Пневматический актуатор и система и способ для его управления - RU2473824C1

Чертежи

Показать все 16 чертежа(ей)

Описание

Область техники

Настоящее изобретение относится к пневматическому актуатору согласно преамбуле по п. 1. Настоящее изобретение также относится к системе для управления пневматическим актуатором согласно преамбуле по п. 7. Настоящее изобретение также относится к автомобилю. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу для управления пневматическим актуатором согласно преамбуле по п. 9. Настоящее изобретение также относится к компьютерной программе и компьютерному программному продукту.

Уровень техники

Пневматические актуаторы или цилиндры используются в ряде вариантов применения. Например, пневматические актуаторы используются для того, чтобы управлять переключением передач в коробке передач автомобиля. Такой пневматический актуатор содержит цилиндр, в котором поршень приспособлен совершать возвратно-поступательное движение, причем упомянутый поршень приспособлен приводить в действие механизм переключения передач упомянутой коробки передач посредством хода. Поршень разделяет цилиндр на первый отсек и второй отсек. Поршень совершает возвратно-поступательное движение посредством введения сжатого воздуха из воздушных клапанов через первый и второй перепускной канал цилиндра в первый или второй отсек в зависимости от того, какое требуется направление перемещения поршня.

Проблема этого вида компоновки состоит в том, что поршень перемещается слишком быстро, что может приводить к повреждению трансмиссии. Поэтому заслонки или сужения размещаются в воздушных каналах так, что вводится сжатый воздух, и скорость перемещения поршня в течение хода уменьшается. Это имеет недостаток в том, что скорость поршня ограничивается в течение всего хода, что, в основном, требуется только в середине или конце хода.

Цели изобретения

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставлять пневматический актуатор, в котором ход поршня управляется рациональным и экономически эффективным способом.

Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять систему для управления пневматическим актуатором, в котором ход поршня управляется рациональным и экономически эффективным способом.

Еще одна другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять способ для управления пневматическим актуатором, в котором ход поршня управляется рациональным и экономически эффективным способом.

Сущность изобретения

Эти и другие цели, очевидные из последующего описания, достигаются посредством пневматического актуатора, системы для управления пневматическим актуатором, автомобиля, способа, компьютерной программы и компьютерного программного продукта, которые имеют тип, заявленный во введении, и которые помимо этого демонстрируют признаки, изложенные в отличительной части прилагаемой формулы изобретения в виде пунктов 1, 7, 8, 9, 16 и 17. Предпочтительные варианты осуществления изобретаемого пневматического актуатора задаются в прилагаемых зависимых пунктах формулы изобретения 2-6 и 10-15.

Конкретно, цель изобретения достигается посредством пневматического актуатора, содержащего цилиндр и поршень, приспособленный совершать возвратно-поступательное движение в пределах упомянутого цилиндра, причем упомянутый поршень разделяет упомянутый цилиндр на первый отсек, имеющий первый порт для поступления или выхода первой газообразной среды из упомянутого первого отсека, и второй отсек, имеющий второй порт для поступления второй газообразной среды в упомянутый второй отсек, так чтобы перемещать упомянутый поршень, при этом упомянутая первая газообразная среда приспособлена подаваться в виде первого набора импульсов, а упомянутая вторая газообразная среда приспособлена подаваться в виде второго набора импульсов, причем упомянутые наборы приспособлены предоставлять разность импульсных воздействий для перемещения упомянутого поршня. Таким образом достигнутая результирующая сила упрощает управление поршнем, и, по меньшей мере, одним датчиком положения, приспособленным считывать положение поршня, причем упомянутое управление пневматическим актуатором основано на положении поршня. Это упрощает легкое и точное управление поршнем. Таким образом, требуемое предварительно определенное перемещение может быть передано на поршень пневматического актуатора. Дополнительно, возможно быстрое изменение силы или импульсного воздействия, и обеспечивается возможность применять большие силы. Упомянутые импульсы являются достижимыми посредством простых воздушных клапанов, и тем самым затраты могут сохраняться низкими.

Согласно варианту осуществления упомянутого пневматического актуатора, упомянутый первый набор импульсов и упомянутый второй набор импульсов предоставляются практически с идентичной частотой. Это упрощает непрерывный режим работы.

Согласно варианту осуществления упомянутого пневматического актуатора, упомянутая разность импульсных воздействий предоставляется посредством разности в длительности импульсов между первым и вторым набором импульсов. Посредством предоставления разности в импульсах в качестве разности в длительности импульсов, т.е. разности в ширине импульса, простое программирование и тем самым управление импульсами, и, следовательно, поршнем становится достижимым.

Согласно варианту осуществления упомянутого пневматического актуатора, упомянутый первый набор импульсов и упомянутый второй набор импульсов приспособлены быть инициированным одновременно. Это является простым в программировании и тем самым упрощает управление поршнем.

Согласно варианту осуществления упомянутого пневматического актуатора, упомянутая разность импульсных воздействий предоставляется посредством разности в амплитуде импульса между первым и вторым набором импульсов. Это предоставляет альтернативный способ достижения упомянутой разности импульсных воздействий, т.е. упомянутой результирующей силы. Преимущество состоит в том, что управление является независимым от длительности импульса. Здесь управление выполняется посредством давления подачи, что может быть проще в определенных вариантах применения.

Согласно варианту осуществления упомянутого пневматического актуатора, первая газообразная среда и/или вторая газообразная среда является воздухом. Воздух является легкодоступным и за счет этого применим во множестве вариантов применения и экономически эффективен.

