專利名稱：一種電液比例溢流閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種電液比例溢流閥有關(guān)，特別是一種在液壓控制系統(tǒng)中用于電液比例控制的電液比例溢流閥，包括先導閥部分和主閥部分。
背景技術(shù)：
在液壓控制系統(tǒng)中，特別是電液比例控制元件中，其電液比例溢流閥的作用是使它所控制的液壓油壓力與輸入的電壓信號或電流信號呈比例關(guān)系，電液比例溢流閥的控制電路通過接線端子連接到安裝在比例電磁鐵內(nèi)部的比例電磁鐵線圈，當有電流通過線圈時，比例電磁鐵輸出桿產(chǎn)生單方向推力，該推力與彈簧的壓緊力產(chǎn)生合力，合力將先導閥芯壓向先導閥進油口，當先導閥進油口壓力在先導閥芯上產(chǎn)生的力低于上述合力時，先導閥閥芯被壓緊在先導閥進油口上，先導閥進油口與先導閥回油口斷開。相反，當先導閥進油口壓力在先導閥芯上產(chǎn)生的力大于上述合力時，先導閥閥芯被推離先導閥進油口，先導閥進油口與先導閥回油口接通，并進一步控制主閥芯調(diào)整電液比例溢流閥的控制壓力，直到先導閥進油口壓力在先導閥芯上產(chǎn)生的力正好等于上述合力，實現(xiàn)控制液壓控制系統(tǒng)壓力的目的。在上述這種現(xiàn)有的控制方法和結(jié)構(gòu)中存在有兩個缺點其一是采用具有單向輸出能力的比例電磁鐵實現(xiàn)電一機械信號的轉(zhuǎn)換，受線圈最高工作溫度限制，線圈電流不能過大，電流過大會導致在給定條件下控制壓力的最大值受到限制；其二是彈簧的預壓緊力用于在電磁鐵輸出力為O時將先導閥芯壓在進油口上，該彈簧的預壓緊力應該盡量小，但又不能為0，使得電液比例溢流閥存在一個對應于彈簧預緊力的的最小控制壓力。在解決上述問題的已有技術(shù)中，對于第一個問題的解決辦法是加大輸入功率，以及增加比例電磁鐵的體積，這種解決問題的方法不僅使得系統(tǒng)龐大復雜，而且會受到比例電磁鐵安裝空間的限制，也會受到電力供應的限制。另一種方法是采用更加高效的散熱技術(shù)，提高線圈的最大允許電流，這種方法將大大增加電液比例溢流閥的復雜程度。針對第二個問題，其電液比例溢流閥的本體結(jié)構(gòu)受到限制，本身并沒有好的解決辦法，只能改變其結(jié)構(gòu)原理或在液壓控制系統(tǒng)中采用其他方法補充解決。上述已有解決問題的技術(shù)手段明顯不足，要進一步提高電液比例溢流閥用電機械轉(zhuǎn)換器的控制范圍，本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎上，以不增加所需驅(qū)動能量以及不改變溢流閥主體結(jié)構(gòu)的情況下，尋求一種提高電液比例溢流閥的壓力控制范圍和使電液比例溢流閥的最小控制壓力為O的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的問題是在現(xiàn)有電液比例溢流閥主體結(jié)構(gòu)的基礎上，在電液比例溢流閥的所需驅(qū)動能量一定的情況下，通過改進電液比例溢流閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以進一步提高電液比例溢流閥的壓力控制范圍，其目的是提供一種電液比例溢流閥。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的措施是一種電液比例溢流閥，包括比例電磁鐵、比例電磁鐵輸出桿、連接件和彈簧；其構(gòu)成在于
所述比例電磁鐵是雙向比例電磁鐵，其輸出力的大小和方向與其線圈通過電流的大小和方向相應；
所述比例電磁鐵輸出桿是通過連接件與先導閥芯軸向剛性連接，實現(xiàn)對先導閥芯的雙向驅(qū)動；
所述連接件是將比例電磁鐵輸出桿和先導閥芯軸向剛性連接；
所述彈簧是雙向比例電磁鐵線圈通過電流為零時處于預壓縮狀態(tài)，所產(chǎn)生的預緊力與電液比例溢流閥所控制的初始控制壓力相應；或者
