[發(fā)明專利]一種新型比例換向閥

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202111155103.1
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113819273A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 楊敬;張磊;權龍
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: F16K11/20
• 分類號: F16K11/20;F16K31/04;F16K31/36;F16K31/50;F16K31/53;F16K37/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 王思俊

1.一種新型比例換向閥，包括第一步進電機（1）、滾珠絲杠螺母（2）、左位位移傳感器（3）、變剛度彈簧（4）、閥芯（5）、閥體（6）、閥套（7）、齒輪副（8）、第三步進電機（9）、右位位移傳感器（10）和第二步進電機（11）；所述第一步進電機（1）和第二步進電機（11）與閥體通過連接件剛性連接，且第一步進電機（1）和第二步進電機（11）的旋轉(zhuǎn)軸線與閥芯（5）軸線重合；所述第三步進電機（9）輸出軸安裝于齒輪副主動齒輪位置；所述閥芯（5）兩端切制傳動螺紋，螺紋長度為閥芯工作行程的3倍，閥芯（5）傳動螺紋處與滾珠絲杠螺母（2）組成螺紋副；所述左位位移傳感器（3）和右位位移傳感器（10）均安裝與閥芯（5）伸出端，檢測閥芯的位移；所述閥套（7）安裝于閥體內(nèi)（6），安裝完成后具有圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的單一自由度；所述閥套（7）與齒輪副中的從動齒輪剛性連接，第三步進電機（9）輸出軸和閥套（7）分別為齒輪副連接的兩個旋轉(zhuǎn)部件；所述變剛度彈簧（4）安裝于先導壓力油腔內(nèi)部，與閥體直接接觸。

2.根據(jù)權利要求1中所述一種新型比例換向閥，其特征在于第一步進電機（1）和第二步進電機（11）輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比，在步進電機完成指定角位移后，保持靜態(tài)鎖定狀態(tài)，第一步進電機（1）和第二步進電機（11）會輸出保持轉(zhuǎn)矩，即閥芯此時保持靜止，步進電機完成開環(huán)控制，同時第一步進電機（1）和第二步進電機(11)得到的總是脈沖數(shù)相同，方向電平不同的電信號。

3.根據(jù)權利要求1中所述一種新型比例換向閥，其特征在于新型比例換向閥在閥芯（5）自零位單向位移小于6mm時，僅用步進電機驅(qū)動閥芯產(chǎn)生位移。

4.根據(jù)權利要求1中所述一種新型比例換向閥，其特征在于當先導壓力油進入新型比例換向閥的先導壓力油腔推動閥芯產(chǎn)生運動時，同時第一步進電機（1）和第二步進電機（11）輸出角位移。

5.根據(jù)權利要求1中所述一種新型比例換向閥，其特征在于閥芯(5)的切制螺紋升角大于摩擦角，螺旋副中滾珠絲杠與絲杠螺母均作為主動件；當?shù)谝徊竭M電機（1）和第二步進電機（11）輸出角位移時，滾珠絲杠螺母（2）為主動件，閥芯（5）為直線從動運動；在閥芯在先導壓力油作用下進行＜0.5mm微動位移時，第一步進電機（1）和第二步進電機（11）為開路狀態(tài)，閥芯（5）為主動直線運動，滾珠絲杠螺母（2）為從動旋轉(zhuǎn)運動。

6.根據(jù)權利要求1中所述一種新型比例換向閥，其特征在于閥套（7）上開有節(jié)流窗口，當?shù)谌竭M電機（9）帶動齒輪副(8)轉(zhuǎn)動時，會改變閥套（7）上通流窗口面積的大小。

7.根據(jù)權利要求1中所述一種新型比例換向閥，其特征在于無控制脈沖信號和先導壓力為零時，閥芯（5）位于中位，工作口A和工作口B、進油口P、回油口T均處于關閉狀態(tài)；當執(zhí)行元件需要小流量和精確控制閥芯位移時，此時閥芯（5）位置控制為開環(huán)控制系統(tǒng)，控制單元輸出脈沖信號至第一步進電機（1）和第二步進電機（11），步進電機精確的角位移可轉(zhuǎn)換為閥芯（5）的精確的軸向運動，完成開環(huán)控制；當執(zhí)行元件需要大流量時，控制單元輸出電信號控制先導壓力油進入換向閥一側，推動閥芯（5）運動，同時控制單元（15）也會向第一步進電機（1）和第二步進電機（11）輸出脈沖信號，提高閥芯（5）運動的速度，閥芯（5）到達預定位置，第一步進電機（1）和第二步進電機（2）轉(zhuǎn)為力矩控制，左位位移傳感器（3）和右位位移傳感器（10）會檢測閥芯位移，控制單元（15）控制的先導壓力油與新型比例換向閥中位移傳感器構成電液閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過控制先導壓力的大小來控制閥芯的位移。

8.根據(jù)權利要求1~7任意一項所述一種新型比例換向閥，新型比例換向閥同時具有先導壓力和步進電機控制方式。