CN102301300A - 比例压力调节阀 - Google Patents

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Abstract

一种比例压力调节阀，包括一个阀壳体(10)，该阀壳体具有至少三个引导流体的接头、特别是以泵接头(P)、使用接头(A)和储箱接头(T)的形式，其中为了选择性地连接泵接头(P)与使用接头(A)以及选择性地连接使用接头(A)与储箱接头(T)，一调节活塞(18)能沿纵向移动地被引导在阀壳体(10)内部，在泵接头(P)与一先导控制阀(22)的先导控制室(20)之间存在引导流体的连接结构，并且该先导控制阀(22)能由磁铁系统、特别是比例磁铁系统(28)控制，其特征在于，通向先导控制室(20)的引导流体的连接结构具有一在阀壳体(10)的壁内部沿轴向方向延伸的孔(27)，该孔以壳体(10)的形成泵接头(P)的径向孔(9)为出发点。

Description

比例压力调节阀
技术领域
本发明涉及一种比例压力调节阀，其包括一个阀壳体，该阀壳体具有至少三个引导流体的接头、特别是以泵接头、使用接头和储箱接头的形式，其中，为了选择性地连接泵接头与使用接头以及选择性地连接使用接头与储箱接头，一调节活塞能沿纵向移动地被引导在阀壳体内部，在泵接头和一先导控制阀的先导控制室之间存在引导流体的连接结构并且先导控制阀能由磁铁系统、特别是比例磁铁系统控制。
背景技术
对于控制大的体积流的应用情况，优选使用受先导控制的压力调节阀来代替受直接控制的阀。大的体积流不仅意味着在行程大的情况下阀的大的打开横截面、而且意味着大的流动力，该流动力作为干扰参量反作用于起操纵作用的磁铁系统的磁力。为了补救这些问题，在受直接控制的阀情况下，磁铁系统的尺寸必须确定成相应大的。
因此在现有技术中，对于这样的应用情况已知这样的阀，该阀具有液压先导控制，见DE 103 25 178 A1。与其它属于现有技术的由US6 286 535 B1已知的解决建议相比，该已知的解决方案突出之处在于，该阀能够在磁体系统未被操纵的情况下在使用接头上设定为0巴的压力值。在所述US专利中公开的阀中，这是不可能的，因为根据其结构方式调节活塞在磁铁系统未被操纵的情况下借助张紧的压力弹簧返回到其终端位置。由于该结构设计，所述阀因此在不存在磁铁系统的电控制信号的情况下总是还具有与张紧的弹簧的力相当的压力水平。
发明内容
鉴于现有技术，本发明的目的在于，这样地进一步开发一种比例压力调节阀，该比例压力调节阀根据按DE 103 25 178 A1的解决方案在使用接头上能设定到为0巴的剩余压力，使得该比例压力调节阀与此相比突出之处在于更简单且更紧凑的结构方式。
按照本发明，所述目的通过一种比例压力调节阀来实现，该比例压力调节阀在其整体上具有权利要求1的特征。
据此，本发明一个重要的特别之处在于，通向先导控制室的引导流体的连接结构实际上这样地完全集成到阀壳体中，即，在阀壳体的壁中构造有一沿轴向方向延伸的孔，该孔以阀壳体的形成泵接头的一径向孔为出发点。在最后提到的已知的解决方案中，为了形成引导流体的连接结构，控制活塞设有一内部的连接通道，该连接通道在其到先导控制室中的通入口上游具有一节流孔，在该节流孔下游连接一流动扩散器并且在该节流孔上游连接一保护筛。由此对于调节活塞不仅得到比较耗费的结构方式、而且得到可观的结构长度，借此阀壳体的相应的结构长度又是有限制的。与此相比，按照本发明的阀突出之处在于追求的紧凑的且简化的结构方式。
按照本发明，在其它有利的实施方案中，使用接头可以通过阀壳体的同轴的、端侧的开口形成。由此开启了进一步减小结构长度的特别有利的可能性，因为沿阀壳体的纵向方向错开地、在该阀壳体上仅须通过径向孔形成两个被沿径向流过的接头、即泵接头和储箱接头，从而调节活塞仅需具有相应较小数量的周向控制棱边，这又引起简化并减小必需的结构长度。
