专利摘要
一实例性阀门控制系统(200)可包括一释压阀(210)、用于驱动及致动阀门(210)的驱动电子设备及致动器(220)、及一用于使用驱动电子设备及致动器(220)来控制阀门(210)的位置的软位置控制器(230)。阀门(210)可接收一输入液压流体流(212)，并可根据阀门位置(例如阀门活塞相对于阀门孔口的位置)提供一输出液压压力(214)。软位置控制器(230)接收一基于目标阀门位置(234)及实际阀门位置(236)的定位信号(232)，并产生一指示为将阀门(210)从实际位置移动至目标阀门位置所需的力的阀门控制信号(238)。驱动电子设备及致动器(220)接收阀门控制信号(238)，并产生应能使阀门(210)到达目标阀门位置的力输出(222)。
权利要求
1.一种控制一电控释压阀的一压力输出的方法，所述方法包括：
获得所述阀门的一目标位置；
确定所述阀门的一实际位置；
产生一阀门控制信号，其指示要对所述电控释压阀施加的用以将所述电控释压阀从所述实际位置移动至所述目标位置的一力；以及
响应于所述阀门控制信号，对所述电控释压阀施加所述力，以使所述电控释压阀响应于一流量输入而提供一压力输出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，响应于所述阀门控制信号而施加的所述力在所述电控释压阀中模拟一弹簧力。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，响应于所述阀门控制信号而施加的所述力在所述电控释压阀中模拟一弹簧力及一阻尼力。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，指示所述力的所述阀门控制信号是根据一总增益值而产生，所述总增益值至少代表一施加所述力的致动器及所述致动器的驱动电路的增益。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电控释压阀包括一界定至少一个阀门孔口的阀门气缸，且一阀门活塞可移动地设置于所述气缸中以用于开启所述阀门孔口，且其中所述力施加至所述阀门活塞。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述阀门孔口的形状使一孔口面积因应一给定工作点处的一面均匀地变化。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述阀门孔口包括在所述阀门活塞的一行程的一开始处开启的一第一半部分及在所述阀门活塞的所述行程的一末端处开启的一第二半部分，且其中所述第一半部分具有一小于所述第二半部分的孔口面积。
8.一种用于控制一电控释压阀的软位置控制器，所述软位置控制器包括：
经配置以产生一阀门控制信号的电路，所述阀门控制信号指示要对所述电控释压阀的一阀门活塞施加的用以将所述阀门活塞从一实际位置移动至一目标位置的一力，以使所述电控释压阀响应于一流量输入而提供一规定的压力输出。
9.如权利要求8所述的软位置控制器，其特征在于，响应于被施加所述电控释压阀而施加的所述力在所述电控释压阀中模拟一弹簧力。
10.如权利要求8所述的软位置控制器，其特征在于，响应于所述阀门控制信号而施加的所述力在所述电控释压阀中模拟一弹簧力及一阻尼力。
11.如权利要求8所述的软位置控制器，其特征在于，指示所述力的所述阀门控制信号是根据一总增益值而产生，所述总增益值至少代表对所述电控释压阀施加所述力的一致动器及致动器驱动电路的增益。
12.一种阀门控制系统，其包括：
一释压阀，其经配置以接收一输入流体流并提供一输出压力；
一致动器，其经配置以通过对所述释压阀的一阀门活塞施加一力来致动所述释压阀；以及
