專利名稱：用于可變排量泵的控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)?jiān)?010年3月5日作為PCT國際專利申請(qǐng)?zhí)峤?，指定除美國以外的所有國家的申?qǐng)人為名為伊頓公司的美國公司，僅指定美國的申請(qǐng)人為印度公民Navneet Gulati，并且要求2009年3月18日提交的美國實(shí)用新型專利申請(qǐng)序號(hào)No. 12/406，813的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
可變排量軸向活塞泵/馬達(dá)包括一旋轉(zhuǎn)斜盤，軸向活塞可滑動(dòng)地抵接該旋轉(zhuǎn)斜盤。該旋轉(zhuǎn)斜盤適于繞一軸線樞轉(zhuǎn)以增加或減少軸向活塞泵/馬達(dá)的排量。某些軸向活塞泵/馬達(dá)包括控制器，該控制器適于響應(yīng)于泵/馬達(dá)超限狀態(tài)(例如，壓力，扭矩等)來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)斜盤的位移。這些控制器通常向適于調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)斜盤相對(duì)于所述軸線的位置的旋轉(zhuǎn)斜盤活塞提供流量。但是，難以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)斜盤響應(yīng)于超限狀態(tài)而精確定位在軸向活塞泵/馬達(dá)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面涉及一種流體裝置，該流體裝置具有適于在第一位置與第二位置之間移動(dòng)的可變旋轉(zhuǎn)斜盤?？刂苹钊m于選擇性地使可變旋轉(zhuǎn)斜盤在第一位置與第二位置之間移動(dòng)?？刂崎y與控制活塞流體連通。該控制閥包括套管，該套管限定滑閥孔、與流體源流體連通的至少一個(gè)流體進(jìn)入通路和與控制活塞流體連通的至少一個(gè)控制通路。該控制流體通路包括在滑閥孔處的開口。閥芯(滑柱，spool)可滑動(dòng)地設(shè)置在套管的滑閥孔內(nèi)。閥芯包括在流體進(jìn)入通路與控制流體通路之間選擇性地傳送流體的計(jì)量表面。該計(jì)量表面具有第一端和相對(duì)地設(shè)置的第二端。該計(jì)量表面具有設(shè)置在第一端與第二端之間的錐形表本發(fā)明的另一方面涉及一種流體裝置的控制閥。該控制閥包括限定滑閥孔和至少一個(gè)控制通路的套管。該控制流體通路具有在滑閥孔處的開口。該控制閥還包括可滑動(dòng)地設(shè)置在套管的滑閥孔內(nèi)的閥芯。該閥芯包括計(jì)量表面，該計(jì)量表面具有第一端、相對(duì)地設(shè)置的第二端和設(shè)置在第一端與第二端之間的錐形表面。該錐形表面與開口相配合以限定一可變孔口。該錐形表面適于在閥芯在滑閥孔內(nèi)的一定軸向位移范圍內(nèi)提供閥芯在滑閥孔內(nèi)的每單位軸向位移的線性流動(dòng)面積。本發(fā)明的另一方面涉及一種響應(yīng)于超限條件來補(bǔ)償流體裝置的方法。該方法包括提供具有控制閥的流體裝置，該控制閥與適于調(diào)節(jié)流體裝置的排量的控制活塞選擇性地流體連通。該控制閥包括具有計(jì)量表面的閥芯和通向與控制活塞流體連通的控制流體通路的開口。該計(jì)量表面具有錐形表面。該方法還包括使控制閥中的閥芯移位以在錐形表面與開口之間限定一流動(dòng)面積，其中流體經(jīng)該流動(dòng)面積進(jìn)入控制流體通路。各個(gè)其它方面將在下面的說明中闡述。這些方面會(huì)涉及單獨(dú)的特征和特征的組合。應(yīng)理解，前面的總體說明和以下詳細(xì)說明只是示例性和說明性的，且并非對(duì)本文公開的實(shí)施例所基于的寬泛概念加以限制。


圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的原理的方面的示例性的特征的流體裝置的示意圖。圖2是示出位于第二位置的旋轉(zhuǎn)斜盤的圖1的流體裝置的示意圖。圖3是圖1的流體裝置的控制系統(tǒng)的放大示意圖。圖4是圖3的控制系統(tǒng)的放大示意圖。圖5是適合用于圖3的控制系統(tǒng)中的閥芯的示意圖。圖6是圖3的控制閥的流動(dòng)面積與控制閥的閥芯的軸向位移的關(guān)系的示例性圖形表不。圖7是圖6的曲線圖的放大圖。圖8是圖3中示意性地示出的控制閥的一個(gè)示例性實(shí)施例。圖9是在圖7的線9-9上截取的控制閥的截面圖。圖10是圖3的控制閥的增益與閥芯的軸向位移的關(guān)系的示例性圖形表示。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將對(duì)在附圖中示出的本發(fā)明的示例性方面進(jìn)行詳細(xì)說明。