CN113236620A - 一种三位四通电液比例换向阀 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种三位四通电液比例换向阀。该三位四通电液比例换向阀包括：阀主体；第一阀盖，盖设在阀主体的一端上，以密封阀主体的一端，且第一阀盖与阀主体之间形成有第一液压腔；第二阀盖，盖设在阀主体的另一端上，以密封阀主体的另一端，且与阀主体之间形成有第二液压腔。通过这种方式，能够改善背压对阀芯两侧压力变化的影响，且提高阀芯驱动力，实现高压大流量。

Description

一种三位四通电液比例换向阀

技术领域

本申请涉及流体传动及控制技术领域，特别是涉及一种三位四通电液比例换向阀。

背景技术

现有的二维电液比例阀作为一种新型的电液比例阀，敏感腔采用液压半桥原理，通过阀芯转动改变阀芯一端敏感腔压力，并与阀芯另一端高压腔通过螺旋槽达到平衡状态，省去先导级和比例电磁铁，减轻了体积、质量，能够轻松实现高压大流量。但是由于单侧压力敏感腔受低压口背压的影响，导致敏感腔压力变化，影响阀芯零位。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种三位四通电液比例换向阀，以实现全桥封闭式阀主体，进而改善背压对阀芯两侧压力变化的影响，且提高阀芯驱动力，实现高压大流量。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种三位四通电液比例换向阀。该三位四通电液比例换向阀包括：阀主体；第一阀盖，盖设在阀主体的一端上，以密封阀主体的一端，且第一阀盖与阀主体之间形成有第一液压腔；第二阀盖，盖设在阀主体的另一端上，以密封阀主体的另一端，且与阀主体之间形成有第二液压腔。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请三位四通电液比例换向阀通过第一阀盖密封阀主体的一端，且与主阀体之间形成第一液压腔，并通过第二阀盖密封阀主体的另一端，且与主阀体之间形成第二液压腔，因此，本申请能够实现全桥封闭式阀主体，相对于传统的二维电液比例阀，本申请全桥封闭式阀主体能够改善背压对阀芯两侧压力变化的影响，且提高阀芯驱动力，实现高压大流量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请三位四通电液比例换向阀一实施例的立体结构示意图；

图2是图1实施例三位四通电液比例换向阀沿阀芯轴向的剖面结构示意图；

图3是图1实施例三位四通电液比例换向阀的爆炸结构示意图；

图4是图1实施例三位四通电液比例换向阀中阀芯和阀套组装结构的俯视示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请提出一种电液比例阀，如图1至图4所示，图1是本申请三位四通电液比例换向阀一实施例的立体结构示意图；图2是图1实施例三位四通电液比例换向阀沿阀芯轴向的剖面结构示意图；图3是图1实施例三位四通电液比例换向阀的爆炸结构示意图；图4是图1实施例三位四通电液比例换向阀中阀芯和阀套组装结构的俯视示意图。本实施例三位四通电液比例换向阀包括：阀主体7、第一阀盖1及第二阀盖12；其中，第一阀盖1盖设在阀主体7的一端上，以密封阀主体7的一端，且第一阀盖1与阀主体7之间形成有第一液压腔S1；第二阀盖12盖设在阀主体7的另一端上，以密封阀主体7的另一端，且与阀主体7之间形成有第二液压腔S2。

区别于现有技术，本实施例三位四通电液比例换向阀通过第一阀盖1密封阀主体17的一端，且与主阀体17之间形成第一液压腔S1，并通过第二阀盖12密封阀主体17的另一端，且与阀主体17之间形成第二液压腔S2，因此，本实施例能够实现全桥封闭式阀主体17，相对于传统的二维电液比例阀，本实施例全桥封闭式阀主体17能够改善背压对阀芯两侧压力变化的影响，且提高阀芯驱动力，实现高压大流量。

阀主体17的一端通过第一阀盖1压紧，并通过螺钉固定连接第一阀盖1；阀主体17的另一端通过第二阀盖12压紧，并通过螺钉固定连接第二阀盖12。

可选地，本实施例的阀主体17包括：阀芯6、阀套5及阀体7；其中，阀套5套设在阀芯6外，阀芯6与阀套以可旋转及可滑动方式连接；阀体7套设在阀套5外，并与阀套5固定连接；其中，第一阀盖1与阀套5及阀体7之间形成第一液压腔S1，第二阀盖1与阀套5及阀体7之间形成第二液压腔S2。

