專利名稱：用于控制液壓流體的流動(dòng)的控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制液壓流體的流動(dòng)的控制閥。
US-A-5064166公開(kāi)了一種用于控制液壓流體流動(dòng)的電磁閥。該閥包括成形為套筒的電樞，該套筒具有靠近閥座的一端。所述閥是一種計(jì)量閥，它控制流過(guò)該閥的流體的流速，但不能自行控制流動(dòng)方向。尤其是，該閥不與壓力管和回流管相連。
第一方面本發(fā)明提供一種用于控制液壓流體流動(dòng)的控制閥，該控制閥包括閥套；在閥套內(nèi)的閥室中可滑動(dòng)的套筒；用于連接閥室和加壓液壓流體源的第一流體管道；用于連接閥室和使液壓流體回流到容器中的流體回流的第二流體管道；用于連接閥室以向利用由控制閥控制的液壓流體流動(dòng)的裝置輸送液壓流體以及從該裝置接收液壓流體的第三流體管道；其中該套筒是具有整個(gè)管狀通道的管狀閥；閥套具有一對(duì)間隔開(kāi)的閥座表面，第一閥座表面與管狀套筒的第一端嚙合，第二閥座表面與管狀套筒的第二端嚙合；第三流體管道通過(guò)第一閥座表面環(huán)繞的端口向閥室開(kāi)放；以及當(dāng)管狀套筒的第一端與第一閥座表面嚙合時(shí)，流體就從第三流體管道通過(guò)套筒中的管狀通道流向第二流體管道，當(dāng)管狀套筒的第二端與第二閥座表面嚙合時(shí)，流體就從第一流體管道通過(guò)管狀套筒的第一端和第一閥座之間的間隙流向第三流體管道。
第二方面本發(fā)明提供一種用于控制液壓流體流動(dòng)的控制閥，該控制閥包括閥套；
在閥套內(nèi)的閥室中可滑動(dòng)的套筒；用于連接閥室和加壓液壓流體源的第一流體管道；用于連接閥室和使液壓流體回流到容器中的流體回流的第二流體管道；用于連接閥室以向利用由控制閥控制的液壓流體流動(dòng)的裝置輸送液壓流體以及從該裝置接收液壓流體的第三流體管道，其中套筒是具有整個(gè)管狀通道的管狀套筒；閥套具有一對(duì)間隔開(kāi)的閥座表面，第一閥座表面與管狀套筒的第一端嚙合，第二閥座表面與管狀套筒的第二端嚙合；第三流體管道通過(guò)第一閥座表面環(huán)繞的端口向閥室開(kāi)放；以及當(dāng)管狀套筒閥的第一端與第一閥座表面嚙合時(shí)，流體就從第一管道通過(guò)套筒中的管狀通道流向第三流體管道，當(dāng)管狀套筒的第二端與第二閥座表面嚙合時(shí)，流體就從第三流體管道通過(guò)管狀套筒閥的第一端和第一閥座表面之間的間隙流向第二流體管道。
本發(fā)明的這兩個(gè)方面共用一個(gè)共同的發(fā)明特點(diǎn)，就是套筒用于封閉閥的兩個(gè)不同端面。在US-A-5064166中，該管狀套筒閥僅封閉一個(gè)端面。本發(fā)明提供一種閥，該閥同時(shí)連接壓力管和回流管，并能夠控制通過(guò)該閥從壓力管流出或通過(guò)該閥流回回流管的流體的流動(dòng)。
現(xiàn)在將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的控制閥的優(yōu)選實(shí)施例，其中

圖1是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的控制閥的截面圖；圖2a和2b是說(shuō)明圖1中的閥如何用于操作的第一模式的示意性說(shuō)明；及圖3a和3b是說(shuō)明圖1中的閥如何用于操作的第二模式的示意性說(shuō)明。
首先參照?qǐng)D1，在該圖中可以看到具有閥套10和在閥套中定義的閥室中可滑動(dòng)的套筒11的閥。該閥室由通過(guò)套10鉆穿的單一孔構(gòu)成。第一管道12連接閥室和加壓流體源(沒(méi)有示出)。該第一管道12通過(guò)槽13向閥室開(kāi)放。
該控制閥具有用于連接閥室和使液壓流體回流到容器(圖1中沒(méi)有示出)中的回流管的第二管道14。該第二管道通過(guò)槽15與閥室相通。
提供第三管道16用于連接閥室和連接例如致動(dòng)器以使液壓流體流向致動(dòng)器及從致動(dòng)器流出的流體管道(沒(méi)有示出)。
閥室具有兩個(gè)間隔開(kāi)的閥座22和23。第三管道16通過(guò)被閥座22環(huán)繞的端口向閥室開(kāi)放。
