用于变速器的液压控制系统和包括该液压控制系统的机器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于变速器的液压控制系统(100)，包括：加压流体源，该加压流体源包括油箱(22)；换档执行装置，该换档执行装置包括两个换向离合器(10，12)和多个变速离合器(14，16)；流体连接在换档执行装置与加压流体源之间的控制阀(6)，其特征在于，所述液压控制系统包括设置在所述控制阀的回油口和油箱之间的保压阀(18)。通过设置保压阀，可以提高换档速度，同时提高了换档一致性并降低了换档引起的液压冲击。本实用新型还涉及包括变速器和该液压控制系统的机器。
【专利说明】
用于变速器的液压控制系统和包括该液压控制系统的机器
技术领域
[0001]本实用新型涉及用于变速器的液压控制系统和包括该液压控制系统的机器。
【背景技术】
[0002]诸如装载机、挖掘机、推土机、拖拉机、起重机之类的机器的变速器具有较多档位并且借助于液压控制系统进行换档操作，通过液压控制系统使变速器中不同的齿轮啮合或脱开，从而实现不同的档位。在一种常规的变速器液压控制系统中，通过多个离合器实现档位变换。所述多个离合器例如可包括前进用离合器、倒退用离合器、用于实现一档的第一变速离合器和用于实现二档的第二变速离合器。该液压控制系统还包括栗，该栗从油箱抽取液压流体并对其进行加压。经加压后的液压流体通过用于控制方向和速度的阀装置被供应到相应的离合器，从而实现前进一档、前进二档、倒退一档、或倒退二档。
[0003]在这种变速器液压控制系统中，例如当实现了前进一档时，与倒退用离合器和实现二档的第二变速离合器相关联的流体通道中的液压流体将全部流回油箱。当从前进一档切换到其它档位、例如倒退二档时，与倒退用离合器和实现二档的第二变速离合器相关联的流体通道中需要重新充满液压流体后才能够推动离合器的活塞，造成换档时间加长并且换档冲击增大。另外，在频繁或者快速换档时，有可能出现相关流体通道中的加压流体没有完全泄放完的情况。这会造成换档时间的不一致。
[0004]本实用新型旨在解决上述问题和/或现有技术中的其它问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的一个方面涉及一种用于变速器的液压控制系统，其包括:加压流体源，该加压流体源包括油箱;换档执行装置，该换档执行装置包括两个换向离合器和多个变速离合器;流体连接在换档执行装置与加压流体源之间的控制阀，其特征在于，所述液压控制系统包括设置在所述控制阀的回油口和油箱之间的保压阀。
[0006]本实用新型的另一方面涉及一种机器，所述机器包括变速器和根据本实用新型的液压控制系统。
【附图说明】
[0007]下面将参照示意性的附图更详细地描述本实用新型。附图及相应的实施例仅是为了说明的目的，而非用于限制本实用新型。在附图中:
[0008]图1是根据本实用新型的用于变速器的液压控制系统的示意性原理图。
【具体实施方式】
[0009]图1示出了根据本实用新型的变速器液压控制系统的一个实施例。液压控制系统100可包括加压流体源和换档执行装置。加压流体源可包括油箱22和栗4。油箱22用于储存例如处于大气压力下的液压流体，该液压流体例如可以是专用液压油、发动机润滑油、变速器润滑油或本领域公知的其它流体。栗4能够从油箱22抽取液压流体并对液压流体加压，从而产生加压流体。在图1所示的实施例中，栗4由发动机2驱动。可以理解的是，栗4也可以用其它方式驱动。例如，栗4可以是由来自蓄电池的电力驱动的电动栗。
[0010]换档执行装置可包括用于使变速器中的相应齿轮组接合或脱开以实现档位变换的多个离合器。一般地，换档执行装置可包括两个换向离合器和多个变速离合器。在图1所示的实施例中，换档执行装置包括倒退用离合器10、前进用离合器12、第一变速离合器16和第二变速离合器14。前进用离合器12和倒退用离合器10中的一者与第一和第二变速离合器14、16中的一者相互配合，能够分别实现前进一档、前进二档、倒退一档和倒退二档四个档位。可以理解的是，第一变速离合器16和/或第二变速离合器14可以具有一个或多个致动位置，以用于实现一个或多个档位。
