CN113386728A - 一种变速箱的软制动及能量再生比例控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变速箱的软制动及能量再生比例控制系统包括：主泵控制单元、能量再生单元、软制动控制单元、燃油机启动单元、增风吹尘单元，主泵控制单元与能量再生单元、软制动控制单元、增风吹尘单元连接，能量再生单元用于储能并提供软制动负载，增风吹尘单元用于散热或给吸气空滤吹尘并给吸气口增加进气量，燃油机启动单元与主泵控制单元、能量再生单元连接，能量再生单元用于给燃油机启动单元提供能量或给增风吹尘单元提供工作动能，燃油机启动单元同样可以用于控制主泵控制单元在液压系统异紧急停止泵油。液压元件布局合理，各种单元相互配合，能够充分利用液压油实现分级制动、油液散热、空气滤芯除尘、增加燃油机进气量的功能。

Description

一种变速箱的软制动及能量再生比例控制系统

技术领域

本发明涉及车辆液压控制系统领域，特别涉及一种变速箱的软制动及能量再生比例控制系统。

背景技术

重型车辆在矿区生产运营中，由于其重载运行，路况复杂，有矿用运输车中的液压系统就显得十分重要，为其重要组成部分，可以用于转向系统，行车制动系统，举升系统。同样在行车制动过车中，液压能量的浪费也非常普遍，液压系统在重载矿用运输车中为关键性技术，由于在矿区路况负载，路面起伏不定，尤其会存在陡坡或者坡面较长的斜坡，车辆在使用过程中，刹车片处于长时间制动，容易产生制动失效的问题，并且发动机失效也会造成发动机制动失效的问题。

如中国专利数据库公开的一篇名为一种矿用自卸车液压制动控制系统的专利，公开(公告)号为CN202608756U，该种矿用自卸车液压制动控制系统包括：液压油箱、吸油滤油器、变量柱塞泵、高压滤油器、后桥蓄能器、前桥蓄能器、制动充液阀组、紧急制动电磁换向阀、先导式制动控制阀、装载及干湿路面控制阀组、前桥制动器、制动灯开关、后桥制动器、驻车制动器、驻车制动缸，其特征在于：通过变量柱塞泵作为系统的动力源，根据负载压力调节制动泵的排量，达到节能增效的目的，但其由于采用发动机对变量柱塞泵提供动力，从而在发动机因故障停止工作后，车辆的制动系统便会失效，并且该种矿用自卸车液压制动控制系统中的液压油只用来制动，液压能量的利用效率也相对较低。

发明内容

本申请通过提供一种变速箱的软制动及能量再生比例控制系统，通过将主油泵安装于变速箱并由变速箱中的转轴驱动主油泵转动，解决发动机失效，只要行车动，制动依然不会丢失，并且设置多个溢流压力不同的溢流阀提供制动负载，合理布置高压元件和低压元件，通过不同液压回路进行制动，提高制动效率。

本申请实施例提供了一种变速箱的软制动及能量再生比例控制系统，包括：主泵控制单元、能量再生单元、软制动控制单元、增风吹尘单元、燃油机启动单元，所述主泵控制单元与所述能量再生单元、软制动控制单元、增风吹尘单元连接，所述燃油机启动单元与所述主泵控制单元、能量再生单元连接，所述能量再生单元还与所述增风吹尘单元连接；

所述主泵控制单元包括：主油泵、斜盘油缸、开关阀一、压力切断阀、负载敏感比例阀，所述主油泵采用斜盘式变量泵，所述主油泵安装于车辆的变速箱，所述主油泵中的传动轴与变速箱中通过齿轮啮合连接至后桥主传动轴的主转轴连接，所述斜盘油缸的活塞杆与所述主油泵的斜盘连接，所述斜盘油缸的无杆腔通过所述压力切断阀、负载敏感比例阀与油箱连接，所述负载敏感比例阀具有油口P1、A1、T1以及控制油口L1、L2，所述控制油口L2与所述负载反馈阀的调节弹簧位于同一侧，所述压力切断阀具有油口P2、A2、T2以及位于同一侧的紧急制动油口X和控制油口L3，所述压力切断阀的调节弹簧位于所述紧急制动油口X的另一侧，所述油口P1、油口P2、控制油口L1、控制油口L3、所述开关阀一的进油口和所述斜盘油缸的有杆腔均与所述主油泵的出油口P连接，所述斜盘油缸的无杆腔通过油口T2、油口A2、油口T1、油口A1与所述油箱连接，所述控制油口L2与所述软制动控制单元、所述开关阀一的出油口连接，所述软制动控制单元根据制动所需负载对所述控制油口L2发出液压信号，控制所述负载敏感比例阀的阀芯运动，从而控制液路P1T1比例开口大小，以此控制斜盘驱动油缸的活塞杆位置，达到实时负载可以反馈控制所述主油泵输出流量的功能，所述压力切断阀设置所述软制动及能量再生比例控制系统的保护压力，当出油口P的压力超过保护压力时，所述压力切断阀紧急停止所述主油泵的流量输出；

