專利名稱：雙重冗余伺服閥的制作方法
雙重冗余伺服閥
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的伺服閥將相對(duì)低功率的電控制輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成相對(duì)大的機(jī)械功率輸出。例 如，在操作期間，加壓流體進(jìn)入直驅(qū)式伺服閥，基于控制輸入信號(hào)，驅(qū)動(dòng)流體致動(dòng)器操作例 如與飛行器相連的可變幾何元件。 典型的直驅(qū)式伺服閥包括殼體、諸如閥芯之類的閥構(gòu)件、電動(dòng)機(jī)和傳感器。所述殼 體限定了流體通道，其中所述閥構(gòu)件設(shè)置在所述流體通道內(nèi)。所述電動(dòng)機(jī)配置成使所述流 體通道內(nèi)的所述閥構(gòu)件在打開(kāi)與關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)以便于控制流入所述通道的流體量。所 述傳感器配置成感測(cè)所述閥構(gòu)件在所述流體通道內(nèi)的位置以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)動(dòng)方 向。在操作期間，電子控制器接收來(lái)自于指示該控制器以特定方式操作所述伺服閥 (例如增加流量、減小流量、終止流量等等)的用戶輸入裝置的命令信號(hào)。所述控制器還接 收來(lái)自于所述傳感器的位置信號(hào)從而能夠使該控制器確定所述流體通道內(nèi)的所述閥構(gòu)件 的當(dāng)前位置。所述控制器然后基于所述命令信號(hào)和所述位置信號(hào)向所述電動(dòng)機(jī)發(fā)送控制信 號(hào)以控制所述轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。這樣，所述轉(zhuǎn)子組件將所述閥構(gòu)件移動(dòng)到所述流體通 道內(nèi)的所需位置上從而關(guān)于所述流體致動(dòng)器控制流體流入的量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種伺服閥，所述伺服閥包括單個(gè)電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)獨(dú)立的或者冗余的伺服閥組件的獨(dú)立的閥構(gòu)件。每個(gè)閥構(gòu)件控制來(lái)自于獨(dú)立的液壓流體 源的液壓流體流以提供流體致動(dòng)器的冗余控制。為了使每個(gè)閥構(gòu)件在其他閥構(gòu)件不可操作 的情況下(例如由液壓流體中攜帶的垃圾而造成的閥構(gòu)件的堵塞)具有操作的能力，每個(gè) 伺服閥組件包括壓縮組件，該壓縮組件使每個(gè)伺服閥組件具有克服堵塞的能力。在一個(gè)方案中，所述壓縮組件作為一對(duì)設(shè)置在由所述閥構(gòu)件限定的通道內(nèi)的活塞 配置，每個(gè)活塞通過(guò)在所述閥構(gòu)件通道內(nèi)的相應(yīng)的止動(dòng)部上提供壓力而被預(yù)先加載。在兩 個(gè)閥構(gòu)件都能夠在它們各自的流體通道內(nèi)平移的情況下，由所述活塞上的閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部產(chǎn) 生的力小于所述活塞施加在所述止動(dòng)部上的預(yù)載力。因此，所述轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)動(dòng)使每個(gè)閥 構(gòu)件在其相應(yīng)的流體通道內(nèi)平移。在一個(gè)閥構(gòu)件不能在伺服閥組件的流體通道內(nèi)平移(即 被堵塞)的情況下，由受堵塞的閥構(gòu)件的其中一個(gè)活塞上的閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部產(chǎn)生的力大于由 所述活塞施加在所述相應(yīng)的止動(dòng)部上的力。因此，所述轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)動(dòng)使沒(méi)被堵塞的閥構(gòu) 件在其相應(yīng)的流體通道內(nèi)平移并且使所述閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部相對(duì)于所述止動(dòng)部移動(dòng)預(yù)先加載 的活塞中的一個(gè)。同樣地，在所述伺服閥的第二伺服閥組件的閥構(gòu)件被堵塞的情況下，所述 壓縮組件能夠使所述伺服閥的伺服閥組件中的一個(gè)繼續(xù)操作。在一個(gè)方案中，伺服閥包括電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)具有轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子軸限定了第 一端和第二端，所述第二端與第一端相對(duì)。