本發(fā)明涉及一種換向閥，特別是一種具有軸向端面配合的旋轉(zhuǎn)式閥芯的換向閥。

背景技術(shù)：

與機(jī)械傳動裝置等其他類型的傳動裝置相比，液壓傳動裝置具有體積小、重量輕、動作靈敏、可實現(xiàn)頻繁啟動和換向、操縱簡單和易于控制等諸多優(yōu)點。因此，目前在許多機(jī)械設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。

在各種液壓傳動裝置中，液壓控制閥是必不可少的元件，其是指液壓傳動中用于控制流體壓力、流量和方向的元件。其中，具有控制、啟動和停止與壓力流體方向相關(guān)的功能的所有閥可稱為“方向控制閥”或“換向閥”。

在方向控制閥中，液壓電磁換向閥是目前工業(yè)控制中使用較多的一種電磁閥，其在控制流體流向、壓力等方面具有重要的作用。

圖1示出了一種現(xiàn)有的液壓電磁換向閥，其依靠電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的電磁作用力實現(xiàn)對閥芯的操作和控制。該換向閥包括第一、第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)1、2以及位于第一、第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)1、2之間的閥芯3。在閥芯3的第一端4處，第一彈簧5的一端支撐在第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)1的鐵芯管6上，另一端支撐在第一擋圈7上。在閥芯3的與第一端4相反的第二端8處，第二彈簧9的一端支撐在第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)2的鐵芯管10上，另一端支撐在第二擋圈11上。

在第一彈簧5和第二彈簧9產(chǎn)生的相向的軸向彈簧力的作用下，閥芯3在非工作狀態(tài)下處于對中位置。具體地講，閥芯3的第一端4穿過第一擋圈7，而第一擋圈7又被閥芯3的第一端4處的第一臺階12軸向阻止，從而支撐在第一擋圈7上的第一彈簧5可向閥芯3施加向著其第二端8作用的第一軸向作用力。類似地，閥芯3的第二端8穿過第二擋圈11，而第二 擋圈11又被閥芯3的第二端8處的第二臺階13軸向阻止，從而支撐在第二擋圈11上的第二彈簧9可向閥芯3施加向著其第一端4作用的第二軸向作用力。在對中位置，換向閥優(yōu)選處于零位，使得流體不能流動通過換向閥。

第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)1包括第一閥芯推桿14。當(dāng)?shù)谝浑姶膨?qū)動機(jī)構(gòu)1被通電時，第一閥芯推桿14借助于電磁作用力而可以向著閥芯3的第一端4移動，從而可推動閥芯3向著第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)2移動。閥芯3的這種移動可以使換向閥變換到第一工作狀態(tài)。在第一工作狀態(tài)下，換向閥允許流體以一種方向流動通過。

類似地，第二電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)2包括第二閥芯推桿15。當(dāng)?shù)诙姶膨?qū)動機(jī)構(gòu)2被通電時，第二閥芯推桿15借助于電磁作用力而可以向著閥芯3的第二端8移動，從而可推動閥芯3向著第一電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)1移動。閥芯3的這種移動可以使換向閥變換到第二工作狀態(tài)。在第二工作狀態(tài)下，換向閥允許流體以另一種不同的方向流動通過而實現(xiàn)換向功能。

由此可以看出，這種液壓電磁換向閥依靠閥芯的直線運動來控制相應(yīng)油路的通斷，如圖1所示，需要在閥芯上進(jìn)行復(fù)雜的凸肩與開槽的設(shè)計來滿足各類液壓系統(tǒng)的液壓特性要求。而且，這種液壓電磁換向閥的其他結(jié)構(gòu)、特別是驅(qū)動機(jī)構(gòu)也相對較為復(fù)雜。這會使得這種液壓電磁換向閥的成本較高，加工相對困難，組裝也較為繁瑣，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜也會對可靠性造成不利的影響。

