一种电控变速箱及其控制系统及其挖装机的制作方法

1.本发明涉及一种电控变速箱及其控制系统及其挖装机，属于工程机械技术领域。


背景技术：

2.挖装机是一种小型多功能工程机械，使用灵活，广泛运用于土方、市政、园林等工程。作为挖装机的重要传动部件之一，电控变速箱的整体外观布局、控制方式与结构组成均对整机的空间大小、操控品质及工作性能起到至关重要作用。现行电控变速箱箱体结构复杂；加工难度大；整体分布不利于故障的诊断和排查，一旦电控变速箱的油路出现问题，需要更换整个箱体，服务代价大，费用高。现有的装配工艺复杂，成本高，且相关件粗糙度和轴度难以保证，不利于延长电控变速箱的寿命。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电控变速箱及其控制系统及其挖装机，提高了电控变速箱箱体的成活率与加工效率，制造成本降低；简化了箱体上的复杂油路，提升了电控系统稳定性及维修便利性好，降低服务难度与成本；解决了离合器轴的挠度变形，延长了变速箱寿命；减少了变速箱的轴向尺寸，便于整机的空间布置及轻量化设计。
4.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：一方面，本发明提供了一种电控变速箱，包括箱体总成、电控操纵阀总成、全单包离合器总成；所述箱体总成内设有用于安装所述全单包离合器总成的腔体；所述全单包离合器总成包括多个单包离合器；所述电控操纵阀总成设于所述箱体总成一侧；所述电控操纵阀总成一侧设有可拆卸连接的上/下集成阀总成。
5.进一步的，所述上/下集成阀总成的外侧设有第一/第二电磁阀；螺钉通过所述第一/第二电磁阀的下置垫片与所述上/下集成阀连接；所述第一/第二电磁阀的外侧设有u形挡罩。
6.进一步的，所述第一电磁阀包括第一两位四通电磁阀和第一两位五通电磁阀；所述第一两位五通电磁阀设于两个所述第一两位四通电磁阀之间；所述第二电磁阀包括由上至下依次第二两位四通电磁阀、第二两位五通电磁、第二两位四通电磁阀、第二两位三通电磁阀。
7.进一步的，所述单包离合器内以同一圆心，设置有大小不等的多个齿轮，用于传递扭矩。
8.进一步的，所述全单包离合器总成为7个单包离合器，7个所述单包离合器包括cf单包离合器、n/cr单包离合器、kf单包离合器、c1单包离合器、c2/o单包离合器、c3单包离合器、fa单包离合器；所述cf单包离合器、kf单包离合器分别通过外置油路软管与第一电磁阀连接；c1单包离合器、fa单包离合器分别通过外置油路软管与第二电磁阀连接；所述n/cr单
包离合器、c2/o单包离合器、c3单包离合器分别通过第一/第二电磁阀阀体内部油路与箱体总成上对应进油孔连通。
9.进一步的，所述箱体总成包括副壳体总成；所述副壳体总成上的主油口面一侧上设有外置组合阀；所述外置组合阀外侧设有滤清器总成。
10.另一方面，本发明提供了一种电控变速箱控制系统，包括集成控制系统、电控手柄、控制盒、外接主机以及上述任意一项所述的电控变速箱；所述控制盒与所述电控手柄连接，用于控制档位指令的信号输出；所述控制盒与所述上集成阀总成连接，所述上集成阀总成接收所述控制盒输出的工作指令，驱动所述cf单包离合器、n/cr单包离合器和kf单包离合器，实现所述电控变速箱的前进、后退及高速换挡；所述控制盒与所述下集成阀总成连接，所述下集成阀总成接收所述控制盒输出的工作指令，驱动所述c1单包离合器、c2/o单包离合器和c3单包离合器，实现所述电控变速箱的速度档扭矩输出；以及驱动所述fa单包离合器的接合/开脱,用于实现电控变速箱四/两驱驱动自动切换；所述控制盒与所述外接主机接口连接，用于接收外接主机电源信号及通讯指令。
11.进一步的，所述集成控制系统包括 tcu控制单元，用以控制整个所述集成控制系统的输入、输出和驱动模块的所有功能。
12.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明提供的一种电控变速箱，上集成阀总成和下集成阀总成的可拆卸连接方式，提高了箱体的成活率与加工效率，制造成本降低；使用单包离合器解决了传统双包离合器运行过程中产生的挠度变形，延长了变速箱寿命；单包离合器相较传统双包离合器轴距较短，有效的减少了变速箱的轴向尺寸，便于整机的空间布置及轻量化设计。
附图说明
13.图1是电控变速箱结构示意图：图2是图1的上集成阀总成结构示意图：图3是图1的下集成阀总成结构示意图：图4是集成控制系统结构示意图：图5是全单包离合器安装位置截面示意图；图6是右半侧腔体的全单包离合器安装位置示意图；图7是左半侧腔体的全单包离合器安装位置示意图；图中：1、电控变速箱；2、电控操纵阀；3、腔体；4、电控手柄；5、控制盒；6、外接主机；7、外置组合阀；8、滤清器总成；9、外置油路软管；10、箱体总成 ； 11、上集成阀总成；12、下集成阀总成； 13、u形挡罩；14、主壳体；15、副壳体；16、变矩器总成；17、全单包离合器总成；18、cf单包离合器；19、n/cr单包离合器；20、kf单包离合器；21、c1单包离合器；22、c2/o单包离合器；23、c3单包离合器；24、fa单包离合器； 25、第一电磁阀；26、第二电磁阀；27、第一接头；28、第二接头；29、第三接头；30、过渡线束a；31、驱动线束b；32、控制线束c；33、接头b1 ；34、接头b2；35、接头b3；36、接头b4；37、接头b5；38、接头b6；39、接头b7；40、接头b8；41、接头b9；42、四驱转换开关；43、齿轮a1；44、齿轮a2；45、齿轮a3；46、齿轮b1；47、齿轮b2；48、齿轮
