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    摘要
    申请专利号:

    CN96195063.3

    申请日:

    1996.05.03

    公开号:

    CN1189134A

    公开日:

    1998.07.29

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):B62D 5/083申请日:19960503授权公告日:20010418终止日期:20150503|||授权||||||公开
    IPC分类号: B62D5/083 主分类号: B62D5/083
    申请人: 毕晓普驾驶有限公司; 单一检索有限公司
    发明人: A·D·汤马斯
    地址: 澳大利亚新南威尔斯省
    优先权: 1995.05.05 AU PN2835; 1995.06.08 AU PN3436; 1995.11.30 AU PN6876
    专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 周备麟;黄力行
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN96195063.3

    授权公告号:

    |||1064612||||||

    法律状态公告日:

    2016.06.22|||2001.04.18|||1998.08.05|||1998.07.29

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||实质审查请求的生效|||公开

    摘要

    一种用于液压转向装置的回转阀,具有包括槽口(19a~b)的套筒(11),该套筒以轴颈支承在包括凹槽(18a~c)的输入轴(10)上,相互配合的套筒槽口和输入轴凹槽形成轴向延伸的节流孔。节流孔连通成流路,形成并联的初级和次级液压流体惠斯登桥。各个桥包括两个臂,每个臂上装有连通到阀的相应入口和回流口的入口节流阀和回流节流阀。初级桥的臂包括与液压缸口之一成压连相通的装置,而次级桥的臂不包括这种装置。在每个次级桥臂上的回流节流孔(34a、34b)由次级回流凹槽(18c)边缘上的限流边缘结构形成,当阀位于中间位置时,该限流边缘结构沿圆周重叠于相邻套筒镗孔上槽脊的程度使回流节流孔对所有的阀控制角形成一个液压流体的节流装置,因而将背压施加在上游的入口节流孔上。该背压大到足以基本上抑制在该入口节流孔中产生空化噪声。

    权利要求书

    1: 一种用于液压动力转向装置的回转阀,该阀包括阀一外壳,该外 壳具有一个接收来自泵的液压流体的入口、一个使液压流体回流到泵的 回流口和一些使液压流体连通到动力转向装置左、右液压缸腔的液压缸 口,该阀还包括;一输入轴,在其外周面上具有许多由槽脊分开的轴向 延伸凹槽;一个以轴颈支承在所述输入轴上的套筒,在该套筒的镗孔内 有一排与输入轴上槽脊沿圆周对齐的轴向延伸槽口;在相互作用的输入 轴凹槽和套筒槽口之间的界面,该界面限定控制该阀中流体流量的轴向 延伸节流孔,当输入轴和套筒之间出现偏离中间位置的相对转动时,这 些节流孔打开和关闭,这些节流孔被连通成流路,使得它们形成一个或 多个初级的和一个或多个次级的并联液压惠斯登桥,每一所述桥包括两 个使入口和回流口成液压连通的臂,每一所述臂包括与入口成液压连通 的入口节流孔和与回流口成液压连通的回流节流孔,流过各桥的液压流 体流量随该桥中相应入口节流孔和回流节流孔所提供的节流作用而变 化,初级桥的臂具有一种装置,该装置使液压流体从该臂上相应入口节 流孔和回流节流孔的相互连接点液压连通到液压缸口中的一个口上,而 次级桥的臂不包括使液压流体液压连通到液压缸口的装置,其特征在 于,所述次级桥的各个臂上的回流节流孔由与上述回流节流孔相联的次 级回流凹槽缘上的限流边缘结构构成,当回转阀处于中间位置时,所述 限流边缘结构重叠于相邻套筒镗孔槽脊到这种程度,使得当同一臂上的 上游入口节流孔对应于偏离所述中间位置的所有阀控制角关闭时,所述 回流节流孔构成液压流体的节流装置,所述回流节流孔将背压施加在所 述上游入口节流孔上,所述背压大到足以显著抑制空化噪声在所述入口 节流孔内产生。
    2: 如权利要求1所述的回转阀,其特征在于,当同一臂中的上游入 口节流孔对应于偏离中间位置的所有阀控制角关闭时,所述回流节流孔 形成基本上恒定的节流面积。
    3: 如权利要求2所述的回转阀,其特征在于,在所述回流节流孔上 所采用的所述限流边缘结构的横截面这样构成,使局部减小限流边缘深 度的区域位于相互配合的输入轴限流边缘结构和相邻套筒镗孔槽脊的 重叠区域内。
    4: 如权利要求1所述的转动阀,其特征在于,用以提高背压的另一 个限流装置位于所述回流节流孔的下游。
    5: 如权利要求1所述的回转阀,其特征在于,来自初级桥的液压流 体经初级回流通路液压连通到回流口,来自次级桥中的液压流体经次级 回流通路,在次级回流通路中的节流装置液压连通到回流口。
    6: 如权利要求5所述的回转阀,其特征在于,次级回流通路通过输 入轴的镗孔。
    7: 如权利要求6所述的回转阀,其特征在于,使次级回流凹槽连通 到输入轴镗孔的径向孔的直径被减小,从而在次级回流节流孔下游的次 级回流凹槽中产生背压。
    8: 如权利要求7所述的回转阀,其特征在于,所述径向孔具有圆锥 形的或渐缩的入口。
    9: 如权利要求8所述的回转阀,其特征在于,上述初级回流通路也 通过上述输入轴镗孔,并且使初级回流凹槽与输入轴镗孔液压连通的所 述径向孔的直径大到基本上不产生节流作用。
    10: 如权利要求5所述的回转阀,其特征在于,次级回流通路中的节 流装置的几何形状是圆环形的。
    11: 如权利要求10所述的回转阀,其特征在于,所述圆环形节流装 置的流动横截面具有高的纵横比,从而抑制其产生空化噪声。
    12: 如权利要求6所述的回转阀,其特征在于,进入输入轴镗孔的液 压油由扭力杆上的直径加大部分节流,所述加大部分被配置成相对于输 入轴镗孔形成小的径向间隙,因此当液压油在该孔中沿轴向流向所述回 流口时,形成液压油的圆环形节流装置。
    13: 如权利要求12所述的回转阀,其特征在于,来自初级桥中的液 压油直接连通到回流口,因而不要求它流过输入轴镗孔,所以不承受由 扭力杆上的所述直径加大部分所施加的节流作用。
    14: 如权利要求13所述的回转阀,其特征在于,初级桥以通是通过 使与初级回流节流孔相联的输入轴凹槽以通道形式轴向延伸直接连通 到回流口的,因此可使初级桥中的液压油从所述输入轴凹槽经所述通道 沿轴向直接流出。
    15: 如权利要求12所述的回转阀,其特征在于,所述扭力杆直径加 大部分被制成为包围所述扭力杆的模制塑料圆环形衬套。
    16: 如权利要求15所述的回转阀,其特征在于,所述模制塑料圆环 形衬套用化学上抗液压油腐蚀的工程塑料,诸如DeLrin或Lurathane 的塑料制造。
    17: 如权利要求15所述的回转阀,其特征在于,所述模制塑料圆环 形衬套轴向延伸从而重叠于所述输入轴中的次级回流径向孔。
    18: 如权利要求5所述的回转阀,其特征在于,在所述套筒镗孔中形 成轴向延伸的次级回流通道,该通道沿圆周与次级回流凹槽对齐,所述 通道延伸到套筒镗孔的轴向端,并配置成与回流口成液压流体连通。
    19: 如权利要求18所述的回转阀,其特征在于,通道的径向深度相 当小,由此与输入轴相邻外径相互配合而在次级回流凹槽下游的次级回 流通路径上形成具有高纵横比的节流装置。
    20: 如权利要求19所述的回转阀,其特征在于,至少一个次级回流 通道延伸到套筒镗孔的两轴向端。
    21: 如权利要求19所述的回转阀,其特征在于,在套筒镗孔中形成 轴向延伸的初级回流通道,并配置成沿圆周与初级回流凹槽对齐,所述 初级回流通道延伸到套筒镗孔的轴向端并配置成与回流口成液压流体 连通,其中初级回流通道的径向深度大于次级回流通道的径向深度。
    22: 如权利要求21所述的回转阀,其特征在于,至少一个初级回流 通道延伸到套筒镗孔的两轴向端。
    23: 如权利要求21所述的回转阀,其特征在于,任何一个或多个延 伸到套筒镗孔两轴向端的所述初级和次级回流通道用一台多齿铰孔机 制成。
    24: 如权利要求5所述的回转阀,其特征在于,所述次级回流凹槽轴 向延伸,形成浅的具有高纵横比的通道,该通道通过该凹槽与相邻套筒 镗孔的相互配合而形成,并延伸到套筒镗孔的轴向端,由此在次级回流 通路中形成节流装置。
    25: 如权利要求24所述的回转阀,其特征在于,所述初级回流凹槽 轴向延伸,形成其径向深度大于次级回流凹槽深度的通道,由此形成相 对不节流的初级回流通路。
    26: 如权利要求5所述的回转阀,其特征在于,所述次级回流凹槽至 少沿一个方向轴向延伸,从而与一圆环形腔连通,该圆环形腔通过输入 轴外周的小直径部分与套筒镗孔的相互配合而形成,上述圆环形腔起着 收集次级回流油的收集管作用,该腔然后经圆环形节流阀直通到回流 口。
    27: 如权利要求26所述的回转阀,其特征在于,所述圆环形节流装 置由在输入轴的上述小直径部分和套筒镗孔径向向内部分的内径之间 的预定小径向间隙构成。
    28: 如权利要求27所述的回转阀,其特征在于,所述镗孔的所述径 向向内延伸部被制成为具有精确内外尺寸的圆环形冲压金属杯,该杯压 配合在套筒内,以封闭套筒镗孔的轴向端。
    29: 如权利要求27所述的回转阀,其特征在于,所述预定的径向间 隙使由此形成的圆环形节流装置具有高的纵横比,以便抑制空化噪声的 产生。
    30: 如权利要求26所述的回转阀,其特征在于,初级回流通路通过 输入轴镗孔,因此旁通圆环形节流装置流到回流口。
    31: 如权利要求1所述的回转阀,其特征在于,所述回转阀具有8个 输入轴凹槽。
    32: 如权利要求1所述的回转阀,其特征在于,上述回转阀具有8个 套筒槽口。