所述伺服閥包括第一伺服閥組件，所述第一伺服 閥組件具有限定了第一流體通道的第一殼和設(shè)置在所述第一流體通道內(nèi)的第一閥構(gòu)件，所 述第一閥構(gòu)件具有第一壓縮組件，所述第一壓縮組件配置成將第一預(yù)載荷施加到第一止動(dòng)部。所述伺服閥包括第二伺服閥組件，所述第二伺服閥組件具有限定第二流體通道的第二 殼和設(shè)置在所述第二流體通道內(nèi)的第二閥構(gòu)件，所述第二閥構(gòu)件具有第二壓縮組件，所述 第二壓縮組件配置成將第二預(yù)載荷施加到第二止動(dòng)部。所述電動(dòng)機(jī)配置成當(dāng)所述第一閥構(gòu) 件在所述第一流體通道內(nèi)可平移并且所述第二閥構(gòu)件在所述第二流體通道內(nèi)可平移時(shí)使 所述轉(zhuǎn)子軸將第一力施加到所述第一壓縮組件和所述第二壓縮組件，所述第一力小于或等 于由所述第一壓縮組件施加的所述第一預(yù)載荷和由所述第二壓縮組件施加的所述第二預(yù) 載荷。所述電動(dòng)機(jī)還配置成當(dāng)所述第一閥構(gòu)件和第二閥構(gòu)件的其中一個(gè)不能在相應(yīng)的所述 第一流體通道和第二流體通道其中一個(gè)內(nèi)平移時(shí)使所述轉(zhuǎn)子軸將增大的力施加到所述第 一壓縮組件和第二壓縮組件的其中一個(gè)上，所述增大的力大于由所述第一壓縮組件施加的 所述第一預(yù)載荷和由所述第二壓縮組件施加的所述第二預(yù)載荷的其中一個(gè)。在一個(gè)方案中，伺服閥包括電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)具有轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子軸限定了第 一端和第二端，所述第二端與第一端相對(duì)。所述伺服閥包括第一伺服閥組件，所述第一伺服 閥組件具有限定了第一流體通道的第一殼和設(shè)置在所述第一流體通道內(nèi)的第一閥構(gòu)件，所 述第一閥構(gòu)件具有第一壓縮組件，所述第一壓縮組件配置成將第一預(yù)載荷施加到第一止動(dòng) 部。所述伺服閥包括第二伺服閥組件，所述第二伺服閥組件具有限定了第二流體通道的第 二殼和設(shè)置在所述第二流體通道內(nèi)的第二閥構(gòu)件，所述第二閥構(gòu)件具有第二壓縮組件，所 述第二壓縮組件配置成將第二預(yù)載荷施加到第二止動(dòng)部。所述伺服閥包括由所述第一閥構(gòu) 件攜帶的第一位移傳感器，所述第一位移傳感器配置成產(chǎn)生表示所述第一閥構(gòu)件在所述第 一通道內(nèi)的相對(duì)位置的位置信號(hào)。所述伺服閥包括由所述第二閥構(gòu)件攜帶的第二位移傳感 器，所述第二位移傳感器配置成產(chǎn)生表示所述第二閥構(gòu)件在所述第二通道內(nèi)的相對(duì)位置的 位置信號(hào)。所述伺服閥包括與所述第一位移傳感器電連接的控制器。所述控制器配置成接 收來(lái)自于用戶輸入裝置的命令、接收來(lái)自于所述第一位移傳感器的第一位置信號(hào)和接收來(lái) 自于所述第二位移傳感器的第二位置信號(hào)，并且將所述命令信號(hào)與所述第一位置信號(hào)和所 述第二位置信號(hào)進(jìn)行比較。響應(yīng)于檢測(cè)出的所述命令信號(hào)與所述第一位置信號(hào)之間的差別 以及所述命令信號(hào)與所述第二位置信號(hào)之間的差別，所述控制器配置成向所述電動(dòng)機(jī)發(fā)送 控制信號(hào)以將所述第一閥構(gòu)件和所述第二閥構(gòu)件定位到指定的位置。


從下面對(duì)本發(fā)明的正如在附圖中圖示出的具體實(shí)施方式
的描述中將會(huì)使前面所 述的以及其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)變得顯而易見(jiàn)，其中在所有不同的視圖中同樣的附圖標(biāo) 記指的是相同的部件。這些圖并不一定是按比例繪制的，重點(diǎn)放在圖示出本發(fā)明的各個(gè)實(shí) 施方式的原理。圖1圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的伺服閥的示意圖。圖2圖示出了圖1的轉(zhuǎn)子組件、閥構(gòu)件和壓縮組件的示意圖。圖3圖示出了轉(zhuǎn)子組件的沿著圖2中的線3-3的剖視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種伺服閥，該伺服閥包括單個(gè)電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 獨(dú)立伺服閥組件的獨(dú)立閥構(gòu)件。每個(gè)閥構(gòu)件控制來(lái)自于獨(dú)立液壓流體源的液壓流體的流量。為了使每個(gè)閥構(gòu)件在其他閥構(gòu)件不可操作的情況下(例如由液壓流體中攜帶的垃圾引起的閥構(gòu)件的堵塞而造成的)具有操作的能力，每個(gè)伺服閥組件包括壓縮組件，所述壓縮 組件使每個(gè)伺服閥組件具有克服堵塞的能力。在一個(gè)方案中，所述壓縮組件作為一對(duì)設(shè)置在由所述閥構(gòu)件限定的通道內(nèi)的活塞 配置，所述活塞通過(guò)在所述閥構(gòu)件內(nèi)的止動(dòng)部上提供壓力而被預(yù)先加載。