкой среде с впускным отверстием 14 для жидкости и выпускным отверстием 16 через клапанный блок 50. Клапанный блок 50 включает в себя множество фиксирующих клапанов 52. Каждая объемная камера 36 устройства 26 в сборе с замещением жидкости имеет выборочное соединение по жидкой среде с впускным отверстием 14 для жидкости через первый фиксирующий клапан 52а и имеет выборочное соединение по жидкой среде с выпускным отверстием 16 для жидкости через второй фиксирующий клапан 52b. В изображенном варианте осуществления изобретения первый и второй фиксирующие клапаны 52а, 52b, по существу, имеют аналогичную структуру.
Сейчас будет показан фиксирующий клапан 52 со ссылкой на фиг.4-6. Поскольку первый и второй фиксирующие клапаны 52а, 52b, по существу, имеют аналогичную структуру, то первый и второй фиксирующие клапаны 52а, 52b будут описываться как фиксирующий клапан 52, только с целью упрощения описания. Поскольку первый и второй фиксирующие клапаны 52а, 52b, по существу, имеют аналогичную структуру, то структуры первого и второго фиксирующих клапанов 52а, 52b будут иметь одинаковые ссылочные позиции, как структура фиксирующего клапана 52, за исключением того, что ссылочные позиции для структуры первого фиксирующего клапана 52а будут включать в себя букву «а» на конце ссылочной позиции, в то время структуры второго фиксирующего клапана 52b будут включать в себя букву «b» на конце ссылочной позиции.
Фиксирующий клапан 52 включает в себя корпус 54. Корпус 54 включает в себя первый осевой конечный участок 56 и расположенный противоположно второй осевой конечный участок 58. Корпус 54 определяет полость 60, которая проходит через первый и второй осевые конечные участки 56, 58. Полость 60 включает в себя первый конец 62, расположенный на первом осевом конечном участке 56 корпуса 54, и расположенный противоположно второй конец 64, который находится на втором осевом конечном участке 58 корпуса 54. Полость 60 дополнительно включает в себя седло 66 клапана, расположенное между первым и вторым концами 62, 64 полости 60.
Фиксирующий клапан 52 дополнительно включает в себя постоянный магнит 68 и магнитный полюс 70, расположенный между первым концом 62 полости 60 и седлом 66 клапана. Магнитный полюс 70 включает в себя первый конечный участок 72 и расположенный противоположно второй конечный участок 74. В предметном варианте осуществления изобретения постоянный магнит 68 располагается рядом с первым конечным участком 72 магнитного полюса 70. В изображенном варианте осуществления изобретения постоянный магнит 68 располагается непосредственно примыкающим к первому конечному участку 72 магнитного полюса 70.
Втулка 76 располагается в полости 60 корпуса 54. Втулка 76 выполнена из немагнитного материала и определяет отверстие 78, которое проходит вдоль оси через втулку 76. Магнитный полюс 70 располагается в отверстии 78 втулки 76. В изображенном варианте осуществления изобретения катушка 80 располагается вокруг втулки 76.
Фиксирующий клапан 52 дополнительно включает в себя магнитное кольцо 82, которое расположено вдоль оси в полости 60, между катушкой 80 и постоянным магнитом 68, а распорная втулка 84 располагается рядом с магнитным кольцом 82. В изображенном варианте осуществления изобретения распорная втулка 84 выполнена из немагнитного материала.
Колпачок 86 адаптирован для вхождения в зацепление с первым осевым конечным участком 56 корпуса 54. Колпачок 86 включает в себя множество внешних резьб, которые адаптированы для вхождения в зацепление с внутренними резьбами, расположенными в полости 60. Колпачок 86 дополнительно включает в себя разъем 88, который имеет электрическое соединение с катушкой 80.
Второй осевой конечный участок 58 корпуса 54 определяет проход 90, который проходит через внешнюю поверхность 92 корпуса 54 к полости 60. Отверстие 94 к проходу 90 в полости 60 располагается между первым концом 62 и седлом 66 клапана.