以有利的方式，调节活塞可以具有一个位于径向平面内的闭合的平的活塞面作为先导控制室的活动的限制部。
在此，有利地可以得到这样的布置结构，即先导控制阀的一静止设置在阀壳体中的阀体形成先导控制室的另一个固定的限制部并且形成通向先导控制室的引导流体的连接结构的远离泵接头的端部部段。
在这种实施例中可以得到这样的布置结构，即引导流体的连接结构的端部部段包括一径向通道，该径向通道在阀体的一同轴的内部的孔和一环形间隙之间延伸，该环形间隙在阀体的周面与阀壳体之间形成一过滤间隙，阀壳体的径向孔的端部通入该过滤间隙中。该结构方式同样有助于紧凑的结构形式，因为为先导控制流体安装保护过滤器使得不需要附加的轴向结构长度。
按照本发明的比例压力调节阀的其它有利的实施方案是其余从属权利要求6至11的内容。
因为如上所述地创造了一种阀系统，在该阀系统中可以确保在使用接头上在磁铁系统未被操纵的情况下形成为0巴的压力值，所以本发明特别是适合于应用在受液压操纵的离合器中，对于该离合器的功能可靠性来说重要的是，处于接合的离合器组件或膜片组件在脱开离合器时可靠地彼此分开。因此按照权利要求12，本发明的主题也是按照本发明的阀用于能液压操纵的离合器的应用。
附图说明
下面根据在附图中示出的实施例详细地说明本发明。图中：
图1局部以外观图、局部以纵剖视图示出按照现有技术的比例压力调节阀；
图2至4示出按照本发明的比例压力调节阀的第一实施例在不同切换或操纵位置中的同样局部以外观图、局部以纵剖视图示出的视图；
图5示出按照本发明的比例压力调节阀的第二实施例的相对于图2至4以略微较小的比例示出的纵剖视图；
图6仅示出在图5中用点划线圆圈线标出的区域相对于图5放大示出的局部纵剖视图；
图7以简化的接线图的方式示出按照本发明的比例压力调节阀用于在膜片式离合器中的应用情况的应用；以及
图8示出用于按照图7的液压布置结构的离合器-阀布置结构的离合器开动(Kupplungsspiel)的过程。
具体实施方式
图1示出根据DE 103 25 178 A1的现有技术的比例压力调节阀。该阀以旋入筒的方式构造，具有一个阀壳体10，该阀壳体能经由旋入段12旋入未详细示出的机器部件、例如阀块3形式的机器部件中。为了与阀块3密封地连接，阀壳体10在外周侧相应地具有密封圈14，这些密封圈位于所属的容纳部中。沿朝向图1的观察方向观看，阀壳体10从上向下具有用于一个储箱接头T的多个径向孔5、用于一个使用接头A的多个径向孔7以及用于一个液压泵16(见图7)用的泵接头P的多个径向孔9。此外，为了选择性地连接泵接头P与使用接头A以及连接使用接头A与储箱接头T，一调节活塞18能沿纵向移动地被引导在阀壳体10内部。
为了在泵接头P和一个整体用22标出的先导控制阀的先导控制室20之间建立引导流体的连接结构，调节活塞18设有一个与纵轴线26同轴的连接通道24，该连接通道在其位于图1下部的端部部段中弯曲地通向泵接头P的一个径向孔9而在其上部的端部部段中经由一出口系统15与先导控制室20连接。出口系统15包括一节流孔，沿流体流动方向在该节流孔上游连接一保护筛、而在该节流孔下游连接一所谓的扩散器，该扩散器主要用于使从节流孔流出的定向的油射流转向，以便该油射流不直接入射到先导控制阀22的活动的关闭部件40上。
先导控制阀22具有一个静止的阀体42，在该阀体中一个同轴的内部的孔11在一侧朝向先导控制室20开放、而在另一侧在开口边缘上形成用于先导控制阀22的活动的关闭部件40的阀座13。该先导控制阀能经由整体用28标出的磁铁系统、特别是比例磁铁系统形式的磁铁系统控制。如果该比例磁铁系统通电，则它的操纵推杆32在图中向下运动，由此经由一弹簧装置17以取决于磁铁系统28的通电电流强度的关闭力将关闭部件40压靠到阀座13上，以便闭合先导控制阀22。
