CN1162348A - 方向控制阀装置 - Google Patents

Abstract

一种方向控制阀装置包括与工程机械液压缸的升起侧腔室相连的第一致动器开口，与工程机械液压缸的下降侧腔室相连的第二致动器开口，通过单向阀使再生开口与第二致动器开口联通的再生通道，和适于在一个方向上移动的主滑阀芯，从而向第二致动器开口供给压力油，并使第一致动器开口与油箱开口和再生开口联通。该方向控制阀装置的特征是还设有切换装置，用于在一个方向上多级切换主滑阀芯运动的最大移动距离。

Description

方向控制阀装置

本发明涉及一种向工程机械的液压缸供给压力油的方向控制阀装置，以使如液压挖掘机的支臂或悬臂这样的工程机械上升或下降移动。

当从液压泵供给的压力油通过方向控制阀装置的操纵供给工程机械液压缸的升起(向上移动)侧腔室或下降(向下移动)侧腔室，通过液压缸的伸出或缩回而使工程机械向上或向下运动时，为使工程机械的下降速度更快，亦即使工程机械油缸的收缩速度更快，可将升起侧腔室的回流流量的一部分供给(即被再生)至下降侧腔室，以使工程机械的液压缸迅速收缩。

例如日本专利公开说明书No.平3-28501号，它公开了一种方向控制阀装置，其中与工程机械油缸的下降侧腔室相连的第一开口通过带有单向阀的再生通道与再生油口联通，与工作油缸的升起侧腔室相连的第二开口与回油口联通，第二开口与再生口联通，以使升起侧腔室的回流流量的一部分通过再生通道传至第一开口，使工程机械的下降速度加快。

根据上述方向控制阀装置的结构，通过从升起侧腔室向下降侧腔室提供相当流量的再生的压力油，工程机械液压缸的下降速度可以变得很快，而且无需增加液压泵的流量。

在这样的方向控制阀装置中，在第二开口和回油开口之间的开口面积(即出口节流口面积)与第二开口和再生开口之间的开口面积(即再生开口面积)的增加或减小取决于滑阀的移动距离(位移量)，因此，再生流量由滑阀芯的移动距离确定，工程机械油缸的下降速度也只能由滑阀芯的移动距离来确定。

由于方向控制阀装置的滑阀芯是由液压先导阀的先导压力来移动，那么，通过调节先导压力可以改变滑阀芯的移动距离。然而，总是单一地改变移动距离是困难的，特别是，使移动距离改变到预定值是不可能的事。因此，使工程机械油缸的下降速度改变成多种不同的速度是不可能的。

另外，在由液压挖掘机进行深度挖掘的情况下，由于铲斗已在垂直方向上移动了很长的距离，这就需要使工程机械油缸的下降速度比通常挖掘工作的下降速度更快，以提高挖掘工作的效率。

考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种方向控制阀装置，它通过在一方向上呈多级改变主滑阀芯的最大移动距离来增加或减少出口节流口面积和再生开口面积，以增加或减少从工程机械油缸升起侧腔室至下降侧腔室的再生流量和回油流量，从而使工程机械液压缸的下降速度呈多级改变。

为了实现上述发明目的，根据本发明的一个实施例的一方向控制阀装置，它包括一与工程机械油缸升起侧腔室相连的第一致动器开口，一与工程机械油缸下降侧腔室相连的第二致动器开口，一将第二致动器开口通过一单向阀与再生开口联通的再生通道，和一适于向第二致动器开口供给压力油的主滑阀芯，并且通过在一个方向上移动主滑阀芯使第一致动器开口与回油口和再生开口相联通，该方向控制阀装置的特征是具有一转换装置，它用于转换主滑阀芯在一个方向上呈多级的最大移动距离。

根据该结构，通过转换主滑阀芯在一个方向呈多级的最大移动距离可使出口节流开口面积和再生开口面积增加或减少，这样从工程机械油缸的升起侧腔室至其下降侧腔室供给的反回油的再生油流量可增加或减少，从而工程机械油缸下降速度可呈多级的改变。

