专利名称：阀，特别是比例溢流阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阀，特别是比例溢流阀，具有一带至少三个流体 接头的阀壳体，其中阀可连接在具有规定使用压力的液压驱动系统上。
技术背景已知一种比例压力调节阀(US-A-4 316 599 )，其中它构成用于油 压设备的控制阀，它在输入压力变化的情况下提供基本上恒定的输出 压力。所要控制的输出压力通过由 一相应电子控制装置提供的电流信 号给定，并作用在一作为磁力系统的操纵磁铁上。操纵磁铁可以做成 压力密封的油池磁铁，并具有长的使用寿命。上述比例压力调节阀可以是直接控制的三通道结构活塞式滑阀， 亦即带有输出端的压力保险装置。其中它们用在油压设备中用来控制用于按要求建立压力和卸压的变速箱的连接，用来远距离调压、控制 压力分布和提前控制液压阀和逻辑元件。上述普通比例压力调节阀特别是在稀的流体介质时稳定性差，亦 即它们开始"振动"，特别是如果已知阀应该满足特殊功能，例如在汽 车伺服转向器中、液力行驶驱动装置以及其他有关安全技术的领域中， 那么这是有害的。实际通常表明，在采用压力调节阀时故障多发区位 于阀的固有频率范围内，其中出现的不稳定性直至可能导致阀和液压 设备所属零件的失效。其次在现有技术中已知用于升降工作平台的多轴液压传动装置， 它们通常具有一后轮驱动装置以及一可接通的全轮驱动装置。为了保 证功能可靠地运行，只有驱动一个轴和其他轴空转以及用撞击式止挡 进行制动过程，在已知方案中需要大量阀元件，如两个所谓的冲击阀， 两个分别由一溢流阀和一两位两通换向阀组成的预紧阀组合，和作为 循环阀的两位两通换向阀。上述功能结构虽然运行可靠，但是由许多阀的数量可以预计，运行时容易出故障，这缩短了维护间隔。已知方 案还需要大量结构空间，并由于零件数量多而制造成本高。 发明内容从这种现有技术出发本发明的目的是，提供一种阀，特别是比例 溢流阀，它即使在使用稀的流体介质时也具有良好的稳定性。特别是 在用在与安全有关的领域包括液力传动装置内时有助于减少元件数 量。具有权利要求l特征的阀以其总体实现上述目的。按照权利要求1的特征部分可借助于一控制装置控制阀活塞，它 借助于一蓄能器与先导阀座功能连接，并且作用在流体接头上的使用 压力至少这样作用在阀活塞上，根据作用的使用压力和控制装置的操 作力的不同流体可以在阀壳体内在另两个流体接头之间双向流通，由 此造成一种阀，它即使在稀的流体介质时也可以发挥可靠的阀开关功 能，降低发生故障的可能性。倘若阀用在整个液压设备，如液力传动 装置内，便可以用一个基本阀代替迄今为止采用的冲击阀、预紧阀和 换向阀，其中按照本发明基本上只要用一个阀便可以实现相同的开关 和运行功能。这降低了制造和维护成本，因为在传动装置内只有一个 阀要支配，总体来说提高了运行功能可靠性。本发明的阀的其他优良实施形式是其他从属权利要求的主题。
下面借助于不同的实施例，根据附图详细说明本发明的阀，特别是比例溢流阀。其中以不按比例的原理图表示图1 以液压线路图的形式表示一按现有技术的液压升降工作平 台的一部分；图2 —相应于图1的关于本发明方案的线路图；图3至5 以纵剖图表示本发明阀的不同实施形式，其中在图3中为了详细说明还表示了按图2的换向阀。
具体实施方式
图1以线路图的方式表示一用于未详细画出的剪式升降工作平台 的液力传动装置的一部分。上述运输工具通常具有两个轴，其中通常
