專利名稱:用于液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一用來轉(zhuǎn)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向輪的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具體來說，涉及一用來控制流入到動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓馬達(dá)的液壓流體流動(dòng)的控制閥。
背景技術(shù)：
卡車和汽車通常設(shè)置有用來轉(zhuǎn)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向輪的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，而動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生力來轉(zhuǎn)動(dòng)輪子。
一典型的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括一泵，其使高壓的液壓流體流動(dòng)到液壓馬達(dá)。液壓馬達(dá)具有一可移動(dòng)的活塞，活塞驅(qū)動(dòng)一連接到車輛轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿系的輸出構(gòu)件。輪子安裝在該轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿系上。
活塞的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輸出構(gòu)件左或右地轉(zhuǎn)動(dòng)輪子。對(duì)于右轉(zhuǎn)，流體流入活塞一側(cè)并沿轉(zhuǎn)動(dòng)輪子向右的方向驅(qū)動(dòng)活塞。對(duì)于左轉(zhuǎn)，流體流入活塞另一側(cè)并沿轉(zhuǎn)動(dòng)輪子向左的相對(duì)方向驅(qū)動(dòng)活塞。
泵和液壓馬達(dá)之間的流動(dòng)由一控制閥控制?？刂崎y從泵中接受流動(dòng)并控制該流動(dòng)到液壓馬達(dá)。操作控制閥引導(dǎo)流體流入活塞一側(cè)或另一側(cè)，并控制流到活塞的速率。
控制閥連接到方向盤，以便轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤就可操作控制閥。在正向前方的駕駛過程中方向盤是對(duì)中的?？刂崎y處于對(duì)中的狀態(tài)而輪子正向前方。如果方向盤轉(zhuǎn)向右，則控制閥置于一偏離對(duì)中的狀態(tài)，使流體流入活塞的一側(cè)。輪子轉(zhuǎn)向右。如果方向盤轉(zhuǎn)向左，則控制閥置于一偏離對(duì)中的狀態(tài)，使流體流入活塞的另一側(cè)。輪子轉(zhuǎn)向左。
操作控制閥可關(guān)閉控制閥中的節(jié)流或流孔。流孔引導(dǎo)流體流入活塞一側(cè)或另一側(cè)。流孔強(qiáng)制某些流體流入活塞并移動(dòng)活塞。其余的流體流過流孔并返回到泵。流孔是一可變流量的流孔，其隨著方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的增加而關(guān)閉。這將更多流體流入活塞而提供增加的動(dòng)力以幫助駕駛員操作。
然而，流過控制閥的流體會(huì)產(chǎn)生噪音。噪音的常見原因是流過流孔的流體氣穴現(xiàn)象。由于流體流過流孔時(shí)流體的靜壓下落在流體中形成氣泡，由此造成氣穴現(xiàn)象。如果壓降足夠大，則當(dāng)流體從流孔中排出時(shí)氣泡形成和爆裂。氣泡的爆裂產(chǎn)生噪音，這種噪音可在車輛的乘客車廂內(nèi)聽到。
特定流體形成氣穴現(xiàn)象的可能性由氣穴數(shù)Ca給出Ca＝(Pa-Pv)*A2/(1/2*p*Q2)，其中Pa＝流孔排出處的流體靜壓；Pv＝液壓流體的蒸氣壓力；A＝流孔的橫截面面積；P＝液壓流體的質(zhì)量密度；以及Q＝通過流孔的液壓流體的體積流量。
氣穴數(shù)越高，則氣穴越不可能發(fā)生。對(duì)于一給定的流量Q，氣穴數(shù)隨著流孔面積A增加和排出壓力增加而增加。在臨界氣穴數(shù)以上流動(dòng)通常不發(fā)生氣穴，臨界氣穴數(shù)對(duì)于液壓流體一般地在0.2和1.5之間。
當(dāng)卡車駕駛室和汽車內(nèi)部變得比較靜時(shí)，放在動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置制造商面前的要求是減小動(dòng)力轉(zhuǎn)向的噪音。
減少氣穴現(xiàn)象可以減小動(dòng)力轉(zhuǎn)向噪音。為了減少氣穴現(xiàn)象，某些控制閥包括兩個(gè)在閥內(nèi)成串聯(lián)布置的流孔。各個(gè)流孔可以大于一單一的單獨(dú)流孔以流過相同體積的流體。增加的流孔面積對(duì)于每一流孔增加了氣穴數(shù)，因此減小了氣穴現(xiàn)象的可能性。此外，上游流孔具有較大的排出壓力，這進(jìn)一步增加了其氣穴數(shù)。
盡管串聯(lián)地放置兩個(gè)流孔可增加氣穴數(shù)，但已知的控制閥不配置兩個(gè)流孔來最大程度地降低噪音。
在一已知的控制閥中，兩個(gè)上游和下游流孔彼此靠近但保持相同的大小。上游流孔的氣穴數(shù)總是大于下游流孔的氣穴數(shù)。這是由始終大于下游流孔的排出壓力的上游流孔的排出壓力所造成。下游流孔比上游流孔更可能形成氣穴現(xiàn)象。這限制了兩個(gè)流孔減小噪音的總效率。
在另一已知的控制閥中，下游流孔關(guān)閉到一最小面積并保持該最小面積，同時(shí)進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤。當(dāng)上游流孔繼續(xù)關(guān)閉時(shí)，通過上游流孔有效地發(fā)生全部的壓降。上游流孔主要地起作一單獨(dú)流孔作用。具有兩個(gè)串聯(lián)的流孔來減小噪音的好處喪失殆盡。在還有另一已知的控制閥中，下游流孔始終小于上游流孔。因此，與具有兩個(gè)同樣大小流孔的相比，下游流孔的氣穴數(shù)減小。因此，下游流孔更可能發(fā)生氣穴。因此，下游流孔限制了兩個(gè)流孔減小噪音的效率。
此外，具有兩個(gè)串聯(lián)流孔可影響控制閥的可靠性。由制造公差造成的流孔尺寸的變化可在駕駛員試圖轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)造成方向盤“粘滯”。
傳統(tǒng)的控制閥具有兩個(gè)或多個(gè)使流體在閥內(nèi)流動(dòng)的流體回路。各個(gè)流體回路包括一組上游和下游流孔。流體回路圍繞或沿著一連接到轉(zhuǎn)向柱的可移動(dòng)的內(nèi)閥構(gòu)件延伸。諸回路對(duì)稱地布置，從而不產(chǎn)生作用于閥構(gòu)件的側(cè)力。
然而，由制造公差造成的流孔尺寸變化產(chǎn)生一載荷的不平衡，這種載荷不平衡施加側(cè)力作用于閥構(gòu)件上。用于重載卡車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在足夠高壓下進(jìn)行操作，這樣，側(cè)力可造成“靜摩擦”或閥運(yùn)動(dòng)的阻力，當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向過程中由于方向盤的粘滯，駕駛員可以感覺到這樣的情況。
此外，控制閥通常安裝在形成動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部分的軸承帽等內(nèi)。軸承帽可安裝一卸壓閥，其平行地與控制閥流體地連接。卸壓閥防止流體過壓供應(yīng)到液壓馬達(dá)。
根據(jù)車輛制造商的要求，軸承帽內(nèi)卸壓閥的位置可以變化，某些制造商完全去除了卸壓閥。必須制造多個(gè)不同規(guī)格的同樣的軸承帽并儲(chǔ)存在庫存中以滿足不同車輛制造商的需要。
還希望將靜音和可靠的控制閥包括一卸壓閥，以便減少必須保持在庫存中的不同類型軸承帽，由此，降低動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總的成本。
因此，需要有一改進(jìn)的控制閥來減小液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)的噪音。該改進(jìn)的控制閥應(yīng)在重載操作狀態(tài)下可靠并應(yīng)包括卸壓閥以降低庫存成本。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是一改進(jìn)的減小液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中噪音的控制閥。該控制閥在重載操作狀態(tài)下可靠并可包括卸壓閥以降低庫存成本。
根據(jù)本發(fā)明的一控制閥包括在流道內(nèi)成串聯(lián)的第一和第二流孔。第一和第二流孔各自關(guān)閉，控制閥從對(duì)中狀態(tài)起進(jìn)行操作。諸流孔關(guān)閉到一基本上全關(guān)閉的狀態(tài)，幾乎在控制閥從對(duì)中狀態(tài)到控制閥的關(guān)閉狀態(tài)同樣運(yùn)動(dòng)的時(shí)候。
第二流孔在第一流孔的下游，并在第一和第二流孔不完全關(guān)閉時(shí)第二流孔具有基本上大于第一流孔的流動(dòng)面積。
當(dāng)流孔打開時(shí)保持下游流孔的面積大于上游流孔面積可最大程度地降低噪音。如上所述，具有兩個(gè)尺寸相同的流孔可導(dǎo)致上游流孔始終具有比下游流孔高的氣穴數(shù)。通過減小上游流孔和放大下游流孔，上游流孔的氣穴數(shù)降低，而下游流孔的氣穴數(shù)增加。
選擇上游和下游流孔的相對(duì)尺寸，以便最好地匹配兩個(gè)流孔的氣穴數(shù)，并減小總的氣穴發(fā)生的可能性。上游和下游流孔的特殊尺寸最好根據(jù)包括控制閥的特定動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的流量和壓力要求予以確定。
一起關(guān)閉兩個(gè)流孔確保總的壓降有效地由兩個(gè)流孔分擔(dān)，甚至在兩個(gè)流孔接近完全關(guān)閉的狀態(tài)時(shí)也是如此。這在動(dòng)力輔助最大且氣穴發(fā)生可能性最大時(shí)有助于最大程度地減小噪音。
控制閥的一優(yōu)選實(shí)施例包括至少兩個(gè)流體回路，各回路具有一組上游和下游流孔。在它們之間各組流孔形成一中間壓力區(qū)。一平衡通道流體地連接中間壓力區(qū)并確保中間壓力區(qū)內(nèi)的壓力相等。這可防止靜摩擦，否則它因制造公差原因由流孔尺寸的變化造成?？刂崎y在重載操作狀態(tài)下的可靠性可提高。
在控制閥的另一實(shí)施例中，中間壓力區(qū)包括至少一個(gè)附加的流動(dòng)限制，該限制會(huì)產(chǎn)生附加的壓降。通過中間壓力區(qū)的壓降減小了通過上游和下游流孔的壓降總和，由此，降低氣穴和噪音發(fā)生的可能性。通過改變上游和下游流孔之間的流動(dòng)方向，或通過在上游和下游流孔之間放置附加的流孔，可形成這些附加的流動(dòng)限制。
在控制閥的其它實(shí)施例中，控制閥包括一卸壓閥，其防止流體過壓供應(yīng)到液壓馬達(dá)。卸壓閥包括控制閥中的一旁路通道，其在閥入口和平行于流道的出口之間延伸。旁路通道內(nèi)的一可移動(dòng)閥構(gòu)件保持在一關(guān)閉旁路通道的常閉位置內(nèi)。一流體過壓移動(dòng)該閥構(gòu)件而打開旁路通道并釋放過壓狀態(tài)。卸壓閥的操作特性可以適應(yīng)于不同的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，而無需修改軸承帽或其它的系統(tǒng)部件。
