CN103863280B - 一种推土机用液压控制柔性转向制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种推土机用液压控制柔性转向制动系统，它包括伞齿轮、横轴、转向离合器、制动离合器和制动踏板，制动踏板连接有连杆，连杆通过摇臂连接有制动阀，该制动阀为行程阀，制动阀通过油路与转向离合器的转向油腔以及制动离合器的制动油腔连接，沿制动阀阀芯的行进路径，制动阀顺次连接转向油腔和制动油腔。制动时，制动阀首先接通转向油路，给转向离合器通油，使转向离合器中转向光片与转向摩擦片分离，从而使系统中位于转向离合器之前的零部件处于空转状态，继续踩制动踏板，断开制动油路，实现制动，这样有效避免了制动时对系统中各零部件，尤其是伞齿轮、横轴和转向离合器等的冲击，提高了传动零部件的使用寿命。

Description

一种推土机用液压控制柔性转向制动系统

技术领域

本发明涉及一种推土机，尤其是一种推土机用液压控制柔性转向制动系统。

背景技术

目前，推土机制动系统较多地采用制动离合器的制动模式。这种制动系统中，当踩下制动踏板时，仅仅断开制动油路，使制动离合器抱死，而对转向离合器不采取动作。制动时，转向离合器中的摩擦片与光片仍处于结合状态，这就使得制动瞬间，输出端制动离合器已经停转，但从发动机传来的动力没有被切断，该动力仍经伞齿轮、横轴和转向离合器等往后传递，这就会对传动系统中的重要零部件，尤其是伞齿轮、横轴和转向内毂等都造成很大的冲击，影响传动部件的使用寿命，这就是现有技术所存在的不足之处。

发明内容

本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种推土机用液压控制柔性转向制动系统，该制动系统可以有效的避免制动时对系统中各零部件，尤其是伞齿轮、横轴和转向离合器等的冲击，提高了这些传动零部件的使用寿命。

本方案是通过如下技术措施来实现的：该推土机用液压控制柔性转向制动系统包括伞齿轮、横轴、转向离合器、制动离合器和制动踏板，所述制动踏板连接有连杆，连杆通过摇臂连接有制动阀，该制动阀为行程阀，制动阀通过油路与转向离合器的转向油腔以及制动离合器的制动油腔连接，沿制动阀阀芯的行进路径，制动阀顺次连接转向油腔和制动油腔。

制动时，踩下制动踏板，制动阀首先接通转向油腔并给转向油腔充压，使转向离合器分离，从而使伞齿轮、横轴、花键轴、转向内毂和转向摩擦片处于空转状态。继续踩制动踏板，制动阀断开制动离合器油路，制动油腔泄压，使制动离合器结合，使输出轴停转，实现制动。

解除制动时，松开制动踏板，制动阀首先接通制动油腔并给制动油腔充压，使制动离合器分离，继续松制动踏板，制动阀断开转向离合器油路，转向油腔泄压，使转向离合器结合，系统内各零部件恢复至正常行走时的状态，制动解除。

上述转向离合器包括转向外毂、转向弹簧、转向活塞、转向光片、转向摩擦片和转向内毂，所述转向摩擦片与转向内毂通过齿轮啮合，转向光片与转向外毂通过销轴连接，转向弹簧位于转向活塞与转向外毂之间，转向活塞位于转向油腔内，转向弹簧位于转向活塞的一侧、转向光片和转向摩擦片位于转向活塞的另一侧，转向内毂通过花键与输出轴连接。转向离合器分离时，转向光片与转向摩擦片分离，转向离合器结合时，转向光片与转向摩擦片结合。

上述制动离合器包括制动外毂、制动弹簧、制动活塞、制动光片、制动摩擦片和制动内毂，所述制动摩擦片与制动内毂通过齿轮啮合，制动光片与制动外毂通过销轴连接，制动弹簧位于制动活塞与制动外毂之间，制动活塞位于制动油腔内，制动弹簧位于制动活塞的一侧、制动光片和制动摩擦片位于制动活塞的另一侧，制动内毂与转向外毂固定连接，制动内毂通过花键与输出轴连接。制动离合器分离时，制动光片与制动摩擦片分离，制动离合器结合时，制动光片与制动摩擦片结合。

设所述转向油腔达到转向额定压力P所用的时间为t₀，制动油腔泄压完成所用的时间为t，t₀＜t，将制动油压的泄压点前移，则：制动时，制动油腔在时间t₁处开始泄压，在时间t₂处完成泄压，同时，转向油腔在时间t₂处达到转向额定压力P，且t₁＜t₂＜t，t₁＜t₀＜t₂，减少了制动过程的总时间，有效避免了推土机在上下坡过程中因需要紧急制动而产生的危险，提高了制动安全性。

