CN204755442U - 用于控制斜盘柱塞式液压行走马达的斜盘摆角的自动换挡阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于控制斜盘柱塞式液压行走马达的斜盘摆角的自动换挡阀，其包括：具有容腔的阀体，在阀体中限定有外控油、第一、第二、第三以及回油端口；阀芯；及作用于阀体与阀芯之间的复位弹簧，阀芯适于在经由外控油端口注入的外控油以及复位弹簧的相互作用下在阀体的容腔内于第一工位与第二工位之间移动，其中在第一工位，仅第一端口与第二端口连通，其它端口相互隔离；在第二工位，仅第一端口与回油端口连通，其它端口相互隔离，第一端口适于与斜盘控制液压机构相连，阀芯的外表面上在外控油端口与第三端口之间形成有液压油推压面，在阀芯处于第一工位的情况下，高压液压油经由第三端口注入而向液压油推压面施压驱动阀芯进入第二工位。

Description

用于控制斜盘柱塞式液压行走马达的斜盘摆角的自动换挡阀

技术领域

本实用新型涉及液压行走马达的、尤其挖掘机的液压行走马达的自动换挡阀。

背景技术

在诸如挖掘机的大型重载工程机械设备中，通常采用包括斜盘活塞式液压行走马达的液压行走机构作为行走驱动源。这种液压行走马达大体上包括壳体、相对于壳体固定安装的斜盘、以及一端作用于所述斜盘的斜面上且另一端供应有高压液压油工作的多个柱塞-液压缸组件，所述多个柱塞-液压缸组件同时与液压马达的输出轴相连，斜盘的斜面法线相对于所述输出轴的角度可以调节，这样当高压液压油源源不断地供向柱塞-液压缸组件时，柱塞-液压缸组件的柱塞相应地在所述斜盘的斜面上产生作用力，同时斜面对柱塞-液压缸组件产生反作用力。由于斜盘的斜面相对于输出轴成角度的设计，所以反作用力将产生使得所述多个柱塞-液压缸组件绕液压马达的输出轴的中心轴线旋转的分力，因而在柱塞-液压缸组件的带动下，液压行走马达的输出轴旋转。

在输入流量恒定的前提下，调整液压行走马达的斜盘角度就可以相应地调整液压马达的输出轴的转速，在液压马达进油口和出油口压力差恒定的前提下，斜盘角度越大，液压马达的输出扭矩越大。在液压行走马达的控制回路中设置一个液压缸用于控制斜盘角度，同时该液压缸与一自动换挡阀液压连接。在外控液压油的作用下，该自动换挡阀处于第一工位，在该第一工位，高压油注入到所述液压缸内，驱动斜盘角度达到最小，即液压行走马达的输出轴转速处于高速挡；当外控液压油卸出后，该自动换挡阀处于第二工位，在该第二工位，高压油从所述液压缸排出到油箱内，导致斜盘失去液压缸的加载而角度达到最大，即液压行走马达的输出轴转速处于低速挡。在高速挡，如果液压行走马达遇到足够大的阻力(例如挖掘机碰到障碍翻越困难)时，在高压油压力增加到设定值后，将导致自动换挡阀从第一工位相应转换至第二工位，输出轴进入低速挡同时提供大转矩，帮助克服阻力。

因此，需要提供一种可以在两个工位间切换的自动换挡阀。

实用新型内容

为此，本实用新型提出了一种可以在两个工位之间切换的液压行走马达的自动换挡阀。

因此，根据本实用新型，提供了一种用于控制斜盘柱塞式液压行走马达的斜盘摆角的自动换挡阀，所述自动换挡阀包括：

具有容腔的阀体，在所述阀体中限定有外控油端口、第一端口、第二端口、第三端口以及回油端口；

一体成形的阀芯；以及

作用于所述阀体与所述阀芯之间的复位弹簧，

所述阀芯适于在经由所述外控油端口注入的外控油以及复位弹簧的相互作用下在所述阀体的容腔内于第一工位与第二工位之间移动，其中在所述第一工位，仅所述第一端口与所述第二端口连通，其它端口相互隔离；在所述第二工位，仅所述第一端口与所述回油端口连通，其它端口相互隔离，

所述第一端口适于与斜盘控制液压机构相连，所述阀芯的外表面上在所述外控油端口与所述第三端口之间形成有液压油推压面，在所述阀芯处于第一工位的情况下，高压液压油经由所述第三端口注入而向所述液压油推压面施压驱动所述阀芯进入第二工位。

