CN109854562A - 螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其减小了阀体的内泄量，尤其减小了端面的泄漏量，提高了功率效率。其包括直流无刷伺服电机、阀体组件，所述阀体组件包括有阀芯、阀套、上端盖、下端盖，所述直流无刷伺服电机的输出轴连接所述阀芯的中心轴的上凸部分，所述直流无刷伺服电机固装于所述上端盖的上端，所述阀套的内腔内布置有所述阀芯，所述上端盖的外环周面设有外螺纹，所述外螺纹用于与集成阀块的安装连接，所述阀芯的底部安装于所述下端盖的中心定位孔，其特征在于，所述阀套上设置有外部连通至内腔的P口、T口、A口、B口，所述P口、T口、A口、B口分别位于所述阀套的不同高度平面布置。

Description

螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀

技术领域

本发明涉及电液伺服阀的技术领域，具体为螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀。

背景技术

电液伺服阀作为电液伺服控制系统的关键元件，它既是电液转换元件，也是功率放大元件，它将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与放大，其性能在很大程度上决定了整个电液伺服控制系统的性能，以其精度高、响应快的特点广泛地应用于机械、汽车、船舶、航空、航天及机器人等领域。

目前，随着电液伺服系统应用领域的拓宽，机器人的应用场合也对电液伺服阀提出了更高的要求：高频响、高可靠性、抗污染能力强、结构简单、体积小、使用维护方便、低成本及便于集成等，传统的电液伺服阀已经很难再达到上述要求，目前市场主流的微型电液伺服阀产品为Moog 30系列、E024系列及242均安装复杂，且目前电液伺服阀的内部弹性元件使其使用寿命都不能满足机器人的应用场合。

因此在机器人领域急需自主开发一款体积小、重量轻、便于集成且使用寿命极度可靠的高频响的电液伺服阀，特别是螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀。而直流伺服电机在螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀的应用领域中要求其具有小角度的频繁启停功能，这也属于直流伺服电机在频繁启停的随动系统中的应用。现有的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀中，存在端面泄露较大的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其减小了阀体的内泄量，尤其减小了端面的泄漏量，提高了功率效率。

螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其技术方案是这样的：其包括直流无刷伺服电机、阀体组件，所述阀体组件包括有阀芯、阀套、上端盖、下端盖，所述直流无刷伺服电机的输出轴连接所述阀芯的中心轴的上凸部分，所述直流无刷伺服电机固装于所述上端盖的上端，所述阀套的内腔内布置有所述阀芯，所述上端盖的外环周面设有外螺纹，所述外螺纹用于与集成阀块的安装连接，所述阀芯的底部安装于所述下端盖的中心定位孔，其特征在于，所述阀套上设置有外部连通至内腔的P口、T口、A口、B口，所述P口、T口、A口、B口分别位于所述阀套的不同高度平面布置，相同的口位于同一高度平面布置，所述阀套的内壁上设置有内凹的两组节流腔，分别为A腔、B腔，所述A腔、B腔位于所述阀套的内壁圆周的同一平面的不同圆周角度位置布置，所述阀芯的外壁上布置有阀芯切换油路结构，所述阀芯切换油路结构由若干在阀芯外表面内凹的槽体或腔体组成，所述阀芯切换油路满足如下条件：当伺服阀处于零位时，P口、A口、B口、T口相互隔离；当工作状态下，P口通过阀芯切换油路连通A口或B口，T口通过阀芯切换油路连通B口或A口，P口、T口不同时连通A口或B口。

其进一步特征在于：

所述阀芯的外壁圆周向上设置有对称布置的两组油路结构，每组油路结构包括有P腔、T腔、A槽、B槽，所述阀芯的外壁对应位置分别设置有内凹的P腔、T腔、A槽、B槽，所述P腔的高度方向覆盖P口所在的水平面、A腔所在的水平面，所述P腔连接P口、A腔，所述T腔的高度方向覆盖T口所在的水平面、B腔所在的水平面，所述T腔连接T口、B腔，所述A槽的高度方向覆盖A腔所在的水平面、A口所在的水平面，所述A槽工作状态下用于连接其中一组节流腔和A口，所述B槽的高度方向覆盖B腔所在的水平面、B口所在的水平面，所述B槽工作状态下用于连接另外一组节流腔和B口，位于所述A腔所在平面内的所述A槽、P腔、B槽、T腔顺序间隔布置、通过隔条分别隔离、形成一组油路结构，所述阀芯的P腔两侧的隔条所对应的弧度范围覆盖所述阀套的工作边上的对应A腔的圆周向范围，所述阀芯的T腔两侧的隔条所对应的弧度范围覆盖所述阀套的工作边上的对应B腔的圆周向范围，当伺服阀处于零位时，P口、T口、A口、B口相互隔离；当工作状态下，A腔连通A槽或B槽、B腔连通B槽或A槽，油路连通并进行切换；

