CN112833156A - 一种液力传动箱用双排空供油控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液力传动箱用双排空供油控制系统，包括具有制动器、偶合器和变矩器等结构的液力箱，具有换向输出齿轮、换向机构、过渡齿轮、输出轴以及输出齿轮等结构的机械箱，用于对机械箱进行排空和用于润滑控制油路供油的双联外齿轮泵，用于对液力箱进行排空、用于润滑控制油路供油以及向供油管路供油的三联外齿轮泵以及用于控制各个管路工作状态的润滑前置阀、偶合器充油控制电磁阀、制动器充油控制电磁阀、变矩器充油控制电磁阀、制动器充油排油阀、偶合器前置阀、偶合器充油阀、变矩器充油排油阀、换向先导电磁阀以及控制电磁阀工作的控制单元。该系统可以有效的保证在各种工况下系统持续抽油排空及供油的工作。
Description
技术领域
本发明涉及液力传动箱领域，具体涉及一种液力传动箱用双排空供油控制系统。
背景技术
液力传动箱多用于内燃机车及内燃动车组，作为动力系统的重要组成部分。因其需调用多种液力元件完成低速、高速的牵引以及制动的工作，需要一套复杂可靠的供油控制系统作为传动箱的神经系统，协调传动箱各部分完成不同工况的工作。在怠速工况下，传动箱输出轴不旋转，在无火回送工况时，其输入轴不旋转。而传动箱的机械箱油底壳要保证在各个工况下持续抽油排空，因此需要两套排空装置分别由输入、输出轴驱动。为了提高整个系统的可靠性，需要配备应急控制功能在控制单元故障时控制传动箱实现一些基础的功能，牵引车辆到达目标地点。
发明内容
本发明针对以上问题提出了一种液力传动箱用双排空供油控制系统。
该本发明采用的技术手段如下：
一种液力传动箱用双排空供油控制系统，包括
液力箱，包括液力箱壳体和设置在所述液力箱壳体内的输入轴、液力传动输入齿轮、液力轴、制动器、偶合器、液力轴传动齿轮、变矩器、第一液力输出齿轮以及第二液力输出齿轮，所述液力传动输入齿轮设置在所述输入轴上，所述液力轴上依次设有所述制动器、偶合器、液力轴传动齿轮、变矩器以及第一液力输出齿轮，所述液力传动输入齿轮与所述液力轴传动齿轮啮合，所述第二液力输出齿轮设置在所述液力箱壳体上且与所述第一液力输出齿轮啮合；
机械箱，包括机械箱体和设置在所述机械箱体内的A向输出齿轮、A向换向机构、B向输出齿轮、B向换向机构、过渡齿轮、输出轴以及机械箱输出齿轮；所述A向换向机构用于控制所述A向输出齿轮与所述第一液力输出齿轮接合和分离；所述B向换向机构用于控制所述B向输出齿轮与所述第二液力输出齿轮接合和分离；所述机械箱输出齿轮设置在所述输出轴上；所述过渡齿轮与所述A向输出齿轮、B向输出齿轮以及机械箱输出齿轮啮合；
双联外齿轮泵，包括用于将机械箱中的工作油输入至液力箱的排空泵和用于将机械箱中的工作油输入至润滑油路和/或控制油路的控制润滑供油泵；
三联外齿轮泵，包括用于将机械箱中的工作油输入至液力箱的第一外齿轮泵、用于将液力箱中的工作油输入至供油管路的第二外齿轮泵以及用于将液力箱中的工作油输入至润滑油路和/或控制油路的第三外齿轮泵；
散热器，设置在供油管路中用于对工作油进行冷却；
润滑前置阀，设置在润滑油路中用于控制润滑油路的打开和关闭；
所述控制油路包括控制油路Ⅰ、控制油路Ⅱ以及控制油路Ⅲ；
偶合器充油控制电磁阀，设置在控制油路Ⅱ中用于控制偶合器充油阀的打开和闭合；
制动器充油控制电磁阀，设置在控制油路Ⅰ中用于控制偶合器前置阀和制动器充油排油阀的打开和闭合；
变矩器充油控制电磁阀，设置在控制油路Ⅲ中用于控制变矩器充油排油阀的打开和闭合；
制动器充油排油阀，设置在供油管路中用于控制供油管路与制动器的连通和断开；
偶合器前置阀，设置在供油管路用于调节进入偶合器充油阀的流量；
偶合器充油阀，设置在供油管路中用于控制供油管路与偶合器的连通和断开；
变矩器充油排油阀，设置在供油管路中用于控制供油管路与变矩器的连通和断开；
换向先导电磁阀，设置在设置在控制油路Ⅲ中用于控制控制油路Ⅲ与A向换向机构/B向换向机构的连通和断开；
控制单元，用于控制变矩器充油控制电磁阀、换向先导电磁阀、偶合器充油控制电磁阀以及制动器充油控制电磁阀的打开和关闭。
进一步地，所述A向换向机构包括A向换向控制电磁阀、A向花键轴、A向复位弹簧以及A向换向活塞；所述A向换向控制电磁阀用于控制A向换向活塞与控制油路Ⅲ的连通和断开，所述A向花键轴上设有第一A向外花键和第二A向外花键，所述第一A向外花键与所述第一液力输出齿轮的内花键啮合，所述A向换向活塞在压力油的作用下驱动所述A向花键轴向靠近设有所述第一液力输出齿轮的一侧运动使得所述第二A向外花键与所述A向输出齿轮的内花键啮合，压力油切断后，A向复位弹簧驱动所述A向花键轴向远离设有所述第一液力输出齿轮的一侧运动使得所述第二A向外花键与所述A向输出齿轮的内花键分离；
