CN1312897A - 缓冲阀 - Google Patents

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Abstract

在一种用于由压力介质操纵的工作回路的缓冲阀(26)中,在壳体(28)、外盖(29)和反向轮廓件(30)之间装入一个弹簧元件(27)。在打开方向上,该弹簧元件(27)被流动的压力介质推压到反向轮廓件(30)上,这样就出现了一个可以几乎不妨碍压力介质流动的通流截面。在相反的节流方向上,所说弹簧元件(27)贴靠在外盖(29)上并且中断了压力介质的流动,确切地说直到形成一定的压力之后,这一压力使弹簧元件(27)的内侧从反向轮廓件(30)上抬起来,于是形成一个变小了的通流截面。

Description

缓冲阀
本发明涉及一种用于由压力介质操纵的工作回路中的缓冲阀以及这种缓冲阀在汽车助力转向装置中的应用。在这种缓冲阀中，通流截面由壳体、弹簧元件、外盖和反向轮廓件的共同作用进行调节。
在液动或气动的工作回路中可能出现一些振荡，这些振荡例如是在伺服泵中或是由用户的冲击形成的。在一些助力转向装置中，例如由道路引入到转向车轮或助力转向装置中的冲击就可能导致这些振荡。
从FR 2632371中已知一种缓冲阀，这种缓冲阀将两个压力室彼此分开并且目标明确地对两个压力腔室之间的体积流量路线产生影响。这种已知的缓冲阀具有一个弹性的阀门板，该阀门板平常位于一个中间位置，而在两个腔室间出现压力差的情况下，便从其中间位置向压力较低的方向移动。这些缓冲阀的缺点是零件的数量多并且与此相对应的是需要很大的安装空间。另一个缺点是，这种止回阀只在一个方向上产生作用，并且这种阀的缓冲特性只能在很有限的范围内产生作用。本发明的任务在于，提供一种结构简单的缓冲阀，该缓冲阀可以用于很多方面、能够在两个方向上起作用并且能够表现出不同的缓冲特性。
本发明的任务将通过一种具有主权利要求特征部分的特征的缓冲阀来完成。
所说的解决办法是通过向一个弹簧元件施加压力或通过一种介质的流动来实现的，通过这种方法可以形成一个变化的横截面积，根据配置情况，该横截面积通过可变节流几何形状表现出所需的缓冲效应。同时可以在两个流动方向上表现出相同或不同的缓冲性能。
在从属权利要求中给出了本发明的适当结构和优选结构。
所说的缓冲阀可以很简单地用一个弹簧元件与一个反向轮廓件的共同作用来表示。所说弹簧元件最好制成圆盘形状并且可以在一个壳体中轴向移动。作为另一种变化形式，所说弹簧元件可以使用多边形或曲线形的。通过改变弹簧元件、横截面和反向轮廓件，可以改变缓冲阀的特性。
为了改变通流截面，所说弹簧元件的外轮廓和/或内轮廓可以相对于壳体的轮廓轴向移动。壳体的轮廓在轴向长度上具有不同的横截面，由此可以影响缓冲性能。
所说弹簧元件的外轮廓或内轮廓的移动可以通过这种方式来实现，即，弹簧元件在中央支撑在壳体上或支撑在反向轮廓件上并且由一种弹性材料制成。在这种弹簧元件情况下，各移动轮廓在缓冲阀中可以依赖于压力和流动条件在轴向进行调整。
通过目标明确地给弹簧元件施加预应力，已经可以在最小位移情况下产生一种缓冲效果。在此甚至在平的反向轮廓件情况下，也可以通过轴向平放弹簧元件和改变打开横截面来实现压力控制。
通过自由开口的初步作用，例如通过弹簧元件的弯曲，还可以实现持久的流动，这种流动只有在较高的流动量情况下才能具有缓冲效果。这样在汽车的助力转向装置中，例如可以对不受欢迎的振荡和噪声效应进行抑制。作为紧凑的单元，所说缓冲阀以其最简单的形式可以由三个部件制成，它们构成了具有不同缓冲特性曲线的可调缓冲阀的基础。通过自由选择壳体、反向轮廓件和弹簧元件，甚至还能够描绘出缓冲函数，就是说，缓冲特性可以依赖于不同的参数而发生改变。如果将缓冲阀在其中间位置的通流截面选择成如此的大，即直到一定的体积流量它才能够实现无阻碍的流动，这样，该缓冲阀的总体尺寸就可以保持很小。此外还能够实现一种对流动及噪声特别不敏感的结构。
所说缓冲阀的特性曲线具有多种可能的结构。调整螺钉可以使压力水平上升或下降。通过选择在缓冲元件和壳体之间的配合，可以改变压力/体积流量特性曲线的坡度。通过改变缓冲元件的刚度，例如通过选择缓冲元件的厚度，可以影响缓冲效果的起始瞬间。
在汽车助力转向装置中使用这种缓冲阀是特别有益的，因为在那里可供使用的安装空间很有限并且还可能出现各种类型的振荡，通过这种缓冲阀的可变性，可以单独地消除其噪声影响及其对转向性能产生负面作用的影响。
下面将借助多个在附图中所示的实施例对本发明进行阐述。
其中：
图1是一个助力转向装置的局部纵剖面视图，该助力转向装置可以装备本发明的缓冲阀。
图2至13是本发明缓冲阀的各种实施例和应用实例，一部分处在不同的工作状况，且一部分带有其所属的特性曲线。
作为本发明缓冲阀的应用实例，所描述的是一个齿条-助力转向装置。但是，本发明的缓冲阀能够用于所有的液压或气压支持的工作回路中。
在一个转向器壳体1中将一个传动齿轮2可转动地安装在两个轴承3和4内。在传动齿轮2的一个端部上有一个转向轴接口5。
所说的传动齿轮2通过其上的齿与一个齿条6进行啮合，该齿条在转向器壳体中可以轴向移动。
一个伺服马达7用于助力支持，其活塞杆8与所说齿条6固定连接。所说伺服马达7在一个缸体10中具有两个工作室11和12，这两个工作室被一个固定在活塞杆8上的活塞13彼此分隔开。这两个工作室11和12通过工作管路14和15与一个控制阀18的两个缸体接口16和17相连接。此外该控制阀18还具有一个进入接口20，一个伺服泵形式的压力源21与该进入接口相连接。油箱23与一个回流接口22相连接。所说的工作管路14和15通过两个连接件24和25与缸体10相连接。