设所述制动油腔达到转向额定压力P所用的时间为t₀’，转向油腔泄压完成所用的时间为t’，t₀’＜t’，将制动油压的泄压点前移后：解除制动时，转向油腔在时间t₁’处开始泄压，在时间t₂’处完成泄压，同时，制动油腔在时间t₂’处达到转向额定压力P，且t₁’＜t₂’＜t’，t₁’＜t₀’＜t₂’，这种方式减少了解除制动过程中对制动摩擦片及制动光片的磨损。

制动时，踩下制动踏板，油压驱动转向活塞压缩转向碟簧，使转向光片与转向摩擦片分离，继续踩制动踏板，制动碟簧驱动制动活塞回位，使制动光片与制动摩擦片结合，在摩擦力作用下，制动光片与制动摩擦片停转，实现制动内毂和输出轴停转。

解除制动时，松开制动踏板，油压驱动制动活塞压紧制动碟簧，使制动光片与制动摩擦片分离，继续松制动踏板，转向碟簧驱动转向活塞回位，使转向光片与转向摩擦片结合。

因为碟簧具有负荷大、行程短和所需空间小的优点，上述转向弹簧采用碟簧，制动弹簧采用碟簧。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，该推土机用液压控制柔性转向制动系统中，制动阀采用行程阀，制动时，制动阀首先接通转向油路，给转向离合器通油，使转向离合器中转向光片与转向摩擦片分离，从而使系统中位于转向离合器之前的零部件处于空转状态，继续踩制动踏板，断开制动油路，实现制动，这样有效避免了制动时对系统中各零部件，尤其是伞齿轮、横轴和转向离合器等的冲击，提高了传动零部件的使用寿命。由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的结构示意图。

图2为本发明具体实施方式的液压原理图。

图3为制动时转向油压与制动油压的理论曲线图。

图4为制动时转向油压与制动油压的实际曲线图。

图5为解除制动时转向油压与制动油压的理论曲线图。

图6为解除制动时转向油压与制动油压的实际曲线图。

图中，1-制动踏板，2-连杆，3-摇臂，4-横轴，5-伞齿轮，6-制动阀，7-花键轴，8-转向内毂，9-转向摩擦片，10-转向光片，11-转向活塞，12-转向碟簧，13-转向外毂，14-制动摩擦片，15-制动光片，16-制动内毂，17-制动活塞，18-制动碟簧，19-制动外毂，20-输出轴，21－转向离合器，22－制动离合器。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

一种推土机用液压控制柔性转向制动系统，如图所示，它包括伞齿轮5、横轴4、转向离合器21、制动离合器22和制动踏板1，所述制动踏板1连接有连杆2，连杆2通过摇臂3连接有制动阀6，该制动阀6为行程阀，制动阀6通过油路与转向离合器21的转向油腔以及制动离合器22的制动油腔连接，沿制动阀6阀芯的行进路径，制动阀6顺次连接转向油腔和制动油腔，根据制动阀6阀芯行程的不同，控制转向油腔和制动油腔内的压力，具体控制过程如下：

①制动时，踩下制动踏板1，制动阀6首先接通转向油腔并给转向油腔充压，使转向离合器21分离，继续踩制动踏板1，制动阀6断开制动离合器22油路，制动油腔泄压，使制动离合器22结合。

②解除制动时，松开制动踏板1，制动阀6首先接通制动油腔并给制动油腔充压，使制动离合器22分离，继续松制动踏板1，制动阀6断开转向离合器21油路，转向油腔泄压，使转向离合器21结合。

其中，转向离合器21包括转向外毂13、转向弹簧、转向活塞11、转向光片10、转向摩擦片9和转向内毂8，所述转向摩擦片9与转向内毂8通过齿轮啮合，转向光片10与转向外毂13通过销轴连接，转向弹簧位于转向活塞11与转向外毂13之间，转向活塞11位于转向油腔内，转向弹簧位于转向活塞11的一侧、转向光片10和转向摩擦片9位于转向活塞11的另一侧，转向内毂8通过花键与输出轴20连接。转向离合器21分离时，转向光片10与转向摩擦片9分离，转向离合器21结合时，转向光片10与转向摩擦片9结合。转向光片和转向活塞都通过销轴与转向外毂连接，转向光片和转向活塞在轴向没有连接，只在圆周方向通过销轴随转向外毂一起转动。转向油腔充油后，转向光片10与转向摩擦片9的分离一般采用三种形式：a、光片与光片之间不加任何弹性元件，单纯依靠离心力使转向光片10与转向摩擦片9分离；b、对于转向光片10与转向外毂13为销轴连接形式的，可在光片与光片之间安装垫圈型弹簧，依靠垫圈型弹簧的作用力使转向光片10与转向摩擦片9分离；c、对于转向光片10与转向外毂13为齿轮连接形式的，可在光片与光片之间安装波状弹簧，通过波状弹簧的作用力使转向光片10与转向摩擦片9分离。

