CN101233465A - 具有集成的流量控制的电动液压计量阀 - Google Patents

具有集成的流量控制的电动液压计量阀 Download PDF

Info

Publication number
CN101233465A
CN101233465A CNA2006800274857A CN200680027485A CN101233465A CN 101233465 A CN101233465 A CN 101233465A CN A2006800274857 A CNA2006800274857 A CN A2006800274857A CN 200680027485 A CN200680027485 A CN 200680027485A CN 101233465 A CN101233465 A CN 101233465A
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve
fluid
main poppet
pressure
metering valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2006800274857A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101233465B (zh
Inventor
D·P·史密斯
D·T·马瑟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Japan Ltd
Caterpillar Inc
Original Assignee
Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Caterpillar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd, Caterpillar Inc filed Critical Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Publication of CN101233465A publication Critical patent/CN101233465A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101233465B publication Critical patent/CN101233465B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/01—Control of flow without auxiliary power
    • G05D7/0126—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger associated with one or more springs
    • G05D7/0133—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger associated with one or more springs within the flow-path
    • G05D7/014—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger associated with one or more springs within the flow-path using sliding elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/006—Hydraulic "Wheatstone bridge" circuits, i.e. with four nodes, P-A-T-B, and on-off or proportional valves in each link
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
    • F15B13/043—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves
    • F15B13/0433—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves the pilot valves being pressure control valves
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/005—Control of flow characterised by the use of auxiliary non-electric power combined with the use of electric means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20546—Type of pump variable capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/3056—Assemblies of multiple valves
    • F15B2211/30565—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve
    • F15B2211/30575—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve in a Wheatstone Bridge arrangement (also half bridges)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/31—Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3144—Directional control characterised by the positions of the valve element the positions being continuously variable, e.g. as realised by proportional valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/41—Flow control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/413—Flow control characterised by the positions of the valve element the positions being continuously variable, e.g. as realised by proportional valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/42—Flow control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/426—Flow control characterised by the type of actuation electrically or electronically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/42—Flow control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/428—Flow control characterised by the type of actuation actuated by fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)

Abstract

本发明揭示了一种用于作业机器液压系统22的计量阀(40)。该计量阀具有阀本体(68)，该阀本体具有入口(86)和出口(88)。该计量阀还具有设置在阀本体内入口和出口之间的主提动阀(76)。该主提动阀具有突出端(76a)和腔端(76b)，并可在流动通过位置和流动阻塞位置之间移动，在流动通过位置，流体从入口流向出口，而在流动阻塞位置，入口和出口之间的流体流动被阻塞。该计量阀还具有引导件(74)，该引导件(74)可移动以选择地将主提动阀的腔端与放泄装置连通，由此影响主提动阀在流动通过位置和流动阻塞位置之间的移动。该计量阀还具有可操作以移动引导件的电磁机构(72)。引导件的位置受到入口处的流体压力的影响。

