CN110630737A - 一种双阀芯换挡气阀及其控制方法 - Google Patents

一种双阀芯换挡气阀及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种双阀芯换挡气阀及其控制方法，在阀体中设置两个气路控制结构，两个气路控制结构的入口与进气孔连接，两个气路控制结构的入口分别与副箱的高当气缸和抵挡气缸连接，在进行挡位转换时，换挡拨头带动其中一个气路控制结构中的阀芯和阀门移动，使该气路控制结构中的出气孔与排气孔连通，同时另一个气路控制结构处于初始状态，进气孔与出气孔连通，压缩器气体进入气缸中，使该气缸的活塞向对应挡位移动，完成挡位的转换；本发明的双阀芯换挡气阀，采用两个气路控制结构分别控制副箱的高挡气缸和抵挡气缸，能够使气路的通断更加精确。

Description

一种双阀芯换挡气阀及其控制方法
技术领域
本发明涉及机动车变速器控制技术领域，具体为一种双阀芯换挡气阀及其控制方法。
背景技术
目前重型载货车均采用主、副箱结构的双中间轴变速器，其副变速器依靠换挡气阀来实现高、低档位的切换。
现有变速器上所配气阀及气路产品，存在设计风险，尤其是现有9档、16档、S9、S16变速器副箱换挡均使用双H气阀，气阀内部仅一个阀芯，通过改变阀芯位置，实现高低档气路切换，由于公用一个阀芯，高低档在转换过程中存在高低档气路同时通气现象，影响同步器正常换挡，不利于变速器正常工作。同时在特殊恶劣工况、出口变速器、军用变速器，使用过程中经常出现卡滞和漏气现象，影响变速器副箱换挡、整车正常运行。给驾驶人员带来很大不便，因此开发一种双阀芯换挡气阀，可有效解决产品使用过程中的卡滞、漏气问题，提升变速器产品的整体品质。
发明内容
针对现有技术中变速器气阀经常出现卡滞和漏气的问题，本发明提供一种双阀芯换挡气阀及其控制方法，能够完全替换现有变速器上双H气阀，该双阀芯气阀的气路通断更加精确，密封性更好，解决了恶劣工况下气阀漏气和卡滞问题，提升了变速器产品的整体品质。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种双阀芯换挡气阀，包括阀体和两组气路控制结构，阀体上设置有进气孔、排气孔和两个出气孔，阀体中还设置有气腔，排气孔与气腔连通；
气路控制结构包括阀门、阀芯和顶杆，阀体上设置有阀门安装孔和阀芯安装孔，进气孔与两个阀门安装孔连通，两个出气孔的一端分别与两个阀芯安装孔连通，两个出气孔的另一端分别与副箱的两个气缸连接；
阀芯活动设置在阀芯安装孔中，阀芯的上端伸入气腔中，顶杆设置在阀芯的下端，阀芯移动能够使出气孔与进气孔或排气孔连通；
阀门活动设置在阀门安装孔中，阀门的顶部设置有弹力装置，阀门的下端伸入气腔中，并将阀芯安装孔的口部密封，阀门中设置有气路，气路的入口与进气孔连通，气路的出口与出气孔连通；
当副箱进行挡位转换时，换挡拨头通过顶杆带动第一气路控制结构的阀芯和阀门移动，第一气路控制结构的出气孔与排气孔连通，与第一气路控制结构连接的气缸排气；
第二气路控制结构的进气孔与出气孔连通，与第二气路控制结构连接的气缸进气。
优选的，所述阀体包括固连的上阀体和下阀体，气腔设置在上阀体和下阀体之间。
优选的，所述阀芯安装孔包括依次连通的导气室、配合段和顶杆孔，导气室的顶部与气腔连通，出气孔与导气室连通，阀芯安装在配合段中；
阀芯上端的还设置在有阀头，阀头的直径大于阀芯的直径，阀头设置在导气室中，顶杆配装在顶杆孔中。
