CN113464639B - 一种重型液力自动变速器的断电保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重型液力自动变速器的断电保护系统，包括第一电磁阀、第一联动阀和第二联动阀，第一电磁阀的阀体与第二联动阀的阀体一体连接，第一电磁阀开设有控制第一联动阀和第二联动阀切换工作位的控制油路，第一联动阀开设有控制第一离合器动作的第一主油压油路，第二联动阀开设有控制第二离合器动作的第二主油压油路，第一联动阀和第二联动阀的工作位切换能够分别控制第一主油压油路和第二主油压油路的通断，第一电磁阀断电时，第一主油压油路和第二主油压油路均保持畅通，控制第一离合器和第二离合器工作。本发明能够在车辆的电液控制系统断电时，能以特定档位继续保持行驶而不会抛锚，确保车辆和驾驶员的安全。

Description

一种重型液力自动变速器的断电保护系统

技术领域

本发明涉及重型液力自动变速器电液控制系统技术领域，尤其涉及一种重型液力自动变速器的断电保护系统。

背景技术

自动变速技术经历了几十年的发展和演变，形成了液力机械自动变速器AT、自动机械变速器AMT、机械式无级变速器CVT、双离合式自动变速器DCT等类型，AT作为主流自动变速器，其在重型车辆上更能体现其优势，得到了广泛应用。重型液力自动变速器即是指与重型货车、大型客车和工程机械设备匹配的AT变速器，主要应用在重型汽车、油气开采装备、轨道交通、工程机械以及特种车辆等领域。

为保护车辆的行车安全，在重新液力自动变速器的电液控制系统中，设计有断电保护系统。现有重型液力自动变速器断电保护系统均包括第一电磁阀和联动阀，通过第一电磁阀的开关来控制联动阀阀芯的位移，进而控制多个离合器的工作状态以实现变速器的升降档。但是，车辆在某一档意外断电时，车辆容易抛锚，影响行车安全。

发明内容

本发明意在提供一种重型液力自动变速器的断电保护系统，以解决现有的车辆在某一档意外断电，容易抛锚而影响行车安全的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种重型液力自动变速器的断电保护系统，包括第一电磁阀、第一联动阀和第二联动阀，所述第一电磁阀的阀体与第二联动阀的阀体一体连接，所述第一电磁阀开设有控制第一联动阀和第二联动阀切换工作位的控制油路，所述第一联动阀开设有控制第一离合器动作的第一主油压油路，所述第二联动阀开设有控制第二离合器动作的第二主油压油路，所述第一联动阀和第二联动阀的工作位切换能够分别控制第一主油压油路和第二主油压油路的通断，所述第一电磁阀断电时，所述第一主油压油路和所述第二主油压油路均保持畅通，控制所述第一离合器和所述第二离合器工作。

优选地，所述第一电磁阀具有工作腔，所述工作腔的上端设有密封环，所述第一电磁阀的顶杆密封穿过该密封环，所述第一电磁阀的顶杆固定连接有半圆柱封堵头和复合封堵头，所述控制油路包括第一控制流道、第二控制流道和卸油口，所述第一控制流道和工作腔的底部连接，所述卸油口和第二控制流道连接在工作腔的径向两侧，所述第一电磁阀断电时，所述复合封堵头与第一控制流道的油口错开，所述半圆柱封堵头将卸油口封闭，所述第一电磁阀通电时，所述复合封堵头封堵住第一控制流道的油口，所述半圆柱封堵头打开卸油口；

所述第一联动阀包括第一阀腔、位于第一阀腔内的第一阀芯和位于第一阀腔底部的第一阀座，所述第一阀芯的上端与第一阀腔的上端之间密封形成有第一控制油腔，所述第一控制油腔与第二控制流道连通，所述第一阀芯的下端与第一阀座的上端之间连接有第一弹簧，所述第一联动阀的阀体上设有第一进油阀口和第一出油阀口，所述第一进油阀口和第一出油阀口形成第一主油压油路，所述第一阀芯位于其行程上止点时，所述第一阀芯封闭第一进油阀口，所述第一阀芯位于其行程下止点时，所述第一进油阀口与所述第一出油阀口连通；

