本申請于2015年7月15日作為PCT國際專利申請?zhí)峤唬⑶乙缶?014年7月15日提交的美國專利申請序列No.62/024,643和No.62/024,666的優(yōu)先權(quán)，兩個專利申請整體上通過參引結(jié)合到本文中。

背景技術(shù)：

各種越野車輛和道路車輛包括懸臂。例如，某些混凝土泵車包括構(gòu)造成支承混凝土從混凝土泵車的底座泵送至需要混凝土的施工現(xiàn)場的位置的通道的懸臂。這種懸臂可以長且細以便于將混凝土泵送遠離混凝土泵車相當?shù)木嚯x。另外，這種懸臂可以相對較重。懸臂的相當大的長度和質(zhì)量特性的組合可以導致懸臂具有不希望的動態(tài)特性。在某些構(gòu)造的一些懸臂中，懸臂的固有頻率可以為大約0.3赫茲(即，每個周期3.3秒)。在某些構(gòu)造的一些懸臂中，懸臂的固有頻率可以小于大約1赫茲(即，每個周期1秒)。在某些構(gòu)造的一些懸臂中，懸臂的固有頻率可以從大約0.1赫茲至大約1赫茲的范圍內(nèi)(即，每個周期10秒至每個周期1秒)。例如，當懸臂從一處運動到另一處時，致動懸臂的起動和停止負載可能引起振動(即振蕩)。可以激勵懸臂的其他負載源包括在混凝土沿著懸臂泵送時混凝土的動量、起動和停止沿著懸臂泵送混凝土、可以靠著懸臂發(fā)展的風載荷和/或其他混雜載荷。一些混凝土泵可以包括具有大約1赫茲脈沖頻率的類似脈沖的泵送曲線。混凝土在這種混凝土泵的出口處的速度分布圖(即，容積流量曲線)可以在曲線的每個周期上顯著地波動。變化的速度分布圖與變化的加速度分布圖對應，并且可以引起強加在懸臂上的顯著的慣性載荷。

具有懸臂的其他車輛包括可以在懸臂上包括梯子的消防車、包括具有將水輸送至預定位置的水砣的懸臂的消防車、利用懸臂來使鏟運動的挖掘機、利用懸臂以在施工現(xiàn)場周圍輸送材料的伸縮臂叉裝車、可以利用懸臂來使材料從一處運動之另一處的起重機等等。

在一些懸臂應用中，包括如上所述的這些，液壓缸可被用于致動懸臂。通過致動液壓缸，懸臂可以按照要求展開和縮回，以實現(xiàn)懸臂的所需設置。在一些應用中，反平衡閥可被用于控制液壓缸的致動和/或防止液壓缸的非指令運動(例如由部件失效所引起)。在圖1中示出包括第一反平衡閥300和第二反平衡閥400的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)100。反平衡閥300控制和/或輸送液壓流體流進入和排出系統(tǒng)100的液壓缸110的第一腔室116。同樣地，第二反平衡閥400控制和/或輸送液壓流體流進入和排出液壓缸110的第二腔室118。特別地，反平衡閥300的端口302連接至液壓缸110的端口122。同樣地，反平衡閥400的端口402流體地連接至液壓缸110的端口124。如圖所述，流體線路522示意性地將端口302連接至端口122，流體線路524將端口402連接至端口124。反平衡閥300、400一般直接安裝至液壓缸110。端口302可以直接連接至端口122，端口402可以直接連接至端口124。

反平衡閥300、400提供對系統(tǒng)100的安全保護。特別地，在可能出現(xiàn)液壓缸110的運動之前，液壓力必須施加至反平衡閥300、400兩者。施加至反平衡閥300、400之一的液壓力被遞送至液壓缸110的端口122、124中的相應的一個，由此促使液壓缸110的活塞120運動。施加至反平衡閥400、300中的相對一個的液壓力允許液壓流體流出液壓缸110的相對的端口124、122。通過使反平衡閥300、400處的液壓力對應于釋放液壓流體的端口122、124，供給或接收來自液壓缸110的液壓流體的液壓管路、閥、泵等等的故障將不會引起液壓缸110的非指令運動。

現(xiàn)在參照圖1，將詳細地說明系統(tǒng)100。如圖所示，三位四通液壓控制閥200被用于控制液壓缸110。控制閥200包括可以定位在第一結(jié)構(gòu)222、第二結(jié)構(gòu)224或第三結(jié)構(gòu)226處的閥芯220。如圖1所示，閥芯220處于第一結(jié)構(gòu)222。在第一結(jié)構(gòu)222中，來自供應管路502的液壓流體被從控制閥200的端口212傳送至控制閥200的端口202并且最終到達液壓缸110的端口122和腔室116。液壓缸110由此被推動延伸，液壓缸110的腔室118中的液壓流體被推動排出液壓缸110的端口124。離開端口124的液壓流體通過進入控制閥200的端口204并且排出控制閥200的端口214進入回流管路504內(nèi)而返回至液壓箱。在一些實施例中，供應管路502以恒定的或以接近恒定的供給壓力供給液壓流體。在一些實施例中，回流管路504以恒定回流壓力或以接近恒定的回流壓力接收液壓流體。

當閥芯220定位在第二結(jié)構(gòu)224中時，有效地停止端口202與端口212、214之間的液壓流體流以及端口204與端口212、214之間的液壓流體流，并且有效地停止通向液壓缸110和來自液壓缸110的液壓流體流。因此，當閥芯220定位在第二結(jié)構(gòu)224中時，液壓缸110保持基本靜止。

當閥芯220定位在第三結(jié)構(gòu)226處時，來自供應管路502的液壓流體流通過端口212進入并且通過閥200的端口204排出。液壓流體流最終被遞送至液壓缸110的端口124和腔室118，由此促使液壓缸110的縮回。當液壓流體壓力施加至腔室118時，腔室116內(nèi)的液壓流體被促使通過端口122排出。排出端口122的液壓流體進入端口202并且排出閥200的端口214，由此返回至液壓箱。操作人員和/或控制系統(tǒng)可以使閥芯220按照要求運動，并且由此實現(xiàn)液壓缸110的伸長、縮回和/或鎖定。

現(xiàn)在將詳細地論述當液壓缸110伸長時反平衡閥300、400的功能。在閥200的閥芯220設置在第一結(jié)構(gòu)222時，來自供應管路502的液壓流體壓力加壓液壓管路512。液壓管路512連接在控制閥200的端口202、反平衡閥300的端口304與反平衡閥400的端口406之間。施加在反平衡閥300的端口304處的液壓流體壓力流過反平衡閥300的閥芯310以及流過反平衡閥300的單向閥320，并且由此從端口304通過反平衡閥300的通道322流動至端口302。液壓流體壓力還流過端口122并且流入腔室116內(nèi)(即，限入腔室(meter-in chamber))。施加至反平衡閥400的端口406的壓力使得反平衡閥400的閥芯410抵著彈簧412運動，并且由此壓縮彈簧412。施加在端口406處的液壓流體壓力由此開啟端口402與端口404之間的通道424。通過在端口406處(即導向器)施加液壓力，液壓流體可以通過端口124、通過管路524、通過反平衡閥400的跨越閥芯410的通道424、通過液壓管路514、通過閥200以及通過回流管路504排出腔室118(即限出腔室)進入箱內(nèi)。限出側(cè)可以提供背壓。

現(xiàn)在將詳細地論述當液壓缸110縮回時反平衡閥300、400的功能。在閥200的閥芯220設置在第三結(jié)構(gòu)226時，來自供應管路502的液壓流體壓力加壓液壓管路514。液壓管路514連接在控制閥200的端口204、反平衡閥400的端口404與反平衡閥300的端口306之間。施加在反平衡閥400的端口404處的液壓流體壓力流過反平衡閥400的閥芯410以及流過反平衡閥400的單向閥420，并且由此從端口404通過反平衡閥400的通道422流動至端口402。液壓流體壓力還流過端口124并且流入腔室118內(nèi)(即，限入腔室)。施加至反平衡閥300的端口306的液壓力使反平衡閥300的閥芯310抵著彈簧312運動并且由此壓縮彈簧312。施加在端口306上的液壓流體壓力由此開啟端口302與端口304之間的通道324。通過在端口306處(即導向器)施加液壓力，液壓流體可以通過端口122、通過管路522、通過反平衡閥300的跨越閥芯310的通道324、通過液壓管路512、通過閥200以及通過回流管路504排出腔室116(即限出腔室)進入箱內(nèi)。限出側(cè)可以提供背壓。

供應管路502、回流管路504、液壓管路512、液壓管路514、液壓管路522和/或液壓管路524可以屬于管路組500。

用于減小上述振蕩的傳統(tǒng)解決方案一般是被動的(即孔口)，其被調(diào)諧用于一個特定操作點并且通常對效率具有負面影響。具有延長懸臂的許多機器/車輛采用反平衡閥(CBV)，比如出于安全理由和安全規(guī)則理由的反平衡閥300、400。這些反平衡閥(CBV)限制/阻止液壓控制閥(例如液壓控制閥200)感測壓力振蕩和對壓力振蕩起作用。在一些應用中，比如混凝土泵車懸臂，當機器(例如懸臂)名義上靜止時，通過外部源(例如混凝土的泵送)引起振蕩。在這種情況下，反平衡閥(CBV)被閉合，主控制閥(例如液壓控制閥200)與通過振蕩引起的振蕩壓力隔離。存在多種解決該問題的傳統(tǒng)解決方案，其一般依靠接頭位置傳感器來感測振蕩(即波動)并且由于流過通過波動消除閥防止漂移。一些解決方案還具有在反平衡閥(CBV)就位時允許波動消除閥操作的平行液壓系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的一個方面涉及用于在對懸臂提供反平衡閥保護的同時減小懸臂的懸臂動力學(例如懸臂跳動)的系統(tǒng)和方法。

