一种液压控制阀组、液压系统和工程机械

摘要

本发明公开了一种液压控制阀组、液压系统和工程机械。公开的液压控制阀组包括主路换向阀模块和至少两个片选模块；各片选模块包括两个插装阀和换向阀；主路换向阀模块包括主路换向阀和与主路换向阀的两个工作口相通的梭阀，多个片选模块并联后与主路换向阀串连。每个片选模块与一个液压执行元件相对应。通过改变相应片选模块中换向阀的状态，可以使一个片选模块处于导通状态，使其他片选模块处于截止状态；再通过控制主路换向阀就可以控制相应液压执行元件；这样，设置一个主路换向阀就可以实现对多个液压执行元件的控制，进而可以减小主路换向阀的数量，降低液压系统由于设置多个主路换向阀而导致的成本。

说明书

技术领域

本发明涉及液压控制技术，特别涉及一种液压控制阀组，还涉及一种包括 该液压控制阀组的液压系统，及包括该液压系统的工程机械。

背景技术

当前液压控制技术广泛应用在各个领域；而且，在一个液压系统中，一般 具有多个液压执行元件，以执行不同的动作。

比如：在起重机械中，液压系统就可以包括变幅油缸和伸缩油缸，变幅油 缸可以控制起重臂的角度，伸缩油缸可以控制起重臂的长度。为了实现对变幅 油缸和伸缩油缸的控制，当前，液压系统通常设置分别与变幅油缸和伸缩油缸 相对应的至少两个主路换向阀。通过相应的主路换向阀可以控制变幅油缸或伸 缩油缸的动作方向及动作的速度。随着起重机械向大型化、综合化方向发展， 需要以较大流量向变幅油缸或伸缩油缸供给液压油；同时，要比较精确地控制 流量，以准确控制起重臂的状态。这样，主路换向阀即要满足变幅油缸或伸缩 油缸对流量的需要，也要满足对流量精确控制的需要；这样，液压系统中设置 多个主路换向阀时，成本就会大幅度上升。

当然，其他包括多个液压执行元件的液压系统中，也存在相同的问题。因 此，如何在保证对多个液压执行元件控制的同时，降低由于设置多个主路换向 阀而导致的成本，是当前本领域技术人员需要解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种液压控制阀组，利用该液压控制阀组可以保证 对多个液压执行元件控制，同时，可以降低液压系统由于设置多个主路换向阀 而导致的成本。

在提供上述液压控制阀组的同时，本发明还提供一种包括该液压控制阀组 的液压系统。还提供一种包括该液压系统的工程机械。

本发明提供的液压控制阀组包括主路换向阀模块和至少两个片选模块；所 述片选模块包括第一插装阀、第二插装阀和换向阀；

所述主路换向阀模块包括主路换向阀和第一梭阀，所述第一梭阀的两个进 油口分别与所述主路换向阀的第一工作口和第二工作口相通；

所述第一插装阀的第一工作口和所述第二插装阀的第一工作口分别与所述 主路换向阀的第一工作口和第二工作口相连；所述第一插装阀的第二工作口和 所述第二插装阀的第二工作口用于分别与预定的液压执行元件的两个液压腔相 通；所述换向阀的进油口与所述第一梭阀的出油口相通，回油口与回油油路相 通，第一工作口与第一插装阀的液控口和所述第二插装阀的液控口均相通；

所述换向阀在第一种状态下，其进油口与第一工作口相通，在第二种状态 下，其回油口与第一工作口相通；

所述主路换向阀在第一种状态下，其进油口和回油口分别和第一工作口和 第二工作口相通，在第二种状态下，其进油口和回油口分别和第二工作口和第 一工作口相通。

可选的，各所述片选模块中还分别包括第二梭阀；

各所述片选模块中，所述第二梭阀的两个进油口分别和所述第一插装阀的 第二工作口和所述第二插装阀的第二工作口相通；出油口与所述换向阀的第二 工作口相通；

所述换向阀在第一种状态下，其进油口与第一工作口相通，其回油口与第 二工作口相通，在第二种状态下，其回油口与第一工作口相通，进油口与第二 工作口相通。

可选的，所述液压控制阀组包括至少3个所述片选模块。

可选的，所述主路换向阀为三位四通阀，且所述主路换向阀位于中位时， 其第一工作口和第二工作口均与回油口相通。

可选的，所述主路换向阀为液控阀。

可选的，所述换向阀为电控阀。

提供的液压系统包括液压泵和多个液压执行元件，还包括上述任一种液压 控制阀组；所述主路换向阀的回油口和进油口分别与回油油路和液压泵的排油 口相通；一个所述片选模块中，其所述第一插装阀的第二工作口和所述第二插 装阀的第二工作口分别与预定的所述液压执行元件的两个液压腔相通。

