液壓閥、液壓系統和工程機械的製作方法

2023-07-10 04:18:31

液壓閥、液壓系統和工程機械的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種液壓閥、液壓系統和工程機械。液壓閥包括：閥體、閥套、活塞和主閥芯；閥體和閥套設置有相互貫通的控制油口；活塞與主閥芯相連；活塞由頭部至尾部依次包括：第一臺階段、中間段和第二臺階段；控制油口與中間段相對設置；閥套由頭部至尾部依次包括：快速響應段和緩衝段，快速響應段的內徑大於緩衝段的內徑；並且，快速響應段的長度大於第一臺階段的長度；第一臺階段和第二臺階段與緩衝段間隙配合；第一臺階段和第二臺階段與緩衝段的間隙小於中間段與緩衝段的間隙。上述液壓閥在無需設置阻尼孔的前提下達到上述節流效果，並且加工難度較低，有利於實現主閥芯動作平穩性能的提升。
【專利說明】液壓閥、液壓系統和工程機械
【技術領域】
[0001]本發明涉及液壓【技術領域】，特別涉及一種液壓閥、液壓系統和工程機械。
【背景技術】
[0002]目前，挖掘機、起重機等工程機械大多採用液壓系統。相對於機械傳動系統以及電氣傳遞系統，液壓系統具有設置方式靈活、重量輕、體積小、相應速度快、操縱控制方便等優點。
[0003]完整的液系統由動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件和液壓油組成。其中，控制元件用於控制和調節液壓油的壓力、流量和方向。控制元件即液壓閥，其是液壓系統的核心部件之一。液壓閥通常包括閥體、閥套、活塞、主閥芯等。閥套、活塞和主閥芯設置於閥體內。閥體設置有進油及回油的控制油口，液壓油從控制油口進入閥體內對活塞的端面產生壓力，推動活塞以及主閥芯運動；回油時液壓油從控制口排出；閥套主要對主閥芯起到導向作用。
[0004]在液壓閥的主閥芯控制中，為了保證主閥芯的平穩動作，同時減小壓力波動的影響，通常需要在控制口增加阻尼，用來控制液壓油的流出量。一般的液壓閥都是採用阻尼孔的形式。現有的液壓閥的缺陷在於:節流效果與阻尼孔的孔徑成反比，但阻尼孔的加工難度較高，小孔徑的阻尼孔加工時容易產生堵塞，這嚴重限制了主閥芯動作平穩性的提升。

【發明內容】

[0005]有鑑於此，本發明提出一種主閥芯運動平穩性優異且加工難度低的液壓閥、液壓系統和工程機械。為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的:
[0006]一方面，本發明提供了一種液壓閥，包括:閥體、閥套、活塞和主閥芯；所述閥體和閥套設置有相互貫通的控制油口 ；活塞與主閥芯相連；所述活塞由頭部至尾部依次包括:第一臺階段、中間段和第二臺階段；所述控制油口與所述中間段相對設置；所述閥套由頭部至尾部依次包括:快速響應段和緩衝段，所述快速響應段的內徑大於緩衝段的內徑；並且，所述快速響應段的長度大於所述第一臺階段的長度；所述第一臺階段和第二臺階段與緩衝段間隙配合；所述第一臺階段和第二臺階段與緩衝段的間隙小於中間段與緩衝段的間隙。
[0007]進一步地，所述第一臺階段與緩衝段的間隙為25 μ?40 μ m。
[0008]進一步地，所述第二臺階與緩衝段的間隙為10 μ m?30 μ m。
[0009]進一步地，還包括安裝於所述閥體頭端的端蓋，所述端蓋上述設置有快速回油口，所述快速回油口通過單向閥與所述控制油口相通；所述單向閥的進油口與控制油口相通，出油口與控制油口相通。
[0010]進一步地，所述快速響應段的內壁設置有沿液壓閥長度方向布置的凹槽。
