专利名称：液压传动控制系统及具有该系统的机器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液压传动控制系统以及具有该液压传动控制系统的机器。
背景技术：
机器，例如轮式装载机、公路汽车和越野汽车、自动平地机以及其它重型建筑机器和采矿机器用于执行许多作业。为了有效地执行这些作业，这些机器需要能通过变速器向一个或多个地面接合装置提供动力的动力源。变速器必须设有一系列齿轮，以允许机器以不同的速度作业，同时保持发动机在期望的运转范围内运转。为此，机器通常包括通过变矩器与发动机相连的多级变速器。为了产生机械所需的宽范围的变速比，多级变速器包括多个相互啮合的齿轮和相应的通常公知为换档拨叉或换档杆的换档机构。各齿轮具有不同的齿数，并且变速器的输出齿轮速比或速度取决于所接合的齿轮组。换档机构用来选择性地使预定的齿轮组接合，这会产生期望的输出齿轮速比。例如，换档机构通常可在三个位置之间运动，即从选择第一齿轮组以形成第一输出齿轮速比(例如高速)的第一位置，到没有任何齿轮接合的第二位置(例如空档)，再到选择第二齿轮组以形成第二输出齿轮速比(例如低速)的第三位置。上述类型的换档机构通常由液压式传动控制系统来控制。常用的液压式传动控制系统具有蓄能压力调节机构。该蓄能压力调节机构主要通过蓄能器活塞和压力调节器活塞以及连接在所述活塞之间的弹性部件来实现压力调节的。所述压力调节器一端连接在系统的主油路上，经过此处之后，油路分为两部分，一部分通向变矩器，另一部分通向高压油路。它既能实现压力调节(调制)，又能实现稳定系统压力(L3-1.5MPa，正常工作不换档的系统压力)。为了实现压力调节缓冲，所述压力调节器具有通向油箱的排油通道。在换挡操作过程中，所述排油通道会被打开，一部分压力油被排到油箱，导致压力油的白白浪费。特别是，如果蓄能器的入口孔被碎屑堵塞，则将没有压力油进入蓄能器活塞腔，蓄能器活塞便不能移动，失去了其相应的功能。此时，由于压力油还能进入压力调节器一端，高压油便会推动压力调节器活塞移动至打开排油通道，压力油通过排油通道流入油箱，系统压力建立不上去。一方面，离合器由于压力较低，产生滑移现象严重，产生大量的热量；另一方面，大量油量自压力调节器的排油孔流入油箱，必然导致用于离合器的润滑油流量不足。这两方面直接导致在换档过程中出现离合器摩擦片因得不到足够的润滑或冷却而烧焦的现象。本实用新型旨在克服上述问题中的一个或多个。
实用新型内容本实用新型提供一种使得能够防止在换挡过程中离合器摩擦片烧焦的液压传动控制系统。根据本实用新型的一方面，一种液压传动控制系统，包括用于存储液压介质的传 动介质箱；通过第一介质线路与所述传动介质箱相连接的传输泵；通过第二介质线路与所述传输泵的输出端依次连接的控制阀和离合器；通过第三介质线路与所述传输泵的输出端连接的蓄能器和与该蓄能器协作以用于调节系统压力的压力调节器，其中该压力调节器的介质排出端与用于离合器的润滑介质线路流体连通。本实用新型还涉及一种包括上述液压传动控制系统的机器。根据本实用新型的液压传动控制系统，避免了在换挡操作过程中发生离合器摩擦片烧片的问题。即使出现蓄能器的入口孔堵塞，也不会出现离合器摩擦片由于润滑不足而烧焦的现象。此外，现有的蓄能压力调节机构中，排油通道与用于离合器的润滑通路彼此靠得很近，因此，只需要对现有结构做出微小的改动即可获得上述效果。
图I是所公开的机械的示例性示意图；和图2是根据本实用新型的液压传动控制系统的示意图。
具体实施方式
