CN103671324B - 一种用于液力传动机械压力控制的两级控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于液力传动机械压力控制的两级控制阀，包括一级压力控制阀及二级压力控制阀两个压力控制单元。一级阀部分由主阀阀座、主阀阀体、衬套、主阀弹簧及主阀阀芯组成；二级阀部分由二级阀阀座、二级阀弹簧、二级阀阀体及二级阀阀芯组成。一级压力控制阀的底部设有进油口，一级压力控制阀的顶部设有出油口，二级压力控制阀的底部设有进油口，二级压力控制阀的侧面设有若干出油口，一级压力控制阀的进油口与工作腔的出油口相连通，一级压力控制阀的一个出油口与二级压力控制阀底部的进油口相连通，一级压力控制阀的其他出油口和二级压力控制阀侧面的出油口与热交换器的进油口相连通。本发明可以延长缓速器和整车寿命。

Description

一种用于液力传动机械压力控制的两级控制阀

技术领域

本发明涉及一种两级控制阀，具体涉及一种用于液力传动机械压力控制的两级控制阀。

背景技术

液力机械是以流体(液体或气体)为工作介质与能量载体的机械设备。液力机械的工作过程是通过流体间的相互作用实现能量的传递或相互转换，其包括液力偶合器、液力变矩器、液力缓速器等以液体为工作介质的能量传递和转换装置。此处以液力缓速器为例说明，液力缓速器的工作腔由带有叶片的转子和带有叶片的定子组成。其制动原理是利用控制介质(大部分车辆使用经空气压缩泵增压的气体)作用于工作介质并将其压入工作腔，通过转子的高速运转将工作介质加速并约束其流向从而使得工作介质以合理角度冲击定子叶片，通过工作介质间的摩擦以及工作介质与叶片间相互冲击，将车辆的动能转化为工作介质的热能。在液力缓速器工作液流回路中设有热交换器，可将热量散发到空气或散热介质中。这就实现了液力缓速器的持续制动作用，制动力的大小由控制控制介质压力的比例控制阀来实现。

在液力机械中，压力控制阀常常用来调节系统中液流的压力和流量，对于液力缓速器这种利用液力将动能转换为热能的液力装置，工作介质常以很高的压力和温度运动，压力控制阀是连接工作腔与热交换器的关键部件，其作用是保证工作腔中油液压力的稳定，使缓速器输出持久平稳的制动扭矩，避免因工作腔压力过高导致的扭矩冲击，保护系统部件免于巨大的压力冲击和热冲击。在现有的液力缓速器中都使用的是单级的压力控制阀，这种调节压力的方式存在着一些弊端。

首先，在需要缓速器持续输出较大扭矩时，比例控制阀会高压气体压入油池，高压气体将油液压入工作腔，在油液与定、转子的共同作用下，使工作腔中的油压会进一步增大，当工作腔中油液压力超过单级压力控制阀最大开度的压力时，单级的压力控制阀就无法继续发挥调压的作用，随着缓速器转子转速的降低，工作腔中的油液压力可能会达到一个很大的峰值，突然升高的工作腔压力会导致缓速器输出扭矩的突然增加，对整车的传动系统产生猛烈的冲击。同时，这样的高油压传递到热交换器中，会对热交换器内部板翅式的焊接结构造成破坏，导致水层和油层互混，使水混入油液中，致使整个缓速器失去功能。其次，液力缓速器是利用液力特性将动能转化为热能的装置，在缓速器工作过程中会产生大量热。当缓速器转子转速一定时，工作腔中的油压越大，发热就越多，油液的温度也就越高。如果油温持续升高，油液就会因为温度过高而变质，使缓速器输出的制动扭矩突然减小，过高的油温又会对热交换器产生巨大热冲击，严重时会对热交换器和整车散热系统造成损坏。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于液力传动机械压力控制的两级控制阀，该控制阀可以在保证缓速器持续输出平稳制动扭矩的前提下，有效的减小使用缓速器带来的制动扭矩冲击和热冲击，保护缓速器零部件和整车系统部件。

为达到上述目的，本发明所述的用于液力传动机械压力控制的两级控制阀包括一级压力控制阀及二级压力控制阀，一级压力控制阀的底部设有进油口，一级压力控制阀的顶部设有出油口，二级压力控制阀的底部设有进油口，二级压力控制阀的侧面设有若干出油口，一级压力控制阀的出油口与二级压力控制阀底部的进油口相连通。

所述一级压力控制阀包括主阀阀座、主阀阀体、衬套、主阀弹簧及主阀阀芯，主阀阀座上设有进油口，主阀阀体底部设有凹槽，主阀阀体的顶部设有与凹槽相连通的出油口，凹槽的顶部设有第一通孔，衬套插入于第一通孔内，衬套的顶部密封，主阀阀体的上端套接于衬套内，主阀弹簧套接于主阀阀芯上，主阀弹簧的下端与主阀阀芯底部上表面固定连接，主阀弹簧的上端与凹槽的顶部固定连接，主阀阀座与主阀阀体的下端密封连接；

