CN115324963A - 一种液压助力比例阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于液压控制技术领域，具体为一种液压助力比例阀，包括阀体、多个阀套、设置在阀套内的阀芯，阀芯上具有阀孔，控制盘的环形凸台结构具有三种高度不同的平面，分别对应于阀芯的最高位置、中间位置和最低位置，通过控制盘的环形凸台结构来调节各个阀芯的高度，从而控制各个阀芯与进液口P、泄液口T的连通状态，精度更高，大大提高了液压助力比例阀的适用性；阀芯上同一高度上、不同的侧面设有多个形状不同的阀孔，通过齿轮转动阀芯，调节阀孔的方向，能够满足阀门调节特性的需要，大大提升了机械操作的舒适感。

Description

一种液压助力比例阀

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域，具体涉及一种液压助力比例阀。

背景技术

在工程机械上，常通过先导式液压控制装置来控制机械的一系列动作，包括转向、制动等，而不同的动作，需要不同的控制阀来控制；而工程机械行走系统经常需要反比例液控阀来满足某些特殊需求，如推土机转向制动动作等，需要正反比例液控阀分别实现转向和制动离合器的结合及分离；但传统液控装置多为正比例液压先导阀，如果要同时实现转向和制动的功能，则系统需增加相应的转向阀，以获得需求压力曲线，系统响应速度及成本均会增加，同时也会增加系统故障点。

在公开的专利文献CN112096681A中，采用杠杆式的手柄左右摆动来同时操作两个正比例阀芯和反比例阀芯，利用一个阀门实现了转向和制动的功能，无需增加额外的液控手柄，简化了系统结构。但是，上述结构采用杠杆式的手柄，手柄只能左右摆动，在两个方向进行调节，无法实现更多的功能(除转向、致动外)，并且手柄两侧的阀芯，其中一个打开时，另一个就要关闭，无法实现同时关闭的状态，即，当无需转向和制动时，两者无法同时关闭；并且，上述文献的技术方案只能实现加载或泄压的功能，而没有保持当前状态的功能；同时，由于是采用手柄按压压杆来使阀芯移动，这种按压移动的精度较低，无法实现精准的控制；并且，阀芯流道结构复杂，不利于液压油的流通，增加了制造成本；阀芯不具有调节流量的功能，在阀芯移动过程中，流量变化过大，容易引起转向或致动的顿挫等不适感，流量太小又可能导致控制过程延长而不及时，使得机械的整体操作感受不佳。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中液压助力比例阀精度差、功能性差、操作感受差等问题，而提出一种液压助力比例阀。

为了实现上述目的，根据本文的第一方面，本发明提供了一种液压助力比例阀，包括阀体，所述阀体内沿中轴线的周向分布有至少四个阀套，所述阀套的侧面开设有第一阀套孔和第二阀套孔，阀体的内部沿中轴线方向设有进液口P和泄液口T，所述第一阀套孔连通所述进液口P，所述第二阀套孔连通所述泄液口T；所述阀套内设置有阀芯，所述阀芯的内部具有空腔且底部设置有油口，所述阀芯的侧面开设有阀孔；所述阀体上设有用于绕所述中轴线转动以挤压所述阀芯并能够使所述阀芯沿轴向方向移动的控制盘，所述阀套内设有用于使所述阀芯回弹的弹性件；控制盘的下部为环形凸台结构，环形凸台结构的底面在周向上具有多个平面和多个弧面，所述多个平面包括至少四个中平面、至少两个低平面、至少两个高平面，相邻的所述平面高度不同并采用所述弧面进行平滑连接；在第一状态下，所述阀芯的所述阀孔位于第一阀套孔和第二阀套孔之间，所述进液口P、所述泄液口T、所述油口互不相通；在第二状态下，旋转控制盘，各个阀芯的高度发生改变，控制盘旋转到一定角度后，至少两个阀芯的所述阀孔连通进液口P和所述油口，至少两个阀芯的所述阀孔连通泄液口T和所述油口。控制盘的环形凸台结构水平转动，在弧面的向下的力的作用和弹性件的向上的力的作用下，阀芯随着控制盘的转动而上下移动，进而控制阀芯的阀孔与进液口P、泄液口T的连通状态，这样通过设计弧面的倾斜度，配合控制盘的转动角度，能够更加精确的调节阀芯的高度，进而控制阀芯与进液口P、泄液口T的连通开度。