Система для управления пневматическим актуатором, содержащая пневматический актуатор согласно любому из вышеприведенных вариантов осуществления, по меньшей мере, один источник газа, первый элемент клапана, приспособленный принимать упомянутую первую газообразную среду от упомянутого источника воздуха, причем упомянутый первый элемент клапана соединен с упомянутым первым отсеком для предоставления упомянутого первого набора импульсов, и второй элемент клапана, приспособленный принимать упомянутую вторую газообразную среду от упомянутого источника воздуха, причем упомянутый второй элемент клапана соединен с упомянутым вторым отсеком для предоставления упомянутого второго набора импульсов, и средство для управления упомянутыми импульсами. Посредством этого достигается система, в которой таким образом полученная результирующая сила управляет пневматическим актуатором, причем упомянутая система упрощает быстрое изменение силы или импульсного воздействия и возможность применять большие силы. Упомянутые элементы клапана для предоставления упомянутых импульсов могут быть простыми клапанами переключения подачи воздуха, и тем самым затраты могут сохраняться низкими.

Способ для управления пневматическим актуатором, содержащим цилиндр и поршень, приспособленный совершать возвратно-поступательное движение в пределах упомянутого цилиндра, причем упомянутый поршень разделяет упомянутый цилиндр на первый отсек, имеющий первый порт для поступления первой газообразной среды в упомянутый отсек, и второй отсек, имеющий второй порт для поступления второй газообразной среды в упомянутый отсек, так чтобы перемещать упомянутый поршень, содержащий этап предоставления упомянутой первой газообразной среды в виде первого набора импульсов и упомянутой второй газообразной среды в виде второго набора импульсов, причем упомянутые наборы предоставляют разность импульсных воздействий для перемещения упомянутого поршня, и определения положения упомянутого поршня, и предоставления упомянутых наборов в качестве функции от упомянутого положения. Это улучшает управление поршнем. Таким образом достигнутая результирующая сила упрощает управление поршнем. Таким образом, тем самым требуемое предварительно определенное перемещение может быть передано на поршень пневматического актуатора. Дополнительно, возможно быстрое изменение силы или импульсного воздействия, и обеспечивается возможность применять большие силы. Упомянутые импульсы являются достижимыми посредством простых клапанов переключения подачи воздуха, и тем самым затраты могут сохраняться низкими.

Согласно варианту осуществления способа, первый набор импульсов и второй набор импульсов предоставляются практически с идентичной частотой. Это упрощает непрерывный режим работы.

Согласно варианту осуществления способа, упомянутая разность импульсных воздействий предоставляется посредством разности в длительности импульса между первым и вторым набором импульсов. Посредством предоставления разности в импульсах в качестве разности в длительности импульсов, т.е. разности в ширине импульса, простое программирование и тем самым управление импульсами, и, следовательно, поршнем становится достижимым.

Согласно варианту осуществления способа, упомянутый первый набор импульсов и упомянутый второй набор импульсов инициируются одновременно. Это является простым в программировании и тем самым упрощает управление поршнем.

Согласно варианту осуществления способа, упомянутая разность импульсных воздействий предоставляется посредством разности в амплитуде импульса между первым и вторым набором импульсов. Преимущество состоит в том, что управление является независимым от длительности импульса. Здесь управление выполняется посредством давления подачи, что может быть проще в определенных вариантах применения.

Согласно варианту осуществления способа, этап предоставления упомянутых наборов основан на положении поршня, причем упомянутая разность импульсных воздействий является функцией от упомянутого положения. Это улучшает управление поршнем.

Согласно варианту осуществления способа, первая газообразная среда и/или вторая газообразная среда является воздухом. Воздух является легкодоступным и тем самым применимым во множестве вариантов применения и экономически эффективным.

Краткое описание чертежей

Лучшее понимание настоящего изобретения получается посредством ссылки на последующее подробное описание при прочтении вместе с прилагаемыми чертежами, на которых аналогичные ссылки с номером означают аналогичные части на нескольких видах и на которых:

Фиг. 1 схематично иллюстрирует пневматический актуатор согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 схематично иллюстрирует систему для управления актуатором на фиг. 1 согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 схематично показывает автомобиль согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4 схематично иллюстрирует компьютер согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5a и 5b схематично иллюстрируют способы для управления пневматическим актуатором согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 6a и 6b схематично иллюстрируют первый и второй набор импульсов для управления поршнем актуатора на фиг. 1 и 2, причем упомянутые импульсы предоставляются согласно первому варианту осуществления;

Фиг. 7a и 7b схематично иллюстрируют первый и второй набор импульсов для управления поршнем актуатора на фиг. 1 и 2, причем упомянутые импульсы предоставляются согласно второму варианту осуществления;

Фиг. 8a и 8b схематично иллюстрируют первый и второй набор импульсов для управления поршнем актуатора на фиг. 1 и 2, причем упомянутые импульсы предоставляются согласно третьему варианту осуществления;

Фиг. 9 схематично иллюстрирует первый и второй набор импульсов для управления поршнем актуатора на фиг. 1 и 2, причем упомянутые импульсы предоставляются согласно четвертому варианту осуществления;

Фиг. 10 схематично иллюстрирует первый и второй набор импульсов для управления поршнем актуатора на фиг. 1 и 2, причем упомянутые импульсы предоставляются согласно пятому варианту осуществления;

Фиг. 11 схематично иллюстрирует первый и второй набор импульсов для управления поршнем актуатора на фиг. 1 и 2, причем упомянутые импульсы предоставляются согласно шестому варианту осуществления;

Фиг. 12 схематично иллюстрирует детали набора импульсов согласно первому варианту осуществления; и

Фиг. 13 схематично иллюстрирует подробности набора импульсов согласно седьмому варианту осуществления.

Подробное описание изобретения

В данном документе, термин "линия связи" означает линию связи, которая может быть физической линией, к примеру, оптоэлектронной линией связи, или нефизической линией, к примеру, беспроводным подключением, например, линией радио- или микроволновой связи.

Фиг. 1 схематично иллюстрирует пневматический актуатор 100 согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Пневматический актуатор 100 содержит цилиндр 110 и поршень 120, приспособленный совершать возвратно-поступательное движение в пределах упомянутого цилиндра 110. Поршень 120 разделяет цилиндр 110 на первый отсек 112 и второй отсек 114. Цилиндр содержит первый порт 116, перепускной канал 116 или отверстие 116 для поступления первой газообразной среды, например, воздуха, в и/или из первого отсека 112. Цилиндр дополнительно содержит второй порт 118, перепускной канал 118 или отверстие 118 для поступления второй газообразной среды, например, воздуха, в и/или из второго отсека 114.