在伺服马达7的工作室11和12与控制阀18之间的两条工作管路14和15中各布置一个缓冲阀26。该缓冲阀26可以或是布置在控制阀18上的缸体接口16和17中，或是布置在伺服马达7的缸体10上的连接件24和25中，或是直接布置在工作管路14和15中。
在图2中所描述的是缓冲阀26的第一实施例。
在壳体28、外盖29和反向轮廓件30之间装入一个弹簧元件27。在打开方向上，该弹簧元件27被流动的压力介质推压到反向轮廓件30上，这样就出现了一个可以几乎不妨碍压力介质流动的通流截面。在相反的节流方向上，所说弹簧元件27贴靠在外盖29上并且暂时中断压力介质的流动，确切地说直到形成一定的压力之后，这一压力使弹簧元件27的内侧从反向轮廓件30上抬起来，于是形成一个变小了的通流截面。因此，在缓冲方向上，通过弹簧元件27与反向轮廓件30的相互协调，可以对一个精确定义的缓冲阀26的缓冲压力进行调节。可以通过这种变化得到的特性曲线的特征是在打开方向上具有较小的缓冲作用，而在节流方向上则以阶跃函数的形式具有很强的缓冲作用。
弹簧元件27本身的几何形状也可以影响缓冲阀26的缓冲效果。在图3中，例如通过一个预应力弹簧元件27来实现缓冲作用，该预应力弹簧元件在中间位置上不是封闭地贴靠在外圆周上，而是局部稍微打开。因此，在缓慢的准静态流动过程中没有出现节流过程。在动态流动过程中，在与此相反的节流方向上，所说弹簧元件27暂时贴靠在整个圆周上，因此将通流截面封闭、在一定的压力水平下将其内侧打开，并且能够因此形成压力介质的缓冲流动。所属的特性曲线的特点同样是在打开方向上具有较小的缓冲效果，而在缓冲方向上的特性在此则是可变的。因此在缓慢流动过程中依赖于体积流量的压力上升是缓慢的，而在快速流动过程中依赖于体积流量的压力上升则是跳跃式的。快速的压力上升例如可以降低由汽车轮子引入的冲击和振动，而缓慢的压力上升在均匀的流动速度和转向速度情况下则可以避开棘手的转向惯量。
如图4所示，通过一个在反向轮廓件30中的附加通孔31，特性曲线的特点可以受到如下影响，即可以在缓冲方向上出现一个抛物线形状上升的压力/体积流量特性曲线。
通过将一个附加阀33组合到缓冲阀26中，将会实现一种阻塞效应，直到达到一定的体积流量，这将导致压力/体积流量特性曲线是一个阶跃函数。
如图6所示，如果使用一种迷宫式系统34替代图5中的阀33，则可以通过涡流对由道路引起的冲击而形成的动态效应进行强有力的抑制。
为使每种类型的汽车都得到一种最佳的调整办法，还可以将缓冲阀26变成可调或开关形式的。一种这样的实施例显示在图7上。反向轮廓件30在此设计成调整螺钉32，该调整螺钉能够影响缓冲阀26的特性曲线的压力水平。通过该调整螺钉32可以对弹簧元件27施加预应力，由此可以影响到进入缓冲效果的参数。借助调整螺钉32还可以产生一种依赖于体积流量的缓冲状态。
图8显示的是一个在调整螺钉中带有附加通孔的可调缓冲阀，通过该孔可以使特性曲线实现较平稳的上升。
图9中描述的是一种带附加开关元件36的变化形式，所说开关元件可移动地设置在一个凸肩35上。在回流方向上，所说开关元件36受压离开弹簧元件27，并且因此打开一道不妨碍流动的缝隙。而在与此相反的节流方向上，所说开关元件36首先移动直到凸肩35上的一个止挡37上，而后所说弹簧元件27才能参与对压力变化的调节。
通过调整螺钉32的一种变化的几何形状38，如图10所示，可以在节流方向上对一个限定的基本流动进行调节，该基本流动随体积流量的逐渐增加而变化。通过调整螺钉的轮廓可以对压力/体积流量特性曲线进行任意调整。
图11描述了另一种实施变化形式。其外侧用于引导弹簧元件27的调整螺钉32设有缺口39，用作体积流量的通道。所说弹簧元件27在轴向移动过程中仅支撑在外盖29上的两个点上，因此在节流方向上，通过杠杆效应，体积流量不仅可以从弹簧元件内侧流过，而且还可以从其外侧流过。
图12显示的是本发明缓冲阀26的一种使用情况。借助两个管接头40和41可以在之后将该缓冲阀26组合在一条工作管路14中。
图13描述的是本发明缓冲阀26的另一种变化形式。在此涉及的是一个缓冲阀套筒43，该套筒包括一个空心螺钉42、一个弹簧元件27和一个反向轮廓件30。该空心螺钉42的内轮廓在此承担着壳体28和外盖29的功能。这种缓冲阀套筒43可以简单地以随后装配的方式应用于汽车转向系统中。
          数字标记表1转向器壳体    29外壳2传动齿轮      30反向轮廓件3轴承          31通孔4轴承          32调整螺钉5转向轴接口    33阀6齿条          34迷宫式系统7伺服马达      35凸肩8活塞杆        36开关元件9-             37止挡10缸体         38变化的几何形状11工作室       39缺口12工作室       40管接头13活塞         41管接头14作管路       42空心螺钉15工作管路     43缓冲阀套筒16体接口17体接口18控制阀19流动通道20进入接口21压力源22回流接口23油箱24连接件25连接件26缓冲阀27弹簧元件28壳体