Запорный шарик 96 располагается в полости 60 фиксирующего клапана 52. Запорный шарик 96 выполнен из магнитного материала и имеет сферическую форму. Запорный шарик 96 адаптирован для герметизирующего вхождения в контакт с седлом 66 клапана. Запорный шарик 96 располагается между седлом 66 клапана и вторым конечным участком 74 магнитного полюса 70. В изображенном варианте осуществления изобретения пружина 98 смещает запорный шарик 96 таким образом, чтобы он входил в контакт с седлом 66 клапана. Запорный шарик 96 адаптирован для выборочного блокирования или обеспечения взаимодействия по жидкой среде между проходом 90 и вторым концом 64 полости 60.
Сейчас будет описано функционирование фиксирующего клапана 52 со ссылками на фиг.3 и 6. Запорный шарик 96 смещается в направлении закрытого положения, в котором запорный шарик 96 входит в контакт с седлом 66 клапана, с помощью пружины 98. Когда запорный шарик 96 упирается в седло 66 клапана, взаимодействие по жидкой среде между вторым концом 64 полости 60 и проходом 90 блокируется.
Когда давление (Р2) жидкости на втором конце 64 полости 60 увеличивается до значения, которое является большим, чем давление (Р1) жидкости в проходе 90, и преодолевается усилие пружины 98, действующее на запорный шарик 96, этот запорный шарик 96 отталкивается от седла 66 клапана и переходит в открытое положение. В изображенном варианте осуществления изобретения запорный шарик 96 отталкивается от седла 66 клапана в направлении ко второму конечному участку 74 магнитного полюса 70. Когда запорный шарик 96 касается второго конечного участка 74 магнитного полюса 70, запорный шарик 96 удерживается в контакте (т.е. «фиксирован») со вторым конечным участком 74 магнитного полюса 70 постоянным магнитом 68, независимо от разницы между давлением (Р2) жидкости на втором конце 64 полости 60 и давлением (Р1) жидкости в проходе 90. В одном варианте осуществления изобретения магнитная сила постоянного магнита 68 является достаточной, чтобы преодолеть усилие от пружины 98, и поток жидкости вынужден проходить через проход 90 и второй конец 64 полости 60.
Чтобы освободить запорный шарик 96 от магнитного поля постоянного магнита 68 (т.е. «разблокировать»), контроллер 100 (например, центральный процессор) посылает электронный сигнал 102 (например, электрический ток), имеющий первую полярность, к катушке 80. В одном варианте осуществления изобретения электронный сигнал 102 является электронным импульсом. В одном варианте осуществления изобретения катушка 80 генерирует первое магнитное поле в ответ на электронный сигнал 102, которое противодействует магнитному полю постоянного магнита 68 и уменьшает магнитную силу, удерживающую запорный шарик 96 на магнитном полюсе 70. По мере того как электронный сигнал 102 увеличивается, первое магнитное поле, генерируемое катушкой 80, увеличивается. В одном варианте осуществления изобретения первое магнитное поле, генерируемое катушкой 80, вычитается из магнитного поля постоянного магнита 68, чтобы сформировать первое результирующее магнитное поле, которое действует на запорный шарик 96. Когда первое магнитное поле, генерируемое катушкой 80, увеличивается, первое результирующее магнитное поле уменьшается. С магнитным полем постоянного магнита 68, уменьшенным за счет первого магнитного поля, генерируемого катушкой 80, усилие пружины 98, действующее на запорный шарик 96, и силы со стороны жидкости, действующие на запорный шарик 96, побуждают запорный шарик 96 переходить из открытого положения в закрытое положение, в котором запорный шарик 96 прижимается к седлу 66 клапана.
Фиксирующий клапан 52 является потенциально обеспечивающим преимущество в результате короткой продолжительности действия электронного сигнала 102. Поскольку электронный сигнал 102 требуется только для освобождения запорного шарика 96 от магнитного полюса 70, потребление энергии фиксирующим клапаном 52 является меньшим, чем у обычного электромагнитного клапана, который требует наличия постоянной энергии для удерживания клапана в том или ином положении. Этот признак может потенциально минимизировать паразитические потери энергии на исполнительные элементы.