[0011]進一步地，所述凹槽的個數為多個，至少一個所述凹槽與所述控制油口位於同一側。[0012]進一步地，所述活塞的頭端端面設置有凹陷部。
[0013]進一步地，還包括復位彈簧組件，所述復位彈簧組件包括:安裝於所述閥體尾端的彈簧筒；設置於所述彈簧筒內的外彈簧、內彈簧和彈簧座；所述彈簧座的個數為兩個，分別設置於彈簧筒的頭端和尾端；所述內彈簧的兩端分別設置於所述兩個彈簧座內，且所述內彈簧的一端與主閥芯的尾端抵壓接觸，另一端與所述彈簧筒的尾端抵壓接觸；所述外彈簧的兩端分別由兩個彈簧座的凸起部位限位。
[0014]另一方面，本發明還提供一種液壓系統，設置有上述任意一項所述的液壓閥。
[0015]本發明還提供一種工程機械，設置有上述的液壓系統。
[0016]由上述內容可知，本發明提供的液壓閥的閥套的內徑和活塞的外徑均為變徑結構。液壓閥初始狀態下，活塞的第一臺階段位於閥套的快速響應段，二者之間間隙較大，控制油口進油時有助於實現液壓閥的快速響應；而後，第一臺階段運動至閥套的緩衝段，此時二者之間間隙較小，利用第一臺階段與緩衝段的間隙阻尼實現液壓油的節流，保證活塞及主閥芯的平穩運動。相對於現有技術，本發明提供的液壓閥在無需設置阻尼孔的前提下達到上述節流效果，並且加工難度較低，有利於實現主閥芯動作平穩性能的提升。另外，本領域技術人員可以通過調整快速響應段的長度來控制快速響應的行程；還可以通過調整第一臺階段的長度來控制間隙阻尼的行程，因此本發明提供的液壓閥還具有控制方式靈活的優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1為本發 明實施例一提供的液壓閥在初始狀態的剖面示意圖；
[0019]圖2為本發明實施例一提供的液壓閥在緩衝階段的剖面示意圖；
[0020]圖3為本發明實施例二提供的液壓閥的剖面示意圖。
[0021]附圖標記說明:
[0022]I 端蓋2 閥體
[0023]3 活塞31第一臺階段
[0024]32第二臺階段 33中間段
[0025]4 閥套41快速響應段
[0026]42緩衝段5 主閥芯
[0027]6 彈簧座7 外彈簧
[0028]8 內彈簧9 彈簧筒
[0029]10 單向閥
[0030]X 控制油口 A 第一工作油口
[0031]B 第二工作油口 T 快速回油口
【具體實施方式】
[0032]需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面結合附圖，對本發明的各優選實施例作進一步說明。需要說明的是，除特別聲明外，本申請關於液壓閥中構件位置關係均是以活塞完全收回時的狀態為準進行描述的。
[0033]本發明實施例提供一種液壓閥，請參見圖1，該液壓閥包括:
[0034]閥體2、閥套4、活塞3和主閥芯5 ;其中，
[0035]閥體2和閥套4設置有相互貫通的控制油口 X ；
[0036]活塞3與主閥芯5相連；
[0037]上述活塞3由頭部至尾部依次包括:第一臺階段31、中間段33和第二臺階段32 ；上述控制油口 X與中間段33相對設置；
[0038]上述閥套4由頭部至尾部依次包括:快速響應段41和緩衝段42，快速響應段41的內徑大於緩衝段42的內徑；並且，快速響應段41的長度大於上述第一臺階段31的長度；
[0039]第一臺階段31和第二臺階段32與閥套4的緩衝段42間隙配合；
[0040]第一臺階段31和第二臺階段32與緩衝段42的間隙小於中間段33與緩衝段42的間隙。
[0041]本實施例提供的液壓閥中，閥體2起到類似外殼的作用，用於支撐以及保護內部構件。主閥芯5在活塞3的作用下進行移動，實現油路的連通和切斷。上述閥體2和主閥芯5可以採用本領域技術人員熟知的結構，主閥芯5和活塞3也可以按照本領域技術人員熟知的方式連接。