实现后轮驱动，并且为了实现可接通的全轮驱动，前轮轴可单独控制， 其中用于两个轴的驱动装置基本上设计成一样的。在关于现有技术的 图1中作为用于上述运输工具的未详细画出的车轮轴的驱动装置表示了一液压马达IO，它才艮据一三位四通换向阀12开关位置的不同可以 向两个旋转方向驱动，以进行前进或后退运行以及实现制动功能。根 据按图l的视图三位四通换向阀12处于中间位置，此外在输入端连接 在一液压泵14以及一油箱16上。液压泵14的供油管通过一普通的溢流阀18保护。两条平行延伸 的供油管20通向液压马达10相应的输入端，在两条供油管20之间并 联设置不同的阀，为断开阀或循环阀22,两个预紧阀24，它们分别配 设一溢流阀26，以及另两个作为所谓的冲击阀的溢流阀26。在朝图1 方向看设置在最上面的沖击阀28与两条供油管20的连接部位区域内 相互面对面地连接两条旁路管30，它们通过单向阀防止回输到油箱16 内。上述单向阀用作补充吸入阀，以避免空蚀。总而言之亦即已知方 案具有两个冲击阀28、两个带溢流阀26的预紧阀24以及一循环阀22, 其中两个预紧阀24和循环阀22做成两位两通换向阀的形式。为了详细说明按图1的已知传动装置的功能，下面表示一典型的 运行流程。例如在仅仅一个轴驱动时(后轮驱动)第二个轴应该被带 动空转，如果循环阀22切换到其在图1中所示的转换位置，那么从液 压马达或驱动马达IO回流的油重新引回到马达，以避免干运转。在仅 仅用驱动轴行驶时三位四通换向阀12保持关闭，因此全部的泵出油都 引到工作轴上，从而使速度加倍。如果要进行制动过程，那么便可以接通上述非工作轴，以支持制 动过程。为此关断循环阀22并根据制动方向接通作为预紧阀的其他两 位两通换向阀24，因此它通过配i殳于它的附加的溢流阀26开放一条 流体通路。因为对于上述在两个相反的行驶方向的可制动性，如图1 中所示的装置必须存在两套，对于预紧或制动功能除两位两通换向阀 24之外反正得到两套溢流阀26。如果应该通过关断所有换向阀进行冲击式停止(紧急停止)，或者
否则造成对油路或流体回路不希望地高的外部载荷，原则上可以这样提高管道例如供油管20或阀壳体内的压力，使得可能造成构件的失 效。为了解决这个问题，在所述回路中装入另一溢流阀28作为所谓的 冲击阀。它们在达到一规定的压力时流体或油可以在一自身的回路内 循环。所述功能为了功能可靠地运行必须不能同时接通，并且为了可 接通的全轮驱动按照按图1的线路图所述阀装置对于每个要分别控制 的轴都存在。在按图2的改进的带本发明阀的实施形式中和图1中相同的构件 也用同样的附图标记表示。按照按图1的方案的所示的许多单个阀在 按图2的线路图中由一个按本发明的阀代替，它与一作为其他阀的换 向阀32共同作用，其中给定三个流体接头1、 2和3,阀的控制装置 用4'表示，此外阀具有另外的第四个流体接头，它通过连接管34连接 在油箱16上，用来无压力地排出先导油。所述的带换向阀32的阀装 置通过连接部位36连接在两个供油管20之间。在图2的线路图中所 用的比例阀以按图3至5的不同的实施形式单独表示，其中在按图3 的实施形式中还形象地表示了换向阀32。为了使视图更简单后者在按 图4和5所示的阀纵剖视中没有再画出。在介绍按图2的液压线路的功能前，下面应该首先详细说明按图 3至5的比例阀。按图3的阀，特别是比例溢流阀，具有一拧入套筒形式的阀壳体 38。在阀壳体38的端面一侧的自由端上设置一流体接头1。其他流体 接头2、 3和4沿阀壳体38的外圆周径向穿透上述阀壳体38。各个流 体接头1, 2， 3和4相应地通过设置在阀壳体38外圆周上的密封件相 互流体密封地隔开。此外如图3中形象地表示的那样，换向阀32以其 入口端连接在流体接头l， 2和3上以及连接部位36上，它们按照按 图2的视图通入供油管20 (在图3中未画出)。如图所示，阀壳体38做成拧入套筒的形式，因此可以拧入一未详 细画出的带有其整个液压设备的传动装置的连接块内。在其位于流体 接头l对面的末端上，阀壳体配备一控制装置40，它具有一做成一种
