CN106969000A - 一种工程车辆换档操纵装置用液压缓冲阀 - Google Patents

一种工程车辆换档操纵装置用液压缓冲阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工程车辆换档操纵装置用液压缓冲阀，包括阀体、阀芯、柱塞、柱塞套、缓冲弹簧、可动顶柱、柱塞弹簧、调节杆和端盖；所述阀芯的左端面开有阻尼槽，阻尼槽截面为矩形，阻尼槽对称布置在阀芯左端面上；阀芯内腔为圆柱形腔室；阀芯左端面开有节流孔，同阀芯内腔相通。本发明设置调节杆，通过调节杆可调节柱塞弹簧和缓冲弹簧的预紧力，从而改变缓冲阀的进油口的油液压力，使得液压缓冲阀的适应性更强。本发明仅开有1个节流孔，并且在阀芯的左端面开有阻尼槽，由于阻尼槽的导流作用，出射角在不同阀芯开度的情况下几乎不变，使得阀体上的出油口流场比较稳定，同时减小阀体内油液的液动力，实现缓冲阀更可靠地工作。

Description

一种工程车辆换档操纵装置用液压缓冲阀
技术领域
本发明涉及工程车辆换档操纵装置的液压回路，特别是一种换档操纵装置用液压缓冲阀，以保证离合器油腔在换档过程中有合理的油压特性。
背景技术
在工程车辆中，换档操纵装置的液压回路是车辆核心部件之一。对于车辆换档操纵装置，其换档操纵是通过控制换档离合器的结合或分离而完成的。而换档过程中离合器(或制动器)摩擦力矩的变化对换档品质起着决定作用，除了结构参数外，摩擦力矩主要取决于摩擦系数和换档离合器油缸的压紧油压，这两个因素在换档离合器的结合过程中是变动的，而只有油压能够通过缓冲阀有效地进行控制。为提高换档平稳性使车速在换档过程中平稳地过渡，需要保证离合器油腔在换档过程中有合理的油压特性。目前，在实际应用中，较常用的措施是在换档的油路上引入液压缓冲阀控制离合器油腔内的油压变化。
车辆换挡时，换挡回路负载突变，此时换档操纵装置的液压回路决定了整个车辆换挡的快速性和准确性。液压缓冲阀的性能对换档操纵装置的液压回路的正常工作起着举足轻重的作用，它直接影响了换档操纵装置的液压回路工作的准确性、稳定性以及高效性，要求其结构越简单越好，抗污染能力强，输出压力在一定时间内能够平稳的上升。
目前，车辆上所使用的液压缓冲阀，在换档过程中，油压突然急剧增大时，液压缓冲阀输出油压也急剧增高，这样引起摩擦转矩急剧增加，引起的转矩冲击较大，不能满足使得车辆换档平稳的过渡，有时甚至会导致车辆关键部件的磨损或者破坏。
马彪、叶明在《车辆动力换档液压缓冲阀动态响应特性研究》(机械设计, 2000(4))公开了一种液压缓冲阀。如图1所示，该缓冲阀由缓冲阀芯、缓冲弹簧和调压阀芯协调配合，完成离合器的油压缓冲控制。在初始阶段中，缓冲阀芯在缓冲弹簧初始压缩力的作用下，推动缓冲阀芯使系统进油口PS与输出油口 CL接通，液压油快速向离合器及其油道内充油。接着，缓冲阀的输出压力PCL通过缓冲阀芯上的反馈油孔O1作用到缓冲阀芯左端，与缓冲弹簧的变形量成比例变化，随着输出压力PCL的不断升高，输出压力经过节流孔O2后作用到调压阀的右端并推动调压阀逐渐向左移动，将缓冲弹簧不断压缩，作用到缓冲阀芯左端的压力与弹簧力相平衡并随之增长。缓冲阀芯处于双边节流工作状态，即 PS至CL与CL至T(系统回油口)同时处于节流状态，当输出压力超出预定控制压力值时，推动缓冲阀芯将PS至CL节流边关小，而将CL至T节流边开大，使输出压力下降；当输出压力低于预定的压力值时，在缓冲弹簧力的作用下推动缓冲阀芯向左移动，将CL和T节流边关小，PS和CL节流边开大，使输出压力提高。最后，调压阀与缓冲阀芯右端相接触，缓冲弹簧变形量不再增加，调压阀与缓冲阀芯相当于构成一体，由于调压阀直径大于缓冲阀芯，因此在输出油压的作用下推动调压阀将PS和CL油口迅速开大，使油压急剧升到系统压力。