优选的，所述阀门安装孔为盲孔，开口端与气腔连通，进气孔水平贯穿两个阀门安装孔的上端；
阀门为空心圆柱结构，进气孔通过阀门的内孔能够与出气孔连通。
优选的，所述阀门的下端包覆有橡胶层，阀门的内孔穿过橡胶层与出气孔连通。
优选的，所述顶杆包括顶销和钢球和滚珠；
顶销的底部设置有球窝，钢球嵌装在球窝中，并且能够在球窝中滚动。
优选的，所述钢球和球窝之间设置有滚珠。
优选的，所述排气孔的出口设置有过滤器，用于防止外界的异物自排气孔进入换挡气阀中。
优选的，所述弹力装置为弹簧。
本发明还提供了一种上述双阀芯换挡气阀的控制方法，当副箱进行换道操作时；
换挡拨头通过压缩第一气路控制结构或第二气路控制结构的顶杆，顶杆带动阀门向阀芯方向移动直至阀门与阀芯接触，进气孔与出气孔断开，然后阀芯和阀门在顶杆的推力下继续移动，出气孔通过气腔与排气孔连通，与出气孔连接的气缸排气；
同时，进气孔中的压缩气体通过另一个气路控制结构的阀门和阀芯安装孔和对应的出气孔，进入与该出气孔连接的气缸中，气缸的活塞向对应挡位移动，完成挡位的转换。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种双阀芯换挡气阀，在阀体中设置两个气路控制结构，两个气路控制结构的入口与进气孔连接，两个气路控制结构的出口分别与副箱的高挡气缸和抵挡气缸连接，在进行挡位转换时，换挡拨头带动其中一个气路控制结构中的阀芯和阀门移动，使该气路控制结构中的出气孔与排气孔连通，同时另一个气路控制结构的进气孔与出气孔连通，压缩器气体进入气缸中，使该气缸的活塞向对应挡位移动，完成挡位的转换；本发明的双阀芯换挡气阀，采用两个气路控制结构分别控制副箱的高挡气缸和抵挡气缸，能够使气路的通断更加精确。
阀体采用拼装结构，简化了气阀的整体加工工艺，提高加工效率，降低气阀成本。
进一步，在采用阀芯推动阀门运动，可保证阀芯垂直受力，避免使用过程中拨头压缩顶杆侧向力带来的偏磨问题。
进一步，顶杆由顶销、滚珠、钢球组成，当顶杆被压缩时，钢球与换挡拨头之间为滚动摩擦，减小了换挡阻力，同时避免了顶杆磨损带来的卡滞问题。
本发明提供的双阀芯换挡气阀的控制方法，通过两组气路的通断分别控制两个副箱的两个气缸动作，控制逻辑简单，操作便捷，能够使气路的通断更加精确。
附图说明
图1为本发明气阀的内部结构图；
图2为图1中X-X的剖视图；
图3为本发明气阀的俯视图；
图4为本发明气阀的控制原理图；
图5为图1中X-X的轴侧图。
图中：1、上阀体；2、进气孔；3、第一O形圈；4、第一阀门；5、第一橡胶垫；6、下阀体；7、第一出气孔；8、第二O型圈；9、第三O型圈；10、第一阀芯；11、第一顶杆；12、钢球；13、滚珠；14、顶销；15、第二阀芯；16、第四O型圈；17、第二出气孔；18、第二橡胶垫；19、第二阀门；20、第五O型圈；21、第二弹簧；22、第一弹簧；23、第一螺钉；24、排气塞冒；25、过滤器；26、气道；27、第二螺钉；28、第二顶杆；29、排气孔；30、润滑油孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参阅图1-5，一种双阀芯换挡气阀，包括阀体和两组气路控制结构，阀体上设置有进气口、排气孔29和两个出气孔，两个出气孔的出口分别与副箱的高挡气缸和抵挡气缸连接，阀体中还设置有气腔，排气孔29与气腔连通，排气孔29的出口设置排气组件；
气路控制结构包括阀门、阀芯和顶杆，阀体上设置有阀门安装孔和阀芯安装孔，两个出气孔的入口分别与两个气路控制结构的阀芯安装孔连通，进气口与两个阀门安装孔连通；
