CN102494158B - 一种液压传动系统及其换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压换向阀，该液压换向阀包括阀体(1)、可转动地安装于所述阀体(1)内的阀芯(2)，以及驱动所述阀芯(2)在所述阀体(1)内转动的操纵杆(3)，所述阀芯(2)上开设有空腔及至少三个与所述空腔连通的第一通油孔(21)，所述阀体上开设有至少两个第二通油孔(4)，任一所述第一通油孔与任一所述第二通油孔(4)通过所述阀芯(2)的转动选择性地连通或截止。通过操纵杆带动阀芯的运动，能够实现至少六条油路之间的转换，且其结构较为简单。本发明还公开了一种包括上述换向阀的液压传动系统。

Description

一种液压传动系统及其换向阀

技术领域

本发明涉及液压技术领域，特别涉及一种用于液压传动系统的换向阀。本发明还涉及一种包括上述换向阀的液压传动系统。

背景技术

液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式，液压传动具有结构简单、输出功率大、易于实现频繁换向等优点，广泛地应用于生产生活的各个领域。

液压传动系统主要包括如液压泵等动力元件、液压缸或者液压马达等执行元件、方向控制阀等控制元件以及油箱等辅助元件，其中，动力装置用于为液压传动系统提供压力油，执行元件用于将压力油的液压能转换成机械能，控制元件用于对系统中压力油的压力、流量或者流动方向进行控制或者调节。

换向阀是方向控制阀的一种，用于根据工作需要改变控制油路的连通或者，以改变液压油的流动方向。换向阀是液压传动系统中的重要元件，换向阀的好坏直接影响液压传动系统的性能。

换向阀的通路数一般为二通、三通、四通和五通，随着通路的增加换向阀的结构较为复杂，加工成本较高。在液压传动系统用于工程机械等较大型的设备中时，由于要控制设备的多种动作，为了达到实际工况的要求，液压传动系统中需要设置多个换向阀，这些换向阀分别由各自的操纵杆控制。多个换向阀不仅操纵困难，且布局复杂，占用空间较大，严重制约了液压传动系统集成化小型化的发展。

因此，如何在保证设备能够实现多种动作的工况要求的情况下，避免换向阀通路数增加时结构更加复杂，同时简化换向阀的操纵难度，减少换向阀所占用的空间，从而实现液压传动系统的集成化和小型化，就成为本领域技术人员亟须解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压传动系统的换向阀，其单独使用即能实现多位多通的目的,以满足工程实际中的需求，且其结构较为简单，操纵难度低，占用空间小。本发明的另一目的是提供一种包括上述换向阀的液压传动系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种液压换向阀，包括阀体、可转动地安装于所述阀体内的阀芯，以及驱动所述阀芯在所述阀体内转动的操纵杆，所述阀芯上开设有空腔及至少三个与所述空腔连通的第一通油孔，所述阀体上开设有至少两个第二通油孔，任一所述第一通油孔与任一所述第二通油孔通过所述阀芯的转动选择性地连通或截止；所述阀芯为空心球体，所述空腔位于所述球体内，所述第一通油孔连通所述空腔与所述球体表面；还包括安装于所述阀体上的导轨，所述操纵杆通过导向块安装于所述导轨上；所述导向块能够沿所述导轨滑动，并通过定位元件固定在所述导轨上。

优选地，所述定位元件包括开设于所述导轨上的定位孔，和设置于所述导向块的卡块，所述卡块能够沿所述定位孔的轴向运动，并插入或者脱出所述定位孔。

优选地，所述导向块通过轴承转动安装于所述操纵杆上。

优选地，所述导轨通过转轴安装于所述阀体上，所述导轨能够绕所述转轴相对于所述阀体摆动。

优选地，所述阀体包括安装架，所述转轴安装于所述安装架上。

优选地，所述阀体包括上阀体和下阀体，所述安装架的上板与所述上阀体固定连接，所述安装板的下板与所述下阀体固定连接。

本发明提供一种液压换向阀，包括阀体、可转动地安装于所述阀体内的阀芯，以及驱动所述阀芯在所述阀体内转动的操纵杆，所述阀芯上开设有空腔及至少两个与所述空腔连通的第一通油孔，所述阀体上开设有至少三个第二通油孔，任一所述第一通油孔与任一所述第二通油孔通过所述阀芯的转动选择性地连通或截止。

