闭式中央压力流量控制阀的制作方法

本发明整体涉及电动液压伺服阀的领域，更具体地涉及一种改进的电动液压压力流量控制伺服阀。

背景技术

已知电动液压伺服阀。电动液压伺服阀可以被认为或具有单级或具有多级。在这两种形式中，阀芯可滑动地安装在缸体内，以便沿着缸体受控移动。当阀芯位于缸体内的居中位置或零位时，阀芯上的各个台肩覆盖与控制出口连通的端口，以防止流体流过阀门。阀芯移动偏零的方向和大小控制通过阀门的流量。在美国专利号4,951,549、美国专利号5,263,680、美国专利号4,641,812和美国专利号5,146,126中代表性地示出和描述了各种形式的单级伺服阀，其整体公开内容通过引用结合于此。

单级或直接驱动的阀通常具有马达或一些其他机构，所述马达或一些其它机构直接接合阀芯，并且选择性地使阀芯移动偏零。多级阀可以具有先导级，其控制第二级中的阀芯的移动。先导级可以是电气部分，第二级可以是液压部分。在美国专利号3,228,423中示出和描述了两级电动液压伺服阀的一个示例，其整体公开内容通过引用结合于此。

技术实现要素：

在括弧注指代所公开实施例的相应部件、部分或表面并且仅出于说明而非限制的目的的情况下，提供了一种改进的两级电动液压伺服阀(15)，其包括具有定子(18)和转子(19)的马达(16)，所述转子具有转子零位(图1)并且构造和布置成在由定子产生的磁场的作用下围绕马达轴线(17)旋转；第一偏压机构(20)，其构造和布置成将转子偏压到转子零位；第一级阀(21)，其具有第一阀构件(22)，所述第一阀构件沿着第一阀轴线(24)可移动地安装在第一室(23)中，并且适于沿着第一室轴线从第一零位(图1)移动到第一偏零位(图4)，以选择性地计量来自限定在第一阀构件与第一室之间的至少一个端口(25，26)的流体流量；第二级阀(28)，其与第一阀的端口流体连通，并且具有第二阀构件(29)，所述第二阀构件沿着第二阀轴线(31)可移动地安装在第二室(30)中，并且适于根据第一阀构件的移动沿着第二阀轴线从第一位置(图1)移动到第二位置(图5)，以选择性地计量来自第二阀构件与第二室之间的至少一个控制端口(32，33)和至少一个基准端口(86，87)的流体流量；所述第一级阀和所述第二级阀构造和布置成使得当第一级阀构件处于零位时第二级阀构件处于压力平衡并且不移动；基准级元件(80)，其与第二级阀的基准端口流体连通，并且具有单独的基准构件(81)，所述基准构件沿着基准轴线(83)可移动地安装在基准室(82)中，并且适于根据基准构件上的压差沿着基准轴线从第一位置(图1)移动到第二位置(图5)；第二偏压机构(84a，84b)，其构造和布置成沿着基准轴线偏压基准构件；传动连杆(34)，其作用在第一阀构件和基准构件之间；偏心驱动构件(35)，其作用在转子和传动连杆之间，并且具有第一偏心轴线(36)，所述第一偏心轴线偏离马达轴线一距离(51)，并且布置成使得转子围绕马达轴线的选择性旋转导致传动连杆移动；传动连杆和驱动构件构造和布置成使得转子从转子零位到第二转子位置(图4)的选择性移动导致驱动构件和传动连杆将第一阀构件从第一零位移动到第一偏零位(图4)；第一阀构件从第一零位到第一偏零位的移动导致第二阀构件从第一位置移动到第二位置(图5)；第二阀构件到第二位置的移动将来自负载的液压差施加在基准构件上；基准构件上的液压差导致基准构件的移动；并且基准构件的移动导致传动连杆将第一阀构件从第一偏零位移回到零位(图5)。

传动连杆可以包括在第一连接部(70)处接合第一阀构件的第一端部部分(58)；传动连杆可以包括在第二连接部(72)处接合基准构件的第二端部部分(59)；并且偏心驱动构件和传动连杆可以在第三连接部(71)处联接。传动连杆和偏心驱动构件可以在第三连接部处旋转地连接。传动连杆可以构造和布置成通过围绕第二连接部的选择性旋转将第一阀构件从第一零位移动到第一偏零位。传动连杆可以构造和布置成通过围绕第三连接部的选择性旋转将第一阀构件从第一偏零位移回到零位。传动连杆可以构造和布置成通过围绕第一偏心轴线的选择性旋转将第一阀构件从第一偏零位移回到零位。第一偏心轴线(36)可以与第三连接部(71)对准。

第二级阀可以包括第二基准端口(87)；基准级元件的基准室可以包括第一子室(85a)和第二子室(85b)；第二级阀的第一基准端口可以在流动上连接到第一子室，第二级阀的第二基准端口可以在流动上连接到第二子室；并且基准构件可以适于根据第一子室和第二子室之间的液压差沿着基准轴线从第一位置移动到第二位置。第一级阀可以包括第二端口(26)；第二级阀的第二室可以包括第一子室(65a)和第二子室(65b)；第一级阀的第一端口可以在流动上连接到第二级阀的第一子室，第一级阀的第二端口可以在流动上连接到第二级阀的第二子室；并且第二阀构件可以适于根据第二级阀的第一子室和第二子室之间的液压差沿着第二阀轴线从第一位置移动到第二位置。