本实用新型的自动换挡阀采用一体设计的阀芯，简化了结构设计，同时在阀芯上的一体形成的密封环可以高效地实现各端口之间的连通位置切换，导致换挡阀设计简单、制造加工容易、同时降低了成本。

可选地，在所述阀芯的外表面与所述阀体的容腔内壁之间至少限定有与所述外控油端口相连的第一容室、以及与所述第三端口相连的第二容室，在所述阀芯的外表面上于所述第一与第二容室之间形成将它们二者隔离的一体密封环，所述液压油推压面在所述密封环的朝向所述第二容室的端面上形成。

可选地，在所述阀芯处于第一工位的情况下，注入的外控油在所述阀芯上的作用力与所述复位弹簧在所述阀芯上的作用力相抵。也就是说，在此情况下，高压液压油在所述阀芯上的作用力方向将与所述复位弹簧的作用力相同。

可选地，在所述阀芯的外表面与所述阀体的容腔内壁之间还限定有与所述第二端口相连的第三容室、以及与所述第一端口相连的第四容室，在所述第一工位，所述第三容室与所述第四容室连通，在所述第二工位，所述第三容室与所述第四容室隔离。

可选地，所述复位弹簧在所述阀体的容腔内一端抵接所述阀体的内壁、另一端延伸到所述阀芯的中空端部中。

可选地，所述中空端部具有周壁，所述周壁形成至少一个与回流端口相连的通道，所述通道在所述第一工位与所述第一端口隔离且在所述第二工位与所述第一端口连通。

可选地，所述第四容室与所述第三容室相比轴向上更靠近所述复位弹簧的接触阀体内壁的端部。

可选地，所述通道为所述周壁中的通孔。

可选地，所述通道为所述周壁外表面上的凹槽。

可选地，所述复位弹簧的接触阀体内壁的端部与所述回油端口相邻。

本实用新型的液压行走马达的自动换挡阀设计，采用单独一个整体的阀芯实现自动换挡阀在两个工位之间的切换，简化了自动换挡阀的结构，同时降低了制造加工成本。

附图说明

从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本实用新型的前述及其它方面。在附图中：

图1示意性示出了液压行走马达的液压控制油路图；并且

图2A和2B示意性示出了根据本实用新型的一个实施例的自动换挡阀的不同状态图。

具体实施方式

下面参照附图描述本实用新型的示意性实施方式。需要说明的是，各附图中相同的附图标记代表功能和/或结构相同的元件或部件。

图1示意性示出了液压行走马达的液压控制油路图。在本实用新型的以下介绍的实施例中，液压行走马达具体指的是斜盘活塞式液压行走马达。但是，本领域技术人员在了解本实用新型的技术方案后也应当清楚，同样的原理也适用于诸如叶片式行走马达的其它形式的液压行走马达。

在如图1所示的液压控制油路图中，液压行走马达1与一斜盘控制活塞-液压缸组件2液压连接，后者用于控制改变行走马达1的斜盘的摆角(即，斜盘斜面的法线相对于液压行走马达1的输出轴3的中心轴线的角度)。

高压液压油分别可以经由供油端口A或B供入，经平衡阀4供至行走马达1中，从而驱动行走马达1的输出轴3的逆时针或顺时针方向旋转。斜盘控制活塞-液压缸组件2与一自动换挡阀10液压连接。在平衡阀4与自动换挡阀10之间连接有梭阀7。由于该梭阀7的设置，所以高压液压油无论从端口A还是从端口B供入均作用于自动换挡阀10的端口13。

此外，在平衡阀4与梭阀7之间设有左、右安全阀5和6。自动换挡阀10设有外接油端口50，外控液压油经由该端口50控制自动换挡阀10处于两个工位，分别使得斜盘控制活塞-液压缸组件2驱动行走马达1的斜盘处于小摆角位置和大摆角位置。

平衡阀4、安全阀5和6、以及梭阀7的具体工作原理可以参见现有技术的内容。

以下参照图2A和2B进一步解释根据本实用新型的一个实施例的自动换挡阀10。自动换挡阀10包括阀体11以及阀芯20。在阀体11内限定有容腔，并且分别具有与所述容腔相连的油箱连接端口12、梭阀连接端口13、斜盘控制液压缸连接端口14、平衡阀连接端口15以及外接油端口50。阀体11的容腔一端由堵头40螺合而封闭。此外，在阀体11的容腔内安置有弹簧30，用于向阀芯20提供复位推力。

