CN116538292A - 静液压传动装置的冷却方案 - Google Patents

Abstract

一种系统包括通过工作流体回路连接的齿轮箱和液压机。齿轮箱包括齿轮箱外壳，齿轮箱外壳具有集成到该齿轮箱外壳中的第一和第二齿轮箱流体通道。液压机包括具有第一和第二液压机流体通道的壳体，该第一和第二液压机流体通道集成到壳体中。一组封闭在壳体内的旋转元件。第一齿轮箱流体通道和第一液压机流体通道对准以形成供给通道以将第一压力下的流体从第一源引导至旋转元件组。第二齿轮箱流体通道和第二液压机流体通道对准以形成充注通道以将第二压力下的流体从第二源引导至旋转元件组。第一压力小于第二压力。

Description

静液压传动装置的冷却方案

技术领域

本发明总体上涉及传动系统，并且更具体地涉及静液压传动装置系统的冷却。

背景技术

许多工作机器，例如拖拉机、平地机、运土设备等的共同特征是静液压传动装置。通常，静液压传动装置由内燃机驱动的静液压泵或马达组成，内燃机提供加压油流源，使一个或多个静液压马达旋转。马达的旋转将导致工作机器按照工作机器的操作员的命令向前或向后移动。

静液压传动装置在闭合液压回路中运行，其中加压流体在泵和发动机之间的闭合环路中循环。因此，例如，当静液压传动装置在重负载下运行延长的时间段时，循环流体可能被加热到可能不期望的程度。例如，泵或马达中的轴承通常通过工作流体回路的固有泄漏进行润滑。当高温流体流向传动箱(轴承在其中运行)时，由于工作流体回路和传动箱之间的压力绝热地下降，因此流体的温度会进一步升高。因此，传动箱中的流体可能是系统中温度最高的流体。

因此，为了从闭合回路中去除加热的流体，通常采用冲洗系统来从回路中去除流体。这种油通过供给泵冷却和更换。然而，保持传动箱部件(例如上述轴承)冷却需要高冲洗流量，而冲洗流量必须由来自供给泵的补充流量代替。为驱动供给泵而消耗的功率构成了闭环液压系统寄生损失的主要来源。

以前减少供给泵寄生损失的解决方案依赖于带有外部润滑软管和管线的开箱式静液压传动装置，例如美国专利第6,263,670号(下文称为'670专利)中所描述的那样。'670专利公开了一种敞开式静液压传动装置，该传动装置使用延伸到传动装置外壳外部的环路冲洗管线，以将环路冲洗油输送到传动装置的其他部分，以及使用外部润滑供应管线将流体从储液器返回到传动装置。使用环路冲洗管线和润滑供应管线需要将外部软管和管线连接到外壳。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了一种系统。该系统可包括齿轮箱和液压机。齿轮箱可包括具有第一齿轮箱流体通道和第二齿轮箱流体通道的齿轮箱外壳。第一和第二齿轮箱流体通道可以集成到齿轮箱外壳中。齿轮箱还可以包括多个离合器构件。液压机可以通过工作流体回路连接到齿轮箱，并且可以包括壳体和封闭在壳体内的一组旋转元件。壳体可具有第一液压机流体通道和第二液压机流体通道。第一和第二液压机流体通道可以集成到壳体中。第一齿轮箱流体通道和第一液压机流体通道可以一一对应地对准以形成供给通道。供给通道可配置成将第一压力下的流体从第一源引导至该组旋转元件。第二齿轮箱流体通道和第二液压机流体通道可以一一对应地对准以形成充注通道。充注通道可以配置成将处于第二压力的流体从第二源引导至该组旋转元件。第一压力可小于第二压力。

在本发明的另一方面，公开了一种用于闭路静液压传动装置的变速器。变速器可包括壳体和液压机。壳体可具有空腔、供给通道和充注通道。供给通道和充注通道可以集成到壳体中。液压机可具有至少部分地包围在空腔内的一组旋转元件。供给通道可配置成将第一压力下的流体从第一源引导至该组旋转元件，并且充注通道可配置成将第二压力下的流体从第二源引导至该组旋转元件。第一压力可小于第二压力。

在本发明的又一方面，公开了一种用于工作机器传动装置的液压回路。液压回路可包括泵、马达、充注供应管线和供给管线。马达可经由回路管线流体连接至泵，并且马达和泵可封闭在变速器的壳体内。供给管线可配置成将进料流体从第一源引导至泵或马达，并且进料流体可具有第一压力。充注供应管线可配置成将充注流体从第二源引导至回路管线，并且充注流体可具有第二压力。第一压力可小于第二压力。

