整合式能量产生阻尼器的制作方法

专利名称：整合式能量产生阻尼器的制作方法
技术领域：
多个方面涉及阻尼器系统和捕获与相对运动相关联的能量的线性能量和旋转能量捕获系统。
背景技术：
典型的阻尼器耗散与运动相关联的能量。线性阻尼器通常包括壳体，该壳体内设置有能够在压缩冲程和伸展冲程中移动的活塞。在活塞中设置有孔口。当活塞移动时，活塞的运动使得黏性流体穿过孔口，以抑制运动。最初的阻尼器技术已经使用了数十年并且能够被分成两个主要组群单筒式阻尼器和双筒式阻尼器(尽管已经生产出了 一些三筒式阻尼器，但这些三筒式阻尼器用于特适性阻尼器并且没有大规模生产。)单筒式阻尼器的特征在于活塞头中具有孔口的液压油缸和主流体室内的充气式储蓄器。双筒式阻尼器的特征在于具有两个同中心的筒，其中，内筒填充有液压流体，外筒装有液体和气体或一些其他的可压缩的介质。

发明内容
常规的阻尼器在提供减震时耗散了大量的能量，如大量的热。本发明人已经意识到对常规阻尼器的改进能够提供能量回收和动态减震控制能力，同时与常规的低成本阻尼器技术共用大量的零部件。多个方面涉及捕获与相对运动相关联的能量的能量产生装置，同时在紧凑的自给式设备中提供对运动的阻尼，从而提供作为非能量获取阻尼器的直接替换物的能力。根据一个方面，能量产生阻尼器包括具有整合的液压马达(其在一些实施方式中可为容积式马达)的活塞头，其中，液压马达包括第一端口和第二端口。第一端口与压缩容积流体连通并且第二端口与伸展容积流体连通。活塞头还包含直接地联接到液压马达的发电机。流体流动引起液压马达旋转并且因此使发电机旋转，发电机产生电流。根据另一个方面，能量产生阻尼器包括壳体，该壳体包括压缩容积和伸展容积。包含整合的液压马达的活塞头设置在壳体中，液压马达具有第一端口和第二端口。第一端口与压缩容积流体连通，而第二端口与伸展容积流体连通。活塞头还包括直接地联接到液压马达的发电机，使得液压马达的旋转引起发电机的旋转，发电机在其旋转时产生电。在第一模式中，活塞移动通过震跳(压缩)冲程的至少一部分，这引起流体从压缩容积流到第一端口，从而使液压马达和发电机旋转，进而产生电流。在第二模式中，活塞至少部分地移动通过回弹(伸展)冲程，这使流体从伸展容积流到第二端口，从而使液压马达和发电机反向旋转，进而产生电流。流体储存器与压缩容积或伸展容积流体连通。根据另一个方面，能量产生阻尼器包括内部壳体，该内部壳体包括压缩容积和伸展容积。活塞设置在内部壳体中。在第一模式中，活塞移动通过震跳冲程的至少一部分，而从压缩容积中移走液压流体。在第二模式中，活塞至少部分地移动通过回弹冲程，以从伸展容积中移走液压流体。外筒与包含压缩容积和伸展容积的内筒是同中心的。外筒包含低压容积。低压容积包含可压缩介质。布置在内部壳体中的活塞头容纳整合的液压马达，该整合的液压马达包括第一端口和第二端口。第一端口与压缩容积流体连通并且第二端口与伸展容积流体连通。活塞杆是中空的并且容纳有轴，该轴使活塞头上的液压马达与在活塞杆的另一端上的发电机连接。液压马达的旋转引起发电机的旋转。阻尼由发电机提供，通过活塞杆内的轴到达液压马达，从而限制了压缩容积与伸展容积之间的流体流动。一个或更多个阀限制流体进入或流出低压容积，使得在震跳期间，流体从压缩容积流动到低压容积，并且随后进入伸展容积，使得在低压容积中的可压缩的介质压缩以接纳杆体积。在回弹期间，流体从低压容积流动到压缩容积，使得可压缩的介质扩张以复位活塞杆体积。根据另一方面，能量产生阻尼器在阻尼器的与固定的杆端部相反的端部处包含基阀。基阀包括液压马达，该液压马达包括第一端口和第二端口。液压马达与电动马达联接。液压马达的旋转引起发电机的旋转。能量产生阻尼器还包括带有内部壳体的两个同中心的筒，该内部壳体包括压缩容积和伸展容积。活塞被布置在内部壳体中。在第一模式中，活塞移动通过震跳冲程的至少一部分，而从压缩容积中移走液压流体。在第二模式中，活塞至少部分地移动通过回弹冲程，而从伸展容积移走液压流体。外筒与包含压缩容积和伸展容积的内筒是同中心的。外筒包含低压容积。低压容积包含可压缩的介质。液压马达的第一端口直接地或通过阀布置而与伸展容积流体连通，并且液压马达的第二端口直接地或通过阀布置而与包含可压缩的介质的低压容积流体连通。根据另一个方面，能量产生阻尼器包括内部壳体，该内部壳体包括压缩容积和伸展容积。活塞被布置在内部壳体中。在第一模式中，活塞移动通过震跳冲程的至少一部分，而从压缩容积中移走液压流体。在第二模式中，活塞至少部分地移动通过回弹冲程而从伸展容积移走液压流体。第二筒与包含压缩容积和伸展容积的内筒同中心并且在该内筒的外侦U。在第二筒与内筒之间的空间包含高压容积。第三筒与第二筒同中心并且在第二筒的外侦U。在第三筒与第二筒之间的空间包含低压容积。高压容积和低压容积也可以分别地构造为在第三筒与第二筒之间和在第二筒与内筒之间。低压容积包含可压缩的介质。包括第一端口和第二端口的液压马达被连接。第一端口与高压容积流体连通，而第二端口与低压容积流体连通。一个或更多个阀对流动进行限制和/或导向，使得在震跳期间，压缩容积被连接至高压容积并且伸展容积被连接至低压容积，并且使得在回弹期间，压缩容积被连接至低压容积，而伸展容积被连接至高压容积。因此，在该方面，在震动模式和回弹模式期间通过液压马达的流动是单向性的并且转动。液压马达与电动马达联接。液压马达的旋转引起发电机的旋转。根据另一方面，能量产生阻尼器包括内部壳体，该内部壳体包括压缩容积和伸展容积。活塞布置在内部壳体中。在第一模式中，活塞移动通过震跳(压缩)冲程的至少一部分以从压缩容积移走液压流体。在第二模式中，活塞至少部分地移动通过回弹(伸展)冲程以从伸展容积移走液压流体。液压马达被连接至连接到发电机的轴，该发电机在其轴转动时产生电流。液压液压马达具有连接至压缩容积的第一端口和与伸展容积流体连通的第二端口。就这一点而言，在一个实施方式中，例如，如在整合式活塞头或液压马达活塞头以及与活塞杆对向的发电机的实施方式中，第二端口被直接地连接至伸展容积。在另一个实施方式中，第二端口通过外筒被连接，例如，如在基阀构型中。液压马达与发电机联接使得液压马达和发电机中一个的旋转引起另一个的旋转。外筒与包含压缩容积和伸展容积的内筒同中心。外筒包含与伸展容积流体连通的外部容积。伸展容积(通过外部容积)和压缩容积两者都与阀组流体连通，该阀组操作成使得同样附接至阀组的蓄能器与较低压容积一即压缩容积或伸展容积一流体连通。根据另一个方面，能量产生阻尼器包括壳体，该壳体包括压缩容积和伸展容积。活塞被布置在壳体中。在第一模式中，活塞移动通过震跳(压缩)冲程的至少一部分以从压缩容积移走液压流体。在第二模式中，活塞至少部分地移动通过回弹(伸展)冲程以从伸展容积移走液压流体。活塞头包含整合的液压马达，该整合式液压马达包括第一端口和第二端口。该第一端口与压缩容积流体连通而第二端口与伸展容积流体连通。活塞头还包括发电机，该发电机在其轴转动时产生电流。活塞头安装的液压马达和发电机相联接使得液压马达与发电机中的一个的旋转引起另外一个的旋转。活塞杆为双端的，在活塞头的每一侧上具有一杆部段，各杆部段分别地穿过压缩容积和伸展容积，并且从相反的两侧离开壳体。根据另一方面，能量产生阻尼器包括联接至旋转阻尼器的整合式马达和发电机。该整合式电动-发电机包括液压马达，该液压马达包括第一端口和第二端口。液压马达与电动马达联接。液压马达的旋转引起发电机的旋转。能量产生旋转阻尼器还包括被连接至第一容积和第二容积的输入杆。在第一模式中，输入杆旋转通过冲程的至少一部分以从第一容积移走流体。在第二模式中，输入杆旋转通过冲程的至少一部分以从第二容积移走流体。液压马达的第一端口与第一容积流体连通并且液压马达中的第二端口与第二容积流体连通。根据另一方面，能量产生致动器包括在活塞杆的相反端部处的基阀。基阀包括液压马达，液压马达包括第一端口和第二端口。液压马达与电动马达联接。液压马达的旋转引起发电机的旋转。能量产生致动器还包括两个同中心的筒，其带有包括压缩容积和伸展容积的内部壳体。活塞布置在内部壳体中。在第一模式中，活塞移动通过压缩冲程的至少一部分，以对压缩容积中的液压流体加压。在第二模式中，活塞至少部分地移动通过伸展冲程以对伸展容积中的液压流体增压。外筒与包含压缩容积和伸展容积的内筒同中心。外筒包含低压容积并且与伸展容积流体连接。低压容积包含可压缩的介质。液压马达的第一端口直接地或通过阀布置与压缩容积流体连通，而液压马达的第二端口直接地或通过阀布置与包含可压缩介质的低压容积流体连通。根据另一个方面，能量产生致动器包含在活塞杆的相反端部处的基阀。基阀包括液压马达，该液压马达包括第一端口和第二端口。液压马达与电动马达联接。基阀通过整流液压回路被连接至致动器，使得不论致动器的冲程的方向如何，液压单元旋转的方向保持不变。根据另一个方面，在前述段落中描述的能量产生阻尼器可包括一个或更多个定向阀和/或流体限制阀，这些阀提供压缩容积与伸展容积之间的流体连通，以使流体绕开液压马达或限制流体通过液压马达。根据另一个方面，在前述段落中描述的能量产生阻尼器与控制器一起使用，该控制器回收产生的能量并且控制能量产生阻尼器的运动学特征。在一个方面中，控制器完全地由能量产生阻尼器供电。根据另一个方面，在前述段落中描述的能量产生阻尼器与弹簧组件一起使用，以推压活塞杆伸展的状态。根据另一个方面，在前述段落中描述的能量产生阻尼器与弹簧组件一起使用以推压活塞杆进入压缩的状态。


附图没有按比例绘制。在附图中，在不同图中示出的各个相同的或几乎相同的部件由相同的附图标记表示。为了清楚起见，每个部件不是在每个附图中均被标示出。在附图中图1为包括液压马达和发电机的整合式活塞头(IPH)的实施方式；图2、图2A和图2B示出了包括液压马达和发电机的可替代的整合式活塞头的另一实施方式；图3、图3A、图3B和图3C示出了包括整合的液压马达和发电机的整合式活塞头的另一实施方式；图4和图4A示出了包括IPH的单筒式阻尼器的实施方式；图5为具有活塞头、对置的液压马达和发电机的整合式能量回收双筒式阻尼器的实施方式；图6为具有液压马达、电动马达/发电机侧阀的整合式能量回收双筒式阻尼器的实施方式；图7为具有液压马达、电动马达/发电机侧阀基阀的整合式能量回收三筒式阻尼器的实施方式；图8为双筒式IPH实施方式，其中，示意性的示出了连接到低压容积的蓄能器；图9为采用通轴设计的单筒整合式活塞头实施方式；图10为具有外部整合式液压马达的整合式能量回收旋转实施方式；图11和图1lA示出了整合式能量回收电液致动器的实施方式；图12为能量获取致动器的实施方式，无论该致动器的冲程的方向如何其都将产生马达/发电机的恒定方向的旋转；图13和图13A示出了整合式液压泵/液压马达和电动马达/发电机的实施方式；图14和图14A示出了具有液压马达、电动马达/发电机侧阀以及基阀的整合式能量回收三筒式阻尼器的实施方式；以及图15示出了具有液压马达、电动马达/发电机以及受控制的液压阀的整合的能量回收三筒式阻尼器的实施方式。
