專利名稱：一種液壓傳動用大流量二位四通高速開關(guān)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種液壓傳動用大流量二位四通高速開關(guān)閥，屬于液壓傳動用大流量二位四通高速開關(guān)閥的創(chuàng)新技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有液壓傳動用的二位三通旋轉(zhuǎn)高速開關(guān)閥的閥芯結(jié)構(gòu)如圖1所示，其閥芯分為三段，中間L2為入口段(脈沖寬度調(diào)制PWM段)，兩端LI和L3為出口段。中間PWM段的圓柱表面上有交替的螺旋刃帶，將閥芯表面分為兩個油腔，一個經(jīng)閥芯軸向通道通向載荷回路PL，另一個經(jīng)閥芯軸向通道通向回油路PT。閥芯旋轉(zhuǎn)時，位于靜止的閥套上的沿圓周均布的入口噴嘴(一般是3個)在螺旋刃帶之間轉(zhuǎn)換，交替將輸入流體在載荷回路PL和回油路PT之間切換。通過控制可改變閥芯相對于入口噴嘴的軸向位置獲得在一個PWM周期里流向載荷回路的時間(即占空比)。閥芯向上或向下軸向移動可獲得從0%-100%的占空比。閥芯的旋轉(zhuǎn)運動通過從流體自身向載荷回路或回油路流動時產(chǎn)生的動量矩驅(qū)動或通過外加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置驅(qū)動。上述現(xiàn)有二位三通旋轉(zhuǎn)高速開關(guān)閥存在的問題是當(dāng)PWM頻率很高時，如75Hz，由于流體的可壓縮性，使得在由低壓向高壓狀態(tài)轉(zhuǎn)換時壓力的動態(tài)響應(yīng)變得遲緩，從而使旋轉(zhuǎn)高速開關(guān)閥的效率及液壓系統(tǒng)的效率降低。圖2所示的菱形入口是位于閥套上的，沿閥套的圓周方向均勻布置，閥套的圓周上有一個通道，將液壓泵的流體送到各菱形入口，菱形入口的數(shù)量等于閥芯上螺旋刃帶對的數(shù)量(N)。菱形入口的方向與閥芯中心有一個偏心，形成流體動量。圖2中，Rh為菱形高度，Rw為菱形寬度，β為螺旋角。圖4中，Ht為螺旋厚度，Hh為螺旋高度，Hw為螺旋寬度，D為閥芯直徑。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種大流量、高開關(guān)頻率的液壓傳動用大流量二位四通高速開關(guān)閥。本實用新型大流量二位四通高速開關(guān)閥與成本低的定量泵/馬達配合使用可改變定量泵/馬達的流量，起到變量泵/馬達的作用?？捎糜谝簤夯旌蟿恿囕v中，實現(xiàn)加速時，提供輔助動力；制動時，儲存制動能量，節(jié)約能源。本實用新型的技術(shù)方案是:本實用新型的液壓傳動用大流量二位四通高速開關(guān)閥，包括有閥芯，閥芯分為四段，其中第一段為出口段Al，第三段為出口段A3，第二段Α2及第四段Α4為脈沖寬度調(diào)制PWM段，第二段Α2及第四段Α4的圓柱表面上都設(shè)有交替的螺旋刃帶，且第二段Α2的螺旋刃帶將閥芯表面分為一路通向第一載荷回路Ρ1，另一路通向第一回油路Ρ2的兩個油腔，第四段Α4的螺旋刃帶將閥芯表面分為一路通向第二載荷回路Ρ3，另一路通向第二回油路Ρ4的兩個油腔。本實用新型液壓傳動用大流量二位四通高速開關(guān)閥能與電磁換向閥配合，控制定量液壓泵/馬達的轉(zhuǎn)速。[0008]上述大流量二位四通高速開關(guān)閥能與計算機接口直接連接，由計算機控制改變大流量二位四通高速開關(guān)閥的PWM占空比的大小，控制定量液壓泵/馬達的轉(zhuǎn)速。本實用新型由于采用閥芯分為四段，其中第一段為出口段，第三段為出口段，第二段及第四段為脈沖寬度調(diào)制PWM段的結(jié)構(gòu)，相比于復(fù)雜、昂貴的變量泵/馬達結(jié)構(gòu)，本實用新型與定量泵/馬達配合成本低、結(jié)構(gòu)簡單，且本實用新型的大流量二位四通高速開關(guān)閥能與計算機接口直接連接，由計算機控制改變大流量二位四通高速開關(guān)閥的PWM占空比的大小，控制定量液壓泵/馬達的轉(zhuǎn)速。