在上述结构中，要求该切换装置设置在主压力接收腔室，用于在引入压力腔室的先导压力的作用下在一个方向上推动主滑阀芯，另一压力接收腔室也引入先导压力，一活塞用于在另一压力接收腔室压力的作用下在同一方向上推动主滑阀芯，一止档件用于限制主滑阀芯的最大移动距离，使其值不同于活塞的最大移动距离，一换向阀用于有选择地切换先导压力引入主压力接收腔室或另一个压力接收腔室。

另外，要求使活塞的最大移动距离小于主滑阀芯的最大移动距离，且使活塞的压力承受面积要小于主压力接收腔室中主滑阀芯的承压面积。

进一步地，所述的切换装置设有一第一止档件，用于限制主滑阀芯在一个方向上的最大移动距离，另一个压力腔室内的压力油从另外的压力源引入，一活塞被设置成第一止挡件的止挡台，该活塞在主滑阀芯移动的方向上可滑动，并在另一压力接收腔室的压力作用下以预定的距离滑动至第一止挡件一侧，一换向阀用于切换供给或排空压力油至另一压力接收腔室。

进一步地，一辅助弹簧设置在第一止挡件和活塞之间。

通过下列反映本发明实施例的附图和细节的描述，将更好理解本发明。应该注意到，通过附图示出的实施例并非要规定本发明，而是要使公开的内容易于理解。

附图中：

图1是根据本发明方向控制阀装置第一实施例的剖视图；

图2是反映第一实施例主滑阀芯移动距离与先导压力间相互关系的线图；

图3是根据本发明方向控制阀装置第二实施例的剖视图；

图4是反映第二实施例主滑阀芯移动距离与先导压力间相互关系的线图；

图5是根据本发明方向控制阀装置第三实施例的剖视图；

图6是反映第三实施例主滑阀芯移动距离与先导压力间相互关系的线图。

下面将参照附图详细描述根据本发明最佳实施例的方向控制阀装置。

图1表示第一实施例，参照附图1，在阀体1内设有滑阀孔2，其开设有第一和第二泵开口3和4，第一和第二入口节流开口5和6，第一和第二出口节流开口7和8，和第一和第二回油口9和10。各相关的开口根据主滑阀芯11滑动进入滑阀孔2内而相互联通或关闭。

第一和第二入口节流开口5和6通过压力补偿阀装置12的阀13与第一和第二致动器开口14和15相连，第一和第二致动器开口14和15与第一和第二出口节流开口7和8联通。压力补偿阀装置12的阀13被该压力补偿活塞16朝关闭该阀的方向推动。

压力补偿阀装置12可被一单向阀替代。

滑阀孔2上在第一泵开口3和第一出口节流开口7之间还具有一再生开口17，而且该再生开口17通过装有单向阀18的再生通道19与第二出口节流开口8相连。

主滑阀芯11上制有第一切槽21，用于控制从第一泵开口3流向第一入口节流口5的油流量，第二切槽22用于控制从第二泵开口4流向第二入口节流口6的油流量，第三切槽23用于控制从第一出口节流口7流至第一回油口9的油流量，第四切槽24用于控制从第二出口节流口8流向第二回油口10的油流量，以及第五切槽25用于控制从第一出口节流口7流至再生开口17的油流量。

如图所示，阀体1具有左右对称的墙壁截面，第一和第二弹簧箱26和27分别装在其上，在设置在第一弹簧箱26中的第一弹簧28和设置在第二弹簧箱27中的第二弹簧29的作用下，主滑阀芯11保持在中立位置。在第一弹簧箱26内形成的主压力接收腔30内的压力油作用下，主滑阀芯11如图所示被向右推动，且向右移动的距离由设置在第二弹簧箱27中的第一止挡件31限定。在图示的第二主压力接收腔32内的压力的作用下，主滑阀芯11被向左推动，且向左移动的距离由设置在第一弹簧箱26中的第二止挡件33限定，这样，主滑阀芯11左移和右移的最大距离(行程)S2是彼此相等的。

