專利名稱：兩階段閥芯置中機(jī)構(gòu)的制作方法
兩階段閥芯置中機(jī)構(gòu)
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種兩階段閥芯置中機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種閥裝置。該閥裝置包括閥芯，該閥芯可在第一沖程從一個(gè) 中間位置沿第一方向移動(dòng)，并可在第二沖程從該中間位置沿第二方向移動(dòng)，具 有第一彈簧常量和第一預(yù)載荷的第一偏壓元件，以及具有第二彈簧常量和第二
預(yù)載荷的第二偏壓元件，該第二彈簧常量低于該第一彈簧常量，該第二預(yù)載荷 高于該第一預(yù)載荷。在該整個(gè)第一沖程，是由該第一偏壓元件而非第二偏壓元 件向中間位置偏壓該間芯。在該第二沖程中該閥芯由該中間位置到過渡位置的 移動(dòng)中，是由該第一偏壓元件而非第二偏壓元件向中間位置偏壓該閥芯。該閥 芯由該過渡位置到該第二沖程終點(diǎn)的移動(dòng)中，是由該第 一和第二偏壓元件串聯(lián) 工作以向中間位置偏壓該閥芯，該第 一和第二偏壓元件串聯(lián)工作的偏壓力小于 第一彈簧常量和第二彈簧常量。
本發(fā)明可被應(yīng)用于，例如，滑動(dòng)轉(zhuǎn)向裝載機(jī)。該第一沖程可對(duì)應(yīng)于該裝載 機(jī)的主控制閥中的提升閥芯的升高沖程，且第二沖程可對(duì)應(yīng)于降低沖程。在升 高沖程和降低沖程的第 一階段，該提升閥芯受到較高的第 一彈簧常量的阻力并 允許在調(diào)整模式下操作，該調(diào)整模式有利于較精確地控制該提升臂。當(dāng)該閥芯 移入降低沖程的第二階段，該滑動(dòng)轉(zhuǎn)向裝載機(jī)的提升臂和鏟斗僅在重力作用下 動(dòng)作。當(dāng)該閥芯位于降低沖程的第二階段，該第一和第二偏壓元件串聯(lián)工作以 產(chǎn)生較低的等效彈簧常量，且該閥芯受到來自該較低的等效彈簧常量的阻力。 該較低的等效彈簧常量允許在僅占用最少量的液壓壓力和車輛動(dòng)力情況下，提 升閥芯被移動(dòng)進(jìn)入并被保持在降低沖程的第二階段，從而可獲得的液壓壓力和 車輛動(dòng)力可被用于其它目的。
本發(fā)明的其他特征將將結(jié)合具體實(shí)施例和所附附圖進(jìn)行進(jìn)一步說明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的滑動(dòng)轉(zhuǎn)向裝載機(jī)的側(cè)視圖。
圖2是滑動(dòng)轉(zhuǎn)向裝載機(jī)的透視圖。
圖3是滑動(dòng)轉(zhuǎn)向裝載機(jī)的主控制閥的剖視圖。
圖4是根據(jù)第一實(shí)施例的兩階段閥組件的分解視圖。
圖5是兩階段閥組件的中間元件的透視圖。
圖6是圖4中的兩階段閥組件在升高沖程中的剖視圖。
圖7是圖4中的兩階段閥組件位于降低沖程中的過渡位置的剖視圖。
圖8是圖4中的兩階段閥組件位于降低沖程終點(diǎn)的剖視圖。
圖9是根據(jù)另 一個(gè)實(shí)施例的兩階段閥組件的分解視圖。
圖IO是是圖9中的兩階段閥組件在升高沖程中的剖視圖。
圖11是圖9中的兩—階段閥組件位于降低沖程中的過渡位置的剖視圖。
圖12是圖9中的兩階段閥組件位于降低沖程終點(diǎn)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
在對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明之前，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的應(yīng)用 并不限于以下所描述的或附圖所示出的元件的具體結(jié)構(gòu)和設(shè)置。本發(fā)明可采用 其它實(shí)施例或以不同的方式進(jìn)行實(shí)施。此外，應(yīng)當(dāng)理解下文中所使用的措辭及 術(shù)語僅僅用作描述用途，不應(yīng)作限定性解釋。下文中所使用的"包括"、"包含" 或"具有，，等類似措辭意為包含其后所列出之事項(xiàng)、等同物及其它附加事項(xiàng)。除 特別聲明外，"安裝"、"連接"、"支撐"、"耦合，，等類似措辭應(yīng)作廣義解釋，包含 直接及間接的安裝、連接、支撐、耦合。此外，"連接"和"耦合"并不限于物理
或機(jī)械方式的連接或耦合。
