故障安全先導(dǎo)選擇閥及具有所述先導(dǎo)選擇閥的機(jī)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型總體涉及電動(dòng)氣動(dòng)以及電動(dòng)液壓系統(tǒng)的冗余控制，尤其涉及一種用于電動(dòng)氣動(dòng)及電動(dòng)液壓系統(tǒng)的先導(dǎo)選擇閥的故障安全運(yùn)行的冗余受控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前諸如電氣、電動(dòng)氣動(dòng)以及電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)之類(lèi)的系統(tǒng)在車(chē)輛及其它機(jī)械和設(shè)備中實(shí)施，以利用其優(yōu)于純機(jī)械、氣動(dòng)及液壓系統(tǒng)的多功能性。此類(lèi)控制系統(tǒng)通常采用氣動(dòng)動(dòng)力或液壓動(dòng)力作為實(shí)際轉(zhuǎn)向及阻斷功能的動(dòng)力，且電氣部件作為精確控制氣動(dòng)和液壓部件的指令部件。這些控制系統(tǒng)對(duì)需要采用液壓動(dòng)力移動(dòng)機(jī)器的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)部件，以及挖掘部件的挖掘機(jī)械特別有利。一旦初級(jí)電氣、電動(dòng)氣動(dòng)或電動(dòng)液壓控制系統(tǒng)出現(xiàn)性能問(wèn)題或者發(fā)生故障時(shí)，在必要情況下冗余控制系統(tǒng)通常會(huì)和初級(jí)系統(tǒng)協(xié)作來(lái)接管對(duì)機(jī)器的受控部件的控制。
[0003]在一個(gè)示例性布置中，冗余受控系統(tǒng)可包括初級(jí)先導(dǎo)控制閥和次級(jí)或冗余先導(dǎo)控制閥，用于控制冗余受控系統(tǒng)中的主閥芯，冗余受控系統(tǒng)可以是，例如，制動(dòng)或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。這些系統(tǒng)進(jìn)一步包括先導(dǎo)選擇閥，其用于根據(jù)初級(jí)控制部分是否被操作或冗余控制部分是否正在運(yùn)行，引導(dǎo)加壓先導(dǎo)流體流向初級(jí)和次級(jí)先導(dǎo)控制閥。在很多先前的實(shí)施例中，先導(dǎo)選擇閥是簡(jiǎn)單的開(kāi)/關(guān)閥。通常情況下，發(fā)向先導(dǎo)選擇閥致動(dòng)器的100%電信號(hào)會(huì)使先導(dǎo)流體流向初級(jí)先導(dǎo)控制閥，而0%電彳目號(hào)會(huì)使先導(dǎo)流體流向冗余先導(dǎo)控制閥。
[0004]受控系統(tǒng)的運(yùn)行和先導(dǎo)選擇閥的運(yùn)行可受控于初級(jí)電子控制模塊(ECM)和次級(jí)或冗余ECM中的一者或二者。正常運(yùn)行期間，初級(jí)ECM可運(yùn)行，以執(zhí)行對(duì)冗余受控系統(tǒng)的部件的控制，且其中一個(gè)ECM向先導(dǎo)選擇閥的致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)來(lái)引導(dǎo)先導(dǎo)流體流向初級(jí)先導(dǎo)控制閥。當(dāng)對(duì)初級(jí)控制部件或初級(jí)ECM進(jìn)行故障情況檢測(cè)時(shí)，冗余ECM負(fù)責(zé)控制冗余受控系統(tǒng)并向先導(dǎo)選擇閥的致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)，或者不向致動(dòng)器發(fā)送信號(hào)，以使先導(dǎo)選擇閥引導(dǎo)先導(dǎo)流體流向冗余先導(dǎo)控制閥。