Упомянутая первая газообразная среда согласно изобретению приспособлена подаваться в виде первого набора импульсов P1, а упомянутая вторая газообразная среда приспособлена подаваться в виде второго набора импульсов P2, причем упомянутые наборы приспособлены предоставлять разность импульсных воздействий для перемещения упомянутого поршня. Таким образом, упомянутые наборы P1, P2 приспособлены предоставлять результирующую силу для перемещения упомянутого поршня.

Поршень 120 содержит, согласно этому варианту осуществления, шток 122 поршня, который приспособлен использоваться для приведения в действие в требуемом варианте применения.

Согласно варианту осуществления, первая газообразная среда P1 и вторая газообразная среда P2 являются одинаковыми. Согласно варианту осуществления, первая газообразная среда и/или вторая газообразная среда является воздухом.

Фиг. 2 схематично иллюстрирует систему 200 для управления актуатором на фиг. 1 согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Система 200 содержит пневматический актуатор 100, например, согласно фиг. 1, причем упомянутый пневматический актуатор 100 содержит цилиндр 110, поршень 120, приспособленный совершать возвратно-поступательное движение в пределах упомянутого цилиндра 110, при этом поршень 120 делит цилиндр 110 на первый отсек 112 и второй отсек 114. Цилиндр 110 содержит первый порт 116 для поступления первой газообразной среды, например, воздуха, в и/или из первого отсека 112 и второй порт 118 для поступления второй газообразной среды, например, воздуха, в и/или из второго отсека 114.

Система 200 дополнительно содержит источник 210 газа, содержащий упомянутые первую и вторую газообразные среды, здесь проиллюстрированный как общий источник.

Система дополнительно содержит первый элемент 220 клапана, приспособленный принимать упомянутую первую газообразную среду от упомянутого источника 210 газа, и второй элемент 230 клапана, приспособленный принимать упомянутую вторую газообразную среду от упомянутого источника 210 газа. Первый элемент 220 клапана соединен с возможностью передавать газ с первым портом 116, а второй элемент 230 клапана соединен с возможностью передавать газ со вторым портом 118.

Система дополнительно содержит датчик 240 положения, приспособленный считывать положение поршня 120.

Система дополнительно содержит электронный модуль 250 управления. Электронный модуль 250 управления соединен с возможностью передавать сигнал в первый элемент 220 клапана через линию 225 связи. Электронный модуль 250 управления дополнительно соединен с возможностью передавать сигнал во второй элемент 230 клапана через линию 235 связи. Электронный модуль 250 управления соединен с возможностью передавать сигнал в датчик положения через линию 245 связи.

Первый элемент 220 клапана приспособлен предоставлять упомянутую первую газообразную среду в виде первого набора импульсов P1 в первый отсек 112 через упомянутый первый порт 116, и второй элемент 230 клапана приспособлен предоставлять упомянутую вторую газообразную среду в виде второго набора импульсов P2 во второй отсек 114 через упомянутый второй порт 118. Упомянутый первый набор импульсов P1 и упомянутый второй набор импульсов P2 приспособлены предоставлять разность импульсных воздействий для перемещения упомянутого поршня 120. Таким образом, разность в импульсном воздействии первого и второго набора импульсов P1, P2 передает импульс на поршень 120 так, что поршень 120 перемещается, т.е. поршень приспособлен выполнять ход вследствие результирующей силы, предоставленной посредством упомянутых наборов импульсов P1, P2. Фиг. 6-13 раскрывает различные способы достижения этой разности импульсных воздействий посредством упомянутого первого и второго набора импульсов P1, P2.

Согласно одному варианту осуществления, электронный модуль 250 управления приспособлен принимать через линию 245 связи от датчика 240 положения сигнал, представляющий данные положения поршня. Электронный модуль 250 управления приспособлен обрабатывать упомянутые данные положения поршня так, чтобы предоставлять через линию 225 связи сигнал, представляющий первой набор импульсов, в первый элемент 220 клапана, так что первый элемент 220 клапана предоставляет упомянутую первую газообразную среду в первый отсек 112, в качестве упомянутого первого набора импульсов P1. Электронный модуль 250 управления дополнительно приспособлен обрабатывать упомянутые данные положения поршня так, чтобы предоставлять через линию 235 связи сигнал, представляющий второй набор импульсов, во второй элемент 230 клапана, так что второй элемент 230 клапана предоставляет упомянутую вторую газообразную среду во второй отсек 114, в качестве упомянутого второго набора импульсов P2.

Электронный модуль 250 управления тем самым приспособлен управлять упомянутым первым элементом 220 клапана и вторым элементом 230 клапана на основе положения поршня 120 так, что первый и второй набор импульсов P1, P2 предоставляются в первый и второй отсек 112, 114, соответственно, так что упомянутая разность в импульсном воздействии для перемещения упомянутого поршня достигается, причем положение поршня 120 приспособлено считываться посредством упомянутого датчика 240 положения.

Таким образом, на основе информации положения поршня 240 разность импульсных воздействий между первым и вторым набором импульсов P1, P2, требуемая для того, чтобы перемещать поршень 120, может быть определена посредством электронного модуля 250 управления. Разность импульсных воздействий, согласно варианту осуществления, варьируется на основе перемещения поршня 120, т.е. положения поршня 120, так что требуемое перемещение поршня 120 достигается. Это, согласно варианту осуществления, выполняется посредством контура обратной связи, в котором положение поршня определяется после определенного числа первого и второго набора импульсов P1, P2, например, после каждого импульса из первого и второго набора импульсов P1, P2.

