方向控制阀和设置有该方向控制阀的控制系统

摘要

本发明涉及一种方向控制阀和LS控制系统，其中方向控制阀被构造成具有两个共轴线地设置的阀滑动件，这些阀滑动件的邻近端表面大于后部控制表面并且可以相互产生直接接触。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、包括两个共轴线地设置的阀滑动件的方向控制阀，该阀滑动件在滑动孔内被引导，本发明还涉及一种具有这种方向控制阀的LS控制系统。

背景技术

尤其在行走液压装置中，需要方向控制阀常常具有四个滑动位置，其中除了堵住压力开口和两个工作开口的中间位置和两个工作开口连接到箱开口中的浮动位置之外，方向控制阀不得不还有两个工作位置，其中一方面，一个工作开口连接到压力开口中，及另一个工作开口连接到返回开口中，及在其它位置上，相应地，第一所述的工作开口连接到箱开口中，另一个工作开口连接到压力开口中。

这种传统方向控制阀具有主滑动件，控制功能件设置在所述滑动件的通道中。这具有许多缺点，因为为了到达浮动位置，例如工作位置一定得完全超过。那个所需要的大滑动冲程导致相对较长的滑动并且因此导致相应较长的阀壳体。

在电子液压驱动的情况下，常常为相当长的时间段所设定的浮动位置被控制在滑动结束位置上。这需要，恒定较高的控制压力施加到阀滑动件上，因此相应地，不得不保持较高的电输入电流。而且，对于在工作位置上的滑动冲程而言，该变化(resolution)被减少了，因为浮动位置需要控制压力范围中的一部分。

为了消除至少一些缺点，现有技术中公开了具有两个阀滑动件(它们安装在结合阀壳体孔中)的方向控制阀。本申请人的EP1500825A2公开了一种技术方案，例如在该技术方案中，两个阀滑动件通过中央弹簧相互隔开，位于两个阀滑动件之间的最大距离借助挂钩或者类似装置来限制。

类似的技术方案公开在EP0114470B和EP0573191B1中，在这些专利文献中，方向控制阀同样被构造成具有两个共轴线设置的阀滑动件，在这些滑动件之间设置了弹簧。

这些技术方案相对较贵，因为弹簧一定得以合适的方式来安装。在EP0114470B和EP0573191B1中所公开的技术方案中，其它缺点是，借助螺线管和后者所驱动的挺杆来调整阀滑动件，因此该装置的费用进一步增加了。

在WO02/075162A1中，图10公开了一种具有两个共轴线的阀滑动件的方向控制阀，其中在没有设置弹簧的情况下直接布置两个阀滑动件。但是，它也借助螺线管来驱动。图12示出了实施例，在该实施例中，驱动是液压的，为此，驱动活塞具有两个控制表面，这两个控制表面的面积的比率为1∶2，该驱动活塞被分配到两个阀滑动件的后控制表面的每一个中。在原位置上，双控制压力相应地施加到更小的表面上。借助降低或者减小作用在一个控制表面上的控制压力来产生移动。这个技术方案的缺点在于，固定地连接到阀滑动件上的驱动活塞具有相对复杂的设计，并且只有得到一半的控制压力来使阀滑动件轴向地移动到工作位置上，因此该变化相应地较小。

发明内容

与这个相比，本发明的目的是提供一种方向控制阀和一种构造成具有该方向控制阀的LS控制系统，该方向控制阀具有简单和紧凑的设计并且允许阀滑动件刚好移动到预定的工作位置上。

关于方向控制阀，借助权利要求1的特征来实现这个目的，而对于LS控制系统，借助权利要求9的特征来实现这个目的。

根据本发明，方向控制阀被构造成具有两个共轴线设置的阀滑动件，这两个滑动件在没有设置弹簧或者挂钩或者类似装置的情况下相互产生直接接触。阀滑动件的邻近端表面作为后部控制表面借助上述控制压力来增压，但是，该后部控制表面的工作表面小于端表面的工作表面。借助施加所述控制压力，两个阀滑动件可以合适地移动分开，从而非常快速地和精确地采用预定滑动位置、例如浮动位置。相应地，在本发明的技术方案中，直接作用在阀滑动件(例如螺线管的挺杆)上的电子元件不需要移动，也不必在两个阀滑动件之间设置任何零件来限制该冲程。可以调整到预定滑动位置上，因为面积不相同，端表面和控制表面借助上述控制压力来增压，因此相对于传统的技术方案，导管的设计基本上被简单化。