    说明书


    动力转向装置的回转阀

        【技术领域】

        本发明涉及例如用在车辆的液压动力转向装置中的回转阀。本发明具体提供一种在设计加力特性时具有灵活性的低噪声回转阀。

        背景技术

        这种回转阀通常包括一输入轴,在该轴的外周面上具有许多由槽脊分开的端部封闭的轴向延伸凹槽。套筒以轴颈支承在该输入轴上,该套筒地镗孔中具有一排端部封闭的轴向延伸槽口,该槽口与输入轴上的槽脊沿圆周对齐。在相互配合的输入轴凹槽和套筒槽口之间的界面限定轴向延伸的节流孔,该节流孔在输入轴和套筒之间相对转动时便开启和关闭。输入轴凹槽的侧边形成特殊的节流孔构形,称作限流边缘结构。这些节流孔连通构成流路,构成若干组液压流体的惠斯登桥,这些桥并联工作,其工作类似于通常的惠斯登电桥。

        在输入轴和套筒上钻出的通道与套筒外周面上的环形凹槽相结合可使液压油在输入轴的凹槽和套筒的槽口之间流动,液压泵以及左、右侧液压助推缸腔装在转向装置中。

        装在输入轴中的扭力杆用于在不需要时将输入轴和套筒推到中间的中心位置。当驾驶员将输入转矩加到转向盘时,扭力杆偏转,使套筒和输入轴发生相对转动,偏离中间位置。这种所谓“阀门控制角”使得若干组液压惠斯登桥不平衡,由此在左、右侧液压缸腔之间产生压差?;刈У摹凹恿μ匦郧摺奔瓷鲜鍪淙胱睾脱共钪涞暮叵刀杂诟ǖ淖蜃爸弥饕上蘖鞅咴到峁沟募负涡巫淳龆?。

        在回转阀中的节流孔流路通常使用2个、3个或4个惠斯登桥,分别需要4个、6个或8个输入轴凹槽和套筒槽口。每个惠斯登桥包括左右侧液压油的流动路径。这种路径下面称作“臂“,各个左、右侧臂又包括上、下部分,各左、右侧臂的上、下部分分别在一个连接点相交,该连接头连接于左、右侧液缸腔,以下将此连接点称作阀的左手、右侧“液压缸口”。

        在回转阀的中间位置,液压泵送出的油从阀的“入口”分配到并进入各个惠斯登桥。在此点液压油还分配到并进入上左、右臂,每个臂包括一个“入口节流孔”。在经这种入口节流孔限流之后,液压油与相应的液压缸口及下臂的相应连接部连通。取决于由液缸腔中活塞的运动而造成的液压缸之间的流速,油继续流过下部左、右侧臂,并经各臂中的“返回节流孔”限流,然后在回转阀的“回流口”的紧下游重新汇合在一起。

        构成各个惠斯登桥的两个入口节流孔和回流节流孔的流路在回转阀中是这样连通的,使相对于输入轴和套筒偏离其中间位置的给定相对角位移,各个惠斯登桥上的两个相对节流孔同时关闭或打开。例如左侧入口节流孔和右侧回流节流孔均关闭(即增加对油流的节流作用),而右侧入口节流孔和左侧回流节流孔均打开(即减少对油流的节流作用)。按照经典的惠斯登桥理论,对于流过各个惠斯登桥的给定油流量,在左、右侧液缸口之间将出现压差,从而相对阀门控制角的各个值提供所需的助推动力。

        这种传统回转阀的一般操作方法在动力转向设计的先有技术中是众所周知的,并在美国专利No.3022772(Zeigle等人)中作了很详细说明,该专利公认是说明回转阀原理的“原始”专利。这种样式的回转阀此后被称为“直接式阀”,因为在阀中的所有惠斯登桥中的液压流体直接连通到液压缸口。

        回转阀现今通常装在装有防火壁的齿条与齿轮转向装置中,在这种状态下,驾驶员可以清楚地听到从阀中发出的任何噪声例如撕撕声。这种撕撕声是液压油流过由限流边缘结构和由相邻套筒槽口的边缘形成的节流孔时由于液压油的空化作用造成的。特别是在阀的高压作业期间,例如在??科诩?,这种作用更大,在??科诩淇梢圆?~10Mpa或更大的差压。在动力转向阀技术中众所周知,如果相联限流边缘结构的轴向长度和径向深度的长深比很高,由此将油约束成为沿一个限流边缘结构整个轴向长度流动的薄层流,并且如果还将油流量均匀地分配到并联工作的若干限流边缘结构中,进一步减少流过任一个节流孔的油流量,则节流孔不太容易发生空化作用。另外还知道,如果限流边缘结构在与输入轴的外径相交处跟该外径近乎相切,从而形成一个通常以4°~8°之间的角度倾斜的小倒角,则空化作用不大可能发生。

        20多年来在回转阀中广泛使用这种小倒角来抑制噪声。为达到必须的深度和精度,通常用特殊的分度容床或凸轮式磨床来加工这些倒角,这导致总的加工时间长,设备投资相当大,造成总的制造成本高。

        对于设计回转阀越来越认可的另一要求是需要线性加力特性曲线。在车辆拐弯期间,驾驶员的输入转矩和这种拐弯操作关联的压差之间最好存在大体上的线性关系。这导致助力“上升”的感觉,并使在这种临界状态下的转向感觉增加到最大。与对线性助推曲线的要求相联联的,还希望在达到最大停车转矩(因而停车压力)之前,尽量增大线性区域的范围。这需要使线性助推特性曲线很快过渡到或“转向”到跟停车所用较高压差相联的斜率陡得多的区域。因此相对于在拐弯期间回转阀的线性助推特性曲线的给定斜率和范围,驾驶员在停车期间需要施加的转矩最小。

        如果倒角被设计成漩涡形,如美国专利No.5?267?588(Bishop等人)中公开的那样,或设计成一系列的浅小平面,如美国专利No.4?460016(Haga等人)中公开的那样,则这种倒角型的限流边缘结构在一定程度上可以产生低噪声的线性加力特性。然而在这两种情况下,线性加力区域的范围相当短,而且也延长了到达加力特性曲线更陡的停车区的过渡,因此在尽量减小停车转矩方面不是最佳的。