如果比例磁铁系统28保持未通电，则液压介质(油)能从使用接头A流向储箱接头T。因此在该阀状态中先导控制阀22打开并且调节活塞18朝阀体42的下侧移动到其上部的行程止挡上。在该切换位置中，油从泵接头P穿过调节活塞18流向先导控制室20并且从那里经由打开的先导控制阀22流向一分配室19，油从该分配室经由通道58向储箱接头T流出。该体积流可以限定为先导控制油流或泄漏。
当磁铁系统28被加载电流时，关闭部件40压到阀座13上并且在此中断体积流。因此用液压介质填充先导控制室20，由此在该室中的压力升高。该升高的压力作用到调节活塞18的上端侧上并且使该调节活塞朝向下部的行程止挡70运动，更确切地说克服压缩的压力弹簧64。在先导控制室20中的压力便与调节出的压力相当。
当通过给磁铁系统28通电，关闭部件40的关闭力使先导控制阀22关闭在阀体42的阀座13上时，先导控制室22内的压力升高到这样的压力值，在该压力值时调节活塞18克服主活塞弹簧64在图中向下运动，直到达到这样的位置，在该位置中使用接头A与泵接头P连接。当达到所调节的压力时，调节活塞18这样移动，使得在泵接头P与使用接头A之间的连接结构被节流。调节活塞18移动到这两个力水平彼此平衡的位置中，并且这样地限定在泵接头P与使用接头A之间的打开窗口。因此在使用接头A上形成这样的压力，该压力直接与磁铁系统28的电控制信号相关。
图2至4示出按照本发明的比例压力调节阀的第一实施例。与图1中的阀的那些部件相当的部件用与在图1中相同的附图标记标出。磁铁系统28的未示出的推杆经由一先导控制弹簧21作用到先导控制阀22的通过球体形成的关闭部件40上。如在按照图1的已知解决方案中，关闭部件40与一阀座13配合作用，该阀座位于一静止的阀体42的同轴的内部的孔11的开口边缘上。阀体42的背离阀座13的下侧形成先导控制室20的固定的限制部和调节活塞18的上部的行程止挡，该调节活塞的上部的平的活塞面形成先导控制室20的活动的限制部。阀体42的同轴的内部的孔11的内室经由一缓冲节流孔23与先导控制室20处于流体连通。该节流孔23形成在泵接头P与先导控制室20之间的引导流体的连接结构的端部部分。引导流体的连接结构的主要部分由一在阀壳体10的壁中构成的轴向孔27形成，该轴向孔在泵接头P的一径向孔9上具有其起始端。从这里，轴向孔27通向静止的阀体42的外周，在那里轴向孔27过渡到一环形间隙29中。该环形间隙形成在轴向孔27的端部与一径向通道31之间的过滤间隙，该径向通道在阀体42中经由控制油节流孔33通向同轴的内部的孔11，从那里流体连接结构经由缓冲节流孔23朝向先导控制室20完成。
图2示出一种切换状态，在该切换状态中磁铁系统28未通电，先导控制阀22与此相对地没有关闭并且因此在先导控制室20中没有建立流体压力，因为经由引导流体的连接结构27、29、31、33输送的流体能经由分配室19向储箱侧流出。据此，调节活塞18在弹簧64的影响下处于上部的终端位置，在那里该调节活塞贴靠在上部的行程止挡、即阀体42的下侧上。因为在按照本发明的阀中仅仅储箱接头T和泵接头P通过径向孔5或9形成，而使用接头A通过壳体10的同轴的端侧的开口35形成，所以在图2的切换位置中使用接头A和储箱接头T相互连接、即以这样的方式：调节活塞18具有一朝向阀壳体10的开口35开放的内室，流体能从该内室经由活塞18的壁中的通道37向储箱接头T流出。
图3和4示出根据对磁铁系统28通电的切换状态。在此，图3示出这样的切换状态，在该切换状态中关闭部件40通过磁铁系统28的通电经由弹簧21压靠到阀座13上，从而在先导控制室20中建立压力，该压力使调节活塞18移动到其下部的行程止挡70上。如可见的那样，在该活塞位置中泵接头P和使用接头A相互连接，其中如图3同样可见的那样，在调节活塞18的内室与径向孔9之间形成大的打开横截面，从而在用于操纵离合器缸时实现快速的填充。