本公開的另一方面涉及用于利用反平衡閥檢測液壓致動系統(tǒng)中的故障、防止任何單點故障引起懸臂下降事件和/或減輕故障的系統(tǒng)和方法。

本公開的仍然的另一方面涉及利用獨立計量控制閥以同時實現(xiàn)懸臂運動控制和懸臂振動(例如懸臂跳動)減弱的系統(tǒng)和方法。在一些實施例中，液壓致動器的主載荷承載腔室可以承載穩(wěn)態(tài)或準穩(wěn)態(tài)載荷，同時相對的腔室可以供給液壓流體的動態(tài)壓力和/或流量以便管理和/或控制懸臂振動。液壓流體的動態(tài)壓力和/或流量可被供給至相對的腔室，其目的是穩(wěn)定液壓致動器(例如以DC電平)的主載荷承載腔室的壓力和/或流量。

本公開的仍然的另一方面涉及控制液壓地聯(lián)接至一對反平衡閥的液壓致動器的方法。該方法包括：A)給液壓致動器提供有一對腔室，所述一對腔室分別液壓地聯(lián)接至一對反平衡閥；B)提供液壓地聯(lián)接至一對反平衡閥的一對控制閥；C)以壓力控制模式操作一對控制閥的第一控制閥；D)以流量控制模式操作一對控制閥的第二控制閥；以及E)經(jīng)由一對反平衡閥利用一對控制閥使液壓流體流傳送往返于液壓致動器。

在一些實施例中，該方法可以包括：F)利用第一控制閥加壓一對反平衡閥的第二反平衡閥的第二導向器并且由此開啟第二反平衡閥；和/或G)利用第二控制閥加壓一對反平衡閥的第一反平衡閥的第一導向器，并且由此開啟第一反平衡閥。

本公開的仍然的另一方面涉及控制液壓地聯(lián)接至一對反平衡閥的液壓致動器的方法。該方法包括：A)提供液壓致動器；B)提供液壓地聯(lián)接至一對反平衡閥的一對控制閥；C)利用一對控制閥分別加壓兩個反平衡閥的導向器，以及由此開啟兩個反平衡閥；以及D)經(jīng)由一對反平衡閥利用一對控制閥使液壓流體流傳送往返于液壓致動器。液壓致動器包括分別液壓地聯(lián)接至一對反平衡閥的一對腔室。加壓兩個反平衡閥的導向器開啟兩個反平衡閥。可以利用位于一對控制閥處的至少一個壓力傳感器感測液壓致動器處的擾動載荷。可以利用液壓流體流傳送至少部分地抵消擾動載荷的擾動響應分量(即瞬變、振蕩和/或AC分量)。可以利用液壓流體流傳送驅(qū)動液壓致動器處的一個或更多個結(jié)構(gòu)載荷的運動學分量(即穩(wěn)態(tài)、準穩(wěn)態(tài)和/或DC分量)。

本公開的又一個方面涉及一種控制包括限入腔室和限出腔室的液壓致動器的方法。該方法包括：A)提供液壓致動器；B)提供在第一節(jié)點處流體地連接至限入腔室的限入反平衡閥；C)提供在第二節(jié)點處流體地連接至限出腔室的限出反平衡閥；D)提供在第三節(jié)點處流體地連接至限入反平衡閥的限入控制閥；E)提供在第四節(jié)點處流體地連接至限出反平衡閥的限出控制閥；F)通過利用限入控制閥在限出反平衡閥的導向器處施加至少開啟壓力開啟限出反平衡閥；以及G)以流量控制模式操作限出控制閥。在一些結(jié)構(gòu)中，限入腔室是桿腔室，限出腔室是頭部腔室。在其他結(jié)構(gòu)中，限入腔室是頭部腔室，限出腔室是桿腔室。在一些結(jié)構(gòu)中，限入腔室是加載腔室，限出腔室是卸載腔室。在其他結(jié)構(gòu)中，限入腔室是卸載腔室，限出腔室是加載腔室。這些結(jié)構(gòu)在同一設備內(nèi)可以不時地交替。

本公開的仍然的另一方面涉及對于第二控制閥的故障條件進行測試，并且當存在故障條件時表示閥故障。

在一些實施例中，該方法可以包括：如果指示閥故障以及如果指示降下超越指令，則調(diào)節(jié)來自第一控制閥的輸出壓力；通過調(diào)節(jié)來自第一控制閥的輸出壓力調(diào)節(jié)加壓第二反平衡閥的第二導向器的導向壓力；以及通過調(diào)節(jié)導向壓力節(jié)流第二反平衡閥并由此降低通過液壓致動器致動的設備。

本公開的仍然的另一方面涉及控制液壓地聯(lián)接至一對反平衡閥的液壓致動器的方法。該方法包括將來自第一控制閥的輸出壓力的至少最低值調(diào)節(jié)至足夠高，以使足夠的導向壓力可被施加至相對的反平衡閥，以及液流可以從相對的致動器腔室到達第二控制閥以及進一步到達油箱。

在一些實施例中，該方法可以包括在指示閥故障時通過利用第一控制閥減壓第二反平衡閥的第二導向器來截止第二反平衡閥，并且由此停止液壓致動器的運動。對于第二控制閥的故障條件的測試可以包括監(jiān)控第二控制閥的閥芯的位置并且比較閥芯的位置與由控制器傳送至第二控制閥的閥芯位置指令。如果閥芯的位置與閥芯位置指令不一致則可能出現(xiàn)閥故障的指示。

在一些實施例中，測試可以包括監(jiān)控通過第二控制閥的液壓流量以及比較液壓流量與由控制器傳送至第二控制閥的參考流量指令。如果通過第二控制閥的液壓流量與參考流量指令不一致，則可能出現(xiàn)閥故障的指示。

在一些實施例中，該測試可以包括：對于來自第一控制閥的輸出流量強加上限；當接近來自第一控制閥的輸出流量的上限時，減小來自第一控制閥的輸出壓力；以及當導向壓力足夠地減小時，自動地減小正在加壓第二反平衡閥的第二導向器的導向壓力并且由此截止第二反平衡閥，以及由此停止液壓致動器的運動。

在一些實施例中，該測試可以包括：監(jiān)控通過第一控制閥的第一液壓流量；監(jiān)控通過第二控制閥的第二液壓流量；測試第二反平衡閥與第二控制閥之間的液壓管路的故障條件；以及如果存在故障條件則指示液壓管路故障。

在一些實施例中，該測試可以包括：以流量控制模式操作控制閥中的至少相應的一個，在液壓致動器靜止情況下指令測試量流動通過控制閥中的相應的一個流向油箱，以及當測試量流向油箱時，監(jiān)控來自控制閥的相應的一個的壓力。如果在測試量流向油箱時壓力不充分地減小，則可能出現(xiàn)閥故障的指示。

本公開的又一個方面涉及一種用于包括第一腔室和第二腔室的液壓致動器的閥裝置。該閥裝置包括第一反平衡閥、第二反平衡閥、第一控制閥、第二控制閥和正常操作模式。第一反平衡閥在第一節(jié)點處流體地連接至第一腔室。第二反平衡閥在第二節(jié)點處流體地連接至第二腔室。第一控制閥在第三節(jié)點處流體地連接至第一反平衡閥。第二控制閥在第四節(jié)點處流體地連接至第二反平衡閥。在正常操作模式中，第二反平衡閥通過向第二反平衡閥的導向器供給壓力的第一控制閥開啟。第二控制閥調(diào)節(jié)液壓致動器的致動速度。

在一些實施例中，閥裝置還包括超越模式，其中，第二反平衡閥通過向第二反平衡閥的導向器供給壓力的第一控制閥開啟。第二反平衡閥可以調(diào)節(jié)液壓致動器的致動。超越模式可被用于在存在故障時降下懸臂。

在一些實施例中，閥裝置還包括第一閥，第一閥在第五節(jié)點處流體地連接至第一反平衡閥的第一導向器并且在第四節(jié)點處流體地連接至第二反平衡閥和第二控制閥。第二閥在第六節(jié)點處流體地連接至第二反平衡閥的第二導向器以及在第三節(jié)點處流體地連接至第一反平衡閥和第一控制閥。

本公開的又一個方面涉及一種與包括第一腔室和第二腔室的液壓致動器一起使用的閥裝置。閥裝置包括第一反平衡閥、第二反平衡閥、第一控制閥、第二控制閥、第一操作模式和第二操作模式。第一反平衡閥在第一節(jié)點處流體地連接至第一腔室。第二反平衡閥在第二節(jié)點處流體地連接至第二腔室。第一控制閥在第三節(jié)點處流體地連接至第一反平衡閥。第二控制閥在第四節(jié)點處流體地連接至第二反平衡閥。在第一操作模式中，第二反平衡閥由向第二反平衡閥的第二導向器供給第一壓力的第一控制閥開啟，第一反平衡閥由向第一反平衡閥的第一導向器供給第二壓力的第二控制閥開啟。在第二操作模式中，反平衡閥中的至少一個被截止。

