CN115280051A - 滑阀 - Google Patents

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CN115280051A
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田中英纪
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Kawasaki Jukogyo KK
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Abstract

第一壳体（2）的滑动孔（21）内能够滑动地***有阀芯（3）。第二壳体（4）形成与滑动孔（21）在同轴上的伺服室（41）。套筒（5）能够滑动地***伺服室（41）内。与套筒（5）能够滑动地嵌合的活塞（6）上固定有螺母（71），与螺母（71）螺合的螺杆轴（72）通过电动马达（74）而旋转。第二壳体（4）形成有输入端口（4a）及排出端口（4b），第一压力室（42）与输入端口连通。第二压力室（43）在从两侧作用于套筒（5）的力平衡的平衡状态下通过活塞（6）与输入端口（4a）及排出端口（4b）隔断，活塞（6）从平衡状态移动时与输入端口（4a）或排出端口（4b）连通。

Description

滑阀
技术领域
本发明涉及通过电动马达使阀芯移动的滑阀。
背景技术
作为用于液压回路的流量控制阀的一种，已知有滑阀。这样的滑阀中，阀芯能够滑动地***壳体的滑动孔内，通过阀芯的位置控制在形成于壳体的流路间流动的流体的流量。
滑阀中，有通过先导压使阀芯移动的滑阀和通过电动马达使阀芯移动的滑阀。例如，专利文献1中，公开了在电动马达和阀芯之间设置有将旋转运动变换为直线运动的直动机构的滑阀。具体地，该滑阀中，阀芯与活塞连结，该活塞上固定有螺母，与螺母螺合的螺杆轴通过电动马达旋转。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1：国际公开第2019/138945号。
发明内容
发明要解决的问题：
但是，专利文献1公开的滑阀中，阀芯的直径较大时，阀芯从流路间流动的流体受到的力（也称为流动力；flow force）变大。因此，精密地控制阀芯的位置需要输出较大的电动马达，导致成本增加并且滑阀自身的尺寸变大。
因此，本发明的目的在于提供一种即使电动马达的输出较小也能精密地控制阀芯的位置的滑阀。
解决问题的手段：
为了解决所述问题，本发明的滑阀的特征在于，具备：形成有多个流路以及滑动孔的第一壳体；能够滑动地***所述滑动孔内的阀芯；形成与所述滑动孔在同轴上的伺服室的第二壳体；套筒，能够滑动地***所述伺服室内，将所述伺服室分隔为与所述第一壳体邻接的第一压力室和远离所述第一壳体的第二压力室，并在所述第一压力室与所述阀芯连结；与所述套筒能够滑动地嵌合、并从所述套筒内超过所述第二压力室地延伸的活塞；固定于所述活塞的螺母；与所述螺母螺合的螺杆轴；以及使所述螺杆轴旋转的电动马达；所述第二壳体形成有与工作液的压力源连接的输入端口和排出端口，所述第一压力室与所述输入端口连通，所述第二压力室在所述第一压力室内的工作液作用于所述套筒的力与所述第二压力室内的工作液作用于所述套筒的力平衡的平衡状态下，通过所述活塞与所述输入端口及所述排出端口隔断，在所述活塞从所述平衡状态向靠近所述阀芯的方向移动时与所述输入端口连通，在所述活塞从所述平衡状态向远离所述阀芯的方向移动时与所述排出端口连通。
