專利名稱：壓力控制閥的先導(dǎo)階段裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力控制閥的先導(dǎo)階段裝置。
更具體地說，它所涉及的壓力控制閥的先導(dǎo)階段裝置具有一個連到第一控制通道的閥室，一個能在閥室內(nèi)沿軸向移動并與在那里的閥座貼合的封閉件，一個與封閉件聯(lián)結(jié)以便向閥座方向?qū)⒎忾]力施加其上的設(shè)定壓力的彈簧。
在液壓系統(tǒng)內(nèi)壓力控制閥的作用是將系統(tǒng)壓力限制在一個預(yù)定的壓力水平。如果這個預(yù)定值已被達到，壓力控制閥就會作出反應(yīng)并使多余的體積流(即泵流率與負(fù)載流率之差)返回油罐。在流率較大時，壓力控制閥備有先導(dǎo)階段裝置。
上文所說的先導(dǎo)階段裝置可包括壓力設(shè)定彈簧的手動調(diào)節(jié)機構(gòu)。這種先導(dǎo)階段裝置如與一個可控方向閥結(jié)合，便可從壓力控制作用狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴患訅毫Φ难h(huán)狀態(tài)。這個轉(zhuǎn)變是由于方向閥使先導(dǎo)階段液壓管路短路而引起的。但主要階段對這短路反應(yīng)過快時會在液壓系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生不希望有的壓力尖峰。
上文所說的先導(dǎo)階段裝置還可包括調(diào)節(jié)壓力用的比例驅(qū)動線圈。由于驅(qū)動線圈只有有限的驅(qū)動力，在比例的先導(dǎo)階段裝置中閥座的暢通橫截面必須做得比手動可調(diào)的先導(dǎo)階段裝置小。但較小的閥座橫截面會引起液壓系統(tǒng)內(nèi)不希望有的壓力增加和通過主要階段裝置的流率的增加。
比例壓力控制閥通常包括一個增設(shè)的彈簧加載手動可調(diào)的減壓閥，增設(shè)這樣一個減壓閥的目的是要保護液壓系統(tǒng)以免高壓控制液流沖擊比例驅(qū)動線圈，不可避免地使液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力過分增高。但增加減壓閥當(dāng)然要增加費用并需增加空間。
本發(fā)明的目的是提供一種先導(dǎo)階段裝置，它能在手動可調(diào)的先導(dǎo)控制的壓力控制閥上和先導(dǎo)控制的比例壓力控制閥上都具有提高的性能。
按照本發(fā)明，這個課題是用前言中所說的先導(dǎo)階段裝置來解決的，其特征在于一個可沿軸向移動的閥門活塞沿軸向在一側(cè)限定了所說閥室的范圍并在其內(nèi)形成了所說閥座，所說閥座具有一個暢通的橫截面。
一條連接通道通過所說閥門活塞將所說閥座的暢通橫截面連接到第二控制通道。
一個連接到第三控制通道的壓力室，所說閥門活塞在所說壓力室內(nèi)有一顯然比所說閥座的所說暢通橫截面大的驅(qū)動面，其時所說壓力室被增壓，有一靜液壓力施加在所說閥門活塞上使它反對所說壓力設(shè)定彈簧的封閉力，以及所說閥門活塞的一個在外殼上的擋止部在所說靜液壓力的方向上確定著所說閥門活塞的第一軸端位置。
按照本發(fā)明，在先導(dǎo)階段裝置內(nèi)壓力設(shè)定彈簧的預(yù)加載可用調(diào)節(jié)壓力室內(nèi)壓力的辦法使它在一個最小值和一個最大值之間連續(xù)變化。壓力設(shè)定彈簧的最大的預(yù)加載是當(dāng)閥門活塞在其第一軸端位置而抵靠在外殼擋止部上時得到的。即使壓力室內(nèi)的壓力很高，這個最大的設(shè)定的壓力也不會被超過。
按照本發(fā)明，在先導(dǎo)階段裝置內(nèi)閥座的暢通橫截面可以做成與手動調(diào)節(jié)的先導(dǎo)階段裝置一樣的尺寸。的確，以壓力室內(nèi)閥門活塞的驅(qū)動面為一方，以閥座的暢通橫截面為另一方，它們在尺寸上的顯著差異可以帶來下列好處(a)在壓力室內(nèi)的一個較低的壓力可以產(chǎn)生一個很大的力，可以用來增加壓力設(shè)定彈簧的預(yù)加載。
(b)在通往閥座的連接通道內(nèi)的一個較高的控制壓力可在壓力室內(nèi)產(chǎn)生較小的壓力增加，便于通過第三控制通道將壓力室排空，因此并能使壓力室成分閥門活塞的一個高度有效的減震設(shè)施。
所以，閥座的暢通橫截面可以制成較大的尺寸而不會在功能上產(chǎn)生不利，這對于手動可調(diào)的先導(dǎo)控制的壓力控制閥和先導(dǎo)控制的比例壓力控制閥都同樣適用。
封閉元件最好為一牢固連結(jié)在一減震活塞上并被沿軸向?qū)б陂y門活塞的一個導(dǎo)孔內(nèi)的封閉錐體。這樣就可保證使封閉錐體得到一個完善的軸向?qū)б?，并且?dāng)封閉錐體作開啟和封閉的運動時還可得到增加的減震效果。
在本發(fā)明的一個較優(yōu)的實施例中，閥門活塞具有均沿軸向密封在其導(dǎo)孔內(nèi)的第一和第二橫截面段。這兩橫截面段在導(dǎo)孔內(nèi)劃分出一個內(nèi)部的環(huán)形室，通往閥座的連接通道就開啟而進入該室。這個內(nèi)部環(huán)形室與第二控制通道連接。
