液壓伺服閥的改進(jìn)制造技術(shù)

一種伺服閥，具有先導(dǎo)級(jí)(100)，所述先導(dǎo)級(jí)(100)具有致動(dòng)先導(dǎo)級(jí)閥芯(196)的壓電元件(150)，其中所述先導(dǎo)級(jí)閥芯包括到達(dá)主級(jí)的輸出控制流體管線。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及液壓伺服閥。更具體地，本專利技術(shù)涉及由壓電元件致動(dòng)的，適用于包括但不限于航空航天、賽車運(yùn)動(dòng)和工業(yè)過程控制的多種行業(yè)的液壓伺服閥。
技術(shù)介紹
伺服閥用于把相對(duì)較低的能量輸入信號(hào)(通常為量級(jí)不到1瓦特的電氣控制信號(hào))放大為高能液壓輸出(處于數(shù)千瓦特以上的量級(jí))。多種類型的液壓伺服閥是現(xiàn)有技術(shù)中已知的——例如偏轉(zhuǎn)射流型、射流管型和噴嘴擋板型。上述各種類型的液壓伺服閥都通過使用具有低能量輸入的先導(dǎo)級(jí)在閥芯的任意一端產(chǎn)生差動(dòng)壓力(即“主級(jí)”)來工作。在許多已知的應(yīng)用中，試點(diǎn)階段由電磁驅(qū)動(dòng)的電樞來控制，所述電樞的運(yùn)動(dòng)會(huì)移動(dòng)小型的導(dǎo)流器、擋板或射流管，接下來這些部件控制通過閥芯的差動(dòng)壓力。所述閥芯控制高壓工作流體的流動(dòng)。伺服閥通常包括一些種類的從主級(jí)到先導(dǎo)級(jí)的機(jī)械或電子反饋系統(tǒng)。例如，反饋線可以從閥芯延伸到電樞，用于提供與電磁力相反的轉(zhuǎn)矩。如上所述，先導(dǎo)級(jí)的致動(dòng)傳統(tǒng)上涉及電磁轉(zhuǎn)矩馬達(dá)的使用。近期，壓電致動(dòng)也已經(jīng)開始出現(xiàn)，這提供了復(fù)雜性較低且較為廉價(jià)的用于移動(dòng)先導(dǎo)級(jí)的擋板或?qū)Я髌鞯姆椒?。已知的伺服閥類型，特別是偏轉(zhuǎn)射流型、射流管型和噴嘴擋板型，在其閥門處于非活動(dòng)的或零位的狀態(tài)時(shí)具有固有的靜態(tài)流動(dòng)。在各個(gè)類型的閥門中，高能液壓流體的一定比例在未被使用的情況下被輸送到泄液口。這種情況是不理想的，因?yàn)榱黧w中的能量沒有被利用——因此閥門損失了一些效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一個(gè)目的是提供一種具有被減少的靜態(tài)流動(dòng)的伺服閥。根據(jù)本專利技術(shù)的第一個(gè)方面，提供一種伺服閥，其包括：先導(dǎo)級(jí)，其包括用于致動(dòng)先導(dǎo)級(jí)閥芯的電氣致動(dòng)器，所述先導(dǎo)級(jí)閥芯包括輸出控制流體管線；主級(jí)，其包括用于影響工作流體的流量的主級(jí)流體閥；其中所述先導(dǎo)級(jí)閥芯的所述輸出控制流體管線用于驅(qū)動(dòng)所述主級(jí)流體閥影響所述工作流體的流量。較佳地，使用電氣致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)先導(dǎo)級(jí)閥芯是高效的和可靠的，并且允許先導(dǎo)級(jí)在零位具有非常低的靜態(tài)流動(dòng)(也就是說，當(dāng)閥口被關(guān)閉時(shí)，不存在通過主級(jí)的差動(dòng)壓力)。優(yōu)選地，所述電氣致動(dòng)器包括壓電元件。優(yōu)選地，所述先導(dǎo)級(jí)閥芯具有先導(dǎo)級(jí)閥芯軸線，并且被設(shè)置成被所述壓電元件沿著所述先導(dǎo)級(jí)閥芯軸線驅(qū)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)可以通過平行于所述先導(dǎo)閥芯軸線延伸的主軸產(chǎn)生。優(yōu)選地，所述主軸在使用中是可變形的。較佳地，在消除所述壓電元件中的任何超出軸線的運(yùn)動(dòng)(否則其可能堵塞閥門)時(shí)，這樣的主軸可以傳遞軸向的力。