液壓伺服閥的改進的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及液壓伺服閥。更具體地，本發明涉及由壓電元件致動的，適用于包括但不限于航空航天、賽車運動和工業過程控制的多種行業的液壓伺服閥。
【背景技術】
[0002]伺服閥用于把相對較低的能量輸入信號(通常為量級不到I瓦特的電氣控制信號)放大為高能液壓輸出(處于數千瓦特以上的量級)。多種類型的液壓伺服閥是現有技術中已知的一一例如偏轉射流型、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級在閥芯的任意一端產生差動壓力(Sr主級”)來工作。在許多已知的應用中，試點階段由電磁驅動的電樞來控制，所述電樞的運動會移動小型的導流器、擋板或射流管，接下來這些部件控制通過閥芯的差動壓力。所述閥芯控制高壓工作流體的流動。伺服閥通常包括一些種類的從主級到先導級的機械或電子反饋系統。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矩。
[0003]如上所述，先導級的致動傳統上涉及電磁轉矩馬達的使用。近期，壓電致動也已經開始出現，這提供了復雜性較低且較為廉價的用于移動先導級的擋板或導流器的方法。
[0004]已知的伺服閥類型，特別是偏轉射流型、射流管型和噴嘴擋板型，在其閥門處于非活動的或零位的狀態時具有固有的靜態流動。在各個類型的閥門中，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，因為流體中的能量沒有被利用一一因此閥門損失了一些效率。

【發明內容】

[0005]本發明的一個目的是提供一種具有被減少的靜態流動的伺服閥。
[0006]根據本發明的第一個方面，提供一種伺服閥，其包括:
[0007]先導級，其包括用于致動先導級閥芯的電氣致動器，所述先導級閥芯包括輸出控制流體管線；
[0008]主級，其包括用于影響工作流體的流量的主級流體閥；
[0009]其中所述先導級閥芯的所述輸出控制流體管線用于驅動所述主級流體閥影響所述工作流體的流量。
[0010]較佳地，使用電氣致動器驅動先導級閥芯是高效的和可靠的，并且允許先導級在零位具有非常低的靜態流動(也就是說，當閥口被關閉時，不存在通過主級的差動壓力)。
[0011]優選地，所述電氣致動器包括壓電元件。優選地，所述先導級閥芯具有先導級閥芯軸線，并且被設置成被所述壓電元件沿著所述先導級閥芯軸線驅動。運動可以通過平行于所述先導閥芯軸線延伸的主軸產生。優選地，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動(否則其可能堵塞閥門)時，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運動。
[0012]優選地，所述壓電元件為基本上呈平面狀的扁平元件，例如“環形折彎件”。優選地，所述壓電元件垂直于所述先導級閥芯的軸線。當電流被施加在其上(或從其上移除)時，這樣的壓電元件的運動會超出平面之外，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。
[0013]優選地，所述先導級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。
[0014]所述壓電元件可以是任何合適的形狀，例如多邊形，但是優選為具有彎曲的邊緣，并且可以是橢圓形的或優選為圓形的。較佳地，這樣減少了壓電材料中的應力集中來源。
[0015]優選地，所述壓電元件在其中心開設有開口，所述先導級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。
[0016]優選地，所述閥芯設置在所述壓電元件的第一側，所述主軸穿過所述開口延伸，在所述壓電元件的第二側與所述適配器連接。如果使用了有彈性的連接軸，則這樣是特別有利的，因為這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。
[0017]優選地，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。更加優選地，所述殼體包括有彈性的夾持結構，用于允許所述壓電元件的外圍部分的形變和/或移動。這樣就防止了應力積聚在所述壓電元件中，并且在將應力維持在較低水平時允許所述壓電元件變形一一這樣就延長了可靠性和使用壽命。
[0018]優選地，所述殼體包括被彈性元件推動到與所述壓電元件接觸的夾持環。所述彈性元件可以是被設置成產生具有10-100牛頓的量級的夾持力的彈簧。
[0019]優選地，所述壓電元件的外圍部分被兩個不導電元件夾持在所述殼體內。較佳地，這樣防止了壓電材料中的電流被傳導到所述殼體。
[0020]優選地，所述壓電材料的外圍部分被相對的具有小于I毫米的徑向寬度的凸筋夾持在所述殼體內。這樣就在不產生作為充分約束的邊界條件的結果的高應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”。
[0021]優選地，所述主級流體閥為主閥芯，其中所述先導級閥芯用于控制所述主閥芯的一端或兩端的壓力。
【附圖說明】
[0022]現在將結合下面的【附圖說明】根據本發明提供的示例性的伺服閥先導級。
[0023]圖1是根據本發明提供的第一種伺服閥先導級的縱向截面示意圖；
[0024]圖2是圖1所示的伺服閥先導級的縱向截面示意圖的分解圖；
[0025]圖3是圖1所示的伺服閥先導級的套管的細節示意圖；
[0026]圖4是圖1所示的伺服閥先導級的殼體的細節示意圖；
[0027]圖5是圖1所示的伺服閥先導級的頂蓋的細節示意圖；
[0028]圖6是圖1所示的伺服閥先導級的閥芯的細節示意圖；
[0029]圖7是圖1所示的伺服閥先導級的夾持環的細節示意圖；
[0030]圖8是圖1所示的伺服閥先導級的閥芯適配器的細節示意圖；
[0031]圖9是包含有圖1所示的先導級的伺服閥的液壓回路示意圖；
[0032]圖10是根據本發明提供的第二種伺服閥先導級的縱向截面示意圖；以及
[0033]圖11是圖10所示的伺服閥先導級的縱向截面的部分放大示意圖。
【具體實施方式】
[0034]請參閱圖1，其中示出了根據本發明提供的一種伺服閥先導級100。所述先導級100
具有主軸線X。
[0035]所述先導級100包括結構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相對的一端，所述外殼102是開放的，從而形成母螺紋區域110。在所述側壁106的內表面上設有第一環狀凸肩112。所述凸肩112設有從其上凸出并形成環狀接觸區域141的凸筋139。圍繞著所述中心軸孔108，在所述端壁104的與所述側壁106相反的另一側上，還設有外部O型密封圈114，用于將所述殼體102相對于主級組件(圖未示)密封。
[0036]所述頂蓋116(其也被示出在圖5中)被設置成大致呈圓柱體的形狀，具有設有圓形開孔120的端壁118和六邊形的外部輪廓121。所述頂蓋116設有側壁122，所述側壁122從所述端壁118上延伸出去，并且大致為空心圓柱形。所述側壁122在其接近所述端壁118的外表面上設有公螺紋124。一 O型圈容置槽126被設置在接近所述側壁122的環形端部表面128的位置。所述環形端部表面128在其內表面上開設有夾持環凹槽130。
[0037]所述先導級100還設有電氣連接器132，其形狀大致為圓柱體，且具有公連接部134和凸肩136。所述電氣連接器132具有貫穿其內部延伸的通孔138。電氣