活塞滑阀 |
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| 申请号 | CN201480005979.X | 申请日 | 2014-01-14 | 公开(公告)号 | CN104956131B | 公开(公告)日 | 2017-10-13 |
| 申请人 | 福伊特专利有限公司; | 发明人 | 雅各布·赫尔曼; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 活塞 滑 阀 ，该活塞 滑阀 具有阀壳体(1)和以能移动的方式支承在该阀壳体中的活塞滑动件(2)，该活塞滑动件可以在阀壳体中来回运动以控制和调节 流体 流，并且该活塞滑阀还具有包括能转动的 驱动轴 (4)的阀 驱动器 (3)，该驱动轴通过机械联接器与活塞滑动件机械连接以驱动该活塞滑动件，其中，机械联接器具有偏心地安装在驱动轴上的操纵元件(5)，其与径向在外地安装在活塞滑动件上的联接件(6)形成嵌接，其中，操纵元件具有嵌接到联接件的柱体形开口中的球面状的外表面，或者联接件具有嵌接到操纵元件的柱体形开口(16)中的球面状的外表面。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种活塞滑阀，其具有 |
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| 说明书全文 | 活塞滑阀技术领域背景技术[0002] 本发明所涉及的活塞滑阀在液压装置中用作切换阀和连续阀。在阀壳体中，活塞滑阀的活塞滑动件通常在阀壳体中的孔内以如下方式运动，即，依赖于活塞滑动件相对于阀壳体的位置地或多或少地释放或截止在阀中的流体的流动横截面，以便由此形成从压力源到压降部或者说到消耗部的对阀的不同穿流地调节出不同的切换位置，其中，压力源、压降部和/或消耗部或多个消耗部连接在活塞滑阀的相对应的流体接口上。本发明尤其涉及这种例如用于控制液压系统的活塞滑阀。 [0003] 受先导控制的阀与直接控制的阀之间有所区别。在受先导控制的阀中，也被称为阀活塞的活塞滑动件以液压的方式运动，其中，为了产生液压先导控制力又使用了液压阀，于是该液压阀通常必须比受先导控制的阀(所谓的主级)明显更小且更快速地工作。而在直接控制的阀中，促动器以机械或磁的方式直接作用到活塞滑动件(主活塞)上，以便使该活塞滑动件在不同的切换位置之间进行调整。直接控制的阀在构造上更简单，但是由于待施加的控制力而在其结构大小和活塞滑动件的调节速度方面受到限制。本发明尤其涉及直接控制的阀，但是原则上也能在受先导控制的阀上应用。 [0004] 发明所涉及的直接控制的阀的一种特别实施方式规定，将作为促动器工作的马达，尤其是动力步进马达或动力伺服马达的转动运动转换成活塞滑动件的期望的直线运动。在这种阀中存在的问题是，需要用于传动装置构件的非常准确的匹配的高的生产耗费，以便将转动运动转化成直线运动。这导致很高的制造成本并且导致运行中出现夹卡的危险。 [0005] WO 2009/097703 A1描述了一种比例阀，在该比例阀中，电动马达的输出轴通过凸轮使活塞滑动件来回运动，该凸轮嵌接到连接在活塞滑动件上的拨叉的凹部中。凸轮在拨叉凹部中的转动点定位在活塞滑动件的纵向轴线上，更确切地说是在拨叉中的平行于电动马达的转动轴线地延伸的凹口内。 [0006] US 5 263 681 A描述了一种电动马达输出轴与液压阀活塞滑动件之间的联接器，其分开地且以抵抗弹簧力预紧的方式可弹性伸缩地实施。 [0008] DE 25 09 523 A1描述了一种用于操纵换向阀的可纵向运动的控制滑动件的切换头，其中，球状的面嵌接到控制滑动件的柱体形孔中并且与削平部共同作用，以便可以实现将活塞滑动件卡定在特定的切换位置中。 [0009] US 5 508 575 A描述了一种偏心地定位在马达输出轴上的圆锥体，其嵌接在定位在活塞滑动件中的孔中的插入件中，以便通过电动马达的驱动使活塞滑动件来回运动。 [0010] WO 01/96749 A2描述了一种偏心地定位在电动马达输出轴上的球体，其嵌接到活塞滑动件的孔、裂缝或凹口中，以便使该活塞滑动件来回运动。 [0011] 上面提到的设计方案具有如下缺点，即，在偏心地支承在马达输出轴上的操纵元件(其嵌接到活塞滑动件轴中按不同类型构造的开口中)之间出现不利的且随着活塞滑动件移动发生变化的面挤压，该面挤压一方面在制造时需要高精度的匹配，并且另一方面导致过度的磨损以及导致操纵元件在活塞滑动件中夹住。 发明内容[0013] 根据本发明的任务通过如下的活塞滑阀来解决。该活塞滑阀具有[0014] 阀壳体，以及 [0015] 以能移动的方式支承在所述阀壳体中的活塞滑动件，所述活塞滑动件能在所述阀壳体中来回运动以控制和调节流体流； [0016] 包括能转动的驱动轴的阀驱动器，所述驱动轴通过机械联接器与所述活塞滑动件机械连接以驱动所述活塞滑动件； [0017] 其中， [0018] 所述机械联接器具有偏心地安装在所述驱动轴上的操纵元件，所述操纵元件与径向在外地安装在所述活塞滑动件上的联接件形成嵌接，其中， [0019] 所述操纵元件具有嵌接到所述联接件的柱体形开口中的球面状的外表面，或者所述联接件具有嵌接到所述操纵元件的柱体形开口中的球面状的外表面，其中，在所述操纵元件与所述联接件之间的间隙在4μm至10μm之间。 [0020] 本发明具有有利且特别有针对性的设计方案。 [0021] 根据本发明的活塞滑阀具有阀壳体和以能移动的方式支承在阀壳体中的活塞滑动件。活塞滑动件例如支承在阀壳体中的孔内，在该阀壳体上设置有用于流体、特别是液压流体的不同的接口。为了控制和调节流体流，活塞滑动件能在阀壳体中来回运动。 [0022] 活塞滑阀具有包括能转动的驱动轴的阀驱动器，该驱动轴通过机械的联接器与活塞滑动件联接以驱动该活塞滑动件。机械的联接器将转动运动转化成活塞滑动件的直线运动。 [0023] 根据本发明，机械的联接器具有偏心地安装在驱动轴上的操纵元件，该操纵元件与径向在外地安装在活塞滑动件上的联接件形成嵌接，其中，操纵元件具有嵌接到联接件的柱体形开口中的球面状的外表面，或者联接件具有嵌接到操纵元件的柱体形开口中的球面状的外表面。 [0024] 当操作元件与联接件之间的接触区被润滑时，可以实现特别有利的低磨损的实施方式。在此，接触区可以理解为操纵元件和联接件的面对彼此的表面的如下区域，即，在活塞滑阀的运行时，在这些区域中出现或可能出现表面的接触。有利的是，该接触区以如下方式构造，即，在两个摩擦副(操纵元件与联接件)相对彼此运动时，在它们之间形成流体动力的润滑膜。例如可以设置收敛的，也就是变窄的润滑缝隙。 [0025] 此外有利的是，使用附着在摩擦副的表面上的粘性的流体。此外被证实为有利的是，在摩擦对中，也就是在操纵元件与联接件之间设置并不太小的间隙。例如，在操纵元件与联接件之间的限定了间隙的最小间距可以在4μm至10μm之间。 [0026] 此外，有利于构造出低磨损的接触区的是，接触区的直径与偏心率，也就是与操纵元件相对于驱动轴的偏心式偏移的比是足够大的。