CN203717514U - 快速充油液压换挡阀 - Google Patents
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Abstract
一种快速充油液压换挡阀，主要包括快速充油油路和缓冲升压油路。所述缓冲升压油路包括阀体、调压阀芯、进油节流口、蓄能器主弹簧、蓄能器副弹簧、蓄能器柱塞、缓冲节流口、压力设定阀芯弹簧、压力设定阀芯、单向阀（14）。所述快速充油油路包括二位三通阀、单向阀（17）、单向阀（18）。所述二位三通阀（16）换挡前处于常态位置，进油口与主油路连通，常态位置上开启的出油口分别与单向阀（17）和单向阀（18）的进油端连通，常态位置上关闭的出油口与缓冲升压油路进油节流口（3）的进油端连通，单向阀（17）的出油端与换挡离合器油缸连通，单向阀（18）的出油端与缓冲升压油路进油节流口的进油端连通。本实用新型通过快速充油油路使液压油以最快的速度充入换挡离合器油缸，有效缩短换挡时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种液压换挡阀，特别是一种能够有效缩短大型工程机械换挡时间的快速充油液压换挡阀。
背景技术
随着工程机械在我国的不断发展和成熟，人们对于换挡品质要求越来越高，动力换挡变速箱在国内工程机械上的应用也越来越普及。动力换挡变速箱的重要特性就是换挡平稳性和快速性，主要靠液压换挡阀控制换挡离合器来保证。
换挡离合器结合过程中需要经历三个阶段：快速充油、缓冲升压和阶跃升压。其中，快速充油阶段需要克服换挡离合器分离弹簧的预压力，消除摩擦片的间隙，该阶段直接影响换挡时间。
目前市面上的液压换挡阀广泛采用图1所示结构，其主要包括阀体（1）、调压阀芯（2）、进油节流口（3）、蓄能器主弹簧（5）、蓄能器副弹簧（6）、蓄能器柱塞（7）、缓冲节流口（10）、压力设定阀芯弹簧（11）、压力设定阀芯（13）、单向阀（14）。其缓冲升压原理如下：初始状态下，所述调压阀芯在蓄能器主弹簧和蓄能器副弹簧的作用下处在最左端位置；所述蓄能器柱塞在蓄能器主弹簧和蓄能器副弹簧的作用下处在最右端位置；所述压力设定阀芯在压力设定阀芯弹簧的作用下处在最左端位置。蓄能器弹簧腔通过压力设定阀芯与回油通道（通油箱）相连，蓄能器弹簧腔内的液压油排回油箱。换挡时，随着换挡离合器油缸的不断充油，液压油开始克服换挡离合器分离弹簧的预压力，摩擦片的间隙不断减小直至消除，调压阀芯出油口处的油压上升，并作用于调压阀芯左端，调压阀芯克服蓄能器主弹簧和蓄能器副弹簧的作用力右移，使蓄能器背腔和蓄能器弹簧腔间的通道逐渐关小，直到关闭。经过缓冲节流口进入蓄能器背腔的液压油推动蓄能器柱塞逐渐左移，使蓄能器主弹簧和蓄能器副弹簧变硬，调压阀芯出油口处的油压逐渐上升，增大到一定值时，所述压力设定阀芯克服压力设定阀芯弹簧的作用力右移而开启，同时切断蓄能器弹簧腔与回油通道（通油箱）之间的油路，液压油通过压力设定阀芯进入蓄能器弹簧腔，此时蓄能器弹簧腔和蓄能器背腔油压相等且都等于调压阀芯出油口处的油压，所述调压阀芯在蓄能器主弹簧和蓄能器副弹簧的作用下移至最左边，而蓄能器柱塞在蓄能器主弹簧和蓄能器副弹簧的作用下移至最右边，调压阀芯出油口处的油压阶跃上升至系统最大值，整个液压换挡阀调压过程完成。
采用该结构的液压换挡阀，液压油必须经过液压换挡阀才能到达换挡离合器油缸，由于进油节流口的孔径小，以及调压阀芯的阀口开度在工作过程中不断减小，致使油液不能快速充入换挡离合器油缸，最终导致换挡离合器充油过程减慢，换挡时间增加。
发明内容
为了克服上述结构液压换挡阀的不足，本实用新型旨在提供一种能够有效缩短换挡时间的新型快速充油液压换挡阀。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种快速充油液压换挡阀，主要包括快速充油油路和缓冲升压油路。