套筒11為圓柱管狀套筒。該套筒11通過(guò)控制桿17與電樞18相連，該電樞在電動(dòng)線圈19產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)。桿17從閥室伸向和電動(dòng)線圈19一起位于閥室外側(cè)的電樞18。在該圖中可以看到環(huán)繞桿17并防止流體經(jīng)過(guò)桿17流過(guò)閥室的密封件33。該密封件33是當(dāng)桿17移動(dòng)時(shí)可以滾動(dòng)從而在它們之間沒(méi)有滑動(dòng)接觸的可變形O形環(huán)。密封件33由一對(duì)軸承92、93適當(dāng)?shù)厝菁{。每個(gè)軸承92、93都是圍繞桿17設(shè)置的對(duì)開(kāi)式滑動(dòng)軸承。
套筒11具有在兩端逐漸減小的圓柱形壁。這個(gè)特點(diǎn)當(dāng)套筒與閥座22、23之一嚙合時(shí)可以最小化穿過(guò)套筒11的差動(dòng)力。桿17也保持細(xì)長(zhǎng)狀以最小化由于套筒11相對(duì)面的面積差而穿過(guò)閥產(chǎn)生的差動(dòng)力。因?yàn)槭┘拥綏U上的力使其受到拉伸，并且桿17不會(huì)受到會(huì)使其彎曲的彎曲力矩或壓力，所以可以保持桿17的直徑較小。
控制桿17通過(guò)支撐20與套筒11相連，該支撐20整體具有多個(gè)鉆孔例如31、32以使液壓流體自由地流過(guò)套筒11中的管狀通道。
在圖1中，可以看到在位于閥套中的彈簧座41和固定在套筒11外部的彈簧座42之間動(dòng)作的彈簧40。該彈簧40動(dòng)作使套筒11偏置與閥座22嚙合。該彈簧座41通過(guò)起墊片作用的墊圈提供?？梢赃x擇墊圈41的不同深度以改變彈簧在套筒11上施加的預(yù)載荷。
彈簧41將在套筒11上施加移動(dòng)套筒之前必須克服的預(yù)載荷。一旦克服了該預(yù)載荷從而不會(huì)阻止套筒11的移動(dòng)，彈簧40的彈簧剛度就將是低的。因?yàn)閷?duì)部件尺寸的任何變化都會(huì)通過(guò)這個(gè)彈簧40和所選的適當(dāng)墊圈41而得到補(bǔ)償，所以這個(gè)預(yù)載荷彈簧的使用將有利于降低對(duì)緊公差的需求。彈簧40的預(yù)載荷還有利于減少閥部件的振動(dòng)，尤其是在具有低容電樞的情況下。當(dāng)該閥用作在兩種狀態(tài)之間切換的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)閥時(shí)，理想的是使用高預(yù)載荷和低彈性剛度的彈簧40。如果期望使該閥適于用作計(jì)量閥的話，那么較高彈性剛度的彈簧就是比較理想的。
當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)線圈19產(chǎn)生的磁場(chǎng)就動(dòng)作吸引電樞18的表面25與電動(dòng)線圈19的表面26嚙合。這將抵抗彈簧40的預(yù)載荷。由于將產(chǎn)生噪聲和磨損問(wèn)題，所以提供機(jī)械終點(diǎn)擋板以確保電樞18的表面25實(shí)際上不與電動(dòng)線圈的表面26鄰接。
通過(guò)在殼部件91上形成內(nèi)部延伸的管狀凸緣90而使表面26的面積最大化，該凸緣環(huán)繞線圈19的內(nèi)表面。選擇電樞18的形狀以保持它的容積低。
對(duì)圖1中說(shuō)明的電樞18進(jìn)行選擇以具有平面管狀表面25，該表面面對(duì)電動(dòng)線圈19的平面管狀表面26。電樞18還具有與元件29的圓柱狀表面相對(duì)的圓柱狀外表面28，該表面用于與電動(dòng)線圈19和電樞18一起構(gòu)成磁場(chǎng)回路。為了激勵(lì)穿過(guò)電樞的有效磁鏈同時(shí)保持電樞18的容積較低以及抑制渦流的產(chǎn)生，與平面25間隔開(kāi)的電樞18的表面實(shí)際上是截頭圓錐狀的。
為了減少渦流并當(dāng)線圈19中沒(méi)有電流的情況下最大化磁力的率減速度，期望部件29、18和91都是由高含硅量的鋼構(gòu)成。因?yàn)樵撻y將以高速率進(jìn)行切換，所以這些部件將不會(huì)在使用中變得飽和。
圖1中說(shuō)明的控制閥的操作在圖2a和2b中示意性地示出。當(dāng)套筒11通過(guò)線圈19(通過(guò)桿17)被迫與閥座23嚙合時(shí)，流體就從壓力源通過(guò)管道12流向流體管道16，并因此流到例如致動(dòng)器。通過(guò)管狀套筒11和閥座23的嚙合封閉流體管道14。
當(dāng)閥11被彈簧40從圖2a中的位置移動(dòng)到與閥座22嚙合時(shí)，流體就從流體管道16通過(guò)套筒11的管狀通道經(jīng)過(guò)槽15流向流體通道14，該流體通道用于使液壓流體回流到容器中。通過(guò)管狀套筒11與閥座22的嚙合封閉流體通道12。