本公開的仍然的另一方面涉及控制液壓地聯(lián)接至一對反平衡閥的液壓致動器的方法。該方法包括將用于載荷承載腔室壓力的基準壓力(即穩(wěn)態(tài)或準穩(wěn)態(tài)和/或DC壓力)調(diào)節(jié)至至少足夠高以向第一反平衡閥提供足夠的導向壓力，使得液流能夠進入和排出液壓致動器的相對的腔室。連接至限出腔室(ZTS2)的三通閥以流量控制模式操作從而將致動器速度調(diào)節(jié)至所需值。

以下說明書中將闡述各個另外的方面。這些方面可以涉及單獨的特征和特征的組合。可以理解的是上述概述和以下詳細說明僅是示例和說明性的，并且不限制本文中所公開的實施例所基于的寬泛的構(gòu)思。

附圖說明

圖1是包括具有一對反平衡閥和控制閥的液壓缸的現(xiàn)有技術(shù)液壓系統(tǒng)的示意圖；

圖2是包括圖1的構(gòu)造有根據(jù)本公開的原理的液壓缸控制系統(tǒng)的液壓缸和反平衡閥的液壓系統(tǒng)的示意圖；

圖3是圖2的示意圖，但具有相反的外力；

圖4是示出根據(jù)本公開的原理的實現(xiàn)懸臂跳動減少的方法的流程圖；

圖5是根據(jù)本公開的原理的適用于圖2的液壓缸控制系統(tǒng)的液壓缸的示意圖；以及

圖6是根據(jù)本公開的原理的具有通過一個或更多個液壓缸致動并且利用圖2的液壓系統(tǒng)控制的懸臂系統(tǒng)的車輛的示意圖。

具體實施方式

根據(jù)本公開的原理，液壓系統(tǒng)適用于致動液壓缸110，包括反平衡閥300和400，并且還可以提供用于抵消液壓缸110所暴露的振動的裝置。如圖2所示，示例系統(tǒng)600示出為具有液壓缸110(即液壓致動器)、反平衡閥300和反平衡閥400。圖2的液壓缸110和反平衡閥300、400可以與圖1的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)100中所示的相同。液壓系統(tǒng)600因此可以改裝到現(xiàn)有和/或傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)上。圖2中示出的所示實施例可以表示通過利用以下詳細說明的閥組件690替代液壓控制閥200并且通過增加閥350和/或450而改裝的圖1的現(xiàn)有技術(shù)液壓系統(tǒng)100。液壓缸110和反平衡閥300、400的一些特征可以在液壓系統(tǒng)600與現(xiàn)有技術(shù)液壓系統(tǒng)100之間相同或相似。這些相同或相似的部件和/或特征一般在本文中不會進行多余的重復說明。

將理解的是，本文中公開的一些構(gòu)思和原理適用于線性和旋轉(zhuǎn)式致動器兩者。附圖中所示出的液壓缸110是示例致動器。液壓缸110是示例液壓缸和示例線性致動器。在一些應用中，液壓缸110可以利用旋轉(zhuǎn)式致動器替換。旋轉(zhuǎn)式致動器可以在小于360度的范圍、360度的范圍、360度以上的范圍內(nèi)操作，或者可以具有沿一個或兩個旋轉(zhuǎn)方向的無限范圍。

示例系統(tǒng)600是具有電液壓控制致動器的系統(tǒng)的示例。這種電液壓控制致動器可以包括感測、致動和/或提供用于系統(tǒng)的各種邏輯功能的各種電子元件。這種電液壓控制致動器一般包括控制器640，控制器640接收并處理傳感器信息、執(zhí)行邏輯和/或其他運算、和/或返回控制信號以致動系統(tǒng)的各個部件。這種電液壓控制致動器提供以下形式的有益效果，更好地實現(xiàn)系統(tǒng)的狀態(tài)、增加用于處理各種內(nèi)部和外部變量的智能性、出色的控制和精確性、減小的重量和/或提高的效率。然而，一些電液壓元件可能不如僅機械的對應物可靠。根據(jù)本公開的原理，電液壓控制致動器系統(tǒng)可以利用其更大的智能和邏輯潛能以便在與僅機械系統(tǒng)相比時補償真實的和/或感知的可靠性不足。另外，根據(jù)本公開的原理，電液壓控制致動器可以利用其智能和邏輯能力以減輕可能出現(xiàn)的任何故障。

特別地，系統(tǒng)600布置并構(gòu)造成消除由懸臂落下條件引起的全部單點失效。另外，示例系統(tǒng)600提供在存在的系統(tǒng)故障情況下降下懸臂30(參見圖4)的能力。在一些實施例中，操作人員被警告被檢測的任何失效。操作人員還可被給予可被用于在存在故障時進一步操作系統(tǒng)600的手控超越控制。通過在存在故障時操作系統(tǒng)600，操作人員可以使部件在執(zhí)行對故障的維護之前返回初始位置。具體地，懸臂30可以在存在某些故障時在執(zhí)行維護以改正故障之前降下至地面。

將提供關(guān)于各種故障、防止由懸臂落下狀態(tài)導致的單點故障的方案以及各種緩解策略的另外的細節(jié)。但是首先，將提供示例系統(tǒng)600的另外的細節(jié)。

根據(jù)本公開的原理，如上關(guān)于液壓系統(tǒng)100所述的，通過用于液壓缸110和液壓系統(tǒng)600的反平衡閥300、400提供相似保護。具體地，液壓管路、液壓閥和/或液壓泵的失效將不會引起液壓系統(tǒng)600的液壓缸110的非指令運動。液壓系統(tǒng)600的液壓結(jié)構(gòu)還可以提供抵消使用液壓缸110的振動的能力。

液壓缸110可以保持凈載荷90，凈載荷90一般地可以促進液壓缸110的桿126的縮回或伸長。桿126連接至液壓缸110的活塞120。如果載荷90促使液壓缸110伸長，液壓缸110的桿側(cè)114上的腔室118被載荷90加壓，反平衡閥400作用為防止液壓流體從腔室118釋放并且由此作用為安全裝置以防止液壓缸110的非指令伸長。換句話說，反平衡閥400鎖定腔室118。除提供安全性之外，腔室118的鎖定防止液壓缸110的偏移。

如果載荷90促使液壓缸110縮回，液壓缸110的缸蓋側(cè)112上的腔室116被載荷90加壓，反平衡閥300作用為防止液壓流體從腔室116釋放并且由此作用為安全裝置以防止液壓缸110的非指令縮回。換句話說，反平衡閥300鎖定腔室116。除提供安全性之外，腔室116的鎖定防止液壓缸110的偏移。

載荷90被描述為經(jīng)由桿接頭128附連至液壓缸110的桿126。在一些實施例中，載荷90是跨越液壓缸110的桿接頭128和頭部側(cè)112的張力或壓力載荷。

可以實現(xiàn)系統(tǒng)600的使用，同時如上所述地確保一些液壓管路、液壓閥和/或液壓泵的故障防護。故障防護可以是自動和/或機械的。在一些實施例中，故障防護可能不需要任何電信號和/或電能接合。故障防護可以和/或滿足管理要求(例如ISO標準)。管理要求可以需要由液壓系統(tǒng)600提供的一些機械保護方式。

獨立地控制和/或計量通向液壓缸110的頭部側(cè)112的腔室116的液壓流體流和通向液壓缸110的桿側(cè)114的腔室118的液壓流體流。根據(jù)本公開的原理，液壓系統(tǒng)600可被構(gòu)造成類似于傳統(tǒng)反平衡系統(tǒng)(例如液壓系統(tǒng)100)。

如以下進一步說明的，液壓系統(tǒng)600可以能夠在遠離液壓缸110的遠程位置處(例如在傳感器P1、P2處)對液壓缸110的腔室116和/或118內(nèi)的壓力測量。該結(jié)構(gòu)因此可以減小否則將定位在懸臂上的質(zhì)量和/或可以簡化液壓管路的布線(例如硬管和軟管)。比如為混凝土泵懸臂和/或提升機械手的機器的性能可以通過這種簡化的液壓管路布線和/或懸臂上的減小的質(zhì)量而被改善。在一些實施例中，液壓系統(tǒng)600可以在液壓缸110處(例如在傳感器Phead和/或Prod處)實現(xiàn)對液壓缸110的腔室116和/或118內(nèi)的壓力的測量。在圖2中描述的實施例中，傳感器Phead可以測量腔室116內(nèi)的壓力，傳感器Prod可以測量腔室118內(nèi)的壓力。來自傳感器P1、P2、Phead、Prod等等中的一些或全部的信號可被發(fā)送至控制器640(例如，用作反饋信號)。

反平衡閥300和400可以是閥裝置840(即閥組)的部件。閥裝置840可以包括控制和/或調(diào)節(jié)通向和/或來自液壓缸110的液壓流體流的各種液壓部件。閥裝置840還可以包括控制閥700(例如比例液壓閥)、控制閥800(例如比例液壓閥)、閥350(例如2通閥)和閥450(例如2通閥)。控制閥700和/或800可以是高帶寬和/或高分辨率控制閥。