第一弹簧箱26内制有一阶梯孔34，活塞35装入其中以形成压力接收腔36。活塞35具有的一小直径段37与主滑阀芯11的左端表面接触，因此当压力接收腔36供以压力油时，在该腔内压力的作用下，通过活塞35主滑阀芯11被向右推动。活塞的最大移动距离(行程)S₁要小于第一止挡件31的行程S₂，而且活塞的压力接收面积A₁要小于主滑阀芯11的压力接收面积A₂。

一液压先导阀40用来向第一和第二先导通道41和42之一供给先导压力油。第一先导通道41设置换向阀43，与第一和第二回路44和45之一相连，第一回路44与第一主压力接收腔30相连，第二回路45与压力接收腔36相连。第二先导压力通道42与第二主压力接收腔32相连。

换向阀43保持在第一a位置时，在该位置第一先导压力通道41在弹簧力的作用下与第一回路44联通，而第二回路45通回油箱，当电磁铁46被电流激励，换向阀43切换至第二b位置，在该位置第一先导通道41转换至与第二回路45相连，第一回路联通油箱。

第一致动器油口14与工程机械油缸47的升起侧腔室48相连，而第二致动器油口15与下降侧腔室49相连。

上述第一实施例的结构将按下述方式进行操作。

当换向阀43处于a位时，使液压先导阀40操作向第一先导通道41供给先导压力油，该先导压力油供给至第一主压力接收腔室30，该腔室中的压力被压至如图所示的主滑阀芯的左端表面，以使其向右滑动。与此同时，主滑阀芯11的最大移动距离(移位)与借助第一止挡件31的移动距离S2的值相对应。

然后，第二泵开口4的压力油通过第二切槽22流入第二出口节流口6，而后通过阀12和第二致动器油口15，供给工程机械液压缸47的下降侧腔室49。

与此同时，第一出口节流油口7通过第三切槽23与第一回油口9联通，它们之间的开口面积(出口节流口面积)值与主滑阀芯11的移动距离S₂相适应。第一出口节流口7通过第五切槽25与再生油口17联通，且它们之间的开口面积(再生开口面积)值与主滑阀芯11的移动距离S₂相适应。

相应地，来自工程机械液压缸47的升起侧腔室48的回流压力油的一部分，通过再生油口17、再生通道19，第二出口节流口8和第二致动器口15被再生并转回至工程机械液压缸47的下降侧腔室49、这样，使工程机械液压缸47的下降速度加快。

另一方面，当换向阀43处于第二位置b位时，通过液压先导阀40的操作，先导压力油供至第一先导通道41，再供至压力接收腔36，于是主滑阀芯11被压力油如图示向右侧滑动。这样，与上述相同的方式，来自工程机械液压缸47的升起侧腔室的回流压力油的一部分在下降侧腔室49中再生。

同时，由于主滑阀芯11移动的距离S1要小于S2，出口节流口面积和再生开口面积也变得较小，所以回流油箱的压力油流量和再生转送的流量都减少。这样，工程机械液压缸47的下降速度与上述情况相比变得慢了。

另外，当先导压力油供至第一主压力接收腔30，先导压力油的压力直接推动主滑阀芯11的端部表面，而且当先导压力油供至压力接收腔36，则该先导油压通过活塞35的移动来推动主滑阀芯11。在这种状态下，由于主滑阀芯11端部表面的压力接受面积A₂要大于活塞35的压力接受面积A₁，则先导压力油供给第一主压力接受腔30产生的将主滑阀芯11向右推动的压力，要大于先导压力油供给压力接收腔30产生的压力，因此，在同样的先导压力作用下，主滑阀芯11的移动距离变得较长。