从图1中可以看出：
1、现有技术方案的液压缓冲阀结构较为复杂，因此造成成本高；
2、现有技术方案的液压缓冲阀具有较多的小孔，如反馈油孔O1和节流孔O2，小孔多一方面使得加工复杂，另一方面容易造成小孔堵塞，影响阀的工作，最终造成换档失效；
3、现有技术方案中，阀的结构确定后只适应所设计的工作条件，若改变工作条件则需要对阀进行相应的更改，所以阀的适应性较差。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种结构简单、加工方便、输出压力在一定时间内能够平稳的上升、可靠性更高、适应性更强的工程车辆换档操纵装置用液压缓冲阀。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种工程车辆换档操纵装置用液压缓冲阀，包括阀体、阀芯、柱塞、柱塞套、缓冲弹簧、可动顶柱、柱塞弹簧、调节杆和端盖；
所述阀体为外形为长方体、内腔为为圆柱形腔室，阀体底面设有进油口、出油口和回油口，阀体右端设有端盖；所述阀芯安装在阀体内腔的左侧，阀芯左端面抵靠在内腔左端；所述柱塞套安装在阀体内腔的右侧，柱塞套右端面抵靠在端盖上，并通过钢球定位；所述钢球安装在柱塞套的钢球安装孔上；所述柱塞安装在柱塞套内部，柱塞左端和阀芯右端相接触；所述缓冲弹簧嵌套在阀芯上，缓冲弹簧的左端面压着阀芯左端的台阶、右端面压着柱塞套；所述可动顶柱安装在柱塞套内部，可动顶柱为阶梯柱、其右端面抵靠在端盖上、大头端的左端面与柱塞弹簧的右端接触；所述调节杆穿过端盖与可动顶柱相接触；所述柱塞弹簧安装在柱塞套内部，其左端面压着柱塞；所述调节杆用于调节柱塞弹簧和缓冲弹簧的预紧力。
所述阀芯的左端面开有阻尼槽，阻尼槽截面为矩形，阻尼槽对称布置在阀芯左端面上；阀芯内腔为圆柱形腔室；阀芯左端面开有节流孔，同阀芯内腔相通。
进一步地，所述柱塞套外侧从左到右依次开有3个环形槽和1个钢球安装孔，环形槽用于安装O型密封圈；柱塞套中部开有回油孔，同阀体上的回油口相通。
进一步地，所述调节杆为旋转调节杆。
本发明的工作原理如下：
本发明的阀芯的左端面开有阻尼槽，阻尼槽截面为矩形，阻尼槽对称布置在阀芯凸肩上；油液流过阻尼槽，达到一定压力，阀芯开启，进而压缩缓冲弹簧。另一方面油液经由阀芯左端面上的节流孔进入到阀芯内腔中，随着压力逐渐增大，进而推动柱塞，压缩柱塞弹簧，阀体上的出油口的压力在这三者的作用下缓慢上升。调节杆可调节柱塞弹簧和缓冲弹簧的预紧力，进而可对缓冲阀的开启压力进行调节，从而适应不同的工作压力。
