CN111828438A - 动力换挡变速箱过滤系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动力换挡变速箱过滤系统，包括变速泵、精过滤器及旁通阀，变速泵的吸油口设置有粗过滤器，旁通阀具有进油口P1、进油口P2和出油口A，传动油经变速泵的出油口分为两路，分别进入精过滤器的进油口、旁通阀的进油口P1，经精过滤器的出油口的传动油通过换挡阀块内部的油道分为三路，分别进入旁通阀的进油口P2、各电液比例电磁阀、与旁通阀的出油口A流出的传动油混合，液力变矩器的出油口连接至润滑油路；旁通阀设计开启压差，精过滤器的进出口压差达到开启值后，阀芯移动，旁通阀打开，流经旁通阀的“脏油”直接进入液力变矩器油路，解决精过滤器严重堵塞而导致滤芯损坏以及电液比例电磁阀被污染的问题。

Description

动力换挡变速箱过滤系统

技术领域

本发明涉及工程机械变速箱技术领域，特别是涉及一种动力换挡变速箱过滤系统。

背景技术

目前工程机械用动力换挡变速箱正在向智能化、节能化方向发展，国内外新一代全自动变速箱均开始使用电液比例控制电磁阀，相比于半自动变速箱的开关式电磁阀，电液比例电磁阀对油液清洁度的要求显著提高，一般需达到NAS 9级，这就对变速箱油液过滤系统设计提出了更高的要求。

电液比例电磁阀堵塞后，阀芯卡住无法复位，会导致结合离合器活塞油压过低，或脱开离合器活塞油压降不下来。活塞油压过低，导致结合离合器摩擦片压不紧而打滑，无法传递足够转矩；脱开离合器活塞油压降不下来，导致两个挡位离合器同时结合，出现离合器包“打架”的现象。以上两种现象均会导致摩擦片迅速过热而烧毁，必须拆解变速箱进行更换，极大增加售后维修成本。

为了提高全自动变速箱传动油清洁度，一般选型过滤精度达到10～15μm的过滤器，并在过滤器上配置压差报警器，当过滤器纳污容量达到使用限值时，变速箱控制器发出故障报警信息，提醒用户更换新的过滤器。但由于过滤精度的提高，过滤器滤芯的过流压力损失增大，尤其是低温大流量工况下，过滤器自带的旁通阀很容易开启，此时流经旁通阀的油液未经过滤，会对电液比例电磁阀造成污染，存在卡阀风险。

目前最常见的技术方案是选型自带旁通阀、压差报警器的高精度过滤器。压差报警压力一般略小于旁通阀开启压力，保证过滤器正常工作温度下堵塞时，优先发出报警信息；当过滤器低温大流量工况下进出口压差过大时，打开旁通阀分流，保护滤芯免受损坏。这样的技术方案的优点是过滤器可以整体外购，安装结构简单。

现有的旁通阀技术方案，当传动油温度低于10℃时，油液粘度显著上升，此时如果发动机全油门高转速工作，大流量传动油流经过滤器滤芯的压损很容易超过3.5bar，此时旁通阀开启分流，未经过滤的“脏油”直接进入换挡执行机构油路，带来潜在的电磁阀污染风险。即使选型更大过滤面积的过滤器，或者采用双过滤器并联的方式，也无法完全规避该问题的产生。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供动力换挡变速箱过滤系统，通过增设新结构的旁通阀，避免“脏油”污染电液比例电磁阀而造成损坏，降低售后维修成本。