制动离合器22包括制动外毂19、制动弹簧、制动活塞17、制动光片15、制动摩擦片14和制动内毂16，所述制动摩擦片14与制动内毂16通过齿轮啮合，制动光片15与制动外毂19通过销轴连接，制动弹簧位于制动活塞17与制动外毂19之间，制动活塞17位于制动油腔内，制动弹簧位于制动活塞17的一侧、制动光片15和制动摩擦片14位于制动活塞17的另一侧，沿输出轴20的轴向制动内毂16通过螺栓与转向外毂13固定连接，制动内毂16通过花键与输出轴20连接。制动离合器22分离时，制动光片15与制动摩擦片14分离，制动离合器22结合时，制动光片15与制动摩擦片14结合。制动光片15和制动活塞17都通过销轴与制动外毂19连接，制动光片15和制动活塞17在轴向没有连接，只在圆周方向通过销轴随制动外毂19一起转动。制动油腔充油后，制动光片15与制动摩擦片14的分离一般采用三种形式：a、光片与光片之间不加任何弹性元件，单纯依靠离心力使制动光片15与制动摩擦片14分离；b、对于制动光片15与制动外毂19为销轴连接形式的，可在光片与光片之间安装垫圈型弹簧，依靠垫圈型弹簧的作用力使制动光片15与制动摩擦片14分离；c、对于制动光片15与制动外毂19为齿轮连接形式的，可在光片与光片之间安装波状弹簧，通过波状弹簧的作用力使制动光片15与制动摩擦片14分离。

因为碟簧具有负荷大、行程短和所需空间小的优点，转向弹簧和制动弹簧优选采用碟簧，下面以转向弹簧和制动弹簧采用碟簧为例，说明该系统的工作过程。

制动时，踩下制动踏板1，在连杆2及摇臂3的带动下，制动阀6首先接通转向油路，油压驱动转向活塞11压缩转向碟簧12，使转向光片10与转向摩擦片9分离，从而使伞齿轮5、横轴4、花键轴7、转向内毂8和转向摩擦片9处于空转状态。继续踩制动踏板1，制动阀6将制动油路断开，制动活塞17与制动外毂19间的油腔泄压，制动碟簧18驱动制动活塞17回位，使制动光片15与制动摩擦片14结合，在摩擦力作用下，制动光片15与制动摩擦片14停转，从而使与之啮合的制动内毂16停转，最终使输出轴20停转，实现制动。

解除制动时，松开制动踏板1，首先接通制动油路，油压驱动制动活塞17压紧制动碟簧18，使制动光片15与制动摩擦片14分离，继续松制动踏板1，转向离合器21油路断开，转向碟簧12驱动转向活塞11回位，使转向光片10与转向摩擦片9结合，系统内各零部件恢复至正常行走时的状态，制动解除。

设所述转向油腔达到转向额定压力P所用的时间为t₀，制动油腔泄压完成所用的时间为t，t₀＜t，转向油压与制动油压的理论曲线如图3所示。当踩下制动踏板1时，制动阀6首先接通转向油路，转向离合器21油腔建立压力，在油压作用下，将转向活塞11顶开，在时间t₀处，达到转向额定压力P，转向离合器21中转向光片10与转向摩擦片9彻底分离，使伞齿轮5、横轴4、转向内毂8及转向摩擦片9等处于空转状态。继续往下踩制动踏板1，制动油腔内开始泄压，在时间t处，制动油腔内油压完全泄掉，制动离合器22内的制动光片15与制动摩擦片14完全压合，制动离合器22抱死，从而使与制动摩擦片14啮合的制动内毂16停转，最终使输出轴20停转，实现制动。

理论设计是在转向油腔完成充油的瞬间，制动油腔开始泄油，即图3中的t₀点，但为了缩短制动时间，避免在紧急制动情况下出现制动时间过长的风险，在实际设计时，将制动油压的泄压点前移，即在转向油腔尚未完全充满油时制动油腔即开始泄油，从而减少从制动开始到完成制动的总时间，则：制动时，如图4所示，制动油腔在时间t₁处开始泄压，制动离合器22中的制动光片15与制动摩擦片14开始结合，转向油腔在时间t₂处达到转向额定压力P，转向离合器21中的转向光片10与转向摩擦片9彻底分离，同时，制动油腔在时间t₂处完成泄压，且t₁＜t₂＜t，t₁＜t₀＜t₂，实现完全制动，减少了制动过程的总时间，有效避免了推土机在上下坡过程中因需要紧急制动而产生的危险，提高了制动安全性。