本发明在不工作时处于闭合状态。油液从缓冲阀进油口处流入，油液流经阻尼槽作用在阀芯的左端作用面上，当缓冲阀进油口处压力较低时，作用在阀芯左端面的压力小于缓冲弹簧的预紧力，缓冲阀仍处于关闭状态，当阀体上的进油口压力上升，阀芯左端作用面压力大于缓冲弹簧预紧力和柱塞弹簧预紧力时，阀芯开启，阀体上的出油口压力在弹簧力和油液压力作用下缓慢上升，当阀体上的出油口压力达到稳定时，阀芯左端面作用力与缓冲弹簧力和阀芯内腔压力相平衡，阀体上的出油口压力恒定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明设置调节杆，通过调节杆可调节柱塞弹簧和缓冲弹簧的预紧力，从而改变缓冲阀的进油口的油液压力，使得液压缓冲阀的适应性更强。
2、本发明仅开有1个节流孔，并且在阀芯的左端面开有阻尼槽，由于阻尼槽的导流作用，出射角在不同阀芯开度的情况下几乎不变，使得阀体上的出油口流场比较稳定，同时减小阀体内油液的液动力，实现缓冲阀更可靠地工作。
3、本发明工作时，当阀体上的进油口压力上升，阀芯左端作用面压力大于缓冲弹簧预紧力和柱塞弹簧预紧力时，阀芯开启，随着弹簧的压缩，弹簧力线性增加，这样在弹簧力和油液压力作用下，阀体上的出油口压力缓慢上升；另一方面，本发明是液压式缓冲阀，而现有技术中还涉及到电磁阀，而电磁阀容易受到外界电磁等因素的干扰，因此本发明的可靠性更高。
4、本发明结构简单，没有复杂的机械结构，加工方便。
附图说明
图1是现有液压缓冲阀的结构示意图。
图2是本发明的液压缓冲阀的结构示意图。
图3是阀芯左端阻尼槽布局示意图。
图4是阀体纵剖面示意图。
图5是图4的A-A剖面图。
图中：1-阀体，2-阻尼槽，3-节流孔，4-阀芯，5-缓冲弹簧，6-柱塞，7-密封圈，8-柱塞套，9-钢球，10-可动顶柱，11-调节杆，12-端盖，13-柱塞弹簧，14- 回油口，15-出油口，16-进油口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图2-5所示，一种工程车辆换档操纵装置用液压缓冲阀，包括阀体1、阻尼槽2、节流孔3、阀芯4、缓冲弹簧5、柱塞6、密封圈7、柱塞套8、钢球9、可动顶柱10、调节杆11、端盖12、柱塞弹簧13。
阀体1为长方体，其底面开有回油口14、出油口15、进油口16；调节杆 11通过螺纹与端盖12连接，并可以穿过端盖12抵靠在可动顶柱10上，转动调节杆11，可以调节可动顶柱10的位置，从而调节柱塞弹簧13和缓冲弹簧5的预紧力；阀芯4是此缓冲阀的核心，在阀芯4的左端面开有阻尼槽2，阻尼槽2 对称布置在阀芯4的左端面上，阀芯4右端面还开有节流孔3，同阀芯4内腔相通；柱塞6左端面和阀芯4相作用，右端面同柱塞弹簧13相接触；柱塞套8通过缓冲弹簧5与阀芯4相作用，在柱塞套8上开有环形槽用于安装O型密封圈 7，并开有钢球安装孔，用于安装钢球9，便于定位；在柱塞套8上还开有回油孔，以便于柱塞腔内油液进入回油口14；端盖12通过螺栓连接在阀体1的右端面。
本发明的工作原理如下：
液压缓冲阀在不工作时处于闭合状态，油液从进油口16流入，流经阻尼槽 