CN107166026A - 一种车辆操纵装置的换档液压系统 - Google Patents

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吕庆军
张啟晖
顾宏弢
熊庆辉
杨磊
王祖温
王海涛
关广丰
度红望
马文琦
施琪
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Abstract

本发明公开了一种车辆操纵装置的换档液压系统，包括主油路、控制器和多个换档回路；所述的主油路包括油泵、主定压阀和溢流阀；所述的多个换档回路分为无缓冲阀的回路和有缓冲阀的回路；所述的有缓冲阀的回路包括步进电机、传动机构、2D数字缓冲阀和离合器；所述的2D数字缓冲阀的进油口与主油路连接，2D数字缓冲阀的出油口连接离合器；所述的步进电机通过控制器进行控制。本发明采用2D数字缓冲阀，且具有较小的体积，比传统的缓冲阀响应速度快，大约快10ms。本发明采用的2D数字缓冲阀，能够通过控制器控制在一定的时间内缓慢的上升，能实现不同的缓冲曲线，达到了不同的压力上升的效果，这样就实现了换档过程迅速且平稳。

Description

一种车辆操纵装置的换档液压系统
技术领域
本发明属于车辆液压操纵系统技术领域，具体是一种车辆操纵装置的换档液压系统。
背景技术
重型车辆在起步、换档、紧急制动时都会受到较大的冲击，冲击会达到正常行驶的几倍不止。所以在这种工作环境下，乘坐人员的舒适性和车载设备的正常运转都会受到很大的影响，从而增加了由于人为原因或者机械故障而发生事故的可能性。
重型车辆的换档过程实际上是控制两个不同离合器的结合和分离的过程。结合和分离时间控制不当，就会出现换档不平稳现象。车辆在换档进程中，油泵从油箱中吸油供给所需档位相应的离合器，其中前一档位的离合器尚未完全分开，下一档位的离合器还未结合，所以产生换档不平稳现象；且液压油冲入离合器中油压会瞬间升高，产生换档冲击。
换档冲击是影响重型车辆换档品质的重要因素，因此合理的控制离合器油压的增长，减小换档冲击现象是改善重型车辆操作性能的重要条件。
对于动力换档变速器，主要通过设计合理的液压操纵系统来实现优良的换档品质。而在现有的换档液压系统中，缓冲元件是由多个阀组成的阀组，这样造成的结果使得阀组的响应慢，如果过渡时间较长，虽然平稳性得到了改善，但同时摩擦元件的滑转时间增加，累计滑摩功上升，导致摩擦元件温度升高磨损增加；并且有的换档液压系统中缓冲适应性差，对于系统中的缓冲元件确定后，若在不同的车辆行驶工况下，原有的缓冲元件会使得换档过程不平稳。换挡过程实际上是离合器摩擦元件分离和结合的转换过程。由于换挡时传动系的运动状态被突然改变，摩擦元件分离、结合过程不当及摩擦元件的摩擦力矩突变，动力中断、换挡冲击等不平稳现象在换挡过程中时有出现。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种换档过程既迅速又平稳的车辆操纵装置换档液压系统。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种车辆操纵装置的换档液压系统，包括主油路、控制器和多个换档回路，所述的主油路通过控制器分别与多个换档回路连接；所述的多个换档回路分别为换档回路I、换档回路II、换档回路Ⅲ、换档回路Ⅳ、换档回路Ⅴ、换档回路Ⅵ、换档回路Ⅶ、换档回路VIII和换档回路IX；
所述的主油路包括油泵、主定压阀和溢流阀，所述的油泵的进油口连接油箱、油泵的出油口通过三通接头分别与主定压阀的进油口和溢流阀的进油口相连，溢流阀的出油口直接连接油箱；所述的主定压阀的出油口通过多个三通接头连接多个换档回路；
所述的多个换档回路分为两类，第一类为无缓冲阀的回路，包括换档回路I、换档回路Ⅶ和换档回路IX；第二类为有缓冲阀的回路，包括换档回路II、换档回路Ⅲ、换档回路Ⅳ、换档回路Ⅴ、换档回路Ⅵ和换档回路VIII；