按照本發(fā)明，先導(dǎo)階段裝置可以是一個獨立閥，例如板閥，該閥可裝在主要階段裝置的外殼上或者可與主要階段裝置直接一體構(gòu)成一個共同的外殼。
本發(fā)明還可提供一種先導(dǎo)控制的手動可調(diào)的壓力控制閥，它能例如用一控制信號轉(zhuǎn)換到“降壓”而不會在液壓系統(tǒng)內(nèi)引起壓力尖峰。
這種先導(dǎo)控制的手動可調(diào)的壓力控制閥具有一個有一第一和第二主要流道口和一控制室的主要階段裝置，所說第一主要流道口與一液壓系統(tǒng)連接，所說第二主要流道口則通過一條減壓通道與一油罐連接;
一個按照本發(fā)明如上所述的先導(dǎo)階段裝置，所說先導(dǎo)階段有一所說壓力設(shè)定彈簧的手動調(diào)節(jié)機構(gòu)，所說第一控制通道與所說油罐連接，而所說第二控制通道與所說液壓系統(tǒng)連接并與所說主要階段裝置的所說控制室連接;以及一個與所說第二控制通道連接的方向閥，所說方向閥可占有第一位置和第二位置，其中在所說第一位置時所說先導(dǎo)閥的所說壓力室可以通過一條壓力控制通道用所說液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力來加壓，而在所說第二位置時則通過一條油罐控制通道與所說油罐連接。
采用這種壓力控制閥可以保證主要階段裝置只能緩慢地對減壓控制信號作出反應(yīng)，由于液壓系統(tǒng)已被減壓，因此不會產(chǎn)生擾亂的壓力尖峰。
有利的做法是在油罐控制通道內(nèi)插入一個排放節(jié)流閥以便進一步控制主要階段裝置對減壓控制信號的反應(yīng)時間。值得贊賞的是，在采用本發(fā)明的先導(dǎo)階段裝置后液壓系統(tǒng)內(nèi)的減壓部分就能進行調(diào)節(jié)，因此可不必選用一個暢通橫截面不合理地小的節(jié)流閥。
但在壓力控制通道內(nèi)插入一個輸入節(jié)流閥卻是有利的。利用這個輸入節(jié)流閥，液壓系統(tǒng)內(nèi)的增壓部分就能不管減壓部分而單獨進行調(diào)節(jié)。
本發(fā)明還可提供一種具有優(yōu)良閥門性能的先導(dǎo)控制的比例壓力控制閥和一個構(gòu)成一體的防止最大壓力被超過的機械防護設(shè)施。
該先導(dǎo)控制的比例壓力控制閥具有一個有一第一和第二主要流道口和一控制室的主要階段裝置，所說第一主要流道口與一液壓系統(tǒng)連接，而所說第二主要流道口則通過一條減壓通道與一油罐連接;
一個按照本發(fā)明如上所設(shè)的先導(dǎo)階段裝置，所說先導(dǎo)階段裝置有一所說壓力設(shè)定彈簧的手動調(diào)節(jié)機構(gòu)，所說第一控制通道與所說油罐連接，而所說第二控制通道與所說液壓系統(tǒng)連接并與所說主要階段的所說控制室連接;以及一個有一(P)口、(T)口和(B)口的比例壓力調(diào)節(jié)閥，所說(P)口通過一條壓力控制通道與所說液壓系統(tǒng)連接，所說(T)口通過一條油罐控制通道與所說油罐連接，而所說(B)口則與所說先導(dǎo)階段裝置的所說第三控制通道連接，其時所說比例壓力調(diào)節(jié)閥將所說先導(dǎo)階段裝置的所說壓力室加壓到發(fā)出一個控制輸入的信號為止。
由于按照本發(fā)明在先導(dǎo)階段裝置內(nèi)的閥座具有較大的暢通橫截面，因此在通向閥座的連接通道內(nèi)建立起來的控制壓力比較不受通過這個先導(dǎo)階段裝置的流率的影響。從而液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力也可較多不受通過主要階段裝置的流率的影響。
如果需要對先導(dǎo)控制的比例壓力控制閥進行一個非常準(zhǔn)確的壓力調(diào)節(jié)，那么按照本發(fā)明可在先導(dǎo)階段裝置內(nèi)有利地設(shè)置一個位移傳感器以便檢測閥門活塞的位置。該閥門活塞的位置在一閉環(huán)的位置控制線路內(nèi)與一預(yù)先設(shè)定值的信號比較按比例地被調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的其他有利點和特點顯然可從結(jié)合附圖的下面的說明中獲悉。該發(fā)明包括本發(fā)明的先導(dǎo)階段裝置的一個較佳實施例的詳細說明，幾個這種先導(dǎo)階段裝置在壓力控制閥中的應(yīng)用實例以及對現(xiàn)有技術(shù)狀況的一個比較性的說明。


圖1所示為設(shè)有開啟壓力手動調(diào)節(jié)機構(gòu)和轉(zhuǎn)變?yōu)椴患訅毫M行循環(huán)的設(shè)施的現(xiàn)有技術(shù)的先導(dǎo)控制壓力控制閥的液壓系統(tǒng)布置圖;
圖2所示為增設(shè)有防止最大壓力被超過的現(xiàn)有技術(shù)的比例壓力控制閥的系統(tǒng)布置圖;
圖3所示為通過本發(fā)明的先導(dǎo)階段裝置的一個實施例的剖面圖;
圖4所示為圖3的放大詳圖;