所述A槽和B槽的位置互换，整个结构的功能不变；

两个相同的类型油槽或油腔均位于阀芯对应直径的两端布置，所述P腔和T腔所在的直径位置互相垂直，所述A槽和B槽所在的直径位置互相垂直，相邻的所述P腔、A槽的中心弧度间隔为45°，所述阀套上的A腔、B腔分别为两个，两个所述A腔、B腔均位于阀套内腔的对应直径的两端布置，所述A腔、B腔所在的直径位置互相垂直；

所述P腔、T腔为平行于所述阀芯中心轴布置的自下而上的槽体；

所述P腔和T腔的弧度范围相同，确保整个结构的制作方便；

所述A腔、B腔的弧度范围相同，确保整个结构的制作方便；

所述A腔的弧度范围大于所述A腔所在平面内的所述P腔的弧度范围；

所述P口、A口、B口、T口沿着所述阀套的高度方向自上而下布置，所述P口、A口、B口、T口的投影状态下的相邻的投影位置的弧度间隔45°，每个口和对应的阀芯切换油路结构的内凹槽或腔的位置对应布置；

所述阀芯的中心轴的上凸部分贯穿所述上端盖的位置套装有格莱圈，所述上端盖的对应位置设置有内凹环型沟槽，所述格莱圈内置于所述内套环形沟槽内；

所述上端盖通过第一螺钉固接所述阀套的上端环面，所述上端盖的下端环面开有上环形槽，所述阀套对应于上环形槽的位置设置有第一环形凸台，所述第一环形凸台嵌装于所述上环形槽内，所述上端盖的下端面对应区域紧贴所述阀套的上端面布置，实现阀套与上端盖的密封；

所述下端盖通过第二螺钉固接所述阀套的下端环面，所述阀套的下端面设置有第二环形凸台，所述下端盖的上端面对应于所述第二环形凸台的位置设置有下环形槽，所述第二环形凸台内嵌于所述下环形槽，所述阀套的下端面紧贴所述下端盖的上端面的对应区域布置，实现阀套与下端盖的密封。

采用本发明后，其将节流腔(A腔、B腔)开在阀套上，并通过在阀芯(5)中间部分设置若干在阀芯外表面内凹的槽体或腔体形成阀芯切换油路结构，使得油路和阀套内腔的上下端面均不连通，减小了阀体的内泄量，尤其减小了端面的泄漏量，提高了功率效率。

附图说明

图1为本发明的主视图结构示意图；

图2为本发明的阀体组件的侧视图结构示意图；

图3为本图2的A-A剖视结构示意图；

图4为图2的俯视图结构示意图；

图5为图4的B-B剖结构示意图；

图6为本发明的阀芯的立体图结构示意图；

图中序号所对应的名称如下：

直流无刷伺服电机1、阀体组件2、阀芯3、阀套4、上端盖5、下端盖6、中心轴31、外螺纹51、中心定位孔61、P口7、T口8、A口9、B口10、A腔11、B腔12、P腔13、T腔14、A槽15、B槽16、隔条17、格莱圈18、内凹环型沟槽19、第一螺钉20、上环形槽21、第一环形凸台22、第二螺钉23、第二环形凸台24、下环形槽25。

具体实施方式

螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，见图1-图6：其包括直流无刷伺服电机1、阀体组件2，阀体组件包括有阀芯3、阀套4、上端盖5、下端盖6，直流无刷伺服电机1的输出轴连接阀芯3的中心轴31的上凸部分，直流无刷伺服电机1固装于上端盖5的上端，阀套4的内腔内布置有阀芯3，上端盖5的外环周面设有外螺纹51，外螺纹51用于与集成阀块的安装连接，阀芯3的底部安装于下端盖6的中心定位孔61，阀套4上设置有外部连通至内腔的P口7、T口8、A口9、B口10，P口7、T口8、A口9、B口10分别位于阀套4的不同高度平面布置，相同的口位于同一高度平面布置，阀套4的内壁上设置有内凹的两组节流腔，分别为A腔11、B腔12，A腔11、B腔12位于阀套4的内壁圆周的同一平面的不同圆周角度位置布置，阀芯3的外壁上布置有阀芯切换油路结构，阀芯切换油路结构由若干在阀芯外表面内凹的槽体或腔体组成，阀芯切换油路满足如下条件：当伺服阀处于零位时，P口7、A口9、B口10、T口8相互隔离；当工作状态下，P口7通过阀芯切换油路连通A口9或B口10，T口8通过阀芯切换油路连通B口10或A口9，P口7、T口8不同时连通A口9或B口10。