Description

具有集成的流量控制的电动液压计量阀
技术领域
本发明一般地涉及电动液压计量阀，且更具体地说，涉及具有流量控制的电动液压计量阀。
背景技术
诸如挖土机、装载机、推土机、自动平地机以及其它类型重型机械之类的作业机器使用一个或多个液压致动器来完成各种任务。这些致动器流体连接到作业机器上的泵，该泵向致动器内的腔室提供加压流体。电动液压阀装置通常流体连接在泵和致动器之间以控制到致动器的腔室和来自致动器腔室的加压流体的流率。流入或流出致动器腔室的流体流率直接关系到致动器的速度。
将多个致动器流体连接到公共泵的作业机器液压回路在致动器运行过程中可能在回路内经受所不希望的压力波动。具体地说，供应到一个致动器的流体的压力可能所不希望地响应于消耗来自同一液压回路的流体或向该液压回路排出流体的不同致动器而发生波动。当对电动液压阀装置进行区域控制时，这些压力波动可能引起不协调的和/或意外的致动器运动。具体地说，为了以所想要的速度移动致动器，可移动电动液压阀装置的构件以打开通向特定打开区域的流体通路。特定打开区域是根据对应于所要求的流率和产生的致动速度的假定的供应压力。当供应到电动液压阀装置的流体的压力偏离假定的压力时，流率和致动器产生的速度成比例地偏离所要求的速率和速度。
1999年3月9日授予Wilke等人的美国专利第5,878,647号(‘647专利)中描述了一种改进对供应到致动器的流体的流率的控制的方法。‘647专利描述了具有一种液压回路，其具有两个供应阀、可变排量泵、以及液压致动器。供应阀将可变排量泵连接到液压致动器的头端或杆端以引起液压致动器的运动。每个这些供应阀中都包含压力补偿机构，该压力补偿机构感测供应阀出口处压力并将这些压力中的最大值提供给可变排量泵的控制输入以实现可变排量泵的运行。可实现可变排量泵的运行以使横跨每个供应阀的压降大致恒定，由此使供应的压力和产生的通过每个电磁阀的流体的流率更靠近假定的压力和所想要的流率。
尽管‘647专利中描述的压力补偿机构可降低液压回路内的压力波动，但是它们可能响应慢、昂贵且增加液压回路的不可靠度。具体地说，‘647专利的压力补偿机构仅在感测到横跨供应阀的所不希望的压降后才起作用来影响直接通过供应阀的压力。此外，即使在压力补偿机构已经改变泵性能之后，改变的效果也不能立即实现。在将所不希望的压降调节成匹配假定的压降时，供应到致动器的流体的流率可能已经偏离所要求的流率一段相当长的时间了。此外，压力补偿机构的增加的部件可能增加液压回路的成本和不可靠度。
所揭示的计量阀针对克服以上阐述的一个或多个问题。
发明内容
在一个方面，本发明涉及一种计量阀。该计量阀包括具有入口和出口的阀本体。该计量阀还具有设置在阀本体内入口和出口之间的主提动阀。主提动阀具有突出端和腔端，并可在流动通过位置和流动阻塞位置之间移动，在流动通过位置，流体从入口流向出口，而在流动阻塞位置，入口和出口之间的流体流动被阻塞。该计量阀还具有引导件，该引导件可移动以选择地将主提动阀的腔端与放泄装置连通，由此影响主提动阀在流动通过位置和流动阻塞位置之间的移动。该计量阀还具有可操作以移动引导件的电磁机构。引导件的位置受到入口处的流体压力的影响。
另一方面，本发明涉及一种操作计量阀的方法。该方法包括引导加压流体流向计量阀的主提动阀。该方法还包括电子地移动引导件以液压地将主提动阀移动到预定位置，并使加压流体能够以所想要的速率流过计量阀。该方法还包括响应于流体的压力自动地液压地调节引导件的位置以保持通过计量阀的所想要的流率。
附图说明
图1是根据示例性所揭示实施例的作业机器的示意性侧视图；
图2是用于图1的作业机器的示例性所揭示的液压回路的示意图；以及
图3是用于图2的液压回路的示例性所揭示阀的剖视图。
具体实施方式
图1示出了示例性作业机器10。作业机器10可体现为执行与诸如采矿、建筑、耕作、运输之类的行业或本技术领域已知的其它行业相关的某种类型的操作的移动式机器。例如，作业机器10可以是诸如挖土机、推土机、装载机、反铲挖土机、自动平地机、自动倾卸式卡车之类的泥土移动机器或任何其它泥土移动机器。作业机器10还可体现为诸如发电机组、泵、或其它合适操作执行作业机器之类的固定式机器。作业机器10可包括框架12、至少一个作业工具14、以及将作业工具14连接到框架12的液压缸16。还考虑到如果需要可省略液压缸16，并可替代地包括液压电动机。
框架12可包括支持作业机器10的运动的结构单元。框架12例如可体现为将电源(未示出)连接到牵引装置18的静止基部框架、联接系统的可移动框架构件或本领域已知的任何其它框架。
作业工具14可体现为用于执行任务的装置。例如，作业工具14可体现为平铲、铲斗、挖掘铲、松土器、倾卸器、推进装置、或本领域已知的任何其它任务执行装置。作业工具14可通过直接枢接件20、通过具有形成一个构件的液压缸16的联接系统、或者以任何其它合适的方式连接到框架12。作业工具14可构造成以本领域已知的任何其它方式相对于框架12枢转、转动、滑动、摆动、或移动。
如图2所示，液压缸16可以是协作以使作业工具14运动的液压系统22内的各种部件之一。液压系统22可包括储槽24、加压流体源26、头端卸压阀28、头端配装阀(makeup valve)30、杆端卸压阀32、杆端配装阀34、头端放泄阀36、杆端放泄阀38、头端流量供应阀40、以及杆端流量供应阀42。还考虑到液压系统22可包括诸如压力传感器、温度传感器、位置传感器、控制器、蓄电池之类的附加和/或不同部件以及本本技术领域已知的其它液压系统部件。