具体实施例方式本系统的一些方面涉及整合式能量产生装置，该整合式能量产生装置能够通过高强度但相对低速的运动产生能量，而不需要外部流体回路，这些外部流体回路通常降低系统效率、引起耐用性问题而且增加制造成本。若干实施方式利用传统的阻尼器构型和部件，其中，改进集中于能量获取部件的整合和在活塞头上以及在壳体中的其他地方装阀。当参照该系统使用“阻尼器”时，应当指出的是本发明并不限于震荡系统，其也不仅仅是能量提取装置，因为其也能够被致动。所描述的整合式能量产生装置的实施方式可以包括壳体和活塞，该活塞在压缩时至少部分地移动通过压缩冲程。活塞另外可以在伸展时至少部分移动通过伸展冲程(也就是说，活塞为双作用活塞)。当活塞移动时，液压流体被加压并且被移动以驱动液压马达。液压马达驱动发电机，发电机产生电流。根据一个方面，联接的液压马达和发电机被整合到常规阻尼器的活塞头中。传统的单筒式构型可以与在阻尼器的基部处的充气蓄能器一起使用。可替代地，带有选择性阀调节蓄能器构型的双筒设计可以与整合式活塞头一起使用。在另一个说明性实施方式中，整合式活塞头能够与双通轴(through-shaft)阻尼器设计一起使用。然而，整合式活塞头的使用并不限于这些说明性实施方式。根据另一方面，液压马达被整合到阻尼器的活塞头中。液压马达具有轴，该轴延伸通过活塞杆到达在活塞杆的相反侧上的发电机。在该实施方式中，阻尼器另外构造为与传统的单筒式结构相似。可替代地，具有压缩旁路的双筒式构型可以与该液压马达和电动马达/发电机构型一起使用。在另一个说明性实施方式中，可以在具有选择性阀调节蓄能器的双筒设计中采用相对的马达/发电机系统。然而，相对的液压马达电动马达/发电机系统的使用并不限于这些说明性实施方式。根据另一个方面，液压马达和发电机与阻尼器的基阀成整体。在一种实施方式中，采用了使用止回阀、低压容积以及高压容积的三筒式调整系统。在另一个实施方式中，具有与伸展容积连通的外部容积的双筒式设计可以连同选择性阀调节蓄能器与整合式基阀一起使用。然而，基阀系统的使用并不限于这些说明性实施方式。另外的方面涉及动态地改变能量产生阻尼器的运动学特征。可以使用控制器来将作用在阻尼器的活塞上的力的幅值控制到所需的水平。作为示例，根据一个实施方式，能够控制响应，从而模拟常规的汽车阻尼器的力/速率响应(即，减震)，或在另一个示例中，一种实施方式可以包括能够被控制以使从海浪输入中获得的能量最大化。一些方面涉及从由能量产生阻尼器所产生的能量来给自身供能的控制器。这可以允许无线半主动控制或全主动控制。另外的方面涉及被装配至车辆悬架系统中的能量产生阻尼器。该能量产生阻尼器可以在悬架系统中提供主要减震来源。然而，本发明并不限于这一方面并且可以利用其他的应用。例如，另外的方面涉及被装配到工业能量获取平台——比如海洋浪涌能量获取系统——中的能量产生阻尼器。现在参见附图，并且首先参见图1，图1示出了包括液压马达和发电机的整合式活塞头的实施方式。该整合式活塞头I布置在液压缸上，其中，在活塞头的上方和下方均有流体。当流体在活塞头上方(相对于下方的流体)被加压时，流体在活塞头上方流到一个或更多个输入/输出端口 2中。尽管在图1的实施方式中，采用正排量内齿轮油泵(Gerotor)3作为液压马达，但本发明在这一方面没有被限制。当流体流动穿过输入/输出端口 2时，压力差推动内齿轮油泵机构3在其偏置容腔中转动。摆线马达3传动地连接到发电机轴8，该发电机轴8又传动地连接到浸入在液压流体中的发电机5，使得液压马达的旋转使发电机旋转，并且反之亦然。流体从输入/输出端口 2流过液压马达3并且从在活塞头下方的输入/输出端口(或多个输入/输出端口)4流出。这使轴8转动，该轴8使发电机5转动，该发电机5产生电流。电流经由布线在活塞头和阻尼器壳体外并布线通过中空活塞杆6的导线而被传输。在活塞头的外缘7上的密封件防止了流体通过绕活塞头流动而绕开输入/输出端口。当流体在活塞头下方被加压时，流体进入在活塞头下方的输入/输出端口(或多个输入/输出端口)4、通过液压马达并且从活塞头上方的输入/输出端口 2 (或多个输入/输出端口)流出。发电机轴8在两端通过轴承9支承，并且轴8支承内部的内齿轮油泵元件10和发电机5的转子11。外部内齿轮油泵元件12通过轴颈轴承13被支承。盖板14将内齿轮油泵3沿轴向定位在其位于活塞头中的容腔中。在活塞头和盖板两者中可以存在隐蔽端口15，以使内齿轮油泵组件保持液压轴向平衡。图2示出了图1中示出的活塞头的替代整合式活塞头的实施方式。在该实施方式中，正排量内齿轮油泵16被用作液压马达，并且其与在图1中示出的实施方式不同在于摆线马达16的外部元件17通过发电机轴19传动地连接到发电机18，并且摆线马达16的内部元件36在偏心轴20上空转。这种布置使得内齿轮油泵的外部较大直径元件能够与发电机轴的外部较大直径元件共享同一低摩擦轴承(比如深沟球轴承或类似物)，并且使得具有较小内直径的内部元件能够直接在其轴上运转。在阻尼器的应用中，活塞的速度以及因此摆线马达的速度沿着一个方向连续地加速/减速然后停止，并且随后沿着相反的方向加速/减速。在不受理论限制的情况下，随着内齿轮油泵的速度减慢，损失了产生在内齿轮油泵的滑动轴承上的任何流体动力升力，并且在该轴承上施加了较高的摩擦力。该轴承的直径越大，则通过该增大的摩擦力损失的转矩就越多，并且在该应用中，当内齿轮油泵被用作马达时，该转矩损失可能等于或甚至大于由马达自身产生的转矩，从而潜在地引起马达停转。甚至当在该滑动轴承接触面处存在足够的速度而产生流体动力升力并且因此使得摩擦力显著减小时，还是在不受理论限制的情况下，在该接触面处的能量损失与4的动力的直径是成比例的，因此理想的是保持滑动轴承直径尽可能的小以减少能量损失。利用上述独特的轴承布置，现在较大的外部元件通过还要与发电机轴共享的低摩擦滚动元件轴承来支承，并且滑动轴承接触面位于小直径的内部元件上，从而提供了低初始起动转矩和较低的高速动力损失的潜在优势。尽管低摩擦轴承比滑动流体动力轴承更贵，但外部内齿轮油泵元件与发电机轴共享相同的低摩擦轴承的事实能够减轻任何成本增加。通过将低摩擦轴承置于外部内齿轮油泵元件的轴向中心线上或该轴向中心线附近，由外部内齿轮油泵元件产生的所有的或几乎所有的径向载荷被传递到低摩擦轴承；这使得能够在发电机轴的相反端部上使用低成本的滑动轴承。如图2所示，该滑动轴承34的直径能够被减小至明显小于外部内齿轮油泵元件直径的尺寸，从而减小其摩擦损失。在图2所示的实施方式中，整合式活塞头21被布置在液压缸中，其中在活塞头的上方和下方都有流体。当流体在活塞头的上方(相对于下方的流体)被加压时，流体沿着流动路径23流入在活塞头21中的一个或更多个输入/输出端口 22中。当流体流过输入/输出端口 22时，压力差推动内齿轮油泵16在内齿轮油泵轴20的偏置的轴颈24上转动。摆线马达的外部元件17传动地连接至发电机轴19，该发电机轴19又传动地连接到发电机18(该发电机18被浸入在液压流体中)，使得液压马达的旋转使发电机转动，并且反之亦然。流体从输入/输出端口 22通过液压马达16、内齿轮油泵轴中的输入/输出端口 25、以及发电机外壳27中的通路26流到活塞头下方，如由流动路径箭头28所示。该流体流动使内齿轮油泵转动，内齿轮油泵又使发电机轴19转动，发电机轴19使发电机18转动，发电机18产生电流。在该实施方式中，电流经由布线在活塞头和阻尼器壳体外并布线通过经由高压液压密封件31连接到发电机外壳27的中空的活塞杆30的导线29而被传输。在活塞头的外缘上的密封件32防止了流体由于绕活塞头流动而绕开该输入/输出端口。当流体在活塞头下方被加压时，流体经由通路26流入发电机外壳27并且进入内齿轮油泵轴20中的输入/输出端口 25，通过液压马达，并且从活塞头中的输入/输出端口(或多个输入/输出端口)22流出。发电机轴19在两端处通过轴承33和34被支承，同时轴19支承外部内齿轮油泵元件17和发电机18的转子35。内部内齿轮油泵元件36经由轴颈轴承24被支承在内齿轮油泵轴20上。内齿轮油泵轴还用作盖板，以将内齿轮油泵16沿轴向定位在内齿轮油泵轴与活塞头21之间。可以在活塞头和内齿轮油栗轴两者中设直隐蔽》而口 37和38，以使内齿轮油泵组件保持液压轴向平衡。如图2A所示，在内齿轮油泵轴中的端口 25暴露于发电机外壳27中的压力并且围绕该端口不存在外部密封区域。由于在端口 25中的流体与发电机外壳27中的流体之间存在压力差，不需要外部密封区域，并且使内齿轮油泵具有减小的区域接触可以减小内齿轮油泵与内齿轮油泵轴的密封面之间的摩擦阻力。存在于活塞头中的对置的隐蔽端口 37也是暴露于发电机外壳27中的压力，因此在该隐蔽端口周围也不具有外部密封带。这不仅有助于使内齿轮油泵保持轴向液压压力平衡，而且还意味着当流体相对于内齿轮油泵外壳流入和流出端口 25时，流体还将流过隐蔽端口 37。当流体流入和流出隐蔽端口 37时，流体必将流过低摩擦轴承33的滚动元件，因而保持轴承在不断更新的流体供应中运行并使由于摩擦损失而产生的流体的任何局部发热最小化。如图2B所示,外部内齿轮油泵元件17通过固定在外部元件中的传动销39传动地连接至发电机轴。这些销通过围绕发电机轴的外部直径布置的狭槽40被连接至发电机轴。在一种实施方式中，这些销为开口弹簧销类型并且不仅将驱动转矩从内齿轮油泵传输至发电机轴，而且还用作小型水锤消除器，从而从阻尼器的高频率运动中吸收置于内齿轮油泵的振动载荷。发电机轴具有通路41，该通路41允许来自内齿轮油泵轴中的端口的流通过发电机轴进入发电机外壳27中并从那流到活塞头下方的容积中。再次参照图2，发电机轴容纳有止回阀42，该止回阀42允许从活塞头通过内齿轮油泵、发电机轴的隐蔽端口、内齿轮油泵轴中的通路进入发电机外壳中并且从那进入活塞头下方的容积中的自由流动，绕过内齿轮油泵使得在压缩冲程中实现了减小的阻尼(以及减小的能量回收)。止回阀通过弹簧43而被致动；在弹簧上的预加载荷能够被调节为使得压缩阻尼能够从最小值变化到最大值，借此实现最大的压缩阻尼，以适应于不同的应用。该止回阀将不允许在伸展冲程中绕开内齿轮油泵流动，使得能够实现完全的伸展阻尼(以及能量回收)。如图2所示，放泄阀44可以被用来限制发电机外壳中的最大压力，并且因此限制存在于整合式活塞头(IPH)的底侧上的最大压力。存在于发电机外壳中的压力经由通路46作用在密封垫圈45上。密封垫圈通过弹簧47被保持抵靠在活塞头上的密封面上，从而阻止流出通路46。作用在通路46的区域上的压力产生了使密封垫圈移开的力，并且一旦来自发电机外壳中的、作用在密封垫圈上压力的力克服了来自于弹簧47的弹簧力，那么密封垫圈移开并且允许离开发电机外壳并因此离开IPH的下侧、绕开内齿轮油泵、经由活塞头中的狭槽48 (如图2A所示)到达IPH的上侧的流动。弹簧力和作用在密封垫圈上的通路的数量可以变化以改变排放阀打开的压力，从而适应于不同的应用。排放阀被用来限制在高伸展冲程下存在于整个内齿轮油泵上的压力差，使得不仅限制最大的伸展阻尼力，而且还限制内齿轮油泵的最大速度。这将在高伸展力下将内齿轮油泵轴承和发电机速度保持到合理的限度内，因而提高IPH的耐用性。图3、图3A、图3B和图3C示出了整合式马达/发电机单元(IMGU)的实施方式，该整合式马达/发电机单元(MGU)结合了图2中示出的实施方式的特征，但结合在部件数量减小的更紧凑的单元中。该实施方式能够被用于如图4A所示的IPH布置中，或能够用作可以被结合在如下将参照图6所讨论的阻尼器或致动器中的独立的‘阀’。如在前述实施方式中，IMGU可以被用作发电机或用作电液致动器的液压动力源。在该实施方式中，并且如在图2所示出的实施方式中，摆线马达的外部元件以与图2所示出的实施方式中所示的相似方式传动地连接至发电机50，摆线马达的内部元件51在偏心轴52上空转。