CN113550941A - 比例电磁阀和流体压系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种比例电磁阀和流体压系统。本发明的比例电磁阀具备阀柱、电驱动部、以及检测部。阀柱具有：第1端；第2端，其位于与第1端相反的一侧；以及沿着轴向的贯通孔。在阀柱中，从第1端向贯通孔供给来自泵端口的工作油。电驱动部设置于阀柱的第2端侧，驱动阀柱。检测部设置于电驱动部，检测泵端口的压力。

Description

比例电磁阀和流体压系统

技术领域

本发明涉及一种适用于液压控制的自动化的比例电磁阀和流体压系统。

背景技术

关于用于施工机械的液压回路，设置有具有电气控制的比例电磁阀的液压回路的流体压系统正在增加。比例电磁阀例如具备：螺线管；杆，其由螺线管驱动；阀柱，其被杆推压而移动；复位弹簧，其用于使阀柱返回原来的位置。阀柱对各端口进行阻断、连接，该各端口是与从泵供给工作油的先导流路连接的端口、与作为驱动对象的致动器连接的致动器端口、与贮存返回油的罐连接的排放端口。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实全平04-036183号公报

发明内容

发明要解决的问题

为了对比例电磁阀进行电气控制，需要检测工作油的压力。例如，专利文献1所记载的比例电磁阀在与阀柱的移动方向正交的方向上设置有排放端口、致动器端口、先导端口。在具有这样的结构的比例电磁阀中，在检测致动器端口的压力、先导端口的压力的情况下，需要与比例电磁阀分体地设置有压力的检测部。

具有其他结构的比例电磁阀沿着阀柱的移动方向具有致动器端口，并且，在与阀柱的移动方向正交的方向上设置有排放端口、先导端口。在具有这样的结构的比例电磁阀中，阀柱的致动器端口与驱动阀柱的电驱动部所驱动的杆相对，因此，致动器端口的控制压作用于电驱动部。因此，能够在电驱动部处检测致动器端口的压力。不过，具有这样的结构的比例电磁阀无法检测作为初始压力的先导端口的压力。

本发明的目的在于提供一种能够简便地检测从工作油的泵供给的工作油的压力的比例电磁阀和流体压系统。

用于解决问题的方案

本发明的一技术方案的比例电磁阀具备：阀柱，其具有第1端、位于与所述第1端相反的一侧的第2端以及沿着轴向的贯通孔，在该阀柱中，从所述第1端向所述贯通孔供给来自泵端口的工作油；电驱动部，其设置于所述阀柱的所述第2端侧，驱动所述阀柱；以及检测部，其设置于所述电驱动部，检测所述泵端口的压力。

根据本发明的技术方案，泵端口与在阀柱形成的贯通孔连接，检测部检测施加于阀柱的力，从而能够检测在泵端口RP流通的工作油的先导压力。

在本发明的一技术方案的比例电磁阀中，也可以是，所述电驱动部具备杆，该杆与所述阀柱的所述第2端侧抵接，推压所述阀柱。

也可以是，本发明的一技术方案的比例电磁阀具有：外壳，其收容所述阀柱，具有阀柱孔；排放端口，其在所述阀柱孔朝向所述阀柱的径向延伸；以及致动器端口，其在所述阀柱孔朝向所述阀柱的径向延伸。也可以是，所述阀柱具有：第1流路，其连接所述排放端口和所述致动器端口；和第2流路，其连接所述泵端口和所述致动器端口。

在本发明的一技术方案的比例电磁阀中，也可以是，在未由所述电驱动部驱动的中立时，所述阀柱连接所述排放端口和所述致动器端口，并且，阻断所述泵端口，也可以是，在由所述电驱动部驱动着之际，所述阀柱连接所述泵端口和所述致动器端口，并且，阻断所述排放端口。

在本发明的一技术方案的比例电磁阀中，也可以是，所述检测部检测从所述压力所作用的所述阀柱向推压所述阀柱的杆传递的力。

在本发明的一技术方案的比例电磁阀中，也可以是，所述电驱动部具备对所述杆进行电磁驱动的螺线管。也可以是，所述检测部以检测在推压传递所述压力的所述阀柱的杆中产生的力的方式构成。

