CN1212481C - 单件式比例控制器 - Google Patents

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Abstract

一种可摆动的可变排量弯轴线液压装置，包括一控制机构，该控制机构具有一带有一排量反馈套筒的控制器壳体以及一通过弹簧连接的阀芯。一计算机可对一比例电磁流体阀进行控制，该流体阀与阀芯的一端流体配合，该端部是与弹簧与排量反馈套筒的连接端相对的那一端。排量反馈套筒由弹簧推动而与位于该弯轴线装置的摆轭上的一凸轮元件相配合。

Description

单件式比例控制器
技术领域
本发明涉及弯轴线液压装置，更具体地说，涉及一种摆轭型(swingingyoke)弯轴线液压装置。
背景技术
弯轴线液压装置已经问世很多年了。在最广泛采用的或最普通的弯轴线的设计中，利用了如Forster的美国专利4,893,549中所揭示的一种“斜块”。一可转动的圆筒或液压缸组(cylinder block kit)具有多个轴向的柱塞，这些柱塞支承在圆筒内的一个位于转动轴线上的不可转动的摆动支架上。摆动支架具有一外凸的端面，该端面抵靠于一个内凹的摆动支架引导面。摆动支架引导面是摆动支架壳体的一部分，所述壳体通过一法兰连接件连接于机器壳体。所述液压缸组和支架可倾斜或枢转，以改变排量。
其它的弯轴线液压装置采用一“摆轭型”结构。液压缸组由摆轭携带，并借助摆轭摆动来改变装置的排量。
已有技术的一种控制机构包括：一步进电动机、带有一细长孔的控制元件、一可动地安装在所述孔内的细长的液压流体控制阀芯、以及一对可操作地机械连接于摆轭并且流体连接于流体控制阀芯的伺服活塞，所述流体控制阀芯可借助于步进电动机的协配功能以及对一摆轭上的凸轮的检测而反馈给阀芯的反馈信号来定位。
发明内容
本发明的主要目的在于，用一种可操作地连接于一计算机的比例电磁流体阀来代替步进电动机。
本发明的又一个目的在于，使流体控制阀芯的一端受电磁流体阀的控制，而另一端则受一弹簧加压的反馈系统的控制，该反馈系统可操作地连接于系统的摆轭或枢转元件。
对于熟悉本技术领域的人员而言，这些和其它的目的将会变得越来越清楚。
一可变排量的弯轴线液压装置具有一枢转元件，用于携带一可枢转地安装于所述装置的一个固定框架的圆柱形块。一用于改变装置的排量的闭环控制机构可操作地连接于枢转元件，并包括至少一个可动伺服活塞。控制机构包括一可操作地连接于枢转元件的反馈元件，以便为控制机构提供关于枢转元件相对于固定框架的枢转位置的反馈。控制机构可改变伺服活塞，以改变枢转元件的枢转位置。控制机构包括一其内安装有一控制阀的细长孔。反馈元件包括一位于一阀芯下游的套筒，所述阀芯可滑动地安装在孔内，安装成其一端可滑动地安装在所述控制孔内，而另一端则从控制器壳体伸出。伸出端与压力反馈套筒配合，进而配合枢转元件。一对位于控制器壳体内的、分别带有伺服活塞的伺服孔流体连通于所述控制孔和阀芯。活塞可操作地连接于枢转元件，以使其向着由控制孔内的阀芯位置所确定的两个方向之一转动。
阀芯的一端由排量反馈套筒纵向地驱动，而其另一端则由流体压力驱动。该流体压力是由连接于一比例电磁流体阀的计算机指示产生的，所述流体阀受到计算机的控制，并流体配合于阀芯的一端。
附图说明
图1是可应用本发明之控制系统的一个弯轴线液压装置的立体图，其中壳体的一部分被去除，以便更清楚地暴露出某些内部构件；
图2是沿图1中的线2-2剖取的剖视图，其中壳体部分恢复原状；
图3是图2中的区域3-3的放大的剖视图，其中的电磁流体阀和计算机都是示意性地表示；
图4是致动杆组件和球-座接头的立体图；
图5是图4所示组件的剖视图；
图6是类似于图3右端的部分剖视图，示出了另一种变化型式。
具体实施方式
图1示出了一弯轴线可变排量装置。该弯轴线装置10包括一支承框架或壳体12，该框架的大部分与本发明无关，因而将它们切除，以便更清楚地看到其中的内部构件。这个弯轴线装置10的排量输出是通过一单件的摆轭14来完成的，该摆轭上安装有一个传统的液压缸组16，该液压缸组可驱动地连接于一主轴17，主轴17可转动地支承于壳体12。摆轭14通过控制器22围绕一对相对的枢转臂18、20摆动或枢转。枢转臂18、20最好是共有一根固定的枢转轴线24。