所述B向换向机构包括B向换向控制电磁阀、B向花键轴、B向复位弹簧以及B向换向活塞；所述B向换向控制电磁阀用于控制B向换向活塞与控制油路Ⅲ的连通和断开，所述B向花键轴上设有第一B向外花键和第二B向外花键，所述第一B向外花键与所述第二液力输出齿轮的内花键啮合，所述B向换向活塞在压力油的作用下驱动所述B向花键轴向靠近设有所述第二液力输出齿轮的一侧运动使得所述第二B向外花键与所述B向输出齿轮的内花键啮合，压力油切断后，B向复位弹簧驱动所述B向花键轴向远离设有所述第二液力输出齿轮的一侧运动使得所述第二B向外花键与所述B向输出齿轮的内花键分离；
所述A向换向控制电磁阀和所述B向换向控制电磁阀均与所述控制单元连接。
进一步地，还包括应急系统；
所述应急系统包括应急控制单元、应急变矩器充油控制电磁阀、应急A向换向控制电磁阀以及应急B向换向控制电磁阀；
所述应急控制单元与所述应急变矩器充油控制电磁阀、应急A向换向控制电磁阀以及应急B向换向控制电磁阀连接；
所述应急变矩器充油控制电磁阀用于控制A向换向机构/B向换向机构与变矩器充油排油阀的连通和断开；
所述应急A向换向控制电磁阀用于控制A向换向活塞与控制油路Ⅲ的连通和断开；
所述应急B向换向控制电磁阀用于控制B向换向活塞与控制油路Ⅲ的连通和断开。
进一步地，所述第三外齿轮泵和所述控制润滑供油泵之间设有第一单向通行阀，所述第一单向通行阀用于择一的方式通过所述第三外齿轮泵和所述控制润滑供油泵将工作油输入至润滑油路和/或控制油路中；
所述变矩器充油控制电磁阀与所述应急变矩器充油控制电磁阀之间设有第二单向通行阀，所述第二单向通行阀用于择一的方式通过所述变矩器充油控制电磁阀和应急变矩器充油控制电磁阀控制所述变矩器充油排油阀的打开和闭合；
所述A向换向控制电磁阀与所述应急A向换向控制电磁阀之间设有第三单向通行阀，所述第三单向通行阀用于择一的方式通过所述A向换向控制电磁阀和所述应急A向换向控制电磁阀控制所述A向换向机构；
所述B向换向控制电磁阀与所述应急B向换向控制电磁阀之间设有第四单向通行阀，所述第四单向通行阀用于择一的方式通过所述B向换向控制电磁阀和所述应急B向换向控制电磁阀控制所述B向换向机构；
所述A向换向机构和所述B向换向机构之间设有第五单向通行阀，所述第五单向通行阀用于择一的方式将所述A向换向机构和所述B向换向机构与所述应急变矩器充油控制电磁阀连通。
进一步地，所述排空泵和所述控制润滑供油泵具有相同的结构，包括泵体、设置在所述泵体中的相互啮合的两个齿轮和设置在所述泵体上的排油通道，所述排油通道包括第一排油部、第二排油部以及第三排油部，所述第一排油部和第二排油部的进口端设置在齿轮啮合部位的两侧，所述第三排油部用于将第一排油部和第二排油部与出油口连接，所述第三排油部中设有用于择一的方式使第一排油部和第二排油部与所述出油口连通的活塞。
进一步地，所述制动器充油排油阀包括阀体和置于所述阀体内的阀芯和复位弹簧，所述阀体上设有控制油入口、供油入口、供油出口、排油入口以及排油出口；
所述控制油入口与所述控制油路Ⅰ连接，所述供油入口与所述供油管路连接，所述供油出口与所述制动器的进油口连接，所述排油入口与所述制动器的出油口连接，所述排油出口与所述散热器连接，控制油控制所述制动器充油排油阀打开时，所述供油入口和供油出口连通，所述排油入口和排油出口连通。
进一步地，所述供油管路、所述润滑前置阀与所述第三外齿轮泵之间的管路上以及第二外齿轮泵的进油口的管路上均设有滤清器。
进一步地，所述双联外齿轮泵由所述机械箱输出齿轮驱动，所述三联外齿轮泵由所述液力传动输入齿轮驱动。
进一步地，所述第一单向通行阀、第二单向通行阀、第三单向通行阀以及第四单向通行阀具有相同的结构，包括单向通行阀阀体和设置在所述单向通行阀阀体内的换向活塞，所述单向通行阀阀体上设有两个进液口和一个出液口，所述单向通行阀阀体内设有阀腔，所述两个进液口分别位于阀腔的两端，所述出液口位于两个进液口之间，所述阀腔内设有所述活塞，当进液口中输入压力油时，压力大的一侧压力油将活塞推向压力小的一侧，使得压力大的一侧的进液口与出液口连通。