图I示出示例性机械I。机械I可以是执行与诸如采矿、建筑、耕作、运输之类的行业或其它现有技术中公知的行业有关的某些作业的移动式机械。例如，机械I可以是土方机械，例如轮式装载机、越野货车、自动平地机，或任何其它土方机械。机械I也可以是船舶、客运车辆或任何其它合适的作业执行机械。机械I可包括动力源2、变矩器4和操作性地连接至牵引装置8的变速器6。机械I还可包括操作站3和一个或多个用于手动控制机械I的操作者界面装置5。动力源2可产生动力输出，并且可具体为内燃机，例如柴油发动机、汽油发动机、气体燃料发动机，或本领域技术人员公知的任何其它类型的发动机。动力源2也可以实施为非内燃型的动力源，例如炉子、电池、燃料电池、电机或任何其它合适的动力源。变矩器4可以是构造成将动力源2连接至变速器6的液力装置。变矩器4可以允许动力源2在某种程度上独立于变速器6旋转。变矩器4可以例如为双涡轮变矩器。牵引装置8 (参见图I)可以包括位于机械I两侧的车轮(仅示出了一个)。或者，牵引装置8可包括履带、皮带或其它从动牵引装置。牵引装置8可由变速器6驱动，以根据动力源2的旋转输出而旋转。操作站3可接收来自机械操作员的输入。具体地说，位于操作站3内的操作者界面装置5可以实施为齿轮选择器，以用于对操作员指示期望的变速器齿轮速比和/或行进方向。例如，操作者界面装置5可以具有空档位置、多个前进档位置和一倒档位置。当操作员使界面装置5在可用位置之间移动时，可以产生期望的齿轮速比信号并且将该齿轮速比信号提供给液压传动控制系统。图2示出根据本实用新型的液压传动控制系统10的实施例。该示出的液压传动控制系统10例如包括三个离合器，即前进一档FI离合器、前进二档FII离合器和倒车档RI离合器。由传动控制系统10控制这三个离合器的接合与分离，从而实现机器的三个运行档位。液压传动控制系统10还包括用于存储传动介质的传动介质箱11 ;通过第一介质线路21的一部分与传动介质箱11连接的传输泵12 ;通过第二介质线路23与传输泵12的输出端依次连接的方向速度控制阀16和离合器，该方向速度控制阀16的三个输出口分别经第二介质线路23的支路231、232和233与相应的离合器活塞17相连接，从而使液压介质能分别作用于相应的离合器摩擦片15 ;通过第三介质线路24与所述传输泵12的输出端连接的蓄能压力调节机构，该蓄能压力调节机构包括蓄能器18和与该蓄能器协作以用于调节系统压力的压力调节器19，压力调节器19的介质入口端通过第四介质线路35与第三介质线路24相连通，压力调节器的介质排出端经第五介质线路36与用于离合器的润滑介质线路32流体连通；以及通过第六介质线路22与传输泵12的输出端依次连接的压力调节阀13、双涡轮变矩器4，通过该第六介质线路22使得双涡轮变矩器4的输出端与离合器的润滑介质线路32连通。第一介质线路21的末端与第二介质线路23的起始端和第六介质线路22的起始端在汇合点O汇合，第三介质线路24的起始端与第二介质线路23在靠近方向速度控制阀16输入端的位置P相连接。在该液压传动控制系统10中，方向速度控制阀16被操纵装置29控制。该操纵装置29例如实施成一般的操纵杆并由机器操作人员来操纵。在这种情况下，操纵装置可通过一控制线路连接到方向速度控制阀16。 在一种实施方式中，在方向速度控制阀16处另外设置用于在切换档位时对前一档位的离合器摩擦片15卸油的卸载装置31，例如油底壳，以利于对离合器摩擦片15的快速卸载、进而实现离合器的快速分离。具体而言，在操作该传动控制系统使一档位分离时，方向速度控制阀16使该档位的离合器活塞17与该卸载装置31连通。此外，离合器摩擦片15各自设有一单向阀30用于在离合器分离时卸载。