隨著描述的進(jìn)展，尤其是，結(jié)合示出本發(fā)明三個(gè)實(shí)施例的17張附圖進(jìn)行描述，將會(huì)了解本發(fā)明其它的目的和特征。
附圖的簡要說明圖1是具有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的控制閥的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖；圖2是大致沿圖1的線2-2截取的動(dòng)力轉(zhuǎn)向齒輪機(jī)構(gòu)的截面圖；圖3是第一實(shí)施例控制閥的內(nèi)和外閥構(gòu)件的分解圖；圖4是第一實(shí)施例控制閥的示意截面圖，其中控制閥處于對(duì)中狀態(tài)；圖5是圖4一部分的放大圖；圖6是類似于圖5的放大圖，但其中控制閥處于偏離對(duì)中狀態(tài)；圖7a、7b和7c是圖6所示關(guān)閉流孔的放大圖；圖8是控制閥的閥曲線，繪出控制閥內(nèi)的關(guān)閉流孔的區(qū)域?qū)τ陂y芯相對(duì)于閥套筒的相對(duì)轉(zhuǎn)角的曲線；
圖9是第一實(shí)施例控制閥中流體回路的液壓原理圖，其中控制閥處于偏離對(duì)中狀態(tài)；圖10是閥芯沿第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)圍繞控制閥的閥芯延伸的流體回路的示意圖；圖11是類似于圖10的視圖，但其中閥芯沿第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)；圖12是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例控制閥的分解圖；圖13是第二實(shí)施例控制閥的俯視圖；圖14是沿圖13的線14-14截取的截面圖；圖15是圖13所示控制閥的側(cè)視圖；圖16是沿圖13的線16-16截取的截面圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例控制閥的側(cè)視圖；圖18是沿圖17的線18-18截取的截面圖，其中控制閥處于偏離對(duì)中狀態(tài)；圖19是圖17所示控制閥的閥芯的立體圖；圖20是類似于圖18的截面圖，但沿圖17的線20-20截??；以及圖21是類似于圖18的截面圖，但沿圖17的線21-21截取。
具體實(shí)施方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的控制閥10?？刂崎y10形成轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)動(dòng)車方向盤的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12的部分。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12包括一泵14，其使動(dòng)力轉(zhuǎn)向流體從流體容器16流入形成在高壓轉(zhuǎn)向齒輪機(jī)構(gòu)20內(nèi)的液壓馬達(dá)18。轉(zhuǎn)向齒輪機(jī)構(gòu)20可以是一M系列的轉(zhuǎn)向齒輪機(jī)構(gòu)，它由美國賓夕法尼亞州Hanover的R.H.Sheppard Company，Inc制造，該公司是本發(fā)明的受讓者。液壓馬達(dá)18驅(qū)動(dòng)一連接到車輛轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿系的轉(zhuǎn)向臂22以轉(zhuǎn)動(dòng)輪子。
控制閥10安裝在轉(zhuǎn)向齒輪機(jī)構(gòu)20內(nèi)并控制流體從泵14到液壓馬達(dá)18的流動(dòng)。供給管線24使流體從泵14流到控制閥10，而返回管線26使流體從控制閥10流回到流體容器16。
轉(zhuǎn)向齒輪機(jī)構(gòu)20包括一形成一腔室30的外殼28。見圖2。軸承帽32關(guān)閉腔室的一端，而缸頭34關(guān)閉腔室的另一端。液壓馬達(dá)18包括可軸向移動(dòng)的馬達(dá)活塞36，活塞36在其兩側(cè)上密封地分隔腔室30成第一和第二液壓馬達(dá)腔室38、40。第一馬達(dá)腔室38鄰近于軸承帽，而第二馬達(dá)腔室40鄰近于缸頭。形成在活塞一側(cè)上的齒條42嚙合附連到一輸出軸46的扇齒輪44，所述輸出軸46延伸到外殼內(nèi)。轉(zhuǎn)向臂22安裝在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)向齒輪機(jī)構(gòu)20的輸出軸46上。
控制閥10支承在軸承帽32內(nèi)。軸承帽32包括一入口通道48和一出口通道50，前者使流體從供給管線24流到控制閥，而后者使流體從控制閥流到返回管線26。第一馬達(dá)腔室通道52延伸通過軸承帽使流體在控制閥10和第一馬達(dá)腔室38之間流動(dòng)。第二馬達(dá)腔室通道54延伸通過軸承帽和齒輪外殼28使流體在控制閥10和第二馬達(dá)腔室40之間流動(dòng)。
軸承帽32起作一用于控制閥10的外殼的作用，并容納外閥構(gòu)件或閥套筒56和內(nèi)閥構(gòu)件或閥芯58。閥芯58同軸地安裝在閥套筒56內(nèi)，以便圍繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。閥芯58具有限制的轉(zhuǎn)動(dòng)，從相對(duì)于閥套筒56的對(duì)中位置轉(zhuǎn)動(dòng)而操作控制閥。閥芯58的一端60延伸出軸承帽32外，并以傳統(tǒng)的方式構(gòu)造成連接到一承載機(jī)動(dòng)車方向盤的方向盤柱。
一同軸的管狀致動(dòng)軸62從閥套筒56延伸并接合一承載在活塞36內(nèi)的傳統(tǒng)的循環(huán)球組件64。致動(dòng)軸62具有一螺紋的外表面，其螺紋地嚙合循環(huán)球組件64諸球。致動(dòng)軸62和閥套筒56最好形成為單件的一體構(gòu)件66(也見圖3)。
致動(dòng)軸62內(nèi)的扭轉(zhuǎn)桿68連接在致動(dòng)軸62和閥芯58之間。扭轉(zhuǎn)桿偏置閥構(gòu)件56、58至閥10的對(duì)中狀態(tài)。扭轉(zhuǎn)桿的一端用銷連接到致動(dòng)軸62。扭轉(zhuǎn)桿的另一端延伸到閥芯58內(nèi)端上的盲孔70內(nèi)并用銷連接到閥芯58。閥芯58從對(duì)中位置起的轉(zhuǎn)動(dòng)扭轉(zhuǎn)該扭轉(zhuǎn)桿并產(chǎn)生推壓閥構(gòu)件56、58返回到對(duì)中位置的偏置力。
轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤來操作控制閥10和從一對(duì)中的或非轉(zhuǎn)向位置轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯58。這將控制閥10從對(duì)中狀態(tài)改變到一偏離對(duì)中的狀態(tài)。這使高壓液壓流體從控制閥10通過第一或第二馬達(dá)通道52、54流到活塞36一側(cè)上的馬達(dá)腔室38、40之一。然后，活塞36左或右移動(dòng)強(qiáng)迫流體流出另一馬達(dá)腔室40、38。從另一馬達(dá)腔室返回的流體通過第一或第二馬達(dá)通道54、52中的另一個(gè)流回到控制閥10。
活塞的運(yùn)動(dòng)致使齒條42驅(qū)動(dòng)扇齒輪44并轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向臂22，從而左或右地轉(zhuǎn)動(dòng)輪子?；钊\(yùn)動(dòng)還致使循環(huán)球組件64相對(duì)于閥芯58轉(zhuǎn)動(dòng)致動(dòng)軸62和閥套筒56。當(dāng)輪子已經(jīng)轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)于方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的程度時(shí)，閥芯58相對(duì)于閥套筒56返回到一對(duì)中位置。這以傳統(tǒng)方式將控制閥10返回到一對(duì)中狀態(tài)。
圖3示出閥芯58和構(gòu)件66。閥套筒56具有大致圓柱形的外周緣72和大致圓柱形的內(nèi)周緣74(見圖2)。閥芯58具有大致圓柱形的外周緣76，其與閥套筒56的內(nèi)周緣合作而在閥構(gòu)件56、58之間形成一內(nèi)部流道78(見圖2和4)。
閥套筒56的外周緣72包括多個(gè)軸向地間隔開的環(huán)形槽80、82、84和86。諸槽與軸承帽32合作而形成使流體流入和流出控制閥10的流道。入口槽80與軸承入口通道48對(duì)齊，并接納從泵14流入控制閥內(nèi)的流體。出口槽82與軸承出口通道50對(duì)齊，并將流體從控制閥10排出到容器16。第一馬達(dá)腔室槽84與第一馬達(dá)通道52對(duì)齊，并使流體在控制閥10和第一馬達(dá)腔室38之間流動(dòng)。第二馬達(dá)腔室槽86與第二馬達(dá)通道54對(duì)齊，并使流體在控制閥10和第二馬達(dá)腔室40之間流動(dòng)。
圖4示出處于對(duì)中或中性狀態(tài)中的控制閥10。閥芯58相對(duì)于閥套筒56處于一對(duì)中位置。流道78包圍閥芯的外周緣。如圖4所示的流道78的上半部形成第一流道或流體回路88的一部分，而下半部形成一相同的第二流道或流體回路90的一部分。流體回路88、90平行地布置以引導(dǎo)流體在流道78和馬達(dá)腔室38、40之間流動(dòng)，這將在下面作更詳細(xì)討論。
閥套筒56包括成組的端口，它們各與對(duì)應(yīng)的流體回路88或90相關(guān)，以連接回路和環(huán)形的流道80-86。各組端口包括一入口端口92a或92b，它使流體從入口流道80流入回路內(nèi)，以及一對(duì)排出端口94a和94b，它們的位置與對(duì)應(yīng)的入口端口92a或92b成90度角。排出端口94a、94b享有兩個(gè)流體回路并將流體從流體回路排出到出口通道82內(nèi)。第一馬達(dá)端口96a或96b位于對(duì)應(yīng)入口端口92a或92b的一側(cè)上，并使流體在流體回路和第一馬達(dá)腔室槽84之間流動(dòng)。第二馬達(dá)端口98a或98b位于對(duì)應(yīng)入口端口92的另一側(cè)上，并使流體在流體回路和第二馬達(dá)腔室槽86之間流動(dòng)。
閥套筒56具有八個(gè)脊面100a、100b、100c、100d、102a、102b、102c和102d，它們沿軸向延伸并在內(nèi)周緣74上圓周向地間隔開。脊面100、102在交替的脊面之間形成沿圓周向間隔開的軸向槽104a、104b、104c、106a、106b、106c、108a和108b。脊面100和槽104與第一流體回路88相連，脊面102和槽106與第二流體回路90相連，諸槽108在諸回路之間享用。入口端口92a和92b通向?qū)?yīng)的槽104a和106a，而排出端口94a和94b通向?qū)?yīng)的槽108a和108b。第一馬達(dá)端口96a和96b延伸通過對(duì)應(yīng)的脊面100a和102a，第二馬達(dá)端口98a和98b延伸通過對(duì)應(yīng)的脊面100b和102b。
閥芯58具有八個(gè)脊面110a、110b、110c、112a、112b、112c、114a和114b，它們沿軸向延伸并在外周緣76上圓周向地間隔開。脊面110、112和114在交替的脊面之間形成沿圓周向間隔開的軸向槽116a、116b、116c、116d、118a、118b、118c和118d。脊面110和槽116與第一流體回路88相連，脊面112和槽118與第二流體回路90相連。