与现有技术比较，本发明公开的液力传动箱用双排空供油控制系统，设置两套排空装置，并分别整合设计成三联和双联齿轮泵，安装于液力箱和机械箱中，完成各个工况下持续抽油排空及供油的工作。该系统可以调配一个液力变矩器、一个液力偶合器、一个液力变矩器完成不同工况下的工作。整个系统调用同一来源的同种油液，通过油泵的加压和油路的分流后，可以完成三种功能：作为控制油，推动阀芯，进行液压控制；作为传动介质，在液力元件中传递功率或制动功率；作为润滑油，为轴承和齿轮润滑降温。
附图说明
图1为本发明公开的液力传动箱用双排空供油控制系统的结构图；
图2为本发明的A向换向机构/B向换向机构的结构图；
图3为双联外齿轮泵的结构图；
图4为三联外齿轮泵的结构图；
图5为制动器充油排油阀的结构图；
图6为单向通行阀的结构图；
图7为在怠速工况下本发明公开的液力传动箱用双排空供油控制系统的结构图；
图8为在低速工况下本发明公开的液力传动箱用双排空供油控制系统的结构图；
图9为在高速工况下本发明公开的液力传动箱用双排空供油控制系统的结构图；
图10为在制动工况下本发明公开的液力传动箱用双排空供油控制系统的结构图；
图11为在紧急工况下本发明公开的液力传动箱用双排空供油控制系统的结构图。
图中：1、控制单元，2、变矩器充油控制电磁阀，3、换向先导电磁阀，4、A向换向控制电磁阀，5、B向换向控制电磁阀，60、第一单向通行阀，61、第二单向通行阀，62、第三单向通行阀，7、A向换向活塞，8、A向花键轴，9、A向输出齿轮，10、过度齿轮，11、机械箱输出齿轮，12、输出轴，13、B向换向活塞，14、B向花键轴，15、B向输出齿轮，16、双联外齿轮泵，17、机械箱油底壳，18、液力箱油底壳，19、滤清器，20、三联外齿轮泵，21、液力传动输入齿轮，22、散热器，23、润滑前置阀，24、润滑油路出口，25、偶合器充油控制电磁阀，26、制动器充油控制电磁阀，27、变矩器充油排油阀，28、偶合器前置阀，29、偶合器充油阀，30、制动器充油排油阀，31、变矩器，32、偶合器，33、制动器，34、应急控制单元，35、应急变矩器充油控制电磁阀，36、应急A向换向控制电磁阀，37、应急B向换向控制电磁阀，38、输入法兰，39、第一液力输出齿轮，40、输出法兰，42、输入轴、43、液力轴、44、液力传动齿轮，45、第二液力输出齿轮，46、排空泵，47、控制润滑供油泵，48、第一外齿轮泵，49、第二外齿轮泵，50、第三外齿轮泵，51、控制油路Ⅰ，52、控制油路Ⅱ，53、控制油路Ⅲ，54、A向复位弹簧，55、第一A向外花键，56、第二A向外花键，57、B向复位弹簧，58、第一B向外花键，59、第二B向外花键，60、第一单向通行阀，61、第二单向通行阀，62、第三单向通行阀，63、第四单向通行阀，64、单向通行阀阀体，65、换向活塞，66、进油口，67、出油口，68、泵体、69、齿轮，70、第一排油部，71、第二排油部，72、第三排油部，74、活塞，75、控制油入口，76、供油入口，77、供油出口，78、排油入口,79、排油出口，80、第五单向通行阀，81、润滑油路，82、机械箱体，83、液力箱壳体。
具体实施方式
如图1所示为本发明公开的液力传动箱用双排空供油控制系统，包括，
液力箱，包括液力箱壳体83和设置在所述液力箱壳体83内的输入轴42、液力传动输入齿轮21、液力轴43、制动器33、偶合器32、液力轴传动齿轮44、变矩器31、第一液力输出齿轮39以及第二液力输出齿轮45，所述液力传动输入齿轮21设置在所述输入轴42上，所述液力轴43上依次设有所述制动器33、偶合器32、液力轴传动齿轮44、变矩器31以及第一液力输出齿轮39，所述液力传动输入齿轮21与所述液力轴传动齿轮44啮合，所述第二液力输出齿轮45设置在所述液力箱壳体83上且与所述第一液力输出齿轮39啮合；
机械箱，包括机械箱体82和设置在所述机械箱体82内的A向输出齿轮9、A向换向机构、B向输出齿轮15、B向换向机构、过渡齿轮10、输出轴12以及机械箱输出齿轮11；所述A向换向机构用于控制所述A向输出齿轮9与所述第一液力输出齿轮39接合和分离；所述B向换向机构用于控制所述B向输出齿轮15与所述第二液力输出齿轮45接合和分离；所述机械箱输出齿轮11设置在所述输出轴12上；所述过渡齿轮10与所述A向输出齿轮9、B向输出齿轮15以及机械箱输出齿轮11啮合；