该布置使得内齿轮油泵的外部元件能够与发电机轴54的外部元件共享同一低摩擦轴承53，并且使得具有较小内直径的内部内齿轮油泵元件得以直接地在偏心轴52上运转，从而提供了如在图2所示出的实施方式中概述的效率和成本益处。在图3所示的实施方式中，发电机50现在与摆线马达55同中心并且共面地放置，与如图2所示出的同中心且邻近地放置相反。该布置不仅减小整个包装的长度和重量，而且还减小了组件的数量，因而降低了成本同时增大了耐用性。发电机的磁体56直接传动地连接至(通过粘结或其他合适的方法)发电机轴54 (如图3B所示)，或者能被直接地连接至外部内齿轮油泵元件49，因而消除了单独的转子部件。支承发电机轴的两个低摩擦轴承53平分了来自外部内齿轮油泵元件的径向载荷。由于现在两个轴承平分了该载荷，可以获得大大提高的轴承寿命，从而提高頂GU的耐用性。在已示出的实施方式中，低摩擦轴承的外轴承座圈57直接地形成在发电机轴中，消除了附加的外部座圈部件，同时减小了 IMGU的质量和发电机旋转组装的旋转惯量。内齿轮油泵帽58被定位在内齿轮油泵元件的每一侧上并且包括第一流动端口 59和第二流动端口 60 ;这些端口根据应用的需要可以是完全流通的或是隐蔽端口，并且这些端口使得内齿轮油泵组件被放置为处于轴向液压平衡状态。端口构型可以关于竖直的中心线和水平的中心线两者是对称的。内齿轮油泵帽被连接并且固定至MGU端帽61。容置在IMGU端帽中的流动通路62和63连接至在内齿轮油泵帽中的第一流动端口和第二流动端口，使得当流体从一个端口流到另外一个时，发生内齿轮油泵的转动。通过结合端口布置的对称布局，流入和流出液压单元的流动路径可以在MGU上的相同侧或相反侧上，因而提高了对于不同应用的使用灵活性。该对称的部件构型还允许附加的阀和连接一比如旁路阀、泄压阀、蓄能器等一定位成与第一流动端口和第二流动端口相对，以允许产生穿过内齿轮油泵以及围绕内齿轮油泵的流动(即，往返于第一端口和第二端口)，从而为液压单元提供了平行的流动路径。再者，这还可以提供有利的封装构型。通过将摆线马达55定位成与发电机共面，与围绕发电机或邻近发电机相反，现在出现了经由第一端口和第二端口、通过发电机的中心流入和流出液压单元的流动，如在图1和图2的实施方式所示。这缩短并简化了流动路径，减小了粘滞损失，因而提高了单元的效率。
另外的阀一比如泄压阀、旁路阀以及负载保持阀等等能够结合在内齿轮油泵帽中以及或者结合在IMGU端帽(或甚至在IMGU端帽的外部)中以提供另外的功能，即作为发电机又作为致动器。低摩擦轴承的内部座圈64被直接地形成在内齿轮油泵帽中(或在MGU端帽中)并且沿轴向保持在内齿轮油泵帽与IMGU端帽之间。这通过消除了对单独的轴承内部座圈的需要而进一步减小了部件的数量。在示出的实施方式中，低摩擦轴承为圆柱滚子型式的轴承，当然，所示的轴承布置能够被容易地改变为结合其他类型的低摩擦轴承或甚至滑动轴承，如本申请证实的，因为具体的应用并不限于这一方面。在如图3所示的实施方式中，偏心轴52相对于内齿轮油泵帽保持固定并且内部内齿轮油泵元件相对于由滑动轴颈轴承65支承的轴旋转。偏心轴被用于连接和定位内齿轮油泵帽和MGU端帽，并且MGU组件通过螺纹连接件66或其他结构——比如挤锻压加工和焊接一而被固定。实现了由偏心轴上的肩部67确保在内齿轮油泵帽之间的准确间隔，使得在内齿轮油泵和端帽之间保持正确的轴向间隙，以适当并有效地操作内齿轮油泵。发电机的定子68传动地连接至外部套筒69 (通过粘结或其他合适的装置)，并且该外部套筒被夹在两个MGU端帽之间使得该定子与发电机轴保持同中心并且保持正确的轴向定位。在两个MGU端帽之间的正时特征及外部套筒使IMGU端帽沿径向相对于彼此定位，以确保流动端口的正确正时和偏心轴52的正确定位。由于如在该实施方式中所示的整合式马达/发电机单元的紧凑特征，对于IMGU而言，能够被用作插装式再生阀，借此该单元被置于装置的机械加工孔中或容腔中，使得流动端口关于頂GU的第一端口和第二端口对齐并且密封。则能够通过控制发电机的反电动势而将流动控制在液压回路中，或该IMGU能够通过给发电机供应电能以使液压单元转动而被用作液压动力源，使得MGU被用作泵。这种阀的可能的用途可以是作为用于较大液压回路的调压器或泄压阀。通常，具有可控制的孔口的液压阀被用于液压回路中的压力调节，并且因此，能量由于对通穿这些孔口的流体流进行节流而被浪费。通过结合作为再生压力控制阀的IMGU，这些能量现在能被捕获。其他的应用包括可变的液压动力源，比如用于发动机或变速箱润滑油泵。通常地，这些泵具有固定的排量并且以一定的轴速度被驱动。这些泵的大小构造为使得能够以任何给定的轴速度满足最大期望的流量需求，并且因此，这些泵供应比通常所需更多的流量，并且能量通过流量控制阀的使用而被浪费。由于IMGU的紧凑体型和圆柱形形状，其能够用来替代这些泵，作为简单的插装单元插入发动机、变速器等中的机械加工的凹腔中，或作为外部安装的单元。由于IMGU的可变速控制以及因此的流量控制能力，泵的输出能够在任何时候精确地匹配要求，因而减小了在这些应用中的能量消耗。图4和图4A示出了单筒式阻尼器10的实施方式，其分别采用了图2和图3的整合式活塞头1，然而，IPH也可以具有如图1所示的构型。在此，整合式活塞头71被布置在包括压缩容积73和伸展容积74的壳体中。另外地，浮动活塞75密封充气式蓄能器76并且保持壳体内对流体的压力。当活塞杆30经受震跳时，流体从压缩容积73通过整合式活塞头71流入伸展容积74中。在震跳冲程期间，浮动活塞75移动以压缩气体，使得能够补偿被引入伸展容积74中的活塞杆的体积。在回弹期间，流体从伸展容积74通过整合式活塞头71流入压缩容积73中。同时，浮动活塞75移动以扩大蓄能器气体容积76从而补偿了在回弹期间离开壳体的活塞杆体积。当流体流动通过整合式活塞头71时，液压马达转动，液压马达的旋转使发电机旋转。这样从通过活塞30的运动而被推动通过活塞头71的流体的运动产生电流。来自于发电机的能量经由导线29被传输，该导线29离开IPH，通过中空的活塞杆30，并且经由杆端部77在活塞杆的端部处离开阻尼器壳体到外部。高压穿引件31可以被用来将与发电机一起浸没在液压流体中的导线部分与离开活塞杆到达外部环境的导线部分密封开。通过改变发电机的电学特征，就能改变阻尼器的运动学特征。如果通过在端子上应用较低的阻抗使得发电机上的载荷增大，发电机的力/速率特征将被提高(每角速度更大的力)。由于液压马达和发电机被联接，这被传递至液压马达并且因此传递至通过整合式活塞头的流体路径。当较低的阻抗被应用于发电机时，线性关系导致了阻尼器活塞上的力/速率特征增大，并且当较大的阻抗被应用于发电机时，线性关系导致了阻尼器活塞上的力/速率特征降低。同样地，发电机能够作为马达被驱动，并且液压马达能够被用作液压泵。这允许阻尼器的致动，从而产生了有源线性致动器。使用图4的实施方式作为说明性示例的这种用法的示例是通过施加电压来驱动电动马达/发电机18。作为示例，有刷直流马达可以被用作发电机并且摆线泵(Gerotor pump)可以被用作液压马达，然而，本发明在这方面没有限制。当电压被施加至发电机18时，液压马达机构将转动，从而根据转动的方向(受直流马达/发电机的电压极性的掌控)推动流体从压缩容积73到伸展容积74，或者从伸展容积74到压缩容积73。流体从一个容积到另一个容积的运动推动活塞头移动，使致动得活塞杆。在一些应用中，这可以有用地作为车辆中的主动悬架系统，以允许车轮的可控制移置，从而提高驾驶舒适性和地形穿越特性。在一些工业的应用中，这可以有用地作为具有高功率密度特性的独立的密封液压致动器。在一种实施方式中，蓄能器76中的气体应当被加压成使得能够确保最大的压缩(震跳)阻尼不超过由蓄能器76施加到压缩容积73上的力。在一种实施方式中，压力通常在200psi至800psi (磅/平方英寸)的范围内，合适的数值能够如下所述来计算蓄能器的压力>最大震跳阻尼力/浮动活塞表面面积。图4A的实施方式示出了图4中所示的IPH71为如图3所示的实施方式的布置的一种单筒式阻尼器。在此，IPH72被连接至活塞头150，活塞头150被连接至活塞杆30。密封件151容纳在活塞转接器中，因而允许IPH72与其他的阻尼器结构共用，例如与图6所示出的阻尼器结构共用。当然，该密封件可以直接地容置在IPH71中，并且IPH可以直接地连接至活塞杆30。所描述的、结合整合式活塞头I的单筒式阻尼器的一些实施方式包括另外的特征。一些应用——比如车辆阻尼器——有时在震跳期间需要最小的阻尼。与通过液压马达的流体路径相比，为了减小震跳期间的阻尼，可以在整合式活塞头(或其他位置)中结合止回阀“旁路” 42，使得流体可以通过旁路阀从压缩容积流动到伸展容积，但反之则不然。另夕卜，其他阀一比如单向阀、旁路阀以及放泄阀44—可以被用来进一步调整驾驶特性。在一些情况下，理想的是，除去充气式蓄能器并且以低压操作系统，从而使流体通过轴密封件泄漏的可能性最小化。另外地，将发电机定位成离开活塞头是理想的(例如以在不妥协活塞冲程的情况下允许较大的马达从而适应长度比)。图5展示了整合式能量产生阻尼器的一种实施方式，该整合式能量产生阻尼器以低压进行操作，并将发电机远离活塞头定位，并且该整合式能量产生阻尼器以压缩旁路为特征。图5的双筒式阻尼器实施方式具有布置在内部壳体中的活塞头81，该内部壳体包括压缩容积79和伸展容积80。在第一模式中，活塞81移动通过震跳冲程的至少一部分，以对压缩容积79中的液压流体进行加压。在第二模式中，活塞至少部分地移动通过回弹冲程以对在伸展容积80中的液压流体进行加压。与内筒同中心的外筒容纳低压容积82。低压容积82容纳流体和可压缩介质(比如气体、泡沫或气泡)。布置在内部壳体中的活塞头81容纳整合式液压马达83，该整合式液压马达83包括第一端口 84和第二端口 85。第一端口84与压缩容积79流体连通，而第二端口 85与伸展容积80流体连通。活塞杆86是中空的并且容纳轴87，该轴87使活塞头81上的液压马达83与活塞杆86的另一个端部上的电动马达/发电机89连接。液压马达83的旋转引起电动马达/发电机89的旋转。在图5的实施方式中，回弹阻尼由电动马达/发电机89提供并且通过活塞杆86内的轴87传递。轴87上的阻力被传递到液压马达83以限制流体在压缩容积79与伸展容积80之间流动。如先前所讨论的，阻尼器的运动学特性能够通过使电动马达/发电机的端子上的电学特性变化而被改变。此外，能够通过给电动马达/发电机供给动力而主动地驱动该系统。阀90、91限制流入、流出低压容积82，使得在震跳期间，流体从压缩容积79流动通过非限制的开放阀90并自由地流过低压容积82、通过止回阀91流入伸展容积80中。在回弹期间，止回阀91关闭，从而从伸展容积80推动流体通过活塞头81，同时，用于取代退出的活塞杆容积的少量的流体从低压容积82通过开放阀90流入压缩容积79中。在图5的双筒式实施方式中，在震跳期间，压缩容积79中的被加压的流体通过开放阀90流入低压容积82中，并且离开止回阀91到达伸展容积80。在该实施方式中，进入开放阀90的流体的体积比离开止回阀91的流体的体积大，并且该体积差通过压缩低压容积中的可压缩的介质而储存在低压容积中。除了该流体路径之外，一些流体可以从压缩容积79通过活塞头81进入至伸展容积80中，以在此同时在发电机89中产生电流。在回弹期间，图5的实施方式将给伸展容积80中的流体进行加压，因而使止回阀91关闭。流体被推动而从伸展容积80通过活塞头81流入压缩容积79中。