用于液壓制動(dòng)系統(tǒng)的液壓蓄能器預(yù)充壓力檢測(cè)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于檢測(cè)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的預(yù)充壓力的系統(tǒng)和方法?？刂破鹘邮諄碜灾甘疽簤褐苿?dòng)蓄能器的壓力或多個(gè)蓄能器中的較低壓力的壓力傳感器的壓力讀數(shù)。響應(yīng)于流體被提供給液壓蓄能器，所述控制器確定壓力變化的第一速率、與第一速率不同的壓力變化的第二速率、和介于第一和第二速率之間的轉(zhuǎn)變壓力。所述控制器基于轉(zhuǎn)變壓力確定液壓制動(dòng)蓄能器的近似的預(yù)充壓力。當(dāng)所確定的預(yù)充壓力低于參考?jí)毫r(shí)可以向操作者或另一處提供警告。
【專利說明】用于液壓制動(dòng)系統(tǒng)的液壓蓄能器預(yù)充壓力檢測(cè)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液壓蓄能器，更具體地涉及確定液壓系統(tǒng)例如液壓制動(dòng)和/或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓蓄能器的預(yù)充壓力。

【背景技術(shù)】
[0002]液壓蓄能器的預(yù)充壓力需要在安裝到液壓系統(tǒng)之后定期檢查以確保蓄能器的運(yùn)行狀況。隨著時(shí)間，蓄能器內(nèi)的氣體可能泄漏，這主要是由于分離蓄能器內(nèi)的氣體室和油室的橡膠隔膜或密封件磨損或退化。在某些機(jī)器中，液壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置成使用充滿氣體的蓄能器，當(dāng)通過流體加壓時(shí)，使機(jī)器操作者在主制動(dòng)系統(tǒng)失效的情況下施加腳踏制動(dòng)(service brakes) ο用于檢測(cè)蓄能器健康度的典型方案涉及當(dāng)機(jī)器停止和液壓蓄能器中的流體未加壓或蓄能器中沒有流體時(shí)將氣體壓力計(jì)和/或模塊化套件連接到液壓蓄能器的氣體閥。氣體壓力計(jì)提供預(yù)充壓力的讀數(shù)。根據(jù)這樣的讀數(shù)，液壓蓄能器進(jìn)行重新充壓或完全檢修或更換中的任一者。因此，典型的解決方案要求將液壓蓄能器物理連接至壓力計(jì)。然而，蓄能器可以位于一個(gè)機(jī)器上，使得難以接近和聯(lián)接氣體壓力計(jì)。
[0003]在一個(gè)示例中，德國(guó)專利號(hào)DE102005052640涉及一種方法，該方法是關(guān)于使用具有恒定可調(diào)節(jié)流率的流量調(diào)節(jié)器和具有預(yù)設(shè)的響應(yīng)時(shí)間的制動(dòng)閥來確定蓄能器容積的差。該方法還包括利用壓力傳感器基于它的回顧的計(jì)算的蓄能器在空的狀態(tài)下的容積來確定流體從液壓蓄能器排出之前和之后的壓力值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個(gè)實(shí)施例中，一種液壓制動(dòng)系統(tǒng)包括能夠具有相關(guān)聯(lián)的預(yù)充壓力的一個(gè)或多個(gè)液壓制動(dòng)蓄能器。液壓制動(dòng)蓄能器能將加壓流體排放到液壓制動(dòng)器。壓力傳感器流體聯(lián)接到液壓制動(dòng)蓄能器。泵可在充壓循環(huán)期間向液壓制動(dòng)蓄能器提供流體?？刂破髋渲贸蓮膲毫鞲衅鹘邮罩甘疽簤褐苿?dòng)蓄能器壓力的壓力讀數(shù)。此外，響應(yīng)于向液壓蓄能器提供流體，控制器配置成確定壓力變化的第一速率、與第一速率不同的壓力變化的第二速率、和在第一速率和第二速率之間的轉(zhuǎn)變/過渡處的壓力。此外，控制器配置成基于該轉(zhuǎn)變/過渡壓力確定液壓制動(dòng)蓄能器的近似的預(yù)充壓力。所確定的預(yù)充壓力可以是最小容積狀態(tài)期間液壓制動(dòng)蓄能器的第一室中的流體的壓力和轉(zhuǎn)變壓力的差值。
[0005]在另一實(shí)施例中，一種機(jī)器的液壓制動(dòng)系統(tǒng)包括各自能夠具有相關(guān)聯(lián)的預(yù)充壓力的兩個(gè)液壓制動(dòng)蓄能器。每個(gè)液壓制動(dòng)蓄能器能將加壓流體排放到機(jī)器的相應(yīng)的液壓制動(dòng)器。泵可在充壓循環(huán)期間向液壓制動(dòng)蓄能器提供流體。梭閥設(shè)置成將第一線路從泵流體聯(lián)接到通向制動(dòng)蓄能器之一的第一蓄能器線路和流體聯(lián)接到通向另一制動(dòng)蓄能器的第二蓄能器線路。梭閥構(gòu)造成使第一和第二蓄能器線路中壓力較低的一個(gè)與第一線路流體聯(lián)接。壓力傳感器流體聯(lián)接到梭閥上游的第一線路。該壓力傳感器配置成指示第一和第二蓄能器線路的較低壓力?？刂破髋渲贸蓮膲毫鞲衅鹘邮諌毫ψx數(shù)。響應(yīng)于向液壓蓄能器之一提供流體，控制器配置成確定所述液壓蓄能器之一的壓力變化的第一速率、與所述液壓蓄能器之一的第一速率不同的壓力變化的第二速率、以及所述液壓蓄能器之一的第一和第二速率之間的轉(zhuǎn)變壓力。控制器配置成基于所述轉(zhuǎn)變壓力確定所述液壓蓄能器之一的近似的預(yù)充壓力。