Первый и второй наборы импульсов, согласно варианту осуществления, подаются непрерывно на основе упомянутой обратной связи для определения положения поршня, т.е. как во время хода или перемещения поршня, так и после того, как применение приведения в действие завершено, когда поршень предположительно находится в неподвижном положении или положении покоя. Таким образом, согласно этому варианту осуществления, когда поршень находится в своем положении покоя, первый и второй наборы импульсов P1, P2 предоставляются так, что разность импульсных воздействий является нулем, т.е. поршень сохраняется в положении покоя посредством упомянутых наборов импульсов P1, P2. Согласно другому варианту осуществления, первый и второй наборы импульсов подаются до тех пор, пока приведение в действие не завершено, когда наборы импульсов завершаются. В этом варианте осуществления, чтобы сохранять поршень в положении покоя, предоставляется средство для удерживания поршня, причем упомянутым средством является, например, подпружиненный шарик. См. фиг. 5a и 5b, которые показывают блок-схемы последовательности операций способа для осуществления таких способов. Электронный модуль 250 управления программируется, чтобы управлять поршнем 120 согласно конкретному варианту применения.

Датчик 240 положения делает управление поршнем 120 простым и уменьшает риск ошибок и отказов, поскольку он предоставляет точный результат положения.

Согласно альтернативному варианту осуществления, посредством моделирования пневматического актуатора 100, управление поршнем 120 пневматического актуатора 100 является достижимым без упомянутого датчика положения. Здесь варьирующиеся параметры, к примеру, температура, износ, допуск, смазка и рабочий режим пневматического актуатора могут влиять на рабочие характеристики, и, следовательно, труднее достигать удовлетворительного результата посредством моделирования пневматического актуатора 100.

Чтобы перемещать поршень 120 в направлении ко второму отсеку 114, разность импульсных воздействий, сформированная посредством первого и второго набора импульсов, должна быть такой, что существует импульсное воздействие первой газообразной среды в первом отсеке, и наоборот.

Когда поршень 120 перемещается, например, в направлении ко второму отсеку 114 вследствие упомянутой разности импульсных воздействий, вторая газообразная среда выпускается из второго отсека 114. Таким образом, когда поршень 120 перемещается в направлении второго отсека 114, первая газообразная среда вводится в качестве упомянутого первого набора импульсов P1 в первый отсек 112, и вторая газообразная среда вводится в качестве упомянутого второго набора импульсов P2 во второй отсек 114, и газ упомянутой второй газообразной среды выпускается из упомянутого второго отсека 114. Когда поршень 120 перемещается в направлении к первому отсеку, происходит противоположное действие.

Первый элемент 220 клапана тем самым содержит средство для выпуска упомянутой первой газообразной среды из упомянутого первого отсека 112, когда поршень 120 перемещается в направлении упомянутого первого отсека 112, и второй элемент 230 клапана содержит средство для выпуска упомянутой второй газообразной среды из упомянутого второго отсека 114, когда поршень 120 перемещается в направлении упомянутого второго отсека.

Первые и вторые элементы 220, 230 клапана могут варьироваться вследствие варианта применения и вследствие варианта осуществления первого и второго набора импульсов P1, P2, достигая упомянутой разности импульсных воздействий. Согласно одному варианту осуществления, каждый из первого и второго элемента 220, 230 клапана содержит 3/2-клапан, который содержит порт для приема газа из упомянутого источника газа и порт подачи, из которого газообразная среда приспособлена подаваться, в качестве набора импульсов, и выпускной порт, в который газ приспособлен выпускаться. Согласно альтернативному варианту осуществления, каждый из первого и второго элемента 220, 230 клапана содержит два клапана, один для предоставления упомянутого набора импульсов и выпускной клапан, в который газ приспособлен выпускаться. Согласно еще одному другому варианту осуществления, каждый из первого и второго элемента 220, 230 клапана содержит два клапана, один для предоставления упомянутого набора импульсов с первой амплитудой, т.е. первым давлением, и один для предоставления упомянутого набора импульсов со второй амплитудой, т.е. вторым давлением, отличающимся от упомянутой первой амплитуды/давления. Согласно варианту осуществления, элементы клапана также могут содержать пропорциональный клапан, чтобы варьировать давление упомянутых наборов импульсов.

Фиг. 3 схематично показывает автомобиль 300 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Иллюстрируемое транспортное средство 300 содержит тягач 310 и прицеп 312. Транспортное средство 300 может быть грузовым автомобилем, к примеру, грузовиком или автобусом. Транспортное средство альтернативно может быть автомобилем.

Согласно варианту осуществления, пневматический актуатор 100 на фиг. 1 размещается в транспортном средстве 300. Согласно варианту осуществления, система 200, показанная на фиг. 2, является подсистемой транспортного средства 300. Согласно варианту осуществления, пневматический актуатор 100 на фиг. 1, 2 является пневматическим цилиндром переключения передач, приспособленным приводить в действие механизм переключения передач коробки передач транспортного средства 300.

Фиг. 4 схематично иллюстрирует компьютер согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на фиг. 4 показана схема одного варианта осуществления электронного модуля 250 управления. Электронный модуль 250 управления также упоминается как устройство и как компьютер. Устройство содержит энергонезависимое запоминающее устройство 420, устройство 410 обработки данных и оперативное запоминающее устройство 450. Энергонезависимое запоминающее устройство 420 имеет первую часть 430 запоминающего устройства, в которой сохраняется компьютерная программа, к примеру, операционная система для управления функцией устройства 250. Дополнительно, устройство 250 содержит контроллер шины, последовательный порт связи, средство ввода-вывода, аналого-цифровой преобразователь, модуль ввода и передачи даты и времени, счетчик событий и контроллер прерываний (не показаны). Энергонезависимое запоминающее устройство 420 также имеет вторую часть 440 запоминающего устройства.

