專利名稱：具有集成的流量控制的電動液壓計量閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及電動液壓計量閥，且更具體地說，涉及具有流量控制的電動 液壓計量閥。
背景技術(shù)：
諸如挖土機、裝載機、推土機、自動平地機以及其它類型重型機械之類的作業(yè) 機器使用一個或多個液壓致動器來完成各種任務(wù)。這些致動器流體連接到作業(yè)機器 上的泵，該泵向致動器內(nèi)的腔室提供加壓流體。電動液壓閥裝置通常流體連接在泵 和致動器之間以控制到致動器的腔室和來自致動器腔室的加壓流體的流率。流入或 流出致動器腔室的流體流率直接關(guān)系到致動器的速度。將多個致動器流體連接到公共泵的作業(yè)機器液壓回路在致動器運行過程中可 能在回路內(nèi)經(jīng)受所不希望的壓力波動。具體地說，供應(yīng)到一個致動器的流體的壓力 可能所不希望地響應(yīng)于消耗來自同一液壓回路的流體或向該液壓回路排出流體的 不同致動器而發(fā)生波動。當對電動液壓閥裝置進行區(qū)域控制時，這些壓力波動可能 引起不協(xié)調(diào)的和/或意外的致動器運動。具體地說，為了以所想要的速度移動致動 器，可移動電動液壓閥裝置的構(gòu)件以打開通向特定打開區(qū)域的流體通路。特定打開 區(qū)域是根據(jù)對應(yīng)于所要求的流率和產(chǎn)生的致動速度的假定的供應(yīng)壓力。當供應(yīng)到電 動液壓閥裝置的流體的壓力偏離假定的壓力時，流率和致動器產(chǎn)生的速度成比例地 偏離所要求的速率和速度。1999年3月9日授予Wilke等人的美國專利第5,878,647號('647專利)中描述了一種改進對供應(yīng)到致動器的流體的流率的控制的方法。'647專利描述了具有 一種液壓回路，其具有兩個供應(yīng)閥、可變排量泵、以及液壓致動器。供應(yīng)閥將可變 排量泵連接到液壓致動器的頭端或桿端以引起液壓致動器的運動。每個這些供應(yīng)閥 中都包含壓力補償機構(gòu)，該壓力補償機構(gòu)感測供應(yīng)閥出口處壓力并將這些壓力中的 最大值提供給可變排量泵的控制輸入以實現(xiàn)可變排量泵的運行?？蓪崿F(xiàn)可變排量泵 的運行以使橫跨每個供應(yīng)閥的壓降大致恒定，由此使供應(yīng)的壓力和產(chǎn)生的通過每個電磁閥的流體的流率更靠近假定的壓力和所想要的流率。盡管'647專利中描述的壓力補償機構(gòu)可降低液壓回路內(nèi)的壓力波動，但是它 們可能響應(yīng)慢、昂貴且增加液壓回路的不可靠度。具體地說，'647專利的壓力補 償機構(gòu)僅在感測到橫跨供應(yīng)閥的所不希望的壓降后才起作用來影響直接通過供應(yīng) 閥的壓力。此外，即使在壓力補償機構(gòu)已經(jīng)改變泵性能之后，改變的效果也不能立 即實現(xiàn)。在將所不希望的壓降調(diào)節(jié)成匹配假定的壓降時，供應(yīng)到致動器的流體的流 率可能已經(jīng)偏離所要求的流率一段相當長的時間了。此外，壓力補償機構(gòu)的增加的 部件可能增加液壓回路的成本和不可靠度。所揭示的計量閥針對克服以上闡述的一個或多個問題。發(fā)明內(nèi)容在一個方面，本發(fā)明涉及一種計量閥。該計量閥包括具有入口和出口的閥本體。 該計量閥還具有設(shè)置在閥本體內(nèi)入口和出口之間的主提動閥。主提動閥具有突出端 和腔端，并可在流動通過位置和流動阻塞位置之間移動，在流動通過位置，流體從 入口流向出口，而在流動阻塞位置，入口和出口之間的流體流動被阻塞。該計量閥 還具有引導(dǎo)件，該引導(dǎo)件可移動以選擇地將主提動閥的腔端與放泄裝置連通，由此 影響主提動閥在流動通過位置和流動阻塞位置之間的移動。該計量閥還具有可操作 以移動引導(dǎo)件的電磁機構(gòu)。引導(dǎo)件的位置受到入口處的流體壓力的影響。另一方面，本發(fā)明涉及一種操作計量閥的方法。該方法包括引導(dǎo)加壓流體流向 計量閥的主提動閥。該方法還包括電子地移動引導(dǎo)件以液壓地將主提動閥移動到預(yù) 定位置，并使加壓流體能夠以所想要的速率流過計量閥。該方法還包括響應(yīng)于流體 的壓力自動地液壓地調(diào)節(jié)引導(dǎo)件的位置以保持通過計量閥的所想要的流率。


