CN106337851B - 一种偏导射流式刹车压力伺服阀 - Google Patents

Abstract

一种偏导射流式刹车压力伺服阀，采用偏导杆射流液压放大器作为前置级，通过力矩马达用以驱动偏导杆，将射流盘射出的高速流体导向两接收口的覆盖面积，覆盖面积增大接收口压力升高，覆盖面积减小的接收口压力下降，在阀芯两端产生控制压差推动阀芯运动以输出刹车压力，此刹车压力又通过阀内油道引到阀芯运动相反方向的一端，完成压力反馈。本发明先导级的最小尺寸比喷嘴挡板液压放大器大一个数量级，抗污染能力加强。并且偏导射流伺服阀与射流管伺服阀相比，其流量恢复和压力恢复较高，这样可以选取较大直径的阀芯，阀芯驱动力大，进一步提高控制精度。

Description

一种偏导射流式刹车压力伺服阀

技术领域

本产品涉及飞机防滑刹车系统领域，是一种以永磁式力矩马达作机电转换，以偏导射流作为前置级，滑阀作为功率级的刹车压力伺服阀。

背景技术

随着电子防滑刹车系统技术研究应用日趋成熟，目前几乎所有飞机都安装了该系统，刹车压力伺服阀作为电子防滑刹车系统的一个重要部件，用于接收控制器的指令信号并产生与控制电流成正比的刹车压力。因伺服阀具有更好的响应速度和控制精度以及可靠性，对刹车系统的正常工作有着重要影响。

电子防滑刹车系统所用的伺服阀是以双喷挡作前置级的刹车压力伺服阀，这种伺服阀的前置级由力矩马达、节流孔、喷嘴、挡板等组成，当力矩马达有电流通过时，在电磁力作用下衔铁偏转，带动挡板偏转一定的角度，使喷嘴腔压力改变，形成压差。从而使滑阀上的作用力失去平衡，控制滑阀减小或关闭进油口，将刹车口与回油口接通，释放刹车压力。目前双喷挡压力伺服阀因技术较成熟而得到广泛应用，但用双喷挡作前置放大的伺服阀存在以下问题：

1、喷嘴与挡板的间隙过小(0.025mm左右)，抗污染能力差。

2、参与工作的零件多，可靠性低。

3、一旦前置级故障，要么刹车压力等于回油压力，要么刹车压力等于供油压力，故障不安全。

近年来，我国新研飞机对伺服阀的抗污染能力提出了较高要求，要求在油液清洁度GJB420B 9级水平下能正常工作，而喷嘴挡板阀只能在油液清洁度NAS6级或NAS7级工作，因此迫切需要研制一种高抗污染伺服阀以满足刹车系统需要。

发明内容

为克服现有技术中存在的抗污染能力差的不足，本发明提出了一种偏导射流式刹车压力伺服阀。

本发明包括马达组件和滑阀。所述马达组件位于保护罩内，所述保护罩通过法兰固定在所述马达座的上表面。

所述马达组件包括马达座、衔铁组件、上导磁体、下导磁体、磁钢、线圈、射流盘、上射流盖板、下射流盖板，其中衔铁、磁钢、上导磁体和下导磁体组成四工作气隙的桥式磁路。

所述衔铁组件中的传递杆的下端安装在弹簧管的中心孔内并处于磁场气隙中，在该传递杆的中部以过盈配合的方式套装有杆状的衔铁；在该衔铁的两端分别套装有线圈。所述上导磁体位于所述传递杆的顶端，下导磁体位于所述传递杆的底端并套装在所述弹簧管上，使得组合后的传递杆与衔铁处于该上导磁体与下导磁体之间。在所述上导磁体的两侧边有控制所述衔铁在四工作气隙中位置的限位螺钉。传递杆以过盈配合的方式装入弹簧管的孔中，该弹簧管的下端装入马达座的中心孔内。偏导杆的上端装入所述传递杆的内孔中。上射流盖板套装在所述偏导杆的中部；下射流盖板套装在所述偏导杆的下端；射流盘套装在偏导杆上并位于所述上射流盖板与下射流盖板之间。射流盘的第一接收口通道通过阀体与阀芯的第一恢复腔连通；射流盘的第二接收口通道通过阀体与阀芯的第二恢复腔连通。所述偏导杆插入射流盘中间。