设所述制动油腔达到转向额定压力P所用的时间为t₀’，转向油腔泄压完成所用的时间为t’，t₀’＜t’，转向油压与制动油压的理论曲线如图5所示。松开制动踏板1，制动离合器22油路首先接通，制动油腔开始建立油压，在油压作用下，在时间t₀’处达到制动额定压力P，制动离合器22中的制动光片15与制动摩擦片14彻底分离，继续松制动踏板1，转向油腔在时间t₀’处开始泄压，在时间t’处完成泄压，此时转向离合器21中的转向光片10与转向摩擦片9完全压紧，使转向离合器21结合，制动解除，恢复正常行驶状态。

制动油压的泄压点前移后：解除制动时，如图6所示，松开制动踏板1，制动离合器22油路首先接通，制动油腔开始建立油压，在油压作用下，压缩制动碟簧18，使制动离合器22中的制动光片15与制动摩擦片14开始分离，继续松制动踏板1，转向油腔在时间t₁’处开始泄压，在时间t₂’处完成泄压，此时转向离合器21中的转向光片10与转向摩擦片9完全压紧，使转向离合器21结合，同时，制动油腔在时间t₂’处达到转向额定压力P，制动离合器22内的制动光片15与制动摩擦片14彻底分离，制动解除，恢复正常行驶状态，且t₁’＜t₂’＜t’，t₁’＜t₀’＜t₂’，这种方式减少了解除制动过程中对制动摩擦片14及制动光片15的磨损。

本发明中，制动阀6采用行程阀，制动时，制动阀6首先接通转向油路，给转向离合器21通油，使转向离合器21中转向光片10与转向摩擦片9分离，从而使系统中位于转向离合器21之前的零部件处于空转状态，继续踩制动踏板1，断开制动油路，实现制动，这样有效避免了制动时对系统中各零部件，尤其是伞齿轮5、横轴4和转向离合器21等的冲击，提高了传动零部件的使用寿命。

本发明中未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述实施方式，本领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种推土机用液压控制柔性转向制动系统，它包括伞齿轮、横轴、转向离合器、制动离合器和制动踏板，其特征是：所述制动踏板连接有连杆，连杆通过摇臂连接有制动阀，该制动阀为行程阀，制动阀通过油路与转向离合器的转向油腔以及制动离合器的制动油腔连接，沿制动阀阀芯的行进路径，制动阀顺次连接转向油腔和制动油腔；制动时，踩下制动踏板，制动阀首先接通转向油腔并给转向油腔充压，使转向离合器分离，继续踩制动踏板，制动阀断开制动离合器油路，制动油腔泄压，使制动离合器结合；解除制动时，松开制动踏板，制动阀首先接通制动油腔并给制动油腔充压，使制动离合器分离，继续松制动踏板，制动阀断开转向离合器油路，转向油腔泄压，使转向离合器结合。

2.根据权利要求1所述的推土机用液压控制柔性转向制动系统，其特征是：所述转向离合器包括转向外毂、转向弹簧、转向活塞、转向光片、转向摩擦片和转向内毂，所述转向摩擦片与转向内毂通过齿轮啮合，转向光片与转向外毂通过销轴连接，转向弹簧位于转向活塞与转向外毂之间，转向活塞位于转向油腔内，转向弹簧位于转向活塞的一侧、转向光片和转向摩擦片位于转向活塞的另一侧，转向内毂通过花键与输出轴连接。

3.根据权利要求2所述的推土机用液压控制柔性转向制动系统，其特征是：所述制动离合器包括制动外毂、制动弹簧、制动活塞、制动光片、制动摩擦片和制动内毂，所述制动摩擦片与制动内毂通过齿轮啮合，制动光片与制动外毂通过销轴连接，制动弹簧位于制动活塞与制动外毂之间，制动活塞位于制动油腔内，制动弹簧位于制动活塞的一侧、制动光片和制动摩擦片位于制动活塞的另一侧，制动内毂通过花键与输出轴连接。

4.根据权利要求3所述的推土机用液压控制柔性转向制动系统，其特征是：

制动时，踩下制动踏板，油压驱动转向活塞压缩转向弹簧，使转向光片与转向摩擦片分离，继续踩制动踏板，制动弹簧驱动制动活塞回位，使制动光片与制动摩擦片结合，在摩擦力作用下，制动光片与制动摩擦片停转，实现制动内毂和输出轴停转；

解除制动时，松开制动踏板，油压驱动制动活塞压紧制动弹簧，使制动光片与制动摩擦片分离，继续松制动踏板，转向弹簧驱动转向活塞回位，使转向光片与转向摩擦片结合。

5.根据权利要求2所述的推土机用液压控制柔性转向制动系统，其特征是：所述转向弹簧为碟簧。

6.根据权利要求3所述的推土机用液压控制柔性转向制动系统，其特征是：所述制动弹簧为碟簧。