CN106438539B - 电液阀组及液力传动箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电液阀组及液力传动箱，所述电液阀组包括：阀体；所述阀体包括第一阀体和与所述第一阀体为一体结构的第二阀体；所述第一阀体具有开口端、第一内腔和第一闭合端；所述第二阀体具有第二闭合端、第二内腔和第三闭合端；所述第一内腔和所述第二内腔分别置于第一阀体与第二阀体的共有连接处的两侧，且相互连通；设置于所述第一内腔内的第一阀芯；在得电后通过推杆带动所述第一阀芯移动的比例电磁铁；设置于所述第一内腔内的第一弹性部件；设置于所述第二内腔内的第二阀芯和第三阀芯；设置于所述第二内腔内的第二弹性部件；本发明作为液力制动器的旁通泄流阀，液力制动调节精确，可以实现对制动力大小的无级调节。

Description

电液阀组及液力传动箱

技术领域

本发明涉及一种电液阀组及液力传动箱。

背景技术

液力制动作为一种辅助制动方式，目前在内燃机车上得到了广泛的应用，尤其是车辆行驶在山区、坡道等区域，采用闸瓦制动是不经济的，同时液力制动在高速制动时具有明显的优越性，其可以避免闸瓦的损耗，是一种既经济又安全的制动方式。现有内燃机车上的传动箱通常都配有液力制动功能，具体地，通过电子控制装置分别控制两根变矩器轴上的变矩器充排油来实现，进而开启车辆制动模式，但是这种方式中的变矩器充排油没有被精确控制，不能实现高速制动，控制精度不高，应用存在一定的局限性。

在上世纪七十年代，国外内燃机车都配有专门的液力制动器，但是早期的液力制动器没有配置制动控制阀，故液力制动是按照等功率调节的，等功率制动方式是指制动功率为常数，这种方式当车速提高时，尤其是高速制动情况，制动力迅速下降，制动效果不够明显。之后内燃机车均加装了液力制动控制阀，其将液力制动曲线由等功率曲线改为等扭矩曲线或者制动力上升曲线，使得液力制动的优越性得以发挥，等扭矩制动方式是指制动扭矩为常数，但是由于制动控制阀采用的是普通压力控制阀，通过油压调节进油口、排油口的大小来实现制动力的控制，其不能实现制动力精确的无级调节，而且受机车粘着、机械强度、以及冷却能力等因素的影响，制动力不能过高，并且为了实现最大制动力的控制，还需要另外安装一个充量限制阀，结构复杂，占用空间较大。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种控制精确、结构紧凑、以及能够更好地改善机车液力制动性能的电液阀组，同时还提供了一种具有所述电液阀组的液力传动箱。

本发明的技术手段如下：

一种电液阀组，包括：

阀体；所述阀体包括第一阀体和与所述第一阀体为一体结构的第二阀体；所述第一阀体具有开口端、第一内腔和第一闭合端；所述第二阀体具有第二闭合端、第二内腔和第三闭合端；所述第一内腔和所述第二内腔分别置于第一阀体与第二阀体的共有连接处的两侧，且相互连通；