阀芯3的外壁圆周向上设置有对称布置的两组油路结构，每组油路结构包括有P腔13、T腔14、A槽15、B槽16，阀芯3的外壁对应位置分别设置有内凹的P腔13、T腔14、A槽15、B槽16，P腔13的高度方向覆盖P口7所在的水平面、A腔11所在的水平面，P腔13连接P口7、A腔11，T腔14的高度方向覆盖T口8所在的水平面、B腔12所在的水平面，T腔14连接T口8、B腔12，A槽15的高度方向覆盖A腔11所在的水平面、A口9所在的水平面，A槽15工作状态下用于连接其中一组节流腔和A口9，B槽16的高度方向覆盖B腔12所在的水平面、B口10所在的水平面，B槽16工作状态下用于连接另外一组节流腔和B口10，位于A腔11所在平面内的A槽15、P腔13、B槽16、T腔14顺序间隔布置、通过隔条17分别隔离、形成一组油路结构，阀芯3的P腔13两侧的隔条17所对应的弧度范围覆盖阀套4的工作边上的对应A腔11的圆周向范围，阀芯3的T腔14两侧的隔条17所对应的弧度范围覆盖阀套4的工作边上的对应B腔12的圆周向范围，当伺服阀处于零位时，P口7、T口8、A口9、B口10相互隔离；当工作状态下，A腔11连通A槽15或B槽16、B腔12连通B槽16或A槽15，油路连通并进行切换；

A槽15和B槽16的位置互换，整个结构的功能不变；

两个相同的类型油槽或油腔均位于阀芯对应直径的两端布置，P腔13和T腔14所在的直径位置互相垂直，A槽15和B槽16所在的直径位置互相垂直，相邻的P腔13、A槽15的中心弧度间隔为45°，阀套4上的A腔11、B腔12分别为两个，两个A腔11、B腔12均位于阀套4内腔的对应直径的两端布置，A腔11、B腔12所在的直径位置互相垂直；

P腔13、T腔14为平行于阀芯3中心轴布置的自下而上的槽体；

P腔13和T腔14的弧度范围相同，确保整个结构的制作方便；

A腔11、B腔12的弧度范围相同，确保整个结构的制作方便；

A腔11的弧度范围大于A腔所在平面内的P腔13的弧度范围。

具体实施例中，P口7、A口9、B口10、T口8沿着阀套的高度方向自上而下布置，P口7、A口9、B口10、T口8的投影状态下的相邻的投影位置的弧度间隔45°，每个口和对应的阀芯切换油路结构的内凹槽或腔的位置对应布置；

阀芯3的中心轴31的上凸部分贯穿上端盖5的位置套装有格莱圈18，上端盖5的对应位置设置有内凹环型沟槽19，格莱圈18内置于内套环形沟槽19内；

上端盖5通过第一螺钉20固接阀套4的上端环面，上端盖5的下端环面开有上环形槽21，阀套4对应于上环形槽21的位置设置有第一环形凸台22，第一环形凸22台嵌装于上环形槽21内，上端盖5的下端面对应区域紧贴阀套4的上端面布置，实现阀套4与上端盖5的密封；

下端盖6通过第二螺钉23固接阀套4的下端环面，阀套4的下端面设置有第二环形凸台24，下端盖6的上端面对应于第二环形凸台24的位置设置有下环形槽25，第二环形凸台24内嵌于下环形槽25，阀套4的下端面紧贴下端盖6的上端面的对应区域布置，实现阀套4与下端盖6的密封。

其工作原理如下：当伺服阀处于零位时，见图3，P口、T口、A口、B口相互隔离；此时P口通过P腔连通A腔，A口连通A槽下部，T口通过T腔连通B腔，B口连通B槽下部；

工作状态下，以图3为零位，a阀芯顺时针微转一角度，A腔连通A槽、B腔连通B槽，油路连通并进行切换，此时P口连通A口、T口连通B口；b阀芯逆时针微转一角度，A腔连通B槽、B腔连通A槽，油路连通并进行切换，此时P口连通B口、T口连通A口；

其将节流腔(A腔、B腔)开在阀套上，并通过在阀芯(5)中间部分设置若干在阀芯外表面内凹的槽体或腔体形成阀芯切换油路结构，使得油路和阀套内腔的上下端面均不连通，减小了阀体的内泄量，尤其减小了端面的泄漏量，提高了功率效率。

