CN110088486B - 液压伺服机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在移动车辆结构中使用的方向控制阀的液压驱动的伺服机构领域，并且特别地，本发明的目的是提供一种没有振荡现象的差动区域伺服机构。提供了一种差动区域补偿系统，以及减压室和压力供应室的合适定位，这些减压室和压力供应室与沿伺服机构设置的阀芯的腔交叉。通过沿阀芯在连接到减小的驱动管线的室内获得的区域变化部获得差动区域。

Description

液压伺服机构

技术领域

本发明涉及用于在移动车辆的结构中使用的方向控制阀的液压驱动的伺服机构领域，并且具体地，本发明的目的是提供一种液压伺服机构，其允许减少操作者的推力功，避免其振动。

伺服机构的致动由操作者执行，该操作者通过由杆或踏板控制的机械运动机构驱动移动车辆。

背景技术

在专利EP1777419中描述了第一现有技术示例，其中弹簧和通过在阀芯的整个直径上施加减压而产生的力作用在阀芯上并且抵抗由操作者执行的致动。由减压产生的所述力也通过抵抗内弹簧而起作用，以实施阀芯自身的调节。

在所述伺服机构必须在大型机器上使用的情况下，为了正确传输控制信号，需要使用具有较大直径的阀芯，从而能分配更高流速。在保持控制压力恒定的同时，如果增加这种压力作用的区域，则操作者必须传递给伺服机构以便实现相同平移的功更高。

许多制造商通过使用差动区域伺服机构来消除这种问题，其示例是文献EP1031780。

在这种类型的机构中，减压不再作用在阀芯的整个直径上，但是由于阀芯本身的直径的不同，这种压力施加在圆形冠状件上。即使通过增加阀芯直径，也可以减小由于与操作者相对而起作用的减压引起的推力的影响。

现有技术的缺点涉及所述伺服机构的控制运动机构的摆动现象。这种振荡现象通过产生运动机构的这种摆动以致以不受控制的方式致动伺服机构，不仅是严重的工作缺陷，而且也是操作者安全的问题，因为它会导致安装伺服机构的车辆的无意识和无法控制的工作。

为了使用差动区域解决方案使伺服机构正常工作，与推动器相对的室必须处于与排水相同的压力下。实际上，如果没有发生这种情况并且仍然捕获某种压力，则可以开始上述振荡。为了能够实施这种连接，现有技术假设了三种解决方案：

第一种解决方案是沿伺服机构腔插入一个室，该室与供应压力室P减压室下方的阀芯交叉，并且与使用孔相关或不与伺服机构本身的主体内的排水管线交叉；这涉及在同一伺服机构主体中插入一个附加腔，增加其导管的数量和/或在芯盒中或通过重叠的处理获得的通道的数量、以及主体本身的高度；

第二种解决方案规定在伺服机构的下部中插入在与推动器相对的室和伺服机构的主体外部之间的直接排水连接管线，使得有必要插入附加的外孔或盖以将室朝主体的唯一排水管线输送，具有先前解决方案的缺点；

第三种解决方案引入穿过整个阀芯的通孔，该通孔能够将推动器侧排水室与这种与其相对的室连接，例如在US4566492中所描述的；限制是获得一个具有通到阀芯的足够大的直径的孔，以允许将这种室中施加的所有压力排放到排水管线，同时保持足够厚度的阀芯的芯以确保最大张力状态，这是在工作条件下受到限制，以避免在低于为所述应用提供的寿命周期数时芯直径本身的疲劳断裂。此外，类似于上述专利的解决方案可能存在附加的缺点，表现为以下事实：在其腔内与阀芯交叉的减压室位于排水压力水平和供应压力P水平之间。

实质上，在根据现有技术的差动伺服机构中，连接排水区域和减压区域的凹槽布置在比将供应压力室连接到减压室本身的凹槽更大的轴环上。因此，需要在供给压力室和减压室之间的连接中使用更深的凹槽，以便保持非差动区域伺服机构中使用的相同压力增量，但是其构造上的限制是，如果存在具有芯直径的通孔，则由于上述结构限制，并不总是能够将它们带到所需的深度。

发明内容

本发明的目的是利用差动区域补偿系统以及与沿伺服机构存在的阀芯的腔交叉的减压室和供应压力室的适当定位而使液压伺服机构的致动功最小化。

特别地，本发明的一个实施方式规定通过沿阀芯在连接到驱动减少管线的室内获得的区域的变化来获得差动区域。

本发明的另一个目的是消除摆动现象。这发生在穿过整个阀芯的通道，并且将通道将与推动器相对的室连接到推动器本身侧的排水室。

本发明的另一个目的是通过减小阀芯的第二轴环的直径来获得供应压力室和减压室之间的交叉点下游的差动区域。

借助这种解决方案，连接阀芯的第一轴环和第二轴环的芯长度不再具有这样的限制，即需要在供应室和减压室之间具有更深的连接凹槽以保持适当的压差，因此能够获得足够大的孔，该孔穿过整个阀芯，允许使与推动器相对的室排放而不影响阀芯自身在芯直径水平处的张力极限。