第二偏压机构可以包括：第一偏压元件(84a)，其构造和布置成沿着基准轴线在第一方向上偏压基准构件；以及第二偏压元件(84b)，其构造和布置成沿着基准轴线在与第一方向相反的第二方向上偏压基准构件。第一偏压元件和第二偏压元件中的每一个可以包括弹簧。第一室、第二室和基准室可以各自包括缸体，第一级阀构件和第二级阀构件可以各自包括阀芯，并且基准构件可以包括活塞。第一偏压机构可以包括扭转弹簧(46)。转子可以基本上由磁体组成。定子可以包括圆环状芯(43)和围绕芯的绕组(44，45)，所述绕组围绕芯沿着相反方向取向。第一级阀构件可以包括由基本上平行的壁(60)界定的槽(75)，并且传动连杆可以包括与第一级阀构件的槽的壁接合的倒圆边缘端部部分(58)。基准构件可以包括由基本上平行的壁(61)界定的开口或槽(76)，并且传动连杆可以包括与基准构件的开口的壁接合的第二倒圆边缘端部部分(59)。伺服阀可以包括至少一个轴承(56)，其作用在驱动构件和传动连杆之间。马达可以是环形的(toroidal)。阀的控制端口可以与具有负载的致动器流体连通。

在另一方面，提供了一种伺服阀(115)，其包括具有定子(18)和转子(19)的马达(16)，所述转子具有转子零位(图6)，并且构造和布置成在由定子产生的磁场作用下围绕马达轴线(17)旋转；第一偏压机构(20)，其构造和布置成将转子偏压到转子零位；阀(121)，其具有阀构件(122)，所述阀构件沿着阀轴线(124)可移动地安装在阀室(123)中，并且适于沿着阀轴线从第一零位(图6)移动到第一偏零位(图7)，以选择性地计量来自限定在阀构件和阀室之间的至少一个控制端口(132，133)和至少一个基准端口(186，187)的流体流量；基准级元件(180)，其与阀的基准端口流体连通，并且具有基准构件(181)，所述基准构件沿着基准轴线(183)可移动地安装在基准室(182)中，并且适于根据基准室上的压差沿着基准轴线从第一位置(图6)移动到第二位置(图8)；第二偏压机构(184a，184b)，其构造和布置成沿着基准轴线偏压基准构件；传动连杆(34)，其作用在第一阀构件和基准构件之间；偏心驱动构件(35)，其作用在转子和传动连杆之间，并且具有第一偏心轴线(36)，所述第一偏心轴线偏离马达轴线一距离(51)，并且布置成使得转子围绕马达轴线的选择性旋转导致传动连杆移动；传动连杆和驱动构件构造和布置成使得转子从转子零位到第二转子位置(图7)的选择性移动导致驱动构件和传动连杆将阀构件从第一零位移动到第一偏零位(图7)；阀构件从第一零位到第一偏零位的移动将来自负载的液压差施加在基准构件上；基准构件上的液压差导致基准构件的移动；并且基准构件的移动导致传动连杆将第一阀构件从第一偏零位移回到零位(图8)。

传动连杆可以包括在第一连接部(170)处接合阀构件的第一端部部分(58)；传动连杆可以包括在第二连接部(172)处接合基准构件的第二端部部分(59)；并且偏心驱动构件和传动连杆可以在第三连接部(71)处联接。传动连杆和偏心驱动构件可以在第三连接部处旋转地联接。传动连杆可以构造和布置成通过围绕第二连接部的选择性旋转将阀构件从第一零位移动到第一偏零位。传动连杆可以构造和布置成通过围绕第三连接部的选择性旋转将阀构件从第一偏零位移动回到零位。传动连杆可以构造和布置成通过围绕第一偏心轴线的选择性旋转将阀构件从第一偏零位移回到零位。第一偏心轴线(36)可以与第三连接部(71)对准。

阀可以包括第二基准端口(187)；基准级元件的基准室可以包括第一子室(185a)和第二子室(185b)；阀的第一基准端口可以在流动上连接到第一子室，阀的第二基准端口可以在流动上连接到第二子室；并且基准构件可以适于根据第一子室和第二子室之间的液压差沿着基准轴线从第一位置移动到第二位置。

第二偏压机构可以包括：第一偏压元件(184a)，其构造和布置成沿着基准轴线在第一方向上偏压基准构件；以及第二偏压元件(184b)，其构造和布置成沿着基准轴线在与第一方向相反的第二方向上偏压基准构件。第一偏压元件和第二偏压元件中的每一个可以包括弹簧。阀室和基准室可以各自包括缸体，阀构件可以包括阀芯，并且基准构件可以包括活塞。第一偏压机构可以包括扭转弹簧(46)。转子可以基本上由磁体组成。定子可以包括圆环状芯(43)和围绕芯的绕组(44，45)，所述绕组围绕芯沿着相反方向取向。阀构件可以包括由基本上平行的壁(160)界定的槽(175)，并且传动连杆可以包括与阀构件的槽的壁接合的倒圆边缘端部部分(58)。基准构件可以包括由基本上平行的壁(161)界定的开口或槽(176)，并且传动连杆可以包括与基准构件的开口的壁接合的第二倒圆边缘端部部分(59)。伺服阀可以包括至少一个轴承(56)，其作用在驱动构件和传动连杆之间。马达可以是环形的。阀的控制端口可以与具有负载的致动器流体连通。

