用于變速器的液壓控制系統和包括該液壓控制系統的機器的制造方法

用于變速器的液壓控制系統和包括該液壓控制系統的機器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及用于變速器的液壓控制系統，包括：加壓流體源；儲液器；換擋執行裝置，其包括前進離合器、后退離合器和高擋離合器；設置在換擋執行裝置與加壓流體源之間的換擋閥，用于將來自加壓流體源的液壓流體選擇性地引導到前進離合器、后退離合器或高擋離合器；其中，該液壓控制系統包括蓄能器組件，其包括壓力控制閥、先導閥和設置在壓力控制閥與先導閥之間的轉換構件，壓力控制閥能夠在其第一端口和第二端口之間的流通面積全開的第一位置與其第一端口和第二端口經由節流孔流體連通的第二位置之間移動，先導閥能夠在高擋離合器的進油壓力的促動下通過轉換構件將加壓流體源的輸出壓力作用到壓力控制閥的彈簧上，以提高彈簧的預緊力。
【專利說明】
用于變速器的液壓控制系統和包括該液壓控制系統的機器
技術領域
[0001]本實用新型涉及用于變速器的液壓控制系統和包括該液壓控制系統的機器。
【背景技術】
[0002]諸如裝載機、挖掘機、推土機、拖拉機、起重機之類的機器的變速器具有較多擋位并且借助于液壓控制系統進行換擋操作，通過液壓控制系統使變速器中不同的齒輪嚙合或脫開，從而實現不同的擋位。無論工程機械或農業機械的變速器都存在多個擋位，例如，前4后2、前4后4、或者更多擋位。操作員在操縱機器時將根據不同的工況、路況使用不同的擋位。以前4后2為例，機器能夠實現前進一擋至四擋、后退一擋和后退二擋，當車輛起步或者進行鏟料作業時使用前進一擋，而在空車轉場或者長距離運輸時一般使用前進二擋甚至更高擋位。
[0003]在機器操作過程中，不同的阻力對應不同擋位，擋位切換模式決定了不同的操縱舒適度和燃油經濟性。當阻力大時期望機器起步慢，或者車速變換慢，以防止沖擊嚴重和撒料，這時需要比較緩慢的擋位切換模式；當阻力小時期望車速變換快，以便提高效率，這時需要比較快的擋位切換模式。
[0004]在用于變速器的液壓控制系統中，蓄能器決定換擋曲線和操縱舒適性。但是，目前市場上的變速閥(換擋閥)沒有蓄能器，或者是包括單一的固定不變的蓄能器，或者是包括通過手動調節的蓄能器。這種變速閥難以智能地根據不同的阻力選擇不同的換擋曲線，無論低擋位還是高擋位都采用統一的擋位切換模式，因而很難同時滿足低擋位慢切換、高擋位快切換的要求。
[0005]本實用新型旨在解決上述問題和/或現有技術中的其它問題。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的一個方面涉及一種用于變速器的液壓控制系統，其包括:加壓流體源;儲液器;換擋執行裝置，所述換擋執行裝置包括前進離合器、后退離合器和高擋離合器；設置在換擋執行裝置與加壓流體源之間的換擋閥，其用于將來自加壓流體源的液壓流體選擇性地引導到前進離合器、后退離合器或高擋離合器；
[0007]其特征在于，所述液壓控制系統包括蓄能器組件，所述蓄能器組件包括壓力控制閥、先導閥和設置在壓力控制閥與先導閥之間的轉換構件，其中，
[0008]所述壓力控制閥包括與所述加壓流體源流體連接的第一端口和與所述換擋閥的進油口流體連接的第二端口，所述壓力控制閥的一端設置有彈簧，在另一端處能夠接收從所述第二端口反饋的液壓壓力，當彈簧力大于液壓力時，所述壓力控制閥處于第一位置，在該第一位置，第一端口和第二端口之間的流通面積全開，當液壓力大于彈簧力時，所述壓力控制閥從第一位置移動到第二位置，在該第二位置，第一端口和第二端口經由節流孔流體連通；
[0009]所述先導閥的先導端與高擋離合器的進油管路流體連接，以接收從所述高擋離合器的進油管路反饋的先導壓力，當不存在所述先導壓力時，所述先導閥處于第一位置，其中所述轉換構件與所述儲液器流體連通，當存在所述先導壓力時，所述先導閥處于第二位置，其中來自加壓流體源的液壓流體經由所述先導閥到達所述轉換構件，所述轉換構件將液壓壓力轉換成作用在所述壓力控制閥的彈簧上的機械力。
[0010]根據一個有利的方面，所述換擋閥構造成四位五通閥，其中，