设置于所述第一内腔内的第一阀芯；

在得电后通过推杆带动所述第一阀芯移动的比例电磁铁；所述比例电磁铁设置在所述开口端上；

设置于所述第一内腔内的第一弹性部件；所述第一阀芯另一端部通过所述第一弹性部件连接所述第一闭合端；

设于所述第一阀体上的控制油进油口和阀组出油口；

设置于所述第二内腔内的第二阀芯和第三阀芯；所述第二阀芯嵌套安装在所述第三阀芯沿轴线方向开设的阀芯孔中；

设置于所述第二内腔内的第二弹性部件；所述第三阀芯通过所述第二弹性部件连接所述第三闭合端；

沿所述第三阀芯轴向方向设置的第一压力油口；

沿所述第三阀芯径向方向设置的第二压力油口；所述第二压力油口与所述第一压力油口相连通；

以及设于所述第二阀体上的阀组进油口；

另外，所述电液阀组还包括：

设于所述第一阀体上的第一排气口和第二排气口；

沿所述第一阀芯轴向方向设置的第三排气口；

沿所述第一阀芯径向方向设置的第四排气口和第五排气口；所述第二排气口、第三排气口、第四排气口和第五排气口相互连通；

另外，所述电液阀组还包括设于所述第二阀体上的第六排气口；

进一步地，

所述第一阀芯端部、第一阀体与第一闭合端之间形成第一油室，所述第一弹性部件置于所述第一油室内；

所述第三阀芯端部、第二阀体与第三闭合端之间形成第二油室，所述第二弹性部件置于所述第二油室内；

所述第一阀体与第二阀体的共有连接处上开设有与第一油室和第二油室相连通的控制油第一出油口；

进一步地，所述第三阀芯能够沿所述第二阀芯在所述第二内腔中进行轴向移动；

进一步地，

所述第一阀体与第二阀体的共有连接处上设有与第一内腔和第二内腔均连通的油道，该油道一端作为第二阀体的出口，另一端作为第一阀体的入口；

所述第二阀体内壁上设有环形凸台；

所述第三阀芯具有位于所述环形凸台内侧的锥台结构；通过改变所述阀组进油口的压力来调节所述环形凸台与所述锥台结构之间的间隙，进而调节第二阀体的出口开度；

进一步地，所述第一阀体的入口与阀组出油口的大小相同，且配置在同一平面；

进一步地，所述电液阀组包括与所述比例电磁铁相连接的电子控制单元；当所述电液阀组应用于机车时，所述电子控制单元通过控制所述比例电磁铁的电流来实现机车的减速制动或高速时紧急制动；

进一步地，所述第二阀芯通过置于第二内腔中的压力油与所述第二阀体的第二闭合端产生直接接触；所述推杆采用导磁材料制成。

一种液力传动箱，包括上述任一项所述的电液阀组。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的电液阀组及液力传动箱，所述电液阀组与现有技术相比具有以下优点：作为液力制动器的旁通泄流阀，液力制动调节精确，可以实现对制动力大小的无级调节；结构紧凑，具体结构相当于共用一个阀体的比例电磁阀和液压阀；可以避免在压力变换过程中第三阀芯发生颤动现象；能够更好地改善机车液力制动性能。

附图说明

图1是本发明所述电液阀组的结构示意图；

图中：1、第一阀体，2、第二阀体，3、开口端，4、第一内腔，5、第一闭合端，6、第二闭合端，7、第二内腔，8、第三闭合端，9、共有连接处，10、第一阀芯，11、推杆，12、比例电磁铁，13、第一弹性部件，14、控制油进油口，15、阀组出油口，16、第二阀芯，17、第三阀芯，18、阀芯孔，19、第二弹性部件，20、第一压力油口，21、第二压力油口，22、阀组进油口，23、第一排气口，24、第二排气口，25、第三排气口，26、第四排气口，27、第五排气口，28、第六排气口，29、第一油室，30、第二油室，31、控制油第一出油口，32、油道，33、环形凸台，34、锥台结构，35、控制油第二出油口。