优选的，所述阀套的数量为4个，所述阀芯的数量为4个，所述阀芯结构均相同，所述阀芯沿中轴线周向依次为第一正比例阀芯、第一反比例阀芯、第二正比例阀芯和第二反比例阀芯。在控制盘7的环形凸台结构上，高平面、低平面交错分布，使相邻的第一正比例阀芯、第一反比例阀芯具有相反的调节状态，以及使相邻的第二正比例阀芯、第二反比例阀芯具有相反的调节状态。

优选的，所述阀体内设置有竖直的通道，所述阀套设于所述通道内，所述阀套与所述阀体之间通过若干密封圈密封连接。通过密封圈提高了阀套和阀体之间的密封性。

优选的，所述阀体的顶部设置有安装板，所述阀芯的顶部固定设有压杆，所述压杆从所述通道内穿过所述安装板；所述安装板顶部中心固定设有支撑杆，所述控制盘可旋转的安装在所述支撑杆上，所述控制盘旋转时能够挤压所述压杆以使所述阀芯向下移动。通过在阀芯上部设置压杆，压杆可以穿过安装板向上延伸，使得控制盘对阀芯的控制更加容易。

优选的，所述控制盘顶部中心固定设有旋转杆，便于对控制盘进行操作。

优选的，所述阀套内设置有位于所述阀芯下方的限位板，所述弹性件位于所述限位板和所述阀芯之间，所述限位板上设有供油液通过的孔。

优选的，所述弹性件为弹簧，其一端抵接于所述限位板，其另一端抵接于所述阀芯的底部。限位板对弹性件进行限位，使弹性件对阀新始终具有向上的弹力。

作为本发明的另一种实施方式，所述支撑杆上固定套设有太阳轮，每个所述压杆上均固定套设有行星轮，其中一个行星轮啮合连接有主动轮，主动轮连接电动马达，电动马达连接控制器，电动马达通过主动轮带动所述其中一个行星轮转动，进而带动太阳轮和其他行星轮转动。通过操控电动马达，带动主动轮转动，进而带动太阳轮和各个行星轮转动，行星轮带动与其固定的阀芯转动，调节阀芯上的阀孔的方向，可以将阀芯调节为关闭状态，即，使阀孔与第一阀套孔和第二阀套孔错位，无论阀芯如何移动，都无法使得流体通道连通。

优选的，所述阀芯上设有多个阀孔，所述多个阀孔形状各不相同，当电动马达带动行星轮转动时，能够带动阀芯转动，进而调节阀芯上的阀孔的方向。阀孔的形状在竖直方向上可以呈现椭圆形、箭头形、上宽下窄形等等。

优选的，行星轮数量共有4个，4个所述行星轮周向均匀分布，其中，两个相对的行星轮的厚度小于太阳轮的厚度，另外两个相对的行星轮的厚度大于太阳轮的厚度，在控制盘转动过程中，当压杆被挤压至最低位置时，所述两个相对的行星轮与太阳轮脱离啮合，所述另外两个相对的行星轮与太阳轮保持啮合。当需要调节一部分阀芯的阀孔的角度，而另一部分阀芯的阀孔角度不需要调节时，可转动控制盘，使不需要调节的阀芯向下移动，使其行星轮与太阳轮脱离啮合，而需要调节的阀芯的行星轮仍然与太阳轮保持啮合，此时，启动电动马达，即可转动上述保持啮合的行星轮，进而调节相应的阀芯的转动角度，调节其阀孔的方向，实现不同形状的阀孔的调节，满足阀门调节特性的需要。

本发明提出的一种液压助力比例阀，有益效果在于：

1、本发明采用旋转的控制盘代替杠杆式的手柄，通过控制盘的环形凸台结构的不同高度的平面，来调节各个阀芯的高度，从而控制各个阀芯与进液口P、泄液口T的连通状态，精度更高，阀芯的数量可根据需要设置4个、6个、8个或更多，大大提高了液压助力比例阀的适用性。

2、控制盘的环形凸台结构具有三种高度不同的平面，分别对应于阀芯的最高位置、中间位置和最低位置，所有阀芯能够同时处于中间位置，此时，进液口P、泄液口T与各个油口互不相通，装置处于关闭状态。