'圖1和2示出了一種滑動(dòng)轉(zhuǎn)向裝載機(jī)IO,其包括支撐在兩個(gè)右側(cè)車輪20 和兩個(gè)左側(cè)車輪25上的底架15、內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)30、收容操作者控制器37的操作 室35、左、右提升臂40,以及安裝用于在兩提升臂40的遠(yuǎn)端之間傾斜的4產(chǎn)斗 45。雖然本發(fā)明以滑動(dòng)轉(zhuǎn)向裝載機(jī)10的形式示出，本發(fā)明可應(yīng)用于其他車輛和 機(jī)器上。雖然所示的操作者控制器37采用單個(gè)操縱桿的形式，在其他實(shí)施例中 控制器可以包括多個(gè)操縱桿和/或腳踏板。
右側(cè)車輪20是相對(duì)于左側(cè)車輪25而凈皮獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。當(dāng)所有四個(gè)車輪20、 25 以同樣的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，裝載機(jī)10根據(jù)車輪20、 25旋轉(zhuǎn)的方向而向前和向后移動(dòng)。 裝載機(jī)10通過以相同方向但不同速度旋轉(zhuǎn)右側(cè)和左側(cè)車輪20、 25而轉(zhuǎn)向，并 通過以相反方向旋轉(zhuǎn)右側(cè)和左側(cè)車輪20、 25而以大致為零的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)向。
在安裝于底架15和提升臂40之間的提升缸50的影響下，提升臂40相對(duì) 于底架15升高(即，在圖1中逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))和降低(即，在圖1中順時(shí)針旋轉(zhuǎn))。 在安裝于提升臂40和鏟斗45間的傾斜缸55的影響下，鏟斗45相對(duì)于提升臂 40傾斜以翻起(即，在圖1中逆時(shí)針^走轉(zhuǎn))和傾倒(即，在圖1中順時(shí)針旋轉(zhuǎn))。 不同的輔助工具或設(shè)備可用于替換伊斗45或與伊斗45協(xié)同作業(yè)。在非窮盡性 的范例中，輔助工具可包括螺旋鉆、鑿巖錘、挖壕機(jī)(trenchers )、抓斗(grapple )、 旋轉(zhuǎn)掃路機(jī)、樹樁研磨機(jī)(stump grinders)、鋸、混凝土攪拌才幾、泵、削片機(jī) (chippers)、掃雪才幾(snow thrower) 、 4爭(zhēng)割才幾(rotary cutter)，以及4助誄并才幾。
圖3示出了滑動(dòng)轉(zhuǎn)向裝載機(jī)10的主控制閥100的一部分。主控制閥100 包括閥芯室105、彈簧室110、致動(dòng)器室115、提升閥芯120、傾斜闊芯125， 以及輔助閥芯.130。閥芯室105包括進(jìn)口 131、出口 132和多個(gè)管^各133。在壓 力超過選定閥值時(shí)，泄壓管路134允許從主控制閥100中排出液壓流。
在圖3中，提升、傾斜、輔助閥芯120、 125、 130以其中央或中間位置示 出。位于中間位置時(shí)，提升、傾斜閥芯不允許提升缸50、傾斜缸55伸出或收 縮，從而保持提升臂40和伊斗45于固定位置。提升、傾斜和輔助閥芯在操作 者控制器37的影響下位移而偏離中央，乂人而允許液壓流經(jīng)過管^各133而流至相
應(yīng)的提升缸50、傾斜釭55和輔助工具。彈簧135抵頂于帽體137以使傾斜和 輔助閥芯125、 130^主控制閥100內(nèi)置中，且兩階段彈簧組件140使提升閥芯 120置中。彈簧135、帽體137和兩階^1彈簧組件140位于彈簧室110的腔體 143內(nèi)。位于彈簧室l'10和/或致動(dòng)器室115內(nèi)的液壓致動(dòng)器與提升、傾斜和輔 助閥芯120、 125、 130的端部相配合并使其左右位移。
參照?qǐng)D4,兩階l殳彈簧紐件140包括第一和第二彈簧145、 150,中間元件 160，內(nèi)外端墊圈165、 170,螺紋帽175,緊固元件180,和隔套185。第一和 第二彈簧145、 150串聯(lián)設(shè)i并具有不同的彈簧常量，且第一彈簧145的彈簧常 量高于第二彈簧150的彈簧常量。
同時(shí)參照?qǐng)D5,中間元件160包括凸緣190。第一圓柱部195位于凸緣190 和中間元件160的第一端193之間，該第一圓柱部195具有位于其外表面且沿 其直徑方向相對(duì)的扁平部200,以及貫通中間元件側(cè)壁且沿直徑方向相對(duì)的孔 203 (可同時(shí)參照?qǐng)D3和圖6-8 )?？?03提供了 一個(gè)流路以允許油自由流入和 流出中間元件從而調(diào)節(jié)腔體143內(nèi)由于中間元件160的移動(dòng)導(dǎo)致的油的流動(dòng)。 傾斜和輔助閥芯125、 130的置中彈簣135上的帽體137 (如圖3 )同樣包括油 旁路孔203,該油旁^各孔203利于帽體137在其相應(yīng)腔體143內(nèi)的移動(dòng)。中間 元件160的第一端193除孔205以外都是封閉的。第二圓柱部215位于凸緣190 和中間元件160的第二端210之間，該第二圓柱部215包括光滑外表面和母螺 紋220 (如圖4)。