具体实施方式

如图1所示的一种电液阀组，包括：阀体；所述阀体包括第一阀体1和与所述第一阀体1为一体结构的第二阀体2；所述第一阀体1具有开口端3、第一内腔4和第一闭合端5；所述第二阀体2具有第二闭合端6、第二内腔7和第三闭合端8；所述第一内腔4和所述第二内腔7分别置于第一阀体1与第二阀体2的共有连接处9的两侧，且相互连通；设置于所述第一内腔4内的第一阀芯10；在得电后通过推杆11带动所述第一阀芯10移动的比例电磁铁12；所述比例电磁铁12设置在所述开口端3上；设置于所述第一内腔4内的第一弹性部件13；所述第一阀芯10另一端部通过所述第一弹性部件13连接所述第一闭合端5；设于所述第一阀体1上的控制油进油口14和阀组出油口15；设置于所述第二内腔7内的第二阀芯16和第三阀芯17；所述第二阀芯16嵌套安装在所述第三阀芯17沿轴线方向开设的阀芯孔18中；设置于所述第二内腔7内的第二弹性部件19；所述第三阀芯17通过所述第二弹性部件19连接所述第三闭合端8；沿所述第三阀芯17轴向方向设置的第一压力油口20；沿所述第三阀芯17径向方向设置的第二压力油口21；所述第二压力油口21与所述第一压力油口20相连通；以及设于所述第二阀体2上的阀组进油口22；另外，所述电液阀组还包括：设于所述第一阀体1上的第一排气口23和第二排气口24；沿所述第一阀芯10轴向方向设置的第三排气口25；沿所述第一阀芯10径向方向设置的第四排气口26和第五排气口27；所述第二排气口24、第三排气口25、第四排气口26和第五排气口27相互连通；另外，所述电液阀组还包括设于所述第二阀体2上的第六排气口28；进一步地，所述第一阀芯10端部、第一阀体1与第一闭合端5之间形成第一油室29，所述第一弹性部件13置于所述第一油室29内；所述第三阀芯17端部、第二阀体2与第三闭合端8之间形成第二油室30，所述第二弹性部件19置于所述第二油室30内；所述第一阀体1与第二阀体2的共有连接处9上开设有与第一油室29和第二油室30相连通的控制油第一出油口31；进一步地，所述第三阀芯17能够沿所述第二阀芯16在所述第二内腔7中进行轴向移动；进一步地，所述第一阀体1与第二阀体2的共有连接处9上设有与第一内腔4和第二内腔7均连通的油道32，该油道32一端作为第二阀体2的出口，另一端作为第一阀体1的入口；所述第二阀体2内壁上设有环形凸台33；所述第三阀芯17具有位于所述环形凸台33内侧的锥台结构34；通过改变所述阀组进油口22的压力来调节所述环形凸台33与所述锥台结构34之间的间隙，进而调节第二阀体2的出口开度；进一步地，所述第一阀体1的入口与阀组出油口15的大小相同，且配置在同一平面；进一步地，所述电液阀组包括与所述比例电磁铁12相连接的电子控制单元；当所述电液阀组应用于机车时，所述电子控制单元通过控制所述比例电磁铁12的电流来实现机车的减速制动或高速时紧急制动；进一步地，所述第二阀芯16通过置于第二内腔7中的压力油与所述第二阀体2的第二闭合端6产生直接接触；所述推杆11采用导磁材料制成。所述第一弹性部件13和所述第二弹性部件19均采用压缩弹簧；第一弹性部件13与所述第一阀芯10端部相抵接；所述比例电磁铁12用于控制所述第一阀芯10位置；当所述比例电磁铁12得电后，其通过推杆11推动第一阀芯10产生位移；所述电液阀组还包括与所述控制油第一出油口31相连通的控制油第二出油口35，该控制油第二出油口35作为控制油压测点；当所述电液阀组应用于机车时，所述电子控制单元通过控制所述比例电磁铁12的电流来实现机车的减速制动或高速时紧急制动，具体地，所述电子控制单元可以根据机车的车速、液力传动箱油温、冷却装置的水温、以及司机室手柄操控位置来控制所述比例电磁铁12的电流。在实际应用中，液力制动功率受到散热器散热能力、冷却装置水温、液力传动箱油温限制，不能无限增大，在机车制动过程中，电子控制单元将对照温度极值，再根据液力传动箱油温、冷却装置水温来设定制动力目标值的大小，同时把制动力目标值信号自动转化为比例电磁铁12的电流信号，来调节比例电磁铁12的电流大小。司机也可根据车速和行驶状况，手动操作司机室手柄位置来调节制动力目标值的大小，电子控制单元相应调节比例电磁铁12电流大小。

一种液力传动箱，包括上述任一项所述的电液阀组。

本发明所述电液阀组可以看作包括共用一阀体的比例电磁阀和液压阀；当电液阀组作为液力传动箱的组成部分时，其可以作为液力制动器的旁通回路，起到调节液力制动器充油量的作用，具体地，液力制动器的充油量可以由所述电液阀组根据电子控制单元给出的控制信号来进行自动调节，进而改变制动力矩的大小，结构紧凑、易于控制；本发明为了克服现有技术中随着机车车速的提高，其液力制动器的制动力矩迅速下降的问题，当把等功率制动曲线改造成等扭矩制动曲线或者制动力上升曲线时，可以应用本发明所述电液阀组来作为液力制动控制阀。

