液壓控制系統和工程機械變速箱的製作方法

2023-09-17 21:26:50 2

本實用新型涉及工程機械領域，特別涉及一種液壓控制系統和工程機械變速箱。

背景技術：

通常，工程機械變速箱包括變扭器、齒輪傳動系和液壓控制系統。液壓控制系統根據駕駛員選擇的擋位來控制齒輪傳動系中離合器的接合或脫開。由於上述液壓控制系統中的用來控制離合器的接合或脫開的電磁閥僅起到一個開關換向閥的作用，不能使離合器進行平順地接合，因此現有技術中的工程機械變速箱還存在顯著的起步和換擋衝擊。另外，長時間的起步和換擋衝擊會造成離合器中的摩擦材料的損壞。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種液壓控制系統和工程機械變速箱，以改善現有技術中的工程機械變速箱存在的起步或換擋衝擊的問題。

本實用新型第一方面提供一種液壓控制系統，用於控制工程機械變速箱中齒輪傳動系中的離合器的開合，所述液壓控制系統包括液壓泵和離合控制流路，所述離合控制流路包括離合控制閥組和用於驅動所述離合器開合的液壓執行元件，所述離合控制閥組控制所述液壓泵的泵出口的油液是否流向所述液壓執行元件的工作油口且能夠控制流向所述液壓執行元件的工作油口的油液的油壓。

進一步地，所述液壓控制系統包括與所述離合控制閥組耦合設置的控制器，所述控制器控制所述離合控制閥組動作來調節所述液壓執行元件的工作油口是否進油及所述油壓。

進一步地，所述離合控制流路包括用於驅動至少兩個擋位離合器開合的至少兩個用於控制擋位的液壓執行元件，所述離合控制閥組包括用於控制所述至少兩個用於控制擋位的液壓執行元件動作的第一離合控制閥組，所述第一離合控制閥組包括進油口和至少兩個出油口，所述第一離合控制閥組的進油口與所述泵出口連接，所述第一離合控制閥組的至少兩個出油口與所述至少兩個用於控制擋位的液壓執行元件的工作油口對應連接，所述第一離合控制閥組的至少兩個出油口的油壓可調節地設置；和/或，所述離合控制流路包括用於驅動前進離合器開合的前進液壓執行元件和用於驅動後退離合器開合的後退液壓執行元件，所述離合控制閥組包括用於控制所述前進液壓執行元件和後退液壓執行元件動作的第二離合控制閥組，所述第二離合控制閥組包括進油口、第一出油口和第二出油口，所述第二離合控制閥組的進油口與所述泵出口連接，所述第二離合控制閥組的第一出油口與所述前進液壓執行元件的工作油口連接，所述第二離合控制閥組的第二出油口與所述後退液壓執行元件的工作油口連接，所述第二離合控制閥組的第一出油口和所述第二離合控制閥組的第二出油口的油壓可調節地設置。

進一步地，所述第一離合控制閥組包括第一油壓調節閥和與所述至少兩個用於控制擋位的液壓執行元件對應設置的至少兩個擋位控制閥，所述第一油壓調節閥包括第一油口和第二油口且具有油壓控制端，所述第二油口的油壓由該油壓控制端調節，所述第一油壓調節閥的第一油口與所述第一離合控制閥組的進油口連接，所述擋位控制閥包括第一油口和第二油口，所述擋位控制閥的第一油口與所述第一油壓調節閥的第二油口連接，所述擋位控制閥的第二油口與所述第一離合控制閥組的至少兩個出油口中的對應出油口連接；和/或，所述第二離合控制閥組包括第二油壓調節閥和方向控制閥，所述第二油壓調節閥包括第一油口和第二油口且具有油壓控制端，所述第二油口的油壓由該油壓控制端調節，所述方向控制閥包括第一油口、第二油口和第三油口，所述方向控制閥控制其第一油口可選擇地與其第二油口和第三油口中的一個連通，所述第二油壓調節閥的第一油口與所述第二離合控制閥組的進油口連接，所述第二油壓調節閥的第二油口與所述方向控制閥的第一油口連接，所述方向控制閥的第二油口與所述第二離合控制閥組的第一出油口連接，所述方向控制閥的第三油口與所述第二離合控制閥組的第二出油口連接。

進一步地，所述液壓控制系統還包括與所述離合控制閥組耦合設置的控制器，其中，所述控制器控制所述第一油壓調節閥的油壓控制端以調節所述至少兩個用於控制擋位的液壓執行元件的工作油口的油壓；和/或，所述控制器控制所述第二油壓調節閥的油壓控制端以調節所述前進液壓執行元件或所述後退液壓執行元件的工作油口的油壓。