        在这种技术中抑制动力转向阀中阀噪声的另一种方法是将背压施加到在其他情况下会发生空化作用的节流孔上,由此使节流孔中的压力升高到压油的蒸气压以上,从而防止空化作用的发作。如果采用这种替代方法抑制噪声,则在输入轴上不一定使用倒角型的限流边缘结构。事实上可以用更陡的和轴向更短的限流边缘结构,这种结构在没有这种背压时本来会发生很大噪声。这种比较陡的且一般比较复杂的限流边缘结构可以用精压法、滚压法或传统的滚铣法制作,如果适当设计,也可以产生上述所希望的具有快转向的线性加力特性曲线。

        美国专利No.4?335?749(Walter)示出一种直接式阀,该阀在每个桥路的左、右臂的下部分装有一个额外的(第二)的节流孔。该节流孔随着阀门转角的增加而逐渐关闭,直到达到恒定的节流孔面积,该面积根据流过该臂的流量将预定的背压加在上游的正在关闭的入口节流孔上。这种样式的阀基于每桥6个节流孔,如果在阀中用3个桥,则需要9个输入轴凹槽和9个套筒槽口。如果用4个桥(如在传统的8个凹槽/槽口的回转阀),则需要12个输入轴凹槽和12个套筒槽口。因此这种样式是非标准的,增加了额外的制造成本。

        另外,实验已证明,为消除在比如说产生10MPa压差的节流孔中的空化噪音,则需要施加大到1MPa或更大的下游背压。如果这种高背压采用美国专利No.4?335?749(Walter)公开的方法由返回节流孔产生,则该背压将提高需由液压泵输送的入口压力同样1MPa,而同时这种附加的压力中没有任何部分以压差方式施加在液缸腔上。如果因为这种直接式阀的装置在每个桥中包括液缸口接头,而用于形成背压的返回节流孔又是在这种接头的下游。就形成助推力而言,在阀入口压力中增加1MPa完全浪费了,只是单纯地提高了液压泵的操作压力。很不希望出现后一种情况,因为此时在液压系统中的能耗成正比地增加。另外,由于必须增加泵的减压阀设置以适应增加的阀的操作压力,例如在本例中从10MPa增加到11MPa,所以泵的噪声、渗漏和潜在的液压管路故障将成为更大的问题。

        为此,按照上述先有技术发明,由返回节流孔可施加的实际背压值被限制在大约300~400KPa,远不到1MPa,否则在动力转向阀的整个操作压力范围内为基本消除空化噪声需要更多的量。

        此后称作“旁通式阀”的另一类回转阀完全不同于上述这类直接式阀。旁通式阀也采用并联设置的惠斯登桥,但在这种情况下不是所有的桥都包括位于入口和返回节流孔之间的连通到液压缸口的液压连接。采用一液压缸连接的桥以下称作“初级桥”,而未采用液压缸连接的桥称作“次级桥”。在次级桥中,左、右臂包括一个或多个入口和返回节流孔,但中间没有插入任何液压缸口连接。这样,相对于一定的阀控制角,液压油至少部分旁通接到液压缸的初级桥。

        曾首次提出这种旁通式阀用于速度敏感的动力转向装置。例如美国专利No.4570?735(Duffy)和No.4570376(Waldorf)以及日本专利No.04-031175(Suzuki等人)中所述的装置包括具有电子调节可变节流孔的旁通式阀,该可变节流孔位于次级桥的入口并作为车速的函数调节。其它后来的装置例如日本专利No.02-306878(Suzuki)和美国专利No.5092418(Suzuki等人)所公开的装置采用位于次级桥返回管路上的电子调制可变节流孔。在这种速度敏感应用中,流过次级桥的液压油的旁通程度可用以按车速函数控制加力特性曲线。

        旁通式阀还以非速度敏感方式用以改进线性度,并使应用倒角限流边缘结构的阀的加力特性曲线产生快速转向。例如日本专利No.04-031176、05-042880和06-278623(均为Suzuki等人)以及美国专利No.4470432(Kervagoret)公开了很类似于上述速度敏感应用中的节流孔流路,不同之处在于,电子调制可变节流孔现在是固定的钻孔式节流孔,该孔位于次级桥的上游或其下游。在次级桥节流孔中使用很普通的限流边缘的情况下,这种装置往往会产生噪声,原因有两点,一是固定节流孔的长度与直径比很低(即对钻孔为1)对相当高的是含油流量来说是一个空化作用发生源,二是在这些装置中对于很高的阀操作压力,所有的泵出流量仅经下面的两级压降便和回流口连通:由适当关闭的次级节流孔及固定节流孔产生的节流作用(或反之亦然)。

        美国专利No.4?577?660(Haga)公开一种仍用于产生具有快速转向的线性加力特性的8槽口旁通阀。在这种情况下,次级入口节流孔被重叠,并且在正中心位置事实上被关闭,这些孔在偏心位置突然打开是为了在加力特性曲线上产生所要求的不连续性。然而这种装置由于阀的主要部分在正中位置被关闭,自然出现高于正中区通常的背压,因此能量不足。

        日本专利No.04-292265(Suzuki等人)公开一种相当复杂的旁通式阀,该阀采用10个输出轴凹槽和相应的10个套筒槽口。在每个次级桥臂的下部分配置一个额外的节流孔,当该节流孔关闭时便形成与上述固定节流孔类似的流量再分配功能。这种阀装置由于需要加工大量输入轴凹槽和套筒槽口,以及使这种槽口/凹槽液压流连通的有关连接通孔(例如钻孔),所以成本高昂。另外,采用通常在19.0~22.5mm范围内的标准输入轴外径(或相应的套筒内径)很难组装10个输入轴凹槽和10个套筒槽口,并且还要在槽口/凹槽的中间和内部保持充分的间隔以设置这种连接通道。

        然而,旁通式阀中油流量在初级和次级桥之间的转换特性意味着,当这种阀在液压缸上产生大的压差时,基本上只有次级桥输送液压油。这意味着在次级桥中的个别节流孔往往易于产生空化作用,即使按照先有技术采用浅的倒角作限流边缘结构。日本专利No.05-310316(Suzuki等人)提出采用配置在旁通式阀的回流口的电子调节可变节流孔来缓解此问题,该可变节流孔作为感知的阀门入口压力的函数受到控制以形成节流作用(因而产生背压)。根据上述原因,这样一种装置其能量是不充分的,另外,在这种情况下,显著增加了动力转向系统的成本。

        尽管如此,旁通式阀的确比直接式阀具有更大的优点,其优点在于,为抑制由相应节流孔产生的空化噪声而施加在次级桥流路上的任何背压,当液压泵输送时,对于液压缸上给定的差压而言不会升高阀的总入口压力。因此这种背压不会造成能量的浪费,并且事实上可用来在液压缸上产生某部分助推力。因而不需要采用较高的泵减压阀设置,并且上述大的背压力(例如1MPa)在理论上可以基本上消除空化噪声,而对阀的功能却没有大的损害。

        本发明的第一和第二方面旨在利用上述旁通式阀的有利方面,并且还使回转阀产生较低空化噪声而无须增加输入轴凹槽或套筒槽口的数目。另一目的是利用上述更陡的倾斜变化的限流边缘结构来获得这样低的空化噪声值??梢圆捎镁?、滚压或滚铣削加工法来成形这种限流边缘结构,不仅与一般必须用研磨削法加工的小倒角相比显著减少了成本,而且在设计加力特性方面,特别是在保证具有快速转向的线性加力特性方面能有大得多的灵活性。另外,这种倾斜很陡的限流边缘结构一般可被设计成轴向短于可比较的小倒角,因而使得总的回转阀组件同样缩短。