在一应用场景中，阀芯6在传动机构或者驱动机构的作用下相对于与阀套5转动，以使阀主体17中的液体产生流动，进而使第一液压腔S1和第二液压腔S2之间产生液压差，阀芯6在液压差的作用下相对于阀套5沿阀芯6的轴向运动，以使阀芯6达到新的平衡点，实现阀口的打开或者关闭。

通过将阀套5外侧的凸起部10嵌设在阀体7内侧的凹陷部内，能够将阀体7与阀套5固定连接；本实施例的凸起部10为环形凸起部，凹陷部为环形凹陷部；在其它实施例中，还可以采用定位销、卡接结构等代替本实施例的凸起部及凹陷部。

可选地，本实施例的阀体7沿阀芯6的轴向依次设有第一高压油口C1、第一工作油口C2、回油口C3、第二工作油口C4及第二高压油口C5，其中，第一高压油口C1与第二高压油口C5的压力相等。

其中，第一高压油口C1与第二高压油口C5、第一工作油口C2与第二工作油口C4均以回油口C3为中心，对称设置。

阀套5沿阀芯6的轴向依次设有与第一液压腔S1连通的第一调节槽a1、与第一高压油口C1连通的第一高压孔a2、与第一工作油口C2连通的第一工作槽a3、与回油口C3连通的低压槽a4、与第二工作油口C4连通的第二工作槽a5、与第二高压油口C5连通的第二高压孔a6及与第二液压腔S2连通的第二调节槽a7。

其中，第一调节槽a1与第二调节槽a7、第一高压孔a2与第二高压孔a6、第一工作槽a3与第二工作槽a5均以低压槽a4为中心，对称设置。

阀芯6设有沿其轴向延伸的低压流道b5，低压流道b5通过低压槽a4与回油口C3连通；阀芯6的一端设有与第一高压油口C1连通的第一感受高压槽b1和与低压流道b5连通的第一感受低压槽b2，阀芯6的另一端设有与第二高压油口C5连通的第二感受高压槽b4和与低压流道b5连通的第二感受低压槽b3。

其中，低压流b5设置在阀芯6的中轴线上；第一感受高压槽b1与第二感受高压槽b4、第一感受低压槽b3与第二感受低压槽b3均沿阀芯6的轴向中心对称分布。

阀芯6上设有两组第一感受高压槽b1、第一感受低压槽b2、第二感受高压槽b4及第二感受低压槽b3，且以阀芯6的中轴线为中心对称分布。

阀套5上设置有两组第一调节槽a1及第二调节槽a7、四组第一高压孔a2、第一工作槽a3、低压槽a4、第二工作槽a5、第二高压孔a6。

可选地，第一感受高压槽b1从阀芯6的一端延伸至阀芯6的两台肩之间的第一凹槽，第一凹槽与第一高压油口C1连通，以使得第一感受高压槽b1通过第一凹槽与第一高压油口C1连通；第二感受高压槽b4从阀芯6的另一端延伸至阀芯6的两台肩之间的第二凹槽，第二凹槽与第二高压油口C5连通，以使得第二感受高压槽b4通过第二凹槽与第二高压油口C5连通。

第一感受低压槽b2靠近阀套5的一端的口径大于第一感受低压槽b2靠近低压流道b5一端的口径；第二感受低压槽b3靠近阀套5的一端的口径大于第二感受低压槽b3靠近低压流道b5一端的口径。

可选地，本实施例的阀体7的中部设有第一通孔，阀套5的中部设有第二通孔，阀芯6的中部设有槽口，外部驱动件通过第一通孔、第二通孔嵌设在槽口内，并与槽口的内壁抵接，以带动阀芯6相对于阀套5转动，以使第一液压腔S1和第二液压腔S5之间产生液压差，阀芯6在液压差的作用下相对于阀套5沿阀芯的轴向滑动。

其中，外部驱动件可以是驱动机构或者传动机构；驱动机构或者传动机构与槽口的内壁抵接，以将驱动力传递到阀芯6；阀芯6在驱动力的作用下相对于阀套5及阀体7转动；随着阀芯6的转动，第一液压腔S1与第一感受高压槽b1和第一感受低压槽b2交替连通，第二液压腔S2与第二感受低压槽b3和第二感受高压槽b4交替沟通，阀芯6两端面的面积相等，使得第一液压腔S1和第二液压腔S5中的液压变化，产生液压差；由于第一液压腔S1和第二液压腔S5分别位于阀芯6的两端，因此该液压差会使阀芯6沿其轴向滑动至新平衡位置，实现相应功能。