只要有可能，所有附圖中便使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同或相似的結(jié)構(gòu)。參見圖1和2，示出了總體表示為10的流體裝置。流體裝置10包括總體表示為 12的殼體，該殼體限定泵吸腔室14?？傮w表示為16的旋轉(zhuǎn)組件(rotating group)設(shè)置在殼體12的泵吸腔室14中。旋轉(zhuǎn)組件16適于繞旋轉(zhuǎn)軸線18旋轉(zhuǎn)。在圖1所示的示例中， 旋轉(zhuǎn)軸線18偏離流體裝置10的縱向軸線20。旋轉(zhuǎn)組件16與輸入軸22相接合。在本發(fā)明的一方面中，旋轉(zhuǎn)組件16包括與設(shè)置在輸入軸22上的多個(gè)外花鍵相接合的多個(gè)內(nèi)花鍵。在本發(fā)明的一方面中，旋轉(zhuǎn)組件16包括總體表示為觀的缸體管筒，該管筒限定多個(gè)缸膛30。多個(gè)活塞32適于當(dāng)缸體管筒觀繞旋轉(zhuǎn)軸線18旋轉(zhuǎn)并且流體裝置10處于某一非零排量時(shí)在所述多個(gè)缸膛30內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所述多個(gè)缸膛30和多個(gè)活塞32相配合地限定多個(gè)容積腔室；34。當(dāng)流體裝置10的排量為某一非零排量時(shí)，所述多個(gè)容積腔室34中的至少一個(gè)縮小而所述多個(gè)容積腔室34中的至少一個(gè)擴(kuò)大。流體在旋轉(zhuǎn)組件16旋轉(zhuǎn)期間進(jìn)入擴(kuò)大的容積腔室34并從縮小的容積腔室34排出。所述多個(gè)活塞32包括與多個(gè)滑塊(slipper) 38相接合的軸向端36。多個(gè)滑塊38 設(shè)置成抵靠旋轉(zhuǎn)靜止的旋轉(zhuǎn)斜盤42的第一表面40。隨著旋轉(zhuǎn)組件16繞旋轉(zhuǎn)軸線18旋轉(zhuǎn)， 滑塊38繞旋轉(zhuǎn)斜盤42的第一表面40滑動(dòng)。雖然旋轉(zhuǎn)斜盤42相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線18是旋轉(zhuǎn)靜止的，但旋轉(zhuǎn)斜盤42的位置是可變的。在本發(fā)明的一方面中，旋轉(zhuǎn)斜盤42適于繞橫向軸線44(在圖1中作為X示出)傾斜或樞轉(zhuǎn)以便增加或減少流體裝置10的排量。在本發(fā)明的一方面中，橫向軸線44大致垂直于旋轉(zhuǎn)組件16的旋轉(zhuǎn)軸線18。隨著流體裝置10的排量增加，進(jìn)入并從旋轉(zhuǎn)組件16排出的流體的量增加。隨著流體裝置10的排量減少，進(jìn)入并從旋轉(zhuǎn)組件16排出的流體的量減少。旋轉(zhuǎn)斜盤42可在(圖1中示出的)第一位置與(圖2中示出的)第二位置之間移動(dòng)。在本發(fā)明的一方面中，第一位置為最大排量或最大沖程位置。在本發(fā)明的另一方面中，第二位置為中性位置。在該中性位置，旋轉(zhuǎn)斜盤42的第一表面40大致垂直于旋轉(zhuǎn)組件 16的旋轉(zhuǎn)軸線18。在該位置，旋轉(zhuǎn)組件16每轉(zhuǎn)的流體排量為約零in3/轉(zhuǎn)?，F(xiàn)參見圖1-4，流體裝置10還包括控制系統(tǒng)46。在本發(fā)明的一方面中，控制系統(tǒng) 46適于基于流體裝置10的輸出扭矩來調(diào)節(jié)流體裝置10的排量。如果流體裝置10的輸出扭矩超過極限，則控制系統(tǒng)46減少流體裝置10的排量(或減少流體裝置10的沖程)以使流體裝置10的輸出扭矩在可以接受的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一方面中，控制系統(tǒng)46包括適于在第一位置與第二位置之間調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)斜盤42的位置的控制器組件50?？刂破鹘M件50包括控制活塞52和與控制活塞52流體連通的控制閥M。控制活塞52可滑動(dòng)地設(shè)置在殼體12的活塞孔56中?？刂苹钊?2包括第一軸向端部58和第二軸向端部60?？刂苹钊?2在活塞孔56中設(shè)置成使得控制活塞52的第一軸向端部58與旋轉(zhuǎn)斜盤42的第一表面40相鄰。在本發(fā)明的一方面中，控制活塞52的第一軸向端部58緊鄰旋轉(zhuǎn)斜盤42的第一表面40。在本發(fā)明的一方面中，控制活塞52適于響應(yīng)于經(jīng)控制閥M傳送到控制活塞52的第二軸向端部60的流體而從活塞孔56伸出。