進一步地，所述控制器控制所述至少兩個擋位控制閥動作以使得所述工程機械變速箱處於設定擋位，且所述控制器控制所述第一油壓調節閥的第二油口的油壓在設定擋位時與在其餘擋位時不同。

進一步地，所述第一油壓調節閥的第二油口的油壓的範圍為0-20bar；和/或，所述第二油壓調節閥的第二油口的油壓的範圍為0-20bar。

進一步地，所述液壓控制系統還包括限壓流路，所述限壓流路包括壓力通斷閥，所述壓力通斷閥包括第一油口和第二油口，所述壓力通斷閥的第一油口與所述液壓泵的泵出口連接，所述壓力通斷閥的第二油口與排油連接，所述壓力通斷閥在所述泵出口的油壓達到一定值時控制所述第一油口與所述第二油口連通。

進一步地，所述限壓流路還包括液壓油散熱器，所述壓力通斷閥的第二油口通過所述液壓油散熱器與排油連接。

本實用新型第二方面提供一種工程機械變速箱，包括齒輪傳動系和如本實用新型第一方面任一項提供的液壓控制系統，所述液壓控制系統的液壓執行元件驅動所述齒輪傳動系中的離合器開合。

基於本實用新型提供的液壓控制系統和工程機械變速箱，液壓控制系統用於控制工程機械變速箱中齒輪傳動系中的離合器的開合。液壓控制系統包括液壓泵和離合控制流路，離合控制流路包括離合控制閥組和用於驅動離合器開合的液壓執行元件，離合控制閥組控制液壓泵的泵出口的油液是否流向液壓執行元件的工作油口且能夠控制流向液壓執行元件的工作油口的油液的油壓。本實用新型的液壓控制系統的離合控制閥組能夠控制流向液壓執行元件的工作油口的油壓，因此在控制工程機械變速箱中的離合器的開合時，可以通過控制流向液壓執行元件的工作油口的油壓逐漸變大，使得離合器平順接合，從而改善現有技術中的工程機械變速箱存在的起步或換擋衝擊的問題。

通過以下參照附圖對本實用新型的示例性實施例的詳細描述，本實用新型的其它特徵及其優點將會變得清楚。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為本實用新型的液壓控制系統的結構示意圖。

1-第一離合控制閥組；11-第一擋位控制閥；12-第二擋位控制閥；13-第三擋位控制閥；14-第一油壓調節閥；C1-一擋液壓缸；C2-二擋液壓缸；C3-三擋液壓缸；2-第二離合控制閥組；21-方向控制閥；24-第二油壓調節閥；CF-前進液壓缸；CR-後退液壓缸；3-壓力通斷閥；4-液壓泵；P-泵出口；5-濾清器；6-液壓油散熱器。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本實用新型及其應用或使用的任何限制。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本實用新型的範圍。同時，應當明白，為了便於描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸並不是按照實際的比例關係繪製的。對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。在這裡示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步討論。

為了便於描述，在這裡可以使用空間相對術語，如「在……之上」、「在……上方」、「在……上表面」、「上面的」等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特徵與其他器件或特徵的空間位置關係。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為「在其他器件或構造上方」或「在其他器件或構造之上」的器件之後將被定位為「在其他器件或構造下方」或「在其他器件或構造之下」。因而，示例性術語「在……上方」可以包括「在……上方」和「在……下方」兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位，並且對這裡所使用的空間相對描述作出相應解釋。

本實用新型實施例的液壓控制系統，用於控制工程機械變速箱中齒輪傳動系中的離合器的開合。本實用新型實施例的液壓控制系統包括液壓泵和離合控制流路。離合控制流路包括離合控制閥組和用於驅動離合器開合的液壓執行元件。離合控制閥組控制液壓泵的泵出口的油液是否流向液壓執行元件的工作油口且能夠控制流向液壓執行元件的工作油口的油壓。本實用新型實施例的液壓控制系統的離合控制閥組能夠控制流向液壓執行元件的工作油口的油壓，因此在控制工程機械變速箱中的離合器的開合時，可以通過控制流向液壓執行元件的工作油口的油壓逐漸變大，使得離合器平順接合，從而改善現有技術中的工程機械變速箱存在的起步或換擋衝擊的問題。工程機械變速箱的起步或換擋衝擊的問題改善利於減少離合器中的摩擦材料的磨損，進而提升操作舒適性和產品可靠性。