在本发明的一技术方案的比例电磁阀中，也可以是，所述电驱动部具备收纳推压所述阀柱的杆和所述检测部的壳体。

本发明的一技术方案的流体压系统具备：流体压泵，其利用工作流体产生流体压；流体压阀装置，其切换所述工作流体的输出对象；致动器，其由从所述流体压阀装置供给的所述工作流体驱动；以及比例电磁阀，其具备：阀柱，其具有第1端、位于与所述第1端相反的一侧的第2端以及沿着轴向的贯通孔，在该阀柱中，从所述第1端向所述贯通孔供给来自泵端口的工作油；电驱动部，其设置于所述阀柱的所述第2端，驱动所述阀柱；以及检测部，其设置于所述电驱动部，检测所述泵端口的压力。

发明的效果

根据本发明的技术方案，能够简便地检测从工作油的泵供给的工作油的压力。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式中的施工机械的概略的结构的图。

图2是表示本发明的实施方式中的液压系统的结构的图。

图3是表示本发明的实施方式中的与比例电磁阀的控制有关的结构的框图。

图4是表示本发明的实施方式中的比例电磁阀的结构的剖视图。

图5是表示本发明的实施方式中的阀柱的结构的立体图。

附图标记说明

1、液压系统；100、施工机械；101、回转体；102、行驶体；103、驾驶员座椅；104、动臂；105、斗杆；106、铲斗；108、操作部；120、发动机；121、输出轴；130、液压泵；140、致动器；150、比例电磁阀；151、电驱动部；152、电磁线圈；153、杆；154、壳体；155、主体；160、罐；170、检测部；200、控制装置；300、溢流阀；A、第1块；B、第2块；C、分割面；G、复位弹簧；H、阀柱孔；H1、第1贯通孔；H2、第2贯通孔；H3、扩径部；H4、第1环状室；H5、第2环状室；HD、台阶；Q、配管；RA、致动器端口；RD、排放端口；RP、泵端口；S、阀柱；S3、突出部；S4、台阶；S5、台阶；S6、第2流路；SH、贯通孔；SM、槽；SN、凹口。

具体实施方式

接着，基于附图说明本发明的实施方式。

(施工机械)

如图1所示，施工机械100是例如液压挖掘机。施工机械100具备回转体101和行驶体102。回转体101以可回转的方式设置于行驶体102之上。在回转体101设置有液压系统1。

回转体101具备：可供操作者搭乘的驾驶员座椅103；动臂104，其具有以摆动自如的方式与回转体101连结的一端；斗杆105，其具有以摆动自如的方式与动臂104的另一端(顶端)连结的一端；铲斗106，其以摆动自如的方式与斗杆105的另一端(顶端)连结；以及操作部108，其供操作者操作。另外，在回转体101内设置有液压系统1。回转体101、动臂104、斗杆105、以及铲斗106由从该液压系统1供给的工作流体驱动。

(液压系统)

如图2所示，液压系统1(流体压系统)具备：作为驱动源的发动机120；液压泵130，其被发动机120驱动；多个致动器140，其使施工机械100的各部动作；控制阀500，其切换多个致动器140的动作；比例电磁阀150，其使工作流体的控制压作用于控制阀500；罐160，其储藏工作流体；检测部170，其检测液压；控制装置200，其调整比例电磁阀150；以及压力调整用的溢流阀300。在本实施方式中，例示了工作流体使用工作油的情况，但也可以使用除了工作油以外的流体。另外，液压系统1不仅可以适用于施工机械，也可以适用于液压压力机等使用工作流体而产生流体压的其他装置。

发动机120是使用了汽油燃料、柴油燃料的内燃机。发动机120具备输出轴121，输出轴121与液压泵130连结。在液压泵130连接有配管Q。液压泵130(流体压泵)利用工作流体产生流体压。液压泵130被输出轴121驱动而使工作流体向配管Q流通。在配管Q连接有控制阀500、比例电磁阀150。

在本实施方式中，将发动机120设为工作流体的驱动源，但除了发动机120之外，也可以将使用蓄电池等电源装置作为电力源的电动机设为驱动源。另外，发动机120也可以用作对蓄电池进行充电而将其用作电力源的发电机。