附图说明

图1是改进的两级电动液压压力流量控制伺服阀的实施例的示意图，其中，第一级阀相对于缸体处于居中位置或零位，并且第二级阀处于防止流体流动通过第二级阀的第一位置；

图2是图1所示的马达的放大示意图；

图3是图1所示的第一级阀和基准级元件的局部竖直剖视图；

图4是图1所示的阀的示意图，其中，转子已从图1所示的位置沿着顺时针方向旋转约10°，这种移动通过驱动构件和传动连杆产生第一级阀芯偏零的伴随移动；

图5是图1所示的阀的示意图，其中，第二级阀已移动到所需的压差，这种移动通过基准活塞和传动连杆产生第一级阀芯返回到图中1所示的零位的伴随移动；

图6是改进的单级电动液压压力流量控制伺服阀的第二实施例的示意图，其中，阀相对于缸体处于居中位置或零位，并且基准元件处于第一位置；

图7是图6所示的阀的示意图，其中，转子已从图1所示的位置沿着顺时针方向旋转约10°，这种移动通过驱动构件和传动连杆产生阀芯偏零的伴随移动；

图8是图1所示的阀的示意图，其中，基准活塞已由于压差而移动，这种移动通过传动连杆产生阀芯返回到图6所示的零位的伴随移动；

图3是图6所示的阀的竖直剖视图。

具体实施方式

首先，应该清楚地理解的是相同的附图标记旨在在若干附图中始终如一地标识相同的结构元件、部分或表面，原因在于这些元件、部分或表面可以通过整个书面说明书进一步描述或解释，具体实施方式是其中不可或缺的部分。除非另有说明，否则附图旨在与说明书一起阅读(例如，交叉影线、部件的布置、比例、程度等)，并且被认为是本发明的整个书面描述的一部分。如在以下描述中所使用的那样，术语“水平”、“竖直”、“左”、“右”、“向上”和“向下”，以及其形容词和状语衍生词(例如，“水平地”、“向右”、“向上”等)简单地指代当特定的附图面向读者时所示结构的方向。类似地，术语“向内”和“向外”通常是指表面相对于其伸长轴线或如果适当的话其旋转轴线的取向。

现在参照附图，提供了一种改进的两级电动液压阀，其一个实施例总体用附图标记15表示。阀15示出为宽泛地包括马达16、第一偏压机构20、驱动构件35、传动连杆34、第一级阀21、第二级阀28和基准级元件80。

在该实施例中，马达16是旋转无刷dc环形马达，具有单个极和相位以及有限的角位移。如图所示，马达16包括定子18和转子19。如图2所示，在该实施例中，定子18是环形的并且具有圆环形芯43，线圈44和45围绕所述芯缠绕。线圈44从六点钟位置到十二点钟位置围绕芯43顺时针缠绕一半，然后环绕而非缠绕回到六点钟位置，而线圈45从六点钟位置到十二点钟位置围绕芯43逆时针缠绕一半，然后环绕而非缠绕回到六点钟位置。另外，线圈44和45围绕芯43沿着相对于芯43的中心圆轴线17的相反方向缠绕。线圈44沿着一个方向缠绕，并且根据旋转和磁场，电流将沿着一个方向产生电磁力。通过使线圈44的端部带回到围绕线圈43沿着相反方向缠绕的线圈45旁边并将其连接到所述线圈，提供来自两个半体求和所得的扭矩，但是电感几乎被抵消。通过所示的布线，提供来自电流和电磁力的扭矩总和，但是电感被抵消，所述布线具有围绕金属软磁芯43的圆周的一半的路径以及围绕芯43的圆周的另一半的第二路径，其围绕相对端部缠绕并且在相对端处开始，然后返回。并且通过如图所示连接导线，提供单个线圈。然而，为了赋予冗余，导线44和45可以是双股线或双绞线。如果来自控制器或计算机的电力在一根导线中丢失，或者其中一根导线断开，则另一根导线可以做同样的事情。在电学上，这导致产生非常快的设备。通过将线圈44和45围绕环状芯43缠绕以提供环形，与定子齿形设计相比，转矩密度更小。然而，齿槽效应或转矩波动也明显减少。另外，通过将导线44和45围绕软磁芯43缠绕并改变两个方向上的电流，取决于流过导线的电流的频率或速度，产生涡流损耗，其根据速度而起到类似于对移动的小阻尼器或阻抗的作用，或者根据速度起到类似于增加的扭矩阻力的作用。处理的典型方式是由层压件形成定子芯43。具有多个层压件和位于其间的绝缘材料的芯可用于减少或消除这种阻尼或涡流损耗。但是，在该实施例中，需要一些阻尼。通过设计具有一定数量的层压件的定子芯43，例如两个二分之一(twohalves)，三个三分之一(three-thirds)，四个四分之一(four-fourths)或更多，可以选择阻尼的量以提供稳定的高性能阀。

在该实施例中，转子19基本上由永磁体组成。因此，除了接地弹簧46和输出轴52之外，磁体构成整个转子。从磁体输出的功率更大，并且由于磁体的形状，因此磁体的弧角可以更大而同时又不会使得制造复杂化。