В другом варианте осуществления изобретения контроллер 100 может быть использован для приведения в действие запорного шарика 96 из закрытого положения в открытое. Чтобы привести запорный шарик 96 в открытое положение, второй электронный сигнал, имеющий вторую полярность, которая противоположна первой полярности, посылается к катушке 80. В ответ на второй электронный сигнал, катушка 80 генерирует второе магнитное поле. Второе магнитное поле добавляется к магнитному полю постоянного магнита 68, чтобы сформировать второе результирующее магнитное поле, которое воздействует на запорный шарик 96. Когда второе магнитное поле катушки 80 увеличивается, второе результирующее магнитное поле тоже увеличивается. Когда второе результирующее магнитное поле увеличивается, запорный шарик 96 поднимается из седла 66 клапана ко второму конечному участку 74 магнитного полюса 70, независимо от разницы между давлением (Р2) жидкости на втором конце 64 полости 60 и давлением (Р1) жидкости в проходе 90.
Сейчас будет описываться функционирование гидравлического устройства 12 в режиме насоса со ссылками на фиг.3 и 6-8. Как было установлено ранее, каждая объемная камера 36 имеет выборочное соединение по жидкой среде с впускным отверстием 14 для жидкости через первый фиксирующий клапан 52а, и выпускным отверстием 16 для жидкости через второй фиксирующий клапан 52b. Каждый из первых и вторых фиксирующих клапанов 52а, 52b механически (например гидравлически) приводится в открытое положение и фиксируется в открытом положении, электронным способом разблокируется и механически (например гидравлически) приводится в закрытое положение.
В изображенном на фиг.7 варианте осуществления изобретения второй конец 64а полости 60а первого фиксирующего клапана 52а имеет соединение по жидкой среде с впускным отверстием 14 для жидкости, в то время как проход 90а первого фиксирующего клапана 52а имеет соединение по жидкой среде с цилиндрическим отверстием 30 гидравлического устройства 12. В этой конфигурации, когда давление жидкости во впускном отверстии 14 для жидкости больше, чем давление жидкости в цилиндрическом отверстии 30, запорный шарик 96а поднимается с седла 66а клапана в направлении ко второму конечному участку 74а магнитного полюса 70а. Таким образом, жидкость между впускным отверстием 14 для жидкости и цилиндрическим отверстием 30 может взаимодействовать. Когда давление жидкости в цилиндрическим отверстии 30 больше, чем давление жидкости во впускном отверстии 14 для жидкости, и когда запорный шарик 96а освобождается из второго конечного участка 74а магнитного полюса 70а, запорный шарик 96а прижимается к седлу 66а клапана. Таким образом, соединение по жидкой среде между впускным отверстием 14 для жидкости и цилиндрическим отверстием 30 блокируется.
В изображенном на фиг.7 варианте осуществления изобретения второй конец 64b полости 60b второго фиксирующего клапана 52b имеет соединение по жидкой среде с цилиндрическим отверстием 30 гидравлического устройства 12, в то время как проход 90b второго фиксирующего клапана 52b имеет соединение по жидкой среде с выпускным отверстием 16 для жидкости. В этой конфигурации, когда давление жидкости в цилиндрическом отверстии 30 больше, чем давление жидкости в выпускном отверстии 16 для жидкости, запорный шарик 96b поднимается с седла 66b клапана в направлении ко второму конечному участку 74b магнитного полюса 70b, так что жидкость между цилиндрическим отверстием 30 и выпускным отверстием 16 для жидкости может взаимодействовать. Когда давление жидкости в цилиндрическим отверстии 30 больше, чем давление жидкости в выпускном отверстии 16 для жидкости, и когда запорный шарик 96b освобождается из второго конечного участка 74b магнитного полюса 70b, запорный шарик 96b прижимается к седлу 66b клапана. Таким образом, соединение по жидкой среде между цилиндрическим отверстием 30 и выпускным отверстием 16 для жидкости блокируется.