圖5所示為圖3和圖4中示出的本發(fā)明的先導(dǎo)階段裝置應(yīng)用于一個壓力控制閥的情況，該控制閥設(shè)有開啟壓力手動調(diào)節(jié)機構(gòu)和根據(jù)控制信號分別進行減壓和增壓的設(shè)施;
圖6所示為圖3和圖4中示出的本發(fā)明的先導(dǎo)階段裝置應(yīng)用于一個比例壓力控制閥的情況，該控制閥設(shè)有一體構(gòu)成的防止最大壓力被超過的防護設(shè)施;
圖7所示為圖3和圖4中示出的本發(fā)明的先導(dǎo)階段裝置應(yīng)用于一個比例壓力控制閥的情況，該控制閥設(shè)有構(gòu)成一體的防止最大壓力被超過的防護設(shè)施加一個閉環(huán)的位置控制線路。
首先參閱圖1和2，對現(xiàn)有技術(shù)的先導(dǎo)控制的壓力控制閥的缺點和問題將作簡要說明。在該兩圖中示出壓力控制閥10，該閥具有一個主活塞12，一個主閥座13，一個主活塞彈簧14和一個主控制室16。壓力控制閥10的作用是要保護一個液壓系統(tǒng)使它不受允許的高壓的侵襲并要使調(diào)節(jié)好的預(yù)先設(shè)定的壓力保持恒定。為此目的，使液壓系統(tǒng)18通過壓力控制閥10用一條減壓通道20連接到?jīng)]有壓力的油槽22上。
標(biāo)號24指出一個能手動調(diào)節(jié)壓力的先導(dǎo)閥。該閥有一閥座26和一封閉錐體28。后者可沿軸向在閥室30內(nèi)移動并能密封地貼合在閥座26上。有一手動可調(diào)的壓力設(shè)定彈簧32連結(jié)在封閉錐體28上，因此能向著閥座26的方向在錐體28上施加一個封閉力。閥室30由一第一控制通道34連接到油罐22。有一第二控制通道36，其一端開啟通向閥座26，其另一端通過一條第三控制通道38連接到主控制室16并通過一條第四控制通道40與液壓系統(tǒng)18連接。
如果液壓系統(tǒng)內(nèi)的系統(tǒng)壓力PE低于設(shè)定在壓力設(shè)定彈簧32上的開啟壓力，那么先導(dǎo)閥關(guān)閉，主控制室16被系統(tǒng)壓力PE增壓。由于主活塞12在主控制室16內(nèi)有一與其閥座13的暢通橫截面大致相當(dāng)?shù)闹骺刂泼婊蛳葘?dǎo)面42，因此主活塞12處于靜液壓平衡狀態(tài)并被主活塞彈簧14壓向閥座13，兩者構(gòu)成密封。液壓系統(tǒng)18和油罐22之間通過減壓通道20的連接于是被關(guān)斷。
如果液壓系統(tǒng)18內(nèi)的系統(tǒng)壓力PE超過設(shè)定在壓力設(shè)定彈簧32上的開啟壓力，那么封閉錐體就可頂住壓力設(shè)定彈簧32而開啟并能使先導(dǎo)由通過閥室30和第一控制通道34排出到油罐22內(nèi)。而從液壓系統(tǒng)18現(xiàn)來通過第四控制通道40的先導(dǎo)油的進入則受到第一節(jié)流閥44的限制。其時一個比較恒定的控制壓力可在第二控制通道36和主控制室16內(nèi)建立。如果系統(tǒng)壓力PE繼續(xù)增高，那么最終主活塞12就會開啟，于是液壓系統(tǒng)18就通過減壓通道20與油罐22連接，結(jié)果系統(tǒng)壓力就可受到限制。
圖1中的液壓系統(tǒng)18能夠根據(jù)需要用一發(fā)送到一個電磁操作的方向閥46(例如一個具有彈簧力返回的2/2路閥)上的控制信號來減壓。這個方向閥46在液壓系統(tǒng)上與先導(dǎo)閥24平行地連接。當(dāng)方向閥46以電磁方式開啟時，主控制室16就向油罐22開通了。換句話說，由于在先導(dǎo)閥24旁開通了旁路，其壓力調(diào)節(jié)功能已經(jīng)不起作用了。主控制活塞12于是開啟，因為其主控制面上的壓力已經(jīng)降低，液壓系統(tǒng)18內(nèi)的流動于是就轉(zhuǎn)到減壓通道20內(nèi)。此時在液壓系統(tǒng)18內(nèi)建立的壓力取決于主活塞彈簧14的反向力以及安排在先導(dǎo)系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)流閥44、48、50。
圖1中液壓系統(tǒng)18的現(xiàn)有技術(shù)的減壓，其效果是不能令人滿意的。因為主活塞12對先導(dǎo)閥24的反應(yīng)太快了，在幾個毫秒內(nèi)就會開啟，所以相應(yīng)于減壓通道20內(nèi)流率的急速增加，就會產(chǎn)生減壓震動。除了出現(xiàn)噪音外，這種減壓震動還能導(dǎo)致系統(tǒng)混亂，例如損害過濾器、冷卻器、密封和固定元件，或者在連接到系統(tǒng)的機械內(nèi)導(dǎo)致不希望有的振動。即使有節(jié)流閥48插入在主控制室16的排出管上還有節(jié)流閥50插入在先導(dǎo)閥24的油罐通道上，但在許多情況下只是使主活塞12的開啟運動不合適地延遲而已。事實上，節(jié)流閥48、50必須有一最小的暢通橫截面才能防止污穢的顆粒將它們堵塞。
