CN113757271A - 一种针对变速箱的电控变速阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种针对变速箱的电控变速阀，包括：外壳、总进油口、总油道、顺序阀、一档比例电磁阀、二档比例电磁阀，其中：所述外壳具有内腔，所述总进油口开设在外壳上，所述总油道、顺序阀均位于外壳内，且总油道的一端与总进油口连通。所述顺序阀的进口与总进油口连通，且顺序阀与外壳上的变矩器连接孔连通。所述一档比例电磁阀、二档比例电磁阀均固定在外壳上，且一档比例电磁阀的进口、二档比例电磁阀的进口均与总油道连通。本发明的这种针对变速箱的电控变速阀采用比例电磁阀，脱离了现有机械阀的限制，阀体和控制原理全新开发，能够实现自动换挡的同时，具有换挡快，换挡冲击小的优点，有效提高了作业效率，降低司机劳动强度。

Description

一种针对变速箱的电控变速阀

技术领域

本发明涉及变速阀技术领域，尤其涉及一种针对变速箱的电控变速阀。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

现阶段装载机行星变速箱主流控制形式为机械式变速阀控制，其工作原理为，驾驶员在驾驶室控制换挡控制手柄，手柄拉动软轴对变速阀的机械阀芯进行控制；该机械阀芯为多位换向阀，利用阀杆不同位置油路的通断，实现向不同的离合器供油，达到换挡功能。为减小换挡时的压力冲击，在阀体上设计有蓄能器、单向阀、节流孔等机构。在换挡时，蓄能器利用单向阀、节流孔机构实现快速泄压、慢速升压，并通过弹簧与阀杆的合理匹配，实现快速充液和慢速升压功能。

然而，由于机械式变速阀结构固有的缺陷，无法兼顾换挡速度和换挡冲击，一般为保证换挡速度，导致换挡冲击大；并且机械式变速阀无法实现自动换挡，司机劳动强度大，驾驶体验差。已有部分厂家开始使用电磁阀进行变速箱控制，其原理是在原有机械阀的基础上开发，采用电磁开关阀。通过使用开关阀换挡，实现了由全机械到电控的提升，但该方案仍采用人工换挡方式，无法实现自动换挡，同时开关阀无压力控制功能，仅能实现油路的通断，因此也无法解决换挡冲击大、换挡时间长等问题。

发明内容

针对上述的问题，本发明提供一种针对变速箱的电控变速阀，其能够有效克服现有的变速阀自动换挡、换挡冲击大，换挡时间长等问题，提升驾驶体验。为实现上述目的，本发明技术方案如下。

一种针对变速箱的电控变速阀，包括：外壳、总进油口、总油道、顺序阀、一档比例电磁阀、二档比例电磁阀。其中：所述外壳具有内腔，以安装各部件。所述总进油口开设在外壳上，所述总油道、顺序阀均位于外壳内，且总油道的一端与总进油口连通，以便于通过总进油口向总油道中输送液压油。所述顺序阀的进口与总进油口连通，且顺序阀与外壳上的变矩器连接孔连通。所述一档比例电磁阀、二档比例电磁阀均固定在外壳上，且一档比例电磁阀的进口、二档比例电磁阀的进口均与总油道连通。

进一步地，所述电控变速阀还包括倒挡比例电磁阀，该倒挡比例电磁阀固定在外壳上，且倒挡比例电磁阀的进口与总油道连通。

进一步地，所述一档比例电磁阀的第一出口、二档比例电磁阀的第一出口、倒挡比例电磁阀的第一出口分别与对应挡位的离合器油缸连通，来自不同比例电磁阀的液压油进入离合器油缸后，实现不同挡位的切换。

进一步地，所述一档比例电磁阀的第二出口、二档比例电磁阀的第二出口、倒挡比例电磁阀的第二出口均与油底壳连接，以收集、存储来自各比例电磁阀回流的液压油，同时对液压油散热。

进一步地，所述顺序阀的油孔通过管道与油底壳连接，在系统达到设定压力时，将系统多余液压油回流到油底壳。

进一步地，所述外壳上设置有油底壳连接孔，所述一档比例电磁阀的第二出口、二档比例电磁阀的第二出口、倒挡比例电磁阀的第二出口分别与各自的连接孔连接，所述油底壳再通过管道与各油底壳连接孔连通。

