技术领域
[0001] 本发明涉及流体传动及控制技术领域中电液比例控制技术用的流量和换向控制阀，具体涉及一种基于滚轮滑楔式传动机构的二维电液比例阀。
相关背景技术
[0002] 二维电液比例阀是一种由阀内的比例电磁铁根据输入信号产生相应机械动作，使阀心产生轴向位移，进而改变阀口的开度，完成与输入电流成比例的压力、流量输出的元件。由于其具有较高的性价比，且足以满足普通民用工业的技术要求，因此已经成为电液伺服系统的常用部分。二维电液比例阀不但能够改变液流的方向还能控制阀口大小以改变流量大小，是电液比例控制技术的重要组成部分。
[0003] 目前，二维电液比例阀一般通过电机驱动传动机构，将电机的转动传递至阀芯，阀芯转动改变高低压孔和螺旋槽的弓形间隙的大小，打破阻力半桥平衡，从而使阀芯在液压不平衡力的作用下产生轴向运动。阀体在工作的过程中需要克服多方阻力，如阀芯和阀套之间的摩擦力、阀体通油口与液压油之间的切向液动力等。
[0004] 申请公布号为CN114718933A的中国发明专利公开了一种零位可调的二维电机直驱电液伺服阀，该电液伺服阀采用电机驱动传动机构，但由于电机驱动控制程序复杂，对控制精度要求高，无法精准控制。并且在现有技术中，还存在有电机输出的驱动力无法满足阀体在工作的过程中需要克服的多方阻力的缺点。
[0005] 申请公布号为105465085A的中国发明专利公开了一种位移缩小式压扭联轴器型2D电液比例换向阀，该电液比例换向阀采用比例电磁铁作为驱动机构驱动压扭联轴器，压扭联轴器作为传动机构将比例电磁铁的推力传递至阀芯。但该压扭联轴器在将比例电磁铁推拉力转化为作用于阀芯上旋转力的过程中，无法实现力矩放大，从而无法克服阀体在工作过程中受到的多方阻力。
[0006] 基于上述情况，本发明提出了一种基于滚轮滑楔式传动机构的二维电液比例阀，可有效解决以上问题。
具体实施方式
[0038] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。
[0039] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
[0040] 如图1至8所示，一种基于滚轮滑楔式传动机构的二维电液比例阀，包括阀主体1，阀主体1通过机械传动机构2与比例电磁铁3连接；
[0041] 所述阀主体1包括：
[0042] 阀芯4；
[0043] 阀套5，同轴套设在所述阀芯4外，所述阀芯4与所述阀套5可以相对滑动及转动；
[0044] 阀体6，同轴套设在所述阀套5外；
[0045] 所述机械传动机构2包括：
[0046] 滑楔式压扭件7，与比例电磁铁3连接，受比例电磁铁3推拉力而沿阀芯4轴向方向运动，所述滑楔式压扭件7上开设楔形槽8；
[0047] 摆动杆9，摆动杆9的第一端连接球面连接件10，并通过球面连接件10以活动配合在所述楔形槽8内；所述摆动杆9的第二端与阀芯4连接，并受所述滑楔式压扭件7轴向运动而以与阀芯4的连接端为旋转中心做往复的旋转运动。
[0048] 所述阀芯4上设置有水平布置的高压腰形槽11和低压腰形槽12，所述阀套5内孔上开设了直槽型敏感腔通道13，直槽型敏感腔通道13分别与高压腰形槽11和低压腰形槽12之间形成可变节流口，高压腰形槽11和低压腰形槽12通过直槽型敏感腔通道13与敏感腔14相通，两个可变节流口串联形成了阻力半桥，以此控制敏感腔14的压力。
[0049] 所述滑楔式压扭件7的楔形槽8与所述摆动杆9顶部的球面连接件10配合形成所述机械传动机构2的扭转部件16，所述扭转部件16为所述摆动杆9的旋转驱动部件，所述滑楔式压扭件7与所述衔铁芯25的连接端处于所述扭转部件16的上方。
[0050] 所述扭转部件16至衔铁芯25之间的距离小于所述扭转部件16至阀芯4之间的距离。具体的，所述扭转部件16至衔铁芯25之间的距离为所述扭转部件16至阀芯4之间的距离的1/4。本发明增大了旋转力臂的倍数，使得比例电磁铁3驱动阀芯4旋转的力也放大了相应的倍数，克服了阀体6在工作过程中需要克服的摩擦力、切向液动力以及搅油阻力等。
[0051] 所述楔形槽8设于滑楔式压扭件7的底部，摆动杆9通过球面连接件10与楔形槽8滚动连接，所述球面连接件10能够绕自身中轴线做旋转运动。