На фиг.8 показана диаграмма рабочего цикла одного из множества поршней 34 в одном из множества цилиндрических отверстий 30 гидравлического устройства 12, когда это гидравлическое устройство 12 находится в режиме накачивания. Диаграмма рабочего цикла на фиг.8 показывается в виде окружности, чтобы представить цикл наполнения/опорожнения объемной камеры 36. В изображенном варианте осуществления изобретения окружность также представляет полный поворот вала 18. Цикл наполнения/опорожнения объемной камеры 36 включает в себя первый участок 110 перехода давления, впускной участок 112, второй участок 114 перехода давления и выпускной участок 116.
В изображенном варианте осуществления изобретения давление жидкости в объемной камере 36 уменьшается от первого давления жидкости, которое, в общем, аналогично давлению жидкости в выпускном отверстии 16 для жидкости до второго давления жидкости, которое, в общем, аналогично давлению жидкости во впускном отверстии 14 для жидкости во время первого участка 110 перехода давления цикла наполнения/опорожнения объемной камеры 36. За счет того, что давлению в объемной камере 36 позволяется постепенно увеличиваться, шум, соответствующий установке для клапанного управления, уменьшается, поскольку не существует большой разницы давлений между давлением жидкости в объемной камере 36 и давлением жидкости во впускном отверстии 14 для жидкости.
Первый участок 110 перехода давления цикла наполнения/опорожнения объемной камеры 36 включает в себя точку 120, в которой поршень 34 полностью втянут в цилиндрическое отверстие 30. Когда поршень 34 является полностью втянутым, объемная камера 36 полностью сокращена.
В полностью сокращенном состоянии (т.е. точке 120), первый фиксирующий клапан 52а находится в закрытом положении, в то время как второй фиксирующий клапан 52b находится в открытом положении. В точке 120 второй фиксирующий клапан 52b удерживается в открытом положении постоянным магнитом 68b, таким образом запорный шарик 96b удерживается с помощью магнитного взаимодействия на втором конечном участке 74b магнитного полюса 70b. Когда объемная камера 36 полностью сокращена, существует остаточное количество жидкости в объемной камере 36, которая не вытеснена через второй фиксирующий клапан 52b. Эта остаточная жидкость имеет такое давление жидкости, которое, в целом, равно давлению жидкости в выпускном отверстии 16 для жидкости.
Когда вал 18 вращается, электронный сигнал 102b, который посылается к катушке 80b через разъем 88b таким образом, что катушка 80b генерирует магнитное поле, которое направлено противоположно магнитному полю постоянного магнита 68b второго фиксирующего клапана 52b. Когда магнитное поле катушки 80b направлено противоположно магнитному полю постоянного магнита 68b, запорный шарик 96b разблокируется из второго конечного участка 74b магнитного полюса 70b второго фиксирующего клапана 52b в точке 122. Точка 122 следует за точкой 120. В изображенном варианте осуществления изобретения точка 122 находится в непосредственной близости от точки 120.
В точке 124 поршень 34 выдвигается из цилиндрического отверстия 30 за счет давления остаточной жидкости, находящейся в объемной камере 36. По мере того, как поршень 34 выдвигается, давление остаточной жидкости в объемной камере 36 уменьшается. Поскольку объемная камера 36 имеет соединение по жидкой среде со вторым концом 64b полости 60b, уменьшение давления жидкости приводит к тому, что давление жидкости воздействует со стороны жидкости из выпускного отверстия 16 для жидкости, и пружина 98b перемещают запорный шарик 96b таким образом, что этот запорный шарик 96b упирается в седло 66b клапана второго фиксирующего клапана 52b.