再次參閱圖4,螺紋帽175包括公螺紋223和其上具有槽孔230的擴(kuò)口 225。 隔套185包括延伸部235、凸緣部240和軸向孔245。
組裝兩階段彈簧組件140時(shí)，首先將隔套185放置于中間元件160內(nèi)，從 而隔套185的延伸部235自中間元件160第一端193的孔205內(nèi)伸出。隔套185 的凸緣部240大于孔205,從而隔套185不能全部穿過孔205。
其次，第二彈簧150和外墊圈170套設(shè)于中間元件的第二圓柱部215上， 并環(huán)繞螺紋帽175的公螺紋223,螺紋帽175的公螺紋223螺入中間元件160
第二圓柱部215的母螺紋220內(nèi)，直到螺紋帽175的擴(kuò)口 225抵頂于中間元件 160的第二端210。
可將內(nèi)六角扳手，例如方孔螺釘頭用扳手(Allen wrench )插入槽孔230內(nèi)， 并用扳手卡住中間元件160的第一圓柱部195上的扁平部200，從而可以將螺 紋帽175緊固在第二圓柱部215內(nèi)。旋轉(zhuǎn)扳手可使中間元件160內(nèi)的螺紋帽175 螺緊或松開。
第二彈簧150和外墊圈170卡在中間元件160的凸緣190與螺紋帽175的 擴(kuò)口 225之間。第二圓柱部215的長度短于第二彈簧150的自由長度。隨著螺 紋帽175螺入第二圓柱部215,擴(kuò)口 225與凸緣l卯間的距離不斷縮短。當(dāng)螺 紋帽175正常螺緊至第二圓柱體215時(shí)，外墊圏170與凸緣190間的距離對(duì)應(yīng) 于第二彈簧150的一個(gè)期望壓縮預(yù)載荷。
再次，第一彈簧145環(huán)繞中間元件160的第一圓柱部195,且內(nèi)墊圈165 抵壓于提升閥芯120的端部。緊固元件180穿過螺紋帽175的槽孔230，穿過 隔套185的軸向孔245,并螺入提升閥芯120的端部。槽孔230允許工具(例 如方孔螺釘頭用扳手)伸入，從而與緊固元件180配合并將緊固元件180緊固 于提升閥芯120的端部內(nèi)。當(dāng)緊固元件180螺入提升閥芯120的端部時(shí)，隔套 185的凸緣部240抵頂于中間元件160第一端193的內(nèi)表面，并將其拉向提升 閥芯120。從而凸緣190與內(nèi)墊圈165間的距離不斷縮短，并產(chǎn)生第一彈簧145 的壓縮預(yù)載荷。緊固元件180伸入提升閥芯120的端部，直至隔套185被緊緊 夾在緊固元件180和提升閥芯180的端部之間。隔套185的長度對(duì)應(yīng)于第一彈 簧145的期望形變量或預(yù)載荷。組裝后，第一和第二彈簧145、 150以末端對(duì)末 端的方式設(shè)置且凸緣190位于其間。 '
參照?qǐng)D3，當(dāng)閥芯位于中間位置時(shí)，內(nèi)墊圈165^J貞于主控制閥100的閥 芯室部分105，且外墊圈170抵頂于主控制閥100的彈簧室部分110的臺(tái)階250 (最好參見圖6-8)上。當(dāng)提升閥芯120向右移動(dòng)(以圖3所示方位)，液壓 流被允許流向提升缸50的"升高"側(cè)，從而提升缸50伸出并使提升臂40升高。 當(dāng)提升閥芯120向左移動(dòng)(以圖3所示方位)，液壓流被允許流向提升缸50 的"降低"側(cè)，從而提升缸50收縮并使提升臂40降低。提升閥芯120從中間 位置到右側(cè)和左側(cè)的總位移被分別定義為"升高沖程，，和"降低沖程"。
參照?qǐng)D6，當(dāng)提升閥120向右位移時(shí)，隔套185的凸緣部240抵頂于中間 元件160的一端193的內(nèi)側(cè)并向右拉中間元件160。中間元件160作為力傳遞 元件將閥芯120和隔套185向右移動(dòng)的力通過凸緣190轉(zhuǎn)化為第一彈簧145的 壓縮。凸緣190與內(nèi)墊圈165間的距離減小且第一彈簧145彎曲(即，被壓縮)。 外墊圈170在彈簧室110內(nèi)從臺(tái)階250處提升，但外墊圈170與凸緣190間的 距離保持不變(即，第二彈簧150沒有從其預(yù)緊狀態(tài)進(jìn)一步形變)。這種情況 下，中間元件160將第二彈簧150隔離于第一彈簧145上的力，且提升閥芯130 在整個(gè)升高沖程中僅受到來自第一彈簧145的彈簧常量的阻力。
提升閥芯120的降低沖程具有兩個(gè)部分。降低沖程的第一階段是提升閥芯 120從中間位置(如圖3)到過渡位置(如圖7)的移動(dòng)。降低沖程的第二階段 是提升閥芯120從過渡位置到降低沖程終點(diǎn)(如圖8)的移動(dòng)。