在实施例中，这个面积不同借助较小的活塞来形成，这些较小活塞伸入到阀滑动件的后端部分中并且被支撑在壳体中。就各自的阀滑动件而言，所述小活塞限制出活塞室，其中控制压力被施加到该活塞室中。

在一个替换实施例中，在运动反向以形成面积不同时，阀滑动件的端部沿着径向被重新设定并且伸入到各自盖中，旋转端表面形成具有减小的横截面的控制表面。这种设计本身可以从DE3732445A1了解到(参见图5)。

两个阀滑动件被偏压到它们的原位置上，例如通过设置在各自弹簧室中的两个中心弹簧被偏压到它们的原位置上，每个中心弹簧作用在阀滑动件的后端部分上。箱压力被施加到安装中心弹簧的弹簧室中。阀滑动件和小活塞所限制出的每个活塞室优选地连接到阀孔的控制室中，从而通过至少一个壳体裂口引导控制压力，并且在移动之后，施加箱压力。

在阀滑动件移动之后，在所述壳体裂口使活塞室与弹簧室相连通时，方向控制阀的结构特别简单。

在阀孔中引导箱压力或者返回压力的两个箱室布置在外侧上因此两个压力室连接到压力开口、及两个工作室连通到各自工作开口中、及设置在中央的中央控制室借助控制压力来增压、及可能的其它控制室布置在箱室之间时，根据本发明它是优选的。

中央控制室在原位置上通过反向往复阀连通到阀滑动件的活塞室中，因此控制压力中的较低一个恒定地被施加到中央控制室中。

方向控制阀的液压控制优选地借助两个成比例地作用的压力减小阀来执行，借助这些压力减小阀，控制压力可以被施加到两个阀滑动件的控制表面上，并且压力减小阀在它们的原位置上使控制表面与箱压力相连通，并且因此使它们减压。