具体地，如图2所示，所述A向换向机构包括A向换向控制电磁阀4、A向花键轴8、A向复位弹簧54以及A向换向活塞7；所述A向换向控制电磁阀4用于控制A向换向活塞7与控制油路Ⅲ53的连通和断开，所述A向花键轴8上设有第一A向外花键55和第二A向外花键56，第一A向外花键和第二A向外花键位于A向花键轴的两端部，所述第一A向外花键与所述第一液力输出齿轮的内花键啮合，所述A向换向活塞在压力油的作用下驱动所述A向花键轴向靠近设有所述第一液力输出齿轮的一侧运动使得所述第二A向外花键与所述A向输出齿轮的内花键啮合，压力油切断后，A向复位弹簧54驱动所述A向花键轴向远离设有所述第一液力输出齿轮的一侧运动使得所述第二A向外花键与所述A向输出齿轮的内花键分离；
所述B向换向机构包括B向换向控制电磁阀5、B向花键轴14、B向复位弹簧57以及B向换向活塞14；所述B向换向控制电磁阀5用于控制B向换向活塞与控制油路Ⅲ的连通和断开，所述B向花键轴上设有第一B向外花键和第二B向外花键，第一B向外花键58和第二B向外花键59位于B向花键轴的两端部，所述第一B向外花键与所述第二液力输出齿轮的内花键啮合，所述B向换向活塞在压力油的作用下驱动所述B向花键轴向靠近设有所述第二液力输出齿轮的一侧运动使得所述第二B向外花键与所述B向输出齿轮的内花键啮合，压力油切断后，B向复位弹簧驱动所述B向花键轴向远离设有所述第二液力输出齿轮的一侧运动使得所述第二B向外花键与所述B向输出齿轮的内花键分离；
所述A向换向控制电磁阀和所述B向换向控制电磁阀均与所述控制单元连接；
双联外齿轮泵16，如图3所示，双联外齿轮泵16包括用于将机械箱中的工作油输入至液力箱的排空泵46和用于将机械箱中的工作油输入至润滑油路和/或控制油路的控制润滑供油泵47；
三联外齿轮泵20，如图4所示，三联外齿轮泵20包括用于将机械箱中的工作油输入至液力箱的第一外齿轮泵48、用于将液力箱中的工作油输入至供油管路的第二外齿轮泵49以及用于将液力箱中的工作油输入至润滑油路和/或控制油路的第三外齿轮泵50；
散热器22，设置在供油管路中用于对工作油进行冷却；
润滑前置阀23，设置在润滑油路中用于控制润滑油路的打开和关闭；
所述控制油路包括控制油路Ⅰ51、控制油路Ⅱ52以及控制油路Ⅲ53；
偶合器充油控制电磁阀25，设置在控制油路Ⅱ中用于控制偶合器充油阀29的打开和闭合；
制动器充油控制电磁阀26，设置在控制油路Ⅰ中用于控制偶合器前置阀28和制动器充油排油阀30的打开和闭合；
变矩器充油控制电磁阀2，设置在控制油路Ⅲ中用于控制变矩器充油排油阀27的打开和闭合；
制动器充油排油阀30，设置在供油管路中用于控制供油管路与制动器的连通和断开；
偶合器前置阀28，设置在供油管路用于调节进入偶合器充油阀29的流量；
偶合器充油阀29，设置在供油管路中用于控制供油管路与偶合器的连通和断开；
变矩器充油排油阀27，设置在供油管路中用于控制供油管路与变矩器的连通和断开；
换向先导电磁阀3，设置在设置在控制油路Ⅲ中用于控制控制油路Ⅲ与A向换向机构/B向换向机构的连通和断开；
控制单元1，用于控制变矩器充油控制电磁阀2、换向先导电磁阀3、偶合器充油控制电磁阀25以及制动器充油控制电磁阀26的打开和关闭。
通过本发明公开的液力传动箱用双排空供油控制系统可以实现机械箱中的工作油在任何工况下都能够持续抽油排空，提高了整个系统的工作的可靠性。
进一步地，还包括应急系统；
所述应急系统包括应急控制单元34、应急变矩器充油控制电磁阀35、应急A向换向控制电磁阀36以及应急B向换向控制电磁阀37；
所述应急控制单元34与所述应急变矩器充油控制电磁阀35、应急A向换向控制电磁阀36以及应急B向换向控制电磁阀37连接；
所述应急变矩器充油控制电磁阀35用于控制A向换向机构/B向换向机构与变矩器充油排油阀27的连通和断开；
所述应急A向换向控制电磁阀36用于控制A向换向活塞与控制油路Ⅲ的连通和断开；
所述应急B向换向控制电磁阀37用于控制B向换向活塞与控制油路Ⅲ的连通和断开。
通过设置应急系统，可以在紧急情况下，通过该应急系统控制液力传动箱，进而驱动装有整个传动装置的车辆以较低的速度行驶至维修区域。
进一步地，所述第三外齿轮泵50和所述控制润滑供油泵47之间设有第一单向通行阀60，所述第一单向通行阀60用于择一的方式通过所述第三外齿轮泵和所述控制润滑供油泵将工作油输入至润滑油路和/或控制油路中；
所述变矩器充油控制电磁阀2与所述应急变矩器充油控制电磁阀35之间设有第二单向通行阀61，所述第二单向通行阀61用于择一的方式通过所述变矩器充油控制电磁阀2和应急变矩器充油控制电磁阀35控制所述变矩器充油排油阀27的打开和闭合；