在兩個(gè)閥構(gòu)件都 能夠在它們各自的流體通道內(nèi)平移的情況下，由所述活塞上的閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部產(chǎn)生的力小于 所述活塞施加在所述止動(dòng)部上的預(yù)載力。因此，所述轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)動(dòng)使每個(gè)閥構(gòu)件在其相 應(yīng)的流體通道內(nèi)平移。在一個(gè)閥構(gòu)件不能在伺服閥組件的流體通道內(nèi)平移(即閥構(gòu)件被堵 塞)的情況下，由受堵塞的閥構(gòu)件的活塞上的閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部產(chǎn)生的力大于由所述活塞施加 在所述閥構(gòu)件中的所述止動(dòng)部上的力。因此，所述轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)動(dòng)使沒(méi)被堵塞的閥構(gòu)件在 其相應(yīng)的流體通道內(nèi)平移并且使所述閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部關(guān)于所述受堵塞的閥構(gòu)件壓縮其中一 個(gè)預(yù)先加載的活塞。因此，所述壓縮組件在所述伺服閥的第二伺服閥組件的閥組件被堵塞 的情況下能夠使所述伺服閥的其中一個(gè)伺服閥組件繼續(xù)操作。圖1示出了伺服閥24的布置。所述伺服閥24包括兩個(gè)伺服閥組件26-1，26-2、一 個(gè)電動(dòng)機(jī)28 (例如直驅(qū)式伺服閥電動(dòng)機(jī))、兩個(gè)位移傳感器30-1，30-2 (例如線性可變位移 傳感器(LVDT))以及一個(gè)控制器31 (例如處理器和存儲(chǔ)器)。所述控制器31配置成操作所 述直驅(qū)式伺服閥電動(dòng)機(jī)28以便于控制所述的兩個(gè)伺服閥組件26-1，26-2的操作。每個(gè)伺服閥組件26-1，26-2包括限定了流體通道34_1，34_2的殼32_1，32_2。每 個(gè)殼32-1，32-2包括套筒35，如圖2中所示，以及設(shè)置在相應(yīng)的流體通道34_1，34-2內(nèi)的閥 構(gòu)件36-1，36-2，例如閥芯。每個(gè)閥構(gòu)件36-1，36-2配置成計(jì)量流體從相應(yīng)的加壓流體源 37-1，37-2通過(guò)相應(yīng)的流體通道34-1，34-2流到液壓或流體致動(dòng)器33的量。因此，每個(gè)伺 服閥組件26-1，26-2提供了對(duì)流體致動(dòng)器33的冗余控制，其中第一伺服閥組件26_1控制 所述流體致動(dòng)器33的第一部分33-1，第二伺服閥組件26-2控制所述流體致動(dòng)器33的第二 部分33-2。每個(gè)殼32-1，32-2包括用于控制所述閥構(gòu)件36_1，36-2在其相應(yīng)的流體通道 34-1,34-2內(nèi)的位置的閥控制端口。例如，參見(jiàn)第一殼32-1，該殼32-1包括向所述流體通 道34-1的供應(yīng)輸入端38-1，所述流體源37-1將加壓液壓流體引入所述流體通道34_1。所 述殼32-1還包括第一和第二控制輸出端40-1，42-1以及返回輸出端44_1，所述第一和第二 控制輸出端40-1，42-1將所述加壓流體從所述流體通道34-1弓|到所述流體致動(dòng)器33，所述 返回輸出端44-1將所述加壓流體引到所述流體源37-1的貯存器。如圖1中所示，所述直驅(qū)式伺服閥電動(dòng)機(jī)28包括定子60和轉(zhuǎn)子組件62。所述定 子60相對(duì)于所述第一和第二閥組件殼32-1，32-2處于固定位置，所述轉(zhuǎn)子組件62配置成 響應(yīng)于通過(guò)所述定子60的線圈64的特定電流關(guān)于所述定子60轉(zhuǎn)動(dòng)到特定角度位置。例 如所述轉(zhuǎn)子組件62配置成在有限的弧度范圍內(nèi)(例如+/-20度)轉(zhuǎn)動(dòng)以便于在相應(yīng)的流 體通道34-1，34-2內(nèi)在全閉位置與全開(kāi)位置之間驅(qū)動(dòng)所述閥構(gòu)件36-1，36-2。所述轉(zhuǎn)子組件62包括由所述第一閥構(gòu)件36-1支撐的第一端70和由所述第二閥 構(gòu)件36-2支撐的相對(duì)的第二端72。每端70，72包括閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部74_1和74_2，所述閥構(gòu) 件驅(qū)動(dòng)部74-1和74-2分別配置成將所述轉(zhuǎn)子軸68的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)施加到每個(gè)相應(yīng)的閥構(gòu)件 36-1，36-2并且使每個(gè)閥構(gòu)件36-1，36-2在每個(gè)相應(yīng)的流體通道34-1，34-2內(nèi)縱向地平移，從而調(diào)節(jié)流體流過(guò)所述閥控制端口。