阀芯活动设置在阀芯安装孔中，阀芯的上端伸入气腔中，顶杆设置在阀芯的下端；
阀门活动设置在阀门安装孔中，阀门的下端伸入气腔中，并且与阀芯同轴，阀门中设置有气路，气路的入口与进气口连通，气路的出口能够与气腔或出气孔连通，阀门的顶部设置有复位装置；
当副箱进行挡位转换时，换挡拨头通过顶杆带动其中一个气路控制结构的阀门和阀门移动，该气路控制结构的出气孔与排气孔29连通，对应的气缸排气；另外一个气路控制结构的进气孔2与出气孔连通，对应的气缸进气，气缸的活塞向对应挡位移动，完成挡位的转换。
本发明提供的一种双阀芯换挡气阀，在阀体中设置两个气路控制结构，两个气路控制结构的入口与进气孔2连接，两个气路控制结构的入口分别与副箱的高当气缸和抵挡气缸连接，在进行挡位转换时，换挡拨头带动其中一个气路控制结构中的阀芯和阀门移动，使该气路控制结构中的出气孔与排气孔29连通，同时另一个气路控制结构处于初始状态，进气孔2与出气孔连通，压缩器气体进入气缸中，使该气缸的活塞向对应挡位移动，完成挡位的转换；本发明的双阀芯换挡气阀，采用两个气路控制结构分别控制副箱的高挡气缸和抵挡气缸，能够使气路的通断更加精确，两个阀芯，可分别控制高档/低档气路的打开关闭，气路之间不会交叉，解决了原有气路切换过程气路交叉，不会对同步器工作产生影响。
上述阀体包括上阀体1和下阀体6，上阀体1和下阀体6通过第二螺钉27连接，进气口设置在上阀体1上，出气孔设置在下阀体6上。
所述气腔包括上气室和下气室，上气室为设置在下阀体6的顶部的凹槽，上气室为设置在上阀体的底部的凹槽。
两个阀芯安装孔垂直设置在下阀体6上，阀芯安装孔自上而下包括导气室、配合段和顶杆孔，导气室的上端位于下气室中，出气孔与导气室连通，阀芯安装在配合段中，阀芯上端的还设置在有阀头，阀头的直径大于阀芯的直径，阀头设置在导气室中，阀芯安装孔的下端还设置有顶杆孔，顶杆配装在顶杆孔中。
所述阀芯包括第一阀芯10和第二阀芯15，第一阀芯10通过第二O型圈8安装在阀芯安装孔中，第二阀芯15通过第四O型圈16安装在阀芯安装孔中，第一顶杆11安装在第一阀芯10的下端，第二顶杆28安装在第二阀芯15的下端。
所述顶杆包括顶销14、钢球12和滚珠13，顶销配装在顶杆孔中，钢球12嵌装在顶销14的底部，钢球和顶销14之间安装有滚珠13，钢球13能够在顶销14的球窝中滚动。
当顶杆被压缩时，钢球滚动与换挡拨头之间为滚动摩擦，减小了换挡阻力，同时避免了顶杆磨损带来的卡滞问题。
所述上阀体1上设置两个垂直的阀门安装孔，该阀门安装孔为盲孔，开口端与上气室连通，两个阀门安装孔分别与两个阀芯安装孔同轴设置，进气孔2水平贯穿两个阀门安装孔的上端；排气孔29垂直设置在上阀体1上，排气孔29的下端位于上气室中，排气孔29的上端设置有排气组件。
排气组件包括排气塞冒24和过滤器25；上阀体1的顶部设置有环形凹槽，过滤器25配装在环形凹槽中，环形凹槽的底部设置有气道26，气道26与排气孔29连通，使排气孔29中的气体通过气道26进入过滤器中过滤后排出，排气塞冒24通过第一螺钉23固连在过滤器25的顶部。
阀门为空心圆柱结构，阀门配装在阀门安装孔中并且能够上下滑移，阀门的下端位于上气室中，阀门的中心的通孔为气路，阀门的上端设置有弹簧，在弹力的作用下，阀门的下端抵接在对应导气室的口部，气道与该导气室连通，阀门的下端包覆有橡胶层，保证气道与导气室的密封性能。
所述阀门包括第一阀门4和第二阀门19。