控制阀500(流体压阀装置)切换工作流体的输出对象。在控制阀500借助分支的配管Q连接有多个致动器140。控制阀500设置有多个，根据操作部108的切换操作利用多个阀切换向配管Q流通的工作流体的液压，从而向多个致动器140供给工作流体。多个致动器140驱动回转体101、动臂104、斗杆105、以及铲斗106等。溢流阀300在流路的压力在液压系统1的液压回路内成为预先设定的预定值以上的情况下使压力释放。向比例电磁阀150供给基于操作部108的操作量的来自液压泵130的工作流体。

如图3所示，控制装置200根据操作部108的操作量控制比例电磁阀150。控制装置200生成与操作部108的操作量相应的控制信号。比例电磁阀150根据控制信号控制阀开度，调整向控制阀500供给的来自液压泵130的工作油的流量，驱动致动器140。

在比例电磁阀150设置有检测先导压力的检测部170。如后所述，检测部170例如检测在与比例电磁阀150连接的泵端口RP处流通的工作油的先导压力。向控制装置200反馈由检测部170所检测的检测值。控制装置200基于由检测部170所检测的检测值控制比例电磁阀150。

如图4和图5所示，比例电磁阀150具备：电驱动的电驱动部151；阀柱S，其被电驱动部151驱动；主体155，其收容阀柱S；以及复位弹簧G，其使移动了的阀柱S的位置复原。阀柱S具有：第1端；第2端S2(随后论述的另一端S2)，其位于与第1端S1(随后论述的一端S1)相反的一侧；以及沿着轴向的贯通孔SH。在阀柱S中，从第1端S1向贯通孔SH供给来自泵端口RP的工作油。

电驱动部151例如具备：作为驱动源的电磁线圈152(螺线管)；杆153，其由电磁线圈152驱动；检测部170；以及作为外装体的壳体154。壳体154以覆盖形成在主体155的随后论述的阀柱孔H的开口的方式形成。

电磁线圈152通过使铜线卷绕于铁芯而形成为圆筒状。电磁线圈152通过向铜线通电而产生磁场。杆153由金属形成为棒状。杆153也被称为柱塞。杆153具有在径向上突出的突出部153T。

杆153具有一端153A(第1杆端)和另一端153B(第2杆端)。阀柱S的另一端S2(第2端)与一端153A侧抵接。杆153与形成有同泵端口RP连通的开口的阀柱S的另一端S2侧抵接。突出部153T以在轴向上剖视时相对于电磁线圈152的中立轴线L向另一端153B侧偏置的方式配置。

杆153配置成，在轴向上在电磁线圈152中滑动自如。从电磁线圈152的轴向的截面方向观察时，杆153在电磁线圈152通电着的情况下被从电磁线圈152产生的磁场吸引而沿与电磁线圈152的中立轴线L正交的方向移动。此时杆153推压阀柱S的另一端S2。电磁线圈152根据操作部108的操作量对通电量进行比例控制，调整杆153的突出量。

阀柱S以移动自如的方式收容于在主体155形成的阀柱孔H。主体155是构成液压系统1的外壳，具有阀柱孔H。此外，主体155也可以通过对构成液压系统1的未图示的外壳进行加工而形成。另外，主体155也可以与外壳分体地形成并固定于外壳。主体155例如由第1块A和第2块B这一分为二的块形成。在第1块A与第2块B之间形成有分割面C。第1块A配置于阀柱S的另一端S2侧。第2块B配置于阀柱S的一端S1(第1端)侧。

在主体155形成有圆筒状的空间的阀柱孔H。阀柱孔H形成为第1直径d1的贯通孔。阀柱孔H具有形成为第1直径d1的第1贯通孔H1和第2贯通孔H2、形成为比第1直径d1大的第2直径d2的扩径部H3、形成为比第2直径d2大的第3直径d3的第1环状室H4和第2环状室H5。

阀柱孔H由以按照从设置有电驱动部151的位置起朝向相反侧的顺序排列的方式形成的第1贯通孔H1、第1环状室H4、扩径部H3、第2环状室H5、第2贯通孔H2构成。阀柱孔H以阀柱孔H的第1块A侧的开口具有第1直径d1的方式形成。在阀柱孔H中，在第2块B侧的开口形成有台阶HD，阀柱孔H以具有比第1直径d1小的第4直径d4的方式形成。在第2块B侧的开口的台阶插入有复位弹簧G。复位弹簧G是螺旋弹簧等弹性构件。

