专利名称：一种液压阀装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压阀装置，其设有工作连接机构，包括第一工作连接件和第二工作连接件，两个工作连接件可连接到液压消耗装置；其具有第一工作连接件和第二工作连接件，两个工作连接件可连接到液压消耗装置；供应连接机构，具有压力连接件和罐连接件；第一阀机构，可封闭压力连接件或以可控方式连接压力连接件到第一工作连接件或第二工作连接件；第二阀机构，可封闭罐连接件或以可控方式连接罐连接件到第一工作连接件或第二工作连接件；和控制机构，可控制第一阀机构和第二阀机构。
背景技术：
这种液压装置已从美国专利5,568,759知道。控制杆或操作杆提供了特定信号到微处理器，可促动两个阀机构的导阀，所述导阀的滑动件通过弹簧连接到相关阀机构的滑动件，使弹簧控制的互相作用发生。在许多情况下，该实施例具有优越性，在于流体只沿一个方向通过两个阀机构，所以作用到阀件上的力基本独立于消耗装置的工作方向。但是，通过该阀机构难以实现精确的控制消耗装置，由于机械部件存在摩擦，电磁阀和外力，如流体产生的力，的滞后作用，防止滑动件的精确定位。
发明内容
本发明的目的是提供一种精确控制消耗装置的简单方式。
通过开头段落提到的阀装置，本发明的目的得以实现，其中至少一个阀装置设置了开口度传感器，传感器连接到控制机构，控制机构根据开口度传感器的信号和特定信号控制阀装置。
通过开口度传感器，控制机构可根据开口度传感器是位于第一或第二阀装置，确定供应到消耗装置或从消耗装置排出的流体数量。通过开口度，可分别相对精确地控制移动或移动速度，以及消耗装置的位置。
阀机构最好具有滑阀的形式，开口度传感器是位置传感器，可确定滑动件的位置。因此，开口度不再直接测定。但是，一定的开口度对应滑动件的位置，使得通过滑动件的位置可直接确定开口度。霍尔传感器，线性变化差分传感器(LVDT)或任何适当的传感器都可用作位置传感器。
控制机构最好考虑到所述滑动件的位置和所述阀机构的开口度之间的非线性关系。这种关系可储存为函数关系或表格形式，使控制机构可简单地将滑动件的位置转换到开口度。
控制机构最好连接到至少一个压差检测机构，其可确定设有开口度传感器的所述阀机构上的压差。当知道了阀机构的其余特征时，通过开口度和压差可确定流量。但是液体流的流量又决定了速度，连接到工作连接件的液压消耗装置可通过速度进行促动。取决于哪个阀机构设置了开口度传感器和压差检测机构，可精确地控制入口(压力管中液压调节)或出口(回流管中液压调节)。
各工作连接件最好设有压力传感器，各压力传感器连接到所述控制机构。这导致了进一步控制的可能性。液压消耗装置可通过工作连接件的压力进行控制。
压力传感器最好构成所述压差检测机构的一部分。压差传感器有两个目的，即探测压差和探测绝对压力。控制机构通过第三压力传感器探测压差。
控制机构最好使用一个阀机构来控制通过所述工作连接件的流体，使用其他阀机构来控制所述工作连接件的压力。因此，取决于各个传感器和进行控制的阀机构的位置，可以实现与入口压力控制相关的出口量控制(压力管中液压调节或回流管中液压调节)，或与出口压力控制相关的入口量控制(压力管中液压调节或回流管中液压调节)，在各种情况下，液压消耗装置的速度可在一个很大范围内设定，其独立于主要载荷。
在第一实施例中，可保证控制机构通过第二阀机构控制一个工作连接件的出口，通过第一阀机构控制对消耗装置施加正载荷的一个工作连接件的压力，和对消耗装置施加负载荷的另一工作连接件的压力。因此，出口量控制和入口压力控制可通过简单的方式实现，在正和负载荷下都可以进行。负载荷意味着作用在消耗装置的移动方向上的载荷，当消耗装置是液压活塞缸单元时，其使提高的载荷下降，该载荷作用于消耗装置的移动方向上，在这种情况下，工作连接件的压力得到控制，而出口量是不控制的。下面必须了解压力控制，以便可根据预先确定的压力来得到主要压力。当然，实际压力也可通过测量两个工作连接件来确定。
在可选实施例中，可保证控制机构通过第一阀机构控制一个工作连接件的入口，通过第二阀机构控制同一工作连接件的压力。在这种情况下，入口量控制可结合出口压力控制来实现。该控制可以相同的方式在正及负载荷下进行。
第三阀机构最好位于两个工作连接件之间，可封闭或释放所述两个工作连接件之间的连接。释放可以是全部或部分释放。第三阀机构具有额外优点。当载荷下降时，第三阀机构打开，流体进入工作连接件，其连接到消耗装置的膨胀工作腔，不再需要通过压力连接件提供。相反地，流出另一工作连接件的流体可回流，这样导致了节能操作。