液压缸16可包括管道46和设置在管道46内的活塞组件48。管道46和活塞组件48之一可枢转地连接到框架12，而管道46和活塞组件48中的另一个可枢转地连接到作业工具14。还考虑到管道46和/或活塞组件48可替代地固定连接到框架12或作业工具14。液压缸16可包括通过活塞组件48分开的第一腔室50和第二腔室52。第一和第二腔室50、52可选择地供应由流体源26加压的流体并与储槽24流体连接以引起活塞组件48在管道46内移动，由此改变液压缸16的有效长度。液压缸16的膨胀和收缩可用于辅助移动作业工具14。
活塞组件48可包括与管道46轴向对齐并设置在管道46内的活塞54、以及可连接到框架12和作业工具14之一的活塞杆56(参见图1)。活塞54可包括第一液压表面58和与第一液压表面58相对的第二液压表面59。第一和第二液压表面58、59上的流体压力引起的力的不平衡会导致管道46内活塞组件48的运动。例如，第一液压表面58上的力大于第二液压表面59上的力会导致活塞组件48位移以增加液压缸16的有效长度。类似地，当第二液压表面59上的力大于第一液压表面58上的力时，活塞组件48会在管道46内缩回，以减小液压缸16的有效长度。诸如o形环之类的密封件(未示出)可连接到活塞54以限制管道46的内壁和活塞54的外部圆柱形表面之间的流体流动。
储槽24可构成储液器，该储液器构造成保持流体供应。流体可包括例如专用液压油、发动机润滑油、传动润滑油、或本领域已知的任何其它流体。作业机器10内的一个或多个流体系统可从储槽24抽取流体和将流体返回到储槽24。还考虑到液压系统22可连接到多个分开的流体储槽。
流体源26可构造成从储槽24抽取流体并产生被引导通过液压系统22的加压流体的流动。流体源26可体现为诸如可变排量泵、固定排量泵之类的泵或本领域已知的任何其它加压流体源。流体源26通过例如中间轴(未示出)、皮带(未示出)、电路(未示出)、或任何其它合适的方式可驱动地连接到工作机器10的动力源(未示出)。流体源26可专用于仅向液压系统22供应加压流体，或替代地可向工作机器10内的其它液压系统55供应加压流体。
头端卸压阀28可通过流体通路60将第一腔室50流体地连接到储槽24以从液压系统22释放压力。具体地说，头端卸压阀28可包括有阀件，该阀件响应于流体通路60内的压力超过预定压力而被朝向关闭或流动阻塞位置弹簧偏置并可朝向打开或流体通过位置移动。这样，头端卸压阀28可构造成减小作用在作业工具14和活塞54上的外力引起的液压系统22内的压力峰值。还考虑到如果需要可省略头端卸压阀28。
头端配装阀30可构造成响应于流体压力而使流体能够从储槽24流到第一腔室50。具体地说，头端配装阀30可包括阀件，该阀件响应于流体通路60内的流体压力降低到储槽24内的流体压力以下而可从关闭或流动阻塞位置朝向打开或流体穿过位置移动，以使流体能进入第一腔室50。这样，头端配装阀30可减小作用在作业工具14和活塞54上的外力引起的液压系统22内的压降。还考虑到如果需要可省略头端配装阀30。
杆端卸压阀32可通过流体通路62将第二腔室52流体连接到储槽24以从液压系统22卸压。具体地说，杆端卸压阀32可包括有阀件，该阀件响应于流体通路60内的压力超过预定压力而被朝向关闭或流动阻塞位置弹簧偏置并可朝向打开或流体通过位置移动。这样，杆端卸压阀32可构造成减小作用在作业工具14和活塞54上的外力引起的液压系统22内的压力峰值。还考虑到如果需要可省略杆端卸压阀32。
杆端配装阀34可构造成响应于流体压力使流体能从储槽24流到第二腔室52。
具体地说，杆端配装阀34可包括阀件，该阀件响应于流体通路62内的流体压力降到储槽24内流体的压力以下而可从关闭或流动阻塞位置朝向打开或流体通过位置移动，以使流体能从储槽24进入第二腔室52。这样，杆端配装阀34可减小由于作用在作业工具14和活塞54上的外力引起的液压系统22内的压降。还考虑到，如果需要可省略杆端配装阀34。
头端和杆端放泄和供应阀36-42可流体互连。具体地说，头端和杆端放泄阀36、38可并联连接到公共放泄通路64。头端和杆端流量供应阀40、42可并联连接到上游公共流体通路66。头端流量供应阀和放泄阀36、40可并联连接到流体通路60。杆端放泄和供应阀38、，42可并联连接到流体通路62。
头端放泄阀36可设置在第一腔室50和储槽24之间，并构造成调节加压流体从第一腔室50到储槽24的流量。具体地说，头端放泄阀36可包括成比例的弹簧偏置阀机构，该机构是电磁致动的以在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置流体能够从第一腔室50流出，而在第二位置阻塞流体从第一腔室50流出。还考虑到头端放泄阀36可替代地是液压致动、机械致动、气动致动、或以任何其它合适的方式致动的。
杆端放泄阀38可设置在第二腔室52和储槽24之间，并构造成调节加压流体从第二腔室52到储槽24的流量。具体地说，杆端放泄阀38可包括成比例的弹簧偏置阀机构，该机构是电磁致动的以在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置流体能够从第二腔室52流出，而在第二位置阻塞流体从第二腔室52流出。还考虑到杆端放泄阀38可替代地是液压致动、机械致动、气动致动、或以任何其它合适的方式致动。
头端流量供应阀40可设置在流体源26和第一腔室50之间并包括若干部件，这些部件协作以调节加压流体从流体源26到第一腔室50的流量。具体地说，如图3所示，头端流量供应阀40可包括阀本体68、适配件70、电磁机构72、引导件74、主提动阀76以及多个偏置弹簧78、80和82。还考虑到，如果需要可减少弹簧78和80之一的偏置或完全省略它们。
