CN102498320A - 滑阀 - Google Patents

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Abstract

滑阀(20)包括壳体(22)，壳体(22)限定沿纵向轴线(26)延伸的孔(24)。阀芯(38)位于孔(24)内并且可在用于沿第一流径引导液压流体的第一位置与用于沿第二流径引导液压流体的第二位置之间移动。阀芯(38)包括位于第一接合部(44)与第二接合部(46)之间的供应部(52)。供应部(52)包括外表面，该外表面限定用于跨阀芯(38)的表面流畅地引导液压流体流的截顶伪球面(64)。

Description

滑阀
技术领域
本发明总的涉及用于控制液压流体流的方向的滑阀，且更具体地涉及用于滑阀的阀芯。
背景技术
滑阀通过使阀芯在阀壳体的孔内沿纵向轴线轴向地在至少第一位置和第二位置之间移动来控制(即，切换)液压流体流的方向。阀芯的移动开启和/或封闭由阀壳体限定的各种端口之间的流体连通，从而沿第一流径和第二流径中的至少一者引导液压流体。
阀芯包括多个接合部(land portion)，每个接合部均包括与容纳阀芯的孔的直径基本上相等的直径。接合部均构造成用于靠在孔上密封。各个接合部之间限定了多个流体引导部。流体引导部与由阀壳体限定的各种端口流体连通，并且借助于各个接合部彼此密封。流体引导部与所述孔配合而限定流体腔室，液压流体经所述流体腔室从一个端口流向另一个端口。
在操作中，液压流体从各种端口流入流体腔室，并沿阀芯的各个流体引导部的外表面流动。因此，流体引导部的外表面的形状直接影响流经流体腔室的液压流体的流动特性。
发明内容
在本发明的一方面，公开了一种滑阀。该滑阀包括壳体，该壳体限定沿纵向轴线延伸的孔。该壳体还限定供应端口、第一负载端口(load port)、第二负载端口和至少一个排出端口。供应端口与所述孔流体连通并且构造成用于向所述孔供应液压流体。第一负载端口与所述孔流体连通并且构造成用于沿第一流径引导液压流体。第二负载端口与所述孔流体连通并且构造成用于沿第二流径引导液压流体。所述至少一个排出端口与所述孔流体连通并且构造成用于从壳体排出液压流体。阀芯位于所述孔内并且可在至少第一位置和第二位置之间移动。第一位置开启供应端口与第一负载端口之间的流体连通，开启第二负载端口与所述至少一个排出端口之间的流体连通，并且封闭供应端口与第二负载端口之间的流体连通。第二位置开启供应端口与第二负载端口之间的流体连通，开启第一负载端口与所述至少一个排出端口之间的流体连通，并且封闭所述供应端口与所述第一负载端口之间的流体连通。阀芯包括沿纵向轴线轴向地配置在第一接合部与第二接合部之间的供应部。该供应部限定截顶伪球面，截顶伪球面构造成用于当阀芯位于第一位置时将液压流体引导到第一负载端口并且构造成用于当阀芯位于第二位置时将液压流体引导到第二负载端口。
在本发明的第二方面，公开了一种用于滑阀的阀芯。该阀芯包括第一端和沿纵向轴线与第一端间隔开的第二端。第一接合部、第二接合部、位于第一端与第一接合部之间的第三接合部，以及位于第二接合部与第二端之间的第四接合部。第一接合部、第二接合部、第三接合部和第四接合部中的每一者均构造成用于靠在阀壳体的孔上密封。供应部沿纵向轴线轴向地布置在第一接合部与第二接合部之间。第一返回部沿纵向轴线轴向地布置在第三接合部与第一接合部之间。第二返回部沿纵向轴线轴向地布置在第四接合部与第二接合部之间。供应部限定截顶伪球面，截顶伪球面构造成用于将液压流体选择性地引导至阀壳体的第一负载端口和第二负载端口中的一者。
因此，阀芯的形状，且更具体而言阀芯的供应部的形状，将液压流体流从供应端口流畅地引导至第一负载端口和第二负载端口中的一者，这减小了作用在阀芯上的液压流体所产生的液压力。作用在阀芯上的液压力的减少允许阀芯较容易移动。