圖2中的現(xiàn)有技術(shù)的閥門為一設(shè)有獨立的機械減壓設(shè)施的先導(dǎo)控制的比例壓力控制閥。標(biāo)號52所示的先導(dǎo)閥，與先導(dǎo)閥24一樣，具有一個閥座54和一個封閉錐體56。這個封閉錐體56可沿軸向在一閥室58內(nèi)移動并向密封地貼合在閥座54上。作為先導(dǎo)閥24內(nèi)手動可調(diào)壓力設(shè)定彈簧32的替代，先導(dǎo)閥52有一電控的比例驅(qū)動線圈60，該線圈60可根據(jù)控制電流62的大小按比例地產(chǎn)生封閉錐體56的封閉力。由于作用在封閉錐體56上的封閉力決定先導(dǎo)閥52的開啟壓力并從而決定壓力控制閥10的主控制室16內(nèi)的壓力，因此在液壓系統(tǒng)18內(nèi)的壓力PE就連續(xù)地與控制電流62成比例地變化。在一可替代的實施例中，比例驅(qū)動線圈60作用在一個壓縮彈簧(未示出)上，該彈簧再將一個封閉力沿向著閥座54的方向施加在封閉錐體56上并控制在那里的位移，從而連續(xù)地控制液壓系統(tǒng)18內(nèi)的系統(tǒng)壓力PE。但這兩實施例都有這樣的缺點，即閥座54的暢通橫截面必須設(shè)計得比較小，因為比例驅(qū)動線圈60的驅(qū)動力是很有限的(一般約為60N至100N)。閥座54的暢通橫截面通常僅為手動可調(diào)先導(dǎo)閥24中閥座26的暢通橫截面的1/7至1/10。這個減少得可觀的閥座54的暢通橫截面會在先導(dǎo)閥內(nèi)導(dǎo)致附加的壓力損失，從而主控制室16內(nèi)的壓力更多取決于控制通道40內(nèi)液流的波動。控制通道40內(nèi)液流的波動是可以解釋的，例如當(dāng)通過壓力控制閥10的液流增加時就會產(chǎn)生一個較高的液流力，該力沿著封閉的方向作用在主活塞上。由此液壓系統(tǒng)內(nèi)的PC就會增加，反過來又會引起控制通道內(nèi)流率的增加。結(jié)果就是系統(tǒng)壓力PE隨著通過壓力控制閥10的流率Q的增加而增加。在先導(dǎo)控制52內(nèi)的壓力損失越大，先導(dǎo)控制的壓力控制閥的特性曲線(Q、PE)的上升越陡。因此遺憾的是，用比例驅(qū)動線圈驅(qū)動的先導(dǎo)階段裝置，其閥座一般具有比手動可調(diào)先導(dǎo)閥較小的暢通橫截面。
在圖2中有一個手動可調(diào)先導(dǎo)閥24＇被平行地安排在先導(dǎo)閥52的旁邊。這個先導(dǎo)閥24＇的目的是要保護液壓系統(tǒng)18使其壓力不致過高。這種高壓例如可被比例驅(qū)動線圈60的控制不良(例如過大的控制電流62)所引起。這個先導(dǎo)閥的閥座26＇、封閉錐體28＇、閥室30＇和壓力設(shè)定彈簧32＇在功能上和構(gòu)造上都與圖1的先導(dǎo)閥24相當(dāng)。將這樣一個第二閥門加入到壓力控制閥10的先導(dǎo)部分會使費用增加并需增加空間。
現(xiàn)結(jié)合圖3和4將按照本發(fā)明的先導(dǎo)閥的一個較佳的實施例說明如下該閥100具有下列主要元件一個閥門外殼、一個封閉件例如封閉錐體104、一個壓力設(shè)定彈簧106、一個壓力設(shè)定彈簧的調(diào)節(jié)機構(gòu)、一個閥門活塞110、以及一個閥門活塞的閥套112。
閥套112以密封方式插入在閥門外殼102的第一梯級孔116內(nèi)。一個封閉擋止塞114沿軸向密封這個第一梯級孔116，同時將閥套112固定在那里。一個第二梯極孔118接續(xù)第一梯級孔116沿軸向通過閥門外殼而延長并有一個比第一梯級孔116小的橫截面。這個第二梯級孔118是用調(diào)節(jié)機構(gòu)例如一個慣用的具有一個螺桿的手動操作調(diào)節(jié)機構(gòu)來沿軸向密封的。壓力設(shè)定彈簧106的第一端支承在調(diào)節(jié)機構(gòu)108的一片彈簧板120上，而其第二端則抵靠在封閉錐體104的一個肩部表面122上，從而可沿向著第一梯級孔116的方向?qū)⒁粡椥粤κ┘釉诜忾]錐體104上。這個力可以通過調(diào)節(jié)機構(gòu)108用手動調(diào)節(jié)。
先導(dǎo)閥106在內(nèi)部的左邊部分，特別包括閥套112、閥門活塞110和封閉錐體104將結(jié)合圖4作更詳細的說明。閥門活塞110可沿軸向在閥座112的導(dǎo)孔124內(nèi)移動，即就是說，它可在第一軸端位置與第二軸端位置之間移動，其中第一軸端位置是當(dāng)閥門活塞以其第一端面126抵靠在閥門外殼內(nèi)的一個環(huán)狀肩部表面130上時，而第二軸端位置是當(dāng)它以第二端面128抵靠在封閉擋止塞114上時。設(shè)在導(dǎo)孔124軸向延長處上的閥室132具有比導(dǎo)孔124小的橫截面，于是形成肩部表面130。在圖4中，閥門活塞位在其第一軸端位置上。這時第一控制通道133向閥室132開通。
封閉錐體104可以有效地牢固連結(jié)在一個減震活塞134上。該活塞134在閥門活塞110中導(dǎo)孔138內(nèi)的自由端可有效地用一導(dǎo)塞延長部136沿軸向?qū)б?。該減震活塞必須能排出液壓油，例如通過導(dǎo)塞延長部136上一個弄平的表面，以便建立起一個與封閉錐體104的有關(guān)的運動方向相反的減震力。異孔138(或者毋寧說它在軸向上的連續(xù)部)的第一端在一端沿軸向向閥門活塞110的第二端面126開通并在封閉錐體104能可靠貼合的閥座140上形成暢通橫截面。配有適當(dāng)閥座的球形閥或板形閥當(dāng)然也可用來替代封閉錐體104。開啟彈簧141可有效地設(shè)在封閉錐體104與閥門活塞110的第二端面126之間。