磁铁系统的磁铁电枢42，它可借助于一可通电的线圏(未详细画出) 在一极管44内往复运动，并在这里作用在一操纵杆46上，以控制一 封闭锥形式的封闭件48。封闭件48和操纵杆通过一作为蓄能器的压 簧50相互隔开。不仅是封闭件48还是压簧50以及操纵杆46的位于 磁铁电枢48对面的前端都在一流体腔52内移动，它可通过流体接头 4导引流体地与按图2的连接管34连接，连接管以其自由端通入油箱 16内。阀活塞56在阀壳体38内移动，其中阀活塞56做成一种主阀级， 而构件58是一种先导级类型的先导阀座。阀活塞56以其一个端面侧 的末端围成另一流体腔60， 一压簧62作为另一个蓄能器在它里面移 动，此压簧嵌入阀活塞56的一空心的圆柱形孔内。其次阀活塞56在 外圆周上配设一径向槽64,其轴向长度沿阀的纵向看这样选择，使得 在阀活塞56规定的开关或移动位置无论如何部分打开在流体接头2 和3之间的流体导引路径，并可如图3中所示重新关闭。不管是阀活 塞还是先导阀座58都具有纵向贯通的流体通道66， 68，它们在朝图3 的观察方向看在其右端上分别具有一带流板70，它们对在流体接头1 处的液流节流。在图3中所示的比例阀可以在两个方向，亦即从流体接头2向流 体接头3或倒过来从流体接头3向流体接头2流通。其中流通方向由 这样的因素确定，即在供油管20内存在最高的使用压力的地方。上述 使用压力通过换向阀32经由通向比例阀的流体接头1的信号管72发 信号。如果可通过控制装置4'的磁铁系统调整的关闭压力由于这样的 原因被超过，即在流体接头1处的使用压力将关闭件48从作为先导级 的先导阀座58上抬起，先导阀便被打开，设计成主导级的阀活塞56 克服压簧62形式的蓄能器的力向左运动。由此打开从流体接头2向流 体接头3的流通连接，使流体(油)可以从较高压力向较低压力处流 动。在不通电的情况下，亦即在磁铁系统不工作时，比例阀满足对于 一个轴的无压力循环的要求( 一个轴空转)，为此迄今为止按照现有技 术需要一附加两位两通换向阀22 (参见图1)。
在磁铁系统的部分通电状态和因此磁铁电磁42部分开动的情况 下用本发明方案的阀实现所述的预紧功能，其中液压马达10通过规定 的压力制动，这时可以用本发明的方案通过磁铁系统的磁力按比例调 整制动作用，这样上述阀功能便作为总的预紧系统代替迄今为止的溢 流阀26与两位两通换向阀24的组合(参见图1)，在完全通电和因此 产生最高电磁关闭力时按本发明的比例阀满足迄今为止已知的作为独 立溢流阀的冲击阀28的功能。本发明方案的另一个优点是，比例阀的 基准可以定为大致是油箱16内的压力，因此流出端的压力不会再叠加 在调整压力上。按图4和5的改变的实施形式只对与按图3的阀结构有显著区别 的地方加以说明。从其本身的阀结构来看相应于按图3至5的三个方 案，主要的区别仅仅在相应控制装置4'的结构的圓周中。在按图4的实施形式中作为控制装置4'的磁铁系统由一机械预调 装置代替，用它通过一丝杆74和一力弹簧76可以手动调整用于关闭 件48的关闭压力。阀设计成带有通过连接管34的油箱基准的双作用 先导沖击阀，其中双作用建立在控制接头1与使用接头3和4脱接的 基础上。上述阀方案既可以确定控制(黑/白开关特性)，也可以比例 控制。按图3的实施形式具有一所谓的压紧磁铁系统，其中在通电状态 磁铁电枢42通过操纵杆46使关闭件48力图保持其关闭通道68的关 闭位置，而在按图5的方案中带有磁铁电枢42的磁铁系统设计成所谓 的拉紧系统，其中磁铁电枢42在一通电的绕组线圏(未画出)的作用 下沿朝图5的观察方向看克服作为按照按图4的方案的机械预调系统 一部分的弹簧76的作用从右向左移动。也就是说按图5的实施例将起 拉紧作用的磁铁系统与按照按图4的方案的机械预调装置相结合。如 果将相配的极管 44设计成所谓的失效-安全极管 (Fail-Safe-Polrohr), ^f更造成其他方案的可能性。例如在完全通电时 可以无压力地循环，而在作为开关装置4'的磁铁系统不通电的状态下 得到 一种带油箱基准的双作用先导控制沖击阀的失效_安全阀的型 式。