與比例電磁鐵在相同方向的最大輸出力之和與電液比例溢流閥所控制的最大控制壓力相應；或者
與所述比例電磁鐵在相反方向的最大輸出力之差與電液比例溢流閥所控制的最小控制壓力相應。實現(xiàn)本發(fā)明上述技術(shù)方案的進一步的技術(shù)特征在于所述雙向比例電磁鐵是一個動圈式直線電機，或者是一個動鐵式雙向比例電磁鐵；所述最小控制壓力是電液比例溢流閥所控制的最小控制壓力，或者是O ;所述初始控制壓力是電液比例溢流閥所控制的初始控制壓；所述輸出力的大小是與其線圈通過電流的大小呈正比關(guān)系。本發(fā)明所提供的一種電液比例溢流閥，與現(xiàn)有技術(shù)相比，所具有的優(yōu)點與積極效果如下
(I)給雙向比例電磁鐵的線圈施加不同方向的電流，能夠使雙向比例電磁鐵通過雙向比例電磁鐵輸出桿對先導閥芯施加推力或拉力，雙向比例電磁鐵對先導閥芯的拉力能夠部分或全部抵消彈簧對先導閥芯的推力，從而大幅度降低電液比例溢流閥的最小控制壓力， 或者為O。(2)雙向比例電磁鐵對先導閥芯的最大推力與彈簧的預壓緊力之和，產(chǎn)生電液比例溢流閥的最大控制壓力，該控制壓力大于雙向比例電磁鐵的推力單獨作用時所產(chǎn)生的控制壓力，從而提高了電液比例溢流閥的最大控制壓力。(3)當設計的電液比例溢流閥的最大工作壓力給定后，利用彈簧可降低電液比例溢流閥的最大輸出力的絕對值的大小，即可以減小電液比例溢流閥線圈最大電流的絕對值，從而減少線圈的發(fā)熱量。因此利用本發(fā)明可以降低電液比例溢流閥對電源的能量消耗， 同時可以減少電液比例溢流閥的線圈的總體積，也就減小了所需要的比例電磁鐵的體積。


圖I是本發(fā)明電液比例溢流閥的驅(qū)動原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 :雙向比例電磁鐵；2 :雙向比例電磁鐵輸出桿；3 :中間件；4 :連接件；5 S封圈；6 :先導閥體；7 :彈黃預緊力調(diào)整片；8 :彈黃；9 :先導閥芯；10 :先導閥進油口 ；11 先導閥回油腔；12 :先導閥回油口 ；13 :雙向比例電磁鐵接線端子。Fko——彈簧(8)的預緊力，正方向指向是先導閥芯(9)關(guān)閉的方向；
Ft——雙向比例電磁鐵(I)的輸出力，正方向與—致，At經(jīng)過雙向比例電磁鐵輸出桿(2)和連接件(4)作用到先導閥芯(9)上。It——雙向比例電磁鐵(I)的線圈中的電流，It的方向這樣確定Jt的正值產(chǎn)生的Z7t為正值，對于比例電磁鐵而言，F(xiàn)t ^ Ki · It -,Ki是與比例雙向比例電磁鐵(I)有關(guān)的常數(shù)；
Fc——先導閥芯(9)受到的具有關(guān)閉先導閥芯(9)作用的力，即^與/^的合力，及
=+ 廠W。Ax——先導閥進油口(10)的橫截面積；
Pc——先導閥進油口(10)處的壓力值；
Fxc——Λ作用到先導閥芯(9)上的具有打開開先導閥芯作用的開啟力，弋。的大小為 Z7xc = PC.AX, Fxc的正方向指向打開先導閥芯(9)的方向；
Qxc——通過先導閥進油口(10)的流量；
Ps—電液比例溢流閥的控制壓力值。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的具體實施方式
作出說明
如圖I所示，實施本發(fā)明的一種電液比例溢流閥，包括先導閥部分和主閥部分。先導閥部分包括雙向比例電磁鐵I、雙向比例電磁鐵輸出桿2、連接件4和彈簧8，其中