阀本体68可包括中心孔84、入口端口86、以及出口端口88。环空90可连接中心孔84、入口端口86、以及出口端口88。还考虑到，阀本体68可专用于容纳头端流量供应阀40或可另外容纳一个或多个头端放泄阀36、杆端放泄阀38、以及杆端流量供应阀42。
适配件70可设置在中心孔84内并构造成容纳电磁机构72和引导件74。具体地说，适配件70可包括用于容纳电磁机构72的中心孔91、以及用于容纳引导件74的沉孔92。塞件94可与适配件70螺纹配合以罩住从阀本体68伸出的适配件70的端部。还考虑到诸如o形环之类的一个或多个密封装置(未示出)或其它这种密封装置可分别设置在适配件70的沟槽97和沟槽99内，以分别使阀本体68和适配件70之间以及适配件70和主提动阀76之间的泄漏最小。
电磁机构72可设置在适配件70内并构造成响应于供应的电流而抵抗弹簧78和80的偏置作用成比例地移动引导件74。具体地说，电磁机构72可包括电磁线圈98和电枢100，电枢100具有螺纹连接到引导件74的销110。当对电磁线圈98供应电流时，可抵抗弹簧78和80的偏置作用朝向电磁线圈98吸引电枢100。施加到电磁线圈98的电流的量值可确定弹簧78和80的压缩，且又确定将电枢100吸到电磁线圈98多近。销110可包括中心孔112以使当电枢100和销110在适配件70内移动时，头端流量供应阀40内的阻力和所不希望的压力波动的产生最小。
引导件74可以是零泄漏型阀，可滑动地设置在适配件70内以打开和关闭流体通路114。具体地说，引导件74可包括螺纹连接到止回件118和销110的引导杆116。销110与电枢100和引导杆116结合可用于调节止回件118在适配件70内的相对位置。中心孔120可延伸穿过引导杆116和止回件118以与中心孔112流体连通。引导杆116可包括外部沟槽121，该沟槽构造成保持诸如o形环之类的密封件以使引导件74和沉孔92之间的流体泄漏最少。止回件118可包括构造成与适配件70的座124配合的表面、以及限制流体从入口端口86到流体通路114的流动的小孔127。小孔127可以是径向配合、凹口、或钻道。当表面122和座124配合时，可防止来自入口端口86的流体通过小孔127流到流体通路114。当给电磁机构72通电以朝向电磁线圈98吸引电枢100和销110时，表面122和座124可远离彼此移动，由此通过小孔127流体连接入口端口86和流体通路114。流体通路114可与出口端口88流体连通。还考虑到，如果需要，引导杆116和止回件118还可替代地体现为单个整体部件。
在止回件118的一个或多个液压表面125a、b处产生的力可影响引导件74的运动。液压表面125a的力面积可是由在小孔127处或附近滑动直径形成的面积和由引导表面122与座124的接触形成的面积之差。液压表面125b的力面积可是由在小孔127处或附近滑动直径形成的面积和在销110的相对端处或形成的移动直径面积之差。液压表面125a和125b的两个所述力面积可能几乎相等。当来自入口端口86的流体流过小孔127到流体通路114时，作用在液压表面125a、b上的流体的压力可能与由电磁机构72施加在引导件74上的力结合或相反以移动止回件118。例如，当作用在液压表面125b上的来自入口端口86的流体的供应压力增加时，表面122和座124可朝向彼此移动，由此限制流体通过流体通路114的流动。相反，当作用在液压表面125b上的流体的压力减小时，作用在液压表面125a上的流体可能远离座124移动止回件118的表面122，由此减小限制流体流过流体通路114。
主提动阀76可以是零泄漏型阀，该阀构造成选择地允许流体从入口端口86流到出口端口88。具体地说，主提动阀76的表面128可设置成与阀本体68的座130配合。当表面128和座130配合时，可防止流体从入口端口86流到出口端口88。相反，当表面128和座130彼此远离时，流体可从入口端口86流到出口端口88。表面128和座130之间的面积，与主提动阀76的突出端76a处压力联合，可确定流体从入口端口86到出口端口88的流率。
表面128可响应于引导件74的运动而选择地与座130配合和脱开。具体地说，主提动阀76与阀本体68、适配件70、以及引导件74一起可形成控制腔126。由作用在主提动阀76的突出端76a上的流体产生的力可能与控制腔126内的流体作用在主提动阀76的腔端76b上产生的力和由偏置弹簧80和82的压缩产生的力相反。为了打开主提动阀76，表面122可从座124移开以从控制腔126排出流体。当流体从控制腔126排出时，作用在主提动阀76的突出端76a上的流体可克服由偏置弹簧80和82产生的力以朝向引导件74移动主提动阀76。为了关闭主提动阀76，电磁机构72可断电以使偏置弹簧80和82能够将引导件74返回到流动阻塞位置(例如，表面122配合座124的位置)。当引导件74在流动阻塞位置时，可在控制腔126内建立用作关闭主提动阀76(例如，将表面128移动到与座130配合)的压力。