3、阀芯同一侧的阀孔仅有一个，一个阀孔即分别连通进液口P或泄液口T。

4、阀芯上同一高度上、不同的侧面设有多个形状不同的阀孔，通过电动马达带动太阳轮和行星轮转动，进而带动阀芯转动，调节阀孔的方向，能够满足阀门调节特性的需要，大大提升了机械操作的舒适感。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的液压助力比例阀的第一实施方式的结构示意图；

图2为本发明的液压助力比例阀的第一实施方式的安装板的俯视图；

图3为本发明的液压助力比例阀的控制盘的仰视图；

图4为本发明的液压助力比例阀的控制盘的结构示意图；

图5为本发明的液压助力比例阀的第二实施方式的结构示意图；

图6为本发明的液压助力比例阀的第二实施方式的安装板的俯视图；

图7为本发明的液压助力比例阀的第二实施方式的阀芯的结构示意图。

图中：阀体1，阀套2，阀孔3，阀芯4，安装板5，压杆6，控制盘7，低平面701，中平面702，高平面703，旋转杆8，支撑杆9，密封圈10，弹性件11，限位板12，太阳轮13，行星轮14，主动轮15。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本文。

具体实施方式

为使本文实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本文实施例中的附图，对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，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，都属于本文保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本文中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

参照图1-4，提供了本文的第一实施方式，提出了一种液压助力比例阀，包括阀体1，所述阀体1内沿中轴线的周向分布有至少四个阀套2，所述阀套2的侧面开设有第一阀套孔和第二阀套孔，阀体1的内部沿中轴线方向设有进液口P和泄液口T，所述第一阀套孔连通所述进液口P，所述第二阀套孔连通所述泄液口T；所述阀套2内设置有阀芯4，所述阀芯4的内部具有空腔且底部设置有油口，所述阀芯4的侧面开设有阀孔3；所述阀体1上设有用于绕所述中轴线转动以挤压所述阀芯4并能够使所述阀芯4沿轴向方向移动的控制盘7，所述阀套2内设有用于使所述阀芯4回弹的弹性件11；控制盘7的下部为环形凸台结构，环形凸台结构的底面在周向上具有多个平面和多个弧面，所述多个平面包括至少四个中平面、至少两个低平面、至少两个高平面，相邻的所述平面高度不同并采用所述弧面进行平滑连接；在第一状态下，所述阀芯4的所述阀孔3位于第一阀套孔和第二阀套孔之间，所述进液口P、所述泄液口T、所述油口互不相通；在第二状态下，旋转控制盘7，各个阀芯4的高度发生改变，控制盘7旋转到一定角度后，至少两个阀芯4的所述阀孔3连通进液口P和所述油口，至少两个阀芯4的所述阀孔3连通泄液口T和所述油口。控制盘7的环形凸台结构水平转动，在弧面的向下的力的作用和弹性件的向上的力的作用下，阀芯4随着控制盘7的转动而上下移动，进而控制阀芯4的阀孔与进液口P、泄液口T的连通状态，这样通过设计弧面的倾斜度，配合控制盘7的转动角度，能够更加精确的调节阀芯的高度，进而控制阀芯与进液口P、泄液口T的连通开度；环形凸台结构上具有4个中平面，对应于4个阀芯的初始位置，优选的，控制盘7上还可以设置6个或8个中平面，从而对应于6个或8个阀芯的初始位置，这大大提高了液压助力比例阀的适用性。

所述阀套2的数量为4个，所述阀芯4的数量为4个，所述阀芯4结构均相同，所述阀芯4沿中轴线周向依次为第一正比例阀芯、第一反比例阀芯、第二正比例阀芯和第二反比例阀芯。在控制盘7的环形凸台结构上，高平面、低平面交错分布，使相邻的第一正比例阀芯、第一反比例阀芯具有相反的调节状态，以及使相邻的第二正比例阀芯、第二反比例阀芯具有相反的调节状态；当然，也能够根据需要，调整高平面、中平面、低平面的位置关系，使第一正比例阀芯、第一反比例阀芯具有相反的调节状态，而相邻的第二正比例阀芯、第二反比例阀芯始终接触中平面而不移动；事实上，可以根据需要，调整高平面、中平面、低平面的位置关系，任意调节第一正比例阀芯、第一反比例阀芯、第二正比例阀芯、第二反比例阀芯的调节状态。