本发明提供一种动力换挡变速箱过滤系统，该变速箱包括壳体、设置在所述壳体上换挡阀块、设置在所述换挡阀块上的多个电液比例电磁阀以及分别由各所述电液比例电磁阀控制结合或脱开的离合器包，所述换挡阀块上设置有油压调节阀，该变速箱包含一个液力变矩器，所述液力变矩器的进油口设置有进口安全阀，该过滤系统包括变速泵、精过滤器及旁通阀，所述变速泵的吸油口设置有粗过滤器，所述旁通阀具有进油口P1、进油口P2和出油口A，传动油经所述变速泵的出油口分为两路，一路进入所述精过滤器的进油口，另一路进入所述旁通阀的进油口P1，经所述精过滤器的出油口的传动油通过所述换挡阀块内部的油道分为三路，一路进入所述旁通阀的进油口P2，一路通过换挡执行机构控制油路到达各所述电液比例电磁阀，另一路经过所述油压调节阀后与所述旁通阀的出油口A流出的传动油混合后分为两路，分别进入所述进口安全阀和所述液力变矩器，所述液力变矩器的出油口连接至润滑油路；所述旁通阀包括具有中空腔的阀体，所述中空腔内沿轴向依次设置有堵头、阀芯、导向杆、预紧弹簧、调节垫块、弹簧座及挡圈，所述阀芯与所述中空腔的腔壁之间分别形成第一进油腔和出油腔，所述导向杆与所述中空腔的腔壁之间形成第二进油腔，所述进油口P1、所述出油口A及所述进油口P2分别开设在所述阀体，所述进油口P1贯通至所述第一进油腔，所述出油口A贯通至所述出油腔，所述进油口P2贯通至所述第二进油腔，所述第一进油腔的油压对所述阀芯的轴向作用力为a，所述第二进油腔的油压对所述阀芯的轴向作用力为b，所述预紧弹簧对所述阀芯的轴向预紧作用力为c，作用力a与作用力b的方向相反，作用力b和作用力c的方向相同；当a-b≤c时，所述进油口P1与所述出油口A之间不连通，所述出油口A处于关闭状态；当a-b＞c时，所述进油口P1与所述出油口A之间连通，所述出油口A处于开启状态。

可选地，所述油压调节阀至所述进口安全阀之间的油道、所述油压调节阀至所述液力变矩器的油道均开设在该变速箱的所述壳体上。

可选地，所述阀芯具有缩径段，所述第一进油腔形成在所述缩径段的外壁与所述中空腔的腔壁之间；所述中空腔的腔壁具有扩径段，所述出油腔形成在所述扩径段的腔壁与所述阀芯的外壁之间；所述第二进油腔形成在所述导向杆的外壁与所述中空腔的腔壁及所述弹簧座之间。

可选地，所述阀芯的指向所述堵头的一端与所述缩径段之间设置有半径扩大的凸环，所述凸环上开设有将所述凸环两侧贯通的阻尼孔。

可选地，所述阀芯的远离所述堵头的一端的端面开设有沉孔，所述导向杆的一端位于所述沉孔中，所述导向杆上开设有从所述第二进油腔贯通至所述沉孔中的连通道。

可选地，所述连通道呈现L型，且包括沿所述导向杆的径向开设的径向段和沿所述导向杆的轴向开设的轴向段。

可选地，所述导向杆上设置有扩径的周向延伸的凸肩，所述阀体的内壁设置有缩径的凸台，所述凸肩位于在所述凸台与所述预紧弹簧之间。

可选地，所述弹簧座的一端具有凹槽，所述调节垫块能够拆卸地设置在所述凹槽中。

可选地，所述精过滤器上装有压差报警装置。

可选地，所述进油口P1、所述出油口A及所述进油口P2依次开设在所述阀体的同侧。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

1.采用新结构的旁通阀，在严重堵塞工况或低温大流量工况下，旁通阀开启，“脏油”不会进入换挡执行机构油路，避免对电液比例电磁阀造成污染而损坏，提升变速箱在高寒地区的工作可靠性，降低售后维修成本；

2.精过滤器在严重堵塞后，进入换挡执行机构油路的流量显著减小，离合器动作速度变慢，降低了换挡响应速度，导致整机作业效率降低，起到提醒用户更换滤芯的作用；同时，精过滤器的严重堵塞也不会对变速箱润滑流量造成影响；

3.其旁通阀的开启压差采用模块化设计，通过调整调节垫块的厚度，灵活调整旁通阀开启压力，满足不同变速箱及精过滤器的需求；

4.该旁通阀可以采用集成安装的方式安装在换挡阀块上，结构简单，加工成本低。

附图说明

图1为本发明的动力换挡变速箱过滤系统的液压原理图；

图2为本发明的动力换挡变速箱过滤系统中的旁通阀的结构示意图。

附图中：1-粗过滤器，2-变速泵，3-精过滤器，4-旁通阀，5-油压调节阀，6-进口安全阀，7-液力变矩器，8-背压阀，9-电液比例电磁阀，10-挡圈，11-阀体，12-堵头，13-密封圈，14-阀芯，15-导向杆，16-预紧弹簧，17-调节垫块，18-弹簧座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