本實用新型是一種設(shè)計巧妙，性能優(yōu)良，方便實用的液壓傳動用大流量二位四通高速開關(guān)閥。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)二位三通旋轉(zhuǎn)高速開關(guān)閥閥芯結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為圖1中位于靜止閥套上的菱形入口的展開圖；圖3為圖1中B處螺旋刃帶在閥芯圓柱表面在0° 360°的展開圖；圖4為圖1中單個螺旋刃帶的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型實施例的閥芯結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型實施例的原理圖；圖7所示為電磁換向閥SI選擇P/Μ作為馬達使用的原理圖；圖8所示為電磁換向閥SI選擇P/Μ作為泵使用的原理圖。
具體實施方式
實施例:本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，本實用新型的液壓傳動用大流量二位四通高速開關(guān)閥，包括有閥芯，閥芯分為四段，其中第一段為出口段Al，第三段為出口段A3，第二段A2及第四段A4為脈沖寬度調(diào)制PWM段，第二段A2及第四段A4的圓柱表面上都設(shè)有交替的螺旋刃帶，且第二段A2的螺旋刃帶2將閥芯表面分為一路通向第一載荷回路P1，另一路通向第一回油路P2的兩個油腔，第四段A4的螺旋刃帶將閥芯表面分為一路通向第二載荷回路P3，另一路通向第二回油路P4的兩個油腔。即第二段A2的螺旋刃帶2將閥芯表面分為兩個油腔，將入口 P2的油一路通向回路Pl，另一路通向回路P3 ;第四段A4的螺旋刃帶2將閥芯表面分為兩個油腔，將入口 P4的油一路通向回路P3，另一路油腔封閉，即沒有軸向通道。本實用新型的二位四通旋轉(zhuǎn)式高速開關(guān)閥的工作原理如下:兩路輸入流體從靜止閥套上沿圓周均布的菱形小孔噴嘴分別進入旋轉(zhuǎn)的閥芯回路P2、P4，當(dāng)開關(guān)閥處于“開”的旋轉(zhuǎn)位置時，P2與Pl聯(lián)通而P4與P3聯(lián)通，一路流體從P2流入，Pl流出，另一路流體從P4流入，P3流出；當(dāng)開關(guān)閥處于“閉”的旋轉(zhuǎn)位置時，P2與P3聯(lián)通，而P4與Pl都處于封閉狀態(tài)。閥芯旋轉(zhuǎn)一圈有N個(一般N=3) “開”狀態(tài)和N個“閉”狀態(tài)，這確定了 PWM的周期(開關(guān)頻率)，當(dāng)閥芯在驅(qū)動裝置驅(qū)動下相對于閥套軸向向左或向右移動時，可調(diào)節(jié)PWM的占空比從0%-100%。本實施例中，本實用新型液壓傳動用大流量二位四通高速開關(guān)閥能與電磁換向閥配合，控制定量液壓泵/馬達的轉(zhuǎn)速。[0023]上述大流量二位四通高速開關(guān)閥能與計算機接口直接連接，由計算機控制改變大流量二位四通高速開關(guān)閥的PWM占空比的大小，控制定量液壓泵/馬達的轉(zhuǎn)速。本實用新型的二位四通旋轉(zhuǎn)式高速開關(guān)閥與電磁換向閥SI，S2配合，可以控制定量液壓泵/馬達的流量和轉(zhuǎn)速，圖7、圖8所示，實現(xiàn)在轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角域內(nèi)的四個象限工作，保證泵工況和馬達工況的切換，實現(xiàn)制動能量回收與利用。圖7所示為電磁換向閥SI選擇P/Μ作為馬達使用，P/Μ作為馬達使用時，定量泵P和蓄能器Acc作為液壓源向P/Μ提供壓力油，驅(qū)動P/Μ軸克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動，如驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動。