当驱动机构或者传动机构未工作时，阀芯6处于中间位置，阀芯6的各台肩密封阀套5上的各个孔、槽，阀口未打开；第一调节槽s1分别与第一感受低压槽b2及第一感受高压槽b1的重合面积相等，第一调节槽a1处于第一感受低压槽b2与第一感受高压槽b1的中间；第二调节槽a7分别与第二感受低压槽b3、第二感受高压槽b4的重合面积相等，第二调节槽a7处于第二感受低压槽b3及第二感受高压槽b4的中间。其中，第一感受低压槽b2、第二感受低压槽b3通过低压流道b5与回油口C3连通，第一感受高压槽b1与第一高压油口C1连通，第二感受高压槽b4与第二高压油口C5连通。

当驱动机构或者传动机构工作时，驱动机构或者传动机构驱动阀芯6相对于阀套5沿顺时针(从左向右看)转动；此时，第一调节槽a1与第一感受低压槽b2的重合面积增加，而与第一感受高压槽b1的重合面积减少，使得第一液压腔S1与出油口C3到导通，第一液压腔S1的压力降低；同时，第二调节槽a7与第二感受高压槽b4的重合面积增加，而与第二感受低压槽b3的重合面积减少，使得第二液压腔S2与第二高压油口C3沟通，第二液压腔S2的压力升高。

此时，阀芯6左端面的压力大于右端面的压力，产生轴向液压差，在该液压差的作用下，阀芯6沿其轴向从左向右滑动；第一调节槽s1与第一感受低压槽b2的重合面积逐渐减小，而与第一感受高压槽b1的重合面积逐渐增加(第一调节槽a1为斜槽，后续会介绍)，直至第一调节槽s1与第一感受低压槽b2和第二感受高压槽b1的重合面积再次相等；同时，第二调节槽a7与第二感受高压槽b4的重合面积逐渐减小，而与第二感受低压槽b3的重合面积逐渐增加，直至第二调节槽a7分别与第二感受低压槽b3和第二感受高压槽b4的重合面积再次相等。此时，第一液压腔S1的压力与第二液压腔S1的压力再次相等，阀芯6处于轴向平衡位置。

阀芯6沿轴向向左运动过程中，阀口逐渐打开，第一工作油口C2与回油口C3通过第一工作槽C2、低压槽a4连通，第二高压油口C5与第二工作油口C4通过第二工作槽a5、第二高压孔a6连通，直至阀芯6再次处于轴向平衡状态。

反之，驱动机构或者传动机构带动阀芯6逆时针方向转动时，工作原理与上述工作原理类似，这里不赘述。

其中，驱动机构或者传动机构设置在阀主体17上，并与阀主体17呈T型布局，能够缩小三位四通电液比例换向阀沿阀芯6轴向的尺寸，且T型布局便于实现三位四通电液比例换向阀的垂直驱动，能够减速增扭。

可选地，本实施例的槽口为矩形槽口，槽口沿阀芯6轴向的第一侧壁的尺寸大于槽口第二侧壁的尺寸，其中第一侧壁与第二侧壁垂直设置。

由上述分析可知，矩形槽口沿阀芯6轴向的尺寸大于沿阀芯6周向的尺寸，能够使得驱动机构或者传动机构驱动始终与槽口沿阀芯6轴向的第一侧壁抵接，使阀芯6沿周向转动，而能够避免驱动机构或者传动机构驱动与槽口沿阀芯6周向的第二侧壁抵接，能够避免驱动力使阀芯6沿轴向运动。

可选地，本实施例的阀套5上的第一调节槽s1与阀芯6轴向呈锐角设置；阀套5上的第二调节槽s2与阀芯6轴向呈锐角设置。

由上述分析可知，随着阀芯6相对于阀套5转动时，通过第一调节槽a1与第一感受低压槽b2和与第一感受高压槽b1的重合面积的变化来调节第一液压腔S1中的液压，通过第二调节槽a7与第二感受低压槽b3和与第二感受高压槽b4的重合面积的变化来调节第二液压腔S2中的液压，因此，本实施例通过将第一调节槽s1设置为斜槽，能够同时调节第一调节槽a1与第一感受低压槽b2和与第一感受高压槽b1的重合面积；通过将第二调节槽a7设置为斜槽，能够同时调节第二调节槽a7与第二感受低压槽b3和与第二感受高压槽b4的重合面积。