消耗装置最好从两个工作连接件有不同的流体需要，所述控制机构具有连接机构，可连接所述第三阀机构的促动件到所述第一或第二阀机构的促动件。例如，具有活塞缸单元形式的液压促动件只有单向延伸的活塞杆和两个压力腔，其截面具有不同的设计。设置活塞杆的压力腔的截面小于不设置活塞杆的压力腔的截面。因此，当收缩活塞杆进入压力腔时，从未设置活塞杆的压力腔有输出量，其大于设有活塞杆的压力腔的入口量。多出的流体数量可通过第二阀机构排出。但是，当载荷下降时，设有活塞杆的压力腔减少，更大量的流体必须供应到不带活塞杆的压力腔。在这种情况下，第一阀机构也进行促动。
最好可设定浮动位置，第三阀机构可互相连接所述两个工作连接件，所述第二阀机构连接所述两个工作连接件中的一个到所述罐连接件。在许多应用中，有必要同时连接两个工作连接件到罐连接件以实现液压消耗装置的自由移动。该浮动位置可容易地以所述方式设定。
最好只设置3个压力传感器，其中两个检测所述工作连接件的压力，一个检测所述压力连接件或所述罐连接件的压力。因此，较少数量的传感器就够用。当然，还可以提供安装空间供阀装置的壳体中的另外传感器使用。这些可通过合理的努力来实现。取决于希望得到的目的(压力管中液压调节或回流管中液压调节)来安装各压力传感器。
当只设置一个开口度传感器时，最好位于所述第一阀机构或所述第二阀机构。对压力传感器施加相同的条件。当可提供额外的安装空间来改进阀机构的灵活性时，较少数量的传感器就足够。
最好所有工作连接件位于容纳所述阀装置的壳体的同一侧。这样可设置管路来连接位于阀装置同一侧的连接件。因此，可实现简单的壳体设计。
下面结合附图根据优选实施例对本发明进行详细介绍，附图中图1是液压阀装置的示意图；图2是控制阀开口度的示意图；图3是阀装置的设计示意图。
具体实施例方式
液压阀装置1具有两个工作连接件A，B，可连接到液压消耗装置2。在本文的情况下，液压消耗装置2是活塞缸单元，可升起载荷3。例如，活塞缸单元可用于拖拉机，形成犁或其他工具的提升装置。
消耗装置具有汽缸4，其中设置了活塞5。活塞5在一侧连接到活塞杆6，其又作用于载荷3。因此，形成第一压力腔7，其截面大于第二压力腔8的截面。第一压力腔7连接到工作连接件A。第二压力腔8连接到工作连接件B。
控制消耗装置的压力通过压力连接件P提供，连接件P连接到泵或另外的压力源(未详细显示)。压力连接件P上设有压力传感器9，可测定压力Pp，即压力连接件的压力。
图1中，压力传感器显示出可位于原则上能够固定的所有可能位置。如下面进行的说明，位于所有位置的压力传感器显示出对于阀装置的操作并不一定都适合。但有利的是，在所有这些位置可容纳压力传感器。
在第一阀机构10，压力连接件P连接到两个工作连接件A，B。第一阀机构10具有滑阀的形式，设有通过弹簧12，13保持在中性位置的滑动件11，在中性位置，压力连接件P和两个工作连接件A，B之间的连接中断。当滑动件11移动时，第一阀机构可形成压力连接件P和一个工作连接件A之间的连接，或形成压力连接件P和另一工作连接件B之间的连接。
位置传感器14可检测滑动件11的位置。由于滑动件11的位置同时还提供了第一阀机构的开口度或开口宽度，位置传感器14还可称作开口度传感器14。开口度传感器14产生信号x，可传送到控制机构15。
第一阀机构10是由导阀控制的，即设有导阀16，其设有磁铁驱动器17或另外的驱动器，由控制机构15来控制。导阀16传递控制压力连接件Pc的压力到滑动件11的第一前侧，并连接滑动件11的第二前侧到罐连接件。在这种情况下，滑动件11沿一个方向移动。或者导阀16连接第二前侧到压力连接件P，连接第一前侧到罐连接件T。在这种情况下，滑动件11沿另一方向移动。当导阀16显示处于中性位置时，滑动件11也移动到所显示的中性位置。
通过第一阀机构10的流体总是有相同的方向，不管是两个工作连接件A，B中哪一个受到压力作用。
第二阀机构18具有类似的设计，即，设有滑动件19，通过弹簧20，21保持在中性位置。第二阀机构具有位置传感器22，可发出信号y，表示滑动件19在第二阀机构18中的位置，也就是开口度。这个信号还送到控制机构15。
当滑动件19从中性位置移动时，第二阀机构18连接罐连接件T到第一工作连接件A，或第二工作连接件B。在所显示的滑动件19的中性位置，连接是完全中断的。