第一阀门4通过第一O形圈3安装在阀门安装孔中，第一阀门4的顶部设置有第一弹簧21，第一阀门4的下端包覆有第一橡胶垫5。
第二阀门19通过第五O形圈20安装在阀门安装孔中，第二阀门19的顶部设置有第二弹簧22，第二阀门19的下端包覆有第二橡胶垫18。
下面对本发明的一种双阀芯换挡气阀的工作原理进行详细的阐述。
下阀体6上设置有第三O型圈9，气阀通过第三O型圈9安装在副箱的壳体上，进气孔2与变速器的气泵连接，第一出气孔7连接通过管路低挡气缸，第二出气孔17通过管路连接高挡气管。
第一阀门4和第二阀门19的下端分别在弹簧力的作用下，抵接在下气室中，并将两个导气孔的顶部密封，进气孔2分别通过第一阀门4和第一阀门19的气路与第一出气孔7和第二出气孔17连通，即进气孔2通入压缩气，两个出气孔同时有压缩空气输出，排气孔29无气压输出。
如果两个第一顶杆11和第二顶杆28同时被压缩，第一出气孔7和第二出气孔17均与排气孔29连通，但是由于两个阀门的内部气路封闭，进气孔2中的压缩气体不能进去到气腔中，两个气缸中的气体通过排气孔29排出，由于气缸内的气体有限，因此排空气口不会常排气，上述过程只是为了解释本发明提供气阀的工作过程，在实际的工作中不存在上述的工作状态。
副箱由高挡至低挡转换
换挡拨头压缩第二顶杆28，钢球12滚动，第二顶杆沿顶杆孔向上移动，同时带动第二阀芯15向上移动，第二阀芯15的阀头抵接在第二阀门19的第二橡胶垫18上，并将第二阀门19内部气路下端封闭，使进气口的压缩气体不能进入导气孔中，第二阀芯15继续向上移动，第二阀门19的下端与下气室分离，第二出气孔17通过导气室与气腔连通，高挡气缸中的压缩气体通过第二出气孔17、气腔和排气孔29排出至大气。
同时，气泵中的压缩空气，通过进气孔2和第一阀门4中的气路进入导气室，最后通过第一出气孔7进入抵挡气缸中，推动抵挡气缸的活塞向抵挡运动，此时，副箱完成高挡至抵挡的转换。
副箱由低挡至高挡转换
换挡拨头压缩第一顶杆11，第一顶杆沿顶杆孔向上移动，同时带动第一阀芯10向上移动，第一阀芯10的阀头抵接在第一阀门4的第一橡胶垫5上，并将第一阀门4内部气路下端封闭，使进气口的压缩气体不能进入导气孔中，第一阀芯10继续向上移动，第一阀门4的下端与下气室分离，，第一出气孔7通过导气室与气腔连通，低挡气缸中的压缩气体通过第一出气孔7、气腔和排气孔29排出至大气。
同时，气泵中的压缩空气，通过进气孔2和第二阀门19中的气路进入导气室，最后通过第二出气孔17进入高挡气缸中，推动高挡气缸的活塞向高挡运动，此时，副箱完成低挡至高挡的转换。
本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种双阀芯换挡气阀，内部设计有两个独立的气路控制结构，通过拨头分别触发顶杆压缩，顶杆通过阀芯推动阀门运动，实现气路的打开关闭，该结构可实现对气路通断的精确控制，解决了双H气阀恶劣极端工况产品漏气、卡滞问题，并且双阀芯换挡气阀有较好的通用性，适用于9档、16档、S9、S16以及Volvo出口变速器。
顶杆由顶销、滚珠、钢球组成，当顶杆被压缩时，钢球与换挡拨头之间为滚动摩擦，减小了换挡阻力，同时避免了顶杆磨损带来的卡滞问题，同时顶杆与阀体之间留有润滑油孔30，保证顶杆润滑充足，避免顶杆与阀体摩擦造成的卡滞问题。
顶杆与阀芯采用分体式结构，即顶杆推动阀芯运动，该设计可保证阀芯垂直受力，避免使用过程中拨头压缩顶杆侧向力带来的偏磨问题。
两个阀芯分别控制高档和低档气路，但是共用一个排气孔29，减小了阀体外观尺寸，节约成本。