伺服机构的另一个不希望的影响结果是动态响应过快；为了确保伺服机构的阀芯的更渐进的返回，因为如果该返回太快，则会令人厌烦，重要的是能够缩小伺服机构的减压室与排放室之间的连接，这是通过在阀芯轴环上获得的并且适合于与内导管交叉的一个或多个横向孔来实现的。

所述目的和优点都是通过具有振动阻尼系统的液压伺服机构来实现的，该液压伺服机构是本发现的主题。

附图说明

通过以下对一些实施例的描述将更加详细地描述该特征和其他特征，所述实施例仅作为示例而非通过限制的方式在附图中示出，在附图中：

图1示出了根据现有技术的非差动区域液压伺服机构的截面；

图2示出了根据现有技术的差动区域伺服机构的截面，其中与推动器相对的室直接连接到与室本身交叉的横向排水导管；所述导管沿位于供应管线室和减压室下方的腔布置，该供应管线室和该减压室与阀芯交叉；

图3示出了根据现有技术的差动区域伺服机构的另一截面，该差动区域伺服机构具有穿过阀芯的通孔，该阀芯将与推动器相对的室与排水室连接；

图4和图4A示出了作为本发明主题的差动区域伺服机构的截面及其细节。

具体实施方式

参照图1，示出了根据最广泛的现有技术的液压伺服机构的工作模式。

液压伺服机构包括主体1a，减压阀在该主体1a中工作。

减压阀包括阀芯8、弹簧2a和2b以及板7，并且减压阀由推动器4致动，该推动器4又由与驱动运动机构20一体的凸轮5致动。

与阀芯8的腔3交叉的三个重叠室位于主体1a中；一个室9在中心位置处，连接到压力管线P，另一个室6在上部位置处，连接到排放管线T；最后，一个室位于下部位置处，在该下部位置处存在有在两个室之间产生的减压室12。

两个室都连接到端口P和T，用于分别与位于伺服机构的下部中的泵和排放室连接。

具体地，室6通过位于室自身的下部中的孔10连接到排放管线T。

当凸轮5向下推动推动器4时，推动器4作用在板7上，从而弹簧2b被压缩，该弹簧2b通过作用在阀芯8上，将阀芯8向下推动到工作位置。

第一个缺点是由于以下事实：在上述致动期间，存在于室12中的调节减压部与阀芯面13上的推动器相对：其直径越大，使用者所需的致动就越高。

现有技术已经提供了液压伺服机构，当阀芯8需要具有相当大的直径以允许沿排水管线使用较高油流速时，该液压伺服机构也能够减少致动功；参考图2，示出了根据现有技术的差动区域伺服机构的特性。在主体1b中，三个重叠室按以下顺序布置：中心定位的室连接到室12，上部的室连接到室6，下部的室连接到室9。与先前的解决方案不同，还存在第四室21，该第四室21在与推动器相对的端部处沿阀芯108的腔3形成。

阀芯108被分成由芯17分开的两个轴环14，18。室6通过一个或多个凹槽15连接到室12，并且室9通过一个或多个凹槽19连接到室12。

上轴环14具有比下轴环18大的直径；因此，作用在上轴环区域16和下轴环区域25上的减压不平衡并且当推动器4被致动时产生抵抗推动器4的向上推力。由于凹槽19是在具有较小直径的轴环18上获得的，因而为了适当调节供应室和减压室之间的压差，这些凹槽必须更深，所述加工的结构极限由阀芯本身的芯17的直径尺寸决定。

根据上述现有技术的伺服机构的结构的另一个缺点是由于以下事实：在室21中，在阀芯108上产生不希望的力，导致失去对伺服机构的控制，这些不期望的力是通过阀芯的下表面113上的压力介入而产生的。需要的是，室21通过横向导管23或通过向外排水孔22连接到排水管线10(上述两种措施中的仅一种就够了)。这种解决方案涉及在伺服机构的主体1b内在导管数量、其主体内的相应交叉、整体获得的向外连接和/或腔方面更高的实施复杂度。

在图3中示出了差动区域伺服机构，其中室21通过在阀芯208内获得的通孔24和连续的横向孔26连接到室6，该室6连接到排水管线10。如图3所示的所述变型例的结构限制是机械结构性质；事实上，孔24必须足够大以将室21的所有压力排放到排水室6，阀芯208的芯17的直径必须确定尺寸成足够大以容纳适当尺寸的孔24并确保最大张力状态，这在工作条件下受到限制，以避免疲劳破坏导致低于为上述应用提供的寿命周期数。如上所述，所述芯直径的上限由在阀芯208的下轴环18上获得的凹槽19的深度给出。