LS控制系统优选地包括各个压力调节器，及止动块被分配到至少一个工作开口中。

本发明的其它有利实施例是其它从属权利要求的主题。

附图说明

在下文中，借助示意性附图来详细解释本发明的优选实施例，其中：

图1示出了本发明的LS控制系统的线路图；

图2示出了图1的LS控制系统处于中间位置上的具体实施例；

图3是图2的方向控制阀的阀滑动件的放大视图；

图4示出了处于工作位置上的图2的结构；

图5示出了处于浮动位置上的图2的结构；及

图6是本发明的LS控制系统的另一个具体实施例。

1：阀板                2：方向控制阀

4：阀滑动件            6：阀滑动件

8：右中心弹簧          10：左中心弹簧

12：压力减小阀         14：压力减小阀

16：计量孔             18：计量孔

20：单个压力调节器     22：压力调节器弹簧

24：往复阀             26：LS导管

28：另一个往复阀       30：中央压力室

32：反向往复阀         34：止动块

36：止动块             38：排出计量孔

40：排出计量孔         42：阀孔

44：端表面             46：端表面

48：弹簧盖                50：弹簧盖

52：活塞室                54：活塞室

56：小活塞                58：小活塞

60：控制表面              62：控制表面

64：壳体孔                66：壳体孔

68：壳体孔                70：壳体孔

72：箱室                  74：箱室

76：工作室                78：工作室

80：供给室                82：供给室

84：控制压力室            86：控制压力室

88：控制室                90：控制室

92：中央控制室            94：提前导管

96：返回导管              98：供给导管

100：压力调节器输入室     102：弹簧室

104：连接导管             106：引导导管

108：引导导管             110：箱控制边缘

112：箱控制边缘           114：供给控制边缘

116：供给控制边缘         118：控制边缘

120：控制边缘             122：阀体

124：阀体                 126：关闭弹簧

128：关闭弹簧             130：阀座

132：阀座                 134：引导阀体

136：引导阀体             138：推动活塞

140：推动活塞             142：活塞表面

144：活塞表面             146：控制导管部分

148：控制导管部分         150：弹簧室

152：弹簧室               154：连接孔

156：连接孔               158：另一个控制边缘

159：另一个控制边缘       160：室

162：辅助控制边缘

具体实施方式

图1示出了行走控制部的LS阀板的线路图，通过该控制部可以控制拖拉机的液压消耗装置。阀板1具有：两个工作开口A、B，它们例如通到液压缸的两个压力室中；压力开口P；两个排出或者箱开口R1和R2；LS开口LS；控制压力开Px；和控制返回开口Rx。应用到行走液压装置中的这种LS控制系统的基本结构实质上相同，它们包括比例调整方向控制阀2，该控制阀包括速度部分和方向部分，从而调整流入到消耗装置或者流出消耗装置的液压介质量。在所示出的实施例中，方向控制阀2具有两个阀滑动件4、6，这两个阀滑动件相对于相互共轴线地安装在结合的阀孔内并且通过中心弹簧系统来偏压到所示的原位置上，该中心弹簧系统包括右中心弹簧8和左中心弹簧10，其中在该原位置上，两个阀滑动件4、6在前部上相互邻近。借助两个电操纵的压力减小阀12、14来操纵阀滑动装置，该压力减小阀12、14的输入口P连通到控制压力开口Px中，其中相对较大的输入控制压力被施加到该开口Px，并且箱开口T连通到控制返回开口Rx中。压力减少阀12、14的输出开口A连通到各自分配的阀滑动件4和/或6的控制侧上。

方向控制阀2的速度部分借助计量孔16、18来形成，这些计量孔16、18由阀滑动件4、6的控制边缘构成，其中单个压力调节器20连通到所述计量孔的上游。根据开口横截面的延伸部，单个压力调节器借助压力调节弹簧22的力和分配消耗装置的负荷压力来增压，该消耗装置的负荷压力通过LS导管26来施加到压力调节器20的控制表面上，该压力调节器沿着打开方向运动。通过LS行走压力的其它阀板所控制消耗装置的负荷压力通过控制开口Yw施加到往复阀24的输入中并且与连接到阀板上的消耗装置的负荷压力相比，及最大负荷压力然后流出到LS开口。在所示出的实施例中，负荷压力的较高一部分通过另一个往复阀28流出到工作开口A、B，其中LS导管26连通到该往复阀28的输出。沿着关闭方向，位于压力调节器20和方向控制阀2之间的液压介质流通道内的普通压力被施加到压力调节器20中。在它的控制位置上，压力调节器20在设定的计量孔16上保持压降不变，而与负荷压力无关。如在这种LS控制系统中的通常情况那样，由行走控制部所控制的所有消耗装置的最高负荷压力被引导到变容式泵的泵调节器或者定容式泵的旁通压力调节器中，因此泵管内的泵压力可以被如此地调节，以致它恒定地比所述最大负荷压力大一个预定的Δp。

为了设定浮动位置，因此两个阀滑动件4、6可以克服中心弹簧8、10的力从所示的原位置向外运动。为此，向着相互朝向的阀滑动件4、6的端表面伸入到结合中央压力室30中，压力减小阀12或者14的输出压力可以施加到该压力室30中。在所述压力减小阀12、14被调整到不同控制压力的情况下，通过反向往复阀32，所述控制压力的低压部分流出并且输送到中央控制压力室30，该压力室3 0连通到所述反向往复阀32的输出中。如果压力减小阀12、14被调整到相同的控制压力，那么在中央控制压力室30中通常是该控制压力。

