液压伺服阀的改进的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及液压伺服阀。更具体地，本发明涉及由压电元件致动的，适用于包括但不限于航空航天、赛车运动和工业过程控制的多种行业的液压伺服阀。
【背景技术】
[0002]伺服阀用于把相对较低的能量输入信号(通常为量级不到I瓦特的电气控制信号)放大为高能液压输出(处于数千瓦特以上的量级)。多种类型的液压伺服阀是现有技术中已知的一一例如偏转射流型、射流管型和喷嘴挡板型。上述各种类型的液压伺服阀都通过使用具有低能量输入的先导级在阀芯的任意一端产生差动压力(Sr主级”)来工作。在许多已知的应用中，试点阶段由电磁驱动的电枢来控制，所述电枢的运动会移动小型的导流器、挡板或射流管，接下来这些部件控制通过阀芯的差动压力。所述阀芯控制高压工作流体的流动。伺服阀通常包括一些种类的从主级到先导级的机械或电子反馈系统。例如，反馈线可以从阀芯延伸到电枢，用于提供与电磁力相反的转矩。
[0003]如上所述，先导级的致动传统上涉及电磁转矩马达的使用。近期，压电致动也已经开始出现，这提供了复杂性较低且较为廉价的用于移动先导级的挡板或导流器的方法。
[0004]已知的伺服阀类型，特别是偏转射流型、射流管型和喷嘴挡板型，在其阀门处于非活动的或零位的状态时具有固有的静态流动。在各个类型的阀门中，高能液压流体的一定比例在未被使用的情况下被输送到泄液口。这种情况是不理想的，因为流体中的能量没有被利用一一因此阀门损失了一些效率。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的是提供一种具有被减少的静态流动的伺服阀。
[0006]根据本发明的第一个方面，提供一种伺服阀，其包括:
[0007]先导级，其包括用于致动先导级阀芯的电气致动器，所述先导级阀芯包括输出控制流体管线；
[0008]主级，其包括用于影响工作流体的流量的主级流体阀；
[0009]其中所述先导级阀芯的所述输出控制流体管线用于驱动所述主级流体阀影响所述工作流体的流量。
[0010]较佳地，使用电气致动器驱动先导级阀芯是高效的和可靠的，并且允许先导级在零位具有非常低的静态流动(也就是说，当阀口被关闭时，不存在通过主级的差动压力)。
[0011]优选地，所述电气致动器包括压电元件。优选地，所述先导级阀芯具有先导级阀芯轴线，并且被设置成被所述压电元件沿着所述先导级阀芯轴线驱动。运动可以通过平行于所述先导阀芯轴线延伸的主轴产生。优选地，所述主轴在使用中是可变形的。较佳地，在消除所述压电元件中的任何超出轴线的运动(否则其可能堵塞阀门)时，这样的主轴可以传递轴向的力。所述主轴可以是套筒轴，其用于传递轴向的力，但是也允许在其他自由度上的相对运动。
[0012]优选地，所述压电元件为基本上呈平面状的扁平元件，例如“环形折弯件”。优选地，所述压电元件垂直于所述先导级阀芯的轴线。当电流被施加在其上(或从其上移除)时，这样的压电元件的运动会超出平面之外，因而提供了与平面正交的位移。这样就形成了轴向上的紧密布置。
[0013]优选地，所述先导级阀芯被连接到所述压电元件的中心，这样就提供了最大的位移。
[0014]所述压电元件可以是任何合适的形状，例如多边形，但是优选为具有弯曲的边缘，并且可以是椭圆形的或优选为圆形的。较佳地，这样减少了压电材料中的应力集中来源。
[0015]优选地，所述压电元件在其中心开设有开口，所述先导级阀芯通过容纳在所述开口中的阀芯适配器被连接到所述压电元件。优选地，所述阀芯适配器例如利用螺母夹持所述压电元件。这样就允许了所述阀芯和所述压电元件之间的直接连接。