Компьютерная программа P, содержащая процедуры для управления пневматическим актуатором, может сохраняться с возможностью выполнения или в сжатом состоянии в отдельном запоминающем устройстве 460 и/или в оперативном запоминающем устройстве 450. Запоминающее устройство 460 является энергонезависимым запоминающим устройством, к примеру, флэш-памятью, EPROM, EEPROM или ROM. Запоминающее устройство 460 является компьютерным программным продуктом. Запоминающее устройство 450 является компьютерным программным продуктом.

Когда заявлено то, что устройство 410 обработки данных выполняет определенную функцию, следует понимать, что, устройство 410 обработки данных выполняет определенную часть программы, которая сохраняется в отдельном запоминающем устройстве 460, или определенную часть программы, которая сохраняется в оперативном запоминающем устройстве 450.

Устройство 410 обработки данных может обмениваться данными с портом 499 передачи данных посредством шины 415 данных. Энергонезависимое запоминающее устройство 420 приспособлено для связи с устройством 410 обработки данных через шину 412 данных. Отдельное запоминающее устройство 460 приспособлено для связи с устройством 410 обработки данных через шину 411 данных. Оперативное запоминающее устройство 450 приспособлено для связи с устройством 410 обработки данных через шину 414 данных.

Когда данные принимаются по порту 499 передачи данных, они временно сохраняются во второй части 440 запоминающего устройства. Когда принимаемые входные данные временно сохранены, устройство 410 обработки данных устанавливается так, чтобы реализовывать выполнение кода способом, описанным выше. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, данные, принимаемые по порту 499 передачи данных, содержат информацию о данных положения поршня, принимаемую от датчика положения, ассоциированного с поршнем. Эта информация может использоваться посредством системы так, чтобы управлять пневматическим актуатором, т.е. управлять поршнем пневматического актуатора.

Части способов, описанных в данном документе, могут выполняться посредством устройства 250 посредством устройства 410 обработки данных, выполняющего программу, сохраненную в отдельном запоминающем устройстве 460 или оперативном запоминающем устройстве 450. Когда устройство выполняет программу, части способов, описанных в данном документе, выполняются.

Фиг. 5a схематично иллюстрирует способ для управления пневматическим актуатором согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Согласно варианту осуществления, способ для управления пневматическим актуатором 100 или, точнее, поршнем пневматического актуатора, содержит первый этап S510. На этом этапе положение поршня 120 пневматического актуатора 100 определяется. Согласно варианту осуществления, положение поршня определяется посредством датчика 240 положения.

Способ дополнительно содержит второй этап S520. На этом этапе первый набор импульсов P1 предоставляется в первый отсек 112, а второй набор импульсов P2 предоставляется во второй отсек 114, причем упомянутые импульсы предоставляются на основе упомянутого положения, так чтобы предоставлять разность импульсных воздействий для перемещения упомянутого поршня. Импульсы предоставляются посредством первого и второго элемента клапана, соответственно. Согласно варианту осуществления, упомянутые элементы клапана управляются посредством электронного модуля управления, который приспособлен принимать данные положения поршня от упомянутого датчика положения. Это описывается относительно фиг. 2.

Способ дополнительно содержит третий этап S530. На этом этапе проверяется, находится или нет поршень в требуемом положении, например, выполнил или нет ход и т.п., и если требуемое положение достигнуто, заканчивают способ, а если нет, продолжают определять положение поршня в соответствии с этапом S510, предоставлять разность импульсных воздействий согласно этапу S520 и проверять снова согласно этапу S530 до тех пор, пока требуемое положение не достигнуто, т.е. приведение в действие пневматического актуатора 100 не завершено. Если приведение в действие завершено, способ заканчивается, т.е. подача первых и вторых наборов импульсов P1, P2 завершается. Здесь, согласно варианту осуществления, не проиллюстрированному на фиг. 5a, поршень предоставляется в положении покоя, например, посредством средства удерживания.

Фиг. 5b схематично иллюстрирует способ для управления пневматическим актуатором согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Этот способ для управления пневматическим актуатором 100 или, точнее, поршнем пневматического актуатора, содержит первый этап S510. На этом этапе положение поршня 120 пневматического актуатора 100 определяется. Согласно варианту осуществления, положение поршня определяется посредством датчика 240 положения.

Способ дополнительно содержит второй этап S520. На этом этапе первый набор импульсов P1 предоставляется в первый отсек 112, а второй набор импульсов P2 предоставляется во второй отсек 114, причем упомянутые импульсы предоставляются на основе упомянутого положения, так чтобы предоставлять разность импульсных воздействий для перемещения упомянутого поршня. Импульсы предоставляются посредством первого и второго элемента клапана, соответственно. Согласно варианту осуществления, упомянутые элементы клапана управляются посредством электронного модуля управления, который приспособлен принимать данные положения поршня от упомянутого датчика положения. Это описывается относительно фиг. 2.

Согласно этому варианту осуществления, первый и второй наборы импульсов подаются непрерывно на основе упомянутой обратной связи для определения положения поршня, т.е. как во время хода или перемещения поршня, так и после того, как применение приведения в действие завершено, когда поршень предположительно находится в неподвижном положении или положении покоя. Таким образом, когда поршень находится в своем положении покоя, первый и второй наборы импульсов P1, P2 предоставляются так, что разность импульсных воздействий является нулем, т.е. поршень сохраняется в положении покоя посредством упомянутых наборов импульсов P1, P2.

Фиг. 6a и 6b схематично иллюстрируют первый и второй набор импульсов P1, P2 для управления поршнем актуатора на фиг. 1 и 2, причем упомянутые импульсы предоставляются согласно первому варианту осуществления.

Упомянутый первый набор импульсов P1 и упомянутый второй набор импульсов P2 предоставляются практически с идентичной частотой.

Упомянутая разность импульсных воздействий предоставляется посредством разности в длительности импульса между первым и вторым набором импульсов P1, P2. В варианте осуществления согласно фиг. 6a и 6b, упомянутый первый набор импульсов P1 и упомянутый второй набор импульсов P2 приспособлены так, чтобы инициироваться одновременно, т.е. каждый импульс из первого и второго набора импульсов P1, P2 начинается одновременно.