可选地，阀芯6的转角θ与阀芯6沿其轴向的位移Xv呈线性关系，且转角θ与位移Xv之间的参数包括锐角及阀芯6的周长。

具体地，转角θ与位移Xv之间满足：tanθ＝((θ/360)*周长)/Xv。

阀芯6的转角θ反映在阀套5的斜槽上，斜槽与阀芯6的轴向运动呈线性关系，所以阀芯6的转角θ与阀芯6的轴向滑动呈线性关系；阀芯6的转角θ等同于驱动机构或者传动机构的转角，因此可以连续控制驱动机构或者传动机构的输入信号以使阀芯6连续线性输出，实现电液比例换向阀功能。

可选地，本实施例的阀主体17进一步包括：第一轴承2、第一弹簧座3、第一弹簧4、第二轴承11、第二弹簧座8、第二弹簧9；其中，第一轴承2设置在第一阀盖1内，且其外圈与第一阀盖1固定连接；第一弹簧座3其一端与阀芯6的一端固定连接，其另一端套设在第一轴承2的内圈内；第一弹簧4套设在第一弹簧座3外，且其一端与第一轴承2抵接，其另一端与阀芯6抵接；第二轴承11设置在第二阀盖12内，且其外圈与第二阀盖12固定连接；第二弹簧座8其一端与阀芯6的另一端固定连接，其另一端套设在第二轴承11的内圈内；第二弹簧9套设在第二弹簧座8外，且其一端与第二轴承11抵接，其另一端与阀芯6抵接；阀芯6分别与第一弹簧座3、第二弹簧座8螺纹连接，且螺纹连接处过渡配合。

其中，第一弹簧4与第二弹簧9的刚度相等，且第一弹簧4与第二弹簧9均处于同等压缩量的压缩状态。

阀芯6分别与第一弹簧座3、第二弹簧座8螺纹连接，螺纹连接用于密封阀芯6的低压流道b5与第一液压腔S1及第二液压腔S2；阀芯6与第一弹簧4、第二弹簧9同轴设置；第一弹簧4与第二弹簧9用于保证静止状态下阀芯6处于中间位置，且使动态过程中阀芯6转动减小转动摩擦。

可选地，本实施例的第一阀盖1设有第一流道，第一流道与第一液压腔S1连通，第一阀盖12外接压力表、LVDT传感器、LIDT传感器、位移传感器中的任意一种；第二阀盖12设有第二流道，第二流道与第二液压腔S2连通，第二阀盖12外接压力表、LVDT传感器、LIDT传感器、位移传感器中的任意一种。

可选地，本实施例的阀主体17进一步包括：多个盖体，多个盖体分别盖设在阀体7的第一高压油口C1、第一工作油口C2、回油口C3、第二工作油口C4及第二高压油口C5外侧。

区别于现有技术，区别于现有技术，本申请三位四通电液比例换向阀包括：阀主体；第一阀盖，盖设在阀主体的一端上，以密封阀主体的一端，且第一阀盖与阀主体之间形成有第一液压腔；第二阀盖，盖设在阀主体的另一端上，以密封阀主体的另一端，且与阀主体之间形成有第二液压腔。通过这种方式，本申请三位四通电液比例换向阀通过第一阀盖密封阀主体的一端，且与主阀体之间形成第一液压腔，并通过第二阀盖密封阀主体的另一端，且与主阀体之间形成第二液压腔，因此，本申请能够实现全桥封闭式阀主体，相对于传统的二维电液比例阀，本申请全桥封闭式阀主体能够改善背压对阀芯两侧压力变化的影响，且提高阀芯驱动力，实现高压大流量。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种三位四通电液比例换向阀，其特征在于，所述三位四通电液比例换向阀包括：