所述第二联动阀包括第二阀腔、位于第二阀腔内的第二阀芯和位于第二阀腔底部的第二阀座，所述第二阀芯的上端与第二阀腔的上端之间密封形成有第二控制油腔，所述第二控制油腔与第二控制流道连通，所述第二阀芯的下端与第二阀座的上端之间连接有第二弹簧，所述第二联动阀的阀体上设有第二进油阀口和第二出油阀口，所述第二进油阀口和第二出油阀口形成第二主油压油路，所述第二阀芯位于其行程上止点时，所述第二进油阀口与所述第二出油阀口连通，所述第二阀芯位于其行程下止点时，所述第二阀芯封闭第二主油压油路。

优选地，所述第一阀芯的下端与第一阀腔的下端之间密封形成有第一副油腔，所述第二阀芯的下端与第二阀腔的下端之间密封形成有第二副油腔，所述第一副油腔连通有第三进油阀口，所述第二副油腔连通有第四进油阀口。

优选地，所述第一电磁阀为常开电磁阀，所述第一联动阀为二位九通联动阀，所述第二联动阀为二位七通联动阀。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

(1)正常工作时，通过第一电磁阀、第一联动阀和第二联动阀在不同工作位排列组合，有助于重型液力变速器快速、稳定和高效地实现理想的工作状态。

(2)当车辆电液控制系统在某一档位时意外断电，该断电保护系统能让液力变速器迅速由电液工况进入纯液压工况，根据原档位状况让某两个离合器保持结合状态，使得车辆能以特定档位继续保持行驶而不会抛锚，确保车辆和驾驶员的安全。

(3)第二联动阀与第一电磁阀同用一个阀体，密封性能较好，不会发生应力集中，能最大程度的改善油液泄露问题，还使得制造更加简单，无需精密加工，降低了制造成本。

(4)合理的控制流道布置，能适应各种高负载的环境，在保证液压油较小能量损耗的同时，又降低了联动阀控制腔油压的波动，提高了换挡舒适性，提高了联动阀的使用寿命。

(5)第一电磁阀为常开电磁阀，在工作中多数档位时均为断电工况，仅有少数档位为通电工况，配合两个联动阀的特殊结构，能够使得多数档位发生意外断电时联动阀阀芯不需要位移即可使得液力变速器迅速进入纯液压工况，极大地减少了多数档位发生意外断电时的换档时间，为驾驶员和车辆的安全提供了更有力的保障。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种重型液力自动变速器的断电保护系统的结构剖面图；

图2本发明实施例提供的一种重型液力自动变速器的断电保护系统的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：第一电磁阀1、第一联动阀2、第二联动阀3、磁轭4、线圈骨架5、线圈6、衔铁7、阀芯轴前导环8、阀芯轴9、阀芯轴后导环10、调节螺母11、电磁阀弹簧12、阀芯导向环13、密封环14、顶杆15、半圆柱封堵头16、复合封堵头17、第一控制流道18、第二控制流道19、卸油口20、第一阀腔21、第一阀芯22、第一控制油腔23、第一弹簧24、第一副油腔25、第三进油阀口26、第二阀腔27、第二阀芯28、第二控制油腔29、第二弹簧30、第二副油腔31、第四进油阀口32、套管33、第一阀座34、第一插销35、第二阀座36、第二插销37、第一进油阀口38、第一出油阀口39、第二进油阀口40、第二出油阀口41。

一种重型液力自动变速器的断电保护系统，包括第一电磁阀1、第一联动阀2和第二联动阀3，现有断电保护系统的第一电磁阀1因其特殊的机械结构插装在联动阀上，加工精度要求较高，特别是联动阀插孔要上镗床进行精密加工，成本较大，且这种装配方式本身就会容易发生泄漏，另外，第一电磁阀1自身的自重和在车辆行驶过程中的震动会造成电磁阀与联动阀接触部分发生应力集中，导致阀体受力变形，更会使得装配松动，径向间隙增大，使得泄漏量增大，故本发明采用第一电磁阀1的阀体与第二联动阀3的阀体一体连接设计。同时现有断电保护系统的第一电磁阀1为常闭电磁阀，当液力变速器发生意外断电时会有一个阀芯位移的过程，使得断电时换档时间较长，故本发明将第一电磁阀1设计为常开电磁阀，配合两个联动阀的特殊结构，能够使得多数档位发生意外断电时阀芯无需位移即可换档，减少了多数档位发生意外断电时的换档时间。第一电磁阀1开设有控制第一联动阀2和第二联动阀3切换工作位的控制油路，第一联动阀2开设有控制第一离合器动作的第一主油压油路，第二联动阀3开设有控制第二离合器动作的第二主油压油路，第一联动阀2和第二联动阀3的工作位切换能够分别控制第一主油压油路和第二主油压油路的通断，第一电磁阀1断电时，第一主油压油路和第二主油压油路均能保持畅通，以控制第一离合器和第二离合器工作。