进一步地，所述电控变速阀还包括蓄能器，所述蓄能器与总油道连通。在本发明中，当进入总油道的液压油压力超出设定值后，蓄能器能够将超出的油压转换为压缩能储存起来，当总油道中油压降低至设定值以下时，蓄能器又将压缩能转变为液压释放出来，重新补供给系统，以保证整个电控变速阀中油压的正常，并缓冲系统中的压力波动。

进一步地，所述变矩器连接孔与变矩器的进口连接，以便于向变矩器提供具有一定压力的液压油。变矩器为连接发动机和变速箱的动力传输元件，通过液压油高速流动的液力传递扭矩，并起到增大扭矩、缓冲发动机振动冲击的作用。液力变矩器工作时，内部的叶轮必须处于充油状态，此功能由变速阀上的顺序阀实现。

进一步地，所述总进油口与液压动力系统连接，以向电控变速阀提供液压油作为变速的动力。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的这种针对变速箱的电控变速阀采用比例电磁阀，脱离了现有机械阀的限制，阀体和控制原理全新开发，能够实现自动换挡的同时，具有换挡快，换挡冲击小的优点，有效提高了作业效率，降低司机劳动强度，其原因为：机械阀或者开关电磁阀的工作状态只有两种，一是全开，二是全关。对应的压力或者流量也只有两种状态，即最大和最小。而比例电磁阀可以通过对电流的控制，实现对电磁铁位置的控制，使阀口打开任意一个开度，实现对系统压力和流量的实时按需控制。

如前文背景技术所述，现阶段装载机换挡主流控制形式为机械式开关变速阀，只能通过司机操控换挡杆控制，开关阀只有开和关两种状态，阀的压力上升速度和建压时间决定了整机的换挡冲击和换挡时间的情况。机械阀只能通过弹簧、节流口蓄能阀块的参数取舍尽可能的平衡。开关电磁阀与机械阀无本质的区别，仅仅是手动控制阀杆更改为电磁阀控制，并没有解决换挡冲击和换挡的时间的矛盾。

换挡冲击的来源是换挡离合器摩擦片滑磨结束后，全粗糙接触阶段，摩擦片瞬间结合的扭矩变化带来的整车加速度，加速度越大，冲击越大。而离合器充油和滑磨的初始阶段无明显的感觉。此变速箱内部设有转速传感器，可实时检测变矩器涡轮和输出轴的转速，通过传动比计算，可得到实时的主动摩擦片、从动摩擦片的转速和离合器的工作状态。比例电磁阀可实现实时按需控制，在充油阶段以大流量快速充油，减短换挡时间，在离合器滑磨阶段和全粗糙接触阶段缓慢提升压力，减小换挡冲击，提升驾驶体验和舒适度。配合整车的电控系统，可根据整车的油门状态和车速可实现一档和二档的自动切换，进一步的提升驾乘的舒适度。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例中针对变速箱的电控变速阀结构示意图，其中标记分别代表：1-外壳、2-总进油口、3-总油道、4-顺序阀、5-一档比例电磁阀、6-二档比例电磁阀、7-变矩器连接孔、8-倒挡比例电磁阀、9-油底壳、10-蓄能器、11-油底壳连接孔、4.1-油孔、5.1-一档比例电磁阀的第一出口、5.2-一档比例电磁阀的第二出口、6.1-二档比例电磁阀的第一出口、6.2-二档比例电磁阀的第二出口、8.1-倒挡比例电磁阀的第一出口、8.2-倒挡比例电磁阀的第二出口。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。现结合说明书附图和具体实施例进一步说明。

正如前文所述，现阶段装载机行星变速箱主流控制形式为机械式变速阀控制，换挡冲击大，无法实现自动换挡，而采用电磁阀进行变速箱控制仍然无法实现自动换挡，无法解决换挡冲击大、换挡时间长等问题。为此，本发明提出了一种针对变速箱的电控变速阀，现结合说明书附图和具体实施方式对这种电控变速阀进一步说明。

参考图1，其示例了一种本发明提出的电控变速阀，其主要包括以下部件：外壳1、总进油口2、总油道3、顺序阀4、一档比例电磁阀5、二档比例电磁阀6，其中：

所述外壳1具有内腔的箱式结构，其内腔用于安装变速阀所需的各元部件。外壳1的侧壁面上开设有总进油口2，该总进油口2与液压动力系统连接，该液压动力系统为液压泵，液压油经过液压泵加压后通过总进油口2进入电控变速阀，然后通过总油道3流向各元部件作为实现变速的动力。