所述阀体1内设置有竖直的通道，所述阀套2设于所述通道内，所述阀套2与所述阀体1之间通过若干密封圈10密封连接。通过密封圈提高了阀套和阀体之间的密封性。

所述阀体1的顶部设置有安装板5，所述阀芯4的顶部固定设有压杆6，所述压杆6从所述通道内穿过所述安装板5；所述安装板5顶部中心固定设有支撑杆9，所述控制盘7可旋转的安装在所述支撑杆9上，所述控制盘7旋转时能够挤压所述压杆6以使所述阀芯4向下移动。通过在阀芯上部设置压杆，压杆可以穿过安装板向上延伸，使得控制盘对阀芯的控制更加容易。

所述控制盘7顶部中心固定设有旋转杆8，便于对控制盘进行操作。

所述阀套2内设置有位于所述阀芯4下方的限位板12，所述弹性件11位于所述限位板12和所述阀芯4之间，所述限位板12上设有供油液通过的孔。所述弹性件11为弹簧，其一端抵接于所述限位板12，其另一端抵接于所述阀芯4的底部。限位板对弹性件进行限位，使弹性件对阀新始终具有向上的弹力。

参照图5-7，提供了本文的第二实施方式，除下述内容外，第二实施方式与第一实施方式的其他结构均相同。

参照图5-6，所述支撑杆9上固定套设有太阳轮13，每个所述压杆6上均固定套设有行星轮14，其中一个行星轮14啮合连接有主动轮15，主动轮15连接电动马达，电动马达连接控制器，电动马达通过主动轮15带动所述其中一个行星轮14转动，进而带动太阳轮13和其他行星轮14转动。通过操控电动马达，带动主动轮转动，进而带动太阳轮和各个行星轮转动，行星轮带动与其固定的阀芯转动，调节阀芯上的阀孔的方向，可以将阀芯调节为关闭状态，即，使阀孔与第一阀套孔和第二阀套孔错位，无论阀芯如何移动，都无法使得流体通道连通。

参照图7，所述阀芯4上设有多个阀孔3，所述多个阀孔3形状各不相同，当电动马达带动行星轮14转动时，能够带动阀芯4转动，进而调节阀芯4上的阀孔3的方向。阀孔的形状在竖直方向上可以呈现椭圆形、箭头形、上宽下窄形；特别的，当阀孔为上宽下窄形时，阀体上进液口P位于泄液口T下方，当阀芯向下移动时，进液口P与阀孔下端狭窄部位连通，刚开始流体较小，随着阀芯向下移动，流量缓慢增加，这可使得机械的转向或制动操作更加顺滑，当阀芯向上移动时，随着阀芯向上移动，泄液口T与阀孔上部的较宽的部位连通，泄压流量快速增加，能够实现转向或制动操作的快速结束。

行星轮14数量共有4个，4个所述行星轮14周向均匀分布，其中，两个相对的行星轮14的厚度小于太阳轮13的厚度，另外两个相对的行星轮14的厚度大于太阳轮13的厚度，在控制盘7转动过程中，当压杆6被挤压至最低位置时，所述两个相对的行星轮14与太阳轮13脱离啮合，所述另外两个相对的行星轮14与太阳轮13保持啮合。当需要调节一部分阀芯的阀孔的角度，而另一部分阀芯的阀孔角度不需要调节时，可转动控制盘，使不需要调节的阀芯向下移动，使其行星轮与太阳轮脱离啮合，而需要调节的阀芯的行星轮仍然与太阳轮保持啮合，此时，启动电动马达，即可转动上述保持啮合的行星轮，进而调节相应的阀芯的转动角度，调节其阀孔的方向，实现不同形状的阀孔的调节，满足阀门调节特性的需要。