同时地，随着在低压容积82中的可压缩的介质扩张，在低压容积82中储存的流体将通过开放阀90流入压缩容积79中，以取代活塞杆容积。随着流体从压缩容积80流动通过端口 85、进入液压马达83中、从端口 84中出来、进入伸展容积79中，液压马达83转动。这使在活塞杆86内运转的轴87进而马达/发电机89转动，使得该流体流动从马达/发电机产生反电动势(EMF)以提供阻尼。在图5所示的实施方式中，偏置环93被用来将活塞杆86附接至车辆，然而，可以采用任何适当的附接方法，比如采用环连接器或带螺纹的活塞杆安装件。在图5的系统中，发电机被设置在用于活塞杆的安装点的上方。若干实施方式允许这样。在一种实施方式中，轴87穿过轴密封件，该轴密封件使轴的包含流体侧与轴的对空气敞开侧分离。在一个实例中，这允许带键的轴87插入可以螺纹连接到活塞杆上的发电机外壳92中，以用作用于阻尼器的活塞杆端部的主安装设备。在另一个实施方式中，偏置环转接器被用在顶部和底部上，以允许在没有对阻尼器进行侧部加载的情况下实现螺栓紧固附接。在此，轴87和发电机92的整体长度在制造过程中可以封装在流体中，消除了对用于现场安装的压力轴密封件的需要。在另一实施方式中，转接器能够被附接至活塞杆上，以允许孔眼安装点或活塞杆螺母安装附接方法而不需要在安装期间在发电机外壳上加工螺纹。再者，这允许消除在马达轴87上的产生摩擦的轴密封件。尽管给出了用于阻尼器的活塞杆端部的若干附接方法，然而，本发明在这一方面不受限制。图6展示了整合式能量产生阻尼器的另一个实施方式，与图5所示的实施方式相似，该整合式能量产生阻尼器以低压进行操作并且使发电机定位成离开活塞头，并且该整合式能量产生阻尼器以压缩旁路为特征，不同的情况在于马达/发电机没有布置在活塞杆的与活塞头相对的端部上，而是被定位成与缸体垂直。该结构提供了以下益处总体冲击长度缩短，并消除了对细长同心轴的需要。该布置可以更适合于车辆阻尼器应用，在车辆阻尼器应用中，振动长度和封装要求是受约束的。图6的双筒式阻尼器实施方式包括布置在内部壳体中的活塞94,该内部壳体包括压缩容积95和伸展容积96。在第一模式中，活塞94移动通过震跳冲程中的至少一部分，以对在压缩容积95中的液压流体进行加压。在第二模式中，活塞至少部分地移动通过回弹冲程，以对在伸展容积96中的液压流体进行加压。与内筒同中心的外筒包含了低压容积97。低压容积97容纳流体和可压缩介质98 (比如气体、泡沫或气泡)。整合式马达/发电机单元GMGU)72位于阻尼器的杆端部处。图6所示的MGU与图3所示的MGU相似，并且包括第一端口 100和第二端口 101，但其可以与图1或图2所示的IMGU相似。第一端口 100与低压容积97流体连通，而第二端口 101与伸展容积96流体连通。阀102限制出入低压容积97的流体流，使得在震跳期间流体从压缩容积95通过阀102流入低压容积97中。阀102在该方向上提供了所需流动阻力，使得针对应用给出适当的震跳阻尼特性。在回弹期间，阀102允许从低压容积97到压缩容积95的自由流动。在图6的双筒式实施方式中，在震跳期间，在压缩容积95中的加压的流体通过阀102流入低压容积97中，并通过端口 100流到MGU72中，并且通过端口 101离开MGU，并且流动到伸展容积96中。在该实施方式中，离开压缩容积95的流体的容积比进入伸展容积96的流体的容积大，并且该容积差通过在低压容积97中压缩可压缩的介质98而储存在低压容积97中。回弹期间，图6的实施方式将对伸展容积96中的流体加压，以推动流体流从伸展容积96经由端口 101和102流过MGU72，流入低压容积97中，并且通过开放阀102流入压缩容积95中。同时地，随着低压容积97中的可压缩介质98扩张，在低压容积97中储存的流体也将通过开放阀102流入压缩容积95中，以取代活塞杆容积。随着流体从伸展容积96通过端口 101流入MGU72中并且从端口 100流出MGU回到压缩容积96中，液压马达55和发电机50转动。这使得从马达/发电机产生反电动势(EMF)以提供阻尼并且产生了电流，如在图2中描述的。如先前所讨论的，阻尼器的运动学特性能够通过使电动马达/发电机的端子上的电学特性变化而改变。此外，能够通过给电动马达/发电机供给动力而主动地驱动该系统。在图6中所示出的实施方式中，在震跳期间，流体从压缩容积95通过阀102流入低压容积97中，随后通过端口 100流入MGU72中，通过端口 101离开MGU并且随后流入伸展容积96中。在震跳期间流动通过MGU的流体将引起马达55和发电机50转动，并且尽管不会有反电动势产生，由于所需的低震动阻尼力，对特定应用而言，来自流体流动和旋转部件的寄生损失将引起过高的震跳阻尼力。在这些应用中，可以结合将低压容积97连通到压缩容积96的旁路止回阀105。该止回阀将允许流体直接地从低压容积97自由地流动到压缩容积96，因而减小了震跳阻尼力，但将不允许流体流在回弹阻尼期间绕开IMGU。在图6所示的实施方式中，存在在震跳冲程和回弹冲程的最后部分期间被困在活塞94的容腔103与端帽的轴颈104之间一定量的油。当活塞94撞击使得轴颈104进入容腔103中(在震跳冲程或回弹冲程中)时，被困在容腔103中的液压流体被推动流出形成在轴颈外直径与容腔内直径之间的环形缝隙。环形缝隙的大小构造成使得产生压力峰值作用在容腔区域上，从而产生另外的力以在震跳冲程和回弹冲程的结尾提供液压缓冲。在容腔103和轴颈104之间的间隙能够被选择成使得能够产生正确的缓冲量以适应应用。在一些使用方案中，理想的是具有如下所述的能量产生阻尼器该能量产生阻尼器在压缩阻尼中不受气体压力的限制，具有在压缩和回弹中都捕获能量的特征，并使每单位本体长度的冲程长度最大化。现在对结合上述特征的若干实施方式进行描述。根据如图7所示的实施方式，公开了结合能量获取MGU的三筒式阻尼器。在这个实施方式中，活塞杆105和液压油缸型(实心)活塞106被布置在内部流体填充缸107中。内部壳体(集合压缩容积108和伸展容积109)被与内筒107同中心的第二筒110围绕。内筒与第二筒之间的空间包含高压容积111。第二筒110被与第二筒同中心的第三筒112包围。第二筒与第三筒之间的空间包含低压容积112。在一些实施方式中高压筒与低压筒可以颠倒。在图7中的实施方式中，整合式马达/发电机单元(MGU) 72位于阻尼器的杆的端部处。图7所示的IMGU与图3所示的IMGU相似，替代性地，其可以与图1或图2所示的HKU相似，并且图7所示的MGU包括第一端口 113和第二端口 114。第一端口 113与高压容积111流体连通，而第二端口 114与低压容积112流体连通。在震跳期间，活塞杆105推动活塞106进入压缩容积108，这推动流体从压缩容积通过定向止回阀115流入高压容积111中。该高压容积111与IMGU72的第一端口 113流体连通。流体从高压容积111流动通过第一端口 113，通过頂GU72，并且从第二端口 114流出，流入低压容积112中，穿过定向止回阀116，流入伸展容积109中。同时地，在低压容积112中的可压缩的介质117——比如泡孔或气泡——压缩以移置引入的活塞杆容积。在回弹期间，活塞杆105拉动活塞106进入伸展容积109，该力推动流体从伸展容积通过定向止回阀118流入高压容积111中。该高压容积111与IMGU72的第一端口 113流体连通。流体从高压容积111流动通过第一端口 113，通过MGU72，并且从第二端口 114流出，流入低压容积112中，通过定向止回阀119，并且流入压缩容积108中。同时地，低压容积112中的可压缩介质117减压，以取代撤出的活塞杆容积。随着流体从高压容积111通过端口 113流入MGU72中，并且从端口 114流出MGU回到低压容积112中，液压马达55和发电机50转动。这使得从马达/发电机产生反电动势(EMF)，以提供阻尼并且产生电流，如在图2的实施方式中所描述的。如先前所讨论的，阻尼器的运动学特性能够通过使电动马达/发电机的端子上的电学特性变化而改变。此外，能够通过给电动马达/发电机供给动力而主动地驱动该系统。根据另一个实施方式，图8示出了如下所述的双筒式设计该双筒式设计不受气体压力的限制，以双向能量捕获为特征，并且具有高的冲程与本体长度之比。该系统利用图2的、为双筒体设计的整合式活塞头(尽管这也可以是如图1或图3所示出的IPH)，其中，使用了操作成确保无论哪个端口处于低压都总是被连接到蓄能器的阀机构。比如止回阀的先导式阀或三通先导式滑阀可以完成该操作。换向阀也能够确保在共用的端口上的气体蓄能器124总是与活塞头的低压侧流体连通。在如图8所示的实施方式中，整合式活塞头71被布置在容纳液压流体的内缸中。内缸的伸展容积120与外部流体容积121流体连通，该外部流体容积121容置在内缸与同中心的外缸之间。压缩容积122和外部流体容积121 二者都与先导式阀组123流体相连。充气的蓄能器或者储存器124也与先导式阀组123流体相连。在震跳期间，活塞杆30被推入至缸中，以推动流体从压缩容积122流动通过液压马达16——该液压马达16使电动马达/发电机18转动——并且进入伸展容积120中。来自于发电机的电流顺着穿过活塞杆30的中心的导线走。高压导线穿引装置从外侧密封内部振动体的流体部分。由于震跳冲程将活塞杆容积引入伸展容积中，流体需要从伸展容积移位到蓄能器124，这通过阀组123而发生。当压缩容积被加压时，阀组123中的先导式止回阀125通过先导线路127被打开。这样允许从蓄能器124到伸展容积120的自由的流动和从伸展容积120到蓄能器124的自由的流动，因而允许引入的杆容积从伸展容积流动到蓄能器124中。在回弹期间，活塞杆30被从缸中拉出，以推动流体从伸展容积120穿过液压马达16—该液压马达16使电动马达/发电机18转动一并且流通至压缩容积122中。由于回弹冲程将活塞杆容积从压缩容积中排出，流体需要从蓄能器124移开，这通过阀组123而发生。由于杆容积将需要从蓄能器被置换到压缩容积中，压缩容积中的压力要比蓄能器中的压力小，这将允许流体从蓄能器124通过止回阀126流入压缩容积122中。在所示的实施方式中，阀组123包括止回阀126和先导式止回阀125，以确保了无论IPH的哪一个口处于低压都总是与蓄能器连接，然而，这还可以通过使用其他阀结构比如滑阀机构来实现，该滑阀机构能够在压缩容积122与伸展容积120之间切换蓄能器124的连接使得蓄能器总是与低压容积流体连通。在该实施方式中，在震跳期间，压缩容积122中的压力比在伸展容积120中的压力大，阀组123中的连接到压缩容积12的内部先导口推动换向机构，使得流体能够在蓄能器124和伸展容积120之间连通。在回弹期间，在伸展容积120中的压力比在压缩容积122中的压力大，阀组123中的连接到伸展容积120的内部先导口推动换向机构，使得流体能够在蓄能器124和压缩容积120之间连通。换向阀机构、其他先导式阀以及基于压差与不同的流体容积选择性地连接的阀(包括机械致动的阀和电气致动的阀)在现有技术中是已知的，并且在本发明中不受限制。尽管液压马达16和电动马达/发电机18示出为在整合式活塞头71构型中，但图8的实施方式还能够由图5的电动马达/发电机构型、活塞头以及活塞杆构成，其中活塞头包含液压马达，活塞杆包含内部转动轴，并且电动马达/发电机在活塞杆的相反侧上。