参考图1和图2，本实施例的一种动力换挡变速箱过滤系统，该变速箱包括壳体、设置在壳体上的换挡阀块、设置在换挡阀块上的多个电液比例电磁阀9以及分别由各电液比例电磁阀9控制结合或脱开的离合器包，换挡阀块上设置有油压调节阀5，该变速箱包含一个液力变矩器7，液力变矩器7的进油口设置有进口安全阀6，该过滤系统包括变速泵2、精过滤器3及旁通阀4，变速泵2的吸油口设置有粗过滤器1，旁通阀4具有进油口P1、进油口P2和出油口A，传动油经变速泵2的出油口分为两路，一路进入精过滤器3的进油口，另一路进入旁通阀4的进油口P1，经精过滤器3的出油口的传动油通过换挡阀块内部的油道分为三路，一路进入旁通阀4的进油口P2，一路通过换挡执行机构控制油路到达各电液比例电磁阀9，另一路经过油压调节阀5后与旁通阀4的出油口A流出的传动油混合后分为两路，分别进入进口安全阀6和液力变矩器7，液力变矩器7的出油口连接至润滑油路，润滑油路的进油口处设置有背压阀8；旁通阀4包括具有中空腔的阀体11，中空腔内沿轴向依次设置有堵头12、阀芯14、导向杆15、预紧弹簧16、调节垫块17、弹簧座18及挡圈10，阀芯14与中空腔的腔壁之间分别形成第一进油腔和出油腔，导向杆15与中空腔的腔壁之间形成第二进油腔，进油口P1、出油口A及进油口P2分别开设在阀体11，进油口P1贯通至第一进油腔，出油口A贯通至出油腔，进油口P2贯通至第二进油腔，第一进油腔的油压对阀芯14的轴向作用力为a，第二进油腔的油压对阀芯14的轴向作用力为b，预紧弹簧16对阀芯14的轴向预紧作用力为c，作用力a与作用力b的方向相反，作用力b和作用力c的方向相同；当a-b≤c时，进油口P1与出油口A之间不连通，出油口A处于关闭状态；当a-b＞c时，进油口P1与出油口A之间连通，出油口A处于开启状态。

其中，更具体地，油压调节阀5至进口安全阀6之间的油道、油压调节阀5至液力变矩器7的油道均开设在该变速箱的壳体上，阀芯14具有缩径段，第一进油腔形成在缩径段的外壁与中空腔的腔壁之间；中空腔的腔壁具有扩径段，出油腔形成在扩径段的腔壁与阀芯14的外壁之间；第二进油腔形成在导向杆15的外壁与中空腔的腔壁及弹簧座18之间，阀芯14的指向堵头12的一端与缩径段之间设置有半径扩大的凸环，凸环上开设有将凸环两侧贯通的阻尼孔，使得阀芯14的靠近堵头12的端面的油压与精过滤器3的进油口油压相等；阀芯14的远离堵头12的一端的端面开设有沉孔，导向杆15的一端位于沉孔中，导向杆15上开设有从第二进油腔贯通至沉孔中的连通道，连通道呈现L型，且包括沿导向杆15的径向开设的径向段和沿导向杆15的轴向开设的轴向段，该连通道使得阀芯14的远离堵头12的端面的油压与精过滤器3的出油口油压相等，导向杆15上设置有扩径的周向延伸的凸肩，阀体11的内壁设置有缩径的凸台，凸肩位于在凸台与预紧弹簧16之间，弹簧座18的一端具有凹槽，调节垫块17能够拆卸地设置在凹槽中，弹簧座18通过密封件安装在阀体11中，挡圈10安装在阀体11的端部，精过滤器3上装有压差报警装置，进油口P1、出油口A及进油口P2依次开设在阀体11的同侧，堵头12螺纹连接安装在阀体11上，阀体11上开设有限位槽，限位槽内设置有密封圈13，堵头12上设置有锥面，堵头12安装后，锥面与密封圈13抵紧，到达密封的效果。