所述能量再生单元分别与所述主油泵、增风吹尘单元、燃油机启动单元连接，所述能量再生单元用于在所述主油泵提供制动负载时收集油路中的高压油进行储能，所述能量再生单元还用于将能量释放给所述增风吹尘单元并驱动所述增风吹尘单元工作，所述能量再生单元还用于驱动发动机快速启动，所述能量再生单元包括：电磁溢流阀组件、蓄能器、开关阀二、开关阀三，所述电磁溢流阀件和所述蓄能器的进油口通过所述开关阀二与所述出油口P连接，所述蓄能器的进油口通过所述开关阀三与所述紧急制动油口X连接，所述电磁溢流阀组件的溢流压力设定范围为0-17.5MPa；

所述软制动控制单元包括：电比例溢流阀、流量控制阀组，所述流量控制阀组有两个且设为阀组一与阀组二，所述阀组一设置于所述电比例溢流阀与所述主泵控制单元之间，所述电比例溢流阀的溢流压力设定范围为0-31Mpa，所述阀组二设置于所述增风吹尘单元与所述主泵控制单元之间，所述阀组一和阀组二用于等比例分配流入所述电比例溢流阀和所述增风吹尘单元中的液压油，所述流量控制阀组均包括：定差减压阀、流量比例阀、梭阀，所述定差减压阀包括油口P3、A3和控制油口L4，所述流量比例阀包括油口P4、A4、T4和控制油口L5，所述油口P3与所述出油口P连接，所述油口A3与所述油口P4连接，所述阀组一中的所述油口A4与所述增风吹尘单元连接，所述阀组二中的所述油口A4与所述电比例溢流阀的进油口连接，所述电比例溢流阀的出油口、所述油口T4与所述油箱连接，所述控制油口L4、控制油口L5与所述梭阀的进油口连接，所述梭阀的出油口与所述控制油口L2连接，所述定差减压阀用于定比例分配所述油口P流向所述软制动控制单元和所述增风吹尘单元中的油量，所述流量比例阀用于将流量需求通过控制油口L2反馈给所述负载敏感比例阀；

所述燃油机启动单元包括：启动电机、启动泵，所述启动泵安装于所述启动电机，所述启动泵的进油口与油箱连接，所述启动泵的出油口与所述开关阀三、蓄能器的进油口连接；

其中，所述电磁溢流阀组件提供的软制动功率为W1，电比例溢流阀提供的制动功率为W2，工作时，底盘ECU系统检测到所需的软制动功率为W3，当W3＜W1，由所述能量再生单元工作提供所需制动负载，所述开关阀一得电导通所述控制油口L1与所述控制油口L2，所述负载敏感比例阀的阀芯在弹簧力的作用下移动，油路P1T1断开，液压油进入所述有杆腔并使得所述主油泵在全排量状态下工作，此时所述开关阀二得电导通液路，所述蓄能器开始收集液压能量，同时所述电磁溢流阀组件提供软制动负载，当所述电磁溢流阀组件的溢流压力达到17.5MPa时候提供最大W1，同时所述蓄能器完成液压能量的收集；

当W3＞W1时，由所述软制动控制单元提供制动负载，所述开关阀一、开关阀二失电断开所在液路，所述电比例溢流阀得电产生制动负载，同时所述流量比例阀得电并通过所述梭阀与所述负载敏感比例阀形成负载反馈，从而控制所述油路P1T1的开关比例，所述主油泵输出所述流量为比例阀所需要的流量，从而根据所述电比例溢流阀产生的被动负载形成实时变速箱齿轮软负载制动；

当上述工作中，系统出现异常情况时，所述启动电机带动所述启动泵工作，所述启动泵或者所述蓄能器将液压信号油通过所述开关阀三发送给所述紧急制动油口X，使得所述压力切断阀动作导通油路P2T2，从而所述无杆腔进油并通过所述活塞杆推动所述斜盘运动，使得所述主油泵输出功率为零。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步地：所述增风吹尘单元包括：换向阀一、液压马达、风扇、油散热器、导流板、油散热器，所述换向阀一包括油口P5、A5、B5、T5，所述油口P5与所述油口A4连接，所述油口A5与所述液压马达的进油口连接，所述油口B5与所述液压马达的出油口连接，所述油口T5与所述油箱连接，通过所述换向阀一控制所述液压马达的正反转，所述风扇安装于所述液压马达，所述导流板安装于柴油机吸气空气滤芯的入口处，所述导流板用于将所述风扇反转吹出的气流引导至柴油机吸气空气滤芯的入口处，所述油散热器设置于所述电比例溢流阀的出油口和所述油箱之间，所述马达正转用于对所述油散热器吹风，所述马达反转用于对吸气空气滤芯吹尘并增加所述吸气口的进气量。本步的有益效果：通过风扇正转对通过油散热器的高温液压油降温，保证了液压系统的热平衡稳定，而通过导流板引导风扇反转吹出风，可以对柴油机吸气空气滤芯进行除尘，除尘后，吸气口开启程度得到提升，提高进气的流畅性，并且反转吹出的风进一步可以进入吸气口中，从而提高了发动机燃烧的充分性。

进一步地：所述增风吹尘单元包括：减压阀，所述减压阀与所述液压马达并联设置并连接于所述换向阀一。本步的有益效果：通过设置减压阀一方面可以防止液压马达的过载，另一方面在油路油压突变时，液压马达还可以导通所在油路进行补油。