Во время действия первого участка 110 перехода давления цикла наполнения/опорожнения объемной камеры 36 оба клапана, т.е. первый и второй фиксирующие клапаны 52а, 52b, находятся в закрытом положении в течение временного промежутка, во время которого поршень 34 выдвигается из цилиндрического отверстия 30. Когда первый и второй фиксирующие клапаны 52а, 52b находятся в закрытом положении, давление в объемной камере 36 продолжает уменьшаться, поскольку поршень 34 выдвигается из цилиндрического отверстия 30, когда вал 18 вращается. В точке 126 давление жидкости в объемной камере 36 падает немного ниже давления жидкости во впускном отверстии 14 для жидкости. В точке 126 запорный шарик 96а первого фиксирующего клапана 52а начинает подниматься и отходить от седла 66а клапана.
Во время впускного участка 112 цикла наполнения/опорожнения объемной камеры 36, объемная камера 36 адаптируется таким образом, чтобы принимать жидкость из впускного отверстия 14 для жидкости. Впускной участок 112 включает в себя точку 128. В точке 128 давление жидкости, передаваемое от жидкости во впускном отверстии 14 для жидкости, перемещает запорный шарик 96а в открытое положение. Запорный шарик 96а упирается во второй конечный участок 74а магнитного полюса 70а первого фиксирующего клапана 52а. Запорный шарик 96а удерживается в открытом положении постоянным магнитом 68а, независимо от давления жидкости в объемной камере 36 или во впускном отверстии 14 для жидкости.
Когда поршень 34 оказывается близко к местоположению, в котором этот поршень 34 находится в полностью выдвинутом положении, электронный сигнал 102а посылается к катушке 80а через разъем 88а, таким образом катушка 80а генерирует магнитное поле, направленное противоположно магнитному полю постоянного магнита 68а первого фиксирующего клапана 52а. Когда магнитное поле катушки 80а направлено противоположно магнитному полю постоянного магнита 68а, запорный шарик 96а разблокируется из второго конечного участка 74а магнитного полюса 70а первого фиксирующего клапана 52а в точке 130 диаграммы.
В изображенном варианте осуществления изобретения разблокировка первого фиксирующего клапана 52а в точке 130 начинает второй участок 116 перехода давления цикла наполнения/опорожнения объемной камеры 36. Во время действия второго участка 116 перехода давления, давление жидкости в объемной камере 36 увеличивается от значения давления, которое, в целом, аналогично давлению жидкости во впускном отверстии 14 для жидкости, до значения давления, которое, в целом, аналогично давлению жидкости в выпускном отверстии 16 для жидкости. За счет того, что давлению в объемной камере 36 позволяется увеличиваться постепенно, шум, соответствующий установке для клапанного управления, уменьшается, поскольку не существует большой разницы давлений между давлением жидкости в объемной камере 36 и давлением жидкости в выпускном отверстии 16 для жидкости.
В точке 132 поршень 34 полностью выдвигается из цилиндрического отверстия 30. В то время как точка 132 показана после точки 130, должно быть понятно, что точка 132 может предшествовать точке 130.
Когда поршень 34 втягивается в цилиндрическое отверстие 30, давление жидкости в объемной камере 36 увеличивается. Когда давление жидкости в объемной камере 36 увеличивается, то давление жидкости и сила от пружины 98а перемещают запорный шарик 96а первого фиксирующего клапана 52а в закрытое положение таким образом, что запорный шарик 96а упирается в седло 66а клапана в точке 134 на диаграмме.
Во время второго участка 116 перехода давления цикла наполнения/опорожнения объемной камеры 36, оба клапана, т.е. первый и второй фиксирующие клапаны 52а, 52b находятся в закрытом положении в течение временного промежутка, во время которого поршень 34 втягивается в цилиндрическое отверстие 30. Когда первый и второй фиксирующие клапаны 52а, 52b находятся в закрытых положениях, давление жидкости в объемной камере 36 увеличивается, поскольку поршень 34 втягивается в цилиндрическое отверстие 30. Давление жидкости в объемной камере 36 воздействует на запорный шарик 96b второго фиксирующего клапана 52b. Когда давление жидкости увеличивается до значения, которое выше давления жидкости в выпускном отверстии 16 для жидкости, и сила от пружины 98b второго фиксирующего клапана 52b воздействует на запорный шарик 96b, этот запорный шарик 96b поднимается с седла 66b клапана в точке 136 на диаграмме.