所述滑阀组件包括阀套和阀芯。所述阀芯位于阀套内。所述阀芯一端有与伺服阀的刹车压力孔ps连通的压力反馈孔，另一端有与伺服阀的回油孔连通的卸油孔；在阀芯一端圆周表面的阶梯端面与衬套的内端面之间形成了第一恢复腔；在阀芯另一端圆周表面的阶梯端面与衬套的内端面之间形成了第二恢复腔。

在该阀芯的两端端面分别有堵帽。两个钢丝螺套分别位于所述阀芯的两端，并密封套装在该阀芯和堵帽上。

所述下射流盖板的中心有偏导杆安装孔，通过该偏导杆安装孔，将该下射流盖板套装在所述偏导杆的下端。在该偏导杆安装孔的周边还有一个进油孔和对称分布的两个回油孔；所述各进油孔的孔径与各回油孔的孔径相同。

所述上射流盖板亦为圆盘状。在该上射流盖板的中心有偏导杆安装孔，通过该偏导杆安装孔，将该上射流盖板套装在所述偏导杆的中部。

所述射流盘的中心有条形的偏导杆安装孔，在所述射流盘上的偏导杆安装孔一个长边上有锥形开口，并且该锥形开口位于偏导杆安装孔长边的1/2处。在所述偏导杆安装孔另一个长边上有两个锥形开口。两个锥形开口的小开口端位于该偏导杆安装孔长边的中部。两个锥形开口之间的夹角α为45°。

所述锥形开口的小开口端的宽度为0.15mm～0.2mm；锥形开口的锥度β为15°；锥形开口的底端为半圆形。

所述偏导杆的上端为圆形杆，下端为扁平状板条。在所述偏导杆下端中部开有条形通孔，并且该通孔位于所述偏导杆下端宽度方向的中心。所述通孔的横截面为“V”形；该通孔的锥度θ为30°。所述偏导杆上端的外径与所述传递杆的内径相同。

本发明用偏导杆射流前置级替代双喷挡前置级，是一种高抗污染伺服阀，提高了产品的抗污染能力。

本发明采用偏导杆射流液压放大器作为前置级。射流偏导杆液压放大器由上射流盖板、下射流盖板、射流盘和偏导杆四部分组成。上射流盖板、射流盘及下射流盖板对齐后压装在马达座内。下射流盖板上有三个孔，一个是供油孔，将射流盘与高压油连通，另外两个孔分别将接收口与功率滑阀阀芯的两端容腔相通。偏导杆的上端压套在衔铁组件弹簧管上，偏导杆的下端开有V型槽的工作段插入射流盘喷嘴和两个接收口之间的回油腔中。力矩马达用以驱动偏导杆，将射流盘射出的高速流体导向两接收口的覆盖面积，覆盖面积增大接收口压力升高，覆盖面积减小的接收口压力下降，在阀芯两端产生控制压差推动阀芯运动以输出刹车压力，此刹车压力又通过阀内油道引到阀芯运动相反方向的一端，完成压力反馈，其它结构类似于双喷嘴挡板伺服阀。

本发明有效提高抗污染能力，提高了电子防滑刹车系统的可靠性，众所周知伺服阀抗工作液污染的能力一般由其最小尺寸所决定。本发明的最小尺寸在喷嘴处为0.2mm～0.4mm，是喷嘴挡板阀的最小尺寸的5～10倍，0.2mm的颗粒很容易通过，同时偏导射流前置级的最小通道是射流口，其通油截面积约0.36mm²,比喷嘴挡板阀最小通道0.025mm²提高了一个数量级，抗污染能力较双喷挡式前置级大大提高，且一旦发生故障，前置级的输出被截断，主阀芯自动回到初始位置，能够自动消除故障。

在专利Zl200810078032.8飞机刹车用电液伺服阀主要涉及射流管式压力伺服阀，与本发明的区别在与先导级采用射流放大技术，通过控制喷孔的位置来获得两接收通道的压力差，以此来驱动主阀芯的运动。而本发明所涉及的偏导射流式液压放大器是通过控制偏导杆导流槽的位置来获得两接收通道的压力差，其先导级的最小尺寸比喷嘴挡板液压放大器大一个数量级，抗污染能力加强。并且偏导射流伺服阀与射流管伺服阀相比，其流量恢复和压力恢复较高，这样可以选取较大直径的阀芯，阀芯驱动力大，进一步提高控制精度。同时偏导射流式放大器没有射流管放大器那样的挠性供油管，可有效的减少供油压力的波动，且喷嘴固定无转动惯量，输出压力的稳定性要由于射流管结构形式的伺服阀，调试方便。

