CN102330713B

CN102330713B - 船用齿轮箱微动液压控制阀

Info

Publication number: CN102330713B
Application number: CN2011102808796A
Authority: CN
Inventors: 吴椒; 吴戈
Original assignee: HANGZHOU XIAOSHAN FORKLIFT PARTS CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU XIAOSHAN FORKLIFT PARTS CO Ltd
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2031-09-21
Also published as: CN102330713A

Abstract

本发明涉及一种液压控制阀，尤其是涉及一种船用齿轮箱微动液压控制阀。其主要是解决现有技术所存在的液压控制装置不具备微动控制功能，不具备高压的压力控制和低压的压力调控功能，因此不能满足舰船、科考船、救生船、特种渔业捕捞作业船、休闲游艇等高端船用齿轮箱的需要等的技术问题。本发明包括控制阀，控制阀连接微动阀，控制阀由低压调控机构、高压控制机构、方向控制结构组成，微动阀由微动流量控制机构和微动位置控制机构组成，控制阀内设有串联的P1主油路、P2主油路，控制阀通过P1主油路与微动阀的微动流量控制机构连通，微动流量控制机构再通过P1主油路与方向控制结构连通，P2主油路将低压调控机构与高压控制机构连通。

Description

船用齿轮箱微动液压控制阀

技术领域

本发明涉及一种液压控制阀，尤其是涉及一种船用齿轮箱微动液压控制阀。

背景技术

船用齿轮箱液压控制装置使船舶齿轮箱传递和分配液压动力能时进行控制的液压元件。中国专利公开了一种小型船用齿轮箱液压控制装置（授权公告号：CN2670232Y），其包括有阀体、换向阀、压力阀、延时阀，换向阀、压力阀、延时阀串联后依次安装在阀体内，延时阀的一侧紧挨有大弹簧，换向阀通过油腔、单向阀与延时阀相连；换向阀的一侧外接有旋转操纵手柄，阀体上设置有一限位螺钉，该限位螺钉嵌入在换向阀的周转槽内；换向阀的内侧相接有压力阀，换向阀与阀体之间设置有径向安置的钢球和弹簧组成的定位装置；油腔设置在阀体内，单向阀由安置在阀体一侧后盖内的弹簧和钢球组成；后盖内单向阀的一端设置有可调的节流螺钉。但是这种液压控制装置不具备微动控制功能，不具备高压（油泵高速转速段）的压力控制和低压（油泵中低速转速段）的压力调控功能，因此不能满足舰船、科考船、救生船、特种渔业捕捞作业船、休闲游艇等高端船用齿轮箱的需要。

发明内容

本发明是提供一种船用齿轮箱微动液压控制阀，其主要是解决现有技术所存在的液压控制装置不具备微动控制功能，不具备高压的压力控制和低压的压力调控功能，因此不能满足舰船、科考船、救生船、特种渔业捕捞作业船、休闲游艇等高端船用齿轮箱的需要等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的船用齿轮箱微动液压控制阀，包括控制阀，其特征在于所述的控制阀连接微动阀，控制阀由低压调控机构、高压控制机构、方向控制结构组成，微动阀由微动流量控制机构和微动位置控制机构组成，控制阀内设有串联的P1主油路、P2主油路，控制阀通过P1主油路与微动阀的微动流量控制机构连通，微动流量控制机构再通过P1主油路与方向控制结构连通，P2主油路将低压调控机构与高压控制机构连通。

方向控制机构主要作用是工作油路的切换，其工作压力受控于低压调控、高压控制、微动流量控制、微动位置控制机构。同时，方向控制、高压控制、微动流量控制受控于微动位置控制机构。同样，微动位置控制、微动流量控制、低压调控、高压控制机构受控于方向控制机构的液压能量传递（前进档位、倒退档位、中间位）。微动阀和控制阀的五个机构形成一个串联、互动、互控的逻辑关系。

控制阀由于其优越的中、低速低压调节、高速段压力控制性能、换向缓冲延时功能、换向阀中间位时节能等优点，因此远优于现在普通使用的船用齿轮箱液压控制装置和船用齿轮箱换向阀。控制阀也可以单独使用于船用齿轮箱，作为船用齿轮箱调压、润滑、换向部件使用，但不具备微动功能。

