本發(fā)明涉及一種排油閥及其使用方法，特別是關(guān)于一種在動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用的用于高轉(zhuǎn)速濕式離合器的順序啟閉的排油閥及使用方法。

背景技術(shù)：

近些年來(lái)，高功率密度、高可靠性和高壽命的傳動(dòng)裝置是履帶裝甲車(chē)輛傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展方向，而對(duì)于大功率的綜合傳動(dòng)裝置而言，高功率密度意味著高轉(zhuǎn)速、高效率，目前制約綜合傳功裝置向高功率密度方向發(fā)展的主要因素是綜合傳動(dòng)中的濕式離合器在高轉(zhuǎn)速下的工作可靠性問(wèn)題(濕式離合器是綜合傳動(dòng)裝置中的核心元件之一)。濕式離合器在大負(fù)載，高轉(zhuǎn)速下的滑磨，極易造成離合器的失效?；ブ饕l(fā)生在離合器的結(jié)合與分離過(guò)程中，若要減少滑磨損失，不僅要對(duì)離合器結(jié)合過(guò)程中接合油壓進(jìn)行精確控制，減少滑磨時(shí)間，提高可靠性；同時(shí)，在離合器分離過(guò)程中，應(yīng)同樣使得離合器的主被動(dòng)端迅速、完全分離，減少離合器分離時(shí)主被動(dòng)端的滑磨。

在離合器分離階段，離合器的高速旋轉(zhuǎn)會(huì)使得活塞腔內(nèi)的油液難以通過(guò)進(jìn)油道全部排出，殘留油液會(huì)由于離心油壓產(chǎn)生對(duì)活塞的作用力(轉(zhuǎn)速越高，離心油壓越大)，導(dǎo)致彈簧回復(fù)力無(wú)法克服離心油壓對(duì)活塞的作用力，使得離合器分離不徹底，出現(xiàn)滑磨，甚至出現(xiàn)難以分離的問(wèn)題；同時(shí)，在離合器分離階段，導(dǎo)致離合器的帶排損失加大，或者是離合器長(zhǎng)時(shí)間滑磨燒損離合器。因此，快速的排出活塞腔內(nèi)的油液，減少和消除活塞腔內(nèi)離心油壓的作用對(duì)減少離合器的滑磨有重要意義。尤其是面向未來(lái)濕式離合器轉(zhuǎn)速的大幅度提高，在離合器分離階段，快速排出活塞腔內(nèi)的剩余油液，消除離心油壓的作用，對(duì)于提高離合器工作的可靠性和綜合傳動(dòng)裝置的使用壽命有重要意義。