入口端口86处供应压力的波动可能影响主提动阀76的运动。具体地说，如上所述，来自入口端口86的供应压力的增加可能引起引导杆74的运动，这种运动限制流体通过流体通路114的流动，而供应压力的减小可能引起引导件74的运动，这种运动减小对流体流过流体通路114的限制。通过通路114的限制的增加会导致控制腔126内压力的增加，这使主提动阀76能够由于弹簧82的偏置和关闭流动力而朝向流动阻塞位置移动(例如，表面128朝向座130移动)，由此在供应压力增加期间基本上保持从入口端口86到出口端口88的相同流率。通过通路114的限制的降低会导致控制腔126内压力的降低，这使主提动阀能够由于弹簧82的偏置和关闭流动力而朝向流动通过位置移动(例如，表面128离开座130移动)，由此在供应压力减小期间基本上保持从入口端口86到出口端口88的相同流率。
主提动阀76可连接到适配件70以组装到阀本体68内作为插装型阀。在一实例中，主提动阀76可包括销件132，该销件在主提动阀76与适配件70组装之后与适配件70的凸脊(land)134配合。这样，可形成由适配件70、引导件74、主提动阀76、以及弹簧78-82组成的子组件。在组装入阀本体68之后，可保持销件132和适配件70之间的空隙。
止回阀件136可设置在主提动阀76的中心孔138内以便于从入口端口86穿过主提动阀76的单向流动。还考虑到，如果需要可以省略止回阀件136。还考虑到，当存在止回阀件136时，可省略通常设置在外部沟槽121内的密封件以减小引导件滞后现象。还考虑到，如果需要可用限制小孔(未示出)代替止回阀件136。当杆端流量供应阀42内包括限制小孔时，可调节限制量以能够对杆端流量供应阀42进行面积或流量控制。
杆端流量供应阀42(参见图2)可以设置在流体源26和第二腔室52之间，并包括若干部件，这些部件协作以调节加压流体从流体源26到第二腔室52的流量。因为杆端流量供应阀42的各部件和操作与头端流量供应阀40类似，所以在本文中省略对杆端流量供应阀42的说明。
工业应用
所揭示的液压系统可应用于包括想要精确控制供应到致动器的流体的压力和/或流量的流体致动器的任何作业机器。所揭示的液压系统可提供高响应压力调节，这以低成本、简易结构而产生恒定的、可预期的致动器性能。现将解释液压系统22的运行。
液压缸16可响应于操作员输入而通过流体压力来移动。流体可通过流体源26加压并引导到头端和杆端流量供应阀40和42。响应于相对于管道46伸展或缩回活塞组件48的操作员输入，可对头端和杆端流量供应阀40和42中合适的一个的电磁机构72通电以朝向电磁线圈98吸引电枢100。当朝向电磁线圈98吸引电枢100时，连接的引导件74可移动以使表面122与座124脱开适当的量，由此以合适的速率放泄控制腔126。当放泄控制腔126时，可形成跨越主提动阀76的压差，该压差克服弹簧80和82的偏置作用并使主提动阀76的表面128与阀本体68的座130脱开适当的量，由此将入口端口86流体连接到出口端口88并随后以所要求的速率用加压流体充注第一和第二腔室50、52之一。
供应到电磁机构72的电流量可基于控制腔126内流体的假定压力和所想要的来自控制腔126的流体的流率。具体地说，通入电磁线圈98的电流量可对应于弹簧78和80的压缩，这会在表面122和座124之间形成预定流动面积。表面122和座124之间的预定流动面积会利于预定速率的流体从控制腔126的流出以及因此形成跨越主提动阀76的压差，这会在表面128和座130之间形成预定流动面积。类似地，表面128和座130之间的预定流动面积会利于预定速率的流体从入口端口86流到出口端口88，这形成液压缸16的所想要的致动速度。所施加的电流与弹簧78-82的压缩之间的关系、液压表面125a、b的面积、小孔127的流动面积、以及产生所想要的流动面积的主计量流动力可通过分析实践、试验测定、现场测试、和/或通过本领域已知的其它方法来确定。
头和杆端流量供应阀40、42可适于供应到突出端76a的流体的压力偏离假定压力的情况。具体地说，由于可能有多个致动器流体连接到流体源26，各致动器之一的操作可能会影响通往液压缸16的流体的压力并因此影响流体的流量。如果不进行调节，这些压力波动会导致液压缸16和作业工具14的不恒定和/或不可预期的运动。这些影响可以通过以下方式来解决：液压表面125a、b响应与液压系统22内的流体压力而作用以成比例地移动引导件74并产生作用在表面128上的流动力，由此提供从入口端口86到出口端口88的基本上恒定的流体流量。例如，当入口端口86处供应的压力增加时，在液压表面125b处产生的力同样增加以抵抗电磁机构72的吸引朝向座124移动表面122，由此减小表面122和座124之间的有效流动面积。对流体离开控制腔126的该增加的限制可增加作用在腔端76b上的控制腔126内的流体的压力，导致表面128朝向座130移动。表面128朝向座130的移动会减小入口端口86和出口端口88之间的有效流动面积，由此提供压力增加前较大流动面积经历的基本相同的流率。相反，当入口端口86处供应的压力降低时，流体表面125b处产生的且与电磁机构72的吸引作用相反的力可同样减小，使得液压表面125a处产生的力用于移动表面122远离座124。对流体离开控制腔126的该减小的限制可减小作用在腔端76b上的控制腔126内的流体的压力，导致表面128移动远离座130。表面128远离座130的移动可增加入口端口86和出口端口88之间的有效流动面积，由此提供压力降低前较小流动面积经历的基本相同的流率。
本领域的技术人员会理解，可对所揭示的计量阀和液压回路进行各种更改和改变。考虑了对所揭示的计量阀和液压回路的说明书和实践，其它实施例对本领域的技术人员来说将是显而易见的。例如，可考虑到头端和杆端放泄阀36、38(参见图2)可在结构上和功能上基本上类似于头端和杆端流量供应阀40，42。意指认为本说明书和实例仅作为示例，而真正的范围由以下权利要求书及其等效来表示。