因此，在进行换挡操作时，可通过单向阀30和卸载装置31同时对离合器摩擦片15进行卸载。如图2所示，自该压力调节阀13的下游端伸出两个分支线路，其中一个分支线路通过第六介质线路22连接到变矩器4，另一分支线路通过另一卸压阀28连接到传动介质箱。通过设置压力调节阀13可有效地避免在第一介质线路21中的介质压力过大，从而能保护传输泵12等部件。本领域技术人员容易想到，该传输泵12可以由动力源2例如发动机驱动。在一实施例中，在该第三介质线路24中设有第一节流孔25以用于调节/控制流入或流出蓄能器18的介质的流量。有利地，所述第一节流孔25设置在所述蓄能器18的与所述第三介质线路24流体连通的入口处。这种实施方式进一步简化了系统结构。在蓄能器入口处与第一节流孔25并联设置有单向阀27，以用于在换挡操作开始时通过内外压力差打开该单向阀，从而实现快速充油的功能。此外，在第二介质线路23中在汇合点0和所述位置P之间设置有第二节流孔26，以用于调节第二介质线路的流通量。在该液压传动控制系统的蓄能压力调节机构中，蓄能器18具有活塞180以及第一端连接在活塞180上的两个弹性部件181、182，其中一个弹性部件181的第二端与压力调节器19的活塞相连接，因而弹性部件181的变形会导致压力调节器19的活塞的联动。另一个弹性部件182的第二端连接在蓄能器壳体上，以便实现缓慢、平稳的蓄能和释放能量的过程。在弹性部件181和第四介质线路压力的作用下，压力调节器19的活塞可在打开压力调节器的介质入口端的位置和关闭压力调节器的介质入口端的位置之间移动。当压力调节器的活塞位于打开压力调节器的介质入口端的位置(打开位置)时，第四介质线路和第五介质线路流体连通。当压力调节器的活塞位于关闭压力调节器的介质入口端的位置(关闭位置)时，第四介质线路和第五介质线路之间的流体连通被断开。在机器正常工作时，由传输泵12从传动介质箱11泵送的液压介质的一部分经第六介质线路22和润滑介质线路32被供给到变速箱离合器摩擦片15，从而持续地对离合器摩擦片15进行润滑/冷却。这一部分液压介质在润滑离合器摩擦片15后经返回介质线路33返回传动介质箱11。通过第六介质线路22和润滑介质线路32实现的对离合器摩擦片15的润滑降低了离合器摩擦片15的磨损并能控制其工作温度，从而提高了离合器摩擦片15的使用寿命。在换挡操作过程中，当第四介质线路和第五介质线路之间流体连通时，通过第五介质线路流入到润滑介质线路中的介质可以有利地补充对离合器摩擦片的润滑。下面以从第一前进档FI变换到倒车档RI为例，更清楚地说明该传动控制系统10 在换挡操作过程中的工作方式。当机器以第一前进档FI运行时，第一前进档FI的离合器摩擦片15处于接合状态，系统处于一稳定的状态。在第一前进档FI的离合器摩擦片15所在的第二介质线路232中存在高压。在第三介质线路24、蓄能器18和与压力调节器19的介质入口端连接的第四介质线路35中同样存在高压。蓄能器18中弹性部件被最大程度地压缩，压力调节器19中与蓄能器18的弹性部件联动的滑动活塞将压力调节器19的介质入口端关闭，此时，第四介质线路35充满介质，维持稳定状态。在此期间，离合器摩擦片15的润滑主要借助于从传输泵12经第六介质线路22流入到润滑介质线路32中的介质。而当希望从第一前进档FI变换到倒车档RI时，操作人员操作操纵装置29。操纵装置29使方向速度控制阀16从使支路232连通的状态变换到使支路233连通的状态。在该变换的过程中通过单向阀30和卸载装置31对FI的离合器摩擦片15进行卸压。该卸压使得第二介质线路23的从第一前进档FI的离合器摩擦片15到第二节流孔26的部分线路中的压力急剧下降。