參照?qǐng)D7中所示的降低沖程的第一階^:,螺紋帽175和中間元件160的向 左移動(dòng)受到第二彈簧150的預(yù)載荷的阻擋，該預(yù)載荷(通過外墊圈170)施加 在彈簧室110的肩部250上并且施加在中間元件160的凸緣190上。這種情況 下，中間元件160作為力量傳遞元件而將第一彈簧145的偏壓力傳遞至第二彈 簧150。中間元件160在升高和降低沖程兩者中都處于力傳遞路徑(force path) 中(即，從提升閥芯120傳遞力至第一彈簧145)。
第一彈簧145上的預(yù)載荷小于第二彈簧150上的預(yù)載荷所以僅第一彈簧 145發(fā)生形變。內(nèi)墊圈165向遠(yuǎn)離主控制閥100閥芯室105的方向移動(dòng)，且隔 套185在中間元件160的孔205內(nèi)滑動(dòng)。因此，隔套185僅在升高沖程中從閥 芯120傳遞力至第一彈簧145，而在降低沖程中隔套185不處于力傳遞路徑中。 當(dāng)內(nèi)墊圏165向凸緣190移動(dòng)靠近時(shí)，第一彈簧145上的壓縮載荷增加。圖7 中所示的過渡位置位于第一彈簧145上的載荷等于第二彈簧150上的預(yù)載荷時(shí)
的位置。
在降低沖程的第二階段(即，由圖7所示位置向圖8所示位置的移動(dòng))， 第一和第二彈簧145、 150均發(fā)生形變。第一和第二彈簧145、 150的組合或等 效彈簧常量可通過以下公式計(jì)算
其中，k,代表第一彈簧常量，lC2代表第二彈簧常量，且kc代表第一和第二
彈簧145、 150串連工作的等效彈簧常量。
當(dāng)兩彈簧145、 150均發(fā)生形變時(shí)，中間元件160和螺紋蓋175向左移動(dòng)， 但外墊圏170保持與彈簧室110的臺(tái)階250相抵頂。因此，凸緣190與外墊圏 170間的距離縮短，且壓縮負(fù)載被施加在第二彈簧150上。如圖8所示，彈簧 室110可構(gòu)造成當(dāng)降低沖程到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，螺紋蓋175到達(dá)或接近到達(dá)彈簧室110 的端部。
圖9-12示出根據(jù)另一實(shí)施例的兩階段彈簧組件300，其中第一和第二彈簧 145、 150串聯(lián)工作并以嵌套方式設(shè)置而非以末端對(duì)末端的方式設(shè)置。本實(shí)施例 的彈簧組件300包括內(nèi)、外墊圈310、 315，具有凸緣325的中間元件320，緊 固元件330，具有凸緣部340的隔套335。緊固元件330穿過隔套335并被螺入 提升閥芯120的端部，且隔套335的一端與提升閥芯120的端部相抵接。第一 彈簧145夾在于內(nèi)墊圈310與外墊圈315之間，且內(nèi)墊圈310與閥芯室105相 抵頂，外墊圈315與隔套335的凸緣部340相抵頂。隔套335的尺寸應(yīng)按如下 方式設(shè)置，從而當(dāng)緊固元件330螺緊于提升閥芯120的端部內(nèi)時(shí)，期望的預(yù)緊 載荷被施加至第一彈簧145。
中間元件320包括一個(gè)本體，這個(gè)本體定義一個(gè)收容第一彈簧145的內(nèi)部 空間，且中間元件320的凸緣端325與閥芯室105相4氐頂。中間元件320相對(duì) 的另一端包括一個(gè)徑向突出的邊緣345，且這個(gè)邊緣345與外墊圏315相抵接。 邊緣345環(huán)繞隔套335的凸緣部340，從而隔套335可沿軸向方向在邊緣345 所界定的孔內(nèi)移動(dòng)。外墊圈315上的孔相對(duì)于凸《彖部340太小，從而凸緣部340無法穿過這個(gè)孔。第二彈簧150環(huán)繞于中間元件160的外表面，并被夾持在凸 緣325和彈簧室110內(nèi)的臺(tái)階250之間。
參照?qǐng)D10,當(dāng)提升閥芯120向右位移時(shí)(即，升高沖程)，隔套335的凸 緣部340向右側(cè)拉動(dòng)外墊圏315。從而，內(nèi)、外墊圈310、 315之間的距離變小， 且第一彈簧145發(fā)生形變。在升高沖程中，沒有壓縮力被施加于第二彈簧150 上，且在整個(gè)升高沖程中，提升閥芯120僅受到由第一彈簧145的彈性常量產(chǎn) 生的阻力。在這個(gè)實(shí)施例中，第一彈簧145抵頂于闊芯室105,從這個(gè)角度來 講，在升高沖程中，閥芯室105使第二彈簧150隔離于第一彈簧145的壓縮力。