Claims (10)

1.一种计量阀(40)，该计量阀包括：
阀本体(68)，所述阀本体(68)具有入口(86)和出口(88)；
主提动阀(76)，所述主提动阀(76)设置在所述阀本体(68)内所述入口和所述出口之间，具有突出端(76a)和腔端(76b)，并可在流动通过位置和流动阻塞位置之间移动，在所述流动通过位置，流体从所述入口流向所述出口，在所述流动阻塞位置，在所述入口和出口之间的流体流动被阻塞；
引导件(74)，所述引导件(74)可移动以选择地将所述主提动阀的所述腔端与放泄装置(34)连通，由此影响所述主提动阀在所述流动通过位置和流动阻塞位置之间的移动；以及
电磁机构(72)，所述电磁机构(72)可操作以移动所述引导件，
其中所述引导件的位置受到所述入口处的流体压力的影响。
2.如权利要求1所述的计量阀，其特征在于：
所述电磁机构可操作以将所述引导件移动预定的量，由此将所述主提动阀移动预定的量；以及
所述预定的量基于所述入口处假定的流体压力。
3.如权利要求2所述的计量阀，其特征在于，所述引导件可响应于所述入口处的流体压力而移动，以保持流体从所述入口到所述出口基本上恒定的流率。
4.如权利要求1所述的计量阀，其特征在于，还包括穿过所述引导阀件延伸的中心孔(120)。
5.如权利要求4所述的计量阀，其特征在于，所述电磁机构包括：
电磁线圈(98)；
电枢(100)；
销件(110)，所述销件(110)连接到所述电枢；以及
中心孔(112)，所述中心孔(112)延伸穿过所述电枢和销件，并与所述引导阀件的所述中心孔连通。
6.如权利要求5所述的计量阀，其特征在于，还包括：
中心孔(138)，所述中心孔(138)延伸穿过所述主提动阀并与所述引导阀件的所述中心孔连通；以及
止回阀件(136)，所述止回阀件(136)设置在所述主提动阀的所述中心孔内。
7.一种操作计量阀(40)的方法，该方法包括：
引导加压流体流向所述计量阀的主提动阀(76)；
电子地移动引导件(74)以液压地将所述主提动阀移动到预定位置，并使所述加压流体能够以所要求的速率流过所述计量阀；
响应于所述流体的压力自动地液压地调节所述引导件的位置以保持通过所述计量阀的所想要的流率。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预定位置基于假定的流体压力。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
使流体能够在所述引导阀件移动期间穿过所述引导阀件；
使流体能够穿过所述主提动阀；以及
将流体穿过所述主提动阀的流动限制在单个流动方向上。
10.一种作业机器(10)，该作业机器包括：
作业工具(14)；
液压缸(16)，所述液压缸(16)可操作地连接以移动所述作业工具并具有至少一个腔室(50)；
加压流体源(24)，所述加压流体源(24)与所述至少一个腔室连通；以及
如权利要求1-6中任一项所述的计量阀(40)，该计量阀(40)构造成计量进入所述至少一个腔室的加压流体。
CN2006800274857A 2005-07-29 2006-07-18 具有集成的流量控制的电动液压计量阀 Expired - Fee Related CN101233465B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/192,036 2005-07-29
US11/192,036 US7240604B2 (en) 2005-07-29 2005-07-29 Electro-hydraulic metering valve with integral flow control
PCT/US2006/027707 WO2007015814A2 (en) 2005-07-29 2006-07-18 Electro-hydraulic metering valve with integral flow control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101233465A true CN101233465A (zh) 2008-07-30
CN101233465B CN101233465B (zh) 2011-05-18