实施例1

如图1所示的，第一电磁阀1为常开电磁阀，第一联动阀2为二位七通联动阀，第二联动阀3为二位九通联动阀。第一电磁阀1的阀体内沿轴向依次开设有相互连通的第一安装腔、第一电磁阀腔、第二安装腔和工作腔，第一安装腔的直径大于第一电磁阀腔的直径，第一安装腔固定安装有磁轭4，第一电磁阀腔内设有一圈线圈骨架5，线圈骨架5内设有线圈6，磁轭4的底部一体成型有一管状凸起，管状凸起从线圈骨架5的上端适配插入，第二安装腔的上端一体成型有环状凸起，环状凸起适配插入线圈骨架5的下端，管状凸起和环状凸起之间的线圈骨架5内壁滑动连接有衔铁7，衔铁7沿轴线穿设有阀芯轴9，管状凸起的内壁固定连接有阀芯轴前导环8，环状凸起的内壁固定连接有阀芯轴后导环10，阀芯轴9的两端分别与阀芯轴前导环8、阀芯轴后导环10滑动连接，阀芯轴9的上端沿轴向开设有凹槽，磁轭4穿设有调节螺母11，调节螺母11和凹槽的底部之间设置有电磁阀弹簧12，阀芯轴9后导环与凹槽的底部之间还设有阀芯导向环13和密封环14，即密封环14设置在工作腔的上端。

阀芯轴9的下端一体连接有顶杆15，顶杆15密封穿过阀芯导向环13和密封环14并进入工作腔，顶杆15的下端依次固定连接有半圆柱封堵头16和复合封堵头17，控制油路包括第一控制流道18、第二控制流道19和卸油口20，第一控制流道18的一端与工作腔的底部连接，第一控制流道18的另一端接入控制油压。在高负载环境下现有结构的控制油压经电磁阀口直接到达联动阀阀芯，无缓冲，会使得控制油压增长不稳定，增大控制油压超调量，使得阀芯位移波动，不仅影响联动阀寿命，更会造成换挡冲击，故本发明将卸油口20和第二控制流道19依次连接在工作腔的径向两侧，确保第一电磁阀1对两个联动阀进行控制的合理性，并优化控制流道结构，在减少压降损失的基础上提高控制油压增长的稳定性，同时也确保换挡的稳定性。第一电磁阀1断电时，复合封堵头17与第一控制流道18的油口错开，半圆柱封堵头16将卸油口20封闭，第一电磁阀通电时，复合封堵头17封堵住第一控制流道18的油口，半圆柱封堵头16打开卸油口20；

第一联动阀2包括第一阀腔21、位于第一阀腔21内的第一阀芯22和位于第一阀腔21底部的第一阀座34，第一阀座34通过第一插销35密封固定在第一阀腔21底部，第一阀芯22的上端与第一阀腔21的上端之间密封形成有第一控制油腔23，第一控制油腔23与第二控制流道19连通，第一阀芯22的下端与第一阀座34的上端之间连接有第一弹簧24，第一阀芯22的下端与第一阀腔21的下端之间密封形成有第一副油腔25，第一副油腔25连通有第三进油阀口26，第一联动阀2的阀体上设有第一进油阀口38和第一出油阀口39，第一进油阀口38和第一出油阀口39形成第一主油压油路，即第一出油阀口39与第一离合器管路连接，第一阀芯22位于其行程上止点时，第一阀芯22封闭第一进油阀口38，第一阀芯22位于其行程下止点时，第一进油阀口38与第一出油阀口39连通；