在本实施例中，预紧弹簧16的初始预紧力设计为阀芯14的靠近堵头12的端面油压为3.5bar时产生的轴向推力，即作用力c的值为端面油压为3.5bar时产生的轴向推力。

在初始状态，阀芯14被预紧弹簧16压紧在堵头12上，旁通阀4的进油口P1与阀芯14之间设计为负遮盖量，此时旁通阀4的进油口P1与出油口A不连通，阀芯14的面向堵头12的端面的油压等于精过滤器3的进油口的油压，阀芯14的背向堵头12的端面的油压等于精过滤器3的出油口的油压。变速箱正常工作时，如果精过滤器3的进出口压差小于3.5bar，此时阀芯14的两端作用面的油压作用力差值不足以克服预紧弹簧16的预紧力，阀芯14不发生移动，保持在初始位置，旁通阀4的进油口P1与出油口A不连通；此时系统中所有的传动油均经过精过滤器3过滤后，进入换挡执行机构油路或液力变矩器7油路；当精过滤器3严重堵塞后，或者在低温大流量工况下，精过滤器3的进出口压差大于3.5bar，此时阀芯14的两端作用面的油压作用力差值能够克服预紧弹簧16的预紧力，阀芯14向远离堵头12的方向移动，使得旁通阀4的进油口P1与出油口A连通，此时，系统中的一部分传动油经过精过滤器3过滤后，进入换挡执行机构油路或液力变矩器7油路，另一部分传动油经过旁通阀4的出油口A，直接进入液力变矩器7油路。精过滤器3进出口压差越大，旁通阀4的阀芯14开口过流面积越大，流经旁通阀4的流量比例越高，最大程度的防止精过滤器3的滤芯被损坏。

本实施例中，当精过滤器3的进出口压差达到3.5bar以上时，流经旁通阀4的“脏油”直接进入液力变矩器7油路，不进入换挡执行机构油路，该方案彻底解决低温大流量工况下，精过滤器3严重堵塞而导致滤芯损坏以及电液比例电磁阀9被污染的问题；如果用户在精过滤器3严重堵塞的情况下，仍然忽视精过滤器3的报警信息，拒不更换新的滤芯，则流经旁通阀4的传动油的比例会逐渐增大，相应的进入换挡执行机构油路的传动油流量减小，用户会明显感觉换挡延迟增大，作业效率降低，间接提醒用户尽快更换滤芯；与此同时，，流经液力变矩器7进入冷却润滑油路的流量不变，可保证变速箱轴承、摩擦片等关键部件的润滑效果；旁通阀4内的调节垫块17为可拆卸设置，可选择不同厚度，针对不同过滤面积的精过滤器3，如果滤芯进出口允许压差有变化，可以通过调整调节垫块17的厚度，改变预紧弹簧16的预紧力，进而调节旁通阀4的开启压差；该旁通阀4集成安装在变速器换挡阀块上，减少软管及接头连接，集成度高，油液泄露风险小。

与现有技术相比，本实施例的动力换挡变速箱过滤系统的优点在于：

1.采用新结构的旁通阀，在严重堵塞工况或低温大流量工况下，旁通阀开启，“脏油”不会进入换挡执行机构油路，避免对电液比例电磁阀造成污染而损坏，提升变速箱在高寒地区的工作可靠性，降低售后维修成本；

2.精过滤器在严重堵塞后，进入换挡执行机构油路的流量显著减小，离合器动作速度变慢，降低了换挡响应速度，导致整机作业效率降低，起到提醒用户更换滤芯的作用；同时，精过滤器的严重堵塞也不会对变速箱润滑流量造成影响；