本发明的以上特征和优点以及其它特征和优点易于从下文结合附图对用于实施本发明的最佳实施例的详细描述而显而易见。
附图说明
图1是滑阀的示意性截面图，示出了位于第一位置的阀芯的第一实施例。
图2是滑阀的示意性截面图，示出了位于第二位置的阀芯的第一实施例。
图3是阀芯的替换实施例的示意性截面图。
图4是阀芯的第一实施例的放大断片示意性截面图。
图5是阀芯的第二替换实施例的放大断片示意性截面图。
图6是阀芯的第三替换实施例的放大断片示意性截面图。
具体实施方式
参见图1和2，其中各视图中同样的标号始终表示同样的零件，滑阀总体上以20示出。滑阀20沿图1所示的第一流径和图2所示的第二流径中的至少一者引导液压流体流。
滑阀20是液压系统的一部分。该液压系统可包括用于加压和循环液压流体的泵(未示出)、用于引导液压流体流的滑阀20、用于将加压的液压流体流转化为功的马达(未示出)、和用于储存过剩的液压流体并使该液压流体循环返回泵的罐(未示出)。
滑阀20包括壳体22。壳体22限定孔24，该孔24沿纵向轴线26延伸。壳体22能以任何合适的方式构造成用于其预期所用的具体情形。因此，应了解，壳体22可与图中所示不同地构成和/或成形。如图所示，壳体22还限定供应端口28、第一负载端口30、第二负载端口32和至少一个排出端口34、36。供应端口28与孔24流体连通，并且构造成用于向孔24供应液压流体。第一负载端口30与孔24流体连通，并且构造成用于沿第一流径引导来自孔24的液压流体。第二负载端口32与孔24流体连通，并且构造成用于沿第二流径引导来自孔24的液压流体。所述至少一个排出端口34、36与孔24流体连通，并且构造成用于从壳体22排出液压流体以便返回罐。如图所示，所述至少一个排出端口包括第一排出端口34和第二排出端口36。
滑阀20包括阀芯38，该阀芯38可移动地配置在孔24内。阀芯38可在至少图1所示的第一位置与图2所示的第二位置之间移动。第一位置开启供应端口28与第一负载端口30之间的流体连通，开启第二负载端口32与第二排出端口36之间的流体连通，并且封闭供应端口28与第二负载端口32之间的流体连通。第二位置开启供应端口28与第二负载端口32之间的流体连通，开启第一负载端口30与第一排出端口34之间的流体连通，并且封闭供应端口28与第一负载端口30之间的流体连通。应了解，壳体22和阀芯38可与所示不同地构成，并且第一位置和第二位置可控制成采用与本文所示或描述不同的顺序开启和/或封闭流体连通。
阀芯38包括第一端40和第二端42。第二端42沿纵向轴线26与第一端40间隔开。如图所示，阀芯38还包括第一接合部44、第二接合部46、第三接合部48和第四接合部50。第一接合部44和第二接合部46配置在阀芯38的大致中间，其中第一接合部44配置得比第二端42更靠近第一端40，并且第二接合部46配置得比第一端40更靠近第二端42。第三接合部48配置在第一端40与第一接合部44之间。第四接合部50配置在第二接合部46与第二端42之间。
第一接合部44、第二接合部46、第三接合部48和第四接合部50中的每一者均包括与由孔24限定的直径基本相等的直径。另外，第一接合部44、第二接合部46、第三接合部48和第四接合部40中的每一者均构造成用于靠在孔24上密封。
阀芯38还包括供应部52、第一返回部54和第二返回部56。供应部52与孔24配合从而在二者之间限定供应腔室58，液压流体从泵被引入所述供应腔室。第一返回部54与孔24配合从而限定第一腔室60。第二返回部56与孔24配合从而限定第二腔室62。
供应部52沿纵向轴线26轴向地配置在第一接合部44与第二接合部46之间，并且配置得更靠近阀芯38的大致中段。如图1所示，第一返回部54在供应部52与第一端40之间配置于供应部52的左边。更具体而言，第一返回部54配置在第三接合部48与第一接合部44之间。如图1所示，第二返回部56在供应部52与第二端42之间配置于供应部52的右边。更具体而言，第二返回部56配置在第二接合部46与第四接合部50之间。
