CN103032562B - 动力换挡变速器的换挡平稳结合阀以及换挡调压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力换挡变速器的换挡平稳结合阀以及换挡调压系统，换挡平稳结合阀包括进油口、出油口、用于控制调压过程的控制口、液控型减压阀、蓄能器以及节流孔。液控型减压阀串联在进油口与出油口之间；节流孔的两端分别与液控型减压阀液控口端以及出油口相连；蓄能器包含背腔和动力腔，背腔连接在液控型减压阀液控口端上，动力腔与控制口相连。换挡调压系统包含主节流孔、换挡平稳结合阀、液控阀、减压阀。本发明提供的换挡平稳结合阀结构设计紧凑，油压变化特性合理，对动力换挡变速器减少换挡冲击，改善驾驶员的工作环境，降低劳动强度，延长传动系统机件的使用寿命等都有重要的实用价值。

Description

动力换挡变速器的换挡平稳结合阀以及换挡调压系统

技术领域

本发明涉及行走机械传动技术领域，尤其涉及一种工程机械传动技术领域的换挡平稳结合阀以及换挡调压系统。

背景技术

在行走机械，尤其是工程机械传动技术领域，动力换挡变速器已有广泛的应用。工程机械用动力换挡变速器，具有操纵简单，换挡快、在工作负荷下不停车换挡等特点。这种变速器是通过液压操纵离合器(或制动器)接合和分离来实现换挡的，由于液体的不可压缩性，液压传动系统刚度较大，一旦液体充满液压缸，消除离合器摩擦片间隙后，油压便瞬时升高，会产生以下不良后果：(1)离合器接合粗暴，产生换挡冲击，使传动系产生较大的动载荷，加剧零件的磨损：(2)油压的急剧上升使离合器在接合初期表面温升过快，摩擦片会产生翘曲变形；(3)换挡粗暴，乘坐舒适性差。

为改善上述问题，大多数动力换挡变速器操纵油路中都设有换挡平稳结合阀，作为传动系统核心控制部件的换挡平稳结合阀性能的改善对提高变速器换挡品质起到关键作用。现有换挡平稳结合阀的实际运用性能并不理想，常需要足够大的蓄能器或很小的节流孔配合才能实现所需要的平稳结合时间，并且平稳结合过程的油压变化规律对缓冲换挡冲击不理想。由此造成现有换挡平稳结合阀常存在以下问题：1、换挡冲击大；2、结构复杂、尺寸大；3、易造成节流孔堵塞、弹簧疲劳失效等故障现象；4、参数调节困难，不利于产品的通用化。

发明内容

本发明的目的是提供一种油压变化特性合理的换挡平稳结合阀，以提高换挡品质。

本发明的技术方案如下：

一种动力换挡变速器的换挡平稳结合阀，包括进油口、出油口、用于控制调压过程的控制口、液控型减压阀、蓄能器以及节流孔，所述液控型减压阀串联在所述进油口与所述出油口之间；所述节流孔的两端分别与所述液控型减压阀液控口端以及所述出油口相连；所述蓄能器包含背腔和动力腔，所述背腔连接在所述液控型减压阀液控口端上，所述动力腔与所述控制口相连。

所述的节流孔为薄壁小孔或细长型小孔。

所述的液控型减压阀为油压控制，设有1个液控口。

所述的蓄能器为弹簧式蓄能器。

本发明还公开了一种换挡调压系统，包括主节流孔、换挡平稳结合阀以及串联的液控阀和减压阀，所述主节流孔与所述换挡平稳结合阀的进油口及所述减压阀的入口相连，所述液控阀与所述减压阀的出口串联后，所述液控阀的输出口与所述换挡平稳结合阀的控制口连接，用于对换挡平稳结合阀提供外部控制油压。

所述液控阀为两位三通换向阀。

本发明的有益效果如下：本发明提供的换挡平稳结合阀的结构设计紧凑，油压变化特性合理。油液由进油口进入，通过该换挡平稳结合阀调压后的油液由出油口输出，供变速器离合器进行换挡操作，控制口用于对该阀调压过程的控制，减压阀串联在进油口与出油口之间，蓄能器包含背腔、动力腔，背腔连接在减压阀液控口上，动力腔连接在换挡平稳结合阀控制口上，节流孔的两端分别连接在减压阀液控口端和出油口上。由于节流孔位于减压阀控制油路上，流经节流孔的油液能够被稳定在尽可能小的固定值附近，在设计时，可根据设计需求，改变换挡平稳结合阀中零件的规格（例如节流孔孔径的大小），实现平稳结合的时间的控制，以减少换挡平稳结合阀的使用故障，提高行走机械的换挡品质，同时有利于产品的通用化。