例如，所述轉(zhuǎn)子軸62包括設(shè)置在該轉(zhuǎn)子軸兩端上的并 且由所述閥構(gòu)件36-1，36-2支撐的閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部74-1，74-2。在一個(gè)方案中，如圖3中所示 并參照所述第一伺服閥組件26-1，所述閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部74-1包括偏心驅(qū)動(dòng)元件76-1，例如由 碳化鎢(tungsten carbide)材料成型的球，該偏心驅(qū)動(dòng)元件76_1在偏離所述轉(zhuǎn)子軸68的 轉(zhuǎn)動(dòng)軸線78的位置上連接到所述轉(zhuǎn)子軸68。在使用中，所述直驅(qū)式伺服閥電動(dòng)機(jī)28配置 成通過(guò)相應(yīng)的閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部74-1，74-2向每個(gè)閥構(gòu)件36-1，36-2提供大約100磅的力?；氐綀D1和2，每個(gè)伺服閥組件26-1，26-2包括使每個(gè)伺服閥組件26_1，26_2具有 克服堵塞的能力的壓縮組件46-1，46-2，正如下面要詳細(xì)描述的。為了方便起見(jiàn)，如圖2中 所示并且參照所述第一伺服閥組件26-1，所述閥構(gòu)件36-1限定了沿著所述閥構(gòu)件36-1的 縱軸49-1延伸的通道50。所述通道50設(shè)置成與加壓流體源37-1流體連通。例如，如圖1 中所示，所述流體源37-1連接到所述殼32-1的供應(yīng)輸入端38-1并且向限定在第一閥構(gòu)件 36-1內(nèi)的第一通道部51-1提供加壓流體，向限定在所述第一閥構(gòu)件36-1內(nèi)的第二通道部 53-1提供加壓流體。每個(gè)通道部51-1，53-1限定有相應(yīng)的止動(dòng)部57-1，59-1。在一個(gè)配置 中，每個(gè)止動(dòng)部57-1，59-1相當(dāng)于每個(gè)相應(yīng)的通道部51-1，53-1的直徑上的減小。為了方便 起見(jiàn)，參照?qǐng)D1和2中的第一伺服閥組件26-1，所述壓縮組件46-1包括設(shè)置在所述第一通 道部51-1內(nèi)的第一活塞56-1和設(shè)置在所述第二通道部53-1內(nèi)的第二活塞。包含在所述 第一和第二通道部51-1，53-1內(nèi)的加壓流體在每個(gè)活塞56-1，58-1的頂端61_1，63_1施加 載荷并且使這些活塞向所述閥構(gòu)件36-1內(nèi)的相應(yīng)的止動(dòng)部57-1，59-1預(yù)先加載。在一個(gè) 方案中，每個(gè)活塞56-1，58-1在每個(gè)相應(yīng)的止動(dòng)部57-1，59-1上施加大約50磅的預(yù)載荷。 在一個(gè)方案中，所述壓縮組件46-1，46-2配置成在每個(gè)閥構(gòu)件36_1，36_2在其相 應(yīng)的流體通道34-1，34-2內(nèi)可平移時(shí)在閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部74-1，74-2與相應(yīng)的閥構(gòu)件36_1， 36-2之間提供載荷傳遞。例如，在操作期間，所述控制器31接收來(lái)自于指示所述控制器31 以特定方式操作所述伺服閥組件26-1，26-2 (例如增加流量、減小流量、終止流量等等)的 用戶輸入裝置的命令信號(hào)90。所述控制器31還接收來(lái)自于每個(gè)位移傳感器30-1，30-2的 位置信號(hào)92-1，92-2從而能夠使所述控制器31確定每個(gè)閥構(gòu)件36-1，36-2在其相應(yīng)的流 體通道34-1，34-2內(nèi)的當(dāng)前位置。該控制器31將所述命令信號(hào)90與所述位置信號(hào)92_1， 92-2進(jìn)行比較，并且當(dāng)該控制器檢測(cè)到所述命令信號(hào)90與所述位置信號(hào)92-1，92-2之間的 差別時(shí)，該控制器31向所述電動(dòng)機(jī)28發(fā)送控制信號(hào)94。響應(yīng)于所述定子60從所述控制器31接收到的所述控制信號(hào)94，所述轉(zhuǎn)子組件62 關(guān)于所述定子60轉(zhuǎn)動(dòng)。所述轉(zhuǎn)子組件62的轉(zhuǎn)動(dòng)使每個(gè)閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部74-1，74-2在相應(yīng)的 閥構(gòu)件36-1，36-2內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)并且根據(jù)所述轉(zhuǎn)子組件62的轉(zhuǎn)動(dòng)方向在與所述閥構(gòu)件36_1，36-2 連接的第一活塞56-1，56-2或者與所述閥構(gòu)件36-1，36-2連接的第二活塞58_1，58_2上施 加載荷。