入口端口92a和92b面向?qū)?yīng)的芯脊面110a和112a。排出端口94a和94b面向?qū)?yīng)的芯脊面114a和114b。第一馬達(dá)端口96a和96b面向?qū)?yīng)的芯槽116a和118a。第二馬達(dá)端口98a和98b面向?qū)?yīng)的芯槽116b和118b。
一對(duì)軸向地間隔的均衡通道120和122流體地連接對(duì)應(yīng)對(duì)的芯槽116d、118d和116c、118c。各個(gè)通道120、122全部在閥芯58內(nèi)并形成為一沿閥芯直徑延伸的通孔。均衡通道120和122的功能將在下面作詳細(xì)解釋。
當(dāng)控制閥10處于中性狀態(tài)時(shí)，閥套筒56和閥芯58各關(guān)于一公共中心軸向平面140對(duì)稱。芯脊面110a對(duì)中在套筒槽104a內(nèi)，而芯脊面114a和114b分別對(duì)中在套筒槽108a和108b內(nèi)。然而，芯脊面110b和110c各偏離朝向相鄰套筒脊面100b或100a側(cè)。應(yīng)該理解到，流體回路90內(nèi)的對(duì)應(yīng)的芯和套筒脊面以相同的方式布置。
閥芯脊面110、112和114與閥套筒脊面100、102合作而在流體回路88、90內(nèi)形成尺寸變化的節(jié)流或可變的流孔。圖5示出上部流體回路88內(nèi)的流孔124-136，應(yīng)該理解到，以下討論也同樣方式適用于下部流體回路90。
流孔124位于泵入口92a和第二馬達(dá)端口98a之間，并由芯脊面110a和套筒脊面100b形成。流孔126和128都位于第一馬達(dá)端口96a和排出端口94a之間。流孔126由芯脊面110c和套筒脊面100a形成，而流孔128由芯脊面114a和套筒脊面100c形成。
流孔130位于入口端口92a和第一馬達(dá)端口96a之間，并由芯脊面110a和套筒脊面100a形成。流孔132和134都位于第二馬達(dá)端口98a和排出端口94b之間。流孔132由芯脊面110b和套筒脊面100b形成，而流孔134由芯脊面114b和閥脊面100d形成。
如圖5所示，當(dāng)閥芯58處于對(duì)中位置時(shí)，流孔124-134各打開。各流孔的尺寸基本上通過相關(guān)對(duì)的套筒和形成流孔的芯脊面之間的圓周間距建立。
從泵14流出的流體通過馬達(dá)端口92a進(jìn)入流體回路88。回路88關(guān)于馬達(dá)端口92a對(duì)稱，入口端口92a將流體回路88分成一從入口端口92a延伸到排出端口94a的第一流道136和一從入口端口92a延伸到排出端口94b的第二流道138。
流孔124位于進(jìn)入第二流道138的入口處，而流孔130位于進(jìn)入第一流道136的入口處。流孔124和130在這里稱之為壓力流孔，因?yàn)樗鼈冇绊戱R達(dá)端口的加壓，這將在下面作詳細(xì)解釋。成對(duì)的流孔126、128和132、134串聯(lián)地布置在對(duì)應(yīng)的流道內(nèi)以將流體流到排出。流孔126在流道136內(nèi)位于流孔128的上游，而流孔132在流道138內(nèi)位于流孔134的上游。因?yàn)樗鼈兊南鄬?duì)位置，所以，流孔126和132在這里稱之為上游排出流孔，而流孔128和134稱之為下游排出流孔。
當(dāng)控制閥10對(duì)中時(shí)，通過流道136和138的流動(dòng)基本上平衡并大致地相等。第一馬達(dá)端口96a處的流體壓力有效地與第二馬達(dá)端口98a處的流體壓力相同。
流過流體回路90的流體流以與流體回路88相同的方式平衡。其結(jié)果，馬達(dá)腔室38和40內(nèi)的流體壓力基本上相等，而活塞36靜止。
轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤可從其對(duì)中位置轉(zhuǎn)動(dòng)芯閥58。這關(guān)閉流體回路88、90內(nèi)的某些流孔而打開另一些流孔。下面描述通過流體回路88的流動(dòng)，應(yīng)該理解到，這樣的描述也適用于流體回路90。
從圖5的視圖中可見，閥芯58的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)閉流孔124、126和128而打開流孔130、132和134。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)則關(guān)閉流孔130、132和134而打開流孔124、126和128。關(guān)閉流孔可節(jié)流。這產(chǎn)生壓力的不平衡而加壓一個(gè)馬達(dá)端口96a或98a，并使高壓流體流入連接到馬達(dá)端口的馬達(dá)腔室內(nèi)。流體流出另一低壓的馬達(dá)腔室外并通過另一馬達(dá)端口98a或96a。打開的流孔基本上不阻礙或限制流動(dòng)。下面描述逆時(shí)針操作的流動(dòng)，應(yīng)該理解到該描述也適用于順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖6示出從正向前的對(duì)中位置到動(dòng)力輔助轉(zhuǎn)向的操作位置的逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的閥芯58。與圖5中所示的對(duì)中狀態(tài)相比，控制閥10現(xiàn)處于一偏離對(duì)中的狀態(tài)。
轉(zhuǎn)動(dòng)限制了流孔124、126和128而放大了流孔130、132和134。流孔130處于第一流道136的入口處，并打開而允許流體基本上無阻礙地從入口端口92a流到流道136內(nèi)。壓力流孔124處于第二流道138的入口處，并限制流體從入口端口92a流到第二流道138內(nèi)。其結(jié)果，從入口端口92a到第一流道136的流動(dòng)增加，而流到第二流道138內(nèi)的流動(dòng)減小。這加壓芯槽116a，并使流體流出第一馬達(dá)端口96a流入第一馬達(dá)腔室38，從而將活塞36移至左邊(如圖2所示)。
活塞迫使流體從第二馬達(dá)腔室40通過第二馬達(dá)端口98a流入第二流道138。位于第二馬達(dá)端口98a下游的第二流道138內(nèi)的流孔132和134打開，并將流體基本上無阻礙地返回到排出端口94b。
注意圖6，芯脊面110b的前導(dǎo)邊緣與套筒脊面100d足夠地間隔開，從而隨閥芯58的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)沒有限制的流孔形成在脊面110b和100d之間。如果在第二馬達(dá)端口98a下游的流道138內(nèi)需要節(jié)流，則控制脊面110b和100d的尺寸以形成如此的節(jié)流。
上游排出流孔126和下游排出流孔128串連在如上所述的第一馬達(dá)端口96a下游的第一流道136內(nèi)。通過在芯槽116a內(nèi)產(chǎn)生一壓力，流孔126、128基本上控制通過第一馬達(dá)端口96a的流動(dòng)。流孔126和128隨著轉(zhuǎn)動(dòng)而連續(xù)地關(guān)閉，直到閥10達(dá)到完全關(guān)閉的狀態(tài)為止。
排出端口126、128起初大致打開并產(chǎn)生相對(duì)低的背壓。流道136內(nèi)的大部分流動(dòng)流過流孔126、128，只有相對(duì)小的壓力作用在馬達(dá)端口96a上。在此狀態(tài)中，動(dòng)力輔助較低。當(dāng)流孔126、128關(guān)閉時(shí)，壓力增加，施加到馬達(dá)端口96a的壓力增加，而動(dòng)力輔助增加。在完全關(guān)閉的狀態(tài)中，來自入口端口92a的所有流動(dòng)(通過關(guān)閉的流孔的泄漏較小)流過馬達(dá)端口96a，以使動(dòng)力輔助最大。
流孔124、126或128關(guān)閉率是形成流孔的閥脊面的圓周間距和形成流孔的閥脊面邊緣形狀的函數(shù)。通過構(gòu)造閥脊面和脊面的形狀來建立關(guān)閉率和隨控制閥的轉(zhuǎn)動(dòng)改變關(guān)閉率，這是本技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)所公知的，所以不再作詳細(xì)描述。
圖7a、7b和7c分別是流孔124、126和128的放大圖。在所示的實(shí)施例中，芯脊面110a具有一均勻或恒定的半徑，該半徑略微地小于套筒脊面100b的內(nèi)半徑。參見圖7a。芯脊面110c包括一面向套筒脊面100a的控制邊緣142。參見圖7b。如圖所示邊緣142與徑向傾斜成70.3度的角143。芯脊面110b包括一類似于邊緣142的控制邊緣144(見圖5)但面向套筒脊面100b。芯脊面114a包括一面向套筒脊面100c的控制邊緣146。參見圖7c。如圖所示邊緣146與徑向傾斜成48.5度的角147。芯脊面114b包括一類似于控制邊緣146的控制邊緣148(見圖5)但面向套筒脊面100d。
各控制邊緣142、144、146和148是沿脊面軸向地延伸的平表面并在脊面的一角上形成為斜面或傾斜。在其它實(shí)施例中，控制邊緣可包括弧形的表面，可以只呈現(xiàn)在套筒脊面上，或可呈現(xiàn)在套筒和芯脊面兩者上。
圖8是控制閥10的閥曲線。該曲線描繪作為轉(zhuǎn)向角(閥芯58離對(duì)中位置的相對(duì)轉(zhuǎn)角)函數(shù)的流孔124、126和128的大小。流孔的大小是垂直于閥軸線的流孔橫截面的最小寬度。因?yàn)楦髁骺椎妮S向長度遠(yuǎn)大于其寬度，所以，各流孔的有效流動(dòng)面積基本上正比于流孔的尺寸。
壓力流孔124最好快速地從閥10的初始對(duì)中狀態(tài)150關(guān)閉。芯脊面110a起初與套筒脊面100b間隔開以形成流孔124的初始尺寸。當(dāng)芯脊面110a接近套筒脊面100b時(shí)，流孔124關(guān)閉。如圖所示，流孔124以基本上恒定的速率151關(guān)閉。在約轉(zhuǎn)過1.5度之后，芯脊面110a的前導(dǎo)邊緣進(jìn)入套筒脊面100b的下面，完全地關(guān)閉流孔124。這代表控制閥10的第一操作狀態(tài)152?？焖俚仃P(guān)閉壓力流孔124有助于避免“故障”，一種液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)公知的不穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)。
上游排出流孔126起初與壓力流孔124同樣大小。流孔126起初以第一關(guān)閉速率153關(guān)閉，該速率基本上等于壓力流孔124的關(guān)閉速率。當(dāng)控制閥10達(dá)到操作位置152時(shí)，流孔126開始以第二低的關(guān)閉速率154關(guān)閉。流孔126以此基本上恒定的第二關(guān)閉速率關(guān)閉，直到控制閥以約4度的轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到一完全關(guān)閉的狀態(tài)156?？刂崎y10可繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)超過完全關(guān)閉的位置。
在所示的實(shí)施例中，上游排出流孔126的初始關(guān)閉速率由芯脊面110c離套筒脊面100a的圓周間距確定。在控制邊緣142移動(dòng)到套筒脊面100a下面之后，控制邊緣142的坡度建立第二關(guān)閉速率。脊面間距和控制邊緣構(gòu)造的其它布置包括具有多個(gè)坡度表面的控制邊緣，這樣的布置可用于替代的實(shí)施例中。
下游排出流孔128隨上游排出流孔126關(guān)閉。當(dāng)控制閥到達(dá)完全關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，流孔128也完全地關(guān)閉，并從對(duì)中狀態(tài)150到完全關(guān)閉狀態(tài)156以基本上恒定的關(guān)閉速率157關(guān)閉。芯脊面114a離套筒脊面100c的初始間距和控制邊緣146的坡度可建立關(guān)閉的速率。下游流孔128大于上游排出流孔126，直到兩個(gè)流孔都關(guān)閉為止。
