CN110131229A - 一种力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀，包括阀套，阀芯，波纹管联轴器，矩形对正磁条,隔板和力矩马达,把二维阀与插装阀结合在一起，利用二维阀把先导级和功率级集成在单个二维阀芯的两个运动自由度的特性，采用两段式阀芯和两段式阀套设计，使得插装式二维阀相对于传统插装阀拥有更高的应用集成度，更大的功率密度比，更强的抗污染能力；利用波纹管联轴器传递扭矩和采用对正磁条进行对正复位，弥补了传统二维阀的传动机构的复杂性，结构更为简单。

Description

一种力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀

【技术领域】

本发明涉及流体传动与控制领域，特别涉及一种力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀。

【背景技术】

插装阀相对于其它连接方式的液压阀，具有许多不可取代的优点如密封可靠、重量轻、易于系统集成、加工改型相对容易等。因此它是液压技术的一个重要的发展方向。

插装阀的阀芯结构简单，动作灵敏，密封性好。但它的功能比较单一，主要实现液路的通或断，与普通液压控制阀组合使用时，才能实现对系统油液方向、压力和流量的控制。由于要和别的控制阀组合使用，从而使得液压系统较复杂，出现故障时不容易维修。

针对由于高压大流量时稳态液动力的影响，传统电液比例换向阀结构复杂，且均配有先导阀芯，存在无法将导阀阀芯和主阀阀芯同时插入集成阀块的缺点，借助二维阀阀芯一体化的结构特点，即先导级和功率级集成在单个二维阀芯的两个自由度上，可以进行插装结构设计，从而形成集成度更高的二维插装阀。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，进一步发挥二维阀的技术优势，将之与插装结构融合设计，提高应用的集成度,提出一种插装式二维(2D)电液比例换向阀，它在功率重量比、抗污染能力、集成化应用等场合具有极大的优势。

为实现上述目的，本发明提出了一种，包括:阀套，阀芯，波纹管联轴器，矩形对正磁条, 隔板和力矩马达。

所述阀套包括第一阀套和第二阀套；所述第一阀套设有P口、T口、A口、B口，其中P口是进液口，具有系统压力；所述第二阀套端面设有外螺纹用于连接阀体，第二阀套内部还设有内台肩，所述内台肩将第二阀套容腔分为第一容腔和第二容腔；所述第一容腔内设有梯形配流槽；

所述第一阀套与第二阀套之间安装有隔板，所述隔板两侧端面有橡胶密封层；

所述阀芯包括第一阀芯和第二阀芯；所述第一阀芯放置在第一阀套的内，并可转动和进行轴向滑动，第一阀芯上有两个台肩，两个台肩中间处设有高压通孔与P口相连，第一阀芯中心设有轴心通道；所述第二阀芯上有两个台肩，两台肩上分别设有高压孔，第二阀芯安装在第二阀套内，第二阀芯两台肩将第一容腔分割为第一高压腔、第二高压腔和低压腔，第二阀芯两台肩上高压孔分别与第二阀套内的梯形配流槽相交且相交面积相同，第二阀芯中心设也有轴心通道；

所述第一阀芯与第二阀芯通过销钉连接，连接后第一阀芯与第二阀芯轴心通道也连通；

所述第一阀芯上的高压通孔将P口的高压油经轴心通道引入高压孔，第一、第二高压腔通入高压油，第一、第二高压腔分别通过梯形配流槽与低压腔构成阻力半桥；

所述波纹管联轴器包括前连接板，波纹管及后连接板；所述波纹管联轴器前连接板轴心处设有轴心孔，前连接板通过螺栓与阀芯固定连接；所述波纹管联轴器后连接板设有腰形凸台，凸台轴心位置设有通孔，侧面设有销钉孔；

所述波纹管联轴器后连接板与力矩马达通过销钉连接；

所述力矩马达输出轴上设有销钉孔，马达通过螺纹与第二阀套相连；

所述矩形对正磁条包括粘接于第二阀套内的第一磁条和安装于波纹管联轴器前连接板第二磁条，两磁条径向安装角度相同，且轴向磁极方向相同；

作为优选，所述波纹管联轴器前连接板轴孔周围均匀分布有通油孔；

作为优选，所述波纹管联轴器波数为2-4个；

作为优选，所述波纹管联轴器为一体式结构；

作为优选，所述两片矩形对正磁条宽度相同；

本发明的有益效果：把二维阀与插装阀结合在一起，利用二维阀把先导级和功率级集成在单个二维阀芯的两个运动自由度的特性，采用两段式阀芯和两段式阀套设计，使得插装式二维阀相对于传统插装阀拥有更高的应用集成度，更大的功率密度比，更强的抗污染能力；利用波纹管联轴器传递扭矩和采用对正磁条进行对正复位，弥补了传统二维阀的传动机构的复杂性，结构更为简单。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀的内部结构示意图；