一软位置控制器，其经配置以产生一阀门控制信号，以指示要对所述阀门活塞施加的用以将所述阀门活塞从一实际位置移动至一目标位置的所述力，从而使所述释压阀响应于一流量输入而提供一规定的压力输出。
13.如权利要求12所述的阀门控制系统，其特征在于，所述释压阀包括一接纳所述阀门活塞的阀门气缸，所述阀门气缸界定至少一个阀门孔口，所述至少一个阀门孔口的形状使一孔口面积因应一给定工作点处的所述孔口面积均匀地变化。
14.如权利要求13所述的阀门控制系统，其特征在于，所述阀门孔口包括在所述阀门活塞的一行程的一开始处开启的一第一半部分及在所述阀门活塞的所述行程的一末端处开启的一第二半部分，且其中所述第一半部分具有一小于所述第二半部分的孔口面积。
15.如权利要求12所述的阀门控制系统，其特征在于，响应于所述阀门控制信号而施加的所述力在所述电控释压阀中模拟一弹簧力。
16.如权利要求12所述的阀门控制系统，其特征在于，响应于所述阀门控制信号而施加的所述力在所述电控释压阀中模拟一弹簧力及一阻尼力。
17.如权利要求12所述的阀门控制系统，其特征在于，所述致动器是可反向驱动的。
18.一种释压阀，其包括：
一阀门活塞，其经配置以响应于一压力而移动；
一阀门气缸，其接纳所述阀门活塞，其中所述阀门气缸界定至少一个阀门孔口，且所述阀门活塞在所述阀门气缸内的移动使所述阀门孔口开启及关闭，所述阀门孔口的形状使一孔口面积因应一给定工作点处的所述孔口面积均匀变化；以及
一弹簧，其将所述活塞朝一其中所述活塞使所述阀门孔口关闭的关闭位置偏置。
19.如权利要求18所述的释压阀，其特征在于，所述阀门孔口包括在所述阀门活塞的一行程的一开始处开启的一第一半部分及在所述阀门活塞的所述行程的一末端处开启的一第二半部分，且其中所述第一半部分具有一小于所述第二半部分的孔口面积，且其中所述第一半部分的一孔口面积以一高于所述第二半部分的一孔口面积的速率变化。
20.如权利要求18所述的释压阀，其特征在于，进一步包括一可反向驱动的致动器，所述可反向驱动的致动器经配置以响应于一命令而向所述阀门活塞提供一力。
说明书
技术领域技术领域
本发明涉及可控阀，且更具体而言，涉及一种用于控制一电控释压阀的系统及方法。
技术背景背景技术
一般而言，释压阀可设计成在特定压力下开启，以防止系统中的压力超过某些极限值。释压阀广泛用于各种各样的应用中。释压阀可在高压环境中，例如在液压系统中用于安全运行目的。释压阀也可用于建立已知的压力，以实现对过程、流量或运动进行控制的目的。释压阀的应用的一个实例是减震器应用，例如在第6,732,033号美国专利中所揭示的半主动式减震器控制系统，该美国专利以引用方式全文并入本文中。
电控释压阀可包括一例如响应于命令来进行电控的致动器。现有的电控释压阀可根据阀门的所需输出压力对阀门致动器进行电控。尽管此种电控释压阀具备性能优点——例如具备安全性及几乎与流量无关的已知设定压力，然而其也可能存在缺点。现有的电控释压阀可能不稳定，或者可能具有非常长的响应时间。此种不稳定性可能起因于阀门的输出压力变化与其他液压系统组件的交互作用，例如系统中的液压流动惯量或者在软管中流动的液压流体的惯性。为减轻此种不稳定性，所属领域的一般技术人员可缓慢地改变发送至阀门的命令、减小系统的流动惯量或惯性、及/或通过添加较大程度的阻尼来减慢阀门对命令的阶跃响应。
在液压系统中提供控制的另一种方法是利用基于位置的阀门，此种阀门是由电子设备从外部进行控制、但不使用压力项进行液压辅助。此种阀门可包括用于根据位置来确定阀门孔口几何形状的经过精密加工的组件。在实际中，从精度观点来看，这些阀门可实现高的控制度；然而，带宽仍非常低，这是因为为避免出现不稳定性，可能需要较大程度的阻尼。这些阀门也比较昂贵，且由于其为多级式阀门，因而可能在任何性能水平下均需要使用一高压力源来工作。
发明内容附图说明附图说明