在第一操作狀態(tài)152和完全關(guān)閉狀態(tài)156之間，下游排出流孔128約為上游排出流孔126的三倍。因?yàn)榱骺?26和128兩者完全關(guān)閉約4度，所以，下游排出流孔128的關(guān)閉流量也大約是操作狀態(tài)152和154之間的上游排出流孔126的關(guān)閉流量的三倍。
排出流孔126和128合作，在小轉(zhuǎn)向角下，產(chǎn)生相對(duì)低的動(dòng)力輔助，在較大轉(zhuǎn)向角下，產(chǎn)生較大的動(dòng)力輔助，以便在低速下實(shí)現(xiàn)停車或急劇轉(zhuǎn)彎。駕駛員通常偏愛具有這些轉(zhuǎn)向特征的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
圖9是當(dāng)控制閥處于如圖6所示的偏離對(duì)中狀態(tài)時(shí)控制閥10內(nèi)的流體回路88、90的惠斯登(Wheatstone)圖。流體回路88、90平行地布置在入口通道80和出口通道82之間。流孔130、132和134從圖中省略，因?yàn)樗鼈冸S著轉(zhuǎn)動(dòng)增加而打開。
利用流體回路88、90的一數(shù)學(xué)方法來達(dá)到上游和下游排出流孔126、128的結(jié)構(gòu)。對(duì)不同轉(zhuǎn)向角提出的結(jié)構(gòu)，數(shù)學(xué)模型計(jì)算流孔尺寸。通過求解通過各回路不同部分流動(dòng)的聯(lián)立方程，用求得的面積計(jì)算通過流體回路88、90的流動(dòng)。
對(duì)于約每平方英寸1500磅的流體壓力和約每分鐘3.7介侖的流量，使通過排出流孔126、128的氣穴數(shù)達(dá)到最大來確定流孔126、128的尺寸。與全扭矩輸出相比，對(duì)于重載卡車來說，這代表一典型的輸出要求。在所示的實(shí)施例中，要求在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)12通常的操作狀態(tài)下將噪音減到最小。在其它的實(shí)施例中，不同的操作狀態(tài)可用作為起始點(diǎn)，以便根據(jù)工程判斷和特定的壓力和流量要求作控制閥分析。
對(duì)于所示的實(shí)施例，已經(jīng)確定，下游排出流孔128的尺寸應(yīng)為選定操作狀態(tài)下上游排出流孔126尺寸的約三倍。這與同樣操作狀態(tài)下傳統(tǒng)的單級(jí)控制閥相比，將從控制閥10中感覺的噪音減小一半。
可選擇與排出流孔126和128相關(guān)的芯和套筒脊面的間距和控制邊緣142和146的坡度，來獲得所要求的閥曲線。
圖10是當(dāng)閥芯58處于圖6所示的偏離對(duì)中位置時(shí)流體回路88、90圍繞閥芯58延伸的示意圖。各回路88、90圍繞閥芯58延伸180度。在回路88中，壓力流孔124和上游排出流孔126在它們之間形成一高壓區(qū)156a。一中間壓力區(qū)158a形成在上游和下游排出流孔126和128之間。一低壓區(qū)160a從下游排出流孔128延伸到排出端口94a。類似的高壓區(qū)156b、中間壓力區(qū)158b和低壓區(qū)160b形成在流體回路90內(nèi)。流體回路90內(nèi)對(duì)應(yīng)的流孔和壓力區(qū)具有相同的標(biāo)號(hào)但標(biāo)以上標(biāo)。
對(duì)應(yīng)成對(duì)的壓力區(qū)156、158和160在閥芯58上沿直徑方向彼此交叉。其結(jié)果，作用在閥芯58上的純徑向力理論上為零。當(dāng)中間壓力區(qū)158內(nèi)的壓力相對(duì)較高時(shí)，在閥芯58和閥套筒56之間可發(fā)生靜摩擦或?qū)ο鄬?duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力?？梢哉J(rèn)為這樣的靜摩擦可由中間區(qū)158a和中間區(qū)158b之間的壓差所產(chǎn)生的施加在閥芯58上的純徑向力造成。
高壓區(qū)156a、156b通過對(duì)應(yīng)的入口端口92a、92b流體地連接到公共閥入口通道80。低壓區(qū)160a、160b通過對(duì)應(yīng)的排出端口94a、94b流體地連接到公共閥出口通道82。區(qū)156和160內(nèi)的壓力分別由入口壓力和排出壓力建立，這樣，各對(duì)壓力區(qū)156和160的個(gè)別區(qū)內(nèi)的壓力彼此相等。
各中間壓力區(qū)158a或158b內(nèi)的壓力是形成中間壓力區(qū)的上游和下游排出流孔的函數(shù)。兩個(gè)流體回路88、90內(nèi)的對(duì)應(yīng)排出流孔在理論上彼此相同，于是，中間壓力區(qū)158a或158b內(nèi)的壓力理論上也相等。
然而，制造公差可造成一個(gè)流體回路88中的一個(gè)或兩個(gè)流孔大于或小于另一流體回路90內(nèi)的對(duì)應(yīng)流孔。
由于這些制造公差的原因，中間壓力區(qū)158a或158b內(nèi)的壓力不可能相等。壓差產(chǎn)生一純徑向力將閥芯58推向一側(cè)。可以認(rèn)為，該力產(chǎn)生可觀察到的靜摩擦力。
均衡通道120流體地連接閥芯58逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成的中間壓力區(qū)158a或158b。盡管流孔尺寸有變化，但這可均衡兩個(gè)中間壓力區(qū)內(nèi)的壓力。均衡通道122流體地連接低壓區(qū)。
圖11類似于圖10，但示出當(dāng)閥芯58順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的流體回路88、90。各回路內(nèi)的中間壓力區(qū)158通過均衡通道122流體地連接。均衡通道120流體地連接低壓區(qū)。不管方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何，通道120、122合作而有效地消除控制閥10的粘滯性。
在所示的實(shí)施例中，均衡通道120、122是全包含在閥芯58內(nèi)的直徑向的通孔。在其它實(shí)施例中，均衡通道可全部地或部分地形成在閥套筒56內(nèi)，或可包括延伸出閥外殼的管道，以便流體地連接中間壓力區(qū)。
控制閥10形成一對(duì)流體回路88、90，它們平行地布置在閥套筒和閥芯之間，以使流體在控制閥和液壓馬達(dá)18之間流動(dòng)。在其它實(shí)施例中，流體回路可以形成為較佳地圍繞閥芯對(duì)稱地延伸。功能上等價(jià)于所示通道120和122的均衡通道可互連附加回路的對(duì)應(yīng)中間壓力區(qū)，以確保所述的均衡壓力。
軸承帽32是傳統(tǒng)的，并包括一安裝在帽一側(cè)上的卸壓筒盒162(示于圖1中)。一常閉卸壓閥(未示出)安裝在筒盒162內(nèi)，并位于一旁路回路(未示出)內(nèi)，該旁路回路與控制閥10平行地連接入口通道48和出口通道50。如果從泵14產(chǎn)生過壓，則卸壓閥打開。流體流過旁路回路并旁路控制閥10。這限制轉(zhuǎn)向齒輪機(jī)構(gòu)的操作壓力并防止過壓從控制閥10提供到液壓馬達(dá)18。
軸承帽32內(nèi)的筒盒162的位置可根據(jù)車輛制造商的要求改變。此外，某些制造商去除卸壓閥，于是在某些系統(tǒng)中省略掉筒盒162。其結(jié)果，必須制造多個(gè)其它相同的軸承帽32和保持庫存。
圖12-16示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的控制閥210的部分?？刂崎y210包括一類似于閥構(gòu)件66的外閥構(gòu)件212，而閥套筒214類似于閥套筒56。閥芯216包括一承載在其中的卸壓閥。通過將卸壓閥置于控制閥210內(nèi)，卸壓筒盒162及其相關(guān)的旁路回路可從軸承帽32中去除。
閥芯216類似于閥芯58，所以將只討論不同之處。一旁路通道220延伸通過閥芯216并連接入口端口與閥套筒214內(nèi)的排出端口。旁路通道220平行于某些流體回路布置，這些流體回路在閥操作過程中對(duì)應(yīng)于流體回路88、90。
卸壓閥218位于旁路通道220內(nèi)，并包括一閥構(gòu)件222。所示的閥構(gòu)件222形成為一鋼球軸承，但對(duì)于閥構(gòu)件也可采用其它形狀和材料。閥構(gòu)件222可在一抵靠形成在旁路通道內(nèi)的閥座224的關(guān)閉位置和一遠(yuǎn)離閥座的打開位置之間移動(dòng)。形成為一壓縮盤簧的彈簧構(gòu)件226推壓閥構(gòu)件222抵靠閥座224。
旁路通道220包括一第一孔228和一第二孔230，它們各延伸入閥芯216內(nèi)?？?28沿軸向與閥套筒入口端口對(duì)齊并從入口端口接納流動(dòng)?？?30沿軸向與孔228間隔并與閥套筒排出端口對(duì)齊，以便將流動(dòng)排出到排出端口。孔228和230沿圓周向彼此偏離90度，以便分別鄰近于入口和排出端口。
一第三孔232從方向盤端234沿軸向延伸到閥芯216內(nèi)，并相交于第一和第二孔228和230。閥座224形成在孔228和230之間的孔232內(nèi)。盲孔236從閥芯的相對(duì)端沿軸向延伸入閥芯216內(nèi)，以傳統(tǒng)方式接納扭轉(zhuǎn)桿的一端。
彈簧226被擒獲在閥構(gòu)件222和一塞頭238之間的孔232內(nèi)，所述塞頭承載密封地關(guān)閉孔232的O形環(huán)密封240。塞頭238的軸向位置可以按需要變化，以便改變作用于閥構(gòu)件222上的彈簧226的預(yù)加載。彈簧226對(duì)閥構(gòu)件222施加足夠的力，以在正常操作壓力下，將卸壓閥保持在一關(guān)閉的狀態(tài)。
如果存在一過壓，則企圖流過旁路通道228的流體克服彈簧226的力。這移動(dòng)閥構(gòu)件222遠(yuǎn)離閥座224并打開卸壓閥218。通過旁路通道220的流動(dòng)基本上旁路形成在閥套筒214和閥芯216之間的流體回路，由此，釋放過壓的狀態(tài)。
對(duì)于不同動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來說，可以修改或去除卸壓閥218，而不修改軸承帽32，也不修改動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的其它部件。例如，彈簧226的長度、彈簧系數(shù)或預(yù)加載可以進(jìn)行修改，以對(duì)不同的操作壓力改變作用于閥構(gòu)件222上的預(yù)加載，而不改變閥套筒214或閥芯216的尺寸。這在不同的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中可使用相同的軸承帽32，還能完全地滿足制造商的要求。
形成在控制閥10、210內(nèi)的排出流孔基本上沿形成流孔的閥芯的全軸向長度延伸。排出流孔之間的流體基本上是圓周向流動(dòng)，基本上沒有軸向流動(dòng)分量。
圖17-21示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的控制閥310。控制閥310類似于控制閥10，并形成一對(duì)類似于流體回路88、90的流體回路312、314(見圖18)。控制閥10的中間壓力區(qū)內(nèi)的流體不工作，不排出到液壓馬達(dá)。這在控制閥310內(nèi)提供將附加的節(jié)流器放置在中間壓力區(qū)內(nèi)的機(jī)會(huì)，而不減小輸入到液壓馬達(dá)的壓力，也不增加液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的背壓。這些附加的節(jié)流器可包括在上述數(shù)學(xué)模型中以優(yōu)化排出流孔面積和關(guān)閉速率。