[0005]盡管有上述設(shè)計(jì)，仍有可能存在如下情況，即初級(jí)及冗余ECM不能正常地發(fā)揮作用來(lái)實(shí)施初級(jí)或冗余控制策略。例如，由于初級(jí)控制元件中檢測(cè)到故障，會(huì)使冗余ECM嘗試進(jìn)行控制，并且期望先導(dǎo)流體由先導(dǎo)選擇閥輸送至次級(jí)先導(dǎo)控制閥。如果初級(jí)ECM繼續(xù)發(fā)揮其控制作用，則其發(fā)出的信號(hào)會(huì)使初級(jí)控制元件在冗余ECM向受控系統(tǒng)的次級(jí)控制元件發(fā)出控制信號(hào)，試圖實(shí)施初級(jí)控制策略。在先前的系統(tǒng)中，不存在檢測(cè)ECM出現(xiàn)的這些類(lèi)型的差錯(cuò)，并對(duì)受控系統(tǒng)的恰當(dāng)控制進(jìn)行重建的機(jī)構(gòu)。鑒于上述問(wèn)題，用于先導(dǎo)選擇閥故障安全運(yùn)行以及冗余受控系統(tǒng)部件控制的方法和裝置亟待出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型提供了一種故障安全先導(dǎo)選擇閥，為先導(dǎo)選擇閥提供了故障安全運(yùn)行。
[0007]本實(shí)用新型的一個(gè)方面提供了一種故障安全先導(dǎo)選擇閥，包括至少一個(gè)進(jìn)口、第一出口、第二出口以及偏置元件；所述故障安全先導(dǎo)選擇閥具有:第一端位置，在所述第一端位置處，至少一個(gè)進(jìn)口與第一出口流體連通；第二端位置，在所述第二端位置處，至少一個(gè)進(jìn)口與第一出口流體連通；以及中間位置，其位于第一端位置和第二端位置之間，在所述中間位置處，至少一個(gè)進(jìn)口與第二出口流體連通；所述偏置元件提供偏置力，以所述將故障安全先導(dǎo)選擇閥移到第一端位置。
[0008]作為一種優(yōu)選實(shí)施方案，所述至少一個(gè)進(jìn)口包括第一進(jìn)口和第二進(jìn)口，其中，當(dāng)所述故障安全先導(dǎo)選擇閥位于所述第一端位置時(shí)，所述第一進(jìn)口與所述第一出口流體連通；當(dāng)所述故障安全先導(dǎo)選擇閥位于所述第二端位置時(shí)，所述第二進(jìn)口與所述第一出口流體連通；當(dāng)所述故障安全先導(dǎo)選擇閥位于所述中間位置時(shí)，所述第二進(jìn)口與所述第二出口流體連通。
[0009]進(jìn)一步的，所述故障安全先導(dǎo)選擇閥還包括排出口，其中，當(dāng)所述故障安全先導(dǎo)選擇閥位于所述第一端位置時(shí)，所述第二出口與所述排出口流體連通；當(dāng)所述故障安全先導(dǎo)選擇閥位于所述第二端位置時(shí)，所述第二出口與所述排出口流體連通；當(dāng)所述故障安全先導(dǎo)選擇閥位于所述中間位置時(shí)，所述第一出口與所述排出口流體連通。
[0010]作為另一種優(yōu)選實(shí)施方案，所述至少一個(gè)進(jìn)口包括第一進(jìn)口，其中，當(dāng)所述故障安全先導(dǎo)選擇閥位于所述第一端位置時(shí)，所述第一進(jìn)口與所述第一出口流體連通；當(dāng)所述故障安全先導(dǎo)選擇閥位于所述第二端位置時(shí)，所述第一進(jìn)口與所述第一出口流體連通；當(dāng)所述故障安全先導(dǎo)選擇閥位于所述中間位置時(shí)，所述第一進(jìn)口與所述第二出口流體連通。
[0011]進(jìn)一步的，所述故障安全先導(dǎo)選擇閥包括排出口，其中，當(dāng)所述故障安全先導(dǎo)選擇閥位于所述第一端位置時(shí)，所述第二出口與所述排出口流體連通；當(dāng)所述故障安全先導(dǎo)選擇閥位于所述第二端位置時(shí)，所述第二出口與所述排出口流體連通；當(dāng)所述故障安全先導(dǎo)選擇閥位于所述中間位置時(shí)，所述第一出口與所述排出口流體連通。
[0012]進(jìn)一步的，所述故障安全先導(dǎo)選擇閥包括閥門(mén)致動(dòng)器，所述閥門(mén)致動(dòng)器克服所述偏置元件的偏置力運(yùn)行，以將所述故障安全先導(dǎo)選擇閥從所述第一端位置移到所述中間位置以及移到所述第二端位置。
[0013]進(jìn)一步的，所述故障安全先導(dǎo)選擇閥包括控制壓力進(jìn)口，其配置為接收加壓流體，使得所述控制壓力進(jìn)口接收的加壓流體克服所述偏置元件的偏置力將所述故障安全先導(dǎo)選擇閥從所述第一端位置移到所述中間位置以及移到所述第二端位置。