        本发明第一方面在于一种用于液压动力转向装置的回转阀,该阀包括阀外壳,该外壳具有接收来自泵的液压流体的进口、使液压流体返回泵的回流口和使液压流体与液压转向装置的左、右侧液缸腔连通的液压缸口,该阀还包括:输入轴,在输入轴的外周面上具有许多轴向延伸的由槽脊分开的凹槽;套筒,该套筒以轴颈支承在上述输入轴上,并且在套筒的镗孔内具有一排轴向延伸的槽口,该槽口沿外周面与输入轴上的槽脊对准;在相互作用的输入轴凹槽和套筒槽口之间的界面限定轴向延伸的控制阀中流体流量的节流孔,当输入轴和套筒之间发生偏离中间位置的相对转动时,该节流孔打开和关闭,这些节流孔被这样连通成流路,使它们形成一个或多个初级的和一个或多个次级的并联液压惠斯登桥,每个上述桥包括两个使进口和回流口成液压连通的臂,每个上述臂包含一个与进口成液压连通的入口节流孔和一个与回流口成液压连通的回流节流孔,流过各个桥的液压流体量随该桥中各进口节流孔和回流节流孔提供的节流作用而改变,初级桥臂装有一种装置,该装置在该臂上的相应进口和回流节流孔的相互连接点上与液压缸口中的一个构成液压连通,而次级桥臂没有与液压缸口成液压连通的装置,其特征在于,在上述次级桥各个臂上的回流节流孔由限流边缘结构构成,该限流边缘结构在与上述回流节流孔相联的次级回流凹槽的边缘上,当回转阀处于其中间位置时,所述限流边缘结构沿圆周面重叠相邻套筒镗孔的槽脊,到这样的程度,使得当同一臂上的上游进口节流孔对应于所有阀控制角自上述中间位置关闭时,上述回流节流孔形成对液压流体的节流。上述返回节流孔将一个背压加在上述上游的入口节流孔上,上述背压大到可以基本上抑制在上述进入节流孔中产生的空化噪声。

        最好当同一臂上的上游入口节流孔对应于所有阀控制角自中间位置关闭时,上述回流节流孔形成大体恒定的节流面积。

        用在回流节流孔中的输入轴限油边缘结构最好形成这样的横截面,即局部减小限流边缘深度的区域最好位于相互作用的输入轴限油边缘结构和相邻套筒镗孔槽脊的重叠区域,即位于相邻套筒槽脊的径向内侧。由上述回流节流孔构成的上述大体恒定的节流面积可以看作构成一个液压流体的喉部,该喉部在液压油流过相邻套筒边缘并进入此回流节流孔时可以基本上消除空化噪声或紊流。

        最好采用升高次级回流节流孔下游的背压的方法来进一步减小空化噪声和其它流体噪声。

        来自初级桥的液压流体最好经初级回流通路跟回流口连通,而来自次级桥的液压流体经次级回流通路,即位于次级回流通路上的节流装置连通跟回流口。在第一和第二实施例中,次级回流通路最好通过输入轴的镗孔。

        在第一实施例中,最好减小使次级回流凹槽与输入轴镗孔流体连通的径向孔的直径,从而在次级回流节流孔的下游形成次级回流凹槽的后压。

        如果在这些径向孔上形成圆锥形的或渐缩的入口,则可以进一步增强这些径向孔施加背压而又不产生噪音的能力。通过在加工这些径向孔的钻孔上形成阶梯或通过激光蚀刻可容易和经济地达到这一点。

        在该节一实施例情况下,初级回流通路最好也通过输入轴的镗孔。然而在这种情况下,使初级回流凹槽与输入轴镗孔流体相通的经向孔其直径相当大,因而不会产生节流作用。

        在第二以及下述的第五实施例中,在次级回流道路径上的节流阀在几何形状上最好是环形的。该环形节流阀的流过流体的横截面最好具有较高的纵横比,以便抑制止其空化噪声。在第二实施例中,最好只有次级回流通路通过输入轴的镗孔。经上述径向孔进入输入轴镗孔的油利用扭力杆上的直径放大部分进行节流。该直经放大部分被配置成相对于输入轴镗孔具有较小的径向间隙,因此当液压油沿轴向在镗孔中流向阀壳的回流口时,该间隙便形成液压油的节流装置。

        按照该实施例,来自初级桥的液压油可以直接连通到回流口,而不需要流经输入轴镗孔,因而不经受额外的节流。达到这一点的方法是,使与初级回流节流孔相联的输入轴凹槽呈通道形式沿轴向延伸,从而容许初级桥中的液压油经这些通道自这些凹槽沿轴向直接流出。

        扭力杆的直径放大部分在加工时可作为扭力杆的一部分整体成形。但是为了尽量增加扭力杆小直径部的工作长度,由此降低就给定的工作直径和扭力弹簧变化由扭力杆所承受的最大应力,扭力杆上的径向放大部分最好成形为环形衬套,该衬套是在随后的单独作业中在扭力杆的金属部分上模制的一层塑料。该塑料必须能经受液压油的腐蚀,并最好是诸如Delrin或Lurathane的工程塑料。

        如果再使环形衬套进一步沿轴向延伸,使其复盖输入轴中次级回流径向孔,则发现这种衬套所用的柔顺塑料在次级回油径向流入输入轴镗孔然后必然地拐直角继续轴向沿该镗孔向下流动时有助于缓解由该次级回流油产生的液压紊流噪声。

        在第三实施例中,次级回流通路最好不通过输入轴镗孔。在套筒镗孔中形成轴向延伸的次级回流通道,沿圆周面与次级回流凹槽对齐。该通道伸到套筒镗孔的轴向端部并与回流口形成液压连通。该通道的径向深度较大,因此该通道与输入轴的相邻外直经相互配合可在位于次级回流凹槽下游的次级回流道路上形成一个高纵横比的节流装置。最好至少一个次级回流通道伸到套筒镗孔的两个轴向端。

        在套筒镗孔中最好也形成轴向延伸的初级回流通道,并使该通道沿圆周面与初级回流凹槽对齐。这些外加的通道也伸到套筒镗孔的轴向端部,并配置成使流体通向回流口。初级回流通道的径向深度最好大于上述浅的次级回通道的深度,因为在初级回流道路中不需要形成节流装置。最好至少一个初级回流通道伸到套筒镗孔的两个轴向端。

        为便于制造。最好使所有的初级和次级回流通道伸到套筒镗孔的两个轴向端,使得可用一个多齿的铰孔机加工出所有这些通道。

        在第四实施例中,次级回流通路最好也不通过输入轴的镗孔。次级返回流凹槽沿轴向延伸,使其与相邻的套筒镗孔相互配合,形成浅的高纵横比的通道。这些通道伸到套筒镗孔的轴向端,由此在次级回流通路中形成一种节流装置。初级回流凹槽最好也同样沿轴向延伸,形成径向较深的通道,从而有利于形成相对不节流的初级回流通路。

        在第五实施例中,次级回流通路最好也不通过输入轴的镗孔。次级回流凹槽沿轴向至少一个方向延伸,与一环腔形成液压连通,该环形腔通过输入轴外周面直径减小的部分和套筒镗孔的相互配合而形成。该环腔起收集次级回流油的集油管作用,该回流油随后经一个环形节流装置流到回流口。该环形节流装置最好由一个预定的小径向间隙构成,该间隙位于输入轴的直径减小部分和套筒镗孔的径向向内延伸部分的内径之间,该套筒镗孔的经向向内延伸部分最好形成具有精确内、外尺寸的环形模压金属杯,该杯压配合在套筒裙部上,密封套筒的轴向端部。预定的径向间隙最好使得最后形成的环形节流装置具有较高的纵横比,从而抑制其空化噪声。初级回流通路最好以类似于上述第一实施例中所述方式通过输入轴的镗孔,由此旁通环形节流阀而进入回流口。

        回转阀最好具有8个输入轴凹槽?;刈ё詈镁哂?个套筒槽口。

        本发明的第二方面在于一种液压动力转向装置的回转阀,该阀包括阀外壳,该外壳具有:用于接收泵出的液压流体的入口;使液压流体返回泵的回流口;和使液压流体通到液压转向装置左、右液缸腔的液压缸口,该阀还包括其外圆周面具有许多由槽脊分开的、轴向延伸凹槽的输入轴以及以轴颈支承在上述输入轴上并可转动地固定于从动件上的套筒,上述套筒的镗孔上具有一排沿图周面与输入轴上槽脊对齐的轴向延伸槽口,相互配合的输入轴凹槽和套筒槽口之间的界面限定控制阀中流体流动的轴向延伸节流孔,当输入轴和套筒之间发生偏离中间位置的相对转动时,这些节流孔打开和关闭,该阀还包括位于输入轴镗孔中的扭力杆,该杆柔顺地连接于输入轴和从动件,并被配置成可推动套筒和输入轴中间位置,这些节流孔被连通成流路,使它们形成一个或多个初级的和一个或多个次级的并联的液压流体惠斯登桥,每个上述桥包括使进口和回流口成液压连通的两个臂,各个上述臂包括与进口成液压相通的入口节流阀和与回流口成液压连通的回流节流阀,流过各个桥的液压流体量随该桥中由相应进口节流孔和回流节流孔所提供的节流作用而改变,初级桥臂在该臂上相应进口和回流节流孔的连接处包括与液压缸口中一个口构成液压连通的装置,而次级桥的臂不包括与液压缸口或液压连通的装置,该阀的特征在于,上述初级桥中的液压流体经初级回流通路流到回流口,而次级桥中的液压流体经次级回流通路和位于该次级回流通路上的环形节流装置流回回流口。