參照?qǐng)D11中所示的降低沖程的第一階段，中間元件320的向左移動(dòng)受到第 二彈簧150的預(yù)載荷的阻擋，這個(gè)預(yù)載荷施加在彈簧室110內(nèi)的肩部250和中 間元件320的凸緣325上。這種情況下，中間元件320作為力傳遞元件工作， 從而來自第一彈簧145的偏壓力被通過中間元件320的本體和凸緣325傳遞至 第二彈簧150。因?yàn)榈谝粡椈?45的預(yù)載荷小于第二彈簧150的預(yù)載荷'，僅第 一彈簧145發(fā)生形變。內(nèi)墊圈310向遠(yuǎn)離閥芯室105的方向移動(dòng)，且隔套335 滑動(dòng)穿過中間元件320中邊緣345所界定的孔。因此，隔套335僅在升高沖程 中從闊芯120傳遞力至第一彈簧145,而在降低沖程中隔套335不處于力傳遞 路徑中。當(dāng)內(nèi)墊圈310向外墊圈315移動(dòng)靠近時(shí)，第一彈簧145上的壓縮載荷 增加。圖11中所示的過渡位置位于第一彈簧145上的載荷等于第二彈簧150 上的預(yù)載荷時(shí)的位置。
在降低沖程的第二階段(即，由圖ll所示位置向圖12所示位置的移動(dòng))， 第一和第二彈簧145、 150均發(fā)生形變。彈簧145、 150串聯(lián)工作，且等效彈簧 常量可通過上述的公式計(jì)算。等效彈簧常量低于第一和第二彈簧常量兩者。
當(dāng)兩彈簧145、 150均發(fā)生形變時(shí)/隔套335和中間元件320均向左移動(dòng)。 因此，凸緣325與彈簧室110內(nèi)的臺(tái)階250的距離縮短，且負(fù)載被施加在第二 彈簧150上。如圖12所示，彈簧室IIO可構(gòu)造成當(dāng)降低沖程到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，隔套 335到達(dá)或接近到達(dá)彈簧室110的端部。
在所示的兩實(shí)施例中，提升閥芯120的移動(dòng)僅受到來自第一彈簧145的阻
力的情況(即，處于整個(gè)升高沖程和處于降低沖程的第一階段)被稱為處于"調(diào)
節(jié)模式"。在調(diào)節(jié)模式中，第一彈簧145較高的彈簧常量需要位于彈簧室110 和/或致動(dòng)器室115內(nèi)的液壓致動(dòng)器為提升閥芯120的每單位偏移量施加相對(duì)較 高程度的力。在調(diào)節(jié)模式中，相對(duì)較高程度的力-偏移量比值允許提升閥芯120 的位置被精確的調(diào)整，其有利于相對(duì)精確地調(diào)整提升臂40的位置。過渡位置(如 圖7和11 )是降低沖程中調(diào)節(jié)模式部分的終點(diǎn)。
當(dāng)提升閥芯120移動(dòng)超過過渡位置時(shí)(即，位于圖7和圖8位置之間，或 位于圖11和圖12位置之間)，這種情況被稱為"浮動(dòng)模式，，，該模式下滑動(dòng)轉(zhuǎn) 向裝載機(jī)10的提升臂40和伊斗45不是積極通過液壓系統(tǒng)降低或升高，僅是依 靠重力動(dòng)作。當(dāng)提升閥芯120移動(dòng)過過渡位置，提升閥芯120偏移所受的阻力 由第一彈簧常量降至等效彈簧常量。在浮動(dòng)模式中，彈簧i45、 150串聯(lián)形變產(chǎn)
生的較低的彈簧常量允許位于彈簧室110和/或致動(dòng)器室115內(nèi)的液壓致動(dòng)器為 提升閥芯120的每單位偏移量施加相對(duì)較低程度的力。這個(gè)相對(duì)較低程度的力-偏移量比值允許僅占用最少量的液壓回路中的液壓壓力或車輛動(dòng)力去移動(dòng)或保 持提升閥芯120。從而當(dāng)提升閥芯120位于浮動(dòng)模式中，非提升操作作業(yè)時(shí)可 獲得的車輛動(dòng)力和液壓壓力得以最大化。
浮動(dòng)模式可被操作者使用于回拖(back-drag)、回平(back-smooth)或回 刮(back-scrape)作業(yè)地面。伊斗45的傾角決定了刮挖的深度或者平整程度， 當(dāng)伊斗45的光滑底面而非更鋒利的邊緣與地面接觸時(shí)，伊斗45在作業(yè)地面的 拖動(dòng)更加容易(即，并非深入式刮挖。)。為平整相對(duì)松軟的作業(yè)地面(例如， 表層土)，伊斗45可被傾斜從而伊斗45的光滑底面朝下，接著提升闊芯120 可被置于浮動(dòng)模式，其后滑動(dòng)轉(zhuǎn)向裝載機(jī)10向后移動(dòng)經(jīng)過作業(yè)地面從而伊斗 45的背面在作業(yè)地面上拖過以進(jìn)行平整。為更加深入地刮挖相對(duì)較硬的作業(yè)地 面(例如，緊實(shí)土層、砂礫層)或清理積雪、冰層或從一個(gè)較堅(jiān)硬的表面(例 如混凝土或?yàn)r青)上清除另一物質(zhì)，伊斗45可被傾斜從而妒斗45較鋒利的邊 緣與作業(yè)地面接觸，接著提升閥芯120可被置于浮動(dòng)模式，且滑動(dòng)轉(zhuǎn)向裝載機(jī) IO在作業(yè)地面上倒退。在任何情況下，伊斗45和提升臂40都會(huì)在作業(yè)表面上 上升和下降且僅在重力影響范圍內(nèi)進(jìn)行刮挖或平整。