[0014]本實(shí)用新型的另一個(gè)方面提供了一種機(jī)器，所述機(jī)器包括冗余受控系統(tǒng)，冗余受控系統(tǒng)具有初級(jí)控制元件和次級(jí)控制元件、至少一個(gè)用于輸出加壓先導(dǎo)流體的先導(dǎo)供給源、故障安全先導(dǎo)選擇閥和可操作地連接到故障安全先導(dǎo)選擇閥的閥門(mén)致動(dòng)器；所述故障安全先導(dǎo)選擇閥包括至少一個(gè)流體連接到至少一個(gè)先導(dǎo)供給源的進(jìn)口、流體連接到初級(jí)控制元件的第一出口、流體連接到次級(jí)控制元件的第二出口和偏置元件；所述故障安全先導(dǎo)選擇閥具有:第一端位置，在所述第一端位置處，至少一個(gè)進(jìn)口與第一出口流體連通；第二端位置，在所述第二端位置處，至少一個(gè)進(jìn)口與第一出口流體連通；以及中間位置，其位于第一端位置和第二端位置之間，在所述中間位置處，至少一個(gè)進(jìn)口與第二出口流體連通；所述偏置元件提供偏置力，以將故障安全先導(dǎo)選擇閥移到第一端位置；閥門(mén)致動(dòng)器克服偏置元件的偏置力運(yùn)行，以將故障安全先導(dǎo)選擇閥從第一端位置移到中間位置以及移到第二端位置。
[0015]進(jìn)一步的，所述閥門(mén)致動(dòng)器包括電磁致動(dòng)器，其直接連接到所述故障安全先導(dǎo)選擇閥并克服所述偏置元件的偏置力將所述故障安全先導(dǎo)選擇閥從所述第一端位置移到所述中間位置以及移到所述第二端位置；其中，所述閥門(mén)致動(dòng)器包括選擇器控制閥，其包括:第一控制閥進(jìn)口，其流體連接到所述至少一個(gè)先導(dǎo)供給源；以及第一控制閥出口 ；其中，所述選擇器控制閥具有常閉位置，在所述常閉位置處，所述第一控制閥進(jìn)口沒(méi)有流體連接到所述第一控制閥出口；其中，所述選擇器控制閥具有第一開(kāi)啟位置，在所述第一開(kāi)啟位置處，所述第一控制閥進(jìn)口流體連接到所述第一控制閥出口以輸出具有第一控制壓力的加壓先導(dǎo)流體；且其中，所述選擇器控制閥具有第二開(kāi)啟位置，在所述第二開(kāi)啟位置處，所述第一控制閥進(jìn)口流體連接到所述第一控制閥出口以輸出具有第二控制壓力的加壓先導(dǎo)流體；其中，所述故障安全先導(dǎo)選擇閥包括控制壓力進(jìn)口，控制壓力進(jìn)口流體連接到所述第一控制閥出口，使得從所述控制壓力進(jìn)口處的所述選擇器控制閥接收的具有所述第一控制壓力的加壓流體克服所述偏置元件的偏置力將所述故障安全先導(dǎo)選擇閥移到所述中間位置，并且從所述控制壓力進(jìn)口處的所述選擇器控制閥接收的具有第二控制壓力的加壓流體克服所述偏置元件的偏置力將所述故障安全先導(dǎo)選擇閥移到所述第二端位置。
[0016]上述技術(shù)方案為先導(dǎo)選擇閥提供了故障安全運(yùn)行，并控制冗余受控系統(tǒng)的部件。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型所述為故障安全先導(dǎo)選擇閥的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其整合后用于向冗余受控系統(tǒng)提供加壓先導(dǎo)流體；
[0018]圖2是可在圖1中的示例性冗余受控系統(tǒng)中實(shí)施的示例性電子控制單元和控制部件的不意圖；
[0019]圖3是圖1中的位于0%控制壓力位置的示例性故障安全先導(dǎo)選擇閥的剖視圖；
[0020]圖4是圖1中的位于50%控制壓力位置的示例性故障安全先導(dǎo)選擇閥的剖視圖；
[0021]圖5是圖1中的位于100%控制壓力位置的示例性故障安全先導(dǎo)選擇閥的剖視圖；
[0022]圖6是圖1中的故障安全先導(dǎo)選擇閥的控制壓力與閥芯位置的對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)圖；
[0023]圖7是根據(jù)本實(shí)用新型所述的故障安全先導(dǎo)選擇閥的一個(gè)可替換實(shí)施例的示意圖；