目前，主要有泄壓孔、平衡油缸和排油閥等3種減小離心油壓的結(jié)構(gòu)。但是，泄壓孔會(huì)造成較多的流量損失，并且易受到油液污染的影響(油孔一般為1mm-1.5mm左右)；平衡油缸會(huì)導(dǎo)致離合器操縱油路復(fù)雜；而排油閥則是一種消除離心油壓簡(jiǎn)單且高效的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有的排油閥結(jié)構(gòu)，具有固定的臨界啟閉壓力，難以獲得良好的離合器充放油特性。如公開(kāi)號(hào)為cn204704288u的專(zhuān)利中公開(kāi)了一種用于液壓離合器的快速排油閥結(jié)構(gòu)，其技術(shù)特征為安裝在泄油孔內(nèi)端的、中間設(shè)置有凹缺圓槽的閥座，且在所述凹缺圓槽中放置有可在凹缺圓槽移動(dòng)并可以閉合通孔的鋼球。如公開(kāi)號(hào)為cn202579717u的專(zhuān)利中公開(kāi)了一種可消除變速箱旋轉(zhuǎn)離合器離心力的自動(dòng)排油閥，具體結(jié)構(gòu)包括有閥體、螺塞、鎖板、鋼球、油缸體等，其技術(shù)特征為當(dāng)離合器斷開(kāi)的時(shí)候，鋼球會(huì)使泄油口打開(kāi)，將殘存的油液泄掉，使得離合器迅速分離。上述結(jié)構(gòu)的排油閥都具有固定不變的臨界啟閉壓力，即排油閥是在活塞腔內(nèi)的壓力達(dá)到某一臨界值時(shí)同時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉，這將會(huì)造成排油閥在離合器充油過(guò)程中流量損失較多或者在離合器放油過(guò)程中排油閥的泄油效率低，同時(shí)會(huì)對(duì)排油閥造成較大的沖擊和磨損。為此，探索一種新的，臨界啟閉特性好的，充放油特性?xún)?yōu)良的排油閥結(jié)構(gòu)是十分必要和迫切的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種用于高轉(zhuǎn)速濕式離合器的順序啟閉的排油閥及使用方法，在減少離合器充油流量損失的同時(shí)，提高排油閥在離合器放油時(shí)的效率，用于獲得較優(yōu)的離合器充放油特性。同時(shí)，解決了離合器在高轉(zhuǎn)速下的分離問(wèn)題，減少離合器結(jié)合與分離過(guò)程中的滑磨，提高其使用壽命。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種用于高轉(zhuǎn)速濕式離合器的順序啟閉的排油閥，該排油閥安裝在離合器缸套上，與離合器一同圍繞著輸出軸旋轉(zhuǎn)；其特征在于：該排油閥包括進(jìn)油孔、擋板、閥體、鋼球和泄油孔；所述閥體第一端設(shè)置有所述擋板，所述擋板上設(shè)置有所述進(jìn)油孔；所述閥體第二端設(shè)置有所述泄油孔；所述閥體容腔內(nèi)部設(shè)置有所述鋼球，當(dāng)所述鋼球位于第二端時(shí)則排油閥關(guān)閉；當(dāng)所述鋼球靠近第一端時(shí)則排油閥開(kāi)啟。

進(jìn)一步，所述閥體第二端外部采用圓錐臺(tái)型結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述閥體的容腔采用由圓柱形和圓錐臺(tái)構(gòu)成的一體式結(jié)構(gòu)，圓柱形容腔靠近所述閥體第一端，圓錐臺(tái)容腔靠近所述閥體第二端；所述泄油孔與所述圓錐臺(tái)容腔連通。

進(jìn)一步，所述泄油孔的直徑與所述圓錐臺(tái)容腔的上底直徑相同。

進(jìn)一步，所述進(jìn)油孔的直徑與所述泄油孔的直徑都不超過(guò)鋼球的直徑。

進(jìn)一步，所述圓柱形容腔的半徑與所述鋼球的半徑的差為排油閥的偏心距。

進(jìn)一步，所述閥體內(nèi)圓錐臺(tái)容腔的上底端部端點(diǎn)到所述泄油孔外端面中心點(diǎn)之間的連線，與所述泄油孔和閥體中軸線之間的夾角α為閥體傾角，該閥體傾角α的取值范圍為0<α<90°，所述閥體傾角α越大，則排油閥的臨界啟閉壓力越大。