控制閥310包括一具有一閥套筒318和一閥芯320的外構(gòu)件316(見圖17)。閥套筒318和閥芯320類似于閥套筒56和閥芯58，所以將只詳細(xì)地討論其不同之處。
如圖18所示，閥套筒318包括與流體回路312相關(guān)的脊面322a、322b、322c和322d，以及與流體回路314相關(guān)的脊面324a、324b、324c和324d。脊面322a-d和324a-d的尺寸和間距類似于閥套筒56的脊面100a-d和102a-d。
閥芯320包括與流體回路312相關(guān)的脊面326a、326b和326c，以及與流體回路314相關(guān)的脊面328a、328b和328d。閥芯脊面330a和330b在諸回路之間為共有。脊面326a-c、328a-c和330a-b的尺寸和間距類似于閥芯58的對(duì)應(yīng)的脊面110a-c、112a-c和114a-b。
圖18示出處于偏離對(duì)中狀態(tài)的控制閥310。閥芯320相對(duì)于閥套筒318逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(從附圖中觀看)。脊面322b和326a形成壓力流孔332。脊面322a和326c形成上游排出流孔334，而脊面322c和330b形成下游排出流孔336。逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)閉流體回路312內(nèi)的流孔332、334和336以及流體回路314內(nèi)對(duì)應(yīng)的流孔(未加標(biāo)號(hào))。應(yīng)該理解到，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)可打開這些流孔和關(guān)閉以上對(duì)于控制閥10所描述的流體回路內(nèi)的其它壓力和排出流孔?？刂崎y310的閥曲線類似于控制閥10的閥曲線。
下面將詳細(xì)討論流孔334和336特征以及諸流孔之間的的中間壓力區(qū)，但應(yīng)該理解到，該討論也適用于流體回路312其它分支內(nèi)和流體回路314兩個(gè)分支內(nèi)的對(duì)應(yīng)的特征。
圖19示出閥芯320。脊面326c具有對(duì)應(yīng)于控制閥10的控制邊緣142的控制邊緣338?？刂七吘?38鄰近于閥芯的內(nèi)端并沿脊面軸向地僅延伸一相對(duì)短的距離。這不同于控制邊緣142，它基本上延伸脊面的全長?？刂七吘?38形成脊面326c內(nèi)的槽339，其圓周向地延伸入脊面內(nèi)。
脊面330b具有一對(duì)應(yīng)于控制閥10的控制邊緣146的控制邊緣340?？刂七吘?40沿脊面330b軸向地延伸一相對(duì)短的距離，并軸向地間距控制邊緣338而朝向控制閥的方向盤端。控制邊緣340形成脊面330a內(nèi)的槽341，其圓周向地延伸入脊面內(nèi)。
回頭參照?qǐng)D18，當(dāng)控制閥310處于對(duì)中狀態(tài)時(shí)，流孔334和336的功能基本上等同于對(duì)應(yīng)的流孔126和128。成對(duì)的套筒/芯脊面322a/326c和322c/330b彼此間隔開，而通過流孔334和336的流動(dòng)沿著脊面的全部軸向長度基本上為圓周向流動(dòng)。
當(dāng)閥芯320轉(zhuǎn)動(dòng)到所示的偏離對(duì)中位置時(shí)，芯脊面326c和330b的前導(dǎo)邊緣進(jìn)入到對(duì)應(yīng)套筒脊面322a和322c下面。通過流孔334的流動(dòng)被重疊脊面限制到通過槽339的圓周向流動(dòng)，而通過流孔336的流動(dòng)被重疊脊面限制到通過槽341的圓周向流動(dòng)(諸脊面之間少有任何的泄漏)?？刂七吘?38和340構(gòu)造成使流孔334和336的流動(dòng)面積和關(guān)閉速率基本上等于控制閥10內(nèi)對(duì)應(yīng)流孔126和128的流動(dòng)面積和關(guān)閉速率。
套筒槽342和芯槽344合作而形成一軸向的流道346，其從流孔334延伸到包含諸流孔之間的中間壓力區(qū)的流孔336。從流孔334排出的圓周向流動(dòng)被強(qiáng)制沿軸向流過流道346到達(dá)流孔336。通過流道346的軸向流動(dòng)強(qiáng)制返回到通過流孔336的圓周向流動(dòng)。
改變流孔334和336之間的流動(dòng)方向，可在從流孔334排出和進(jìn)入到流孔336時(shí)在中間壓力區(qū)內(nèi)產(chǎn)生附加的壓降。隨著通過排出流孔334和336的壓降將連續(xù)地發(fā)生這些附加的壓降，并有助于減小噪音和通過流孔產(chǎn)生氣穴的可能性。
控制閥310還包括位于中間壓力區(qū)內(nèi)的附加的軸向流孔348(見圖20)，這將在下文中詳細(xì)描述。通過流孔348的流動(dòng)產(chǎn)生附加的壓降，該壓降幫助減小噪音和控制閥310發(fā)生氣穴的可能性。
如圖19所述，圓周向壁350延伸在芯脊面326c和330b之間。壁350約在控制邊緣338和340之間的中間處并阻塞芯槽342。一在壁頂部處敞開的軸向槽352延伸通過壁厚。閥套筒318包括一圓周壁354，其延伸在套筒脊面322a和322c之間并阻塞套筒槽346?？蓞⒁妶D20和21。
壁354覆蓋壁350并覆蓋槽352以便形成固定面積的流孔348。壁350、354將中間壓力區(qū)分成從上游排出流孔334接受流體的上游區(qū)域356和使流體流入下游排出流孔336的壓力減小的下游區(qū)域358。一均衡通道互連兩個(gè)回路內(nèi)的下游區(qū)域，可設(shè)置互連上游區(qū)域的一均衡通道。
通過通道346的流動(dòng)必須通過流孔348，降低流體壓力和由此降低噪音。流孔348的尺寸和形狀可從所示的實(shí)施例中修改，以獲得所要求的壓降和速率，而附加的流孔348可設(shè)置在通道346內(nèi)。
在控制閥310的替代實(shí)施例中，流道346可使流體徑向地在排出流孔之間流動(dòng)。例如，可提供具有軸向間隔的入口和排出端的閥芯320內(nèi)的徑向孔，其使流體在排出流孔之間流動(dòng)。流動(dòng)必須改變徑向方向，而徑向方向的改變?cè)斐筛郊拥膲航?。可形成諸孔本身或包括在排出流孔之間也產(chǎn)生壓降的節(jié)流器。
所示的控制閥10、210和310形成平行地布置在閥套筒和閥芯之間的一對(duì)流體回路，以使流體在控制閥和液壓馬達(dá)之間流動(dòng)。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，內(nèi)和外閥構(gòu)件可在控制閥內(nèi)僅形成一單一流體回路。這樣的控制閥因?yàn)槠涔逃械妮d荷不平衡對(duì)于動(dòng)力轉(zhuǎn)向應(yīng)用通常不是首選的，但在其它的應(yīng)用中也可適用。
根據(jù)本發(fā)明的控制閥也可用于齒條和小齒輪的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，或在其它類型的液壓系統(tǒng)中控制流入液壓部件的流動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的控制閥較佳地形成為轉(zhuǎn)動(dòng)控制閥，使內(nèi)和外閥構(gòu)件同軸地安裝以便圍繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的控制閥的其它可能的實(shí)施例可形成為縱向的控制閥，其中，內(nèi)和外閥構(gòu)件同軸地安裝以便沿一軸線作相對(duì)平移。
盡管我們已經(jīng)圖示和描述了本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，但應(yīng)該理解到這是可以進(jìn)行修改的，因此，我們不希望將本發(fā)明局限于所闡述的具體的細(xì)節(jié)中，但要求利用這樣的改變和替代須落入附后權(quán)利要求
書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一用于轉(zhuǎn)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向輪子的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一輸出構(gòu)件，可移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)；一用來移動(dòng)輸出構(gòu)件的液壓馬達(dá)，該馬達(dá)具有第一和第二流體腔室；一泵，從一流體源將流體供應(yīng)到馬達(dá)；一控制閥，用來控制泵和馬達(dá)之間的流體流動(dòng)；以及管道，在馬達(dá)和泵和控制閥之間提供流體連通；控制閥包括一外閥構(gòu)件和一內(nèi)閥構(gòu)件，內(nèi)和外閥構(gòu)件支承在一外殼內(nèi)，以便圍繞一軸線在控制閥的對(duì)中狀態(tài)和和控制閥的關(guān)閉狀態(tài)之間作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，將內(nèi)和外閥構(gòu)件偏置到對(duì)中狀態(tài)的裝置，一使流體從泵流入控制閥內(nèi)的入口通道，以及一使流體流出控制閥流入流體源的排出通道；外閥構(gòu)件包括一內(nèi)周緣，而內(nèi)閥構(gòu)件包括一鄰近于外閥構(gòu)件的內(nèi)周緣的外周緣，入口通道將流體流入外閥構(gòu)件的內(nèi)周緣，排出通道將流體從外閥構(gòu)件的內(nèi)周緣流出；閥構(gòu)件的內(nèi)和外周緣形成諸閥構(gòu)件之間的第一和第二流道，所述流道平行地布置并流體地連接入口通道和排出通道；控制閥還包括一從第一流道延伸的第一馬達(dá)通道，以使流體在第一流道和第一馬達(dá)腔室之間流動(dòng)，以及一從第二流道延伸的第二馬達(dá)通道，以使流體在第二流道和第二馬達(dá)腔室之間流動(dòng)；外閥構(gòu)件的內(nèi)周緣和內(nèi)閥構(gòu)件的外周緣形成多個(gè)流孔，各個(gè)流孔響應(yīng)于內(nèi)閥構(gòu)件沿第一方向從對(duì)中狀態(tài)到關(guān)閉狀態(tài)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而變化流動(dòng)面積；多個(gè)流孔包括一位于入口通道和第二馬達(dá)通道之間的第二流道內(nèi)的壓力流孔，在控制閥沿第一方向運(yùn)動(dòng)使流體從控制閥流入第一馬達(dá)腔室并使流體從第二馬達(dá)腔室流入控制閥后，壓力流孔關(guān)閉，以使轉(zhuǎn)向構(gòu)件運(yùn)動(dòng)；多個(gè)流孔包括位于第一流道內(nèi)的串聯(lián)的第二排出流孔，第一排出流孔位于第一馬達(dá)通道和排出通道之間，第二排出流孔位于第一排出流孔和排出通道之間；在控制閥沿第一方向從對(duì)中狀態(tài)到關(guān)閉狀態(tài)運(yùn)動(dòng)后，各個(gè)第一和第二排出流孔關(guān)閉，排出流孔關(guān)閉到基本上完全關(guān)閉狀態(tài)，幾乎在控制閥從對(duì)中狀態(tài)到關(guān)閉狀態(tài)運(yùn)動(dòng)的相同時(shí)候；以及當(dāng)控制閥不處于關(guān)閉位置時(shí)，第二排出流孔具有基本上大于第一排出流孔的流動(dòng)面積。
2.如權(quán)利要求
1所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)控制閥從對(duì)中狀態(tài)移動(dòng)到關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，基本上在第一排出流孔關(guān)閉之前，壓力流孔關(guān)閉到一基本上完全關(guān)閉的狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求