因此，当压力油供至第一主压力接受腔30，如图2中的实线所示，主滑阀芯11移动距离的变化率相对于先导压力的改变(图中实线所指)变大，且其最大移动量为长距离S₂，另一方面，当压力油供至压力接收腔36，主滑阀芯11移动量的变化率相对于先导压力的改变(图2中虚线所指)变小，且其最大移动量为短距离S₁。

图3示出了本发明的第二实施例。参见图3，在该实施例中，第一弹簧箱26中只设置了第一主压力接收腔30。另一方面，第二弹簧箱27制有一阶梯孔50，阶梯形活塞51装入其中以构成一压力接收腔52，活塞51具有一相对于第一止挡件31的小直径段53，用以构成止挡台。当活塞51处于右位，如图所示，第一止挡件31具有一行程S₂，当活塞51处于左位，第一止挡件具有一行程S₁。

液压油源54中的压力油通过换向阀55供给压力接收腔52。

换向阀55由弹簧力保持在排放位置C位，在此位置压力接收腔52与油箱联通，当电磁铁被电流激励时，换向阀55切换至供油位置d位，在此位置液压油源54中的压力油供至压力接收腔52。

该第二实施例按下述方式操作。

当换向阀55在弹簧力作用下处于排放位置时，压力接受腔52与油箱联通，活塞51被第一止挡件31向右推至行程的端部位置，这样主滑阀芯11向右移动距离S₂。然后当电磁铁56受电流激励切换换向阀55至供油位置d位时，压力油供至压力接收腔52，且活塞51被向左推动，因此活塞51的小直径段53延伸进入第二主压力接收腔32，以限制第一止挡件31的右移距离到S₁，相应地，主滑阀芯11的右移距离也变为S₁。

根据上述方式，如图4所示，主滑阀芯11向右移动的最大距离能分别变为如图中实线和虚线所示的不同的值，在这种情况下，主滑阀芯11的移动距离的改变率相对于先导压力的改变成为相同值(如图4中实线和虚线指示)。

图5示出本发明的第三实施例。参见图5，在该实施例中第一弹簧箱26仅设置了第一主压力接收腔30。另一方面，第二弹簧箱27设置有通向第二压力接收腔32的阶梯孔60，其内装有阶梯圆柱活塞64，该活塞一端具有小直径段61、中间是大直径段62，另一端为小直径段63。活塞64的一端小直径段61相对第一止挡件31设置，以便构成止挡台，活塞64的另一端小直径段63装在拧入阶梯60的套筒65中，这样形成了一环形压力接收腔66。

将一辅助弹簧67设置在活塞64和第一止挡件31之间，以便如图所示向右推动活塞64。第一止挡件31是这样设置的：当活塞64处于右位时，第一止挡件31具有行程S₂，当它处于左位时，第一止挡件31具有行程S₁。

第二主压力接收腔32通过活塞64的内部与套筒65联通，压力油从与套筒65螺纹连接的弯头件68供给第二主压力接收腔32。液压源69中的压力油通过换向阀70的操作供至压力接收腔66。

换向阀70借助弹簧力保持在排放位置e位，使压力接收腔66与油箱联通，当电磁铁被电流激励，换向阀70切换至供油位置f位时，压力油从液压源69供至压力接收腔66。

该第三实施例将按下述方式操作。

当换向阀70借助弹簧力操作保持在排放位置e位时，压力接收腔66联通油箱，在辅助弹簧67弹性力的推动下活塞64向右推动，在这种状态下，辅助弹簧67的弹性负载变为零。这样，活塞64也作为辅助弹簧67的弹性力接收元件。

在上述状态下，当先导压力供至第一主压力接收腔30以推动主滑阀芯11向右时，主滑阀芯11克服第二弹簧29的抵抗力向右滑动，由此，第一止挡件31靠在第二弹簧箱27的内端表面27a上。在这种状态下，主滑阀芯11移动一个距离S₂。