当在使用接头A上达到消耗器、例如离合器缸的填充压力和由此在活塞18上作用力时，该活塞在图中向上移动，见图4，直到从泵接头P向使用接头A的连接结构被节流或完全中断，或者如同样在图4中所示地使用接头A和储箱接头T相互进入连接，其中出现活塞处于力平衡中的活塞位置。所示的阀构造方式突出之处在于高的动力性和低的压力损失，由此在用于操纵离合器时确保用油快速地填充和快速地排空离合器。本发明因此也特别好地适合于这样的应用情况，因为在磁铁系统28未通电的状态中使用接头A完全卸载。
在图5和6中示出按照本发明的阀的改变的第二实施例。在图2至4的最初描述的实例中，阀带有一定的泄漏，因为在几乎每个运行状态中都有控制油流持久地流向储箱。虽然控制油节流孔33将该泄漏保持为很小的值，尽管如此但减小泄漏损失是有意义的。为此目的，在图5和6的实施例中，先导控制以这样的方式构成，即代替座阀连同受弹簧加载的关闭部件，一受直接控制的压力调节器集成到先导控制中。在此，如在之前描述的实施例中，引导流体的连接结构在起始部分中通过在阀壳体10的壁中延伸的轴向孔27构成，该轴向孔经由静止的阀体42的周向的环形间隙29和经由位于其中的径向通道31通向阀体42中的同轴的内部的孔11。一阀活塞38能沿纵向移动地被引导在内部的孔11之内，该阀活塞经由一复位弹簧39力锁合地保持在磁铁系统28的推杆32上并且能在磁铁系统28通电时在图中向下移动。阀活塞38具有一朝向先导控制室20开放的孔41和与该孔连通的周向的控制棱边43、44，从而根据阀活塞38轴向位置的不同，径向通道31以及因而通向泵接头P的引导流体的连接结构与先导控制室20连接或阻断。在径向通道31阻断的位置中，先导控制室20经由轴向的活塞孔41和控制棱边44朝向分配室19并且因而朝向储箱打开。从泵接头P向储箱接头T的直接连接不存在于运行状态中，因而阀以没有通过流出的控制油引起的附加损失的方式工作。泄漏因而减小到在两个活塞的周面的环形间隙上出现的滑阀泄漏。
按照本发明的比例压力调节阀是指这样的特别地对于离合器应用有利的比例压力调节阀。在这样的应用中存在对高动力性和低压力损失的主要要求，以便能保证用油快速的填充过程和离合器的快速排空。这利用本阀设计毫无疑问地实现，其中此外按照本发明的阀能完全卸载，也就是说在磁铁系统28上电控制信号消失时，将使用接头A上的调节的压力置于0巴的压力值。在否则传统地受先导控制的压力阀中，这样的主级(调节活塞)利用张紧的压力弹簧返回到其终端位置，从而已知的阀当在磁铁系统上不存在电控制信号时总是具有这样的压力水平，该压力水平与张紧的弹簧的力相当。后者便导致在液压式工作的离合器脱离时的问题。
为了说明这一点，参照图7和8在液压式工作的离合器中详细说明按照本发明的比例压力调节阀的应用，其中，按照视图和图7比例压力调节阀连接在离合器部件72、74、76和液压泵16之间。
此外，离合器用于连接两根轴、例如作业机械的轴与变速器轴。在这样的液压式离合器中，通过操纵按照本发明的比例压力调节阀将缸室72与液压泵16的压力管路或压力接头P连接。在这里，受弹簧加载的活塞74将离合器的没有详细示出的膜片组件压缩。通过使比例压力调节阀转换便排空缸室72，并且压力弹簧装置76根据按图7的视图使活塞74返回到其初始位置。在这里将留下的液压介质经由使用接头A朝向储箱T的方向推出。
按照图8的视图现在示出离合器开动的过程。首先必须快速地用油(液压介质)填充离合器。这在t1至t2的时间段内进行，其中活塞74刚好因此开始压缩离合器的膜片组件。该过程以短时间的很大的体积流进行。之后，该状态在从t2至t3的时间段内被保持并且在从t3至t4的时间段内这样地缓慢“起动(anfahren)”，即压力通过按照本发明的比例压力调节阀缓慢地线性升高，从而这样将力从作业机械均匀地传递到变速器传动系上。在t5时刻，通过在磁铁系统28上返回电控制信号在离合器中重新获得压力，从而被压缩的膜片组件在压力弹簧装置76的附加作用下能使活塞74重新移回其初始位置，这毫无疑问是可能的，因为在这样的切换位置中如已经指出的那样在接头A上的压力值具有值0。