图2是本发明力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀阀芯部分的结构示意图；

图3是本发明力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀第一阀套主视图；

图4是本发明力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀波纹管联轴器的半剖结构示意图；

图5是本发明力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀波纹管联轴器完整结构示意图；

图6是本发明力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀第二阀套的剖视图；

图7是本发明力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀在P口与A口连通，T口与B口连通状态时对正磁条的相对位置示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图进一步说明本发明，应当理解的是，本文中提及的各个实施例仅是示例性的并且不限定本专利的权利界定范围。考虑到本专利各个实施例中描述的机械/机电式结构的便利性，通常指称的“上”、“下”、“左”或“右”是根据附图中描绘的方向或位置来表示。为了更好地体现各个实施例，每一附图中表示出的这些机械/机电式结构的视角是最佳的，并且还有可能分别对每一个细节零部件进行单独描绘。有时，方位“前”或“后”指称从观察附图的视角来定义这些零部件的布置位置。

参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，本发明一种力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀，包括阀套，阀芯(2)，波纹管联轴器(3)，隔板(6)和力矩马达(4)。

其中阀套包括第一阀套(1)和第二阀套(10)；第一阀套(1)设有P口、T口、A口、 B口，其中P口是进液口，具有系统压力；第二阀套(10)端面设有外螺纹用于连接阀体，第二阀套(10)内部还设有内台肩(1001)，内台肩(1001)将第二阀套(10)容腔分为第一容腔(1002)和第二容腔(1003)；第一容腔(1002)内设有梯形配流槽(1005、1006)；第一阀套(1)与第二阀套(10)之间安装有隔板(6)以形成密闭容腔；

阀芯包括第一阀芯(201)和第二阀芯(202)；第一阀芯(201)放置在第一阀套(1)的内，并可转动和进行轴向滑动，第一阀芯(201)上有两个台肩，两个台肩中间处设有高压通孔(205)与P口相连，第一阀芯(201)中心设有轴心通道(206)；第二阀芯(202)上有两个台肩，两台肩上分别设有第一高压孔(207)和第二高压孔(208)，第二阀芯(202)安装在第二阀套(10)内，第二阀芯(202)两台肩将第一容腔(1002)分割为第一高压腔(7)、第二高压腔(8)和低压腔(9)，第二阀芯(202)两台肩上高压孔(207、208)分别与第二阀套 (10)内的梯形配流槽(1005、1006)相交且相交面积相同，第二阀芯(202)中心设也有轴心通道(206)；

第一阀芯(201)与第二阀芯(202)通过销钉(203、204)连接，第一阀芯(201)与第二阀芯(202)轴心通道(206)也连通；

第一阀芯(201)上的高压通孔(205)将P口的高压油经轴心通道(206)引入高压孔(207、208)，第一、第二高压腔(7、8)通入高压油，第一、第二高压腔(7、8)分别通过梯形配流槽(1005、1006)与低压腔(9)构成阻力半桥；第二阀芯(202)两台肩上高压孔 (207、208)分别与第二阀套(10)内的梯形配流槽(1005、1006)相交且相交面积相同，所以两高压腔(7、8)压力相同；

波纹管联轴器(3)包括前连接板(14),波纹管(15)及后连接板(16)；所述波纹管联轴器前连接板(14)轴心处设有轴心孔(17)，所述波纹管联轴器前连接板(14)通过螺栓与阀芯(2)固定连接；所述波纹管联轴器后连接板(16)设有腰形凸台(18)，凸台(18)轴心位置设有轴孔(16)，侧面设有销钉孔(20)；

力矩马达输出轴(5)通过销钉与波纹管联轴器后连接板轴孔(16)连接，马达(4)通过螺纹与第二阀套(10)相连；

粘接于第二阀套内的第一磁条(12)和安装于波纹管联轴器前连接板(14)第二磁条(13) 的径向安装角度相同，保证阀芯(2)处于零位时两磁条轴向重合面积最大；

本发明工作过程：力矩马达(4)通过波纹管联轴器(3)与阀芯(2)相连，当力矩马达(4)顺指针转动时(从阀芯向力矩马达(4)方向看)，通过波纹管联轴器(3)传递扭矩使阀芯(2)转动，阀芯(2)旋转过程中，第二高压孔(208)与配流槽(1006)的重叠面积变大，第一高压孔(207)与配流槽(1005)的重叠面积减小，导致第一高压腔(7)压力下降，而第二高压腔(8)压力身高，从而使得阀芯(2)向压力减小的方向运动，P口与A口连通， B口与T口连通。在阀芯(2)的向第一高压腔(7)进行轴向运动过程中第二高压孔(208) 与配流槽(1006)的重叠面积变小，第一高压孔(207)与配流槽(1005)的重叠面积变大，第二高压腔(8)的压力逐渐减小，第一高压腔(7)的压力逐渐增大，最终第一高压腔(7) 与第二高压腔(8)的压力重新相等，阀芯(2)重新达到轴向平衡。