為此，迫切需要提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本相對較低的新型的液壓換向閥。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種至少能夠克服上述缺點之一的改進(jìn)的液壓換向閥。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種換向閥，包括：底座，所述底座中形成有至少兩個液壓孔道；閥芯，所述閥芯上形成有至少一個液壓流路；罩蓋，所述罩蓋與底座彼此固定在一起并共同限定出用于容納所述閥芯的空腔；以及驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動閥芯，以使所述閥芯能夠繞著軸線相 對于底座轉(zhuǎn)動；其中，所述閥芯具有沿著軸線的方向抵壓著所述閥座的軸向端面，所述至少兩個液壓孔道和所述至少一個液壓流路均通到所述軸向端面，基于閥芯相對于底座的轉(zhuǎn)動位置，相應(yīng)的液壓孔道被液壓流路連通或被閥芯切斷。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方式，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動軸和用于驅(qū)動所述驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動的致動器，所述驅(qū)動軸沿著軸線延伸穿過所述罩蓋上的通孔并連接到閥芯；和/或所述閥芯的與所述軸向端面相反的一側(cè)與罩蓋的相應(yīng)部分之間設(shè)有減摩結(jié)構(gòu)；或所述閥芯的與所述軸向端面相反的一側(cè)與罩蓋的相應(yīng)部分之間通過液壓油自潤滑。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方式，所述致動器是步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)；和/或所述驅(qū)動軸與所述通孔之間設(shè)有第一密封件。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方式，所述減摩結(jié)構(gòu)是滾珠止推軸承或平面轉(zhuǎn)動軸承；或所述減摩結(jié)構(gòu)是設(shè)置在所述閥芯的與所述軸向端面相反的一側(cè)上和/或所述罩蓋的相應(yīng)部分上的高分子材料潤滑膜。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方式，所述減摩結(jié)構(gòu)通過開設(shè)在閥芯的與所述軸向端面相反的一側(cè)上的第一凹槽、開設(shè)在罩蓋的相應(yīng)部位處的第二凹槽以及夾持在第一凹槽和第二凹槽中而能夠滾動的多個滾珠形成。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方式，所述液壓流路通過開設(shè)在所述閥芯的所述軸向端面的一側(cè)上的溝槽形成；和/或所述液壓孔道通到閥芯的所述軸向端面的開口沿著以所述軸線為中心的圓布置。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方式，所述溝槽的橫截面為半圓形；和/或所述溝槽呈以軸線為中心的圓弧形狀。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方式，閥芯的與所述軸向端面相反的一側(cè)與罩蓋之間設(shè)有彈性張緊裝置，以向著底座的方向擠壓閥芯；和/或所述換向閥為三位四通液壓換向閥。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方式，所述閥芯為圓柱形；和/或所述底座包括安裝座以及從安裝座凸出而形成出臺階的相對較小的凸出部，所述罩蓋具有與臺階相配的結(jié)構(gòu)，在裝配狀態(tài)下，所述相配的結(jié)構(gòu)坐落在臺階上而環(huán)繞著凸出部的外周。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方式，所述相配的結(jié)構(gòu)與凸出部之間設(shè)有 第二密封件。

本發(fā)明的換向閥結(jié)構(gòu)簡單、成本相對較低，組裝起來也相對簡單。

附圖說明

下面，通過參看附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，可以更好地理解本發(fā)明的原理、特點和優(yōu)點。附圖包括：

圖1示出了一種現(xiàn)有的液壓電磁換向閥，其依靠電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的電磁作用力實現(xiàn)對閥芯的操作和控制。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個可選的示例性實施例的換向閥的縱向剖視圖，其中，閥芯以轉(zhuǎn)動方式設(shè)計。

圖3示出了圖2所示的換向閥的底座的仰視圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案以及有益的技術(shù)效果更加清楚明白，以下將結(jié)合附圖以及多個實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，而不是用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個可選的示例性實施例的換向閥的縱向剖視圖，其中，閥芯以轉(zhuǎn)動方式設(shè)計。該換向閥為三位四通液壓換向閥，在此以該閥為例描述本發(fā)明，顯然并不是對本發(fā)明的具體限制，而是僅用作說明目的。本發(fā)明的原理同樣適用其他類型的換向閥。

如圖2所示，該換向閥主要包括：底座21、閥芯22、罩蓋23以及驅(qū)動機(jī)構(gòu)24。底座21與罩蓋23彼此固定在一起，并且共同限定出用于容納閥芯22的空腔25，驅(qū)動機(jī)構(gòu)24傳動連接到閥芯22，使其能夠繞著軸線26轉(zhuǎn)動。閥芯22相對于軸線26的一個端面(圖2中為下端面)抵壓在底座21上。