3.其旁通阀的开启压差采用模块化设计，通过调整调节垫块的厚度，灵活调整旁通阀开启压力，满足不同变速箱及精过滤器的需求；

4.该旁通阀可以采用集成安装的方式安装在换挡阀块上，结构简单，加工成本低。

以上具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.动力换挡变速箱过滤系统，该变速箱包括壳体、设置在所述壳体上的换挡阀块、设置在所述换挡阀块上的多个电液比例电磁阀以及分别由各所述电液比例电磁阀控制结合或脱开的离合器包，所述换挡阀块上设置有油压调节阀，该变速箱包含一个液力变矩器，所述液力变矩器的进油口设置有进口安全阀，其特征在于，该过滤系统包括变速泵、精过滤器及旁通阀，所述变速泵的吸油口设置有粗过滤器，所述旁通阀具有进油口P1、进油口P2和出油口A，传动油经所述变速泵的出油口分为两路，一路进入所述精过滤器的进油口，另一路进入所述旁通阀的进油口P1，经所述精过滤器的出油口的传动油通过所述换挡阀块内部的油道分为三路，一路进入所述旁通阀的进油口P2，一路通过换挡执行机构控制油路到达各所述电液比例电磁阀，另一路经过所述油压调节阀后与所述旁通阀的出油口A流出的传动油混合后分为两路，分别进入所述进口安全阀和所述液力变矩器，所述液力变矩器的出油口连接至润滑油路；

所述旁通阀包括具有中空腔的阀体，所述中空腔内沿轴向依次设置有堵头、阀芯、导向杆、预紧弹簧、调节垫块、弹簧座及挡圈，所述阀芯与所述中空腔的腔壁之间分别形成第一进油腔和出油腔，所述导向杆与所述中空腔的腔壁之间形成第二进油腔，所述进油口P1、所述出油口A及所述进油口P2分别开设在所述阀体，所述进油口P1贯通至所述第一进油腔，所述出油口A贯通至所述出油腔，所述进油口P2贯通至所述第二进油腔，所述第一进油腔的油压对所述阀芯的轴向作用力为a，所述第二进油腔的油压对所述阀芯的轴向作用力为b，所述预紧弹簧对所述阀芯的轴向预紧作用力为c，作用力a与作用力b的方向相反，作用力b和作用力c的方向相同；

当a-b≤c时，所述进油口P1与所述出油口A之间不连通，所述出油口A处于关闭状态；

当a-b＞c时，所述进油口P1与所述出油口A之间连通，所述出油口A处于开启状态。

2.如权利要求1所述的动力换挡变速箱过滤系统，其特征在于，所述油压调节阀至所述进口安全阀之间的油道、所述油压调节阀至所述液力变矩器的油道均开设在该变速箱的所述壳体上。

3.如权利要求1所述的动力换挡变速箱过滤系统，其特征在于，所述阀芯具有缩径段，所述第一进油腔形成在所述缩径段的外壁与所述中空腔的腔壁之间；所述中空腔的腔壁具有扩径段，所述出油腔形成在所述扩径段的腔壁与所述阀芯的外壁之间；所述第二进油腔形成在所述导向杆的外壁与所述中空腔的腔壁及所述弹簧座之间。

4.如权利要求3所述的动力换挡变速箱过滤系统，其特征在于，所述阀芯的指向所述堵头的一端与所述缩径段之间设置有半径扩大的凸环，所述凸环上开设有将所述凸环两侧贯通的阻尼孔。

5.如权利要求3所述的动力换挡变速箱过滤系统，其特征在于，所述阀芯的远离所述堵头的一端的端面开设有沉孔，所述导向杆的一端位于所述沉孔中，所述导向杆上开设有从所述第二进油腔贯通至所述沉孔中的连通道。

6.如权利要求5所述的动力换挡变速箱过滤系统，其特征在于，所述连通道呈现L型，且包括沿所述导向杆的径向开设的径向段和沿所述导向杆的轴向开设的轴向段。

7.如权利要求1所述的动力换挡变速箱过滤系统，其特征在于，所述导向杆上设置有扩径的周向延伸的凸肩，所述阀体的内壁设置有缩径的凸台，所述凸肩位于在所述凸台与所述预紧弹簧之间。

8.如权利要求1所述的动力换挡变速箱过滤系统，其特征在于，所述弹簧座的一端具有凹槽，所述调节垫块能够拆卸地设置在所述凹槽中。

9.如权利要求1所述的动力换挡变速箱过滤系统，其特征在于，所述精过滤器上装有压差报警装置。

10.如权利要求1所述的动力换挡变速箱过滤系统，其特征在于，所述进油口P1、所述出油口A及所述进油口P2依次开设在所述阀体的同侧。

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