此过程波纹管联轴器(3)的特性：将力矩马达(4)产生的扭矩传递给阀芯(2)，同时轴向产生形变。梯形配流槽(1005、1006)结构通过将旋转运动转化为较大的液动力(第一高压腔(7)与第二高压腔(8)的压力差)，从而推动阀芯(2)直动。

当力矩马达(4)反向旋转，波纹管联轴器(3)带动阀芯(2)反向转动，阀芯(2)旋转过程中，第一高压孔(207)与配流槽(1005)的重叠面积变大，第二高压孔(208)与配流槽(1006)的重叠面积减小，导致第二高压腔(8)压力下降，而第一高压腔(7)压力身高，从而使得阀芯(2)向压力减小的方向运动，P口与A口断开连通，B口与T口断开连通。在阀芯(2)的向第二进行轴向运动过程中第一高压孔(207)与配流槽(1005)的重叠面积变小，第二高压孔(208)与配流槽(1006)的重叠面积变大，第一高压腔(7)的压力逐渐减小，第二高压腔(8)的压力逐渐增大，最终第一高压腔(7)与第二高压腔(8)的压力重新相等，阀芯回到零位关闭状态，当力矩马达(4)反向旋转继续反向旋转，阀芯(2)将继续第二运动，P口与B口连通，A口与T口连通。

对正磁条(12、13)的作用是：当力矩马达(4)断电后，与波纹管联轴器前连接板(14) 连接的矩形磁条(13)在磁场作用下带动波纹管联轴器(3)旋转到初始位置，使阀芯(2)回归到零位状态。

本发明，所述力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀采用分段式的阀芯与阀套，将二维阀的全桥导控结构转移到单侧，实现了二维电液比例换向阀的插装式设计同时采用波纹管联轴器传递扭矩，当力矩马达旋转时，波纹管联轴器传递扭矩带动阀芯转动的同时，产生轴向变形配合阀芯位移，解决了插装式二维电液比例换向阀阀芯实际工作状态下旋转和轴向运动的需要。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀，其特征在于包括：

与该二维换向阀的阀体拼接并产生扭矩的力矩马达，其中所述阀体从底部向力矩马达方向依次拼装有阀套、隔板，力矩马达通过螺纹紧固在阀套端面上，所述阀套包括第一阀套和第二阀套，第一阀套设有P口、T口、A口、B口，其中P口是进液口，具有系统压力，

第二阀套端面设有外螺纹用于连接阀体，第二阀套内部还设有内台肩，内台肩将第二阀套容腔分为第一容腔和第二容腔，第一容腔内设有梯形配流槽，第一阀套与第二阀套之间安装有隔板以形成密闭容腔；

插接至所述阀套内具有绕轴转动和轴向运动自由度的阀芯；

阀芯包括第一阀芯和第二阀芯，第一阀芯放置在第一阀套的内，并可转动和进行轴向滑动，第一阀芯上有两个台肩，两台肩中间处设有高压通孔与P口相连，第一阀芯中心设有轴心通道，第二阀芯上有两个台肩，两台肩上分别设有高压孔，第二阀芯安装在第二阀套内，第二阀芯两台肩将第一容腔分割为左高压腔、右高压腔和低压腔，第二阀芯两台肩上高压孔分别与第二阀套内的梯形配流槽相交且相交面积相同，第二阀芯中心设也有轴心通道，第一阀芯与第二阀芯通过销钉连接，第一阀芯与第二阀芯轴心通道也连通；

第一阀芯上的高压通孔将P口的高压油经轴心通道引入高压孔，左、右高压腔通入高压油，左、右高压腔分别通过梯形配流槽与低压腔构成阻力半桥；

枢接在所述阀芯和力矩马达间的波纹管联轴器，将力矩马达产生的所述扭矩传递给阀芯并在轴向上产生形变。

2.如权利要求1所述的力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述隔板与阀芯配合处采用间隙密封。

3.如权利要求2所述的力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述第一阀芯与第二阀芯连接后具有较好的同轴度。

4.如权利要求2所述的力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述隔板两侧端面有橡胶密封层。

5.如权利要求2所述的力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述左、右高压腔分别通过梯形配流槽与同一低压腔构成阻力半桥。

6.如权利要求1所述的力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述波纹管联轴器包括：

前连接板,所述前连接板的轴心处设有轴心孔，前连接板通过螺栓与阀芯固定连接；

波纹管，及

后连接板，所述后连接板设有腰形凸台，该腰形凸台的轴心位置设有轴孔，侧面设有销钉孔，其中所述力矩马达的输出轴上设有销钉孔，所述后连接板与力矩马达通过销钉连接。

7.如权利要求6所述的力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述波纹管联轴器的前连接板轴孔周围均匀分布有通油孔。

8.如权利要求6所述的力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述波纹管联轴器内的波数为2到5个。

9.如权利要求1所述的力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述两片矩形对正磁条径向安装角度相同，且轴向磁极方向相同。

10.如权利要求1所述的力矩马达直接控制型插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述两片矩形对正磁条宽度相同。