Поскольку давление жидкости увеличивается в объемной камере 36, это давление жидкости перемещает запорный шарик 96b таким образом, что этот запорный шарик 96b прижимается ко второму конечному участку 74b магнитного полюса 70b. Постоянный магнит 68b второго фиксирующего клапана 52b удерживает запорный шарик 96b в этом открытом положении.
Когда второй фиксирующий клапан 52b находится в открытом положении, цикл наполнения/опорожнения объемной камеры 36 начинает свой выпускной участок 118. Во время выпускного участка 118, жидкость в объемной камере 36 имеет соединение по жидкой среде с выпускным отверстием 16 для жидкости. Выпускной участок 118 диаграммы продолжается до тех пор, пока поршень 34 полностью не втягивается в цилиндрическое отверстие 30.
Со ссылками на фиг.9 и 10 сейчас будет описана работа гидравлического устройства 12 в режиме гидравлического двигателя. Фиг.10 представляет диаграмму работы одного из множества поршней 34 в одном из множества цилиндрических отверстий 30 гидравлического устройства 12, когда это гидравлическое устройство 12 работает в режиме гидравлического двигателя. Рабочая диаграмма на фиг.10 показана в виде окружности, чтобы представить цикл наполнения/опорожнения объемной камеры 36. Цикл наполнения/опорожнения объемной камеры 36 включает в себя рабочий участок 140, первый участок 142 перехода давления, участок 144 выпускания и второй участок 146 перехода давления.
В режиме гидравлического двигателя жидкость под давлением входит в объемную камеру 36, для того чтобы поршень 34 выдвигался из цилиндрического отверстия 30. Выдвижение поршня 34 из цилиндрического отверстия 30 вызывает вращение вала 18. В режиме гидравлического двигателя жидкость во впускном отверстии 14 для жидкости гидравлического устройства 12 находится под более высоким давлением, чем жидкость в выпускном отверстии 16 для жидкости. Как правило, впускное отверстие 14 для жидкости имеет соединение по жидкой среде с насосом 24 (показан на фиг.2), в то время как жидкость в выпускном отверстии 16 для жидкости имеет соединение по жидкой среде с резервуаром 20 для жидкости.
В изображенном на фиг.9 варианте осуществления изобретения второй конец 64а полости 60а первого фиксирующего клапана 52а имеет соединение по жидкой среде с цилиндрическим отверстием 30 гидравлического устройства 12, в то время как проход 90а первого фиксирующего клапана 52а имеет соединение по жидкой среде с впускным отверстием 14 для жидкости. В этой конфигурации, когда давление жидкости в цилиндрическом отверстии 30 больше, чем давление жидкости во впускном отверстии 14 для жидкости, запорный шарик 96а поднимается с седла 66а клапана в направлении второго конечного участка 74а магнитного полюса 70а, таким образом жидкость может сообщаться между цилиндрическим отверстием 30 и впускным отверстием 14 для жидкости. Когда давление жидкости в цилиндрическом отверстии 30 больше, чем давление жидкости в выпускном отверстии 16 для жидкости, и когда запорный шарик 96 освобождается из второго конечного участка 74 магнитного полюса 70, запорный шарик 96 прижимается к седлу 66 клапана таким образом, что сообщение жидкости между цилиндрическим отверстием 30 и выпускным отверстием 16 для жидкости блокируется.
В изображенном на фиг.9 варианте осуществления изобретения второй конец 64а полости 60а первого фиксирующего клапана 52а имеет соединение по жидкой среде с цилиндрическим отверстием 30 гидравлического устройства 12, в то время как проход 90а первого фиксирующего клапана 52а имеет соединение по жидкой среде с впускным отверстием 14 для жидкости. Второй конец 64b полости 60b второго фиксирующего клапана 52b имеет соединение по жидкой среде с выпускным отверстием 16 для жидкости, в то время как проход 90b второго фиксирующего клапана 52b имеет соединение по жидкой среде с цилиндрическим отверстием 30 гидравлического устройства 12.