圖1是根據(jù)示例性所揭示實施例的作業(yè)機器的示意性側(cè)視圖；圖2是用于圖1的作業(yè)機器的示例性所揭示的液壓回路的示意圖；以及圖3是用于圖2的液壓回路的示例性所揭示閥的剖視圖。
具體實施方式
圖1示出了示例性作業(yè)機器10。作業(yè)機器10可體現(xiàn)為執(zhí)行與諸如采礦、建筑、 耕作、運輸之類的行業(yè)或本技術(shù)領(lǐng)域已知的其它行業(yè)相關(guān)的某種類型的操作的移式機器。例如，作業(yè)機器IO可以是諸如挖土機、推土機、裝載機、反鏟挖土機、 自動平地機、自動傾卸式卡車之類的泥土移動機器或任何其它泥土移動機器。作業(yè) 機器IO還可體現(xiàn)為諸如發(fā)電機組、泵、或其它合適操作執(zhí)行作業(yè)機器之類的固定式機器。作業(yè)機器10可包括框架12、至少一個作業(yè)工具14、以及將作業(yè)工具14 連接到框架12的液壓缸16。還考慮到如果需要可省略液壓缸16，并可替代地包括 液壓電動機?？蚣?2可包括支持作業(yè)機器10的運動的結(jié)構(gòu)單元。框架12例如可體現(xiàn)為將 電源(未示出)連接到牽引裝置18的靜止基部框架、聯(lián)接系統(tǒng)的可移動框架構(gòu)件 或本領(lǐng)域已知的任何其它框架。作業(yè)工具14可體現(xiàn)為用于執(zhí)行任務(wù)的裝置。例如，作業(yè)工具14可體現(xiàn)為平鏟、 鏟斗、挖掘鏟、松土器、傾卸器、推進裝置、或本領(lǐng)域已知的任何其它任務(wù)執(zhí)行裝 置。作業(yè)工具14可通過直接樞接件20、通過具有形成一個構(gòu)件的液壓缸16的聯(lián) 接系統(tǒng)、或者以任何其它合適的方式連接到框架12。作業(yè)工具14可構(gòu)造成以本領(lǐng) 域已知的任何其它方式相對于框架12樞轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)動、滑動、擺動、或移動。如圖2所示，液壓缸16可以是協(xié)作以使作業(yè)工具14運動的液壓系統(tǒng)22內(nèi)的 各種部件之一。液壓系統(tǒng)22可包括儲槽24、加壓流體源26、頭端卸壓閥28、頭 端配裝閥(makeup valve) 30、桿端卸壓閥32、桿端配裝閥34、頭端放泄閥36、 桿端放泄閥38、頭端流量供應(yīng)閥40、以及桿端流量供應(yīng)閥42。還考慮到液壓系統(tǒng) 22可包括諸如壓力傳感器、溫度傳感器、位置傳感器、控制器、蓄電池之類的附 加和/或不同部件以及本本技術(shù)領(lǐng)域已知的其它液壓系統(tǒng)部件。液壓缸16可包括管道46和設(shè)置在管道46內(nèi)的活塞組件48。管道46和活塞 組件48之一可樞轉(zhuǎn)地連接到框架12，而管道46和活塞組件48中的另一個可樞轉(zhuǎn) 地連接到作業(yè)工具14。還考慮到管道46和/或活塞組件48可替代地固定連接到框 架12或作業(yè)工具14。液壓缸16可包括通過活塞組件48分開的第一腔室50和第 二腔室52。第一和第二腔室50、 52可選擇地供應(yīng)由流體源26加壓的流體并與儲 槽24流體連接以引起活塞組件48在管道46內(nèi)移動，由此改變液壓缸16的有效長 度。液壓缸16的膨脹和收縮可用于輔助移動作業(yè)工具14。活塞組件48可包括與管道46軸向?qū)R并設(shè)置在管道46內(nèi)的活塞54、以及可 連接到框架12和作業(yè)工具14之一的活塞桿56 (參見圖1 )?