第二联动阀3包括第二阀腔27、位于第二阀腔27内的第二阀芯28和位于第二阀腔27底部的第二阀座36，第二阀座36通过第二插销37密封固定在第二阀腔27底部，第二阀芯28的上端与第二阀腔27的上端之间密封形成有第二控制油腔29，第二控制油腔29与第二控制流道19连通，第二阀芯28的下端与第二阀座36的上端之间连接有第二弹簧30，第二阀芯28的下端与第二阀腔27的下端之间密封形成有第二副油腔31，第二副油腔31连通有第四进油阀口32，第二联动阀3的阀体上设有第二进油阀口40和第二出油阀口41，第二进油阀口40和第二出油阀口41形成第二主油压油路，即第二出油阀口41与第二离合器管路连接，第二阀芯28位于其行程上止点时，第二进油阀口40与第二出油阀口41连通，第二阀芯28位于其行程下止点时，第二阀芯28封闭第二主油压油路。

第一进油阀口38、第二进油阀口40、第三进油阀口26和第四进油阀口32均能够接入从换挡阀流出的主油压。

具体实施过程如下：

当第一电磁阀1未通电时，阀芯轴9在电磁阀弹簧12预紧力的作用下下移，使得复合封堵头17下移，控制第一控制流道18的油口打开，同时半圆柱封堵头16将卸油口20封闭，控制油压流入第一控制油腔23和第二控制油腔29。当第一阀芯22和第二阀芯28所受控制油压力分别大于第一弹簧24预紧力和第二弹簧30预紧力时，当第一阀芯22和第二阀芯28分别开始下移并到达下止点。

以某前进档为例，此时断电保护系统的工作原理如图2所示，第一电磁阀1和第二电磁阀同时通电。第一电磁阀1通电时，线圈6对衔铁7产生向上的电磁力，且电磁力大于电磁阀弹簧12预紧力，与衔铁7相连的阀芯轴9在电磁力与弹簧力的共同作用下上移，使得复合封堵头17上移，控制第一控制流道18的油口被封闭，同时半圆柱封堵头16与卸油口20错开，控制油压从第一控制油腔23和第二控制油腔29流回油箱。第一控制油腔23的控制油压逐渐减小为0，此时第一阀芯22受到控制油压力和第一弹簧24预紧力的共同作用，当第一阀芯22受到的控制油压力大于第一弹簧24预紧力时，第一阀芯22保持在下端位不变；当控制油压力不足以克服第一弹簧24预紧力时，第一阀芯22开始上移，直至其行程的上至点，第一主油压油路封闭。与第一联动阀2相似，第二控制油腔29的控制油压逐渐减小为0。当第二阀芯28所受到的控制油压力小于第二弹簧30预紧力时，第二阀芯28开始逐渐上升。随着第二阀芯28的上升，第二进油阀口40和第二出油阀口41相通，主油压逐渐流入第二联动阀3。由于第二主油压油路位于第二阀腔27的部分，其与第二阀芯28的上、下接触面直径D2＞d2，使得第二阀芯28在主油压受力面上存在一个面积差，进而第二阀芯28受到向上的主油压液压力大于向下的主油压液压力，因此第二阀芯28受到总的主油压液压力向上。此时，第二阀芯28同时在向上的主油压液压力和弹簧力的综合作用下逐渐位移到联动阀的上止点。在第二阀芯28上移的过程中，第二进油阀口40和第二出油阀口41逐渐相通，主油压经第二主油压油路流入第二离合器，第二离合器在主油压的推动作用下结合。同时，图2中的第二电磁阀通电，控制油压经第二电磁阀与换挡阀的控制端接通，在控制油压力的作用下换挡阀打开，主油压经换挡阀进入第三离合器，推动第三离合器结合。因此，当第一电磁阀1和第二电磁阀同时通电时，第二离合器和第三离合器结合，重型液力自动变速器进入某前进档工作。

当车辆发生意外断电故障时，第二电磁阀失电，换挡阀断开，第三离合器分离。第一电磁阀1失电，阀芯轴9在电磁阀弹簧12预紧力的作用下带动顶杆15下移，卸油口20关闭，第一控制流道18油口打开，控制油压进入第二控制流道19并对第二阀芯28产生向下的控制油压力，此时第二阀芯28同时受到向下的控制油压力、向上的第二弹簧30预紧力和由于主油压受力面面积差而产生的向上的液压力的综合作用。但是由于向下的控制油压力不足以克服向上的第二弹簧30预紧力和液压力，因此第二阀芯28保持在上止点不动，第二主油压油路保持连通，第二离合器保持结合状态；同时控制油压进入第一控制油腔23并逐渐增大，当第一阀芯22所受控制油压力足以克服第一弹簧24的弹簧力时，第一阀芯22下移直到下端位，即其行程的下止点，在第一阀芯22下移的过程中，第一进油阀口38、第一出油阀口39逐渐相通，主油压经第一主油压油路流入第一离合器，第一离合器在主油压的推动作用下结合；因此，当车辆在某前进档发生意外断电事故时，第三离合器分离，但第一离合器、第二离合器结合，使车辆能以特定档位继续行驶。