如图所示，第一偏压机构20作用在转子19上。在该实施例中，偏压机构20包括扭转弹簧46和夹具48，所述扭转弹簧和夹具设置成将转子19偏压回到期望的零位或接地位置。机构20不仅像弹簧一样偏压转子19，它还将转子19支撑或保持在相对于定子18的适当位置。不是在轴承上围绕轴线17旋转，而是通过弹簧46悬置转子19并将所述转子充当挠曲应变元件。这消除了如轴承和摩擦元件的部件。如图所示，弹簧46是转子19的一部分并且延伸到壳体38的上部部分41的腔的顶部，在所述顶部处它接地。转子19的底部处的单个宝石轴承49用于消除侧向移动。为了将转子19和偏压机构20参考到零或接地以使得马达16和阀21和28接地和参考到壳体38，可以相对于壳体38调节或旋转夹具48以获得所需的位置以相对于第二级阀28的输出流参考马达16的零点。可以旋转地调节夹具48，从而相对于定子18旋转地调节转子19，以提供所需的马达零位，在所述马达零位中扭转弹簧46不会挠曲或发生应变。因此，转子19的零位可以由使用者通过将夹具48重置到期望的旋转位置而不必接近马达16来调节。虽然示出并描述了扭转弹簧，但是可以使用其他偏压机构作为替代。

如图所示，转子19的输出轴52围绕马达轴线17相对于壳体38旋转。在该实施例中，驱动构件35是围绕中心轴线36伸长的偏心圆柱形轴。偏心驱动轴35通过偏移连杆50旋转地联接到转子19，使得马达轴线17从驱动轴35的中心纵向轴线36偏离一距离51。因此，转子19的输出轴52连接到偏心驱动器35，使得偏心驱动轴35的纵向轴线36偏离转子19的旋转轴线17。当转子19围绕轴线17旋转时，该旋转传递到偏心驱动轴35并导致轴35的远端54沿着弧形路径53移动。这种移动被传递到连接接头71处的传动连杆34。

传动连杆34在阀21的阀芯22和基准元件80的活塞81之间大致横向地延伸。如图所示，传动连杆34包括：第一端部58，其在连接接头70处与阀芯22中的槽或座75接合；第二端部59，其在连接接头72处与活塞80中的槽或座76接合；以及端部58和59之间的凹部或开口55，其尺寸和构造设计成接收偏心驱动轴35的端部销54以形成连接接头71。如图所示，端部58是接收在阀芯22中的凹口或槽75的分别用附图标记60表示的两个面对的平行平面壁之间的倒圆球状端部部分。类似地，端部59是接收在活塞80中的凹口或槽76的分别用附图标记61表示的两个面对的平行平面壁之间的倒圆球状端部部分。该设计使得传动连杆34可以除去(takeout)阀芯22和活塞81和转子轴线17之间可能的不对准。由于传动连杆34的端部58和59为大体球形并且机械加工到连杆中34，所以它们允许传动连杆34成角度地扫过并仍然驱动阀芯22，而且它们还允许系统动态调节未对准，从而减少结合、过度摩擦和卡住的可能性。连杆34允许阀芯、活塞和驱动轴寻找其限定的位置，使得所有构件机械连接但不结合。

偏心驱动器35的端部销54装配在传动连杆34中的孔55内。驱动器35的销54与传动连杆34的孔55之间的环形耳部56允许在连接接头71处进行一些相对旋转移动。然而，驱动器35的销54沿着弧53的移动导致传动连杆34以看似线性的方式移动，从而使第一阀芯22沿着轴线24移动。

如图3所示，阀15是组装的主体，其整体上用附图标记38表示。主体38包括：基准部分39，其容纳第一级阀21和基准级元件80(第二级阀28未示出并且优选地定向在基准部分39下方)；中间或中央部分40，其容纳马达16；和上部或顶部部分41，其容纳偏压机构20。因此，阀15的主体38内部包括阀芯22和活塞81，所述阀芯和活塞分别位于室23和82中，所述室加工成压入到主体38中的衬套。在基准部分39下方，阀15的主体38包括阀芯29，所述阀芯位于室28中，所述室加工成压入到主体38中的衬套(未示出)。

四个端口进入主体38。如图1和3所示，阀15的基座39具有分别用于供应压力ps、流体返回r和两个控制端口c1、c2的操作连接部。因此，由于存在四个流体连接部，该阀是四通伺服阀。然而，应该清楚地理解，实施例不限于四通阀，而是可以根据需要容易地适应三通阀或一些其他形式。控制端口c1和c2是第二级阀28的输出。供应端口ps引入高压油、水或其他流体或气体并连接到第二级阀28的供应或压力室63a和63b以及第一级阀21的压力室62a和62b。由于第一级阀21是先导级并且具有非常小的槽，因此可以在分别通向压力室62a和62b的供应管线中提供过滤器，以捕获且容纳任何污染颗粒并防止阀芯22卡住。来自第一级阀21的端口25和26的输出流连接到第二级阀28的室30的相应端室65a和65b。

主体38具有三个水平通孔，其形成室23、30和82，以分别接收且容纳第一级阀21和第二级阀28的阀构件22和29以及基准级元件80的活塞81的滑动移动。在该实施例中，室23、30和82是圆柱形的。然而，这种通孔可以具有非圆形横截面，从而使得室为非圆柱形形状，例如矩形棱柱或其他类似形状。在该实施例中，阀构件22和29是圆柱形的阀芯。然而，阀芯可以具有替代形状，例如形成剪切板的矩形棱柱。在该实施例中，活塞81是大致圆柱形的构件。然而，活塞可以具有替代形状。阀室23和30以及阀芯22和29分别围绕轴线24和31伸长，使得阀芯22沿着轴线24线性移动，阀芯29沿着平行于轴线24的轴线31线性移动。基准室82和活塞81围绕轴线83伸长，使得活塞81沿着轴线83线性移动，所述轴线平行于阀芯22的轴线24和阀芯29的轴线31。轴线24、轴线31和轴线83中的每一个横向于马达轴线17和偏心驱动轴35的纵向轴线36。