通过进行下文“具体实施方式”部分的说明并参照附图，本发明所主张标的物的各实施例的特征及优点将变得一目了然，在附图中，相同的编号均绘示相同的部件，且其中：
图1为根据本发明的一个实施例，一电控释压阀在关闭位置上的剖视图；
图2为根据本发明的一个实施例，一电控释压阀在开启位置上的剖视图；
图3为根据本发明的一个实施例，一阀门控制系统的示意性功能方块图；
图4为一图解说明在一液压系统中活塞速度与液压油缸的输出力的关系的曲线图，在所述液压系统中，一电控释压阀控制液压油缸中活塞两端的压力差；
图5为一图解说明在给定的恒定流量或速度条件下，释压阀的有效输出力随阀门位置的变化的曲线图；
图6为一图解说明在给定的恒定流量或速度条件下，释压阀的谐振频率随阀门位置的变化的曲线图；
图7为一图解说明在给定的恒定流量或速度条件下，根据本发明一个实施例具有一改进的孔口的释压阀上的力随阀门位置的变化的曲线图；
图8为一图解说明在给定的恒定流量或速度条件下，根据本发明一个实施例具有一改进的孔口的释压阀的谐振频率随阀门位置的变化的曲线图；
图9为一图解说明在无动力期间一液压系统中活塞速度与液压油缸的输出活塞力之间的关系的曲线图；
图10为一图解说明在一液压系统中对电控释压阀施加不同恒定电压条件下所述系统中活塞速度与液压油缸的输出活塞力之间的关系的曲线图；以及
图11为根据本发明的一个实施例的阀门气缸的侧视图，该阀门气缸包括一具有改进的形状的阀门孔口。
尽管将参照例示性实施例来进行下文“具体实施方式”部分的说明，然而，其诸多替代形式、修改形式及变化形式对于所属领域的技术人员而言将一目了然。因此，意图从广义上看待本发明的标的物。
主要元件标记说明：
10：箭头 12：箭头
100：电控释压阀 110：阀门部分
112：气缸 114：孔口
114a：孔口 114b：孔口
114c：孔口 116：活塞
118：弹簧 120：致动器部分
122：音圈 124：磁铁
126：背铁 200：阀门控制系统
210：释压阀 212：输入液压流体流
214：输出液压压力 220：驱动电子设备及致动器
222：力输出 230：软位置控制器
232：定位信号 234：目标阀门位置
236：实际阀门位置 238：阀门控制信号
302：线 310：线
312：线 314：线
320：曲线 322：曲线
330：线 332：线
402：第一半部分 404：第二半部分
406：凸面
具体实施方式具体实施方式
根据本发明实施例的电控释压阀能够为压力释放及压力控制应用提供高速性能。大体而言，一种阀门控制系统及方法可使用软位置控制回路来控制所述电控释压阀的位置。所述电控释压阀也可通过对阀门孔口进行定形以改善稳定性及通过对阀门孔口进行定形以使有效带宽均匀分布于阀门工作范围内来包含一可调压力项。所述电控释压阀也可具有一可调的预设或故障模式，这使阀门能够在万一失去动力情况下仍能够以所需工作特性继续工作。
参见图1及图2，根据一实例性实施例的电控释压阀100可包括一阀门部分110及一致动器部分120。阀门部分110可包括一具有一个或多个可变孔口114的气缸112以及一活塞116，活塞116在气缸112内移动来控制孔口114的开启。当活塞116覆盖孔口114时，阀门100处于关闭位置(图1)。而当活塞116移离孔口114、从而使孔口114的至少一部分开启时，阀门100处于开启位置(图2)。在开启位置上，流体可流入阀门部分110内(例如沿箭头10的方向)，并可流出阀门部分110(例如沿箭头12的方向)。活塞116相对于孔口114的位置会改变孔口开启及流过阀门部分110的流量。阀门100可由此响应于一输入流量而提供一输出压力。
阀门部分110还可包括一弹簧118，其对活塞116施加力以使活塞116朝关闭位置偏置。作用于活塞116上的流体压力可形成一超过弹簧力的力，从而使活塞116移动并开启孔口114。在本文中，可将对活塞116施加力的流体压力称作压力项。
