CN110541863B - 一直插装式旋转直驱电液伺服阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一直插装式旋转直驱电液伺服阀，其增强伺服电机的可控性。阀体组件包括电机轴、上端盖挡板、上端盖、上压板、上阀芯、下阀芯、阀套、下压板、下端盖，所述上端盖的下部外端面盖装于所述上压板的上端面、形成上阀芯安装腔，所述上压板的下表面固接所述阀套的上部环面，所述阀套的内腔内布置有所述下阀芯，所述上端盖挡板盖装于所述上端盖的顶板的上端面，所述上端盖的顶板上设置有中心孔，电机轴的轴端贯穿所述中心孔、和上端盖挡板后上凸，所述电机轴的上凸部分用于连接所述电机的输出轴，所述电机轴还包括下部连接端，所述下部连接端的下表面中心上凹形成导向中心孔。

Description

一直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结构的技术领域，具体为一种直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。

在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，而具有小角度频繁启停的电机往往不具有较大力矩，因此如何将不具有较大力矩的电机合理布置在电液伺服阀中，是本领域的要克服的技术难点。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种直插装式旋转直驱电液伺服阀，其在致动驱动器与阀芯之间设计一个液压放大机构，将通过液压放大器的压力带动阀芯运动，从而减少了伺服阀对致动器力矩要求，减少了直驱伺服阀的致动器体积，提高了致动器响应频率进而提高了整个阀的响应频率，并使伺服阀具有液压零位，从而增强伺服电机的可控性。

一种直插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：其包括电机、阀体组件，所述阀体组件包括电机轴、上端盖挡板、上端盖、上压板、上阀芯、下阀芯、阀套、下压板、下端盖，所述上端盖的下部外端面盖装于所述上压板的上端面、形成上阀芯安装腔，所述上压板的下表面固接所述阀套的上部环面，所述阀套的内腔内布置有所述下阀芯，所述上端盖挡板盖装于所述上端盖的顶板的上端面，所述上端盖的顶板上设置有中心孔，电机轴的轴端贯穿所述中心孔、和上端盖挡板后上凸，所述电机轴的上凸部分用于连接所述电机的输出轴，所述电机轴还包括下部连接端，所述下部连接端的下表面中心上凹形成导向中心孔，所述上阀芯的上凸部分定位于所述导向中心孔内布置，所述上阀芯的轴向中心部分通过阀芯螺栓固接所述下阀芯的上凸连接结构，所述上阀芯的主体部分包括两个对称布置的扇形区域，两个扇形区域之间面域形成有两组回油腔，每个所述扇形区域的中心区域的下部分设置有内凹扇形槽，所述内凹扇形槽的径向内端延伸至所述上凸连接结构的外环壁，所述内凹扇形槽的外环区域设置有所述上压板，所述上压板包括有一对径向内凸隔挡，每个所述径向内凸隔挡分隔所述内凹扇形槽的扇形区域，所述径向内凸隔挡的径向内壁紧贴所述上凸连接结构的外环壁布置，所述径向内凸隔挡将每个所述内凹扇形槽均匀分隔为第一油腔、第二油腔，所述阀套上设置有两组P口、A口、B口，所述下阀芯对应于所述P口、A口、B口的位置设置有分别对应设置有P腔、A腔、B腔，所述下阀芯还设置有T腔，所述下阀芯对应于的P腔的顶板分别通过第一节流孔连通所述第一油腔、第二节流孔连通所述第二油腔，所述上阀芯的对应于第一油腔的顶板位置设置有第一扇形槽、对应于第二油腔的顶板位置设置有第二扇形槽，平衡状态下所述下部连接端的对应于第一扇形槽的位置设置有第一泄压节流孔、对应于所述第二扇形槽的位置设置有第二泄压节流孔，所述下部连接端对应于所述回油腔的位置设置有对应的连接孔，所述回油腔连通所述T腔的顶部入口；所述下压板开有4个扇型槽，与下端盖配合形成了4个节流腔，分别为两个P节流腔和两个T节流腔，两两关于中心对称布置，所述P节流腔与P腔相通，所述T节流腔与T腔相通，阀芯处于零位时节流腔与A腔、B腔不通，所述下压板和下端盖的组合件固装于所述阀套、下阀芯的下端面，所述下阀芯相对于阀套进行旋转动作，所述下端盖对应于所述T节流腔设置有回油口。

其进一步特征在于：

所述下阀芯的P腔、A腔、B腔对应于所述P口、A口、B口的位置分别设置有导向孔，所述导向孔的弧度确保下阀芯在旋转对应的角度后仍能和对应的阀套上的P口、A口、B口正常连通；