[0011]當所述換擋閥處于第一位置時，所述前進離合器、后退離合器和高擋離合器均與所述儲液器流體連通；
[0012]當所述換擋閥處于第二位置時，所述前進離合器能夠與所述加壓流體源流體連通，所述后退離合器和高擋離合器與所述儲液器流體連通；
[0013]當所述換擋閥處于第三位置時，所述后退離合器能夠與所述加壓流體源流體連通，所述前進離合器和高擋離合器與所述儲液器流體連通；
[0014]當所述換擋閥處于第四位置時，所述高擋離合器能夠與所述加壓流體源流體連通，所述前進離合器和后退離合器與所述儲液器流體連通。
[0015]根據另一個有利的方面，所述加壓流體源包括由發動機驅動的栗，所述栗能夠從儲液器抽取液壓流體和對液壓流體加壓，并向所述換擋閥輸送加壓后的液壓流體。
[0016]本實用新型的另一方面涉及一種機器，所述機器包括變速器和根據本實用新型的液壓控制系統。
【附圖說明】
[0017]下面將參照示意性的附圖更詳細地描述本實用新型。附圖及相應的實施例僅是為了說明的目的，而非用于限制本實用新型。在附圖中:
[0018]圖1是根據本實用新型的用于變速器的液壓控制系統的示意性原理圖；以及
[0019]圖2是圖1的液壓控制系統的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0020]圖1示出了根據本實用新型的用于變速器的液壓控制系統的一個實施例。圖2是圖1的液壓控制系統的局部放大圖。液壓控制系統100可包括加壓流體源和換擋執行裝置。加壓流體源可包括油箱22和栗4。油箱22用于儲存例如處于大氣壓力下的液壓流體，該液壓流體例如可以是專用液壓油、發動機潤滑油、變速器潤滑油或本領域公知的其它流體。栗4能夠從油箱22抽取液壓流體并對液壓流體加壓，從而產生加壓流體。在圖1所示的實施例中，栗4由發動機2驅動。可以理解的是，栗4也可以用其它方式驅動。例如，栗4可以是由來自蓄電池的電力驅動的電動栗。
[0021]換擋執行裝置可包括用于使變速器中的相應齒輪組接合或脫開以實現擋位變換的多個離合器。在圖1所示的實施例中，換擋執行裝置包括后退離合器10、前進離合器12和高擋離合器14。在該實施例中，后退離合器10和前進離合器12屬于低擋位離合器，分別能夠使機器以較低的速度后退和前進，而高擋離合器14是能夠使機器以較高速度前進的高擋位離合器。可以理解的是，換擋執行裝置可以包括其他適當的結構，例如后退離合器10可具有多于一個的接合位置，以用于實現多個后退擋位。
[0022]如圖1和2所示，在換擋執行裝置和栗4之間設置有換擋閥6。換擋閥6構造成用于將來自栗4的加壓液壓流體選擇性地引導到后退離合器10、前進離合器12或高擋離合器14，從而使機器在不同的擋位下操作。
[0023]在附圖所示的實施例中，換擋閥6構造成四位五通閥。具體而言，換擋閥6包括五個端口，第一端口(進油口)61用于與栗4流體連接，第二端口(回油口)62用于與油箱22流體連接，第三端口 63用于與后退離合器10流體連接，第四端口 64用于與前進離合器12流體連接，第五端口 65用于與高擋離合器14流體連接。
[0024]換擋閥6具有四個工作位置。當換擋閥6處于中位(第一位置)時，來自栗4的液壓流體在換擋閥6的第一端口 61處被截止，而第二、第三、第四和第五端口彼此流體連通。當換擋閥6處于圖1中的F位置(第二位置)時，換擋閥6的第一端口和第四端口流體連通，且第二端口、第三端口和第五端口流體連通。當換擋閥6處于圖1中的R位置(第三位置)時，換擋閥6的第一端口和第三端口流體連通，且第二端口、第四端口和第五端口流體連通。當換擋閥6處于圖1中的H位置(第四位置)時，換擋閥6的第一端口和第五端口流體連通，且第二端口、第三端口和第四端口流體連通。換擋閥6在上述四個位置之間的切換可以通過本領域公知的任何方式來實現。
[0025]在本實施例中，換擋閥6能夠實現換向和變速兩個功能。可以理解的是，換擋閥6可以用其它適當的閥組代替，只要能夠實現如上所述的換向和變速功能即可。例如，在一個實施例中，換擋閥6可以用一個換向控制閥和一個變速控制閥代替，其中換向控制閥與前進離合器12和后退離合器10流體連接，變速控制閥與高擋離合器14流體連接。