按上述发明设计扩大或减小阀体及零部件的设计，同比放大或缩小流量，因此在满足不同功率用齿轮箱使用的要求的同时，还可以延伸到机动车辆、工程机械等领域的传动机构上。

作为优选，所述的控制阀内设有进油口，进油口进油后分成P1主油路、P2主油路，方向控制结构内设有F前进档油口与R倒退档油口，P1主油路与F前进档油口、R倒退档油口连通，方向控制结构内设有换向手柄切换F前进档油口、R倒退档油口。控制阀内的进油口可以设计在控制阀的底平面，也可以根据不同型号的需要改变进油口方位。微动阀的工作压力受控于控制阀的低压调控机构和高压控制机构。当微动阀工作时，控制阀的方向控制结构的工作压力、流量、控制阀主油路和油压也都受控于微动阀。

作为优选，所述的低压调控机构的低压控制回油口与高压控制机构的高压控制回油口连通，并经过控制阀的主回油口与齿轮箱连通；微动阀的工作油路与控制阀的方向控制结构工作油路连通，微动阀的微动回油路与控制阀的回油路连通。

作为优选，所述的微动阀包括微动阀体，微动阀体的阀孔内设有微动流量控制机构，与微动流量控制机构垂直设立的为微动位置控制机构，微动阀底面的微动阀进油口与控制阀的P1主油路连通，微动阀底面的微动阀出油口与控制阀的方向控制结构连通。微动位置控制机构为执行机构。

作为优选，所述的微动流量控制机构包括有设在微动阀体内部的活塞缸套，活塞缸套内设有移动活塞，移动活塞的前端装设有微动弹簧，微动弹簧外侧由端盖板固定在微动阀体上，移动活塞的后端装设微动垫套，垫套外侧由端盖板固定在微动阀体上。

作为优选，所述的微动位置控制机构包括有与活塞缸套垂直设立的位置杆，位置杆底端面设有圆柱销，圆柱销以浮动状态嵌设在活塞缸套的径向环形闭槽内，位置杆柄部套装有顶盖板，顶盖板固定在微动阀体上，位置杆外露的柄上安装有控制手柄，控制手柄用弹性销固定在位置杆上。

微动功能是通过控制手柄和位置杆在0-90度内旋转，由位置杆底部的偏心圆柱销带动活塞缸套轴向移动来控制进油口流量，以实现流量的微动控制功能。微动流量控制机构受控于微动位置控制机构。当位置杆的控制手柄转角旋到零位的限位状态时，位置杆带动活塞缸套向前移动到零位的限位位置，这时P1进油与P1出油连通，这时的控制阀所执行的转速段流量处于全流量工作状态。当位置杆控制手柄旋转到10-25度开始执行流量控制时，开始减压，主油压降至0.22-0.26MPa（油泵900r/min转速段数值）。当位置杆控制手柄转到70度时，流量从10-70度逐渐减小，主油压降至设定的0.13-0.15MPa（油泵900r/min转速段数值）。当位置杆控制手柄转到90度限位时，流量从70-90度进一步减小到微流量，主油压降至设定的0.05MPa以下（油泵900r/min转速段数值）。控制手柄和位置杆从零位至90度旋转，带动活塞缸套后移是P1进油口与P1出油口逐渐缩小的过程。微动功能适用于油泵的各转速段。移动活塞后端中心设计增压孔，增压孔为“T”字型设计，连通移动活塞中间的进油部位，移动活塞增压孔作用是使活塞缸套移动时达到微动流量控制的平稳。微动阀与所匹配的控制阀，通过扩大阀体和零件油路或者缩小阀体和零件油路的设计，放大或缩小流量，其微动与控制的逻辑关系不变，以满足不同功率齿轮箱的使用要求。

作为优选，所述的位置杆的底平面设有内凹平面，其内安装有限位装置，限位装置由限位弹簧和定位钢球组成。按不同的机型，位置杆的限位装置也可以设计成在位置杆的径向部位，为防止位置杆的轴向窜动在位置杆设计径向环形槽，由定位螺钉嵌入槽内定位。