在圖1中可以看到O形環(huán)，它環(huán)繞套筒11的外表面，防止液壓流體通過(guò)套筒11和環(huán)狀閥套之間的間隙從流體管道12流向流體管道14。該O形環(huán)24在套筒11滑動(dòng)時(shí)發(fā)生彈性形變，從而使得在密封件24和套筒11之間沒(méi)有滑動(dòng)。
多個(gè)環(huán)狀密封件200、201、202和203在閥內(nèi)部的外表面和閥套的環(huán)形表面之間動(dòng)作以防止流體從閥室中逸出，并防止流體經(jīng)過(guò)閥部件從壓力管12流向回流管14。這些元件可以用曲徑環(huán)式密封裝置代替。
在圖1中可以看到環(huán)狀孔210環(huán)繞墊圈41。這使得彈簧40所處的空腔與槽15并因此與回流管14之間相通。這防止了會(huì)抑制彈簧40動(dòng)作的彈簧空腔中的流體壓力的增加。
所述閥是數(shù)字開(kāi)關(guān)閥，它將切換流體管道16與安裝在閥上的壓力管相通或與安裝在閥上的回流管相通。該閥是雙穩(wěn)態(tài)的。為了指定套筒11和端面22、23之一之間的所選距離的間距、為了測(cè)量流體經(jīng)過(guò)閥的流動(dòng)，不用精密地控制套筒11的位置。可以通過(guò)向閥提供一個(gè)脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)而獲得對(duì)流體經(jīng)過(guò)閥流動(dòng)的測(cè)量，從而使得套筒11在其兩個(gè)極限位置之間切換的速度控制流體經(jīng)過(guò)閥流動(dòng)的速度。
用具有進(jìn)行如上所述的操作的閥，由于彈簧40的作用，控制管16總是獨(dú)立于壓力管12除非閥被激勵(lì)具有動(dòng)力。這是通常優(yōu)選的無(wú)故障裝置。在用于液壓升力發(fā)動(dòng)機(jī)閥的系統(tǒng)中也使用該閥，該閥連接用于發(fā)動(dòng)機(jī)閥的致動(dòng)器和回流管比它連接致動(dòng)器和壓力管占用的時(shí)間百分比大。由于當(dāng)連接致動(dòng)器和回流管時(shí)閥是沒(méi)有動(dòng)力的，所以上述部件就節(jié)約了能量。
雖然上面用流體管道12與加壓流體源相連、流體管道14與用于存儲(chǔ)液壓流體的容器相連而描述了上述閥，但這種情況可以顛倒過(guò)來(lái)。換句話說(shuō)就是，流體管道12可以與液壓流體的容器相連，而流體管道14可以與加壓流體源相連。可以在圖3a和3b中看出這樣變化設(shè)置的結(jié)果。
在圖3a中，套筒11被移動(dòng)到與封閉表面23嚙合。在這種情況下，液壓流體從流體管道16經(jīng)過(guò)管道12流向液壓流體的容器。在圖3b中，套筒11封閉閥座22。在這種情況下，加壓的液壓流體流過(guò)管道14經(jīng)過(guò)套筒11中心的通道然后流到管道16，從而輸送給例如致動(dòng)器。
上述的“O”形環(huán)33和24可以分別結(jié)合到桿17和套筒11以及/或結(jié)合到閥套的相對(duì)表面上。然后該“O”形環(huán)33、24彎曲以允許進(jìn)行必要的運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，密封件33、24的回彈可以用于代替彈簧40提供偏置力。
上述的彈簧40可以是單個(gè)彈簧或彈簧組。
套筒11、電樞18、桿17和支撐20的組合可以用具有全部元件的單一部件代替，這些元件作為其一部分集成在一起構(gòu)成單一部件。
權(quán)利要求
1.用于控制液壓流體流動(dòng)的控制閥，該控制閥包括閥套；在閥套的閥室中可滑動(dòng)的套筒；用于連接閥室和加壓液壓流體源的第一流體管道；用于連接閥室和使液壓流體回流到容器中的流體回流的第二流體管道；用于連接閥室以向利用由控制閥控制的液壓流體流動(dòng)的裝置輸送液壓流體并從該裝置接收液壓流體，其中套筒是整個(gè)具有管狀通道的管狀套筒；閥套具有一對(duì)間隔開(kāi)的閥座表面，第一閥座表面于管狀套筒的第一端嚙合，第二閥座表面與管狀套筒的第二端嚙合；第三流體管道通過(guò)第一閥座表面環(huán)繞的端口向閥室開(kāi)放；以及當(dāng)管狀套筒的第一端與第一閥座表面嚙合時(shí)，流體就從第三流體管道經(jīng)過(guò)套筒的管狀通道流向第二流體管道，當(dāng)管狀套筒的第二端與第二閥座表面嚙合時(shí)，流體就從第一流體管道經(jīng)過(guò)管狀套筒的第一端和第一閥座之間的間隙流向第三流體管道。