尽管已描述了本文的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本文范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本文进行各种改动和变型而不脱离本文的精神和范围。这样，倘若本文的这些修改和变型属于本文权利要求及其等同技术的范围之内，则本文的意图也包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种液压助力比例阀，包括阀体(1)，所述阀体(1)内沿中轴线的周向分布有至少四个阀套(2)，所述阀套(2)的侧面开设有第一阀套孔和第二阀套孔，阀体(1)的内部沿中轴线方向设有进液口P和泄液口T，所述第一阀套孔连通所述进液口P，所述第二阀套孔连通所述泄液口T；所述阀套(2)内设置有阀芯(4)，所述阀芯(4)的内部具有空腔且底部设置有油口，所述阀芯(4)的侧面开设有阀孔(3)；所述阀体(1)上设有用于绕所述中轴线转动以挤压所述阀芯(4)并能够使所述阀芯(4)沿轴向方向移动的控制盘(7)，所述阀套(2)内设有用于使所述阀芯(4)回弹的弹性件(11)；控制盘(7)的下部为环形凸台结构，环形凸台结构的底面在周向上具有多个平面和多个弧面，所述多个平面包括至少四个中平面(702)、至少两个低平面(701)、至少两个高平面(703)，相邻的所述平面高度不同并采用所述弧面进行平滑连接；在第一状态下，所述阀芯(4)的所述阀孔(3)位于第一阀套孔和第二阀套孔之间，所述进液口P、所述泄液口T、所述油口互不相通；在第二状态下，旋转控制盘(7)，各个阀芯(4)的高度发生改变，控制盘(7)旋转到一定角度后，至少两个阀芯(4)的所述阀孔(3)连通进液口P和所述油口，至少两个阀芯(4)的所述阀孔(3)连通泄液口T和所述油口。

2.根据权利要求1所述的一种液压助力比例阀，其特征在于，所述阀套(2)的数量为4个，所述阀芯(4)的数量为4个，所述阀芯(4)结构均相同，所述阀芯(4)沿中轴线周向依次为第一正比例阀芯、第一反比例阀芯、第二正比例阀芯和第二反比例阀芯。

3.根据权利要求1所述的一种液压助力比例阀，其特征在于，所述阀体(1)内设置有竖直的通道，所述阀套(2)设于所述通道内，所述阀套(2)与所述阀体(1)之间通过若干密封圈(10)密封连接。

4.根据权利要求3所述的一种液压助力比例阀，其特征在于，所述阀体(1)的顶部设置有安装板(5)，所述阀芯(4)的顶部固定设有压杆(6)，所述压杆(6)从所述通道内穿过所述安装板(5)；所述安装板(5)顶部中心固定设有支撑杆(9)，所述控制盘(7)可旋转的安装在所述支撑杆(9)上，所述控制盘(7)旋转时能够挤压所述压杆(6)以使所述阀芯(4)向下移动。

5.根据权利要求4所述的一种液压助力比例阀，其特征在于，所述控制盘(7)顶部中心固定设有旋转杆(8)。

6.根据权利要求1所述的一种液压助力比例阀，其特征在于，所述阀套(2)内设置有位于所述阀芯(4)下方的限位板(12)，所述弹性件(11)位于所述限位板(12)和所述阀芯(4)之间，所述限位板(12)上设有供油液通过的孔。

7.根据权利要求6所述的一种液压助力比例阀，其特征在于，所述弹性件(11)为弹簧，其一端抵接于所述限位板(12)，其另一端抵接于所述阀芯(4)的底部。

8.根据权利要求4所述的一种液压助力比例阀，其特征在于，所述支撑杆(9)上固定套设有太阳轮(13)，每个所述压杆(6)上均固定套设有行星轮(14)，其中一个行星轮(14)啮合连接有主动轮(15)，主动轮(15)连接电动马达，电动马达连接控制器，电动马达通过主动轮(15)带动所述其中一个行星轮(14)转动，进而带动太阳轮(13)和其他行星轮(14)转动。

9.根据权利要求8所述的一种液压助力比例阀，其特征在于，所述阀芯(4)上设有多个阀孔(3)，所述多个阀孔(3)形状各不相同，当电动马达带动行星轮(14)转动时，能够带动阀芯(4)转动，进而调节阀芯(4)上的阀孔(3)的方向。

10.根据权利要求9所述的一种液压助力比例阀，其特征在于，行星轮(14)数量共有4个，4个所述行星轮(14)周向均匀分布，其中，两个相对的行星轮(14)的厚度小于太阳轮(13)的厚度，另外两个相对的行星轮(14)的厚度大于太阳轮(13)的厚度，在控制盘(7)转动过程中，当压杆(6)被挤压至最低位置时，所述两个相对的行星轮(14)与太阳轮(13)脱离啮合，所述另外两个相对的行星轮(14)与太阳轮(13)保持啮合。

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