CN1272552C - 液压控制冷起动中性阀 - Google Patents

Abstract

一用于可变排量液压装置(12)的液压中性冷起动控制阀(30)，它包括一具有阀柱孔(34)及一相贯的信号压力通道的阀体(32)。阀柱(36)安置在阀柱孔(48)内并被一对相对的弹簧(62、68)自动偏置于阀的闭合或中性位置。一柱塞(52)与弹簧(62、68)之一连接并具有一通常密封接触阀柱一端的表面(58)，但它径向扩展超过该表面以与信号压力通道流体相连。当信号压力超过一临界值时，压力迫使柱塞(52)离开阀柱(36)的端部。阀柱(36)的运动变得与信号压力成正比，这对液压装置(12)的正常运作是有益的。如果为液压装置(12)提供动力的车辆关闭或信号压力中断而使压力降至一临界值以下，相对的弹簧(62、68)就重新把阀柱(36)移至中性位置。这保证了在重新启动车辆时只需要较小转矩即可，即使在冷油的条件下也如此。

Description

液压控制冷起动中性阀

技术领域

本发明涉及一种用于驱动车辆的液体静压传动装置的领域。更具体地说，本发明涉及一种液压控制冷起动中性阀，用于保证在把车辆关闭，指令信号被撤去或减小至预定的临界电平或程度以下时，可将可变排量液压装置直接自动地驱动到中性位置。本发明还保证装置在启动时处于中性位置，以便减少发动机所需的转矩值。

背景技术

一般，车辆具有有限的、可利用的发动机转矩值。对于液体静压装置而言，在装置中使用的油被冷却时转矩要求明显地提高，这是因较粘滞的油是难于在低温下流动。在车辆的启动期间使装置的叉形件或旋转圆盘处于或靠近中性位置可减少启动所需的转矩。此外，保证在关闭和启动情况下自动和直接地迫使液压装置进入中性状态，从安全观点出发也是有益的。

因此，本发明的主要目的是为了提供一种自动液压控制冷起动中性阀。

本发明另一目的是为了提供一种制造成本较低和与各种伺服控制液压装置组合或合并方便的阀。

本发明的又一目的是为了提供一种使用耐久和可靠的阀。

这些目的和其它的目的将从附图及以下的说明书和权利要求书的说明中了解得更为清楚。

发明内容

本发明涉及一种用于可变排量液压装置的液压中性冷起动控制阀。该阀包括一具有阀柱孔的阀体和一与阀柱孔相交的信号压力通道。一阀柱安置阀柱孔中并利用一对相对置的弹簧机械地偏置于一关闭或中性位置。一柱塞是与弹簧之一相连(接合)并具有一表面，该表面通常与阀柱的一端密封接触，但径向扩展超过阀柱，同时它处于与信号压力通道流体相通。

当信号压力超过临界值时，此压力迫使柱塞离开阀柱的端部。此时，阀柱的移动变成与信号压力成比例，这对液压装置的正常操作和控制是需要的。如果为液压装置提供动力的车辆关闭或信号压力中断而使压力降至一临界值以下，相对置的弹簧就重新进行控制把阀柱移至一中性位置。这就保证了在重新启动车辆时只需要较小转矩就可实现，即使在冷油的条件下也是如此。

本公开包括控制阀的两个实施例。一个实施例做成三位四通阀，另一个实施例做成二位三通阀。在一种可能的应用中示出了本发明的冷起动中性阀，该阀的阀柱位置控制弹簧之一由反馈件进行带动，而反馈件则与缸筒斜置式液压装置的叉形件啮合。