可选的，所述第一插装阀的第二工作口通过第一液控单向阀和所述液压执 行元件的一个液压腔相通，所述第二插装阀的第二工作口通过第二液控单向阀 与所述液压执行元件的另一个液压腔相通；

所述第一液控单向阀的液控口与第二液控单向阀的自由进油口相通，所述 第二液控单向阀的液控口与第一液控单向阀的自由进油口相通。

提供的工程机械包括发动机，还设置有上述任一种液压系统，所述发动机 的输出轴与所述液压泵输入轴相连。

可选的，该工程机械为起重机，至少一个所述液压执行元件为变幅油缸， 至少一个所述液压执行元件为伸缩油缸。

本发明提供的液压控制阀组中，包括主路换向阀模块和至少两个片选模块； 所述片选模块包括第一插装阀、第二插装阀和换向阀；所述主路换向阀模块包 括主路换向阀和第一梭阀，所述第一梭阀的两个进油口分别与所述主路换向阀 的第一工作口和第二工作口相通，多个片选模块并联后与主路换向阀串连。每 一个片选模块设置一个换向阀。每个片选模块与一个液压执行元件相对应，并 控制该液压执行元件。其工作原理为：在需要某一液压执行元件执行预定动作 时，使相应片选模块中换向阀在第二状态，使第一插装阀和第二插装阀导通（此 时片选模块处于导通状态）；对于不需要执行动作的液压执行元件，使相应片选 模块中换向阀在第一状态，使第一插装阀和第二插装阀保持截止（此时片选模 块处于截止状态）；这样通过控制主路换向阀就可以控制液压执行元件的动作方 向和动作速度，可以实现对该液压执行元件进行精确控制；这样，在液压系统 中，设置一个主路换向阀就可以实现对多个液压执行元件的控制。选择最大流 量合适、控制比例适当的主路换向阀，可以满足液压执行元件对供油流量的需 要，并保证对液压执行元件的精确控制。由于液压系统中不需要针对每一个液 压执行元件分别设置主路换向阀，进而可以减小主路换向阀的数量，由于片选 模块的两个插装阀成本较低，且换向阀不需要控制主油路液压油，其成本也较 低，这样就可以降低液压系统由于设置多个主路换向阀而导致的成本。进而， 该技术方案可以在保证对多个液压执行元件控制的同时，降低液压系统由于设 置多个主路换向阀而导致的成本。

在进一步的技术方案中，各所述片选模块中还分别包括第二梭阀；所述第 二梭阀的两个进油口分别和所述第一插装阀的第二工作口和所述第二插装阀的 第二工作口相通；出油口与所述换向阀的第二工作口相通。这样，在相应片选 模块处于截止状态时，通过相应插装阀的第二工作口泄漏的液压油可以通过换 向阀的回油口回流，避免对液压执行元件产生不利影响；在相应片选模块处于 导通状态时，从第一梭阀引出的高压油与第二梭阀高压进油口相通，可以避免 从相应插装阀第二工作口流出的高压油通过换向阀回流，保证液压系统的正常 工作。

本发明提供的液压系统由于包括上述液压控制阀组，也具有相对应的技术 效果。在进一步的技术方案中，在相应片选模块和液压执行元件之间连接由两 个液控单向阀组成的液压锁止机构，可以避免液压执行元件高压传递到片选模 块中，一方面可以使相应液压执行元件保持预定的状态，另一方面可以减小或 避免液压执行元件外负载对相对应片选模块的不利影响。

本发明提供的工程机械由于包括上述液压系统，也具有相对应的技术效果。 在工程机械为起重机时，利用上述液压控制阀组可以分别控制变幅油缸和伸缩 油缸，不需要设置多个主路换向阀分别控制变幅油缸和伸缩油缸，可以降低起 重机的成本。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例一提供的液压控制阀组的控制原理示意图；