電磁閥S1、S2以及控制P/Μ作為泵或馬達使用的功能轉(zhuǎn)換由嵌入單片微機的按某個算法編寫的程序代碼控制。電磁換向閥S2選擇P/Μ的旋轉(zhuǎn)方向。圖8所示為電磁換向閥SI選擇P/Μ作為泵使用，P/Μ作為泵使用時，從油箱T中吸油，在出口形成壓力油，進入儲能器儲存，如在車輛制動時，車輛慣性使P/Μ軸獲得旋轉(zhuǎn)的動力。這就將車輛制動時的能量儲存起來，而在車輛上坡時加以利用，從而節(jié)省了車輛發(fā)動機的功率，實現(xiàn)了節(jié)能。圖7、圖8中的電磁閥S1、S2的組合構(gòu)成了 P/Μ的4個象限工作區(qū)域，4個象限工作區(qū)域如下:1)P/M:泵，正轉(zhuǎn)；2)P/M:泵，反轉(zhuǎn)；3) P/Μ:馬達，正轉(zhuǎn)；4) P/Μ:馬達，反轉(zhuǎn)。本實用新型二位四通旋轉(zhuǎn)式開關(guān)閥可以是利用流體壓力自旋轉(zhuǎn)或使用外加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置驅(qū)動閥芯旋轉(zhuǎn)工作，獲得很高的旋轉(zhuǎn)頻率(80赫茲以上)，通過占空比的調(diào)節(jié)，控制泵/馬達的流量大小。轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)方向選擇閥選擇泵/馬達軸的旋轉(zhuǎn)方向。它與泵/馬達選擇方向選擇閥構(gòu)成了四象限工作。
權(quán)利要求1.一種液壓傳動用大流量二位四通高速開關(guān)閥，其特征在于包括有閥芯(I)，閥芯(I)分為四段，其中第一段為出口段Al，第三段為出口段A3，第二段A2及第四段A4為脈沖寬度調(diào)制PWM段，第二段A2及第四段A4的圓柱表面上都設(shè)有交替的螺旋刃帶(2)，且第二段A2的螺旋刃帶(2)將閥芯表面分為一路通向第一載荷回路P1，另一路通向第一回油路P2的兩個油腔，第四段A4的螺旋刃帶(2)將閥芯表面分為一路通向第二載荷回路P3，另一路通向第二回油路P4的兩個油腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓傳動用大流量二位四通高速開關(guān)閥，其特征在于大流量二位四通高速開關(guān)閥能與電磁換向閥配合，控制定量液壓泵/馬達的轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓傳動用大流量二位四通高速開關(guān)閥，其特征在于上述大流量二位四通高速開關(guān)閥能與計算機接口直接連接，由計算機控制改變大流量二位四通高速開關(guān)閥的PWM占空比的大小，控制定量液壓泵/馬達的轉(zhuǎn)速。
專利摘要本實用新型是一種液壓傳動用大流量二位四通高速開關(guān)閥。包括閥芯，閥芯分為四段，第一段為出口段A1，第三段為出口段A3，第二段A2及第四段A4為脈沖寬度調(diào)制PWM段，第二段A2及第四段A4的圓柱表面上都設(shè)有交替的螺旋刃帶，且第二段A2的螺旋刃帶將閥芯表面分為一路通向第一載荷回路P1，另一路通向第一回油路P2的兩個油腔，第四段A4的螺旋刃帶將閥芯表面分為一路通向第二載荷回路P3，另一路通向第二回油路P4的兩個油腔。本實用新型的第二段及第四段為脈沖寬度調(diào)制PWM段，本實用新型與定量泵/馬達配合成本低、結(jié)構(gòu)簡單，且能與計算機接口直接連接，計算機控制改變大流量二位四通高速開關(guān)閥的PWM占空比的大小，控制定量液壓泵/馬達的轉(zhuǎn)速。
文檔編號F15B13/02GK203009434SQ20122074438
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者陳健, 黎勉, 查曉春, 孫友松 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)