在另一个实施方式中，图8的系统能够由实心活塞头、以及安置在比如图6所公开的系统的阻尼器的基部处且在其外部的液压马达和发电机对构成。在此，液压马达的第一端口可以与压缩容积122流体连通，而第二端口可以与伸展容积120流体连通(通过外部流体容积121)。包括阀组123的系统的剩余部分可以仍保持如图8所示。密封的液压线性能量产生装置的某些工业应用允许不同于通常的汽车阻尼器的可替代形式因素。在图9的实施方式中，示出了通轴整合式活塞头系统。在该实施方式中，整合式活塞头128被设置在包含液压流体的缸中，并且连接至第一活塞杆129和第二活塞杆130。图9所示的活塞头与图3所示的活塞头相似，但其可以与图1或图2所示的活塞头相似。在一些实施方式中，离开装置的第二活塞杆130可连接至弹簧机构，以使另一活塞杆回复到通常的压缩状态。在第一方向上的活塞杆行程期间，来自第一容积131的流体被推动而流动通过液压马达132—这使电动马达/发电机133转动一并且流通至第二容积134中。来自于发电机的电流顺着穿过其中一个活塞杆中心的导线走，其中，高压导线穿引装置从外侧密封内部振动体的流体部分。在第二方向上的活塞杆行程期间，来自第二容积134的流体被推动而流动通过液压马达132—一这使电动马达/发电机133转动一并且流通至第一容积131中。系统内部是用于转移流体以补偿由于温度波动而引起的流体体积改变的装置。在图9的实施方式中，其被示出为插入至在其中一个活塞杆134中的裂缝135中的可压缩泡孔。然而，流体补偿机构的放置可以是在单元内部或外部的其他位置。另外地，蓄能器尤其能够被用作泡沫的替代物或附加物，以转移流体。在一些所述方式中，对流体补偿机构所遭遇的压力进行限制是理想的。在这些实施方式中，可以采用如图8所描述的换向阀。在某些应用中，比如在军用重载车辆中，具有能量获取旋转阻尼器是理想的。图10的实施方式展示了这样一种系统，其中，整合式马达/发电机单元(IMGU)被连接至旋转阻尼器单元136。在所示实施方式中，IMGU72与图3所示出的相似，但其也可与图1或图2所示的IMGU相似。在第一方向上的阻尼器杆冲程期间，来自第一容积138的流体被推动而流进第一端口 59，通过液压马达55并且通过第二端口 60流出，进入至第二容积139中。随着流体流动穿过马达55，马达和发电机转动并且产生电流，如图7所描述的。在第二方向上的阻尼器杆冲程期间，来自第二容积139的流体被推动而流进第二端口 60，通过液压马达55，并且通过第一端口 59流出，流入至第一容积138中。随着流体流动穿过马达55，马达和发电机转动并且产生电流，如图7所描述的。用于转移流体以补偿由于温度波动而引起的流体体积改变的装置可以以尤其是可压缩泡孔或蓄能器的方式结合在内部或外部。在所示实施方式中，IMGU被示出为旋转阻尼器的外部装置，然而，IMGU能够容易地整合到与旋转阻尼器机构中，因而减小了整体的装置尺寸并且消除了外部的液压连接。可以采用其他的旋转阻尼器构型，并且由于本发明在这一方面没有限制，可以将能量获取IPH或MGU结合在这些装置中。电子液压线性致动器的某些工业应用提供了在与其致动相反的方向上捕获能量的能力，比如在质量被提高并且随后被降低的升降设备中。在如图11和图1lA所示的实施方式中，呈现了一种双筒式能量获取电子液压线性致动器，其能够在压缩冲程中捕获能量并且在伸展冲程中给致动动作提供能量。在如图11所示的实施方式中，IPH阀设置在致动器的基部处且与致动器同中心，能够将IPH阀定位在致动器本体的基部处，但是与致动器的轴线垂直，如在图1lA中所示的实施方式中示出的，(该IPH阀也可以设置在致动器本体的基部处，但与致动器的轴线平行)。这可以在某些致动器的长度重要的应用中提供包装优势。图11和图1lA的双筒式实施方式具有活塞140，活塞140设置在包括压缩容积142和伸展容积143的内部壳体141中。在第一模式中，压缩容积142被加压，以克服力使活塞140移动穿过伸展冲程的至少一部分。在第二模式中，活塞至少部分地移动穿过压缩冲程以通过力对在压缩容积142中的液压流体加压。与内筒141同中心的外筒144包含通过通路146与伸展容积流体连通的低压容积145。低压容积145包含流体和可压缩的介质147 (比如气体、泡沫或气泡)。整合式活塞头(IPH)组件71 (在图1lA中为72)位于致动器的基部处。该IPH组件可以与图1、图2或图3所示的IPH组件相似，并且包括第一端口 148和第二端口 149。第一端口 148与压缩容积142流体连通并且第二端口 149与低压容积145流体连通。在图11和图1lA的双筒式实施方式中，在伸展期间，给电动马达/发电机18供给动力，使电动马达/发电机18和液压马达16转动，这引起了流体从液压马达通过端口 148流动至压缩容积142中。这样在压缩容积中产生了压力从而在活塞140上产生力，进而克服存在于活塞杆上的力，使得活塞伸出。随着活塞伸出，流体从伸展容积143转移并且流动穿过低压容积145，穿过第二端口 149流动到液压马达16的低压侧。在该实施方式中，进入压缩容积142的流体的提及比离开伸展容积143的流体的体积小，并且该体积差通过使低压容积145中的可压缩介质147扩张而从低压容积145中的储存容积消去。可以在第一端口 148与压缩容积142之间设置载荷保持阀(比如止回阀)以消除在致动器处于载荷保持操作模式时的穿过液压马达的泄露。这将防止活塞在载荷保持情况下缩回而引发安全风险。载荷保持阀可以为先导式的、电子动作的或机械动作的，在现有技术中这些阀是众所周知的并且本专利在此面不受限制。在该实施方式中，活塞的缩回可以以两种方式实现，在第一模式中，在活塞杆上存在有外部载荷(例如当致动器被用于降低有效载荷时)；活塞将要在该力的作用下缩回。如果使用了载荷保持阀，那么在使该阀动作以允许流体从压缩容积142流动到第一端口 148之前，活塞不会缩回。一旦该阀动作(通过电子装置、机械装置等)，随后流体将从压缩容积142流动到第一端口 148，由于载荷置于活塞杆上，将引起马达16转动。这将引起发电机18转动从而从马达/发电机产生反电动势(EMF)以提供对该流动的阻力，并且如在图2所描述的产生电流。控制器可以给发电机提供变化的阻抗，因而控制流体从压缩容积流动到第一端口的速率，从而提供了可控的并且安全的减小有效载荷的方式。在没有有效载荷作用在致动器上的第二模式中，该活塞通过如下方式而被缩回通过给电动马达/发电机18供电而引起电动马达/发电机18和液压马达16转动,这引起流体从压缩容积142流动到第一端口 148，使得对低压容积145和伸展容积143加压，因而使得活塞140缩回。尽管这将需要低压容积被加压，但由于其仅需要克服致动器和任何附带的机构的摩擦，因此在该应用中使活塞缩回的载荷将会非常小，为此低压容积中所获取的压力将在低压容积中所包含的可压缩介质的限度内。如果如上所述采用载荷保持阀，那么在活塞缩回之前，该阀的致动将首先必须进行。在活塞的缩回期间，流体将从压缩容积142流入第一端口 148中，穿过马达16，流动到低压容积145中，流动通过第二端口 149并且流动到伸展容积143中。在所示的实施方式中，由压缩容积转移的体积比进入到伸展容积的体积大，并且该体积差通过对低压容积145中的可压缩的介质147进行压缩而储存在低压容积145中。如图11和图1lA的实施方式中所示的能量获取电子液压线性致动器的某些应用可能需要添加其他的阀，比如压差安全阀和温差安全阀等。这些阀的组合在这种类型的致动器的现有技术中是众所周知的，并且本专利在此面不受限制。在某些能量获取应用中，不论冲程的方向如何保持马达/发电机组件在相同的方向上旋转是有利的。对于这些应用而言，能够将马达/发电机组件通过整流阀回路连接到致动器(其为线性的或旋转型的)。在如图12所示出的实施方式中，呈现了通过整流阀回路而被连接到整合式马达/发电机组件的能量获取线性致动器。在所示实施方式中，整流阀回路150为四个止回阀的形式，然而，相同的功能当然能够通过先导式滑阀等的使用而实现，并且本专利在此面不受限制。在所示出的实施方式中，整合式马达/发电机组件与图3所示的相似，但其可与图1或图2所示的整合式马达/发电机组件相似，并且其包括第一端口 151和第二端口 152。第一端口 151与整流回路的排放侧流体连通并且第二端口 152与整流回路的返回侧流体连通。在所示出的实施方式中，线性致动器为双筒式结构的形式，其具有与致动器的伸展侧流体连接的第一端口 153和与压缩侧流体连接的第二端口 154。活塞155被设置在包括伸展容积156和压缩容积157的内部壳体中。在第一模式中，活塞155移动通过伸展冲程中的至少一部分以对伸展容积156中的液压流体进行加压。在第二模式中，活塞至少部分地移动通过压缩冲程以对压缩容积157中的液压流体进行加压。与内筒同中心的外筒连接压缩容积157到第二端口 154。整流回路被构型为使得在伸展冲程期间从致动器的第一端口排放的或在压缩冲程期间从第二端口排放的流体将总是被引到整流回路的排放侧并且引入IMGU72的第一端口中，从IMGU的第二端口 152排放出来的流体将总是在压缩冲程期间被引到致动器的第一端口 153或在伸展冲程期间被引到第二端口 154。这将确保无论致动器在载荷的作用下是伸展还是缩回，马达/发电机的旋转方向都将保持不变。蓄能器或储存器158被连接至IMGU72的第二端口 152以调节伸展冲程与压缩冲程的容积差。在所示出的实施方式中储存器被连接至与第二端口 152相对的对称端口，但是其能够被连接至沿着整流回路的返回路线的任何地方。在能量获取致动器中使用整流回路的一个问题是，马达/发电机不能反向驱动致动器，并且马达/发电机在特定惯性条件下能够“靠惯性滑行”。但是，这能够通过以下方式来克服用先导式阀(电气操作或机械操作的)替换止回阀(或滑阀)，随后布置阀的顺序使得从液压马达通过第一端口 151的排放与致动器的第一端口 153流体连接，同样地液压马达的第二端口 152与第二端口 154流体连接，并且反之亦然。比如工业应用、军事应用以及航空航天应用的之类的某些应用在压力容量和效率方面需要较高性能的液压动力供应以传送所需的动力密度。在图13和图13A的实施方式中，示出了整合式马达/发电机单元，该整合式马达/发电机单元包括与发电机同中心且共面地定位的轴向活塞单元。该实施方式与图3所示出的相似，但是液压单元现在为轴向柱塞单元(即斜盘式单元)，与摆线泵相反。当与其他类型的液压泵相比，斜盘式泵可以提供在压力容积、速度、效率和耐用性方面的高性能。在所示出的实施方式中，轴向柱塞单元159的缸体160传动地连接到发电机162的磁体161并且通过轴承163被支承到端帽164和165。端帽163包含第一端口 166和第二端口 167，第一端口 166和第二端口 167被设置成作为连通盘以引导流体流通过通路168进出缸体160。旋转斜盘169与缸体通路168相反地定位在端帽165上。多个柱塞170被容纳在缸体160的内直径中并且通过柱塞滑靴171保持抵靠旋转斜盘。现有技术中众所周知柱塞保持抵靠旋转斜盘并且被推动而进出缸径的方法，并且限定这些动作并不在本专利的范围内，类似地，缸体抵靠连通盘被加载(通过弹簧或其他装置)的方法也是已知的。当电能被供入发电机中时，发电机将作为电动马达并且引起缸体160旋转，缸体160的旋转又将引起通过柱塞170的抽吸动作，并且通过第一端口和第二端口将发生流动。