隨著控制活塞52從活塞孔56伸出，第一軸向端部58抵接旋轉(zhuǎn)斜盤42的第一表面40并使得旋轉(zhuǎn)斜盤42朝第二位置樞轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的另一方面中，彈簧62設(shè)置在殼體12中使得彈簧62與旋轉(zhuǎn)斜盤42的第二表面64相鄰，該第二表面與第一表面40相對(duì)地設(shè)置。彈簧62當(dāng)流體未被傳送至控制活塞52時(shí)將控制活塞52偏壓到縮回位置并將旋轉(zhuǎn)斜盤42偏壓到第一位置?，F(xiàn)參見圖3-5，控制閥M包括可滑動(dòng)地設(shè)置在滑閥孔72中的閥芯70。在本發(fā)明的一方面中，滑閥孔72由控制閥M的套管74限定。在本發(fā)明的一方面中，控制閥M限定出與流體源(例如，流體裝置10的流體排放端口等)流體連通的至少一個(gè)流體進(jìn)入通路76 和與活塞孔56流體連通的至少一個(gè)控制流體通路78。流體進(jìn)入通路76包括在滑閥孔72 處的進(jìn)入開口 80，而控制流體通路78包括在滑閥孔72處的開口 82。在本發(fā)明的一方面中， 至少有兩個(gè)控制流體通路78，每個(gè)控制流體通路78都具有開口 82。在本發(fā)明的另一方面中，至少有四個(gè)控制流體通路78。在本發(fā)明的另一方面中，在滑閥孔72處的開口 82的形狀總體呈圓形。閥芯70包括第一軸向端83和相對(duì)地設(shè)置的第二軸向端84。閥芯70還包括設(shè)置在第一軸向端83與第二軸向端84之間的計(jì)量表面86。計(jì)量表面86適于選擇性地阻塞流體進(jìn)入通路76與控制流體通路78之間的流體連通。但是，應(yīng)理解，如本文所用的術(shù)語“阻塞”允許由于閥芯70與滑閥孔72之間的間隙而跨閥芯70的計(jì)量表面86泄漏。計(jì)量表面86在第一端88與第二端90之間延伸。計(jì)量表面86包括形狀總體呈圓柱形的外表面91。在本發(fā)明的一方面中，閥芯70被彈簧92偏壓到第一位置，在第一位置中計(jì)量表面 86阻塞流體進(jìn)入通路76與控制流體通路78的流體連通。在圖3和4中所示的示意圖中， 彈簧92抵靠閥芯70的第二軸向端84。來自流體源(例如，流體裝置10的排放端口)的流體的壓力沿與從彈簧92施加至閥芯70的力的方向相反的方向作用在滑閥孔72中的閥芯70上。當(dāng)來自流體源的流體
6的壓力增加使得流體施加至閥芯70的力大于彈簧92施加至閥芯70的力時(shí)，閥芯70從滑閥孔72中的第一位置沿軸向移位。隨著閥芯70從滑閥孔72中的第一位置沿軸向移位，計(jì)量表面86至少部分地露出控制流體通路78的開口 82。隨著計(jì)量表面86露出開口 82，閥芯70允許流體進(jìn)入通路76與控制流體通路78之間的流體連通。隨著流體源的壓力增加， 閥芯70在滑閥孔72中進(jìn)一步移位使得計(jì)量表面86更多地露出開口 82。在本發(fā)明的一方面中，閥芯70移位到第二位置，在第二位置中開口 82完全露出。閥芯70的計(jì)量表面86和控制流體通路78的開口 82相配合地限定可變孔口 94。 可變孔口 94限定一可變流動(dòng)面積，流體可經(jīng)該流動(dòng)面積進(jìn)入控制流體通路78。在閥芯70 位于第一位置的情況下，可變孔口 94的流動(dòng)面積為零。隨著閥芯70在滑閥孔72內(nèi)遠(yuǎn)離第一位置軸向移位，可變孔口 94的流動(dòng)面積增加?？勺兛卓?94的流動(dòng)面積的尺寸影響流經(jīng)控制流體通路78到達(dá)控制活塞52的流體的體積流速Q(mào)。體積流速Q(mào)的特征在于以下方程式
權(quán)利要求
1.一種流體裝置，包括適于在第一位置與第二位置之間移動(dòng)的可變旋轉(zhuǎn)斜盤；適于選擇性地使所述可變旋轉(zhuǎn)斜盤在所述第一位置與所述第二位置之間移動(dòng)的控制活塞；與所述控制活塞流體連通的控制閥，所述控制閥包括套管，所述套管限定滑閥孔、與流體源流體連通的至少一個(gè)流體進(jìn)入通路和與所述控制活塞流體連通的至少一個(gè)控制流體通路，所述控制流體通路具有在所述滑閥孔處的開口 ；以及可滑動(dòng)地設(shè)置在所述套管的所述滑閥孔中的閥芯，所述閥芯包括在所述流體進(jìn)入通路與所述控制流體通路之間選擇性地傳送流體的計(jì)量表面，所述計(jì)量表面具有第一端和相對(duì)地設(shè)置的第二端，所述計(jì)量表面具有設(shè)置在所述第一端與所述第二端之間的錐形表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體裝置，其特征在于，所述錐形表面包括從所述第一端到所述第二端向外擴(kuò)開的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體裝置，其特征在于，所述角度是所述開口的至少一個(gè)尺寸的函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體裝置，其特征在于，所述角度小于或等于的數(shù)量，D為所述閥芯的直徑，且1為所述計(jì)量表面上的所述錐形表面的軸向長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體裝置，其特征在于，所述錐形表面的角度小于30度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體裝置，其特征在于，所述錐形表面的角度適于在所述閥芯的一定軸向位移范圍內(nèi)提供線性增益。