[0042]主閥芯5的動作由活塞3帶動實現，而活塞3運動的動力源是由進入閥體2內部的液壓油的壓力提供的。為了實行主閥芯5和活塞3的平穩運動，同時降低構件的加工難度，本發明對閥套4和活塞3的結構進行改進，使得改進後的液壓閥不需要設置阻尼孔也可實現節流的效果，進而實現主閥芯5和活塞3的平穩運動。具體而言，現有的閥套的內徑和活塞的外徑通常為直徑均一的結構，而本實施例中，閥套4和活塞3均為變徑結構:
[0043]閥套4包括快速響應段41和緩衝段42，快速響應段41的內徑大於緩衝段42的內徑；活塞3包括第一臺階段31、中間段33和第二臺階段32。並且，快速響應段41的長度大於上述第一臺階段31的長度，由此液壓閥的初始狀態時，活塞3的第一臺階段31位於閥套4的快速響應段41內；相對於活塞3的中間段33，其第一臺階段31和第二臺階段32為凸出的結構，第一臺階段31和第二臺階段32與閥套4的緩衝段42為間隙配合，進一步地，第一臺階段32與緩衝段42的間隙優選不超過40 μ m。為了降低液壓油壓力損失，第一臺階段31與中間段33之間優選為平滑過渡。類似的，第二臺階段32與中間段33之間也優選為平滑過渡。
[0044]上述液壓閥進行節流控制的原理如下:
[0045]液壓閥初始狀態下(圖1)，活塞3的第一臺階段31位於閥套4的快速響應段41 ；液壓油源提供的液壓油通過控制油口 X進入到閥套4內，由於活塞3的中間段33與閥套4的間隙較大，因此液壓油可以很快的沿著中間段33和緩衝段42之間的間隙向活塞3的頭部流動，到達活塞3的第一臺階段31處，由於第一臺階段31與閥套4的快速響應段41的間隙較大，液壓油又可以很快的沿著第一臺階段31和快速響應段41的間隙流入到活塞3的端面，由此液壓油推動活塞開始移動，活塞3開始向著液壓閥3尾部移動。在活塞3的第一臺階段31未移動至離開快速響應段41時，液壓油均可以較快的沿著間隙流到活塞3的端面，活塞3帶動主閥芯5快速移動，此過程為快速響應階段。快速響應階段的實現有利於在溫度較低時，保證動作不會產生滯後。[0046]活塞3的第一臺階段31運動至離開閥套4的快速響應段41時(圖2)，由於此時活塞3的第一臺階段31位於閥套4的緩衝段42內，而第一臺階段31與緩衝段42的間隙較小，因此液壓油較難通過第一臺階段31與緩衝段42的間隙到達活塞3的端面，此時，單位時間內，達到活塞3端面的液壓油流量較小(相對於快速響應階段)，由此利用間隙阻尼起到了節流的效果，活塞3及主閥芯5運動趨於平緩，此過程為緩衝階段，有利於避免活塞3高速運動至到達最大行程時與閥套發生劇烈碰撞。
[0047]由上述原理可知，本實施例中的閥套4不僅對活塞3起到導向作用，其通過設置快速響應段41、緩衝段42，以及與活塞3間隙的配合，還可實現對液壓油起到節流作用，實現活塞3和主閥芯5的快速響應和平穩運動。相對於加工阻尼孔，對於活塞3和閥套4之間的間隙控制較為簡便，由此在降低部件加工難度的同時保證了節流效果，實現了活塞和主閥芯的平穩運動。
[0048]具體而言，快速響應段41的內徑比緩衝段42的內徑大，相應的其與活塞3的第一臺階段31的間隙也大，為實現活塞3運動的快速響應提供了前提；緩衝段42對液壓油的節流是通過第一臺階段31與緩衝段42的間隙控制來實現的。為了實現節流效果，第一臺階段31與緩衝段42的間隙不易過大，但間隙過小又會造成動作加速時間過長，由此本實施例中優選設置第一臺階段31與緩衝段42的間隙為20 μ m?40 μ m，更優選為25 μ m?30 μ m。第二臺階段32與緩衝段42的間隙可以小於第一臺階段31與緩衝段42的間隙，具體的可以為10 μ m?30 μ m。