На фиг. 6a, длительность первого набора импульсов P1 превышает длительность второго набора импульсов P2, т.е. ширина импульса из первого набора импульсов P1 превышает ширину импульса из второго набора импульсов P2. На фиг. 6a, второй набор импульсов P2 заканчивается до первого набора импульсов P1. Таким образом, в примере согласно фиг. 6a, поршень пневматического актуатора 100 на фиг. 1 или 2 должен перемещаться в направлении ко второму отсеку 114, сужая его. Это обусловлено разностью в длительности между первым и вторым набором импульсов P1, P2. Таким образом, большая длительность первого набора импульсов P1 по сравнению со вторым набором импульсов P2 задает разность в импульсном воздействии, т.е. результирующую силу. Таким образом, в течение этой разности в длительности первая газообразная среда, состоящая из части каждого из первого набора импульсов P1 этой разности в длительности, передает импульс на поршень, который перемещается в направлении ко второму отсеку 114 вследствие достигнутой результирующей силы.

На фиг. 6b, длительность второго набора импульсов P2 превышает длительность первого набора импульсов P1, т.е. ширина импульса из второго набора импульсов P2 превышает ширину импульса из первого набора импульсов P1. На фиг. 6b, первый набор импульсов P1 заканчивается до второго набора импульсов P2. Таким образом, в примере согласно фиг. 6b, поршень пневматического актуатора 100 на фиг. 1 или 2 должен перемещаться в направлении к первому отсеку 112, сужая его.

Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что его просто программировать, например, при использовании электронного модуля управления, поскольку импульсы инициируются, чтобы начинаться одновременно, тем самым просто требуя просто одновременного запуска двух таймеров.

Фиг. 7a и 7b схематично иллюстрируют первый и второй набор импульсов P1, P2 для управления поршнем актуатора на фиг. 1 и 2, причем упомянутые импульсы предоставляются согласно второму варианту осуществления.

Упомянутый первый набор импульсов P1 и упомянутый второй набор импульсов P2 предоставляются практически с идентичной частотой.

Упомянутая разность импульсных воздействий предоставляется посредством разности в длительности импульса между первым и вторым набором импульсов P1, P2. В варианте осуществления согласно фиг. 7a и 7b, упомянутый первый набор импульсов P1 и упомянутый второй набор импульсов P2 приспособлены заканчиваться одновременно.

На фиг. 7a, длительность первого набора импульсов P1 превышает длительность второго набора импульсов P2, т.е. ширина импульса из первого набора импульсов P1 превышает ширину импульса из второго набора импульсов P2. На фиг. 7a, первый набор импульсов P1 начинается до второго набора импульсов P2. Таким образом, в примере согласно фиг. 7a, поршень пневматического актуатора 100 на фиг. 1 или 2 должен перемещаться в направлении ко второму отсеку 114, сужая его. Это обусловлено разностью в длительности между первым и вторым набором импульсов P1, P2. Таким образом, большая длительность первого набора импульсов P1 по сравнению со вторым набором импульсов P2 задает разность в импульсном воздействии. Таким образом, в течение этой разности в длительности первая газообразная среда, состоящая из части каждого из первого набора импульсов P1 этой разности в длительности, передает импульс на поршень, который перемещается в направлении ко второму отсеку 114, что обусловлено достигнутой таким образом результирующей силой.

На фиг. 7b, длительность второго набора импульсов P2 превышает длительность первого набора импульсов P1, т.е. ширина импульса из второго набора импульсов P2 превышает ширину импульса из первого набора импульсов P1. На фиг. 7b, второй набор импульсов P2 начинается до первого набора импульсов P1. Таким образом, в примере согласно фиг. 7b, поршень пневматического актуатора 100 на фиг. 1 или 2 должен перемещаться в направлении к первому отсеку 112, сужая его.

Фиг. 8a и 8b схематично иллюстрируют первый и второй набор импульсов P1, P2 для управления поршнем актуатора на фиг. 1 и 2, причем упомянутые импульсы предоставляются согласно третьему варианту осуществления.

Упомянутый первый набор импульсов P1 и упомянутый второй набор импульсов P2 предоставляются практически с идентичной частотой.

Упомянутая разность импульсных воздействий предоставляется посредством разности в длительности импульса между первым и вторым набором импульсов P1, P2.

На фиг. 8a, длительность первого набора импульсов P1 превышает длительность второго набора импульсов P2, т.е. ширина импульса из первого набора импульсов P1 превышает ширину импульса из второго набора импульсов P2. В варианте осуществления согласно фиг. 8a, упомянутый первый набор импульсов P1 начинается до и заканчивается после второго набора импульсов P2. Таким образом, в примере согласно фиг. 8a, поршень пневматического актуатора 100 на фиг. 1 или 2 должен перемещаться в направлении ко второму отсеку 114, сужая его. Это обусловлено разностью в длительности между первым и вторым набором импульсов P1, P2. Таким образом, большая длительность первого набора импульсов P1 по сравнению со вторым набором импульсов P2 задает разность в импульсном воздействии. Таким образом, в течение этой разности в длительности первая газообразная среда, состоящая из части каждого из первого набора импульсов P1 этой разности в длительности, передает импульс на поршень, который перемещается в направлении ко второму отсеку 114, что обусловлено достигнутой таким образом результирующей силой.

На фиг. 8b, длительность второго набора импульсов P2 превышает длительность первого набора импульсов P1, т.е. ширина импульса из второго набора импульсов P2 превышает ширину импульса из первого набора импульсов P1. На фиг. 8b, второй набор импульсов P2 начинается до и заканчивается после первого набора импульсов P1. Таким образом, в примере согласно фиг. 8b, поршень пневматического актуатора 100 на фиг. 1 или 2 должен перемещаться в направлении к первому отсеку 112, сужая его.