[0006]在又一實(shí)施例中，還提供了一種檢測(cè)用于液壓制動(dòng)系統(tǒng)的蓄能器預(yù)充壓力的方法，包括監(jiān)測(cè)何時(shí)機(jī)器的液壓制動(dòng)系統(tǒng)的液壓制動(dòng)蓄能器處于最小容積狀態(tài)。制動(dòng)系統(tǒng)可包括多于一個(gè)的液壓制動(dòng)蓄能器，監(jiān)測(cè)步驟可以在機(jī)器的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間進(jìn)行。另一步驟包括向液壓制動(dòng)蓄能器提供加壓流體，其中向液壓制動(dòng)蓄能器提供的流體的壓力在第一速率下變化并在一轉(zhuǎn)變壓力下轉(zhuǎn)變至第二速率。另一步驟包括基于所述轉(zhuǎn)變壓力確定液壓制動(dòng)蓄能器的近似的預(yù)充壓力。另一步驟可包括當(dāng)所確定的預(yù)充壓力低于閾值時(shí)發(fā)送警告。
[0007]本發(fā)明的其它特征和方面將通過下面的描述和附圖變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有液壓蓄能器和控制器的示例性系統(tǒng)的框圖；
[0009]圖2是圖1的系統(tǒng)包括比較器的框圖；
[0010]圖3是在最小容積狀態(tài)下的液壓蓄能器的不意圖；
[0011]圖4是在中間狀態(tài)下的液壓蓄能器的示意圖；
[0012]圖5是確定液壓蓄能器的近似預(yù)充壓力的過程；
[0013]圖6是在液壓蓄能器的充壓/充填和排壓/排放期間流體壓力關(guān)于時(shí)間改變的曲線圖；
[0014]圖7是流體壓力關(guān)于時(shí)間改變的曲線圖，示出了流體壓力所達(dá)到的峰值壓力；和
[0015]圖8是液壓制動(dòng)系統(tǒng)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1至2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括液壓蓄能器102、壓力傳感器104、流體源106和控制器108的示例性系統(tǒng)100。該系統(tǒng)100可用于任何機(jī)器如挖掘機(jī)、輪式裝載機(jī)、拖拉機(jī)、大型礦用卡車、鉸接式卡車以及其它機(jī)器。液壓蓄能器102可以是基于活塞的蓄能器或基于囊和膜的蓄能器。一個(gè)或多個(gè)閥(未示出)可以與系統(tǒng)100相關(guān)聯(lián)以選擇性地控制蓄能器的充壓和排壓。例如，一個(gè)或多個(gè)閥可以打開以允許蓄能器充壓和/或蓄能器排壓，而一個(gè)或多個(gè)閥(相同或不同)可以關(guān)閉以允許充壓和/或排壓。在某些回路中，該系統(tǒng)可以不包括這樣的閥。
[0017]液壓蓄能器的描述將參考蓄能器102，盡管該描述也適用于圖8中的液壓制動(dòng)蓄能器804A、804B。如圖3_4所示，液壓蓄能器102可包括:第一流體室302，例如工作流體或油室；第二流體室304，例如壓縮流體或氣體室，以及設(shè)置在室302、304之間的分隔件306。第一流體室302可構(gòu)造成填充有第一流體。在一個(gè)實(shí)施例中，第一流體可包括油、潤(rùn)滑液或與液壓機(jī)器相關(guān)聯(lián)的任何其它流體。液壓蓄能器102的第二流體室304可借助于氣體閥308填充有氣體或任何其它可壓縮流體。在一個(gè)實(shí)施例中，氣體可以是氮?dú)狻Ｒ簤盒钅芷?02的分隔件306可以構(gòu)造成使第一流體室302和第二流體室304分開以使容納在其中的流體基本上保持彼此隔離。
[0018]液壓蓄能器102可包括與第二流體室304相關(guān)聯(lián)的第一端蓋310，和與第一流體室302相關(guān)聯(lián)的第二端蓋312。分隔件306可以是具有一個(gè)或多個(gè)密封件314以降低流體從一個(gè)室進(jìn)入另一室的風(fēng)險(xiǎn)的活塞?；钊麪畹姆指艏?06可以在液壓蓄能器102內(nèi)移動(dòng)以減小或增大各流體室的容積。附加的密封件315可以設(shè)置在液壓蓄能器102的第一端蓋310和第二端蓋312中。類似地，在基于囊和膜的蓄能器的情況下，分隔件306可以是柔性膜或者可在膨脹構(gòu)型與壓縮構(gòu)型之間移動(dòng)的可膨脹的分隔件。液壓蓄能器102的尺寸設(shè)置成具有預(yù)充壓力能力以便對(duì)第一流體室302內(nèi)積蓄的流體加壓，例如用于能量回收，所述流體在與第二流體室304的已充壓壓力相關(guān)聯(lián)的壓力下從第一流體室302被順序地釋放。預(yù)充壓力可以由壓力能力和第一與第二流體室302、304之間的差異來確定。
[0019]為了確定與液壓蓄能器102相關(guān)聯(lián)的壓力，壓力傳感器104可以連接在液壓蓄能器102的第一流體室302的上游或下游。壓力傳感器104可以配置成在液壓蓄能器102的充壓和排壓期間對(duì)第一流體室302中的流體進(jìn)行監(jiān)測(cè)并向控制器108提供壓力讀數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，壓力讀數(shù)既可以連續(xù)地提供也可以在預(yù)定的時(shí)間間隔之后提供。在一個(gè)示例中，壓力傳感器104可以是流體或油壓傳感器。
[0020]液壓蓄能器102的第一流體室302可連接到流體源106，例如固定或可變排量的液壓泵。液壓蓄能器102的第一流體室302構(gòu)造成分別在蓄能器的充壓和排壓模式下以一流率接收和輸送流體。涉及泵的參數(shù)諸如流率、流向等可能會(huì)發(fā)生變化。應(yīng)理解的是，也可以使用可調(diào)節(jié)流體流量的任何其它裝置。一個(gè)或多個(gè)閥可與第一流體室302相關(guān)聯(lián)，使得閥配置成液壓蓄能器102排壓后防止在指定的時(shí)間段充壓。