因此，有利的是，联接件或操纵元件的柱体形开口的直径为操纵元件相对于驱动轴的偏心式偏移的至少3倍，尤其至少4倍或至少4.5倍，其中，偏心式偏移可以通过在驱动轴的转动轴线与操纵元件的平行于驱动轴转动轴线的中心轴线之间的间距来限定。通过该比较大的比，可以实现在操纵活塞滑阀时摩擦副的相对较高的相对速度，这又有效地对构造出流体动力的润滑膜做出贡献。 [0027] 根据本发明的一种实施方式规定，至少在摩擦副的接触区中，操纵元件的表面比联接器的表面具有更大的粗糙度。尤其根据ISO 25178，粗糙度可以描述为平均粗糙度Ra或平均粗糙度深度Rz。 [0029] 根据一种实施方式，操纵元件或联接器中的柱体形开口的空间仅通过操纵元件与联接器之间的缝隙与外界连接。替选地，柱体形开口可以附加地经由操纵元件或联接件中的一个或多个孔与外界连接。 [0030] 在具有柱体形开口的与球面状的外表面共同工作的构件中或上可以设置有导引元件，它们朝向接触区的方向运送润滑剂。此外，可以实现的是，通过如下方式加强对接触区中的润滑膜的冷却，即，尤其是在具有柱体形开口的构件上设置肋条，以便增大其表面。 [0031] 如果操纵元件具有柱体形外表面，那么该外表面就可以用于容纳滚动轴承。 [0032] 有利的是，联接件实施成形式为从活塞滑动件径向向外凸出的、与活塞滑动件一件式制成的或者形状锁合地(formschlüssig)或材料锁合地(stoffschlüssig)装配到该活塞滑动件上的凸起。与凸出的环绕的凸缘不同，这样的凸起例如可以实施为并不在周边上闭合的单独的凸起。根据第一实施方式，在凸起的内部设置柱体形开口，尤其是柱体形孔。一种替选的实施方式规定，凸起具有球面状的外表面，并且例如实施为球体、球台(Kugelzone)或球缺。 [0033] 在第一实施方式中有利的是，凸起实施为柱体形套管，其接在活塞滑动件外部或与其一件式制成。在第二实施方式中，例如可以将球体、球台或球缺接在活塞滑动件外部或与其一件式制成。 [0034] 在两个实施方式中都可以实现的是，活塞滑动件具有至少一个柱体形的区段或端部区段，该区段或端部区段具有在其柱体形表面上的削平部，并且凸起定位在该削平部上。 [0035] 根据特别一种有利的实施方式，驱动轴具有面朝活塞滑动件的端侧，操纵元件偏心地接在该端侧上或与该端侧一体式实施。操纵元件例如可以实施为柱体、长方体或多面体，尤其是具有从端侧凸出的棍状的造型，并且在第一端侧上具有柱体形开口，而在与第一端侧对置的第二端侧上具有驱动开口，其中，驱动开口以相对柱体形开口偏心式偏移的方式定位，并且其中，驱动轴以传动的方式嵌接到驱动开口中，尤其摩擦锁合地(reibschlüssig)或形状锁合地被该驱动开口围绕，以便使操纵元件关于驱动轴的转动轴线偏心地枢转。 [0036] 为了实施直接控制的伺服阀，驱动轴同时可以是电动马达、尤其是伺服马达或步进马达的输出轴。当然，在驱动马达、尤其是电动马达与驱动轴之间也可以有接在中间的机械传动元件或其他传动元件。 [0037] 很大的优点在于，操纵元件和联接件在相对彼此的每个可能的位置上彼此处于线形碰触的接触中。 [0038] 通过根据本发明的一种设计方案，在驱动轴以旋转方式偏转或操纵元件以偏心方式偏转的情况下，活塞滑动件直线地且同时以围绕其纵向轴线转动运动的方式运动。由于联接件安装在活塞滑动件外部，提供了用于引导活塞滑动件转动运动的相对较大的杠杆，其防止了被夹住。