在位于方向控制阀和分配工作开口A、B之间的液压介质流动通道中，设置了各自的止动块34、36，该止动块的结构参照图2来详细解释。这些止动块34、36把液压介质流加入到分配工作开口A、B中。为了使液压介质从消耗装置中进行重新流动，因此借助推动活塞可以释放止动块34、36。在拉动负荷的情况下，所述止动块34、36起着压力调节器的作用，该压力调节器允许不依赖于排出计量孔38、40的负荷压力地执行液压介质控制，其中该计量孔38、40借助方向控制阀来打开。在拉动负荷的情况下，通过另一个往复阀28，那种情况下的高压在排出侧上流出并且被报告给LS导管26，因此即使在拉动负荷的情况下，也可以确保足够的液压介质供给量，并且可以防止气穴现象。这方面的其它细节可以参考本申请人的DE10321914A1。

借助图2中的具体实施例示出了控制过程和图1所示的液压介质导管。

图2示出了行走控制部的阀板1的具体实施例。阀孔42沿着横向通过所述阀板1，两个阀滑动件4、6在阀孔42中沿着轴向运动。两个阀滑动件通过中心弹簧8、10被偏压到接触位置上，在该接触位置上，阀滑动件4、6的端表面44、46相互邻近。中心弹簧8、10支撑在弹簧盖48、50上，弹簧盖48、50沿着轴向密封阀孔42并且限制出各自弹簧室，在该弹簧室内，箱或者回流压力通过邻近图2的弹簧室的导管流出，该导管只在横剖视图中示出并且恒定施加。

在插入到弹簧室中的阀滑动件4、6的每个端部上，形成活塞室52和/或54，阀滑动件6的活塞室只用虚线来表示。在活塞室52、54中，插入小活塞56、58，这些小活塞借助从位于弹簧盖48和/或50的底部上的阀滑动件4、6所伸出的端部来支撑。小活塞56、58以液压介质气密的方式沿着轴向密封两个活塞室52、54。每个活塞室52、54的底表面形成了各自控制表面60、62，这些控制表面的工作面积小于各自阀滑动件4和/或6的端表面44、46的横截面面积。沿着轴向隔开的壳体孔64、66和68、70的终端位于两个活塞室52、54；在下文中讨论它的功能。也可以分别设置长方形的孔来替代所述的壳体孔64、66、67、70。它们不能通过小活塞56、58来盖住。

还可以形成具有更小工作面积的控制表面60、62而不是借助小活塞56、58，其中阀滑动件4、6的端部返回到旋转形状，并且伸入到盖中，因此借助各自盖和端部，形成了由控制表面60、62所限定出的空间，控制压力或者箱压力通过阀滑动件4、6中的导管可以施加到控制表面。

在图2和3的视图中，从外侧到内侧，设置在内部的两个外部箱室72、74、两个工作室76、78、两个供给室80、82、两个控制压力室84、86、两个控制室88、90和设置在中央的中央控制室92形成在阀孔内。两个箱室72、74通过没有示出的导管连通到弹簧室和阀板1的两个返回开口R1、R2(参见图1)。设置在内部的两个工作室76、78通过提前导管94通到工作开口A中，及各自地通过返回导管96通到工作开口B。两个供给室80、82通过供给导管98相互连通，各个压力调节器20的输出到达该导管98，该单个压力调节器20的输入通过压力调节器输入室100连通到阀板1的压力开口P(参见图1)。容纳压力调节器弹簧22的压力调节器20的弹簧室102通过LS导管26连通到往复阀24的输出中并且进一步被导向到另一个往复阀28的输出中，其中该往复阀28的两个输入通过大约U形连接导管104被连通到工作室76和/或78中。

如图2所示那样，两个压力减少阀12、14的输入开口P连接到控制压力开口Px中，及箱开口T连接到控制返回开口Rx上。两个输出开口A通过引导导管106、108引导到反向往复阀32的输入中，该往复阀32的输出连接到中央控制室92中。

如人们特别从图3的两个阀滑动件4、6的放大视图所看到的一样，从外侧到内侧，同时形成箱控制边缘110、112、供给控制边缘114、116、控制边缘118、110和其它控制边缘158、159，它们中的每一个借助活塞环的圆周边缘来形成。如从图3中进一步所看到的那样，壳体孔64、68终端于引导导管106和/或108，在原位置上盖住两个其它壳体孔66、70。