图2为本发明实施例二提供的液压控制阀组的控制原理示意图；

图3示出了液压锁止机构的工作原理示意图。

图中：

主路换向阀模块M

主路换向阀M.1

第一梭阀M.2

片选模块1、2、3

第一插装阀1.1、2.1、3.1

第二插装阀1.4、2.4、3.4

换向阀1.3、2.3、3.3

第二梭阀1.2、2.2、3.2

液压锁止机构6

第一液控单向阀6.1

第二液控单向阀6.2

液压执行元件7、7.1、7.2、7.3

具体实施方式

为了解决背景技术部分中所述的技术难题，申请人对当前液压系统的规律 进行研究。申请人发现，在液压系统具有多个液压执行元件时，一些液压执行 元件与另一些液压执行元件并不是同时动作的，比如：对于起重机而言，起重 臂的变幅操作和伸缩操作之间不存在同时动作情形，在进行变幅操作时，伸缩 操作停止，反之，亦然。这样，变幅油缸和伸缩油缸就可以分别进行控制和操 作。基于液压系统的上述规律，申请人提出以下实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征 可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

请参考图1，该图为本发明实施例一提供的液压控制阀组的控制原理示意 图；同时为了描述的方便，图中还示出了液压控制阀组之外的、与其相连的液 压执行元件7.1、7.2、7.3。

该实施例提供的液压控制阀组包括主路换向阀模块(M)和至少两个片选模 块，图中示出的3个片选模块分别用1、2、3指示。主路换向阀模块(M)包括主 路换向阀M.1和第一梭阀M.2。其中，各片选模块可以相同，分别包括两个插 装阀和一个换向阀。即片选模块1包括第一插装阀1.1、第二插装阀1.4和换向 阀1.3；片选模块2包括第一插装阀2.1、第二插装阀2.4和换向阀2.3；片选模 块3包括第一插装阀3.1、第二插装阀3.4和换向阀3.3。主路换向阀模块(M) 包括主路换向阀M.1和第一梭阀M.2。

其中，主路换向阀M.1可以为现有的主路换向阀，用于精确控制较大流量 的液压油。本实施例中，主路换向阀M.1为四通三位阀；具有进油口、回油口、 第一工作口和第二工作口；进油口与进油油路P相通，回油口与回油油路T相 通。主路换向阀M.1位于左位（位置名称以附图为参照确定，下同）时，进油 口与第二工作口相通，回油口与第一工作口相通；主路换向阀M.1位于右位时， 进油口与第一工作口相通，回油口与第二工作口相通；主路换向阀M.1位于中 位时，进油口截止，第一工作口和第二工作口均与回油口相通。

第一梭阀M.2的两个进油口分别与主路换向阀M.1的第一工作口和第二工 作口相通。这样，在主路换向阀M.1的第一工作口和第二工作口中任一工作口 为高压油口时，均可以通过第一梭阀M.2的出油口传递。

多个片选模块并联在主路换向阀模块M的输出端。其中，片选模块1中， 第一插装阀1.1的第一工作口和第二插装阀1.4的第一工作口分别与主路换向阀 M.1的第一工作口和第二工作口相连；第一插装阀1.1的第二工作口和第二插 装阀1.4的第二工作口用于分别与液压执行元件7.1的两个液压腔相通（图中用 液压缸表示液压执行元件，但液压执行元件不限于液压缸）。

换向阀1.3的进油口与主路换向阀模块M的第一梭阀M.2的出油口相通， 回油口与回油油路相通。换向阀1.3的第一工作口与第一插装阀1.1的液控口和 第二插装阀1.4的液控口均相通。换向阀1.3具有两种状态，在第一种状态下， 其进油口与第一工作口相通，在第二种状态下，其回油口与第一工作口相通。 片选模块2和片选模块3与片选模块1的连接方式及内部分结构相同，在此不 再赘述。本例中，各换向阀均为两位三通阀，在右位时，为第一种状态，其进 油口与第一工作口相通，在左位时，为第二种状态，其回油口与第一工作口相 通。

其中，片选模块1形成外接油口A1、B1，片选模块2形成外接油口A2、 B2，片选模块3形成外接油口A3、B3。片选模块1的外接油口A1、B1分别 与液压执行元件7.1的两个液压腔相通；片选模块2的外接油口A2、B2分别 与液压执行元件7.2的两个液压腔相通；片选模块3中的外接油口A3、B3分 别与液压执行元件7.3的两个液压腔相通。