所述电机轴的轴端上套装有轴承，所述轴承的外圈紧贴所述上端盖的对应顶板的内壁布置，所述轴承的内圈压附住所述下部连接端的上端面，所述上阀芯的主体部分可相对于所述电机轴转动；

所述上端盖挡板盖装于所述上端盖的顶板后所形成的间隙内塞装有密封圈，所述上端盖挡板和所述上端盖的接触端面环布有格莱圈；

所述下阀芯的中心轴下凸部分定位于下端盖的中心孔内，确保安装方便可靠；

所述上压板对应于所述阀套的上端内上凸环设置有内凹定位环槽，所述阀套的上端内上凸环插装于所述内凹定位环槽内，使得安装快捷方便，

所述上端盖挡板、上端盖、上压板和所述阀套的顶部通过环布的上定位螺栓固接；

所述下端盖、下压板、阀套的底部通过环布的下定位螺栓固接。

采用上述技术方案后，在致动驱动器与阀芯之间设计一个液压放大机构，将通过液压放大器的压力带动阀芯运动，从而减少了伺服阀对致动器力矩要求，减少了直驱伺服阀致动器体积，提高了致动器响应频率进而提高了整个阀的响应频率，并使伺服阀具有液压零位，从而增强伺服电机的可控性。

附图说明

图1为本发明的主视图结构示意图；

图2为本发明的主视图剖视结构示意图；

图3为本发明的上阀芯、下阀芯的组装结构示意图；

图4为图3的A-A剖结构示意图；

图5为图3的B-B剖结构示意图；

图6为图3的C-C剖结构示意图；

图7为本发明的上阀芯、上压板、下阀芯组装后的立体图结构示意图；

图8为本发明上阀芯、上压板、下阀芯组装后的剖视结构示意图；

图9为图8的D处局部放大结构示意图；

图10为本发明的下压板、下端盖的组装后的俯视图结构示意图；

图11为本发明的立体剖视结构示意图；

图12为本发明的上压板的立体图结构示意图；

图13为本发明的上阀芯、下阀芯组装后的立体图结构示意图；

图中序号所对应的名称如下：

电机1、阀体组件2、电机轴3、轴端301、下部连接端302、导向中心孔303、第一泄压节流孔304、第二泄压节流孔305、连接孔306、过渡腔体307、上端盖挡板4、上端盖5、顶板51、上压板6、径向内凸隔挡61、内凹定位环槽62、上阀芯7、上凸部分71、扇形区域72、回油腔73、内凹扇形槽74、第一油腔75、第二油腔76、第一扇形槽77、第二扇形槽78、下阀芯8、上凸连接结构81、P腔82、A腔83、B腔84、T腔85、第一节流孔86、第二节流孔87、中心轴下凸部分88、阀套9、P口91、A口92、B口93、上端内上凸环95、下压板10、P节流腔101、T节流腔102、下端盖11、回油口111、上阀芯安装腔12、阀芯螺栓13、导向孔14、轴承15、密封圈16、格莱圈17、上定位螺栓18、下定位螺栓19。

具体实施方式

一种直插装式旋转直驱电液伺服阀，见图1-图13：其包括电机1、阀体组件2，阀体组件2包括电机轴3、上端盖挡板4、上端盖5、上压板6、上阀芯7、下阀芯8、阀套9、下压板10、下端盖11，上端盖5的下部外端面盖装于上压板6的上端面、形成上阀芯安装腔12，上压板10的下表面固接阀套9的上部环面，阀套9的内腔内布置有下阀芯7，上端盖挡板4盖装于上端盖5的顶板51的上端面，上端盖5的顶板51上设置有中心孔，电机轴3的轴端301贯穿中心孔、和上端盖挡板4后上凸，电机轴3的上凸部分用于连接电机1的输出轴，电机轴3还包括下部连接端302，下部连接端302的下表面中心上凹形成导向中心孔303，上阀芯7的上凸部分71定位于导向中心孔303内布置，上阀芯7的轴向中心部分通过阀芯螺栓13固接下阀芯8的上凸连接结构81，上阀芯7的主体部分包括两个对称布置的扇形区域72，两个扇形区域72之间面域形成有两组回油腔73，每个扇形区域72的中心区域的下部分设置有内凹扇形槽74，内凹扇形槽74的径向内端延伸至上凸连接结构81的外环壁，内凹扇形槽74的外环区域设置有上压板6，上压板6包括有一对径向内凸隔挡61，每个径向内凸隔挡61分隔内凹扇形槽74的扇形区域，径向内凸隔挡61的径向内壁紧贴上凸连接结构81的外环壁布置，径向内凸隔挡61将每个内凹扇形槽74均匀分隔为第一油腔75、第二油腔76，阀套9上设置有两组P口91、A口92、B口93，下阀芯8对应于P口91、A口92、B口93的位置设置有分别对应设置有P腔82、A腔83、B腔84，下阀芯8还设置有T腔85，下阀芯8对应于的P腔82的顶板分别通过第一节流孔86连通第一油腔75、第二节流孔87连通第二油腔76，上阀芯7的对应于第一油腔75的顶板位置设置有第一扇形槽77、对应于第二油腔76的顶板位置设置有第二扇形槽78，平衡状态下下部连接端302的对应于第一扇形槽77的位置设置有第一泄压节流孔304、对应于第二扇形槽的78位置设置有第二泄压节流孔305，下部连接端302对应于回油腔72的位置设置有对应的连接孔306，回油腔72连通T腔85的顶部入口；下压板10开有4个扇型槽，与下端盖11配合形成了4个节流腔，分别为两个P节流腔101和两个T节流腔102，两两关于中心对称布置，P节流腔101与P腔82相通，T节流腔102与T腔85相通，阀芯处于零位时节流腔与A腔83、B腔84不通，下压板10和下端盖11的组合件固装于阀套9、下阀芯8的下端面，下阀芯8相对于阀套9进行旋转动作，下端盖11对应于T节流腔102设置有回油口111。