根据图2，两个止动块34、36被插入到供给导管94和/或返回导管96上。它们具有关闭件122和/或124，该关闭件包括引导开口，该关闭件借助各自的关闭弹簧126、128被偏压到阀座130、132上。在每个阀体122、124中，引导阀体134、136被安装和被偏压在另一个引导阀座上。借助把控制压力施加到它的活塞表面142、144中，每个引导阀体134、136借助推动活塞138、140可以升高离开它的引导阀座。为此，活塞表面142、144限制出压力室，该压力室通过控制导管部分146、148连接到两个控制室88、90中，这两个控制室88、90通过另外的控制边缘158、159连接到中央控制室92中。止动块34、36的弹簧室150、152通过短路部分连接到引导导管106、108中。而且，弹簧室150、152连接到工作开口A、B中。

在图1-3所示的方向控制阀2的原位置(中间位置)上，液压介质通过单个压力调节器20流入，该单个压力调节器20设置在供给导管98中。两个压力减小阀12、14没有供给介质流，因此两个引导导管106、108向着返回开口Rx释放。相应地，推动活塞138、140的两个活塞表面142、144向着返回开口Rx释放。由于中心弹簧8、10的偏压，因此两个滑动件4、6采用它们的所示中央位置，在该中央位置上，控制边缘112、114和116、118使工作开口A、B到压力开口P和返回开口R1和R2的液压介质连通中断。两个工作室76、78和提前导管94和返回导管96通过形成在阀滑动件4和/或6(以图2和3中的虚线所示)中的连接孔154、156连通到箱室72、74中并且因此连接到返回开口R1和R2中，并且因此进行压力释放。通过连接导管104和相应布置的另一个往复阀28所流出的负荷压力信号同样地处于这个阀板1的箱压力的水平。两个止动块34、36被锁紧，因为借助各自的负荷压力和关闭弹簧126、128使两个阀体122、124被迫靠在分配阀座130、132。

如果例如液压介质通过工作开口A回流到消耗装置并且从那里通过工作开口B，那么介质流被供给到压力减小阀12中。与供给到压力减小阀中的介质流成比例地被调整的控制压力通过压力减小阀12的输出开口A、引导导管108和壳体孔70被引导，并且在阀滑动件68的轴向运动之后引导到左活塞室54中。右活塞室52仍然如在中间位置那样通过没有供给介质流的压力减小阀14向着回流Rx被释放。相应地，还在右引导导管106中，施加箱压力。通过压力减小阀12所调整的控制压力也施加到反向往复阀22的左输入中，同时在右输入处，通过引导导管106施加箱压力，-反向往复阀32因此向着箱压力被打开，因此后者作用在中央控制室92中。

根据图4中的视图，两个阀滑动件4、6借助作用在控制表面62上的压力移动到右部，其中小活塞58进一步被支撑在弹簧盖50上。阀滑动件4、6的冲程借助小活塞58的直径、控制表面62的面积、中心弹簧8的力和控制压力大小来限制，其中控制压力大小借助压力减小阀12来调整。借助轴向移动到右部，从供给室82到工作室78的连接通过供给控制边缘116来断开，因此液压介质可以从压力调节器20的输出中流动到提前导管94中。现在用作单向阀的阀体124被升高以离开它的阀座132，并且液压介质容积流被释放到工作开口A中。箱压力通过中央控制室92和反向往复阀32而被施加到推动活塞140的活塞表面144中。通过阀滑动件4的另一个控制边缘158，控制室88到压力释放中央控制室92的连接被断开，及通过控制边缘118，到控制压力室84(它引导压力减小阀12、14的输入控制压力)中的连接被控制成断开，因此压力减小阀12的较高输入控制压力施加到推动活塞138的活塞表面42上。在这种方法中，根据图4，推动活塞138被移动到右边，并且克服它的阀弹簧的力使引导阀体134升高以离开引导座，因此弹簧室150内的压力被减小了，其中该弹簧室150在以前与消耗装置的负荷压力相对应。弹簧室150内的所述压力一下降以致在作用在弹簧室侧上的阀体122端表面上的弹簧室内的压力和作用在由阀体122活塞直径和阀座130直径所形成的不同区域上的负荷压力之间提供了力的平衡，阀体122就跟随引导阀体134并且液压介质可以通过工作开口B、返回导管96和位于工作室76和箱室72之间的连接流动以离开消耗装置，其中该连接借助箱控制边缘11来断开通向返回开口R2。箱控制边缘110处的压力和返回导管96内的压力返回作用在推动活塞138上，因此后者与止动块34的阀体130一起与排出压力调节器一样起作用，该排出压力调节器保持阀滑动件4的箱控制边缘110的排出压力不变，并且因此在拉负荷的情况下允许负荷压力独立地进行排出控制。两个壳体孔64、66在阀滑动件4向着中心弹簧8的弹簧室进行轴向运动期间打开，同样地，箱压力被施加到中心弹簧8中。