[0021]如圖1-2所示，控制器108可以連接到壓力傳感器104?？刂破?08可以配置成接收和處理由壓力傳感器104獲取的壓力讀數(shù)。此外，控制器108可以確定液壓蓄能器102的近似預(yù)充壓力。此外，控制器108可以配置成確定或估計(jì)與液壓蓄能器102的分隔件306相關(guān)聯(lián)的摩擦力。例如，確定這種摩擦力可能有利于確定基于活塞的蓄能器的密封件314的有效性。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，控制器108可包括比較器202來診斷液壓蓄能器102的健康度。比較器202可以將預(yù)充壓力、摩擦力中的至少一個(gè)和與液壓蓄能器102相關(guān)聯(lián)的預(yù)充壓力和摩擦力的預(yù)定閾值范圍相比較，從而診斷液壓蓄能器102的健康度。在另一實(shí)施例中，比較器202可以是通過已知方法連接至控制器108的獨(dú)立的或分開的模塊。對(duì)控制器和比較器的描述也適用于圖8中的控制器900。
[0023]控制器108和/或比較器202可包括處理器單元、輸入和輸出端口、用于可執(zhí)行程序和閾值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)總線等?？刂破?08和/或比較器202的功能還可包括本文未描述的其它活動(dòng)。
[0024]此外，控制器108和/或比較器202可以在數(shù)據(jù)庫(kù)110中取回或存儲(chǔ)壓力讀數(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)110可以存儲(chǔ)關(guān)于液壓蓄能器102的預(yù)充壓力和摩擦力的閾值范圍的歷史數(shù)據(jù)值。數(shù)據(jù)庫(kù)110可以利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、索引文件或任何其它數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索技術(shù)，沒有任何限制。應(yīng)理解的是，示例性系統(tǒng)100可包括未在本文描述的其它部件。
[0025]圖5示出了用于確定液壓蓄能器102的預(yù)充壓力的過程。圖6-7是流體壓力關(guān)于時(shí)間變化的曲線圖，由連接到液壓蓄能器102的壓力傳感器104在液壓蓄能器102的充壓和排壓過程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)。圖5-7的過程和曲線圖也適用于圖8中的液壓制動(dòng)系統(tǒng)。
[0026]如之前所提到的，系統(tǒng)100可以用于包括蓄能器的許多類型的系統(tǒng)。例如，在圖8中，系統(tǒng)100設(shè)置有液壓制動(dòng)系統(tǒng)800。蓄能器可以用作能量存儲(chǔ)裝置，以向制動(dòng)器的液壓制動(dòng)缸提供加壓流體，從而允許操作制動(dòng)器以控制機(jī)器速度。為此，蓄能器配置成在第一操作狀態(tài)充壓、在第二操作狀態(tài)排壓以向液壓制動(dòng)缸提供加壓流體。
[0027]液壓制動(dòng)系統(tǒng)800可包括流體貯存器或儲(chǔ)箱806，流體源或泵808適于對(duì)從儲(chǔ)箱806取出的流體加壓并供給到一個(gè)或多個(gè)蓄能器一一分別顯示為第一和第二蓄能器或前制動(dòng)蓄能器804A和后制動(dòng)蓄能器804B—一以用于儲(chǔ)存。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，儲(chǔ)箱806可構(gòu)成適于容納一定量的流體的低壓貯存器。該流體可包括例如液壓油、潤(rùn)滑油或本領(lǐng)域已知的任何其它流體。泵808經(jīng)由前制動(dòng)端口 807A和后制動(dòng)端口 807B與前制動(dòng)器和后制動(dòng)器(未示出)流體連通?？刂崎y(未示出)可以設(shè)置在制動(dòng)器和蓄能器804之間并配置成選擇性地允許從蓄能器804排放的加壓流體進(jìn)入制動(dòng)器的制動(dòng)缸(未示出)內(nèi)。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，泵808通過例如對(duì)軸、傳動(dòng)帶、電路或任何其它合適的方式可驅(qū)動(dòng)地連接到動(dòng)力源的輸出軸?？商娲?，泵808可以經(jīng)由轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器、減速齒輪箱或任何其它合適的方式間接地連接至動(dòng)力源。在一個(gè)實(shí)施例中，泵808實(shí)施為具有負(fù)載感測(cè)功能(例如，如圖所示，具有負(fù)載感測(cè)信號(hào)線路810)的可變排量泵，這允許泵808僅在必要時(shí)操作或提供加壓流體流。在另一實(shí)施例中，泵808可實(shí)施為固定排量泵。
[0029]在對(duì)蓄能器804A、804B充壓的第一操作狀態(tài)期間，泵808將來自儲(chǔ)箱806的加壓流體經(jīng)由流體聯(lián)接到泵的排放口的第一線路820提供給蓄能器804A、804B。在所述第一線路820中可包括具有閾值壓力設(shè)定并促進(jìn)流動(dòng)的單向性的單向閥822。單向閥822的上游可以是第一孔826。第一孔826可以設(shè)置成確保蓄能器的充壓速率是固定的或恒定的。