上述液压控制阀组的工作原理为：

在需要液压执行元件7.1执行预定动作，其他液压执行元件7.2、7.3不执 行预定动作时：主路换向阀M.1根据预定控制需要，处于左位或右位，其第一 工作口为高压油口或第二工作口为高压油口；第一梭阀M.2将主油路中高压油 路的压力通过其出油口引出。使片选模块1中换向阀1.3位于左位，此时，第 一插装阀1.1的液控口和第二插装阀1.4的液控口均通过换向阀1.3与回油油路 相通，第一插装阀1.1的阀芯和第二插装阀1.4的阀芯复位，第一插装阀1.1的 两个工作口及第二插装阀1.4的两个工作口均导通（片选模块1处于导通状态）； 此时，主路换向阀M.1的第一工作口与外接油口A1之间可以通过第一插装阀 1.1相通，主路换向阀M.1的第二工作口与外接油口B1之间可以通过第二插装 阀1.4相通。同时，使片选模块2中换向阀2.3位于右位，此时，第一插装阀 2.1的液控口和第二插装阀2.4的液控口均通过换向阀2.3与第一梭阀M.2的出 油口相通；第一梭阀M.2出油口的压力传递到第一插装阀2.1的液控口和第二 插装阀2.4的液控口，使第一插装阀2.1的两个工作口及第二插装阀2.4的两个 工作口均截止（片选模块2处于截止状态），此时主路换向阀M.1的第一工作 口与外接油口A2之间保持截止，主路换向阀M.1的第二工作口与外接油口B2 之间也保持截止；同样的原理，使片选模块3中换向阀3.3位于右位，也可以 使片选模块3处于截止状态，主路换向阀M.1的第一工作口与外接油口A3之 间保持截止，主路换向阀M.1的第二工作口与外接油口B3之间保持截止。此 时，通过控制主路换向阀M.1就可以控制液压执行元件7.1的动作方向和动作 速度，同时使液压执行元件7.2、7.3保持不动；选择合适的主路换向阀M.1， 就可以实现对该液压执行元件7.1进行精确控制。

同样，在需要液压执行元件7.2执行预定动作，其他液压执行元件7.1、7.3 不执行预定动作时，可以使片选模块1中的换向阀1.3位于右位，使片选模块2 中的换向阀2.3位于左位，使片选模块3中的换向阀3.3位于右位；这样，片选 模块1处于截止状态，片选模块2处于导通状态，片选模块3处于截止状态。

上述液压控制阀组利用液压系统中一些液压执行元件与另一些液压执行元 件并不是同时动作的规律，设置一个主路换向阀M.1就可以实现对多个液压执 行元件的控制。选择最大流量合适、控制比例适当的主路换向阀M.1，同时， 应用插装阀控制相应油路的通断，可以满足液压执行元件7.1、7.2、7.3对供油 流量的需要，并保证对相应液压执行元件的精确控制。由于液压系统中不需要 针对每一个液压执行元件分别设置主路换向阀M.1，进而可以减小主路换向阀 M.1的数量。由于各片选模块的插装阀成本较低，且换向阀不需要控制主油路 液压油，其成本也较低，这样就可以降低液压系统由于设置多个主路换向阀而 导致的成本。进而，该实施例提供的液压控制阀组可以在保证对多个液压执行 元件控制的同时，降低液压系统由于设置多个主路换向阀而导致的成本。可以 理解，一个片选模块可以和多个同步动作的液压执行元件相对应，进而可以通 过一个主路换向阀M.1控制多个同步动作的液压执行元件。

液压控制阀组中片选模块的数量，可以根据实际需要确定；优选技术方案 中，液压控制阀组中的多个片选模块相同，并集成在一个阀体块上；这样，根 据需要，可以在液压控制阀组设置相应数量的阀体块。

可以理解，主路换向阀M.1可以为电控阀或手动控制阀。一个实施例中， 主路换向阀M.1为液控阀。在液压控制阀组集成在一个阀体上时，阀体上可以 设置相应的先导液压油路，通过先导液压系统控制主路换向阀M.1的位置及工 作口开度。同样，换向阀1.3、2.3、3.3可以为电控阀、手动控制阀或液控阀。

利用实施例提供的液压控制阀组，在使片选模块1处于导通状态，片选模 块2和片选模块3均处于截止状态时，由于主路换向阀M.1的两个工作油口之 一为高压油口，因此，在片选模块2中，高压油路的高压油可能会通过第一插 装阀2.1或第二插装阀2.4渗漏到外接油口A2或B2，渗漏液压油的积累可能 会影响液压执行元件7.2的状态。同样，在片选模块处于截止状态时，渗漏的 液压油要会影响相应液压执行元件的状态，影响液压系统的工作可靠性。为此， 在实施例一的基础上，本发明实施例二提供了另一种液压控制阀组。

请参考图2，该图为本发明实施例二提供的液压控制阀组的控制原理示意 图。与实施例一提供的液压控制阀组相比，该实施例提供的液压控制阀组中， 各片选模块中还分别包括一个第二梭阀。如图所示，片选模块1包括第二梭阀 1.2，片选模块2包括第二梭阀2.2，片选模块3包括第二梭阀3.2。

