CN101749295A - 工作机械的压力调节系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工作机械的压力调节系统，包括油箱，响应于控制阀的操作进行执行动作的执行机构，第一压力调节阀和第二压力调节阀；其中流体经由第一压力调节阀自油箱输送至执行机构，所述第二调节阀和第一压力调节阀流体连接，并对流向第二压力调节阀的流体进行压力缓冲，以使输送至执行机构的流体压力平稳增加。本发明还提供了一种用于工作机械的压力调节方法，包括将来自油箱流经第一压力调节阀的部分流体输送至工作机械的执行机构；将流经第一压力调节阀的部分流体输送至与第一压力调节阀流体连接的第二压力调节阀，其中对流向第二压力调节阀的流体进行压力缓冲，以使输送至执行机构的流体压力平稳增加，由此避免了压力冲击。

Description

工作机械的压力调节系统和方法

技术领域

本发明涉及一种压力调节系统，具体涉及一种工作机械的压力调节系统，本发明进一步涉及该工作机械的压力调节方法。

背景技术

工作机械的执行机构，例如转向机构和变速器通常具有与其相联的液压系统以实现各种控制和操作。例如变速器的液压系统除了向换档执行元件如离合器和制动器提供具有不同压力的工作液压外，还向变矩器提供液压油并控制锁止离合器的接合和分离，并对变速器内部的旋转部件进行润滑和冷却。而在变速器的工作过程中，不同部位在同一工况下所需要的液压是不同的，而同一部位在不同工况下所需的液压也是不同的。例如，如果油压过高，会造成严重的换档冲击、甚至损坏控制系统；而油压过低则会造成换档执行元件打滑，加剧各摩擦片的磨损，甚至使换档元件烧毁。因此，要求提供给各部分的油压和流量是可以调节的，这就需要压力调节系统。由于不同档位变换所需的换档力不同，因此，压力调节系统的有效设置对变速器的换档变速品质的保证非常重要。例如在车辆的换档变速过程中，要求换档过程尽可能迅速地完成，从而避免由于换档时间过长而导致摩擦元件的磨损增加以及速度损失增大；另外，还要求换档过程尽可能平稳，减少控制液压的急剧变化及动摩擦与静摩擦的转变引起的换档冲击。特别是换档冲击不仅影响换档操作的稳定性，而且会降低驾驶员和乘客的舒适性，还对液压的供应以及机器的其他配套设备如换档执行元件都提出了更高的要求。此外，这种液压的急剧变化很容易对机器的变速器以及液压供应系统造成损坏，因此必须对液压控制、特别是换档变速过程中的液压进行适当控制。

目前，在各种车辆和建筑机器中应用的液压致动机构中，通常采用在与发动机相连的油泵之后设置压力调节装置来对不同工况下所需的液压进行调节。例如通过调节阀的工作液压油进入换档阀，在换档阀和各档位执行机构如各个档位的离合器之间设置蓄能器来对换档过程急剧变化的液压进行缓解。通过蓄能器与换档执行机构并联设置，在液压油进入离合器的活塞腔的同时，将主管路中的液压油部分供应到蓄能器中储存起来，减缓工作压力的快速增长；而在离合器脱离时，通过泄油通道快速泄压。从而通过蓄能器吸收和平缓所输送油压的压力波动，避免对发动机过高的负载和换档冲击。

尽管这种设置可以对液压进行调节，有助于减少换档冲击，但仍然不是最理想的。例如，这种方式需要针对各个档位分别设置蓄能器，即设置多个蓄能器，由此造成了成本的增加。此外，在具体布局中，因为对于每个蓄能器都需要分别考虑管线的长度等因素来进行调节，所以对于这种需要多个蓄能器来调节液压的情况，所需的操作变得更加复杂。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种用于工作机械的压力调节系统和方法、特别是用于对变速器进行压力调节的系统和方法，由此不仅可以消除对多个蓄能器的需要，从而降低成本，简化系统，并且更加适用于换档的操作需要，提高换档品质。