[0030]在單向閥822和第一孔826之間從第一線路820分支出的是通向制動(dòng)器充壓閥834的第二線路830。第二孔835可以設(shè)置在第二線路830中。在一個(gè)示例中，第二孔835的尺寸設(shè)置成比第一孔826小。制動(dòng)器充壓閥834可以是能夠從控制器900接收命令信號(hào)的電磁致動(dòng)閥。制動(dòng)器充壓閥834可在第一、打開位置(圖8中示出)和第二、關(guān)閉位置之間移動(dòng)。偏壓構(gòu)件例如彈簧可以設(shè)置成將制動(dòng)器充壓閥偏壓在第一位置。在第一位置，來自第二線路830的加壓流體可以經(jīng)由制動(dòng)器充壓閥834中的第一內(nèi)部通路836和負(fù)載感測(cè)信號(hào)線路810連通至泵808。在第二位置，負(fù)載感測(cè)信號(hào)線路810可以經(jīng)由形成于制動(dòng)器充壓閥834中的第二內(nèi)部通路842與排放信號(hào)線路840連通，第二線路被阻斷。排放信號(hào)線路840流體聯(lián)接至儲(chǔ)箱806。
[0031]在一個(gè)示例中，第一線路820與蓄能器804A、804B連通。在這種布置中，一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器一一示出為第一壓力傳感器850A和第二壓力傳感器850B—一在所述蓄能器804A.804B的上游可操作地聯(lián)接到第一線路820并設(shè)置在單向閥822的下游?？梢詢H提供第一壓力傳感器850A，雖然第二壓力傳感器850B可以設(shè)置用于冗余和在第一壓力傳感器850A不工作的情況下操作。
[0032]在一個(gè)示例中，當(dāng)設(shè)置了兩個(gè)蓄能器時(shí)，第一線路820可以包括可選的逆梭閥860。逆梭閥860包括流體聯(lián)接到各蓄能器804A、804B和單向閥822的第一蓄能器線路862和第二蓄能器線路864。在一個(gè)示例中，壓力傳感器可以設(shè)置在逆梭閥860的上游，使得可以使用單個(gè)壓力傳感器來檢測(cè)所述一對(duì)蓄能器的壓力。逆梭閥860構(gòu)造成將第一或第二蓄能器線路862、864中壓力較低的一個(gè)液壓地連接至第一線路820。
[0033]為此，低壓/壓力較低的蓄能器可以與第一線路連通。壓力傳感器850A可以感測(cè)該低壓蓄能器的壓力值，并經(jīng)由壓力信號(hào)傳送給控制器900?？刂破?00配置成處理所述壓力信號(hào)并將該壓力信號(hào)與預(yù)定的閾值相比較。當(dāng)壓力值低于閾值時(shí)，控制器可以經(jīng)由螺線管輸出命令信號(hào)給制動(dòng)器充壓閥834以允許移動(dòng)到第一位置。其結(jié)果是，泵808操作性地增加其排壓壓力以最終通過負(fù)載感測(cè)信號(hào)克服單向閥822的壓力設(shè)定值從而借助于加壓流體對(duì)低壓蓄能器充壓。
[0034]當(dāng)?shù)蛪盒钅芷鲏毫υ龃髸r(shí)，壓力傳感器850A可以感測(cè)該低壓蓄能器的壓力值，并經(jīng)由壓力信號(hào)傳送給控制器900。控制器900配置成處理所述壓力信號(hào)并使該壓力信號(hào)與預(yù)定的閾值相比較。當(dāng)壓力值大于閾值時(shí)，控制器可以經(jīng)由螺線管輸出命令信號(hào)給制動(dòng)器充壓閥834以允許移動(dòng)到第二位置。為此，負(fù)載感測(cè)信號(hào)被傳送到所述泵和所述泵操作性地降至關(guān)閉或最小壓力設(shè)定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，逆梭閥將向兩個(gè)蓄能器中的低壓蓄能器持續(xù)移動(dòng)。因此，控制器900將監(jiān)測(cè)蓄能器的壓力并命令各蓄能器的充壓。本文所述的制動(dòng)蓄能器壓力監(jiān)測(cè)操作可以監(jiān)測(cè)蓄能器的壓力，具體地，監(jiān)測(cè)制動(dòng)蓄能器在機(jī)器運(yùn)行期間一一并且特別地，在機(jī)器起動(dòng)期間、當(dāng)蓄能器初始為空時(shí)一一的預(yù)充壓力的狀態(tài)。
[0035]最初，液壓蓄能器102或804A或804B的第一流體室302連接至流體源106。流體壓力可以被驅(qū)動(dòng)到最小速率或零，例如，通過從第一流體室302抽出流體(也就是，從第一流體室302排放流體)，使得液壓蓄能器102處于最小容積狀態(tài)，如圖3所示。在機(jī)器起動(dòng)的情況下，蓄能器例如制動(dòng)蓄能器804A、804B可以是空的。在基于活塞的蓄能器中，在最小容積狀態(tài)下，液壓蓄能器102的分隔件306可與第一流體室302的壁接觸。因此，如步驟502中所示，第一流體室302可減小到最小或零容積的狀態(tài)，而蓄能器102或制動(dòng)蓄能器804A或804B的第二流體室304可以在最大容積狀態(tài)。這里，處于最小或零容積的第一流體室302的流體壓力的壓力讀數(shù)可通過壓力傳感器104或850A進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0036]液壓蓄能器102或804A或804B的預(yù)充壓力被定義成當(dāng)液壓蓄能器102或804A或804B處于最小容積狀態(tài)時(shí)填充在第二流體室304中的惰性氣體或可壓縮流體的壓力。如附圖中可見，由壓力傳感器104或850A在最小容積狀態(tài)下記錄的流體壓力為零。