在圖2的所示實施例中，節(jié)點51限定在反平衡閥300的端口302和液壓缸110的端口122處；節(jié)點52限定在反平衡閥400的端口402和液壓缸110的端口124處；節(jié)點53限定在反平衡閥300的端口304、閥450的端口462和液壓閥700的端口702處；節(jié)點54限定在反平衡閥400的端口404、閥350的端口362和液壓閥800的端口804處；節(jié)點55限定在反平衡閥300的端口306和閥350的端口352處；以及節(jié)點56限定在反平衡閥400的端口406和閥450的端口452處。以下詳細地說明液壓閥350和450。

如以下進一步所述的，系統(tǒng)600提供控制框架和控制機構(gòu)以實現(xiàn)越野車輛和公路車輛的懸臂振動衰減。懸臂振動衰減可以在液壓缸運行的同時發(fā)生(例如，在懸臂設置在工地上時)。振動衰減可以適用于減小具有相對低的固有頻率的懸臂的振動(例如混凝土泵車懸臂)。液壓系統(tǒng)600還可以應用于具有相對較高固有頻率的懸臂(例如挖掘機懸臂)。與傳統(tǒng)方案相比，液壓系統(tǒng)600可以利用很少的傳感器和簡化的控制結(jié)構(gòu)實現(xiàn)懸臂的振動衰減。可以如上所述地在確保一些液壓管路、液壓閥和/或液壓泵的故障防護的同時執(zhí)行振動衰減方法。故障防護可以是自動和/或機械的。在一些實施例中，故障防護可能不需要任何電信號和/或電能接合。故障防護可以和/或滿足管理要求(例如ISO標準)。管理要求可以需要由液壓系統(tǒng)600提供的一些機械保護手段。

一些懸臂可以包括能夠傳遞和/或放大載荷90的動態(tài)特性的硬度和慣性特性。當動態(tài)載荷可以包括施加至懸臂的外力/位置擾動時，特別是當這些擾動接近懸臂的固有頻率時可能引起嚴重的振動(即振蕩)。通過載荷90對懸臂的這種激勵可能引起安全問題和/或降低懸臂系統(tǒng)的生產(chǎn)率和/或可靠性。通過測量液壓系統(tǒng)600的參數(shù)以及恰當?shù)仨憫梢詼p小和/或最小化或甚至消除擾動的影響。所提供響應可能在多種操作條件下都是有效的。

根據(jù)本公開的原理，獨立地控制和/或計量通向液壓缸110的頭部側(cè)112的腔室116的液壓流體流和通向液壓缸110的桿側(cè)114的腔室118的液壓流體流。根據(jù)本公開的原理，液壓系統(tǒng)600可被構(gòu)造成類似于傳統(tǒng)反平衡系統(tǒng)(例如液壓系統(tǒng)100)。

如以下進一步說明的，液壓系統(tǒng)600可以在遠離液壓缸110的遠程位置處(例如在傳感器P1、P2處)啟動對液壓缸110的腔室116和/或118內(nèi)的壓力測量。該結(jié)構(gòu)因此可以減小否則將定位在懸臂上的質(zhì)量和/或可以簡化液壓管路的布線(例如硬管和軟管)。比如為混凝土泵懸臂和/或提升機械手的機器的性能可以通過這種簡化的液壓管路布線和/或懸臂上的減小的質(zhì)量而被改善。在一些實施例中，液壓系統(tǒng)600可以在液壓缸110處(例如在傳感器Phead和/或Prod處)實現(xiàn)對液壓缸110的腔室116和/或118內(nèi)的壓力的測量。在圖2中描述的實施例中，傳感器Phead可以測量腔室116內(nèi)的壓力，傳感器Prod可以測量腔室118內(nèi)的壓力。來自傳感器P1、P2、Phead、Prod等等中的一些或全部的信號可被發(fā)送至控制器640(例如，用作反饋信號)。

反平衡閥300和400可以是閥裝置840(即閥組)的部件。閥裝置840可以包括控制和/或調(diào)節(jié)通向和/或來自液壓缸110的液壓流體流的各種液壓部件。閥裝置840還可以包括控制閥700(例如比例液壓閥)、控制閥800(例如比例液壓閥)、閥350(例如2通閥)和閥450(例如2通閥)。控制閥700和/或800可以是高帶寬和/或高分辨率控制閥。

在圖2的所示實施例中，節(jié)點51限定在反平衡閥300的端口302和液壓缸110的端口122處；節(jié)點52限定在反平衡閥400的端口402和液壓缸110的端口124處；節(jié)點53限定在反平衡閥300的端口304、閥450的端口462和液壓閥700的端口702處；節(jié)點54限定在反平衡閥400的端口404、閥350的端口362和液壓閥800的端口804處；節(jié)點55限定在反平衡閥300的端口306和閥350的端口352處；以及節(jié)點56限定在反平衡閥400的端口406和閥450的端口452處。以下詳細地說明液壓閥350和450。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，液壓缸110以閥體152、154示出。閥體152、154可以彼此分離，如圖所示，或者可以是單個組合的閥體。閥體152可以安裝至液壓缸110的端口122上和/或安裝在端口122周圍，閥體154可以安裝至液壓缸110的端口124上和/或安裝在端口124周圍。閥體152、154可以直接安裝在液壓缸110上。閥體152可以包括反平衡閥300和/或閥350，閥體154可以包括反平衡閥400和/或閥450。閥體152和/或154可以包括閥裝置840的另外的部件。閥體152、154和/或單組合閥體可以包括傳感器和/或傳感器端口(例如壓力和/或流量傳感器和/或相應的端口)。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖6，詳細地說明并且示出示例懸臂系統(tǒng)10。懸臂系統(tǒng)10可以包括車輛20和懸臂30。車輛20可以包括傳動系22(例如包括輪和/或軌道)。如圖6所描繪的，剛性可縮回支承件24還設置在車輛20上。剛性支承件24可以包括底腳，底腳延伸成接觸地面并且由此通過遠離傳動系22和/或車輛20的懸架繞過地面支承來支承和/或穩(wěn)定車輛20。在其他車輛中(例如具有軌道的車輛，沒有懸架的車輛)，傳動系22可以足夠剛性并且可能不需要和/或不設置可縮回剛性支承件24。

如圖6所描繪的，懸臂30從第一端部32延伸至第二端部34。如圖所示，第一端部32旋轉(zhuǎn)地附連(例如通過轉(zhuǎn)盤)至車輛20。第二端部34可以通過對懸臂30的致動定位并且由此按照要求定位。在一些應用中，可能需要使第二端部34沿基本水平方向遠離車輛20延伸相當?shù)木嚯x。在其他實施例中，可能需要將第二端部34垂直地定位在車輛20以上相當大的距離。在仍然的其他應用中，懸臂30的第二端部34可以垂直地和水平地與車輛20間隔開。在一些應用中，懸臂30的第二端部34可被降下到孔內(nèi)并且由此定位在車輛20之下的高度。

如圖所示，懸臂30包括多個懸臂節(jié)段36。相鄰對的懸臂節(jié)段36可以通過相應的接頭38相互連接。如圖所示，第一懸臂節(jié)段36₁在第一接頭38₁處旋轉(zhuǎn)地附連至車輛20。第一懸臂節(jié)段36₁可以通過兩個可旋轉(zhuǎn)接頭安裝。例如，第一可旋轉(zhuǎn)接頭可以包括轉(zhuǎn)盤，第二可旋轉(zhuǎn)接頭可以包括水平軸線。第二懸臂節(jié)段36₂在第二接頭38₂處附連至第一懸臂節(jié)段36₁。同樣地，第三懸臂節(jié)段36₃在接頭38₃處附連至第二懸臂節(jié)段36₂，第四懸臂節(jié)段36₄在第四接頭38₄處附連至第三懸臂節(jié)段36₃。相鄰對的懸臂節(jié)段36之間的相對位置/定向可以通過相應的液壓缸110控制。例如，第一懸臂節(jié)段36₁與車輛20之間的相對位置/定向通過第一液壓缸110₁控制。第一懸臂節(jié)段36₁與第二懸臂節(jié)段36₂之間的相對位置/定向通過第二液壓缸110₂控制。同樣地，第三懸臂節(jié)段36₃與第二懸臂節(jié)段36₂之間的相對位置/定向可以通過第三液壓缸110₃控制，第四懸臂節(jié)段36₄與第三懸臂節(jié)段36₃之間的相對位置/定向可以通過第四液壓缸110₄控制。

根據(jù)本公開的原理，包括多個懸臂節(jié)段36_1-4的懸臂30可被建模，可以通過控制器640控制懸臂30的振動。具體地，控制器640可以向閥700發(fā)送信號以及向閥800發(fā)送信號。信號可以包括振動分量。振動分量可以使得相應的閥700、800在相應的端口702、804處產(chǎn)生振動流量和/或振動壓力。振動流量和/或振動壓力可以通過相應的反平衡閥300、400傳送至液壓缸110的相應的腔室116、118。