供应部52的至少一部分限定截顶伪球面64。如公知的，伪球面通常被定义为通过使曳物线绕其渐近线旋转而产生的恒负表面。截顶伪球面64包括相对的远端被截去的伪球面的形状。截顶伪球面64在供应部52的中段确定中心。截顶伪球面64包括构造成用于当阀芯38位于第一位置时将液压流体引导到第一负载端口30的第一半部66，并且包括构造成用于当阀芯38位于第二位置时将液压流体引导到第二负载端口32的第二半部68。
如上所述，截顶伪球面64包括具有恒负曲率的外表面65。另外，截顶伪球面64的第一半部66限定第一反向半径(inverse radius)(1/R)并且截顶伪球面64的第二半部68限定第二反向半径(1/R)。第一反向半径等于第二反向半径。
截顶伪球面64包括脊部70，该脊部70位于供应部52的中段。由于图1和2的比例尺，脊部70在截面中被显示为一个点，因此被示为限定绕阀芯38的周边延伸的环状线性环。然而，参见图4，脊部70可限定沿纵向轴线延伸预定距离的平面71。还参见图5和6，示出了脊部70的替换实施例。该预定距离可包括适合容许脊部70的制造和直径测量的任何距离。截顶伪球面64的第一半部66和第二半部68是彼此的镜像，垂直于纵向轴线26跨脊部70成镜像，并且在供应部52的中段周围对称地配置。脊部70包括比由截顶伪球面64的任何其它区段限定的直径大的直径。换言之，脊部70的直径是由截顶伪球面64限定的最大直径。
供应部52还包括第一弯曲部72和第二弯曲部74。第一弯曲部72沿纵向轴线26轴向地配置在截顶伪球面64的第一半部66与第一接合部44之间。第一弯曲部72限定当沿从第一接合部44朝截顶伪球面64的第一半部66移动的方向测量时尺寸沿纵向轴线26连续减小的直径。第二弯曲部74沿纵向轴线26轴向地配置在截顶伪球面64的第二半部68与第二接合部46之间。第二弯曲部74限定当沿从第二接合部46朝截顶伪球面64的第二半部68移动的方向测量时尺寸沿纵向轴线26连续减小的直径。因此，应了解，阀芯38的供应部52沿纵向轴线26的长度包括第一弯曲部72、截顶伪球面64和第二弯曲部74。另外，应了解，当沿从第一接合部44朝第二接合部46移动的方向测量时供应部52的直径沿第一弯曲部72减小，沿截顶伪球面64的第一半部66增大，沿截顶伪球面64的第二半部68减小，并且沿第二弯曲部74增大。
第一返回部54构造成用于当阀芯38位于第二位置时将液压流体从第一负载端口30引导到至少一个排出端口。更具体而言，第一返回部54构造成用于将液压流体从第一负载端口30引导到第一排出端口34。
第一返回部54包括第一外部76、第一内部78和第一环状峰80。第一环状峰80位于第一内部78与第一外部76之间。第一外部76包括当沿从第三接合部48朝第一环状峰80的方向沿纵向轴线26测量时沿纵向轴线26连续增大的直径。第一内部78包括当沿从第一环状峰80朝第一接合部44的方向沿纵向轴线26测量时连续减小的直径。因此，第一内部78和第一外部76均包括沿纵向轴线26测量的一定的直径变化比率，即，分别地第一内部78和第一外部76的直径变化的比率。第一外部76沿纵向轴线26的直径变化比率大于第一内部78的直径变化比率。换言之，当在沿纵向轴线26的公共距离上测量时，第一外部76的直径减小的速率比第一内部78的直径减小的速率更快。
第一返回部54和第二返回部56是彼此的镜像，跨供应部52的中段(即，供应部52的脊部70)横切于纵向轴线26成镜像。因此，第一返回部54和第二返回部56绕供应部52的中段相对于彼此是对称的。
第二返回部56构造成用于当阀芯38位于第一位置时将液压流体从第二负载端口32引导到至少一个排出端口。更具体而言，第二返回部56构造成用于将液压流体从第二负载端口32引导到第二排出端口36。
第二返回部56包括第二外部82、第二内部84和第二环状峰86。第二环状峰86位于第二内部84与第二外部82之间。第二外部82包括当沿从第四接合部50朝第二环状峰86的方向沿纵向轴线26测量时沿纵向轴线26连续增大的直径。第二内部84包括当沿从第二环状峰86朝第二接合部46的方向沿纵向轴线26测量时连续减小的直径。因此，第二内部84和第二外部82均包括沿纵向轴线26测量的一定的直径变化比率，即，分别地第二内部84和第二外部82的直径变化的比率。第二外部82沿纵向轴线26的直径变化比率大于第二内部84的直径变化比率。换言之，当在沿纵向轴线26的公共距离上测量时，第二外部82的直径减小的速率比第二内部84的直径减小的速率更快。
参见图3，阀芯的一个替换实施例总体上以188示出。与上述阀芯38的第一实施例的元件完全相同的阀芯188的替换实施例的元件借助于增加了100的相同的参考标号来标识。例如，在阀芯38的第一实施例中通过参考标号44标识的第一接合部在阀芯188的替换实施例中通过参考标号144来标识，在阀芯38的第一实施例中通过参考标号40标识的第一端在阀芯188的替换实施例中通过参考标号140来标识，在阀芯38的第一实施例中通过参考标号42标识的第二端在阀芯188的替换实施例中通过参考标号142来标识，并且在阀芯38的第一实施例中通过参考标号48标识的第三接合部在阀芯188的替换实施例中通过参考标号148来标识。
在阀芯188的替换实施例中，第一接合部144和第二接合部146均包括截顶圆锥形部分190。第一接合部144和第二接合部146中的每一者的截顶圆锥形部分190均包括当沿朝供应部152向内定向的方向沿纵向轴线126测量时尺寸减小的直径。由此，当沿在图纸上从左至右(即，从第一返回部154朝供应部152)的方向沿纵向轴线126测量时第一接合部144的截顶圆锥形部分190的直径减小。类似地，当沿在图纸上从右至左(即，从第二返回部156朝供应部152)的方向沿纵向轴线126测量时第二接合部146的截顶圆锥形部分190的直径减小。
虽然已详细描述用于实施本发明的最佳模式，但熟悉本发明所涉及的领域的技术人员应该认识到用于在所附权利要求的范围内实施本发明的各种替换设计和实施例。

Claims (13)

1.一种滑阀(20)，包括：
壳体(22)，所述壳体(22)限定沿纵向轴线(26)延伸的孔(24)、与所述孔(24)流体连通并且构造成用于向所述孔(24)供应液压流体的供应端口(28)、与所述孔(24)流体连通并且构造成用于沿第一流径引导液压流体的第一负载端口(30)、与所述孔(24)流体连通并且构造成用于沿第二流径引导液压流体的第二负载端口(32)、和与所述孔(24)流体连通并且构造成用于从所述壳体(22)排出液压流体的至少一个排出端口；和
位于所述孔(24)内并且可在至少第一位置和第二位置之间移动的阀芯(38)，其中所述第一位置开启所述供应端口(28)与所述第一负载端口(30)之间的流体连通、开启所述第二负载端口(32)与所述至少一个排出端口之间的流体连通、并且封闭所述供应端口(28)与所述第二负载端口(32)之间的流体连通，并且其中所述第二位置开启所述供应端口(28)与所述第二负载端口(32)之间的流体连通、开启所述第一负载端口(30)与所述至少一个排出端口之间的流体连通、并且封闭所述供应端口(28)与所述第一负载端口(30)之间的流体连通；
所述阀芯(38)包括沿所述纵向轴线(26)轴向地布置在第一接合部(44)与第二接合部(46)之间的供应部(52)，所述供应部(52)限定截顶伪球面(64)，所述截顶伪球面(64)构造成用于当所述阀芯(38)位于所述第一位置时将液压流体引导到所述第一负载端口(30)并且当所述阀芯(38)位于所述第二位置时将液压流体引导到所述第二负载端口(32)。
2.如权利要求1所述的滑阀(20)，其中，所述截顶伪球面(64)限定具有恒负曲率的表面。
3.如权利要求2所述的滑阀(20)，其中，所述截顶伪球面(64)包括位于所述供应部(52)的中段的脊部(70)，其中所述脊部(70)包括比由所述截顶伪球面(64)的任何其它区段限定的直径更大的直径。
4.如权利要求3所述的滑阀(20)，其中，所述截顶伪球面(64)包括第一半部(66)和第二半部(68)，其中所述第一半部(66)和所述第二半部(68)相对于所述脊部(70)是彼此的镜像。
5.如权利要求4所述的滑阀(20)，其中，所述供应部(52)包括位于所述截顶伪球面(64)的所述第一半部(66)与所述第一接合部(44)之间的第一弯曲部(72)，所述第一弯曲部(72)限定从所述第一接合部(44)到所述截顶伪球面(64)的所述第一半部(66)沿所述纵向轴线(26)连续减小的直径。
6.如权利要求5所述的滑阀(20)，其中，所述供应部(52)包括位于所述截顶伪球面(64)的所述第二半部(68)与所述第二接合部(46)之间的第二弯曲部(74)，所述第二弯曲部(74)限定从所述第二接合部(46)到所述截顶伪球面(64)的所述第二半部(68)沿所述纵向轴线(26)连续减小的直径。
7.如权利要求4所述的滑阀(20)，其中，所述截顶伪球面(64)的所述第一半部(66)限定第一反向半径并且所述截顶伪球面(64)的所述第二半部(68)限定第二反向半径，其中所述第一反向半径等于所述第二反向半径。
8.如权利要求1所述的滑阀(20)，其中，所述阀芯(38)包括第一端(40)、位于所述第一端(40)与所述第一接合部(44)之间的第三接合部(48)和位于所述第三接合部(48)与所述第一接合部(44)之间的第一返回部(54)，所述第一返回部(54)构造成用于当所述阀芯(38)位于所述第二位置时将液压流体从所述第一负载端口(30)引导到所述至少一个排出端口。
9.如权利要求8所述的滑阀(20)，其中，所述阀芯(38)包括第二端(42)、位于所述第二端(42)与所述第二接合部(46)之间的第四接合部(50)和位于所述第四接合部(50)与所述第二接合部(46)之间的第二返回部(56)，所述第二返回部(56)构造成用于当所述阀芯(38)位于所述第一位置时将液压流体从所述第二负载端口(32)引导到所述至少一个排出端口。
10.如权利要求9所述的滑阀(20)，其中，所述第一返回部(54)包括第一外部(76)、第一内部(78)和位于所述第一内部(78)与所述第一外部(76)之间的第一环状峰(80)，其中所述第一外部(76)包括从所述第三接合部(48)至所述第一环状峰(80)沿所述纵向轴线(26)连续增大的直径并且所述第一内部(78)包括从所述第一环状峰(80)至所述第一接合部(44)沿所述纵向轴线(26)连续减小的直径。
11.如权利要求9所述的滑阀(20)，其中，所述第二返回部(56)包括第二外部(82)、第二内部(84)和位于所述第二内部(84)与所述第二外部(82)之间的第二环状峰(86)，其中所述第二外部(82)包括从所述第四接合部(50)至所述第二环状峰(86)沿所述纵向轴线(26)连续增大的直径并且所述第二内部(84)包括从所述第二环状峰(86)至所述第二接合部(46)沿所述纵向轴线(26)连续减小的直径。
12.如权利要求9所述的滑阀(20)，其中，所述第一返回部(54)与所述第二返回部(56)关于所述供应部(52)的中段对称。
13.如权利要求1所述的滑阀(20)，其中，所述第一接合部(44)和所述第二接合部(46)均包括截顶圆锥形部分(190)，所述截顶圆锥形部分(190)具有沿朝所述供应部(52)向内定向的方向沿所述纵向轴线(26)减小的直径。
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