进一步地，所述操纵杆上设有进油管路，所述进油管路与所述阀芯上的任一所述第一通油孔连通。

本发明提供一种液压传动系统，包括液压泵和与所述液压泵通过油管连接的换向阀，所述换向阀为如上所述的液压换向阀。

本发明所提供的液压传动系统的换向阀，包括阀体、可转动地安装于所述阀体内的阀芯，以及驱动所述阀芯在所述阀体内转动的操纵杆，所述阀芯上开设有空腔及至少三个与空腔连通的第一通油孔，所述阀体上开设有至少两个第二通油孔，任一所述第一通油孔与任一所述第二通油孔通过所述阀芯的转动选择性地连通或截止。由于阀芯为空心球体，阀芯能够在操纵杆的带动下相对于阀体做多方向的转动，这样，阀芯上的任一第一通油孔能够与任一第二通油孔连通，以实现某一个或者某一些油路的连通以及其他油路的截止；转动操纵杆使其向预定方向运动，从而驱动另外两个第一通油孔中的一个与上述第二通油孔连通或者与另一通油孔连通，其他油路截止；同样地由于具有至少三个第一通油孔和两个第二通油孔，通过各第一通油孔和各第二通油孔的不同组合，能够实现至少六个油路之间的转换。上述换向阀的结构较为简单，仅需要一个操纵杆即能够实现多个管路之间的转换，操纵难度较低，占用空间小。

在一种优选的实施方式中，本发明所提供的换向阀还包括安装于阀体上的导轨，该导轨的两端分别安装于阀体的两侧，操纵杆通过导向块安装于导轨；导向块能够沿导轨滑动，并通过定位元件固定其在所述导轨上的位置。在换向时，控制操纵杆沿导轨转动到预定位置，并通过定位元件固定导向块在导轨上的位置，从而固定操纵杆在导轨上的位置，进而控制阀芯相对于阀体转动到预定的角度位置，以实现预定油路的导通。这样，通过操纵杆在导轨上的运动，能够实现阀芯在预定方向上的精确运动，从而提高了换向阀的换向准确性。

在另一种优选的实施方式中，本发明所提供的换向阀，其导向块通过轴承转动安装于所述操纵杆，这样，操纵杆能够绕自身的轴线自由转动，从而实现阀芯在更多方向上的运动，以扩大换向阀的换向范围；同时，操纵杆的转动不会对导向块在导轨上的滑动造成影响，两个方向的运动相互独立，使得换向阀具有较好的换向精度。

附图说明

图1为本发明所提供的换向阀一种具体实施方式的立体图；

图2为图1所示换向阀的剖视图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种液压传动系统的换向阀，其单独使用即能实现多位多通的目的,以满足工程实际中的需求，且其结构较为简单，操纵难度低，占用空间小。本发明的另一核心是提供一种包括上述换向阀的液压传动系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供的换向阀一种具体实施方式的立体图；图2为图1所示换向阀的剖视图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的液压传动系统的换向阀，包括阀体1、阀芯2和操纵杆3，其中阀芯2可转动地安装于阀体1内，操纵杆3驱动阀芯2在阀体1内转动，阀芯2上开设有空腔及至少三个与所述空腔连通的第一通油孔21，阀体1上开设有至少两个第二通油孔4，任一第一通油孔21与任一第二通油孔4通过阀芯2的转动选择性地连通或截止。文中所述连通或者截止是指，使处于工作位置的油路连通的第一通油孔21和第二通油孔4连通，其他第一通油孔21和第二通油孔4截止，使处于非工作位置的油路截止。

需要指出的是，传统的换向阀中，阀芯2也是相对于阀体1运动的，通过阀芯2的运动实现换向，但是，与本发明中阀芯2相对于阀体1的运动方式不同。传统的换向阀的阀芯2多为活塞式，阀芯2相对于阀体1的运动为直线运动，而本发明的阀芯2为球体，阀芯2相对于阀体1的运动为多方向的转动。

阀芯2为外壁开设有若干第一通油孔21的空心球体，上述空腔位于球体内，所述第一通油孔21连通所述空腔与所述球体表面。由于阀芯2为球体，因此能够在阀体1内沿各个方向转动，提高换向灵活性。

上述球体可以为正球体，也可以为其他规则或者欠规则的球体，只要能够实现阀芯2在阀体1的多方向转动即可，例如可以为椭球体等。

在换向阀的某一工作状态中，其中一个第一通油孔21与其中一个第二通油孔4连通，使得相应的一个油路连通，此时，另外两个第一通油孔21中的一个也可以与另一个第二通油孔4连通，使得相应的另外一个油路连通；另外两个第一通油孔21也可以均与第二通油孔4截止，此时只有一个油路连通。