基准部分39包括在室23和82之间横向延伸的水平通孔，所述水平通孔形成室42以接收且容纳作用在第一级阀芯22和活塞81之间的传动连杆34的移动。中间部分40适于面对且接合基准部分39并容纳马达16。上部部分41具有保护性地围绕和覆盖机构20的盖的性质。

如图1和3所示，阀芯22以通常的方式沿着其纵向范围包括多个台肩和槽，并且适于根据需要通过传动连杆34的端部58在缸体23内选择性地且可控地沿着图1所示的轴线24从零位向左或向右移位。在该零位，阀芯22上的相应的台肩分别覆盖与第二阀级28的缸体30的室65a和65b连通的端口25和26。如图所示，在图1的零构造中，液压供应ps和供应室62a之间的液压流被台肩68b阻挡通过缸体室23的端口25。类似地，液压供应ps和供应室62b之间的流被台肩68c阻挡通过缸体室23的端口26。分别通过阀芯台肩68b和68c防止室62a和62b中的液压流体流出。因此，由于压力平衡，因此阀芯22和阀芯29被限制不能移动。

如图1和3所示，阀芯29以通常的方式沿着其纵向范围包括多个台肩和槽，并且适于根据需要通过端室65a和65b之间的压差在缸体30内选择性地且可控地沿着图1所示的轴线31从该位置向左或向右移位。在该位置，阀芯29上的相应的台肩分别覆盖控制开口c1和c2的端口32和33，以防止流体流过阀。

如图1和3所示，活塞81包括伸长的圆柱形构件，所述圆柱形构件适于根据需要通过端室85a和85b之间的液压差压在缸体80内选择性地且可控地沿着图1所示的轴线83从该位置向左或向右移位。在该位置，室85a和85b中的差压被均衡，使得弹簧84a在活塞81的左端上向右的偏压等于弹簧84b在活塞81的右端上向左的偏压。因此，活塞81被相对的弹簧84a和84b偏压到图1所示的中性位置。在该位置，阀芯29上的相应的台肩69a和69b分别覆盖第二阀级28的室30的端口86和87，所述端口分别与基准级80的缸体82的室85a和85b连通。

可以通过向线圈44、45提供适当大小和数量的电流使所述线圈选择性地通电，以导致转子19沿着顺时针或逆时针方向围绕轴线17旋转。转子移动的方向由供电电流的极性决定。转子移动的角大小由供应电流的大小决定。

在图4中，转子19示出为刚刚从图1所示的旋转零位沿着顺时针方向围绕轴线17旋转大约10°。当转子19围绕轴线17顺时针旋转时，如图4所示，这种旋转导致偏心驱动轴35的销54沿着弧53向右移动。因为此时阀芯29由于其两端处的均衡压力而被限制移动，如上所述，连杆34的球形端部59和活塞的活塞凹口壁61之间的连接接头72暂时充当固定轴线。由于这个和上述偏心偏移，偏心驱动轴35的销54沿着弧53向右的移动导致传动连杆34的球形端部58向右移动。因此，球形端部58和连接接头70相对于连接接头72顺时针旋转。当这发生时，球形端部58导致阀芯22在沿着轴线24的一个轴向方向上在缸体23内向右移动。如图4所示，当阀芯22移动偏零并向右时，阀芯台肩68b和68c不再分别在端口25和26上对准，这允许流体分别流入端口25和26或流出所述端口，并且进而流入第二级阀28的室30中的通向活塞室65a和65b的端口73a和73b和流出所述端口。阀芯22的这种移动使端口25暴露于高供应压力并使端口26暴露于低返回压力。阀芯22的这种移位状态使得流体能够从供应部流入第二级阀28的室65a中以及流出第二级阀28的室65b以返回，从而在阀芯29的一端与阀芯29的另一端之间产生压差。

当发生这种情况时，由于来自第一级阀21的控制端口25和26如上所述供给第二级阀28的阀芯29的端部，因此阀芯29在沿着轴线31的一个轴向方向上在缸体30内向右移动。如图5所示，随着阀芯29向右移动，阀芯台肩69a和69b不再分别在控制端口32和33上对准，这允许流体分别流入或流出端口32和33以及控制部c1和c2。阀芯29的这种移动使端口32暴露于高供应压力ps并使端口33暴露于低返回压力r。随着阀芯29向右移动，阀芯台肩69a和69b也不再分别在基准端口86和87上对准，这允许流体分别流入或流出端口86和87以及控制部c1和c2。

阀芯29的这种移动使端口86暴露于高供应压力ps并使端口87暴露于低返回压力r。阀芯29的这种移位状态使得流体能够从供应部流入基准级80的室85a以及流出基准级80的室85b以返回，从而当阀15和控制部c1和c2上存在负载时，在活塞81的一端和活塞81的另一端之间产生压差。因此，c1和c2之间的任何压差都将使基准活塞81移动，从而通过传动连杆34使第一级阀21返回到零。