控制器640的信號還可以包括運動信號，運動信號使得液壓缸110分別延長和縮回，并且由此致動懸臂30。如下將進一步所述的，控制器640的信號可以同時使液壓缸110運動，并且至少部分地消除強加在懸臂30和/或液壓缸110上的振動、擾動和/或不希望的特性。

在一些實施例中，通過控制器640確定和/或連續(xù)地監(jiān)控載荷90在液壓缸110上的方向。例如，等式為：

Fhyd＝Ahead×Phead-Arod×Prod

其中：

Fhyd是液壓缸110對凈外部載荷90的反作用值，

Ahead是活塞120面對頭部腔室116的面積，

Phead作用在Ahead上的壓力，

Arod是活塞120的面對桿腔室118的面積，以及

Prod作用在Arod上的壓力，

如果由液壓缸110產(chǎn)生的反作用力向右(即液壓缸110壓縮)則給予Fhyd正值，如圖3所示，如果由液壓缸110產(chǎn)生的反作用力向左(即液壓缸110拉伸)則給予Fhyd負值，如圖2所示。

在計算液壓缸110上的載荷90的方向時，確定液壓缸110的載荷承載腔室116、118(例如如果Fhyd為正則為頭部腔室116，或者如果Fhyd為負則為桿腔室118)。基于獲知液壓缸110的載荷承載腔室116、118，穩(wěn)態(tài)、準穩(wěn)態(tài)和/或DC壓力可以提供給載荷承載腔室116、118。如果強加在懸臂30和/或液壓缸110上的振動、擾動和/或不希望的特性被至少部分地消除，則可以向相對的腔室118、116供給動態(tài)壓力、AC壓力和/或動態(tài)流量的液壓流體。在圖2中，載荷承載腔室是桿腔室118，在圖3中，載荷承載腔室是頭部腔室116。

為了當載荷超限時便于允許液流從載荷承載腔室116、118穿過控制閥700、800(即，液壓缸110的運動與凈外力90沿同一方向)，通過來自對應于相對的腔室118、116的控制閥800、700的壓力將相應的反平衡閥300、400保持開啟。

例如，在圖2中示出超限載荷，其中桿腔室118為載荷保持腔室。通過以流量控制模式構(gòu)造控制閥800來控制液壓缸110的速度。通過控制閥700的壓力使反平衡閥400保持開啟。控制閥700可被以壓力控制模式構(gòu)造。如果振動等等被至少部分地消除，則可以通過控制閥700向腔室116供給動態(tài)壓力/液流。可以通過來自控制閥800的壓力使反平衡閥300保持開啟。為了保持反平衡閥300、400兩者開啟，供給至兩個腔室116、118的液壓力可以逐漸地增加以將端口306、406兩者上的導向壓力保持在反平衡閥300、400的開啟壓力以上。

為了當載荷不超限時便于允許液流從非載荷承載腔室116、118穿過控制閥700、800(即，液壓缸110的運動與凈外力90沿相反方向)，通過來自對應于相對的腔室118、116的控制閥800、700的壓力將相應的反平衡閥300、400保持開啟。

例如，在圖3中示出非超限載荷，其中頭部腔室116作為載荷保持腔室。通過以流量控制模式構(gòu)造控制閥700來控制液壓缸110的速度。可以通過來自控制閥700的壓力使反平衡閥400保持開啟。控制閥800可被以壓力控制模式構(gòu)造。如果振動等等被至少部分地消除，則可以通過控制閥800向腔室118供給動態(tài)壓力/液流。可以通過來自控制閥700的壓力使反平衡閥400保持開啟。為了保持反平衡閥300、400兩者開啟，供給至兩個腔室116、118的液壓力可以逐漸地增加以將端口306、406兩者上的導向壓力保持在反平衡閥300、400的開啟壓力以上。

控制器640可以接收來自各個傳感器的輸入，包括傳感器P1、P2、Phead、Prod、遠程傳感器、位置傳感器、LVDT730、830、影象底座傳感器等等，并且由此計算信號，包括振動分量。控制器640可以包括懸臂30的動態(tài)模型并且使用該動態(tài)模型和來自各個傳感器的輸入以計算各個信號，包括振動分量。

在一些實施例中，比如為液壓系統(tǒng)600的單系統(tǒng)可被用于液壓缸110之一上(例如液壓缸110₁)。在其他實施例中，多個液壓缸110可以分別通過相應的液壓系統(tǒng)600致動。在仍然的其他實施例中，全部多個液壓缸110可以分別通過比如為系統(tǒng)600的系統(tǒng)致動。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，將詳細地說明液壓系統(tǒng)600的一些元件。示例液壓系統(tǒng)600包括比例液壓控制閥700和比例液壓控制閥800。在所描述的實施例中，液壓閥700和800是三位三通比例閥。閥700和800可以組合在共用閥體內(nèi)。在一些實施例中，液壓系統(tǒng)600的閥300、350、400、450、700和/或800中的一些或全部可以組合在共用閥體和/或共用閥塊內(nèi)。在一些實施例中，閥裝置840的閥300、350、400、450、700和/或800中的一些或全部可以組合在共用閥體和/或共用閥塊內(nèi)。在一些實施例中，閥裝置840的閥300、350和/或700可以組合在共用閥體和/或共用閥塊內(nèi)。在一些實施例中，閥裝置840的閥400、450和/或800可以組合在共用閥體和/或共用閥塊內(nèi)。

液壓閥700可以包括具有第一結(jié)構(gòu)722、第二結(jié)構(gòu)724和第三結(jié)構(gòu)726的閥芯720。如圖所示，閥芯720處于第三結(jié)構(gòu)726。閥700包括端口702、端口712和端口714。在第一結(jié)構(gòu)722中，端口714被關(guān)閉，端口702流體地連接至端口712。在第二結(jié)構(gòu)724中，端口702、712、714全部關(guān)閉。在第三結(jié)構(gòu)726中，端口702流體地連接至端口714，端口712被關(guān)閉。閥芯720的位置可以通過位置傳感器730監(jiān)控。位置傳感器730可以包括線性差動變換器(LVDT)。

液壓閥800可以包括具有第一結(jié)構(gòu)822、第二結(jié)構(gòu)824和第三結(jié)構(gòu)826的閥芯820。如圖所示，閥芯820處于第三結(jié)構(gòu)826。閥800包括端口804、端口812和端口814。在第一結(jié)構(gòu)822中，端口812被關(guān)閉，端口804流體地連接至端口814。在第二結(jié)構(gòu)824中，端口804、812、814全部關(guān)閉。在第三結(jié)構(gòu)826中，端口804流體地連接至端口81，2，端口814被關(guān)閉。閥芯820的位置可以通過位置傳感器830監(jiān)控。位置傳感器830可以包括線性差動變換器(LVDT)。

在所描繪的實施例中，液壓管路562使反平衡閥300的端口302與液壓缸110的端口122連接。節(jié)點51可以包括液壓管路562。液壓管路564可以使反平衡閥400的端口402與液壓缸110的端口124連接。節(jié)點52可以包括液壓管路564。在一些實施例中，液壓管路562和/或564包括在閥體、殼體等等中并且其長度可以較短。液壓管路552可以使反平衡閥300的端口304與液壓閥700的端口702和閥450的端口462連接。節(jié)點53可以包括液壓管路552。同樣地，液壓管路554可以使反平衡閥400的端口404與液壓閥800的端口804和閥350的端口362連接。節(jié)點54可以包括液壓管路554。液壓管路(未編號)可以使反平衡閥300的端口306與閥350的端口352連接，節(jié)點55可以包括該液壓管路。同樣地，液壓管路(未編號)可以使反平衡閥400的端口406與閥450的端口452連接，節(jié)點56可以包括該液壓管路。在其他實施例中，端口306和352可以彼此直接連接。同樣地，端口406和452可以彼此直接連接。

如附圖2和附圖3所示，閥350是二位二通閥。具體地，閥350包括第一端口352和第二端口362。閥350包括具有第一結(jié)構(gòu)372和第二結(jié)構(gòu)374的閥芯370。在第一結(jié)構(gòu)372(圖2中所示)中，端口352和端口362流體地連接。在第二結(jié)構(gòu)374中，端口362和端口352與單向流動裝置364(例如單向閥)連接。如所描述的，閥350包括螺線管376和彈簧378。螺線管376和彈簧378可被用于使閥芯370在第一結(jié)構(gòu)372與第二結(jié)構(gòu)374之間運動。當螺線管376未被供能時，閥芯370定位在第一結(jié)構(gòu)372。如所描述的，當閥芯370定位在第二結(jié)構(gòu)374時，單向流動裝置364允許從節(jié)點55流動至節(jié)點54并且防止從節(jié)點54流動至節(jié)點55。

如所描述的，閥450也是二位二通閥。具體地，閥450包括第一端口452和第二端口462。閥450包括具有第一結(jié)構(gòu)472和第二結(jié)構(gòu)474的閥芯470。在第一結(jié)構(gòu)472中，端口452和端口462流體地連接。在第二結(jié)構(gòu)474中，端口462和端口452與單向流動裝置464(例如單向閥)連接。如所描述的，閥450包括螺線管476和彈簧478。螺線管476和彈簧478可被用于使閥芯470在第一結(jié)構(gòu)472與第二結(jié)構(gòu)474之間運動。如所描述的，當螺線管476未被供能時，閥芯470定位在第一結(jié)構(gòu)472。如所描述的，當閥芯470定位在第二結(jié)構(gòu)474時，單向流動裝置464允許從節(jié)點56流動至節(jié)點53并且防止從節(jié)點53流動至節(jié)點56。