[0037]接著，在步驟504中，液壓蓄能器102或制動(dòng)蓄能器804A或804B可通過向第一流體室302提供流體而充壓。圖4示出液壓蓄能器102或804A或804B在充壓或排壓循環(huán)過程中的中間狀態(tài)。在充壓過程中，流體通過流體源106或808以預(yù)定速率經(jīng)由位于第一流體室302附近的端口 316提供至第一流體室302。在一個(gè)實(shí)施例中，泵可以被驅(qū)動(dòng)至最小或低的流量，例如約301pm或更少。顯著較快的速率因溫度上升和其它因素的影響而更難以測(cè)量和控制。流體壓力的壓力讀數(shù)可通過壓力傳感器104、850A同步監(jiān)測(cè)。
[0038]當(dāng)流體被填充在所述第一流體室302中時(shí)，分隔件306被推向液壓蓄能器102或804A或804B的第二流體室304。對(duì)于特定的時(shí)間間隔，流體的壓力可繼續(xù)保持為零或最小，直到與分隔件306相關(guān)聯(lián)的摩擦力被克服并且分隔件306開始從第二端蓋312移開。
[0039]當(dāng)分隔件306開始移動(dòng)時(shí)，與第一流體室302相關(guān)聯(lián)的容積隨著流體填充到第一流體室302內(nèi)而增加，導(dǎo)致與填充在第二流體室304中的壓縮流體相關(guān)聯(lián)的容積下降。此時(shí)，流體的壓力可以以第一速率改變，然后轉(zhuǎn)換到第二速率(見圖6-7)。可以觀察到的是，流體壓力隨時(shí)間的變化的第一速率大于流體壓力隨時(shí)間的變化的第二速率，如附圖中可見的迅速變化至第一速率并隨后逐漸轉(zhuǎn)變/過渡到第二速率。
[0040]此外，第一轉(zhuǎn)變壓力的讀數(shù)可以通過控制器108或900被監(jiān)測(cè)和記錄。流體的第一轉(zhuǎn)變壓力是從第一速率轉(zhuǎn)變到第二速率時(shí)的壓力。第二速率表示當(dāng)流體流入蓄能器時(shí)蓄能器的充壓速率。第一轉(zhuǎn)變壓力在附圖中顯示為點(diǎn)A。在一個(gè)實(shí)施例中，第一轉(zhuǎn)變壓力可以被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)110中以用于檢索。應(yīng)指出的是，液壓蓄能器102或804A或804B的相關(guān)聯(lián)的預(yù)充壓力可以是在第一流體室302的最小容積狀態(tài)期間的第一流體室302內(nèi)的流體壓力與轉(zhuǎn)變壓力的差值?？商娲兀诘谝涣黧w室的最小容積狀態(tài)期間的壓力可以大致為零，并且在第一轉(zhuǎn)變壓力下的壓力讀數(shù)可以表示預(yù)充壓力。
[0041]在另一實(shí)施例中，液壓蓄能器102或804A或804B的充壓期間的流體峰值壓力(圖7中示為點(diǎn)B)可以通過控制器108或900進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄。流體的峰值壓力大于所記錄的第一轉(zhuǎn)變壓力。峰值壓力也可以被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)110中。
[0042]流體的峰值壓力可以對(duì)應(yīng)于引起液壓蓄能器102或804A或804B的最小容積狀態(tài)的變化所需的流體壓力，以克服與朝向第二流體室304移動(dòng)分隔件306相關(guān)聯(lián)的任何摩擦力。本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的是，在液壓蓄能器102或804A或804B從最小容積狀態(tài)充壓的過程中，流體壓力必須上升得高得多、到達(dá)峰值壓力以便克服摩擦力和將分隔件306推向第二流體室304。分隔件306開始移動(dòng)之后，流體壓力可下降到第一轉(zhuǎn)變壓力，如圖7所不O
[0043]液壓蓄能器102或804A或804B的排壓可以在以第二速率達(dá)到預(yù)定壓力之后開始。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)預(yù)定壓力和相關(guān)聯(lián)的預(yù)充壓力之間的壓力差為2MPa時(shí)可以開始排壓。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在液壓蓄能器102或804A或804B充壓過程中，流體壓力(與第一流體室302相關(guān)聯(lián))與氣體壓力(與第二流體室304相關(guān)聯(lián))之間可能存在差異，使得在任何時(shí)刻流體壓力可以略高于氣體壓力。
[0044]液壓蓄能器102或804A或804B可通過從第一流體室302抽出流體而排壓。流體可以在預(yù)定的流率下經(jīng)由端口 316抽出。在一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)定流率可以是約301pm或更少。在另一實(shí)施例中，液壓蓄能器102或804A或804B的排壓過程中排出流體的速率可以與充壓過程中填充流體的速率相同。
[0045]在液壓蓄能器102或804A或804B的排壓過程中，基于由壓力傳感器104所提供的讀數(shù)，流體壓力的行為可以如圖6-7所示。流體壓力可以以第三速率改變，然后轉(zhuǎn)變到第四速率。如從圖6-7中清晰可見，流體壓力隨時(shí)間改變的第三速率是較慢或平緩的，相比之下隨時(shí)間改變的第四速率較大或較快。