致动器部分120也可对活塞116施加力。致动器部分120较佳是可反向驱动的，以例如在强烈震动事件的开始期间允许压力项推开阀门。致动器部分120的一个实施例是音圈型线性致动器，其包括音圈122、磁铁124及背铁126。背铁126耦接至活塞116，因而背铁126的线性运动会引起活塞116的线性运动。
可使用例如由所属领域的技术人员公知的驱动电子设备(未显示)所提供的命令(例如电压命令)来控制致动器部分120。发送至致动器部分120的电压命令会引起电流流过音圈122，从而形成磁场，由所述磁场对磁铁124及背铁126施加力。因此，不同的电压命令可对应于对阀门100中的活塞116所施加的不同大小的力。
尽管图中显示一个实例性阀门，然而所属领域的技术人员将知，也可使用其他类型的释压阀。尽管实例性致动器120是一音圈型线性致动器，然而所属领域的技术人员将知，也可使用其他类型的致动器技术。
一阀门控制系统可利用一软位置控制回路来控制所述电控释压阀100。软位置控制回路可对电控释压阀100的位置提供闭环反馈控制。所述软位置控制回路可通过确定由致动器部分120所施加的、将会使阀门部分110(例如阀门活塞116)移动至所需位置的力，来控制阀门的位置。所述软位置控制回路也可通过电方式对电控释压阀100添加一弹簧项及一阻尼器项。软位置控制回路由此能够使阀门位置响应于外部输入(例如当前位置、所需位置、弹簧常数及阻尼常数)而到达其可到达的位置，而非直接将阀门移动至精确位置。借助所述软位置控制回路，电控释压阀100可由此在阀门的每一所命令位置上在各种各样的输入流量情况下产生可重复的线性压力输出。
参见图3，一实例性阀门控制系统200可包括一释压阀210、用于驱动及致动阀门210的驱动电子设备及致动器220、及一用于使用驱动电子设备及致动器220来控制阀门210的位置的软位置控制器230。阀门210可接收一输入液压流体流212，并可根据阀门位置(例如阀门活塞相对于阀门孔口的位置)提供一输出液压压力214。软位置控制器230接收一基于目标阀门位置234及实际阀门位置236的定位信号232，并产生一指示为将阀门210从实际位置移动至目标阀门位置所需的力的阀门控制信号238。驱动电子设备及致动器220接收阀门控制信号238，并产生应能使阀门210到达目标阀门位置的力输出222。
由此可将力输出222施加至阀门210(例如施加至阀门活塞)，以使阀门210朝目标阀门位置移动。响应于阀门控制信号238而施加的力输出222可在阀门210中模拟弹簧力及/或阻尼力。为模拟弹簧力及阻尼力，软位置控制回路中的比例反馈项可包含一弹簧项及一阻尼项。
软位置控制回路中的比例反馈项的作用类似于机械弹簧，这是因为线性致动器响应于与阀门位置误差成比例的控制输出而产生的力具有类似于弹簧的数学效应。机械弹簧的方程式可表示如下：
F＝-K*(X-X0) (1)
其中F为力输出，K为弹簧常数，X0为静止位置，且X为实际位置。
类似地，具有比例项的软位置回路的方程式可表示如下：
F＝-Kp*(X-X目标) (2)
其中F为力输出，Kp为总增益，X目标为目标阀门位置，且X为实际阀门位置。总增益Kp可包含致动器、致动器驱动电路系统及反馈回路中的常数的增益。所属领域的一般技术人员可根据各种约束条件及设计目标来确定及设定Kp。在一实例中，Kp可不设定为高到使系统不稳定，但应高到足以在承受大的流体流时，阀门的力会反抗由压降所形成的力而产生充分的压降。也可将Kp设定为大到足以能够开启阀门并降低阀门两端的压降。
阻尼组件的方程式可表示如下：
F阻尼＝-Kd*v (3)
其中F阻尼是由阻尼项所产生的力，Kd是可调的阻尼常数，且v是阀门的移动速度。阻尼力F阻尼可包含系统组件增益，包括致动器的力常数、用于驱动流过致动器的电流的放大器的电流增益以及其他组件增益。