作为优选，所述的控制阀包括控制阀体，低压调控机构与方向控制结构在控制阀体内位于同一轴线上，在低压调控机构的底部设有阀盖将两个机构断开，阀盖外侧设有左阀套，左阀套内装有活塞，左阀套外侧设有右阀套，右阀套内装有垫块，活塞与垫块之间设有阻尼弹簧，右阀套外侧装有低压垫套，低压垫套外侧由右盖板固定；右端盖中串装压力调控螺钉、组合式盖形螺母；阀盖径向开有环形油槽，环形油槽内穿进油孔与阀盖内腔贯通，阀盖环形油槽与P2主油路连通，左阀套外径为凸状的圆柱体，其台阶小端面设回油孔，右阀套外径为凸状的圆柱体，其台阶小端面设节流孔。左阀套与右阀套二小端对接，其外径形状呈中间凹、两头大的圆柱体。凹的部位与控制阀回油口连通。工作时，主油路通过阀盖进入低压调控机构，推动活塞轴向移动，以活塞封闭左阀套的回油口流量来调控1000r/min以下速度的工作压力状态和各转速段方向切换过程中的压力延时缓冲功能。工作时活塞端面受液压推动轴向移动，移动量按各转速段的压力要求范围受阻尼弹簧和调节螺钉的调节控制，活塞的移动量与阻尼弹簧是一种动态平衡关系。

作为优选，所述的高压控制机构的阀腔为漏斗状，其一端设有高压进油口与P1主油路连通，阀腔内设有高压活塞，高压活塞尾部法兰紧贴在阀腔漏斗口平面，高压活塞尾部装有高压弹簧，高压弹簧外侧由高压端盖密封固定，高压端盖上设有高压调节螺钉，阀腔中部设有背压回油孔，溢流回油孔与齿轮箱连通。高压控制机构的阀腔中段设背压回油孔，通过阀体底面进入齿轮箱。在高压端盖内侧设回油槽，将压力调控机构渗出的残油与高压控制机构共用背压回油孔以消除背压。在齿轮箱工作油泵1500r/min及以上高速段时，主油压超过高压阀设定压力时，高压活塞开启溢流，将主油压锁定在设定的压力范围内。在1500r/min高速段时，高压活塞端面受高压而轴向移动，开启溢流，高压活塞的开启量受高压弹簧和高压调节螺钉的调节控制。

作为优选，所述的方向控制结构的阀腔内设有换向阀，换向阀为凸状的圆柱体，换向阀的大端装入控制阀体内，换向阀的柄部套装有滚针推力轴承，滚针推力轴承的外侧装设有左盖板，左盖板内设方向定位钢球与方向定位弹簧，方向定位弹簧的外端设有螺塞，换向阀连接有换向手柄。方向定位钢球顶在顶在换向阀内凹式的定位孔上，换向阀上径向排列有3个定位孔，中间位向前45度孔为前进档定位，中间位向后45度为倒退档定位。换向手柄的中心线与换向阀互相垂直。换向操作时，换向手柄向前45度为前进档，向后45度为倒退档。微动阀出油口与控制阀的方向控制机构进油口对接后进入档位工作油路，档位工作油路经换向阀轴向和径向油孔分别连通档位切换时的工作油口和回油口。换向阀上设的八字形槽作为连通回油时作用。例如，换向阀位于中间位时，换向阀回油路与控制阀回油口连通，中间位时的工作压力降至低压状态运行，达到节能减排的效果。当换向阀向前方旋转45度切换到前进档时，换向阀的回油路与控制阀的回油口切断，换向阀工作油路与控制阀的F前进档油口连通，控制阀向齿轮箱前进档机构输出液压能。当换向阀从前进档切换到空档（中间位）时，控制阀F前进档油口工作油路被切断，换向阀回油路与控制阀回油口连通卸压，同时前进档的残油通过换向阀由贯通八字形两面油槽内的回油油槽从控制阀回油口进入到油箱消除背压，使齿轮箱前进档离合器迅速脱开。当换向阀向后旋转45度切换到倒退档时，换向阀的回油口与控制阀的回油口关闭，换向阀工作油路与控制阀的R倒退档油口连通，控制阀向齿轮箱倒退档机构输送压力能。当换向阀从R档再切换到中间位时，油路的逻辑关系与F档切换到中间位时相同。方向控制机构作为控制阀的执行机构，油泵中、低压转速段输出的液压能受控于低压调控机构。油泵高转速段输出的液压能受控于高压控制机构。但当微动阀工作时，油泵各转速段输出的压力能都受控于微动阀。

