CN100362218C - 用于控制液压流体流动的电动阀 - Google Patents

用于控制液压流体流动的电动阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动阀(10)，该阀具有阀套(11)、阀芯(12)、连接阀(10)和加压流体源的第一流体管道(14)、连接阀(10)和流体容器的第二流体管道(15)、以及与阀(10)相连的第三流体管道(16)，该第三流体管道向利用由阀(10)控制的液压流体流动的装置输送流体或从该装置接收流体。阀芯(12)由一对相对的弹簧(17，18)加偏压达到静止位置，阀芯位于静止位置时关闭第一(14)和第二(15)流体管道。当启动与阀芯(12)的第一端相关的第一电动线圈(19)时，移动阀芯(12)打开第一流体管道(14)。当启动与阀芯(12)的第二端相关的第二电动线圈(20)时，移动阀芯(12)打开第二流体管道(15)。

Description

用于控制液压流体流动的电动阀
技术领域
本发明涉及用于控制液压流体流动的电动阀。
发明背景
将参照用于控制液压流体流动的阀的使用来论述本发明，该流体流向附着在内燃机发动机阀上的致动器。过去通常认为在内燃机中，机械凸轮轴可以用一系列开关发动机阀的液压致动器代替。通过控制流向它们的液压流体的流动来控制该液压致动器。已经提出阀的多种不同的结构可以用于控制液压流体。然而，仍然需要简单且节省成本的阀的结构，本发明就提出了这个问题。
发明内容
本发明提供一种用于控制液压流体流动的电动阀，包括：
阀套；
在阀套中的阀芯腔中可滑动的阀芯；
延伸通过阀套的用于连接阀芯腔和加压流体源的第一流体管道；
延伸通过阀套的用于连接阀芯腔和流体容器的第二流体管道；以及
与阀芯腔相连通的第三流体管道，该阀芯腔向利用由该阀控制的液压流体流动的装置输送流体或从该装置接收流体；其中：
阀芯由一对相对的弹簧偏压到静止位置；
处于其静止位置的阀芯关闭来自阀芯腔的第一和第二流体管道，并因此防止了流体流动到第三流体管道和从第三流体管道流出；
该阀具有与阀芯的第一端相关联的第一电动线圈，该第一电动线圈可以被启动以从阀芯的静止位置到阀芯腔移动阀芯从而打开第一流体管道，同时保持关闭第二流体管道，并因此允许加压流体从第一流体管道流向第三流体管道；以及
该阀具有与阀芯第二端相关联的第二电动线圈，该第二电动线圈可以被启动以从阀芯的静止位置到阀芯腔移动阀芯从而打开第二流体管道，同时保持关闭第一流体管道，并因此允许流体从第三流体管道流向第二流体管道。
附图说明
现在将参照附图描述本发明的优选实施例，其中：
图1是说明根据本发明优选实施例用于控制液压流体流动的电动阀的原理图；
图2是说明图1的阀如何用于内燃机的原理图。
具体实施方式
首先看图1，可以看到控制液压流体流动的电动阀10。该阀10包括具有在其中可滑动的阀芯12的阀套，该阀芯在设置在阀套11中的阀芯腔13中是可滑动的。
第一流体管道14通过阀套11延伸，其连接阀芯腔13和压力源。
第二流体管道15通过阀套11延伸，其连接阀芯腔13和用于使液压流体返回到容器的回流管。
第三流体管道16通过阀套11延伸，其连接阀10和接收由阀10控制的液压流体流动的任何装置。
在图1中，可以看到两个相对的弹簧17和18，它们同时动作以确定阀芯12的中心。当阀芯12被确定中心时，两个弹簧仍将是压缩的，并且每个弹簧仍将向阀芯12施加力，但该由两弹簧17和18施加的力将相等并相反。
两个电动线圈19和20环绕阀芯12的端部。提供有电枢21和22环绕阀芯12的各个端部。
套筒23环绕阀芯12。这个套筒23具有两个环形端面24和25。环形端面24面对电枢21的环形端面26。环形表面25面对电枢22的环形表面27。
当启动电动线圈20时，磁路随之动作将电枢22吸引到与套筒23的环形表面25相啮合。这样，滑阀就移动到图1所示其右侧位置，抵抗弹簧18的偏置力。