类似于在标准溢流阀时那样，便可以手动调节最大压力。上述无电流状态表示在图5中。如果本发明的比例驱动装置用在所述液压传动装置中，便可以显 著减少所需要的阀的数量，并在总体上缩小用于阀的结构空间。因为 本发明的比例阀可以在两个方向通流，因此可以取消按照按图l的已 知方案两倍数量的阀，从不必同时运行两种功能的考虑出发，便可以 追溯到按照按图2的液压线路图的比例阀二者择一的切换，从而节省 阀的数量，总而言之这有利于降低制造和维护成本。但是本发明的比 例阀不需要局限于用在车辆驱动装置中，而是特别是由于其稳定的开 关性能也可以用于其他液压回路中，特别是安全性要求高的地方。
权利要求
1. 阀，特别是比例溢流阀，具有一带至少三个流体接头(1, 2， 3)的阀壳体(38),其中阀可以连接在具有可设定的使用压力的液压 驱动系统中，其特征为可借助于一控制装置(40)控制阀活塞(56)， 该阀活塞借助于一蓄能器(62)与先导岡座(58)作用连接，在流体 管接头(1)处存在的使用压力至少这样作用在阀活塞(56)上，使得 根据存在的使用压力和控制装置(40)的操作力的不同，在另两个流 体接头(2和3)之间的流体可以在阀壳体(38)内向两个方向通流。
2. 按权利要求l的阀，其特征为在另两个流体接头(2, 3)之 间连接一换向阀(32 )，该换向阀通过信号管(72 )传输在流体接头(1) 处的最高使用压力。
3. 按权利要求1或2的阀，其特征为流体接头(l)在端面处 通入阀壳体(38)的自由端，而另两个流体接头(2, 3)沿其外围贯 穿阀壳体(38),并可根据其位置借助于作为主级的阀活塞(56)相互 流体导引地连接。
4. 按权利要求3的阀，其特征为先导阀座(58)以一先导级的 型式起作用，并可由控制装置(4')施加可设定的操作力。
5. 按权利要求1至4之任一项的阀，其特征为在阀活塞(56) 和先导阀座(58)之间的蓄能器设计成压簧(62)。
6. 按权利要求1至5之任一项的阀，其特征为阀活塞(56)和 先导阀座(58)分别被一连接通道(66， 68)贯穿，该连接通道在其 朝向使用压力的一侧设有一节流板(70)或节流阀。
7. 按权利要求6的阀，其特征为先导阀座(58)的连接通道(68) 可被控制装置(4')的关闭件(48)关闭。
8. 按权利要求1至7之任一项的阀，其特征为阀活塞(56)和 先导阀座(58)借助于蓄能器在形成一流体腔(60)的情况下相互保 持一定距离。
9. 按权利要求1至8之任一项的阀，其特征为控制装置(4')具有一带可控磁铁电枢(42 )的磁铁系统，磁铁电枢作用在阀活塞(56 ) 和先导阀座(58)上，或控制装置(4')由一机械预调装置(74)组 成或由磁铁系统与机械预调装置结合组成。
10.按权利要求1至9之任一项的阀，其特征为所述阀具有另 一第四流体接头(4)，该第四流体接头用来无压力地引出先导油。
全文摘要
本发明涉及一种阀，特别是比例溢流阀，具有一带至少三个流体接头(1，2，3)的阀壳体(38)，其中阀可连接在一具有可设定压力的液压驱动系统上。由此，阀活塞(56)可借助于一控制装置控制，该阀活塞可借助于蓄能器(62)与一先导阀座作用连接，并且在流体接头(1)上存在的使用压力至少这样作用在阀活塞(56)上，使得根据存在的使用压力和控制装置(40)的操作力的不同，在另外两个流体接头(2和3)之间的流体可在阀壳体(38)内向两个方向通流，提供这样一种阀，它即使在稀的流体介质时也能发挥可靠的阀开关功能，并降低故障易发性。
文档编号F15B13/044GK101124525SQ200680004577
公开日2008年2月13日 申请日期2006年1月25日 优先权日2005年2月11日
发明者H·阿尔贝特, P·布鲁克 申请人:Hydac流体技术有限公司