所述缓冲升压油路主要包括阀体（1）、调压阀芯（2）、进油节流口（3）、蓄能器主弹簧（5）、蓄能器副弹簧（6）、蓄能器柱塞（7）、缓冲节流口（10）、压力设定阀芯弹簧（11）、压力设定阀芯（13）、单向阀（14），其结构原理如前所述。
所述快速充油油路主要包括二位三通阀（16）、单向阀（17）、单向阀（18）。所述二位三通阀（16）换挡前处于常态位置，进油口与主油路连通，常态位置上开启的出油口分别与单向阀（17）和单向阀（18）的进油端连通，常态位置上关闭的出油口与缓冲升压油路进油节流口（3）的进油端连通，单向阀（17）的出油端与换挡离合器油缸连通，单向阀（18）的出油端与缓冲升压油路进油节流口的进油端连通。
所述二位三通阀采用液控形式，控制压力设定为换挡离合器摩擦片间隙完全消除时对应的压力值。
所述二位三通阀和单向阀（17）的公称流量大于缓冲升压油路中进油节流口和调压阀芯允许通过的最大流量。
换挡初期，二位三通阀处于常态位置，主油路的液压油依次经过二位三通阀、单向阀（17）后，到达换挡离合器油缸，由于二位三通阀和单向阀（17）的公称流量大于缓冲升压油路中进油节流口和调压阀芯允许通过的最大流量，故换挡离合器油缸的充油过程更加快速。同时有部分液压油经过单向阀（18）进入缓冲升压油路，以使缓冲升压油路建立起缓冲升压所需的初始压力值。
随着换挡离合器油缸的不断充油，系统压力不断上升，当压力升至换挡离合器摩擦片间隙完全消除时对应的压力值时，二位三通阀工作位发生转换，快速充油油路被切断，主油路的液压油经过单向阀（18）和缓冲升压油路后到达换挡离合器油缸，并由缓冲升压油路进行缓冲升压，减小换挡冲击，缓冲升压原理如前所述。
本实用新型还可以通过以下方案实现：如上一方案所述的一种快速充油液压换挡阀，在其他结构不变的情况下，所述二位三通阀采用电控形式，由电磁铁进行控制，并且所述电磁铁由电控单元控制。控制方式之一为换入新的挡位后，电控单元自动延时特定时间，待换挡离合器摩擦片间隙完全消除时，发出控制信号，切断快速充油油路；控制方式之二为电控单元监测换挡离合器油缸内部的压力值，换入新的挡位后，当换挡离合器油缸内部的压力值达到换挡离合器摩擦片间隙完全消除时对应的压力值时，电控单元发出控制信号，切断快速充油油路。
本实用新型的有益效果是，将主油路分为快速充油油路和缓冲升压油路，换挡初期，先通过快速充油油路对换挡离合器油缸充油，使液压油以更快的速度充入换挡离合器油缸，有效缩短换挡时间。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是目前的液压换挡阀的结构图。
图2是图1所示的目前的液压换挡阀的液压原理图。
图3是本实用新型实施例1的液压原理图。
图4是本实用新型实施例2的液压原理图。
图中，1.阀体，2.调压阀芯，3.进油节流口，4.主油路，5.蓄能器主弹簧，6.蓄能器副弹簧，7.蓄能器柱塞，8.蓄能器背腔，9.蓄能器弹簧腔，10.缓冲节流口，11. 压力设定阀芯弹簧，12. 回油通道，13.压力设定阀芯，14.单向阀，15. 换挡离合器油缸通道，16.二位三通阀，17.单向阀，18.单向阀，19.电磁铁，20.换挡离合器油缸。
具体实施方式
实施例1：
参见图3，一种快速充油液压换挡阀，主要包括快速充油油路和缓冲升压油路。
所述缓冲升压油路主要包括阀体（1）、调压阀芯（2）、进油节流口（3）、蓄能器主弹簧（5）、蓄能器副弹簧（6）、蓄能器柱塞（7）、缓冲节流口（10）、压力设定阀芯弹簧（11）、压力设定阀芯（13）、单向阀（14）等，其结构原理如前所述。