另外，当第一电磁阀1断电，控制油压同时进入第一控制油腔23和第二控制油腔29时，在第一联动阀2的第三进油阀口26按照要求通入主油压。此时，由于第一阀芯22受到向上的主油压液压力与弹簧力之和大于向下的控制油压力，可以使得第一联动阀2位于上端位，而第二联动阀3位于下端位。反之，第二联动阀3的第四进油阀口32与主油压相通，则可以使第二联动阀3位于上端位，而第一联动阀2位于下端位。这种控制方式可以使得两个联动阀分别位于不同的端位，让重型液力自动变速器按实际需要由换挡逻辑进入更多不同的档位。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (3)

1.一种重型液力自动变速器的断电保护系统，包括第一电磁阀、第一联动阀和第二联动阀，其特征在于：所述第一电磁阀的阀体与第二联动阀的阀体一体连接，所述第一电磁阀开设有控制第一联动阀和第二联动阀切换工作位的控制油路，所述第一联动阀开设有控制第一离合器动作的第一主油压油路，所述第二联动阀开设有控制第二离合器动作的第二主油压油路，所述第一联动阀和第二联动阀的工作位切换能够分别控制第一主油压油路和第二主油压油路的通断，所述第一电磁阀断电时，所述第一主油压油路和所述第二主油压油路均能保持畅通，以控制所述第一离合器和所述第二离合器工作；

所述第一电磁阀具有工作腔，所述工作腔的上端设有密封环，所述第一电磁阀的顶杆密封穿过该密封环，所述第一电磁阀的顶杆固定连接有复合封堵头和半圆柱封堵头，所述控制油路包括第一控制流道、第二控制流道和卸油口，所述第一控制流道和工作腔的底部连接，所述卸油口和第二控制流道连接在工作腔的径向两侧，所述第一电磁阀断电时，所述复合封堵头与第一控制流道的油口错开，所述半圆柱封堵头将卸油口封闭，所述第一电磁阀通电时，所述复合封堵头封堵住第一控制流道的油口，所述半圆柱封堵头打开卸油口；

所述第一联动阀包括第一阀腔、位于第一阀腔内的第一阀芯和位于第一阀腔底部的第一阀座，所述第一阀芯的上端与第一阀腔的上端之间密封形成有第一控制油腔，所述第一控制油腔与第二控制流道连通，所述第一阀芯的下端与第一阀座的上端之间连接有第一弹簧，所述第一联动阀的阀体上设有第一进油阀口和第一出油阀口，所述第一进油阀口和第一出油阀口之间形成第一主油压油路，所述第一阀芯位于其行程上止点时，所述第一阀芯封闭第一进油阀口，所述第一阀芯位于其行程下止点时，所述第一进油阀口与所述第一出油阀口连通；

所述第二联动阀包括第二阀腔、位于第二阀腔内的第二阀芯和位于第二阀腔底部的第二阀座，所述第二阀芯的上端与第二阀腔的上端之间密封形成有第二控制油腔，所述第二控制油腔与第二控制流道连通，所述第二阀芯的下端与第二阀座的上端之间连接有第二弹簧，所述第二联动阀的阀体上设有第二进油阀口和第二出油阀口，所述第二进油阀口和第二出油阀口形成第二主油压油路，所述第二阀芯位于其行程上止点时，所述第二进油阀口与所述第二出油阀口连通，所述第二阀芯位于其行程下止点时，所述第二阀芯封闭第二主油压油路。

2.根据权利要求1所述的一种重型液力自动变速器的断电保护系统，其特征在于：所述第一阀芯的下端与第一阀腔的下端之间密封形成有第一副油腔，所述第二阀芯的下端与第二阀腔的下端之间密封形成有第二副油腔，所述第一副油腔连通有第三进油阀口，所述第二副油腔连通有第四进油阀口。

3.根据权利要求2所述的一种重型液力自动变速器的断电保护系统，其特征在于：所述第一电磁阀为常开电磁阀，所述第一联动阀为二位九通联动阀，所述第二联动阀为二位七通联动阀。

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