根据本实用新型，如图2A和2B所示，从堵头40至端口12的方向，阀体11的容腔基本上分成与端口50连通的第一容室11a、与端口15连通的第二容室11b、与端口13连通的第三容室11c、以及与端口14连通的第四容室11d。阀芯20大体上具有阶梯形的外表面，主要包括第一区段20a、第二区段20b以及第三区段20c。第一区段20a的直径尺寸大于第二区段20b和/或第三区段20c的直径尺寸。弹簧30的一端抵接着阀体11内壁且另一端伸入到阀芯20的中空端部中。阀芯20的该中空端部的周壁中设有通孔22。

第一区段20a设置成当阀体11处于如图2A所示的工位时，第一区段20a的外表面在阀体11的容腔内同容室11a与11b之间的过渡表面紧密接触，从而将容室11a与11b之间相互液压隔离。第二区段20b设置成当阀体11处于如图2A所示的工位时，第二区段20b的外表面在阀体11的容腔内同容室11b和11c之间的过渡表面紧密接触，从而将容室11b与11c之间相互液压隔离。第三区段20c设置成当阀体11处于如图2A所示的工位时，第三区段20c的外表面至少轴向上部分地同容室11c和11d之间的过渡表面紧密接触，从而将容室11c与11d之间相互液压隔离并且容室11d经由通孔22与端口12液压连通。

此外，第一区段20a设置成当阀体11处于如图2B所示的工位时，第一区段20a的外表面在阀体11的容腔内同容室11a与11b之间的过渡表面紧密接触，从而也将容室11a与11b之间相互液压隔离。第二区段20b设置成当阀体11处于如图2B所示的工位时，第二区段20b的外表面在阀体11的容腔内同容室11b和11c之间的过渡表面紧密接触，从而将容室11b与11c之间相互液压隔离。然而，第三区段20c设置成当阀体11处于如图2B所示的工位时，第三区段20c的外表面不再同容室11c和11d之间的过渡表面紧密接触，从而容室11c与11d之间相互液压连通但是容室11d不再经由通孔22与端口12液压连通，也就是说在此情况下，容室11d与端口12液压隔离。

图2B示出了阀芯20相对于阀体11处于下工位，即第一工位。此时，外控液压油经由端口50注入到阀体11的容腔的第一容室11a中，向阀芯20施加向下的压力抵抗着弹簧30的向上推力和高压油作用在台阶面20d上的向上推力，使得阀芯20轴向移动至该下工位，其中因为第一区段20a的直径大于第二区段20b的直径，所以所述台阶面20d在第一区段20a与第二区段20b之间形成。。由于在该下工位，第二容室11b以及第三容室11c相互连通，所以高压液压油经由端口13和14直接供至斜盘控制活塞-液压缸组件2，驱动液压行走马达1的斜盘摆角达到最小，液压行走马达1的输出轴3转速处于高速挡。

液压马达的高压端压力与端口15连通。当高压液压油供入第二容室11b中后，高压液压油在台阶面20d上产生向上的推力，如果液压行走机构在移动时遇到障碍而使得行走马达1的输出轴3转动受阻，导致液压马达高压端压力升高，当压力升高到设定值时，导致阀芯11从如图2B所示的下工位开始同时在弹簧30的向上推力的作用下最终移动至如图2A所示的上工位，即第二工位。在上述移动的过程中，第二容室11b与第三容室11c始终处于液压隔离的状态。在该第二工位，阀芯11向上抵触堵头40。

如以上所介绍的，当阀芯11处于第二工位时，第三容室11c与第四容室11d隔离且第四容室11d与端口12经由通孔22液压连通。此时，阀芯11所处的第二工位即为图1的液压控制图中所示的情况。在这种情况中，液压油从斜盘控制活塞-液压缸组件2经由端口14和12返回至油箱T，斜盘控制活塞-液压缸组件2卸载导致行走马达1的斜盘摆角达到最大，即液压行走马达1的输出轴3转速处于低速挡，因而输出轴3可以提供更大的扭矩克服阻碍。

应当清楚，当自动换挡阀10的外接油端口50未供应外接控制油时，自动换挡阀10也会处于如图2A所述的第二工位，即导致行走马达1的输出轴3处于低速挡的工位。

根据本实用新型的自动换挡阀，采用单独一个整体阀芯就实现了换挡阀在高挡位的情况下自动降低至低挡位的功能，与现有技术相比简化了阀芯的结构，提高了自动换挡阀的运行可靠性，同时降低了制造加工成本。