兩個(gè)所示的實(shí)施例中的兩階段彈簧組件140、 300的一個(gè)范例性設(shè)置為，第 一彈簧常量為167磅/英寸，第二彈簧常量為89磅/英寸，第一彈簧145上的預(yù) 載荷為10磅，且第二彈簧150上的預(yù)載荷為60磅。在這種設(shè)置中，調(diào)節(jié)模式 中提升閥芯120的移動(dòng)阻力為167磅/英寸，且浮動(dòng)模式中提升鬧芯120的移動(dòng) 阻力為58磅/英寸。被施加預(yù)載荷時(shí)，第一彈簧145發(fā)生大約0.06英寸的形變 以產(chǎn)生10磅預(yù)載荷。在降低沖程中，中間位置與過渡位置的距離(即，第一彈 簧產(chǎn)生60磅總載荷的形變)大約為0.30英寸。
雖然所示的實(shí)施例包括第一和第二壓縮彈簧145、 150,它們可以^皮其他偏 壓元件代替，例如彈性材料、拉伸彈簧，或者大致具有形狀記憶特性且可施加 偏壓力至提升閥芯120的其他元件。上述的術(shù)語"彈簧常量"用于包括載荷相 對(duì)于形變的比值，即使是非線性的，其用以表征包括第一和第二彈簧l45、 l50 在內(nèi)的任何適合的偏壓元件。
雖然所示的實(shí)施例包括一個(gè)單個(gè)的第一彈簧145和單個(gè)的第二彈簧150， 它們可以被多個(gè)平行或串聯(lián)工作的彈簧替代以實(shí)現(xiàn)期望的彈簧常量和預(yù)載荷。 所以，術(shù)語"第一彈簧"和"第二彈簧"不應(yīng)被解釋為僅限于所示實(shí)施例中的 單個(gè)第一和第二彈簧145、 150。
本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn)被闡述于所附權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種閥裝置包括閥芯，所述閥芯可在第一沖程從一個(gè)中間位置沿第一方向移動(dòng)，并可在第二沖程從所述中間位置沿第二方向移動(dòng)；具有第一彈簧常量和第一預(yù)載荷的第一偏壓元件；以及具有第二彈簧常量和第二預(yù)載荷的第二偏壓元件，所述第二彈簧常量低于所述第一彈簧常量，所述第二預(yù)載荷高于所述第一預(yù)載荷；其中，在所述整個(gè)第一沖程，是由所述第一偏壓元件而非第二偏壓元件向中間位置偏壓所述閥芯；其中，在所述第二沖程中所述閥芯由所述中間位置到過渡位置的移動(dòng)中，是由所述第一偏壓元件而非第二偏壓元件向中間位置偏壓所述閥芯；以及其中，所述閥芯由所述過渡位置到所述第二沖程終點(diǎn)的移動(dòng)中，是由所述第一和第二偏壓元件串聯(lián)工作以向中間位置偏壓所述閥芯，所述第一和第二偏壓元件串聯(lián)工作的偏壓力小于第一彈簧常量和第二彈簧常量。
2. 如權(quán)利要求1所述的闊裝置，其進(jìn)一步包括用于在所述第一沖程中使所 述第二偏壓元件隔離于所述第 一偏壓元件的偏壓力的裝置，以及在第二沖程中傳遞來自所述第一偏壓元件的偏壓力至所述第二偏壓元件的裝置。
3. 如權(quán)利要求1所述的閥裝置，其進(jìn)一步包括力傳遞元件，所述力傳遞元 件可操作地設(shè)置于所述第一和第二偏壓元件之間從而在所述第二沖程中傳遞來自所述第一偏壓元件的偏壓力至所述第二偏壓元件。
4. 如權(quán)利要求3所述的閥裝置，其中所述力傳遞元件包括具有第一和第二 側(cè)面的凸緣，所述第一和第二偏壓元件分別抵頂于所述第一和第二側(cè)面。
5. 如權(quán)利要求4所述的閥裝置，其中所述力傳遞元件包括分別從所述凸緣的第 一和第二側(cè)面延伸出的第 一和第二部分，其中所述第 一和第二偏壓元件分 別環(huán)繞所述力傳遞元件的第一和第二部分。
6. 如權(quán)利要求3所述的閥裝置，其中所述力傳遞元件包括本體，所述本體界定一個(gè)內(nèi)部空間并具有外凸緣，其中所述第一和第二偏壓元件其中一個(gè)位于 所述內(nèi)部空間內(nèi)，所述第一和第二偏壓元件其中另 一個(gè)環(huán)繞所述本體的表面并 抵接于所述凸緣。
7. 如權(quán)利要求6所述的閥裝置，其中所述第一偏壓元件位于所述內(nèi)部空間 內(nèi)，其中在所述第一沖程中所述第一偏壓元件不施加偏壓力至所述力傳遞元件， 其中在所述第二沖程中所述第一偏壓元件施加偏壓力至所述本體的內(nèi)表面從而 所述偏壓力通過所述凸緣被傳遞至所述第二偏壓元件。
8. 如權(quán)利要求1所述的閥裝置，其進(jìn)一步包括緊固元件和隔套，所述緊固 元件與所述閥芯互連以施加壓縮力至所述第一偏壓元件，所述隔套位于所述緊 固元件和閥芯之間從而緊密夾設(shè)隔套于所述緊固元件和閥芯之間可實(shí)現(xiàn)所述第 一偏壓元件上的期望預(yù)載荷。
9. 如權(quán)利要求8所述的閥裝置，其中所述隔套在所述第一和第二沖程中與 所述閥芯一起移動(dòng)，其中所述閥裝置進(jìn)一步包括力傳遞元件，所述力傳遞元件 在所述第一沖程中而不在所述第二沖程中從所述隔套傳遞力至所述第一偏壓元 件。
