电磁换向阀的制作方法

1.本技术涉及一种用于液压系统的电磁换向阀。


背景技术：

2.在液压系统中经常使用电磁换向阀来控制液体的流动方向。电磁换向阀通常包括阀体、阀芯以及两端的电磁铁。每个电磁铁在通电时能够推动阀芯在阀体中的轴向滑动，实现电磁换向阀的液压端口之间的接通和断开。阀芯两端还分别配备复位弹簧，用于在两个电磁铁都不通电时将阀芯保持在中位，在某个电磁铁通电时提供阻尼。
3.现有技术中换向阀每端的复位弹簧通常为单根弹簧。这种设计提供的阻尼特性较为单一，难以满足更高的要求。


技术实现要素：

4.本技术的一个目的是提供一种电磁换向阀，其具有改进的弹簧阻尼特性。
5.为此，本技术在其一个方面提供了一种电磁换向阀，其包括：阀体，其限定了阀室；阀芯，其以可轴向滑动的方式安装在阀室中；设置于阀体轴向两端的电磁铁，每个电磁铁包括固定于阀体的套筒和穿过套筒而与阀芯的相应端面轴向面对的推杆；在阀体的轴向两端中的至少一端中，布置着第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧和第二弹簧设置成：在电磁换向阀的中位，第一弹簧被阀芯和套筒轴向预压缩，第二弹簧的第一端固定于阀芯和套筒之一、第二弹簧的第二端与阀芯和套筒中的另一个之间分隔一段轴向上的自由距离。
6.在一种实施方式中，在所述换向阀从中位开始的阀位切换过程中，阀芯的行程包括第一段行程和第二段行程，其中，所述自由距离与所述第一段行程之间满足：1.05m≤n≤1.45m。
7.在一种实施方式中，所述第一段行程与阀芯的外径之间满足：0.09d≤m≤0.15d。
8.在一种实施方式中，所述第一弹簧被夹持在由所述阀芯轴向支撑的挡圈与所述套筒之间。
9.在一种实施方式中，所述套筒中形成凹槽，所述凹槽中形成轴向位置不同的第一环面和第二环面；所述第一弹簧被夹持在所述阀芯和所述第一环面之间；所述第二弹簧的第一端固定于所述第二环面，并且在电磁换向阀的中位，所述第二弹簧的第二端与阀芯之间分隔所述自由距离；或者，所述第二弹簧的第一端固定于阀芯，并且在电磁换向阀的中位，所述第二弹簧的第二端与所述第二环面之间分隔所述自由距离。
10.在一种实施方式中，所述套筒中形成凹槽，所述凹槽中形成公共环面；所述第一弹簧被夹持在所述阀芯和所述公共环面之间；所述第二弹簧的第一端固定于所述公共环面，并且在电磁换向阀的中位，所述第二弹簧的第二端与阀芯之间分隔所述自由距离；或者，所述第二弹簧的第一端固定于阀芯，并且在电磁换向阀的中位，所述第二弹簧的第二端与所述公共环面之间分隔所述自由距离。
11.在一种实施方式中，所述阀芯的端部中形成凹坑；所述第二弹簧的第一端固定于
套筒，并且在电磁换向阀的中位，所述第二弹簧的第二端与所述凹坑的坑底之间分隔所述自由距离；或者，所述第二弹簧的第一端固定于所述凹坑的坑底，并且在电磁换向阀的中位，所述第二弹簧的第二端与套筒之间分隔所述自由距离。
12.在一种实施方式中，所述阀芯的端部形成减径段，所述减径段限定出台阶面；所述第二弹簧的第一端固定于套筒，并且在电磁换向阀的中位，所述第二弹簧的第二端与所述台阶面之间分隔所述自由距离；或者，所述第二弹簧的第一端固定于所述台阶面，并且在电磁换向阀的中位，所述第二弹簧的第二端与套筒之间分隔所述自由距离。
13.在一种实施方式中，所述第二弹簧的外径小于第一弹簧的内径，第二弹簧的至少一部分在径向上被第一弹簧环绕。
14.在一种实施方式中，在阀体轴向每端中都设有所述第一弹簧和第二弹簧。
15.本技术的电磁换向阀的复位弹簧包括两个弹簧，其中在阀位切换行程的第一段行程中仅有一个弹簧起作用，在阀位切换行程的后续的第二段行程中两个弹簧同时起作用。由此，能够提供更好的弹簧阻尼特性。在阀位切换行程的第一段行程中，能够保持阀芯的高移动速度；在后续的第二段行程中，能够提供高阻尼，避免阀芯冲击以及液压冲击。
附图说明
16.本技术的前述和其它方面将通过下面参照附图所做的详细介绍而被更完整地理解和了解，其中：
17.图1是可以实施本技术技术的一种三位四通电磁换向阀的内部结构的局部示意性剖视图；
18.图2是图1中的电磁换向阀的一个控制端的局部剖视图；
19.图3-6是本技术的电磁换向阀的控制端的其它可行结构的局部剖视图。