；钊?4可包括第一'液 壓表面58和與第一液壓表面58相對的第二液壓表面59。第一和第二液壓表面58、 59上的流體壓力引起的力的不平衡會導(dǎo)致管道46內(nèi)活塞組件48的運動。例如，第一液壓表面58上的力大于第二液壓表面59上的力會導(dǎo)致活塞組件48位移以增 加液壓缸16的有效長度。類似地，當?shù)诙簤罕砻?9上的力大于第一液壓表面 58上的力時，活塞組件48會在管道46內(nèi)縮回，以減小液壓缸16的有效長度。諸 如o形環(huán)之類的密封件(未示出)可連接到活塞54以限制管道46的內(nèi)壁和活塞 54的外部圓柱形表面之間的流體流動。儲槽24可構(gòu)成儲液器，該儲液器構(gòu)造成保持流體供應(yīng)。流體可包括例如專用 液壓油、發(fā)動機潤滑油、傳動潤滑油、或本領(lǐng)域已知的任何其它流體。作業(yè)機器 10內(nèi)的一個或多個流體系統(tǒng)可從儲槽24抽取流體和將流體返回到儲槽24。還考慮 到液壓系統(tǒng)22可連接到多個分開的流體儲槽。流體源26可構(gòu)造成從儲槽24抽取流體并產(chǎn)生被引導(dǎo)通過液壓系統(tǒng)22的加壓 流體的流動。流體源26可體現(xiàn)為諸如可變排量泵、固定排量泵之類的泵或本領(lǐng)域 已知的任何其它加壓流體源。流體源26通過例如中間軸(未示出)、皮帶(未示出)、 電路(未示出)、或任何其它合適的方式可驅(qū)動地連接到工作機器IO的動力源(未 示出)。流體源26可專用于僅向液壓系統(tǒng)22供應(yīng)加壓流體，或替代地可向工作機 器10內(nèi)的其它液壓系統(tǒng)55供應(yīng)加壓流體。頭端卸壓閥28可通過流體通路60將第一腔室50流體地連接到儲槽24以從液 壓系統(tǒng)22釋放壓力。具體地說，頭端卸壓閥28可包括有閥件，該閥件響應(yīng)于流體 通路60內(nèi)的壓力超過預(yù)定壓力而被朝向關(guān)閉或流動阻塞位置彈簧偏置并可朝向打 開或流體通過位置移動。這樣，頭端卸壓閥28可構(gòu)造成減小作用在作業(yè)工具14 和活塞54上的外力引起的液壓系統(tǒng)22內(nèi)的壓力峰值。還考慮到如果需要可省略頭 端卸壓閥28。頭端配裝閥30可構(gòu)造成響應(yīng)于流體壓力而使流體能夠從儲槽24流到第一腔室 50。具體地說，頭端配裝閥30可包括閥件，該閥件響應(yīng)于流體通路60內(nèi)的流體壓 力降低到儲槽24內(nèi)的流體壓力以下而可從關(guān)閉或流動阻塞位置朝向打開或流體穿 過位置移動，以使流體能進入第一腔室50。這樣，頭端配裝閥30可減小作用在作 業(yè)工具14和活塞54上的外力引起的液壓系統(tǒng)22內(nèi)的壓降。還考慮到如果需要可 省略頭端配裝閥30。桿端卸壓閥32可通過流體通路62將第二腔室52流體連接到儲槽24以從液壓 系統(tǒng)22卸壓。具體地說，桿端卸壓閥32可包括有閥件，該閥件響應(yīng)于流體通路 60內(nèi)的壓力超過預(yù)定壓力而被朝向關(guān)閉或流動阻塞位置彈簧偏置并可朝向打開或 流體通過位置移動。這樣，桿端卸壓閥32可構(gòu)造成減小作用在作業(yè)工具14和活塞54上的外力引起的液壓系統(tǒng)22內(nèi)的壓力峰值。還考慮到如果需要可省略桿端卸壓 閥32。桿端配裝閥34可構(gòu)造成響應(yīng)于流體壓力使流體能從儲槽24流到第二腔室52。具體地說，桿端配裝閥34可包括閥件，該閥件響應(yīng)于流體通路62內(nèi)的流體壓 力降到儲槽24內(nèi)流體的壓力以下而可從關(guān)閉或流動阻塞位置朝向打開或流體通過 位置移動，以使流體能從儲槽24進入第二腔室52。這樣，桿端配裝閥34可減小 由于作用在作業(yè)工具14和活塞54上的外力引起的液壓系統(tǒng)22內(nèi)的壓降。還考慮 到，如果需要可省略桿端配裝閥34。頭端和桿端放泄和供應(yīng)閥36-42可流體互連。