下面將根據圖1對本實用新型一具體實施例的液壓控制系統的結構進行詳細說明。

在本實施例中，工程機械變速箱為三擋變速箱，因此液壓控制系統包括用於與三個擋位的離合器對應設置並控制對應離合器開合的三個擋位液壓缸，分別為一擋液壓缸C1、二擋液壓缸C2和三擋液壓缸C3。並且液壓控制系統還包括用來控制前進離合器開合的前進液壓缸CF和用來控制後退離合器開合的後退液壓缸CR。

但是，需要說明的是，本實用新型實施例的液壓控制系統並不限於用來控制三擋的變速箱中的離合器的開合，還可以用於控制二擋以下以及四擋以上的變速箱中的離合器的開合。

如圖1所示，離合控制流路包括用於驅動三個擋位離合器開合的三個用於控制擋位的液壓缸。三個用於控制擋位的液壓缸分別為一擋液壓缸C1、二擋液壓缸C2和三擋液壓缸C3。離合控制閥組包括用於控制三個用於控制擋位的液壓缸動作的第一離合控制閥組1。第一離合控制閥組1包括進油口和三個出油口。第一離合控制閥組1的進油口與液壓泵4的泵出口P連接。第一離合控制閥組1的三個出油口與三個用於控制擋位的液壓缸的工作油口對應連接，第一離合控制閥組1的三個出油口的油壓可調節地設置。第一離合控制閥組1的三個出油口的油壓可調節地設置，因此三個用於控制擋位的液壓缸的工作油口的油壓可調節地設置，因此在換擋時，就可以調節在各個擋位時，各個擋位離合器接合的壓力，從而使得各個擋位離合器平順接合，減少衝擊。

如圖1所示，在本實施例中，離合控制流路包括用於驅動前進離合器開合的前進液壓缸CF和用於驅動後退離合器開合的後退液壓缸CR。離合控制閥組包括用於控制前進液壓缸CF和後退液壓缸CR動作的第二離合控制閥組2。第二離合控制閥組2包括進油口、第一出油口和第二出油口。第二離合控制閥組2的進油口與液壓泵4的泵出口連接，第二離合控制閥組2的第一出油口與前進液壓缸CF的工作油口連接，第二離合控制閥組2的第二出油口與後退液壓缸CR的工作油口連接。第二離合控制閥組2的第一出油口和第二離合控制閥組的第二出油口的油壓可調節地設置。第二離合控制閥組2的第一出油口和第二離合控制閥組的第二出油口的油壓可調節地設置，因此前進液壓缸CF的工作油口的油壓以及後退液壓缸CR的工作油口的油壓可調節地設置，因此在改變工程車輛的行走方向時，也可以通過調節油壓來使前進離合器或後退離合器的接合壓力來使得前進離合器或後退離合器平順接合，減少衝擊。

具體地，如圖1所示，第一離合控制閥組1包括第一油壓調節閥14和與三個用於控制擋位的液壓缸對應設置的三個擋位控制閥。三個擋位控制閥分別為第一擋位控制閥11、第二擋位控制閥12和第三擋位控制閥13。第一擋位控制閥11用於控制一擋液壓缸C1的動作，第二擋位控制閥12用於控制二擋液壓缸C2的動作，第三擋位控制閥13用於控制三擋液壓缸C3的動作。第一油壓調節閥14包括第一油口和第二油口且具有油壓控制端，第二油口的油壓由該油壓控制端調節。擋位控制閥包括第一油口和第二油口。第一油壓調節閥14的第一油口與第一離合控制閥組的進油口連接，第一油壓調節閥14的第二油口與擋位控制閥的第一油口連接，擋位控制閥的第二油口與第一離合控制閥組的三個出油口中的對應出油口連接。在進行換擋時，先控制相應的擋位控制閥動作使得第一油壓調節閥14的第二油口與相應的擋位液壓缸的工作油口連通，然後控制第一油壓調節閥14的油壓控制端使第一油壓調節閥14的第二油口的油壓逐步增大，進而使擋位液壓缸的工作油口的壓力逐步增大，因此相應擋位的離合器可以平順接合。

優選地，第一油壓調節閥為比例調節閥。控制器可以根據接收到的指令對第一油壓調節閥的第二油口的油壓進行呈比例地調節。

具體地，在本實施例中，三個擋位控制閥的結構相同，以第一擋位控制閥11為例來說明擋位控制閥的結構。第一擋位控制閥11包括第一油口、第二油口和排油口且具有第一工作位(上位)和第二工作位(下位)。在第一工作位，第一油口截止，第二油口與排油口連通。在第二工作位，第一油口與第二油口連通，排油口截止。因此，駕駛員想要一擋行駛時，要控制第一擋位控制閥11處於第二工作位。當然，當第一擋位控制閥11處於第二工作位時，第二擋位控制閥12和第三擋位控制閥13均處於第一工作位。