在图2中，以及在图3中，室6和室12之间的连接通过一个或多个凹槽15在阀芯108/208的上轴环14上进行。通过改变这种变窄的通道，能够控制减压排放，以确保所述调节阀芯108/208的更渐进的且不过度快速的返回，从而减少对操作者动态过快的不愉快影响。

鉴于如上所述的现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种新的伺服机构，该伺服机构能够解决上述问题并使加工成本最小化。借助图4可以更好地解释解决上述问题的手段，图4示出了作为本发现主题的液压差动区域伺服机构。

在主体1d中，三个重叠室按以下顺序布置：在中间位置处的室连接到室9，上部的室连接到室6，下部的室连接到室12。

室21沿腔3确切地限定在与推动器4相对的端部上；室21适于在工作构造中收纳阀芯308的端部。同样，室21也连接到排水室6。在该示例中，这种连接是通过通孔24和横向孔26获得的。

阀芯308包括两个轴环，上轴环用314表示，而下轴环用318表示，该两个轴环与阀芯本身的芯分开，芯用317表示。下轴环318又由两个部分318a和318b组成，其中第一部分318a与芯317相邻并且具有与上轴环314相同的直径。另一方面，芯317具有比上轴环314的直径小并因此也比下轴环的第一部分318a的直径小的直径。

由此可见，用于执行液压伺服机构本身的调节的差动区域不再通过设置在与芯相邻的两端部的两个区域316和325的差异来获得，因为它们是相同的。不再需要形成更深的凹槽319以对供应室9和室12之间的减压进行调节，因为所述凹槽是在阀芯的较大直径上获得的：与现有技术的先前情况相比，芯317在最大尺寸方面具有不太严格的结构限制。

芯317自身内的孔可以制成能够以最小负载损失排放在室21内产生的压力的足够尺寸。

下轴环318的第二部分318b具有比所述轴环的与其相邻的第一部分318a的直径小的直径，在室12内，在下轴环318上形成区域变化部28，该区域变化部28相对于轴环的第一部分318a和第二部分318b的双方形成变窄部，伺服机构的减压现在作用在该区域变化部28上。该区域变化部限定一个步骤，该步骤具有与按照图2和图3根据现有技术获得的伺服机构中产生的差动区域相同的效果。

由于孔24可以制成比现有技术的情况更小的尺寸，因而能够通过该孔连接并且利用存在于室6中的排水管线来调节存在于室12中的减压。

上述调节是通过在阀芯308的下轴环318上获得的一个或多个横向孔27获得的，所述横向孔27与通孔24交叉。通过改变所述孔27的尺寸，能够控制减压的排放，以确保所述调节阀芯308更渐进的且不过度及时的返回。

室6、9、12适合于沿主体1d横向地与腔3交叉；更详细地，室9(接收工作液压)结果是中间室，而室12是下部的室。

使用室6、9、12的这种布置来获得液压差动区域伺服机构，该液压差动区域伺服机构在室21没有正确连接到排放室的情况下对由室21的残余压力引起的振荡没有反应。

另外，在没有针对凹槽319的严格深度限制的情况下，从工作条件下的材料张力的观点来看，芯317的直径足够宽以允许构造内通孔24而不会过度受压，并且允许在减压和排水之间进行调节。

附图标记说明

1a，1b，1c，1d：主体 2弹簧(2a和2b)

3阀芯腔 4推动器 5凸轮 6排水室 7板

8阀芯 108阀芯 208阀芯 308阀芯

9供应室(P) 10孔 T排放管线

12减压室 13阀芯8的下部区域

14上轴环 15上轴环凹槽 16上轴环区域

17阀芯的芯 18下轴环 19下轴环凹槽

20运动机构 21与推动器相对的室

22向外排水孔 23排水室的连接导管

24通孔 25下轴环区域

113阀芯108的下部区域 213阀芯208的下部区域

313阀芯308的下部区域

314上轴环 316上轴环区域 317阀芯308的芯

318下轴环 318a下轴环的第一部分 318b下轴环的第二部分

319下轴环的凹槽 325下轴环区域

26与排水室交叉的横向孔

27横向孔 28区域变化部

Claims (18)