具體地說，頭端和桿端放泄閥 36、 38可并聯(lián)連接到公共放泄通路64。頭端和桿端流量供應(yīng)閥40、 42可并聯(lián)連接 到上游公共流體通路66。頭端流量供應(yīng)閥和放泄閥36、 40可并聯(lián)連接到流體通路 60。桿端放泄和供應(yīng)閥38、， 42可并聯(lián)連接到流體通路62。頭端放泄閥36可設(shè)置在第一腔室50和儲槽24之間，并構(gòu)造成調(diào)節(jié)加壓流體 從第一腔室50到儲槽24的流量。具體地說，頭端放泄閥36可包括成比例的彈簧 偏置閥機構(gòu)，該機構(gòu)是電磁致動的以在第一位置和第二位置之間移動，在第一位置 流體能夠從第一腔室50流出，而在第二位置阻塞流體從第一腔室50流出。還考慮 到頭端放泄閥36可替代地是液壓致動、機械致動、氣動致動、或以任何其它合適 的方式致動的。桿端放泄閥38可設(shè)置在第二腔室52和儲槽24之間，并構(gòu)造成調(diào)節(jié)加壓流體 從第二腔室52到儲槽24的流量。具體地說，桿端放泄閥38可包括成比例的彈簧 偏置閥機構(gòu)，該機構(gòu)是電磁致動的以在第一位置和第二位置之間移動，在第一位置 流體能夠從第二腔室52流出，而在第二位置阻塞流體從第二腔室52流出。還考慮 到桿端放泄閥38可替代地是液壓致動、機械致動、氣動致動、或以任何其它合適 的方式致動。頭端流量供應(yīng)閥40可設(shè)置在流體源26和第一腔室50之間并包括若干部件， 這些部件協(xié)作以調(diào)節(jié)加壓流體從流體源26到第一腔室50的流量。具體地說，如圖 3所示，頭端流量供應(yīng)閥40可包括閥本體68、適配件70、電磁機構(gòu)72、引導(dǎo)件 74、主提動閥76以及多個偏置彈簧78、 80和82。還考慮到，如果需要可減少彈 簧78和80之一的偏置或完全省略它們。閥本體68可包括中心孔84、入口端口86、以及出口端口88。環(huán)空90可連接 中心孔84、入口端口 86、以及出口端口88。還考慮到，閥本體68可專用于容納頭端流量供應(yīng)閥40或可另外容納一個或多個頭端放泄閥36、桿端放泄閥38、以及 桿端流量供應(yīng)閥42。適配件70可設(shè)置在中心孔84內(nèi)并構(gòu)造成容納電磁機構(gòu)72和引導(dǎo)件74。具體 地說，適配件70可包括用于容納電磁機構(gòu)72的中心孔91、以及用于容納引導(dǎo)件 74的沉孔92。塞件94可與適配件70螺紋配合以罩住從閥本體68伸出的適配件 70的端部。還考慮到諸如o形環(huán)之類的一個或多個密封裝置(未示出)或其它這 種密封裝置可分別設(shè)置在適配件70的溝槽97和溝槽99內(nèi)，以分別使閥本體68 和適配件70之間以及適配件70和主提動閥76之間的泄漏最小。電磁機構(gòu)72可設(shè)置在適配件70內(nèi)并構(gòu)造成響應(yīng)于供應(yīng)的電流而抵抗彈簧78 和80的偏置作用成比例地移動引導(dǎo)件74。具體地說，電磁機構(gòu)72可包括電磁線 圈98和電樞100，電樞100具有螺紋連接到引導(dǎo)件74的銷110。當對電磁線圈98 供應(yīng)電流時，可抵抗彈簧78和80的偏置作用朝向電磁線圈98吸引電樞100。施 加到電磁線圈98的電流的量值可確定彈簧78和80的壓縮，且又確定將電樞100 吸到電磁線圈98多近。銷IIO可包括中心孔112以使當電樞100和銷110在適配 件70內(nèi)移動時，頭端流量供應(yīng)閥40內(nèi)的阻力和所不希望的壓力波動的產(chǎn)生最小。引導(dǎo)件74可以是零泄漏型閥，可滑動地設(shè)置在適配件70內(nèi)以打開和關(guān)閉流體 通路114。具體地說，引導(dǎo)件74可包括螺紋連接到止回件118和銷110的引導(dǎo)桿 116。