所述A向换向控制电磁阀4与所述应急A向换向控制电磁阀36之间设有第三单向通行阀62，所述第三单向通行阀62用于择一的方式通过所述A向换向控制电磁阀4和所述应急A向换向控制电磁阀36控制所述A向换向机构；
所述B向换向控制电磁阀5与所述应急B向换向控制电磁阀37之间设有第四单向通行阀63，所述第四单向通行阀63用于择一的方式通过所述B向换向控制电磁阀5和所述应急B向换向控制电磁阀37控制所述B向换向机构。多处采用单向通行阀，利用简单的机械结构控制油液在油路中的流向和充油的先后顺序；
所述A向换向机构和所述B向换向机构之间设有第五单向通行阀80，所述第五单向通行阀80用于择一的方式将所述A向换向机构和所述B向换向机构与所述应急变矩器充油控制电磁阀35连通。
进一步地，如图6所示，所述第一单向通行阀、第二单向通行阀、第三单向通行阀以及第四单向通行阀具有相同的结构，包括单向通行阀阀体64和设置在所述单向通行阀阀体内的换向活塞65，所述单向通行阀阀体上设有两个进液口66和一个出液口67，所述单向通行阀阀体内设有阀腔，所述两个进液口分别位于阀腔的两端，所述出液口位于两个进液口之间，所述阀腔内设有所述活塞，当进液口中输入压力油时，压力大的一侧压力油将活塞推向压力小的一侧，使得压力大的一侧的进液口与出液口连通。
通过设置多个单向通行阀，简化了整个控制系统的结构，并且可以快速的实现不同工作状态的油路的连通和关闭。
进一步地，如图3所示，所述排空泵和所述控制润滑供油泵具有相同的结构，包括泵体68、设置在所述泵体68中的相互啮合的两个齿轮69和设置在所述泵体68上的排油通道，所述排油通道包括第一排油部70、第二排油部71以及第三排油部72，所述第一排油部和第二排油部的进口端设置在齿轮啮合部位的两侧，所述第三排油部用于将第一排油部和第二排油部与出油口连接，所述第三排油部中设有用于择一的方式使第一排油部和第二排油部与所述出油口连通的活塞74。该结构的排空泵和控制润滑供油泵具有结构简单，同时保证无论正反转都可以实现对机械箱的排空和用于向润滑油路和/或控制油路提供工作油。
进一步地，如图5所示，所述制动器充油排油阀30包括阀体和置于所述阀体内的阀芯和复位弹簧，所述阀体上设有控制油入口75、供油入口76、供油出口77、排油入口78以及排油出口79；
所述控制油入口与所述控制油路Ⅰ连接，所述供油入口与所述供油管路连接，所述供油出口与所述制动器的进油口连接，所述排油入口与所述制动器的出油口连接，所述排油出口与所述散热器连接，控制油控制所述制动器充油排油阀打开时，所述供油入口和供油出口连通，所述排油入口和排油出口连通。
进一步地，所述供油管路、所述润滑前置阀23与所述第三外齿轮泵之间的管路上以及第二外齿轮泵的进油口的管路上均设有滤清器。
进一步地，所述双联外齿轮泵由所述机械箱输出齿轮驱动，所述三联外齿轮泵由所述液力传动输入齿轮驱动，可以简化结构，保证系统工作的可靠性。
本系统可以实现液力传动箱在以下多种工况的工作，不同工况下的工作原理如下：
1、怠速工况
如图7所示，在此工况下，发动机以怠速运转，带动输入法兰38及输入轴42和液力传动输入齿轮21旋转,液力传动输入齿轮21驱动三联外齿轮泵20工作。第一外齿轮泵从机械箱油底壳17中抽取传动油，排入液力箱油底壳18。第二外齿轮泵从液力箱油底壳抽取传动油后，输送到散热器22。传动油经散热器22冷却和滤清器19过滤后，分为左右两路，左一路进入供油油路后一分为三：⑴到达制动器充油排油阀30的供油入口(图中左上口)、⑵经过常通状态的偶合器前置阀28，到达偶合器充油阀29的进油口(图中左下口)、⑶到达变矩器充油排油阀27的进油口(图中左上口)，至此充油油路准备完成；右一路被三联外齿轮泵20的第三外齿轮泵吸入(图中从左口)，流出后(图中下左口)输送到第一单向通行阀6，压紧活塞封住与控制润滑供油泵连通的进液口(右下入口)，并从其出液口(左侧出口)流出，经滤清器过滤后，进入润滑前置阀23。阀芯被油液推动，润滑油路(左上出口)也被打开，流入润滑前置阀23的油液一分为二，图中左一路通过润滑油路到达润滑油路出口24即系统中各强制润滑点；右一路进入控制油路，进入偶合器充油控制电磁阀25、制动器充油控制电磁阀26、变矩器充油控制电磁阀2、换向先导电磁阀3、A向换向控制电磁阀4、B向换向控制电磁阀5、应急A向换向控制电磁阀36以及应急B向换向控制电磁阀37、至此控制油路准备完成。