所述的有缓冲阀的回路包括步进电机、传动机构、2D数字缓冲阀和离合器；所述的2D数字缓冲阀的进油口与主油路连接，2D数字缓冲阀的出油口连接离合器；所述的步进电机通过控制器进行控制；
所述的无缓冲阀的回路包括两位三通电磁阀和离合器，所述的两位三通电磁阀的进油口与主定压阀直接相连，两位三通电磁阀出油口与离合器相连；所述的两位三通电磁阀通过控制器进行控制。
进一步地，所述的换档回路I、换档回路Ⅶ和换档回路IX的结构相同；所述的换档回路II、换档回路Ⅲ、换档回路Ⅳ、换档回路Ⅴ、换档回路Ⅵ和换档回路VIII的结构相同。
进一步地，所述的换档回路I、换档回路II、换档回路Ⅲ、换档回路Ⅳ、换档回路Ⅴ、换档回路Ⅵ、换档回路Ⅶ、换档回路VIII、换档回路IX中的离合器分别为倒挡离合器CR、低速段离合器CL、闭锁离合器CB、速度梯度离合器C1、速度梯度离合器C2、速度梯度离合器C3、与低速段离合器C3关联的反动作离合器C3L、高速段离合器CH、与高速段离合器CH关联的反动作离合器CHL。
本发明的工作原理如下：
本发明的液压系统中的基本回路是单路换档回路，进而由多个基本回路组成，在这些基本回路的相互作用下，使得车辆能够适应不同的行驶路况，并且在车辆换档过程中实现平稳的过渡.
对于单个有缓冲阀的基本回路，油泵从油箱中吸油，经过主定压阀，使主油路压力控制在所需范围内；然后液压油流向2D数字缓冲阀，当控制器输入信号给步进电机时，步进电机能够迅速的响应，进而由传动机构将运动传递给阀芯，使阀芯能够迅速转过一定的角位移，由于2D数字缓冲阀具有较小的体积以及良好的机构，使得2D数字缓冲阀迅速开启，液压油进入2D数字缓冲阀中，通过2D数字缓冲阀的出油口流向离合器，在输入信号的作用下，可以使得2D数字缓冲阀的出油口油压在一段时间内缓慢上升，即使得离合器内的油压在一段时间内缓慢上升，并且在不同的输入信号作用下可以使得2D数字缓冲阀的出油口油压实现不同缓冲升压过程。而原结合的离合器在复位弹簧的作用下推动离合器内的活塞使液压油按原来的油路回油箱。
对于整个换档回路，不同的离合器配合出不同的档位，当需要换档时，前一档位油路的离合器停止工作，2D数字缓冲阀在给定的输入信号作用下阀芯反转，油液原路返回；同时，另一档位油路的2D数字缓冲阀迅速动作，油液充入该档位离合器中，使离合器内部压力缓慢上升。在2D数字缓冲阀的作用下，车速能够平稳的过度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的多个换档回路中，均采用了2D数字缓冲阀，由于2D数字缓冲阀是由数字信号直接控制的，且具有较小的体积，比传统的缓冲阀响应速度快，大约快10ms。
2、本发明采用的2D数字缓冲阀，能够通过控制器控制在一定的时间内缓慢的上升，能实现不同的缓冲曲线，即：通过控制器给步进电机不同的输入信号，使步进电机缓慢的转过一定的角度，带动阀芯也缓慢转过一定角度，这样就达到了不同的压力上升的效果。
3、现有技术中，缓冲阀缓的冲适应性差，不能适应不同的车辆行驶工况，常常导致缓冲元件换档过程不平稳，如要适应新的车辆行驶工况，需要进行拆卸更换相应的元件；本发明采用2D数字缓冲阀，仅需要更改2D数字缓冲阀相应的输入信号即可以实现不同的缓冲效果，提高了整个系统的适应能力，使换档过程平稳过度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的有缓冲阀的回路的原理图。
图中：1、两位三通电磁阀；2、主定压阀；3、油泵，4、溢流阀；5、控制器；6、步进电机；7、传动机构；8、2D数字缓冲阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：如图1-2所示，一种车辆操纵装置的换档液压系统，包括主油路、控制器5和多个换档回路，所述的主油路通过控制器5分别与多个换档回路连接；所述的多个换档回路分别为换档回路I、换档回路II、换档回路Ⅲ、换档回路Ⅳ、换档回路Ⅴ、换档回路Ⅵ、换档回路Ⅶ、换档回路VIII和换档回路IX；