附图说明

图1是一含有本发明一实施例的冷起动中性阀的回路的液压传动示意图；

图2是一沿图4的2-2线所作的纵截面视图，表示冷起动中性阀处在冷起动位置的状况；

图2A是一类似于图2的纵截面视图，但表示一施加有临界信号压力时的阀以使阀柱进入正常操作位置；

图3是一关于图1的冷起动中性阀的叉形件角与信号压力关系的座标图；

图4是一装有图1的冷起动中性阀的缸筒斜置式液压装置的侧视图，为更好显示诸部件，已除去了外壳；

图5是一类似于图1的示意图，但表示本发明的第二实施例，其中，利用了二位、三孔冷起动中性阀。

具体实施方式

图1表示一液压传动装置10，它包括一可变排量液压泵12，该液压泵在闭合循环回路中与一液压马达14连接。可变排量液压泵12具有一旋转斜盘或叉形件16，利用叉形件的倾斜位置(角位置)可以传统的方法推定或确定泵12的液体排出量。第一和第二伺服装置18、20传动连接到其旋转轴线的相对两侧的叉形件16上以摆动叉形件16。在本文所例示的较佳实施例中，伺服装置18、20也称之为外部伺服装置A和内部伺服装置B。在液压传动装置10的循环回路中还装有常规负荷的安全阀22、24和止回阀26、28。

本发明的冷起动中性阀30是一至少具有三通道(或三通路)的三位阀，更佳的是，具有如图1所示的四通道。参阅图2，阀30包括一其中形成长的阀柱孔34的阀体32，阀柱孔34容纳一用于在其内作滑动式轴向移动的、细长圆柱形的阀柱36。阀柱36具有相对的第一和第二端38、40，以及多个交替设置的环形槽42和密封带或密封槽脊44。为了便于参考起见，诸环形槽42已各自地编上了标号42A、42B、42C和42D。同样，各密封槽脊44也各自地编上了标号44A、44B、44C和44D。环形槽42A、42B、42C和42D与设置在它们之间的密封槽脊44A、44B、44C和44D彼此轴向间隔布置，如图2所示。阀柱36的第二端40具有预定半径和表面积。阀柱的第二端40的半径大于邻接的环形槽42D的半径。

带螺纹的盖塞46封闭靠近阀柱36的第二端40的阀柱孔34的端部。盖塞46具有一贯穿的中心孔48。一第一扩孔50延伸入靠近阀柱36的盖塞46的内部。一第二扩孔51位于盖塞46的中心位置。一柱塞52穿过中心孔48。柱塞52包括一贯穿孔48的柄部54和一可滑动地装设在扩孔50中的扩大的头部56。此扩大的头部56具有一朝向阀柱36的第一表面58和一与装设在如图所示的柱塞52和盖塞46之间的弹簧68接触的第二表面60。一O形密封圈64使盖塞46密封住阀体32的阀柱孔34。

一弹簧座66可操作地啮合阀柱36的第一端38，弹簧68安置在弹簧座66和阀体32之间。如图4所示，弹簧68安置在反馈件70的一端形成的孔69中。反馈件70可滑动地安装在阀体32的孔72中。反馈件70与一安装在叉形件16上的凸轮74相啮合。图1的示意图中也示出了反馈件70。

阀体32包括各种通道，它们与阀柱孔34相交并如图2所示地彼此轴向隔开。在图2左面的第一个通道是一油箱通道76，它延伸到油箱78(图1)。在图2的右面与通道76相邻的通道是伸展到伺服装置18也称作外部伺服装置A的通道，在右面的下一个通道是一与常规的压力控制源(未示出)连接的控制压力通道82。在右面，与控制压力通道82相邻的通道是一伺服装置通道84，该通道延伸到伺服装置20或内部伺服装置B。在图2的右面的下一个通道是一与油箱78连通的油箱通道86。图2所示的最末一通道是信号压力通道88，该信号压力通道88与环形槽42D和柱塞52的第一表面58液体连通。本发明还设有一信号压力源(未示出)，较佳的是，该信号压力源是一外部源，例如用电磁线圈作动的比例液压阀。

在使用中，在没有信号压力情况下两相对的弹簧62、68使阀30自动保持在图2所示的中性(冷起动)位置上。参阅图3，在中性位置，叉形件的角度是0.00度，这适合于使要求在低温状态下启动发动机的转矩减至最小。因此，操作人员在启动发动机的一瞬间不用对中性阀30施加信号压力。直到预定的临界值的信号压力S施加到信号压力通道88为止，叉形件角度减小到近似-45.0度的全行程位置。