        在次级回流通路上的环形节流装置其流通截面最好具有较高的纵横比。

        该纵横比最好大于10。

        最好初级或次级回流通路中一个通路而不是两个通路径通过输入轴的镗孔。

        在第一实施例中,次级回流通路通过输入轴的镗孔,并在该镗孔中形成环形节流装置。

        在输入轴镗孔内形成的环形节流装置最好由扭力杆的直径放大部分和输入轴镗子之间的小的径向间隙形成。

        初级桥中的液压流体最好经通道直接跟回流口连通,该通道被制成为与初级回流节流孔相联的输入轴凹槽的轴向延伸部分。因为该液压流体不通过输入轴镗孔,所以也无须流经上述环形节流装置。

        对于扭力杆直径放大部分的几何形状和结构可以有各种优选实施例,并且已基于本发明的第一方面进行了说明。

        在第二实施例中,次级回流通路最好不通输入轴的镗孔,并在输入轴/套筒界面上形成环形节流装置。次级回流凹槽至少沿一个方向轴向延伸,使其与一个环腔成液压连通,该环腔由输入轴外圆周面的直径减小部分和套筒镗孔的相互配合而形成。该环腔起收集次级回流油的集流管作用,该集流管中的液压油然后经一个环形节流装置流到回流口。该环形节流装置最好由位于输入轴的上述直径减小部分和套筒镗孔径向向内延伸部分的内径之间的预定的小径向间隙形成。该套筒镗孔的径向向内延伸部分最好形成具有精确内外尺寸的环形模压金属杯,该杯压配合在套筒裙部内,密封套筒镗孔的轴向端。预定的径向间隙最好使得最后形成的环形节流装置具有高的纵横比,从而可抑制其空化噪声。初级回流道路最好也以类似于本发明第一方面的第一实施例中所述方式通过输入轴的镗孔,因此旁通环形节流装置而进入回流口。

        在本发明第二方面的第一和第二实施例的两种情况下,来自次级桥的液压流体轴向通过相联环形节流装置,并将背压施加在该节流装置上游的所有次级节流孔上。因此该节流装置的节流面积基本上是恒定的,并被配置成可提供足够大的背压,以便相应于所有的阀控制用抑制在这些次级节流孔中产生空化噪声。

        回转阀最好具有8个输入轴凹槽。

        回转阀最好具有8个套筒槽口。

        附图简要说明

        为更好理解本发明的第一和第二方面,以下作为例子参考附图说明其各种实施例,这些附图是:

        图1是本发明第一方面第一实施例的装在动力转向装置阀壳中的回转阀沿图2的平面I-I截取的轴向横截面图;

        图2是沿图1的平面II-II截取的回转阀的输入轴和包围的套筒件的横截面图;

        图3是示于图2的横截面图上半部分的放大图,示出初级和次级桥中的节流孔;

        图4是图3所示节流孔流路的液压流体流路图,该图对应于并联的一个初级桥和一个次级桥,即对应于整个回转阀流路的一半;

        图5示出初级入口节流孔的细节;

        图6示出初级回流节流孔的细节;

        图7示出次级入口节流孔的细节;

        图8示出次级回流节流孔的细节;

        图9是曲线图,示出回转阀的角度加力特性曲线;

        图10是曲线图,示出作为阀门控制角函数,流量在回转阀的初级和次级桥之间的分配。

        图11是曲线图,示出作为压差函数,流量在回转阀的初级和次级桥之间的分配;

        图12示出图4所示液压流体“流路图”的简化形式,此图有助于理解在加力特性曲线的拐弯区和停车区的阀的操作。

        图13是曲线图,示出在回转阀中由节流孔34b和46分别产生的随阀控制角变化的背压pb和pr;

        图14是曲线图,分别示出在转动阀中由节流孔34b和46分别产生的随压差变化的背压pb和pr;

        图15a~15d是图3所示区域G的破碎细节图,示出径向孔25的各种可能实施例;

        图16是本发明第一方面第二实施例的装在动力转向装置阀外壳中的回转阀沿图18的平面XV1-XV1截取的轴向截面图;

        图17是本发明第一方面第二实施例的装在动力转向装置阀外壳中的回转阀沿图18的平面XV11-XV11截取的轴向横截面图;

        图18是本发明第一方面第二实施例回转阀的输入轴和外围的套筒件沿图16和17的平面XV111-XV111截取的横截面图;

        图19a~19d是图16和26中区域E的放大破碎图,示出扭力杆直径放大部分的各种实施例;

        图20是沿图19C中平面X-X截取的截面图;

        图21是图1所示本发明第一方面第一实施例的替换形式,图中扭力杆具有外围的塑料模制件;

        图22是本发明第一方面第三实施例的装在动力转向装置阀外壳中的回转阀沿图24的平面XX11-XX11截取的轴向横截面图;

        图23是本发明第一方面第三实施例的装在动力转向装置阀外壳中的回转阀沿图24的平面XX111-XX111截取的轴向横截面图;

        图24是本发明第一方面第三实施例回转阀的输入轴和外围的套筒件沿图22和23中的平面XX1V-XX1V截取的横截面图;

        图25是本发明第二方面第一和第二实施例的次级回流节流孔的细节图;

        图26是本发明第二方面第一实施例的装在动力转向装置阀外壳中的回转阀沿图28的平面XXV1-XXV1截取的轴向横截面图;

        图27是本发明第二方面第一实施例的装在动力转向装置阀外壳中的回转阀沿图28的平面XXV11-XXV11截取的轴向截面图;

        图28是本发明第二方面第一实施例回转阀的输入轴及外围套筒件沿图26和27中的平面XXV111-XXV111截取的横截面图;

        图29是本发明第一方面第五实施例的装在动力转向装置阀外壳中的回转阀轴向横截面图,图中示出次级回流道路;

        图30是图29一部分的放大破碎细节图,示出次级回流通路的细节;

        图31是本发明第一方面第五实施例的装在动力转向装置阀外壳中的回转阀轴向截面图,图中示出初级回流通路;

        图32是图31一部分的放大破碎细节图,示出初级回流通路的细节;

        图33是本发明第二方面第二实施例的装在动力转向装置阀外壳中的回转阀轴向截面图,图中示出次级回流通路;

        图34是图33一部分的放大破碎细节图,示出次级回流通路的细节;

        图35是本发明第二方面第二实施例的装在动力转向装置阀外壳中的回转阀轴向截面图,图中示出初级回流通路;

        图36是图35一部分的放大破碎细节图,示出初级回流通路的细节。

        最佳模式

        图1~15和图21示出本发明第一方面的第一实施例。参照图1,阀外壳1分别具有泵的进口和回流口2、3以及右侧和左侧液压缸口4、5。其上安装阀外壳1的转向装置外壳6包括机械转向件例如呈齿轮7形式的从动件,该从动件由滚针轴承8支承并装有密封件9。三个主要的回转阀部件包括输入轴10、支承在该轴上的套筒11和扭力杆12。扭力杆的一端由销13固定在输入轴10上,而其另一端由模锻件14固定在齿轮7上。扭力杆12在叠合部分15还形成输入轴10的轴颈。套筒11具有环形延伸部,该延伸部上具有啮合销钉17的孔16。该销钉自齿轮7径向延伸。