2作用在阀芯4的最右端，当缓冲阀进油口16处压力较低时，作用在阀芯4左端面的压力小于缓冲弹簧5的预紧力，缓冲阀仍处于关闭状态，另一方面，油液通过阀芯4上的节流孔3流入到阀芯内腔，流入阀芯4内腔的油液逐渐建立起一定的油压，一方面这个油压要与柱塞弹簧13的载荷相作用，另一方面要与阀芯4左端面的油压相作用；当进油口16处压力上升，当其向左的油压推力刚大于缓冲弹簧5和柱塞弹簧13的预紧力时，阀芯4与柱塞6都将向右移动，此时缓冲阀开启，油液将从进油口16流向出油口15，此时出油口15的油液压力有个较小的阶跃过程，此后，阀芯内腔内油液压力上升，此时阀芯4上受到左端进油口16的压力、缓冲弹簧5的作用力以及阀芯4内腔压力，这些力使得阀芯4缓冲开启，由于弹簧力是线性变化，使得出油口15的油液压力缓慢上升，当柱塞6在阀芯4内腔压力和柱塞弹簧13的作用力下移至被可动顶柱10限位时，出油口15的压力才急升至主压力值。
下面对几处特殊的地方进一步说明如下：柱塞套8外侧从左到右依次开有3 个环形槽和1个钢球安装孔，环形槽用于安装O型密封圈7，钢球安装孔用于安装钢球9，从而确定柱塞套8在阀体1内的安装方向。旋转调节杆11，可调节柱塞弹簧13和缓冲弹簧5的预紧力，从而改变液压缓冲阀的进油口16的油液压力，使得液压缓冲阀的适应性更强。阀芯4的左端面上开有阻尼槽2，由于阻尼槽2的导流作用，出射角在阀芯4不同开度的情况下几乎不变，使得出油口15阀腔流场比较稳定，同时减小阀体1内油液的液动力，不会产生振动，阀芯4的开启更加稳定。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种工程车辆换档操纵装置用液压缓冲阀，其特征在于：包括阀体(1)、阀芯(4)、柱塞(6)、柱塞套(8)、缓冲弹簧(5)、可动顶柱(10)、柱塞弹簧(13)、调节杆(11)和端盖(12)；
所述阀体(1)为外形为长方体、内腔为为圆柱形腔室，阀体(1)底面设有进油口(16)、出油口(15)和回油口(14)，阀体(1)右端设有端盖(12)；所述阀芯(4)安装在阀体(1)内腔的左侧，阀芯(4)左端面抵靠在内腔左端；所述柱塞套(8)安装在阀体(1)内腔的右侧，柱塞套(8)右端面抵靠在端盖(12)上，并通过钢球(9)定位；所述钢球(9)安装在柱塞套(8)的钢球(9)安装孔上；所述柱塞(6)安装在柱塞套(8)内部，柱塞(6)左端和阀芯(4)右端相接触；所述缓冲弹簧(5)嵌套在阀芯(4)上，缓冲弹簧(5)的左端面压着阀芯(4)左端的台阶、右端面压着柱塞套(8)；所述可动顶柱(10)安装在柱塞套(8)内部，可动顶柱(10)为阶梯柱、其右端面抵靠在端盖(12)上、大头端的左端面与柱塞弹簧(13)的右端接触；所述调节杆(11)穿过端盖(12)与可动顶柱(10)相接触；所述柱塞弹簧(13)安装在柱塞套(8)内部，其左端面压着柱塞(6)；所述调节杆(11)用于调节柱塞弹簧(13)和缓冲弹簧(5)的预紧力；
所述阀芯(4)的左端面开有阻尼槽(2)，阻尼槽(2)截面为矩形，阻尼槽(2)对称布置在阀芯(4)左端面上；阀芯(4)内腔为圆柱形腔室；阀芯(4)左端面开有节流孔(3)，同阀芯(4)内腔相通。
2.根据权利要求1所述的一种工程车辆换档操纵装置用液压缓冲阀，其特征在于：所述柱塞套(8)外侧从左到右依次开有3个环形槽和1个钢球(9)安装孔，环形槽用于安装O型密封圈(7)；柱塞套(8)中部开有回油孔，同阀体(1)上的回油口(14)相通。
3.根据权利要求1所述的一种工程车辆换档操纵装置用液压缓冲阀，其特征在于：所述调节杆(11)为旋转调节杆(11)。
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