进一步地：还包括：加热箱底单元，所述加热箱底单元包括：导热板、节流截止阀，所述导热板安装于货箱和燃油箱，所述导热板开设有内腔，所述内腔、所述节流截止阀的进油口与所述油散热器的出油口连通，所述内腔、所述节流截止阀的出油口与所述油箱连接，所述截止阀用于调整进入所述内腔中的热油量。本步的有益效果：通过加热箱底单元加热货箱和燃油箱，可以提高车辆在寒冷环境中工作和运行的稳定性，节流截止阀的设置可以根据环境温度调整进入加热箱底单元的热油量，节约增风吹尘单元散热的功率。

进一步地：所述加热箱底单元还包括：背压阀，所述背压阀的进油口与所述节流截止阀的出油口连接，所述背压阀的出油口与所述油箱连接。本步的有益效果：通过背压阀提高高温液压油在导热板或油冷却器中停留的时间，达到最佳加热或冷却液压油的效果。

进一步地：所述燃油机启动单元还包括：手动泵，所述手动泵的出油口与所述蓄能器的进油口连接，当启动电机意外损坏，通过所述手动泵将液压油泵泵入所述能量再生单元，用于发动机的应急启动。本步的有益效果：通过手动泵便于对蓄能器进行手动补油，实现应急启动。

进一步地：所述燃油机启动单元还包括：换向阀二、启动马达、单向离合器，所述换向阀二包括油口P6、A6、B6、T6，所述油口P6与所述蓄能器的进油口、开关阀三的进油口连接，所述油口B6与所述启动马达的进油口连接，所述单向离合器设置于所述启动马达和发动机曲轴，所述油口A6与所述油口P5连接，所述油口T6与所述油箱连接，通过蓄能器和所述启动泵实现快速启动所述启动马达的功能。本步的有益效果：通过换向阀二可以将液压油的流向在启动马达和增风吹尘单元之间进行切换，最大程度的利用能量再生单元在软制动过程中收集的能量。

进一步地：所述主泵控制单元还包括：开关阀四，所述开关阀四的进油口与所述梭阀的出油口连通，所述开关阀四的出油口与所述油箱连通，所述开关阀四起卸荷作用，在所述流量比例阀应激变化导致油路L5L2出现瞬间负压时导通油路起瞬间补油作用。本步的有益效果：通过设置开关阀四，使得系统可以卸荷，便于对定差减压阀、比例流量阀等液压元件进行检修以及整个系统的自我保护。

进一步地：所述电磁溢流阀组件包括：电控溢流阀、开关阀五，所述蓄能器的进油口和所述电控溢流阀、开关阀五的进油口连通，所述电控溢流阀的出油口与所述油箱连通，所述开关阀五的出油口与所述电控溢流阀的卸荷口连通。本步的有益效果：通过开关阀五可以进行卸荷动作。

进一步地：所述主泵控制单元还包括：电控离合器，所述电控离合器设置于所述转轴与传动轴之间。本步的有益效果：通过电控离合器能够实现主油泵与变速箱驱动之间的连接和断开功能。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.主油泵安装在变速箱处，解决发动机失效，只要行车动，制动依然不会丢失，主制动方式为变量泵加电比例溢流阀阀，达到实时负载可以反馈控制所述主油泵输出流量的功能，又可将主油泵压力恒定后，又利用能量再生单元中电磁溢流阀组件制动，大大提高液压元器件可利用程度，等于冗余制动，延长电比例溢流阀的使用寿命；

2、软制动过程中，由于软制动功率W1远大于W2，通过底盘ECU系统互相切换，两者形成互补，使得高压元件与低压元件分开设计，可以降低成本，并且可以将降低液压元件在高压阶段的工作时间，对液压元件起到保护作用；

3、电比例溢流阀与能量再生单元中的电磁溢流阀组件形成二级压力制动，如果电比例溢流阀制动卡滞，底盘ECU系统切换至电磁溢流阀组件工作，使得制动不至于完全丢失，提高了系统工作的稳定性；

4、机械能在转化为液压能的过程中会产生大量的热能，本方案将其引入货箱底部，解决矿石冻在后箱体，举升无法倾倒问题，同工况下同时将该热油引入燃油箱，防止燃油上冻(以前一般电热丝加热油箱)，一举两得，既可以降低了液压油温，又解决了寒冷工况下，提升了矿车的使用范围；

5.独立的风扇可以正反转，正转对高温液压油液进行散热，反转可以利用导流板将风扇吹出的风引导至空气滤芯的吸气口处，将依附在空滤上的灰尘吹散，改善进气口环境，增大燃油机工作时候的吸风量，延长发动机使用寿命，使发动机燃烧更充分；

6.液压制动存在大量液压能量浪费，本发明设有能量再生单元，收集制动能量后，可用于液压启动，又可用于风扇吹灰，更可以在工作过程中对主油泵实现紧急停泵的功能，最大可能的实现了能量利用与储存；

7、设置有手动泵与能量再生单元联合动作，提高发动机的启动效率，实现发动机的快速启动；

8、设置紧急停泵的控制方式，能够极大的提高系统的安全性，能够在系统出现紧急情况的时候，紧急切断主油泵的流量输出，保护系统不受破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的液压原理图；

图2为主泵控制单元的液压原理图；

图3为能量再生单元的液压原理图；

图4为软制动控制单元的液压原理图；

图5为定差减压阀的结构示意图；

图6为燃油机启动单元的液压原理图；

图7为增风吹尘单元的液压原理图；

图8为导流板安装位置的结构示意图；

图9为加热箱底单元的液压原理图。

其中，1主泵控制单元，101主油泵，102斜盘油缸，103开关阀一，104压力切断阀，105负载敏感比例阀，106单向阀一，107电控离合器，108油箱；

2能量再生单元，201电磁溢流阀组件，202蓄能器，203开关阀二，204开关阀三，205电控溢流阀，206开关阀五，207开关阀七，208单向阀二，209单向阀三；