底座21設(shè)有通到閥芯22的相應(yīng)的端面的液壓孔道27、28，對于三位四通液壓換向閥來說，共有四個液壓孔道，圖2由于是剖視圖而僅示出了其中兩個液壓孔道27和28。液壓孔道27、28的尺寸、延伸路徑等幾何特征可基于換向閥的液壓特性要求等因素進(jìn)行設(shè)計。圖3示出了底座21的仰 視圖，可以看出，除了圖2中示出的液壓孔道27、28以外，還有液壓孔道29、30。如圖3所示，這些液壓孔道27、28、29和30至少它們通向閥芯22的開口優(yōu)選是沿著一個以軸線26為中心的圓布置的。示例性地，液壓孔道27、28、29和30分別對應(yīng)于換向閥的a口、b口、p口和t口。

優(yōu)選地，底座21包括安裝座41以及從安裝座41凸出的相對較小的凸出部42。凸出部42優(yōu)選與安裝座41同心布置，從而在底座21上形成環(huán)繞著凸出部42的臺階43。凸出部42優(yōu)選為圓柱形。

安裝座41優(yōu)選與凸出部42一體形成。罩蓋23具有與臺階43相配的結(jié)構(gòu)44。在裝配狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)44坐落在臺階43上而環(huán)繞著凸出部42的外周表面。

為了加強(qiáng)罩蓋23的結(jié)構(gòu)44與凸出部42之間的密封，可在它們之間設(shè)置密封件31，優(yōu)選為o型密封圈。

閥芯22優(yōu)選為圓柱形，其上設(shè)有液壓流路32和33。在此示例中，液壓流路32和33為開設(shè)在閥芯22的面向底座21的一側(cè)上的溝槽。所述溝槽的橫截面形狀優(yōu)選為半圓形，以便于加工。而且，所述溝槽呈以軸線26為中心的圓弧形狀，且如圖2所示地與液壓孔道27、28的通到閥芯22的開口處于相同的徑向位置。

驅(qū)動機(jī)構(gòu)24包括驅(qū)動軸45和用于驅(qū)動驅(qū)動軸45轉(zhuǎn)動的致動器46，驅(qū)動軸45沿著軸線26延伸穿過罩蓋23上的通孔47并連接到閥芯22。當(dāng)致動器46驅(qū)動驅(qū)動軸45轉(zhuǎn)動時，會帶動閥芯22相對于底座21旋轉(zhuǎn)。當(dāng)閥芯22轉(zhuǎn)動到預(yù)定位置時，形成在閥芯22上的液壓流路可以連通相應(yīng)的液壓孔道，從而相應(yīng)的液壓孔道之間實現(xiàn)了導(dǎo)通。例如，在第一工作位，p口與a口連通，b口與t口連通，在第二工作位，p口與b口連通，a口與t口連通。當(dāng)閥芯22處于遮蓋液壓孔道的通到閥芯22的開口時，例如當(dāng)遮蓋住p口和t口時，切斷油路。顯然，也可以通過閥芯22的轉(zhuǎn)動位置控制換向閥的流量。

由以上描述可知，精確地控制閥芯22的轉(zhuǎn)動位置是保證換向閥正確工作的關(guān)鍵。為此，可選擇步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)作為致動器46。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，致動器46并不局限于此，只要它能夠根據(jù)需要精確地驅(qū)動閥芯22轉(zhuǎn)動到預(yù)定位置即可。

驅(qū)動軸45優(yōu)選通過螺紋連接到閥芯22或一體成型，當(dāng)然也可采用其他任何合適的連接方式。

在工作時，空腔25內(nèi)通常存在液壓油。為了加強(qiáng)驅(qū)動軸45與通孔47之間的密封，可在它們之間設(shè)置密封件34，優(yōu)選為o型密封圈。