[0024]圖8是圖7中位于0%控制壓力位置上的示例性故障安全先導(dǎo)選擇閥的示意圖；
[0025]圖9是圖7中位于50%控制壓力位置上的示例性故障安全先導(dǎo)選擇閥的示意圖；
[0026]圖10是圖7中位于100%控制壓力位置上的示例性故障安全先導(dǎo)選擇閥的示意圖；
[0027]圖11是根據(jù)本實(shí)用新型所述的故障安全先導(dǎo)選擇閥的另一可替換實(shí)施例的示意圖；
[0028]圖12是根據(jù)本實(shí)用新型所述的故障安全先導(dǎo)選擇閥的又一可替換實(shí)施例的示意圖；
[0029]圖13是圖1中的示例性冗余受控系統(tǒng)的示例性冗余控制例程的流程圖；
[0030]圖14是圖1中的示例性冗余受控系統(tǒng)的示例性故障安全ECM運(yùn)行例程的流程圖；
[0031]圖15是圖1中的示例性冗余受控系統(tǒng)的示例性先導(dǎo)選擇閥測(cè)試?yán)痰牧鞒虉D；
[0032]圖16是圖15中的示例性先導(dǎo)選擇閥測(cè)試?yán)痰氖纠猿跫?jí)控制測(cè)試?yán)痰牧鞒虉D；
[0033]圖17是圖15中的示例性先導(dǎo)選擇閥測(cè)試?yán)痰氖纠源渭?jí)控制測(cè)試?yán)痰牧鞒虉D。
【具體實(shí)施方式】
[0034]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的示例性冗余受控系統(tǒng)10，其中加壓先導(dǎo)流體通過(guò)故障安全先導(dǎo)選擇閥12提供給冗余受控系統(tǒng)10。冗余受控系統(tǒng)10可以是在車(chē)輛、設(shè)備零件、挖掘機(jī)等中實(shí)施，以冗余的方式執(zhí)行車(chē)輛、一臺(tái)設(shè)備或機(jī)器的必要功能，例如轉(zhuǎn)向和制動(dòng)，從而確保受控系統(tǒng)10持續(xù)發(fā)揮作用的電動(dòng)氣動(dòng)或電動(dòng)液壓系統(tǒng)。在下文中，術(shù)語(yǔ)“機(jī)器”可用來(lái)泛指任何在其中實(shí)施本實(shí)用新型方法和裝置的車(chē)輛、設(shè)備、挖掘機(jī)等。作為示例性系統(tǒng)10的冗余部件的一部分，系統(tǒng)10可包括基于先導(dǎo)選擇閥12的運(yùn)行位置，可分別與先導(dǎo)選擇閥12的第一或初級(jí)出口 18以及第二、次級(jí)或冗余出口 20流體連通的初級(jí)先導(dǎo)控制閥14和次級(jí)或冗余先導(dǎo)控制閥16。冗余受控系統(tǒng)10將包括執(zhí)行為冗余受控系統(tǒng)10設(shè)計(jì)的功能所必需的附加的初級(jí)和冗余液壓部件和電氣部件。
[0035]在所示的實(shí)施例中，先導(dǎo)選擇閥12為四通三位閥，使第一或初級(jí)進(jìn)口 22以及第二、次級(jí)或冗余進(jìn)口 24與出口 18，20交替流體連通。初級(jí)供給線(xiàn)26可使初級(jí)進(jìn)口 22與從儲(chǔ)液箱或貯液槽30中導(dǎo)出先導(dǎo)流體的初級(jí)先導(dǎo)供給源或泵28進(jìn)行流體連通。相似地，次級(jí)供給線(xiàn)32可使次級(jí)進(jìn)口 24與次級(jí)先導(dǎo)供給源或泵34流體連通，該供給源或泵從如圖所示的儲(chǔ)液箱30中導(dǎo)出先導(dǎo)流體或交替地從次級(jí)先導(dǎo)流體貯液槽中導(dǎo)出先導(dǎo)流體。復(fù)位彈簧36使先導(dǎo)選擇閥12偏向第一端位置或0%位置，其中初級(jí)進(jìn)口 22與初級(jí)出口 18流體連通，并且次級(jí)進(jìn)口 24與次級(jí)出口 20被封堵。在第二端位置或100%位置，次級(jí)進(jìn)口 24與初級(jí)出口 18流體連通，并且初級(jí)進(jìn)口 22和次級(jí)出口 20被封堵。在中間位置，次級(jí)進(jìn)口 24與次級(jí)出口 20流體連通，并且初級(jí)進(jìn)口 22和初級(jí)出口 18被封堵。根據(jù)該先導(dǎo)選擇閥12的配置，中間位置可介于所述端位置之間，并且可位于特定