第2块B侧的开口形成有随后论述的泵端口RP。在第1块A中，在阀柱孔H形成有同与罐160相通的流路连接的排放端口RD。排放端口RD以朝向阀柱孔H的径向的外方延伸的方式形成。排放端口RD以朝向与阀柱孔H的轴向正交的方向延伸的方式形成。在排放端口RD与阀柱孔H之间的连接部分形成有在阀柱孔H的径向上扩大了的环状的第1环状室H4。

第1环状室H4形成为比第2直径d2大的第3直径d3。排放端口RD连接在第1环状室H4的靠分割面C侧的位置。第1环状室H4形成为比随后论述的阀柱S的突出部S3的直径大的直径。第1环状室H4收容随后论述的突出部S3的靠台阶S4侧的部分。扩径部H3收容阀柱S的突出部S3。

在第2块B中，在阀柱孔H以延伸的方式形成有同与致动器140相通的流路连接的致动器端口RA。致动器端口RA以朝向阀柱孔H的径向的外方延伸的方式形成。致动器端口RA以朝向与阀柱孔H的轴向正交的方向延伸的方式形成。在致动器端口RA与阀柱孔H之间的连接部分形成有在阀柱孔H的径向上扩大了的环状的第2环状室H5。

第2环状室H5形成为比第2直径d2大的第3直径d3。致动器端口RA连接在第2环状室H5的靠分割面C侧的位置。第2环状室H5收容随后论述的突出部S3的靠台阶S5侧的部分。

阀柱S由例如金属形成为棒状。阀柱S在轴向上形成有贯通孔SH。贯通孔SH在阀柱S的一端S1侧与从泵供给工作油的泵端口RP相通。

在阀柱S的一端与阀柱孔H的台阶HD之间放入有复位弹簧G。复位弹簧G将阀柱S向电驱动部151的方向推压。电驱动部151的杆153的一端153A与阀柱S的另一端S2侧抵接。在另一端S2相对于贯通孔SH相对地形成有槽SM。槽SM例如截面形成为半圆。槽SM防止贯通孔SH的在另一端S2形成的开口在杆153的一端153A抵接了之际被封堵。阀柱S在轴向上具有以直径在径向上扩大的方式形成的突出部S3。

突出部S3形成于一端S1与另一端S2之间。突出部S3在另一端S2侧具有台阶S4。排放端口RD的压力作用于台阶S4。突出部S3在一端S1侧具有台阶S5。致动器端口RA的压力作用于台阶S5。在突出部S3具有沿着轴向形成为槽状的凹口SN(第1流路)。凹口SN在台阶S4侧形成有未与台阶S4相通的封闭端SN1。凹口SN在台阶S5侧形成有与台阶S5相通的开口端SN2。

在突出部S3形成有与贯通孔SH相通的第2流路S6。第2流路S6在与贯通孔SH正交的方向上形成。第2流路S6在与凹口SN相对的方向上形成有一个，在与凹口SN正交的方向上形成有两个。

在电驱动部151未驱动的中立时(图4的左侧所示的状态)，阀柱S连接第1环状室H4和第2环状室H5。在该状态下，凹口SN的封闭端SN1位于第1环状室H4内，并且，开口端SN2位于第2环状室H5内，凹口SN连接第1环状室H4和第2环状室H5。即、阀柱S在中立时利用凹口SN连接排放端口RD和致动器端口RA。

在该状态下，阀柱S阻断泵端口RP和第2环状室H5。在该状态下，第2流路S6收纳于扩径部H3，第2流路S6的开口被扩径部H3的壁面封堵。即、阀柱S相对于泵端口RP阻断排放端口RD以及致动器端口RA。

从泵端口RP流入的工作流体在贯通孔SH流通，从在阀柱S的另一端S2与杆153的一端153A之间形成的槽SM流出，充满电驱动部151的壳体154内，产生液压。检测部170检测壳体154内的工作流体的压力(先导压力)。