        还参照图2,输入轴10的外径20上包括由槽脊81分开的8个轴向延伸的端部封闭的凹槽18a~18c:用18a表示的凹槽,共四个;用18b表示的凹槽,共两个;用18c表示的凹槽,共两个。套筒11的镗孔21中包括由槽脊82分开的一排八个轴向延伸的端部封闭的槽口19a~19b:用19a表示的槽口,共四个,用19b表示的槽口,共四个。槽口19a~19b沿周面与输入轴10上的槽脊81对齐。同样,凹槽18a~18c沿周面与套筒11的镗孔上的槽脊82对齐。在所有8个凹槽18a~18c的侧面上形成限油边缘结构,该边缘结构与槽口19a~19b的相应相邻边缘相互配合形成16个轴向延伸的节流孔,当输入轴10和套筒11之间发生相对转动时,该节流孔打开和关闭。

        套筒11在其外圆周面上还具有三个轴向间隔开的由高压密封件23(见图1)隔开的环形槽22a~22c。在输入轴10上的径向孔24和25使凹槽18b和18c分别与输入轴10的镗孔26成液压连通,因此回流的油可经回流口3回流到泵的贮液池(未示出)。

        在套筒11上的径向孔27使输入轴10上的其余四个交替的凹槽18a与中心的环形凹槽22b成液压连通,从而可从液压泵(未示出)经入口2送入液压流体。

        在套筒11上的径向孔28使套筒11的一对相邻槽口19a分别与环形凹槽22a和22c成液压连通,因而使得分别经右侧液压缸口4和左侧液压缸口5而与右侧和左侧液压缸腔(未示出)成液压连通。

        上述回转阀中16个轴向延伸节流孔连通形成流路,使得这些流路构成一组液压流体惠斯登桥,共四个桥:位于阀的扇形部分29的两个初级桥和位于扇形部分30的两个次级桥。沿直径方向相对的同类桥的平行作用可以保证因阀中的压力分布而在输入轴上产生基本上为零的侧向力,从而尽量减小在输入轴/套筒的轴颈界面上的摩擦??梢钥吹搅礁龀跫肚?9经径向孔28与液压缸口4和5成液压连通,而在两个次级桥30上没有这种液压连通。

        在输入轴10上采用四种限油边缘结构(以下称作“限流边缘”),因而在回转阀中形成四种节流孔:在初级桥中的入口和回流节流孔,以下分别称作初级入口和初级回流节流孔;在次级桥中的入口和回流节流孔,以下分别称为次级入口和次级回流节流孔。

        图3以较大的比例示出图2的上部分,因而包括一个初级桥29和一个次级桥30。初级入口节流孔31a、31b在相互配合的输入轴凹槽18a和套筒槽口19a的界面上形成。初级回流节流孔32a、32b在相互配合的输入轴凹槽18b和套筒槽口19a的界面上形成。次级入口节流孔33a、33b在相互配合的输入轴凹槽18a和套筒槽口19b的界面上形成次级回流节流孔34a、34b在相互作用的输轴凹槽18c和套筒槽口19b的界面上形成。

        图4示出这种节流孔流路的液压流体“流路图”。从图2可看到,图3所示回转阀的下半部分(隐去部分)相对上半部分是轴对称的,该上、下半部分平行作用。图4所示的泵的输送流量Q因此是总的泵送流量的一半。

        下面基于在输入轴凹槽的两侧面上所采用的实际限流边缘结构说明回转阀的操作方式。这些限流边缘结构与相邻套筒边缘配合,产生所要求的随阀控制角θ变化的可变节流特征曲线。

        初级入口节流孔31a、31b由在凹槽18a(见图5)侧面上形成的初级入口限流边缘35形成。初级回流节流孔32a、32b由在凹槽18b的两个侧面上形成的初级回流限流边缘36形成(见图6)。次级入口节流孔33a、33b由对着初级入口限流边缘35的凹槽18a的一个侧面上形成的次级入口限流边缘37形成(见图7)。次级回流节流孔34a、34b由在凹槽18c两个侧面上形成的次级回流限流边缘38形成(图8)。

        图5~8示出四种节流孔在回转阀中间位置即θ=0°时的几何形状。在下面的说明中,输入轴10相对套筒11的顺时针转动(见图3的粗箭头方向)被假定为在数值上等于正的阀控制角θ。因此每种类型的每对节流孔在偏离中间位置时其中一个节流孔倾向于关闭,而其中另一个节流孔倾向于打开。例如见图6,初级回流节流孔32a趋于关闭,当套筒槽口19a的边缘39达到位置40时,即在θ=1.5°的时达到完全关闭。另一方面,初级回流节流孔32b进一步偏离中间位置而打开,而且对于θ=1.5°的同一阀控制角,边缘39到达位置41。应注意到,在本说明书中为了简化,输入轴10相对于套筒11的相对角转动被概略表示为边缘39相对于固定的输入轴限流边缘的侧向移动。

        图9示出回转阀的角度-加力特性曲线,该图中Y轴的压差ΔP是X轴的阀控制角的函数。用扭力杆12的扭转刚度乘上横座标便可将X轴转换成输入转矩单位,由此可以获得上述的基于输入转矩的加力特性曲线,即回转阀的基本“指纹”。例如对于2Nm/度的扭力杆刚度,则θ=4°的阀控制角相当于4×2=8Nm的输入转矩。

        图9所示的加力特性曲线可考虑为包括三个区域:低斜率的正中心区42,它跟正中心驱动特别是涉及快车道工况下的高速正中心驱动关联,在这种情况下,相当于阀控制角高到约1.5°;中等斜率的拐弯区43,它跟车辆在弯曲乡村路上拐弯期间要求的助推压力关联,在这种情况下,相当于1.5°~4°之间的阀控制角;高斜率的停车区域44,该区域跟在固定的干燥地面上停车要求的大得多的助推压力关联,在这种情况下,相当于大于约4°的阀控制角。此加力特性曲线具有改进的令人满意的样式,即在主要的线性拐弯区域之后便快速转向(如在点45)停车区域44。

        图10示出在初级桥29和次级桥30之间作为阀控制角θ函数的流量的分配。图11也示出同样的关系,但表示为压差ΔP的函数。

        参照图4,在回转阀中间位置,由次级桥30中的节流孔加上与次级桥30串联的附加节流孔46(下面详细说明)所形成的总的节流作用约3倍于由初级桥29形成的节流作用。流量Q反比于这种节流,因而流量Q中约75%的量流过初级桥29,即在图10中的Qp/Q=0.75。另外,因为初级入口节流孔31a和31b的几何结构在中间位置等同于初级回流节流孔32a、32b,所以流量Qp在初级桥左臂47中的流量Qpl和初级桥右臂48中的流量Qpr之间均匀分配,由此在液压缸29上形成零压差。

        参考图10,在助推特性曲线的正中区42内,流到初级桥29的75%的流量转移多少保持不变,这主要是由于次级回流节流孔34a、34b相对地有节流作用。如图8所示,次级回流节流孔34a、34b由于有喉部50而形成基本上恒定的节流面积,该喉部由次级回流限流边缘38和套筒镗孔21的槽脊82沿圆周重叠而成。然而,因为初级入口节流孔31a、31b和初级回流节流孔32a、32b相对地无节流作用,而且再加上在正中区42所有的桥臂47、48、51和52是和流体相通的,所以在这些条件下由回转阀形成的入口压力P较低,因此在正中区驱动能耗低。

        在正中区42增加阀控制角时,初级入口节流孔31b和初级回流节流孔32a逐渐关闭,而初级入口节流孔31a和初级回流节流孔32b则逐渐打开,因而保持了上述初级臂流量Qpl和Qpr基本相等的条件,所以在加力特性曲线的正中区42形成低斜率。

        然而,当阀控制角达到1.5°时,初级回流节流孔32a便完全关闭,如图6中由套筒边缘位置40表示的,所有初级流量Qp沿初级左臂48向下转移。同时在增加阀控制角而已逐渐关闭的次级回流节流孔34a现在也完全关闭,如图8中由槽口边缘位置53所示的,所有次级流量Qs沿次级右52臂向下转移。从图5、6和7可以看到的,在阀控制角1.5°或超过此值时打开的节流孔31a、32b和33a仅有相当小节流作用,为了更好理解节流孔流路的工作方法,可以忽略这种节流作用。阀控制角超过1.5°时,图4所示的流路因此可以简化为图12所示的装置。现在右液压缸口4实际上直接和入口2成液压连通,因而直接和泵输出成液压连通。同样,左液压缸口5现在实际上与回流口3直接成液压连通,因而直接与泵的液池成液压连通。