[0011]如图1所示，在换档执行装置和栗4之间设置有控制阀6。控制阀6能够同时实现换向和变速两种功能。可选地，在控制阀6与前进用离合器12和倒退用离合器10之间设置有刹车断档阀8。
[0012]在图1所示的实施例中，控制阀6构造成五位六通阀。具体而言，控制阀6包括六个端口，第一端口(进油口)用于与栗4流体连接，第二端口(回油口)用于与油箱22流体连接，第三端口用于与倒退用离合器10流体连接，第四端口用于与前进用离合器12流体连接，第五端口用于与第二变速离合器14流体连接，第六端口用于与第一变速离合器16流体连接。
[0013]控制阀6具有五个工作位置。当控制阀6处于中位(第一位置)时，来自栗4的液压流体在控制阀6的第一端口处被截止，而第二、第三、第四、第五和第六端口彼此流体连通。当控制阀6处于图1中的Fl位置(第二位置)时，控制阀6的第一端口、第四端口和第六端口流体连通，且第二端口、第三端口和第五端口流体连通。当控制阀6处于图1中的F2位置(第三位置)时，控制阀6的第一端口、第四端口和第五端口流体连通，且第二端口、第三端口和第六端口流体连通。当控制阀6处于图1中的Rl位置(第四位置)时，控制阀6的第一端口、第三端口和第六端口流体连通，且第二端口、第四端口和第五端口流体连通。当控制阀6处于图1中的R2位置(第五位置)时，控制阀6的第一端口、第三端口和第五端口流体连通，且第二端口、第四端口和第六端口流体连通。控制阀6在上述五个位置之间的切换可以通过本领域公知的任何方式来实现。
[0014]在本实施例中，控制阀6能够同时实现换向和变速两个功能。可以理解的是，控制阀6可以用其它适当的阀组代替，只要能够实现如上所述的换向和变速功能即可。例如，在一个实施例中，控制阀6可以用一个换向控制阀和一个变速控制阀代替，其中换向控制阀与前进用离合器12和倒退用离合器10流体连接，变速控制阀与第一变速离合器16和第二变速离合器14流体连接。
[0015]刹车断档阀8构造成二位五通阀。具体而言，刹车断档阀8包括五个端口，其中，刹车断档阀8的第一端口和第二端口分别与控制阀6的第三端口和第四端口流体连接，刹车断档阀8的第三端口用于与油箱22流体连接，刹车断档阀8的第四端口与倒退用离合器10流体连接，第五端口与前进用离合器12流体连接。当刹车断档阀8如图1所示处于左位(第一位置)时，其第一端口和第四端口流体连通，第二端口和第五端口流体连通，第三端口截止。当刹车断档阀8处于右位(第二位置)时，其第一和第二端口截止，第三、第四和第五端口彼此流体连通。
[0016]在机器正常运行状态下，刹车断档阀8在压缩气体的作用下处于如图1所示的左位、即接通位置，使得液压流体能够从控制阀6的第三或第四端口供应到相应的前进用离合器12或倒退用离合器10。当施加了刹车(制动)操作时，压缩气体的作用被解除，刹车断档阀8在压缩弹簧的作用下被切换到右位、即断开位置，使得前进用离合器12和倒退用离合器10中的液压流体被泄放到返回管路。
[0017]如图1所示，在本实用新型的液压控制系统100中，在控制阀6的第二端口(即回油口)与油箱22之间设置有保压阀18。在本实施例中，保压阀18是允许流体从控制阀6的回油口朝向油箱22流动而阻止流体沿相反方向流动的单向阀。保压阀18配置成在液压流体从换档执行装置经由控制阀6流回油箱的流体路径中维持一定压力。有利地，保压阀18是一种大流量超低压保压阀。该阀的流量配置成当执行换档操作时减轻从相应的换向离合器和变速离合器经由控制阀6(和可选地，刹车断档阀8)朝向油箱22泄油的速度，使得不显著影响泄油速度和时间。该阀的开启压力设定成在换档时一方面不影响相应的离合器中的弹簧的复位，另一方面大于该液压控制系统100中从换档执行装置通向油箱的液压流体通道中由液压流体的重力所产生的压力，使得能够维持液压流体通道中时刻充满液压流体。这样，执行换档操作时，相应通道中的液压流体能够直接被充入相应离合器的活塞腔中，从而提高换档速度。另外，由于通道中一直充满液压流体，因此能够提高换档的一致性并且降低换档引起的液压冲击。
[0018]在液压系统操作过程中，不可避免地存在液压流体泄漏现象。为了确保液压流体通道中时刻充满液压流体，在控制阀6的进油口(第一端口)和回油口(第二端口)之间设置有补油装置20，用于向液压控制系统的液压流体通道中补充液压流体，以使液压流体通道中时刻充满液压流体。在图1所示的实施例中，补油装置20是一节流阀，其在补充液压流体的同时基本上不影响通道内的压力。