[0016]优选地，所述阀芯设置在所述压电元件的第一侧，所述主轴穿过所述开口延伸，在所述压电元件的第二侧与所述适配器连接。如果使用了有弹性的连接轴，则这样是特别有利的，因为这样允许装配变得紧凑，但是如果有需要，也能提供轴向的空间供所述主轴变形。
[0017]优选地，所述伺服阀包括壳体，其中所述压电元件的外围部分被夹持在所述壳体中。更加优选地，所述壳体包括有弹性的夹持结构，用于允许所述压电元件的外围部分的形变和/或移动。这样就防止了应力积聚在所述压电元件中，并且在将应力维持在较低水平时允许所述压电元件变形一一这样就延长了可靠性和使用寿命。
[0018]优选地，所述壳体包括被弹性元件推动到与所述压电元件接触的夹持环。所述弹性元件可以是被设置成产生具有10-100牛顿的量级的夹持力的弹簧。
[0019]优选地，所述压电元件的外围部分被两个不导电元件夹持在所述壳体内。较佳地，这样防止了压电材料中的电流被传导到所述壳体。
[0020]优选地，所述压电材料的外围部分被相对的具有小于I毫米的径向宽度的凸筋夹持在所述壳体内。这样就在不产生作为充分约束的边界条件的结果的高应力的情况下允许所述压电元件变形。所述凸筋允许位于所述压电元件外围部分的“枢转”。
[0021]优选地，所述主级流体阀为主阀芯，其中所述先导级阀芯用于控制所述主阀芯的一端或两端的压力。
【附图说明】
[0022]现在将结合下面的【附图说明】根据本发明提供的示例性的伺服阀先导级。
[0023]图1是根据本发明提供的第一种伺服阀先导级的纵向截面示意图；
[0024]图2是图1所示的伺服阀先导级的纵向截面示意图的分解图；
[0025]图3是图1所示的伺服阀先导级的套管的细节示意图；
[0026]图4是图1所示的伺服阀先导级的壳体的细节示意图；
[0027]图5是图1所示的伺服阀先导级的顶盖的细节示意图；
[0028]图6是图1所示的伺服阀先导级的阀芯的细节示意图；
[0029]图7是图1所示的伺服阀先导级的夹持环的细节示意图；
[0030]图8是图1所示的伺服阀先导级的阀芯适配器的细节示意图；
[0031]图9是包含有图1所示的先导级的伺服阀的液压回路示意图；
[0032]图10是根据本发明提供的第二种伺服阀先导级的纵向截面示意图；以及
[0033]图11是图10所示的伺服阀先导级的纵向截面的部分放大示意图。
【具体实施方式】
[0034]请参阅图1，其中示出了根据本发明提供的一种伺服阀先导级100。所述先导级100
具有主轴线X。
[0035]所述先导级100包括结构大致为圆柱体的壳体102(其也被示出在图4中)，其具有端壁104和从端壁104延伸出去的圆柱形侧壁106。所述端壁104具有形成在其上的中心轴孔108，所述中心轴孔108与所述主轴线X同轴。在其与所述端壁104相对的一端，所述外壳102是开放的，从而形成母螺纹区域110。在所述侧壁106的内表面上设有第一环状凸肩112。所述凸肩112设有从其上凸出并形成环状接触区域141的凸筋139。围绕着所述中心轴孔108，在所述端壁104的与所述侧壁106相反的另一侧上，还设有外部O型密封圈114，用于将所述壳体102相对于主级组件(图未示)密封。
[0036]所述顶盖116(其也被示出在图5中)被设置成大致呈圆柱体的形状，具有设有圆形开孔120的端壁118和六边形的外部轮廓121。所述顶盖116设有侧壁122，所述侧壁122从所述端壁118上延伸出去，并且大致为空心圆柱形。所述侧壁122在其接近所述端壁118的外表面上设有公螺纹124。一 O型圈容置槽126被设置在接近所述侧壁122的环形端部表面128的位置。所述环形端部表面128在其内表面上开设有夹持环凹槽130。
[0037]所述先导级100还设有电气连接器132，其形状大致为圆柱体，且具有公连接部134和凸肩136。所述电气连接器132具有贯穿其内部延伸的通孔138。电气