10. 如權(quán)利要求1所述的閥裝置，其中所述第一和第二偏壓元件以端部對(duì) 端部方式設(shè)置。
11. 如權(quán)利要求1所述的閥裝置，其中所述第一和第二偏壓元件以嵌套方 式設(shè)置。
12. —種作業(yè)車輛包括可在升高方向和降低方向移動(dòng)的提升臂；提升閥，所述提升閥可在升高沖程中偏移以升高所述提升臂，并可在降低 沖程中偏移以降低所述提升臂；以及偏壓機(jī)構(gòu)，所述偏壓機(jī)構(gòu)在所述提升閥的降低沖程的第 一階段提供相對(duì)較 強(qiáng)的阻力，并在所述提升閥的降低沖程的第二階段提供相對(duì)較弱的阻力。
13. 如權(quán)利要求12所述的車輛，其中所述偏壓機(jī)構(gòu)包括串if關(guān)i殳置的第一和 第二偏壓元件，所述第一和第二偏壓元件具有相應(yīng)的第一和第二彈簧常量，其 中所述第一彈簧常量高于所述第二彈簧常量，其中所述第二偏壓元件上具有的 預(yù)緊力高于第一偏壓元件上的預(yù)緊力，其中所述降低沖程的第 一階段使所述第 一偏壓元件而非第二偏壓元件發(fā)生形變，其中所述降低沖程的第二階段使所述 第一和第二偏壓元件均發(fā)生形變。
14. 如權(quán)利要求13所述的車輛，其進(jìn)一步包括在所述升高沖程中使所述第 二偏壓元件隔離于所述第 一偏壓元件的偏壓力的裝置，以及在降低沖程中傳遞 來自所述第一偏壓元件的偏壓力至所述第二偏壓元件的裝置。
15. 如權(quán)利要求13所述的車輛，其進(jìn)一步包括力傳遞元件，所述力傳遞元 件可操作地設(shè)置于所述第一和第二偏壓元件之間從而在降低沖程中傳遞來自所述第一偏壓元件的偏壓力至所述第二偏壓元件。
16. 如權(quán)利要求15所述的車輛，其中所述力傳遞元件包括具有第一和第二 側(cè)面的凸緣，所述第一和第二偏壓元件分別抵頂于所述第一和第二側(cè)面。
17. 如權(quán)利要求16所述的車輛，其中所述力傳遞元件包括分別從所述凸緣 的第一和第二側(cè)面延伸出的第一和第二部分，其中所述第一和第二偏壓元件分別環(huán)繞所述力傳遞元件的第 一和第二部分。
18.如權(quán)利要求15所述的車輛，其中所述力傳遞元件包括本體，所述本體界定一個(gè)內(nèi)部空間并具有外凸緣，其中所述第 一和第二偏壓元件其中 一個(gè)位于 所述內(nèi)部空間內(nèi)，所述第 一和第二偏壓元件其中另 一個(gè)環(huán)繞所述本體的外表面 并抵接于所述凸緣。
19. 如權(quán)利要求18所述的車輛，其中所述第一偏壓元件位于所述內(nèi)部空間內(nèi)，其中在所述升高沖程中所述第一偏壓元件不施加偏壓力至所述力傳遞元件， 其中在所述降低沖程中所述第 一偏壓元件施加偏壓力至所述本體的內(nèi)表面從而 所述偏壓力通過所述凸纟彖被傳遞至所述第二偏壓元件。
20. 如權(quán)利要求13所述的車輛，其進(jìn)一步包括緊固元件和隔套，所述緊固 元件與閥芯互連以施加壓縮力至所述第一偏壓元件，所述隔套位于所述緊固元 件和閥芯之間從而緊密夾設(shè)隔套于所述緊固元件和岡芯之間可實(shí)現(xiàn)所述第 一偏 壓元件上的期望預(yù)載荷。
21. 如權(quán)利要求20所述的車輛，其中所述隔套在所述升高和降低沖程中與 所述閥芯一起移動(dòng)，其中閥裝置進(jìn)一步包括力傳遞元件，所述力傳遞元件在所 述升高沖程中而不在降低沖程中傳遞來自所述隔套的力至所述第一偏壓元件。
22. 如權(quán)利要求13所述的車輛，其中所述第一和第二偏壓元件以端部對(duì)端 部方式設(shè)置。
23. 如權(quán)利要求13所述的車輛，其中所述第一和第二偏壓元件以嵌套方式 設(shè)置。
24. 如權(quán)利要求12所述的車輛，其中當(dāng)所述提升閥位于所述降低沖程的第 二階段時(shí)，所述提升臂的上下移動(dòng)實(shí)質(zhì)上僅受到重力的影響。
25. —種緊湊型建設(shè)車輛包括 控制器；提升臂，所述提升臂可在提升缸的影響下沿升高和降低方向移動(dòng)；鏟斗，所述伊斗可在傾斜缸的影響下相對(duì)于所述提升臂沿翻起和傾倒方向 加壓液流源；傾斜閥芯，所述傾斜閥芯可根據(jù)所述控制器的驅(qū)動(dòng)而移動(dòng)從而選擇性地從 所述源提供加壓液流至所述傾斜缸以致動(dòng)傾凍+缸；所述中間位置傾斜缸保持所述伊斗于固定位置；提升閥芯，所述提升閥芯可根據(jù)所述控制器的驅(qū)動(dòng)在升高沖程中致動(dòng)所述 提升缸以升高所述提升臂，可在降低沖程的第一階段中移動(dòng)以致動(dòng)所述提升缸 從而降低所述提升臂，并可在降低沖程的第二階段中移動(dòng)以允許所述提升缸和 提升臂實(shí)質(zhì)上完全在重力影響下而不是在加壓液流影響下操作；提升置中機(jī)構(gòu)，所述提升置中機(jī)構(gòu)用于偏壓所述提升閥芯至中間位置，在 