3软制动控制单元，301电比例溢流阀，302开关阀六，303阀组一，304阀组二，305定差减压阀，306流量比例阀，307梭阀，308开关阀四；

4燃油机启动单元，401启动电机，402启动泵，403单向阀四，404换向阀二，405启动马达，406单向离合器，407手动泵，408单向阀六；

5增风吹尘单元，501换向阀一，502液压马达，503风扇，504油散热器，505导流板，506减压阀，507单向阀五；

6加热箱底单元，601导热板，602节流截止阀，603背压阀，604单向阀七。

具体实施方式

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，机械连接的方式可以在现有技术中选择合适的连接方式，如焊接、铆接、螺纹连接、粘接、销连接、键连接、弹性变形连接、卡扣连接、过盈连接、注塑成型的方式实现结构上的相连；也可以是电连接，通过电传递能源或者信号；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施例

如图1所示，一种变速箱的软制动及能量再生比例控制系统，包括：主泵控制单元1、能量再生单元2、软制动控制单元3、燃油机启动单元4、增风吹尘单元5，主泵控制单元1与能量再生单元2、软制动控制单元3、增风吹尘单元5连接，能量再生单元2用于从主泵控制单元1处吸收高压油进行充能，同时给主泵控制单元1提供软制动负载，增风吹尘单元5用于给高温液压油吹风散热或者给吸气空气滤芯吹尘并增加吸气口的进气量，燃油机启动单元4与主泵控制单元1、能量再生单元2连接，能量再生单元2用于给燃油机启动单元4提供能量，从而提高发动机的启动效率，能量再生单元2还用于给增风吹尘单元5提供工作动能，能量再生单元2还用于控制主油泵101控制单元在液压系统异常时停止泵油，燃油机启动单元4同样可以用于控制主泵控制单元1在液压系统异紧急停止泵油。

如图2所示，主泵控制单元1包括：主油泵101、斜盘油缸102、开关阀一103、压力切断阀104、负载敏感比例阀105、单向阀一106、电控离合器107，主油泵101采用斜盘式变量泵，主油泵101固定安装于车辆的变速箱壳体，主油泵101中的传动轴通过电控离合器107与变速箱中的主转轴连接，主转轴又通过齿轮啮合连接至后桥主传动轴；斜盘油缸102的活塞杆与主油泵101的斜盘连接，斜盘油缸102的无杆腔依次通过压力切断阀104、负载敏感比例阀105后与油箱108连接，斜盘油缸102的有杆腔直接与主油泵101的出油口P连接，压力切断阀104通过单向阀一106与能量再生单元2连接，通过负载敏感比例阀105控制斜盘油缸102的活塞杆运动，从而驱动主油泵101的斜盘转动，实现对主油泵101输出流量的控制，而切断阀用于在液压系统发生紧急状况时，紧急停止主油泵101的流量输出。

如图2所示，负载敏感比例阀105上设置有油口P1、A1、T1以及控制油口L1、L2，控制油口L2与负载敏感反馈阀的调节弹簧位于同一侧，压力切断阀104具有油口P2、A2、T2以及位于同一侧的紧急制动油口X和控制油口L3，压力切断阀104的调节弹簧(弹簧用于设定压力切断压力)位于紧急制动油口X的另一侧，油口P1、油口P2、控制油口L1、控制油口L3、开关阀一103的进油口、斜盘油缸102的有杆腔均与主油泵101的出油口P连接，斜盘油缸102的无杆腔通过油口T2、油口A2、油口T1、油口A1与油箱108连接，控制油口L2与软制动控制单元3、开关阀一103的出油口连接，紧急制动油口X与单向阀一106的出油口连接，单向阀一106的进油口与能量再生单元2连接，其中，软制动控制单元3根据制动所需负载对控制油口L2发出液压信号，控制负载敏感比例阀105的阀芯运动，从而控制液路P1T1开关比例，以此控制斜盘油缸102的活塞位置，从而实时控制主油泵101的输出流量。

如图3所示，能量再生单元2包括：电磁溢流阀组件201、蓄能器202、开关阀二203、开关阀三204，开关阀二203的进油口与出油口P连接，开关阀二203的出油口与电磁溢流阀件、蓄能器202、开关阀三204的进油口连接，开关阀三204的出油口与紧急制动油口X连接，其中，电磁溢流阀组件201的溢流压力设定范围为0-17.5MPa，电磁溢流阀组件201与蓄能器202之间设置有压力监测点Y，压力监测点Y中设置有压力传感器，压力传感器与底盘ECU系统电连接。

如图3所示，电磁溢流阀组件201包括：电控溢流阀205、开关阀五206，蓄能器202的进油口和电控溢流阀205、开关阀五206的进油口连通，电控溢流阀205的出油口与油箱108连通，开关阀五206的出油口与电控溢流阀205的卸荷口连通，通过开关阀五206导通其所在油路，从而可以进行卸荷动作。