进一步地，所述总油道3固定在外壳1的内腔中，总油道3的一端与总进油口2连通。总油道3作为将来自液压动力系统的液压油向顺序阀4、一档比例电磁阀5、二档比例电磁阀6等部件中分流的管道，因此，总油道3上还密封连接有多根支管，以便于进行液压油的分流导向。

所述顺序阀4固定在外壳1的内腔中，且顺序阀4的进口与总进油口2连通，顺序阀4的T口与外壳1上的变矩器连接孔7连通。所述变矩器连接孔7与变矩器的进口连接，以便于向变矩器提供具有一定压力和流量的液压油。所述顺序阀4在本实施例中的作用是调定系统的主压力，向变矩器提供一定压力的液压油，在系统压力达到设定值时，将多余液压油流回油底壳。例如，在使用时，将顺序阀4压力值设定为19±1bar，以便于将总油道3内液压油的压力值控制在19±1bar。同时打开通往变矩器的变矩器连接孔7，液压油经变矩器连接孔7进入变矩器，变矩器溢流阀将进入变矩器压力设定为4bar，以便于变矩器内的液压油具有一定的压力，保持充满状态。

所述一档比例电磁阀5、二档比例电磁阀6均固定在外壳1壁面上的固定孔中，且一档比例电磁阀5的液压油进口、二档比例电磁阀6的液压油进口均与总油道3连通。在使用时，通过一档比例电磁阀5、二档比例电磁阀6的通断电实现比例电磁阀进出口的启闭，从而改变比例电磁阀中液压油的通断、走向，从而进行变速。

所述一档比例电磁阀的第一出口5.1、二档比例电磁阀的第一出口6.1均与离合器油缸连通，来自不同比例电磁阀的液压油进入离合器油缸后，由于比例电磁阀对油量的控制，实现不同速度的切换。同时，所述外壳1上设置有油底壳连接孔11，所述一档比例电磁阀5的第二出口5.2、二档比例电磁阀6的第二出口6.2分别与各自的连接孔连接，所述油底壳9再通过管道与各油底壳连接孔11连通，所述顺序阀4的油孔4.1通过管道与油底壳9连接，以便于在系统达到设定压力时，将系统多余液压油回流到油底壳9。油底壳9主要用于收集、存储来自各比例电磁阀回流的液压油，同时对液压油散热。

继续参考图1，在另一优选的实施方案中， 所述电控变速阀还包括蓄能器100，所述蓄能器100与总油道3连通。在本发明中，当进入总油道3的液压油压力超出设定值后，蓄能器能够将超出的油压转换为压缩能储存起来，当总油道3中油压降低至设定值以下时，蓄能器10又将压缩能转变为液压能释放出来，重新补供给系统，以保证整个电控变速阀中油压的正常。

继续参考图1，在另一优选的实施方案中，所述电控变速阀还包括倒挡比例电磁阀8，该倒挡比例电磁阀8固定在外壳1上，且倒挡比例电磁阀8的进口与总油道3连通。所述倒挡比例电磁阀8的第一出口8.1均与离合器油缸连通，且倒挡比例电磁阀8的第二出口8.2通过油管与油底壳连接孔11连接，油底壳连接孔11再通过油管与油底壳9连接，以收集、存储来自倒挡比例电磁阀8回流的液压油，同时对液压油散热。当需要进行倒挡时，关闭一档比例电磁阀5、二档比例电磁阀6，打开倒挡比例电磁阀8，使总油道3中的液压油进入倒挡比例电磁阀8后通过其进第一出口8.1进入离合器油缸，从而实现倒挡控制。

基于所述的电控变速阀，现以一档切换二档为例，介绍该电控变速阀的换挡过程。此时，一档比例电磁阀5处于通电状态，其阀门组件控制总油道3中的液压油从进口进入一档比例电磁阀5后，再通过第一出口5.1进入离合器油缸，从而使电控变速阀输出的速率保持在一档档速。而二档比例电磁阀6处于断电状态，在其内部阀门组件的控制下，液压油无法进入二档比例电磁阀6中，此时，二档比例电磁阀6无法通过液压油实现对速率的控制。