压力传感器23位于罐连接件T，可确定压力Pt并送到控制机构15。
第二阀机构18是由导阀控制的，即设有导阀24，其设置的磁铁驱动器25或另外的驱动器由控制机构15来促动，在控制液压压力期间移动滑动件。
压力传感器30设置在工作连接件A，可检测压力Pa。在工作连接件B上设置了压力传感器31，其可确定压力Pb。因此，压力传感器30，31可分别探测工作连接件A，B上的压力，并送到控制机构15。
通过所显示的阀机构，可进行不同的操作模式。要求的传感器将在下面的介绍中出现。
理论上，有两种操作阀装置1的方式。为了简化下面的说明，假定向第二工作连接件B供应带压的流体，流体从第一工作连接件A回流到罐连接件T。
第一种方式是控制流出的流体和工作连接件B的压力，连接件B提供有流体。在这种情况下，消耗装置2的移动速度，即载荷3的运动，可得到控制，因为第二阀机构18受到控制。消耗装置2的压力水平通过第一阀机构10受到控制。
在这种情况下，压力传感器23应当位于罐连接件T。该压力传感器23使控制机构15通过压力传感器30的压力信号Pa确定第二阀机构18上的压力差。还使用了位置或开口度传感器22，允许探测第二阀机构18的开口度。知道了第二阀机构18上的压差和开口度就可确定从压力腔7通过第一工作连接件的流量。当然，另外的因素也是影响确定的一部分，这些因素是第二阀机构18中的常数或至少已经知道的。
对于“回流管中流体调节和“压力管路中压力调节”，只要求3个压力传感器23，30，31和1个位置传感器22。消耗装置2的反相运动也要求压力传感器31。
当施加正载荷3，即当载荷3的力作用于与活塞5运动方向不同的方向上，第一阀机构10的开口度受到控制，希望的压力出现在第一工作连接件A。载荷3的希望压力和/或希望速度，从而希望的流量，可通过操纵杆，通过控制输入Ps或Vs指定到控制机构15。
或者，在对应的希望压力已经指定后，第一阀机构10的位置，或滑动件11的位置，可根据两个工作连接件A，B的压力Pa，Pb，进行控制。
对于负载荷，即当载荷3的力与活塞5的移动方向相同地作用时，第一阀机构10的开口度，即滑动件11的位置，根据工作连接件B的希望压力水平和第二工作连接件B的测量压力Pb设定。或者，滑动件在第一工作连接件10的位置还可以根据两个工作连接件A，B的希望压力水平Pa，Pb和测量压力水平进行控制。
一种可选择的操作模式用于控制入口和控制出口，即“压力管路中流量调节”和“回流管中压力调节”。在这种情况下，第一阀机构10控制消耗装置2的速度，第二阀机构18控制消耗装置的压力水平。
这种情况下，应当使用压力连接件P的压力传感器9和第一阀机构10的位置传感器14。这里不需要设置压力传感器23和移动传感器22。
滑动件11的希望位置根据压力连接件P的压力Pp和第一工作连接件A的压力Pa之间的压力差ΔP和希望的流量Qr(见图2)来确定。其结果是第一阀机构10的希望流体截面Ar。通过位置相关的阀系数，该流体截面Ar通过函数f(Ar)换为位置信号Xr，将其提供到作为控制器33一部分的另外的点32。另外的点32连接到导阀16，当滑动件11的实际位置x未与预定的位置xr对应时，其作用于第一阀机构10以改变滑动件11的位置。为了简化，控制器的另外部件，如控制增强器等未显示。但是，最后通过第一阀机构10的流量Q对应于预先确定的流量Qr。由于该流量Q同时还含有有关消耗装置2的活塞5的移动速度的信息，可以通过对流量Q或与其相关的数值的积分，得到相对精确的消耗装置2的活塞5的预定位置，还有载荷3的预定位置值。
对于正和负载荷，第二阀机构18用于使第二工作连接件B的压力对应预定压力。
在两个操作模式下，在阀机构只需要位置传感器14，22，通过这些传感器可确定压力差ΔP。
在两个工作连接件A，B之间设置了第三阀机构26，其滑动件27通过磁铁驱动器28直接移动。在所示的静止位置，其由弹簧29设定，第三阀机构26可终止两个工作连接件A，B之间的连接，或当滑动件27转换到其未显示的位置时，可使两个工作连接件A，B互相连接。
该第三阀机构26不是必需的，意味着其不一定设置。但是，具有下面介绍的优点。
对于负载荷，可实现回流功能。例如，当载荷3下降(从图1的右边移动到左边)，从压力腔7流出的流体可再提供到压力腔8。