如图3所示，能量再生单元2还包括：开关阀七207、单向阀二208、单向阀三209，单向阀二208的进油口与油箱108连接，单向阀二208的出油口与单向阀三209的进油口、开关阀二203的出油口连接，单向阀三209的出油口与开关阀七207的进油口连接，开关阀七207的出油口与蓄能器202、开关阀三204的进油口连接，当软制动控制单元3、增风吹尘单元5同时工作导致系统流量饱和时，开关阀七207得电断开所在油路，油箱108中的油通过单向阀二208、开关阀二203反回系统，同时单向阀二208阻断高压油直接进入油箱108，避免引起系统瞬间卸荷的问题。

如图4所示，软制动控制单元3包括：电比例溢流阀301、流量控制阀组、开关阀六302，流量控制阀组有两个且设为阀组一303与阀组二304，阀组一303设置于电比例溢流阀301与主泵控制单元1之间，电比例溢流阀301的溢流压力设定范围为0-31Mpa，阀组二304设置于增风吹尘单元5与主泵控制单元1之间，阀组一303和阀组二304用于等比例分配流入电比例溢流阀301和增风吹尘单元5中的液压油，开关阀六302的进油口与电比例溢流阀301的卸荷口连接，开关阀六302的出油口与油箱108连接，从而可以通过开关阀六302进行卸荷动作。

如图4所示，流量控制阀组均包括：定差减压阀305、流量比例阀306、梭阀307，定差减压阀305包括油口P3、A3和控制油口L4，定差减压阀305的结构如图5所示，其中，

阀杆的平衡方程为：

F—弹簧力，A—阀杆面积 (1)

阀杆的流量方程为：

k—与阀开口有关的系数 (2)

其中，ΔP为油口P3与油口A3之间的压差，p1为油口A3的压力，p2为控制油口L4的压力，当定差减压阀305中弹簧力设定后，ΔP只与弹簧力与阀杆面积有关，可认为ΔP不变，因此通过阀杆的流量只和k(阀杆行程)有关，其动作时不受负载压力变化的影响，故而进入两个流量比例阀306的流量只与主阀口的开度(阀杆面积A)有关，与负载压力无关，即可以等比例分配输出流量进入电比例溢流阀301和增风吹尘单元5，从而保证软制动刹车和增风吹尘单元5的工作效果；流量比例阀306包括油口P4、A4、T4和控制油口L5，油口P3与出油口P连接，油口A3与油口P4连接，阀组一303中的油口A4与增风吹尘单元5连接，阀组二304中的油口A4与电比例溢流阀301的进油口连接，电比例溢流阀301的出油口、油口T4与油箱108连接，控制油口L4、控制油口L5与梭阀307的进油口连接，梭阀307的出油口与控制油口L2连接，定差减压阀305用于定比例分配油口P流向软制动控制单元3和增风吹尘单元5中的油量，流量比例阀306用于将流量需求通过控制油口L2反馈给负载敏感比例阀105，梭阀307用于比较阀组一303与阀组二304中的控制油口L5输出的油压大小，并将高油压的液压信号反馈给控制油口L2，当软制动控制单元3不工作时，阀组二304中的流量比例阀306不得电，油路L5T4导通，控制油口L4通过油路L5T4卸荷，当软制动控制单元3工作时，油路L5T4断开，控制油口L4给控制油口L2产生一个初始负载为2Mpa的压力，从而便于主油泵101进行流量输出；当需要加大软制动功率时候，根据底盘ECU系统的反馈，阀组二304中的流量比例阀306与电比例溢流阀301开始得电，工作，电比例溢流阀301提供软制动负载，对应流量比例阀306根据电流大小开启阀芯，流量比例阀306阀芯的移动开始有高油压的液压信号进入，主泵控制单元1中负载敏感比例阀105左右动作，推动斜盘油缸改变主油泵101出油量，随着流量比例阀306阀芯的稳定后，主油泵101排量输出稳定，此时改变电比例溢流阀301的阀芯开度，来决定软制动压力，而此时主油泵101供给流量比例阀306在定差减压阀305的作用下，只提供软制动力而不影响主泵流量输出，实现该软制动控制单元实现无极可调，具体如下：当控制油口L2液压小于控制油口L1液压时，阀芯右移动，液路P1T1开启比例增大，斜盘油缸102的无杆腔进油活塞杆伸出，从而控制主油泵的斜盘逆时针旋转，主油泵101输出流量降低以与负载匹配；当控制油口L2液压大于控制油口L1液压时，阀芯左移动，液路P1T1开启比例降低，斜盘油缸102的无杆腔出油活塞杆收缩从而控制主油泵101的斜盘顺时针旋转，主油泵输流量提高以与负载匹配。

如图4所示，软制动控制单元3还包括：开关阀四308，开关阀四308为二位二通单向导通电磁阀，开关阀四308的进油口与梭阀307的出油口连通，开关阀四308的出油口与油箱108连通，开关阀四308起卸荷作用，如当系统故障，需要检修定差减压阀305、流量比例阀306等阀体时，系统需要卸荷，而通过开关阀四308导通所在油路即可将液压油卸荷至油箱108中，当系统出现负压时，开关阀四308还起到单向导通油路进行补油的作用，即开关阀四308单向将油箱108与油路导通，使得液压油可以单向从油箱108进入油路中进行补油。

如图6所示，燃油机启动单元4包括：启动电机401、启动泵402、单向阀四403，启动泵402安装于启动电机401，启动泵402的进油口与油箱108连接，启动泵402的出油口与单向阀四403的进油口连接，单向阀四403的出油口与开关阀三204、蓄能器202的进油口连接，当系统出现紧急状况时，可以通过蓄能器202或者启动泵402向紧急制动油口X发送制动信号，紧急停止主油泵101的流量输出。