Family

ID=37581438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800274857A Expired - Fee Related CN101233465B (zh) 2005-07-29 2006-07-18 具有集成的流量控制的电动液压计量阀

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7240604B2 (zh)
JP (1) JP5061107B2 (zh)
CN (1) CN101233465B (zh)
DE (1) DE112006002022T5 (zh)
RU (1) RU2414630C2 (zh)
WO (1) WO2007015814A2 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103452939A (zh) * 2012-05-29 2013-12-18 罗伯特·博世有限公司 流体静力的阀装置和具有所述阀装置的流体静力的控制装置
CN110914554A (zh) * 2017-02-15 2020-03-24 株式会社尼康 双阀流体致动器组件
CN113574283A (zh) * 2019-03-19 2021-10-29 卡特彼勒公司 用于液压回路的再生阀

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8479504B2 (en) * 2007-05-31 2013-07-09 Caterpillar Inc. Hydraulic system having an external pressure compensator
US20080295681A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-04 Caterpillar Inc. Hydraulic system having an external pressure compensator
US8256739B2 (en) * 2008-12-22 2012-09-04 Husco International, Inc. Poppet valve operated by an electrohydraulic poppet pilot valve
DE102009025827A1 (de) * 2009-05-18 2010-11-25 Bucyrus Dbt Europe Gmbh Hydraulikschaltvorrichtung für die Mobilhydraulik, mobile Hydraulikmaschine und Ventileinheit
CN103857927B (zh) 2011-10-11 2016-08-17 沃尔沃建造设备有限公司 建造设备的电动液压系统中的执行器位移测量系统
CH708877B9 (de) * 2013-11-19 2017-02-15 Liebherr Machines Bulle Sa Hydraulikventilanordnung mit Steuerungs-/Regelungsfunktion und zugehöriges Rücklaufventil.
JP6012806B1 (ja) * 2015-04-15 2016-10-25 Ｋｙｂ株式会社 バルブ装置及び流体圧制御装置
US10858806B2 (en) 2019-03-12 2020-12-08 Caterpillar Inc. Modular manifold having at least two control modules for controlling operation of at least two hydraulic actuators of an earthmoving machine
US11408144B2 (en) * 2019-08-29 2022-08-09 Deere & Company Variable float and variable blade impact