阀主体；

第一阀盖，盖设在所述阀主体的一端上，以密封所述阀主体的一端，且所述第一阀盖与所述阀主体之间形成有第一液压腔；

第二阀盖，盖设在所述阀主体的另一端上，以密封所述阀主体的另一端，且所述第二阀盖与所述阀主体之间形成有第二液压腔。

2.根据权利要求1所述的三位四通电液比例换向阀，其特征在于，所述阀主体包括：

阀芯；

阀套，套设在所述阀芯外，所述阀芯与所述阀套以可旋转及可滑动方式连接；

阀体，套设在所述阀套外，并与所述阀套固定连接；

其中，所述第一阀盖与所述阀套及所述阀体之间形成所述第一液压腔，所述第二阀盖与所述阀套及所述阀体之间形成所述第二液压腔。

3.根据权利要求2所述的三位四通电液比例换向阀，其特征在于，所述阀体沿所述阀芯的轴向依次设有第一高压油口、第一工作油口、回油口、第二工作油口及第二高压油口，其中，所述第一高压油口与所述第二高压油口的压力相等；

所述阀套沿所述阀芯的轴向依次设有与所述第一液压腔连通的第一调节槽、与所述第一高压油口连通的第一高压孔、与所述第一工作油口连通的第一工作槽、与所述回油口连通的低压槽、与所述第二工作油口连通的第二工作槽、与所述第二高压油口连通的第二高压孔及与所述第二液压腔连通的第二调节槽；

所述阀芯设有沿其轴向延伸的低压流道，所述低压流道通过所述低压槽与所述回油口连通；所述阀芯的一端设有与所述第一高压油口连通的第一感受高压槽和与所述低压流道连通的第一感受低压槽，所述阀芯的另一端设有与所述第二高压油口连通的第二感受高压槽和与所述低压流道连通的第二感受低压槽。

4.根据权利要求3所述的三位四通电液比例换向阀，其特征在于，所述第一感受高压槽从所述阀芯的一端延伸至所述阀芯的两台肩之间的第一凹槽，所述第一凹槽与所述第一高压孔连通；所述第二感受高压槽从所述阀芯的另一端延伸至所述阀芯的两台肩之间的第二凹槽，所述第二凹槽与所述第二高压孔连通。

5.根据权利要求3所述的三位四通电液比例换向阀，其特征在于，所述阀套上的所述第一调节槽与所述阀芯轴向呈锐角设置；所述阀套上的所述第二调节槽与所述阀芯轴向呈所述锐角设置。

6.根据权利要求5所述的三位四通电液比例换向阀，其特征在于，所述阀芯的转角与所述阀芯沿其轴向的位移呈线性关系，且所述转角与所述位移之间的参数包括所述锐角及所述阀芯的周长。

7.根据权利要求2所述的三位四通电液比例换向阀，其特征在于，所述阀体的中部设有第一通孔，所述阀套的中部设有第二通孔，所述阀芯的中部设有槽口，外部驱动件通过所述第一通孔、所述第二通孔嵌设在所述槽口内，并与所述槽口的内壁抵接，以带动所述阀芯相对于所述阀套转动，以使所述第一液压腔和所述第二液压腔之间产生液压差，所述阀芯在所述液压差的作用下相对于所述阀套沿所述阀芯的轴向滑动。

8.根据权利要求7所述的三位四通电液比例换向阀，其特征在于，所述槽口为矩形槽口，所述槽口沿所述阀芯的轴向的第一侧壁的尺寸大于所述槽口第二侧壁的尺寸，其中所述第一侧壁与所述第二侧壁垂直设置。

9.根据权利要求2所述的三位四通电液比例换向阀，其特征在于，所述阀主体进一步包括：

第一轴承，设置在所述第一阀盖内，且其外圈与所述第一阀盖固定连接；

第一弹簧座，其一端与所述阀芯的一端固定连接，其另一端套设在所述第一轴承的内圈内；

第一弹簧，套设在所述第一弹簧座外，且其一端与所述第一轴承抵接，其另一端与所述阀芯抵接；

第二轴承，设置在所述第二阀盖内，且其外圈与所述第二阀盖固定连接；

第二弹簧座，其一端与所述阀芯的另一端固定连接，其另一端套设在所述第二轴承的内圈内；

第二弹簧，套设在所述第二弹簧座外，且其一端与所述第二轴承抵接，其另一端与所述阀芯抵接；

所述阀芯分别与第一弹簧座、第二弹簧座螺纹连接，且所述螺纹连接处过渡配合。

10.根据权利要求2所述的三位四通电液比例换向阀，其特征在于，所述阀主体进一步包括：多个盖体，所述多个盖体分别盖设在所述阀体的所述第一高压油口、第一工作油口、回油口、第二工作油口及第二高压油口外侧。

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