具体实施方式
20.本技术总体上涉及电磁换向阀，其为三位换向阀。按油口数量可以划分可以包括三通、四通、五通、六通等。阀芯换位可通过两侧控制端的电磁铁实现。
21.图1是可以实施本技术技术的一种三位四通电磁换向阀，其具有三个阀位，即中位、第一侧阀位和第二侧阀位，并且具有四个油口，即进油口、回油口以及两个工作油口。在图1中，该换向阀处在中位。
22.该换向阀包括：阀体1，其限定了轴向延伸的阀室；阀芯2，其安装在阀室中，并且可轴向移动，以实现阀位的切换；安装在阀体1轴向两侧的电磁铁，分别构成换向阀的控制端，用于推动阀芯2轴向移动。
23.每个电磁铁具有固定安装在阀体1的相应轴向末端的套筒(挡铁)3，以及穿过套筒3轴向延伸的推杆4。电磁铁还包括未示出的电磁线圈、衔铁等。在电磁线圈断电时，推杆4保持在原位，与阀芯2之间分隔一小段轴向距离。在电磁线圈通电时，衔铁被吸引，推动推杆4朝向阀芯2移动并轴向推动阀芯2。
24.阀体1的阀室内壁中形成有沉割槽形式的阀腔，分别是p腔、a腔、b腔和两个t腔。p腔与换向阀的进油口连通，a腔、b腔分别与两个工作油口连通，两个t腔彼此连通并且与回油口连通。
25.阀芯2上形成有环形凸台2a，两个凸台2a轴向分隔、二者之间限定环形的进油槽2b。每个凸台2a的外径为d(也即阀芯2的外径)。两个凸台2a与阀体1的阀室内壁可滑动地配合。
26.在阀芯2的每个端部2c上分别形成有台肩2d。每个台肩2d位于相邻凸台2a的轴向外侧。在每个台肩2d与相邻凸台2a之间，分别形成回油槽2e。
27.每个台肩2d轴向支撑着一个挡圈5。每个挡圈5在轴向内侧的位置被阀体1的阀室末端形成的端部台阶限制。每个套筒3与相应的挡圈5之间轴向布置着第一弹簧6。第一弹簧6一方面围绕着相应的端部2c，并且另一方面插入相应的套筒3内。
28.此外，在每个套筒3内还布置着第二弹簧7，该第二弹簧7至少部分地围绕着相应的推杆4。第二弹簧7的外端固定于套筒3，内端朝向阀芯2的相邻端面2f。第二弹簧7的外径小于第一弹簧6的内径。第二弹簧7的至少一部分在径向上被第一弹簧6环绕。
29.本文中“内”是指朝向阀芯2的轴向中心的方位，“外”是指背对阀芯2的轴向中心的方位。
30.在图1所示换向阀的中位，在径向上，进油槽2b面对着p腔，两个凸台2a分别将a腔、b腔堵住，每个回油槽2e分别面对着一个相应的t腔。
31.换向阀的其它结构在本领域中是熟知的，这里不再描述。
32.进一步讲，在换向阀的中位，在轴向上，第一弹簧6被相应的套筒3和挡圈5轴向预压缩，第二弹簧7的内端与阀芯2的相邻端面2f之间分隔一段轴向自由距离n，即第二弹簧7未被轴向压缩。
33.在任意一侧电磁铁通电时，该侧的推杆4将朝向另一侧轴向移动，接触到阀芯2该侧的端面2f，然后将阀芯2朝向另一侧轴向推动，直至阀位从中位切换到另一侧阀位。阀位切换过程中，阀芯2的行程包括第一段行程m和第二段行程。第一段行程m由进油槽2b与a腔或b腔之间的最短轴向距离限定。
34.阀芯2经过第一段行程m后，会使得进油槽2b与位于p腔另一侧的油腔(a腔或b腔)发生初始连通。之后，阀芯2在经过第二段行程后，到达油槽2b与位于p腔另一侧的油腔(a腔或b腔)之间实现最大流通面积的位置。在从中位开始完成阀位切换后，a腔与b腔之一与p腔连通，a腔与b腔中的另一个与t腔连通。
35.在第一段行程m中，仅有相应的第一弹簧6被阀芯2轴向压缩(即在预压缩的基础上进一步压缩)，而第二弹簧7未被阀芯2轴向压缩。在第二段行程中，第一弹簧6和第二弹簧7都被阀芯2轴向压缩。
36.根据本技术的进一步方面，第二弹簧7的自由距离n可设置成满足下述条件：
37.1.05m≤n≤1.45m。
38.这个条件可确保在第一和第二行程阶段中第一弹簧6和第二弹簧7的上述压缩方式。同时，确保在第二行程阶段中第二弹簧7被充分压缩，以使第二弹簧7足以发挥阻尼作用。
39.进一步地，本技术的第一段行程m可设置成满足下述条件：
40.0.09d≤m≤0.15d。
41.这个条件可确保在阀位切换过程中，阀芯2的总行程被限制在一定的限度内，电磁铁的尺寸不会没必要地过大。
42.图2中示出了图1中的换向阀的任一侧控制端处的放大图。如图2所示，套筒3的内端中形成凹槽，凹槽中由不同直径部位之间产生面向内侧的第一环面3a和第二环面3b。第一环面3a位于第二环面3b的轴向内侧。第一环面3a的直径(中径)大于第二环面3b的直径(中径)。第一弹簧6被轴向夹持在挡圈5与第一环面3a之间。第二弹簧7的外端邻接第二环面3b固定，第二弹簧7的内端在轴向上面对阀芯2的端面2f且与端面2f之间轴向相隔自由距离n。
43.关于两个弹簧的设置，不必局限于图1、图2所示的那样，而是可以替换为其它各种可行结构。
44.例如，在一种改型中，如图3中的换向阀的任一侧控制端处的放大图所示，套筒3的内端中形成凹槽，凹槽中形成面向内侧的公共环面3c。第一弹簧6被轴向夹持在挡圈5与公共环面3c之间。第二弹簧7的外端邻接公共环面3c固定。在阀中位，第二弹簧7的内端在轴向上面对阀芯2的端面2f且与端面2f之间轴向相隔自由距离n。
45.在另一种改型中，如图4中的换向阀的任一侧控制端处的放大图所示，套筒3的内端中形成凹槽，凹槽中形成面向内侧的公共环面3c。第一弹簧6被轴向夹持在挡圈5与公共环面3c之间。此外，阀芯2的端部2c中形成面向轴向外侧的凹坑2g。第二弹簧7的外端邻接公共环面3c固定，第二弹簧7的内端插入凹坑2g中。在阀中位，第二弹簧7的内端在轴向上面对凹坑2g的坑底且与坑底之间轴向相隔自由距离n。
46.作为图4所示改型的替代方案(未示出)，也可以将第二弹簧7的内端邻接凹坑2g的坑底固定，外端在轴向上面对公共环面3c且与公共环面3c之间轴向相隔自由距离n。
47.可以理解，在图4所示改型及其替代方案中，公共环面3c也可以被替换成图2所示的第一环面3a和第二环面3b。
48.在另一种改型中，如图5中的换向阀的任一侧控制端处的放大图所示，套筒3的内端中形成凹槽，凹槽中形成面向内侧的公共环面3c。第一弹簧6被轴向夹持在挡圈5与公共环面3c之间。此外，阀芯2的端部2c形成减径段而产生面向轴向外侧的台阶面2h。第二弹簧7的内端围绕着减径段，第二弹簧7的内端面邻接台阶面2h固定。在阀中位，第二弹簧7的外端在轴向上面对公共环面3c且与公共环面3c之间轴向相隔自由距离n。
49.在图5所示改型中，公共环面3c也可以被替换成图2所示的第一环面3a和第二环面3b。
50.在另一种改型中，如图6中的换向阀的任一侧控制端处的放大图所示，套筒3的内端中形成凹槽，凹槽中形成面向内侧的公共环面3c。第一弹簧6被轴向夹持在挡圈5与公共环面3c之间。此外，阀芯2的端部2c形成减径段而产生面向轴向外侧的台阶面2h。第二弹簧7的外端邻接公共环面3c固定。在阀中位，第二弹簧7的内端在轴向上面对台阶面2h且与台阶面2h之间轴向相隔自由距离n。
51.在图6所示改型中，公共环面3c也可以被替换成图2所示的第一环面3a和第二环面3b。
52.第二弹簧7的内端或外端在阀芯2或套筒3上的固定可以通过形状配合、采用额外的紧固件或紧固结构等实现。这对于本领域技术人员来说是容易实现的。
53.在本技术的原理下，本领域技术人员可以对换向阀的控制端做出其它改造。
54.需要指出，本技术的换向阀的两个控制端可以都采用上述双弹簧结构。但是，根据
具体需要，也可以仅在换向阀的一个控制端采用上述双弹簧结构，在另一个控制端采用单弹簧结构、或是采用包含其它数量的弹簧的结构。
55.需要指出，本技术的原理也同样适用于具有其它阀芯结构的三位换向阀。
56.本技术的电磁换向阀的复位弹簧包括两个弹簧，其中在电磁换向阀的中位，第一弹簧被阀芯和套筒轴向预压缩，第二弹簧的第一端固定于阀芯和套筒之一、第二弹簧的第二端与阀芯和套筒中的另一个之间分隔一段轴向自由距离。这样，在阀位切换行程的第一段行程中仅有一个弹簧起作用，在阀位切换行程的后续的第二段行程中两个弹簧同时起作用。由此，能够提供更好的弹簧阻尼特性。在阀位切换行程的第一段行程中，能够保持阀芯的高移动速度；在后续的第二段行程中，能够提供高阻尼，避免阀芯冲击以及液压冲击。
57.虽然这里参考具体的示例性实施方式描述了本技术，但是本技术的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本技术的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。