当启动电动线圈19时，线圈产生的磁场随之动作将电枢21向套筒23的环形表面吸引，并因此移动阀芯12到达图1中其左侧位置，抵抗弹簧17的偏置力。
由于具有如图1中所示位置的阀芯12，压力管14和回流管15被封闭与阀芯腔13隔开，因此没有液压流体能够流进流体管道16或从流体管道16流出。
当阀芯12移动到图1中其右侧位置时，流体管道16随之通过阀芯腔13与回流管15相连，因此流体可以通过阀芯腔13从管路16流向流体管道15，并因此流向液压流体容器。
当阀芯12移动到图1中其左侧位置时，管道14随之朝向阀芯腔13打开，同时保持管道15的封闭。这样，加压流体可以通过管道14经由阀芯腔13流向管道16。
流体管道16永久向阀芯腔13开放。
在图1中，可以看到零位调整机构28。这个机构包括为阀套11中螺孔51准备的外螺纹旋转螺钉50。六角凹头52设置在螺钉50的尖端处并可被艾伦内六角扳手(Alley key)啮合和转动。偏心凸轮53从螺钉50向下延伸并作用于设置在套筒23上的反应面上。在转动凸轮53时，可以在阀套11中滑动套筒23。可以实现这个功能以便确保当两个电动线圈19、20停用以及两弹簧17和18将阀芯12停止在中心位置时，套筒23中的部分就由阀芯12关闭，其中，压力管14和回流管15通过该部分向阀芯腔13开放。
由于具有用弹簧施加的互相抵消的力在位于由两弹簧17和18确定的静止位置中的阀芯12上施加的高的预加载，可以设定一个低的弹簧刚性系数并可以确定出必须施加多大的力以便从其中心位置移动阀芯12。由于可以调节流过每个电动线圈20或21的电流以给出阀芯12的可变排量、套筒23端口开放的可变度以及因此可以给出流过阀10的变化率，所以这个特点使得可以如计量阀一样简单地应用该阀。然而，如果希望的话，阀10可以如开关阀一样通过向线圈19和20施加高值的方波信号而仅在极限位置之间移动来进行操作。
现在转到图2，可以看到示意性表示的阀10。示出压力管14与泵30相连，回流管15与容器31相连。示出管路16与致动器32相连。该致动器32包括在由套筒34限定的缸中可移动的活塞33。活塞33和套筒34一起限定了通过管路16接收液压流体的可变容量腔35。
位置传感器36设置在套筒34中，向电子控制器37提供反馈信号。该电子控制器37利用反馈信号和其它接收到的参数向阀10提供中继的控制信号。如前所述，该控制信号将用于向两线圈20和19之一提供电流。
当致动器32通过阀10与泵30相连时，就使活塞33向下移动并打开内燃机的发动机阀40(例如，进气阀或排气阀)。
当致动器32通过阀10与容器31相连时，随着经由阀10到容器31中传输的消除的流体，作用于发动机阀40的阀簧41就可以推动活塞33以减少活塞33和套筒34之间限定的腔室的容积。
电子控制器37是控制发动机阀40的位置的闭环反馈系统的一部分。该电子控制器37在将产生活塞33并因此为发动机阀40的位置(以及可能是位置变化速度)的预期下，将给阀10发送需求信号。位移传感器36将提供可用于产生误差信号从而使得电子控制器37能够调节控制信号的信号，其中，电子控制器37将该控制信号发送给阀10。
由于随着电子控制器在发动机使用期间进行调节以计算发动机部件的磨损，闭环反馈系统的设备可用于自适应控制，所以反馈信号的使用很重要。
在上述电枢21、22在电动线圈19、20内是可移动的同时，它们可以构成放射状延伸的板，每个板都具有面对线圈19、20相对端面(线圈的内端面或外端面)的表面。外套11可以配备有与线圈19、20相临的适当的腔室，在这些腔室中放射状延伸的电枢可以移动。同时示出孔内的弹簧17、18位于阀芯12中，如果更方便的话，它们可以安装在阀芯的外部(可能在阀芯腔中)。
可以通过控制流过阀10的流体的流速来控制阀40开放的速度和阀40关闭的速度。