為了使換向閥正常工作，需要閥芯22能夠順暢地轉(zhuǎn)動。閥芯22與底座21之間的接合面在工作過程中會浸潤有液壓油，從而它們之間的相對轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的阻力較小。然而，如果閥芯22的面向罩蓋23的一側(cè)直接抵靠在罩蓋23的相應(yīng)內(nèi)表面上，則它們之間的摩擦力可能會影響閥芯22的順暢轉(zhuǎn)動。為此，在閥芯22與罩蓋23之間優(yōu)選采取減摩措施。一種減摩措施是在它們之間設(shè)置減摩結(jié)構(gòu)，例如滾珠止推軸承或平面轉(zhuǎn)動軸承。這種滾珠止推軸承可通過開設(shè)在閥芯22的面向罩蓋23的一側(cè)上的第一凹槽48、開設(shè)在罩蓋23上的對應(yīng)位置處的第二凹槽49以及夾持在第一凹槽48和第二凹槽49中而可以滾動的多個滾珠50形成。

當(dāng)然，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，減摩結(jié)構(gòu)并不局限于此。作為一種可能的實施方式，可以考慮在閥芯22與罩蓋23彼此接觸的表面上設(shè)置減摩涂層、例如高分子材料潤滑膜。甚至閥芯22與罩蓋23之間可以僅通過液壓油自潤滑來實現(xiàn)減摩。

為了確?？煽抗ぷ?，閥芯22與底座21之間需要緊密接合，這可以通過相應(yīng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，例如可在驅(qū)動軸45上設(shè)置相應(yīng)的結(jié)構(gòu)而使得在裝配狀態(tài)下將閥芯22緊密地抵靠在底座21上。在這種情況下，甚至可以使閥芯22的面向罩蓋23的一側(cè)不與罩蓋23接觸。

然而，更為優(yōu)選的是，使閥芯22的面向罩蓋23的一側(cè)與罩蓋23接觸而可確保閥芯22緊密地抵靠在底座21上。在這種情況下，優(yōu)選在閥芯22與底座21之間提供上述減摩措施。

為了確保閥芯22與底座21之間的緊密接合，可在閥芯22的面向罩蓋23的一側(cè)與罩蓋23之間設(shè)置彈性張緊裝置，以向底座21推壓閥芯22。例如，可在閥芯22的面向罩蓋23的一側(cè)設(shè)置一個墊板，在該墊板上開設(shè)第一凹槽48，以接收滾珠50，而在該墊板與閥芯22之間設(shè)置彈性張緊裝置，例如彈簧。

上面以形成在閥芯22的面向底座21的端面的溝槽為例描述了液壓流 路，但顯然并不局限于此。例如，可以像底座21中的液壓孔道27、28那樣將液壓流路形成在閥芯22中，甚至可以考慮將閥芯22設(shè)計成空心的，液壓流路通過管道的方式設(shè)置在閥芯22內(nèi)。顯然，只要液壓流路能夠在需要時連通相應(yīng)的液壓孔道即可。

根據(jù)本發(fā)明的換向閥，液壓孔道不必像傳統(tǒng)的液壓電磁換向閥中那樣成直線布置，而是可以成一個圓或其他方式布置，從而液壓孔道的設(shè)計將大為簡化，靈活性也更高。這種設(shè)計使得換向閥更小、更緊湊，壓力損失更小。

而且，如上所述，本發(fā)明的換向閥可以使用一個致動器、例如步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行精確控制，從而，不再像傳統(tǒng)的液壓電磁換向閥中那樣需要兩個電磁驅(qū)動機(jī)構(gòu)，進(jìn)而降低了制造成本。

此外，通過設(shè)計閥芯上的液壓流路的結(jié)構(gòu)特征，本發(fā)明的換向閥可實現(xiàn)不同的液壓功能。

由此可以看出，本發(fā)明的基本思想是，在旋轉(zhuǎn)式閥芯相對于轉(zhuǎn)動軸線的一個端面處進(jìn)行不同流路的接通和關(guān)斷，只要在這一基本思想下，任何合適的實施方式均是可行的。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，本發(fā)明的其他優(yōu)點和替代性實施方式是顯而易見的。因此，本發(fā)明就其更寬泛的意義而言并不局限于所示和所述的具體細(xì)節(jié)、代表性結(jié)構(gòu)和示例性實施例。相反，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的基本精神和范圍的情況下進(jìn)行各種修改和替代。