c1；49、齿轮c2；50、齿轮d1；51、齿轮d2；52、齿轮e1；53、齿轮e2；54、齿轮e3；55、齿轮f1；56、齿轮f2；57、齿轮g1；251、第一两位四通电磁阀；252、第一两位五通电磁阀； 261、第二两位四通电磁阀；262、第二两位五通电磁；263、第二两位三通电磁阀。
具体实施方式
14.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
15.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、
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底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
16.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
17.实施例1：参考图1，示出实施例的电控变速箱结构示意图，该电控变速箱1包括箱体总成10、电控操纵阀2总成、全单包离合器总成17。电控操纵阀2总成设于箱体的一侧。全单包离合器总成17为多个单包离合器。箱体总成10分为主壳体14总成和副壳体15总成以及变矩器总成16，箱体总成10内设有用于安装全单包离合器总成17的腔体3。优选的，左/右边的腔体3可分别设于主壳体14总成内和副壳体15总成内，通过螺栓连接固定。每个单包离合器轴线两端的锥轴承分别对应安装固定于主壳体14总成和副壳体15总成内的轴承安装孔上。安装完毕后，进行合箱、轴向调整及压装，形成一个传递扭矩的齿轮副系。电控操纵阀2总成一侧上设有可拆卸连接的上集成阀总成11和下集成阀总成12；上集成阀总成11与下集成阀总成12由上至下布局在电控操纵阀2总成上。
18.具体的，如图2、图3所示，上集成阀总成11上设有第一电磁阀25，下集成阀总成12上设有第二电磁阀26；第一电磁阀25和第二电磁阀26底部都设有下置垫片，螺钉通过各自下置垫片将第一电磁阀25和第二电磁阀26各自固定于上集成阀总成11和下集成阀总成12上。在第一电磁阀25和第二电磁阀26的外侧都装置有u形挡罩13，能够有效保护上集成阀总成11的第一电磁阀25、下集成阀总成12上的第二电磁阀26以及各自的其他相关零部件防止受到破坏。第一电磁阀25包括两个第一两位四通电磁阀251和第一两位五通电磁阀252，第一两位五通电磁阀252设于两个第一两位四通电磁阀251之间；第二电磁阀26包括由上至下依次第二两位四通电磁阀261、第二两位五通电磁262、第二两位四通电磁阀261、第二两位三通电磁阀263。这样布置目的是基于各档位油路走向的最优化、简洁化，降低箱体油路加
工难度，避免加工出错率，其次，布置目的能够保证前进、后退的多个档位最大化符合整机的操控作业逻辑关系。
19.具体的，如图5所示，每个单包离合器内都以同一圆心，设置有大小不等的多个齿轮，用于传递扭矩。齿轮以同一圆心布置在轴上，不仅能够减少单包离合器的数量，满足电控箱结构空间紧凑的要求且能够降低成本；而且，同一圆心上大小齿轮的布置能够实现不同档位速比差异，满足整机各种工况下的作业要求。
20.具体的，如图5所示，该电控变速箱1的全包离合器总成可设置有七个单包离合器，七个单包离合器分别为：cf单包离合器18、n/cr单包离合器19、kf单包离合器20、c1单包离合器21、c2/o单包离合器22、c3单包离合器23、fa单包离合器24。n/cr单包离合器19通过花键与变矩器总成16连接，n/cr单包离合器19的轴穿过副壳体15的轴承孔；c2/o单包离合器22的轴穿过主壳体14，实现动力后输出；fa单包离合器24的轴穿过副壳体15的轴承孔，实现动力前输出。 c1单包离合器18和fa单包离合器24分别通过外置油路软管9与第二电磁阀26连接，每个外置油路软管9的两端的均通过带孔螺栓实现油路的通断与紧固。n/cr单包离合器19、c2/o单包离合器22及c3单包离合器23分别通过第一电磁阀25的阀体、第二电磁阀26的阀体的内部油路与箱体总成10上的进油孔对应连通。