流动的方向将取决于缸体的旋转方向，缸体的旋转方向又取决于输送到电动马达中的电流的方向。相反地，如果第一端口或第二端口被加压，那么轴向柱塞单元将充当马达并且将在该压力差下转动，其转动又如先前所描述的通过发电机而产生电流。通过控制电动马达的速度，能够在不必改变单元的移动排量的情况下改变轴向柱塞单元的速度进而流率。存在可变排量轴向柱塞泵的很多变型，并且同时它们具有能够控制流率以满足需求的优势，它们都具有当其排量接近于零时其容积效率降低的缺点。使轴向柱塞单元与马达/发电机同中心并且共面的设置的益处如下轴向柱塞泵一其尺寸与可变排量轴向柱塞泵相同或比可变排量轴向柱塞泵的尺寸小一将能够提供可变的流率同时保持在其最大的移动排量，因而保持了其容积排量。在一些使用方案中，具有如下所述的能量产生阻尼器是理想的在压缩阻尼中不受气体压力的限制；以在压缩和回弹中都捕获能量为特征。现在将结合上述的特征描述图14和图14A所示的实施方式。根据图14和图14A所示出的实施方式，公开了与能量获取頂⑶结合的三筒式阻尼器设计。在该实施方式中，活塞杆172与液压油缸型(实心)活塞173被设置在内部流体填充缸174中。内部壳体(集合压缩容积175和伸展容积176)被与内筒174同中心的第二筒177围绕。在内筒与第二筒之间的空间包含高压容积178。第二筒177被与第二筒同中心的第三筒179包围。在第二筒与第三筒之间的空间包含低压容积180。在一些实施方式中高压筒与低压筒可以颠倒。在图14的实施方式中，整合式马达/发电机单元(IMGU) 72沿侧旁位于阻尼器的基端部处，并且在图14A的实施方式中，整合式马达/发电机单元(MGU) 72位于阻尼器的基端部处。在图14和图14A所示出的IMGU与图3中所示出的相似，替代性地，其可与图1或图2中所示的頂⑶相似，并且图14和图14A所示出的MGU包括第一端口 181和第二端口 182，第一端口 181与高压容积178流体连通并且第二端口 182与低压容积180流体连通。在震跳期间，活塞杆172推动活塞173进入压缩容积175，在压缩容积175中的流体被定向止回阀183阻止而不能流动到低压容积中，并且该流体被推动从压缩容积175通过包含在活塞173中的定向止回阀184流动到伸展容积176中。因为压缩室中被转移的容积比通过活塞杆172的体积在伸展室中创建的容积大，该容积差通过高压容积178进入到IMGU72的第一端口 181，并且从第二端口 182流出，流动到低压容积180中。同时，在低压容积180中的比如泡孔、或气泡、或气体之类的可压缩的介质185的容积压缩以移置引入的活塞杆容积。在回弹期间，活塞杆172拉动活塞173使其进入伸展容积176，在伸展容积176中的流体被定向止回阀184阻止而不能流动到低压容积中，并且该流体被推动从伸展容积流动到高压容积180中。高压容积180与MGU72的第一端口 181流体连通。流体从高压容积180，穿过第一端口 181，穿过MGU72，并且从第二端口 182出来，流动到低压容积180中，穿过定向止回阀183，并且流动到压缩容积175中。同时地，随着流体从低压室180穿过定向止回阀183流动到压缩容积中，在低压容积180中的可压缩的介质185减压，从而置换撤出的活塞杆体积。随着流体从高压容积178穿过口 181流动到MGU72中，然后通过口 182从MGU出来，回流动到低压容积180中，液压马达55和发电机50旋转。这使得从马达/发电机产生反电动势(EMF)以提供阻尼并且产生电流，如在图2的实施方式中所描述的。如先前所讨论的，阻尼器的运动学特性能够通过使在电动马达/发电机的端子上的电学特性变化而被更改。此外，该系统的阻尼力能够通过给电动马达/发电机供给动力而被提高到超过通过处于动力再生模式下的反电动势所提供阻尼力的范围，或被降低到低于由来自系统开路寄生损失的阻力所提供的阻尼力。马达/发电机能够被驱动成使得在压缩或回弹中从液压马达流动的流体对抗从阻尼器流动的流体，因而提高了阻尼力，或马达/发电机能够被驱动成使得在压缩或回弹中从液压马达流动的流体辅助从阻尼器流动的流体，从而降低阻尼力。马达/发电机还能够被驱动成使得从液压马达流动的流体对抗从阻尼器流动的流体达到使阻尼器保持静止的程度。然而在这个实施方式中，阻尼器不能主动地被驱动成使得阻尼器将由于被供给至马达/发电机的动力而伸展或缩回。然而，本发明在此方面不受限制，并且例如当在单筒式构型中使用时，在没有另外的阀配置的情况下，阻尼器能够由于被供给至马达/发电机的动力而伸展和缩回。在三筒式布置中，如果马达/发电机被驱动以使阻尼器伸展，流动离开第二端口 182的流体将自由地流动穿过止回阀183和184，回流动入第一端口 181，并且如果马达/发电机被驱动而使阻尼器缩回，那么流动离开第一端口 181的流体将对伸展室176加压，进而对压缩室175加压，然而止回阀183将阻止离开压缩室的任何流动因而不允许活塞杆的缩回。在一些使用方案中，能够通过供给动力给马达/发电机主动地伸展或缩回阻尼器是理想的，并且根据实施方式可能需要的另外的阀。现在将描述图15所示的、与另外的阀结合的实施方式。根据图15所示的实施方式，公开了与图14中所示出的相似的结合能量获取MGU72的三筒式阻尼器设计(替代性地，其可与图14A中所示出的相似)。在该实施方式中，受控阀186和187被结合进来以允许阻尼器通过给马达/发电机供给动力而被主动地伸展或缩回。受控阀186和187能够以电子的方式、液压的方式或其他的方式进行控制。当阻尼器需要被伸展时，电能被供应给马达/发电机使得存在从IMGU72的第一端口 181流动到高压室178的流体。可控阀186被保持关闭并且可控阀187被打开以允许流体从高压室178流动到压缩室175。止回阀183关闭以阻止从压缩室175到低压室180的流动。因为高压室178与伸展容积176流体连通，压力现在将同时存在于活塞173的伸展侧和压缩侧上，并且由于整个活塞上的面积一相当于活塞杆的面积相同一的差，活塞杆将伸展。随着活塞伸展，流体从伸展容积176，通过高压室178和可控阀187，转移到压缩室175，同时流体将从低压室流动到IMGU72的第二端口 182，从而使低压室中的可压缩介质185降压。当阻尼器需要被缩回时，电能被供应给马达/发电机使得存在从IMGU72的第一端口 181流动到高压室178的流体。可控阀187被保持关闭并且可控阀186被打开使得压缩室175与低压室180流体连通，绕开止回阀183。因为压缩容积175现在与低压室180流体连通，整个活塞上的压力差将存在，从而使活塞缩回。随着活塞缩回，流体将从压缩室175流动到低压室180并且流动到MGU72的第二端口 182。由于压缩室175的容积比伸展室176的容积大杆的容积，该容积差将从压缩室175流动到低压室180，从而对低压室180中的可压缩介质185进行压缩。在一些实施方式中，本文中公开的整合式系统可以与被动阻尼结合使用，被动阻尼或者与旁路阀并联，或者与液压马达串联。在现有技术中众所周知被动阀配置，通常结合垫片堆栈、定向阀、以及弹簧加载的流体限制口。旁通路径可允许比穿过液压马达的粘滞损失所能够允许的阻尼更低的阻尼，或允许调整细微的驾驶特性，然而，本发明在此方面不受限制。考虑到较高的阻尼而不是，串联的阀配置能够允许比发电机在完全饱和的状态下(以非常高的速率)所能够提供的阻尼更高的阻尼，这是在重载使用场合比如军用阻尼器中尤其重要的要求。并联或串联的阻尼能够被直接地结合在活塞头上，在外部的旁路管中、在基阀中或其他地方。在一些应用中，阻尼器所需的动态范围可超过能够由液压马达和发电机合理提供的动态范围。在这种应用中，在此公开的整合式系统可以与一个或更多个主动的/可控阀结合使用，这些阀与液压马达并联或串联(或并联与串联两者结合)使用。在一种实施方式中，一个或更多个主动/可控阀可以单独地使用或与一个或更多个被动阀结合使用。主动/可控阀可适于以预定的压力操作。该预定的压力根据阻尼器、液压马达或发电机的操作需要而改变。此外，该压力可以被选择为动态地提高或降低阻尼范围，该阻尼范围超过能够由液压马达和发电机提供的阻尼范围。一个或更多个主动/可控阀可以电气地控制或通过某些形式的机械致动或液压机械致动来控制。此外，一个或更多个主动/可控阀可适于提供单向的流体流动。通过与液压马达并联地设置可控阀，能够通过外部可控装置弓I导流体绕开液压马达从而通过降低穿过液压马达的粘滞损失而减小阻尼力。通过串联地设置可控阀，能够通过外部的可控装置限制流体流入液压马达或着流出液压马达从而使阻尼力增大到超过发电机在完全饱和状态所能够提供的阻尼力。这些阀能够被直接地结合在活塞头上，在基阀外部或其他地方。在装置被用作致动器而不是能量获取阻尼器或者被用作致动器以及能量获取阻尼器的一些实施方式中，可以结合另外的控制阀，比如载荷保持阀、压力限制阀等等，以提供应用所需的不同功能。根据一些实施方式，控制器可以给发电机提供变阻抗以基于比如速率或位置等各种参数控制阻尼器的力响应，而同时捕获与阻尼器中的运动相关联的能量。力响应可遵循公式或基于这些参数的查找表。因为阻尼的量受到控制，但系统并不被致动，所以这种控制的水平被称为半主动阻尼。在其他使用场合中，阻尼器中的电动马达/发电机能被致动而允许完全的主动控制。在一些实施方式中，在此公开的整合式系统能够以自发的方式使用，在这种方式中，控制器从能量获取阻尼器获取电力。这允许半主动阻尼器，或在一些实施方式中允许产生电流并且使用该电流给其自身的控制电路提供电力的主动阻尼器。这种系统可允许用改善的半主动或完全主动的悬架容易地改进车辆而无需沿车辆底盘走线。在一种实施方式中，自举电容器依赖能量产生阻尼器的输出。当阻尼器产生电流时，给电容器充电。同时，控制器的电力输入与该电容器并联连接。一旦自举电容器达到特定电压临界值，控制器开启并且开始通过利用阻尼器自身产生的电流对阻尼器的运动学特性进行控制。电容器或小的电池能够被使用在控制器的输入上以过滤瞬变电压输入。应当理解的是，在许多实施方式中，在此描述的系统可以与弹簧机构结合使用以压缩或伸展活塞杆。应当理解的是，对于车辆应用，所示出的实施方式能够根据应用所需被构型成作为阻尼器或作为滑柱式阻尼器。
权利要求
1.一种能量回收装置，包括: 活塞头，所述活塞头具有第一侧和第二侧，并且所述活塞头适于被布置在流体填充的壳体中，从而被浸没在所述流体中； 液压马达，所述液压马达与所述活塞头成整体，其中，所述液压马达具有第一端口和第二端口，所述第一端口与邻近于所述活塞头的所述第一侧的流体流体连通，所述第二端口与邻近于所述活塞头的所述第二侧的流体流体连通；以及 发电机，所述发电机操作性地联接到所述液压马达。
2.根据权利要求1所述的能量回收装置，其中，所述液压马达是内齿轮油泵。
3.根据权利要求2所述的能量回收装置，其中，所述内齿轮油泵进一步包括操作性地联接到所述发电机的外部内齿轮油泵元件。
4.根据权利要求中I所述的能量回收装置，其中，所述发电机与所述活塞头成整体。
5.根据权利要求1所述的能量回收装置，还包括中空的活塞杆和电线，所述中空的活塞杆包括通道且操作性地附接至所述活塞头，所述电线穿过所述通道布线且电连接至所述发电机。
6.根据权利要求1所述的能量回收装置，其中，所述液压马达和所述发电机是基本上同中心的。
7.根据权利要求1所述的能量回收装置，其中，所述液压马达和所述发电机是基本上共面的。
8.根据权利要求1所述的能量回收装置，其中，所述液压马达和所述发电机是基本上共面并且基本上同中 心的。
