CN219045582U - 一种控制阀芯 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种控制阀芯，包括凸台、密封柱面，所述密封柱面开设有进油矩形缺口和回油矩形缺口，所述密封柱面还开设有进油小缺口和回油小缺口；所述进油小缺口位于进油矩形缺口一侧，与进油矩形缺口相接；所述回油小缺口位于回油矩形缺口一侧，与回油矩形缺口相接。阀芯小角度微转时，开设在进油矩形缺口旁的进油小缺口先与阀套通孔处的控制液压油接通，由于小缺口通流面积较小，限制了液压油进入变量活塞腔中的流量，活塞运动速度慢，输出流量小，整机微动操控性能较好。

Description

一种控制阀芯

技术领域

本申请涉及一种控制阀芯，属于液压柱塞泵结构技术领域。

背景技术

从满足应用工况，节约能耗、提高效率的角度出发，目前液压柱塞泵应用领域广泛使用阀控变量控制机构。控制阀接收输入信号，通过阀控机构，柱塞泵响应输出既定的流量，满足系统对流量的需求，定量泵和变量泵的主要区别也在于此，由于定量泵缺少阀控变量系统，柱塞泵不能根据外部信号的变化调节自身流量的输出，输出流量恒定。变量泵由于阀控变量机构的存在，接收到外部信号时，可以将信号反馈给柱塞泵，柱塞泵通过阀控系统调节自身流量输出，满足系统的流量要求。这种控制的主要优势在于：输出流量可调，有利于保证液压系统控制的稳定性和协调性；其次柱塞泵根据外信号输出流量，相比于定量泵，很大程度上降低了能源的损耗，提高了燃油效率。输入信号可以是手动控制、液压控制或者电控制。

柱塞泵阀控控制系统基本都遵循功率保护的原则，也就是我们通常所说的恒功率控制，即在任何工况条件下，要保证柱塞泵的输入功率始终要低于发动机的输出功率，避免出现过载；为了发挥发动机的效率，又要求柱塞泵的最大输入功率要紧紧靠近发动机的输出功率，充分利用发动机的燃油效率。柱塞泵的输入功率是由压力和柱塞泵的流量决定的，p（功率）=P（压力）*Q（流量），压力是由外负载决定的，外负载高时，阀控控制机构反馈柱塞泵降低输出流量，执行机构运动速度放缓，保证功率恒定且低于发动机输出功率。外负载低时，阀控控制机构反馈柱塞泵增大输出流量，执行机构运动速度变快，充分利用发动机功率，提高作业效率。

柱塞泵阀控机构中的主要零件为阀芯和阀套，由于阀芯和阀套之间存在相对运动的关系，并且由于圆柱形状容易实现高精度加工，因此阀芯和阀套通常设计为圆柱状。在阀控结构中，阀套一般是固定安装的，阀芯根据外部信号在阀套中运动，形成油液通道，运动形式可以是移动，也可以是转动，因此阀控机构以滑阀或者转阀结构为主。一般设计中，滑阀阀芯柱面上设计有台肩，阀套上设计有通孔。转阀阀芯柱面上设计有过油缺口，阀套上设计有窗口。当阀芯相对于阀套移动或者转动时，形成油液通道，使得原本被阀套和阀芯圆柱面密封住的控制液压油通过阀芯上的台肩或者缺口，流入阀套上的通孔或窗口，按照预设计的路径，进入柱塞泵的变量腔，实现输出流量变化。本实用新型涉及到的阀控机构为手动转阀控制结构，阀芯结构如图1所示，阀芯柱面上开设有进油矩形缺口和回油矩形缺口，主要功能是当阀芯旋转后，原本阀芯与阀套密封的控制液压油通过阀芯的进油矩形缺口、阀套的窗口流入变量机构控制腔，控制液压油作用于活塞一侧，推动活塞运动，活塞另一侧液压油需要泄压，泄压的主要途径是通过阀芯上的回油矩形缺口、阀套窗口流入柱塞泵壳体中。阀芯顶部加工为扁平的凸台，主要目的是实现阀芯在阀套中的角向定位，保证阀芯和阀套在初始状态，液压油被柱面密封，柱塞泵无流量输出。阀套结构如图2所示，阀套底部的槽与柱塞泵内部固定销安装配合，确定了阀套在竖直方向上的角向，保证了阀套窗口和通孔相对于柱塞泵内部油道的相对位置。理论上初始状态下流经阀套通孔的控制液压油，被阀芯的柱面密封，不能进入柱塞泵变量机构。当控制阀接收到外部手动输入信号转动阀芯时，流入阀套通孔被阀芯柱面密封的控制液压油，因为阀芯的旋转，阀芯上的缺口与通孔相贯通，控制液压油通过贯通油道、阀套上的窗口流入到柱塞泵的控制变量腔中，实现柱塞泵输出流量的变化。由于阀芯的旋转存在正反两个方向，因此阀套上的开设窗口是柱面贯穿形式。