附图说明

图1是偏导射流式刹车压力伺服阀的结构示意图；

图2是偏导杆的结构示意图，其中，图2a是主视图，图2b是图2a的A-A截面视图；

图3是下射流盖板的结构示意图；

图4是射流盘的结构示意图；

图5是上射流盖板的结构示意图；

图6是下射流盖板、射流盘、上射流盖板和偏导杆的配合示意图，图中：

1.阀体；2.第一恢复腔；3.第一反馈腔；4.反馈通道；5.第一接收口通道；6.马达座；7.下射流盖板；8.射流盘；9.上射流盖板；10.偏导杆；11.弹簧管；12.传递杆；13.限位螺钉；14.上导磁体；15.线圈；16.衔铁；17.磁钢；18.下导磁体；19.调整垫片；20.马达罩；21.背压节流孔；22.第二接收口通道；23.阀套；24.第二恢复腔；25.端盖；26.通道；27.阀芯；28.复位弹簧；29.衬套；30.工艺孔；31.锥形开口；32.螺纹连接孔；33.偏导杆安装孔；34.进油孔；35.回油孔。

具体实施方式

本实施例是一种偏导射流式刹车压力伺服阀

偏导射流式压力伺服阀主要由马达组件和滑阀组件构成。所述马达组件的马达座6与滑阀组件的阀体1之间通过螺栓固连。所述马达组件位于保护罩20内，所述保护罩通过法兰固定在所述马达座的上表面。

如图1所示，马达组件主要由马达座6、衔铁组件、上导磁体14、下导磁体18、磁钢17、线圈15、射流盘8、上射流盖板9、下射流盖板7组成，其中的衔铁16、磁钢17、上导磁体14和下导磁体18组成四工作气隙的桥式磁路。

所述的衔铁组件包括衔铁16、弹簧管11、传递杆12和偏导杆10。

所述传递杆12的下端安装在弹簧管11的中心孔内并处于磁场气隙中，当给线圈15输入电流时，衔铁16两端磁化产生力矩，驱使衔铁16偏转，且其偏转角和电流成比例变化。在该传递杆12的中部以过盈配合的方式套装有杆状的衔铁16；在该衔铁16的两端分别套装有线圈15。所述上导磁体14位于所述传递杆的顶端，下导磁体18位于所述传递杆的底端并套装在所述弹簧管11上，使得组合后的传递杆与衔铁处于该上导磁体与下导磁体之间。在所述上导磁体14的两侧边的上表面有限位螺钉13的安装孔，通过该限位螺钉控制所述衔铁在四工作气隙中的位置。

传递杆12以过盈配合的方式装入弹簧管11的孔中，该弹簧管11的下端装入马达座6的中心孔内。

偏导杆10的上端装入所述连接杆的内孔中。上射流盖板9套装在所述偏导杆10的中部；下射流盖板7套装在所述偏导杆的下端；射流盘8套装在偏导杆上并位于所述上射流盖板9与下射流盖板7之间。射流盘8的第一接收口通道5采用现有技术的连通方法，通过阀体与阀芯27的第一恢复腔2连通；射流盘8的第二接收口通道22采用现有技术的连通方法，通过阀体与阀芯27的第二恢复腔24连通。衔铁组件上的偏导杆10插入射流盘8中间。

所述的下射流盖板7为圆盘状。在该下射流盖板的中心有偏导杆安装孔33，通过该偏导杆安装孔，将该下射流盖板套装在所述偏导杆10的下端。在所述偏导杆安装孔的周边分布有四个螺纹连接孔32。在该偏导杆安装孔的周边还有一个进油孔34和对称分布的两个回油孔35；所述各进油孔的孔径与各回油孔的孔径相同。

所述上射流盖板9亦为圆盘状。在该上射流盖板的中心有偏导杆安装孔33，通过该偏导杆安装孔，将该上射流盖板套装在所述偏导杆10的中部。在所述偏导杆安装孔的周边分布有四个螺纹连接孔32，在该孔中装入螺栓，将上射流盖板9、射流盘8和下射流盖板7连接。