進(jìn)一步，所述閥體傾角α的取值范圍為30°<α<70°。

進(jìn)一步，所述離合器缸套上間隔設(shè)置有2個(gè)以上具有不同閥體傾角α的排油閥。

一種基于如權(quán)利要求上述排油閥的用于高轉(zhuǎn)速濕式離合器的順序啟閉的排油閥使用方法，其特征在于包括以下步驟：1)將3個(gè)不同閥體傾角α的排油閥ⅰ、ⅱ、ⅲ間隔安裝在離合器缸套上，3個(gè)排油閥ⅰ、ⅱ、ⅲ的閥體傾角分別為α1、α2和α3，并且α1＜α2＜α3；2)在離合器充油過(guò)程中：排油閥的初始位置為開(kāi)啟位置，當(dāng)控制油通過(guò)進(jìn)油道進(jìn)入活塞腔時(shí)，部分控制油液會(huì)通過(guò)排油閥泄漏，活塞腔內(nèi)壓力緩慢升高，當(dāng)壓力達(dá)到油液對(duì)鋼球的壓力能夠克服鋼球受到的阻力時(shí)，壓力推動(dòng)鋼球由開(kāi)啟位置運(yùn)動(dòng)到關(guān)閉位置，堵住泄油孔，阻斷控制油的泄漏，排油閥關(guān)閉；同時(shí)，由于ⅰ、ⅱ、ⅲ位置處的閥體傾角α1＜α2＜α3，得到三個(gè)不同排油閥的臨界關(guān)閉壓力pcl1<pcl2<pcl3，在活塞腔中壓力逐漸升高的過(guò)程當(dāng)中，三個(gè)排油閥會(huì)依次逐漸關(guān)閉；隨著控制油的不斷充入，活塞腔內(nèi)的壓力逐漸升高，油液壓力推動(dòng)活塞移動(dòng)，消除鋼片和摩擦片之間的間隙，使得離合器結(jié)合，傳遞動(dòng)力；3)在離合器放油過(guò)程中：切斷控制油，當(dāng)活塞腔的壓力低于排油閥的臨界開(kāi)啟壓力時(shí)，油液對(duì)鋼球的壓力不足以克服鋼球所受到的離心作用力時(shí)，鋼球由關(guān)閉位置運(yùn)動(dòng)到開(kāi)啟位置，排油閥開(kāi)啟，活塞腔內(nèi)的殘余油液從泄油孔排出；同時(shí)，由于ⅰ、ⅱ、ⅲ位置處的閥體傾角α1＜α2＜α3，得到三個(gè)不同排油閥的臨界開(kāi)啟壓力pop1<pop2<pop3，在活塞腔中壓力逐漸降低的過(guò)程當(dāng)中，三個(gè)排油閥會(huì)依次逐漸開(kāi)啟；隨著活塞腔內(nèi)的油液不斷通過(guò)排油閥排出，離心油壓對(duì)活塞的作用力逐漸減小，活塞在回位彈簧的作用下退回到初始位置處，鋼片和摩擦片之間產(chǎn)生間隙，使得離合器分離，切斷動(dòng)力傳遞。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明通過(guò)改變排油閥閥體傾角α來(lái)改變排油閥的臨界啟閉油壓，通過(guò)不同排油閥的順序開(kāi)啟和關(guān)閉,在減少離合器充油流量損失的同時(shí)，提高排油閥在離合器放油時(shí)的效率，有效的改善了離合器的充放油特性，減小了鋼球?qū)﹂y體的沖擊，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好。2、本發(fā)明采用順序啟閉排油閥的方法，在離合器分離時(shí)，排油閥能夠順序開(kāi)啟，將活塞腔內(nèi)的油液排出，消除離心油壓對(duì)活塞的作用力，解決離合器在高轉(zhuǎn)速下的分離問(wèn)題；在離合器結(jié)合時(shí)，排油閥能夠順序關(guān)閉，減少流量損失和建壓時(shí)間。3、本發(fā)明能廣泛的應(yīng)用于大功率綜合傳動(dòng)裝置的濕式離合器系統(tǒng)中，具有可預(yù)見(jiàn)的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明排油閥的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的鋼球受力分析示意圖；

圖3是本發(fā)明的排油閥臨界啟閉壓力隨閥體傾角α變化圖；其中，虛線表示臨界開(kāi)啟壓力pop，實(shí)線表示臨界關(guān)閉壓力pcl；

圖4是本發(fā)明安裝在離合器缸套上的側(cè)視圖；

圖5是本發(fā)明安裝在離合器上是的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種用于高轉(zhuǎn)速濕式離合器的順序啟閉的排油閥，該排油閥安裝在離合器缸套上，與離合器一同圍繞著輸出軸旋轉(zhuǎn)；該排油閥包括閥體1、擋板2、進(jìn)油孔3、泄油孔4和鋼球5。