Claims (8)

1.一种用于控制液压流体流动的电动阀，包括：
阀套；
在阀套中的阀芯腔中可滑动的阀芯；
延伸通过阀套的用于连接阀芯腔和加压流体源的第一流体管道；
延伸通过阀套的用于连接阀芯腔和流体容器的第二流体管道；以及
与阀芯腔相连通的第三流体管道，该阀芯腔向利用由该阀控制的液压流体流动的装置输送流体或从该装置接收流体；其中：
阀芯由一对相对的弹簧偏压到静止位置；
处于其静止位置的阀芯关闭来自阀芯腔的第一和第二流体管道，并因此防止了流体流动到第三流体管道和从第三流体管道流出；
该阀具有与阀芯的第一端相关联的第一电动线圈，该第一电动线圈可以被启动以从阀芯的静止位置到阀芯腔移动阀芯从而打开第一流体管道，同时保持关闭第二流体管道，并因此允许加压流体从第一流体管道流向第三流体管道；
该阀具有与阀芯第二端相关联的第二电动线圈，该第二电动线圈可以被启动以从阀芯的静止位置到阀芯腔移动阀芯从而打开第二流体管道，同时保持关闭第一流体管道，并因此允许流体从第三流体管道流向第二流体管道；以及
套筒环绕阀芯，并限定阀芯在其中可滑动的阀芯腔，该套筒具有第一端口、第二端口和第三端口，第一流体管道通过该第一端口与阀芯腔相连通、第二流体管道通过该第二端口与阀芯腔相连通，第三流体管道通过该第三端口与阀芯腔相连通，其中该阀具有用于相对阀套滑动套筒的调节机构。
2.如权利要求1所述的电动阀，其中，当阀芯位于其静止位置时，该对相对的弹簧的每个都向阀芯施加力，当阀芯从静止位置移动时，所述弹簧中的一个被进一步压缩，而所述弹簧中的另一个延伸。
3.如权利要求1所述的电动阀，其中，该调节机构包括可转动凸轮，该凸轮与设置在套筒上的反应面结合。
4.如权利要求3所述的电动阀，其中，当阀芯位于其静止位置时，该对相对的弹簧的每个都向阀芯施加力，当阀芯从静止位置移动时，所述弹簧中的一个被进一步压缩，而所述弹簧中的另一个延伸。
5.如前述任一项权利要求所述的电动阀，其中，阀芯具有安装在其上的环绕阀芯的第一端并在第一电动线圈内可移动的电枢，同时该阀芯具有安装在其上的环绕阀芯的第二端并在第二电动线圈内可移动的电枢。
6.操作权利要求1-4中任一项所述的电动阀的方法，该方法包括：
在第一和第二线圈之间进行选择，并当加压流体被传输到利用液压流体流动的装置时启动第一电动线圈，以及当流体从利用液压流体流动的装置返回到容器中时启动第二电动线圈；以及
当为了通过阀控制流体流动的速度而启动各个电动线圈时，控制流过各个电动线圈的电流和/或跨过各个电动线圈的电压。
7.一种发动机阀操作系统，包括：
致动器，在发动机阀簧的作用下，其作用于发动机阀上，并可延伸以打开发动机阀和可回缩以使发动机阀关闭；
如权利要求1-4中任一项所述的控制流向致动器以及从致动器流出的液压流体流动的电动阀；以及
用于控制该致动器的电子控制器。
8.如权利要求7所述的发动机操作系统，其中：
该致动器包括在缸内可移动的活塞；
该系统还包括产生指示活塞位置的位置信号的位置传感器；以及
该电子控制器利用该位置信号产生用于致动器的闭环控制的误差信号。
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