另外，各片选模块中，换向阀具有两个工作口。与实施一相同，各片选模 块中，换向阀的第一工作口与相应第一插装阀的液控口和第二插装阀的液控口 均相通。如图所示，在片选模块1中，第二梭阀1.2的两个进油口分别和第一 插装阀1.1的第二工作口和第二插装阀1.4的第二工作口相通；出油口与换向阀 1.3的第二工作口相通。其他片选模块中，换向阀与其他部件连接方式可以相同， 不再一一赘述。

各片选模块中，换向阀的工作原理相同，以下以片选模块1为例，对各片 选模块的换向阀工作原理进行描述。换向阀1.3在第一种状态下，其进油口与 第一工作口相通的同时，其回油口与第二工作口相通。这样，在片选模块1处 于截止状态时，渗漏液压油可以通过第二梭阀1.2的出油口、换向阀1.3的第二 工作口、换向阀1.3的回油口到达回油油路，避免渗漏液压油积累对液压执行 元件的不利影响。

在换向阀1.3在第二种状态下，其回油口与第一工作口相通的同时，进油 口与第二工作口相通。此时，片选模块1处于导通状态，第二梭阀1.2的两个 进油口之一与主油路的高压油路相通，并将高压引入到换向阀的第二工作口。 同时，由于换向阀1.3的进油口与第一梭阀M.2的出油口相通，其压力与高压 油路的压力基本相等；进而可以将高压油路的压力引到第二梭阀1.2的出油口； 此时，使进油口与第二工作口相通可以避免高压油通过第二梭阀1.2的出油口 向外流动，保证液压控制阀组及相应液压系统的正常工作。

该实施例中，换向阀1.3可以为一个四通两位阀，在右位时，为第一种状 态，进油口和回油口分别和第一工作口和第二工作口相通，在左位时，为第二 种状态，其进油口和回油口分别和第二工作口和第一工作口相通。

在提供上述液压控制阀组的基础上，本发明实施例还提供一种液压系统， 该液压系统包括液压泵和多个液压执行元件。另外，该液压系统还包括上述任 一种液压控制阀组。其中，主路换向阀M.1的进油口和回油口分别与液压泵的 排油口和回油油路相通；一个片选模块与至少一个液压执行元件相对应。如在 片选模块1中，其第一插装阀1.1的第二工作口和第二插装阀1.4的第二工作口 分别与预定的液压执行元件的两个液压腔相通。相对应的片选模块与液压执行 元件连接方式可以相同。

由于液压系统包括上述液压控制阀组，也具有相对应的技术效果，在此不 再赘述。

请再参考2，在片选模块1处于截止状态时，如果液压执行元件受到外负 载作用，外接油口1和外接油口2压力就会不同，进而导致第二梭阀1.2的两 个进油口压力不同，液压油就会从第二梭阀1.2的出油口回油（通过换向阀1.3； 这样就可能会使液压执行元件失控。为此，在液压系统中，还可以设置液压锁 止机构。

请参考图3，该图示出了液压锁止机构的工作原理示意图。液压锁止机构6 包括第一液控单向阀6.1和第二液控单向阀6.2。此时，第一插装阀1.1的第二 工作口（外接油口A1表示）通过第一液控单向阀6.1和液压执行元件7的一个 液压腔相通；即第一液控单向阀6.1的自由进油口与外接油口A1相通，自由出 油口与液压执行元件7的一个液压腔相通。第二插装阀1.4的第二工作口（外 接油口A1表示）通过第二液控单向阀6.2与液压执行元件7的另一个液压腔相 通，即第二液控单向阀6.2的自由进油口与外接油口B1相通，自由出油口与液 压执行元件7的另一个液压腔相通。同时，第一液控单向阀6.1的液控口与第 二液控单向阀6.2的自由进油口相通，第二液控单向阀6.2的液控口与第一液控 单向阀6.1的自由进油口相通。该液压锁止机构6的工作原理可以与现有技术 相同，利用该液压锁止机构6可以防止或减小液压执行元件的失控现象。

另外，本发明实施例还提供一种工程机械，该工作机械包括发动机，还设 置上述任一种液压系统，发动机的输出轴与液压泵输入轴相连。该工程机械可 以为起重机，至少一个液压执行元件为变幅油缸，至少一个液压执行元件为伸 缩油缸。在工程机械为起重机时，利用上述液压控制阀组可以分别控制变幅油 缸和伸缩油缸，不需要设置多个主路换向阀分别控制变幅油缸和伸缩油缸，可 以降低起重机的成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。