所述中間位置提升缸保持所述提升臂于固定位置，所述提升置中機(jī)構(gòu)包括第一 彈簧和第二彈簧，所述第一彈簧具有第一彈簧常量和第一預(yù)載荷，所述第二彈 簧具有低于所述第一彈簧常量的第二彈簧常量和高于所述第一預(yù)載荷的第二預(yù) 載荷；其中，所述第一和第二彈簧串聯(lián)工作從而在降低沖程中所述第一彈簧施加 力至所述第二彈簧；其中，當(dāng)所述第一彈簧發(fā)生足夠的形變以使所述第一彈簧上的偏壓力等于 所述第二彈簧上的預(yù)載荷時(shí)，所述降低沖程的第一階段結(jié)束而所述降低沖程的 第二階段開始；以及其中，在降低沖程的第二階段中，所述第一和第二彈簧串聯(lián)工作以向所述 沖間位置偏壓所述提升閥芯并具有一個(gè)等效彈簧常量，所述等效彈簧常量低于 所述第一彈簧常量并低于所述第二彈簧常量，從而在所述降低沖程的第二階段 中相較于在降低沖程的第 一階段中所述控制器更容易被驅(qū)動(dòng)。
26.如權(quán)利要求25所述的緊湊型建設(shè)車輛，其進(jìn)一步包括中間元件，所述中間元件可操作地設(shè)置于所述第一和第二彈簣之間從而僅在所述降低沖程中傳 遞來自所述第 一彈簧的力至所述第二彈簧。
27. 如權(quán)利要求25所述的緊湊型建設(shè)車輛，其進(jìn)一步包括力傳遞元件，所 述力傳遞元件在所述升高沖程而非降低沖程中傳遞來自提升閥芯的力至所述第 一彈簧。
28. 如權(quán)利要求25所述的緊湊型建設(shè)車輛，其進(jìn)一步包括具有凸緣的中間 元件，所述第二彈簧抵頂于所述凸緣，所述中間元件僅在所述降低沖程中通過 所述凸緣傳遞來自所述第一彈簧的力至所述第二彈簧。
29. 如權(quán)利要求28所述的緊湊型建設(shè)車輛，其進(jìn)一步包括安裝至所述中間 元件的帽體，所述第二彈簧夾設(shè)于所述帽體和凸緣之間，從而當(dāng)所述帽體被緊 密固定至所述中間元件時(shí)所述第二預(yù)載荷被施加至所述第二彈簧。
30. 如權(quán)利要求28所述的緊湊型建設(shè)車輛，其中所述中間元件界定一個(gè)內(nèi) 部空間，其中所述第二彈簧環(huán),繞所述中間元件的一部分，所述第一彈簧位于所 述內(nèi)部空間內(nèi)。
31. 如權(quán)利要求25所述的緊湊型建設(shè)車輛，其進(jìn)一步包括固定于所述提升 閥芯并與所述第一彈簧抵頂?shù)母籼祝渲兴龈籼椎某叽绨慈缦路绞皆O(shè)置，從 而當(dāng)隔套緊密固定至所述閥芯時(shí)，所述第一預(yù)載荷^f皮施加至所述第一彈簧，僅 在所述升高沖程中所述隔套傳遞至第一彈簧的力超過所述預(yù)載荷。
32. —種操作作業(yè)車輛的方法，所述作業(yè)車輛包括^:升臂，所述提升臂可 根據(jù)提升閥從中間位置在相應(yīng)的升高和降低沖程中的移動(dòng)而沿升高和降低方向 移動(dòng)，所述方法包括使具有第 一彈簧常量的第一偏壓元件裝置在整個(gè)升高沖程中阻擋所述提升 閥.的移動(dòng)；使第一偏壓元件裝置在所述降低沖程的第一階段中阻擋所述提升閥的移動(dòng)，所述降低沖程的第一階段位于所述中間位置和過渡位置之間；以及使第一偏壓元件裝置和第二偏壓元件裝置在所述降低沖程的第二階段中串 聯(lián)阻擋所述提升閥的移動(dòng)，所述降低沖程的第二階段位于所述過渡位置和所述 降低沖程終點(diǎn)之間，從而所述第一和第二偏壓元件裝置的等效彈簧常量低于所 述第一彈簧常量。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述降低沖程的第二階段 設(shè)置所述提升臂于浮動(dòng)模式，從而所述提升臂實(shí)質(zhì)上僅受重力影響而產(chǎn)生的偏壓。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種兩階段閥芯置中機(jī)構(gòu)，其包括可在第一和第二沖程中移動(dòng)的閥芯。第一偏壓元件具有第一彈簧常量和第一預(yù)載荷，且第二偏壓元件具有第二彈簧常量和第二預(yù)載荷，該第二彈簧常量低于該第一彈簧常量，該第二預(yù)載荷高于該第一預(yù)載荷。在該整個(gè)第一沖程中和在該第二沖程中該閥芯由該中間位置到過渡位置的移動(dòng)中，是由該第一偏壓元件而非第二偏壓元件向中間位置偏壓該閥芯。該閥芯由該過渡位置到該第二沖程終點(diǎn)的移動(dòng)中，是由該第一和第二偏壓元件串聯(lián)工作以向中間位置偏壓該閥芯。
文檔編號(hào)F15B13/02GK101196199SQ200710193909
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日
發(fā)明者凱爾·D·康德, 威廉·C·肖博 申請(qǐng)人:克拉克設(shè)備公司