1.一种液压伺服机构(100)，其包括：

a.至少一个主体(1d)，具有至少一个腔(3)和至少三个室(6，9，12)，其中：

i.第一室(6)可连接到所述主体(1d)的排放管线(T)；

ii.第二室(9)可连接到供应压力管线(P)；

iii.第三室(12)构造成使得由所述伺服机构调节的减压作用在其上；

b.至少一个推动器(4)和板(7)，所述推动器(4)和所述板(7)是同轴的并且沿所述腔(3)自由平移；

c.同轴的且同心的弹簧(2a，2b)，所述弹簧(2a，2b)分别适合于：

i.保持所述板(7)压靠在所述推动器(4)上，

ii.在阀芯(308)上产生工作推力，所述阀芯(308)可在所述腔(3)内滑动并且包括由芯(317)分开的上轴环(314)和下轴环(318)；

d.第四室(21)，位于所述阀芯(308)下方并且与所述推动器(4)相对；一个或多个孔(24，26)将所述第四室(21)连接到所述第一室(6)；

当所述推动器(4)被致动时，所述第二室(9)和所述第三室(12)沿下轴环的第一部分(318a)通过一个或多个凹槽(319)连通；

所述伺服机构的特征在于：

-下轴环(318)由至少第一部分(318a)和第二部分(318b)两个部分组成，其中所述第一部分(318a)与所述芯(317)相邻并且具有与上轴环(314)的直径相等的直径，所述下轴环(318)的第二部分(318b)具有比第一部分(318a)的直径小的直径，并且所述芯(317)具有比所述上轴环(314)的直径和所述第一部分(318a)的直径小的直径；

-所述第一部分(318a)和第二部分(318b)由区域变化部(28)分开，所述区域变化部(28)相对于所述第一部分(318a)和所述第二部分(318b)双方形成变窄部；

-所述伺服机构包括在下轴环(318)上的一个或多个孔(27)，所述下轴环(318)上的一个或多个孔(27)构造成与连接第四室(21)和第一室(6)的一个或多个孔(24)交叉并且使所述第三室(12)与所述第一室(6)连通。

2.根据权利要求1所述的伺服机构(100)，其特征在于，与所述腔(3)交叉的所述三个室(6，9，12)沿所述主体(1d)横向布置；所述第二室(9)布置在中间位置处，所述减压的第三室(12)是所述三个室中最低的。

3.根据权利要求1所述的伺服机构(100)，其特征在于，实施所述第二室(9)和所述第三室(12)之间连接的所述一个或多个凹槽(319)是在所述下轴环(318)上在具有与所述上轴环的直径相等的直径的所述第一部分(318a)上获得的。

4.根据权利要求1所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述伺服机构(100)包括在所述上轴环(314)上获得的孔(26)。

5.根据权利要求2所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述伺服机构(100)包括在所述上轴环(314)上获得的孔(26)。

6.根据权利要求3所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述伺服机构(100)包括在所述上轴环(314)上获得的孔(26)。

7.根据权利要求4所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述下轴环(318)上的所述一个或多个孔(27)构造成与沿所述阀芯(308)轴向延伸的一个或多个孔(24)交叉并且尺寸可以改变。

8.根据权利要求5所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述下轴环(318)上的所述一个或多个孔(27)构造成与沿所述阀芯(308)轴向延伸的一个或多个孔(24)交叉并且尺寸可以改变。

9.根据权利要求6所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述下轴环(318)上的所述一个或多个孔(27)构造成与沿所述阀芯(308)轴向延伸的一个或多个孔(24)交叉并且尺寸可以改变。

10.根据权利要求4所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述第二室(9)布置在所述上轴环(314)的所述孔(26)和所述下轴环(318)的所述孔(27)之间的中间位置处。

11.根据权利要求5所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述第二室(9)布置在所述上轴环(314)的所述孔(26)和所述下轴环(318)的所述孔(27)之间的中间位置处。

12.根据权利要求6所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述第二室(9)布置在所述上轴环(314)的所述孔(26)和所述下轴环(318)的所述孔(27)之间的中间位置处。

13.根据权利要求7所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述第二室(9)布置在所述上轴环(314)的所述孔(26)和所述下轴环(318)的所述孔(27)之间的中间位置处。

14.根据权利要求8所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述第二室(9)布置在所述上轴环(314)的所述孔(26)和所述下轴环(318)的所述孔(27)之间的中间位置处。

15.根据权利要求9所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述第二室(9)布置在所述上轴环(314)的所述孔(26)和所述下轴环(318)的所述孔(27)之间的中间位置处。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述阀芯在介于所述下轴环(318)的所述第二部分(318b)和其与所述推动器(4)相对的端部之间的长度上具有恒定直径。

17.根据权利要求1-15中任一项所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述上轴环(314)和所述下轴环(318)限定相应区域(316，325)，所述相应区域(316，325)布置在与所述芯(317)相邻的两个端部处，所述区域(316，325)具有相同的表面范围。

18.根据权利要求16所述的伺服机构(100)，其特征在于，所述上轴环(314)和所述下轴环(318)限定相应区域(316，325)，所述相应区域(316，325)布置在与所述芯(317)相邻的两个端部处，所述区域(316，325)具有相同的表面范围。

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