導(dǎo)孔138的反對端沿軸向密封。由于在導(dǎo)塞延長部136與封閉錐體104之間的減震活塞具有比導(dǎo)孔138顯然小的橫截面，在減震活塞134和導(dǎo)孔138之間就形成一個通向閥座140的具有環(huán)狀橫截面的連接通道142。在閥門活塞110上有一橫穿孔144把連接通道142與一內(nèi)部環(huán)狀室146連接起來。設(shè)在導(dǎo)孔124內(nèi)的內(nèi)部環(huán)狀室146在軸向上被密封在閥門活塞110的第一和第二橫截面段之間的范圍內(nèi)。通過閥套112上相應(yīng)的連接開口152，內(nèi)部環(huán)狀室146可通過設(shè)在閥套112和第二梯級孔116之間的外部環(huán)狀室154與第二控制通道156連接。
第三控制通道158通過另外一個外部環(huán)狀室160和另外一個在閥套112內(nèi)的連接開口162連接到一個壓力室164內(nèi)。該壓力室164部署在閥套112的導(dǎo)孔124內(nèi)，一方面以封閉擋止塞114為界，另一方面以閥門活塞110的第二端面128為界。因此閥門活塞在該壓力室164內(nèi)有一壓力驅(qū)動面，其橫截面積與導(dǎo)孔124的橫截面積相當(dāng)。該面積要比閥座140的暢通橫截面大九倍以上。
上述方案當(dāng)然可在結(jié)構(gòu)上加以改變而仍不離開本發(fā)明的基本思想。例如減震活塞134可以取消設(shè)在閥門活塞外邊的封閉錐體104的導(dǎo)行裝置來代替。閥套112也可以省掉。閥門活塞兩端擋止塞的結(jié)構(gòu)的替代方案對行家來說也是不難作出的。
圖3和4示出的先導(dǎo)閥的操作方式和基本優(yōu)點將結(jié)合示出三個不同實施例的圖5、6和7進行說明。
在圖5、6和7的實施例中，按照本發(fā)明的先導(dǎo)閥100在每一種情況下都是與一壓力控制閥10一起使用并以后者作為主要階段的。為了說明主要階段可參閱圖1和2。相同的元件都被標(biāo)以相同的標(biāo)號。須注意的是涉及先導(dǎo)閥部分的標(biāo)號都是在圖3和4中示出的。為了避免圖中的標(biāo)號過于擁擠，這部分標(biāo)號沒有出現(xiàn)在圖5、6和7中。為了更好理解下面的說明，并應(yīng)相應(yīng)地參閱圖3和4。
在圖5中，先導(dǎo)閥100與主要階段閥10組成一個先導(dǎo)控制的壓力控制閥，其中開啟壓力是用手動調(diào)節(jié)的。通過調(diào)節(jié)機構(gòu)108將載荷預(yù)加在壓力設(shè)定彈簧106上，作用在封閉錐體104上的封閉力就被相應(yīng)地設(shè)下下來。先導(dǎo)閥100的第一控制通道133連接到油罐22上。先導(dǎo)閥100的第二控制通道156通過一個先導(dǎo)油壓力口166連接到液壓系統(tǒng)18上，因此封閉錐體104以系統(tǒng)壓力PE加壓在其閥座140上。通過主控制室口168，第二控制通道156并以相同的方式連接到主控制室16上。一旦系統(tǒng)壓力低于設(shè)定在調(diào)節(jié)機構(gòu)108上的開啟壓力，主控制室16就會通過先導(dǎo)油壓力口166和主控制室口168以系統(tǒng)壓力PE加壓。如果主控制面42的面積與主閥座13的橫截面相等，那么主活塞12就處于靜液壓平衡狀態(tài)并被活塞彈簧14壓到主閥座13上，兩者構(gòu)成密封。
標(biāo)號170示出一個4/2路閥(用ISO1219規(guī)定的圖形標(biāo)記來代表)，該閥用電磁方式驅(qū)動并有四個流道口(A)、(B)、(P)和(T)，兩個控制位置和一個由彈簧力限定的基本位置。在該方向閥170的兩個控制位置中的一個位置上，先導(dǎo)閥100的壓力室164通過方向閥170和一個通過閥門外殼102的壓力控制通道172(在閥門外殼102中只有部分壓力控制通道被畫出)連接到先導(dǎo)油壓力口166。先導(dǎo)閥100的閥門活塞110因此以很大的力抵壓在肩部表面130上。
如果液壓系統(tǒng)18內(nèi)的系統(tǒng)壓力超過設(shè)定的開啟壓力，封閉錐體104就離開閥座140而外移。先導(dǎo)油的流動由于受到在先導(dǎo)油壓力口166內(nèi)的一個輸入節(jié)流閥174的限制，因而大多通過閥座140和第一控制通道133流到油罐22內(nèi)。這時在通往閥座140的連接通道142內(nèi)控制壓力大體上是恒定的。這個控制壓力PC通過主控制室口168作用在主控制活塞12的主控制面42上。如果系統(tǒng)壓力繼續(xù)上升，那么在開啟方向上作用在主活塞上的靜液壓力最終將大于作用在封閉方向上的主活塞彈簧14的彈力。主活塞12于是離開其閥座13而上升，液壓油轉(zhuǎn)為通過減壓通道而流向油罐22。壓力控制因此收到了效果。在主控制室口168內(nèi)的一個制動節(jié)流閥176減緩主活塞12的移動。由主活塞彈簧14決定的在系統(tǒng)壓力和控制壓力之間的壓力差連同輸入節(jié)流閥174的暢通橫截面決定著通過先導(dǎo)閥的先導(dǎo)油的流率。輸入節(jié)流閥174和制動節(jié)流閥176當(dāng)然應(yīng)該以最佳的方式互相配合以便得到穩(wěn)定的操作性能而不會引起壓力波動，而特性曲線(Q、PE)當(dāng)通過主閥10的流率增加時在系統(tǒng)壓力方面只有少量的上升。