當閥350和450兩者分別定位在第一結(jié)構(gòu)372和472(參見圖2)時，液壓系統(tǒng)600可以與如上所述的傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)100相同或相似地作用。液壓系統(tǒng)600可以包括將閥350和450配置在第一結(jié)構(gòu)372、472的“傳統(tǒng)”模式。“傳統(tǒng)”模式可以禁止和/或停用液壓系統(tǒng)600的振動控制特征。“傳統(tǒng)”模式可以通過機器操作人員選擇和/或可以自動地選擇(例如通過控制器640)。可以通過控制器640執(zhí)行“傳統(tǒng)”模式的人工或自動選擇(例如，通過向螺線管376和/或476發(fā)送電信號)。如所描繪的，在螺線管376、476上缺乏功率與“傳統(tǒng)”模式的選擇對應。在其他實施例中，向螺線管376和/或476提供功率與“傳統(tǒng)”模式的選擇對應(例如，將閥350和/或450配置在第一結(jié)構(gòu)372和/或472)。在一些實施例中，閥芯370和/或470可以手動地定位(例如通過聯(lián)動裝置)。在一些實施例中，閥芯370和/或470可以通過導向液壓力定位。在一些實施例中，當執(zhí)行液壓缸110的液壓缸運動時(例如當執(zhí)行懸臂30的位置結(jié)構(gòu)改變時)，可以選擇“傳統(tǒng)”模式。

反平衡閥300可以在一些條件下和/或在一些實施例中產(chǎn)生/展示內(nèi)部流體泄漏。例如，內(nèi)部流體泄漏可以將液壓流體從節(jié)點51傳遞至節(jié)點55，和/或可以將液壓流體從節(jié)點53傳遞至節(jié)點55。如果發(fā)生這種內(nèi)部流體泄漏并且不允許排空，則壓力可以在節(jié)點55處發(fā)生。如果節(jié)點55處的壓力超過反平衡閥300的導向器開啟壓力，則閥芯310可以通過節(jié)點55處的壓力致動，可以開啟反平衡閥300。然而，閥350的單向流動裝置364允許節(jié)點55排空至節(jié)點54。具體地，可以產(chǎn)生振動流和/或振動壓力，使得節(jié)點54處的壓力至少周期性地在反平衡閥300的導向器開啟壓力以下。因此，當節(jié)點54處的壓力在反平衡閥300的導向器開啟壓力以下時，閥350的單向流動裝置364允許節(jié)點55排空至節(jié)點54，在液壓系統(tǒng)600的這種結(jié)構(gòu)中，節(jié)點55處的壓力可以保持在反平衡閥300的導向器開啟壓力以下。

反平衡閥400可以在一些條件下和/或在一些實施例中產(chǎn)生/呈現(xiàn)內(nèi)部流體泄漏。例如，內(nèi)部流體泄漏可以將液壓流體從節(jié)點52傳遞至節(jié)點56，和/或可以將液壓流體從節(jié)點54傳遞至節(jié)點56。如果發(fā)生這種內(nèi)部流體泄漏并且不允許排空，則壓力可以在節(jié)點56處發(fā)生。如果節(jié)點56處的壓力超過反平衡閥400的導向器開啟壓力，則閥芯410可以通過節(jié)點56處的壓力致動，可以開啟反平衡閥400。然而，閥450的單向流動裝置464允許節(jié)點56排空至節(jié)點53。具體地，可以產(chǎn)生振動流和/或振動壓力，使得節(jié)點53處的壓力至少周期性地在反平衡閥400的導向器開啟壓力以下。因此，當節(jié)點53處的壓力在反平衡閥400的導向器開啟壓力以下時，閥450的單向流動裝置464允許節(jié)點56排空至節(jié)點53，在液壓系統(tǒng)600的這種結(jié)構(gòu)中，節(jié)點56處的壓力可以保持在反平衡閥400的導向器開啟壓力以下。

在其他實施例中，可以實現(xiàn)排空節(jié)點55和/或56的其他方法。

在一些應用中，當需要(例如液壓系統(tǒng)600的)振動控制特征時，液壓致動器(例如液壓缸110)可以始終或可以主要地沿同一方向加載。例如，當需要振動控制特征時，懸臂30的液壓缸110₁可以始終或可以主要地在壓縮狀態(tài)加載，并且液壓缸110₁的腔室116可以始終或可以主要為載荷保持腔室。在這些應用中，閥350或450之一可以從液壓系統(tǒng)600去除。例如，如果液壓缸110的腔室116始終或主要為載荷保持腔室，則可以去除閥450，并且節(jié)點53和56可以組合。作為另一個示例，如果液壓缸110的腔室118始終或主要為載荷保持腔室，則可以去除閥350，并且節(jié)點54和55可以組合。

可以提供測量閥700、800的各個端口和/或其他位置處的溫度和/或壓力的傳感器。具體地，傳感器P1設置成與閥700的端口702相鄰。如所描述的，傳感器P1是壓力傳感器并且可被用于提供關(guān)于系統(tǒng)600和/或懸臂系統(tǒng)10的動態(tài)信息。如圖2中所描繪的，第二傳感器P2設置成與液壓閥800的端口804相鄰。傳感器P2可以是壓力傳感器并且可被用于提供關(guān)于液壓系統(tǒng)600和/或懸臂系統(tǒng)10的動態(tài)信息。第三傳感器可以設置成與閥800的端口814相鄰，第四傳感器可以設置成與閥800的端口812相鄰。另外的傳感器也可用于提供關(guān)于液壓系統(tǒng)600和/或懸臂系統(tǒng)10的動態(tài)信息。傳感器Phead可以是設置成與液壓缸110的腔室116的端口122相鄰的壓力傳感器，傳感器Prod可以是設置成與液壓缸110的腔室118的端口124相鄰的壓力傳感器。在一些實施例中，傳感器能夠測量桿126相對于液壓缸110的頭部側(cè)112和/或殼體的相對位置、速度和/或加速度。在一些實施例中，不采用能夠測量桿126相對于液壓缸110的頭部側(cè)112和/或殼體的相對位置、速度和/或加速度的傳感器。傳感器也可用于提供關(guān)于液壓系統(tǒng)600和/或懸臂系統(tǒng)10的動態(tài)信息。各個傳感器可以向控制器640提供反饋信號。

在一些實施例中，供應管路502內(nèi)的壓力和/或油箱管路504內(nèi)的壓力是眾所周知的，傳感器P1、P2、730和830可被分別用于計算通過閥700和800的流速。在其他實施例中，計算跨過閥700、800的壓差。例如，當閥800的閥芯820位于第一位置822處或其附近并且由此計算通過閥800的流量時，可以使用壓力傳感器P2和位置傳感器830。同樣地，當閥800的閥芯820處于第三結(jié)構(gòu)826時，可以計算壓差。控制器640可以將這些壓力和壓差用作控制輸入。

溫度傳感器還可以設置在閥700、800處和其周圍，并且由此通過允許計算流經(jīng)閥700、800的液壓流體的粘度和/或密度來改進流量測量值。控制器640可以將這些溫度用作控制輸入。

此外，這種傳感器在其他實施例中可以定位在各個其他位置處。在一些實施例中，傳感器P1和P2可以定位在共用閥體內(nèi)。在一些實施例中，可以使用可以從Eaton公司獲得的伺服閥。伺服閥提供緊湊和高性能的閥封裝，包括兩個三通閥(即閥700和800)、壓力傳感器P1和P2以及壓力調(diào)節(jié)控制器(例如包括在控制器640中)。伺服閥可以用作閥組件690。Eaton伺服閥還包括分別監(jiān)控閥芯720、820的位置的線性差動變換器730、830(LVDT)。通過使用兩個三通比例閥700、800，可以獨立地控制腔室116和118的壓力。另外，可以獨立地控制進入和/或流出腔室116和118的流量。在其他實施例中，腔室116、118之一的壓力可以相對于進入和/或流出相對的腔室116、118的流量獨立地控制。

與使用單個四通比例閥200(參見圖1)相比，液壓系統(tǒng)600的結(jié)構(gòu)能夠以更少的能量消耗實現(xiàn)和完成更加靈活的控制策略。例如，當液壓缸110運動時，與限出腔室116、118連接的閥700、800能夠操縱腔室壓力，同時與限入腔室連接的閥800、700能夠調(diào)節(jié)進入腔室118、116的流量。由于限出腔室壓力不與限入腔室流量耦合，因此限出腔室壓力可被調(diào)節(jié)為較低，并且由此減小相關(guān)節(jié)流損失。

供應管路502、回流管路504、液壓管路552、液壓管路554、液壓管路562、液壓管路564、在端口306與352之間延伸的液壓管路和/或在端口406與452之間延伸的液壓管路可以屬于管路組550。