9.根据权利要求1所述的能量回收装置，还包括为所述液压马达和所述发电机共用的轴承。
10.根据权利要求1所述的能量回收装置，还包括水锤消除器，所述水锤消除器将所述液压马达操作性地联接到所述发电机。
11.根据权利要求10所述的能量回收装置，其中，所述水锤消除器包括开口式弹簧销。
12.根据权利要求1所述的能量回收装置，其中，所述活塞适于在第一位置与第二位置之间移动，无论所述活塞是在所述第一位置与所述第二位置之间移动还是在所述第二位置与所述第一位置之间移动，所述液压马达的旋转方向保持不变。
13.根据权利要求1所述的能量回收装置，其中，至少一些流体被允许流动通过与所述液压马达并联或串联的至少一个液压阀。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述至少一个液压阀适于在预定的压力操作。
15.根据权利要求13所述的装置，其中，所述至少一个液压阀提供单向的流体流动。
16.根据权利要求13所述的装置，其中，所述至少一个液压阀是电子控制阀。
17.根据权利要求1所述的能量回收装置，其中，沿第一方向的流体流动致动所述液压马达和所述发电机，并且沿第二方向的流体流动致动所述液压马达和所述发电机。
18.根据权利要求1所述的能量回收装置，所述能量回收装置与单筒式阻尼器相结合。
19.根据权利要求1所述的能量回收装置，所述能量回收装置与双筒式阻尼器相结合。
20.根据权利要求1所述的能量回收装置，所述能量回收装置与三筒式阻尼器相结合。
21.根据权利要求1所述的能量回收装置，还包括操作性地联接到所述发电机的控制器。
22.根据权利要求21所述的能量回收装置，其中，所述控制器至少部分地通过所述发电机供电。
23.根据权利要求21所述的能量回收装置，其中，所述控制器将能量从所述发电机输出到外部负载。
24.根据权利要求21所述的能量回收装置，其中，所述控制器适于通过控制所述发电机的电学特性来控制通过所述液压马达的流体流动。
25.根据权利要求24所述的能量回收装置，其中，所述电学特性是所述发电机的电动势。
26.根据权利要求24所述的能量回收装置，其中，所述电学特性是应用于所述发电机的端子的阻抗。
27.根据权利要求1所述的能量回收装置，其中，所述发电机被控制成被驱动作为马达，并且所述液压马达被驱动作为液压泵。
28.根据权利要求1所述的能量回收装置，其中，所述活塞头、所述液压马达以及所述发电机中的至少一者适于提供阻尼力。
29.一种装置，包括: 液压马达，所述液压马达适于浸没在流体中，其中，所述马达具有第一侧； 密封带，所述密封带部分地覆盖所述液压马达的所述第一侧，其中，所述液压马达的所述第一侧的被覆盖的部分被密封，并且所述液压马达的所述第一侧的未被覆盖的部分与所述流体流体连通。
30.根据权利要求29所述的装置，其中，所述第一侧的所述未被覆盖的部分限定了隐蔽端口。
31.根据权利要求29所述的装置，其中，所述液压马达是内齿轮油泵。
32.根据权利要求29所述的装置，其中，所述液压马达与活塞头成整体。
33.根据权利要求29所述的装置，其中，无论流体流动方向如何，所述液压马达的旋转方向保持不变。
34.根据权利要求29所述的装置，其中，至少一些流体被允许流动通过与所述液压马达并联或串联的至少一个液压阀。
35.根据权利要求34所述的装置，其中，所述至少一个液压阀适于在预定的压力操作。
36.根据权利要求34所述的装置，其中，所述至少一个液压阀提供单向的流体流动。
37.根据权利要求34所述的装置，其中，所述至少一个液压阀是电子控制阀。
38.根据权利要求29所述的装置，所述装置与单筒式阻尼器相结合。
39.根据权利要求29所述的装置，所述装置与双筒式阻尼器相结合。
40.根据权利要求29所述的装置，所述装置与三筒式阻尼器相结合。
41.根据权利要求29所述的装置，还包括发电机和控制器，其中，所述控制器操作性地联接到所述发电机。
42.根据权利要求41所述的装置，其中，所述控制器至少部分地通过所述发电机供电。
43.根据权利要求41所述的装置，其中，所述控制器将能量从所述发电机输出到外部负载。
44.根据权利要求41所述的装置，其中，所述控制器适于通过控制所述发电机的电学特性来控制通过所述液压马达的流体流动。
45.根据权利要求44所述的装置，其中，所述电学特性是所述发电机的电动势。
46.根据权利要求44所述的装置，其中，所述电学特性是应用于所述发电机的端子的阻抗。
47.根据权利要求41所述的装置，其中，所述发电机被控制成被驱动作为马达，并且所述液压马达被驱动作为液压泵。
48.根据权利要求 29所述的装置，其中，所述液压马达适于提供阻尼力。
49.一种能量回收装置包括: 内齿轮油泵； 发电机，所述发电机操作性地联接到所述内齿轮油泵；以及 一个或更多个阀，所述一个或更多个阀与绕开所述内齿轮油泵的通路流体连通，其中，所述一个或更多个阀中的至少一个阀适于选择性地打开以通过允许流体流动通过所述通路来限制施加至所述内齿轮油泵的压力。
50.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，所述阀为适于控制所述能量回收装置的阻尼特性的单向阀。
51.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，所述阀为适于限制施加到所述内齿轮油泵的最大压力的放泄阀。
52.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，所述内齿轮油泵与所述活塞头成整体。
53.根据权利要求52所述的能量回收装置，其中，所述发电机与所述活塞头成整体。
54.根据权利要求52所述的能量回收装置，还包括中空的活塞杆和电线，所述中空的活塞杆包括通道且操作性地附接至所述活塞头，所述电线穿过所述通道布线且电连接至所述发电机。
55.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，所述内齿轮油泵和所述发电机整合到阻尼器本体的侧部上。
56.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，所述内齿轮油泵和所述发电机整合到阻尼器本体的基部中。
57.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，所述内齿轮油泵与所述发电机是基本上同中心的。
58.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，所述内齿轮油泵与所述发电机是基本上共面的。
59.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，所述内齿轮油泵与所述发电机是基本上共面并且基本上同中心的。
60.根据权利要求49所述的能量回收装置，还包括为所述内齿轮油泵和所述发电机共用的轴承。
61.根据权利要求49所述的能量回收装置，所述内齿轮油泵进一步包括操作性地联接到所述发电机的外部内齿轮油泵元件。
62.根据权利要求49所述的能量回收装置，还包括水锤消除器，所述水锤消除器将所述内齿轮油泵操作性地联接到所述发电机。
63.根据权利要求62所述的能量回收装置，其中，所述水锤消除器包括开口式弹簧销。
64.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，无论流体流动方向如何，所述内齿轮油泵的旋转方向保持不变。
65.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，流体在沿第一方向流动时绕开所述内齿轮油泵，并且在沿第二方向流动时致动所述内齿轮油泵。
66.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，沿第一方向的流体流动致动所述内齿轮油泵和所述发电机，并且沿第二方向的流体流动致动所述内齿轮油泵和所述发电机。
67.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，至少一些流体被允许流动通过与所述液压马达并联或串联的至少一个液压阀。
68.根据权利要求67所述的能量回收装置，其中，所述至少一个液压阀适于在预定的压力操作。
69.根据权利要求67所述的能量回收装置，其中，所述至少一个液压阀提供单向的流体流动。
70.根据权利要求67所述的能量回收装置，其中，所述至少一个液压阀是电子控制阀。
71.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，所述能量回收装置与单筒式阻尼器 相结合。
72.根据权利要求49所述的能量回收装置，所述能量回收装置与双筒式阻尼器相结口 ο
73.根据权利要求49所述的能量回收装置，所述能量回收装置与三筒式阻尼器相结口 ο
74.根据权利要求49所述的能量回收装置，所述能量回收装置与旋转式阻尼器相结口 ο
75.根据权利要求49所述的能量回收装置，还包括操作性地联接到所述发电机的控制器。
76.根据权利要75所述的能量回收装置，其中，所述控制器至少部分地通过所述发电机供电。
77.根据权利要求75所述的能量回收装置，其中，所述控制器将能量从所述发电机输出到外部负载。
78.根据权利要求75所述的能量回收装置，其中，所述控制器适于通过控制所述发电机的电学特性来控制通过所述内齿轮油泵的流体流动。
79.根据权利要求78所述的能量回收装置，其中，所述电学特性是所述发电机的电动势。
80.根据权利要求78所述的能量回收装置，其中，所述电学特性是应用于所述发电机的端子的阻抗。
81.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，所述发电机被控制成被驱动作为马达，并且所述内齿轮油泵被驱动作为液压泵。
82.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，所述内齿轮油泵、所述发电机以及所述一个或更多个阀中的至少一者适于提供阻尼力。
83.一种能量回收装置，包括: 内齿轮油泵，所述内齿轮油泵包括内部元件和外部元件；以及 发电机，所述发电机包括直接操作性地联接到所述外部元件的发电机转子；以及 至少一个轴承，所述至少一个轴承对所述转子和所述外部元件中的至少一者进行支承。
84.根据权利要求83所述的能量回收装置，其中，所述外部元件包括外周，其中，所述转子直接联接到所述外部元件的所述外周。
85.根据权利要求83所述的能量回收装置，其中，所述内齿轮油泵与所述活塞头成整体。
86.根据权利要求85所述的能量回收装置，其中所述发电机与所述活塞头成整体。
87.根据权利要求85所述的能量回收装置，还包括中空的活塞杆和电线，所述中空的活塞杆包括通道且操作性地附接至所述活塞头，所述电线穿过所述通道布线且电连接至所述发电机。
88.根据权利要求83所述的能量回收装置，还包括水锤消除器，所述水锤消除器将所述内齿轮油泵联接到所述发电机转子。
89.根据权利要求88所述的能量回收装置，其中，所述水锤消除器包括开口式弹簧销。
90.根据权利要求83所述的能量回收装置，其中，无论流体的流动方向如何，所述内齿轮油泵的旋转方向保持不变。