1所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)控制閥從對(duì)中狀態(tài)移動(dòng)到關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，第二排出流孔以一基本恒定速率關(guān)閉。
4.如權(quán)利要求
1所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，內(nèi)閥構(gòu)件沿第一方向從控制閥的對(duì)中狀態(tài)到第一操作狀態(tài)，并從控制閥的第一操作狀態(tài)到關(guān)閉狀態(tài)相對(duì)地轉(zhuǎn)動(dòng)；以及第一排出流孔在控制閥從對(duì)中狀態(tài)移動(dòng)到第一操作狀態(tài)時(shí)相當(dāng)快地關(guān)閉，并在控制閥從第一操作狀態(tài)移動(dòng)到關(guān)閉狀態(tài)時(shí)相當(dāng)慢地關(guān)閉。
5.如權(quán)利要求
4所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)控制閥從對(duì)中狀態(tài)移動(dòng)到第一操作狀態(tài)時(shí)，第一排出流孔以基本上恒定的第一速率關(guān)閉，并在控制閥從第一操作狀態(tài)移動(dòng)到關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，以基本上恒定的第二速率關(guān)閉。
6.如權(quán)利要求
4所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)控制閥從第一操作狀態(tài)移動(dòng)到關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，第一和第二排出流孔以各自基本上恒定的速率關(guān)閉。
7.如權(quán)利要求
6所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，第二排出流孔的關(guān)閉速率大約是第一排出流孔的關(guān)閉速率的三倍。
8.如權(quán)利要求
4所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)控制閥處于第一操作狀態(tài)時(shí)，壓力流孔處于基本上完全關(guān)閉狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求
1所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)控制閥從對(duì)中狀態(tài)移動(dòng)到關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，壓力流孔有效地是第二流道內(nèi)的唯一的流孔。
10.如權(quán)利要求
1所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，各個(gè)內(nèi)和外閥構(gòu)件的所述周緣包括多個(gè)脊面和槽，閥構(gòu)件的諸脊面和槽合作而形成所述流孔。
11.如權(quán)利要求
10所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，內(nèi)閥構(gòu)件的多個(gè)脊面和槽包括與第一排出流孔相關(guān)的第一脊面和與第二排出流孔相關(guān)的第二脊面；以及各個(gè)第一和第二脊面包括一對(duì)應(yīng)的控制邊緣，以便改變與脊面相關(guān)的流孔的流動(dòng)面積。
12.如權(quán)利要求
11所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，各控制邊緣包括一基本上平的表面。
13.如權(quán)利要求
12所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，與第一排出流孔相關(guān)的表面以第一傾斜角傾斜，而與第二排出流孔相關(guān)的表面以基本上不同于第一傾斜角的第二傾斜角傾斜。
14.如權(quán)利要求
1所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述流道、所述流孔和所述馬達(dá)通道代表一流體回路，以及控制閥包括多個(gè)平行布置的相同的流體回路，以便流體地連接入口通道和返回通道。
15.如權(quán)利要求
14所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)流體回路包括第一流體回路和第二流體回路，各個(gè)所述第一和第二流體回路的第一和第二排出流孔在它們之間形成這樣回路的第一流動(dòng)路徑的一部分；以及控制閥包括流體地連接所述流動(dòng)路徑部分的一附加流道，由此，流動(dòng)路徑部分內(nèi)的流體壓力基本上彼此相等。
16.如權(quán)利要求
1所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，控制閥包括一安裝在內(nèi)閥構(gòu)件上的卸壓閥。
17.如權(quán)利要求
1所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，內(nèi)閥構(gòu)件可從控制閥的對(duì)中狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)到偏離對(duì)中的狀態(tài)；以及控制閥包括在內(nèi)閥構(gòu)件處于偏離對(duì)中狀態(tài)時(shí)在第一和第二排出流孔之間的第一流道內(nèi)形成節(jié)流的結(jié)構(gòu)；由此，通過節(jié)流，第二排出流孔處的入口壓力從第一排出流孔處的排放壓力下降。
18.一適于控制具有第一和第二流體腔室的流體馬達(dá)的控制閥，該閥包括一外殼；一外閥構(gòu)件和一內(nèi)閥構(gòu)件，內(nèi)和外閥構(gòu)件支承在外殼內(nèi)，以便沿第一方向從控制閥的中性狀態(tài)和控制閥的關(guān)閉狀態(tài)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；一使流體流入控制閥內(nèi)的入口通道，以及一使流體流出控制閥外的排出通道；內(nèi)和外閥構(gòu)件布置成形成介于閥構(gòu)件之間的第一和第二流道，第一和第二流道平行地布置并流體地連接入口通道和排出通道；控制閥還包括一從第一流道延伸以使流體在第一流道和第一馬達(dá)腔室之間流動(dòng)的第一馬達(dá)通道，以及一從第二流道延伸以使流體在第二流道和第二馬達(dá)腔室之間流動(dòng)的第二馬達(dá)通道；內(nèi)和外閥構(gòu)件合作而形成一壓力流孔、一第一排出流孔，以及在第一和第二流道內(nèi)的第二排出流孔，各流孔響應(yīng)于內(nèi)閥構(gòu)件沿第一方向的運(yùn)動(dòng)變化流動(dòng)面積；第二流道內(nèi)的壓力流孔位于入口通道和第二馬達(dá)通道之間，第一和第二排出流孔串聯(lián)在第一流道內(nèi)，第一排出流孔位于第一馬達(dá)通道和排出通道之間，第二排出流孔位于第一排出流孔和排出通道之間；各個(gè)第一和第二排出流孔在控制閥沿第一方向運(yùn)動(dòng)之后關(guān)閉，排出流孔關(guān)閉到基本上完全關(guān)閉狀態(tài)，幾乎在控制閥從對(duì)中狀態(tài)到關(guān)閉狀態(tài)的同樣運(yùn)動(dòng)時(shí)候；以及當(dāng)?shù)谝缓偷诙骺自趯?duì)中狀態(tài)和完全關(guān)閉狀態(tài)之間時(shí)，第二排出流孔具有基本上大于第一排出流孔的流動(dòng)面積。
19.如權(quán)利要求
18所述的控制閥，其特征在于，當(dāng)控制閥從對(duì)中位置移動(dòng)到關(guān)閉位置時(shí)，基本上在第一排出流孔關(guān)閉之前，壓力流孔關(guān)閉到一基本上完全關(guān)閉的狀態(tài)。
20.如權(quán)利要求
18所述的控制閥，其特征在于，當(dāng)控制閥從對(duì)中狀態(tài)移動(dòng)到關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，第二排出流孔以一基本恒定速率關(guān)閉。
21.如權(quán)利要求
18所述的控制閥，其特征在于，內(nèi)閥構(gòu)件沿第一方向從控制閥的對(duì)中狀態(tài)到第一操作狀態(tài)，并從控制閥的第一操作狀態(tài)到關(guān)閉狀態(tài)相對(duì)地轉(zhuǎn)動(dòng)；以及第一排出流孔在控制閥從對(duì)中狀態(tài)移動(dòng)到第一操作狀態(tài)時(shí)相當(dāng)快地關(guān)閉，并在控制閥從第一操作狀態(tài)移動(dòng)到關(guān)閉狀態(tài)時(shí)相當(dāng)慢地關(guān)閉。
22.如權(quán)利要求
21所述的控制閥，其特征在于，當(dāng)控制閥從對(duì)中狀態(tài)移動(dòng)到第一操作狀態(tài)時(shí)，第一排出流孔以基本上恒定的第一速率關(guān)閉，并在控制閥從第一操作狀態(tài)移動(dòng)到關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，以基本上恒定的第二速率關(guān)閉。
23.如權(quán)利要求
21所述的控制閥，其特征在于，當(dāng)控制閥從第一操作狀態(tài)移動(dòng)到關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，第一和第二排出流孔以各自基本上恒定的速率關(guān)閉。
24.如權(quán)利要求
23所述的控制閥，其特征在于，第二排出流孔的關(guān)閉速率大約是第一排出流孔的關(guān)閉速率的三倍。
25.如權(quán)利要求
21所述的控制閥，其特征在于，當(dāng)控制閥處于第一操作狀態(tài)時(shí)，壓力流孔處于基本上完全關(guān)閉狀態(tài)。
26.如權(quán)利要求
18所述的控制閥，其特征在于，當(dāng)控制閥從對(duì)中狀態(tài)移動(dòng)到關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，第二流道在壓力流孔和排出通道之間基本上無阻礙。
27.如權(quán)利要求
18所述的控制閥，其特征在于，安裝內(nèi)和外閥構(gòu)件，以便圍繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
28.如權(quán)利要求
18所述的控制閥，其特征在于，所述流道、所述流孔和所述馬達(dá)通道代表一流體回路，以及控制閥包括多個(gè)平行布置的相同的流體回路，以便流體地連接入口通道和返回通道。
29.如權(quán)利要求
28所述的控制閥，其特征在于，多個(gè)流體回路包括第一流體回路和第二流體回路，各個(gè)所述第一和第二流體回路的第一和第二排出流孔在它們之間形成這樣回路的第一流動(dòng)路徑的一部分；以及控制閥包括流體地連接所述流動(dòng)路徑部分的一附加流道，由此，流動(dòng)路徑部分內(nèi)的流體壓力基本上彼此相等。
30.如權(quán)利要求
18所述的控制閥，其特征在于，包括一位于外殼內(nèi)的卸壓閥。
31.如權(quán)利要求
18所述的控制閥，其特征在于，控制閥包括在內(nèi)閥構(gòu)件處于偏離對(duì)中狀態(tài)時(shí)在第一和第二排出流孔之間的第一流道內(nèi)形成節(jié)流的結(jié)構(gòu)，由此，通過節(jié)流，第二排出流孔處的入口壓力從第一排出流孔處的排放壓力下降。