根据上述结构，活塞从平衡状态通过电动马达向靠近阀芯的方向移动时，第二压力室与输入端口连通。因此，第二压力室的压力升高，套筒也向靠近阀芯的方向移动。然而，套筒超过平衡状态的位置而移动时，则第二压力室与排出端口连通，第二压力室的压力降低。通过这样的作用，套筒在再次形成平衡状态的位置停止。即，套筒跟随活塞的移动而移动。活塞从平衡状态通过电动马达向远离阀芯的方向移动时也一样。
另一方面，如果活塞不移动，则保持平衡状态。即，第二压力室通过活塞与输入端口以及排出端口隔断。所以，即使阀芯从第一壳体的流路间流动的流体受力，由于第二压力室内的工作液的非压缩性，套筒也不会移动。
如此，本发明中，因为阀芯从流路间流动的流体受到的力不会影响电动马达，所以即使电动马达的输出较小也能精密地控制阀芯的位置。
发明效果：
根据本发明，即使电动马达的输出较小也能精密地控制阀芯的位置。
附图说明
图1是示出根据本发明一个实施方式的滑阀的整体的剖视图；
图2是图1 所示的滑阀的一部分的剖视图；
图3 是图2的主要部分放大图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明一个实施方式的滑阀1。本实施方式中，滑阀1是具有3个端口2a～2c的三位置阀。但是，滑阀1也可是二位置阀。另外，滑阀1的端口数量可适当变更。
具体地，滑阀1包括外表面形成有端口2a～2c的第一壳体（hosing）2和保持在第一壳体2的阀芯3。另外，滑阀1包括与阀芯3在同轴上配置的第二壳体（hosing）4、壳套（casing）73以及电动马达74。第二壳体4安装于第一壳体2，电动马达74借助壳套73安装于第二壳体4。
第一壳体2的内部形成有滑动孔21。阀芯3能够滑动地***该滑动孔21内。此外，第一壳体2形成有从滑动孔21到端口2a～2c的三条流路22～24。另外，形成于第一壳体2的流路的数量可根据端口数量适当变更。
阀芯3形成有两个环状沟31、32。以下，为说明方便，将阀芯3的轴向的一方（图1的右侧）称为右方，另一方（图1的左侧）称为左方。阀芯3在中立位置将流路22与流路23、24两者隔断。阀芯3从中立位置向右方移动则流路22经由环状沟31与流路23连通，阀芯3从中立位置向左方移动则流路22经由环状沟32与流路24连通。
本实施方式中，阀芯3位于中立位置时，阀芯3的左端从第一壳体2突出。但是，阀芯3的长度可适当变更，也可以是阀芯3位于中立位置时，阀芯3的左端容纳于第一壳体2内。另外，本实施方式中，阀芯3的左端形成为比滑动孔21直径小，但也可是阀芯3的左端形成为与滑动孔21直径相同。或者也可以是，如果在阀芯3的可动范围内阀芯3的左端与第一壳体2不干涉，则阀芯3的左端形成为比滑动孔21直径大。
第二壳体4如图2所示，形成与第一壳体2的滑动孔21在同轴上的伺服室41。即，第二壳体4形成有中心线与滑动孔21一致的较深的有底孔，该有底孔被第一壳体2以及阀芯3包覆，借此形成伺服室41。
套筒5能够滑动地***伺服室41内。即，套筒5将伺服室41分隔为与第一壳体2邻接的第一压力室42和远离第一壳体2的第二压力室43。套筒5包括包围内部空间的筒状部和从右方阻塞内部空间的阻塞部。即，套筒5的内部空间仅在左方开口。
套筒5在第一压力室42内与阀芯3连结。本实施方式中，通过万向接头，套筒5的右端与阀芯3的左端连结。具体地，阀芯3的左端设置有沟35，该沟35保持有球15。另一方面，套筒5的右端设置有***沟35内的板状的凸起45，该凸起45设置有与球15嵌合的孔。
但是，也可以是与本实施方式相反地，套筒5的右端设置有保持球15的沟35，阀芯3的左端设置有***沟35内的凸起45。或者也可以是，套筒5的右端与阀芯3的左端通过万向接头以外的接头（例如，球形接头或球面接头等）连结。
活塞6 从套筒5内超过第二压力室43向左方延伸。活塞6与套筒5能够滑动地嵌合。活塞6贯通第二壳体4的位于第二压力室43的左方的部分。活塞6的位于第二壳体4的外侧的左侧部分容纳于壳套73内。
活塞6的左侧部分固定有螺母71。更详细地，活塞6的左侧部分处在该活塞6的中心线上设置有向左方开口的保持孔65，该保持孔65内***有螺母71。另外，活塞6通过省略图示的引导机构引导为仅左右方向上能够移动（即，旋转被禁止）。
螺母71上螺合有螺杆轴72。螺杆轴72通过上述电动马达74旋转。即，电动马达74使螺杆轴72向一个方向旋转，则固定有螺母71的活塞6向右方移动，电动马达74使螺杆轴72向反方向移动，则固定有螺母71的活塞6向左方移动。另外，后面会详细介绍，因为套筒5跟随活塞6的移动而移动，所以与活塞6连结的阀芯3也在与活塞6同方向上仅移动同样的量。
此外，本实施方式中，如图3所示，在活塞6的左侧部分和壳套73之间设置有用于在不向电动马达74供电时将阀芯3维持在中立位置的机构。该机构包括配置为螺母71位于内部的线圈弹簧81和支持线圈弹簧81的两端部的第一弹簧座82以及第二弹簧座83。
线圈弹簧81向活塞6施加用于将阀芯3维持在中立位置的施加力。第一弹簧座82以及第二弹簧座83分别为环状，并与活塞6的左侧部分能够滑动地嵌合。
活塞6的左端设置有与第一弹簧座82抵接用的法兰66。另外，在从法兰66向右侧分开的位置上，与第二弹簧座83抵接用的止动件67安装于活塞6。
此外，筒状的壳套73的内侧面上，在与法兰66对应的位置设置有第一段差部84，并且在与止动件67对应的位置设置有第二段差部85。
根据该结构，对电动马达74不供电时，通过线圈弹簧81的施加力，第一弹簧座82与法兰66和第一段差部84两者抵接，并且第二弹簧座83与止动件67和第二段差部85两者抵接。借此，阀芯3维持在中立位置。
活塞6从阀芯3位于中立位置的状态向右方移动时，第一弹簧座82被法兰66推压而与第一段差部84分开，止动件67与第二弹簧座83分开。反之，活塞6从阀芯3位于中立位置的状态向左方移动时，法兰66与第一弹簧座82分开，并且第二弹簧座83被止动件67推压而与第二段差部85分开。
接着，参照图2，详细说明第二壳体4及其内部的结构。
第二壳体4的外表面形成有：应与工作液的压力源11（例如液压泵）连接的输入端口4a；和例如与工作液用的罐12等连接的排出端口（drain port）4b。例如也可以是，在第一壳体2的流路22～24间流动的液体为油时，从压力源11向输入端口4a供给的工作液为与该油相同的油。
第二壳体4形成有从输入端口4a到第一压力室42的第一流路44。即，第一压力室42通过第一流路44与输入端口4a连通。
套筒5的内部空间的底部（右侧部分）形成有面向活塞6的右端面的排出室53。另外，套筒5设置有从排出室53径向向外延伸的多个横孔54、55。
第二壳体4的伺服室41的内周面在与横孔54、55对应的位置设置有环状沟46。此外，第二壳体4形成有从环状沟46的底到排出端口4b的第二流路47。
活塞6沿着该活塞6的中心线设置有纵孔63。该纵孔63将排出室53与上述保持孔65连通。
此外，活塞6的外周面设置有第一环状沟61和位于比第一环状沟61靠近右方的第二环状沟62。借此，第一环状沟61和第二环状沟62之间形成有台面（land）部60。
套筒5设置有将第一压力室42和第一环状沟61连通的第一流路51，并且形成有用于使第二压力室43与第一环状沟61或第二环状沟62连通的第二流路52。第二流路52在套筒5的内周面上具有用于第一环状沟61的第一开口52a和用于第二环状沟62的第二开口52b。
从第一开口52a的左端到第二开口52b的右端的距离设定为与台面部60的宽（从第一环状沟61到第二环状沟62的距离）相等。此外，活塞6设置有从第二环状沟62的底到纵孔63的多个横孔64。
套筒5的外径设定为比滑动孔21内的阀芯3的最大直径大。因此，套筒5内由于第一压力室42内的工作液而作用有向左的力F1。使第一压力室42的压力为P1、滑动孔21内的阀芯3的最大直径为Da、套筒5的外径为Db时，F1＝P1×π×((Db/2)2-(Da/2)2)。
另一方面，套筒5内由于第二压力室43内的工作液作用有向右的力F2。使第二压力室43的压力为P2、套筒5的外径为Db、活塞6的直径为Dc时，F2=P1×π×((Db/2)2-(Dc/2)2)。
如以上说明那样的结构中，以作用于套筒5的向左的力F1和向右的力F2平衡（F1＝F2）的形式调节第二压力室43的压力P2。该平衡状态下，套筒5位于第二流路52的第一开口52a及第二开口52b被活塞6的台面部60阻塞的位置。因此，第二压力室43通过活塞6与输入端口4a及排出端口4b隔断。
活塞6从平衡状态通过电动马达74向右方（靠近阀芯3的方向）移动时，第二压力室43通过第二流路52、第一环状沟61、第一流路51、第一压力室42以及第一流路44与输入端口4a连通。因此，第二压力室43的压力升高，套筒5也向右方移动。然而，套筒5超过平衡状态的位置而向右方移动时，第二压力室43通过第二流路52、第二环状沟62、横孔64、纵孔63、排出室53、横孔54、55、环状沟46以及第二流路47与排出端口4b连通，第二压力室43的压力降低。通过这样的作用，套筒5在再次形成平衡状态的位置停止。即，套筒5跟随活塞6向右方的移动而向右方移动。
反之，活塞6从平衡状态通过电动马达74向左方（远离阀芯3的方向）移动时，第二压力室43通过第二流路52、第二环状沟62、横孔64、纵孔63、排出室53、横孔54、55、环状沟46以及第二流路47与排出端口4b连通。因此，第二压力室43的压力降低，套筒5也向左方移动。然而，套筒5超过平衡状态的位置而向左方移动时，则第二压力室43通过第二流路52、第一环状沟61、第一流路51、第一压力室42以及第一流路44与输入端口4a连通，第二压力室43的压力升高。通过这样的作用，套筒5在再次形成平衡状态的位置停止。即，套筒5跟随活塞6向左方的移动而向左方移动。
另一方面，如果活塞6不移动，则保持平衡状态。即，第二压力室43通过活塞6与输入端口4a以及排出端口4b隔断。所以，即使阀芯3从在第一壳体2的流路22～24间流动的流体受到力，由于第二压力室43内的工作液的非压缩性，套筒5也不会移动。
如此，本发明中，因为阀芯3从在流路22～24间流动的流体受到的力不影响电动马达74，所以即使电动马达74的输出较小也能精密地控制阀芯3的位置。
（变形例）
本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可进行各种变形。
例如，也可以是不设置用于将阀芯3维持在中立位置的线圈弹簧81。但是，如果如所述实施方式那样设置线圈弹簧81，则不论是否向电动马达74供电，即使阀芯3从在流路22～24间流动的流体受到的力较大时也能将阀芯3维持在一定位置。而且，因为线圈弹簧81配置为螺母71位于内部，所以无需为了线圈弹簧81的配置而增加滑阀1整体的长度。
（总结）
本发明的滑阀的特征在于，具备：形成有多个流路以及滑动孔的第一壳体；能够滑动地***所述滑动孔的阀芯；形成与所述滑动孔在同轴上的伺服室的第二壳体；套筒，能够滑动地***所述伺服室内，将所述伺服室分隔为与所述第一壳体邻接的第一压力室和远离所述第一壳体的第二压力室，并在所述第一压力室与所述阀芯连结；与所述套筒能够滑动地嵌合、并从所述套筒内超过所述第二压力室地延伸的活塞；固定于所述活塞的螺母；与所述螺母螺合的螺杆轴；以及使所述螺杆轴旋转的电动马达；所述第二壳体形成有与工作液的压力源连接的输入端口和排出端口，所述第一压力室与所述输入端口连通，所述第二压力室在所述第一压力室的工作液作用于所述套筒的力与所述第二压力室内的工作液作用于所述套筒的力平衡的平衡状态下，通过所述活塞与所述输入端口及所述排出端口隔断，在所述活塞从所述平衡状态向靠近所述阀芯的方向移动时与所述输入端口连通，在所述活塞从所述平衡状态向远离所述阀芯的方向移动时与所述排出端口连通。
根据上述结构，活塞从平衡状态通过电动马达向靠近阀芯的方向移动时，第二压力室与输入端口连通。因此，第二压力室的压力升高，套筒也向靠近阀芯的方向移动。然而，套筒超过平衡状态的位置而移动时，第二压力室与排出端口连通，第二压力室的压力降低。通过这样的作用，套筒在再次形成平衡状态的位置停止。即，套筒跟随活塞的移动而移动。活塞从平衡状态通过电动马达向远离阀芯的方向移动时也一样。
另一方面，如果活塞不移动，则保持平衡状态。即，第二压力室通过活塞与输入端口以及排出端口隔断。因此，阀芯即使从在第一壳体的流路间流动的流体受到力，由于第二压力室内的工作液的非压缩性，套筒也不会移动。
如此，本发明中，因为阀芯从在流路间流动的流体受到的力不影响电动马达，所以即使电动马达的输出较小也能精密地控制阀芯的位置。
也可以是上述滑阀还具备：以所述螺母位于内部的形式配置、并向所述活塞施加用于将所述阀芯维持在中立位置的施加力的线圈弹簧。根据该结构，不论是否向电动马达供给电力，即使阀芯从在流路间流动的流体受到的力较大时也能将阀芯维持在一定位置。而且，因为线圈弹簧以螺母位于内部的形式配置，所以不需要为了线圈弹簧的配置而增加滑阀整体的长度。
符号说明：
1 滑阀
11 压力源
2 第一壳体
21 滑动孔
22～24 流路
3 阀芯
4 第二壳体
4a 输入端口
4b 排出端口
41 伺服室
42 第一压力室
43 第二压力室
5 套筒
6 活塞
71 螺母
72 螺杆轴
74 电动马达
81 线圈弹簧

Claims (2)

1.一种滑阀，具备：
形成有多个流路以及滑动孔的第一壳体；
能够滑动地***所述滑动孔内的阀芯；
形成与所述滑动孔在同轴上的伺服室的第二壳体；
套筒，能够滑动地***所述伺服室内，将所述伺服室分隔为与所述第一壳体邻接的第一压力室和远离所述第一壳体的第二压力室，并在所述第一压力室内与所述阀芯连结；
与所述套筒能够滑动地嵌合、并从所述套筒内超过所述第二压力室地延伸的活塞；
固定于所述活塞的螺母；
与所述螺母螺合的螺杆轴；以及
使所述螺杆轴旋转的电动马达；
所述第二壳体形成有与工作液的压力源连接的输入端口和排出端口，
所述第一压力室与所述输入端口连通，
所述第二压力室在所述第一压力室内的工作液作用于所述套筒的力与所述第二压力室内的工作液作用于所述套筒的力平衡的平衡状态下，通过所述活塞与所述输入端口以及所述排出端口隔断，在所述活塞从所述平衡状态向靠近所述阀芯的方向移动时与所述输入端口连通，在所述活塞从所述平衡状态向远离所述阀芯的方向移动时与所述排出端口连通。
2.根据权利要求1所述的滑阀，其特征在于，
还具备：以所述螺母以位于内部的形式配置、并向所述活塞施加用于将所述阀芯维持在中立位置的施加力的线圈弹簧。
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