转阀控制中，柱塞泵内部油道流经阀套通孔被阀芯柱面密封的液压油，由于阀芯的转动，使得阀芯进油缺口与阀套通孔瞬间接通，控制液压油大量涌入柱塞泵变量活塞控制腔，瞬间冲击活塞运动，阀芯回油缺口迅速回油，变量活塞快速运动，柱塞泵输出流量变化速率较快，执行机构存在明显的瞬间动作冲击，驾乘体验会十分不理想。其次由于阀芯上的进油缺口和回油缺口都设计为矩形形状，想要实现整机微动的操作，即使阀芯转动的角度幅度很小，由于矩形结构的过油窗口瞬时接通过油面积较大的原因，当流经阀套通孔的控制油与矩形窗口接通时，通油量很大，变量控制活塞在大流量的作用下，运动速度快，导致排量输出大。阀芯小转角，预想出现的小幅度动作未能出现，导致整机微控性能不好。

本技术领域亟需开发一种优化的控制阀芯，既可以解决阀芯大角度转动，带来的流量冲击问题，又可以解决阀芯小角度转动，整机微动性能不佳的问题，因此开发一种结构优化的控制阀芯已经迫在眉睫。

实用新型内容

本申请要解决的技术问题包括：柱塞泵阀控（转阀）变量机构，外部手动信号瞬时大角度驱动阀芯旋转，阀芯与阀套控制液压油形成控制油路时，对柱塞泵变量活塞产生瞬时冲击，排量突变导致整机操作协调性不佳的问题；阀芯在外部手动信号驱动下，小角度转动时，由于阀芯进油缺口矩形结构，面积大，流入柱塞泵变量控制活塞腔的流量多，控制活塞运动速度不可控，整机微动性能差的问题。

为了解决上述技术问题，本申请的技术方案是提供了一种控制阀芯，包括凸台、密封柱面，所述密封柱面开设有进油矩形缺口和回油矩形缺口，其特征在于，所述密封柱面还开设有进油小缺口和回油小缺口；所述进油小缺口位于进油矩形缺口一侧，与进油矩形缺口相接；所述回油小缺口位于回油矩形缺口一侧，与回油矩形缺口相接。

凸台方便阀芯与手动驱动信号相连接，手动操作杆上开设矩形槽即可与阀芯实现连接，同时实现阀芯安装的角向定位。将本阀芯装入传统阀套内使用，阀芯位于初始位置时，密封柱面对阀套通孔处待命的控制液压油实现密封，阀芯不转动时，控制液压油无法进入变量腔，柱塞泵无流量输出；转动时，阀套通孔处被阀芯密封柱面密封的控制液压油，通过进油矩形缺口、阀套窗口，流经控制变量活塞，控制柱塞泵输出流量变化。阀芯小角度微转时，开设在进油矩形缺口旁的进油小缺口先与阀套通孔处的控制液压油接通，由于小缺口通流面积较小，限制了液压油进入变量活塞腔中的流量，活塞运动速度慢，输出流量小，整机微动操控性能较好。

优选的，所述进油小缺口的面积小于进油矩形缺口面积的1/3。进一步的，所述回油小缺口的面积小于回油矩形缺口的面积、大于进油小缺口的面积。

外部手动输入信号瞬间大角度旋转阀芯时，阀芯上开设的进油小缺口将起不到任何作用，此时进油矩形缺口瞬间与阀套通孔处的控制油接通，大量的控制油通过阀套的窗口涌入控制变量活塞一侧，推动活塞运动，控制变量活塞杆另一侧液压油通过回油矩形缺口进行泄压回油，由于回油矩形缺口一侧开设了回油小缺口，回油小缺口面积相比进油小缺口的面积要大，满足阀芯瞬时大角度旋转时，需要保证回油小缺口优先与变量活塞回油一侧油腔相接通。由于回油小缺口面积相比回油矩形缺口的面积较小，因此限制了变量活塞回油腔的回油泄压流量，使得控制变量活塞在运动方向上存在一定的液压阻力，降低了变量活塞的运动速度，整机瞬时冲击情况消失，系统操控更加平稳。

本申请优点在于，在原转阀阀芯结构基础上，优化设计开设进油小缺口和回油小缺口，为了满足阀芯瞬时大角度的转角要求，回油小缺口面积大于进油小缺口的面积，改进后的结构不仅解决了阀芯大角度转动，带来的流量冲击问题，又解决了阀芯小角度转动，整机微动性能不佳的问题，经整机实地调试，操控性能与原控制阀芯得到质的改善。