[0049]為了提高閥套4的快速響應段41對活塞3的導向作用的相應速度，本實施例中優選在快速響應段41內壁設置有沿液壓閥長度方向布置的凹槽，用於增加通油量。進一步地，上述凹槽的個數為多個，且至少一個凹槽與上述控制油口 X位於同一側，優點在於:縮短油液從控制油口 X到活塞端面的時間，進一步提高響應速度。
[0050]當液壓油流道到活塞3的端面後，液壓油對活塞3的端面施壓，實現活塞3的移動。活塞3端面處的液壓油越多，活塞3受到的推動力越大，推動力越大液壓閥的響應速度越快。由此，本實施例中為了提高響應速度而在活塞的頭端端面設置有凹陷部，進而增加活塞3端面處的容油量，增加活塞3端面處的油壓，提高響應速度。
[0051]此外，本領域技術人員可以理解的是，本實施例提供的液壓閥還可以包括有現有液壓閥常設的其它結構，如設置於閥體2上的第一工作油口 A和第二工作油口 B。上述第一工作油口 A和第二工作油口 B的設置位置可以與現有技術相同，本發明茲不贅述。
[0052]又如，本實施例提供的液壓閥還可以包括復位彈簧組件，該復位彈簧組件可以包括:
[0053]安裝於閥體2尾端的彈簧筒9 ；
[0054]設置於彈簧筒9內的外彈簧7、內彈簧8和彈簧座6 ;彈簧座6的個數為兩個，分別設置於彈簧筒9的頭端和尾端；內彈簧8的兩端分別設置於兩個彈簧座6內，且內彈簧8的一端與主閥芯5的尾端抵壓接觸，另一端與彈簧筒9的尾端抵壓接觸；外彈簧7的兩端分別由兩個彈簧座6的凸起部位限位。設置上述彈簧組件的作用在於:有利於實現活塞3及主閥芯5的復位。
[0055]此外，本實施例提供的液壓閥還可以設置有安裝於閥體2頭端的端蓋1，起到密封的作用。[0056]圖3示出了本發明實施例二提供的液壓閥結構，該液壓閥與實施例一的區別在於:端蓋I上設置有快速回油口 T，快速回油口 T通過單向閥10與控制油口 X相通；該單向閥10的進油口與快速回油口 T相通，出油口與控制油口 X相通。
[0057]上述端蓋不僅起到密封作用，在該端蓋I上開設快速回油口 T，並使該快速回油口T通過單向閥10與控制油口 X相通，由此可起到快速回油的作用。具體而言，在活塞3及主閥芯5收回狀態，在未設置上述快速回油口時，液壓油需要先通過活塞3的第一臺階段31與閥套4的緩衝段的較小間隙流到中間段33，而後再通過控制油口 X實現回油。當設置快速回油口 T後，液壓油可以直接通過快速回油口 T進行回油，並且由於單向閥10的作用，使得進油口時液壓油不會通過快速回油口 T進入閥體內影響液壓閥的正常工作。
[0058]需要說明的是，上述實施例中是在主閥芯尾端設置上述復位彈簧組件，也可以在主閥芯尾端設置與其頭端對稱的閥套和活塞，實現主閥芯的左右運動均可控，其【具體實施方式】與上述方案類似，故茲不贅述。
[0059]由上述實施例內容可知，本發明提供的液壓閥的閥套4的內徑和活塞3的外徑均為變徑結構。液壓閥初始狀態下，活塞3的第一臺階段31位於閥套4的快速響應段41，二者之間間隙較大，控制油口進油時有助於實現液壓閥的快速響應；而後，第一臺階段31運動至閥套4的緩衝段42，此時二者之間間隙較小，利用第一臺階段31與緩衝段42的間隙阻尼實現液壓油的節流，保證活塞3及主閥芯5的平穩運動。相對於現有技術，本發明在無需設置阻尼孔的前提下達到上述節流效果，並且加工難度較低，有利於實現主閥芯動作平穩性能的提升。本領域技術人員可以通過調整快速響應段的長度(沿液壓閥長度方向)來控制快速響應的行程。另外，還可以通過調整第一臺階段的長度來控制間隙阻尼的行程，因此本發明提供的液壓閥還具有控制方式靈活的優點。