第一前进档FI的离合器摩擦片迅速分离并产生一定的摩擦，摩擦所产生的热量通过来自第六介质线路22的介质带走。当第二介质线路23的支路233连通时，倒车档RI的离合器摩擦片15尚还处于分离状态，此时支路233中存在低压。此时，由于第二节流孔26的作用，在第二介质线路23的位于第二节流孔26上游的线路部分中的压力高于支路233中的压力。这时，传输泵12的泵送作用对第二介质线路23进行加压。由于蓄能器18中同样存在高压，蓄能器18经第一节流孔25和单向阀27附加地对第二介质线路23进行加压。倒车档RI的离合器摩擦片15快速旋转并且逐渐接合，此时，倒车档RI的离合器摩擦片15之间的摩擦所产生的热量通过来自第六介质线路22的介质带走。由于第一前进档FI和倒车档RI的离合器摩擦片15同时需要大量的冷却用润滑介质，而传输泵12的输出功率恒定，自传输泵12输出的介质中一大部分介质流向倒车档RI的离合器摩擦片15，以用于实现充油的目的，因此，流向离合器摩擦片15的润滑介质流量骤然减小。此时，由于蓄能器18对第二介质线路23进行加压，蓄能器18的弹性部件181、182释放弹性势能，第三介质线路24和第四介质线路35的压力随之下降，第四介质线路35中的介质压力连同弹性部件181对压力调节器19的活塞的作用将压力调节器19的介质入口端打开，较大部分介质经过此压力调节器19的介质排出端排出、经第五介质线路36流入到润滑介质线路32，因而在第二介质线路23的支路233连通时对离合器摩擦片15的润滑进行补充。随着传输泵12的持续泵送和蓄能器18的弹性势能的释放，高压流体逐渐充满倒车档RI的离合器活塞腔体，迫使倒车档RI的离合器摩擦片15压合，消除摩擦片15之间的间隙。蓄能器18的弹性势能减小到一定程度，单向阀27关闭，压力调节器19中与蓄能器18的弹性部件联动的滑动活塞将压力调节器19的介质入口端保持打开状态。此时，如果第二介质线路23的支路233的压力仍没有达到希望的压力，也即离合器摩擦片没有完全消除空行程，蓄能器18仍会继续释放弹性势能，自蓄能器18流出的介质一部分通过第四介质线路35进入压力调节器19并从压力调节器19的介质排出端排出、经第五介质线路36流入到润滑介质线路32，自蓄能器18流出的介质的另一部分额外补充第二介质线路23并进入支路233。当蓄能器18达到其最小弹性势能的平衡点时，自传输泵12输出的介质的一部分经第三介质线路24和第四介质线路35流入到压力调节器19中，并从压力调节器19的介质排出端排出经第五介质线路36流入到润滑介质线路32。在所述过程中，来自压力调节器19流入到润滑介质线路32的介质大大地补充润滑介质，从而使得离合器摩擦片15得到很好的润滑/冷却。 离合器完全接合后，第二介质线路23、第三介质线路24、第四介质线路35中的介质压力开始上升，介质开始流入蓄能器18，与此同时来自第三介质线路的介质持续流入压力调节器19。随着来自第三介质线路的介质逐渐流入到蓄能器中，蓄能器18的弹性势能增加，压力调节器19的与蓄能器的弹性部件181联动的滑动活塞向下移动。当压力调节器19的滑动活塞下移到其关闭位置时，关闭压力调节器19的介质入口端。直至倒车档RI的离合器摩擦片15稳定运行并且蓄能器18位于其稳定的蓄能状态，压力调节器19的介质入口端一直关闭。自压力调节器19的介质入口端关闭之后，持续稳定的介质流量经第六介质线路22流入到润滑介质线路32以用于离合器摩擦片的润滑或冷却。当意欲从该倒车档RI档位换成其他档位时，则第二、第三、第四、第五介质线路中的压力则会重复上述变化周期。