所述主軸可以是套筒軸，其用于傳遞軸向的力，但是也允許在其他自由度上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，所述壓電元件為基本上呈平面狀的扁平元件，例如“環(huán)形折彎件”。優(yōu)選地，所述壓電元件垂直于所述先導(dǎo)級(jí)閥芯的軸線。當(dāng)電流被施加在其上(或從其上移除)時(shí)，這樣的壓電元件的運(yùn)動(dòng)會(huì)超出平面之外，因而提供了與平面正交的位移。這樣就形成了軸向上的緊密布置。優(yōu)選地，所述先導(dǎo)級(jí)閥芯被連接到所述壓電元件的中心，這樣就提供了最大的位移。所述壓電元件可以是任何合適的形狀，例如多邊形，但是優(yōu)選為具有彎曲的邊緣，并且可以是橢圓形的或優(yōu)選為圓形的。較佳地，這樣減少了壓電材料中的應(yīng)力集中來源。優(yōu)選地，所述壓電元件在其中心開設(shè)有開口，所述先導(dǎo)級(jí)閥芯通過容納在所述開口中的閥芯適配器被連接到所述壓電元件。優(yōu)選地，所述閥芯適配器例如利用螺母夾持所述壓電元件。這樣就允許了所述閥芯和所述壓電元件之間的直接連接。優(yōu)選地，所述閥芯設(shè)置在所述壓電元件的第一側(cè)，所述主軸穿過所述開口延伸，在所述壓電元件的第二側(cè)與所述適配器連接。如果使用了有彈性的連接軸，則這樣是特別有利的，因?yàn)檫@樣允許裝配變得緊湊，但是如果有需要，也能提供軸向的空間供所述主軸變形。優(yōu)選地，所述伺服閥包括殼體，其中所述壓電元件的外圍部分被夾持在所述殼體中。更加優(yōu)選地，所述殼體包括有彈性的夾持結(jié)構(gòu)，用于允許所述壓電元件的外圍部分的形變和/或移動(dòng)。這樣就防止了應(yīng)力積聚在所述壓電元件中，并且在將應(yīng)力維持在較低水平時(shí)允許所述壓電元件變形——這樣就延長(zhǎng)了可靠性和使用壽命。優(yōu)選地，所述殼體包括被彈性元件推動(dòng)到與所述壓電元件接觸的夾持環(huán)。所述彈性元件可以是被設(shè)置成產(chǎn)生具有10-100牛頓的量級(jí)的夾持力的彈簧。優(yōu)選地，所述壓電元件的外圍部分被兩個(gè)不導(dǎo)電元件夾持在所述殼體內(nèi)。較佳地，這樣防止了壓電材料中的電流被傳導(dǎo)到所述殼體。優(yōu)選地，所述壓電材料的外圍部分被相對(duì)的具有小于1毫米的徑向?qū)挾鹊耐菇願(yuàn)A持在所述殼體內(nèi)。這樣就在不產(chǎn)生作為充分約束的邊界條件的結(jié)果的高應(yīng)力的情況下允許所述壓電元件變形。所述凸筋允許位于所述壓電元件外圍部分的“樞轉(zhuǎn)”。優(yōu)選地，所述主級(jí)流體閥為主閥芯，其中所述先導(dǎo)級(jí)閥芯用于控制所述主閥芯的一端或兩端的壓力。附圖說明現(xiàn)在將結(jié)合下面的附圖說明根據(jù)本專利技術(shù)提供的示例性的伺服閥先導(dǎo)級(jí)。圖1是根據(jù)本專利技術(shù)提供的第一種伺服閥先導(dǎo)級(jí)的縱向截面示意圖；圖2是圖1所示的伺服閥先導(dǎo)級(jí)的縱向截面示意圖的分解圖；圖3是圖1所示的伺服閥先導(dǎo)級(jí)的套管的細(xì)節(jié)示意圖；圖4是圖1所示的伺服閥先導(dǎo)級(jí)的殼體的細(xì)節(jié)示意圖；圖5是圖1所示的伺服閥先導(dǎo)級(jí)的頂蓋的細(xì)節(jié)示意圖；圖6是圖1所示的伺服閥先導(dǎo)級(jí)的閥芯的細(xì)節(jié)示意圖；圖7是圖1所示的伺服閥先導(dǎo)級(jí)的夾持環(huán)的細(xì)節(jié)示意圖；圖8是圖1所示的伺服閥先導(dǎo)級(jí)的閥芯適配器的細(xì)節(jié)示意圖；圖9是包含有圖1所示的先導(dǎo)級(jí)的伺服閥的液壓回路示意圖；圖10是根據(jù)本專利技術(shù)提供的第二種伺服閥先導(dǎo)級(jí)的縱向截面示意圖；以及圖11是圖10所示的伺服閥先導(dǎo)級(jí)的縱向截面的部分放大示意圖。