        在这种情况下,泵的整个输出压力(从而阀的入口压力P)施加在液压缸49上(即P=ΔP),该压力基本上由四个其余的主要节流孔31b、33b、34b和46的节流作用确定。节流孔31b和33b的几何形状使得当阀控制角超过1.5°时,初级入口节流孔31b的关闭速度超过次级入口节流孔33b的关闭速度,由此使初级流量Qp转移到次级桥,因而相应增加Qs。因此在拐弯区43,如图10和11明白表示的,流量比Qp/Q逐渐减小,从阀控制角1.5°时的约0.75最终减小到阀控制角4°时的零,在此时,初级入口节流孔31b完全关闭。因此节流孔31b和33b的几何形状对拐角区43的加力特性曲线的形状起着决定性的作用,在本例情况下,该加力特性曲线是线性的。在拐角区43,因为形成压差P,并直接加在31b上,所以按上述机理,流量同时逐渐地从节流孔31b转移。例如从图11可以看到,当压差P达到1MPa时,Qp降到其在正中区值的大约一半。这样的作用是,节流孔31b绝不会产生任何显著的空化噪声,因为,如该技术领域内众周知的,对于给定的固定压降,在给定的节流孔中产生的阀空化噪声随流过该节流孔的流量的减小而减小。

        在不存在节流孔34b或46时,流过节流孔33b的次级流量Qs的相应增加必然会使该节流孔产生噪声。这种噪声的增加不仅是由于次级流量Qs的增加,而且还由于随着阀控制角的增加节流孔33b的节流作用逐渐增加。然而,次级流量Qs的增加,例如由本实施例例示的增加到4倍(见图10和11),会使节流孔34b和46产生的背压Pb和Pr分别急剧增加。在所示实施例中,Pb和Pr在次级流量Qs达到其最大值时分别达到1MPa和200KPa。这种背压Pb和Pr的上升用图13和14中的表示。

        在拐弯区43的终点,节流孔31b一旦完全关闭时,泵的所有输出流量通过串联的节流孔33b、34b和46。此后背压Pb和Pr在停车区44保持恒定,该停车区范围从4°阀控制角延伸到4.5°,在该停车区内的压差从2MPa相应上升到8MPa。因而通过将流量完全转移到次级桥30中,因而转移到节流孔33b再加上如在区域60的限流边缘37的较陡的关闭角(见图7)有助于在拐弯区43和停车区44之间的急骤转变45。

        这样,由串联的节流孔34b和46产生的背压(即Pr+Pb)在拐弯区43期间便“跟踪”(或跟随)跨在潜在的空化节流孔33b上的压力升高,即达到最大的2Mpa的压差P。此时,2MPa中的1.2MPa实际上归因于背压节流孔34b和46(见图13和14)。对于其余的停车区域44,该背压此时在1.2MPa保持恒定,在此期间内,压差升到8Mpa。在出口节流孔33b上形成的1.2MPa背压即使高达停车时所用的8Mpa的最大压差,也足以显著抑制该节流孔的所有空化噪声。

        从图8可以看到,节流孔34b由限流边缘38形成,该节流边缘对于所有阀控制角,即从中间位置增大到对应于槽口边缘位置61的4.5°最大阀控制角,沿圆周重叠于套筒镗孔21的相邻槽脊82。径向配置的“喉部”50(或流流的最小横截面区域)用于保证,在该阀控制角的整个范围内及超过该范围,在本例中为7°,节流孔34b形成大体恒定的油流节流面积,与该回转阀的故障自动?;そ窍喽杂?,在输入轴10和齿轮7的界面上的机械制动件防止输入轴10和套筒11之间作进一步的相对转动。

        包括区域62(该区域具有局部减小的限流边缘深度,该深度与套筒镗孔21的槽脊82相结合形成喉部50)的节流边缘38的形状在油流过套筒槽口边缘63时还有助于消除常发生的液压油紊流。在紊流问题不一定发展为阀噪声的要求不高的应用场合,限流边缘38可作成较简单的平底形式64(即大体恒定的限流边缘深度),这仍然使节流孔34b形成大体恒定的节流面积。

        如果在套筒槽口边缘63上还产生残余空化噪声,则通过下游的固定节流孔46可将背压加在节流孔34b上。在本发明第一方面的这一第一实施例中,在输入轴10的次级回流孔25(见图3)与初级回流孔24相比直径为小,并在最大的次级流量Qs(见图13和14)时产生200KPa的背压Pr。如果将孔25的入口作成圆锥形(图15a)、凹入的圆锥形(图15b)、轴对称的凸面锥形(图15c)和凹入的轴对称凸面锥形(图15d)则可以减小这些孔中的紊流产生(若需要的话)。利用“阶梯钻头”装置可以容易地加工入口的这些形状以及很多其它的形状,使入口流平稳流到孔25。

        串联的节流孔34b和46在节流孔33b的下游形成阶梯式压降,因而可在该次级入口节流孔上加上很大的背压而不产生任何显著的空化噪声。例如,在最大的8Mpa停车压差下,由节流孔33b产生的压降是6.8MPa,由节流孔34b产生的压降是1MPa,而由节流孔46产生的压降是200KPa。本发明的一个重要特征是,该旁通式阀装置能在超过1.5°的所有阀控制角(即整个拐弯区43和停车区44)将背压Pb+Pr直接加在液缸49上,该超过1.5°的阀控制角对应于初级回流节流孔32a的关闭区。在对应于超过4°的阀控制角的停车区域这是特别有利的,在此区域,由于初级入口节流孔31b已关闭,因而背压Pb+Pr达到其1.2MPa的最大值。这种相当高的背压可以有效地用来形成一个作用在液压缸49活塞上的力,而不是作为热量白白地消散能量。

        采用本技术中众所周知的精压或滚压方法可以容易制成输入轴的限流边缘35、36、37和38。这种相当陡(即相对于输入轴10的相邻槽脊81有很大的斜率)的限流边缘能够很好地控制加力特性,从而控制转向力,并且按照本发明,还可能将转动阀中的噪声降低到55dBA以下。

        图16、17、18、19a~d和20示出本发明第一方面的第二实施例,在该实施例中,利用一种输入轴10的镗孔26内轴向油流的节流装置形成固定节流孔46,而不用减小直径的径向孔25来形成该节流孔。在此第二实施例中的次级回流孔70不用来节流,而是用来使液压油从次级桥30连通到输入轴10的镗孔26中,自该处,油流垂直转向到沿镗孔26轴向流动(见图16)。但是在到达回流口3之前,流油流必须通过由扭力杆73的直径放大部分72和输入轴镗孔26的铰孔部分74相配合形成的环形节流装置71。该环形节流装置71构成根据本发明第一实施例在前面所述的两个固定节流孔46。按照该第二实施例,来自初级桥29中的液压油更直接地连通到回流口3(见图17),所以该液压油不需流过输入轴10的镗孔26,因而不受环形阀71的控制。利用与初级回流节流孔32a、b相联的输入轴10的轴向延伸凹槽18b形成轴向配置的通道75便可以作到这一点。按照该第二实施例,需要两个通道75,采用这种技术中周知的方法例如铣削或径向磨削(plunge?grinding)可以容易加工该通道75。应注意到两个通道75中的至少一个通道必须沿轴向在与主流方向相反的方向延伸,以便放出在套筒11输入侧(图17的右侧)的腔中的漏油。

        图19a~d示出扭杆73直径放大部分72的各种可能实施例。

        图19a更详细示出扭力杆73的直径放大部分72,该部分与输入轴10镗孔26的铰孔(或相反,沿直径方向加工成的尺寸)部分74相互配合形成圆环形节流装置71。来自次级桥30的回油流的总方向用大箭头示出,可以看到,圆环形节流装置71构成节流孔46,并产生上述200KPa的背压Pb。由于圆环形节流装置71的圆周长度大(一般为20~30mm),所以在某些应用中的流体噪声小于在本发明第一实施例中所用的小直径径向孔25所产生的流体噪声。