其有益效果如下：采用直流伺服电机作为螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀的电液转换部分，满足了伺服阀工作过程中的频繁启停要求，从而增强伺服电机对外负载变化的适应性；减小伺服电机由于机械特性引起的零位抖动，从而增强电液伺服阀在零位的稳定性；通过适当延长伺服电机频繁启停的时间，从而增强伺服电机在零位附件的可控性；通过对节流油腔进行调整，减小了端面泄露。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其包括直流无刷伺服电机、阀体组件，所述阀体组件包括有阀芯、阀套、上端盖、下端盖，所述直流无刷伺服电机的输出轴连接所述阀芯的中心轴的上凸部分，所述直流无刷伺服电机固装于所述上端盖的上端，所述阀套的内腔内布置有所述阀芯，所述上端盖的外环周面设有外螺纹，所述外螺纹用于与集成阀块的安装连接，所述阀芯的底部安装于所述下端盖的中心定位孔，其特征在于：所述阀套上设置有外部连通至内腔的P口、T口、A口、B口，所述P口、T口、A口、B口分别位于所述阀套的不同高度平面布置，相同的口位于同一高度平面布置，所述阀套的内壁上设置有内凹的两组节流腔，分别为A腔、B腔，所述A腔、B腔位于所述阀套的内壁圆周的同一平面的不同圆周角度位置布置，所述阀芯的外壁上布置有阀芯切换油路结构，所述阀芯切换油路结构由若干在阀芯外表面内凹的槽体或腔体组成，所述阀芯切换油路满足如下条件：当伺服阀处于零位时，P口、A口、B口、T口相互隔离；当工作状态下，P口通过阀芯切换油路连通A口或B口，T口通过阀芯切换油路连通B口或A口，P口、T口不同时连通A口或B口。

2.如权利要求1所述的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述阀芯的外壁圆周向上设置有对称布置的两组油路结构，每组油路结构包括有P腔、T腔、A槽、B槽，所述阀芯的外壁对应位置分别设置有内凹的P腔、T腔、A槽、B槽，所述P腔的高度方向覆盖P口所在的水平面、A腔所在的水平面，所述P腔连接P口、A腔，所述T腔的高度方向覆盖T口所在的水平面、B腔所在的水平面，所述T腔连接T口、B腔，所述A槽的高度方向覆盖A腔所在的水平面、A口所在的水平面，所述A槽工作状态下用于连接其中一组节流腔和A口，所述B槽的高度方向覆盖B腔所在的水平面、B口所在的水平面，所述B槽工作状态下用于连接另外一组节流腔和B口，位于所述A腔所在平面内的所述A槽、P腔、B槽、T腔顺序间隔布置、通过隔条分别隔离、形成一组油路结构，所述阀芯的P腔两侧的隔条所对应的弧度范围覆盖所述阀套的工作边上的对应A腔的圆周向范围，所述阀芯的T腔两侧的隔条所对应的弧度范围覆盖所述阀套的工作边上的对应B腔的圆周向范围，当伺服阀处于零位时，P口、T口、A口、B口相互隔离；当工作状态下，A腔连通A槽或B槽、B腔连通B槽或A槽，油路连通并进行切换。

3.如权利要求2所述的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述A槽和B槽的位置互换。

4.如权利要求2或3所述的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：两个相同的类型油槽或油腔均位于阀芯对应直径的两端布置，所述P腔和T腔所在的直径位置互相垂直，所述A槽和B槽所在的直径位置互相垂直，相邻的所述P腔、A槽的中心弧度间隔为45°，所述阀套上的A腔、B腔分别为两个，两个所述A腔、B腔均位于阀套内腔的对应直径的两端布置，所述A腔、B腔所在的直径位置互相垂直。

5.如权利要求4所述的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述P腔、T腔为平行于所述阀芯中心轴布置的自下而上的槽体；所述P腔和T腔的弧度范围相同；所述A腔、B腔的弧度范围相同；所述A腔的弧度范围大于所述A腔所在平面内的所述P腔的弧度范围。

6.如权利要求1所述的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述P口、A口、B口、T口沿着所述阀套的高度方向自上而下布置，所述P口、A口、B口、T口的投影状态下的相邻的投影位置的弧度间隔45°，每个口和对应的阀芯切换油路结构的内凹槽或腔的位置对应布置。

7.如权利要求1所述的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述阀芯的中心轴的上凸部分贯穿所述上端盖的位置套装有格莱圈，所述上端盖的对应位置设置有内凹环型沟槽，所述格莱圈内置于所述内套环形沟槽内。

8.如权利要求1所述的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述上端盖通过第一螺钉固接所述阀套的上端环面，所述上端盖的下端环面开有上环形槽，所述阀套对应于上环形槽的位置设置有第一环形凸台，所述第一环形凸台嵌装于所述上环形槽内，所述上端盖的下端面对应区域紧贴所述阀套的上端面布置。

9.如权利要求1所述的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述下端盖通过第二螺钉固接所述阀套的下端环面，所述阀套的下端面设置有第二环形凸台，所述下端盖的上端面对应于所述第二环形凸台的位置设置有下环形槽，所述第二环形凸台内嵌于所述下环形槽，所述阀套的下端面紧贴所述下端盖的上端面的对应区域布置。