[0019]如图1所示，液压控制系统100还包括蓄能器、调压阀、溢流阀、变矩器、冷却器等。这些部件的结构和作用是本领域技术人员所公知的，在此省略其描述。
[0020]工业适用性
[0021]本实用新型的液压控制系统尤其适用于装载机、挖掘机、推土机、拖拉机或起重机等工程机械的变速器。下面以从前进一档(Fl)切换至倒退二档(R2)为例来说明本实用新型的液压控制系统能够实现的效果。
[0022]如上所述，控制阀6具有五个工作位置。当控制阀6处于第一位置(中位)时，前进用离合器12、倒退用离合器10、第一变速离合器16和第二变速离合器14均与加压流体源断开连接；当控制阀6处于第二位置(Fl)时，前进用离合器12能够与加压流体源流体连通，第一变速离合器16与加压流体源流体连通，倒退用离合器10和第二变速离合器14与加压流体源断开连接；当控制阀6处于第三位置(F2)时，前进用离合器12能够与加压流体源流体连通，第二变速离合器14与加压流体源流体连通，倒退用离合器10和第一变速离合器16与加压流体源断开连接;当控制阀6处于第四位置(Rl)时，倒退用离合器10能够与加压流体源流体连通，第一变速离合器16与加压流体源流体连通，前进用离合器12和第二变速离合器14与加压流体源断开连接；当控制阀6处于第五位置(R2)时，倒退用离合器10能够与加压流体源流体连通，第二变速离合器14与加压流体源流体连通，前进用离合器12和第一变速离合器16与加压流体源断开连接。
[0023]刹车断档阀8具有两个工作位置。当刹车断档阀8处于第一位置(左位)时，两个换向离合器10、12经由刹车断档阀与控制阀6流体连通；当刹车断档阀8处于第二位置(右位)时，两个换向离合器10、12经由刹车断档阀与保压阀18流体连通。
[0024]如图1所示，控制阀6处于第二位置(Fl)，刹车断档阀8处于第一位置。此时，变速器处于前进一档位置。来自栗4的加压液压流体依次流经控制阀6的第一端口和第四端口、刹车断档阀8的第二端口和第五端口被供应到前进用离合器12，使得前进用离合器12接合。另夕卜，来自栗4的加压液压流体通过控制阀6的第一端口和第六端口被供应到第一变速离合器16，使得第一变速离合器16接合。前进用离合器12和第一变速离合器16的接合一起建立了前进一档。
[0025]此时，倒退用离合器10经由刹车断档阀8的第四端口和第一端口、控制阀6的第三端口和第二端口与保压阀18流体连通，第二变速离合器14经由控制阀6的第五端口和第二端口与保压阀18流体连通。由于保压阀18和补油装置20的存在，倒退用离合器10和第二变速离合器14与保压阀18之间的液压流体通道中充满液压流体。
[0026]当需要从前进一档切换到倒退二档时，控制阀6从其第二位置(Fl)移动到第五位置(R2)，刹车断档阀8的位置保持不变。由此，前进用离合器12经由刹车断档阀8的第五端口和第二端口、控制阀6的第四端口和第二端口与保压阀18流体连通，第一变速离合器16经由控制阀6的第六端口和第二端口与保压阀18流体连通。保压阀18打开，使得与前进用离合器12和第一变速离合器16相关联的液压流体通道中的液压流体被泄放到油箱22。当这些液压流体通道中的压力下降到保压阀18的开启压力之下时，保压阀18关闭，此时，这些液压流体通道中维持充满液压流体。
[0027]与此同时，来自栗4的加压液压流体经由控制阀6的第一端口和第三端口、刹车断档阀8的第一端口和第四端口被供应到倒退用离合器10，并且经由控制阀6的第一端口和第五端口被供应到第二变速离合器14。
[0028]在常规的液压控制系统中，由于与倒退用离合器10和第二变速离合器14相关联的液压流体通道中的液压流体基本上被全部泄放到油箱，因此需要在通道中重新充满液压流体才能推动活塞以使离合器接合。
[0029]与常规的液压控制系统不同，在根据本实用新型的液压控制系统100中，由于保压阀18的存在，与倒退用离合器10和第二变速离合器14相关联的液压流体通道中充满液压流体，因此可直接将通道中的液压流体充入倒退用离合器10和第二变速离合器14的活塞腔，以使倒退用离合器10和第二变速离合器14接合。这样，换档速度显著提高，同时提高了换档一致性并降低了换档引起的液压冲击，提高了操作者的舒适性，并延长了离合器的使用寿命O