附图说明

图1是本发明换挡平稳结合阀的原理图；

图2是本发明换挡平稳结合阀的调压效果曲线图；

图3是本发明换挡平稳结合阀的一实施例剖视图；

图4是本发明换挡调压系统的一实施例的结构图；

图1、图3中，1为进油口，2为出油口，3为控制口，4为减压阀，401为减压阀液控口，5为蓄能器，501为蓄能器背腔，502为蓄能器弹簧腔，503为蓄能器弹簧，6为节流孔；

图2中，纵轴Po表示换挡平稳结合阀出油口油压，P_i表示换挡平稳结合阀进油口油压，P₁表示平稳结合的起始压力，P₂表示平稳结合的终止压力，dt表示平稳结合时间长度；

图4中，8为优先阀，9为主节流孔，10为液控阀，11为减压阀，20为换挡平稳结合阀，30为换挡调压系统。

具体实施例

如图1和图3所示，一种动力换挡变速器的换挡平稳结合阀20，包括进油口1、出油口2、用于控制调压过程的控制口3、液控型减压阀4、蓄能器5以及节流孔6。液控型减压阀4串联在进油口1与出油口2之间；节流孔6的两端分别与减压阀液控口401端以及出油口3相连；蓄能器5包含背腔501和动力腔502，背腔501连接在减压阀液控口401上，动力腔502与控制口相连。

主油路油液通过进油口1进入，通至液控型减压阀4；蓄能器5作为储能元件，降低液压系统刚度，使离合器结合油压平稳上升；节流孔6和蓄能器5相配合，控制平稳结合过程时间；最后通过该换挡平稳结合阀20调压后的油液由出油口2输出，供变速器离合器进行换挡操作；控制口（3）连接外部控制油压，用于对该换挡平稳结合阀20调压过程的控制。

图3为本发明换挡平稳结合阀20一实施例的剖视图，对于具体的尺寸设计，阀体的整体尺寸在毫米级，具体在本实施例中，其长为90mm，宽为65mm，结构设计紧凑。

本实施例中，液控型减压阀4为油压控制，设有一个液控口401。如图1所示，液控型减压阀4只需外接一路外控油路，因此在安装时，只需设置一个液控口401，即可满足需求，降低安装难度。上述液控口401即一般液控型减压阀中的外控口。

本实施例中，蓄能器为弹簧式蓄能器。蓄能器的动力腔即为弹簧式蓄能器的弹簧腔502。选用弹簧式蓄能器既能满足功能需求，且弹簧式蓄能器体积较小，符合换挡平稳结合阀20尺寸设计要求。

图2为整个平稳结合过程的油压变化规律。其中，纵轴Po表示换挡平稳结合阀20出油口油压，横轴T表示时间，P_i表示换挡平稳结合阀20进油口油压，为固定不变值；P₁表示平稳结合过程的起始压力，P₂表示平稳结合过程的终止压力；dt表示平稳结合时间长度。

下面结合换挡平稳结合阀20的工作过程对图2进行说明。在离合器换挡充油结束的瞬间，液控型减压阀4的输出口即换挡平稳结合阀20出油口2处的压力Po迅速上升至P₁，由于出油口2处的压力增大，油液开始通过节流孔6进入蓄能器5的背腔501中。随着液控型减压阀4输出口处压力Po的升高，进入蓄能器背腔501的压力油推动蓄能器5的柱塞下移，开始压缩弹簧腔502。随着挡位离合器处的油压升高，弹簧腔502中的弹簧503被压缩至极限位置，蓄能器5的弹簧力和控制口3处接受的外部油压的压力叠加后与蓄能器5背腔压力平衡，出油口2处的压力Po的大小由P₁上升至P₂，平稳结合过程结束。

此后，由于蓄能器的限位作用，弹簧腔502中的弹簧503逐渐恢复原状，推动蓄能器5的柱塞上移，油液经由节流孔6流回出油口2中，使得输出口处压力Po迅速升高，达到换挡平稳结合阀20进油口油压Pi的数值。

在整个平稳过程中，液控型减压阀4除实现调压功能外，还兼作节流孔6的流量控制。节流孔两端（即出油口2、蓄能器背腔501）之间的油压差由于受到液控型减压阀4的控制，油压差稳定，因此位于换挡平稳结合阀20主油路上的节流孔6处所流过的油液流量稳定，且可以被控制在尽可能小的固定值附近。从而采用本发明所示的换挡平稳结合阀20，能够实现油压曲线变化合理，可提高行走机械的换挡品质。