Фиг. 9 схематично иллюстрирует первый и второй набор импульсов P1, P2 для управления поршнем актуатора на фиг. 1 и 2, причем упомянутые импульсы предоставляются согласно четвертому варианту осуществления.

Упомянутый первый набор импульсов P1 и упомянутый второй набор импульсов P2 предоставляются практически с идентичной частотой.

Упомянутая разность импульсных воздействий предоставляется посредством разности в длительности импульса между первым и вторым набором импульсов P1, P2. В варианте осуществления согласно фиг. 9, длительность первого набора импульсов P1 превышает длительность второго набора импульсов P2, т.е. ширина импульса из первого набора импульсов P1 превышает ширину импульса из второго набора импульсов P2. На фиг. 9, каждый импульс из упомянутого первого набора импульсов P1 начинается и заканчивается до каждого импульса из упомянутого второго набора импульсов P2.

В этом варианте осуществления, частота первого и второго набора импульсов P1, P2 является такой, что поршень перемещается только вследствие разности в ширине импульса из первого набора импульсов P1 и второго набора импульсов P2 вследствие инерции поршня. Таким образом, вследствие инерции поршня и достаточно высокой частоты набора импульсов поршень должен перемещаться в одном направлении вследствие упомянутой разности в ширине импульса. Таким образом, в примере согласно фиг. 9, поршень пневматического актуатора 100 на фиг. 1 или 2 должен перемещаться в направлении ко второму отсеку 114, сужая его. Это обусловлено разностью в длительности между первым и вторым набором импульсов P1, P2. Таким образом, большая длительность первого набора импульсов P1 по сравнению со вторым набором импульсов P2 задает разность в импульсном воздействии. Таким образом, при условии, что частота является достаточной для того, чтобы инерция поршня не допускала движения поршня вперед и назад, в течение этой разности в длительности первая газообразная среда, состоящая из части каждого из первого набора импульсов P1 этой разности в длительности, передает импульс на поршень, который перемещается в направлении ко второму отсеку 114.

Посредством задания для второго набора импульсов большей длительности, чем для первого набора импульсов, наоборот, поршень должен перемещаться в противоположном направлении.

Альтернативно, каждый импульс в одном из наборов импульсов может начинаться в пределах каждого импульса из других наборов импульсов и заканчиваться после этого каждого импульса в этом наборе импульсов (не показано), тем самым достигая упомянутой разности импульсных воздействий, т.е. результирующей силы для перемещения поршня.

Фиг. 10 схематично иллюстрирует первый и второй набор импульсов P1, P2 для управления поршнем актуатора на фиг. 1 и 2, причем упомянутые импульсы предоставляются согласно пятому варианту осуществления.

В упомянутом втором наборе импульсов P2, каждый импульс состоит из пары импульсов. Упомянутый первый набор импульсов P1 и упомянутый второй набор импульсов P2 предоставляются практически с идентичной частотой. Таким образом, каждая пара импульсов из второго набора импульсов P2 имеет частоту, идентичную частоте каждого импульса в первом наборе импульсов P1.

Упомянутая разность импульсных воздействий предоставляется посредством разности в длительности импульса между первым и вторым набором импульсов P1, P2. В варианте осуществления согласно фиг. 10, длительность первого набора импульсов P1 превышает длительность второго набора импульсов P2, т.е. ширина импульса из первого набора импульсов P1 превышает ширину импульса из второго набора импульсов P2. Каждый первый импульс из каждой пары импульсов из второго набора импульсов P2 здесь начинается одновременно с каждым импульсом из первого набора импульсов P1, и каждый второй импульс из пары импульсов из второго набора импульсов P2 заканчивается до каждого импульса из первого набора импульсов P1.

Таким образом, в примере согласно фиг. 10, поршень пневматического актуатора 100 на фиг. 1 или 2 должен перемещаться в направлении ко второму отсеку 114, сужая его. Это обусловлено разностью в длительности между первым и вторым набором импульсов P1, P2. Таким образом, большая длительность первого набора импульсов P1 по сравнению со вторым набором импульсов P2 задает разность в импульсном воздействии. Таким образом, в течение этой разности в длительности первая газообразная среда, состоящая из части каждого из первого набора импульсов P1 этой разности в длительности, передает импульс на поршень, который перемещается в направлении ко второму отсеку 114.

Согласно альтернативе, импульсы не начинаются одновременно. Согласно другой альтернативе, вместо пары импульсов, т.е. двух импульсов, каждый импульс из второго набора импульсов содержит более двух импульсов, например, три импульса. Каждый импульс из первого набора импульсов также может содержать более одного импульса согласно альтернативе. Эти разновидности могут естественно комбинироваться надлежащим образом для достижения упомянутой разности импульсных воздействий, т.е. результирующей силы для перемещения упомянутого поршня.

Фиг. 11 схематично иллюстрирует первый и второй набор импульсов для управления поршнем актуатора на фиг. 1 и 2, причем упомянутые импульсы предоставляются согласно шестому варианту осуществления.

Упомянутый первый набор импульсов и упомянутый второй набор импульсов предоставляются практически с идентичной частотой.

Упомянутая разность импульсных воздействий предоставляется посредством разности в амплитуде импульса между первым и вторым набором импульсов. В варианте осуществления согласно фиг. 11, упомянутый первый набор импульсов и упомянутый второй набор импульсов приспособлены так, чтобы инициироваться одновременно, т.е. каждый импульс из первого и второго набора импульсов начинается одновременно и заканчивается одновременно, причем длительность первого и второго набора импульсов тем самым является одинаковой.

В варианте осуществления согласно фиг. 11, амплитуда первого набора импульсов превышает амплитуду второго набора импульсов. Таким образом, в примере согласно фиг. 11, поршень пневматического актуатора на фиг. 1 или 2 должен перемещаться в направлении ко второму отсеку, сужая его. Это обусловлено разностью в амплитуде между первым и вторым набором импульсов. Таким образом, более высокая амплитуда первого набора импульсов по сравнению со вторым набором импульсов задает разность в импульсном воздействии, т.е. результирующую силу. Таким образом, разность в амплитуде, т.е. разность в давлении, первая газообразная среда, состоящая из части каждого из первого набора импульсов этой разности в давлении, передает импульс на поршень, который перемещается в направлении ко второму отсеку, что обусловлено результирующей силой.