供油、控制油路准备完成后，可以进行输出方向的选择(切换)工作，此处以选择A向输出为例(B向输出的选择及A、B方向的切换与之类似，在此不做赘述)，控制单元1向换向先导电磁阀3、A向换向控制电磁阀4发送电信号，电磁阀3、4的阀芯动作，进口与出口间的油路连通，且出口打开，控制油流经电磁阀3、4，进入第三单向通行阀62，压紧活塞封住其右上入口，并从其下部出口流出，进入换向油缸，推动A向换向活塞7。A向花键轴8在换向活塞的推动下向左移动，右侧的外花键与A向输出齿轮9的内花键啮合。此时，液力元件输出的功率，以液力轴输出齿轮39-A向花键轴8-A向输出齿轮9-过度齿轮10-输出齿轮11-输出轴12的顺序传递。当A向换向活塞7向左运动到限位时，A向换向油缸下部的出油口会打开，推动A向换向活塞7的控制油会由此流入第五单向通行阀80，压紧活塞封住其左下入口，并从其右部出口流出，到达应急变矩器充油控制电磁阀35的入口等待。
至此，传动箱进入怠速工况，整个系统准备就绪，但没有动力输出
2、低速工况
如图8所示，控制单元1向变矩器充油控制电磁阀2发送电信号，变矩器充油控制电磁阀2的阀芯动作，进口与出口间的油路连通，且出口打开，控制油流经电磁阀2，进入第二单向通行阀61，压紧活塞封住其右上入口，并从其左侧出口流出，进入变矩器充油排油阀27，推动阀芯向下运动，左上与右上油口连通，在左上口等待的传动油通过右上油口进入变矩器充油油路，变矩器31充油工作，动力通过液力轴输出齿轮39输出，输出齿轮11被带动旋转，驱动双联外齿轮泵16工作。其中上部一联排空泵从机械箱壳体17中抽取传动油，排入液力箱壳体83。下部一联控制/润滑油泵从机械箱壳体17中抽取传动油，输送到第一单向通行阀60，由于其压强通常小于来自三联外齿轮泵20的第三外齿轮泵控制润滑泵输送的油液压强，无法推动活塞从出口流出，停在活塞处待三联外齿轮泵20供油压力不足时替代其为润滑、控制油路供油。由于变矩器31在工作时发热量较大，故设计变矩器充油排油阀27阀芯向下运动时，会同时将左下口和右下口连通，即排油口和偶合器排油油路连通，偶合器在通过充油油路补充低温(经过散热器22)传动油的同时，将腔内温度较高的传动油通过排油口排入液力箱油底壳18，在实际中各种阀设置在液力箱壳体内，因此，图中显示的变矩器充油排油阀27的左下口未与任何油路连接。
因为变矩器增大扭矩的特性，此工况下，由输出法兰40输出的扭矩，会大于由输入法兰38输入的扭矩
3、高速工况
如图9所示，随着速度的提升，控制单元1向变矩器充油控制电磁阀2发送电信号，电磁阀2的阀芯复位，变矩器的充油油路和排油油路都被切断，腔室内残余的传动油会从泄油口(图中为标出)中逐渐排出。同时控制单元1向偶合器充油控制电磁阀25发送电信号，电磁阀25的阀芯动作，进口与出口间的油路连通，且出口打开，控制油流经电磁阀25，进入偶合器充油阀29，推动阀芯向下运动，左右油口连通，在左口等待的传动油通过右口进入偶合器充油油路，偶合器32充油工作，动力继续通过第一液力输出齿轮39输出
4、制动工况
如图10所示，传动箱处于低速或者高速工况时，都可以切换到制动工况。进入制动工况后，控制单元1向变矩器充油控制电磁阀2和偶合器充油控制电磁阀25发送电信号，使电磁阀2和电磁阀25的阀芯复位(或保持复位状态)，变矩器的充油油路和排油油路以及偶合器充油油路都关闭(或保持关闭)，残存在腔室内的传动油逐渐排空，输出的牵引功率逐渐减小。同时控制单元1向制动器充油控制电磁阀26发送电信号，电磁阀26的阀芯动作，进口与出口间的油路连通，且出口打开，控制油流经电磁阀26进入制动器充油排油阀30，推动阀芯向下运动，左上油口与右油口连通，在左上口等待的传动油通过油口进入制动器充油油路，制动器33充油工作，输出制动扭矩，同时释放大量热量，故设计制动器充油排油阀30阀芯向下运动时，会同时将左中与左下口连通，即制动器排油油路与散热器22的通路连通，制动器腔室中的高温传动油进入散热器22进行冷却。另外流经电磁阀26的控制油还会进入偶合器前置阀28，推动阀芯向下运动，减小左口与右下口通路的通过面积
5、紧急工况