В точке 148 цикла наполнения/опорожнения поршень 34 полностью втягивается в цилиндрическое отверстие 30. В этой точке запорный шарик 96а первого фиксирующего клапана 52а удерживается за счет магнитного взаимодействия на втором конечном участке 74а магнитного полюса 70а таким образом, что жидкость из впускного отверстия 14 для жидкости имеет соединение по жидкой среде с объемной камерой 36, в то время как второй фиксирующий клапан 52b находится в закрытом положении. Когда жидкость из впускного отверстия для жидкости входит в объемную камеру 36, поршень 34 выдвигается из цилиндрического отверстия 30. В изображенном варианте осуществления изобретения выдвижение поршня 34 вызывает вращение вала 18.
В точке 150 электронный сигал 102а посылается к катушке 80а первого фиксирующего клапана 52а. Катушка 80а генерирует магнитное поле, направленное противоположно магнитному полю постоянного магнита 68а, которое разблокирует запорный шарик 96а из магнитного полюса 70а.
В точке 152 давление жидкости в объемной камере 36 уменьшается, поскольку поршень 34 выдвигается из цилиндрического отверстия 30. Когда давление жидкости в объемной камере 36 уменьшается, давление жидкости во впускном отверстии 14 для жидкости приводит к тому, что запорный шарик 96а первого фиксирующего клапана 52а прижимается к седлу 66а клапана.
В точке 154 давление жидкости в объемной камере 36 продолжает уменьшаться, поскольку поршень 34 выдвигается из цилиндрического отверстия 30. Когда давление жидкости падает ниже давления жидкости в выпускном отверстии 16 для жидкости, запорный шарик 96b второго фиксирующего клапана 52b поднимается с седла 66b клапана. Запорный шарик 96b прижимается ко второму конечному участку 74b магнитного полюса 70b в точке 156 диаграммы. В точке 158 поршень 34 находится в полностью выдвинутом положении в цилиндрическом отверстии 30.
Когда запорный шарик 96b второго фиксирующего клапана 52b удерживается в открытом положении с помощью постоянного магнита 68b, объемная камера 36 сейчас находится на участке выпускания цикла наполнения/опорожнения. Во время осуществления участка выпускания цикла наполнения/опорожнения жидкость в объемной камере 36 вытесняется к выпускному отверстию 16 для жидкости.
В точке 160 электронный сигнал 102b посылается к катушке 80b второго фиксирующего клапана 52b. Катушка 80b генерирует магнитное поле, направленное противоположно магнитному полю постоянного магнита 68b, которое вызывает освобождение запорного шарика 96b от магнитного полюса 70b. Освобождение запорного шарика 96b от магнитного полюса 70b начинает второй участок перехода давления цикла наполнения/опорожнения объемной камеры 36. Во время осуществления второго участка перехода давления цикла наполнения/опорожнения объемной камеры 36, давление жидкости в объемной камере 36 увеличивается.
В точке 162 давление жидкости в объемной камере 36 увеличивается таким образом, что запорный шарик 96b второго фиксирующего клапана 52b прижимается к седлу 66b клапана. Когда первый и второй фиксирующие клапаны 52а, 52b находятся в закрытом положении, давление жидкости в объемной камере 36 увеличивается, поскольку поршень 34 втягивается в цилиндрическое отверстие 30.
В точке 164 давление жидкости в объемной камере 36 увеличивается таким образом, что запорный шарик 96а первого фиксирующего клапана 52а поднимается с седла 66а клапана. Давление жидкости в объемной камере 36 продолжает увеличиваться до тех пор, пока запорный шарик 96а удерживается магнитными силами на магнитном полюсе 70а первого фиксирующего клапана в точке 166 диаграммы.
Сейчас будет описываться способ 200 клапанного управления гидравлического устройства 12 со ссылками на фиг.7 и 11. Контроллер 100 гидравлического устройства 12 принимает сигнал от датчика 168 положения во время шага 202. В изображенном варианте осуществления изобретения датчик 168 положения обеспечивает информацию, относящуюся к угловому положению вала 18 для контроллера 100.