在本發(fā)明方案中采用的雙向比例電磁鐵I是一個動圈式直線電機，或者是一個動鐵式雙向比例電磁鐵，其輸出力的方向與其線圈中通過的電流的方向相應，其輸出力的大小與其線圈中通過的電流的大小呈比例關(guān)系。當輸入到線圈的電流為某一正值時，雙向比例電磁鐵I向電液比例溢流閥的先導閥芯施加一個與電流大小呈比例的推力(假設電流的正值對應于雙向比例電磁鐵I的推力方向)，該推力加彈簧預緊力共同產(chǎn)生一個電液比例溢流閥的控制壓力，而該控制壓力大于上述推力單獨作用時所產(chǎn)生的控制壓力；當輸入到線圈的電流為某一負值時，雙向比例電磁鐵I向電液比例溢流閥的先導閥芯施加一個與電流大小呈比例的拉力，該推力抵消部分彈簧預緊力后產(chǎn)生一個電液比例溢流閥的控制壓力，而該控制壓力小于彈簧預緊力單獨作用時所產(chǎn)生的控制壓力，當拉力的大小接近彈簧的預緊力時，電液比例溢流閥的最小控制壓力接近O值。由于線圈中電流的發(fā)熱功率與電流的方向無關(guān)，因此利用本發(fā)明可實現(xiàn)在動圈式直線電機或者動鐵式雙向比例電磁鐵的發(fā)熱功率受限時提高電液比例溢流閥的壓力控制范圍，或者在電液比例溢流閥的壓力控制范圍給定后，減小動圈式直線電機或者動鐵式雙向比例電磁鐵所需要的發(fā)熱功率。本發(fā)明方案中所采用的雙向比例電磁鐵輸出桿2是通過連接件4與電液比例電磁鐵先導閥芯9軸向剛性連接，所述剛性連接是采用機械連接，如銷軸連接、螺紋連接和插接連接等。本發(fā)明方案中所采用的連接件4是其一端與雙向比例電磁鐵輸出桿2軸向剛性連接，另一端與電液比例電磁鐵先導閥芯10軸向剛性連接，實現(xiàn)雙向比例電磁鐵輸出桿2與電液比例電磁鐵先導閥芯10的軸向剛性連接，使得動圈式直線電機或者動鐵式雙向比例電磁鐵既可對先導閥芯施加推力，也可對先導閥芯施加拉力。本發(fā)明方案中所采用的彈簧8是其初始狀態(tài)為預壓縮狀態(tài)，彈簧8預壓縮狀態(tài)所具有的推力是預壓緊力，即在雙向比例電磁鐵I線圈中無電流通過時處于預壓縮狀態(tài)，其預壓縮狀態(tài)所產(chǎn)生的預壓緊力的大小使電液比例溢流閥產(chǎn)生一個初始控制壓力，用于電液比例溢流閥的最常用的控制壓力。在典型情況下，雙向比例電磁鐵所產(chǎn)生的兩個方向最大
5力的大小相等，彈簧的預緊力也等于上述最大力。預壓緊力與最大力之和縮產(chǎn)生電液比例溢流閥的最大控制壓力，預壓緊力與最大力之差為0，使得電液比例溢流閥的最小控制壓力為0，預壓緊力單獨作用產(chǎn)生電液比例溢流閥的初始控制壓力，或者是最常用的控制壓力， 這種情況下所設計的電液比例溢流閥最能體現(xiàn)本發(fā)明的特點。在上述本發(fā)明的一種電液比例溢流閥的構(gòu)成關(guān)系中，通過其結(jié)構(gòu)原理對其具體的實施方式作出進一步的說明，如圖I所示
I、當Jt = O時，K = 0，先導閥芯9受到的關(guān)閉力^ = Ft + Fio = 4。(I)當電液比例溢流閥的被控制壓力&比較大，使得弋。> Fc,即先導閥芯9受到的開啟力大于關(guān)閉力時，先導閥芯9被推離先導閥進油口 10，先導閥進油口 10與先導閥回油口 12打開，先導閥進油口 10處的液體經(jīng)過先導閥回油腔11向先導閥回油口 12流動，穩(wěn)定流量為4。0，^xc0進一步通過主閥部分使電液比例溢流閥處于溢流狀態(tài)，從而調(diào)整電液比例溢流閥被控制壓力/^，直到先導閥進油口 10處的液壓油壓在先導閥芯9上產(chǎn)生的力Axc 正好等于Z7。，使電液比例溢流閥的被控制壓力值A始終穩(wěn)定在某個數(shù)值Z7stl處。(2)當溢流閥被控制壓力&比較小，使得< Fc,即先導閥芯9受到的開啟力小于關(guān)閉力時，先導閥芯9關(guān)閉從先導閥進油口 10到先導閥回油口 12的通道，電液比例溢流閥不溢流。因此，電液比例溢流閥被控制壓力A始終被控制在初始設定值以下，Ps0的大小決定于以及主閥部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)。2、當Jt > O時，At > 0，先導閥芯9受到的壓緊力^ = + Fio > Fko。(I):當電液比例溢流閥被控制壓力&比較大，使得及。