为了调整其它一些工作位置(在这些工作位置上，液压介质通过工作开口B流动到消耗装置并且通过工作开口A从消耗装置中流出)，因此压力减小阀14合适地供给有介质流以进行调整。

为了调整浮动位置(在该位置上，两个工作开口A、B都连接到返回开口R1/R2上，并且压力开口P被堵住)，因此介质流被供给到两个压力减小阀12、14中，因此在输出A中调整相同输出控制压力。两个压力减小阀12、14的所述输出控制压力然后通过引导导管106、108施加到反向往复阀32的两个输入和活塞室52、54的控制表面60、62中(参见图2)。当相同的输出控制压力被施加到反向往复阀32的两个输入时，这个压力也被施加到中央控制室92中。由于邻近中央控制室92的阀滑动件4、6的端表面44、46大于活塞室52、54的控制表面60、62(在图5中，只示出了52、60)，因此两个阀滑动件4、6克服相对较弱的中心弹簧8、10的力而移动分开。通过控制边缘118、120，控制室88、90到两个控制压力室84、86的连接被打开，因此控制开口Rx处的较高控制输入压力被施加到两个推动活塞138、140的活塞表面142、144中。两个止动阀34、36被打开-如在前面图4的连接一样-并且因此两个工作开口A、B通过提前导管94、返回导管96、两个工作室76、78、箱控制边缘110、112和外部箱室72、74连接到返回开口R1/R2。供给控制边缘114、116堵住到供给导管98的连接并且堵住因此通到压力调节器20的输出的连接-调整浮动位置。

如人们可以进一步从图5中看到的一样，阀滑动件4的两个壳体孔64、66和阀滑动件6的两个壳体孔68、70打开位于中心弹簧8和/或10的弹簧室和各自活塞室52、54(后者没有示出在图5中)之间的连接，因此控制表面60、62(参见图2)不再如以前一样借助控制压力来被增压，该控制压力由压力减小阀12、14来调整，但是弹簧室内是箱压力。由于两个端表面44、46基本上大于控制表面60、62并且它们被压力释放，因此压力减小阀12、14被调整成基本上较低的输出压力，从而在相当长的时间上克服中心弹簧8、10的力把阀滑动件4、6保持在它们的浮动位置上。

如可以从图6的实施例中推出那样，LS控制系统可以被构造成只具有一个止动块34，导管的设计基本上与前述实施例相对应，除了现在负荷压力通过其中流出的连接导管104不再通到工作室78但连通到室160之外，该室160在所示出的原位置上通过连接孔156连接到左箱室74中，该连接孔156设计成稍稍长于上述实施例。在阀滑动件6借助辅助控制边缘162轴向移动到右边的情况下，通到控制室90的连接被打开，通过该控制室90，处于工作开口A处的负荷压力然后被报告到连接导管104。这就是说，在这个实施例中，处于阀滑动件4、6处的、在使用止动块时控制推动压力的这些室被采用来分接负荷压力。在根据图6的实施例中，两个阀滑动件4、6相应地不再相同。

原则上，可以省去两个止动阀和单个压力调整器。

公开了一种方向控制阀和LS控制系统，其中方向控制阀被构造成具有两个共轴向设置的阀滑动件，阀滑动件的邻近端表面大于后面控制表面并且可以相互产生直接接触。