但是，信号压力S一经增加到预定的临界值，在本实例中为4.0×10⁵牛顿/平方米(4.0巴)，基于信号压力以及凸轮74和反馈件70的反馈，使叉形件角度变动的一些情况就开始发生。当增加信号压力S时，它作用于柱塞52和阀柱36上并促使阀柱36的第二端40和柱塞表面58分离。信号压力S一旦超过预定的临界压力，柱塞52离开阀柱36返回并进入盖塞46中，并且它不会以任何方式影响控制阀30的工作。柱塞52完全缩回的压力应该低于操纵控制阀所需的压力。

举例来说，可将信号压力调整到4×10⁵-16×10⁵牛顿/平方米(4～16巴)之间。一巴等于14.5lbs/in²或100,000N/m²。在4×10⁵牛顿/平方米(4巴)之前和16×10⁵牛顿/平方米(16巴)以上，会迫使叉形件16以机械方式停止。冷起动柱塞52完全返回的压力是接近3×10⁵牛顿/平方米(3巴)，因此这不影响控制阀的正常作业。

当信号压力S达到临界值时，它克服弹簧62的弹力并将柱塞52推动到图2A所示的右面。柱塞52和阀柱36一经被分离，信号压力S就作用于阀柱36的第二端40上而把阀柱推向左面。这种移动允许伺服装置B通过伺服装置通道86转通到油箱78，并且控制压力通过伺服装置通道80和控制压力通道82转通到伺服装置A。因此，当信号压力S增加到超过预定临界值时，可使叉形件16在+/-45度叉形件角度的全行程位置之间自由移动。基于信号压力S和反馈件70的位置，控制阀30可以上述正常的操作方法进行调整。

当关掉车辆时，信号压力被撤去，或者使信号压力值减少到小于临界压力时，弹簧62、68会使阀柱36自动返回到图2所示的中性位置。于是，在下一次开动车辆时，车辆将自动地处在中性位置。

本发明不限于图1所示的特定的三位四通阀结构。图5表示本发明的功能特点亦能够在装有二位三通阀100的回路10A中予以实现。阀100用和阀30同样的方式操作，但阀100只有一个通往伺服装置的通道，只有一个通往导向油箱78的通道，一个用于控制压力的通道以及一用于信号压力的通道。此外，阀柱36的两端上的结构保持不变。

不管选用那一实施例，本发明倾向于做有助于把叉形件16安置到所需的角度的两件事，即在关闭的过程中发生的第一件事和在开启的过程中发生的第二件事。当车辆正在进行关闭时，可把信号压力S减小到零，而位置控制弹簧62、68会使阀柱36定位，从而使叉形件16定位。当发动机速度正减速到停止时，任何剩余控制压力P将用来使叉形件16保持在其所需要的位置附近。阀柱36随一校正力而保持(固定)在校正位置上，而不依赖于任何控制压力。在另一方面，一些传统装置通常完全依赖于液压信号压力来使叉形件16定位。当发动机减速到停止时，如不使用象储能器那样的额外装置，上述压力就不能加以维持。如此，本发明实行的第一功能是要在关闭过程中使叉形件16位于修正或校正位置。然后，叉形件16继续处在这一位置附近，以便在后来的车辆启动期间使转矩减小。

本发明的第二功能是它可更有效地克服在将车辆关闭时或在发生不希望的车辆停止时引起的叉形件16的偏移。在两种情况中，叉形件16可能不处在后来启动所需要的位置上。此时，要使阀柱机械地定位倾向于解除油压以使叉形件16位于所需的角度而不是使油压转移来定位阀柱。