如图11所示，紧急工况，指的是控制单元1出现故障，无法正常发出电信号对进入偶合器充油控制电磁阀25、制动器充油控制电磁阀26、变矩器充油控制电磁阀2、换向先导电磁阀3、A向换向控制电磁阀4以及B向换向控制电磁阀5进行控制的情况。此时应急控制单元34(或应急信号源)启动，向应急A向换向控制电磁阀36发出电信号，电磁阀36的阀芯动作，进口与出口间的油路连通，且出口打开，控制油流经电磁阀36进入第四单向通行阀63，推动活塞向左移动，压紧活塞封住其左上入口，并从其下部出口流出，进入换向油缸，推动A向换向活塞7。当A向换向活塞7向左运动到限位时，A向换向油缸下部的出油口会打开，推动A向换向活塞7的控制油会由此流入第五单向通行阀80，压紧活塞封住其左下入口，并从其右部出口流出，到达应急变矩器充油控制电磁阀35的入口等待。之后应急控制单元34向应急变矩器充油控制电磁阀35发出电信号，电磁阀35的阀芯动作，进口与出口间的油路连通，且出口打开，控制油流经电磁阀35进入(临近变矩器充油排油阀27的)第二单向通行阀61，压紧活塞封住其左下入口，并从其左部出口流出，进入变矩器充油排油阀27，推动阀芯向下运动，变矩器31的充油和排油油路分别接通(与低速工况时相同)，变矩器31充油工作，输出功率，可带动装载整个传动装置的车辆以较低的速度行驶至维修区域
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种液力传动箱用双排空供油控制系统，其特征在于：包括
液力箱，包括液力箱壳体和设置在所述液力箱壳体内的输入轴、液力传动输入齿轮、液力轴、制动器、偶合器、液力轴传动齿轮、变矩器、第一液力输出齿轮以及第二液力输出齿轮，所述液力传动输入齿轮设置在所述输入轴上，所述液力轴上依次设有所述制动器、偶合器、液力轴传动齿轮、变矩器以及第一液力输出齿轮，所述液力传动输入齿轮与所述液力轴传动齿轮啮合，所述第二液力输出齿轮设置在所
述液力箱壳体上且与所述第一液力输出齿轮啮合；
机械箱，包括机械箱体和设置在所述机械箱体内的A向输出齿轮、A向换向机构、B向输出齿轮、B向换向机构、过渡齿轮、输出轴以及机械箱输出齿轮；所述A向换向机构用于控制所述A向输出齿轮与所述第一液力输出齿轮接合和分离；所述B向换向机构用于控制所述B向输出齿轮与所述第二液力输出齿轮接合和分离；所述机械箱输出齿轮设置在所述输出轴上；所述过渡齿轮与所述A向输出齿轮、B向输出齿轮以及机械箱输出齿轮啮合；
双联外齿轮泵，包括用于将机械箱中的工作油输入至液力箱的排空泵和用于将机械箱中的工作油输入至润滑油路和/或控制油路的控制润滑供油泵；
三联外齿轮泵，包括用于将机械箱中的工作油输入至液力箱的第一外齿轮泵、用于将液力箱中的工作油输入至供油管路的第二外齿轮泵以及用于将液力箱中的工作油输入至润滑油路和/或控制油路的第三外齿轮泵；
散热器，设置在供油管路中用于对工作油进行冷却；
润滑前置阀，设置在润滑油路中用于控制润滑油路的打开和关闭；
所述控制油路包括控制油路Ⅰ、控制油路Ⅱ以及控制油路Ⅲ；
偶合器充油控制电磁阀，设置在控制油路Ⅱ中用于控制偶合器充油阀的打开和闭合；
制动器充油控制电磁阀，设置在控制油路Ⅰ中用于控制偶合器前置阀和制动器充油排油阀的打开和闭合；
变矩器充油控制电磁阀，设置在控制油路Ⅲ中用于控制变矩器充油排油阀的打开和闭合；
制动器充油排油阀，设置在供油管路中用于控制供油管路与制动器的连通和断开；
偶合器前置阀，设置在供油管路用于调节进入偶合器充油阀的流量；
偶合器充油阀，设置在供油管路中用于控制供油管路与偶合器的连通和断开；
变矩器充油排油阀，设置在供油管路中用于控制供油管路与变矩器的连通和断开；
换向先导电磁阀，设置在控制油路Ⅲ中用于控制控制油路Ⅲ与A向换向机构/B向换向机构的连通和断开；
控制单元，用于控制变矩器充油控制电磁阀、换向先导电磁阀、偶合器充油控制电磁阀以及制动器充油控制电磁阀的打开和关闭。
2.根据权利要求1所述的液力传动箱用双排空供油控制系统，其特征在于：所述A向换向机构包括A向换向控制电磁阀、A向花键轴、A向复位弹簧以及A向换向活塞；所述A向换向控制电磁阀用于控制A向换向活塞与控制油路Ⅲ的连通和断开，所述A向花键轴上设有第一A向外花键和第二A向外花键，所述第一A向外花键与所述第一液力输出齿轮的内花键啮合，所述A向换向活塞在压力油的作用下驱动所述A向花键轴向靠近设有所述第一液力输出齿轮的一侧运动使得所述第二A向外花键与所述A向输出齿轮的内花键啮合，压力油切断后，A向复位弹簧驱动所述A向花键轴向远离设有所述第一液力输出齿轮的一侧运动使得所述第二A向外花键与所述A向输出齿轮的内花键分离；