将本发明所述电液阀组应用在液力制动时，当刚开始制动，液力制动器排出的压力油与阀组进油口22相通，进入电液阀组的压力油将第二阀芯16顶靠在第二阀体2的第二闭合端6，第二阀芯16固定不动，同时比例电磁铁12得电，比例电磁铁12通过推杆11推动第一阀芯10下移，控制油进油口14接通(在非液力制动工况时，控制油进油口14不接通，由于液力制动工况时进入电液阀组的压力油油压大于非液力制动工况时的压力，故需要控制油压来平衡一部分作用力，所以控制油进油口14只有在液力制动时才接通)，此时第一阀芯10在比例电磁铁12的电磁力、第一弹性部件13的弹力、以及控制油的压力作用下处于某一位置的平衡，随着车速的增加，液力制动器的转速也随之升高，液力制动器排出的压力油油压与转速的平方成正比，阀组进油口22压力开始增大，第三阀芯17上移，从第二内腔7进入第一内腔4的压力油油量变少，通过电子控制单元调节比例电磁铁12电流，改变比例电磁铁12的电磁力，使得第一阀芯10的位置并不发生变化，所以阀组出油口15开度并不随制动器转速的升高而加大，虽然压力油的流速增加，但是充油度仍较等功率制动时较高，从而实现了机车高速区的等扭矩制动；如果想在高速时实现更大的制动力，第三阀芯17的锥台结构34的节流效果更加明显，从第二内腔7进入第一内腔4的油越来越少，同时增大比例电磁铁12的电流，在电磁力的作用下，第一阀芯10下移，使得阀组出油口15开度随之变小，回到液力传动箱的油量变少，进而液力制动器内的充油度加大，从而制动力矩增大，形成了制动力上升曲线，这一制动力可使机车在下坡时稳定在某一速度上，有效减少闸瓦的损耗；当制动功率增大到冷却装置能够承受的最大允许功率时，为了防止对冷却装置和液力传动箱的损坏，必须要终止制动力的继续增大，此时电子控制单元减小比例电磁铁12的电流，第一阀芯10上移，阀组出油口15开度变大，排油流速增加，液力制动器的充油度降低，进而制动力迅速下降，这种调节也可适用于机车的紧急制动；在机车高速紧急制动时，电子控制单元降低或者直接切断比例电磁铁12的电流，第一阀芯10上移，使阀组出油口15开度达到最大，制动器充油量急剧下降，制动力迅速减少，提高车辆行驶的安全性。

使用时，本发明所述电液阀组固定在液力传动箱的箱体上，液力制动器的出油口与所述阀组进油口22相通，所述阀组出油口15与液力传动箱的油池相通，液力制动开始，进入阀组的压力油把第二阀芯16顶靠在第二阀体2的第二闭合端6，第二阀芯16相当于一个柱塞，起到防止第三阀芯17在工作过程中发生轴向窜动的作用，同时增大第二弹性部件19的受力面积，使得阀组在压力变换过程中减少阻尼和震荡；比例电磁铁12得电，控制油进油口14接通，第一阀芯10在比例电磁铁12的电磁力、第一弹性部件13的弹力、以及控制油的压力作用下保持平衡，随着液力制动器转速升高，阀组进油口22的压力与制动器转速的平方成正比，调节比例电磁铁12的电流，第一阀芯10的位置不变，阀组进油口22压力增长，第三阀芯17上移，节流效果增大，进入第一阀体1的油量减少，从第一阀体1回到传动箱油池的油量也相应减少，制动腔内充油量增大，制动力呈上升趋势，随着车速的进一步提高，制动功率不断增大，当达到冷却装置能够承受的最大制动功率时，电子控制单元减小甚至切断比例电磁铁12的电流，阀组出油口15开度变大，控制油压减小，第三阀芯17下移，更多的压力油进入第一阀体1，从而回到油箱，制动力迅速减少。

与现有技术相比，本发明所述电液阀组具有以下优点：

1、本发明所述电液阀组液力制动调节精确，可以实现对制动力大小的无级调节；所述电液阀组作为液力制动器的旁通泄流阀，通过改变比例电磁铁通电后的电流大小，进而使得第一阀芯产生不同的轴向位移，调节阀组出油口的开度大小，从而实现所述旁通回路的油流量调节；另外，通过调节比例电磁铁的电流连续变化，即可实现阀组出油口开度的连续变化，进而实现所述旁通回路的油流量连续变化，从而实现液力制动器制动腔内的压力变化和制动力的连续变化。

2、本发明所述电液阀组结构紧凑，具体结构相当于共用一个阀体的比例电磁阀和液压阀，这里的比例电磁阀与液压阀共同工作和进行调节，实现制动力的无级调节。

3、本发明所述电液阀组可以避免在压力变换过程中第三阀芯发生颤动现象；液压系统的稳定性是很重要的，如果在工作过程中，阀芯发生颤动，与阀体的同心度保持不好，则很容易发生卡死等现象；本发明第二阀体内具有第二阀芯和第三阀芯两级阀芯，在刚开始制动时，第二阀芯固定在第二阀体内壁上，随着压力的变化，第三阀芯只能沿着第二阀芯向上或向下移动，这种结构可以很好地保证第三阀芯与第二阀体的同心度，同时第三阀芯可以承受一部分弹力，增大了第二弹性部件的有效受力面积。