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4623118A (en) * 1982-08-05 1986-11-18 Deere & Company Proportional control valve
US4553732A (en) * 1984-02-13 1985-11-19 Brundage Robert W Solenoid controlled flow valve
JPS6320584U (zh) * 1986-07-24 1988-02-10
JPH0266305A (ja) * 1988-08-31 1990-03-06 Komatsu Ltd 作業機シリンダの圧油供給装置
DE3938417C1 (zh) * 1989-11-18 1991-03-21 Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De
US5271599A (en) * 1990-09-28 1993-12-21 Kolchinsky Abel E Modular solenoid valve
US5927520A (en) * 1995-10-06 1999-07-27 Kidde Industries, Inc. Electro-hydraulic operating system for extensible boom crane
US5887647A (en) 1996-05-01 1999-03-30 Weirton Steel Corporation Decreasing contamination of molten metal prior to solidification casting
IT1289795B1 (it) * 1996-12-23 1998-10-16 Elasis Sistema Ricerca Fiat Perfezionamenti ad una valvola di dosaggio a comando elettromagnetico, con otturatore a sfera, per un iniettore di combustibile.
US5868059A (en) * 1997-05-28 1999-02-09 Caterpillar Inc. Electrohydraulic valve arrangement
US5878647A (en) * 1997-08-11 1999-03-09 Husco International Inc. Pilot solenoid control valve and hydraulic control system using same
US6392516B1 (en) * 1998-12-04 2002-05-21 Tlx Technologies Latching solenoid with improved pull force
US6198369B1 (en) * 1998-12-04 2001-03-06 Tlx Technologies Proportional actuator for proportional control devices
US6276663B1 (en) * 2000-04-25 2001-08-21 Acutex, Inc. Normally rising variable force solenoid
JP2001315177A (ja) * 2000-05-10 2001-11-13 Meiki Co Ltd 射出成形機の型締油圧装置
US6619183B2 (en) * 2001-12-07 2003-09-16 Caterpillar Inc Electrohydraulic valve assembly
US6769252B2 (en) * 2001-12-10 2004-08-03 Caterpillar Inc Fluid system having variable pressure relief
US6715402B2 (en) * 2002-02-26 2004-04-06 Husco International, Inc. Hydraulic control circuit for operating a split actuator mechanical mechanism
US6748738B2 (en) * 2002-05-17 2004-06-15 Caterpillar Inc. Hydraulic regeneration system
JP2004068955A (ja) * 2002-08-07 2004-03-04 Tgk Co Ltd 差圧制御弁
US6848475B2 (en) * 2002-11-20 2005-02-01 Caterpillar Inc. Electro-hydraulic valve and system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103452939A (zh) * 2012-05-29 2013-12-18 罗伯特·博世有限公司 流体静力的阀装置和具有所述阀装置的流体静力的控制装置
CN110914554A (zh) * 2017-02-15 2020-03-24 株式会社尼康 双阀流体致动器组件
CN113574283A (zh) * 2019-03-19 2021-10-29 卡特彼勒公司 用于液压回路的再生阀

Also Published As

Publication number Publication date
CN101233465B (zh) 2011-05-18
RU2414630C2 (ru) 2011-03-20
WO2007015814A3 (en) 2007-08-16
US7240604B2 (en) 2007-07-10
US20070022871A1 (en) 2007-02-01
JP5061107B2 (ja) 2012-10-31
RU2008107705A (ru) 2009-09-10
WO2007015814A2 (en) 2007-02-08
DE112006002022T5 (de) 2008-07-10
JP2009503401A (ja) 2009-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101233465B (zh) 具有集成的流量控制的电动液压计量阀
US7258058B2 (en) Metering valve with integral relief and makeup function
CN101166904B (zh) 具有压力补偿器的液压系统
CA2253779C (en) Hydraulic control valve system with split pressure compensator
US6745992B2 (en) Pilot operated control valve having a poppet with integral pressure compensating mechanism
US7204084B2 (en) Hydraulic system having a pressure compensator
US5715865A (en) Pressure compensating hydraulic control valve system
JP4791789B2 (ja) 電子作動及び液圧作動されるドレン弁
CN102575692B (zh) 用于移动式液压系统的液压切换机构、移动式液压机器和阀单元
EP0900962A2 (en) Pilot solenoid control valve and hydraulic control system using same
US6073652A (en) Pilot solenoid control valve with integral pressure sensing transducer
US6502500B2 (en) Hydraulic system for a work machine
CN101688546A (zh) 具有外部压力补偿器的液压系统
CN103328829A (zh) 具有限流器的独立计量阀
US20130153043A1 (en) Flow force-compensating valve element with load check
EP2005006B1 (en) Pilot-operated differential-area pressure compensator and control system for piloting same
RU2502006C2 (ru) Регулятор потока

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110518

Termination date: 20170718

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee