阅读说明：本技术 阀芯、阀芯加工方法、液压阀和挖掘机 (Valve core, valve core machining method, hydraulic valve and excavator ) 是由 松本哲 王博 王瑞 陆爱华 朱彪 于 2020-07-24 设计创作，主要内容包括：本发明的实施例提供了一种阀芯、阀芯加工方法、液压阀和挖掘机,涉及液压阀制造技术领域。该阀芯上设有开口槽,开口槽的槽底呈凸状,开口槽的宽度在阀芯开启过程中随阀芯的位移量增大而逐渐变大,开口槽的深度在阀芯开启过程中随阀芯的位移量增大而逐渐变大。该阀芯在阀体中移动时,能改变阀芯的开口槽的流量,使得流量变化更加平稳,从而改善挖掘机的操作性。(The embodiment of the invention provides a valve core, a valve core machining method, a hydraulic valve and an excavator, and relates to the technical field of hydraulic valve manufacturing. The valve core is provided with an open slot, the slot bottom of the open slot is convex, the width of the open slot is gradually increased along with the increase of the displacement of the valve core in the opening process of the valve core, and the depth of the open slot is gradually increased along with the increase of the displacement of the valve core in the opening process of the valve core. When the valve core moves in the valve body, the flow of an open slot of the valve core can be changed, so that the flow change is more stable, and the operability of the excavator is improved.)

阀芯、阀芯加工方法、液压阀和挖掘机

技术领域

本发明涉及液压阀制造技术领域，具体而言，涉及一种阀芯、阀芯加工方法、液压阀和挖掘机。

背景技术

目前工程机械传动大多是由液压驱动，其中液压挖掘机是通过动臂、斗杆、铲斗和回转单一或复合动作来实现挖掘和卸载，操作人员在驾驶室内操作先导手柄从而使主阀阀芯切换，泵出来的压力油供给到各个工作装置，同时从工作装置回油排出至油箱。

通常，评价挖掘机好坏最重要的一个指标之一是其操作性，因其用途的多样性，其操作性显得至关重要。经发明人长期研究发现，从泵到工作装置的进油量以及从工作装置到油箱的回油量会直接影响挖掘机的操作性。因此，如何提高挖掘机的操作性能是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种阀芯、阀芯加工方法、液压阀和挖掘机，其能够实现阀芯的可变开口，提高进油量和回油量的平稳性，从而提高挖掘机的操作性。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种阀芯，应用于阀体上；所述阀芯上设有开口槽，所述开口槽的槽底呈凸状，所述开口槽的宽度在所述阀芯开启过程中随所述阀芯的位移量增大而逐渐变大，所述开口槽的深度在所述阀芯开启过程中随所述阀芯的位移量增大而逐渐变大。

在可选的实施方式中，所述开口槽的槽底呈抛物线曲面凸起。

在可选的实施方式中，所述阀芯的开口面积为A，所述阀芯在开启过程中的位移为X，其中：A＝f(X³)。

在可选的实施方式中，所述阀芯包括芯体和设于所述芯体端部的轴端，所述轴端的直径小于所述芯体的直径；所述芯体上开设所述开口槽。

在可选的实施方式中，所述芯体上靠近所述轴端的端部开设所述开口槽。

在可选的实施方式中，所述开口槽从所述芯体的外周面延伸至所述芯体靠近所述轴端的端面。

在可选的实施方式中，所述开口槽的数量为多个，多个所述开口槽均匀分布于所述芯体上。

第二方面，本发明实施例提供一种阀芯加工方法，用于加工如前述实施方式中任一项所述的阀芯；加工刀具沿所述阀芯的外周面向所述阀芯的端面呈凸状曲线路径移动，并在移动过程中绕所述加工刀具的自身轴线旋转，以加工形成所述开口槽。

在可选的实施方式中，所述加工刀具沿所述阀芯的外周面向所述阀芯的端面呈凸状曲线路径移动的步骤中，所述凸状曲线呈抛物线。

第三方面，本发明实施例提供一种液压阀，包括阀体和如前述实施方式中任一项所述的阀芯，所述阀芯安装在所述阀体内。所述阀芯上设有开口槽，所述开口槽的槽底呈凸状，所述开口槽的宽度在所述阀芯开启过程中随所述阀芯的位移量逐渐变大，所述开口槽的深度在所述阀芯开启过程中随所述阀芯的位移量逐渐变大。

第四方面，本发明实施例提供一种挖掘机，包括如前述实施方式所述的液压阀。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明实施例提供的阀芯，阀芯的开口槽的槽底呈凸状，开口槽的宽度在阀芯开启过程中随阀芯的位移量增大而逐渐增大，开口槽的深度在阀芯开启过程中随阀芯的位移量增大而逐渐增大。这样，在阀芯移动过程中，改变阀芯的开口面积，能够调节进油量或回油量，从而改善挖掘机的操作性。

本发明实施例提供的阀芯加工方法，加工刀具沿阀芯的外周面向阀芯的端面呈凸状曲线路径移动，并在移动过程中加工刀具绕自身的轴线旋转，加工形成开口槽。这样加工出的开口槽，在阀芯移动过程中能实现开口大小可变，调节液压阀的进油量或回油量，以提高整机操作性。

本发明实施例提供的液压阀，包括上述的阀芯，由于在阀芯上设有特殊结构的开口槽，有利于调节液压阀的进油量和回油量，进而使得液压阀动作更加平稳，提高整机操作性。

本发明实施例提供的挖掘机，包括上述的液压阀，能实现阀芯移动过程中，液压阀的进油量和回油量的调节，从而改善整机的操作性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明具体实施例提供的阀芯的开口槽的第一视角的结构示意图；

图2为本发明具体实施例提供的阀芯的开口槽的第二视角的结构示意图；

图3为本发明具体实施例提供的阀芯与阀体配合的一种工况下的结构示意图；

图4为本发明具体实施例提供的阀芯与阀体配合的另一种工况下的结构示意图；

图5为本发明具体实施例提供的阀芯的开口面积与位移量的关系示意图；

图6为现有技术中的一种阀芯的第一视角的结构示意图；

图7为现有技术中的一种阀芯的第二视角的结构示意图；

图8为现有技术中的另一种阀芯的第一视角的结构示意图；

图9为现有技术中的另一种阀芯的第二视角的结构示意图；

图10为本发明具体实施例提供的阀芯的开口槽的加工方法示意图。

图标：100-阀芯；110-芯体；120-轴端；111-开口槽；130-抵持部；200-液压阀；210-阀体；211-装配孔；213-第一端部；215-第二端部；220-泵供应通道；230-油缸通道；241-弹性件；243-操作端；101-第一切槽；103-第二切槽；160-加工刀具。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

评价挖掘机好坏最重要的一个指标之一是其操作性，因其用途的多样性，其操作性显得至关重要。液压挖掘机通过动臂、斗杆、铲斗和回转单一或复合动作来实现挖掘和卸载，操作人员在驾驶室内操作先导手柄从而使主阀阀芯切换，泵出来的压力油供给到各个工作装置，同时从工作装置回油排出至油箱。经发明人长期研究发现，要调整泵到工作装置的进油量以及工作装置到油箱的回油量可通过改变阀芯的可变开口结构来实现，从而达到改善挖掘机操作性的目的。

现有技术中，阀芯的开口结构多种多样，比如V形槽、K形槽等，大多都是根据单一槽或者单一槽组合而形成的，不管是哪种槽，其槽口底部结构都是由加工刀具的形状相对于阀芯移动方向而形成的凹状或一定变化的直线，这并没有很好地解决操作性问题。基于现有技术的缺陷，本申请提出了一种阀芯100，其开口槽111的结构能够调节液压阀200的进油量和回油量，以改善挖掘机的操作性。

请参考图1和图2，本发明实施例提供一种阀芯100，应用于阀体210(见图3)上；阀芯100上设有开口槽111，开口槽111的槽底呈凸状，开口槽111的宽度在阀芯100开启过程中随阀芯100的位移量增大而逐渐变大，开口槽111的深度在阀芯100开启过程中随阀芯100的位移量增大而逐渐变大。由于开口槽111的宽度和深度在随阀芯100的移动而变化，因此，在阀芯100打开过程中，进油量是在不断变化的，在阀芯100关闭过程中，回油量也是在不断变化的。即开口槽111的特定结构使得阀芯100移动过程中，阀芯100的可变开口即开口面积能调节进油量和回油量，并且开口槽111的槽底呈凸状，其调节量相对稳定。从阀芯100的可变开口调节到阀芯100最大位移时的最大进油量过程中，切换较为平稳，以此有利于提升操作性。

可选的，本实施方式中的开口槽111的槽底呈抛物线凸起。抛物线的凸状结构能使得开口槽111在阀芯100移动过程中进油量和回油量呈圆滑曲线变化，降低操作顿挫感，改善操作性能。可以理解，阀芯100的开口面积决定了进油量和回油量的多少，在阀芯100移动过程中，阀芯100的开口面积A与阀芯100移动的位移量X满足以下关系式，即A＝f(X³)，这样能够大大改善液压挖掘机的操作性。

进一步地，本实施例提供的阀芯100，包括芯体110和设于芯体110端部的轴端120，轴端120的直径小于芯体110的直径。轴端120用于接收先导手柄的操作信号，以推动芯体110移动。芯体110上开设开口槽111，详细地，芯体110上靠近轴端120的端部开设开口槽111，且开口槽111从芯体110的外周面延伸至芯体110靠近轴端120的端面，开口槽111的槽底的延伸方向即呈抛物线凸状。

可选的，开口槽111的数量可以是一个或多个，为了提高进油量和回油量的均匀性以及稳定性。本实施例中的开口槽111数量为多个，多个开口槽111均匀分布于芯体110上，比如可以是两个、三个、四个、五个或六个开口槽111，沿芯体110的外周面均匀间隔分布。多个开口槽111均匀间隔分布，不仅可以增加进油量和回油量，提高操作稳定性，同时开口槽111的结构具有一定的对称性，加工方便，同时缓减加工产生的应力集中，提高结构可靠性。

下面以阀芯100的具体应用场景为例进行说明，本实施例还提供一种液压阀200，液压阀200包括阀芯100和阀体210，阀芯100和阀体210配合，以实现液压阀200的导通或关闭。

图3为阀芯100与阀体210配合的一种工况下的结构示意图。其中，阀体210包括相对设置的第一端部213和第二端部215，阀体210上在第一端部213和第二端部215之间开设有装配孔211，阀芯100设于装配孔211中并能在装配孔211中移动。阀体210上分别连通有泵供应通道220和油缸通道230，泵供应通道220和油缸通道230间隔连接在阀体210上，阀芯100用于使泵供应通道220和油缸通道230导通或关闭。可选地，阀芯100的轴端120远离芯体110的一端还设有抵持部130，抵持部130与装配孔211配合，根据阀体210的形状结构不同，装配孔211开设的形状不同，抵持部130的形状也不相同，抵持部130靠近阀体210的第一端部213，并与操作端243连接，操作端243包括操作手柄，抵持部130用于接收操作手柄的操作信号。当然，在其他可选的实施方式中，抵持部130也可以省略，阀芯100的轴端120直接用于接收操作手柄的操作信号，这里不作具体限定。芯体110远离轴端120的一端与阀体210的第二端部215之间设有弹性件241。可选地，阀芯100的轴端120靠近第一端部213设置，芯体110远离轴端120的一端与第二端部215之间设有弹性件241，弹性件241采用弹簧，当然弹性件241也可以是弹片或其它弹性元件。

如图3，阀芯100位于中位，抵持部130并没有收到操作信号，在弹簧弹力作用下，抵持部130与阀体210的第一端部213抵接，此时，芯体110上的开口槽111位于泵供应通道220和油缸通道230之间，泵供应通道220和油缸通道230之间的油路不导通即处于关闭状态。如图4，当抵持部130接收到操作信号，推动阀芯100整体往右移动，即图4中从泵供应通道220向油缸通道230方向移动，克服弹簧的弹力，弹簧被压缩，芯体110上的开口槽111逐渐移动至油缸通道230中，泵供应通道220中的液压油经开口槽111逐渐流向油缸通道230中；当阀芯100向右移动至最大位移，开口槽111完全位于油缸通道230中，泵供应通道220中的液压油以最大进油量流入油缸通道230中，此时，泵供应通道220和油缸通道230之间的油路完全导通。

需要说明的是，在液压阀200从关闭到导通的移动过程中，即本实施例中阀芯100向右移动的过程，可以分为三个阶段，第一阶段n1，芯体110向右移动至开口槽111远离轴端120的一端刚与油缸通道230接触，此时泵供应通道220和油缸通道230仍处于不导通状态，没有进油量。第二阶段n2，开口槽111远离轴端120的一端刚与油缸通道230接触直至开口槽111靠近轴端120的一端刚与油缸通道230接触，此时泵供应通道220和油缸通道230通过开口槽111导通，进油量由开口槽111的形状和阀芯100开口面积而定。第三阶段n3，开口槽111靠近轴端120的一端刚与油缸通道230接触至阀芯100最大位移量，此时泵供应通道220和油缸通道230通完全导通。

图5示出了该三个阶段下阀芯100位移量与阀芯100的开口面积的曲线关系图。为了凸显本申请中开口槽111的流量调节效果，特设置了两个对比切槽结构，即第一切槽101和第二切槽103，其中，曲线a为现有第一种阀芯100的第一切槽101结构下得出的阀芯100位移量与阀芯100的开口面积的曲线关系图，该第一切槽101结构为凹状的弧形切槽，如图6和图7。曲线b为现有第二种阀芯100的第二切槽103结构下得出的阀芯100位移量与阀芯100的开口面积的曲线关系图，该第二切槽103结构为阶梯状的切槽，如图8和图9。曲线c为本实施例提供的开口槽111结构下得出的阀芯100位移量与阀芯100的开口面积的曲线关系图，开口槽111的槽底呈凸状结构。由此可以看出，与液压阀200的操作性有极大关系的是阀芯100移动过程中的第二阶段n2以及从第二阶段n2向第三阶段n3的移动过程。

现有第一切槽101结构表现出的曲线a，其阀芯100的开口面积对于阀芯100移动来说面积变化率太大，曲线中出现明显尖点，操作中会有顿挫感，不流畅，因此，该切槽结构导致液压挖掘机的操作性不好。现有第二切槽103结构表现出的曲线b，阀芯100的开口面积在第二阶段n2呈现幅度较大的波浪形阶段性变化，因此液压挖掘机的工作装置速度变化也呈阶段性变化，操作性能不高。容易理解，现有技术中，不管是第一切槽101结构还是第二切槽103结构，在阀芯100从第二阶段向第三阶段移动过程中，即芯体110靠近轴端120的端面经过油缸通道230时，阀芯100的开口面积变化率急剧增大，操作手在操作上能感觉到该速度的急速变化，所以需要在现有的技术中进一步提高操作性，其改善是十分有限的。同时对于两个或两个以上的工作装置进行复合操作时，即有多个油缸通道230分别与泵供应通道220连通，每一油缸通道230和泵供应通道220之间分别设有阀芯100，液压油从共通的泵供应通道220经过各个阀芯100向每个油缸通道230供油。在现有的切槽结构技术中，阀芯100的开口面积特性如曲线a、b所示，其从第二阶段n2向第三阶段n3移动过程是不连续变化的，因此，在操作性上，对于两个或两个以上复合动作想要很平稳柔和的操作是非常困难的。

本实施例提供的阀芯100，开口槽111结构呈抛物线形状凸起，操作手通过操作手柄发出操作信号后，阀芯100在阀体210中移动，能改变阀芯100的可变开口。并且，开口槽111的结构是随着阀芯100的移动而发生改变，在阀芯100开启的过程中，开口槽111的宽度在随阀芯100移动量增大而扩大，同时，又以凸状抛物曲线使槽底深度变深，进而，在阀芯100的开口槽111开始附近就具有了一定宽度及深度的开口形状，如图1所示，从而使阀芯100的开口面积A与移动位移X遵循以下关系A＝f(X³)，如曲线c所示，整个曲线光滑过渡，没有明显尖点或拐点，操作中无顿挫感，这样可以大大地改善液压挖掘机的操作性。

可选地，本实施例还提供了一种阀芯100加工方法，用于加工本实施例中的阀芯100。如图10，图中箭头指加工刀具160的移动路径；阀芯100上开口槽111的加工方式可以是：加工刀具160沿阀芯100的外周面向阀芯100的端面呈凸状曲线路径移动，并在移动过程中绕加工刀具160的自身轴线旋转，以加工形成开口槽111。进一步地，该移动路径中的凸状曲线为抛物线路径。这样，就可以较容易地实现开口槽111的加工。这样成型的开口槽111，是随着阀芯100的移动量增加，槽口宽度变宽，并且同时使槽口深度变化为凸状的曲线，凸状曲线包括但不限于圆弧或抛物线等，也就是说类似于2次方凸状曲线。因此该阀芯100的开口面积A相对于上述阀芯100移动量X可以表示为X的3次方以上的连续曲线，如曲线c所示。当阀芯100的开口槽111有较小的移动量时，其阀芯100的开口面积变化率小，且随着阀芯100的移动量增大，在从第二阶段n2向第三阶段n3的变化过程中，很容易实现平滑且连续地面积变化。此外，虽然本实施例中开口槽111的槽底形状为凸状曲线，但由多段短直线组成的类似的形状也能够得到同样的调节效果，这里不作具体限定。

容易理解，在阀芯100开启过程中，进油量可以通过开口槽111平稳调节，在阀芯100关闭过程中，回油量也能够通过开口槽111平稳调节。因此，本实施例提供的阀芯100能够改善现有技术中所存在的操作性问题，能大幅改善液压挖掘机单个或复合动作的操作性，从而大大地提高了整机的操作性。

本发明实施例还提供一种挖掘机，包括如前述实施方式的液压阀200，液压阀200包括阀体210和如前述实施方式中的阀芯100，阀芯100安装在阀体210内。阀芯100上设有开口槽111，开口槽111的槽底呈凸状，开口槽111的宽度在阀芯100开启过程中随阀芯100的位移量逐渐变大，开口槽111的深度在阀芯100开启过程中随阀芯100的位移量逐渐变大。该挖掘机单个或复合动作的操作性较好，大大地提高了整机的操作性，提升了操作手的操作体验。

综上所述，本发明实施例提供了一种阀芯100、液压阀200、阀芯100加工方法和挖掘机，由于阀芯100上设有开口槽111，开口槽111的宽度和深度均随阀芯100位移量的增大而增加，开口槽111的槽底呈凸状，这样在阀芯100的开口槽111开始附近就具有了一定宽度及深度的开口形状，且随着阀芯100的移动量增大，在从第二阶段n2向第三阶段n3的变化过程中，很容易实现平滑且连续地面积变化。有利于大幅改善液压挖掘机单个或复合动作的操作性，从而大大地提高了整机的操作性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。