在其它换档过程中，液压传动控制系统10的工作过程与上述过程类似，在此不再详细说明。工业实用性本实用新型的传动控制系统10可应用于各种机器，例如履带式推土机，也可以用于其他机器，例如挖掘机、反铲挖土机、平地机等。当需要切换档位时，操作人员通过操作操纵装置29，切断方向速度控制阀16的例如与FI相对应的第二介质线路的支路232，此时，第二介质线路23的与第三介质线路24相连通的部分仍处于高压状态，并且蓄能器18中的弹性部件181、182处于被压缩的平衡状态。一旦方向速度控制阀16切换成例如使第二介质线路支路233连通，除了传输泵12的泵送作用对第二介质线路23进行加压外，第三介质线路24、蓄能器18以及第三介质线路35中的高压流体会快速充给第二介质线路支路233。此时，经第六介质线路22流入到润滑介质线路32的流量变小。而由于传输泵12的持续泵送以及蓄能器18的持续释放弹性势能，压力调节器19的与第四介质线路35流体连通的介质入口端在第四介质线路35以及蓄能器18的弹性部件对压力调节器的活塞的作用下打开，因而介质从蓄能器18经第四介质线路35流入到压力调节器19中并从中排出流入到第五介质线路36，以向润滑介质线路32供给介质。随着传输泵12的持续泵送以及蓄能器18的持续释放弹性势能，会出现第二介质线路23位于第二节流孔26下游的部分的压力会超过蓄能器18中的压力。此外，来自第二介质线路23的高压流体经过第三介质线路24对蓄能器18加载，蓄能器18将该液压能转换成弹性势能加以储存，同时，一部分介质经第三介质线路24流入第四介质线路35并经压力调节器19的打开的介质入口端流入到压力调节器19中，由于压力调节器19的介质入口端的打开使得第四介质线路与第五介质线路的连通，因此，介质接着自压力调节器19排出流入到第五介质线路36、进入到润滑介质线路32。随着蓄能器18的蓄能过程的进行，蓄能器18的弹性部件向下移动，迫使压力调节器的与其联动的滑动活塞关闭压力调节器的介质入口端，此时，第四介质线路35与第五介质线路36的流体连通被断开。由于相应地倒车档RI离合器摩擦片15基本达到所需的接合压力并且蓄能器达到其基本稳定的蓄能状态，持续稳定的介质流自传输泵12经第六介质线路22流入润滑介质线路32。现有技术中，由于在换档过程中大量介质自压力调节器的介质排出端流入油箱而离合器接合需要大量的介质，因此用于离合器润滑的介质量变小，因此离合器的摩擦片容易发生离合器摩擦片烧焦的现象。而根据本实用新型，在通过上述蓄能器释放能量的过程 使得压力调节器的介质入口端打开至通过蓄能器蓄能过程使得压力调节器的介质入口端关闭期间，经第五介质线路36补充的一股介质流有利于对换挡期间离合器摩擦片进行良好的润滑/冷却，有效地防止离合器摩擦片烧焦现象的发生。如果在充油阶段发生蓄能器18的入口处的节流孔堵塞，通过与节流孔并联设置的单向阀27，同样可以实现快速的充油。如果在蓄能器18蓄能阶段蓄能器入口处的节流孔出现堵塞，介质会经第四介质线路35进入压力调节器19，然后自其介质排出端排出至润滑介质线路，整个液压传动控制系统的压力降低而导致停机，但是它能很好地保护了变速箱离合器，从而使其免受损坏。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对本领域的技术人员而言，可以在不偏离本实用新型的范围的情况下对本实用新型的系统或装置做出多种改良和变型。本领域的技术人员通过考虑本说明书中公开的内容也可得到其它实施例。本说明书和示例仅应被视为示例性的，本实用新型的真实范围由所附权利要求以及等同方案限定。