附图说明

图1为现有阀芯结构示意图；

图2为现有阀套结构示意图；

图3为实施例中提供的结构优化的控制阀芯结构图；

附图标记：凸台1、进油矩形缺口2、进油小缺口3，密封柱面4、回油小缺口5、回油矩形缺口6。

具体实施方式

为使本申请更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本实施例提供了一种结构优化的控制阀芯，阀芯类型属于转阀，参见图3，包括凸台1、进油矩形缺口2、进油小缺口3，密封柱面4、回油小缺口5、回油矩形缺口6。

进油小缺口3位于进油矩形缺口2一侧，与进油矩形缺口2相接，进油小缺口3的面积小于进油矩形缺口2面积的1/3；回油小缺口5位于回油矩形缺口6一侧，与回油矩形缺口6相接，回油小缺口5的面积小于回油矩形缺口6的面积但大于进油小缺口3的面积。

将本实施例提供的阀芯装入图2所示的阀套内使用，初始状态下，阀芯的凸台1位置处未接受到外部手动驱动信号，控制液压油通过柱塞泵内部油道，流入阀套通孔位置被阀芯柱面4密封，控制液压油不能进入变量控制活塞腔，柱塞泵输出流量不变。

阀芯小角度微转时，开设在进油矩形缺口2一侧的进油小缺口3先与阀套通孔处的控制液压油接通，由于小缺口通流面积较小，限制了液压油进入变量活塞腔中的流量，活塞运动速度慢，输出流量小，整机微动操控性能较好。

阀芯转角度继续增大，进油矩形缺口2与阀套通孔处的控制液压油接通，进油小缺口3起到的作用降低，输出流量的增量完全由进油矩形缺口2决定，此时柱塞泵的输出流量与转阀阀芯的转角成线性关系。

外部手动输入信号瞬间大角度旋转阀芯时，阀芯上开设的进油小缺口3将起不到任何作用，此时进油矩形缺口2瞬间与阀套通孔处的控制油接通，大量的控制油通过阀套的窗口涌入控制变量活塞一侧，推动活塞运动，控制变量活塞杆另一侧液压油通过回油矩形缺口6进行泄压回油，由于回油矩形缺口6内开设了回油小缺口5，回油小缺口5面积相比进油小缺口3的面积要大，主要是满足阀芯瞬时大角度旋转时，需要保证回油小缺口5先与变量活塞回油一侧油腔相接通。由于回油小缺口5面积相比回油矩形缺口6的面积较小，因此限制了变量活塞回油腔的回油泄压流量，使得控制变量活塞在运动方向上存在一定的液压阻力，降低了变量活塞的运动速度，整机瞬时冲击情况消失，系统操控更加平稳。

阀芯转角度继续增大，回油矩形缺口6与控制变量活塞腔回油腔一侧的油液相通，回油小缺口5将不再起作用，此时柱塞泵的输出流量与转阀阀芯的转角仍然成线性关系。

柱塞泵控制活塞两侧都是盲腔，为实现排量的增大或者减少，控制活塞是可以往复运动的。当阀芯顺时针转动，控制液压油经过阀芯的进油矩形缺口2作用控制活塞一侧时，控制活塞另一侧的液压油需要能够及时地泄压回油，这样控制活塞才能够正常的运动。回油矩形缺口6主要作用就是为控制活塞另一侧液压油提供回油通道。如果阀芯的转动方向相反，回油矩形缺口充当控制活塞回油通道的角色不变。

本实施例在原转阀阀芯结构基础上，优化设计开设进油小缺口3和回油小缺口5，为了满足阀芯瞬时大角度的转角要求，回油小缺口5面积大于进油小缺口3的面积，此设计不仅解决了阀芯大角度转动，带来的流量冲击问题，又解决了阀芯小角度转动，整机微动性能不佳的问题，经整机实地调试，操控性能与原控制阀芯得到质的改善。

Claims (3)

1.一种控制阀芯，包括凸台(1)、密封柱面(4)，所述密封柱面(4)开设有进油矩形缺口(2)和回油矩形缺口(6)，其特征在于，所述密封柱面(4)还开设有进油小缺口(3)和回油小缺口(5)；所述进油小缺口(3)位于进油矩形缺口(2)一侧，与进油矩形缺口(2)相接；所述回油小缺口(5)位于回油矩形缺口(6)一侧，与回油矩形缺口(6)相接。

2.如权利要求1所述的一种控制阀芯，其特征在于，所述进油小缺口(3)的面积小于进油矩形缺口(2)面积的1/3。

3.如权利要求1所述的一种控制阀芯，其特征在于，所述回油小缺口(5)的面积小于回油矩形缺口(6)的面积、大于进油小缺口(3)的面积。

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