> ^，即先導閥芯9受到的開啟力大于關(guān)閉力時，先導閥芯9被推離先導閥進油口 10，先導閥進油口 10與先導閥回油口 12打開，先導閥進油口 10處的液體經(jīng)過先導閥回油腔11向先導閥回油口 12流動，穩(wěn)定流量為I，^xcl進一步通過主閥部分使電液比例溢流閥處于溢流狀態(tài)，從而調(diào)整電液比例溢流閥被控制壓力，直到先導閥進油口 10處的液壓油壓在先導閥芯9上產(chǎn)生的力及。正好等于/^，使被控制壓力穩(wěn)定在某個數(shù)值A1處。(2)當電液比例溢流閥被控制壓力&比較小，使得< Fc,即先導閥芯9受到的開啟力小于關(guān)閉力時，先導閥芯9關(guān)閉從先導閥進油口 10到先導閥回油口 12的通道，電液比例溢流閥不溢流。因此，電液比例溢流閥被控制壓力A始終被控制在某個/^1以下，4的大小決定于主閥部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)。當/t取到線圈的允許最大電流/tlm時，此時雙向比例電磁鐵I輸出最大正向推力Atlm、合力Glm = Ftlm + 也達到最大，溢流閥被控制壓力A 被控制在Z7slni以下，Psla就是電液比例溢流閥的最大控制壓力，當電液比例溢流閥和雙向比例電磁鐵I的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，Z7slni決定于雙向比例電磁鐵I的線圈最大允許電流/tln和彈簧8的預壓緊力/3、當Jt〈 O時，At〈 0，先導閥芯10受到的壓緊力^ = + Fio < Fko。(I):當電液比例溢流閥被控制壓力&比較大，使得及。> ^，即先導閥芯9受到的開啟力大于關(guān)閉力時，先導閥芯9被推離先導閥進油口 10，先導閥進油口 10與先導閥回油口 12打開，先導閥進油口 10處的液體經(jīng)過先導閥回油腔11向先導閥回油口 12流動，穩(wěn)定流量為仏。2，進一步通過主閥部分使電液比例溢流閥處于溢流狀態(tài)，從而調(diào)整電液比例溢流閥被控制壓力Ps,直到先導閥進油口 10處的液壓油壓在先導閥芯9上產(chǎn)生的力Fjlc正好等于Z7。，使被控制壓力穩(wěn)定在某個數(shù)值/^處。
(2):當溢流閥被控制壓力&比較小，使得弋?！醇?，即先導閥芯9受到的開啟力小于關(guān)閉力時，先導閥芯9關(guān)閉從先導閥進油口 10到先導閥回油口 12的通道，電液比例溢流閥不溢流。因此，電液比例溢流閥被控制壓力始終被控制在某個A2以下，Ps2的大小決定于仏。2以及主閥部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)。當設計滿足要求時，線圈電流/t取到某個負向電流 -A2m時，合力K2m = O,電液比例溢流閥被控制壓力Ps被控制在O壓附近。利用本發(fā)明設計電液比例溢流閥，除按照現(xiàn)有技術(shù)對電液比例溢流閥進行設計外，需要確定Z7ktl和雙向比例電磁鐵的最大允許電流/tm。(I) Z7ktl的確定方法
選擇所設計的電液比例溢流閥的應用環(huán)境中被控壓力^出現(xiàn)最多的工作壓力作為初始設定的被控壓力值，根據(jù)主閥部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定控制/^C1所需要的流量4。0，根據(jù)和先導閥部分的結(jié)構(gòu)尺寸確定彈簧8的預壓緊力(2) 4的確定方法
確定/tlm :確定好電液比例溢流閥的最高控制壓力Z7slm,根據(jù)主閥部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定控制Alm所需要的流量Acam，根據(jù)Acam和先導閥部分的結(jié)構(gòu)尺寸確定先導閥芯9所需要的最大壓緊力^lm，即雙向比例電磁鐵I的最大正向輸出力與彈簧8的預壓緊力/之和。根據(jù) A · Aim + ^kO = Z7clm，計算出 /tlm。確定It2m :根據(jù) Ki · It2m = Fko,計算出 /t2moJtffl取Jtlm和Jt2m 二者中的最大者。下面通通過具體實施例進一步詳細說明本發(fā)明的