由以上分析可知，本实施例中，控制口3处接受的外部压力和蓄能器5的弹簧力决定了平稳结合过程的压力值，即起始压力P₁由控制口3接受的外部压力和蓄能器5弹簧503未压缩时的压力进行调节；终止压力P₂可由控制口3接受的外部压力和蓄能器5弹簧503压缩到最大时的压力进行调节。平稳结合过程的时间dt可由蓄能器容积和节流孔大小进行调节。因此在实际使用中，可根据工况需要，选择适合的零件型号，进行参数调整，以达到最佳配置，从而有利于产品的通用化。

本实施例中，节流孔6为薄壁小孔或者细长型小孔，由于节流孔6位于减压阀控制油路上，因此流经节流孔的油液被稳定在尽可能小的固定值附近。在实际使用时，可以采用较大的孔径，这样既降低了制造难度，同时减少了节流孔堵塞的可能性。

如图4所示，一种换挡调压系统30，包括主节流孔9、换挡平稳结合阀20、串联的减压阀11以及液控阀10，主节流孔9一端与换挡平稳结合阀20的进油口1以及减压阀11的入口相连，液控阀10与减压阀11的出口串联后，液控阀10的输出口与换挡平稳结合阀20的控制口3相连，用于对换挡平稳结合阀20提供外部控制油压。

本实施例中，液控阀10为两位三通换向阀。液控阀10的三个输出口分别与换挡平稳结合阀20的控制口3、减压阀11以及电磁换向阀和换挡离合器相连，以实现液控阀10阀芯位置的左右改变。

下面结合上述换挡调压系统30在工程机械电液动力换挡系统中的应用说明换挡调压系统30的工作原理。

如图4所示，变速器内液压油一部分大流量压力油通过优先阀8后流向变矩器，另一部分小流量压力油流向平稳结合调压系统调压系统30的主节流孔9，换挡平稳结合阀20的出油口以及液控阀10输出口分别与电磁换向阀和换挡离合器相连。在离合器充油过程中，液控阀10阀芯的初始位置位于图示左位，由于换挡离合器处的油压增大，导致与其相连的液控阀10的阀芯从左位移至图示右位。离合器换挡充油结束后，液控型减压阀4的输出口即换挡平稳结合阀20出油口2处的压力由Po迅速上升至P₁，如前所述，起始压力P₁与终止压力P₂由串联的液控阀10与减压阀11的输出口压力和蓄能器5弹簧503未压缩时的压力调节，因此蓄能器5背腔受减压阀11的调定压力控制。由于出油口2处的压力增大，油液开始通过节流孔6进入蓄能器5的背腔501中。进入蓄能器背腔501的压力油推动蓄能器5的柱塞下移，开始压缩弹簧腔502。随着系统油压逐渐上升，弹簧腔502中的弹簧503被压缩至极限位置，蓄能器5的弹簧力和控制口3处接受的外部油压的压力叠加后与蓄能器5背腔压力平衡，此时出油口2处的压力Po的大小由P₁上升至P₂，结束平稳结合过程。

此后，由于蓄能器的限位作用，弹簧腔502中的弹簧503迅速恢复原状，推动蓄能器5的柱塞上移，油液经由节流孔6流回出油口2中，输出口处压力Po由P₂迅速升高至P_i。在此过程中，液控阀10的阀芯为抵抗弹簧力，被推到了初始左位，蓄能器6复位，以等待下一次换挡。

本实施例中，优先阀8的流量由流至变矩器压力油的流量决定，挡位离合器由具体所应用的变速器所决定。

上述的对实施例和应用例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例和应用例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种动力换挡变速器的换挡调压系统，其特征在于：包括主节流孔、换挡平稳结合阀以及串联的液控阀和减压阀；

所述换挡平稳结合阀包括进油口、出油口、用于控制调压过程的控制口、液控型减压阀、蓄能器以及节流孔；所述液控型减压阀串联在所述进油口与所述出油口之间；所述液控型减压阀为油压控制，设有一个液控口；所述节流孔的两端分别与所述液控型减压阀的所述液控口端以及所述出油口相连；所述蓄能器包含背腔和动力腔，所述背腔连接在所述液控型减压阀的所述液控口端上，所述动力腔与所述控制口相连；

所述主节流孔与所述换挡平稳结合阀的进油口及所述减压阀的入口相连，所述液控阀与所述减压阀的出口串联后，所述液控阀的输出口与换挡平稳结合阀的控制口连接，用于对所述换挡平稳结合阀提供外部控制油压；

所述液控阀为两位三通换向阀，三个开口中，一端开口连接所述减压阀的出口；一端开口连接所述换挡平稳结合阀的控制口；一端开口连接所述换挡平稳结合阀的出油口，并一起连接换挡离合器。

2.根据权利要求1所述的动力换挡变速器的换挡调压系统，其特征在于：所述的节流孔为薄壁小孔或细长型小孔。

3.根据权利要求1所述的动力换挡变速器的换挡调压系统，其特征在于：所述的蓄能器为弹簧式蓄能器。