下阀芯8的P腔82、A腔83、B腔84对应于P口91、A口92、B口83的位置分别设置有导向孔14，导向孔14的弧度确保下阀芯在旋转对应的角度后仍能和对应的阀套9上的P口91、A口92、B口93正常连通；

电机轴3的轴端301上套装有轴承15，轴承15的外圈紧贴上端盖5的对应顶板51的内壁布置，轴承15的内圈压附住下部连接端302的上端面，上阀芯7的主体部分可相对于电机轴3转动；

上端盖挡板4盖装于上端盖5的顶板51后所形成的间隙内塞装有密封圈16，上端盖挡板4和上端盖5的接触端面环布有格莱圈17；

下阀芯8的中心轴下凸部分88定位于下端盖的中心孔内，确保安装方便可靠；

上压板6对应于阀套9的上端内上凸环95设置有内凹定位环槽62，阀套9的上端内上凸环95插装于内凹定位环槽62内，使得安装快捷方便，

上端盖挡板4、上端盖5、上压板6和阀套9的顶部通过环布的上定位螺栓18固接；

下端盖11、下压板10、阀套9的底部通过环布的下定位螺栓19固接。

其工作原理如下：

高压油通过P口91进入P腔82，然后再通过P腔82端面开的第一节流孔86、第二节流孔87分别进入第一油腔75与第二油腔76，由于上阀芯7的对应于第一油腔75的顶板位置设置有第一扇形槽77、对应于第二油腔76的顶板位置设置有第二扇形槽78，平衡状态下下部连接端302的对应于第一扇形槽77的位置设置有第一泄压节流孔304、对应于第二扇形槽的78位置设置有第二泄压节流孔305，使得第一油腔75通过第一扇形槽77、第一泄压节流孔304进入到过渡腔体307，之后通过连接孔306通入回油腔73、T腔85，然后进入到T节流腔102后从回油口111排出；使得第二油腔76通过第二扇形槽78、第二泄压节流孔305进入到过渡腔体307，之后通过连接孔306通入回油腔73、T腔85，然后进入到T节流腔102后从回油口111排出；

电机轴上的圆形通孔第一泄压节流孔304、第二泄压节流孔305将对应位置的第一扇形槽77、第二扇形槽78部分遮盖，当电机轴小幅度转动时，扇型槽的被遮盖面积将发生变化，进而改变了第一泄压节流孔304、第二泄压节流孔305的流通面积，从而改变了第一油腔75、第二油腔76的压力，当阀芯处于零位时，第一泄压节流孔304、第二泄压节流孔305的流通面积相等，两第一油腔75、第二油腔76压力相等，处于平衡位置。

当电机1带动电机轴3正向旋转一个角度，此时第一泄压节流孔304中的通孔的面积减小，第二泄压节流孔305通孔的面积增大，从而导致第一油腔75压力增高，第二油腔76压力减小，此时，由于第一油腔75的压力高于第二油腔76的压力，因此在两油腔的综合作用下阀芯将受到一个逆时针方向的压力力矩，使得阀芯将逆时针转动，直到第一泄压节流孔304、第二泄压节流孔305的流通面积恢复到相等，两油腔压力达到新的压力平衡为止。当阀芯逆时针旋转时，P节流腔101与A腔83相通，T节流腔102与B腔84相通。反之，当电机1反向旋转一个角度，此时第一泄压节流孔304中的通孔的面积增大，第二泄压节流孔305通孔的面积减小，从而导致第一油腔75压力减小，第二油腔76压力增高，此时，由于第一油腔75的压力小于第二油腔76的压力，因此在两油腔的综合作用下阀芯将受到一个顺时针方向的压力力矩，使得阀芯将顺时针转动，直到第一泄压节流孔304、第二泄压节流孔305的流通面积恢复到相等，两油腔压力达到新的压力平衡为止。阀芯顺时针旋转时，P节流腔101与B腔84相通，T节流腔102与A腔83相通。