[0026]可選地，在換擋閥6與栗4之間設置有壓力切斷閥8。壓力切斷閥8構造成二位三通閥。具體而言，壓力切斷閥8包括三個端口，其中，壓力切斷閥8的第一端口81與栗4流體連接，第二端口 82與換擋閥6的第一端口 61 (進油口)流體連接，第三端口 83與油箱22流體連接。當壓力切斷閥8如圖1所示處于右位(第一位置)時，其第一端口和第二端口流體連通，第三端口截止。當壓力切斷閥8處于左位(第二位置)時，其第二和第三端口流體連通，第一端口截止。
[0027]在機器正常運行狀態下，壓力切斷閥8處于如圖1和2所示的右位、即接通位置，使得來自栗4的液壓流體能夠到達換擋閥6，進而通過換擋閥6被選擇性地供應到后退離合器10、前進離合器12或高擋離合器14。當施加了剎車(制動)操作時，壓力切斷閥8切換到左位、即斷開位置，此時來自栗4的液壓流體不能到達換擋閥6。
[0028]可以理解的是，壓力切斷閥8也可以設置在換擋閥6與換擋執行裝置之間。
[0029]在本實用新型的液壓控制系統100中，在換擋閥6與栗4之間設置有蓄能器組件。在圖1和2所示的實施例中，該蓄能器組件更具體地設置在壓力切斷閥8與栗4之間。該蓄能器組件包括蓄能器16和先導閥18。
[0030]蓄能器16可以是壓力控制閥。壓力控制閥16可以構造成二位二通閥，該閥的閥芯上設置有節流孔。壓力控制閥16包括與栗4流體連接的第一端口 161和與壓力切斷閥8的第一端口 81 (或者換擋閥6的第一端口 61)流體連接的第二端口 162。壓力控制閥16左端的壓力控制口 163與其第二端口 162流體連接，右端設置有彈簧164。因此，壓力控制閥16的閥芯一方面受到彈簧164的彈簧力的作用，另一方面受到壓力控制口 163處的液壓流體產生的液壓力的作用。壓力控制閥16具有兩個工作位置。當彈簧力大于液壓力時，壓力控制閥16處于第一位置(如圖1和2所示)，此時，第一端口 161和第二端口 162直接流體連通，流通面積全開以便實現快速充油。當第二端口 162處的壓力增大使得液壓力大于彈簧力時，壓力控制閥16移動至第二位置，此時第一端口 161經由節流孔與第二端口 162流體連通，流通面積從全開轉換成節流孔。液壓系統壓力升高的速度由節流孔工作的時間長短決定，節流孔開啟得越晚，其工作時間越短，則整個換擋過程越快。節流孔的開啟時機取決于彈簧164的彈簧預緊力。彈簧預緊力越大，節流孔開啟得越晚，則全流通面積(即全流量)充油的時間越長，整個換檔過程越快。因此，液壓控制系統100的換擋速度取決于彈簧164的彈簧預緊力，預緊力大則換擋快，否則換擋慢。
[0031]先導閥18可以構造成二位三通閥，其包括與栗4的輸出端流體連接的第一端口181、與壓力控制閥16的彈簧164相關聯的第二端口 182、以及與油箱22流體連接的第三端口183。先導閥18的左端設置有彈簧184，右端的壓力控制口 185(即先導端)與高擋離合器14的進油管路流體連接，以接收從高擋離合器14的進油管路反饋的先導壓力。換句話說，壓力控制口 185與換擋閥6的第五端口 65流體連接。因此，先導閥18的閥芯一方面受到彈簧184的彈簧力的作用，另一方面受到壓力控制口 185處的液壓流體產生的液壓力的作用。在第二端口182與彈簧164之間設置有適當的轉換構件20，轉換構件20適于將第二端口 182處的液壓壓力轉換成機械力作用到彈簧164上，以便增加彈簧164的預緊力。
[0032]先導閥18具有兩個工作位置。當不存在先導壓力時，先導閥18處于如圖1和2所示的第一位置，此時，第二端口 182和第三端口 183流體連通。當存在先導壓力時，先導閥18移動至第二位置，此時第一端口 181和第二端口 182流體連通。
[0033]如圖1所示，液壓控制系統100還可以包括控制壓力閥5、吸油濾、精濾器、溢流閥、變矩器、冷卻器、超越離合器、潤滑壓力閥等部件。這些部件的結構和作用是本領域技術人員所公知的，在此省略其描述。
[0034]工業適用性
[0035]本實用新型的液壓控制系統尤其適用于裝載機、挖掘機、推土機、拖拉機或起重機等工程機械的變速器。下面分別從升擋和降擋兩個方面來說明本實用新型的液壓控制系統能夠實現的效果。