当需要进行切换至二档时，通过驾驶室的变速箱控制器上的控制按钮使一档比例电磁阀5断电，而二档比例电磁阀6同时通电，此时，一档比例电磁阀5内的液压油通过其第二出口5.2后回流至油底壳9中。而总油道3中的液压油从二档比例电磁阀6的进口进入，然后经过第一出口6.1进入离合器油缸，将输出速率调节至二档。此时总油道3中的油压降低，顺序阀4中的弹簧移动，从而使变矩器进油口7暂时关闭，由于总油道3中处于不断进油的状态，此时进入的新液压油和蓄能器100同时充油，从而使变速阀内压力快速上升恢复，确保快速实现变速。而比例电磁阀根据设定实时调整进入档位的压力，保证离合器平稳快速结合，比例电磁阀精细标定可实现在低压区快速充油实现离合器快速结合，而在离合器滑磨时降低压力上升斜率以减小冲击。当总油道3中的油压上升到19±1bar后，顺序阀4中的弹簧再次反向移动，使变矩器连接孔7打开，换挡结束，整个换挡时间约0.8~1.2s，实现整机的电控换挡，可实现自动换挡，而且换挡时间短、换挡冲击小。正如前文所述，开关电磁阀电磁铁的工作状态只有两种，一是全开，二是全关。开关电磁阀无法控制输出压力，只能控制液压油的流向，实际上仍是一种换向阀。而比例电磁阀可以通过对电流的控制，实现对电磁铁位置的控制，使阀口打开任意一个开度，实现对系统压力的实时按需控制；而电磁阀的驱动电流，可以通过变速箱控制器进行控制。变速箱控制器可以通过程序，对输出到电磁阀的电流按照按换挡逻辑需要的压力曲线，转换成电流曲线，进行实时控制，以精确控制变速阀在换挡时的压力变化曲线。

最后，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种针对装载机变速箱的电控变速阀，其包括：

外壳，所述外壳为具有内腔的箱式结构；

总进油口，所述总进油口开设在外壳上；

总油道，所述总油道位于外壳内腔中，且该总油道的一端与总进油口连通；

顺序阀，所述顺序阀固定在所述外壳的内腔中；且顺序阀的进口与总进油口连通，顺序阀与外壳上的变矩器连接孔连通；以及

一档比例电磁阀和二档比例电磁阀，所述一档比例电磁阀的进口、二档比例电磁阀的进口均与总油道连通。

2.根据权利要求1所述的针对装载机变速箱的电控变速阀，其特征在于，所述电控变速阀还包括倒挡比例电磁阀，该倒挡比例电磁阀固定在外壳上，且倒挡比例电磁阀的进口与总油道连通。

3.根据权利要求2所述的针对装载机变速箱的电控变速阀，其特征在于，所述一档比例电磁阀的第一出口、二档比例电磁阀的第一出口、倒挡比例电磁阀的第一出口分别与对应挡位的离合器油缸连通。

4.根据权利要求2所述的针对装载机变速箱的电控变速阀，其特征在于，所述一档比例电磁阀的第二出口、二档比例电磁阀的第二出口、倒挡比例电磁阀的第二出口均与油底壳连接。

5.根据权利要求4所述的针对装载机变速箱的电控变速阀，其特征在于，所述顺序阀的油孔通过管道与油底壳连接。

6.根据权利要求5所述的针对装载机变速箱的电控变速阀，其特征在于，所述外壳上设置有油底壳连接孔，所述一档比例电磁阀的第二出口、二档比例电磁阀的第二出口、倒挡比例电磁阀的第二出口分别与各自的连接孔连接，所述油底壳再通过管道与各油底壳连接孔连通。

7.根据权利要求1-6任一项所述的针对装载机变速箱的电控变速阀，其特征在于，所述电控变速阀还包括蓄能器，所述蓄能器与总油道连通。

8.根据权利要求1-6任一项所述的针对装载机变速箱的电控变速阀，其特征在于，所述变矩器连接孔与变矩器的进口连接。

9.根据权利要求1-6任一项所述的针对装载机变速箱的电控变速阀，其特征在于，所述总进油口与液压动力系统连接。

10.根据权利要求1-6任一项所述的针对装载机变速箱的电控变速阀，其特征在于，所述一档比例电磁阀、二档比例电磁阀均固定在外壳上。

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