如图1、2、4和5所示，一个万向球-座接头26在枢转臂18处可操作地与摆轭14相关联。一细长的致动杆28在其第一端上基本上呈外球面30形状，而在其第二端上具有一伺服活塞32。如图1所示，在转动轴线24的另一侧设置有一个类似的致动杆28。两个伺服活塞32、33分别可滑动地、密封地、可倾斜地接纳在单件控制壳体38的伺服孔34和36中(图2)。虽然可有多种配置形式，但每个伺服孔34、36最好具有一相对于另一个伺服孔倾斜的中心轴线。因此，孔34、36不相互平行。于是，伺服孔34、36的中轴线可以相对于臂18形成多种角度。排量控制还可以施加于臂20上，或者也可以不施加于臂18上而施加于臂20上。因此，可以由致动杆28来施加力而使摆轭14摆动或转动90°以上。换言之，可以提供一个在中位或中点位置摆动正负45度的幅度。施加于摆轭14的控制力可以作用于一个以上的平面。
参见图1(其中控制器壳体38已被去除)，其中示出了用于摆轭14之伺服活塞驱动所需的各构件。一承座构件40(图5)夹设在致动杆28的球面30与摆轭14上的控制臂18之间(图1)。
致动杆28具有一通常在与伺服活塞32相对侧的球形端或球面30。致动杆28具有一坚固的截面，并且是用具有足够强度的刚性材料制成，以传送所需载荷和应力，致动杆28具有一靠近球形端30后部的直径缩小的部分44(图5)。一锥形部分46将直径缩小部分44连接于致动杆28的中部。
球一座接头的相配部分包括一最好是用可锻材料(如黄铜)制成的承座48。承座48卷边或附连于致动杆28的球形端30，藉以使承座48可以围绕球形端30自由地枢转。直径缩小部分44和锥形部分46有助于为球和承座的相对移动提供间隙。承座48具有一大致为圆柱形的外表面、一敞开端和一封闭端。
控制器22还包括一位置远离一控制孔51的比例电磁液压阀50，所述控制孔51位于控制器壳体38的伺服孔34和36之间(图3)。电磁阀50可操作地配合于一直线驱动的液压排量控制阀芯52，该阀芯具有必要的、传统的和适当的口子，以根据来自控制电磁阀的计算机的流体压力指令分别将油引入伺服孔34和36。
阀芯52具有一平头54、以及成对间隔的凸缘56和58。一第一流体室60位于平头54与凸缘56之间，一第二流体室62位于成对凸缘56和58之间。流体通道64将伺服孔36连通于伺服活塞32。流体通道70连通于伺服孔34和伺服活塞33。流体通道76和78连通于一流体储存器(未图示)，流体通道80连通于一处于恒定压力下的压力流体源(未图示)。
软管接头82(图3)安装在孔51的上游端，用于连接一液压管路84，该液压管路再连接于电磁阀50。管接头82中的孔86可将压力流体从阀50供给至阀芯52的平头54。管接头82的前端86A紧靠阀芯平头54，从而限制阀芯52的向后移动。
阀芯52的端部87可凭借任何方便的形式刚性地固定于弹簧引导件88，该引导件可滑动地安装在控制器壳体38的细长孔90中。端部87突伸于孔90。一排量反馈套筒92可滑动地安装在孔90内，并具有一通常接触于摆轭的凸轮95(图2)的外突伸接触面94。套筒92是中空的，其上游端敞开。弹簧96位于套筒92的内端98和弹簧引导件88的凸缘100之间。
图6示出了图3中右端所示的管接头82的一种变化结构。一插头104螺旋插设在孔51的端部，以代替软管接头82。插头104具有一可限制孔51中的阀芯52向右手方向移动的内端面106。插头104的前方以及阀芯52之头部54周围的空间108连通于通道100，该通道代替图3所示的流体软管84流体连通于电磁流体阀50。
工作时，计算机102向阀50指示施加于阀芯52的端部54的压力。同时，排量反馈套筒92检测摆轭14相对于凸轮95的枢转位置，通过套筒92、弹簧96和弹簧引导件88的凸缘100，将一个力传递至阀芯52的端部87。阀芯52通过在端部87施加于其上的合成纵向力、以及通过电磁阀作用于头部54的液压力，在孔51中定位。阀50可控制阀芯52，反馈套筒只提供一个反作用力。当图2和3所示的阀芯52向左移动而将流体室62对准通道70时(图3)，可允许将从通道86进入孔51的压力液压流体传递至伺服孔34。类似地，当作用于阀芯52的纯纵向力将流体室62移动成流体连通于通道64时，流体可进入伺服孔36。伺服活塞32和33显然可以反作用于分别由通道64和70而来的流体，以使摆轭倾斜至计算机102所指令的位置。
因此，从以上描述可以看出，本发明至少可以实现所指明的其全部目的。