在一个方面，本发明提供一种压力调节系统，包括：油箱；执行机构，该执行机构响应于控制阀的操作进行执行动作；第一压力调节阀，其中流体经由第一压力调节阀自油箱输送至执行机构；和第二压力调节阀，所述第二调节阀和第一压力调节阀流体连接，其中对流向第二压力调节阀的流体进行压力缓冲，以使输送至执行机构的流体压力平稳增加。

在一种实施方式中，所述控制阀为转向阀和/或换档阀。

优选地，所述执行机构为变速机构，该变速机构包括换档阀组和离合器。

在一种实施方式中，第二压力调节阀包括有第二阀体和第三阀体的阀体，第二阀体中滑动地设置第二阀芯，第三阀体中设置弹簧，所述第二阀体流体连接控制阀。

在一种实施方式中，第一压力调节阀包括第一阀体和第一阀芯，所述第一阀体连接所述第三阀体，所述第一阀芯滑动地设置在所述第一阀体中，第一阀体连接所述第三阀体。

在一种实施方式中，第一压力调节阀与控制阀连接形成第一流路，所述第一流路中设置有第一节流孔。

在一种实施方式中，第一压力调节阀与所述控制阀连接形成第一流路，第二调节阀与控制阀连接形成第二流路，还包括第三流路，所述第三流路与所述第二调节阀流体连接并与第二流路并联，所述第三流路中设置第二节流孔，所述第二流路中设置阻止流体流向第二调节阀的单向阀。

在一种实施方式中，第二流路和第三流路并联后再与第一流路连接。

在一种实施方式中，第二流路和第三流路并联后在靠近控制阀处与第一流路连接。

在一种实施方式中，第一压力调节阀和第二压力调节阀一体形成。

本发明的另一方面提供了一种工作机械的压力调节方法，该方法包括：将来自油箱流经第一压力调节阀的部分流体输送至工作机械的执行机构；将流经第一压力调节阀的部分流体输送至与第一压力调节阀流体连接的第二压力调节阀，其中对流向第二压力调节阀的流体进行压力缓冲，以使输送至执行机构的流体压力平稳增加。

根据本发明的压力调节系统和方法，通过第一压力调节阀和第二压力调节阀的设置，可以实现响应于换档操作对不同档位所需的油压进行调节，从而替代了传统结构中针对不同档位分别设置的多个蓄能器，同时实现了避免换档冲击及简化结构、降低成本。通过并联设置的单向阀和节流孔，利用不同的压力调节时液压流路的流通面积不同，既可缓解换档冲击，又可实现摩擦元件的快速脱离，避免发生事故。

附图说明

下面参照附图所示实施例详细说明本发明的压力调节系统和方法，其中在所示的附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1示出了根据本发明的一种实施方式的压力调节系统的示意图；

图2示出了根据本发明的另一种实施方式的压力调节系统的示意图；

图3示出了采用本发明的压力调节系统的执行机构的压力变化曲线。

具体实施方式

本发明的压力调节系统及方法可以应用于各种液压控制的工作机械。为了说明的目的，本实施方式中以装载机的变速机构进行描述。本领域的技术人员能够理解，所述工作机械可以是任何种类的工作机械，例如装载机、挖掘机或建筑业中的其他机器或其它行业中诸如农业、林业的其它机械。变速机构可以包括不同档位的离合器和与离合器选择地接合以控制变速器的输出速度和方向的诸如空档、倒档、前进档的各个档位的换档阀组如变速分配阀组。例如，换档阀组可以包括连接前进档、倒退档的方向换档阀、高低档换档阀和制动阀，本领域的技术人员可以理解，换档阀组还可以包括更多或更少档位。