在每個(gè)閥構(gòu)件36-1，36-2在其相應(yīng)的流體通道34-1，34-2內(nèi)可平移的情況下，由 所述閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部74-1，74-2在與所述閥構(gòu)件36-1，36-2連接的所述第一活塞56_1，56_2 或與所述閥構(gòu)件36-1，36-2連接的所述第二活塞58-1，58-2上施加的力小于或基本等于由 相應(yīng)活塞56-1，56-2，58-1，58-2在所述閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部74_1，74_2上施加的力。因此，當(dāng)所 述閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部74-1，74-2在相應(yīng)的閥構(gòu)件36-1，36-2內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這種轉(zhuǎn)動(dòng)使所述閥構(gòu)件 36-1，36-2在它們相關(guān)聯(lián)的流體通道34-1，34-2內(nèi)橫向平移75。這種橫向平移調(diào)節(jié)了從所 述加壓流體源37-1，37-2流到相應(yīng)的流體致動(dòng)器33-1，33-2的流體流量。
在一個(gè)方案中，所述壓縮組件46-1，46-2配置成使每個(gè)伺服閥組件26_1，26_2具 有克服堵塞的能力并且當(dāng)其中閥構(gòu)件36-1，36-2之一失去在其相應(yīng)的流體通道34-1，34-2 內(nèi)的平移能力時(shí)能夠使所述閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部74-1，74-2在閥構(gòu)件36-1，36-2之一內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。例 如，假如所述流體通道34-1包括堆積在所述閥構(gòu)件36-1和其相應(yīng)的套筒35之間的相對(duì)大 的垃圾顆粒使得該閥構(gòu)件36-1不能沿著所述流體通道34-1縱向平移并且在所述套筒35 內(nèi)被完全堵塞。響應(yīng)于所述定子60從所述控制器31接收到的控制信號(hào)94，所述轉(zhuǎn)子組件62關(guān)于 所述定子60轉(zhuǎn)動(dòng)。所述轉(zhuǎn)子組件62的轉(zhuǎn)動(dòng)使每個(gè)閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部74-1，74-2在相應(yīng)的閥構(gòu) 件36-1，36-2內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)并且根據(jù)所述轉(zhuǎn)子組件62的轉(zhuǎn)動(dòng)方向在與所述閥構(gòu)件36_1，36_2連 接的第一活塞56-1，56-2或者與所述閥構(gòu)件36-1，36-2連接的第二活塞58_1，58_2上施加 載荷。在所述第二閥構(gòu)件36-2在其相應(yīng)的流體通道34-2內(nèi)可平移的情況下，由所述閥構(gòu) 件驅(qū)動(dòng)部74-2在與所述閥構(gòu)件36-1，36-2連接的所述第一活塞56_2或所述第二活塞58_2 上施加的力小于或基本等于由所述活塞56-2，58-2在相應(yīng)的止動(dòng)部57-2，59-2上施加的 力。但是，所述第一閥構(gòu)件36-1不能在所述流體通道34-1內(nèi)平移，所以當(dāng)所述閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng) 部74-1在所述閥構(gòu)件36-1內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部74-1在所述第一活塞56-1或所 述第二活塞58-1上施加一載荷，該載荷超過(guò)由所述第一活塞56-1或所述第二活塞58-1在 相應(yīng)的止動(dòng)部57-1，59-1上施加的預(yù)載荷。因此，所述閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部74-1使所述第一或第 二活塞56-1，58-1移動(dòng)并且能夠使所述轉(zhuǎn)子62持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而能夠使所述轉(zhuǎn)子62控制所 述第二伺服閥組件32-2的所述第二閥構(gòu)件36-2的位置。同樣地，在該示例中，當(dāng)所述第一 閥構(gòu)件36-1不能操作時(shí)，所述壓縮組件46-1能夠使所述第二伺服閥組件持續(xù)地操作以控 制所述流體致動(dòng)器33。在一個(gè)方案中，所述位移傳感器30-1，30-2還使所述控制器31具有檢測(cè)特定閥構(gòu) 件36-1，36-2的失效或堵塞的能力。例如，在操作期間，當(dāng)所述控制器31向所述電動(dòng)機(jī)28 發(fā)送控制信號(hào)94時(shí)，所述控制器31接收來(lái)自于各個(gè)所述位移傳感器30-1，30-2的位置信 號(hào)100-1,100-2。