到現(xiàn)在為止，先導(dǎo)閥100的操作模式與圖1中的先導(dǎo)閥24并沒有顯著的差別，但從下面可以看到主要區(qū)別是在通過壓力控制閥10和通向油罐的減壓通道而進行的液壓系統(tǒng)18的電動操作減壓。
4/2路閥170通過它的兩個工作口(A)和(B)和第三控制通道158連接。如果減壓要在方向閥170內(nèi)設(shè)有液流的情況下進行，那么可將工作口(A)上的連接用擋止塞關(guān)閉，如圖5所示。但若減壓要在方向閥170起作用的情況下進行，那么應(yīng)將工作口(B)上的連接用擋止塞關(guān)閉。在無論那一種情況下，當(dāng)將液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到減壓時，先導(dǎo)閥100的壓力室164總是由方向閥170通過一個通向油罐22的油罐控制通道178來減壓。油罐控制通道178可以，例如如圖5所示，向先導(dǎo)閥100的閥室132開通，該閥室132通過第一控制通道133與油罐22連接。上述4/2路閥當(dāng)然可用3/2路閥來代替。
當(dāng)一力F向著封閉擋止塞114的方向作用在閥門活塞110上時。該力的模數(shù)＝PC×AS，其中PC為預(yù)先被壓力設(shè)定彈簧106設(shè)定的開啟壓力(或者更確切說為建立起來的控制壓力)，AS為閥座140的暢通橫截面。在轉(zhuǎn)換到減壓時，這個力是現(xiàn)成的，可用來使閥門活塞向著封閉擋止塞114的方向移動。從壓力室164壓出的先導(dǎo)油通過第三控制通道158、方向閥170和油罐控制通道178進入油罐22內(nèi)。在這里閥門活塞110的移動是很緩慢的，因為可用力F在壓力室164內(nèi)造成的一個壓力比壓力PC還要多乘上一個因數(shù)K＝AS/AD(K＞1)，其中AD為閥套內(nèi)導(dǎo)孔124的橫截面面積。閥門活塞110的移動速率還可以進一步放慢只要在油罐控制通道178上裝一排出節(jié)流閥180即可。
壓力設(shè)定彈簧106隨著閥門活塞110在向著封閉擋止塞的方向上走過的距離的增長按比例地逐步放松。設(shè)定的開啟壓力，以及從而在壓力控制閥10的主控制室16內(nèi)的控制壓力因此都隨之降低。壓力控制閥10向減壓通道20開通，但始終處于先導(dǎo)閥100的控制之下。
先導(dǎo)閥100內(nèi)的開啟彈簧141可以保證封閉錐體104從閥座140上適當(dāng)?shù)靥崞鸩⒛苁瓜葘?dǎo)油排出到油罐22內(nèi)以便完全減少控制室16內(nèi)的控制壓力。在這種方式下，即使遇到沿封閉方向作用在封閉錐體104上的很大的流動力，也要保證使封閉錐體104能從閥座140上適當(dāng)?shù)靥崞稹?br> 按照本發(fā)明，減壓的進程還可用先導(dǎo)控制閥100有意識地施加影響，即就是說，可以使它放慢。在圖5所示的實施例中，減少因數(shù)K在實際上約等于1∶15。其意為在壓力室164內(nèi)可用的壓力僅為控制壓力PC的十五分之一。因此可以用大于0.6至1mm的節(jié)流直徑來調(diào)節(jié)到不會發(fā)生減壓震動的這么慢的減壓進程。減壓是用時間控制的壓力設(shè)定彈簧106的松馳來進行的，那就是說，用時間控制的預(yù)先設(shè)定壓力值的減少來進行的，在過程中并沒有干預(yù)主要階段裝置的主活塞的壓力調(diào)節(jié)作用。
而采用圖1中的現(xiàn)有技術(shù)閥，情況就不是這樣。在處于高壓下的主控制室16的減壓過程中，如同業(yè)已說明的，先導(dǎo)閥24是用方向閥46來使它短路的。由于在油罐控制通道內(nèi)的節(jié)流閥50上存在著較高的壓力差，主活塞12的開啟運動只能在非常有限的程度上放慢。
采用先導(dǎo)閥還可能在增壓方向施加影響，辦法是在壓力通道173上加入一個輸入節(jié)流閥182。該節(jié)流閥182的暢通橫截面決定閥門活塞110在向第一軸位置的方向上移動的速率，從而決定增壓時間。減壓方向和增壓方向因此可用排出節(jié)流閥180和輸入節(jié)流閥182分別單獨施加影響。