如图7、8所示，增风吹尘单元5包括：换向阀一501、液压马达502、风扇503、油散热器504、导流板505、油散热、减压阀506、单向阀五507，换向阀一501为二位二通换向阀，换向阀一501包括油口P5、A5、B5、T5，油口P5与油口A4连接，油口A5与液压马达502的进油口连接，油口B5与液压马达502的出油口连接，减压阀506与液压马达502并联设置并连接于换向阀一501，通过减压阀506保护液压马达502，防止过载，当负载大于减压阀506中弹簧设定的压力时，导通所述减压阀506所在油路，保护液压马达，并且当液压马达502转速过快导致右侧油路油压突然下降时，液压马达502左侧的液压油还可以通过减压阀506为右侧油路补油，油口T5与单向阀五507的进油口连接，单向阀五507的出油口与油箱108连接，风扇503安装于液压马达502，导流板505安装于柴油机吸气空气滤芯的入口处，导流板505用于将风扇503反转吹出的气流引导至柴油机吸气空气滤芯的入口处，出油散热器504设置于电比例溢流阀301的出油口和油箱108之间，电比例溢流阀301制动过程中产生的高温液压油需通过油散热器504，由马达正转对油散热器504吹风，从而对液压油进行散热降温，当换向阀一501得电后，液压马达502反转，导流板505将气流引导至柴油机吸气空气滤芯处，将覆盖于进气口处的灰尘吹走，同时整车运行过程中如果反转，气流还会增加吸气口的进气量，提高进气效率。

如图6所示，燃油机启动单元4还包括：换向阀二404、启动马达405、单向离合器406、手动泵407、单向阀六408，换向阀二404采用三位四通电磁阀，换向阀二404包括油口P6、A6、B6、T6，油口P6与蓄能器202的进油口、开关阀三204的进油口连接，油口B6与启动马达405的进油口连接，单向离合器406设置于启动马达405和发动机曲轴之间，油口A6与油口P5连接，油口T6与油箱108连接，手动泵407的出油口与单向阀六408的进油口连接，单向阀六408的出油口与蓄能器202、开关阀三204的进油口连接，通过蓄能器202和启动泵402可以实现快速启动，启动马达405的功能，具体的，由启动泵402与蓄能器202同时朝向启动马达405输出液压油驱动启动马达405转动，即蓄能器202在此处快速补充启动动能，加速启动马达405运转，从而提高发动机的启动效率，当停车后需要对附着在发动机空气滤芯进气处的灰尘，此时，蓄能器202中的液压油通过换向阀二404右位动作驱动液压马达502转动，从而驱动风扇503转动进行吹灰动作。

如图9所示，该种软制动及能量再生比例控制系统还包括：加热箱底单元6，加热箱底单元6包括：导热板601、节流截止阀602、背压阀603、单向阀七604，导热板601安装于车辆的货箱和燃油箱外壁，导热板601开设有内腔，内腔、节流截止阀602的进油口与油散热器504的出油口连通，内腔、节流截止阀602的出油口与背压阀603的进油口连接，背压阀603的出油口与单向阀七604的进油口连接，单向阀七604的出油口与油箱108连接。

设电磁溢流阀组件201提供的软制动功率为W1，电比例溢流阀301提供的制动功率为W2，底盘ECU系统检测到所需的软制动功率为W3：

当W3＜W1，由能量再生单元2工作提供所需制动负载，开关阀一103得电导通控制油口L1与控制油口L2，负载敏感比例阀105的阀芯在弹簧力的作用下移动，油路P1T1断开，液压油进入有杆腔并使得主油泵101在全排量状态下工作，此时开关阀二203得电导通液路，蓄能器202收集液压能量，同时电磁溢流阀组件201提供软制动负载，由于制动功率W＝P×Q，其中P为系统压力，Q为系统流量，而此时主油泵101处于全排量工作状态，即主油泵101变为定量泵，系统流量Q取最大值，故而主油泵101的制动功率只与系统压力P有关，W的最大值只与电磁溢流阀组设定的溢流压力有关；

当W3＞W1时，由软制动控制单元3提供制动负载，开关阀一103、开关阀二203失电断开所在液路，流量控制阀组、电比例溢流阀301得电，其中，当驾驶员提高对制动踏板的压力时，底盘ECU系统检测到电信号，从而提高电比例溢流阀301的溢流压力，同时流量比例阀306中电磁铁磁力增加，阀芯按照图示方向向下运动，同时控制油口L5开口增加，导致通过控制油口L5的液压油油压降低，反馈给控制油口L2的油压降低，同时出油口P所在主油路的油压同时下降，由于负载敏感比例阀105调节弹簧压力不变，从而导致阀芯向左运动，油路P1A1的开启比例降低，进入无杆腔的油量降低，故而活塞右移，活塞杆带动斜盘顺时针转动，从而主油泵101的输出流量增加，直到电比例溢流阀301进行溢流动作，液压系统保持稳定，从而由电比例溢流阀301、流量比例阀306对负载敏感比例阀105形成负载反馈；