因此，在输出部c1和基准活塞81的左端之间存在连接，并且在另一侧，在输出部c2和基准活塞81的右端之间存在连接。因此，随着第一级阀芯22移动，第二级阀芯29响应于从第一级阀21的控制端口25和26流出的流而移动。当阀15被加载时，由于控制端口c1或c2中的一个暴露于压力端口ps而控制端口c1或c2中的另一个暴露于返回端口r，活塞81上存在压差。连接到基准活塞80的端室85a和85b的第二级阀28在c1和c2之间的配流(porting)响应于所产生的压差或δp，其中，传动连杆34移动以重新建立阀芯22的零点，如下所述。

活塞81向右移动也引起传动连杆34的移动。特别地，如图5所示，因为此时驱动轴35的端部销54由马达16保持就位，所以销54和连杆34中的孔55之间的连接接头71充当固定轴线。随着活塞81向右移动，球形端部59和连接接头72围绕连接接头71和偏心轴线36逆时针移动，从而导致传动连杆34围绕连接接头71和偏心轴线36逆时针旋转。传动连杆34围绕轴线36的逆时针旋转导致传动连杆34的球形端部58和连接接头70围绕连接接头71和偏心轴线36逆时针向左移动。球形端部58向左移动导致阀芯22在缸体23内向左移动，直到第一级阀21返回到零位。如图5所示，随着阀芯22向左移动，阀芯台肩68b和68c分别在端口25和26上重新对准，这阻止了流体从端口25流到第二级阀28的室30的端室65a以及从端口26流到端室65b。随着端口25和26关闭以及阀芯29的两端和活塞81的两端恢复平衡压力，阀芯29停止移动。因此，活塞81抵消了转子19和偏心驱动销54的保持位置的移动并使传动连杆34围绕轴线36旋转，直到它基于压力重新建立第一级阀21的第一级阀芯22的零点。如果c1和c2之间没有负载或压差，则基准活塞81将不会移动。因此，直到达到压差，阀芯22才返回到零点，而不是流动的位置。

如果所供应的电流的极性反转，则转子17将围绕轴线17逆时针旋转，其中，这种旋转导致偏心驱动轴36的销54沿着弧53向左移动，进而导致传动连杆34的球形端部58向左移动，从而导致阀芯22沿着轴线24向左移动偏零，以使阀芯22相对于缸体23沿着相反方向移位。连接接头70、71和72称为浮动连接，这是因为它们的轴线相对于致动器主体38未固定。轴17不是浮动的。

因为转子19是悬置在扭转弹簧43上的惯性质量，所以转子19的频率是潜在的问题，特别是如果该频率处于阀15的操作频率的中间。为了解决这个问题，提供了一些阻尼。由于第一级阀21和第二级阀28之间的放大，因此具有阻尼和减慢响应是可接受的。在两个位置提供这种阻尼。如上所述，可以通过控制形成芯43的层压件的数量来提供一些阻尼。其次，可以在r和第一级室23的端室之间的流体连接的端部处提供变窄的孔，以帮助抑制第一级阀芯22的移动。因此，如果转子19开始剧烈地振动，则第一级阀芯22将不得不开始随其移动，这是因为阀芯22和转子19通过驱动构件35和传动连杆34连接，如上所述。如果这种情况开始发生，则这种孔将开始阻碍第一级阀芯22的移动，使其看起来像动态衰减器或弹簧。

设置第一偏压机构20，使得阀15在额定电流下具有给定的额定流量。选择弹簧46，使得在转子19的适当旋转移动量的情况下，弹簧46将偏转相同的量并产生等于马达16的额定电流和转矩常数的反转矩量。因此，如果额定电流为35毫安且需要转子19上的10度旋转，则相应地选择弹簧46。因此，对于给定的流量或压力输出，存在给定的电流输入以产生它。

基准活塞81基于压差或δp到达位置或命令，并且机械地传达它已到达该位置。基准活塞81的位置通过传动连杆34从动于第一级阀芯22，并且由于弹簧46和马达16的电流或转矩常数，传动连杆34的移动从动于转子19的位置。因此，对于给定的电流量，马达16的一定量的扭矩产生偏心销54的移动，这进而产生第一级阀芯22的相对位置，这又可以在基准活塞81上产生δp，并且基准活塞81通过传动连杆34从动于第一级阀芯22。

阀15提供许多优点。首先，多个阀15可用于控制多个力相加的致动器。如果向这样的多个阀中的每一个提供完全相同的电流，则主体致动器的力输出将是同步的。多个致动器之间没有力对抗，没有额外的电子设备，不需要δp变换器和联动器。其次，马达16不必非常大。当第一级阀21使得第二级阀芯29移动时，马达16仅需要具有足够的功率来使得第一级阀芯22移动。第三，第一级阀21具有较小的移动量但通过具有从阀芯29的中部台肩68b和68c到阀芯29的端部65a和65b的控制流来放大第二级阀28的移动。较大的第二级阀芯29的槽更宽，因此在第一级阀芯22的移动非常小的条件下实现了第二级阀芯29的较大移动。

在该实施例中，转子19设计成离开转子零位围绕马达轴线17仅仅旋转正或负10度。大多数有限角度的扭矩电机可以达到正负30或35度，并且仍然具有扭矩和电流的线性函数。该实施例仅限于10度的原因在于它限定了弹簧46的刚度。行程越小，弹簧46越刚硬，这意味着第一级阀芯22的共振频率增加。最佳选择是尽可能地减小转子角振幅，但仍提供足够的转子角振幅，以消除游隙。