[0036]如上所述，換擋閥6具有四個工作位置。當換擋閥6處于第一位置(中位)時，前進離合器12、后退離合器10和高擋離合器14均與油箱22流體連通；當換擋閥6處于第二位置(F)時，前進離合器12能夠與加壓流體源流體連通，后退離合器10和高擋離合器14與油箱22流體連通；當換擋閥6處于第三位置(R)時，后退離合器10能夠與加壓流體源流體連通，前進離合器12和高擋離合器14與油箱22流體連通；當換擋閥6處于第四位置(H)時，高擋離合器14能夠與加壓流體源流體連通，前進離合器12和后退離合器10與油箱22流體連通。
[0037]當機器靜止不動時，換擋閥6處于第一位置(中位)。壓力控制閥16在彈簧164的偏壓下處于第一位置，其第一端口 161和第二端口 162直接流體連通。壓力切斷閥8處于第一位置(右位)，其第一端口 81和第二端口 82流體連通。先導閥18在彈簧184的偏壓下處于第一位置，其第二端口 182經由第三端口 183與油箱22流體連通，此時沒有液壓力通過轉換構件20作用在彈簧164上，彈簧164保持初始預緊力/預壓縮力。
[0038]當機器起步并向前行駛時，換擋閥6從其第一位置(中位)移動到第二位置(F)。由栗4栗送的液壓流體經由壓力控制閥16和壓力切斷閥8到達換擋閥6，并且通過換擋閥6的第一端口 61和第四端口 64被供應到前進離合器12，使得前進離合器12接合，由此建立前進一擋。在此過程中，初始時壓力控制閥16的第一端口 161和第二端口 162之間的流通面積全開，以便給前進離合器12快速充油。當相關的液壓流體通道充滿油后進入壓力升高階段。當壓力控制閥16的壓力控制口 163處的壓力、亦即第二端口 162處的壓力達到一閾值壓力，使得作用于壓力控制閥16的閥芯上的液壓力大于彈簧164的彈簧力時，壓力控制閥16從第一位置移動到第二位置，第一端口 161經由節流孔與第二端口 162流體連通，壓力控制閥16從流通面積全開轉換成節流孔充油。
[0039]當需要從前進一擋切換到前進二擋或者更高的擋位時，換擋閥6從其第二位置(F)移動到第四位置(H)。由栗4栗送的液壓流體經由壓力控制閥16和壓力切斷閥8到達換擋閥6，并且通過換擋閥6的第一端口 61和第五端口 65被供應到高擋離合器14，使得高擋離合器14接合，由此建立前進二擋(或更高擋位)。同時，與前進離合器12相關聯的液壓流體通道中的液壓流體經由換擋閥6的第四端口 64、第二端口 62被泄放到油箱22。在此過程中，高擋離合器14的進油壓力被反饋到先導閥18的壓力控制口 185，使得先導閥18移動至第二位置，此時第一端口 181和第二端口 182流體連通。來自栗4的液壓流體經由先導閥18的第一端口 181到達第二端口 182，轉換構件20將第二端口 182處的液壓壓力轉換成機械力作用到彈簧164上，從而將彈簧164的預緊力提高到第二預緊力。結果是，壓力控制閥16從第一位置移動到第二位置、亦即從流通面積全開轉換成節流孔充油的時刻向后推遲，導致全流量充油的時間增加，整個換擋變快，從而縮短了換擋時間，達到高擋快換的目的。
[0040]當需要從高擋位切換到低擋位、例如前進一擋時，換擋閥6從其第四位置(H)移動到第二位置(F)。由栗4栗送的液壓流體經由壓力控制閥16和壓力切斷閥8到達換擋閥6，并且通過換擋閥6的第一端口 61和第四端口 64被供應到前進離合器12，使得前進離合器12接合，由此再次建立前進一擋。同時，與高擋離合器14相關聯的液壓流體通道中的液壓流體經由換擋閥6的第五端口 65、第二端口 62被泄放到油箱22，使得通道中的壓力降低。因此，被反饋到先導閥18的壓力控制口 185的先導壓力變為零，先導閥18在彈簧184的作用下返回其第一位置，彈簧164的預緊力恢復到其初始預緊力。相應地，壓力控制閥16從第一位置移動到第二位置、亦即從流通面積全開轉換成節流孔充油的時刻恢復到初始的轉換時刻，換擋時間也恢復到初始設定值，達到低擋慢換的目的。