具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖1，其中示出了根據(jù)本專利技術(shù)提供的一種伺服閥先導(dǎo)級(jí)100。所述先導(dǎo)級(jí)100具有主軸線X。所述先導(dǎo)級(jí)100包括結(jié)構(gòu)大致為圓柱體的殼體102(其也被示出在圖4中)，其具有端壁104和從端壁104延伸出去的圓柱形側(cè)壁106。所述端壁104具有形成在其上的中心軸孔108，所述中心軸孔108與所述主軸線X同軸。在其與所述端壁104相對(duì)的一端，所述外殼102是開放的，從而形成母螺紋區(qū)域110。在所述側(cè)壁106的內(nèi)表面上設(shè)有第一環(huán)狀凸肩112。所述凸肩112設(shè)有從其上凸出并形成環(huán)狀接觸區(qū)域141的凸筋139。圍繞著所述中心軸孔108，在所述端壁104的與所述側(cè)壁106相反的另一側(cè)上，還設(shè)有外部O型密封圈114，用于將所述殼體102相對(duì)于主級(jí)組件(圖未示)密封。所述頂蓋116(其也被示出在圖5中)被設(shè)置成大致呈圓柱體的形狀，具有設(shè)有圓形開孔120的端壁118和六邊形的外部輪廓121。所述頂蓋1本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種伺服閥，其特征在于，所述伺服閥包括：先導(dǎo)級(jí)，其包括用于致動(dòng)先導(dǎo)級(jí)閥芯的電氣致動(dòng)器，所述先導(dǎo)級(jí)閥芯包括輸出控制流體管線；主級(jí)，其包括用于影響工作流體的流量的主級(jí)流體閥；其中所述先導(dǎo)級(jí)閥芯的所述輸出控制流體管線用于驅(qū)動(dòng)所述主級(jí)流體閥影響所述工作流體的流量。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】2013.08.01 GB 1313804.51.一種伺服閥，其特征在于，所述伺服閥包括：
先導(dǎo)級(jí)，其包括用于致動(dòng)先導(dǎo)級(jí)閥芯的電氣致動(dòng)器，所述先導(dǎo)級(jí)閥芯包括
輸出控制流體管線；
主級(jí)，其包括用于影響工作流體的流量的主級(jí)流體閥；
其中所述先導(dǎo)級(jí)閥芯的所述輸出控制流體管線用于驅(qū)動(dòng)所述主級(jí)流體閥影
響所述工作流體的流量。
2.如權(quán)利要求1所述的伺服閥，其特征在于：所述電氣致動(dòng)器包括壓電元
件。
3.如權(quán)利要求2所述的伺服閥，其特征在于：所述壓電元件為基本上呈平
面狀的扁平元件。
4.如權(quán)利要求3所述的伺服閥，其特征在于：所述壓電元件垂直于所述先
導(dǎo)級(jí)閥芯的軸線。
5.如權(quán)利要求4所述的伺服閥，其特征在于：所述先導(dǎo)級(jí)閥芯被連接到所
述壓電元件的中心。
6.如權(quán)利要求3-5中任意一項(xiàng)所述的伺服閥，其特征在于：所述壓電元件
是圓形的。
7.如權(quán)利要求3-6中任意一項(xiàng)所述的伺服閥，其特征在于：所述壓電元件
在其中心開設(shè)有開口。
8.如權(quán)利要求7所述的伺服閥，其特征在于：所述先導(dǎo)級(jí)閥芯被通過容納
在所述開口內(nèi)的閥芯適配器連接到所述壓電元件。
9.如權(quán)利要求8所述的伺服閥，其特征在于：所述閥芯適配器夾持所述壓
電元件。
10.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的伺服閥，其特征在于：所述先導(dǎo)級(jí)
閥芯具有先導(dǎo)級(jí)閥芯軸線，并且被設(shè)置成被所述電氣致動(dòng)器沿...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：伊恩·布魯克斯，克里斯多夫·佩吉特，保羅·格里爾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：穆格控制系統(tǒng)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：英國(guó);GB