2.用于控制液壓流體流動(dòng)的控制閥，該控制閥包括閥套；在閥套的閥室中可滑動(dòng)的套筒；用于連接閥室和加壓液壓流體源的第一流體管道；用于連接閥室和使液壓流體回流到容器中的流體回流的第二流體管道；用于連接閥室以向利用由控制閥控制的液壓流體流動(dòng)的裝置輸送液壓流體并從該裝置接收液壓流體的第三流體管道，其中套筒是整個(gè)具有管狀通道的管狀套筒；閥套具有一對(duì)間隔開(kāi)的閥座表面，第一閥座表面與管狀套筒的第一端嚙合，第二閥座表面與管狀套筒的第二端嚙合；第三流體管道通過(guò)第一閥座表面環(huán)繞的端口向閥室開(kāi)放；以及當(dāng)管狀套筒閥的第一端與第一閥座表面嚙合時(shí)，流體就從第一管道經(jīng)過(guò)套筒的管狀通道流向第三流體管道，當(dāng)管狀套筒的第二端與第二閥座表面嚙合時(shí)，流體就從第三流體管道經(jīng)過(guò)管狀套筒的第一端和第一閥座之間的間隙流向第二流體管道。
3.如權(quán)利要求1或2所述的控制閥，其中管狀套筒通過(guò)桿與位于閥室外部的電樞相連，該電樞位于電動(dòng)線圈內(nèi)部，同時(shí)位于閥室外部。
4.如權(quán)利要求3所述的控制閥，包括使套筒偏置與第一閥座表面嚙合的彈簧裝置。
5.如權(quán)利要求3所述的控制閥，其中該彈簧裝置在套筒上施加預(yù)載荷，在套筒移動(dòng)遠(yuǎn)離第一閥座表面之前，必須通過(guò)電動(dòng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)施加到電樞上的磁力克服上述預(yù)載荷。
6.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的控制閥，其中為了防止流體沿著第一和第二流體管道之間的管狀套筒外側(cè)流過(guò)，提供適應(yīng)式密封件以在管狀套筒外部和閥套相對(duì)面之間作用，其中當(dāng)套筒滑入閥室中時(shí)適應(yīng)式密封件發(fā)生形變從而減少或防止套筒和適應(yīng)式密封件之間的滑動(dòng)接觸。
7.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的控制閥，其中第一流體管道通過(guò)管狀套筒閥第一端環(huán)繞的槽向閥室開(kāi)放。
8.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的控制閥，其中第二流體管道通過(guò)管狀套筒第二端環(huán)繞的槽向閥室開(kāi)放。
9.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的控制閥，其中管狀套筒閥具有在管狀套筒閥兩端的厚度上具有錐度的管狀壁。
10.用于控制液壓致動(dòng)器的控制閥系統(tǒng)，具有如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的控制閥，其中該控制閥作為數(shù)字閥操作，通過(guò)控制在套筒與第一閥座嚙合和與第二閥座嚙合之間進(jìn)行切換的定時(shí)來(lái)改變流體流經(jīng)控制閥的速度。
11.參照附圖并如附圖中所示充分描述的控制閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制液壓流體流動(dòng)的控制閥。該控制閥包括閥套(10)；在閥套(10)中的閥室中可滑動(dòng)的套筒(11)；用于連接閥室和加壓液壓流體源的第一流體管道(12)；用于連接閥室和使液壓流體回流到容器中的流體回流的第二流體管道(14)；以及用于連接閥室以向利用由控制閥控制的液壓流體的裝置輸送液壓流體并從該裝置接收液壓流體的第三流體管道(16)。套筒(11)是整個(gè)具有管狀通道的管狀套筒。閥套具有一對(duì)間隔開(kāi)的閥座表面(22、23)，第一閥座表面(22)與管狀套筒(11)的第一端嚙合，第二閥座表面(23)與管狀套筒(11)的第二端嚙合。第三流體管道(16)通過(guò)被第一閥座表面(22)環(huán)繞的端口向閥室開(kāi)放。
文檔編號(hào)F16K31/06GK1671984SQ03817347
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2003年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月30日
發(fā)明者G·埃德蒙, S·肯欽頓, S·P·庫(kù)德羅維奇 申請(qǐng)人:蓮花汽車(chē)有限公司