具體實施例方式
實施例I
如圖I是根據(jù)本發(fā)明設計的電液比例溢流閥的結(jié)構(gòu)示意圖，電液比例溢流閥包括比例電磁鐵I、比例電磁鐵輸出桿2、連接件4和彈簧8。所設計的電液比例溢流閥指標包括最大溢流流量壓力控制范圍0+sm，根據(jù)本發(fā)明的特點，給出所設計電液比例溢流閥的預設控制壓力P說。利用本發(fā)明設計電液比例溢流閥，除按照現(xiàn)有電液比例溢流閥進行設計外，需要確定Z7ktl和雙向比例電磁鐵I的最大允許電流/tm。Fm的確定方法
選擇所設計的電液比例溢流閥的應用環(huán)境中被控壓力/出現(xiàn)時間最多的壓力作為初始設定的被控壓力值根據(jù)主閥部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定控制Acl所需要的流量4。0，根據(jù)4。。 和先導閥部分的結(jié)構(gòu)尺寸確定彈簧8的預壓緊力Itm的確定方法
確定/tlm :確定好電液比例溢流閥的最高控制壓力Z7slm,根據(jù)主閥部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定控制Alm所需要的流量，根據(jù)和先導閥部分的結(jié)構(gòu)尺寸確定先導閥芯(9)所需要的最大壓緊力^lm，即雙向比例電磁鐵I的最大正向輸出力與彈簧8的預壓緊力/之和。根據(jù) A · Aim + ^kO = Z7clm，計算出 /tlm。確定It2m :根據(jù) Ki · It2m = Fko,計算出 /t2moJtm取Jtlm和Jt2m 二者的絕對值的最大者，但Jtm不能超過雙向比例電磁鐵I的線圈的最大允許電流。
權(quán)利要求
1.一種電液比例溢流閥，包括比例電磁鐵、比例電磁鐵輸出桿、連接件和彈簧；其特征在于所述比例電磁鐵(I)是雙向比例電磁鐵，其輸出力的大小和方向與其線圈通過電流的大小和方向相應；所述比例電磁鐵輸出桿(2 )是通過連接件(4 )與先導閥芯(9 )軸向剛性連接，實現(xiàn)對先導閥芯(9)的雙向驅(qū)動； 所述連接件(4)是將比例電磁鐵輸出桿(2)和先導閥芯(9)軸向剛性連接；所述彈簧(8)是雙向比例電磁鐵線圈通過電流為零時處于預壓縮狀態(tài)，所產(chǎn)生的預緊力與電液比例溢流閥所控制的初始控制壓力相應；或者，與比例電磁鐵(I)在相同方向的最大輸出力之和與電液比例溢流閥所控制的最大控制壓力相應；或者，與所述比例電磁鐵(I)在相反方向的最大輸出力之差與電液比例溢流閥所控制的最小控制壓力相應。
2.如權(quán)利要求I所述的電液比例溢流閥；其所述雙向比例電磁鐵(I)是一個動圈式直線電機，或者是一個動鐵式雙向比例電磁鐵。
3.如權(quán)利要求I所述的電液比例溢流閥；其所述最小控制壓力是電液比例溢流閥所控制的最小控制壓力，或者是O。
4.如權(quán)利要求I所述的電液比例溢流閥；其所述初始控制壓力是電液比例溢流閥所控制的初始控制壓。
5.如權(quán)利要求I所述的電液比例溢流閥；其所述輸出力的大小是與其線圈通過電流的大小呈正比關(guān)系。
全文摘要
一種電液比例溢流閥是其采用雙向比例電磁鐵，通過連接件將比例電磁鐵輸出桿與先導閥芯軸向剛性連接，實現(xiàn)對先導閥芯的雙向驅(qū)動，其彈簧是雙向比例電磁鐵線圈通過電流為零時處于預壓縮狀態(tài)，所產(chǎn)生的預緊力與比例電磁鐵在相同方向的最大輸出力之和與電液比例溢流閥所控制的最大控制壓力相應，產(chǎn)生電液比例溢流閥的最大控制壓力，該控制壓力大于雙向比例電磁鐵的推力單獨作用時所產(chǎn)生的控制壓力，從而提高了電液比例溢流閥的最大控制壓力。
文檔編號F15B13/02GK102588372SQ20121005979
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者張嬋愛, 王旭平, 許小慶 申請人:太原理工大學