现在转向图6-8，示出了根据第二实施例的伺服阀，其整体用附图标记15表示。伺服阀115具有上文结合图1-5描述的伺服阀15的大部分特征。伺服阀115和伺服阀15之间的主要区别在于伺服阀115是单级的并且不包括第二级阀28。因此，阀115被示出为宽泛地包括马达16、第一偏压机构20、驱动构件35、传动连杆34、单阀121和基准级元件180。

在该实施例中，马达16、偏压机构20、输出轴52、驱动构件35和传动连杆34具有所有相同的特征并且与关于第一实施例伺服阀15如图1-5所示以及如上所示的相同。因此，马达16还是具有有限角位移的旋转无刷dc环形马达，并且包括定子18和永磁转子19。偏压机构20作用在转子19上以将转子19偏压回到所需零位或接地位置。转子19的输出轴52围绕马达轴线17相对于壳体38旋转，并且驱动构件35是围绕中心轴线36伸长并通过偏移连杆50旋转地联接到转子19的偏心圆柱轴，使得马达轴线17从驱动轴35的中心纵向轴线36偏离一距离51。当转子19围绕轴线17旋转时，该旋转被传递到偏心驱动轴35并导致轴35的远端54沿着弧形路径53移动。这种移动在连接接头71处被传递到传动连杆34。

传动连杆34在阀121的阀芯122和基准元件180的活塞181之间大致横向地延伸。如图所示，传动连杆34包括：第一端部58，其在连接接头170处接合阀芯122中的槽或座175；第二端部59，其在连接接头172处接合活塞180中的槽或座176；以及端部58和59之间的凹部或开口55，其尺寸和构造设计成接收偏心驱动轴35的端部销54以形成连接接头71。驱动器35的销54沿着弧53的移动导致传动连杆34以看似线性的方式移动，从而使阀芯122沿着轴线124移动。如图所示，端部58是倒圆的球状端部部分，其被接收在阀芯122中的凹口或槽175的分别用附图标记160表示的两个面对的平行平面壁之间。类似地，端部59是倒圆的球状端部部分，其被接收在活塞180中的凹口或槽176的分别用附图标记176表示的两个面对的平行平面壁之间。

如图9所示，阀115是总体用附图标记138表示的组装的主体。主体138包括：容纳阀121和基准级元件180的下部或基座部分139；容纳马达16的中间或中央部分40；以及容纳偏压机构20的上部或顶部部分41。因此，阀115的基座部分139内部是分别位于室123和182中的阀芯122和活塞181，所述室加工成压入到主体138中的衬套。

四个端口进入主体138。如图6-8所示，阀115具有分别用于供应压力ps、流体返回r和两个控制端口c1、c2的操作连接部。因此，由于有四个流体连接部，该阀也是四通伺服阀。然而，应该清楚地理解，实施例不限于四通阀，而是可以根据需要容易地适应三通阀或一些其他形式。在该实施例中，控制端口c1和c2是阀121的输出部。供应端口ps引入高压油、水或其他流体或气体，并且连接到阀121的供应或压力室162a和162b。

在该实施例中，基座138仅具有两个水平通孔，这些通孔形成室123和182，以接收和容纳阀121的阀构件122和基准级元件180的活塞181的滑动移动。在该实施例中，阀构件122是圆柱形阀芯，活塞181是大致圆柱形构件。阀室123和阀芯122围绕轴线124伸长，使得阀芯122沿着轴线124线性移动。基准室182和活塞181围绕轴线183伸长，使得活塞181沿着轴线183线性移动，所述轴线平行于阀芯122的轴线124。轴线124和轴线183中的每一个横向于马达轴线17和偏心驱动轴35的纵向轴线36。基座139还包括在室123和182之间横向延伸的水平通孔，其形成室142以接收和容纳作用在阀芯122和活塞181之间的传动连杆34的移动。中间部分40适于面对并接合基座139并容纳马达16。上部部分41具有保护性地围绕且覆盖机构20的盖的性质。

如图6-8所示，阀芯122以通常的方式沿着其纵向范围包括多个台肩和槽，并且适于根据需要通过传动连杆34的端部58在缸体123内选择性地且可控地沿着图6所示的轴线124从零位向左或向右移位。在该零位，阀芯122上的相应的台肩分别覆盖控制开口c1和c2的端口132和133，以防止流体流过阀。如图所示，在图1的零构造中，在液压供应ps之间的液压流被台肩168a阻挡通过缸体室123的端口186。类似地，在液压供应ps之间的流被台肩168b阻挡通过缸体室123的端口187。防止室162a和162b中的液压流体分别通过阀芯台肩168a和168b流出。因此，阀芯122以及活塞181由于压力平衡而受到约束不能移动。

如图6-8所示，活塞181包括伸长的圆柱形构件，所述圆柱形构件适于根据需要通过端室185a和185b之间的液压差压在缸体180内选择性地且可空地沿着图1所示的轴线183从该位置向左或向右移位。在该位置，室185a和185b中的差压被均衡，使得弹簧184a在活塞181的左端上向右的偏压等于弹簧184b在活塞181的右端上向左的偏压。因此，活塞181被相对的弹簧184a和184b偏压到图1所示的中性位置。在该位置，阀芯122上的相应的台肩168a和168b分别覆盖阀121的室123的端口186和187，所述端口分别与基准级180的缸体182的室185a和185b连通。