所述B向换向机构包括B向换向控制电磁阀、B向花键轴、B向复位弹簧以及B向换向活塞；所述B向换向控制电磁阀用于控制B向换向活塞与控制油路Ⅲ的连通和断开，所述B向花键轴上设有第一B向外花键和第二B向外花键，所述第一B向外花键与所述第二液力输出齿轮的内花键啮合，所述B向换向活塞在压力油的作用下驱动所述B向花键轴向靠近设有所述第二液力输出齿轮的一侧运动使得所述第二B向外花键与所述B向输出齿轮的内花键啮合，压力油切断后，B向复位弹簧驱动所述B向花键轴向远离设有所述第二液力输出齿轮的一侧运动使得所述第二B向外花键与所述B向输出齿轮的内花键分离；
所述A向换向控制电磁阀和所述B向换向控制电磁阀均与所述控制单元连接。
3.根据权利要求1或2所述的液力传动箱用双排空供油控制系统，其特征在于：还包括应急系统；
所述应急系统包括应急控制单元、应急变矩器充油控制电磁阀、应急A向换向控制电磁阀以及应急B向换向控制电磁阀；
所述应急控制单元与所述应急变矩器充油控制电磁阀、应急A向换向控制电磁阀以及应急B向换向控制电磁阀连接；
所述应急变矩器充油控制电磁阀用于控制A向换向机构/B向换向机构与变矩器充油排油阀的连通和断开；
所述应急A向换向控制电磁阀用于控制A向换向活塞与控制油路Ⅲ的连通和断开；
所述应急B向换向控制电磁阀用于控制B向换向活塞与控制油路Ⅲ的连通和断开。
4.根据权利要求3所述的液力传动箱用双排空供油控制系统，其特征在于：所述第三外齿轮泵和所述控制润滑供油泵之间设有第一单向通行阀，所述第一单向通行阀用于择一的方式通过所述第三外齿轮泵和所述控制润滑供油泵将工作油输入至润滑油路和/或控制油路中；
所述变矩器充油控制电磁阀与所述应急变矩器充油控制电磁阀之间设有第二单向通行阀，所述第二单向通行阀用于择一的方式通过所述变矩器充油控制电磁阀和应急变矩器充油控制电磁阀控制所述变矩器充油排油阀的打开和闭合；
所述A向换向控制电磁阀与所述应急A向换向控制电磁阀之间设有第三单向通行阀，所述第三单向通行阀用于择一的方式通过所述A向换向控制电磁阀和所述应急A向换向控制电磁阀控制所述A向换向机构；
所述B向换向控制电磁阀与所述应急B向换向控制电磁阀之间设有第四单向通行阀，所述第四单向通行阀用于择一的方式通过所述B向换向控制电磁阀和所述应急B向换向控制电磁阀控制所述B向换向机构；
所述A向换向机构和所述B向换向机构之间设有第五单向通行阀，所述第五单向通行阀用于择一的方式将所述A向换向机构和所述B向换向机构与所述应急变矩器充油控制电磁阀连通。
5.根据权利要求1所述的液力传动箱用双排空供油控制系统，其特征在于：
所述排空泵和所述控制润滑供油泵具有相同的结构，包括泵体、设置在所述泵体中的相互啮合的两个齿轮和设置在所述泵体上的排油通道，所述排油通道包括第一排油部、第二排油部以及第三排油部，所述第一排油部和第二排油部的进口端设置在齿轮啮合部位的两侧，所述第三排油部用于将第一排油部和第二排油部与出油口连接，所述第三排油部中设有用于择一的方式使第一排油部和第二排油部与所述出油口连通的活塞。
6.根据权利要求1所述的液力传动箱用双排空供油控制系统，其特征在于：所述制动器充油排油阀包括阀体和置于所述阀体内的阀芯和复位弹簧，所述阀体上设有控制油入口、供油入口、供油出口、排油入口以及排油出口；
所述控制油入口与所述控制油路Ⅰ连接，所述供油入口与所述供油管路连接，所述供油出口与所述制动器的进油口连接，所述排油入口与所述制动器的出油口连接，所述排油出口与所述散热器连接，控制油控制所述制动器充油排油阀打开时，所述供油入口和供油出口连通，所述排油入口和排油出口连通。
7.根据权利要求1所述的液力传动箱用双排空供油控制系统，其特征在于：所述供油管路、所述润滑前置阀与所述第三外齿轮泵之间的管路上以及第二外齿轮泵的进油口的管路上均设有滤清器。
8.根据权利要求1所述的液力传动箱用双排空供油控制系统，其特征在于：所述双联外齿轮泵由所述机械箱输出齿轮驱动，所述三联外齿轮泵由所述液力传动输入齿轮驱动。
9.根据权利要求4所述的液力传动箱用双排空供油控制系统，其特征在于：所述第一单向通行阀、第二单向通行阀、第三单向通行阀以及第四单向通行阀具有相同的结构，包括单向通行阀阀体和设置在所述单向通行阀阀体内的换向活塞，所述单向通行阀阀体上设有两个进液口和一个出液口，所述单向通行阀阀体内设有阀腔，所述两个进液口分别位于阀腔的两端，所述出液口位于两个进液口之间，所述阀腔内设有所述活塞，当进液口中输入压力油时，压力大的一侧压力油将活塞推向压力小的一侧，使得压力大的一侧的进液口与出液口连通。
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