Фиг. 12 схематично иллюстрирует подробности набора импульсов согласно первому варианту осуществления. В первом варианте осуществления, упомянутая разность импульсных воздействий предоставляется посредством разности x в длительности импульса между первым и вторым набором импульсов, причем упомянутая разность x составляет упомянутую разность импульсных воздействий, т.е. задает результирующую силу. В этом примере, первый и второй импульс начинаются одновременно, и второй импульс заканчивается до первого импульса.

Фиг. 13 схематично иллюстрирует подробности набора импульсов согласно седьмому варианту осуществления. В этом варианте осуществления, упомянутая разность импульсных воздействий предоставляется посредством комбинации разности x в длительности импульса между первым и вторым набором импульсов и разностью y в амплитуде импульсов между первым и вторым набором импульсов, причем упомянутые разности составляют упомянутую разность импульсных воздействий, т.е. задают результирующую силу. В этом примере, первый и второй импульс заканчиваются одновременно, и второй импульс начинается до первого импульса, причем упомянутый импульс имеет более высокую амплитуду, чем второй импульс.

Выше описано определенное число вариантов осуществления для предоставления первого и второго набора импульсов для управления поршнем актуатора, например, актуатора согласно фиг. 1 и 2. Во всех этих вариантах осуществления, наборы приспособлены предоставлять разность импульсных воздействий для перемещения упомянутого поршня. Изобретение не ограничено этими вариантами осуществления, а находится в рамках области техники пневматического актуатора, содержащего цилиндр и поршень, приспособленный совершать возвратно-поступательное движение в пределах упомянутого цилиндра, причем упомянутый поршень разделяет упомянутый цилиндр на первый отсек, имеющий первый порт для поступления или выхода первой газообразной среды из упомянутого отсека, и второй отсек, имеющий второй порт для поступления второй газообразной среды в или из упомянутого отсека, так чтобы перемещать упомянутый поршень, при этом упомянутая первая газообразная среда приспособлена подаваться в виде первого набора импульсов, а упомянутая вторая газообразная среда приспособлена подаваться в виде второго набора импульсов, причем упомянутые наборы приспособлены предоставлять разность импульсных воздействий для перемещения упомянутого поршня.

Пневматический актуатор согласно вышеприведенным вариантам осуществления содержит поршень, имеющий шток поршня. Упомянутый шток поршня занимает место в упомянутом втором отсеке, и это должно учитываться при предоставлении упомянутых наборов импульсов.

В вариантах осуществления согласно фиг. 1 и 2, первая газообразная среда приспособлена вводиться и выпускаться из первого отсека в первый порт, и вторая газообразная среда приспособлена вводиться и выпускаться из второго отсека во второй порт. Согласно альтернативе, существует первый впускной порт для введения первой газообразной среды в первый отсек и второй порт для выпуска первой газообразной среды из первого отсека. Конечно, может быть один порт для введения и выпуска в одном из отсеков и два отдельных порта, один для введения и один для выпуска в другом отсеке.

На фиг. 6-13 раскрываются различные способы достижения разности импульсных воздействий посредством упомянутого первого и второго набора импульсов P1, P2 в вариантах осуществления. Как раскрыто на фиг. 13, амплитуда и разность длительности может комбинироваться. Другие подходящие комбинации также возможны, к примеру, комбинирование пар импульсов, предоставляющих разность длительности, с другим набором импульсов, а также разностью амплитуд. Другие типы импульсов, отличные от прямоугольных импульсов, конечно, являются достижимыми, к примеру, пилообразные импульсы, требующие более сложного типа элемента клапана, например пропорционального клапана.

Пневматический актуатор 100 согласно настоящему изобретению может применяться к любому подходящему варианту применения, например, таким вариантам применениям в пределах транспортного средства, как переключение передач, тормозная система, подвеска, а также и в других отраслях, в которых используются пневматические актуаторы.

Предшествующее описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения предоставлено в целях иллюстрации и описания. Оно не имеет намерение быть исчерпывающим или ограничивать изобретение точными раскрытыми формами. Безусловно, множество модификаций и вариаций должно быть очевидным для специалистов в данной области техники. Варианты осуществления выбраны и описаны таким образом, чтобы лучше всего пояснять принципы изобретения и его практических вариантов применения, тем самым давая возможность специалистам в данной области техники понимать изобретение для различных вариантов осуществления и с различными модификациями, которые подходят для конкретного предполагаемого варианта использования.

Реферат

Двигатель, система и способ его управления и машиночитаемый носитель предназначены для управления автомобилем. Двигатель содержит цилиндр и поршень, приспособленный совершать возвратно-поступательное движение в пределах упомянутого цилиндра, причем упомянутый поршень разделяет упомянутый цилиндр на первый отсек, имеющий первый порт для поступления первой газообразной среды в упомянутый первый отсек, и второй отсек, имеющий второй порт для поступления второй газообразной среды в упомянутый второй отсек, так чтобы перемещать упомянутый поршень, при этом упомянутая первая газообразная среда приспособлена подаваться в виде первого набора импульсов, а упомянутая вторая газообразная среда приспособлена подаваться в виде второго набора импульсов, причем упомянутые наборы приспособлены предоставлять разность импульсных воздействий для перемещения упомянутого поршня, и, по меньшей мере, одного датчика положения, выполненного в упомянутом пневматическом двигателе с возможностью считывать положение поршня, причем упомянутое управление пневматическим двигателем основано на положении поршня. Технический результат - повышение быстродействия и эффективности управления двигателем. 6 н. и 11 з.п. ф-лы, 13 ил.

Формула