一种液压传动用大流量二位四通高速开关阀及其应用制造技术

本发明专利技术是一种液压传动用大流量二位四通高速开关阀。包括有阀芯，阀芯分为四段，其中第一段为出口段A1，第三段为出口段A3，第二段A2及第四段A4为脉冲宽度调制PWM段，第二段A2及第四段A4的圆柱表面上都设有交替的螺旋刃带，且第二段A2的螺旋刃带将阀芯表面分为一路通向第一载荷回路P1，另一路通向第一回油路P2的两个油腔，第四段A4的螺旋刃带将阀芯表面分为一路通向第二载荷回路P3，另一路通向第二回油路P4的两个油腔。本发明专利技术采用第二段及第四段为脉冲宽度调制PWM段的结构，本发明专利技术与定量泵/马达配合成本低、结构简单，且本发明专利技术能与计算机接口直接连接，计算机控制改变大流量二位四通高速开关阀的PWM占空比的大小，控制定量液压泵/马达的转速。

【技术实现步骤摘要】
一种液压传动用大流量二位四通高速开关阀及其应用
本专利技术是一种液压传动用大流量二位四通高速开关阀及其应用，属于液压传动用大流量二位四通高速开关阀及其应用的创新技术。
技术介绍
现有液压传动用的二位三通旋转高速开关阀的阀芯结构如图1所示，其阀芯分为三段，中间L2为入口段（脉冲宽度调制PWM段），两端L1和L3为出口段。中间PWM段的圆柱表面上有交替的螺旋刃带，将阀芯表面分为两个油腔，一个经阀芯轴向通道通向载荷回路PL，另一个经阀芯轴向通道通向回油路PT。阀芯旋转时，位于静止的阀套上的沿圆周均布的入口喷嘴（一般是3个）在螺旋刃带之间转换，交替将输入流体在载荷回路PL和回油路PT之间切换。通过控制可改变阀芯相对于入口喷嘴的轴向位置获得在一个PWM周期里流向载荷回路的时间（即占空比）。阀芯向上或向下轴向移动可获得从0%-100%的占空比。阀芯的旋转运动通过从流体自身向载荷回路或回油路流动时产生的动量矩驱动或通过外加旋转驱动装置驱动。上述现有二位三通旋转高速开关阀存在的问题是当PWM频率很高时，如75Hz,由于流体的可压缩性，使得在由低压向高压状态转换时压力的动态响应变得迟缓，从而使旋转高速开关阀的效率及液压系统的效率降低。图2所示的菱形入口是位于阀套上的，沿阀套的圆周方向均匀布置，阀套的圆周上有一个通道，将液压泵的流体送到各菱形入口，菱形入口的数量等于阀芯上螺旋刃带对的数量（N）。菱形入口的方向与阀芯中心有一个偏心，形成流体动量。图2中，Rh为菱形高度，Rw为菱形宽度，β为螺旋角。图4中，Ht为螺旋厚度，Hh为螺旋高度，Hw为螺旋宽度，D为阀芯直径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于考虑上述问题而提供一种大流量、高开关频率的液压传动用大流量二位四通高速开关阀。本专利技术的另一目的在于提供一种液压传动用大流量二位四通高速开关阀的应用。本专利技术大流量二位四通高速开关阀与成本低的定量泵/马达配合使用可改变定量泵/马达的流量，起到变量泵/马达的作用。可用于液压混合动力车辆中，实现加速时，提供辅助动力；制动时，储存制动能量，节约能源。本专利技术的技术方案是：本专利技术的液压传动用大流量二位四通高速开关阀，包括有阀芯，阀芯分为四段，其中第一段为出口段A1，第三段为出口段A3，第二段A2及第四段A4为脉冲宽度调制PWM段，第二段A2及第四段A4的圆柱表面上都设有交替的螺旋刃带，且第二段A2的螺旋刃带将阀芯表面分为一路通向第一载荷回路P1，另一路通向第一回油路P2的两个油腔，第四段A4的螺旋刃带将阀芯表面分为一路通向第二载荷回路P3，另一路通向第二回油路P4的两个油腔。本专利技术液压传动用大流量二位四通高速开关阀应用，大流量二位四通高速开关阀能与电磁换向阀配合，控制定量液压泵/马达的转速。上述大流量二位四通高速开关阀能与计算机接口直接连接，由计算机控制改变大流量二位四通高速开关阀的PWM占空比的大小，控制定量液压泵/马达的转速。本专利技术由于采用阀芯分为四段，其中第一段为出口段，第三段为出口段，第二段及第四段为脉冲宽度调制PWM段的结构，相比于复杂、昂贵的变量泵/马达结构，本专利技术与定量泵/马达配合成本低、结构简单，且本专利技术的大流量二位四通高速开关阀能与计算机接口直接连接，由计算机控制改变大流量二位四通高速开关阀的PWM占空比的大小，控制定量液压泵/马达的转速。本专利技术是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的液压传动用大流量二位四通高速开关阀。附图说明图1为现有技术二位三通旋转高速开关阀阀芯结构的示意图；图2为图1中位于静止阀套上的菱形入口的展开图；图3为图1中B处螺旋刃带在阀芯圆柱表面在0°～360°的展开图；图4为图1中单个螺旋刃带的结构示意图；图5为本专利技术实施例的阀芯结构示意图；图6为本专利技术实施例的原理图；图7所示为电磁换向阀S1选择P/M作为马达使用的原理图；图8所示为电磁换向阀S1选择P/M作为泵使用的原理图。具体实施方式实施例：本专利技术的结构示意图如图5所示，本专利技术的液压传动用大流量二位四通高速开关阀，包括有阀芯，阀芯分为四段，其中第一段为出口段A1，第三段为出口段A3，第二段A2及第四段A4为脉冲宽度调制PWM段，第二段A2及第四段A4的圆柱表面上都设有交替的螺旋刃带，且第二段A2的螺旋刃带2将阀芯表面分为一路通向第一载荷回路P1，另一路通向第一回油路P2的两个油腔，第四段A4的螺旋刃带将阀芯表面分为一路通向第二载荷回路P3，另一路通向第二回油路P4的两个油腔。即第二段A2的螺旋刃带2将阀芯表面分为两个油腔，将入口P2的油一路通向回路P1，另一路通向回路P3；第四段A4的螺旋刃带2将阀芯表面分为两个油腔，将入口P4的油一路通向回路P3，另一路油腔封闭，即没有轴向通道。本专利技术的二位四通旋转式高速开关阀的工作原理如下：两路输入流体从静止阀套上沿圆周均布的菱形小孔喷嘴分别进入旋转的阀芯回路P2、P4，当开关阀处于“开”的旋转位置时，P2与P1联通而P4与P3联通，一路流体从P2流入，P1流出，另一路流体从P4流入，P3流出；当开关阀处于“闭”的旋转位置时，P2与P3联通，而P4与P1都处于封闭状态。阀芯旋转一圈有N个（一般N=3）“开”状态和N个“闭”状态，这确定了PWM的周期（开关频率），当阀芯在驱动装置驱动下相对于阀套轴向向左或向右移动时，可调节PWM的占空比从0%-100%。本实施例中，本专利技术液压传动用大流量二位四通高速开关阀应用，大流量二位四通高速开关阀能与电磁换向阀配合，控制定量液压泵/马达的转速。上述大流量二位四通高速开关阀能与计算机接口直接连接，由计算机控制改变大流量二位四通高速开关阀的PWM占空比的大小，控制定量液压泵/马达的转速。本专利技术的二位四通旋转式高速开关阀与电磁换向阀S1,S2配合，可以控制定量液压泵/马达的流量和转速，图7、图8所示，实现在转矩转角域内的四个象限工作，保证泵工况和马达工况的切换，实现制动能量回收与利用。图7所示为电磁换向阀S1选择P/M作为马达使用，P/M作为马达使用时，定量泵P和蓄能器Acc作为液压源向P/M提供压力油，驱动P/M轴克服负载转矩转动，如驱动车轮转动。电磁阀S1、S2以及控制P/M作为泵或马达使用的功能转换由嵌入单片微机的按某个算法编写的程序代码控制。电磁换向阀S2选择P/M的旋转方向。图8所示为电磁换向阀S1选择P/M作为泵使用，P/M作为泵使用时，从油箱T中吸油，在出口形成压力油，进入储能器储存，如在车辆制动时，车辆惯性使P/M轴获得旋转的动力。这就将车辆制动时的能量储存起来，而在车辆上坡时加以利用，从而节省了车辆发动机的功率，实现了节能。图7、图8中的电磁阀S1、S2的组合构成了P/M的4个象限工作区域，4个象限工作区域如下：1）P/M：泵，正转；2）P/M：泵，反转；3）P/M：马达，正转；4）P/M：马达，反转。本专利技术二位四通旋转式开关阀可以是利用流体压力自旋转或使用外加旋转驱动装置驱动阀芯旋转工作，获得很高的旋转频率（80赫兹以上），通过占空比的调节，控制泵/马达的流量大小。转轴旋转方向选择阀选择泵/马达轴的旋转方向。它与泵/马达选择方向选择阀构成了四象限工作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液压传动用大流量二位四通高速开关阀，其特征在于包括有阀芯（1），阀芯（1）分为四段，其中第一段为出口段A1，第三段为出口段A3，第二段A2及第四段A4为脉冲宽度调制PWM段，第二段A2及第四段A4的圆柱表面上都设有交替的螺旋刃带（2），且第二段A2的螺旋刃带（2）将阀芯表面分为一路通向第一载荷回路P1，另一路通向第一回油路P2的两个油腔，第四段A4的螺旋刃带（2）将阀芯表面分为一路通向第二载荷回路P3，另一路通向第二回油路P4的两个油腔。

【技术特征摘要】
1.一种液压传动用大流量二位四通高速开关阀，其特征在于包括有阀芯（1），阀芯（1）分为四段，其中第一段为出口段A1，第三段为出口段A3，第二段A2及第四段A4为脉冲宽度调制PWM段，第二段A2及第四段A4的圆柱表面上都设有交替的螺旋刃带（2），且第二段A2的螺旋刃带（2）将阀芯表面分为两个油腔，其中，一路通向第一载荷回路P1，另一路通向第一回油路P2，第四段A4的螺旋刃带（2）将阀芯表面分为两个油腔，其中，一路通向第二载荷回路P3，另一路通向第二回油路P4；即第二段A2的螺旋刃带（2）将阀芯表面分为两个油腔，将第一入口的油一路通向第一载荷回路P1，另一路通向第二载荷回路P3；第四段A4的螺旋刃带（2）将阀芯表面分为两个油腔，将第二入口的油一路通向第二载荷回路P3，另一路油腔封闭，即没有轴向通道；两路输入流体从静止阀套上沿圆周均布的菱形小孔喷嘴分别进入旋转的阀芯的第一回油路P2以...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健，黎勉，查晓春，孙友松，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：