当系统出现异常情况时，如系统超载时，该种系统存在三种紧急停止方式，第一种，由启动电机401带动启动泵402工作，开关阀三204得电导通所在油路，液压信号通过开关阀三204发送给紧急制动油口X，使得压力切断阀104动作导通油路P2T2，从而无杆腔进油并通过活塞杆推动斜盘逆时针转动运动，直至主油泵101输出流量为零，即主油泵101输出功率为零；第二种，蓄能系储能完毕后由蓄能器202对紧急制动油口X发出制动信号，从而实现主泵输出的切断；第三种，通过压力切断阀104动作，应高于电比例溢流阀301的最大设定溢流压力，即大于31MPa，如设定动作油压为32Mpa，压力切断阀104的阀芯右移，油路P2T2导通，从而实现主泵输出的切断，以此保护液压元器件。

同时该系统设置开关阀五206，也起到启动马达过载保护，206断开状态，当启动压力超过17.5MPa，压力油会从此处溢流回油箱。

故而通过变速箱的软制动及能量再生比例控制系统实现了液压元件合理化的布局，其中各功能单元相互配合，能够充分利用液压油实现分级制动、油液散热、空气滤芯除尘、增加燃油机进气量、货箱/燃油箱加热、燃油快速/紧急启动的功能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种变速箱的软制动及能量再生比例控制系统，其特征在于，包括：主泵控制单元、能量再生单元、软制动控制单元、增风吹尘单元、燃油机启动单元，所述主泵控制单元与所述能量再生单元、软制动控制单元、增风吹尘单元连接，所述燃油机启动单元与所述主泵控制单元、能量再生单元连接，所述能量再生单元还与所述增风吹尘单元连接；

所述主泵控制单元包括：主油泵、斜盘油缸、开关阀一、压力切断阀、负载敏感比例阀，所述主油泵采用斜盘式变量泵，所述主油泵安装于车辆的变速箱，所述主油泵中的传动轴与变速箱中通过齿轮啮合连接至后桥主传动轴的主转轴连接，所述斜盘油缸的活塞杆与所述主油泵的斜盘连接，所述斜盘油缸的无杆腔通过所述压力切断阀、负载敏感比例阀与油箱连接，所述负载敏感比例阀具有油口P1、A1、T1以及控制油口L1、L2，所述控制油口L2与所述负载反馈阀的调节弹簧位于同一侧，所述压力切断阀具有油口P2、A2、T2以及位于同一侧的紧急制动油口X和控制油口L3，所述压力切断阀的调节弹簧位于所述紧急制动油口X的另一侧，所述油口P1、油口P2、控制油口L1、控制油口L3、所述开关阀一的进油口和所述斜盘油缸的有杆腔均与所述主油泵的出油口P连接，所述斜盘油缸的无杆腔通过油口T2、油口A2、油口T1、油口A1与所述油箱连接，所述控制油口L2与所述软制动控制单元、所述开关阀一的出油口连接，所述软制动控制单元根据制动所需负载对所述控制油口L2发出液压信号，控制所述负载敏感比例阀的阀芯运动，从而控制液路P1T1比例开口大小，以此控制斜盘驱动油缸的活塞杆位置，达到实时负载可以反馈控制所述主油泵输出流量的功能，所述压力切断阀设置所述软制动及能量再生比例控制系统的保护压力，当出油口P的压力超过保护压力时，所述压力切断阀紧急停止所述主油泵的流量输出；

所述能量再生单元分别与所述主油泵、增风吹尘单元、燃油机启动单元连接，所述能量再生单元用于在所述主油泵提供制动负载时收集油路中的高压油进行储能，所述能量再生单元还用于将能量释放给所述增风吹尘单元并驱动所述增风吹尘单元工作，所述能量再生单元还用于驱动发动机快速启动，所述能量再生单元包括：电磁溢流阀组件、蓄能器、开关阀二、开关阀三，所述电磁溢流阀件和所述蓄能器的进油口通过所述开关阀二与所述出油口P连接，所述蓄能器的进油口通过所述开关阀三与所述紧急制动油口X连接，所述电磁溢流阀组件的溢流压力设定范围为0-17.5MPa；

所述软制动控制单元包括：电比例溢流阀、流量控制阀组，所述流量控制阀组有两个且设为阀组一与阀组二，所述阀组一设置于所述电比例溢流阀与所述主泵控制单元之间，所述电比例溢流阀的溢流压力设定范围为0-31Mpa，所述阀组二设置于所述增风吹尘单元与所述主泵控制单元之间，所述阀组一和阀组二用于等比例分配流入所述电比例溢流阀和所述增风吹尘单元中的液压油，所述流量控制阀组均包括：定差减压阀、流量比例阀、梭阀，所述定差减压阀包括油口P3、A3和控制油口L4，所述流量比例阀包括油口P4、A4、T4和控制油口L5，所述油口P3与所述出油口P连接，所述油口A3与所述油口P4连接，所述阀组一中的所述油口A4与所述增风吹尘单元连接，所述阀组二中的所述油口A4与所述电比例溢流阀的进油口连接，所述电比例溢流阀的出油口、所述油口T4与所述油箱连接，所述控制油口L4、控制油口L5与所述梭阀的进油口连接，所述梭阀的出油口与所述控制油口L2连接，所述定差减压阀用于定比例分配所述油口P流向所述软制动控制单元和所述增风吹尘单元中的油量，所述流量比例阀用于将流量需求通过控制油口L2反馈给所述负载敏感比例阀；