现在参照图1描述本发明的压力调节系统。液压油自油箱11通过油泵4输送至第一压力调节阀21。一部分液压油经第一节流孔311流向换档阀组1，并进一步经由换档阀组1流向离合器12，另一部分液压油经过第二节流孔321流向第二压力调节阀22，第二压力调节阀对流向其中的液压油进行压力缓冲，由于第二压力调节阀22和换档阀组1及离合器12流体连接，因此流至换档阀组1及离合器12的液压油的压力在第二压力调节阀22的缓冲作用下平稳增加。还有部分液压油通过第一压力调节阀21流向变矩器7。而当压力超过预定值时，部分液压油自第一压力调节阀21回流到油箱5。其中，油箱5和油箱11可以是流体连通的一个油箱的不同部分。

进一步如图1所示，压力调节阀20包括第一压力调节阀21和第二压力调节阀22。第一压力调节阀21和第二压力调节阀22一体形成，即结合在一个阀体中。第一压力调节阀21包括第一阀芯212和第一阀体213，第二压力调节阀22包括第二阀体222和第三阀体223，第二阀体222中可滑动地设置第二阀芯224，第三阀体223中设置弹簧225。在该具体实施方式中，第一压力调节阀21与油泵4结合将来自油箱11的液压油的油压调节到待换档位需要的压力水平或压力范围。第二压力调节阀22对上述输送到执行机构的液压油压力进行缓冲，使经由第一压力调节阀21调节的液压油压力在换档增压过程中平稳增加。其中第一压力调节阀21与换档阀组1连接形成第一流路31，第一流路中设置有第一节流孔311。第二调节阀22与换档阀组1连接形成第二流路32，第三流路33自第二调节阀22引出并与第二流路32并联，第二流路32与第三流路33并联后与第一流路31连接，然后连通到换挡阀组1。其中在第二流路32中设有单向阀322，该单向阀322允许液压油自第二压力调节阀22流向换挡阀组1，但阻止液压油反向流动。在第三流路33中设置第二节流孔331。

如图1所示，换档增压时，来自油箱11的液压油经油泵4输送至第一压力调节阀21，具体为图1中一体形成的压力调节阀20右侧的第一阀体213和第一节流孔311之后一部分经第一流路31供应至换档阀组1作为工作液压油，并如图中显示的由换档阀组1直接输送到离合器12进行换档操作。同时，另一部分液压油流向第二压力调节阀22，由于在第二流路32中设置有阻断流向第二压力调节阀22的单向阀322，液压油仅通过第三流路中的第二节流孔331流向第二压力调节阀22。还有部分液压油通过第一压力调节阀21调节后导向变矩器7。其中第一压力调节阀21可采用不同的阀体和阀芯结构，以根据需要实现不同流路的通断，而不限于上述的流路结构。

由于进入第二压力调节阀22的第二阀体222的油压大于弹簧225的弹力，因此液压油压迫第二阀芯224向右移动进而压缩第三阀体223中的弹簧225直至达到平衡状态，此时，部分液压油存储在第二阀体222中。由此，在接通新档位离合器时由于第二调节阀22中的弹簧225的缓冲，使致动离合器接合的油压平缓增加，即经一个缓冲过程达到合适的压力。

相应地，在换档泄压时，接合的档位脱离，离合器的液压油经该档位对应的泄油通道快速泄压，并使第一流路31的压力迅速下降。此时，单向阀322打开，在弹簧225弹力的推动下，储存在第二阀体222中的液压油经单向阀322和第二流路32迅速泄压至油箱5，使泄压过程快速进行，离合器快速分离。

由于单向阀322和第二节流孔331的并联设置，在由换档操作引起的升压和泄压过程中，可以对流入和流出第二压力调节阀22的液压油速度进行控制和调整，从而进一步实现对换档的缓冲作用。