在振動控制被停用(例如通過操作人員輸入)時，液壓系統(tǒng)600可以將閥裝置840配置為傳統(tǒng)反平衡/控制閥裝置。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖2和附圖3，將詳細地說明反平衡閥300、400的一些部件。反平衡閥300、400分別包括第一端口302，402、第二端口304，404和第三端口306，406。如所描繪的，端口302、402流體地連接至液壓元件(例如液壓缸110)。端口304、404流體地連接至控制閥(例如控制閥700、800)。端口306、406是經(jīng)由閥350、450選擇性地流體連接至相對的反平衡閥的端口404、304的導向器端口。通過使端口306、406選擇性地連接至相對的反平衡閥的端口404、304，端口306、406也選擇性地流體連接至與連接至端口304、404的控制閥700、800相對的控制閥800、700。

閥芯310、410能夠在反平衡閥300、400的孔內(nèi)活動。具體地，閥芯310、410上的凈力使或促使閥芯310、410在孔內(nèi)運動。閥芯310、410包括彈簧區(qū)域和相對的導向區(qū)域。彈簧區(qū)域通過端口304、404處的壓力操作。同樣地，導向區(qū)域通過端口306、406處的壓力操作。在一些實施例中，端口302、402處的壓力對于施加促使在閥芯310、410上運動的力具有可忽略的或較小的影響。在其他實施例中，閥芯310、410還可以包括使反平衡閥300、400適于響應于端口302、402處的壓力提供泄壓閥功能的特征。除由作用于彈簧和導向區(qū)域上的流體壓力產(chǎn)生的力之外，閥芯310、410還通過彈簧力操作。在端口304、404和306、406處沒有壓力的情況下，彈簧力促使閥芯310、410落座，并且由此防止端口302、402與304、404之間的流體流動。如在圖1中所示，通道322、422和單向閥320、420允許流體通過繞過落座的閥芯310、410從端口304、404流動至端口302、402。然而，當閥芯310、410落座時，通過單向閥320、420阻止從端口302、402向端口304、404的流動。

傳感器P1、P2可被用于檢測通向液壓缸110的任何外部振動輸入的頻率、相位和/或幅值。可替代地或另外地，對于液壓缸110的振動輸入可以通過上游壓力傳感器(例如傳感器Phead、Prod)、外部位置傳感器、外部加速度傳感器和/或各個其他傳感器測量。

振動消除算法可以采用不同的形式。在一些實施例中，外部振動的頻率和相位可以通過濾除算法(例如通過最小均方法、快速傅里葉變換等等)進行確定。在一些實施例中，外部振動的頻率、幅值和/或相位可以通過各種傳統(tǒng)方法確定。在一些實施例中，在識別外部振動的頻率、幅值和/或相位時，具有相同頻率和適當?shù)南辔灰频膲毫π盘柨梢允┘釉谛遁d腔室116、118上，從而消除由外部振動所引起的擾動。控制閥700和/或800可以與控制器640一起使用以連續(xù)地監(jiān)控通過控制閥700和/或800的流量，從而確保沒有意料之外的運動發(fā)生。

在所描述的實施例中，傳感器P1和P2分別被反平衡閥300和400屏蔽而不能測量液壓缸110的端口122和124處的壓力。在一些實施例中，獨立于傳感器P1和P2的方法可被用于確定液壓缸110上的凈載荷90的方向以及確定作用于液壓缸110上的外部振動。在一些實施例中，可以采用位于端口122和/或124處的壓力傳感器(例如壓力傳感器Phead和Prod)。在其他實施例中，可以采用其他壓力傳感器。可替代地或另外地，可以采用比如為加速度計、位置傳感器、懸臂30的目視跟蹤的其他傳感器(例如，追蹤液壓缸110的桿126的運動的位置、速度和/或加速度傳感器)。

在凈液壓缸載荷90的方向獨立地已知為作用于腔室116上而作用于液壓缸110上的外部振動的至少一些參數(shù)從外部傳感器信息不能獲知的實施例中，壓力傳感器Prod可被用于測量腔室118內(nèi)的壓力脈動并且由此確定外部振動的特征。如果凈液壓缸載荷的方向獨立地已知為作用于腔室118上而作用于液壓缸110上的外部振動的至少一些參數(shù)從外部傳感器信息不能獲知，則壓力傳感器Phead可被用于測量腔室116內(nèi)的壓力脈動并且由此確定外部振動的特征。

環(huán)境振動載荷作為凈載荷90的分量強加在液壓缸110上。振動載荷分量一般不包括穩(wěn)態(tài)載荷分量。在一些應用中，振動載荷包括比如為風載荷的動態(tài)載荷、可以沿著懸臂30運動的材料的沖量載荷、來自使車輛20運動的慣性載荷和/或其他動態(tài)載荷。一些混凝土泵可以包括具有大約1赫茲脈沖頻率的類似脈沖的泵送曲線。混凝土在這種混凝土泵的出口處的速度分布圖(即，容積流量曲線)可以在曲線的每個周期上顯著地波動。變化的速度分布圖與變化的加速度分布圖對應，并且可以引起強加在懸臂30上的顯著的慣性載荷。穩(wěn)態(tài)載荷可以包括根據(jù)懸臂30的結(jié)構(gòu)變化的重量載荷。液壓缸110也可以包括可以反映比如為重力的靜載荷的穩(wěn)態(tài)分量(即靜態(tài)分量)。振動載荷可以通過各個傳感器P1、P2、Phead、Prod和/或其他傳感器感測以及推算/測量。控制器640可以處理這些輸入并且利用懸臂系統(tǒng)10的動態(tài)特性的模型，以及由此計算和傳輸適當?shù)恼駝有盘枴Ｕ駝有盘栟D(zhuǎn)換成相應的閥700、800處的液壓力和/或液壓流量。振動壓力/流量通過相應的反平衡閥300、400傳送至液壓缸110的相應的腔室116、118。液壓缸110將振動壓力和/或振動流量轉(zhuǎn)換成振動響應力/位移。當振動響應和振動載荷疊加在懸臂30上時，產(chǎn)生合成的振動。合成的振動可以基本小于懸臂30的在沒有振動響應時所產(chǎn)生的振動。懸臂30的振動由此可以被控制和/或減小，從而增強懸臂系統(tǒng)10的性能、耐久性、安全性、可用性等等。液壓缸110的振動響應可以是液壓缸110的輸出的動態(tài)分量。液壓缸110也可以包括可以反映比如為重力的靜載荷的穩(wěn)態(tài)分量(即靜態(tài)分量)。

根據(jù)本公開的原理，控制方法利用具有埋置式傳感器P1、P2(例如埋置式壓力傳感器)的獨立計量主控制閥700、800，埋置式傳感器P1、P2可以感測波動壓力并且提供利用所安裝的反平衡閥300、400(CBV)消除壓力的脈動。

根據(jù)本公開的原理，提供主動脈動消除，避免孔口的效率惡化，和/或主控制閥700、800可以為僅有的控制元件。根據(jù)本公開的原理，可以采用埋置在閥700、800中的埋置式壓力傳感器P1、P2和/或外部壓力/加速度/位置傳感器Phead、Prod。

如上所述，示例系統(tǒng)600提供用于利用反平衡閥300、400致動液壓致動器110的液壓動力和控制系統(tǒng)，并且還包括檢測各種故障以及防止各種故障引起懸臂30下落的方法和部件。系統(tǒng)600布置成在系統(tǒng)600內(nèi)防止所有單點失效引起懸臂30下降。

在閥350和450兩者均開啟(例如不供能)的基準操作中，可能潛在失效的部件包括反平衡閥700、800中的任一者、閥350和450中的任一者、壓力傳感器Phead、Prod中的任一者、控制閥700、800中的任一者、包括控制閥700、800的三通控制閥封裝以及分別連接在控制閥700、800與反平衡閥300、400之間的液壓管路552、554中的任一者。

根據(jù)本公開的原理，包括防止如上所述地以及其他的每個單點故障引起懸臂30下降的各種方案。例如，如果控制閥700、800中的任一者作為限出閥操作，并且控制閥700、800卡住在通向油箱500的開啟位置(即閥芯720、820卡住在結(jié)構(gòu)726、822中)，以下步驟可被用于檢測并減輕該故障。兩個信號可被用于表示控制閥700、800存在卡住開啟故障。特別地，如果由位置傳感器730、830表示的閥芯位置不匹配由控制器640傳送的閥芯位置指令，則控制閥700、800可能卡住開啟至油箱500。

另外，如果控制閥700、800處的液壓流體流不遵循來自控制器640的參考流量指令，則控制閥700、800可以卡住開啟至油箱500。如果通過控制閥700、800的液壓流體流大于指定流限，則控制閥700、800可以卡住開啟至油箱500。

在利用控制閥700、800檢測故障故障時，致動器110的運動可以通過利用相對控制閥800、700停止，以將導向壓力調(diào)節(jié)至相應的反平衡閥300、400，并且由此關(guān)閉相應的反平衡閥300、400。當控制閥700、800卡住開啟至油箱500時可以利用相對的控制閥800來將導向壓力降下到相應的反平衡閥300、400上并由此停止通過卡住控制閥700、800的液壓流體流，并且特別地當控制閥700、800作用為限出閥700、800時可以利用。致動器110由此可以在承載超越載荷時停止。

為了減輕卡住開口通向油箱500的控制閥700、800的故障，相對的控制閥800、700可被用于控制相應的反平衡閥300、400并且由此利用相應的反平衡閥300、400，以便作為限出孔口節(jié)流并且由此調(diào)節(jié)排出限出腔室116、118的流量以及由此允許懸臂30被安全地降下至地面位置。控制閥700、800可以在懸臂降低緩和過程期間用于流量控制模式。