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流體裝置，其特征在于，所述錐形表面的角度適于在所述閥芯的一定軸向位移范圍內(nèi)提供恒定增益。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體裝置，其特征在于，所述開口總體是圓形的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體裝置，其特征在于，所述計(jì)量表面限定適于使所述閥芯沿徑向在所述滑閥孔中壓力平衡的溝槽。
10.一種流體裝置的控制閥，包括限定滑閥孔和至少一個(gè)控制流體通路的套管，所述控制流體通路具有在所述滑閥孔處的開口 ；以及可滑動(dòng)地設(shè)置在所述套管的所述滑閥孔中的閥芯，所述閥芯包括計(jì)量表面，所述計(jì)量表面具有第一端、相對(duì)地設(shè)置的第二端和設(shè)置在所述第一端與所述第二端之間的錐形表面，所述錐形表面與所述開口相配合以限定一可變孔口，其中所述錐形表面適于在所述閥芯在所述滑閥孔中的一定軸向位移范圍內(nèi)提供所述閥芯在所述滑閥孔中的每單位軸向位移的線性流動(dòng)面積。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制閥，其特征在于，所述錐形表面適于在所述閥芯在所述滑閥孔中的一定軸向位移范圍內(nèi)提供所述閥芯在所述滑閥孔中的每單位軸向位移的恒定流動(dòng)面積。其中r為所述開口的半徑，η為設(shè)置在所述套管中的控制流體通路
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制閥，其特征在于，所述錐形表面包括傾斜的角度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制閥，其特征在于，所述角度是所述開口的至少一個(gè)尺寸的函數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制閥，其特征在于，所述角度小于或等于
15.一種用于響應(yīng)于超限狀態(tài)而補(bǔ)償流體裝置的方法，所述方法包括
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述錐形表面包括傾斜的角度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述角度小于或等于路的數(shù)量，D為所述閥芯的直徑，且1為所述計(jì)量表面上的所述錐形表面的軸向長度。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述錐形表面的角度適于在所述閥芯的一定軸向位移范圍內(nèi)提供所述閥芯的每單位軸向位移的線性流動(dòng)面積。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述閥芯的所述軸向位移范圍的上限小于或等于一值，所述值為所述閥芯的直徑的20%。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述錐形表面的角度適于在所述閥芯的一定軸向位移范圍內(nèi)提供所述閥芯的每單位軸向位移的恒定流動(dòng)面積。其中r為所述開口的半徑，η為設(shè)置在所述控制閥中的控制流體通
全文摘要
本發(fā)明提供一種流體裝置，該流體裝置包括適于在第一位置與第二位置之間移動(dòng)的可變旋轉(zhuǎn)斜盤?？刂苹钊m于選擇性地使可變旋轉(zhuǎn)斜盤在第一位置與第二位置之間移動(dòng)?？刂崎y與控制活塞流體連通?？刂崎y包括套管，該套管限定滑閥孔、與流體源流體連通的至少一個(gè)流體進(jìn)入通路和與控制活塞流體連通的至少一個(gè)控制通路。該控制流體通路包括在滑閥孔處的開口。閥芯設(shè)置在套管的滑閥孔內(nèi)。閥芯包括選擇性地在流體進(jìn)入通路與控制流體通路之間傳送流體的計(jì)量表面。計(jì)量表面具有第一端和第二端。該計(jì)量表面具有設(shè)置在第一端與第二端之間的錐形表面。
文檔編號(hào)F04B49/22GK102428272SQ201080021412
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者N·古拉蒂 申請(qǐng)人:伊頓公司