从理论上来讲，该换向阀存在截止位，处于截止位时各第一通油孔21与各第二通油孔4均处于截止状态。

文中“第一、第二”等描述仅是为了区分相同结构或者相同功能的零部件，不应理解为某种限定。

这样，阀芯上的任一第一通油孔21能够与任一第二通油孔4连通，以实现某一个或者某一些油路的连通以及其他油路的截止；转动操纵杆使其向预定方向运动，从而驱动另外两个第一通油孔21中的一个与上述第二通油孔4连通或者与另一通油孔连通，其他油路截止；同样地由于具有至少三个第一通油孔21和两个第二通油孔4，通过各第一通油孔21和各第二通油孔4的不同组合，能够实现至少六个油路之间的转换。上述换向阀的结构较为简单，仅需要一个操纵杆即能够实现多个管路之间的转换，操纵难度较低，占用空间小。

本发明所提供的换向阀还包括导轨5，导轨5可以为弧形条状结构，且导轨5的两端分别安装于阀体1的两侧，操纵杆3通过导向块6安装于导轨5；导向块6沿导轨5滑动，并通过定位元件固定其在导轨5上的位置；在换向时，控制操纵杆3沿导轨5转动到预定位置，并通过定位元件固定导向块6在导轨5上的位置，从而固定操纵杆3在导轨5上的位置，进而控制阀芯2相对于阀体1转动到预定的角度位置，以实现预定油路的导通。这样，通过操纵杆3在导轨5上的运动，能够实现阀芯2在预定方向上的精确运动，从而提高了换向阀的换向准确性。

定位元件可以包括开设于导轨5上的定位孔7，和设置于导向块6的卡块，卡块沿定位孔7的轴向运动，并插入或者脱出所述定位孔7；在导向块6相对于导轨5运动至定位孔7位置时，令卡块向靠近定位孔7的方向运动，卡块插入定位孔7以实现定位；在导向块6处于无定位孔7的位置时，卡块向远离定位孔7的方向运动至脱出定位孔7，以解除定位。

可以通过弹簧的作用实现卡块沿定位孔7的轴向运动，非定位状态时，卡块位于导向块6内部，弹簧处于压缩状态，当导向块6相对于操纵杆3运动至定位孔7的位置时，弹簧的弹力驱动卡块弹出，卡块插入到定位孔7中，从而实现定位。

上述定位元件也不局限于上述具体结构形式，只要能够实现操纵杆3与导轨5的运动定位即可，例如，也可以在导轨5上设置卡槽，用于卡住卡块。

导轨5可以包括支座和导轨主体，定位孔7开设在导轨主体上，导轨5通过支座与阀体1固定连接。导轨主体可以为两排，两排导轨主体的相应位置分别开设定位孔7。

上述定位孔7的数目可以为多个，各定位孔7沿导轨5的延伸方向设置。定位孔7的开设数量和开设位置应根据实际的使用要求确定，在此不做限定。

在上述具体实施方式的基础上，还可以对本发明所提供的换向阀进行进一步的改进。

请继续参考图1和图2；本发明所提供的导向块6可以通过轴承转动安装于操纵杆3；这样，操纵杆3能够绕自身的轴线自由转动，从而实现阀芯2在更多方向上的运动，以扩大换向阀的换向范围；同时，操纵杆3的转动不会对导向块6在导轨5上的滑动造成影响，两个方向的运动相互独立，使得换向阀具有较好的换向精度。

显然地，导向块6与操纵杆3之间的转动连接也不局限于通过轴承实现，也可以为本领域中常规使用的其他转动安装方式。

导轨5可以通过转轴8安装于阀体1，转轴8垂直于操纵杆3的轴向，导轨5绕转轴8相对于阀体1摆动；这样，导轨5能够相对于阀体1做预定角度范围的摆动，从而带动阀芯2在该方向上相对于阀体1转动，从而实现了阀芯2在第三个方向上的转动，进一步扩大了阀芯2的转动范围，从而进一步扩大了换向阀的换向范围。