當控制閥700、800處于流量控制模式時，同時輸出流量上限將強加在相對的控制閥800、700上，并且由此限制控制閥700、800可以向限入腔室116、118提供的最大流量。如果懸臂30開始下降，則壓力P1、P2將自動下降并且由此通過減小通向相對的反平衡閥400、300的導向壓力來限制供給流量。相對的反平衡閥400、300將由此關(guān)閉并且防止懸臂30進一步下降。

作為額外的安全措施，反平衡閥導向截止閥350、450可被激勵并且由此提供另外的停止液壓致動器110的方法。該步驟可以結(jié)合其他減輕方法執(zhí)行。激勵閥350、450可以作為初始響應完成并且允許操作人員開啟閥350、450，以及由此試圖降下懸臂30。該步驟可被用于減輕除閥350、450自身的故障以外的任何故障。然而，如果導向管路(即由節(jié)點55、56表示的管路)處于高于用于相應的反平衡閥300、400的開啟壓力的壓力下，則激勵閥350、450可以直到壓力可被排空到導向管路554、552內(nèi)才關(guān)閉反平衡閥300、400。通過關(guān)閉閥350、450，即使殘余壓力必須排空到導向管路554、552內(nèi)也減小使懸臂30降下的風險。

根據(jù)本公開的原理，可以檢測和減輕被卡住開啟至供給源502的控制閥700、800的故障。特別地，可以通過監(jiān)控兩個信號檢測控制閥700、800的卡住開啟故障。特別地，如果由位置傳感器730、830測量的閥芯720、820的位置不匹配由控制器640傳送至控制閥700、800的閥芯位置指令，則控制閥700、800可以卡住開啟至供給源502。另外，如果跨控制閥700、800的流量不遵循由控制器640傳送的參考流量指令，則控制閥700、800可以卡住開啟至供給源502。如果超過控制閥700、800的流限，則控制閥700、800可以卡住開啟至供給源502。

為了減輕被卡住開啟至供給源502的控制閥700、800，可以執(zhí)行測試以觀察供給壓力Ps是否小于載荷壓力Pload(即Phead或Prod)。如果供給壓力Ps小于載荷強度Pload，則可以執(zhí)行與如上所述相同的方案(在處理卡住通向油箱500的控制閥700、800中)。如果測試表示供給壓力Ps大于載荷壓力Pload，則相對的控制閥800、700可以中立或開啟至油箱500以停止懸臂30下降。特別地，泵510可以使供給壓力Ps下降至載荷壓力Pload以下的壓力。當供給壓力Ps減小至載荷壓力Pload以下時，懸臂30可以根據(jù)減輕被卡住開啟至油箱500的控制閥700、800的上述方法降下。

根據(jù)本公開的原理，可以檢測和減輕在限出側(cè)上爆發(fā)的液壓管路552、554的故障。特別地，可以通過監(jiān)控跨控制閥700、800的限入流量和限出流量檢測爆裂的限出側(cè)液壓管路552、554。當檢測到爆裂液壓管路552、554時，相對的控制閥800、700可被用于控制進入限入腔室116、118內(nèi)的液流。通過利用相對的控制閥700、800控制進入限入腔室內(nèi)的液流，適當?shù)膲毫⒈惶峁┲练雌胶忾y400、300的導向器406、306，由此開啟反平衡閥400、300足以使懸臂30以控制方式降下。如果不通過相對的控制閥700、800供給液流，則反平衡閥400、300將關(guān)閉并且致動器110將停止。

根據(jù)本公開的原理，可以檢測卡住開啟的反平衡閥300、400并且減輕故障。具體地，可以測試反平衡閥300、400以確定反平衡閥300、400是否卡住開啟。由于控制閥700、800提供限出節(jié)流，反平衡閥300、400的失效不會直接引起懸臂30下降。然而，當檢測到反平衡閥300、400中的任一者的卡住開啟狀態(tài)時，可以執(zhí)行維護以解決故障。為了檢測反平衡閥300、400是否為卡住開啟，致動器110可以保持靜止，控制閥700、800兩者可以以流量控制模式構(gòu)造。指令可以從控制器640發(fā)送至控制閥700、800以將來自液壓管路552、554的非常少量的液壓流體排空至油箱500。如果壓力P1、P2中任一者保持較高，則相應的反平衡閥300、400可以卡住開啟。當檢測到反平衡閥卡住開啟故障時，懸臂30可以降下并且可以執(zhí)行維護。

如果反平衡閥300、400卡住地關(guān)閉，限出腔室壓力將異常地增大，該異常高的腔室外壓力Phead、Prod可被用于表示相應的反平衡閥300、400卡住地關(guān)閉。在反平衡閥300、400卡住地關(guān)閉的情況下，可以檢測故障并且可以采用超出操縱系統(tǒng)600的范圍的減輕嘗試。在除卡住關(guān)閉的反平衡閥300、400以外的故障中，可以向操作人員和/或控制系統(tǒng)提供手動超控，手動超控系統(tǒng)可被用于使懸臂30降下。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，示出根據(jù)本公開的原理的用于減小懸臂跳動的方法的流程圖2000。流程圖2000在起始位置2002起動。控制從起始位置2002沿著路徑2022連續(xù)至步驟2004。步驟2004包括在限出側(cè)上填充液壓管路552、554。待填充的限出側(cè)液壓管路552、554取決于系統(tǒng)600的結(jié)構(gòu)。具體地，如果桿126延伸出液壓缸110，則限出側(cè)液壓管路將是液壓管路554。可替代地，如果液壓缸110的桿126縮回液壓缸110內(nèi)，則限出側(cè)液壓管路將是液壓管路552。填充限出側(cè)液壓管路552、554使系統(tǒng)600準備利用限出控制閥700、800以在限出反平衡閥300、400開啟時連續(xù)地加壓限出腔室116、118。在未恰當?shù)仡A填充限出側(cè)液壓管路552、554的情況下，當限出反平衡閥300、400首先被開啟時可能產(chǎn)生壓力不連續(xù)。

當填充限出側(cè)液壓管路552、554時，控制沿著路徑2024前進至步驟2006。在步驟2006，限出側(cè)上的反平衡閥300、400通過升起限入腔室壓力來開啟。如上所述，如果限出側(cè)具有通過反平衡閥400的液流，則控制閥700升高限入腔室壓力以開啟反平衡閥400。如果限出側(cè)具有通過反平衡閥300的液流，則控制閥800升高限入腔室壓力以開啟反平衡閥300。當完成步驟2006時，控制沿著路徑2026前進至步驟2008。在步驟2008，與限出腔室116、118連接的控制閥700、800以流量控制模式構(gòu)造。當完成步驟2008時，控制沿著路徑2028行進至步驟2010。在步驟2010，壓力Phead、Prod用于初始化參考信號。如上所述，腔室116與壓力Phead對應，腔室118與壓力Prod對應。當在步驟2010初始化參考信號時，控制沿著路徑2030前行至步驟2012。

在步驟2012，對與限入腔室116、118連接的控制閥700、800產(chǎn)生控制信號。基于對限出腔室壓力Phead、Prod和參考信號的測量產(chǎn)生控制信號。當完成步驟2012時，控制沿著路徑2032前行至步驟2014。在步驟2014，基于對限出腔室壓力Phead、Prod的測量調(diào)整控制信號。當完成步驟2014時，控制沿著路徑2034前行至步驟2016。在步驟2016，連續(xù)地更新參考信號。當完成步驟2016時，控制沿著路徑2036前進至判斷點2018。

在判斷點2018，如果能夠?qū)崿F(xiàn)懸臂跳動減弱則做出估算。當能夠?qū)崿F(xiàn)懸臂跳動減弱時，控制沿著路徑2038前行并且前進至步驟2012。當懸臂跳動減弱禁用時，控制沿著路徑2040前行至端點2020。端點2020終止流程圖2000。

本申請涉及于2013年5月31日提交的名稱為“Hydraulic System and Method for Reducing Boom Bounce with Counter-Balance Protection(用于利用反平衡保護減輕懸臂跳動的液壓系統(tǒng)和方法)”的美國臨時專利申請S/N 61/829,796；于2013年8月30日提交的名稱為“Control Method and System for Using a Pair of Independent Hydraulic Metering Valves to Reduce Boom Oscillations(用于利用一對獨立的液壓計量閥來減小懸臂振蕩的控制方法和系統(tǒng))”的美國臨時專利申請S/N 61/872,424；于2013年11月14日提交的名稱為“Control Strategy for Reducing Boom Oscillation(用于減小懸臂擺動的控制策略)”的美國臨時專利申請S/N 61/904,340；以及于2013年11月14日提交的名稱為“Pilot Control Mechanism for Boom Bounce Reduction(用于懸臂跳動減弱的導向控制機構(gòu))”的美國臨時專利申請S/N 61/904,347，其全部內(nèi)容通過參引結(jié)合到本文中。

在不脫離本公開的范圍和精神的情況下，本公開的各種改進和變型對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得明顯，并且應當理解的是本公開的范圍不過度地受限于本文中闡述的說明性實施例。