在圖6所示的安排中，圖5中的4/2路閥170被一具有三個流道口(B)、(P)和(T)及一個比例驅(qū)動線圈的比例壓力調(diào)節(jié)閥184所替代。該閥的基本位置是由彈簧力來限定的。(B)口與第二控制通道158連接，(P)口與壓力控制通道172連接，而(T)口則與油罐控制通道178連接。(B)口內(nèi)的壓力在一低壓的范圍內(nèi)(即0至12巴)被控制為與一控制電流成比例。在先導(dǎo)閥100內(nèi)的壓力室164就用這個比例控制的低壓來增壓。在導(dǎo)孔124和閥座140的暢通橫截面之間的面積比約為15∶1，這個比例可以保證在壓力室164內(nèi)預(yù)先經(jīng)過控制的低壓足夠用來通過閥門活塞110的移動對壓力設(shè)定彈簧106預(yù)加載荷。因此，控制壓力是由壓力設(shè)定彈簧106根據(jù)控制電流162按比例地控制的，而液壓系統(tǒng)18內(nèi)的系統(tǒng)壓力是根據(jù)這個控制壓力比例地控制的。
最大系統(tǒng)壓力可用調(diào)節(jié)機構(gòu)108手動設(shè)定。這一設(shè)定與壓力調(diào)節(jié)閥184的控制電子學(xué)無關(guān)。當(dāng)控制電子學(xué)發(fā)生錯誤時，控制壓力也不能超過用調(diào)節(jié)機構(gòu)108手動設(shè)定的最大壓力。的確，即使壓力室164內(nèi)的壓力很大，閥門活塞110也只能前進到端頭擋塊抵靠在肩部表面123上為止。因此如圖2所示的增設(shè)的手動可調(diào)的先導(dǎo)閥完全是多余的，因為其功能已成為本發(fā)明的先導(dǎo)閥的一個基本功能。
采用本發(fā)明的先導(dǎo)閥100，與圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)閥相比，能夠得到一個改進的閥門特性曲線(Q、PE)，當(dāng)流經(jīng)閥門的流率Q增加時，系統(tǒng)壓力PE只是較平坦地增長。這個優(yōu)點可以歸功于下列事實，本發(fā)明的先導(dǎo)閥100與具有比例驅(qū)動線圈的現(xiàn)有技術(shù)的先導(dǎo)閥相比，閥座140具有約大九倍的暢通橫截面。
圖7示出先導(dǎo)閥100在一先導(dǎo)控制的比例壓力控制閥中的另一種應(yīng)用。先導(dǎo)閥100的封閉擋止塞114為一位移傳感器188所替代，該傳感器188可檢測出閥門活塞110的正確位置并產(chǎn)生一個與這位置成比例的輸出信號。位移傳感器可以為一個耐壓而又氣密的感應(yīng)式位移傳感器，可用螺塞機械地連接在閥門活塞110上。
一個帶有比較驅(qū)動線圈的比例位移閥192，其(A)口與第二控制通道156連接，(T)口與油罐控制通道178連接，(P)口與先導(dǎo)閥100的控制通道172連接。閥門活塞110的位置于是用一閉環(huán)位置控制線路來控制。為此目的，將位移傳感器188的輸出信號與一希望值比較，然后相應(yīng)地調(diào)節(jié)比例壓力調(diào)節(jié)閥192。壓力設(shè)定彈簧106的預(yù)加載荷因此是連續(xù)變化的，與預(yù)先設(shè)定的希望值比較，具有高度精確性，并且如上所述，能夠調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)18內(nèi)的系統(tǒng)壓力。先導(dǎo)閥100為一可以構(gòu)成具有高度調(diào)節(jié)精確性的電控比例壓力控制閥的簡單機構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種壓力控制閥用的先導(dǎo)階段裝置，該裝置具有一個與第一控制通道(156)連接的閥室(141)，一個閥座(140)，一個與所說閥座(140)連結(jié)并可在所說閥室(141)內(nèi)沿軸向移動的封閉元件(104)，一個與所說封閉元件(104)連結(jié)以便在向所說閥座(140)的方向上將一封閉力施加其上的壓力設(shè)定彈簧(106)，其特征在于，一個可沿軸向移動的閥門活塞(110)沿軸向在一側(cè)限定了所說閥座的范圍并在其內(nèi)形成了所說閥座(140)，所說閥座(140)具有一個暢通的橫截面，一條連接通道(142、144)通過所說閥門活塞(110)將所說閥座(140)的暢通橫截面連接到第二控制通道(156)，一個連接到第三控制通道(158)的壓力室(164)，所說閥門活塞(110)在所說壓力室(164)內(nèi)有一顯然比所說閥座(140)的所說的暢通橫截面大的驅(qū)動面，其時所說壓力室(164)被增壓，有一靜液壓力施加在所說閥門活塞(110)上使它反對所說壓力設(shè)定彈簧(106)的封閉力，以及所說閥門活塞(110)的一個在外殼上的擋止部(130)在所說靜液壓力的方向上確定著所說閥門活塞(110)的第一軸端位置。
2.按照權(quán)利要求1的先導(dǎo)階段裝置，其特征在于，所說封閉元件包括一牢固連結(jié)在一減震活塞(134)上并被沿軸向?qū)б陂y門活塞(110)的一個導(dǎo)孔(138)內(nèi)的封閉錐體(104)。
3.按照權(quán)利要求1或2的先導(dǎo)階段裝置，其特征在于，一個所說閥門活塞(110)的導(dǎo)孔(124)，一個在所說閥門活塞(110)上沿軸向間隔安排并密封地配合在所說導(dǎo)孔(124)內(nèi)的第一和第二橫截面段(148和150)，一個在所說導(dǎo)孔(124)內(nèi)沿軸向設(shè)在所說閥門活塞(110)的兩個橫截面段(148、150)之間的內(nèi)部環(huán)狀室(146)，通向所說閥座(140)的所說連接通道(142、144)向所說內(nèi)部環(huán)狀室(146)開通，以及將所說內(nèi)部環(huán)狀室(146)與所說第二控制通道(156)連接起來的設(shè)施。