阀体1可以包括安装架9，转轴8安装于安装架9，以便提高安装方便性。

阀体1可以包括上阀体11和下阀体12可拆分的两个部分，安装架9的上板与上阀体11固定连接，安装板的下板与下阀体12固定连接。

转轴8的周向可以具有刻度，这样通过观察刻度范围能够控制转轴8转过的角度，从而能够控制阀芯2在阀体1内转过的角度，以便保证阀芯2在该方向上的转动精度。

阀芯2在上述方向上的转动定位也不局限于在转轴8上开设刻度，也可以通过本领域中其他常规的定位方式实现定位，例如上述转轴8可以由花键代替。

在另一实施方式中，阀芯上开设有至少两个第一通油孔21，操纵杆上设有与阀芯上的一个第一通油孔21连通的进油管路，阀体上开设有至少三个用于出油的第二通油孔4，任一所述第一通油孔21与任一所述第二通油孔4通过所述阀芯2的转动选择性地连通或截止。这样，阀芯上的任一第一通油孔21能够与任一第二通油孔4连通，以实现某一个油路的连通以及其他油路的截止；转动操纵杆使其向预定方向运动，从而驱动另外两个第二通油孔4中的一个与上述第一通油孔21连通或者与另一第一通油孔21连通，其他油路截止；同样地，由于具有至少三个第二通油孔4和两个第一通油孔21，通过各第一通油孔21和各第二通油孔4的不同组合，能够实现至少六个油路之间的转换。上述换向阀的结构较为简单，仅需要一个操纵杆即能够实现多个管路之间的转换，操纵难度较低，占用空间小。

在该种具体实施方式中，除了第一通油孔21和第二通油孔4的设置数量外，其他各技术特征与上述具体实施方式相同，在此不再赘述。

需要指出的是，第一通油孔21和第二通油孔4的数目均不少于实施例中的数目。在第一种具体实施方式的基础上，第一通油孔21可以设置四个、五个或者更多个，第二通油孔4可以设置三个、四个或者更多个；同样的，在第二种具体实施方式中，第一通油孔21可以设置三个、四个或者更多个，第二通油孔4可以设置四个、五个或者更多个。

除了上述换向阀，本发明还提供一种包括上述换向阀的液压传动系统，该液压传动系统的其他各部分结构请参考现有技术，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种液压传动系统及其换向阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种液压换向阀，包括阀体（1）、可转动地安装于所述阀体（1）内的阀芯（2），以及驱动所述阀芯（2）在所述阀体（1）内转动的操纵杆（3），其特征在于，所述阀芯（2）上开设有空腔及至少三个与所述空腔连通的第一通油孔（21），所述阀体上开设有至少两个第二通油孔（4），任一所述第一通油孔（21）与任一所述第二通油孔（4）通过所述阀芯（2）的转动选择性地连通或截止；所述阀芯（2）为空心球体，所述空腔位于所述球体内，所述第一通油孔（21）连通所述空腔与所述球体表面；还包括安装于所述阀体上的导轨，所述操纵杆（3）通过导向块（6）安装于所述导轨（5）上；所述导向块（6）能够沿所述导轨（5）滑动，并通过定位元件固定在所述导轨（5）上。

2.根据权利要求1所述液压换向阀，其特征在于，所述定位元件包括开设于所述导轨（5）上的定位孔（7），和设置于所述导向块（6）的卡块，所述卡块能够沿所述定位孔（7）的轴向运动，并插入或者脱出所述定位孔（7）。

3.根据权利要求1或2所述液压换向阀，其特征在于，所述导向块（6）通过轴承转动安装于所述操纵杆（3）上。

4.根据权利要求1或2所述液压换向阀，其特征在于，所述导轨（5）通过转轴（8）安装于所述阀体（1）上，所述导轨（5）能够绕所述转轴（8）相对于所述阀体（1）摆动。

5.根据权利要求4所述的液压换向阀，其特征在于，所述阀体（1）包括安装架（9），所述转轴（8）安装于所述安装架（9）上。

6.根据权利要求5所述的液压换向阀，其特征在于，所述阀体（1）包括上阀体（11）和下阀体（12），所述安装架（9）的上板与所述上阀体（11）固定连接，所述安装板的下板与所述下阀体（12）固定连接。

7.一种液压换向阀，包括阀体（1）、可转动地安装于所述阀体（1）内的阀芯（2），以及驱动所述阀芯（2）在所述阀体（1）内转动的操纵杆（3），其特征在于，所述阀芯（2）上开设有空腔及至少两个与所述空腔连通的第一通油孔（21），所述阀体上开设有至少三个第二通油孔（4），任一所述第一通油孔与任一所述第二通油孔（4）通过所述阀芯（2）的转动选择性地连通或截止；所述操纵杆（3）上设有进油管路，所述进油管路与所述阀芯（2）上的任一所述第一通油孔（21）连通。

8.一种液压传动系统，包括液压泵和与所述液压泵通过油管连接的换向阀，其特征在于，所述换向阀为如权利要求1至7任一项所述的液压换向阀。

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