所述的主油路包括油泵3、主定压阀2和溢流阀4，所述的油泵3的进油口连接油箱，油泵3的出油口通过三通接头分别与主定压阀2的进油口和溢流阀4的进油口相连，溢流阀4的出油口直接连接油箱；所述的主定压阀2的出油口通过多个三通接头连接多个换档回路；
所述的多个换档回路分为两类，第一类为无缓冲阀的回路，包括换档回路I、换档回路Ⅶ和换档回路IX；第二类为有缓冲阀的回路，包括换档回路II、换档回路Ⅲ、换档回路Ⅳ、换档回路Ⅴ、换档回路Ⅵ和换档回路VIII；
所述的有缓冲阀的回路包括步进电机6、传动机构7、2D数字缓冲阀8和离合器；所述的2D数字缓冲阀8的进油口与主油路连接，2D数字缓冲阀8的出油口连接离合器；所述的步进电机6通过控制器5进行控制；
所述的无缓冲阀的回路包括两位三通电磁阀1和离合器，所述的两位三通电磁阀1的进油口与主定压阀2直接相连，两位三通电磁阀1出油口与离合器相连；所述的两位三通电磁阀1通过控制器5进行控制。
进一步地，所述的换档回路I、换档回路Ⅶ和换档回路IX的结构相同；所述的换档回路II、换档回路Ⅲ、换档回路Ⅳ、换档回路Ⅴ、换档回路Ⅵ和换档回路VIII的结构相同。
进一步地，所述的换档回路I、换档回路II、换档回路Ⅲ、换档回路Ⅳ、换档回路Ⅴ、换档回路Ⅵ、换档回路Ⅶ、换档回路VIII、换档回路IX中的离合器分别为倒挡离合器CR、低速段离合器CL、闭锁离合器CB、速度梯度离合器C1、速度梯度离合器C2、速度梯度离合器C3、与低速段离合器C3关联的反动作离合器C3L、高速段离合器CH、与高速段离合器CH关联的反动作离合器CHL。
本发明的工作原理如下：
本发明的液压系统中的基本回路是单路换档回路，进而由多个基本回路组成，在这些基本回路的相互作用下，使得车辆能够适应不同的行驶路况，并且在车辆换档过程中实现平稳的过渡.
对于单个有缓冲阀的基本回路，油泵3从油箱中吸油，经过主定压阀2，使主油路压力控制在所需范围内；然后液压油流向2D数字缓冲阀8，当控制器5输入信号给步进电机6时，步进电机6能够迅速的响应，进而由传动机构7将运动传递给阀芯，使阀芯能够迅速转过一定的角位移，由于2D数字缓冲阀8具有较小的体积以及良好的机构，使得2D数字缓冲阀8迅速开启，液压油进入2D数字缓冲阀8中，通过2D数字缓冲阀8的出油口流向离合器，在输入信号的作用下，可以使得2D数字缓冲阀8的出油口油压在一段时间内缓慢上升，即使得离合器内的油压在一段时间内缓慢上升，并且在不同的输入信号作用下可以使得2D数字缓冲阀8的出油口油压实现不同缓冲升压过程。而原结合的离合器在复位弹簧的作用下推动离合器内的活塞使液压油按原来的油路回油箱。
对于整个换档回路，不同的离合器配合出不同的档位，当需要换档时，前一档位油路的离合器停止工作，2D数字缓冲阀8在给定的输入信号作用下阀芯反转，油液原路返回；同时，另一档位油路的2D数字缓冲阀8迅速动作，油液充入该档位离合器中，使离合器内部压力缓慢上升。在2D数字缓冲阀8的作用下，车速能够平稳的过度。
下面对档位作进一步地描述：如图1-2所示，车辆换档的执行机构是离合器C1、C2、C3、C3L、CL、CH、CHL、CR、CB九个换档离合器，车辆换档逻辑就是指在相应档位上不同的档位离合器之间配合的配合关系，它们之间的组合共同作用来完成相应档位的工作功能。
本发明中，离合器C3、C3L和CH、CHL是成对使用的；因此它们的功用就是当无换档信号作用时，离合器C3L和CHL压紧工作；而当有换档信号作用时，离合器C3和CH压紧，C3L、CHL卸荷。
本发明的档位配合如下：