也就是说因此，沿活塞滑动件的切线方向作用的转动力的力作用点位于活塞滑动件外直径之外，并且因此远离活塞滑动件的转动轴线和纵向轴线。 [0039] 通过延长和缩短联接件的径向延伸部，可以容易且低成本地改变以及可以自由地选择针对活塞滑动件的转动的作用杠杆。 [0040] 作为操纵元件与联接件之间的间隙，例如可以考虑10μm或更小的间隙。 [0042] 下面结合两个实施例示例性地描述本发明。其中： [0043] 图1a至图1c示出处于基础位置的根据本发明的活塞滑阀的第一设计方案； [0044] 图2a至图2c示出处于最终位置的图1a至图1c的活塞滑阀； [0045] 图3示出根据本发明的活塞滑阀的替选的设计方案。 具体实施方式[0046] 在图1a、图1b和图1c中，以朝向活塞滑动件2的端侧和电动马达10的侧向视图(图1a)、朝向电动马达10的输出轴的端侧的侧向视图(图1b)以及朝向电动马达10的第二侧和活塞滑动件2的柱体形表面的侧向视图(图1c)示出根据本发明的活塞滑阀的示意性示图。 电动马达10的输出轴构造出活塞滑阀的驱动轴4。驱动轴4在其自由端部具有在此形式为板的承载件8，其承载有在此形式为球的偏心于电动马达10的转动轴线9的操纵元件5。因此，操纵元件5接在驱动轴4的或者说在此设置的承载件8的面朝活塞滑动件2的端侧7上。 [0047] 操纵元件5嵌接到形式为空心柱体的径向在外地安装在活塞滑动件2上的联接件6中。 [0048] 由于操纵元件5被联接件6包围，通过驱动轴4的驱动，操纵元件5使联接件6沿活塞滑动件2的纵向轴线11的方向移动，其中，联接件6同时关于活塞滑动件2的纵向轴线11枢转。因此，活塞滑动件2被直线移动并且同时关于其纵向轴线11扭转。 [0049] 在其视角上相应于图1a至图1c的图2a至图2c示出活塞滑动件2的相对图1的基础位置的经移动和扭转的位置。 [0050] 活塞滑动件2以能移动的方式支承在阀壳体1中。通过驱动轴4的往复转动，活塞滑动件2在阀壳体1中来回移动。但是这样的来回的移动也可以通过驱动轴4的仅在一个方向上的转动驱动来实现。 [0051] 阀壳体1具有至少一个用于待控制或待调节的流体的压力接口12和用于其的负载接口或罐接口(降压接口)13。这些接口通入设置在活塞滑阀中的压力腔14、15中。压力腔14与15之间的流动横截面通过活塞滑动件2的提到的移动要么被释放，要么在如图1c所示的基础位置中被截止。为此，活塞滑动件2具有与阀壳体1共同工作的控制棱边。 [0052] 在根据图3的实施方式中，驱动轴4承载形式为棍状体的操纵元件5，该驱动轴在此同样示例性地实施为电动马达10的输出轴。在示出的实施例中，但并不强制地将操纵元件5实施为与形式为球台的联接件6共同工作的柱体。 [0053] 柱体形的操纵元件5在第一端侧上，即面朝活塞滑动件2的端侧上具有柱体形开口16，联接件6以其球面状的表面在整周上嵌接到该柱体形开口中。阀驱动器3的驱动轴4摩擦锁合和/或形状锁合地嵌接到相对的第二端侧中。通过阀驱动器3的驱动轴4的转动，柱体形的操纵元件5关于驱动轴4的转动轴线9偏心地枢转。 [0054] 在示出的实施例中，活塞滑动件2具有柱体形的端部区段17，其在直径上具有削平部18。联接件6定位在削平部18上。 [0055] 在根据图3的设计方案中，在活塞滑动件2上的联接件6具有球面状的外表面，而在驱动轴4上的操纵元件5中具有柱体形或球面状的开口，显而易见的是，该设计方案也可以不同于此设计细节地实施。 |
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