在图7中，转子19示出为刚刚围绕轴线17从图6所示的旋转零位沿着顺时针方向旋转大约10°。当转子19围绕轴线17顺时针旋转时，如图7所示，这种旋转导致偏心驱动轴35的销54沿着弧53向右移动。因为此时活塞181由于如上所述其两端处的均衡压力而被限制移动，连杆34的球形端部59和活塞181的活塞凹口壁161之间的连接接头172暂时充当固定轴线。由于这个和上述的偏心偏移，偏心驱动轴35的销54沿着弧53向右移动导致传动连杆34的球形端部58向右移动。因此，球形端部58和连接接头170相对于连接接头172顺时针旋转。当这发生时，球形端部58导致阀芯122在沿着轴线124的一个轴向方向上在缸体123内向右移动。如图7所示，随着阀芯122向右移动，阀芯台肩168a和168b不再分别在控制端口132和133上对准，这允许流体分别流入或流出端口132和133以及控制部c1和c2。阀芯122的这种移动使端口132暴露于高供应压力ps并使端口133暴露于低返回压力r。随着阀芯122向右移动，阀芯台肩168a和168b也不再分别在基准端口186和187上对准，这允许流体分别流入和流出端口186和187以及控制部c1和c2。

阀芯122的这种移动使端口186暴露于高供应压力ps并使端口187暴露于低返回压力r。阀芯122的这种移位状态使得流体能够从供应部流入基准级180的室185a中以及流出基准级180的室185b以返回，从而当阀115和控制部c1和c2上有负载时，在活塞181的一端和活塞181的另一端之间产生压差。因此，c1和c2之间的任何压差都将使基准活塞181移动，从而通过传动连杆34使阀121返回到零。

因此，在输出部c1和基准活塞181的左端之间存在连接，并且在另一侧，在输出部c2和基准活塞181的右端之间存在连接。因此，随着阀芯122移动，在阀115被加载时，由于控制端口c1或c2中的一个暴露于压力端口ps而控制端口c1或c2中的另一个暴露于返回端口r，因此在活塞181上存在压差。连接到基准活塞180的端室185a和185b的阀121在c1和c2之间的配流响应于所产生的压差或δp，其中，传动连杆34移动以重新建立阀芯122的零点，如下所述。

活塞181向右移动也导致传动连杆34的移动。特别地，如图8所示，因为此时驱动轴35的端部销54通过马达16保持就位，销54和连杆34中的孔55之间的连接接头71充当固定轴线。随着活塞181向右移动，球形端部59和连接接头172围绕连接接头71和偏心轴线36逆时针移动，从而导致传动连杆34围绕连接接头71和偏心轴线36逆时针旋转。传动连杆34围绕轴线36逆时针旋转导致传动连杆34的球形端部58和连接接头170围绕连接接头71和偏心轴线36逆时针移动并向左移动。球形端部58向左移动导致阀芯122在缸体123内向左移动，直到阀121返回到零位。如图8所示，随着阀芯122向左移动，阀芯台肩168a和168b分别在端口186和187上重新对准，这阻止了流体从端口186流到基准元件180的端室185a以及从端口187流到端室185b。随着端口186和187的关闭以及活塞181两端处恢复平衡压力，活塞181停止移动。因此，活塞181抵消了转子19和偏心驱动销54的保持位置的移动并使传动连杆34围绕轴线36旋转，直到它基于压力重新建立阀121的零点。如果c1和c2之间没有负载或压差，则基准活塞181将不会移动。因此，直到达到压差，阀芯122才返回到零点，而不是流动的位置。

如果所供应的电流的极性反转，则转子17将围绕轴线17逆时针旋转，其中，这种旋转导致偏心驱动轴36的销54沿着弧53向左移动，进而导致传动连杆34的球形端部58向左移动，从而导致阀芯122沿着轴线124向左移动偏零，以使阀芯122相对于缸体123沿着相反方向移位。连接接头170、71和172称为浮动连接，这是因为它们的轴线相对于致动器主体138未固定。轴17不是浮动的。

基准活塞181基于压差或δp到达位置或命令，并且机械地传达它已到达该位置。基准活塞181的位置通过传动连杆34从动于阀芯122，并且由于弹簧46和马达16的电流或转矩常数，传动连杆34的移动从动于转子19的位置。因此，对于给定的量的电流，来自马达16的一定量的扭矩产生偏心销54的移动，这又产生阀芯122的相对位置，这又可以在基准活塞181上产生δp，并且基准活塞181通过传动连杆34从动于第一级阀芯122。

可以对所描述的实施例进行各种附加的改变和修改。例如，除了可能被包含在所附权利要求中之外，各种部件的尺寸、形状和构造不被认为是关键的。构造材料也不被认为是关键的。如前所述，阀芯和活塞可以可滑动地直接安装在基座上，或者可以可滑动地安装在插入设置在基座上的通孔中的衬套内。在一个实施例中，球形端部58和59的头部是分开的，使得圆形头部部分由远离彼此偏压的两个部分组成，以便与阀芯座或活塞座的壁保持无摩擦滚动接触，圆形头接合在所述阀芯座或活塞座中。可以使用替代的马达类型使转子相对于主体旋转。

因此，虽然已经示出和描述了改进的两级电动液压阀和改进的单级电动液压阀的目前优选形式，并且已经讨论了其若干修改，但是本领域技术人员将容易理解的是可以在不脱离由权利要求限定和区分的本发明的范围的情况下做出各种附加的改变和修改。