因此，本发明的控制阀具有优越的中、低速低压调节、高速段压力控制性能、换向缓冲延时功能、换向阀中间位时节能的特点，微动阀具有流量的微动控制、位置的微调控制等特点。

附图说明

附图1是本发明微动阀的外部结构示意图；

附图2是本发明微动阀的内部结构示意图；

附图3是本发明微动阀的油路结构示意图；

附图4是本发明控制阀的结构示意图；

附图5是本发明控制阀高压控制机构的结构示意图；

附图6是本发明控制阀与箱体结合面的油路结构示意图；

附图7是本发明控制阀与微动阀结合面的油路结构示意图；

附图8是本发明控制阀的换向手柄位结构示意图。

图中零部件、部位及编号：P1主油路1、P2主油路2、F前进档油口3、R倒退档油口4、换向手柄5、低压控制回油口6、高压控制回油口7、主回油口8、微动回油路9、微动阀体10、微动阀进油口11、微动阀出油口12、活塞缸套13、移动活塞14、微动弹簧15、端盖板16、微动垫套17、位置杆18、圆柱销19、顶盖板20、弹性销21、限位弹簧22、定位钢球23、控制阀体24、阀盖25、左阀套26、活塞27、右阀套28、垫块29、阻尼弹簧30、低压垫套31、右盖板32、压力调控螺钉33、组合式盖形螺母34、高压进油口35、高压活塞36、高压弹簧37、高压端盖38、高压调节螺钉39、背压回油孔40、换向阀41、滚针推力轴承42、左盖板43、方向定位钢球44、方向定位弹簧45、螺塞46、控制手柄47。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本例的船用齿轮箱微动液压控制阀，包括控制阀，控制阀连接微动阀，控制阀由低压调控机构、高压控制机构、方向控制结构组成，微动阀由微动流量控制机构和微动位置控制机构组成，如图4，控制阀内设有串联的P1主油路1、P2主油路2，如图7，控制阀通过P1主油路与微动阀的微动流量控制机构连通，微动流量控制机构再通过P1主油路与方向控制结构连通，P2主油路将低压调控机构与高压控制机构连通。控制阀内设有进油口，进油口进油后分成P1主油路1、P2主油路2，如图6，方向控制结构内设有F前进档油口3与R倒退档油口4，P1主油路与F前进档油口、R倒退档油口连通，方向控制结构内设有换向手柄5切换F前进档油口、R倒退档油口。如图4，低压调控机构的低压控制回油口6与高压控制机构的高压控制回油口7连通，并经过控制阀的主回油口8与齿轮箱连通；微动阀的工作油路与控制阀的方向控制结构工作油路连通，微动阀的微动回油路9与控制阀的回油路连通。

如图1、图2，微动阀包括微动阀体10，微动阀体的阀孔内设有微动流量控制机构，与微动流量控制机构垂直设立的为微动位置控制机构，如图3，微动阀底面的微动阀进油口11与控制阀的P1主油路1连通，微动阀底面的微动阀出油口12与控制阀的方向控制结构连通。微动流量控制机构包括有设在微动阀体10内部的活塞缸套13，活塞缸套内设有移动活塞14，移动活塞的前端装设有微动弹簧15，微动弹簧外侧由端盖板16固定在微动阀体上，移动活塞的后端装设微动垫套17，垫套外侧由端盖板固定在微动阀体上。微动位置控制机构包括有与活塞缸套13垂直设立的位置杆18，位置杆底端面设有圆柱销19，圆柱销以浮动状态嵌设在活塞缸套的径向环形闭槽内，位置杆柄部套装有顶盖板20，顶盖板固定在微动阀体上，位置杆外露的柄上安装有控制手柄47，控制手柄用弹性销21固定在位置杆上。位置杆18的底平面设有内凹平面，其内安装有限位装置，限位装置由限位弹簧22和定位钢球23组成。