閥體1第一端設(shè)置有擋板2，擋板2上設(shè)置有進(jìn)油孔3；閥體1第二端設(shè)置有泄油孔4。閥體1容腔內(nèi)部設(shè)置有鋼球5，鋼球5沿著閥體1容腔內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)，當(dāng)鋼球5位于第二端時(shí)則排油閥關(guān)閉(如圖1中a處實(shí)線表示位置所示)；當(dāng)鋼球5靠近第一端時(shí)則排油閥開(kāi)啟(如圖1中b處虛線表示位置所示)。

在一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施例中，閥體1第二端外部采用圓錐臺(tái)型結(jié)構(gòu)；且閥體1的容腔采用由圓柱形和圓錐臺(tái)構(gòu)成的一體式結(jié)構(gòu)，圓柱形容腔靠近閥體1第一端，圓錐臺(tái)容腔靠近閥體1第二端。其中，泄油孔4與圓錐臺(tái)容腔連通，且泄油孔4的直徑d3與圓錐臺(tái)容腔的上底直徑相同，進(jìn)油孔3的直徑dl與泄油孔4的直徑d3都不能超過(guò)鋼球5的直徑da，否則排油閥不能穩(wěn)定工作。

優(yōu)選地，圓柱形容腔的半徑ra與鋼球的半徑rb的差為排油閥的偏心距。偏心距越大，臨界關(guān)閉壓力pcl越大，即在離合器充油過(guò)程中排油閥會(huì)造成較多的流量損失。同時(shí)，偏心距越大,排油閥在離合器分離過(guò)程中的排油效果越好，即能快速的將活塞腔內(nèi)的油液排出。

上述實(shí)施例中，閥體1內(nèi)圓錐臺(tái)容腔的上底端部端點(diǎn)到泄油孔4外端面中心點(diǎn)之間的連線，與泄油孔4和閥體1中軸線之間的夾角α為閥體傾角，該閥體傾角α的取值范圍為0<α<90°。本實(shí)施例中綜合離合器的實(shí)際結(jié)合壓力與工作轉(zhuǎn)速，排油閥傾角α的優(yōu)選范圍為30°<α<70°，閥體傾角α越大，則排油閥的臨界啟閉壓力越大。

如圖2所示，由鋼球5在閥體1容腔內(nèi)的受力分析可知，鋼球5在閥體1容腔內(nèi)受到的作用力有油壓對(duì)鋼球5前端的作用力f1、對(duì)鋼球5后端的作用力f3、油液對(duì)鋼球5的粘性作用力fτ、離心作用力fc、閥體壁面對(duì)鋼球5的摩擦力f、鋼球5上下半球的離心油壓的壓差作用力fsz、閥體壁面對(duì)鋼球5的支持力n、鋼球重力g以及油液對(duì)鋼球5的浮力fρ等9個(gè)作用力。其中鋼球5的重力g和浮力fρ遠(yuǎn)小于鋼球5所受到的壓力fp和離心力fc，為簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略鋼球的重力g和浮力fρ。

根據(jù)排油閥在開(kāi)啟和關(guān)閉位置處的受力平衡，排油閥臨界啟閉壓力分別為：

式中，pop表示排油閥開(kāi)啟時(shí)的臨界壓力，pcl表示排油閥開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)的臨界壓力，μg為鋼球5沿閥體壁面的滾動(dòng)阻力系數(shù)，pl為閥體中心處的離心油壓，patm為大氣壓，a1為排油閥入口面積，a3為排油閥出口面積，a2為排油閥閥體與鋼球之間的最小通流面積，aeff為鋼球的有效作用面積。

根據(jù)式(1)、(2)，得到排油閥的臨界啟閉壓力隨角度的變化關(guān)系(如圖3所示)，隨著閥體傾角α的增大，排油閥的臨界啟閉壓力均在逐漸增大，且變化趨勢(shì)越來(lái)越明顯。

在一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施例中，如圖4所示，在離合器缸套上間隔設(shè)置有2個(gè)以上具有不同閥體傾角α的排油閥，且所有排油閥同圓設(shè)置。通過(guò)不同的閥體傾角α使得各排油閥具有不同的臨界啟閉壓力，從而在離合器充放油過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)不同排油閥的順序開(kāi)啟和關(guān)閉。