[0046]控制器108或900還可以監(jiān)測(cè)第二轉(zhuǎn)變壓力(圖6_7中示為點(diǎn)C)，在該轉(zhuǎn)變壓力下流體壓力從第三速率轉(zhuǎn)變到第四速率。第二轉(zhuǎn)變壓力可由控制器108或900儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)110中。應(yīng)理解的是，在液壓蓄能器102或804A或804B的排壓過程中，流體壓力和氣體壓力之間的差值可忽略不計(jì)。此外，在液壓蓄能器102或804A或804B排壓后，流體壓力可能下降到零，而氣體壓力達(dá)到預(yù)充壓力。
[0047]接著，在步驟506中，控制器108或900可以基于所監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)變壓力確定液壓蓄能器102或制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)蓄能器804A或804B的近似的預(yù)充壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，該確定可以基于第二轉(zhuǎn)變壓力進(jìn)行。在另一實(shí)施例中，液壓蓄能器102或804A或804B的近似預(yù)充壓力的確定可以基于第一和第二轉(zhuǎn)變壓力的相互關(guān)系進(jìn)行。
[0048]所述相互關(guān)系可包括第一和第二轉(zhuǎn)變壓力讀數(shù)或基于對(duì)第一和第二轉(zhuǎn)變壓力讀數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析的近似預(yù)充壓力的推導(dǎo)的任何數(shù)學(xué)函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器108或900可以計(jì)算第一和第二轉(zhuǎn)變壓力的平均值，以便確定液壓蓄能器102或804A或804B的近似預(yù)充壓力。
[0049]應(yīng)理解的是，所確定的近似預(yù)充壓力可以大致等于液壓蓄能器102或804A或804B在最小容積狀態(tài)下的壓力。在液壓蓄能器102或804A或804B的充壓和排壓過程中氣體壓力隨時(shí)間變化的速率可以與由壓力傳感器104或850A記錄的流體壓力隨時(shí)間變化的相對(duì)較慢的速率成比例。較慢的速率可更容易讀取和控制。
[0050]此外，控制器108或900可以基于所監(jiān)測(cè)的第一、第二、第三和第四速率確定與分隔件306相關(guān)聯(lián)的摩擦力。在又一實(shí)施例中，所監(jiān)測(cè)的第一和第二轉(zhuǎn)變壓力，以及所監(jiān)測(cè)的第一、第二、第三和第四速率可以用于預(yù)測(cè)液壓蓄能器102或804A或804B的失效。
[0051]此外，控制器108或900還可以確定液壓蓄能器102或804A或804B的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。控制器108或900可以從數(shù)據(jù)庫(kù)110中檢索/取回，并將峰值壓力與第一轉(zhuǎn)變壓力相比較?；谠摫容^，控制器108或900可確定液壓蓄能器102或804A或804B的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，峰值壓力與第一轉(zhuǎn)變壓力的差異可以計(jì)算為液壓蓄能器102或804A或804B的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
[0052]此外，比較器202可以有助于診斷液壓蓄能器102或804A或804B的健康度。比較器202可從數(shù)據(jù)庫(kù)110取回與液壓蓄能器102或804A或804B相關(guān)聯(lián)的預(yù)充壓力和/或摩擦力的一個(gè)或多個(gè)歷史讀數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，歷史讀數(shù)可以是由控制器108或900確定的讀數(shù)或存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)110中的預(yù)定的閾值讀數(shù)或參考?jí)毫?。在另一?shí)施例中，所監(jiān)測(cè)的第一轉(zhuǎn)變壓力、峰值壓力和第二轉(zhuǎn)變壓力可以與從數(shù)據(jù)庫(kù)110取回的先前讀數(shù)相比較，從而確定預(yù)充壓力的變化。對(duì)于基于活塞的蓄能器，也可以基于該比較來確定密封效果。
[0053]控制器108或900和/或比較器202還可以適于當(dāng)所確定的預(yù)充壓力和摩擦力中的至少一個(gè)不在預(yù)定的閾值范圍內(nèi)時(shí)通知操作者。應(yīng)理解的是，該通知可以設(shè)置成指示所確定的液壓蓄能器102的近似預(yù)充壓力和/或摩擦力可以比可接受的性能更低或更高。例如，可以在預(yù)充壓力在從制動(dòng)器充壓被激活時(shí)開始的預(yù)定時(shí)間段如約四秒鐘內(nèi)不高于預(yù)定壓力例如約SObar時(shí)提供所述通知。對(duì)于另一示例，當(dāng)壓力在很短的時(shí)間段、例如約2.7秒內(nèi)(即比預(yù)期的預(yù)定時(shí)間段更快)從零爬升到預(yù)定最大壓力以上時(shí)，可以提供通知。