Claims (13)

1．一种用于由压力介质操纵的工作回路中的缓冲阀，它具有一个壳体(28)和一个位于两个压力介质接口之间的流动通道(19)，其截面可通过一个平面状弹簧元件(27)发生改变，其特征在于：所说弹簧元件(27)至少具有一个中央通孔，并且可以分别根据流动方向交替地在内侧或外侧起作用。
2．根据权利要求1的缓冲阀，其特征在于：所说弹簧元件(27)至少具有一个立体几何形状的轮廓。
3．根据权利要求1的缓冲阀，其特征在于：所说通流截面可以依赖于压力/流量进行变化。
4．根据权利要求1的缓冲阀，其特征在于：所说弹簧元件(27)可以在轴向移动。
5．根据权利要求1的缓冲阀，其特征在于：在所说壳体(28)中至少设有一个节流点。
6．根据权利要求1的缓冲阀，其特征在于：在所说壳体(28)中组合了一个调整螺钉(32)。
7．根据权利要求6的缓冲阀，其特征在于：在所说调整螺钉(32)中至少设有一个节流点。
8．根据权利要求1的缓冲阀，其特征在于：在一个凸肩(35)上可移动地设置有一个附加开关元件(36)。
9．根据权利要求6的缓冲阀，其特征在于：所说调整螺钉(32)具有一个曲线形状的外轮廓。
10．根据权利要求6的缓冲阀，其特征在于：所说调整螺钉(32)设置有缺口(39)，用作体积流量的通道。
11．根据权利要求1到10之一的缓冲阀，其特征在于：在所说弹簧元件(27)中至少设置有一个节流孔。
12．一种使用缓冲阀(26)的方法，所说缓冲阀根据权利要求1到10之一进行制造并且组合在汽车转向系统的压力管路中，该转向系统具有一个转向传动装置、一个用于支持转向传动装置中转向力矩的液压伺服马达(7)、两个被一个活塞(13)分隔开的工作室(11、12)、一个用于将压力介质从压力源(21)输送到并且送离伺服马达(7)的两个工作室(11、12)的控制阀(18)，该伺服马达通过工作管路(14、15)与工作室相连接。
13．一种使用缓冲阀(26)的方法，所说缓冲阀根据权利要求1到10之一进行制造，其特征在于：所说缓冲阀或是布置在控制阀(18)上的缸体接口(16)和(17)中，或是布置在伺服马达的缸体(10)上的连接件(24)和(25)中，或是直接布置在工作管路(14)和(15)中。
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