软位置控制器230可实作为任何经配置以执行本文所述功能的电路或电路系统，包括集成电路。本文在任一实施例中所述的“电路(circuit)”及“电路系统(circuitry)”可包括例如单一形式或任一组合形式的硬接线电路系统、可编程电路系统、状态机电路系统、及/或存储由可编程电路系统执行的指令的固件。本文在任一实施例中所述的“集成电路”可包括呈半导体装置及/或微电子设备形式的电路或电路系统，例如(举例而言)半导体集成电路芯片。所属领域的技术人员将知道软位置控制器230的各种实作方式，包括经配置及编程以执行本文所述功能的硬件、软件及固件的任一组合。
通过以此种方式控制阀门位置，实例性阀门控制系统200可为电控释压阀的设计者及用户解决几个问题。实例性阀门控制系统200有效地添加一与阀门的机械弹簧平行的弹簧。该平行的弹簧会增大阀门系统的有效带宽，并使设计者能够调整在流量-压力关系图中所得到的恒定命令曲线的斜率(参见图4)。设计者可通过增大或减小总增益Kp来调整斜率。当总增益Kp增大时，有效平行弹簧的弹性率增大且因此流量-压力关系的斜率增大，从而使在给定流量情况下的压力升高。
阻尼项可在阀门的电子反馈中用于将阀门的固有液压阻尼减小至任何其他系统约束条件(例如在下文中所更详细说明的预设/故障模式)所需的最低限度。阻尼项也可允许减小机械阻尼，这是为使阀门稳定所需的。这可增大机械系统的有效带宽，并在大的工作条件范围内提供始终如一的阻尼系数。在没有其他系统约束条件的情况下，设计者可将阀门组件的液压阻尼减小至绝对最小值。电子反馈回路可然后重新引入一在系统温度、工作位置及压力范围内恒定不变的阻尼项。由此，可使阀门的阶跃响应在例如温度等变化的工作参数范围内更加始终如一，从而仅最低限度地需要或无需仔细控制阀门的液压阻尼。这可使设计者能够找到一稳定但不会慢到无法使用的性能最佳点。
软位置控制回路还可使系统设计者避免直接使用压力反馈来设定压力。因为流动惯量及惯性这些总体系统液压参数在各系统之间差别很大，直接压力反馈可能会是无效。此外，在这两个液压参数(流动惯量或惯性)中一者的值较大的情况下，从对阀门发出命令到对输出压力产生作用之间存在明显的相位滞后。因此，当释压阀与系统的液压系统交互作用并开始震荡时，由于实际形成的压力的相位滞后，压力回路可能不能有效地阻尼此种震荡。相比之下，软位置回路则可有效地阻尼此种震荡，因为在通过阀门位置测量时，震荡效应不存在相位滞后。因此，通过使用软位置回路间接地控制阀门所形成的输出压力，阀门的用户可将阀门安装于各种各样的系统中，并可在无需针对应用来调节装置的情况下得到满意的带宽及阻尼。
实例性电控释压阀100(参见图1)也可包含一个或多个具有改进的形状的阀门孔口114，以提供一可调的压力项。在释压阀中形成的压力通常在流量增大时将阀门驱动至更大的开启，并在流量减小时允许阀门关闭。从静态的观点来看，这是释压阀的工作原理。在时域中，此种工作特性能够实现电控释压阀的高带宽运行。
例如，在某些减震器应用中，震动输入可具有一将被视为具有高频含量的时域特性。在这些应用中，使电控释压阀在强烈震动事件期间具有额外的带宽可能比较有利。这使系统能够积极地响应于大的震动输入，同时在其余工作条件下仍保持稳定。
如上文所述，当流量增大时，释压阀100中的阀门孔口114逐渐地开启。此使阀门100两端的压力能够保持恒定或者随流量轻微地增大。然而，如果流量相对恒定且发送至阀门100的电子命令的改变使阀门100在物理上移离静态工作点，则阀门100两端的压力可随位移量改变而改变。如果阀门100朝开启方向位移，则压力项可减小且弹簧118可继续提供回复力，即便压力项总体上正在驱动阀门100开启。此种剩余的回复力会朝关闭方向向后推动阀门100(例如活塞116)。类似地，如果阀门100朝关闭方向移动，则压力项增大并具有朝开启方向向后推动阀门100的作用。因此，压力项可在阀门100中表现为与机械弹簧118平行的另一弹簧，且弹性率与电子软位置控制回路相关。如果没有充分的阻尼，在高流量条件下，该附加的有效液压弹簧可在释压阀中引起不稳定的工况并可能会限制带宽。