4.按照權(quán)利要求3的先導(dǎo)階段裝置，其特征在于，一個在其內(nèi)部具有所說導(dǎo)孔(124)的閥套(112)，一個包圍在所說閥套(112)外面的外部環(huán)狀室(154);在所說閥套(112)內(nèi)設(shè)有連接開口(152)以便將所說內(nèi)部環(huán)狀室(146)與說外部環(huán)狀室(154)連接起來，所說第二控制通道(156)向所說外部環(huán)狀室(154)開通。
5.先導(dǎo)控制的手動可調(diào)壓力控制閥具有一個具有第一和第二主要流道口及一個控制室(16)的主要階段裝置(10)，所說第一主要流道口與一液壓系統(tǒng)(18)連接，而所說第二主要流道口通過減壓通道(20)與一油罐(22)連接，其特征在于，按照權(quán)利要求1至4中任一項的先導(dǎo)階段裝置(100)具有一個所說壓力設(shè)定彈簧(106)的手動調(diào)節(jié)機構(gòu)(108)，所說第一條控制通道(133)連接到所說油罐(22)上，而所說第二條控制通道(156)連接到所說液壓系統(tǒng)(18)上并連接到所說主要階段裝置(10)的所說控制室(16)上，以及一個連接到所說第三控制通道(158)的方向閥(170)，該閥具有第一和第二位置，其中在所說第一位置時，所說先導(dǎo)閥(100)的所說壓力室(164)可以通過一個壓力控制通道(172)用所說液壓系統(tǒng)(18)內(nèi)的壓力來加壓，而在所說第二位置時，所說先導(dǎo)閥(100)的所說壓力室(164)通過一個油罐控制通道(178)與所說油罐(22)連接。
6.按照權(quán)利要求5的先導(dǎo)控制的手動可調(diào)壓力控制閥，其特征在于，有一排出節(jié)流閥(180)插在所說油罐控制通道(178)上。
7.按照權(quán)利要求5或6的先導(dǎo)控制的手動可調(diào)壓力控制閥，其特征在于，有一輸入節(jié)流閥(182)插入所說壓力控制通道(172)上。
8.先導(dǎo)控制的比例壓力控制閥具有一個有一第一和第二主要流道口和一控制室(16)的主要階段裝置(10)，所說第一主要流道口與一液壓系統(tǒng)(18)連接，而所說第二主要流道口則通過一條減壓通道(20)與一油罐(22)連接，其特征在于，一個按照權(quán)利要求1至4中任一項的先導(dǎo)階段裝置(100)，所說先導(dǎo)階段裝置有一所說壓力設(shè)定彈簧(106)的手動調(diào)節(jié)機構(gòu)(108)，所說第一控制通道(133)與所說油罐(22)連接，而所說第二控制通道(156)與所說液壓系統(tǒng)(18)連接并與所說主要階段裝置(10)的所說控制室(16)連接，以及一個有一(P)口、(T)口和(B)的比例壓力調(diào)節(jié)閥(170、184)，所說(P)口通過一條壓力控制通道(172)與所說液壓系統(tǒng)(18)連接，所說(T)口通過一條油罐控制通道(178)與所說油罐(22)連接，而所說(B)口則與所說先導(dǎo)階段裝置(100)的所說第三控制通道(158)連接，其時所說比例壓力調(diào)節(jié)(170、184)將所說先導(dǎo)階段裝置(100)的所說壓力室(164)加壓直至發(fā)出一個控制輸入信號。
9.按照權(quán)利要求8的先導(dǎo)控制的比例壓力控制閥，其特征在于，在所說先導(dǎo)階段裝置(100)內(nèi)有一位移傳感器(188)以便檢測所說閥門活塞(110)的位置，其時所說閥門活塞(110)的這個位置在一閉環(huán)的位置控制線路內(nèi)與一預(yù)先設(shè)定值的信號比較按比例地被調(diào)節(jié)，從而控制所說壓力設(shè)定彈簧(106)的預(yù)加載。
全文摘要
一種壓力控制閥用的先導(dǎo)階段裝置具有一個可沿軸向的閥門活塞(110)沿軸向在一側(cè)限定一個閥室(141)的范圍并包括一個閥座(140)以便將一個封閉錐體(110)貼合其上。閥門活塞(110)在一壓力室室(164)內(nèi)有一顯然比閥座(140)的暢通橫截面大的驅(qū)動面。將這壓力室(164)加壓可以產(chǎn)生一個較大的靜液壓力，該力反對壓力設(shè)定彈簧(106)的封閉力而作用在閥門活塞(110)上。有一外殼上的擋止塞固定著閥門活塞(110)在這靜液壓力的方向上的第一軸端位置。這種先導(dǎo)控制階段不論對手動可調(diào)的壓力控制閥還是對比例壓力控制閥都具有提高的性能。
文檔編號F16K17/06GK1103146SQ9411480
公開日1995年5月31日 申請日期1994年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月2日
發(fā)明者阿森尼·布爾凱爾, 貝爾恩德·蘭費爾曼, 卡爾·特拉特伯格, 卡爾·海茵茨·普斯特 申請人:哈伊德羅魯克斯股份有限公司