本领域技术人员应当清楚，根据本实用新型的自动换挡阀并不仅限于附图所示的结构。例如，在一替代的实施例中，可以将端口13和14的用途互换，即端口13用于液压连接斜盘控制活塞-液压缸组件2、而端口14用于液压连接梭阀7；在这种情况下，阀芯20的中空端部的侧壁中的通孔22上移并相应调整区段20c的轴向长度，使得当阀芯20处于如图2A所示的工位时，容室11c经由通孔22与端口12连通且容室11d与端口12液压隔离，而当阀芯20处于如图2B所示的工位时，容室11c和11d相互液压连通但都与端口12液压隔离。

依据上述类似的思路，阀体11的各端口12、13、14和15均可以相互调整，同时通过合适地设计改造阀芯20的各区段的轴向长度和/或阀体11的各容室的大小来使得自动换挡阀实现与如图2A和2B所示一样的功能。

再例如，在一替代的实施例中，可以将通孔22替换为在阀芯20的外表面上加工出的凹槽。该凹槽在图2A所示的工位将图2A所示的容室11d与端口12连通，而在图2B所示的工位由于阀芯20c的特定接触长度而同时与容室11d液压隔离。

尽管这里详细描述了本实用新型的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本实用新型的范围构成限制。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。

Claims (10)

1.一种用于控制斜盘柱塞式液压行走马达的斜盘摆角的自动换挡阀，其特征在于，所述自动换挡阀包括：

具有容腔的阀体，在所述阀体中限定有外控油端口、第一端口、第二端口、第三端口以及回油端口；

一体成形的阀芯；以及

作用于所述阀体与所述阀芯之间的复位弹簧，

所述阀芯适于在经由所述外控油端口注入的外控油以及复位弹簧的相互作用下在所述阀体的容腔内于第一工位与第二工位之间移动，其中在所述第一工位，仅所述第一端口与所述第二端口连通，其它端口相互隔离；在所述第二工位，仅所述第一端口与所述回油端口连通，其它端口相互隔离，

所述第一端口适于与斜盘控制液压机构相连，所述阀芯的外表面上在所述外控油端口与所述第三端口之间形成有液压油推压面，在所述阀芯处于第一工位的情况下，高压液压油经由所述第三端口注入而向所述液压油推压面施压驱动所述阀芯进入第二工位。

2.根据权利要求1所述的自动换挡阀，其特征在于，在所述阀芯的外表面与所述阀体的容腔内壁之间至少限定有与所述外控油端口相连的第一容室、以及与所述第三端口相连的第二容室，在所述阀芯的外表面上于所述第一与第二容室之间形成将它们二者隔离的一体密封环，所述液压油推压面在所述密封环的朝向所述第二容室的端面上形成。

3.根据权利要求1或2所述的自动换挡阀，其特征在于，在所述阀芯处于第一工位的情况下，注入的外控油在所述阀芯上的作用力与所述复位弹簧在所述阀芯上的作用力相抵。

4.根据权利要求1或2所述的自动换挡阀，其特征在于，在所述阀芯的外表面与所述阀体的容腔内壁之间还限定有与所述第二端口相连的第三容室、以及与所述第一端口相连的第四容室，在所述第一工位，所述第三容室与所述第四容室连通；在所述第二工位，所述第三容室与所述第四容室隔离。

5.根据权利要求4所述的自动换挡阀，其特征在于，所述复位弹簧在所述阀体的容腔内一端抵接所述阀体的内壁、另一端延伸到所述阀芯的中空端部中。

6.根据权利要求5所述的自动换挡阀，其特征在于，所述中空端部具有周壁，所述周壁形成至少一个与回流端口相连的通道，所述通道在所述第一工位与所述第一端口隔离且在所述第二工位与所述第一端口连通。

7.根据权利要求6所述的自动换挡阀，其特征在于，所述第四容室与所述第三容室相比轴向上更靠近所述复位弹簧的接触阀体内壁的端部。

8.根据权利要求7所述的自动换挡阀，其特征在于，所述通道为所述周壁中的通孔。

9.根据权利要求7所述的自动换挡阀，其特征在于，所述通道为所述周壁外表面上的凹槽。

10.根据权利要求8所述的自动换挡阀，其特征在于，所述复位弹簧的接触阀体内壁的端部与所述回油端口相邻。