銷110與電樞IOO和引導(dǎo)桿116結(jié)合可用于調(diào)節(jié)止回件118在適配件70內(nèi)的 相對位置。中心孔120可延伸穿過引導(dǎo)桿116和止回件118以與中心孔112流體連 通。引導(dǎo)桿116可包括外部溝槽121，該溝槽構(gòu)造成保持諸如o形環(huán)之類的密封件 以使引導(dǎo)件74和沉孔92之間的流體泄漏最少。止回件118可包括構(gòu)造成與適配件 70的座124配合的表面、以及限制流體從入口端口 86到流體通路114的流動的小 孔127。小孔127可以是徑向配合、凹口、或鉆道。當表面122和座124配合時， 可防止來自入口端口 86的流體通過小孔127流到流體通路114。當給電磁機構(gòu)72 通電以朝向電磁線圈98吸引電樞100和銷110時，表面122和座124可遠離彼此 移動，由此通過小孔127流體連接入口端口 86和流體通路114。流體通路114可 與出口端口88流體連通。還考慮到，如果需要，引導(dǎo)桿116和止回件118還可替 代地體現(xiàn)為單個整體部件。在止回件118的一個或多個液壓表面125a、 b處產(chǎn)生的力可影響引導(dǎo)件74的 運動。液壓表面125a的力面積可是由在小孔127處或附近滑動直徑形成的面積和 由引導(dǎo)表面122與座124的接觸形成的面積之差。液壓表面125b的力面積可是由在小孔127處或附近滑動直徑形成的面積和在銷110的相對端處或形成的移動直徑 面積之差。液壓表面125a和125b的兩個所述力面積可能幾乎相等。當來自入口端 口 86的流體流過小孔127到流體通路114時，作用在液壓表面125a、 b上的流體 的壓力可能與由電磁機構(gòu)72施加在引導(dǎo)件74上的力結(jié)合或相反以移動止回件 118。例如，當作用在液壓表面125b上的來自入口端口 86的流體的供應(yīng)壓力增加 時，表面122和座124可朝向彼此移動，由此限制流體通過流體通路114的流動。 相反，當作用在液壓表面125b上的流體的壓力減小時，作用在液壓表面125a上的 流體可能遠離座124移動止回件118的表面122，由此減小限制流體流過流體通路 114。主提動閥76可以是零泄漏型閥，該閥構(gòu)造成選擇地允許流體從入口端口 86 流到出口端口 88。具體地說，主提動閥76的表面128可設(shè)置成與閥本體68的座 130配合。當表面128和座130配合時，可防止流體從入口端口 86流到出口端口 88。相反，當表面128和座130彼此遠離時，流體可從入口端口 86流到出口端口 88。表面128和座130之間的面積，與主提動閥76的突出端76a處壓力聯(lián)合，可 確定流體從入口端口 86到出口端口 88的流率。表面128可響應(yīng)于引導(dǎo)件74的運動而選擇地與座130配合和脫開。具體地說， 主提動閥76與閥本體68、適配件70、以及引導(dǎo)件74—起可形成控制腔126。由 作用在主提動閥76的突出端76a上的流體產(chǎn)生的力可能與控制腔126內(nèi)的流體作 用在主提動閥76的腔端76b上產(chǎn)生的力和由偏置彈簧80和82的壓縮產(chǎn)生的力相 反。為了打開主提動閥76，表面122可從座124移開以從控制腔126排出流體。 當流體從控制腔126排出時，作用在主提動閥76的突出端76a上的流體可克服由 偏置彈簧80和82產(chǎn)生的力以朝向引導(dǎo)件74移動主提動閥76。為了關(guān)閉主提動閥 76，電磁機構(gòu)72可斷電以使偏置彈簧80和82能夠?qū)⒁龑?dǎo)件74返回到流動阻塞位 置(例如，表面122配合座124的位置)。當引導(dǎo)件74在流動阻塞位置時，可在控 制腔126內(nèi)建立用作關(guān)閉主提動閥76 (例如，將表面128移動到與座130配合) 的壓力。入口端口 86處供應(yīng)壓力的波動可能影響主提動閥76的運動。