本发明具有用同样的控制液压传动的信号压力可使阀的功能失活或超越的独特能力，并且阀的使用提供了较低的启动转矩的需求。

因此，可以看到本发明是多用途的，至少可以满足其所述的目的。

以上所述的实施例针对本发明在可变排量缸筒斜置式液压泵的应用，但本发明也适用于可变排量马达以及非缸筒斜置式结构的液压装置。

Claims (11)

1.一种伺服控制可变排量液压装置用的液压中性起动控制阀，包括：

一阀体，其中设有一阀柱孔和一与阀柱孔流体相通的信号压力通道；

一圆柱形阀柱，可滑移地安装在阀柱孔内，该阀柱包括相对的第一端和第二端，阀柱的第二端具有预定的半径和表面积；

一柱塞，可滑动地安装在靠近阀柱的第二端的阀柱孔内，该柱塞包括一安置在阀柱孔中并朝向阀柱的第二端的密封表面，柱塞的密封表面径向向外延伸超过阀柱的第二端的半径以形成一与信号压力通道流体相通的环形区域；

一第一位置控制弹簧，它安置在阀体和阀柱的第一端之间以机械方法第一方向轴向推动阀柱；

一第二位置控制弹簧，它安置在阀体和柱塞之间以使柱塞的密封表面在无临界信号压力情况下偏置成与阀柱的第二端密封接触并由此沿与第一方向相反的第二方向机械地推动阀柱；其特征在于，

柱塞和阀柱的第二端彼此保持密封接触，只要输入到信号压力通道和输入到柱塞的环形区域的信号压力小于临界信号压力，第一和第二位置控制弹簧可使控制阀保持在闭合位置或中性位置；以及

当施加的信号压力超过临界压力时，柱塞与阀柱分离并使信号压力以液压方式作用于阀柱的第二端而运作该阀。

2.如权利要求1所述的阀，其特征在于，阀体设有一控制压力通道、至少一伺服压力通道和至少一油箱通道；控制压力通道、伺服压力通道和油箱通道都与阀柱孔相交贯通并在沿着阀柱孔的纵向轴线以朝向阀柱的第一端的方向与信号压力通道相隔开。

3.如权利要求2所述的阀，其特征在于，所述至少一个油箱通道包括一对位于纵向隔开位置上的与阀柱孔相交贯通的油箱通道，控制压力通道和至少一伺服通道位于其间。

4，如权利要求3所述的阀，其特征在于，所述至少一个伺服通道包括一对伺服通道以便中性启动控制阀是一三位四通阀。

5.如权利要求2所述的阀，其特征在于，至少一伺服通道是单个的伺服通道和至少一油箱通道是一单个的油箱通道，因而中性启动控制阀是一二位三通阀。

6.如权利要求1所述的阀，其特征在于，阀柱是一单一元件，它具有连续的中心纵向截面。

7.如权利要求1所述的阀，其特征在于，阀柱其上具有多个密封带以及在各个密封带之间具有一环形槽。

8.如权利要求1所述的阀，其特征在于，第一位置控制弹簧通过一可运动的反馈件加以带动，该反馈件可用以检测可变排量液压装置的排出量。

9.如权利要求8所述的阀，其特征在于，反馈件轴向滑移地安装在阀体内并与阀柱孔共有一公共的中心纵向轴线。

10.如权利要求1所述的阀，其特征在于，信号压力是可变的，在0～16×10⁵牛顿/平方米的范围内，临界信号压力为4×10⁵牛顿/平方米。

11.一种自动保证冷起动信号压力操纵的伺服控制液压装置的中性状态的方法，它包括如下步骤：

提供一具有可移动阀柱的中性启动阀，阀柱在没有信号压力或信号压力小于预定临界值情况下通过一对相对的弹簧弹性地机械偏置于与装置的中性状态相对应的中性位置；

利用液压信号压力对相对的一对弹簧之一施加压力，使得当施加的信号压力超过临界值时这一弹簧与可移动的阀柱分离，只要信号压力超过预定的临界值，阀柱的移动就与信号压力成正比；以及

使信号压力减小到预定临界值以下，从而使中性启动阀自动返回到中性位置以供后来的再启动。

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