所述控制器31然后將所述位置信號(hào)100-1，100-2與閥構(gòu)件響應(yīng)的分析模 型比較以檢測(cè)特定閥構(gòu)件36-1，36-2的平移或非平移。雖然可以以多種方式構(gòu)造閥構(gòu)件響 應(yīng)的分析模型，但是在一個(gè)方案中，所述分析模型涉及的是命令信號(hào)90與位置信號(hào)100-1， 100-2之間的誤差隨著時(shí)間減小。以所述第一伺服閥組件26-1為例，在所述控制器31將所述位置信號(hào)100-1與所 述分析模型比較的情況下，假設(shè)所述控制器31檢測(cè)到所述命令信號(hào)90與所述位置信號(hào) 100-1之間的誤差隨著時(shí)間減小(即所述命令信號(hào)90與所述位置信號(hào)100-1之間的誤差在 50毫秒到100毫秒的時(shí)間范圍內(nèi)變?yōu)榱?。因此，所述控制器31檢測(cè)到了所述第一閥構(gòu)件 36-1在所述第一流體通道34-1內(nèi)的平移。但是，在所述控制器31將所述位置信號(hào)100-1 與所述分析模型比較的情況下，假設(shè)所述控制器31檢測(cè)到所述命令信號(hào)90與所述位置信 號(hào)100-1之間是基本恒定的或非減小的誤差。這樣的非減小的誤差表明所述閥構(gòu)件36-1 在所述伺服閥組件26-1內(nèi)的實(shí)際位置與比如從所述用戶輸入裝置提供的所述閥構(gòu)件36-1 的指定位置不對(duì)應(yīng)。在這種情況下，由于相對(duì)恒定的誤差，所以所述控制器31檢測(cè)到了所 述第一閥構(gòu)件36-1在所述第一流體通道34-1內(nèi)的非平移。在一個(gè)方案中，所述控制器31配置成調(diào)節(jié)所述不可操作的伺服閥組件內(nèi)的壓力以能夠使所述壓縮組件46的所述活塞56，58在所述通道50內(nèi)自由地運(yùn)動(dòng)并且將對(duì)所述電 動(dòng)機(jī)20和所述閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部74-1，74-2要產(chǎn)生足夠的載荷來(lái)克服所述壓縮組件46的所述 預(yù)載荷的需求降到最低或消除。接著上面的示例，在所述控制器31檢測(cè)到所述第一閥構(gòu)件 36-1的非平移的情況下，為了移除由所述壓縮組件46-1產(chǎn)生的所述第一預(yù)載荷，所述控制 器31驅(qū)動(dòng)從流體源37-1到所述第一伺服閥組件26-1的供應(yīng)管線中的閥以阻擋供應(yīng)壓力 并且將液壓流體從所述供應(yīng)輸入端38-1排到所述返回輸出端44-1，因此將液壓流體壓力 從所述通道50移除并且移除了受堵塞的第一閥構(gòu)件46-1的活塞56-1，58-1上的壓力。雖然已經(jīng)特別示出并描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理 解的是在不脫離由所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精髓和范圍的前提下可以做出外形和 細(xì)節(jié)上的各種改變。例如，正如上面指出的，包含在所述第一和第二通道部51，53內(nèi)的加壓流體在每 個(gè)活塞56，58上施加一載荷并且使這些活塞56，58在閥構(gòu)件36內(nèi)的相應(yīng)的止動(dòng)部57，59 上施加預(yù)載荷。這種描述僅是示例性的。在一個(gè)方案中，設(shè)置在所述閥構(gòu)件36的所述通道 50內(nèi)的彈簧構(gòu)件使所述活塞56，58向閥構(gòu)件36內(nèi)的所述止動(dòng)部57，59上施加一預(yù)載荷。正如上面指出的，所述位移傳感器30-1，30-2可以配置為L(zhǎng)VDT。在一個(gè)方案中，每 個(gè)位移傳感器30-1，30-2配置為一組多個(gè)LVDT。例如，每個(gè)位移傳感器30_1，30_2包括三 個(gè)獨(dú)立的LVDT以檢測(cè)所述閥構(gòu)件36-1，36-2在所述伺服閥組件26_1，26_2內(nèi)的位置。多 個(gè)LVDT用作位移傳感器30提供位移測(cè)量的冗余水平。正如上面指出的，所述位移傳感器30-1，30-2連接到所述閥構(gòu)件36-1，36-2并且 配置成檢測(cè)所述伺服閥組件26-1，26-2內(nèi)的所述閥構(gòu)件36-1，36-2的位置。這種描述僅是 示例性的。在一個(gè)方案中，如圖4中所示，轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器30’設(shè)置在所述直驅(qū)式伺服閥電動(dòng)機(jī) 28上。例如，如圖4中所示，例如是霍耳效應(yīng)傳感器的所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器30’可以具有設(shè)置在 所述定子60上的第一傳感器元件和設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子組件62上的第二元件。第一元件關(guān)于 第二元件的運(yùn)動(dòng)使所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器30’產(chǎn)生表示所述伺服閥組件26-1，26-2內(nèi)的所述閥構(gòu) 件36-1的位置的信號(hào)。