32.一用來轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)動(dòng)車的轉(zhuǎn)向輪子的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一輸出構(gòu)件，可移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)動(dòng)車的轉(zhuǎn)向輪子；一液壓馬達(dá)，用來移動(dòng)輸出構(gòu)件，該馬達(dá)具有第一和第二流體腔室；一泵，用來將流體從流體源供應(yīng)到馬達(dá)；一控制閥，用來控制流體在泵和馬達(dá)之間的流動(dòng)；以及管道，提供流體在馬達(dá)和泵和控制閥之間的連通；控制閥包括一外閥構(gòu)件和一內(nèi)閥構(gòu)件，內(nèi)和外閥構(gòu)件支承在外殼內(nèi)，以便圍繞一軸線從控制閥的對(duì)中狀態(tài)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，將內(nèi)和外閥構(gòu)件偏置到對(duì)中狀態(tài)的裝置，一用來使流體從泵流入控制閥內(nèi)的入口通道，以及一用來使流體流出控制閥外流入流體源的排出通道；外閥構(gòu)件包括一內(nèi)周緣，而內(nèi)閥構(gòu)件包括一鄰近于外閥構(gòu)件內(nèi)周緣的外周緣，入口通道使流體流入外閥構(gòu)件的內(nèi)周緣，排出通道使流體從外閥構(gòu)件的內(nèi)周緣流出；閥構(gòu)件的內(nèi)和外周緣形成諸閥構(gòu)件之間的第一和第二流體回路，所述流體回路平行地布置并流體地連接入口通道和排出通道；各流體回路包括平行地布置并流體地連接入口通道和排出通道的第一和第二流道，一用來使流體在第一流道和第一馬達(dá)腔室之間流動(dòng)的第一馬達(dá)通道，以及一用來使流體在第二流道和第二馬達(dá)腔室之間流動(dòng)的第二馬達(dá)通道；外閥構(gòu)件的內(nèi)周緣和內(nèi)閥構(gòu)件的外周緣形成多個(gè)第一流孔，各流孔響應(yīng)于內(nèi)閥構(gòu)件沿第一方向從控制閥的對(duì)中狀態(tài)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)變化流動(dòng)面積；多個(gè)第一流孔包括位于入口通道和對(duì)應(yīng)第二流道的第二馬達(dá)通道之間的各第二流道內(nèi)的壓力流孔，在控制閥沿第一方向從對(duì)中狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，使流體從控制閥流動(dòng)到第一馬達(dá)腔室并使流體從第二馬達(dá)腔室流到控制閥后，壓力流孔關(guān)閉，以使轉(zhuǎn)向構(gòu)件運(yùn)動(dòng)；多個(gè)第一流孔包括在各第一流道內(nèi)串聯(lián)的第一和第二排出流孔，第一和第二排出流孔位于第一馬達(dá)通道和對(duì)應(yīng)的第一流道的排出通道之間，第一和第二排出流孔在它們之間形成這樣回路的流動(dòng)路徑部分；以及控制閥包括一流體地連接第一和第二流體回路的流動(dòng)路徑部分的均衡通道，由此，盡管因制造公差引起的流孔尺寸的變化，但流動(dòng)路徑部分內(nèi)流體壓力基本上彼此相等。
33.如權(quán)利要求
32所述的控制閥，其特征在于，均衡通道完全地包含在外殼內(nèi)。
34.如權(quán)利要求
32所述的控制閥，其特征在于，均衡通道形成在內(nèi)閥構(gòu)件內(nèi)。
35.如權(quán)利要求
34所述的控制閥，其特征在于，均衡通道包括一延伸通過內(nèi)閥構(gòu)件的孔，該孔包括位于內(nèi)閥構(gòu)件外周緣上的孔的相對(duì)端處的開口。
36.如權(quán)利要求
35所述的控制閥，其特征在于，該孔沿內(nèi)閥構(gòu)件的直徑延伸。
37.如權(quán)利要求
32所述的控制閥，其特征在于，均衡通道代表一第一均衡通道，而流動(dòng)路徑部分代表第一流動(dòng)路徑部分；外閥構(gòu)件的內(nèi)周緣和內(nèi)閥構(gòu)件的外周緣形成多個(gè)第二流孔，多個(gè)第二流孔的各流孔響應(yīng)于內(nèi)閥構(gòu)件沿第二方向從控制閥的對(duì)中狀態(tài)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)變化流動(dòng)面積；多個(gè)第二流孔包括位于在入口通道和對(duì)應(yīng)第一流道的第一馬達(dá)通道之間的各第一流道內(nèi)的壓力流孔，在控制閥沿第二方向從對(duì)中狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，使流體從控制閥流動(dòng)到第二馬達(dá)腔室并使流體從第一馬達(dá)腔室流到控制閥后，壓力流孔關(guān)閉，以使轉(zhuǎn)向構(gòu)件運(yùn)動(dòng)；多個(gè)第二流孔包括在各第二流道內(nèi)串聯(lián)的第一和第二排出流孔，第一和第二排出流孔位于第二馬達(dá)通道和對(duì)應(yīng)的第二流道的排出通道之間，第一和第二排出流孔在它們之間形成這樣回路的第二流動(dòng)部分；以及控制閥包括一流體地連接第一和第二流體回路的第二流動(dòng)路徑部分的第二均衡通道，由此，盡管因制造公差引起的流孔尺寸的變化，但第二流動(dòng)路徑部分內(nèi)流體壓力基本上彼此相等。
38.如權(quán)利要求
37所述的控制閥，其特征在于，內(nèi)閥構(gòu)件沿一軸線延伸，而第一和第二均衡通道彼此沿軸向間隔。
39.如權(quán)利要求
37所述的控制閥，其特征在于，第一和第二均衡通道各包含在外殼內(nèi)。
40.如權(quán)利要求
39所述的控制閥，其特征在于，第一和第二均衡通道各形成在內(nèi)閥構(gòu)件內(nèi)。
41.一適于用來控制具有第一和第二流體腔室的液壓馬達(dá)的控制閥，該閥包括一外殼；一外閥構(gòu)件和一內(nèi)閥構(gòu)件，內(nèi)和外閥構(gòu)件支承在外殼內(nèi)，以便沿第一方向從控制閥的中性狀態(tài)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；一使流體流入控制閥內(nèi)的入口通道，以及一使流體流出控制閥外的排出通道；內(nèi)和外閥構(gòu)件布置成形成介于閥構(gòu)件之間的第一和第二流動(dòng)回路，流動(dòng)回路平行地布置并流體地連接入口通道和排出通道；各流動(dòng)回路包括平行地布置并流體地連接入口通道和排出通道的第一和第二流道，第一馬達(dá)通道使流體在第一流道和第一馬達(dá)腔室之間流動(dòng)，而第二馬達(dá)通道使流體在第二流道和第二馬達(dá)腔室之間流動(dòng)；內(nèi)和外閥構(gòu)件合作而形成一壓力流孔、一第一排出流孔，以及在各流動(dòng)回路的第一和第二流道內(nèi)的第二排出流孔，各流孔響應(yīng)于內(nèi)閥構(gòu)件沿第一方向的運(yùn)動(dòng)變化流動(dòng)面積；在各第二流道內(nèi)的壓力流孔位于入口通道和第二流道的第二馬達(dá)通道之間，各第一流道內(nèi)的第一和第二排出流孔串聯(lián)在第一流道的第一馬達(dá)通道和排出通道之間，第一和第二排出流孔在它們之間形成一包含第一和第二排出流孔的流動(dòng)回路的流動(dòng)路徑部分；以及控制閥包括一流體地連接第一和第二流動(dòng)回路的流動(dòng)路徑部分的均衡通道，由此，盡管因制造公差引起的流孔尺寸的變化，但流動(dòng)路徑部分內(nèi)的流體壓力基本上彼此相等。
42.如權(quán)利要求
41所述的控制閥，其特征在于，均衡通道全部包含在外殼內(nèi)。
43.如權(quán)利要求
41所述的控制閥，其特征在于，均衡通道代表一第一均衡通道，而流動(dòng)路徑部分代表第一流動(dòng)路徑部分；外閥構(gòu)件的內(nèi)周緣和內(nèi)閥構(gòu)件的外周緣形成多個(gè)第二流孔，多個(gè)第二流孔的各流孔響應(yīng)于內(nèi)閥構(gòu)件沿第二方向從控制閥的對(duì)中狀態(tài)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)變化流動(dòng)面積；多個(gè)第二流孔包括位于入口通道和對(duì)應(yīng)第一流道的第一馬達(dá)通道之間的各第一流道內(nèi)的壓力流孔，在控制閥沿第二方向從對(duì)中狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，使流體從控制閥流動(dòng)到第二馬達(dá)腔室并使流體從第一馬達(dá)腔室流到控制閥后，壓力流孔關(guān)閉，以使轉(zhuǎn)向構(gòu)件運(yùn)動(dòng)；多個(gè)第二流孔包括在各第二流道內(nèi)串聯(lián)的第一和第二排出流孔，第一和第二排出流孔位于第二馬達(dá)通道和對(duì)應(yīng)的第二流道的排出通道之間，第一和第二排出流孔在它們之間形成這樣回路的第二流動(dòng)部分；以及控制閥包括一流體地連接第一和第二流體回路的第二流動(dòng)路徑部分的第二均衡通道，由此，盡管因制造公差引起的流孔尺寸的變化，但第二流動(dòng)路徑部分內(nèi)的流體壓力基本上彼此相等。
44.如權(quán)利要求
43所述的控制閥，其特征在于，內(nèi)閥構(gòu)件沿一軸線延伸，而第一和第二均衡通道彼此沿軸向間隔。
45.如權(quán)利要求
43所述的控制閥，其特征在于，第一和第二均衡通道各包含在外殼內(nèi)。
46.一適于用來控制具有第一和第二流體腔室的液壓馬達(dá)的控制閥，該閥包括一外殼；一外閥構(gòu)件和一內(nèi)閥構(gòu)件，內(nèi)和外閥構(gòu)件支承在外殼內(nèi)，以便作相對(duì)運(yùn)動(dòng)而控制閥；一入口通道，使加壓流體流入控制閥內(nèi)，以及一排出通道，使流體流出操作閥；內(nèi)和外閥構(gòu)件布置成形成介于閥構(gòu)件之間的流動(dòng)通道，流動(dòng)通道流體地連接入口通道和排出通道，以使流體流過閥；控制閥還包括從流道延伸的第一和第二馬達(dá)通道，第一馬達(dá)通道使流體在流道和第一流體腔室之間流動(dòng)，而第二馬達(dá)通道使流體在流道和第二馬達(dá)腔室之間流動(dòng)，以及一內(nèi)閥構(gòu)件內(nèi)的旁路通道，該旁路通道與流道平行地布置，并流體地連接入口通道和排出通道；以及一內(nèi)閥構(gòu)件內(nèi)的卸壓閥，該卸壓閥包括一位于旁路通道內(nèi)的閥構(gòu)件，該閥構(gòu)件可在打開和常閉位置之間移動(dòng)，以打開和關(guān)閉卸壓閥，以及將閥構(gòu)件偏置到關(guān)閉位置的裝置；閥構(gòu)件布置成欲流過旁路通道的流體抵抗偏置裝置將閥構(gòu)件推壓到打開位置，以使一過壓打開卸壓閥使流體流過旁路通道。
47.如權(quán)利要求
46所述的控制閥，其特征在于，卸壓閥包括一形成在旁路通道內(nèi)的閥座，當(dāng)處于關(guān)閉位置時(shí)，閥構(gòu)件抵靠在閥座上。
48.如權(quán)利要求
47所述的控制閥，其特征在于，用來偏置閥構(gòu)件的裝置包括一位于旁路通道內(nèi)的彈簧。
49.如權(quán)利要求
46所述的控制閥，其特征在于，旁路通道包括一第一孔、一第二孔和一第三孔，第一孔從入口延伸到內(nèi)閥構(gòu)件內(nèi)，第二孔與第一孔間隔并從排出延伸到內(nèi)閥構(gòu)件，而第三孔與第一和第二孔相交。
50.如權(quán)利要求
49所述的控制閥，其特征在于，卸壓閥位于第三孔內(nèi)。
51.如權(quán)利要求
50所述的控制閥，其特征在于，第三孔包括在內(nèi)閥構(gòu)件的一端處一敞開端部分，而卸壓閥包括一密封地關(guān)閉第三孔的敞開端部分的塞頭。