上文所述的软位置控制回路可用于减小此种有效液压弹簧。为进一步减小有效液压弹簧并使有效液压弹簧的作用对系统性能有利，可对阀门100中的孔口114进行改进，以增强稳定性并提高带宽，如在下文中所更详细说明。
如上文所述，在给定的流量下，当使阀门100(例如阀门活塞116)朝关闭或开启方向位移时，阀门100两端的压力会增大或减小。将在该位移间距内的压力变化率乘以阀门100的有效面积便会得到在该流量及位置上的有效液压弹簧弹性率。当流量接近于0时，无论工作点及阀门形状如何，该有效液压弹簧的弹性率均接近于0。当流量增大时，由于阀门100两端的压降使压力项增大，因而有效液压弹簧的弹性率增大。
由于流量会形成一作为流量的增函数的有效液压弹簧，因而孔口形状会对该有效液压弹簧的弹性率产生影响。在孔口大小固定的情况下，孔口两端的压降为流量的二次函数。在孔口大小响应于流量增大而增大的情况下，具体数值关系更为复杂。一般而言，孔口面积(A)随阀门位置(X)的缓慢变化将引起较小的压力变化，而孔口面积(A)的快速变化则将引起较大的压力变化。孔口面积的变化率是以工作点处的实际孔口大小为基准来衡量。面积对位置的导数(dA/dx)除以该点处的实际面积(A)便是孔口变化率的最佳量度，如在以下方程式中所示：
工作点可为流量及发送至阀门100的命令的函数，且因此实际上，阀门100在给定流量下可在窄的范围内工作。
如果孔口为钻制的孔(例如为圆形形状)，则孔口会首先迅速开启，在其行程的整个中间阶段中面积相对呈线性地增大，且随后面积不再增大。使孔口迅速开启的那一区域是关键区域，其可朝不稳定性方向推动释压阀。由于面积在短的工作距离内出现此种迅速增大，有效液压弹簧的弹性率的变化非常明显。在软位置回路情况下，加到机械弹簧及电子弹簧上的此种有效液压弹簧可使具有圆形孔口的阀门的有效带宽增大到会出现震荡及不稳定性的程度。
参见图4～图10，下文参照电控释压阀的工作特性来进一步说明可调的压力项及对阀门孔口的改进。图4显示在一液压系统中活塞速度与输出力之间的关系，在该液压系统中，根据本发明一实施例的电控释压阀控制一液压油缸中活塞两端的压力差。活塞力代表液压油缸中活塞的力并与压力有关。活塞速度代表液压油缸中活塞的速度并与流量有关。在该曲线图中，电压命令在各条线302之间均有所不同。所述系统在一大的流量范围内根据电压命令在活塞两端提供一受到良好控制且确切已知的压力差。
图5～图8图解说明在改变阀门中活塞位置的同时，以一系列恒定流量进行激励时释压阀的工作特性。图5显示在给定流过阀门的恒定流量(即流速)条件下，具有传统孔口形状的释压阀的有效输出力随阀门位置的变化。线310代表因阀门两端的压降作用于阀门活塞面积上而在阀门上产生的液压力。线312显示作用于同一阀门上的弹簧力，其只是位置的函数且在阀门中为任意流速情况下均保持不变。线314则显示这两个力之和，其是组合的有效弹簧弹性率并设定阀门在任一工作条件组合情况下的有效带宽。其中线314与x轴相交之处是在暂态达到稳定之后的静态工作点。
图6显示具有传统孔口形状的释压阀沿恒定流量或速度线的谐振频率。在工作范围及流量中的大的斜率变化会形成一具有在宽广范围内变化的带宽的系统。因此，系统在关闭且具有高的流量时可具有快速的响应，但一旦阀门充分开启，便会返回至其简单的质量弹簧谐振频率。
可通过诸多种方式使带宽更均匀地分布于阀门100的工作范围内。然而，可对阀门添加液压阻尼；这可增大阶跃响应时间。尽管此种类型的控制使用额外的动力来稳定阀门且并不帮助阀门以无动力状态运行，上文所述的软位置控制回路也可用于提高带宽。