[0052] 所述球面连接件10外表面设置为圆弧形，球面连接件10与所述楔形槽8的槽壁为点接触，从而保证球面连接件10和楔形槽8在发生扭转的过程中，圆弧面与楔形槽8的槽壁始终具有接触点，进而保证球面连接件10自身能够旋转。
[0053] 所述二维电液比例阀具有与阀体6连接的壳体17，壳体17内部设有湿式操作腔体18，湿式操作腔体18内部充满液压油，所述机械传动机构2置于所述湿式操作腔体18内。
[0054] 在本实施例中，比例电磁铁3为湿式直电磁铁，湿式直电磁铁内部的定子磁钢和转子磁钢在持续工作的工程中因为电磁铁内部温度过高而出现热损耗。本发明采用的湿式操作腔内充满液压油，液压油具有流动性，且工作温度远低于电磁铁的工作温度，能够带走部分电磁铁产生的热量，降低电磁铁内部温度，保护内部元部件，减少损耗，提高寿命。
[0055] 所述壳体17设有台肩26，并通过台肩26伸入阀主体1的阀芯4与阀套5之间，壳体17通过台肩26与阀主体1之间实现定位。
[0056] 所述滑楔式压扭件7的两侧面对应设置有滚动件19，所述壳体17内壁上在阀芯4的轴向方向上开设有与滚动件19相匹配的滚动直槽20。
[0057] 所述阀芯4与所述摆动杆9之间通过阀芯传动杆21固定连接，阀芯4内部设有阀芯低压流道22，所述阀芯传动杆21伸入阀芯4内部通过阀芯低压流道22与阀芯4固定连接，所述阀芯传动杆21内部开设有贯通的阀芯传动杆流道23，阀芯低压流道22通过阀芯传动杆流道23与湿式操作腔体18相连通。
[0058] 所述滑楔式压扭件7上开设有连接孔24，所述比例电磁铁3的衔铁芯25通过连接孔24与滑楔式压扭件7固定连接。
[0059] 在本实施例中，阀套5如图8所示，轴向上依次开设有P口、A口、T口、B口、P口，其中P口为进油口，T口为出油口。阀芯11上设有两个台肩26，分别与阀套上的A口、B口相对应。
[0060] 在本实施例中，阀芯4在P口的右侧设置高压腔台肩27，高压腔台肩27与同心环14之间形成高压腔15。所述高压腰形槽11、低压腰形槽12、直槽型敏感腔通道13、敏感腔14以及高压腔15共同构成液压导控桥路。
[0061] 如图3所示，当比例电磁铁3无控制信号时，阀芯4在零位，高压腰形槽11和低压腰形槽12与直槽型敏感腔通道13的交接面积相同，阀芯4左端压力为系统压力P的一半，而右端压力恒为P，此时高压腔15的有效面积只有敏感腔14面积的一半，阀芯4处于平衡。
[0062] 工作原理：
[0063] 1、所述比例电磁铁3收到控制信号，向外推动滑楔式压扭件7，楔形槽8与球面连接件10的相对位置发生变化(即相互之间进行扭转)，此时摆动杆9相对旋转中心逆时针旋转一定角度(从右往左看)，从而带动阀芯4做逆时针旋转运动。阀芯4逆时针旋转经过液压导控桥路的作用转化为阀芯4的轴向位移(高压腰形槽11与直槽型敏感腔通道13的交接面积变大，低压腰形槽12与直槽型敏感腔通道13的交接面积变小，高压腔15与敏感腔14压力不平衡，阀芯4右移)，阀芯4位移的同时带动所述摆动杆9也进行向右轴向移动，楔形槽8与球面连接件10的相对位置再次发生变化(即扭转部件16进行再次扭转)，摆动杆9相对旋转中心顺时针旋转，因此阀芯4在旋转加平移的二维运动过程中会重新到达一个新的平衡位置。
[0064] 2、所述比例电磁铁3收到控制信号，向内拉动滑楔式压扭件7，楔形槽8与球面连接件10的相对位置发生变化(即相互之间进行扭转)，此时摆动杆9相对旋转中心顺时针旋转一定角度(从右往左看)，从而带动阀芯4做顺时针旋转运动。阀芯4顺时针旋转经过液压导控桥路的作用转化为阀芯4的轴向位移(高压腰形槽11与直槽型敏感腔通道13的交接面积变小，低压腰形槽12与直槽型敏感腔通道13的交接面积变大，高压腔15与敏感腔14压力不平衡，阀芯4左移)，阀芯4位移的同时带动所述摆动杆9也进行向左轴向移动，楔形槽8与球面连接件10的相对位置再次发生变化(即扭转部件16进行再次扭转)，摆动杆9相对旋转中心逆时针旋转，因此阀芯4在旋转加平移的二维运动过程中会重新到达一个新的平衡位置。
[0065] 依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种基于滚轮滑楔式传动机构的二维电液比例阀，并且能够产生本发明所记载的积极效果。
[0066] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