權(quán)利要求
一種伺服閥，包括電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)具有轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子軸限定第一端和第二端，所述第二端與第一端相對(duì)；第一伺服閥組件，具有限定第一流體通道的第一殼，和設(shè)置在所述第一流體通道內(nèi)的第一閥構(gòu)件，所述第一閥構(gòu)件具有第一壓縮組件，所述第一壓縮組件配置成將第一預(yù)載荷施加到限定在所述第一閥構(gòu)件內(nèi)的止動(dòng)部上；以及第二伺服閥組件，具有限定第二流體通道的第二殼，以及設(shè)置在所述第二流體通道內(nèi)的第二閥構(gòu)件，所述第二閥構(gòu)件具有第二壓縮組件，所述第二壓縮組件配置成將第二預(yù)載荷施加到限定在所述第二閥構(gòu)件內(nèi)的止動(dòng)部上；所述電動(dòng)機(jī)配置成(i)使所述轉(zhuǎn)子軸當(dāng)所述第一閥構(gòu)件在所述第一流體通道內(nèi)可平移并且所述第二閥構(gòu)件在所述第二流體通道內(nèi)可平移時(shí)將第一力施加到所述第一壓縮組件和所述第二壓縮組件，所述第一力小于或等于由所述第一壓縮組件施加的所述第一預(yù)載荷和由所述第二壓縮組件施加的所述第二預(yù)載荷，以及(ii)使所述轉(zhuǎn)子軸當(dāng)所述第一閥構(gòu)件和所述第二閥構(gòu)件的其中一個(gè)在所述第一流體通道和所述第二流體通道的相應(yīng)的一個(gè)內(nèi)不能平移時(shí)將第二力施加到所述第一壓縮組件和所述第二壓縮組件的其中一個(gè)上，所述第二力大于由所述第一壓縮組件施加的所述第一預(yù)載荷和由所述第二壓縮組件施加的所述第二預(yù)載荷的其中一個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服閥，其中所述第一閥構(gòu)件限定沿著所述第一閥構(gòu)件的縱軸延伸的第一閥構(gòu)件通道； 所述轉(zhuǎn)子的所述第一端包括第一閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部，所述第一閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部設(shè)置在所述第 一閥構(gòu)件的所述第一閥構(gòu)件通道內(nèi)； 其中所述第一壓縮組件包括第一活塞，所述第一活塞設(shè)置在所述第一閥構(gòu)件的所述第一閥構(gòu) 件通道內(nèi)并且設(shè)置成與第一加壓流體源流體連通，所述第一活塞配置 成將由所述第一加壓流體源產(chǎn)生的第一預(yù)載荷施加到所述第一閥構(gòu) 件內(nèi)的第一止動(dòng)部上，以及第二活塞，所述第二活塞設(shè)置在所述第一閥構(gòu)件的所述第一閥構(gòu) 件通道內(nèi)并且設(shè)置成與所述第一加壓流體源流體連通，所述第二活塞 配置成將由所述第一加壓流體源產(chǎn)生的第一預(yù)載荷施加到所述第一 閥構(gòu)件內(nèi)的第二止動(dòng)部上，所述第二活塞與所述第一活塞相對(duì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服閥，其中所述第二閥構(gòu)件限定沿著所述第二閥構(gòu)件的縱軸延伸的第二閥構(gòu)件通道； 所述轉(zhuǎn)子的所述第二端包括第二閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部，所述第二閥構(gòu)件驅(qū)動(dòng)部設(shè)置在所述第 二閥構(gòu)件的所述第二閥構(gòu)件通道內(nèi)； 其中所述第二壓縮組件包括第一活塞，所述第一活塞設(shè)置在所述第二閥構(gòu)件的所述第二閥構(gòu) 件通道內(nèi)并且設(shè)置成與第二加壓流體源流體連通，所述第一活塞配置成將由所述第二加壓流體源產(chǎn)生的第二預(yù)載荷施加到所述第二閥構(gòu) 件內(nèi)的第一止動(dòng)部上，第二活塞，所述第二活塞設(shè)置在所述第二閥構(gòu)件的所述第二閥構(gòu) 件通道內(nèi)并且設(shè)置成與所述第二加壓流體源流體連通，所述第二活塞 配置成將由所述第二加壓流體源產(chǎn)生的第二預(yù)載荷施加到所述第二 閥構(gòu)件內(nèi)的第二止動(dòng)部上，所述第二活塞與所述第一驅(qū)動(dòng)部相對(duì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服閥，包括由所述第一閥組件攜帶的第一位移傳感器，所述第一位移傳感器配置成產(chǎn)生表示所述 