В одном варианте осуществления изобретения контроллер 100 устанавливает соотношение сигнала к замещению каждой из объемных камер 36 устройства 26 в сборе с замещением жидкости во время шага 204. В одном варианте осуществления изобретения замещение является угловым положением устройства 26 в сборе с замещением жидкости. В другом варианте осуществления изобретения замещение является осевым положением поршней 34 в цилиндрических отверстиях 30.
Давление жидкости в объемной камере 36 приводит к тому, что запорный шарик 96а первого фиксирующего клапана 52а сбрасывается с седла 66а клапана и прижимается ко второму конечному участку 74а магнитного полюса 70а. Постоянный магнит 68а удерживает запорный шарик 96а на втором конечном участке 74а магнитного полюса 70а.
Когда замещение жидкости каждой из объемных камер 36 достигает первого значения, контроллер 100 посылает электронный сигнал 102а к первому фиксирующему клапану 52а таким образом, что запорный шарик 96а за счет магнитного взаимодействия разблокируется из магнитного полюса 70а первого фиксирующего клапана 52а во время шага 206. Альтернативно, сигнал от датчика 168 положения может непосредственно сравниваться с первым значением, таким образом, когда сигнал достигает первого значения, контроллер 100 посылает электронный сигнал 102а к первому фиксирующему клапану 52а. В одном варианте осуществления изобретения электронный сигнал 102а является импульсом, имеющим продолжительность, которая является частью промежутка времени, в течение которого вал 18 совершает полный поворот. Таким образом, продолжительность импульса меньше, чем время, в течение которого вал 18 совершает полный поворот.
Когда запорный шарик 96а разблокируется из магнитного полюса 70а, давление жидкости сажает запорный шарик 96а первого фиксирующего клапана 52а на седло 66а первого фиксирующего клапана 52а. В изображенном варианте осуществления изобретения пружина 98а смещает запорный шарик 96а в фиксированное на седле положение. Когда первый фиксирующий клапан 52а находится в закрытом положении, давление жидкости в объемной камере 36 приводит к тому, что второй фиксирующий клапан 52b открывается, и вследствие этого запорный шарик 96b поднимается (т.е. сбрасывается) с седла 66b клапана.
Когда замещение жидкости каждой из объемных камер 36 достигает второго значения, контроллер 100 посылает электронный сигнал 102b ко второму фиксирующему клапану 52b таким образом, что запорный шарик 96b за счет магнитного взаимодействия разблокируется из магнитного полюса 70b второго фиксирующего клапана 52b во время шага 208. Альтернативно, сигнал от датчика 168 положения может непосредственно сравниваться со вторым значением, таким образом, когда сигнал достигает второго значения, контроллер 100 посылает электронный сигнал 102b ко второму фиксирующему клапану 52b. В одном варианте осуществления изобретения электронный сигнал 102b является импульсом, имеющим продолжительность, которая является частью промежутка времени, в течение которого вал 18 совершает полный поворот. Таким образом, продолжительность импульса меньше, чем время, в течение которого вал 18 совершает полный поворот.
Когда запорный шарик 96b разблокируется от магнитного полюса 70b, давление жидкости сажает запорный шарик 96b второго фиксирующего клапана 52b на седло 66b второго фиксирующего клапана 52b. В изображенном варианте осуществления изобретения пружина 98b смещает запорный шарик 96b в фиксированное на седле положение. Когда второй фиксирующий клапан 52b находится в закрытом положении, давление жидкости в объемной камере 36 приводит к тому, что первый фиксирующий клапан 52а открывается, и вследствие этого запорный шарик 96а поднимается (т.е. сбрасывается) с седла 66а клапана.
Различные модификации и изменения этого раскрытия изобретения будут очевидны для специалистов в данной области техники, при этом они будут оставаться в рамках объема и сущности этого изобретения. Кроме того, должно быть понятно, что объем этого изобретения не должен ненадлежащим образом ограничиваться иллюстративными вариантами осуществления изобретения, изложенными здесь.