当压力腔8未能膨胀到减少的压力腔7的相同程度时，多出的流体必须通过阀机构18排出。当情况相反时，即，在负载荷时，压力腔7膨胀快过压力腔8，流体因此将通过第一阀机构10提供。在消耗装置具有不同的大压力接触面时，因此第三阀机构26可与第一阀机构10或第二阀机构18一起受到控制机构15的控制。
在第一种情况下，即当阀机构18受到控制时，位置传感器22和压力传感器30有利地与压力传感器23一起使用。
当压力腔7膨胀快过压力腔8减少，第一阀机构10与第三阀机构26一起驱动。在这种情况下，使用位置传感器14，压力传感器30和压力传感器9。
在许多应用中，必须同时连接工作连接件A，B到罐连接件T，以实现无压力的工作连接件A，B。在这个情况下相对简单，当两个工作连接件A，B通过第三阀机构26连接的同时，两个工作连接件A，B通过第二阀机构18连接到罐连接件T。
特别当设置阀机构到拖拉机或另外的农业车辆时，要求实现半浮动功能。当拖拉机拉动一定工作深度的犁时，要求有这个功能。当犁碰到石头或其他障碍，必须能够将其升起，并不会阻挡到移动(当然除重力外)。在克服障碍后，犁应当能够回到其预先设定的工作深度。
在当前的情况下，这可相对简单地实现。假定工作连接件A的压力用于升起载荷3，在当前的情况下就是犁。第二阀机构18用作压力控制阀。当第二工作连接件B的压力Pb超过限定值时，因为犁被障碍物推出地面，第二压力控制阀18形成第二工作连接件B和罐连接件T之间的连接，所以流体可从第二压力腔8排出。通过第一阀机构10，要求升起载荷3的流量供应到第一压力腔7。在这种情况下，控制机构15确定第一阀机构10的开口度和第一阀机构具有该开口度的时间，和第一阀机构10上的压差ΔP。控制机构15因此能相对精确地确定载荷3的位置改变。
当第二工作连接件B的压力Pb重新下降到低于限定值，活塞5重新沿相反的方向移动以降低载荷3。在这种情况下，流体从压力连接件P通过第一阀机构10提供。通过第二阀机构18，流体从第一压力腔7排出。在这种情况下，当载荷3上升时，控制机构15现在只需要从后到前驱动阀机构，即沿相反方向保持滑动件11与前相同的时间。这种操作模式比较容易实现。当载荷3的希望位置到达时，移动停止。当然也可以使用位置传感器。
在这种方式中，可使消耗装置2保持一定载荷于适当位置，只要没有外部力升起载荷3。
图3是这种阀装置1的机械设计示意图。一些部件有与图1相同的标记。
在壳体34中，滑动件11和19设置成互相平行。两个工作连接件A，B位于壳体34的同一前侧35，这简化了连接管路的安装。
通过介绍的阀机构和显示的操作，可显示出下面的优点阀的布置基于独立可控的分开的测量孔，这是分别通过第一阀机构10或第二阀机构18实现的。因此，消耗装置2的操作速度，和消耗装置2的工作压力水平，可基本独立地设置。
通过简单操作模式，只要求一个单一位置传感器。当第三阀机构26用于浮动或半浮动操作模式时，可有利地具有两个位置传感器。
通过阀机构，可以简单的方式实现半浮动操作，在外部力作用下，使载荷3只沿一个方向移动，沿另一方向的移动被阻止。通常，这只能通过单作用液压缸实现，其传统上用于拖拉机的工具杆。当使用双作用缸时，通过该工具杆还可实现其他功能，例如升起拖拉机。
第三阀机构26使得容易管理负载荷，且不要求从泵连接件P供应额外的油量。
权利要求
1.一种液压阀装置，设有工作连接机构，其具有第一工作连接件和第二工作连接件，两个工作连接件可连接到液压消耗装置；供应连接机构，具有压力连接件和罐连接件；第一阀机构，可封闭所述压力连接件或以可控方式连接所述压力连接件到所述第一工作连接件或所述第二工作连接件；第二阀机构，可封闭所述罐连接件或以可控方式连接所述罐连接件到所述第一工作连接件或所述第二工作连接件；和控制机构，可控制所述第一阀机构和所述第二阀机构；其特征在于，至少一个阀机构(10，18)设置有开口度传感器(14，22)，其连接到所述控制机构(15)，所述控制机构(15)可根据开口度传感器(14，22)的信号和特定信号(PS，VS)控制所述阀机构(10，18)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阀机构(10，18)具有滑阀的形式，所述开口度传感器(14，22)是位置传感器，可确定滑动件(11，19)的位置。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制机构(15)考虑到所述滑动件(11，19)的位置和所述阀机构(10，18)的开口度之间的非线性关系。