下一步，当电磁铁71被励磁以切换换向阀70至供油位置f位，液压油源69的压力油供至压力接收腔66，以推动活塞64左移，因此使其中间的大直径段62抵靠在阶梯孔60的阶梯段60a处。与此同时，活塞64的一端小直径段61伸进第二主压力接收腔32，以限制第一止挡件31的右移距离为S₁。

在此状态下，当先导压力供至第一主压力接收腔30，且主滑阀芯11受先导压力推动右移，主滑阀芯11克服第二弹簧29的抵抗力向右滑动，则辅助弹簧67和第一止挡件31抵靠在活塞64一端的小直径段61处。此时，主滑阀芯11右移的距离变为S₁，该距离要小于前述操作的距离S₂。

因此先导压力和主滑阀芯11的右移距离的关系如图6所示。

正如图6所示，当压力油未供至压力接收腔66，而其内是同样的先导压力值，由于只有将第二弹簧29操作，如图6中实线所示，主滑阀芯11的移动距离的变化率(如图中实线所指)相对于先导压力的改变变大了，同时主滑阀芯11的最大移动距离变大达到距离S₂。另一方面，当压力油供至压力油接收腔66，由于第二弹簧29和辅助弹簧67均工作，如图6中虚线所示，主滑阀芯11的移动距离的变化率(虚线所指)相对于先导压力的改变变大，而且主滑阀芯11的最大移动距离变小达到距离S₁(S₁＜S₂)。

如上所述，根据本发明的方向控制阀装置，通过切换主滑阀芯在一个方向的多级的最大移动距离，出口节流开口面积和再生开口面积可以增加或减少。这样，增加或减少从工程机械液压缸升起侧腔室至下降侧腔室供回油的再生油流量和至油箱的油流量，因此使工程机械液压缸的下降速度呈多级改变。

本领域技术人员都明确，尽管本发明的描述参照了所举实施例，但是在不脱离相对于所述实施例的本发明的主题和范围内可以做其它各种变化、改进和附加内容。因此可以理解，本发明并不限制在所描述的实施例中，而是包括权利要求所列举的范围和与其等同的范围。

Claims (5)

1、一种方向控制阀装置包括与工程机械液压缸的升起侧腔室相连的第一致动器开口，与工程机械液压缸的下降侧腔室相连的第二致动器开口，通过单向阀使再生油口与第二致动器开口联通的再生通道，和适于向第二致动器开口供给压力油的主滑阀芯，通过主滑阀芯在一个方向上的移动使第一致动器开口与油箱开口和再生开口联通，其特征在于：还设有切换装置，用于在一个方向上多级切换主滑阀芯的最大移动距离。

2、如权利要求1所述的方向控制阀装置，其中所述的切换装置设置主压力接收腔，用于在引入压力接收腔内的先导压力作用下在一个方向推压主滑阀芯，另一压力接收腔也引入先导压力，活塞用于在另一压力接收腔压力的作用下在一个方向推压主滑阀芯，止挡件用于限制主滑阀芯的最大移动距离，以使其值不同于活塞的最大移动距离，换向阀用于有选择地切换先导压力进入主压力接收腔或另一个压力接收腔。

3、如权利要求2所述的方向控制阀装置，其中活塞的最大移动距离小于主滑阀芯的最大移动距离，且活塞的压力承受面积小于主压力接收腔中主滑阀芯的承压面积。

4、如权利要求1所述的方向控制阀装置，其中所述的切换装置设置有第一止挡件，用于限制主滑阀芯在一个方向上的最大移动距离，另一个压力腔内的压力油从另外的压力源引入，活塞设置成第一止挡件的止挡台，该活塞可在主滑阀芯移动的方向上滑动，并在另一压力接收腔内的压力作用下以预定距离滑向第一止挡件一侧，换向阀用于切换供给或排放至另一压力接收腔的压力油。

5、如权利要求4所述的方向控制阀装置，其中辅助弹簧设置在第一止挡件和活塞之间。

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