当主阀弹簧处于压缩状态时，主阀阀座上的进油口与凹槽相连通，当主阀弹簧处于自由状态时，凹槽与主阀阀座上的进油口通过主阀阀芯的底部隔断。

所述二级压力控制阀包括二级阀阀座、二级阀弹簧、二级阀阀体及二级阀阀芯，二级阀阀体为中空结构，二级阀阀体的侧面纵向设置有若干出油口，二级阀阀体下端的进油口与主阀阀体上部的出油口密封连接，二级阀阀体的上端与二级阀阀座密封连接，二级阀阀座上开设有第二通孔，二级阀阀芯的上端套接于所述第二通孔内，二级阀弹簧套接于二级阀阀芯上，二级阀弹簧的上端与二级阀阀座的底部固定连接，二级阀弹簧的下端固定于二级阀阀芯的侧面上；

当二级阀弹簧处于自由状态时，二级阀阀芯的底部位于二级阀阀体侧面上所有出油口的下部，且二级阀阀体侧面上的所有出油口均通过二级阀阀芯的侧面密封，当二级阀弹簧处于压缩状态时，二级阀阀芯的底部位于二级阀阀体侧面上若干出油口的上部。

所述主阀阀体上部的出油口与二级阀阀体的下端通过螺纹连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的用于液力传动机械压力控制的两级控制阀包括一级压力控制阀及二级压力控制阀，一级压力控制阀的出油口与二级压力控制阀的进油口相连通，从而通过两个压力控制阀来实现对油压的分级控制，避免压力失控后压力持续升高导致制动扭矩和油液温度的快速上升，从而避免缓速器零部件和整车传动与散热系统因扭矩冲击和热冲击造成损坏，同时延长缓速器和整车寿命。

附图说明

图1为缓速器的工作原理示意图；

图2为本发明的结构示意图。

其中，1为转子、2为定子、3为两级控制阀、4为热交换器、5为工作介质容器、6为比例压力控制阀、7为气压源、8为控制器、9为二级阀阀座、10为二级阀弹簧、11为二级阀阀体、12为二级阀阀芯、13为主阀阀体、14为主阀阀座、15为主阀阀芯、16为主阀弹簧、17为衬套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的用于液力传动机械压力控制的两级控制阀安装在缓速器中，缓冲器包括气压源7、比例压力控制阀6、工作介质容器5、工作腔、两级控制阀3、热交换器4、用于控制比例压力控制阀6的控制器8，气压源7的出气口与工作介质容器5顶部的进气口相连通，工作腔的进油口与工作介质容器5底部的出油口相连通，工作腔的出油口与两级控制阀3底部的进油口相连通，两级控制阀3上部的出油口与热交换器4的进油口相连通，热交换器4的出油口与工作介质容器5的进油口相连通，气压源7的出气口通过比例压力控制阀6与工作介质容器5上端进气口相连通，所述工作腔内设有转子1及定子2。

参考图2，本发明所述的用于液力传动机械压力控制的两级控制阀包括一级压力控制阀及二级压力控制阀，一级压力控制阀的底部设有进油口，一级压力控制阀的顶部设有出油口，二级压力控制阀的底部设有进油口，二级压力控制阀的侧面设有若干出油口，一级压力控制阀的进油口与工作腔的出油口相连通，一级压力控制阀的出油口与二级压力控制阀底部的进油口相连通，二级压力控制阀侧面的出油口与热交换器4的进油口相连通。

所述一级压力控制阀包括主阀阀座14、主阀阀体13、衬套17、主阀弹簧16及主阀阀芯15，主阀阀座14上设有进油口，主阀阀体13底部设有凹槽，主阀阀体13的顶部设有与凹槽相连通的出油口，凹槽的顶部设有第一通孔，衬套17插入于第一通孔内，衬套17的顶部密封，主阀阀芯15的上端套接于衬套17内，主阀弹簧16套接于主阀阀芯15上，主阀弹簧16的下端与主阀阀芯15底部上表面固定连接，主阀弹簧16的上端与凹槽的顶部固定连接，主阀阀座14与主阀阀体13的下端密封连接；当主阀弹簧16处于压缩状态时，主阀阀座14上的进油口与凹槽相连通，当主阀弹簧16处于自由状态时，凹槽与主阀阀座14上的进油口通过主阀阀芯15的底部隔断。

所述二级压力控制阀包括二级阀阀座9、二级阀弹簧10、二级阀阀体11及二级阀阀芯12，二级阀阀体11为中空结构，二级阀阀体11的侧面纵向设置有若干出油口，二级阀阀体11的下端与主阀阀体13上部的出油口密封连接，二级阀阀体11的上端与二级阀阀座9密封连接，二级阀阀座9上开设有第二通孔，二级阀阀芯12的上端套接于所述第二通孔内，二级阀弹簧10套接于二级阀阀芯12上，二级阀弹簧10的上端与二级阀阀座9的底部固定连接，二级阀弹簧10的下端固定于二级阀阀芯12的侧面上；所述主阀阀体13上部的出油口的内侧设有内螺纹，二级阀阀体11下端的外壁上设有外螺纹，所述主阀阀体13上部的出油口与二级阀阀体11的下端通过螺纹连接，当二级阀弹簧10处于自由状态时，二级阀阀芯12的底部位于二级阀阀体11侧面上所有出油口的下部，且二级阀阀体11侧面上的所有出油口均通过二级阀阀芯12的侧面密封，当二级阀弹簧10处于压缩状态时，二级阀阀芯12的底部位于二级阀阀体11侧面上若干出油口的上部。