4.根据前面权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制机构(15)连接到至少一个压力差检测机构(30，23；31，23；30，9；31，9)，可确定设有所述开口度传感器(14，22)的所述阀机构(10，18)上的压差。
5.根据前面权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征在于，所述各工作连接件(A，B)设有压力传感器(30，31)，各所述压力传感器(30，31)连接到所述控制机构(15)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述压力传感器(30，31)构成所述压差检测机构的一部分。
7.根据前面权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制机构(15)使用一个阀机构(10，18)控制通过所述工作连接件(A，B)的流体，使用其他阀机构(18，10)控制所述工作连接件(A，B)中的压力(Pa，Pb)。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制机构(15)可通过所述第二阀机构(18)控制工作连接件(A，B)的出口，通过第一阀机构(10)控制对消耗装置施加正载荷的一个工作连接件(A，B)的压力，和对消耗装置施加负载荷的另一工作连接件(B，A)的压力。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制机构(15)通过第一阀机构(10)控制一个工作连接件(A，B)的入口，通过第二阀机构(18)控制同一工作连接件(A，B)的压力。
10.根据前面权利要求1到9中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个所述阀机构(10，18)可被操纵阀(16，24)促动。
11.根据前面权利要求1到10中任一项所述的装置，其特征在于，第三阀机构(26)位于所述两个工作连接件(A，B)之间，可封闭或释放所述两个工作连接件(A，B)之间的连接。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述消耗装置(2)从两个工作连接件(A，B)有不同的流体需要，所述控制机构(15)具有连接机构，可连接所述第三阀机构(26)的促动件到所述第一或第二阀机构(10，18)的促动件。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，可设定浮动位置，所述第三阀机构(26)可互相连接所述两个工作连接件(A，B)，所述第二阀机构(18)连接所述两个工作连接件(A，B)中的一个到所述罐连接件(T)。
14.根据前面权利要求1到13中任一项所述的装置，其特征在于，只设置了3个压力传感器(9，30，31；23，30，31)，其中两个检测所述工作连接件(A，B)中的压力，一个检测所述压力连接件(P)或所述罐连接件(T)的压力。
15.根据前面权利要求1到14中任一项所述的装置，其特征在于，只设置了一个开口度传感器(14，22)，其位于所述第一阀机构(10)或所述第二阀机构(18)。
16.根据前面权利要求1到15中任一项所述的装置，其特征在于，所述所有工作连接件(A，B)位于容纳所述阀装置(1)的壳体(34)的同一侧(35)。
全文摘要
本发明涉及一种液压阀，设有工作连接机构，其具有第一工作连接件和第二工作连接件，两个工作连接件可连接到液压消耗装置；供应连接机构，具有压力连接件和罐连接件；第一阀机构，可封闭压力连接件或以可控方式连接压力连接件到第一工作连接件或第二工作连接件；第二阀机构，可封闭罐连接件或以可控方式连接罐连接件到第一工作连接件或第二工作连接件；和控制机构，可控制第一阀机构和第二阀机构。本发明试图以简单方式精确控制消耗装置。为此，至少一个阀机构设置开口度传感器，其连接到控制机构，控制机构可根据开口度传感器的信号和特定信号控制阀机构。
文档编号F15B21/08GK1601117SQ20041008511
公开日2005年3月30日 申请日期2004年9月23日 优先权日2003年9月24日
发明者B·尼尔森 申请人:索尔-丹福斯股份有限公司