第一閥構(gòu)件在所述第一流體通道內(nèi)的相對(duì)位置的位置信號(hào)；以及由所述第二閥組件攜帶的第二位移傳感器，所述第二位移傳感器配置成產(chǎn)生表示所述 第二閥構(gòu)件在所述第二流體通道內(nèi)的相對(duì)位置的位置信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的伺服閥，包括與所述第一位移傳感器、所述第二位移傳感器 和所述電動(dòng)機(jī)電連接的控制器，所述控制器配置成接收來(lái)自于用戶輸入裝置的命令信號(hào)；接收來(lái)自于所述第一位移傳感器的第一位置信號(hào)和接收來(lái)自于所述第二位移傳感器 的第二位置信號(hào)；將所述命令信號(hào)與所述第一位置信號(hào)和所述第二位置信號(hào)進(jìn)行比較； 響應(yīng)于檢測(cè)到所述命令信號(hào)與所述第一位置信號(hào)的差別以及所述命令信號(hào)與所述第 二位置信號(hào)的差別，向所述電動(dòng)機(jī)發(fā)送控制信號(hào)以將所述第一閥構(gòu)件和所述第二閥構(gòu)件定 位到指定的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的伺服閥，其中所述控制器配置成 接收來(lái)自于所述第一位移傳感器的位置信號(hào)；將來(lái)自于所述第一位移傳感器的所述位置信號(hào)與所述第一閥構(gòu)件響應(yīng)的分析模型相 比較；當(dāng)來(lái)自于所述第一位移傳感器的所述位置信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述第一閥構(gòu)件響應(yīng)的分析模 型時(shí)，檢測(cè)到設(shè)置在所述第一流體通道內(nèi)的所述第一閥構(gòu)件的平移；以及當(dāng)來(lái)自于所述第一位移傳感器的所述位置信號(hào)與所述第一閥構(gòu)件響應(yīng)的分析模型不 對(duì)應(yīng)時(shí)，檢測(cè)到設(shè)置在所述第一流體通道內(nèi)的所述第一閥構(gòu)件的非平移。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的伺服閥，其中響應(yīng)于檢測(cè)到設(shè)置在所述第一流體通道內(nèi)的所 述第一閥構(gòu)件的非平移，所述控制器配置成使所述第一壓縮組件從所述第一閥構(gòu)件內(nèi)的所 述第一止動(dòng)部上移除所述第一預(yù)載荷。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的伺服閥，其中所述控制器配置成 接收來(lái)自于所述第二位移傳感器的位置信號(hào)；將來(lái)自于所述第二位移傳感器的所述位置信號(hào)與所述第二閥構(gòu)件響應(yīng)的分析模型相 比較；當(dāng)來(lái)自于所述第二位移傳感器的所述位置信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述第二閥構(gòu)件響應(yīng)的分析模 型時(shí)，檢測(cè)到設(shè)置在所述第二流體通道內(nèi)的所述第二閥構(gòu)件的平移；以及當(dāng)來(lái)自于所述第二位移傳感器的所述位置信號(hào)與所述第二閥構(gòu)件響應(yīng)的分析模型不 對(duì)應(yīng)時(shí)，檢測(cè)到設(shè)置在所述第二流體通道內(nèi)的所述第二閥構(gòu)件的非平移。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的伺服閥，其中響應(yīng)于檢測(cè)到設(shè)置在所述第二流體通道內(nèi)的所 述第二閥構(gòu)件的非平移，所述控制器配置成使所述第二壓縮組件從所述第二閥構(gòu)件內(nèi)的所 述第二止動(dòng)部上移除所述第二預(yù)載荷。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的伺服閥，其中所述第一位移傳感器包括至少兩個(gè)線性差動(dòng) 變壓器。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的伺服閥，其中所述第二位移傳感器包括至少兩個(gè)線性差動(dòng)變壓器。
全文摘要
一種伺服閥，包括單個(gè)電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)獨(dú)立的伺服閥組件的獨(dú)立的閥構(gòu)件。每個(gè)閥構(gòu)件控制來(lái)自于獨(dú)立的液壓流體源的液壓流體流。為了使每個(gè)閥構(gòu)件在其他閥構(gòu)件不可操作的情況下(例如由閥構(gòu)件的堵塞引起)具有操作的能力，每個(gè)伺服閥組件包括壓縮組件，該壓縮組件使每個(gè)伺服閥組件具有克服堵塞的能力。
文檔編號(hào)F15B13/04GK101878371SQ200880118088
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
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