如图4，控制阀包括控制阀体24，低压调控机构与方向控制结构在控制阀体内位于同一轴线上，在低压调控机构的底部设有阀盖25将两个机构断开，阀盖外侧设有左阀套26，左阀套内装有活塞27，左阀套外侧设有右阀套28，右阀套内装有垫块29，活塞与垫块之间设有阻尼弹簧30，右阀套外侧装有低压垫套31，低压垫套外侧由右盖板32固定；右端盖中串装压力调控螺钉33、组合式盖形螺母34；阀盖径向开有环形油槽，环形油槽内穿进油孔与阀盖内腔贯通，阀盖环形油槽与P2主油路2连通，左阀套外径为凸状的圆柱体，其台阶小端面设回油孔，右阀套外径为凸状的圆柱体，其台阶小端面设节流孔。

如图5，高压控制机构的阀腔为漏斗状，其一端设有高压进油口35与P1主油路连通，阀腔内设有高压活塞36，高压活塞尾部法兰紧贴在阀腔漏斗口平面，高压活塞尾部装有高压弹簧37，高压弹簧外侧由高压端盖38密封固定，高压端盖上设有高压调节螺钉39，阀腔中部设有背压回油孔40，溢流回油孔与齿轮箱连通。

如图4，方向控制结构的阀腔内设有换向阀41，换向阀为凸状的圆柱体，换向阀的大端装入控制阀体24内，换向阀的柄部套装有滚针推力轴承42，滚针推力轴承的外侧装设有左盖板43，左盖板内设方向定位钢球44与方向定位弹簧45，方向定位弹簧的外端设有螺塞46，如图8，换向阀连接有换向手柄5。

使用时，换向阀41位于中间位时，换向阀回油路与控制阀回油口连通，中间位时的工作压力降至低压状态运行，达到节能减排的效果。当换向阀41向前方旋转45度切换到前进档时，换向阀的回油路与控制阀的回油口切断，换向阀工作油路与控制阀的F前进档油口3连通，控制阀向齿轮箱前进档机构输出液压能。当换向阀从前进档切换到空档（中间位）时，控制阀F前进档油口工作油路被切断，换向阀回油路与控制阀回油口连通卸压，同时前进档的残油通过换向阀由贯通八字形两面油槽内的回油油槽从控制阀回油口进入到油箱消除背压，使齿轮箱前进档离合器迅速脱开。当换向阀向后旋转45度切换到倒退档时，换向阀的回油口与控制阀的回油口关闭，换向阀工作油路与控制阀的R倒退档油口4连通，控制阀向齿轮箱倒退档机构输送压力能。当换向阀从R档再切换到中间位时，油路的逻辑关系与F档切换到中间位时相同。

微动流量控制机构受控于微动位置控制机构。当位置杆18的控制手柄47转角旋到零位的限位状态时，位置杆带动活塞缸套13向前移动到零位的限位位置，这时P1进油与P1出油连通，这时的控制阀所执行的转速段流量处于全流量工作状态。当位置杆控制手柄47旋转到10-25度开始执行流量控制时，开始减压，主油压降至0.22-0.26MPa（油泵900r/min转速段数值）。当位置杆控制手柄转到70度时，流量从10-70度逐渐减小，主油压降至设定的0.13-0.15MPa（油泵900r/min转速段数值）。当位置杆控制手柄转到90度限位时，流量从70-90度进一步减小到微流量，主油压降至设定的0.05MPa以下（油泵900r/min转速段数值）。控制手柄和位置杆从零位至90度旋转，带动活塞缸套13后移是P1进油口与P1出油口逐渐缩小的过程。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims

1.一种船用齿轮箱微动液压控制阀，包括控制阀，其特征在于所述的控制阀连接微动阀，控制阀由低压调控机构、高压控制机构、方向控制结构组成，微动阀由微动流量控制机构和微动位置控制机构组成，控制阀内设有串联的P1主油路（1）、P2主油路（2），控制阀通过P1主油路与微动阀的微动流量控制机构连通，微动流量控制机构再通过P1主油路与方向控制结构连通，P2主油路将低压调控机构与高压控制机构连通，微动阀包括微动阀体（10），微动阀体的阀孔内设有微动流量控制机构，与微动流量控制机构垂直设立的为微动位置控制机构，微动阀底面的微动阀进油口（11）与控制阀的P1主油路（1）连通，微动阀底面的微动阀出油口（12）与控制阀的方向控制结构连通；所述的微动流量控制机构包括有设在微动阀体（10）内部的活塞缸套（13），活塞缸套内设有移动活塞（14），移动活塞的前端装设有微动弹簧（15），微动弹簧外侧由端盖板（16）固定在微动阀体上，移动活塞的后端装设微动垫套（17），垫套外侧由端盖板固定在微动阀体上；所述的微动位置控制机构包括有与活塞缸套（13）垂直设立的位置杆（18），位置杆底端面设有圆柱销（19），圆柱销以浮动状态嵌设在活塞缸套的径向环形闭槽内，位置杆柄部套装有顶盖板（20），顶盖板固定在微动阀体上，位置杆外露的柄上安装有控制手柄（47），控制手柄用弹性销（21）固定在位置杆上。

2.根据权利要求1所述的船用齿轮箱微动液压控制阀，其特征在于所述的控制阀内设有进油口，进油口进油后分成P1主油路（1）、P2主油路（2），方向控制结构内设有F前进档油口（3）与R倒退档油口（4），P1主油路与F前进档油口、R倒退档油口连通，方向控制结构内设有换向手柄（5）切换F前进档油口、R倒退档油口。

3.根据权利要求1或2所述的船用齿轮箱微动液压控制阀，其特征在于所述的低压调控机构的低压控制回油口（6）与高压控制机构的高压控制回油口（7）连通，并经过控制阀的主回油口（8）与齿轮箱连通；微动阀的工作油路与控制阀的方向控制结构工作油路连通，微动阀的微动回油路（9）与控制阀的回油路连通。

4.根据权利要求1或2所述的船用齿轮箱微动液压控制阀，其特征在于所述的位置杆（18）的底平面设有内凹平面，其内安装有限位装置，限位装置由限位弹簧（22）和定位钢球（23）组成。

5.根据权利要求1或2所述的船用齿轮箱微动液压控制阀，其特征在于所述的控制阀包括控制阀体（24），低压调控机构与方向控制结构在控制阀体内位于同一轴线上，在低压调控机构的底部设有阀盖（25）将两个机构断开，阀盖外侧设有左阀套（26），左阀套内装有活塞（27），左阀套外侧设有右阀套（28），右阀套内装有垫块（29），活塞与垫块之间设有阻尼弹簧（30），右阀套外侧装有低压垫套（31），低压垫套外侧由右盖板（32）固定；右端盖中串装压力调控螺钉（33）、组合式盖形螺母（34）；阀盖径向开有环形油槽，环形油槽内穿进油孔与阀盖内腔贯通，阀盖环形油槽与P2主油路（2）连通，左阀套外径为凸状的圆柱体，其台阶小端面设回油孔，右阀套外径为凸状的圆柱体，其台阶小端面设节流孔。

6.根据权利要求5所述的船用齿轮箱微动液压控制阀，其特征在于所述的高压控制机构的阀腔为漏斗状，其一端设有高压进油口（35）与P1主油路（1）连通，阀腔内设有高压活塞（36），高压活塞尾部法兰紧贴在阀腔漏斗口平面，高压活塞尾部装有高压弹簧（37），高压弹簧外侧由高压端盖（38）密封固定，高压端盖上设有高压调节螺钉（39），阀腔中部设有背压回油孔（40），溢流回油孔与齿轮箱连通。

7.根据权利要求1或2所述的船用齿轮箱微动液压控制阀，其特征在于所述的方向控制结构的阀腔内设有换向阀（41），换向阀为凸状的圆柱体，换向阀的大端装入控制阀体（24）内，换向阀的柄部套装有滚针推力轴承（42），滚针推力轴承的外侧装设有左盖板（43），左盖板内设方向定位钢球（44）与方向定位弹簧（45），方向定位弹簧的外端设有螺塞（46），换向阀连接有换向手柄（5）。