具體地說，如上 所述，來自入口端口86的供應(yīng)壓力的增加可能引起引導(dǎo)桿74的運動，這種運動限 制流體通過流體通路14的流動，而供應(yīng)壓力的減小可能引起引導(dǎo)件74的運動， 這種運動減小對流體流過流體通路114的限制。通過通路114的限制的增加會導(dǎo)致 控制腔126內(nèi)壓力的增加，這使主提動閥76能夠由于彈簧82的偏置和關(guān)閉流動力而朝向流動阻塞位置移動(例如，表面128朝向座130移動)，由此在供應(yīng)壓力增 加期間基本上保持從入口端口 86到出口端口 88的相同流率。通過通路114的限制 的降低會導(dǎo)致控制腔126內(nèi)壓力的降低，這使主提動閥能夠由于彈簧82的偏置和 關(guān)閉流動力而朝向流動通過位置移動(例如，表面128離開座130移動)，由此在 供應(yīng)壓力減小期間基本上保持從入口端口 86到出口端口 88的相同流率。主提動閥76可連接到適配件70以組裝到閥本體68內(nèi)作為插裝型閥。在一實 例中，主提動閥76可包括銷件132，該銷件在主提動閥76與適配件70組裝之后 與適配件70的凸脊(land) 134配合。這樣，可形成由適配件70、引導(dǎo)件74、主 提動閥76、以及彈簧78-82組成的子組件。在組裝入閥本體68之后，可保持銷件 132和適配件70之間的空隙。止回閥件136可設(shè)置在主提動閥76的中心孔138內(nèi)以便于從入口端口 86穿過 主提動閥76的單向流動。還考慮到，如果需要可以省略止回閥件136。還考慮到， 當存在止回閥件136時，可省略通常設(shè)置在外部溝槽121內(nèi)的密封件以減小引導(dǎo)件 滯后現(xiàn)象。還考慮到，如果需要可用限制小孔(未示出)代替止回閥件136。當桿 端流量供應(yīng)閥42內(nèi)包括限制小孔時，可調(diào)節(jié)限制量以能夠?qū)U端流量供應(yīng)閥42 進行面積或流量控制。桿端流量供應(yīng)閥42 (參見圖2)可以設(shè)置在流體源26和第二腔室52之間，并 包括若干部件，這些部件協(xié)作以調(diào)節(jié)加壓流體從流體源26到第二腔室52的流量。 因為桿端流量供應(yīng)閥42的各部件和操作與頭端流量供應(yīng)閥40類似，所以在本文中 省略對桿端流量供應(yīng)閥42的說明。工業(yè)應(yīng)用所揭示的液壓系統(tǒng)可應(yīng)用于包括想要精確控制供應(yīng)到致動器的流體的壓力和/ 或流量的流體致動器的任何作業(yè)機器。所揭示的液壓系統(tǒng)可提供高響應(yīng)壓力調(diào)節(jié)， 這以低成本、簡易結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生恒定的、可預(yù)期的致動器性能?，F(xiàn)將解釋液壓系統(tǒng) 22的運行。液壓缸16可響應(yīng)于操作員輸入而通過流體壓力來移動。流體可通過流體源26 加壓并引導(dǎo)到頭端和桿端流量供應(yīng)閥40和42。響應(yīng)于相對于管道46伸展或縮回 活塞組件48的操作員輸入，可對頭端和桿端流量供應(yīng)閥40和42中合適的一個的 電磁機構(gòu)72通電以朝向電磁線圈98吸引電樞100。當朝向電磁線圈98吸引電樞 100時，連接的引導(dǎo)件74可移動以使表面122與座124脫開適當?shù)牧?，由此以合適的速率放泄控制腔126。當放泄控制腔126時，可形成跨越主提動閥76的壓差， 該壓差克服彈簧80和82的偏置作用并使主提動閥76的表面128與閥本體68的座 130脫開適當?shù)牧浚纱藢⑷肟诙丝?86流體連接到出口端口 88并隨后以所要求的 速率用加壓流體充注第一和第二腔室50、 52之一。供應(yīng)到電磁機構(gòu)72的電流量可基于控制腔126內(nèi)流體的假定壓力和所想要的 來自控制腔126的流體的流率。具體地說，通入電磁線圈98的電流量可對應(yīng)于彈 簧78和80的壓縮，這會在表面122和座124之間形成預(yù)定流動面積。