根据一个实施例，也可使用一具有改进的孔口形状的释压阀、通过提供一相对于工作点处的面积均匀变化的孔口面积，使带宽更均匀地分布于阀门的工作范围内。如果孔口形状使孔口面积随位移量与在每一工作点处的面积成比例地增大，则有效液压弹簧的弹性率可在阀门的整个工作区域内均匀地展布。实质上，当对其他工作区域的带宽进行下拉时，可对某些工作区域的带宽进行上拉。如此一来，有效液压弹簧的弹性率不再具有如下不利特性：在刚一开始开启时非常大，且在孔口面积随阀门位置增大时消失。因此，在给定的流速下，可使阀门的最差情形有效带宽得到改良。
图7显示如上文所述一具有形状得到改进的阀门孔口的释压阀的有效输出力。与图5相比，对孔口形状的改进使可用液压带宽有效地展布于一更大的阀门位置工作范围内。
图8显示如上文所述一具有形状改进的孔口的阀门的有效谐振频率曲线图。该有效谐振频率在一更广的工作位置范围内变高，并在低得多的值处达到最大值。因此，与图6中所表示的阀门相比，该阀门在其工作范围内具有更大的可用带宽。
因此，通过利用压力项并改进孔口形状，可增大并限制释压阀带宽，以提供高的性能而不牺牲稳定性。
实例性电控释压阀100还可包括一能提供可调的预设/故障模式的改进的孔口形状。许多应用(例如减震器应用)都需要在万一失去动力、出现故障或者不再施加动力(例如汽车受到拖动)时具有有效但有限的性能。在这些应用中，可较佳使释压阀具有可重复的、合理的行为，以便可在某种降低的性能水平下继续执行任务、完成工作或者实施作业。
为提供具有预设/故障模式的实例性电控释压阀100，可对阀门孔口114进行定形，以有效地使带宽在阀门的工作区域内相对平坦。如上文所述，该同一孔口形状也可防止存在任何过高的带宽区域，从而造成不稳定性。因此，可将机械阻尼减小至在不利用附加电气阻尼的情况下仍足以避免出现震荡的程度。
也可引入一串联阻抗，以在压力-流量特性中提供一定的线性度。通常，具有大的弹簧预加载、但相对软的弹簧的释压阀在流量范围内具有平坦的压力输出。为使此种压力输出特性具有一定的斜率，与主阀门串联设置的节流门可在给定流量下具有增大的压力。使用一较小的节流门便可增大此种压力输出特性的斜率。
因此，所属领域的一般技术人员可使用该串联阻抗来调节压力输出特性，以产生一不受电控的被动式阀门通常所具有的预设工作状态。
因此，电控释压阀的该实例性实施例可克服传统的位置控制阀门的明显缺点。在流量与压力之间至多具有二次函数关系的传统阀门中，由于力在低流量下过小而在高流量下过快地增大，因而可能很难将阀门调节至在无动力状态下有效运行。
图9及图10显示在一包括一具有预设/故障模式的电控释压阀的液压系统中，活塞速度与液压油缸的输出力之间的关系。活塞速度与液压油缸的输出力大体对应于电控释压阀的输入流量与输出压力。曲线320代表电控释压阀的预设、无动力特性。该特性类似于被动式减震器的阻尼器曲线的特性。曲线322代表一标准或传统无动力位置阀门中输入流量与输出压力关系之间的典型的二次函数关系。在流过该标准或传统无动力位置阀门的流量较低(即活塞速度较低)时，力可忽略不计且将使阻尼器的性能过软而不能对车辆提供足够的控制。而在流过该标准或传统无动力位置阀门的流量较高(即活塞速度较高)时，力会过高，在更大的震动事件中造成非常硬的感觉，以致于几乎根本不能滤除大的震动事件。
在提供预设模式的电控释压阀的该实例性实施例中，命令(即当电子设备接通且规定性能时)可多半只是偏离预设值而非与无动力状态相差很大。此有助于减小装置所需的平均功率，从而避免过热及过大的总体能量消耗。如上文所述，可调的压力项可用于在预设(无动力)模式中提供足够的阻尼并减小为使预设模式流量-压力曲线尽可能接近标称目标曲线的中心所需的平均功率。