Claims (12)

1.比例压力调节阀，包括一个阀壳体(10)，该阀壳体具有至少三个引导流体的接头、特别是以泵接头(P)、使用接头(A)和储箱接头(T)的形式，其中，为了选择性地连接泵接头(P)与使用接头(A)以及选择性地连接使用接头(A)与储箱接头(T)，一调节活塞(18)能沿纵向移动地被引导在阀壳体(10)内部，在泵接头(P)与一先导控制阀(22)的先导控制室(20)之间存在引导流体的连接结构，并且该先导控制阀(22)能由磁铁系统、特别是比例磁铁系统(28)控制，其特征在于，通向先导控制室(20)的引导流体的连接结构具有一在阀壳体(10)的壁内部沿轴向方向延伸的孔(27)，该孔以壳体(10)的形成泵接头(P)的一径向孔(9)为出发点。
2.根据权利要求1所述的比例压力调节阀，其特征在于，使用接头(A)通过阀壳体(10)的同轴的端侧的开口(35)形成。
3.根据权利要求1或2所述的比例压力调节阀，其特征在于，调节活塞(18)具有一个位于径向平面内的封闭的平的活塞面作为先导控制室(20)的活动的限制部。
4.根据权利要求3所述的比例压力调节阀，其特征在于，先导控制阀(22)的一静止设置在阀壳体(10)内的阀体(42)形成先导控制室(20)的另一个固定的限制部以及通向先导控制室(20)的引导流体的连接结构的远离泵接头(P)的端部部段。
5.根据权利要求4所述的比例压力调节阀，其特征在于，引导流体的连接结构的端部部段包括一径向通道(31)，该径向通道在阀体(42)的一同轴的内部的孔(11)与一环形间隙(29)之间延伸，该环形间隙在阀体(42)的周面和阀壳体(10)之间形成一个过滤间隙，阀壳体(10)的轴向孔(27)的端部通入该过滤间隙中。
6.根据权利要求4或5所述的比例压力调节阀，其特征在于，在阀壳体(10)中设有一分配室(19)，该分配室邻接于阀体(42)的背离先导控制室(20)的端部、与储箱接头(T)连接并且容纳流过先导控制阀(22)的流体。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的比例压力调节阀，其特征在于，在阀体的内部的孔(11)的背离先导控制室(20)的边缘上形成有用于活动的关闭元件(40)的座(13)，该关闭元件由先导控制弹簧(21)偏压而贴靠在座(13)上。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的比例压力调节阀，其特征在于，阀体(42)的径向通道(31)经由一节流孔(33)通入同轴的内部的孔(11)中。
9.根据权利要求8所述的比例压力调节阀，其特征在于，阀体(42)的同轴的内部的孔(11)经由一缓冲节流孔(23)与先导控制室(20)连接。
10.根据权利要求4至6中任一项所述的比例压力调节阀，其特征在于，一先导控制活塞(38)能在阀体(42)的同轴的内部的孔(11)内沿轴向移动，该先导控制活塞形成用于先导控制室(20)的可调的压力调节器。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的比例压力调节阀，其特征在于，一蓄能器、特别是弹簧(64)形式的蓄能器作用在调节活塞(18)的背离先导控制室(20)的端部上并且试图使调节活塞(18)朝向先导控制室(20)的方向移动。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的比例压力调节阀的应用，用于能液压式操纵的离合器，在所述离合器中为了压缩膜片组件，离合器的缸室(72)总能经由所述阀与液压泵(16)连接。
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