所述位于下射流盖板上的各螺纹连接孔与上射流盖板上的各螺纹连接孔同心。

所述射流盘8亦为圆盘状。在所述射流盘的中心有条形的偏导杆安装孔，通过该偏导杆安装孔，将该上射流盖板套装在所述偏导杆10的中部。在所述偏导杆安装孔的四周分布有四个螺纹连接孔32。

在所述偏导杆安装孔一个长边上有锥形开口31，并且该锥形开口位于偏导杆安装孔长边的1/2处。所述锥形开口的小开口端的宽度为0.15mm～0.2mm；锥形开口的锥度β为15°；锥形开口的底端为半圆形。

在所述偏导杆安装孔另一个长边上有两个锥形开口31。两个锥形开口的小开口端位于该偏导杆安装孔长边的中部。所述两个锥形开口小开口端的宽度均为0.15mm～0.2mm；锥形开口的锥度β均为15°；锥形开口的底端为半圆形。两个锥形开口之间的夹角α为45°。

所述锥形开口用于控制流体的走向，类似于喷嘴，使通过的油液产生柱状喷射。

在所述偏导杆安装孔的一端有条形的工艺孔30。

所述偏导杆10的上端为圆形杆，下端为扁平状板条。在所述偏导杆下端中部开有条形通孔，并且该通孔位于所述偏导杆下端宽度方向的中心。所述通孔的横截面为“V”形；该通孔的锥度θ为30°，并且该“V”字形大开口端与小开口端的开口比例为1：25。所述偏导杆上端的外径与所述传递杆12的内径相同。

本实施例中，弹簧管11、传递杆12、上导磁体14、下导磁体18、衔铁16、线圈15、磁钢17和马达罩20均采用现有技术。

滑阀组件包括阀体1、阀套23、阀芯27、背压节流孔21、端盖25、复位弹簧28、螺钉，用于完成功率放大输出刹车压力和压力反馈。所述滑阀组件是对现有技术进行改进后得到的。

所述阀芯27位于阀套23内。在该阀芯的两端端面分别有堵帽30。两个钢丝螺套29分别位于所述阀芯的两端，并密封套装在该阀芯和堵帽上。

所述阀芯两端端面的中心分别有轴向的通孔。其中一端的通孔为压力反馈孔4，该压力反馈孔与伺服阀的刹车压力孔ps连通；通过该压力反馈孔4将刹车力反馈到第一反馈腔3形成反馈压力。另一端的通孔为卸油孔26，该卸油孔与伺服阀的回油孔连通；该卸油孔用来释放储存在阀芯末端死腔的油液，复位弹簧28用来恢复阀芯的初始位置。

在阀芯27一端圆周表面的阶梯端面与衬套29的内端面之间形成了第一恢复腔2；在阀芯27另一端圆周表面的阶梯端面与衬套29的内端面之间形成了第二恢复腔24。

所述阀体1采用现有技术。在该阀体上表面有分别与射流盘8的第一接收口和第二接收口连通的第一接收口通道5和第二接收口通道22；在该阀体上还有与背压节流孔21，该背压节流孔的上端接收马达组件中的回油，下端与阀芯的回油孔连通，形成了回油通道。

在阀体1下部还设置有供油口P₂、刹车口P_s和回油口P_R。阀体的两端有端盖25。

保护罩20用来防尘，防止异物进入力矩马达，影响其正常工作零位而改变伺服阀的性能。在上导磁体14上装有两各限位螺钉13，以防止衔铁16被吸附。

本实施例中，所述阀体1、阀套23、端盖25、钢丝螺套和堵帽均为现有技术。

飞机刹车系统的运行过程中，偏导射流式压力伺服阀工作状态：

1.非刹车控制状态

力矩马达的线圈15无电流输入，即无电流通过衔铁16线圈，衔铁16仅受到永磁磁场的作用而处于中位，偏导杆10随衔铁16处于中位，此时射流盘8的喷口对向偏导杆的中位，射流盘8的两接收口通到阀体进入阀芯27的第一恢复腔2、第二恢复腔24，压力油经供油口P₂、射流盘8喷口、阀芯27、第一恢复腔2、第二恢复腔24压力相同，阀芯保持初始位置，刹车口P_s和回油口P_R连通，无刹车力，即非刹车状态。