阀体与操纵壳体连接端面设计有密封圈，相比原有密封垫密封，密封圈端面密封可靠性更好。
在排气孔29位置设计过滤器，保证排气顺畅的同时，防止外界灰尘、杂质、水汽的进入，为气阀提供良好的工作环境。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双阀芯换挡气阀，其特征在于，包括阀体和两组气路控制结构，阀体上设置有进气孔(2)、排气孔(29)和两个出气孔，阀体中还设置有气腔，排气孔(29)与气腔连通；
气路控制结构包括阀门、阀芯和顶杆，阀体上设置有阀门安装孔和阀芯安装孔，进气孔(2)与两个阀门安装孔连通，两个出气孔的一端分别与两个阀芯安装孔连通，两个出气孔的另一端分别与副箱的两个气缸连接；
阀芯活动设置在阀芯安装孔中，阀芯的上端伸入气腔中，顶杆设置在阀芯的下端，阀芯移动能够使出气孔与进气孔或排气孔连通；
阀门活动设置在阀门安装孔中，阀门的顶部设置有弹力装置，阀门的下端伸入气腔中，并将阀芯安装孔的口部密封，阀门中设置有气路，气路的入口与进气孔(2)连通，气路的出口与出气孔连通；
当副箱进行挡位转换时，换挡拨头通过顶杆带动第一气路控制结构的阀芯和阀门移动，第一气路控制结构的出气孔与排气孔(29)连通，与第一气路控制结构连接的气缸排气；
第二气路控制结构的进气孔与出气孔连通，与第二气路控制结构连接的气缸进气。
2.根据权利要求1所述双阀芯换挡气阀，其特征在于，所述阀体包括固连的上阀体(1)和下阀体(6)，气腔设置在上阀体(1)和下阀体(6)之间。
3.根据权利要求1所述双阀芯换挡气阀，其特征在于，所述阀芯安装孔包括依次连通的导气室、配合段和顶杆孔，导气室的顶部与气腔连通，出气孔与导气室连通，阀芯安装在配合段中；
阀芯上端的还设置在有阀头，阀头的直径大于阀芯的直径，阀头设置在导气室中，顶杆配装在顶杆孔中。
4.根据权利要求1所述双阀芯换挡气阀，其特征在于，所述阀门安装孔为盲孔，开口端与气腔连通，进气孔(2)水平贯穿两个阀门安装孔的上端；
阀门为空心圆柱结构，进气孔(2)通过阀门的内孔能够与出气孔连通。
5.根据权利要求4所述双阀芯换挡气阀，其特征在于，所述阀门的下端包覆有橡胶层，阀门的内孔穿过橡胶层与出气孔连通。
6.根据权利要求1所述双阀芯换挡气阀，其特征在于，所述顶杆包括顶销(14)和钢球(12)和滚珠(13)；
顶销的底部设置有球窝，钢球(12)嵌装在球窝中，并且能够在球窝中滚动。
7.根据权利要求6所述双阀芯换挡气阀，其特征在于，所述钢球(12)和球窝之间设置有滚珠(13)。
8.根据权利要求1所述双阀芯换挡气阀，其特征在于，所述排气孔(29)的出口设置有过滤器，用于防止外界的异物自排气孔(29)进入换挡气阀中。
9.根据权利要求1所述双阀芯换挡气阀，其特征在于，所述弹力装置为弹簧。
10.一种权利要求1-9任一项所述双阀芯换挡气阀的控制方法，其特征在于，
当副箱进行换道操作时；
换挡拨头通过压缩第一气路控制结构或第二气路控制结构的顶杆，顶杆带动阀门向阀芯方向移动直至阀门与阀芯接触，进气孔(2)与出气孔断开，然后阀芯和阀门在顶杆的推力下继续移动，出气孔通过气腔与排气孔(29)连通，与出气孔连接的气缸排气；
同时，进气孔中的压缩气体通过另一个气路控制结构的阀门和阀芯安装孔和对应的出气孔，进入与该出气孔连接的气缸中，气缸的活塞向对应挡位移动，完成挡位的转换。
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