Claims (7)

1.一种可摆动的可变排量弯轴线液压装置(10)，包括：
一壳体(12)；
一枢转安装在所述壳体(12)内以围绕一枢转轴线(24)枢转的枢转元件，该枢转元件(14)适于携带一液压缸组(16)，并包括一沿所述枢转轴线(24)延伸的枢转臂(18)以及一位于所述枢转臂上的凸轮元件(95)；
一在所述装置内的闭环控制机构(22)，用以改变该装置的液压排量；
其特征在于，所述控制机构(22)包括可驱动地连接于所述枢转臂(18)的一对伺服活塞(32、33)、一控制器壳体(38)中包括分别用以可滑动地接纳所述伺服活塞(32、33)的一对间隔的伺服孔(34、36)，以及一控制孔(51)，所述控制孔(51)包括一远离所述凸轮元件(95)的主孔和一靠近所述凸轮元件(95)的沉孔(90)，并具有一沿纵向设置的、指向所述枢转轴线(24)的入口；
一安装在所述控制孔(51)内的控制阀，该控制阀包括一可滑动地安装在所述控制孔的主孔内的阀芯(52)，一排量反馈套筒(92)的直径大于所述主孔，其一端可滑动地安装在所述沉孔(90)内，而另一端(87)从所述控制器壳体(38)沿纵向突伸并穿过所述入口，从而接触位于枢转元件(14)上的凸轮元件(95)，以及一弹簧(96)可操作地夹设在所述阀芯(52)和所述排量反馈套筒(92)之间；
所述伺服活塞(32、33)流体连通于所述控制孔(51)和所述阀芯(52)；
所述伺服活塞(32、33)可操作地连接于所述枢转元件(14)，以使其向着由所述控制孔(51)内的阀芯(52)位置所确定的两个方向之一转动；
一流体连接于所述阀芯(52)的与所述排量反馈套筒(92)相对的一端的比例电磁流体阀(50)；以及
所述电磁流体阀(50)可操作地连接于一计算机(102)，因而计算机(102)可控制该比例电磁流体阀(50)，从而控制靠近阀芯(52)的与排量反馈套筒(92)相对的那一端的流体压力，以便使阀芯(52)在主孔内定位，进而通过所述伺服活塞(32、33)来控制所述装置的排量。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹簧是一压缩弹簧。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制机构包括流体通道，这些流体通道连通于所述控制孔和围绕阀芯的流体室，以允许阀芯在改变其纵向位置时可以引导流体进入伺服孔，从而使伺服活塞移动，进而改变装置的液压排量。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，一在所述控制孔的主孔内的挡止件可阻止所述阀芯朝离开压力反馈套筒的方向移动。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制孔位于所述控制器壳体的两个伺服孔之间。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器壳体是整体式的单件控制器壳体。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述排量反馈套筒内具有一用于接纳所述弹簧的空腔，所述套筒的另一端封闭。
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