2.刹车控制状态

当力矩马达的线圈15输入电流时，电流在线圈中产生控制磁通。由于固定磁通和控制磁通的作用，使衔铁16在旋转力矩的作用下发生旋转，衔铁的转动带动弹簧管进而使插入弹簧管的偏导杆转动。直到弹簧管变形力矩与衔铁旋转力矩平衡为止。偏导杆10将随之偏转一定角度。此时由于偏导杆的转动，导致射流盘8的接收口覆盖面大小不同，使阀芯控制腔的恢复压力产生偏差，推动阀芯27移动，压力油经供油口P₂连通刹车口P_s，输出刹车力，当反馈力与阀芯的推动力平衡时，阀芯运动停止，保持一定的开口，输出恒定的刹车力，即刹车状态。当切断力矩马达线圈15的输入电流时，阀芯在弹簧力的作用下恢复初始位置，回到非刹车状态。

Claims (3)

1.一种偏导射流式刹车压力伺服阀，其特征在于，包括马达组件和滑阀；马达组件包括马达座、衔铁组件、上导磁体、下导磁体、磁钢、线圈、射流盘、上射流盖板、下射流盖板，其中衔铁、磁钢、上导磁体和下导磁体组成四工作气隙的桥式磁路；

所述马达组件位于保护罩内，所述保护罩通过法兰固定在所述马达座的上表面；

所述衔铁组件中的传递杆的下端安装在弹簧管的中心孔内并处于磁场气隙中，在该传递杆的中部以过盈配合的方式套装有杆状的衔铁；在该衔铁的两端分别套装有线圈；所述上导磁体位于所述传递杆的顶端，下导磁体位于所述传递杆的底端并套装在所述弹簧管上，使得组合后的传递杆与衔铁处于该上导磁体与下导磁体之间；在所述上导磁体的两侧边有控制所述衔铁在四工作气隙中位置的限位螺钉；传递杆以过盈配合的方式装入弹簧管的孔中，该弹簧管的下端装入马达座的中心孔内；偏导杆的上端装入所述传递杆的内孔中；上射流盖板套装在所述偏导杆的中部；下射流盖板套装在所述偏导杆的下端；射流盘套装在偏导杆上并位于所述上射流盖板与下射流盖板之间；射流盘的第一接收口通道通过阀体与阀芯的第一恢复腔连通；射流盘的第二接收口通道通过阀体与阀芯的第二恢复腔连通；所述偏导杆插入射流盘中间；

滑阀组件包括阀套和阀芯；所述阀芯位于阀套内；所述阀芯一端有与伺服阀的刹车压力孔ps连通的压力反馈孔，另一端有与伺服阀的回油孔连通的卸油孔；在阀芯一端圆周表面的阶梯端面与衬套的内端面之间形成了第一恢复腔；在阀芯另一端圆周表面的阶梯端面与衬套的内端面之间形成了第二恢复腔；

在该阀芯的两端端面分别有堵帽；两个钢丝螺套分别位于所述阀芯的两端，并密封套装在该阀芯和堵帽上；

所述射流盘的中心有条形的偏导杆安装孔，在所述射流盘上的偏导杆安装孔一个长边上有锥形开口，并且该锥形开口位于偏导杆安装孔长边的1/2处；在所述偏导杆安装孔另一个长边上有两个锥形开口；两个锥形开口的小开口端位于该偏导杆安装孔长边的中部；两个锥形开口之间的夹角α为45°；

所述偏导杆的上端为圆形杆，下端为扁平状板条；在所述偏导杆下端中部开有条形通孔，并且该通孔位于所述偏导杆下端宽度方向的中心；所述通孔的横截面为“V”形；该通孔的锥度θ为30°；所述偏导杆上端的外径与所述传递杆的内径相同；

所述锥形开口的小开口端的宽度为0.15mm～0.2mm；锥形开口的锥度β为15°；锥形开口的底端为半圆形。

2.如权利要求1所述偏导射流式刹车压力伺服阀，其特征在于，所述下射流盖板的中心有偏导杆安装孔，通过该偏导杆安装孔，将该下射流盖板套装在所述偏导杆的下端；在该偏导杆安装孔的周边还有一个进油孔和对称分布的两个回油孔；所述各进油孔的孔径与各回油孔的孔径相同。

3.如权利要求1所述偏导射流式刹车压力伺服阀，其特征在于，所述上射流盖板亦为圆盘状；在该上射流盖板的中心有偏导杆安装孔，通过该偏导杆安装孔，将该上射流盖板套装在所述偏导杆的中部。