第二離合控制閥組2包括第二油壓調節閥24和方向控制閥21。第二油壓調節閥24包括第一油口和第二油口且具有油壓控制端，第二油口的油壓由該油壓控制端調節。方向控制閥21包括第一油口、第二油口和第三油口，方向控制閥21控制其第一油口可選擇地與其第二油口和第三油口中的一個連通，第二油壓調節閥的第一油口與第二離合控制閥組的進油口連接，第二油壓調節閥的第二油口與方向控制閥的第一油口連接，方向控制閥的第二油口與第二離合控制閥組的第一出油口連接，方向控制閥的第三油口與第二離合控制閥組的第二出油口連接。駕駛員通過控制方向控制閥來控制工程車輛行駛的方向。

具體地，如圖1所示，方向控制閥21包括第一油口、第二油口、第三油口和排油口。其中，方向控制閥21的第一油口與第二油壓調節閥24的第二油口連接，方向控制閥21的第二油口與前進液壓缸的工作油口連接，方向控制閥21的第三油口與後退液壓缸的工作油口連接。方向控制閥21具有第一工作位和第二工作位。在第一工作位，方向控制閥21的第一油口與第三油口連通，方向控制閥21的第二油口與排油口連通；在第二工作位，方向控制閥21的第一油口與第二油口連通，方向控制閥21的第三油口與排油口連通。因此，駕駛員想要向前行駛時，控制方向控制閥處於第二工作位，想要向後行駛時，控制方向控制閥處於第一工作位。

優選地，液壓控制系統還包括與離合控制閥組耦合設置的控制器，控制器控制第一油壓調節閥的油壓控制端以調節三個用於控制擋位的液壓缸的工作油口的油壓。並且控制器控制第二油壓調節閥的油壓控制端以調節前進液壓缸或後退液壓缸的工作油口的油壓。控制器自動調節第一油壓調節閥的油壓控制端和第二油壓調節閥的油壓控制端，調節精度和調節效率均較高。

更優地，控制器控制三個擋位控制閥動作以控制工程機械變速箱處於設定擋位且控制器控制第一油壓調節閥的第二油口的油壓在設定擋位時與在其餘擋位時不同。在工程機械變速箱處於不同擋位時，控制器控制第一油壓調節閥的第二油口的油壓不同以適應不同擋位的行駛工況。

優選地，第一油壓調節閥的第二油口的油壓的範圍為0-20bar。第二油壓調節閥的第二油口的油壓的範圍為0-20bar。

如圖1所示，本實施例的液壓控制系統還包括限壓流路，限壓流路包括壓力通斷閥3。壓力通斷閥3包括第一油口和第二油口，壓力通斷閥3的第一油口與液壓泵4的泵出口P連接，壓力通斷閥3的第二油口與排油連接，壓力通斷閥3控制壓力通斷閥3的第一油口在泵出口的油壓達到一定值時與第二油口連通。因此當液壓泵4的泵出口的油壓達到一定值時，可以直接通過壓力通斷閥3進行排油，而不通過離合控制油路，從而起到限制系統壓力的作用。

優選地，限壓油路還包括液壓油散熱器6。壓力通斷閥3的第二油口通過液壓油散熱器6與排油連接。液壓泵4通過濾清器5從變速箱底殼中吸取油液，並通過壓力通斷閥3和液壓油散熱器6回到變速箱，對變速箱中的元件進行降溫潤滑。

具體地，壓力通斷閥3具有第一工作位和第二工作位且包括第一控制端和第二控制端。在第一工作位時，其第一油口與第二油口斷開；在第二工作位，其第一油口與第二油口連通。其中，第一控制端與其第一油口連接，第二控制端為彈簧控制端且通過節流孔與第二油口連接。當第一控制端的油壓大於第二控制端的油壓時，壓力通斷閥3處於第二工作位，且此時，其第一油口與第二油口連通以使得高壓油能夠流回到變速箱。

下面具體說明本實施例的液壓控制系統的控制方法：

基於本實施例的液壓控制系統的控制方法包括如下步驟：控制離合控制閥組動作來調節液壓執行元件的工作油口的油壓。本實用新型的液壓控制系統的離合控制閥組能夠控制流向液壓執行元件的工作油口的油壓，因此在控制工程機械變速箱中的離合器的開合時，可以通過控制離合控制閥組動作來調節流向液壓執行元件的工作油口的油壓並使其逐漸變大，使得離合器平順接合，從而改善現有技術中的工程機械變速箱存在的起步或換擋衝擊的問題。