[0060]本發明實施例還提供一種液壓系統，該液壓系統設置有上述任意一個實施例提供的液壓閥。由於上述任一種液壓閥具有上述技術效果，因此，設有該液壓閥的液壓系統也相應具備工作平穩，控制方式靈活的優點。
[0061]本發明實施例還提供了一種工程機械，例如起重機，該工程機械設有上述任一種液壓系統，由於上述任一種液壓系統具有上述技術效果，因此，設有該液壓系統的工程機械也應具備相應的技術效果，其具體實施過程與上述實施例類似，茲不贅述。
[0062]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種液壓閥，包括:閥體(2)、閥套(4)、活塞(3)和主閥芯(5);所述閥體(2)和閥套(4)設置有相互貫通的控制油口(X);活塞(3)與主閥芯(5)相連；其特徵在於， 所述活塞(3)由頭部至尾部依次包括:第一臺階段(31)、中間段(33)和第二臺階段(32);所述控制油口(X)與所述中間段(33)相對設置； 所述閥套(4)由頭部至尾部依次包括:快速響應段(41)和緩衝段(42)，所述快速響應段(41)的內徑大於緩衝段(42)的內徑；並且，所述快速響應段(41)的長度大於所述第一臺階段(31)的長度； 所述第一臺階段(31)和第二臺階段(32)與緩衝段(42)間隙配合； 所述第一臺階段(31)和第二臺階段(32)與緩衝段(42)的間隙小於中間段(33)與緩衝段(42)的間隙。
2.根據權利要求1所述的液壓閥，其特徵在於，所述第一臺階段(31)與緩衝段(42)的間隙為25 μ?40 μ m。
3.根據權利要求1所述的液壓閥，其特徵在於，所述第二臺階與緩衝段(42)的間隙為10μ m ?30 μ m0
4.根據權利要求1所述的液壓閥，其特徵在於，還包括安裝於所述閥體(2)頭端的端蓋(1)，所述端蓋(I)上述設置有快速回油口(T)，所述快速回油口(T)通過單向閥(10)與所述控制油口(X)相通；所述單向閥(10)的進油口與控制油口(X)相通，出油口與控制油口(X)相通。
5.根據權利要求1所述的液壓閥，其特徵在於，所述快速響應段(41)的內壁設置有沿液壓閥長度方向布置的凹槽。
6.根據權利要求5所述的液壓閥，其特徵在於，所述凹槽的個數為多個，至少一個所述凹槽與所述控制油口(X)位於同一側。
7.根據權利要求1所述的液壓閥，其特徵在於，所述活塞(3)的頭端端面設置有凹陷部。
8.根據權利要求1所述的液壓閥，其特徵在於，還包括復位彈簧組件，所述復位彈簧組件包括: 安裝於所述閥體(2)尾端的彈簧筒(9)； 設置於所述彈簧筒(9)內的外彈簧(7)、內彈簧(8)和彈簧座(6);所述彈簧座(6)的個數為兩個，分別設置於彈簧筒(9)的頭端和尾端；所述內彈簧(8)的兩端分別設置於所述兩個彈簧座(6)內，且所述內彈簧(8)的一端與主閥芯(5)的尾端抵壓接觸，另一端與所述彈簧筒(9)的尾端抵壓接觸；所述外彈簧(7)的兩端分別由兩個彈簧座(6)的凸起部位限位。
9.一種液壓系統，其特徵在於，設置有權利要求1至8任意一項所述的液壓閥。
10.一種工程機械，其特徵在於，設置有權利要求9所述的液壓系統。
【文檔編號】F16K1/00GK103727245SQ201310714304
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】易迪升, 王濤, 彭彪 申請人:三一汽車起重機械有限公司