21.cf单包离合器18含有：齿轮a143、齿轮a24444、齿轮a345；n/cr单包离合器19含有：齿轮b146、齿轮b247；kf单包离合器20含有：齿轮c148、齿轮c249；c1单包离合器21含有：齿轮d150、齿轮d251；c2/o单包离合器22含有：齿轮e152、齿轮e253、齿轮e354；c3单包离合器23含有：齿轮f155、齿轮f256；fa单包离合器24含有：齿轮g157。
22.各齿轮传动连接方式：n/cr单包离合器19的齿轮b146与kf单包离合器20的齿轮c148传动连接；n/cr单包离合器19的齿轮b247与cf单包离合器18的齿轮a143传动连接；cf单包离合器18的齿轮a244、齿轮a345与kf单包离合器20的齿轮c148、齿轮c249传动连接；kf单包离合器20的齿轮c148与c1单包离合器21的齿轮d150传动连接；c1单包离合器21的齿轮d150、齿轮d251与c2/o单包离合器22的齿轮e152、齿轮e253传动连接；c2/o单包离合器22的齿轮e152、齿轮e354与c3单包离合器23的齿轮f155、齿轮f256传动连接；c2/o单包离合器22的齿轮e354与fa单包离合器24的齿轮g157传动连接。
23.具体的，电控操纵阀2总成与部分外置油路软管9连接（详细说明具体哪部分），使得部分档位油路的通过外置油路软管9连通箱体总成10；箱体总成10上设有副壳体15总成，副壳体15总成上的主油口面一侧上设有外置组合阀7，外置组合阀7外侧设有滤清器总成8。上集成阀总成11和下集成阀总成12的油压由该外置组合阀7控制，外置组合阀7和滤清器总成8起到电控变速箱1系统压力及变矩器压力的调节作用。
24.实施例2：参考图4，示出本发明的控制系统结构示意图，包括集成控制系统、电控手柄4、控制盒5、外接主机6以及包括实施例1的电控变速箱1。
25.控制盒5上的第一接头27与电控手柄4的接头通过过渡线束a30连接，用于控制档位指令的信号输出。控制盒5与所述上集成阀总成11连接，用于接收集成系统输出的工作指令，驱动所述cf单包离合器18、n/cr单包离合器19和kf单包离合器20，实现所述电控变速箱1的前进、后退及高速换挡。
26.控制盒5的第二接头28与驱动线束b31的一端相接，驱动线束b31另一端上能够设有多个接头用以输出工作指令、控制相应部件。驱动线束b31上设有四驱转换开关42，起到输出控制盒5的工作指令、控制电控操纵阀2上的不同电磁阀工作状态的作用。优选的，该驱动线b31上设有9个接头，如图4所示，九个接头由上至下分别为接头b133、接头b234、接头b335、接头b436、接头b537、接头b638、接头b739、接头b840、接头b941；结合如图1、图2、图3所示，该九个接头与由上至下排布在上集成阀总成11及下集成阀总成12中的第一电磁25和第二电磁上26的各电磁阀的接口直接对接，不产生交叉。即，由上到下排列的的接头b133、接头b234、接头b335与上集成阀总成11上由上至下排列的第一两位四通电磁阀251、第一两位五通电磁阀252、第一两位四通电磁阀251接口直接对接，实现接收集成控制系统的工作指令，驱动全单包离合器总成17中的cf单包离合器18、n/cr单包离合器19、kf单包离合器20的传扭机构的接合与脱开，起到电控变速箱1的前进、后退及高速换向档作用。由上至下排列的接头b436、接头b537、接头b638与下集成阀总成12由上至下排列的第二两位四通电磁阀261、第二两位五通电磁262、第二两位四通电磁阀261的接口直接对接，实现接收集成控制系统的工作指令，驱动全单包离合器总成17中的c1单包离合器21、c2/o单包离合器22、c3单包离合器23的传扭机构的接合与脱开，起到电控变速箱1的速度档扭矩输出作用。接头b739与下集成阀总成12中由上至下排于末位的第二两位三通电磁阀263接口对接，用于驱动fa单包离合器24的接合脱开，以实现电控变速箱1的四驱、两驱驱动自动切换功能。接头b840与停车制动电磁阀接口连接，作用是基于整机紧急与停车制动的需求，在tcu单元控制下，实现电控变速箱系统压力油源油路的通断，提高整机的制动安全性能；接头b941与差速锁电磁阀接口连接，作用是基于整机泥泞、颠簸路面的转向需求，在tcu单元控制下，实现电控变速箱系统压力油源油路的通断，提高整机在上述特定工况下转向的安全通过能力与舒适性。
27.控制盒5的第三接头29与控制线束c32的一端相接，控制线束c32的另一端接于外接主机6接口，能够起到接收外接主机6电源的电信号以及接收通讯指令的作用。
28.集多种逻辑功能集于一体的集成控制系统，通过tcu控制单元作用实现基于人机工程学的交互功能，包括电液换挡、空挡启动保护、动力切断、kd功能、四两驱动自动切换模式、停车制动、差速锁等功能，功能集中且排障、维保方便。
29.实施例3：本实施例提供了一种挖装机，挖装机中包括装有实施例2所述的电控变速箱控制系统。由于本实施例提供的挖装机由于采用了实施例二所述的电控变速箱控制系统，至少能够产生实施例二所述的技术效果，再此不做赘述。
30.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。