1、空档(N)：除了离合器C3L、CHL是压紧状态外，其余离合器都是松开状态。
2、前进1档至前进3档：低速离合器CL压紧，第1至3档分别由相应的档位离合器C1、C2、C3压紧实现；
3、前进4档至前进6档：高速离合器CH压紧，第4至6档分别由档位离合器C1、C2、C3压紧来实现；
4、倒退1档至2档：倒挡车速较低，不需要缓冲作用，所以离合器C3L、CHL压紧，倒1档和2档分别由档位离合器C1、C2压紧来实现。
下面以换档回路Ⅳ来描述有缓冲阀的回路的工作原理：
当需要换档后，通过控制器5输出脉冲给步进电机6信号，步进电机6每得到一个脉冲，便按照控制信号旋转一个固定的角度，步进电机6的转角与2D数字缓冲阀8的阀芯的位移是呈线性关系的，而后步进电机6驱动传动机构7，传动机构7又带动阀芯转动，同时，向2D数字缓冲阀8中充油，步进电机6转过一定角度，相当于带动阀口转过一定的角位移，也就是说，2D数字缓冲阀8的出油口油液压力大小可以根据输入信号而发生相应的变化。因此，在缓冲升压阶段，可以通过控制器5使步进电机6缓慢的转过一定的角度，带动阀芯也缓慢转过一定角度，这样通过控制出油口与螺旋槽构成的面积的大小缓慢变化来使出油口的压力缓慢变化，就达到了压力缓慢上升的效果。
油液经过2D数字缓冲阀8进入离合器，使离合器内压力有规律的缓慢上升使动、静摩擦片结合从而带动主、从部件一起转动。
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)

1.一种车辆操纵装置的换档液压系统，其特征在于：包括主油路、控制器(5)和多个换档回路，所述的主油路通过控制器(5)分别与多个换档回路连接；所述的多个换档回路分别为换档回路I、换档回路II、换档回路Ⅲ、换档回路Ⅳ、换档回路Ⅴ、换档回路Ⅵ、换档回路Ⅶ、换档回路VIII和换档回路IX；
所述的主油路包括油泵(3)、主定压阀(2)和溢流阀(4)，所述的油泵(3)的进油口连接油箱，油泵(3)的出油口通过三通接头分别与主定压阀(2)的进油口和溢流阀(4)的进油口相连，溢流阀(4)的出油口直接连接油箱；所述的主定压阀(2)的出油口通过多个三通接头连接多个换档回路；
所述的多个换档回路分为两类，第一类为无缓冲阀的回路，包括换档回路I、换档回路Ⅶ和换档回路IX；第二类为有缓冲阀的回路，包括换档回路II、换档回路Ⅲ、换档回路Ⅳ、换档回路Ⅴ、换档回路Ⅵ和换档回路VIII；
所述的有缓冲阀的回路包括步进电机(6)、传动机构(7)、2D数字缓冲阀(8)和离合器；所述的2D数字缓冲阀(8)的进油口与主油路连接，2D数字缓冲阀(8)的出油口连接离合器；所述的步进电机(6)通过控制器(5)进行控制；
所述的无缓冲阀的回路包括两位三通电磁阀(1)和离合器，所述的两位三通电磁阀(1)的进油口与主定压阀(2)直接相连，两位三通电磁阀(1)出油口与离合器相连；所述的两位三通电磁阀(1)通过控制器(5)进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种车辆操纵装置的换档液压系统，其特征在于：所述的换档回路I、换档回路Ⅶ和换档回路IX的结构相同；所述的换档回路II、换档回路Ⅲ、换档回路Ⅳ、换档回路Ⅴ、换档回路Ⅵ和换档回路VIII的结构相同。
3.根据权利要求1所述的一种车辆操纵装置的换档液压系统，其特征在于：所述的换档回路I、换档回路II、换档回路Ⅲ、换档回路Ⅳ、换档回路Ⅴ、换档回路Ⅵ、换档回路Ⅶ、换档回路VIII、换档回路IX中的离合器分别为倒挡离合器CR、低速段离合器CL、闭锁离合器CB、速度梯度离合器C1、速度梯度离合器C2、速度梯度离合器C3、与低速段离合器C3关联的反动作离合器C3L、高速段离合器CH、与高速段离合器CH关联的反动作离合器CHL。
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