所述快速充油油路主要包括二位三通阀（16）、单向阀（17）、单向阀（18）。所述二位三通阀（16）换挡前处于常态位置，进油口与主油路连通，常态位置上开启的出油口分别与单向阀（17）和单向阀（18）的进油端连通，常态位置上关闭的出油口与缓冲升压油路进油节流口（3）的进油端连通，单向阀（17）的出油端与换挡离合器油缸（20）连通，单向阀（18）的出油端与缓冲升压油路进油节流口（3）的进油端连通。
所述二位三通阀（16）采用液控形式，控制压力设定为换挡离合器摩擦片间隙完全消除时对应的压力值。
所述二位三通阀（16）和与单向阀（17）的公称流量大于缓冲升压油路中进油节流口（3）和调压阀芯（2）允许通过的最大流量。
换挡初期，二位三通阀（16）处于常态位置，主油路的液压油依次经过二位三通阀（16）、单向阀（17）后，到达换挡离合器油缸（20），由于二位三通阀（16）和单向阀（17）的公称流量大于缓冲升压油路中进油节流口（3）和调压阀芯（2）允许通过的最大流量，故换挡离合器油缸（20）的充油过程更加快速。同时有部分液压油经过单向阀（18）进入缓冲升压油路，以使缓冲升压油路建立起缓冲升压所需的初始压力值。
随着换挡离合器油缸（20）的不断充油，系统压力不断上升，当压力升至换挡离合器摩擦片的间隙完全消除时对应的压力值时，二位三通阀（16）工作位发生转换，快速充油油路被切断，主油路的液压油经过单向阀（18）和缓冲升压油路后到达换挡离合器油缸（20），并由缓冲升压油路进行缓冲升压，减小换挡冲击，缓冲升压原理如前所述。
实施例2：
参见图4，如实施例1所述的一种快速充油液压换挡阀，在其他结构不变的情况下，所述二位三通阀（16）采用电控形式，由电磁铁（19）进行控制，并且所述电磁铁（19）由电控单元控制。控制方式之一为换入新的挡位后，电控单元自动延时特定时间，待换挡离合器摩擦片间隙完全消除时，发出控制信号，切断快速充油油路；控制方式之二为电控单元监测换挡离合器油缸（20）内部的压力值，换入新的挡位后，当换挡离合器油缸（20）内部的压力值达到换挡离合器摩擦片间隙完全消除时对应的压力值时，电控单元发出控制信号，切断快速充油油路。
Claims (5)
1.一种快速充油液压换挡阀，主要包括快速充油油路和缓冲升压油路，所述缓冲升压油路主要包括阀体（1）、调压阀芯（2）、进油节流口（3）、蓄能器主弹簧（5）、蓄能器副弹簧（6）、蓄能器柱塞（7）、缓冲节流口（10）、压力设定阀芯弹簧（11）、压力设定阀芯（13）、单向阀（14），所述快速充油油路主要包括二位三通阀（16）、单向阀（17）、单向阀（18），其特征在于：所述二位三通阀（16）换挡前处于常态位置，进油口与主油路连通，常态位置上开启的出油口分别与单向阀（17）和单向阀（18）的进油端连通，常态位置上关闭的出油口与缓冲升压油路进油节流口（3）的进油端连通，单向阀（17）的出油端与换挡离合器油缸（20）连通，单向阀（18）的出油端与缓冲升压油路进油节流口（3）的进油端连通。
2.根据权利要求1所述的一种快速充油液压换挡阀，其特征在于：所述二位三通阀（16）的控制可以采用液控形式，控制压力设定为换挡离合器摩擦片间隙完全消除时对应的压力值。
3.根据权利要求1所述的一种快速充油液压换挡阀，其特征在于：所述二位三通阀（16）的控制可以采用电控形式，由电磁铁（19）进行控制。
4.根据权利要求3所述的一种快速充油液压换挡阀，其特征在于：所述电磁铁（19）由电控单元控制，控制方式之一为换入新的挡位后，电控单元自动延时特定时间，待换挡离合器摩擦片间隙完全消除时，发出控制信号，切断快速充油油路。
5.根据权利要求4所述的一种快速充油液压换挡阀，其特征在于：控制方式之二为电控单元监测换挡离合器油缸（20）内部的压力值，换入新的挡位后，当换挡离合器油缸（20）内部的压力值达到换挡离合器摩擦片间隙完全消除时对应的压力值时，电控单元发出控制信号，切断快速充油油路。
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