本發(fā)明還提供一種用于高轉(zhuǎn)速濕式離合器的順序啟閉的排油閥使用方法，本實(shí)施例中采用在離合器缸套上設(shè)置3個(gè)不同閥體傾角α的排油閥ⅰ、ⅱ、ⅲ，則具體使用方法如下：

1)將3個(gè)不同閥體傾角α的排油閥ⅰ、ⅱ、ⅲ間隔安裝在離合器缸套上(如圖4所示)，輔助完成濕式離合器的充放油過(guò)程，則該離合器包括三個(gè)排油閥21(ⅰ～ⅲ)、進(jìn)油道6、活塞7、離合器缸套8、回位彈簧9、軸向排油閥螺紋堵10、徑向排油閥螺紋堵11、活塞密封環(huán)12、活塞腔13、鋼片14、摩擦片15、壓板卡環(huán)16、壓板17、輸入齒輪18、回位彈簧座19和彈簧座卡環(huán)20，離合器保持原有結(jié)構(gòu)不變(如圖5所示)。各排油閥21安裝在離合器缸套上，與離合器總成一同圍繞著輸出軸旋轉(zhuǎn)。如圖4所示，3個(gè)排油閥ⅰ、ⅱ、ⅲ的閥體傾角分別為α1、α2和α3，并且α1＜α2＜α3。

2)在離合器充油過(guò)程中：如圖1所示，排油閥的初始位置為開(kāi)啟位置，當(dāng)控制油通過(guò)進(jìn)油道6進(jìn)入活塞腔13時(shí)，部分控制油液會(huì)通過(guò)排油閥泄漏，活塞腔13內(nèi)壓力緩慢升高，當(dāng)壓力達(dá)到油液對(duì)鋼球5的壓力能夠克服鋼球5受到的阻力時(shí)，壓力推動(dòng)鋼球5由開(kāi)啟位置運(yùn)動(dòng)到關(guān)閉位置，堵住泄油孔4，阻斷控制油的泄漏，排油閥6關(guān)閉。同時(shí)，由于ⅰ、ⅱ、ⅲ位置處的閥體傾角α1＜α2＜α3，根據(jù)圖3可得，三個(gè)不同排油閥的臨界關(guān)閉壓力pcl1<pcl2<pcl3，在活塞腔13中壓力逐漸升高的過(guò)程當(dāng)中，三個(gè)排油閥會(huì)依次逐漸關(guān)閉。隨著控制油的不斷充入，活塞腔13內(nèi)的壓力逐漸升高，油液壓力推動(dòng)活塞7移動(dòng)，消除鋼片14和摩擦片15之間的間隙，使得離合器結(jié)合，傳遞動(dòng)力。

3)在離合器放油過(guò)程中：切斷控制油，當(dāng)活塞腔13的壓力低于排油閥6的臨界開(kāi)啟壓力時(shí)，油液對(duì)鋼球5的壓力不足以克服鋼球5所受到的離心作用力時(shí)，鋼球5由關(guān)閉位置運(yùn)動(dòng)到開(kāi)啟位置，排油閥6開(kāi)啟，活塞腔13內(nèi)的殘余油液從泄油孔4排出。同時(shí)，由于ⅰ、ⅱ、ⅲ位置處的閥體傾角α1＜α2＜α3，根據(jù)圖3可得，三個(gè)不同排油閥的臨界開(kāi)啟壓力pop1<pop2<pop3，在活塞腔13中壓力逐漸降低的過(guò)程當(dāng)中，三個(gè)排油閥會(huì)依次逐漸開(kāi)啟。隨著活塞腔13內(nèi)的油液不斷通過(guò)排油閥排出，離心油壓對(duì)活塞7的作用力逐漸減小，活塞7在回位彈簧9的作用下退回到初始位置處，鋼片14和摩擦片15之間產(chǎn)生間隙，使得離合器分離，切斷動(dòng)力傳遞。

上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，各部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、設(shè)置位置及形狀都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。