        如图19b所示,节流装置也是阶梯式的,即直径放大部分72包括一系列轴向分隔的环形的槽脊。这种阶梯意味着,由节流装置71产生的背压是由一连串分离的级产生的,在图19b所示的情况下是三级。与图19a所示扭力杆73的放大部分72的简单圆柱形式相比较,这种装置的主要优点是,由阶梯节流装置71产生的背压随油的粘度和温度的变化,其波动比较小。这是因为通常背压的产生出现在与沿圆周配置的槽脊相联的锐边周围。

        在扭力杆受到应力达到其最大承受极限的应用场合,直径加大部分72可以作为分开的随后的作业,在其它的常规扭力杆周围用塑料模制而成,如图19所示。在这一实施例中,径向放大部分72的外径例如在79(见图20)被刻成凹槽,并压配合在镗孔26的铰孔部分74中,由此保证圆环形节流装置71的径向深度的精确性。在该实施例中,塑料模制的直径加大部分72也可以作成类似于图19b所示的阶梯节流装置。

        图19d示出另一实施例,其中直径加大部分72轴向延伸到重叠于次级回流孔70。应用圆锥形部分76还使液流平稳,从孔70中的径向流改向到沿镗孔26的轴向流?;狗⑾?,采用包围扭力杆73的塑料有助于抑制在液压油径向流过孔70时对扭力杆73冲击所产生的紊流噪声。

        为此,也可以在本发明第一方面第一实施例的扭力杆12上采用塑料模制件77。在后一种情况下,直径加大部分72提供一种额外的背压产生能力,并由此可以扩大径向的小直径钻孔25。该装置示于图21,其中任选的圆锥形部分78起着与本发明第一方面第二实施例中的圆锥部分76相同的作用。

        图22、23和24示出本发明第一方面的第三实施例,该实施例中固定节流孔46由一个在输入轴10镗孔26外边的轴向限制油流的限流装置构成,次级回流路径实际上并不通过镗孔26。轴向延伸的初级回流通道90和次级回流通道91最好在套筒镗孔21内进行拉制成形,并分别与初级回流凹槽18b和次级回流凹槽18c沿圆周对齐(因而液压连通),由此使液压流体连通到回流口3而不需要使液压流体接通到输入轴10的镗孔26。次级回流通道91的径向深度小于其宽度,因而通过通道91与相邻输入轴外径20的相互配合在次级回流通路中形成纵横比大的节流装置46。初级回流通道90的径向深度显著大于次级回流通道91的深度,前者因此在初级回流通路中形成最小的节流作用。

        在本发明第一方面的第四实施例(未作为单独的图示出)中,次级回油凹槽18c作为浅的具有高纵横比的通道,沿轴向延伸,该通道由凹槽18c与相邻套筒镗孔21相互配合形成。利用这种技术中周知的磨削或磨削法可以容易加工次级回流槽18c的这种通道形延伸部,除必须减小径向深度以便在次级回流道路中形成必需的节流装置向而外,该延伸部外观类似于示于与上述另一实施例有关的图17中的通道75。初级回流凹槽18b也同样沿轴向延伸,作成径向深度较深的通道,以便形成通到回流口3的相对无节流的初级回流通路。

        本发明第一方面的第三和第四实施例其优点在于,如果初级和次级回流通路相对于通道变得方便,则不需要在输入轴上加工任何钻孔。这种特征可简化该部件的制作并降低其制造成本。

        图29、30、31和32示出本发明第一方面的第五实施例,在该实施例中,上述固定节流孔46由输入轴10和套筒11界面上形成的圆环形节流装置100构成。次级回流凹槽18c轴向延伸而与环腔101连通,该环腔通过输入轴10外周面的小直径部分102和套筒11的镗孔82相互配合而形成。该环腔起着收集次级回流流体的集流管作用,该收集的流体随后经环形节流装置100流到回流口3。圆环形节流装置100最好由预定的小的径向间隙形成,该间隙位于输入轴10的小直径部分102和径向向内延伸的圆环形冲压金属杯104的内径103之间,该金属杯压配合在套筒裙部105内,密封套筒镗孔82的轴向端。如图31和32所示,初级回流路径通过输入轴10的镗孔26,其通过方式类似于第一实施例中所述的方式,因此不经过圆环形节流装置100。

        按本发明的第二方面,次级回流油的圆环形节流装置可以取代本发明第一方面公开的次级回流节流孔34a、b的主要功能。在该实施例中的次级回流节流孔不需要形成在本发明第一方面实施例中所述的大体恒定的节流面积(由喉部50提供),该功能现在完全由圆环形节流装置提供。按照本发明第二方面的两个实施例,次级回流节流孔34a、b是在1.5°角关闭的节流孔,该孔的功能由更为简单的节流边缘83(见图25)控制.初级入口节流孔31a、b,初级回流节流孔32a、b和次级入口节流孔33a、b仍保持不变,与本发明第一方面相同(见图5、6和7)。因此在本发明第二方面的这些实施例中,初级回流节流孔32a、b和次级回流节流孔34a、b在几何形状上完全相同,但在性质上却显著不同于本发明第一方面所述的实施例。

        图26、27和28示出本发明第二方面第一实施例的更为通用的视图??梢钥吹?,和本发明第一方面第二实施例一样,在次级回流道路中的背压由圆环形节流装置形成,该节流装置由扭力杆73的直径加大部分72和输入轴镗孔26的具有精确直径尺寸的区域74相互配合而形成。图26和27实际上分别等同于图16和17。图28除次级回流节流孔34a、b的几何形状作得不同外也和图18相同。本发明第二方面的这一实施例的所有其它方面可看成为与图19和20一致,这两个图已就本发明第一方面的第二实施例进行了说明。

        图33、34、35和36示出本发发明第二方面的第二实施例,在该实施例中,在次级回流通路中的背压由在输入轴10和套筒11界面上形成圆环形节流装置100形成。次级回流凹槽18c轴向延伸到与环形腔101相通,该腔通过输入轴10外周面的小直径部分102和套筒11的镗孔82的相互配合而形成。该环形腔起着收集次级回流流体的汇集管作用,汇集的流体然后经圆环形节流装置100流到回流入口3。圆环形节流装置100最好由在输入轴10的小直径部分102和径向向内延伸的冲压金属杯104的内径103之间的预定的小径向间隙形成,该金属杯压配合在套筒裙部105内,以便密封套筒镗孔82的轴向端。如图35和36所示,初级回流通路通过输入轴10的镗孔26,通过方式类似于在本发明第一方面的第一实施例中所述的方式,因此不受圆环形节流装置100的控制。

        按照此第一和第二实施例,当次级入口节流孔33a、b正关闭时,次级回流节流孔34a、b没有产生任何显著的背压,用于抑制该次级入口节流孔33a、b中空化噪声的所有背压必须分别由圆环形节流装置71和100提供。因此在这些圆环形节流装置必须提供达到1.2MPa或更大的背压,与此相反,按照本发明第一方面的相应第二和第五实施例则由节流孔46提供所要求的200Kpa(例如)背压。

        在这些情况下,在圆环形节流装置71和100中产生的噪声则由于其纵横比高而减小到最小,在本说明中所用的术语“纵横比”是指节流装置横截面的一般长宽比,该比通常表示为在数值上等1或大于1。在第一实施例情况下,该纵横比更具体地说是圆环形节流装置71的径向深度(即在直径加大部分72的外径和具有精确直径尺寸的区域74之间径向间隙)除以环形节流装置71的周长(即约为πD,D是直径加大部分72的直径)。在第二实施例的情况下,该纵横比是用节流装置100的径向深度(即在小直径部分102和内径103之间的径向间隙)除以环形节流装置100的周长(即约为πD,D是小直径部分102的直径)。为使这些实施例中的节流装置71和100不产生空化噪声,业已发现必须要求纵横比大于50。然而在可能需要这些环形节流装置产生较小背压的某些应用中,纵横比低到10也是可行的。

        图19b所示的阶梯节流装置71在第一实施例中会产生特殊的优点,因为该阶梯可大大降低该节流装置对粘度的敏感性。该节流装置具有相当小的横截面积,因而可产生很大的背压。圆环形节流装置71的阶梯还有助于尽量减少该节流孔中的噪声产生。

        熟悉该技术领域的人员会认识到,可以对本发明进行许多修改变和变进而不违背本发明的精神或范围。

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