[0041 ]與常規的液壓控制系統不同，在根據本實用新型的液壓控制系統100中，由于包括壓力控制閥16、先導閥18和轉換構件20的蓄能器組件的存在，能夠自動地根據阻力實現不同的換擋模式。在升擋時低擋離合器卸壓，高擋離合器升壓，高擋離合器的壓力油推動先導閥將換擋閥的進口油壓(或者說栗的輸出壓力)反饋到壓力控制閥的彈簧上，壓縮彈簧以提尚彈貪預緊力，進而提尚蓄能器緩沖起始壓力，縮短換擋時間，達到尚擋快換的目的；在降擋時高擋離合器卸壓，低擋離合器升壓，高擋離合器的壓力油不再推動先導閥，壓力控制閥的彈簧恢復至初始壓力，彈簧預緊力和換擋時間恢復到初設值，達到低擋慢換的目的。
[0042]上面借助具體實施例對本實用新型的液壓控制系統進行了描述。對本領域技術人員而言顯而易見的是，可以在不脫離本實用新型的發明思想的情況下對本實用新型的液壓控制系統做出多種改變和變形。結合對說明書的考慮及所公開的液壓控制系統的實踐，其它實施例對于本領域技術人員而言將是顯而易見的。說明書和示例僅被視為示例性的，真正的范圍由所附權利要求及它們的等同方案表示。
【主權項】
1.一種用于變速器的液壓控制系統，包括: 加壓流體源(4); 儲液器(22); 換擋執行裝置，所述換擋執行裝置包括前進離合器(12)、后退離合器(10)和高擋離合器(14)； 設置在換擋執行裝置與加壓流體源之間的換擋閥(6)，其用于將來自加壓流體源的液壓流體選擇性地引導到前進離合器、后退離合器或高擋離合器； 其特征在于，所述液壓控制系統包括蓄能器組件，所述蓄能器組件包括壓力控制閥(16)、先導閥(18)和設置在壓力控制閥與先導閥之間的轉換構件(20)，其中， 所述壓力控制閥(16)包括與所述加壓流體源流體連接的第一端口(161)和與所述換擋閥的進油口流體連接的第二端口(162)，所述壓力控制閥的一端設置有彈簧(164)，在另一端處能夠接收從所述第二端口反饋的液壓壓力，當彈簧力大于液壓力時，所述壓力控制閥處于第一位置，在該第一位置，第一端口和第二端口之間的流通面積全開，當液壓力大于彈簧力時，所述壓力控制閥從第一位置移動到第二位置，在該第二位置，第一端口和第二端口經由節流孔流體連通； 所述先導閥(18)的先導端與高擋離合器的進油管路流體連接，以接收從所述高擋離合器的進油管路反饋的先導壓力，當不存在所述先導壓力時，所述先導閥處于第一位置，其中所述轉換構件與所述儲液器流體連通，當存在所述先導壓力時，所述先導閥處于第二位置，其中來自加壓流體源的液壓流體經由所述先導閥到達所述轉換構件，所述轉換構件將液壓壓力轉換成作用在所述壓力控制閥的彈簧上的機械力。2.根據權利要求1所述的液壓控制系統，其特征在于，所述換擋閥構造成四位五通閥，其中， 當所述換擋閥處于第一位置時，所述前進離合器、后退離合器和高擋離合器均與所述儲液器流體連通； 當所述換擋閥處于第二位置時，所述前進離合器能夠與所述加壓流體源流體連通，所述后退離合器和高擋離合器與所述儲液器流體連通； 當所述換擋閥處于第三位置時，所述后退離合器能夠與所述加壓流體源流體連通，所述前進離合器和高擋離合器與所述儲液器流體連通； 當所述換擋閥處于第四位置時，所述高擋離合器能夠與所述加壓流體源流體連通，所述前進離合器和后退離合器與所述儲液器流體連通。3.根據權利要求1或2所述的液壓控制系統，其特征在于，所述加壓流體源包括由發動機驅動的栗，所述栗能夠從儲液器抽取液壓流體和對液壓流體加壓，并向所述換擋閥輸送加壓后的液壓流體。4.一種機器，所述機器包括變速器和根據權利要求1至3中任一項所述的液壓控制系統。5.根據權利要求4所述的機器，其特征在于，所述機器為裝載機、挖掘機、推土機、拖拉機或起重機。
【文檔編號】F16H61/4096GK205689746SQ201620467811
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年5月20日 公開號201620467811.7, CN 201620467811, CN 205689746 U, CN 205689746U, CN-U-205689746, CN201620467811, CN201620467811.7, CN205689746 U, CN205689746U
【發明人】陳先磊, 楊春永, 王文輝, 仲海民, 成韶華
【申請人】卡特彼勒（青州）有限公司