表面122 和座124之間的預(yù)定流動面積會利于預(yù)定速率的流體從控制腔126的流出以及因此 形成跨越主提動閥76的壓差，這會在表面128和座130之間形成預(yù)定流動面積。 類似地，表面128和座130之間的預(yù)定流動面積會利于預(yù)定速率的流體從入口端口 86流到出口端口 88，這形成液壓缸16的所想要的致動速度。所施加的電流與彈簧 78-82的壓縮之間的關(guān)系、液壓表面125a、 b的面積、小孔127的流動面積、以及 產(chǎn)生所想要的流動面積的主計量流動力可通過分析實踐、試驗測定、現(xiàn)場測試、'和 /或通過本領(lǐng)域已知的其它方法來確定。頭和桿端流量供應(yīng)閥40、 42可適于供應(yīng)到突出端76a的流體的壓力偏離假定 壓力的情況。具體地說，由于可能有多個致動器流體連接到流體源26，各致動器 之一的操作可能會影響通往液壓缸16的流體的壓力并因此影響流體的流量。如果 不進行調(diào)節(jié)，這些壓力波動會導(dǎo)致液壓缸16和作業(yè)工具14的不恒定和/或不可預(yù) 期的運動。這些影響可以通過以下方式來解決液壓表面125a、 b響應(yīng)與液壓系統(tǒng) 22內(nèi)的流體壓力而作用以成比例地移動引導(dǎo)件74并產(chǎn)生作用在表面128上的流動 力，由此提供從入口端口 86到出口端口 88的基本上恒定的流體流量。例如，當入 口端口 86處供應(yīng)的壓力增加時，在液壓表面125b處產(chǎn)生的力同樣增加以抵抗電磁 機構(gòu)72的吸引朝向座124移動表面122，由此減小表面122和座124之間的有效 流動面積。對流體離開控制腔126的該增加的限制可增加作用在腔端76b上的控制 腔126內(nèi)的流體的壓力，導(dǎo)致表面128朝向座130移動。表面128朝向座130的移 動會減小入口端口 86和出口端口 88之間的有效流動面積，由此提供壓力增加前較 大流動面積經(jīng)歷的基本相同的流率。相反，當入口端口 86處供應(yīng)的壓力降低時， 流體表面125b處產(chǎn)生的且與電磁機構(gòu)72的吸引作用相反的力可同樣減小，使得液 壓表面I25a處產(chǎn)生的力用于移動表面122遠離座124。對流體離開控制腔126的 該減小的限制可減小作用在腔端76b上的控制腔126內(nèi)的流體的壓力，導(dǎo)致表面 128移動遠離座130。表面128遠離座130的移動可增加入口端口 86和出口端口88之間的有效流動面積，由此提供壓力降低前較小流動面積經(jīng)歷的基本相同的流率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解，可對所揭示的計量閥和液壓回路進行各種更改和改 變?？紤]了對所揭示的計量閥和液壓回路的說明書和實踐，其它實施例對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的。例如，可考慮到頭端和桿端放泄閥36、 38 (參見 圖2)可在結(jié)構(gòu)上和功能上基本上類似于頭端和桿端流量供應(yīng)閥40， 42。意指認為 本說明書和實例僅作為示例，而真正的范圍由以下權(quán)利要求書及其等效來表示。
權(quán)利要求
1.一種計量閥(40)，該計量閥包括閥本體(68)，所述閥本體(68)具有入口(86)和出口(88)；主提動閥(76)，所述主提動閥(76)設(shè)置在所述閥本體(68)內(nèi)所述入口和所述出口之間，具有突出端(76a)和腔端(76b)，并可在流動通過位置和流動阻塞位置之間移動，在所述流動通過位置，流體從所述入口流向所述出口，在所述流動阻塞位置，在所述入口和出口之間的流體流動被阻塞；引導(dǎo)件(74)，所述引導(dǎo)件(74)可移動以選擇地將所述主提動閥的所述腔端與放泄裝置(34)連通，由此影響所述主提動閥在所述流動通過位置和流動阻塞位置之間的移動；以及電磁機構(gòu)(72)，所述電磁機構(gòu)(72)可操作以移動所述引導(dǎo)件，其中所述引導(dǎo)件的位置受到所述入口處的流體壓力的影響。