图2示出了根据本发明的另一种实施方式的压力调节系统。该实施方式与前述实施方式的不同在于，首先将分别由单向阀322和第二节流孔331形成的第二流路32和第三流路33并联连接，然后直到靠近换档阀组1的一侧处再连接到第一流路31上，从而与前述实施方式相比，通过改变流体线路的长度能够改变对于压力变化的响应速度。

工业实用性

本发明的压力调节系统可以应用于不同行业中各种类型的带有液压致动的执行机构的工作机械中。这种压力调节系统包括油箱、响应于控制阀的操作执行动作的执行机构、流体连接的第一压力调节阀和第二压力调节阀。其中流体经由第一压力调节阀自油箱输送至执行机构，然后第二压力调节阀对输送至执行机构的流体压力进行缓冲，使输送至执行机构的流体压力平稳增加。根据本发明的优选设计方案，为了使流体压力平稳增加，可以通过将经过第一压力调节阀21调节后的液压油部分存储到第二压力调节阀22中来实现。

现在结合附图描述具有本发明的压力调节系统的变速机构的工作过程。

当换档增压时，自油箱11的液压油经油泵4输送至第一压力调节阀21，即图1和图2中一体形成的压力调节阀20右侧的第一阀体213中的第一阀芯212，经过第一压力调节阀21调节后，一部分液压油经由第一流路31和第一节流孔311供应至换档阀组1，经由第一调节阀21和第一节流孔311的另一部分液压油经第三流路33中的第二节流孔331流入第二压力调节阀22的第二阀体222，压迫第二阀芯224向右移动进而压缩第三阀体223中的弹簧225直至达到平衡状态。经过上述过程，在接通新档位时，通过使油泵4提供的油压经过第一调节阀21和第二调节阀22的两次调节，从而使致动离合器接合的油压经过一个平稳的缓冲过程达到该档位所需的合适压力，缓和了换档冲击。

相应地，在分离离合器时，即换档阀组1需要泄压时，液压油经该档位对应的泄油通道快速泄压，使第一流路31的压力迅速下降。此时，由于单向阀322两侧存在正压差，单向阀打开，在弹簧225弹力的推动下，储存在第二阀体222中的液压油经单向阀322快速排出，压力迅速下降，离合器快速分离。

对本实施方式中的变速机构来说，第一压力调节阀21和第二压力调节阀22流体连接，弹簧225在第二压力调节阀22中受液压油压力变化收缩的同时，给施加在第一阀芯212上的液压油一压力缓冲，理想状态为流向执行机构的流体在弹簧的缓冲作用下按照弹簧225的弹力变化进行平稳增加，如图3中的压力变化曲线100所示。当然由于液压油的粘性阻力及在管路中的流动阻力等多方面原因，实际的压力变化曲线不会与理想状态100完全一致，但与理想状态接近，平稳增加。由于第一流路31和第二流路32连通，因此施加于第二阀芯224上的流体压力和施加到换档阀组1上的压力相等，因此施加到换档阀组1上的压力也按照弹簧225的弹性变化曲线平稳增加。压力增加到预定值后，通过液压油施加到第一压力调节阀21的压力和弹簧弹力之间的压力变化，致使第一阀芯212在第一阀体213中移动，控制第一流路31及第二流路32的通断，保持施加到执行机构的压力始终处于稳定的适当压力范围，如图3中的200所示。当然，200所示的也是最理想的状态下的情形，即供应至执行机构的压力是一个定值，但实际上油泵4的供油仍是一个动态的过程，因此，供应至执行机构的压力在一个固定值上下浮动。