[0054]此外，由控制器108或900和/或比較器202提供的通知可以是經(jīng)由本領(lǐng)域已知的通過有線或無線通信與控制器108或900通信的指示器399提供的。該指示器399可以是構(gòu)造用于例如警報(bào)消息的視覺反饋的顯示器、計(jì)量器、光信號(hào)等，和/或構(gòu)造用于經(jīng)由諸如警報(bào)器提供音頻反饋的揚(yáng)聲器，和/或本領(lǐng)域已知的用于提供反饋的其它設(shè)備。除了操作者之外，或代替操作者，警告也可以傳送到另一處，例如維護(hù)技術(shù)人員或操作者的主管。在基于活塞的蓄能器的情況下，可以基于該通知執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)補(bǔ)救行動(dòng)，例如液壓蓄能器102的重新充壓、液壓蓄能器102的徹底檢查或密封件314的替換。
[0055]工業(yè)實(shí)用件
[0056]在使用中，液壓蓄能器102或804A或804B可能由于各種原因而失去預(yù)充壓力。例如，原因可能是部件故障，例如基于活塞的蓄能器中的密封件失效或基于囊的蓄能器中的囊失效。此外，預(yù)充壓力的增大可歸因于流體泄漏到第二流體室304內(nèi)。相應(yīng)地，如果預(yù)充壓力過高或過低，則液壓蓄能器102可能需要維修或徹底檢查。因此，安裝在機(jī)器中后，需要每隔數(shù)月或至少每年一次檢查液壓蓄能器102或804A或804B的健康度。
[0057]典型的解決方案包括將壓力計(jì)和/或模塊套件連接至液壓蓄能器102或804A或804B的氣體閥308。
[0058]然而，當(dāng)液壓蓄能器102或804A或804B安裝在機(jī)器中時(shí)，由于降低了的可接近性，建立壓力計(jì)到氣體閥308的這種物理連接是有問題的。此外，有時(shí)可能需要手動(dòng)分析讀數(shù)以便確定液壓蓄能器102或804A或804B是否正常工作。這可能會(huì)導(dǎo)致與利用這些典型解決方案測(cè)量預(yù)充壓力相關(guān)聯(lián)的成本增加。本文所描述的系統(tǒng)和方法可以涉及用于監(jiān)測(cè)和診斷液壓蓄能器102或804A或804B的健康度的自動(dòng)化過程，而不需要物理連接至氣體閥308，即無需使用氣體壓力計(jì)或傳感器。本文所描述的系統(tǒng)和方法可確定和估計(jì)液壓蓄能器102或804A或804B的預(yù)充壓力和/或與分隔件306相關(guān)聯(lián)的摩擦值，以改善對(duì)蓄能器健康度的診斷。
[0059]診斷健康度和確定近似的預(yù)充壓力和/或摩擦值可以通過監(jiān)測(cè)由壓力傳感器104所提供的壓力讀數(shù)、并且隨后執(zhí)行對(duì)確定所需的讀數(shù)的必要處理而實(shí)時(shí)地進(jìn)行。
[0060]控制器108或900可以基于所監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)變壓力確定液壓蓄能器102或804A或804B的近似預(yù)充壓。在一個(gè)實(shí)施例中，液壓蓄能器102或804A或804B的動(dòng)態(tài)響應(yīng)可以基于峰值壓力和第一轉(zhuǎn)變壓力之間的差異來確定。
[0061]此外，在另一實(shí)施例中，控制器或比較器202可確定由控制器108或900確定的近似預(yù)充壓力是否處于預(yù)定的閾值范圍內(nèi)。如果近似預(yù)充壓力過高或過低，即處于所述范圍以外，則可以適當(dāng)?shù)赝ㄖ僮髡?。基于該通知，可以?zhí)行一個(gè)或多個(gè)補(bǔ)救行動(dòng)，例如液壓蓄能器102或804A或804B的再充壓、更換蓄能器、或者更換密封件。在一個(gè)示例中，所述控制器可操作以將預(yù)充壓力和與液壓制動(dòng)蓄能器相關(guān)聯(lián)的預(yù)定參考?jí)毫M(jìn)行比較。在一個(gè)示例中，所述控制器配置成當(dāng)預(yù)充壓力小于預(yù)定參考?jí)毫r(shí)經(jīng)由聯(lián)接至控制器的指示器提供警告和/或通知。
[0062]在基于活塞的蓄能器的情況下，本文所描述的系統(tǒng)和方法可以確定分隔件306的密封效果。如果所確定的分隔件306的摩擦值處于預(yù)定的閾值范圍內(nèi)，可以指示的是，液壓蓄能器102的密封件處于可接受的狀況以及密封件314可被保留。例如，預(yù)充壓力的損失可能是由于部件故障，如活塞密封件失效或囊失效使得從第二流體室到第一流體室發(fā)生流體泄漏。預(yù)充壓力的增加可能是由于流體從第一流體室泄漏到第二流體室內(nèi)。
[0063]摩擦值也可以與先前的閾值范圍相比較，以確定當(dāng)前值是否是可接受的。相對(duì)高的摩擦值可以指示液壓蓄能器102將要發(fā)生故障。因此，本發(fā)明可有助于確定液壓蓄能器102的摩擦值是否比失效前的早期階段所期望的更高。
[0064]該方法可以用于警告操作者注意低制動(dòng)蓄能器預(yù)充氣體壓力。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，蓄能器可以是空的。蓄能器預(yù)充氣體壓力可以通過壓力傳感器的讀數(shù)指示蓄能器壓力。當(dāng)提供多于一個(gè)的壓力傳感器時(shí)，如果任何壓力傳感器在起動(dòng)時(shí)發(fā)生故障，則可以使用另一壓力傳感器。當(dāng)從開機(jī)滿足必要條件時(shí)，事件時(shí)間可以開始。從空的蓄能器和充壓事件起動(dòng)開始，充壓速率在任何一個(gè)蓄能器中的壓力到達(dá)最低預(yù)充壓力時(shí)改變。通過監(jiān)測(cè)從零到最大充壓速率的充壓速率，控制器108或900配置成識(shí)別蓄能器充壓速率變化時(shí)的壓力。該壓力通常是較低的蓄能器預(yù)充壓力。當(dāng)預(yù)充氣體壓力低于閾值時(shí)，可向操作者提供警告以指示低的預(yù)充壓力。