2. 如權(quán)利要求1所述的計量閥，其特征在于所述電磁機構(gòu)可操作以將所述引導(dǎo)件移動預(yù)定的量，由此將所述主提動閥移動 預(yù)定的量；以及所述預(yù)定的量基于所述入口處假定的流體壓力。
3. 如權(quán)利要求2所述的計量閥，其特征在于，所述引導(dǎo)件可響應(yīng)于所述入口處 的流體壓力而移動，以保持流體從所述入口到所述出口基本上恒定的流率。
4. 如權(quán)利要求1所述的計量閥，其特征在于，還包括穿過所述引導(dǎo)閥件延伸的 中心孔(120)。
5. 如權(quán)利要求4所述的計量閥，其特征在于，所述電磁機構(gòu)包括 電磁線圈(98);電樞(100);銷件(110)，所述銷件(110)連接到所述電樞；以及中心孔(112)，所述中心孔(112)延伸穿過所述電樞和銷件，并與所述引導(dǎo)閥件的所述中心孔連通。
6. 如權(quán)利要求5所述的計量閥，其特征在于，還包括中心孔(138)，所述中心孔(138)延伸穿過所述主提動閥并與所述引導(dǎo)閥件 的所述中心孔連通；以及止回閥件(136)，所述止回閥件(136)設(shè)置在所述主提動閥的所述中心孔內(nèi)。
7. —種操作計量閥(40)的方法，該方法包括 引導(dǎo)加壓流體流向所述計量閥的主提動閥(76);電子地移動引導(dǎo)件(74)以液壓地將所述主提動閥移動到預(yù)定位置，并使所述 加壓流體能夠以所要求的速率流過所述計量閥；響應(yīng)于所述流體的壓力自動地液壓地調(diào)節(jié)所述引導(dǎo)件的位置以保持通過所述 計量閥的所想要的流率。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定位置基于假定的流體壓力。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括 使流體能夠在所述引導(dǎo)閥件移動期間穿過所述引導(dǎo)閥件； 使流體能夠穿過所述主提動閥以及 將流體穿過所述主提動閥的流動限制在單個流動方向上。
10. —種作業(yè)機器(10)，該作業(yè)機器包括作業(yè)工具(14);液壓缸(16)，所述液壓缸(16)可操作地連接以移動所述作業(yè)工具并具有至 少一個腔室(50);加壓流體源(24)，所述加壓流體源(24)與所述至少一個腔室連通；以及 如權(quán)利要求1-6中任一項所述的計量閥(40)，該計量閥(40)構(gòu)造成計量進 入所述至少一個腔室的加壓流體。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種用于作業(yè)機器液壓系統(tǒng)22的計量閥(40)。該計量閥具有閥本體(68)，該閥本體具有入口(86)和出口(88)。該計量閥還具有設(shè)置在閥本體內(nèi)入口和出口之間的主提動閥(76)。該主提動閥具有突出端(76a)和腔端(76b)，并可在流動通過位置和流動阻塞位置之間移動，在流動通過位置，流體從入口流向出口，而在流動阻塞位置，入口和出口之間的流體流動被阻塞。該計量閥還具有引導(dǎo)件(74)，該引導(dǎo)件(74)可移動以選擇地將主提動閥的腔端與放泄裝置連通，由此影響主提動閥在流動通過位置和流動阻塞位置之間的移動。該計量閥還具有可操作以移動引導(dǎo)件的電磁機構(gòu)(72)。引導(dǎo)件的位置受到入口處的流體壓力的影響。
文檔編號G05D7/01GK101233465SQ200680027485
公開日2008年7月30日 申請日期2006年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者D·P·史密斯, D·T·馬瑟 申請人:卡特彼勒公司;新卡特彼勒三菱有限公司