应当注意，尽管本发明是针对应用于执行机构为变速器的实施方式进行描述的，但本发明也可以应用于工作机械中的其它液压致动的执行机构，例如，也可以用在液压转向系统中，此时，执行机构为转向机构，控制阀具体为转向阀。还应当注意，图中所示的变速器仅示出了两个换档阀和对应的离合器，但其也可以包括更多个换档阀和离合器以实现多个档位的需要。并且，本发明的以上描述是示例性而非限制性的，本领域的技术人员能够理解根据本发明的原理和精神可以进行各种变型、变化。例如所示的实施方式仅为液控式的，也可以将本发明的压力调节系统应用于装有多个电磁阀和各种传感器的电子控制系统中形成更加精确的电液控，或者采用具有压力调节功能的其它阀体，只要能实现如上所述的调节功能即可。又例如图示的第二压力调节阀与第一压力调节阀是一体的，也可以将设成分离的两个阀，这些变换都在本发明的精神和范围内，不超出本发明的保护范围。

附图标记列表

1换档阀组

4油泵

5，11油箱

7变矩器

12离合器

20压力调节阀

21第一压力调节阀

212第一阀芯

213第一阀体

22第二压力调节阀

222第二阀体

223第三阀体

224第二阀芯

225弹簧

31第一流路

32第二流路

33第三流路

311第一节流孔

331第二节流孔

322单向阀

Claims (14)

1.一种工作机械的压力调节系统，包括：

油箱；

执行机构，其响应于控制阀的操作进行执行动作；

第一压力调节阀，其中流体经由第一压力调节阀自油箱输送至执行机构；

第二压力调节阀，所述第二调节阀和第一压力调节阀流体连接，其中对流向第二压力调节阀的流体进行压力缓冲，以使输送至执行机构的流体压力平稳增加。

2.根据权利要求1所述的压力调节系统，其中，所述控制阀为转向阀和/或换档阀。

3.根据权利要求1所述的压力调节系统，其中，所述执行机构为变速机构，该变速机构包括换档阀组和离合器。

4.根据权利要求1所述的压力调节系统，其中，所述第二压力调节阀包括有第二阀体和第三阀体的阀体，所述第二阀体中滑动地设置第二阀芯，所述第三阀体中设置弹簧，所述第二阀体流体连接所述控制阀。

5.根据权利要求4所述的压力调节系统，其中，所述第一压力调节阀包括第一阀体和第一阀芯，所述第一阀芯滑动地设置在所述第一阀体中，所述第一阀体连接所述第三阀体。

6.根据权利要求1所述的压力调节系统，其中，所述第一压力调节阀与所述控制阀连接形成第一流路，所述第一流路中设置有第一节流孔。

7.根据权利要求1所述的压力调节装置，其中，其中所述第一压力调节阀与所述控制阀连接形成第一流路，所述第二调节阀与所述控制阀连接形成第二流路，还包括第三流路，所述第三流路与所述第二调节阀流体连接并与第二流路并联，所述第三流路中设置第二节流孔，所述第二流路中设置阻止流体流向第二压力调节阀的单向阀。

8.根据权利要求7所述的压力调节系统，其中，所述第一流路中设置有第一节流孔。

9.根据权利要求7所述的压力调节系统，其中，所述第二流路和第三流路并联后再与第一流路连接。

10.根据权利要求7所述的压力调节系统，其中，所述第二流路和第三流路并联后在靠近控制阀处与第一流路连接。

11.根据权利要求1所述的压力调节系统，其中，所述第一压力调节阀和第二压力调节阀一体形成。

12.一种用于工作机械的压力调节方法，包括：

将来自油箱流经第一压力调节阀的部分流体输送至工作机械的执行机构；

将流经第一压力调节阀的部分流体输送至与第一压力调节阀流体连接的第二压力调节阀，其中对流向第二压力调节阀的流体进行压力缓冲，以使输送至执行机构的流体压力平稳增加。

13.根据权利要求12所述的压力调节方法，其中，所述第一压力调节阀由第一流路与执行机构连接，所述第二压力调节阀由并联的第二流路、第三流路与第一流路连接，其中第二流路中设置有单向阀阻止流体流向第二压力调节阀。

14.根据权利要求13所述的压力调节方法，其中，第一流路和第三流路中分别通过设置节流孔进行节流。

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