本发明的具体工作过程为：

控制器8控制比例压力控制阀6打开，使气压源7的高压空气进入工作介质容器5内，从而将工作介质容器5中的油液压入工作腔，在与定子2和转子1的共同作用下，油液的压力、温度、流速都迅速升高，当油液压力高于主阀弹簧16施加在主阀阀芯15上压紧力时，主阀阀芯15就会开启，使油液进入主阀阀体13内部，经过主阀阀体13上部的出油口的节流后流入热交换器4，当主阀阀体13内的油液压力大于二级阀弹簧10施加在二级阀阀芯12上压紧力时，二级阀阀芯12向上移动，使二级阀阀体11侧面的出油口低于二级阀阀芯12的底部，使主阀阀体13的一个出油口与二级阀阀体11的出油口连通，从而使油液从二级阀阀体11侧面的出油口流出进入到热交换器4中，再经热交换器4热交换后输入到工作介质容器5中。

主阀弹簧16与二级阀弹簧10在两级控制阀3中具有至关重要的作用，主阀弹簧16的刚度直接决定了一级压力控制阀的开启压力和最大开启压力，进而确定了可以调整的工作腔压力的范围，保证液力缓速器输出正常的制动扭矩；二级阀弹簧10的刚度决定了二级压力控制阀的开启压力，即两级控制阀3工作的最大允许压力，一旦工作腔内压力超过最大允许压力，二级压力控制阀就会打开进行平稳卸压，避免因工作腔压力失控后压力迅速上升，进而造成的缓速器制动扭矩的迅速上升和系统冲击。因此二级阀弹簧10和主阀弹簧16的刚度需根据液力缓速器的系统特性进行详细的计算与验证，必须保证两级控制阀3在正常工作时工作腔的压力在要求范围，还要避免因压力过大和油温过高造成的系统冲击和部件损伤。

Claims (3)

1.一种用于液力传动机械压力控制的两级控制阀，其特征在于，包括一级压力控制阀及二级压力控制阀，一级压力控制阀的底部设有进油口，一级压力控制阀的顶部设有出油口，二级压力控制阀的底部设有进油口，二级压力控制阀的侧面设有若干出油口，一级压力控制阀的出油口与二级压力控制阀底部的进油口相连通；

所述一级压力控制阀包括主阀阀座(14)、主阀阀体(13)、衬套(17)、主阀弹簧(16)及主阀阀芯(15)，主阀阀座(14)上设有进油口，主阀阀体(13)底部设有凹槽，主阀阀体(13)的顶部设有与凹槽相连通的出油口，凹槽的顶部设有第一通孔，衬套(17)插入于第一通孔内，衬套(17)的顶部密封，主阀阀芯(15)的上端套接于衬套(17)内，主阀弹簧(16)套接于主阀阀芯(15)上，主阀弹簧(16)的下端与主阀阀芯(15)底部的上表面固定连接，主阀弹簧(16)的上端与凹槽的顶部固定连接，主阀阀座(14)与主阀阀体(13)的下端密封连接；

当主阀弹簧(16)处于压缩状态时，主阀阀座(14)上的进油口与凹槽相连通，当主阀弹簧(16)处于自由状态时，凹槽与主阀阀座(14)上的进油口通过主阀阀芯(15)的底部隔断。

2.根据权利要求1所述的用于液力传动机械压力控制的两级控制阀，其特征在于，所述二级压力控制阀包括二级阀阀座(9)、二级阀弹簧(10)、二级阀阀体(11)及二级阀阀芯(12)，二级阀阀体(11)为中空结构，二级阀阀体(11)的侧面纵向设置有若干出油口，二级阀阀体(11)下端的进油口与主阀阀体(13)上部的出油口密封连接，二级阀阀体(11)的上端与二级阀阀座(9)密封连接，二级阀阀座(9)上开设有第二通孔，二级阀阀芯(12)的上端套接于所述第二通孔内，二级阀弹簧(10)套接于二级阀阀芯(12)上，二级阀弹簧(10)的上端与二级阀阀座(9)的底部固定连接，二级阀弹簧(10)的下端固定于二级阀阀芯(12)的侧面上；

当二级阀弹簧(10)处于自由状态时，二级阀阀芯(12)的底部位于二级阀阀体(11)侧面上所有出油口的下部，且二级阀阀体(11)侧面上的所有出油口均通过二级阀阀芯(12)的侧面密封，当二级阀弹簧(10)处于压缩状态时，二级阀阀芯(12)的底部位于二级阀阀体(11)侧面上若干出油口的上部。

3.根据权利要求2述的用于液力传动机械压力控制的两级控制阀(3)，其特征在于，所述主阀阀体(13)上部的出油口与二级阀阀体(11)的下端通过螺纹连接。