在由电驱动部151驱动着之际(图4的右侧所示的状态)，杆153推压阀柱S，阀柱S向复位弹簧G缩短的方向移动。第2流路S6的与第2环状室H5相通的开口的大小根据阀柱S的移动量而增加。由此，泵端口RP与第2环状室H5连接，调整工作油的流量。阀柱S连接泵端口RP和致动器端口RA，并且，调整工作油的流量。

此时，从泵端口RP流入的工作流体从泵端口RP起在第2流路S6和第2环状室H5流通而向致动器端口RA流出。壳体154内的工作流体的压力(先导压力)比电驱动部151未驱动的中立时低。检测部170检测壳体154内的工作流体的压力。

若阀柱S的移动结束，则凹口SN的封闭端SN1收纳于扩径部H3。因此，第1环状室H4与第2环状室H5被阻断。即、阀柱S阻断排放端口RD和致动器端口RA。

在上述的阀柱S的状态下，检测部170检测从阀柱S的另一端S2向杆153传递的力。从泵端口RP供给的工作油的压力作用于阀柱S的一端S1。因而，壳体154内的检测部170能够根据阀柱S的移动量直接检测泵端口RP的压力(先导压力)。

如上所述，根据比例电磁阀150，泵端口RP与在阀柱S形成的贯通孔SH连接。而且，检测部170检测施加于与阀柱S抵接着的杆153的力，从而能够根据阀柱S的移动量检测在泵端口RP流通的工作油的压力(先导压力)。即、根据比例电磁阀150，检测部170检测在移动方向上施加于连接有泵端口RP的阀柱S的压力，因此，能够简化先导压力的检测用的装置结构。

此外，本发明并不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，包括对上述的实施方式施加各种变更而成的实施方式。例如，在上述实施方式中，例示了主体155一分为二地形成为第1块A和第2块B的结构，但并不限于此，主体155也可以一分为三地形成。

Claims (7)

1.一种比例电磁阀，其中，

该比例电磁阀具备：

阀柱，其具有第1端、位于与所述第1端相反的一侧的第2端以及沿着轴向的贯通孔，在该阀柱中，从所述第1端向所述贯通孔供给来自泵端口的工作油；

电驱动部，其设置于所述阀柱的所述第2端侧，驱动所述阀柱；以及

检测部，其设置于所述电驱动部，检测所述泵端口的压力。

2.根据权利要求1所述的比例电磁阀，其中，

所述电驱动部具备杆，该杆与所述阀柱的所述第2端侧抵接，推压所述阀柱。

3.根据权利要求1或2所述的比例电磁阀，其中，

该比例电磁阀具有：

外壳，其收容所述阀柱，具有阀柱孔；

排放端口，其在所述阀柱孔朝向所述阀柱的径向延伸；以及

致动器端口，其在所述阀柱孔朝向所述阀柱的径向延伸，

所述阀柱具有：

第1流路，其连接所述排放端口和所述致动器端口；和

第2流路，其连接所述泵端口和所述致动器端口。

4.根据权利要求3所述的比例电磁阀，其中，

在未由所述电驱动部驱动的中立时，所述阀柱连接所述排放端口和所述致动器端口，并且，阻断所述泵端口，

在由所述电驱动部驱动着之际，所述阀柱连接所述泵端口和所述致动器端口，并且，阻断所述排放端口。

5.根据权利要求1所述的比例电磁阀，其中，

所述检测部检测从所述压力所作用的所述阀柱向推压所述阀柱的杆传递的力。

6.根据权利要求1所述的比例电磁阀，其中，

所述电驱动部具备收纳推压所述阀柱的杆和所述检测部的壳体。

7.一种流体压系统，其中，

该流体压系统具备：

流体压泵，其利用工作流体产生流体压；

流体压阀装置，其切换所述工作流体的输出对象；

致动器，其由从所述流体压阀装置供给的所述工作流体驱动；以及

比例电磁阀，其具备：阀柱，其具有第1端、位于与所述第1端相反的一侧的第2端以及沿着轴向的贯通孔，在该阀柱中，从所述第1端向所述贯通孔供给来自泵端口的工作油；电驱动部，其设置于所述阀柱的所述第2端，驱动所述阀柱；以及检测部，其设置于所述电驱动部，检测所述泵端口的压力。

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