91.根据权利要求83所述的能量回收装置，其中，流体在沿第一方向流动时绕开所述内齿轮油泵，并且在沿第二方向流动时致动所述内齿轮油泵。
92.根据权利要求83所述的能量回收装置，其中，沿第一方向的流体流动致动所述内齿轮油泵和所述发电机，并且沿第二方向的流体流动致动所述内齿轮油泵和所述发电机。
93.根据权利要求83所述的能量回收装置，其中，至少一些流体被允许流动通过与所述液压马达并联或串联的至少一个液压阀。
94.根据权利要求93所述的装置，其中，所述至少一个液压阀适于在预定的压力操作。
95.根据权利要求93所述的装置，其中，所述至少一个液压阀提供单向的流体流动。
96.根据权利要求93所述的装置，其中，所述至少一个液压阀是电子控制阀。
97.根据权利要求83所述的能量回收装置，所述能量回收装置与单筒式阻尼器相结八口 ο
98.根据权利要求83所述的能量回收装置，所述能量回收装置与双筒式阻尼器相结口 ο
99.根据权利要求83所述的能量回收装置，所述能量回收装置与三筒式阻尼器相结口 ο
100.根据权利要求83所述的能量回收装置，所述能量回收装置与旋转式阻尼器相结口 ο
101.根据权利要求83所述的能量回收装置，还包括操作性地联接到所述发电机的控 制器。
102.根据权利要求101所述的能量回收装置，其中，所述控制器至少部分地通过所述发电机供电。
103.根据权利要求101所述的能量回收装置，其中，所述控制器将能量从所述发电机输出到外部负载。
104.根据权利要求101所述的能量回收装置，其中，所述控制器适于通过控制所述发电机的电学特性来控制通过所述内齿轮油泵的流体流动。
105.根据权利要求104所述的能量回收装置，其中，所述电学特性是所述发电机的电动势。
106.根据权利要求104所述的能量回收装置，其中，所述电学特性是应用于所述发电机的端子的阻抗。
107.根据权利要求83所述的能量回收装置，其中，所述发电机被控制成被驱动作为马达，并且所述内齿轮油泵被驱动作为液压泵。
108.根据权利要求49所述的能量回收装置，其中，所述内齿轮油泵和所述发电机中的至少一者适于提供阻尼力。
109.一种能量回收装置，包括: 液压马达，所述液压马达包括第一端口和第二端口 ； 发电机，所述发电机操作性地联接到所述液压马达； 第一容积，所述第一容积与所述第一端口流体连通，其中，当对所述第一容积中的流体加压时，流体从所述第一容积流到所述第一端口中； 第二容积，所述第 二容积与所述第一容积选择性地流体连通，其中，当对所述第二容积中的流体加压时，流体从所述第二容积流到所述第一容积中并且从所述第一容积流到所述弟一端口中；
110.根据权利要求109所述的能量回收装置，还包括与所述第二容积选择性地流体连通的低压容积。
111.根据权利要求110所述的能量回收装置，还包括单向阀，其中，当给所述第二容积减压时，流体从所述低压容积流到所述第二容积。
112.根据权利要求110所述的能量回收装置，其中，所述低压容积进一步包括可压缩介质。
113.根据权利要求110所述的能量回收装置，包括选择性地允许所述低压室与所述第二容积之间的流体连通的可控阀。
114.根据权利要求113所述的能量回收装置，其中，所述可控阀是电子控制阀。
115.根据权利要求109所述的能量回收装置，包括选择性地允许所述第一端口与所述第二容积之间的流体连通的可控阀。
116.根据权利要求115所述的能量回收装置，其中，所述可控阀是电子控制阀。
117.根据权利要求109所述的能量回收装置，还包括提供从所述第二容积到所述第一容积的选择性流体连通的单向阀。
118.根据权利要求109所述的能量回收装置，还包括布置在限定所述第一容积和所述第二容积的腔室中的活塞，其中，所述活塞适于在第一位置与第二位置之间移动，从而使所述第一容积和所述第二容积改变。
119.根据权利要求118所述的能量回收装置，其中，所述活塞进一步包括定向止回阀，所述定向止回阀提供从所述第二容积到所述第一容积的选择性流体连通。
120.根据权利要求109所述的能量回收装置，其中，所述液压马达和所述发电机是基本上同中心的。
121.根据权利要求109所述的能量回收装置，其中，所述液压马达和所述发电机是基本上共面的。
122.根据权利要求109所述的能量回收装置，其中，所述液压马达和所述发电机是基本上共面并且基本上同中心的。
123.根据权利要求109所述的能量回收装置，还包括为所述液压马达和所述发电机共用的轴承。
124.根据权利要求109所述的能量回收装置，其中，所述液压马达是内齿轮油泵。
125.根据权利要求124所述的能量回收装置，其中，所述内齿轮油泵进一步包括操作性地联接到所述发电机的外部内齿轮油泵元件。
126.根据权利要求109所述的能量回收装置，还包括水锤消除器，所述水锤消除器将所述液压马达操作性地联接到所述发电机。
127.根据权利要求126所述的能量回收装置，其中，所述水锤消除器包括开口式弹簧销。
128.根据权利要求109所述的能量回收装置，其中，所述第一容积和所述第二容积由三筒式阻尼器中的腔室限定。
129.根据权利要求128所述的能量回收装置，其中，所述液压马达容置在所述三筒式阻尼器内。
130.根据权利要求128所述的能量回收装置，其中，所述液压马达布置在所述三筒式阻尼器的基部上或侧部上。
131.根据权利要求109所述的能量回收装置，还包括操作性地联接到所述发电机的控制器。
132.根据权利要求131所述的能量回收装置，其中，所述控制器至少部分地通过所述发电机供电。
133.根据权利要求131所述的能量回收装置，其中，所述控制器适于通过控制所述发电机的电学特性来控制通过所述液压马达的流体流动。
134.根据权利要求133所述的能量回收装置，其中，所述电学特性是所述发电机的电动势。
135.根据权利要求133所述的能量回收装置，其中，所述电学特性是应用于所述发电机的端子的阻抗。
136.根据权利要求109所述的能量回收装置，其中，所述发电机被控制成被驱动作为马达，并且所述液压马达被驱动作为液压泵。
137.根据权利要求109所述的能量回收装置，其中，至少一些流体被允许流动通过与所述液压马达并联或串联的至少一个液压阀。
138.根据权利要求137所述的能量回收装置，其中，所述至少一个液压阀适于在预定的压力操作。
139.根据权利要求137所述的能量回收装置， 其中，所述至少一个液压阀提供单向的流体流动。
140.根据权利要求137所述的能量回收装置，其中，至少一个液压阀是电子控制阀。
141.根据权利要求137所述的能量回收装置，其中，所述液压马达、所述发电机以及所述控制器中的至少一者适于提供阻尼力。
142.一种能量回收装置，包括: 旋转式阻尼器，所述旋转式阻尼器具有第一侧和第二侧，并且适于布置在流体填充的壳体中从而浸没在所述流体中； 液压马达，所述液压马达与所述旋转式阻尼器连接，其中，所述液压马达具有第一端口以及第二端口，所述第一端口与邻近于所述旋转式阻尼器的所述第一侧的流体流体连通，所述第二端口与邻近于所述转子式阻尼器的所述第二侧的流体流体连通；以及发电机，所述发电机操作性地联接到所述液压马达。
143.根据权利要求142所述的能量回收装置，其中，所述液压马达是内齿轮油泵。
144.根据权利要求143所述的能量回收装置，其中，所述内齿轮油泵进一步包括操作性地联接到所述发电机的外部内齿轮油泵元件。
145.根据权利要求142所述的能量回收装置，其中，所述液压马达和所述发电机与所述旋转式阻尼器成整体。
146.根据权利要求142所述的能量回收装置，其中，所述液压马达和所述发电机是基本上同中心的。
147.根据权利要求142所述的能量回收装置，其中，所述液压马达和所述发电机是基本上共面的。
148.根据权利要求142所述的能量回收装置，其中，所述液压马达和所述发电机是基本上共面并且基本上同中心的。
149.根据权利要求142所述的能量回收装置，还包括为所述液压马达和所述发电机共用的轴承。
150.根据权利要求142所述的能量回收装置，还包括水锤消除器，所述水锤消除器将所述液压马达操作性地联接到所述发电机。
151.根据权利要求150所述的能量回收装置，其中，所述水锤消除器包括开口式弹簧销。
152.根据权利要求142所述的能量回收装置，其中，所述旋转式阻尼器适于在第一位置与第二位置之间移动，无论所述旋转式阻尼器是在所述第一位置与所述第二位置之间移动还是在所述第二位置与所述第一位置之间移动，所述液压马达的旋转方向保持不变。
153.根据权利要求142所述的能量回收装置，其中，至少一些流体在沿第一方向流动时绕开所述液压马达并且在沿第二方向流动时致动所述液压马达。
154.根据权利要求142所述的能量回收装置，其中，至少一些流体被允许流动通过与所述液压马达并联或串联的至少一个液压阀。
155.根据权利要求154所述的装置，其中，所述至少一个液压阀适于在预定的压力操作。
156.根据权利要求154所述的装置，其中，所述至少一个液压阀提供单向的流体流动。
157.根据权利要求154所述的装置，其中，所述至少一个液压阀是电子控制阀。
158.根据权利要求142所述的能量回收装置，其中，沿第一方向的流体流动致动所述液压马达和所述发电机，并且沿第二方向的流体流动致动所述液压马达和所述发电机。
159.根据权利要求142所述的能量回收装置，还包括操作性地联接到所述发电机的控制器。
160.根据权利要求159所述的能量回收装置，其中，所述控制器至少部分地通过所述发电机供电。
161.根据权利要求159所述的能量回收装置，其中，所述控制器将能量从所述发电机输出到外部负载。
162.根据权利要求159所述的能量回收装置，其中，所述控制器适于通过控制所述发电机的电学特性来控制通过所述液压马达的流体流动。
163.根据权利要求162所 述的能量回收装置，其中，所述电学特性是所述发电机的电动势。
164.根据权利要求162所述的能量回收装置，其中，所述电学特性是应用于所述发电机的端子的阻抗。
165.根据权利要求142所述的能量回收装置，其中，所述发电机被控制成被驱动作为马达，并且所述液压马达被驱动作为液压泵。
166.根据权利要求142所述的能量回收装置，其中，所述旋转式阻尼器、所述液压马达以及所述发电机中的至少一者适于提供阻尼力。
全文摘要
提供了一种线性能量获取装置，其包括壳体和活塞，该活塞在其从平衡位置被压缩或伸展时至少部分地移动穿过该壳体。当活塞移动时，液压流体被加压并且驱动液压马达。液压马达驱动发电机，发电机产生电流。马达和发电机二者处于装置壳体的中央。已公开了比如基于单筒式、双筒式、三筒式和旋转式设计的示例性构型，每个设计均结合有整合式能量获取设备。通过改变内置发电机上的电学性能，能够被动态地改变能量获取设备的运动学特性。在另一个模式中，设备能够被用作致动器以产生线性运动。应用包括车辆悬架系统(充当主要的阻尼器部件)、轨道车转向架阻尼器、或一些工业应用，比如机械阻尼器、波能获取器以及电液致动器等。
文档编号F03G7/08GK103080544SQ201180038655
公开日2013年5月1日 申请日期2011年6月16日 优先权日2010年6月16日
发明者克莱夫·塔克, 罗斯·温德尔, 扎卡里·M·安德森, 埃文·莫恩, 约翰内斯·施奈德, 扎卡里·M·亚茨科夫斯基, 肖恩·莫顿 申请人:黎凡特电源公司