权利要求1.一种液压传动控制系统,包括 用于存储液压介质的传动介质箱(11); 通过第一介质线路(21)与所述传动介质箱(11)相连接的传输泵(12); 通过第二介质线路(23)与所述传输泵(12)的输出端依次连接的控制阀(16)和离合器； 通过第三介质线路(24)与所述传输泵(12)的输出端连接的蓄能器(18)和与该蓄能器协作以用于调节系统压カ的压カ调节器(19)，其中该压カ调节器(19)的介质排出端与用于离合器的润滑介质线路(32)流体连通。
2.根据权利要求I所述的液压传动控制系统，其特征在于，在所述蓄能器(18)的入口端设置有与该第三介质线路(24)流体连通的第一节流孔(25)。
3.根据权利要求2所述的液压传动控制系统，其特征在于，在所述蓄能器(18)的入口端与所述第一节流孔并联设置有用于快速充油的单向阀(27)。
4.根据权利要求1-3之一所述的液压传动控制系统，其特征在于，第三介质线路(24)的起始端与第二介质线路(23)在靠近所述控制阀的输入端的位置P相连接，在第二介质线路(23)中在所述位置P的上游设置有第二节流孔(26)。
5.根据权利要求4所述的液压传动控制系统，其特征在干，该液压传动控制系统(10)还包括通过一介质线路(22)与所述传输泵(12)的输出端依次连接的压カ调节阀(13)和变矩器(4)，该介质线路(22)的起始端位于所述第二节流孔(26)的上游并与用于离合器的润滑介质线路(32)流体连通。
6.—种机器,包括 用于存储液压介质的传动介质箱(11); 通过第一介质线路(21)与所述传动介质箱(11)相连接的传输泵(12); 通过第二介质线路(23)与所述传输泵(12)的输出端依次连接的控制阀(16)和离合器； 通过第三介质线路(24)与所述传输泵(12)的输出端连接的蓄能器(18)和与该蓄能器协作以用于调节系统压カ的压カ调节器(19)，其中该压カ调节器(19)的介质排出端与用于离合器的润滑介质线路(32)流体连通。
7.根据权利要求6所述的机器，其特征在于，在所述蓄能器(18)的入口端设置有与该第三介质线路(24)流体连通的第一节流孔(25)。
8.根据权利要求7所述的机器，其特征在于，在所述蓄能器(18)的入口端与所述第一节流孔并联设置有用于快速充油的单向阀(27 )。
9.根据权利要求6-8之一所述的机器，其特征在于，第三介质线路(24)的起始端与第ニ介质线路(23)在靠近所述控制阀的输入端的位置P相连接，在第二介质线路(23)中在所述位置P的上游设置有第二节流孔(26)。
10.根据权利要求9所述的机器，其特征在于，所述机器包括通过一介质线路(22)与所述传输泵(12)的输出端依次连接的压カ调节阀(13)和变矩器(4)，该介质线路(22)的起始端位于所述第二节流孔(26)的上游并与用于离合器的润滑介质线路(32)流体连通。
专利摘要本实用新型涉及一种液压传动控制系统及具有该系统的机器，包括用于存储液压介质的传动介质箱；通过第一介质线路与传动介质箱相连接的传输泵；通过第二介质线路与传输泵的输出端依次连接的控制阀和离合器；通过第三介质线路与传输泵的输出端连接的蓄能压力调节机构，该蓄能压力调节机构包括蓄能器(18)和与该蓄能器协作以用于调节系统压力的压力调节器(19)，其中该压力调节器(19)的介质排出端与用于离合器的润滑介质线路(32)流体连通。
文档编号F16H61/48GK202612596SQ20122017823
公开日2012年12月19日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者谢发祥, 南新双, 张迎军 申请人:卡特彼勒公司