52.如權(quán)利要求
51所述的控制閥，其特征在于，偏置裝置包括一盤簧，壓縮在塞頭和閥構(gòu)件之間，產(chǎn)生一彈簧力推壓閥構(gòu)件朝向閥座，而塞頭沿第三孔可移動(dòng)，以調(diào)整彈簧力。
53.如權(quán)利要求
46所述的控制閥，其特征在于，內(nèi)和外閥構(gòu)件合作地形成位于流道內(nèi)的至少一個(gè)可變流孔。
54.如權(quán)利要求
53所述的控制閥，其特征在于，內(nèi)和外閥構(gòu)件可圍繞一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相對(duì)地運(yùn)動(dòng)。
55.如權(quán)利要求
46所述的控制閥，其特征在于，包括將第一和第二閥構(gòu)件偏置到控制閥的中性位置的裝置。
56.如權(quán)利要求
55所述的控制閥，其特征在于，用來偏置第一和第二閥構(gòu)件的裝置包括一扭轉(zhuǎn)桿，可操作地連接在內(nèi)和外閥構(gòu)件之間。
57.一用于液壓控制閥的閥副組件，所述液壓控制閥控制流體在閥和流體機(jī)械之間的流動(dòng)，該副組件包括一閥構(gòu)件和一位于閥構(gòu)件內(nèi)的卸壓閥，閥構(gòu)件構(gòu)造成可在控制閥的第二閥構(gòu)件內(nèi)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)以操作控制閥；閥構(gòu)件包括第一、第二和第三表面，第一表面構(gòu)造成至少局部地形成一入口通道，當(dāng)閥構(gòu)件處于控制閥內(nèi)時(shí)，使流體流入控制閥內(nèi)，第二表面構(gòu)造成至少局部地形成一排出通道，當(dāng)閥構(gòu)件處于控制閥內(nèi)時(shí)，使流體流出控制閥外，以及第三表面位于閥構(gòu)件的外周緣上并構(gòu)造成形成一流道，當(dāng)閥構(gòu)件處于控制閥內(nèi)時(shí)，該流道流體地連接入口和排出通道，以使流體在控制閥和液壓機(jī)械之間流動(dòng)；閥構(gòu)件包括一延伸通過閥構(gòu)件的旁路通道，該旁路通道包括一位于第一表面上的入口開口和一位于第二表面上的排出開口，旁路通道構(gòu)造成在閥構(gòu)件處于控制閥內(nèi)時(shí)流體地連接與流道相平行的入口和排出通道；卸壓閥包括一位于旁路通道內(nèi)的閥構(gòu)件，該閥構(gòu)件可在打開和常閉位置之間移動(dòng)，以打開和關(guān)閉旁路通道，以及將閥構(gòu)件偏置到關(guān)閉位置的裝置；閥構(gòu)件布置成欲流過旁路通道的流體將閥構(gòu)件推壓到打開位置，由此，一過壓狀態(tài)打開卸壓閥且流過控制閥的流體旁路流道。
58.如權(quán)利要求
57所述的閥組件，其特征在于，閥構(gòu)件沿一軸線延伸，而第一和第二表面沿軸向彼此相鄰。
59.如權(quán)利要求
58所述的閥組件，其特征在于，旁路通道包括軸向間隔的、延伸到閥構(gòu)件內(nèi)的第一和第二孔，第一孔包括入口開口，而第二孔包括排出開口。
60.如權(quán)利要求
59所述的閥組件，其特征在于，旁路通道包括在一閥構(gòu)件內(nèi)的第三孔，第三孔與第一和第二孔相交，而卸壓閥包括一在第一和第二孔之間的第三孔內(nèi)的閥座。
61.如權(quán)利要求
60所述的閥組件，其特征在于，第三孔在閥構(gòu)件的一端處敞開，而卸壓閥包括一在密封地關(guān)閉第三孔的敞開端的第三孔內(nèi)的塞頭，以及用來偏置閥構(gòu)件的裝置包括一在塞頭和閥構(gòu)件之間的第三孔內(nèi)的彈簧。
62.如權(quán)利要求
61所述的閥組件，其特征在于，彈簧包括當(dāng)閥構(gòu)件處于關(guān)閉位置時(shí)介于塞頭和閥構(gòu)件之間的一壓縮長度，以及塞頭可調(diào)整地安裝在第三孔內(nèi)，以便朝向和遠(yuǎn)離閥構(gòu)件運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)整彈簧的壓縮長度。
63.如權(quán)利要求
57所述的閥組件，其特征在于，控制閥是具有一將閥構(gòu)件偏置到一中性位置的扭轉(zhuǎn)桿的類型，閥構(gòu)件包括將扭轉(zhuǎn)桿附連到閥構(gòu)件的裝置。
64.如權(quán)利要求
57所述的閥組件，其特征在于，閥構(gòu)件的第三表面包括至少一個(gè)流動(dòng)控制表面，其構(gòu)造成與第二閥構(gòu)件合作，以在閥構(gòu)件處于控制閥內(nèi)時(shí)形成一在流體路徑內(nèi)的可變速率的流孔。
65.如權(quán)利要求
64所述的閥組件，其特征在于，閥構(gòu)件的外周緣包括一槽和一鄰近于槽的脊面，脊面上的流動(dòng)控制表面。
66.一適于用來控制具有第一和第二流體腔室的液壓馬達(dá)的控制閥，該閥包括一外殼；一外閥構(gòu)件和一內(nèi)閥構(gòu)件，內(nèi)和外閥構(gòu)件支承在外殼內(nèi)，以便沿第一方向從控制閥的中性狀態(tài)和控制閥的關(guān)閉狀態(tài)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；一入口通道，使流體流入控制閥內(nèi)，以及一排出通道，使流體流出控制閥；內(nèi)和外閥構(gòu)件布置成形成介于閥構(gòu)件之間的第一和第二流動(dòng)通道，第一和第二流動(dòng)通道平行地布置并流體地連接入口通道和排出通道；控制閥還包括從第一流道延伸的第一馬達(dá)通道，第一馬達(dá)通道使流體在第一流道和第一馬達(dá)腔室之間流動(dòng)，而第二馬達(dá)通道從第二流道延伸，使流體在第二流道和第二馬達(dá)腔室之間流動(dòng)；內(nèi)和外閥構(gòu)件合作而形成一壓力流孔，一第一排出流孔，以及在第一和第二流道內(nèi)的一第二排出流孔，各流孔響應(yīng)于閥構(gòu)件沿第一方向的運(yùn)動(dòng)而變化流動(dòng)面積；介于入口通道和第二馬達(dá)通道之間的第二流道內(nèi)的壓力流孔，在第一流道內(nèi)串聯(lián)的第一和第二排出流孔，第一馬達(dá)通道和排出通道之間的第一排出流孔，第一排出流孔和排出通道之間的第二排出流孔，第一和第二排出流孔之間的第一流動(dòng)路徑全部在外殼內(nèi)；以及在第一和第二排出流孔之間的第一流動(dòng)路徑內(nèi)的節(jié)流器，節(jié)流器構(gòu)造成在進(jìn)入第二排出流孔之前，減小從第一排出流孔排出的流體的壓力。
67.如權(quán)利要求
66所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，內(nèi)閥構(gòu)件可從控制閥的對(duì)中狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)到偏離對(duì)中的狀態(tài)；以及控制閥包括一結(jié)構(gòu)，當(dāng)內(nèi)閥構(gòu)件處于偏離對(duì)中狀態(tài)時(shí)，該結(jié)構(gòu)在第一和第二排出流孔之間的第一流道內(nèi)形成一節(jié)流；由此，在進(jìn)入第二排出流孔之前，通過節(jié)流減小從第一排出流孔排出的流體的壓力。
68.如權(quán)利要求
66所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，節(jié)流器包括至少一個(gè)位于第一和第二排出流孔之間的附加的流孔。
69.如權(quán)利要求
68所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)附加的流孔具有一固定的流動(dòng)面積。
70.如權(quán)利要求
66所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二排出流孔各使流體基本上沿第一方向流過流孔；以及節(jié)流器結(jié)構(gòu)使流體在第一和第二排出流孔之間沿基本上不同于第一方向的第二方向流動(dòng)，以在進(jìn)入第二排出流孔之前，減小從第一排出流孔排出的流體的壓力。
71.如權(quán)利要求
70所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，流動(dòng)的第一方向基本上是圍繞軸線的圓周，而流動(dòng)的第二方向包括一基本上的軸向分量、基本上的徑向分量，或基本上的相對(duì)于軸線的徑向一軸向分量。
72.如權(quán)利要求
66所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，各個(gè)內(nèi)和外閥構(gòu)件的周緣包括多個(gè)脊面，各脊面具有一軸向長度；第一排出流孔由內(nèi)和外閥構(gòu)件對(duì)應(yīng)的第一脊面形成，而第二排出流孔由內(nèi)和外閥構(gòu)件對(duì)應(yīng)的第二脊面形成，第一脊面包括一第一控制邊緣，而第二脊面包括一第二控制邊緣，各控制邊緣具有一基本上小于與控制邊緣相關(guān)的脊面的軸向長度的軸向尺寸；當(dāng)控制閥處于對(duì)中狀態(tài)時(shí)，第一脊面沿圓周向彼此間隔，而第二脊面沿圓周向彼此間隔；當(dāng)控制閥處于偏離對(duì)中狀態(tài)時(shí)，第一脊面處于一重疊狀態(tài)，而第二脊面處于一重疊狀態(tài)；節(jié)流結(jié)構(gòu)包括脊面的外周緣，構(gòu)造成當(dāng)控制閥處于偏離對(duì)中狀態(tài)時(shí)，密封重疊并基本上關(guān)閉遠(yuǎn)離控制邊緣的重疊；以及節(jié)流結(jié)構(gòu)包括第一控制邊緣沿軸向間隔第二控制邊緣，由此，當(dāng)控制閥處于偏離對(duì)中狀態(tài)時(shí)，第一流道沿軸向在第一和第二排出流孔之間延伸。
73.如權(quán)利要求
72所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，節(jié)流結(jié)構(gòu)包括一壁，當(dāng)控制閥處于偏離對(duì)中狀態(tài)時(shí)，該壁基本上關(guān)閉在第一和第二流孔之間的第一流道，以及一流體地連接第一和第二排出流孔的延伸通過壁的附加的流孔。
74.如權(quán)利要求
73所述的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，通過附加流孔的流動(dòng)包括一軸向流動(dòng)分量、一徑向流動(dòng)分量，或相對(duì)于軸線的徑向-軸向流動(dòng)分量。
專利摘要
一用于液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制閥包括一對(duì)平行布置的流動(dòng)回路。各個(gè)流動(dòng)回路包括串聯(lián)布置的上游和下游流孔。各組流孔在諸流孔之間形成閥的一中間壓力區(qū)。兩個(gè)流孔從閥的對(duì)中狀態(tài)一起關(guān)閉，并基本上一起完全地關(guān)閉在閥的完全關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)打開而將氣穴和噪音發(fā)生可能性減到最小時(shí)，下游流孔大于上游流孔。盡管因制造公差引起流孔尺寸變化，但一均衡通道流體地連接兩個(gè)中間壓力區(qū)可使壓力相等?？刂崎y包括一與流動(dòng)回路平行的旁路通道。控制閥內(nèi)的一卸壓閥具有一位于旁路通道內(nèi)的常閉的閥構(gòu)件，其在過壓事件中打開閥。
文檔編號(hào)B62D5/083GK1997541SQ20058001218
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年3月23日
發(fā)明者D·M·丹利, K·C·古爾蘭多, J·E·蒂普頓 申請(qǐng)人:R·H·謝帕德股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan