CN105216777A - 比例压力刹车控制阀 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种比例压力刹车控制阀，包括阀体、位于阀体内的非对称活塞。非对称活塞包括柱部和与柱部垂直固连的塞部；塞部包括第一塞体、第二塞体以及固连在第一塞体和第二塞体之间的固定轴；第一塞体与阀体的内壁之间形成第一回油通道，且第二塞体与阀体的内壁之间形成第二回油通道；其中，第一回油通道与阀体和第一塞体形成的第一腔室连通，且第二回油通道与阀体和第二塞体形成的第二腔室连通。采用本申请的比例压力刹车控制阀，可以减小驱动机构的输出力，进而减小驱动机构的体积和重量。

Description

比例压力刹车控制阀

技术领域

本申请涉及一种液压与流体传动技术领域，特别是一种比例压力刹车控制阀。

背景技术

电液比例阀是实现电液比例控制技术的关键控制器件，由于其较好的控制精度和稳定性，电液比例阀已经开始逐渐代替传统伺服阀，电液比例压力控制阀是电液比例阀中的一种，其功用是对液压系统中的油液压力进行比例控制，进而实现对执行器输出力或者输出转矩的比例控制。

七十年代电液伺服阀控制技术日趋成熟，但由于电液伺服阀的结构复杂，存在先导泄露，制造精度要求很高，价格昂贵，对油污十分敏感，对系统的使用维护要求很高，所以难以被广泛接受。随着电子技术的发展，新型电液比例阀的控制精度和稳定性大幅度提高，与电液伺服阀相比，尽管其动态性能有些逊色，但其成本具有明显优势，价格远远低于精密的电液伺服阀，并且使用可靠，抗污染能力强，其工作环境可以比电液伺服阀更恶劣。

现阶段，有很多关于电液比例压力控制阀的研究，它们全部采用阀芯单腔压力反馈。如图1所示，驱动机构110向比例压力控制阀120的阀芯121施加压力时，只有B腔引回阀出口压力Po，则阀芯平衡方程如公式(1)所示：

F_电＝P_BA_B＝P_OA_B(1)

其中，F_电是电磁铁的输出力，P_B是B腔的压力，A_B是B腔的阀芯面积，P_O是阀出口压力。

一般而言，出口压力Po很大，根据公式(1)可以看出，当Po增大，将大大增加电磁铁的输出力F_电，从而增大电磁铁的体积和重量。

发明内容

在下文中给出关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本申请的一个主要目的在于提供一种新的比例压力控制阀，旨在解决如上所述的技术问题。

根据本申请的一方面，一种比例压力控制阀，包括阀体、位于阀体内的非对称活塞；非对称活塞包括柱部和与柱部垂直固连的塞部；塞部包括第一塞体、第二塞体以及固连在第一塞体和第二塞体之间的固定轴；第一塞体与阀体的第一侧壁之间形成第一回油通道，且第二塞体与阀体的第一侧壁之间形成第二回油通道；其中，第一回油通道与由阀体的第二侧壁和第一塞体形成的第一腔室连通，且第二回油通道与由阀体的第三侧壁和第二塞体形成的第二腔室连通。

在一些实施例中，比例压力控制阀的阀体上开设有出油口；出油口、第一回油通道以及第二回油通道连通。

在一些实施例中，比例压力控制阀的阀体上还开设有进油口和第一回油口；当比例压力控制阀处于零位状态时，第一塞体封闭进油口，且第二塞体封闭第一回油口。

在一些实施例中，比例压力控制阀的阀体为长方体；出油口开设于长方体的第一侧壁上，进油口和第一回油口开设于长方体的与第一侧壁相对的第四侧壁上。

在一些实施例中，比例压力控制阀还包括第一节流装置、第二节流装置、第二回油口和第三回油口；其中，第一节流装置设置于第一回油通道内，第二回油口开设于长方体的第二侧壁上，且与第一回油通道连通；第二节流装置设置于第二回油通道内，第三回油口开设于长方体的与第二侧壁相对的第三侧壁上，且与第二回油通道连通。

在一些实施例中，比例压力控制阀的第一节流装置包括第一节流孔和第二节流孔；第一节流孔设置于第一回油通道中，使得进入第一回油通道中的油液经第一节流孔流向第一腔室；第二节流孔设置于第一回油通道中，使得进入第一回油通道中的油液经第二节流孔流向第二回油口。

在一些实施例中，比例压力控制阀的第二节流装置包括第三节流孔和第四节流孔；第三节流孔设置于第二回油通道中，使得进入第二回油通道中的油液经第三节流孔流向第二腔室；第四节流孔设置于第二回油通道中，使得进入第二回油通道中的油液经第四节流孔流向第三回油口。

在一些实施例中，比例压力控制阀还包括向非对称活塞的柱部施加轴向力的驱动机构。比例压力控制阀的驱动机构包括以下任意一者：比例电磁铁、音圈电机和压电陶瓷。

在一些实施例中，比例压力控制阀的驱动机构包括输出轴；比例压力控制阀还包括连接在输出轴和非对称活塞的柱部之间的连接件。

在一些实施例中，比例压力控制阀的非对称活塞的第二塞体与柱部垂直固连。

在一些实施例中，比例压力控制阀还包括第一弹簧和第二弹簧；第一弹簧设置于第一塞体与阀体之间，且第一弹簧的弹力方向垂直于第一塞体；第二弹簧设置于第二塞体与阀体之间，且第二弹簧的弹力方向垂直于第二塞体。

本申请的比例压力控制阀，通过在非对称柱塞和阀体之间形成两个回油通道，可以大大减小驱动机构的输出力，进而减小驱动机构的体积和重量。

附图说明

参照下面结合附图对本申请实施例的说明，会更加容易地理解本申请的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本申请的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

图1为现有的比例压力控制阀的示意性结构图；

图2为本申请第一实施例的比例压力控制阀的示意性结构图；

图3为图2中的非对称活塞的示意性结构图；

图4为本申请第二实施例的比例压力控制阀的示意性结构图；

图5为本申请第三实施例的比例压力控制阀的示意性结构图；

图6为本申请实施例的比例压力控制阀处于进油工作状态时的示意性结构图；

图7为本申请实施例的比例压力控制阀处于回油工作状态时的示意性结构图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本申请的实施例。在本申请的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本申请无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

参见图2所示，为本申请的比例压力控制阀的一个实施例的示意性结构图200。

在本实施例中，比例压力控制阀包括阀体210以及位于阀体内的非对称活塞220。

参见图3所示，为图2中的非对称活塞220的示意性结构图。

非对称活塞220包括柱部21和与柱部垂直固连的塞部22。塞部22包括第一塞体221、第二塞体222以及固连在第一塞体221和第二塞体222之间的固定轴223。

结合图2和图3所示，第一塞体221与由阀体210的第一侧壁之间形成第一回油通道P1，且第二塞体222与由阀体210的第一侧壁之间形成第二回油通道P2。阀体210的第二侧壁与第一塞体221之间形成了第一腔室A，且阀体210的第三侧壁与第二塞体222之间形成了第二腔室B。第一回油通道P1与第一腔室A连通，且第二回油通道P2与第二腔室B连通。

此外，本实施例的比例压力控制阀的阀体210上还开设有出油口211。出油口211、第一回油通道P1以及第二回油通道P2连通。

这样一来，流经出油口211的油液可以同时经第一回油通道P1进入第一腔室A，还可以经第二回油通道P2进入第二腔室B。

返回继续参考图2所示，本实施例的比例压力控制阀的210阀体上还开设有进油口212和第一回油口213。当比例压力控制阀处于零位状态(即不受外力作用)时，第一塞体221封闭进油口212，且第二塞体222封闭第一回油口213。

在一些可选的实现方式中，比例压力控制阀的阀体210可以为长方体。出油口211开设于长方体的第一侧壁上，进油口212和第一回油口213开设于长方体的与第一侧壁相对的第四侧壁上。

在如图2所示的实施例中，可以看出，第一侧壁为阀体210的底壁，第二侧壁为阀体210的右侧壁，第三侧壁为阀体210的左侧壁，而第四侧壁为阀体210的顶壁。然而，图2中各侧壁的位置仅仅是示意性的，在具体的应用场景中，随着比例压力控制阀的位置的变化，第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁的具体位置将随之发生改变。

参见图4所示，为本申请的比例压力控制阀的第二实施例的示意性结构图400。

与图2所示的实施例不同之处在于，图4所示的比例压力控制阀还包括第一节流装置43、第二节流装置44、第二回油口414和第三回油口415。

其中，第一节流装置43设置于第一回油通道P1内。第二回油口414开设于长方体的第二侧壁上，且与第一回油通道P1连通。

第二节流装置44设置于第二回油通道P2内。第三回油口415开设于长方体的与第二侧壁相对的第三侧壁上，且与第二回油通道P2连通。

通过设置第一节流装置43和第二节流装置44，可以使得进入第一腔室A和第二腔室B的油液的流量更加稳定。此外，在阀体411的第二侧壁上设置第二回油口414并在第三侧壁上设置第三回油口415，可以使一部分油液经第二回油口414和第三回油口415流向比例压力控制阀外部，进一步地减小流入第一腔体A和第二腔体B的油液量。

在一些可选的实现方式中，比例压力控制阀的第一节流装置43例如可以包括第一节流孔431和第二节流孔432。第一节流孔431可设置于第一回油通道P1中，使得进入第一回油通道P1中的油液经第一节流孔431流向第一腔室A。第二节流孔432同样可设置于第一回油通道P1中，使得进入第一回油通道P1中的油液经第二节流孔432流向第二回油口414。

类似地，比例压力控制阀的第二节流装置44可以包括第三节流孔441和第四节流孔442。第三节流孔441设置于第二回油通道P2中，使得进入第二回油通道P2中的油液经第三节流孔流441向第二腔室B。第四节流孔442同样可设置于第二回油通道P2中，使得进入第二回油通道P2中的油液经第四节流孔442流向第三回油口415。

参见图5所示，为本申请的比例压力控制阀的第三实施例的示意性结构图500。

与图2所示的实施例不同之处在于，图5所示的比例压力控制阀还包括向非对称活塞的柱部施加轴向力的驱动机构530。

比例压力控制阀的驱动机构530例如可以包括以下任意一者：比例电磁铁、音圈电机和压电陶瓷。

比例压力控制阀的驱动机构530可以包括输出轴，以及连接在输出轴和非对称活塞的柱部之间的连接件540。这样一来，驱动机构530的输出轴可以向非对称活塞520的柱部施加轴向的力。

在一些可选的实现方式中，比例压力控制阀的非对称活塞的第二塞体与柱部垂直固连。在这些可选的实现方式中，非对称活塞520的第二塞体比第一塞体更加靠近驱动机构530。相应地，第一回油口513比进油口512更加靠近驱动机构530。

在一些可选的实现方式中，比例压力控制阀还可以包括第一弹簧和第二弹簧。第一弹簧设置于第一塞体与阀体510的第二侧壁之间形成的第一腔室A内，且第一弹簧550的弹力方向垂直于第一塞体。类似地，第二弹簧560设置于第二塞体与阀体510的第三侧壁之间形成的第二腔室B内，且第二弹簧560的弹力方向垂直于第二塞体。

下面，以本申请第三实施例的比例压力控制阀为例，结合图6和图7来描述本申请的比例压力控制阀的工作过程。

首先，参见图6所示，为本申请的比例压力控制阀处于进油工作状态时的示意性结构图600。

外部控制器向驱动机构630施加电流指令，使得驱动机构630产生向右的输出力F₁，向右推动非对称活塞620，进油口612打开，高压油经进油口612进入第一塞体和第二塞体之间的腔室C，然后进入第一腔室A和第二腔室B，由于非对称活塞620的第一塞体和第二塞体存在面积差，并且第一塞体的截面积大于第二塞体的截面积，在油液压力的作用下，非对称活塞620产生向左的力F₂，随着阀输出口压力的增加，直到F₂等于F₁，非对称活塞620达到平衡，出油口的压力P_O维持在预设值。

此时，有：

F₁＝P_AA_A-P_BA_B＝P_O(A_A-A_B)(2)

其中，A_A为第一塞体的截面积，P_A为作用在第一塞体上的压力，A_B为第二塞体的截面积，P_B为作用在第二塞体上的压力，当非对称活塞达到平衡时：

P_A＝P_B＝P_O(3)

从如上的公式(2)可以看出，与公式(1)描述的现有的电液比例压力控制阀相比，在达到相同的出口压力P_O时，本申请的比例压力控制阀的驱动机构的输出力F₁远远小于现有的电液比例压力控制阀的驱动机构的输出力F_电。采用本申请实施例的比例压力控制阀，可以大大地减小驱动机构的输出力，进而减小驱动机构的体积和重量。

继续参见图7所示，为本申请的比例压力控制阀处于回油工作状态时的示意性结构图700。

当阀出油口711的压力需要减小时，比例压力阀从进油工作状态转换到回油工作状态。此时，首先减小外部控制器向驱动机构730施加的电流指令，驱动机构730产生的向右输出力F1减小，小于非对称活塞720产生向左的力F2，非对称活塞720在合力作用下向左运动，第一回油口713打开，进油口712关闭。此时油液可通过第一回油口713泄回油箱。第一腔室A和第二腔室B的压力减小，导致F2减小，直到F2等于F1，非对称活塞720再次达到平衡，使得出油口711的压力P_O减小到预设值。

通过上面的描述可以看出，当本申请的比例压力控制阀处于回油工作状态时，非对称活塞720在平衡状态下，同样满足如上所述的公式(2)。因此，当本申请的比例压力控制阀处于回油工作状态时，同样可以达到减小驱动机构的输出力，进而减小驱动机构的体积和重量的技术效果。

上面对本申请的一些实施方式进行了详细的描述。如本领域的普通技术人员所能理解的，本申请的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算设备(包括处理器、存储介质等)或者计算设备的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在了解本申请的内容的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的，因此不需在此具体说明。

在本申请的设备和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。还需要指出的是，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。同时，在上面对本申请具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

虽然已经详细说明了本申请及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本申请的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本申请的公开内容将容易理解，根据本申请可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (11)

1.一种比例压力控制阀，其特征在于，包括阀体、位于阀体内的非对称活塞；

所述非对称活塞包括柱部和与所述柱部垂直固连的塞部；

所述塞部包括第一塞体、第二塞体以及固连在所述第一塞体和所述第二塞体之间的固定轴；

所述第一塞体与所述阀体的第一侧壁之间形成第一回油通道，且所述第二塞体与所述阀体的第一侧壁之间形成第二回油通道；

其中，所述第一回油通道与由所述阀体的第二侧壁和所述第一塞体形成的第一腔室连通，且所述第二回油通道与由所述阀体的第三侧壁和所述第二塞体形成的第二腔室连通。

2.根据权利要求1所述的比例压力控制阀，其特征在于：

所述阀体上开设有出油口；

所述出油口、所述第一回油通道以及所述第二回油通道连通。

3.根据权利要求2所述的比例压力控制阀，其特征在于：

所述阀体上还开设有进油口和第一回油口；

当所述比例压力控制阀处于零位状态时，所述第一塞体封闭所述进油口，且所述第二塞体封闭所述第一回油口。

4.根据权利要求3所述的比例压力控制阀，其特征在于：

所述阀体为长方体；

所述出油口开设于所述长方体的所述第一侧壁上，所述进油口和所述第一回油口开设于所述长方体的与所述第一侧壁相对的第四侧壁上。

5.根据权利要求4所述的比例压力控制阀，其特征在于：

所述比例压力控制阀还包括第一节流装置、第二节流装置、第二回油口和第三回油口；

其中，所述第一节流装置设置于所述第一回油通道内，所述第二回油口开设于所述长方体的第二侧壁上，且与所述第一回油通道连通；

所述第二节流装置设置于所述第二回油通道内，所述第三回油口开设于所述长方体的与所述第二侧壁相对的第三侧壁上，且与所述第二回油通道连通。

6.根据权利要求5所述的比例压力控制阀，其特征在于：

所述第一节流装置包括第一节流孔和第二节流孔；

所述第一节流孔设置于所述第一回油通道中，使得进入所述第一回油通道中的油液经所述第一节流孔流向所述第一腔室；

所述第二节流孔设置于所述第一回油通道中，使得进入所述第一回油通道中的油液经所述第二节流孔流向所述第二回油口。

7.根据权利要求5所述的比例压力控制阀，其特征在于：

所述第二节流装置包括第三节流孔和第四节流孔；

所述第三节流孔设置于所述第二回油通道中，使得进入所述第二回油通道中的油液经所述第三节流孔流向所述第二腔室；

所述第四节流孔设置于所述第二回油通道中，使得进入所述第二回油通道中的油液经所述第四节流孔流向所述第三回油口。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的比例压力控制阀，其特征在于：

还包括向所述非对称活塞的柱部施加轴向力的驱动机构；

所述驱动机构包括以下任意一者：

比例电磁铁、音圈电机和压电陶瓷。

9.根据权利要求8所述的比例压力控制阀，其特征在于：

所述驱动机构包括输出轴；

比例压力控制阀还包括连接在所述输出轴和所述非对称活塞的柱部之间的连接件。

10.根据权利要求8所述的比例压力控制阀，其特征在于：

所述非对称活塞的第二塞体与所述柱部垂直固连。

11.根据权利要求8所述的比例压力控制阀，其特征在于，所述比例压力控制阀还包括第一弹簧和第二弹簧；

所述第一弹簧设置于所述第一腔室内，且所述第一弹簧的弹力方向垂直于所述第一塞体；

所述第二弹簧设置于所述第二腔室，且所述第二弹簧的弹力方向垂直于所述第二塞体。