图10显示根据本发明的一个实施例，一具有预设模式的电控释压阀中的变化的电压命令。在该曲线图中，线330代表该实例性电控释压阀的零功率状态。所有其他线均代表相对于零功率状态的扰动。由于将零功率线330调节至接近于典型被动式系统的性能，因而一软位置控制器可提供输入来改善中心线周围的性能。其余线332代表系统的可能的性能范围，且因此代表相对于零功率线330的所需偏离量的极限。
图11显示一包括孔口114a的阀门气缸112a的一个实施例，孔口114a具有一可提高稳定性并使有效带宽分布于阀门工作范围内的孔口形状。该所示孔口形状也可提供可调的预设或故障模式。所示孔口114a包括当阀门开启时处于行程开始处的第一半部分402及处于行程末端的第二半部分404，第一半部分402具有较小的孔口面积，而第二半部分404具有较大的孔口面积。孔口114a的第一半部分402可包含凸面406。实例性阀门孔口114a的改进的形状也在第一半部分402中提供快速变化的孔口面积(从而形成大的应力变化)及在第二半部分404中提供缓慢变化的孔口面积(从而形成小的应力变化)。
阀门气缸112a可包含一个或多个具有改进的形状的孔口114a-114c，这些孔口114a-114c围绕气缸112a的圆周相间。在一个实施例中，可通过线切割EDM(放电机加工)工艺来形成孔口114a-114c。另一选择为，可通过钻制一系列孔以形成所需形状来形成孔口114a-114c。
尽管在图中显示一种形状，然而所属领域的技术人员将知，本文所述的概念也可用于设计其他形状来提高带宽、提高稳定性及/或提供预设/故障模式。在设计不同的形状时，所属领域的技术人员可测量所得到的准静态流量-目标位置关系及稳定性特性，并可对形状进行改进，直至满足所需的稳定性及流量范围为止。
相应地，电控释压阀中的改进的孔口形状及/或使用软位置控制回路来控制阀门位置会提高阀门的性能。
根据一个实施例，提供一种用于控制电控释压阀的输出压力的方法。该方法可包括：获得阀门的目标位置；确定阀门的实际位置；产生一阀门控制信号，其指示要对阀门施加的将阀门从实际位置移动至目标位置的力；及响应于所述阀门控制信号而对电控释压阀施加所述力，以使电控释压阀响应于一流量输入而提供规定的压力输出。
根据另一实施例，提供一种用于控制一电控释压阀的软位置控制器。所述软位置控制器可包括经配置以产生一阀门控制信号的电路，所述阀门控制信号指示要对所述电控释压阀的阀门活塞施加的将所述阀门活塞从实际位置移动至目标位置的力，以使所述电控释压阀响应于一流量输入而提供规定的压力输出。
根据又一实施例，一种阀门控制系统可包括：一释压阀，其经配置以接收一输入流体流并提供一输出压力；一致动器，其经配置以通过对所述释压阀的阀门活塞施加力来致动所述释压阀；及一软位置控制器，其经配置以产生一阀门控制信号，以指示要对所述阀门活塞施加的将所述阀门活塞从实际位置移动至目标位置的力，从而使所述释压阀响应于一流量输入而提供规定的压力输出。
根据再一实施例，一种释压阀可包括：一阀门活塞，其经配置以响应于压力而移动；及一阀门气缸，其接纳所述阀门活塞。所述阀门气缸界定至少一个阀门孔口，且所述阀门活塞在阀门气缸内的移动会使阀门孔口开启及关闭。所述阀门孔口的形状使孔口面积以在给定工作点处的孔口面积为基准均匀变化。所述释压阀还可包括一弹簧，其将所述活塞朝其中活塞使阀门孔口关闭的关闭位置偏置。
本文中所已使用的用语及措辞是用作说明性而非限定性用语，且使用这些用语及措辞并非意图排除所示及所述特征的任何等效特征(或其某些部分)，且应该知道，也可存在各种修改形式。例如，可按不同方式实作所述的实例性电路系统来提供本文所述的功能。也可存在其他修改形式、变化形式及替代形式。
电控释压阀专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
动态评分
0.0