4、本发明所述电液阀组能够更好地改善机车液力制动性能；所述电液阀组不但可以根据需要实现制动力的无级调节，还可以在制动功率达到最大值时，电子控制单元降低或直接切断比例电磁铁的电流，进而使得阀组出油口开度达到最大，制动力迅速减少；制动力不但受最大制动功率的限制，还受到液力传动箱油温和冷却水温的限制，一旦液力传动箱油温或冷却水温达到设定值，液力制动须解除，故可以设定液力传动箱油温实际值或冷却水温实际值反馈到电子控制单元有短暂滞后，以允许制动力有短暂超荷，这样有利于车辆高速时的紧急制动。

5、本发明所述电液阀组不但适用于内燃机车的液力制动系统，对其它车辆的液力制动也有借鉴作用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电液阀组，其特征在于所述电液阀组包括：

阀体；所述阀体包括第一阀体和与所述第一阀体为一体结构的第二阀体；所述第一阀体具有开口端、第一内腔和第一闭合端；所述第二阀体具有第二闭合端、第二内腔和第三闭合端；所述第一内腔和所述第二内腔分别置于第一阀体与第二阀体的共有连接处的两侧，且相互连通；

设置于所述第一内腔内的第一阀芯；

在得电后通过推杆带动所述第一阀芯移动的比例电磁铁；所述比例电磁铁设置在所述开口端上；

设置于所述第一内腔内的第一弹性部件；所述第一阀芯另一端部通过所述第一弹性部件连接所述第一闭合端；

设于所述第一阀体上的控制油进油口和阀组出油口；

设置于所述第二内腔内的第二阀芯和第三阀芯；所述第二阀芯嵌套安装在所述第三阀芯沿轴线方向开设的阀芯孔中；

设置于所述第二内腔内的第二弹性部件；所述第三阀芯通过所述第二弹性部件连接所述第三闭合端；

沿所述第三阀芯轴向方向设置的第一压力油口；

沿所述第三阀芯径向方向设置的第二压力油口；所述第二压力油口与所述第一压力油口相连通；

以及设于所述第二阀体上的阀组进油口。

2.根据权利要求1所述的电液阀组，其特征在于所述电液阀组还包括：

设于所述第一阀体上的第一排气口和第二排气口；

沿所述第一阀芯轴向方向设置的第三排气口；

沿所述第一阀芯径向方向设置的第四排气口和第五排气口；所述第二排气口、第三排气口、第四排气口和第五排气口相互连通。

3.根据权利要求1所述的电液阀组，其特征在于所述电液阀组还包括设于所述第二阀体上的第六排气口。

4.根据权利要求1所述的电液阀组，其特征在于，

所述第一阀芯的端部、第一阀体与第一闭合端之间形成第一油室，所述第一弹性部件置于所述第一油室内；

所述第三阀芯的端部、第二阀体与第三闭合端之间形成第二油室，所述第二弹性部件置于所述第二油室内；

所述第一阀体与第二阀体的共有连接处上开设有与第一油室和第二油室相连通的控制油第一出油口。

5.根据权利要求1所述的电液阀组，其特征在于所述第三阀芯能够沿所述第二阀芯在所述第二内腔中进行轴向移动。

6.根据权利要求1所述的电液阀组，其特征在于，

所述第一阀体与第二阀体的共有连接处上设有与第一内腔和第二内腔均连通的油道，该油道一端作为第二阀体的出口，另一端作为第一阀体的入口；

所述第二阀体内壁上设有环形凸台；

所述第三阀芯具有位于所述环形凸台内侧的锥台结构；通过改变所述阀组进油口的压力来调节所述环形凸台与所述锥台结构之间的间隙，进而调节第二阀体的出口开度。

7.根据权利要求6所述的电液阀组，其特征在于所述第一阀体的入口与阀组出油口的大小相同，且配置在同一平面。

8.根据权利要求1所述的电液阀组，其特征在于所述电液阀组包括与所述比例电磁铁相连接的电子控制单元；当所述电液阀组应用于机车时，所述电子控制单元通过控制所述比例电磁铁的电流来实现机车的减速制动或高速时紧急制动。

9.根据权利要求1所述的电液阀组，其特征在于所述第二阀芯通过置于第二内腔中的压力油与所述第二阀体的第二闭合端产生直接接触；所述推杆采用导磁材料制成。

10.一种液力传动箱，其特征在于所述液力传动箱包括权利要求1至9任一项所述的电液阀组。