所述燃油机启动单元包括：启动电机、启动泵，所述启动泵安装于所述启动电机，所述启动泵的进油口与油箱连接，所述启动泵的出油口与所述开关阀三、蓄能器的进油口连接；

其中，所述电磁溢流阀组件提供的软制动功率为W1，电比例溢流阀提供的制动功率为W2，工作时，底盘ECU系统检测到所需的软制动功率为W3，当W3＜W1，由所述能量再生单元工作提供所需制动负载，所述开关阀一得电导通所述控制油口L1与所述控制油口L2，所述负载敏感比例阀的阀芯在弹簧力的作用下移动，油路P1T1断开，液压油进入所述有杆腔并使得所述主油泵在全排量状态下工作，此时所述开关阀二得电导通液路，所述蓄能器开始收集液压能量，同时所述电磁溢流阀组件提供软制动负载，当所述电磁溢流阀组件的溢流压力达到17.5MPa时候提供最大W1，同时所述蓄能器完成液压能量的收集；

当W3＞W1时，由所述软制动控制单元提供制动负载，所述开关阀一、开关阀二失电断开所在液路，所述电比例溢流阀得电产生制动负载，同时所述流量比例阀得电并通过所述梭阀与所述负载敏感比例阀形成负载反馈，从而控制所述油路P1T1的开关比例，所述主油泵输出所述流量为比例阀所需要的流量，从而根据所述电比例溢流阀产生的被动负载形成实时变速箱齿轮软负载制动；

当上述工作中，系统出现异常情况时，所述启动电机带动所述启动泵工作，所述启动泵或者所述蓄能器将液压信号油通过所述开关阀三发送给所述紧急制动油口X，使得所述压力切断阀动作导通油路P2T2，从而所述无杆腔进油并通过所述活塞杆推动所述斜盘运动，使得所述主油泵输出功率为零。

2.根据权利要求1所述的软制动及能量再生比例控制系统，其特征在于，所述增风吹尘单元包括：换向阀一、液压马达、风扇、油散热器、导流板、油散热器，所述换向阀一包括油口P5、A5、B5、T5，所述油口P5与所述油口A4连接，所述油口A5与所述液压马达的进油口连接，所述油口B5与所述液压马达的出油口连接，所述油口T5与所述油箱连接，通过所述换向阀一控制所述液压马达的正反转，所述风扇安装于所述液压马达，所述导流板安装于柴油机吸气空气滤芯的入口处，所述导流板用于将所述风扇反转吹出的气流引导至柴油机吸气空气滤芯的入口处，所述油散热器设置于所述电比例溢流阀的出油口和所述油箱之间，所述马达正转用于对所述油散热器吹风，所述马达反转用于对吸气空气滤芯吹尘并增加所述吸气口的进气量。

3.根据权利要求2所述的软制动及能量再生比例控制系统，其特征在于，所述增风吹尘单元包括：减压阀，所述减压阀与所述液压马达并联设置并连接于所述换向阀一。

4.根据权利要求2所述的软制动及能量再生比例控制系统，其特征在于，还包括：加热箱底单元，所述加热箱底单元包括：导热板、节流截止阀，所述导热板安装于货箱和燃油箱，所述导热板开设有内腔，所述内腔、所述节流截止阀的进油口与所述油散热器的出油口连通，所述内腔、所述节流截止阀的出油口与所述油箱连接，所述截止阀用于调整进入所述内腔中的热油量。

5.根据权利要求4所述的软制动及能量再生比例控制系统，其特征在于，所述加热箱底单元还包括：背压阀，所述背压阀的进油口与所述节流截止阀的出油口连接，所述背压阀的出油口与所述油箱连接。

6.根据权利要求1所述的软制动及能量再生比例控制系统，其特征在于，所述燃油机启动单元还包括：手动泵，所述手动泵的出油口与所述蓄能器的进油口连接，当启动电机意外损坏，通过所述手动泵将液压油泵泵入所述能量再生单元，用于发动机的应急启动。

7.根据权利要求6所述的软制动及能量再生比例控制系统，其特征在于，所述燃油机启动单元还包括：换向阀二、启动马达、单向离合器，所述换向阀二包括油口P6、A6、B6、T6，所述油口P6与所述蓄能器的进油口、开关阀三的进油口连接，所述油口B6与所述启动马达的进油口连接，所述单向离合器设置于所述启动马达和发动机曲轴，所述油口A6与所述油口P5连接，所述油口T6与所述油箱连接，通过蓄能器和所述启动泵实现快速启动所述启动马达的功能。

8.根据权利要求1所述的软制动及能量再生比例控制系统，其特征在于，所述主泵控制单元还包括：开关阀四，所述开关阀四的进油口与所述梭阀的出油口连通，所述开关阀四的出油口与所述油箱连通，所述开关阀四起卸荷作用，在所述流量比例阀应激变化导致油路L5L2出现瞬间负压时导通油路起瞬间补油作用。

9.根据权利要求1所述的软制动及能量再生比例控制系统，其特征在于，所述电磁溢流阀组件包括：电控溢流阀、开关阀五，所述蓄能器的进油口和所述电控溢流阀、开关阀五的进油口连通，所述电控溢流阀的出油口与所述油箱连通，所述开关阀五的出油口与所述电控溢流阀的卸荷口连通。

10.根据权利要求1所述的软制动及能量再生比例控制系统，其特征在于，所述主泵控制单元还包括：电控离合器，所述电控离合器设置于所述转轴与传动轴之间。

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