采用将上阀芯、下阀芯组合形成的整体节流腔实现伺服阀的力矩平衡，从而减小了对电机的功率需求，从而减小了电机的体积，提高了驱动器的响应频率进而提高了伺服阀的带宽。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一直插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：其包括电机、阀体组件，所述阀体组件包括电机轴、上端盖挡板、上端盖、上压板、上阀芯、下阀芯、阀套、下压板、下端盖，所述上端盖的下部外端面盖装于所述上压板的上端面、形成上阀芯安装腔，所述上压板的下表面固接所述阀套的上部环面，所述阀套的内腔内布置有所述下阀芯，所述上端盖挡板盖装于所述上端盖的顶板的上端面，所述上端盖的顶板上设置有中心孔，电机轴的轴端贯穿所述中心孔、和上端盖挡板后上凸，所述电机轴的上凸部分用于连接所述电机的输出轴，所述电机轴还包括下部连接端，所述下部连接端的下表面中心上凹形成导向中心孔，所述上阀芯的上凸部分定位于所述导向中心孔内布置，所述上阀芯的轴向中心部分通过阀芯螺栓固接所述下阀芯的上凸连接结构，所述上阀芯的主体部分包括两个对称布置的扇形区域，两个扇形区域之间面域形成有两组回油腔，每个所述扇形区域的中心区域的下部分设置有内凹扇形槽，所述内凹扇形槽的径向内端延伸至所述上凸连接结构的外环壁，所述内凹扇形槽的外环区域设置有所述上压板，所述上压板包括有一对径向内凸隔挡，每个所述径向内凸隔挡分隔所述内凹扇形槽的扇形区域，所述径向内凸隔挡的径向内壁紧贴所述上凸连接结构的外环壁布置，所述径向内凸隔挡将每个所述内凹扇形槽均匀分隔为第一油腔、第二油腔，所述阀套上设置有两组P口、A口、B口，所述下阀芯对应于所述P口、A口、B口的位置设置有分别对应设置有P腔、A腔、B腔，所述下阀芯还设置有T腔，所述下阀芯对应于的P腔的顶板分别通过第一节流孔连通所述第一油腔、第二节流孔连通所述第二油腔，所述上阀芯的对应于第一油腔的顶板位置设置有第一扇形槽、对应于第二油腔的顶板位置设置有第二扇形槽，平衡状态下所述下部连接端的对应于第一扇形槽的位置设置有第一泄压节流孔、对应于所述第二扇形槽的位置设置有第二泄压节流孔，所述下部连接端对应于所述回油腔的位置设置有对应的连接孔，所述回油腔连通所述T腔的顶部入口；所述下压板开有4个扇型槽，与下端盖配合形成了4个节流腔，分别为两个P节流腔和两个T节流腔，两两关于中心对称布置，所述P节流腔与P腔相通，所述T节流腔与T腔相通，阀芯处于零位时节流腔与A腔、B腔不通，所述下压板和下端盖的组合件固装于所述阀套、下阀芯的下端面，所述下阀芯相对于阀套进行旋转动作，所述下端盖对应于所述T节流腔设置有回油口；

所述下阀芯的P腔、A腔、B腔对应于所述P口、A口、B口的位置分别设置有导向孔，所述导向孔的弧度确保下阀芯在旋转对应的角度后仍能和对应的阀套上的P口、A口、B口正常连通；

所述上压板对应于所述阀套的上端内上凸环设置有内凹定位环槽，所述阀套的上端内上凸环插装于所述内凹定位环槽内。

2.如权利要求1所述的一直插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述电机轴的轴端上套装有轴承，所述轴承的外圈紧贴所述上端盖的对应顶板的内壁布置，所述轴承的内圈压附住所述下部连接端的上端面。

3.如权利要求1所述的一直插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述上端盖挡板盖装于所述上端盖的顶板后所形成的间隙内塞装有密封圈，所述上端盖挡板和所述上端盖的接触端面环布有格莱圈。

4.如权利要求1所述的一直插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述下阀芯的中心轴下凸部分定位于下端盖的中心孔内。

5.如权利要求1所述的一直插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述上端盖挡板、上端盖、上压板和所述阀套的顶部通过环布的上定位螺栓固接。

6.如权利要求1所述的一直插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述下端盖、下压板、阀套的底部通过环布的下定位螺栓固接。