[0065]雖然本發(fā)明的各方面已經(jīng)并參照上述實(shí)施方式具體示出和描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，通過修改本發(fā)明的機(jī)器、系統(tǒng)和方法可以設(shè)想各種附加的實(shí)施例而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這些實(shí)施例應(yīng)該被理解為落入本發(fā)明根據(jù)權(quán)利要求及其任何等同方案所確定的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種液壓制動(dòng)系統(tǒng)，包括: 能夠具有相關(guān)聯(lián)的預(yù)充壓力的一個(gè)或多個(gè)液壓制動(dòng)蓄能器，該液壓制動(dòng)蓄能器用于將加壓流體排放至液壓制動(dòng)器； 流體聯(lián)接到液壓制動(dòng)蓄能器的壓力傳感器； 在充壓循環(huán)期間向液壓制動(dòng)蓄能器提供流體的泵；和 控制器，所述控制器配置成從壓力傳感器接收指示液壓制動(dòng)蓄能器的壓力的壓力讀數(shù)，所述控制器配置成: 響應(yīng)于向液壓蓄能器提供流體，確定壓力變化的第一速率、與第一速率不同的壓力變化的第二速率、和在所述第一速率和第二速率之間的轉(zhuǎn)變處的壓力；和基于所述轉(zhuǎn)變處的壓力確定液壓制動(dòng)蓄能器的預(yù)充壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器可操作以使所述預(yù)充壓力和與液壓制動(dòng)蓄能器相關(guān)聯(lián)的預(yù)定參考?jí)毫ο啾容^。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器配置成當(dāng)預(yù)充壓力小于預(yù)定參考?jí)毫r(shí)經(jīng)由聯(lián)接至所述控制器的指示器提供通知。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)液壓制動(dòng)蓄能器是前制動(dòng)蓄能器和后制動(dòng)蓄能器，所述系統(tǒng)還包括逆梭閥，所述逆梭閥將源自所述泵的第一線路流體聯(lián)接到通向前制動(dòng)蓄能器的第一蓄能器線路和流體聯(lián)接到通向后制動(dòng)蓄能器的第二蓄能器線路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括在所述逆梭閥和所述泵之間、設(shè)置在第一線路上的單向閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括制動(dòng)器充壓閥和將制動(dòng)器充壓閥流體聯(lián)接至所述第一線路的第二線路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述制動(dòng)器充壓閥能在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，在第一位置，所述制動(dòng)器充壓閥包括用于第二線路和通向泵的負(fù)載感測(cè)信號(hào)線路之間的連通的第一內(nèi)部通路，在第二位置，所述制動(dòng)器充壓閥配置成阻斷所述第二線路，并包括用于負(fù)載感測(cè)信號(hào)線路與通向儲(chǔ)箱的排放信號(hào)線路之間的連通的第二內(nèi)部通路。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器配置成向所述制動(dòng)器充壓閥發(fā)送命令信號(hào)以用于在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。
9.一種檢測(cè)用于液壓制動(dòng)系統(tǒng)的蓄能器預(yù)充壓力的方法，包括: 監(jiān)測(cè)何時(shí)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的液壓制動(dòng)蓄能器處于最小容積狀態(tài)； 將制動(dòng)器充壓閥移動(dòng)到一位置以開始用于液壓制動(dòng)系統(tǒng)的充壓循環(huán)； 在充壓循環(huán)期間從泵向液壓制動(dòng)蓄能器提供加壓流體； 監(jiān)測(cè)在一轉(zhuǎn)變壓力下從第一速率轉(zhuǎn)變到第二速率的流到液壓制動(dòng)蓄能器的流體的壓力-M 基于所述轉(zhuǎn)變壓力確定液壓制動(dòng)蓄能器的預(yù)充壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，所述方法還包括當(dāng)預(yù)充壓力低于閾值時(shí)經(jīng)由指示器提供警告。
【文檔編號(hào)】F15B19/00GK104514771SQ201410513266
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月3日
【發(fā)明者】S·湯普森, P·奧布賴恩, B·恰拉, A·阿迪布 申請(qǐng)人:卡特彼勒Sarl