[0030]上面借助具体实施例对本实用新型的液压控制系统进行了描述。对本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不脱离本实用新型的发明思想的情况下对本实用新型的液压控制系统做出多种改变和变形。结合对说明书的考虑及所公开的液压控制系统的实践，其它实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。说明书和示例仅被视为示例性的，真正的范围由所附权利要求及它们的等同方案表示。
【主权项】
1.一种用于变速器的液压控制系统(100)，包括: 加压流体源，该加压流体源包括油箱(22); 换档执行装置，该换档执行装置包括两个换向离合器(10，12)和多个变速离合器(14，16)； 流体连接在换档执行装置与加压流体源之间的控制阀(6)， 其特征在于，所述液压控制系统包括设置在所述控制阀的回油口和油箱之间的保压阀(18)。2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述液压控制系统包括设置在所述控制阀的进油口和回油口之间的补油装置(20)。3.根据权利要求1或2所述的液压控制系统，其特征在于，所述保压阀是允许流体从所述控制阀的回油口朝向油箱流动而阻止流体沿相反方向流动的单向阀。4.根据权利要求1或2所述的液压控制系统，其特征在于，所述保压阀配置成在液压流体从换档执行装置经由所述控制阀流回油箱的流体路径中维持一定压力。5.根据权利要求1或2所述的液压控制系统，其特征在于，所述两个换向离合器包括前进用离合器(12)和倒退用离合器(10)，所述多个变速离合器包括第一变速离合器(16)和第二变速离合器(14)，所述控制阀构造成五位六通阀，其中， 当所述控制阀处于第一位置时，所述前进用离合器(12)、倒退用离合器(10)、第一变速离合器(16)和第二变速离合器(14)均与所述加压流体源断开连接； 当所述控制阀处于第二位置时，所述前进用离合器(12)能够与所述加压流体源流体连通，所述第一变速离合器(16)与所述加压流体源流体连通，所述倒退用离合器(10)和第二变速离合器(14)与所述加压流体源断开连接； 当所述控制阀处于第三位置时，所述前进用离合器(12)能够与所述加压流体源流体连通，所述第二变速离合器(14)与所述加压流体源流体连通，所述倒退用离合器(10)和第一变速离合器(16)与所述加压流体源断开连接； 当所述控制阀处于第四位置时，所述倒退用离合器(10)能够与所述加压流体源流体连通，所述第一变速离合器(16)与所述加压流体源流体连通，所述前进用离合器(12)和第二变速离合器(14)与所述加压流体源断开连接； 当所述控制阀处于第五位置时，所述倒退用离合器(10)能够与所述加压流体源流体连通，所述第二变速离合器(14)与所述加压流体源流体连通，所述前进用离合器(12)和第一变速离合器(16)与所述加压流体源断开连接。6.根据权利要求5所述的液压控制系统，其特征在于，在所述控制阀(6)与所述两个换向离合器(10，12)之间设置有刹车断档阀(8)，所述刹车断档阀构造成二位阀，其中，当所述刹车断档阀处于第一位置时，所述两个换向离合器经由该刹车断档阀与所述控制阀流体连通；当所述刹车断档阀处于第二位置时，所述两个换向离合器经由所述刹车断档阀与所述保压阀流体连通。7.根据权利要求1或2所述的液压控制系统，其特征在于，所述加压流体源包括由发动机(2)驱动的栗(4)，所述栗能够从油箱抽取液压流体和对液压流体加压，并向所述控制阀输送加压后的液压流体。8.—种机器，所述机器包括变速器和根据权利要求1至7中任一项所述的液压控制系统。9.根据权利要求8所述的机器，其特征在于，所述机器为装载机、挖掘机、推土机、拖拉机或起重机。
【文档编号】F16H61/40GK205592379SQ201620197855
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月15日
【发明人】成韶华, 杨春永, 王文辉, 仲海民, 陈先磊, 胡昌云
【申请人】卡特彼勒（青州）有限公司