控制方法還包括在控制離合控制閥組動作之前選擇設定擋位和設定方向。控制離合控制閥組的動作包括控制第一離合控制閥組動作以控制檔位並調節用於控制擋位的液壓執行元件的油壓。控制第二離合控制閥組動作以控制方向並調節用於控制方向的液壓執行元件的油壓。

優選地，為了適應不同擋位下的行駛工況，本實施例的控制方法包括在控制離合控制閥組動作以使得液壓執行元件的工作油口的油壓在設定擋位時與在其餘擋位時不同。

優選地，在控制第一離合控制閥組動作進入設定擋位後，在0.1-1s後控制第二離合控制閥組動作進入設定方向。本實施例的工程車輛起步時利用前進離合器或後退離合器作為起步離合，因此本實施例的控制方法在控制第一離合控制閥組動作進入設定擋位後並延時0.1-1s後再控制第二離合控制閥組動作進入設定方向在利於保證在前進離合器或後退離合器接合之前用於控制擋位的離合器完全接合以避免在前進離合器或後退離合器接合後用於控制擋位的離合器還沒有完全接合而受損的基礎上利於保證起步較迅速，提高操縱舒適性。

下面將具體描述本實施例的液壓控制系統的控制方法：

當操作者沒有給出行駛方向和擋位信號時，車輛中位怠速。此時，液壓控制系統中的擋位控制閥、方向控制閥、第一油壓調節閥14和第二油壓調節閥24均沒有得到控制器的指令，液壓泵4通過濾清器5從工程機械變速箱的油底殼吸取油液，在液壓泵4的泵出口的油液達到一定壓力後，壓力通斷閥3的工作位轉換為上位，高壓油經過油液散熱器6回到變速箱中，對變速箱中的元件進行降溫潤滑。

當駕駛員想要前進一擋行駛時，第一擋位控制閥11和方向控制閥21得到控制器的指令，第一擋位控制閥11的工作位轉換為下位，方向控制閥21的工作位轉換為上位。並且第一油壓調節閥14的工作位轉換為下位並按一擋設定比例來調節一擋液壓缸C1的工作油口的壓力使一擋離合器平順接合。在第一油壓調節閥14動作0.1-1s後，控制器控制第二油壓調節閥24的工作位轉換為下位，再按設定比例來調節前進液壓缸CF的工作油口的油壓使得前進離合器平順接合，從而工程車輛平穩起步，前進一擋行駛。其餘前進擋位方向行駛時，控制方法基本相同，不再贅述。

當駕駛員想要後退一擋行駛時，第一擋位控制閥11和方向控制閥21得到控制器的指令，第一擋位控制閥11的工作位轉換為下位，方向控制閥21的工作位不變。並且第一油壓調節閥14的工作位轉換為下位並按一擋設定比例來調節一擋液壓缸C1的工作油口的壓力使一擋離合器平順接合。在第一油壓調節閥14動作0.1-1s後，控制器控制第二油壓調節閥24的工作位轉換為下位，再按設定比例來調節前進液壓缸CF的工作油口的油壓使得前進離合器平順接合，從而工程車輛平穩起步，後退一擋行駛。

當駕駛員由前進一擋行駛切換為後退一擋行駛時，方向控制閥21得到控制器的指令，工作位轉換為下位，第二油壓調節閥24的工作位轉換為上位，前進離合器脫開，工程車輛停機。此時，再將第二油壓調節閥24的工作位轉換為下位並按設定比例調節後退液壓缸CR的工作油口的壓力使後退離合器平穩接合，工程車輛平穩起步，後退一擋行駛，從而完成方向切工作。

當駕駛員由前進一擋行駛切換為前進二擋行駛時，第一擋位控制閥11、第二擋位控制閥12和第一油壓調節閥14得到控制器的指令，第一擋位控制閥11的工作位轉換為上位，一擋離合器脫開。第二擋位控制閥12的工作位轉換為下位且控制第一油壓調節閥14的工作位轉換為下位並按設定比例調節二擋液壓缸的工作油口的壓力以使二擋離合器平穩接合，工程車輛便轉換為二擋行駛，從而完成擋位切換。

最後應當說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本實用新型的具體實施方式進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本實用新型技術方案的精神，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案範圍當中。