在结合附图阅读以下详细描述后，将更好地理解本发明的这些和其他方面和特征。

附图说明

图1是根据本发明构建的示例性传动系统的示意图；

图2是根据本发明构造的示例性传动系统的分解透视图；

图3是根据本发明构造的示例性传动系统的分解透视图；

图4是根据本发明构造的示例性传动系统的变速器的剖视图；和

图5是根据本发明构造的示例性传动系统的闭合静液压工作流体回路的示意图。

具体实施方式

现在将详细参考具体实施例或特征，其示例在附图中示出。在可能的情况下，在整个附图中将使用相应或相似的附图标记来指代相同或相应的部分。

图1是根据本发明的实施例的工作机器的传动系统10的示意图。如图所示，系统10可以是功率分流传动装置，包括联接到齿轮箱14的变速器12；然而，虽然本文描述了具体实施方式，但系统10可以是具有用于本文描述的技术的性能的适当组件的任何类型的传输装置。在示例性实施例中，例如，齿轮箱14是配置成提供一系列传动比的多速齿轮箱。这种齿轮箱也可以被本领域技术人员称为具有多个离散的前进和倒档传动比的行星差速器。

变速器12可被配置成驱动齿轮箱14，以便提供通过传动范围的平稳过渡，并且通常可包括致动器18、马达20和可封闭在壳体16内的泵22。在一个实施例中，马达20可以是液压马达，泵22可以是液压泵，例如变量泵。致动器18可以被配置成启动/停用泵22，泵22可以机器地连接到致动器。然而，在其他实施例中，致动器18也可以或替代地机器连接到马达20，使得它可以被配置成启动/停用马达。致动器18、马达20和泵22可以可操作地流体连接在封闭的工作流体回路50内，如图5示意性所示，并在下面进一步详细讨论。齿轮箱14可包括一个或多个离合器构件24，其配置成选择离散的传动比和传动装置输出旋转方向，其可封装在齿轮箱壳体26内。

现在参照图2-4，变速器12可使用一个或多个紧固件28安装到齿轮箱14。紧固件28可包括但不限于螺栓或螺钉。变速器12的壳体16和齿轮箱外壳26可包括对应的安装面30、32，使得一旦变速器12和齿轮箱14联接，变速器安装面30可与齿轮箱安装面32形成齐平接触。此外，当变速器12和齿轮箱14联接时，布置在变速器安装面30中的一个或多个变速器端口34可以与布置在齿轮箱安装面32中的一个或多个齿轮箱端口36一一对应地流体连接，从而形成多个流体通道40，其配置成在齿轮箱14和变速器12之间传导静液压流体(即静液压油)。在这样的实施例中，流体通道40可以完全集成到变速器壳体16和齿轮箱外壳26中，使得没有外部软管、外部管等被用以流体连接在变速器12和齿轮箱14内和之间延伸的任何流体通道。

如上所述，变速器可以包括马达20和泵22。在一个实施例中，例如，马达20可以是固定排量马达并且泵22可以是可变排量泵，尽管其他类型的马达和泵也在考虑之中。泵22可包括由动力源(未示出)驱动的输入轴42，例如工作机器的内燃机。泵22可以液压连接到马达20(参见图5)，使得泵可以控制流向马达的流体的流量或压力，并因此控制马达的输出轴44的速度和/或扭矩。输入轴42和输出轴44均支撑在变速器壳体16内并且围绕保持在壳体内的第一轴承46和第二轴承48旋转。

图4示出了变速器12的横截面图。图4可对应于马达20或泵22的横截面图。因此，图4所示部件的以下描述适用于与马达20和泵22两者相关联的组件和功能。例如，所示轴42、44可对应于输入轴42或输出轴44，以及所示供给通道52、54可对应于泵供给通道52或马达供给通道54(参见图5)，等等。

变速器壳体16容纳闭环泵和电机旋转组，通常以56表示。旋转组56可包括轴42、44，轴42、44被配置成围绕轴线58旋转并由第一轴承46和第二轴承48支撑在壳体16内。在闭环液压泵和马达的操作期间，采用“受控泄漏”或冲洗系统以从工作流体回路50的主环路管线80中去除热油，从而冷却轴42，44和轴承46、48。然而，由于变速器壳体16内的流体温度可达到整个传动系统10内的最高温度，因此通常需要高冲洗流量。然后加热的冲洗流必须被冷却并由来自充注泵(未示出)的补充流体(即“充注流体”)代替。驱动充注泵的功率会导致闭环液压系统中的寄生损失，因为充注流体返回回路的压力通常在2MPa和3.5MPa之间。

因此，本发明的传动系统10通过提供单独的低压流体流源来润滑和冷却轴承46、48和轴42、44，允许减少冲洗流量并相应地增加环路温度。更具体地，如图4所示，变速器壳体16包括泵供给通道52和马达供给通道54，它们形成在变速器壳体内并因此集成到变速器壳体中。泵供给通道52和马达供给通道54都可以是流体通道40，其配置成在不使用外部软管、外部管等的情况下在齿轮箱14和变速器12之间传导静液压流体。供给通道52、54可以供应低压流体以在比充入流体的压力低的压力下润滑和冷却轴42、44和轴承46、48，例如在50kPa和200kPa之间。

低压流体可以经由变速器端口34进入供给通道52、54，该变速器端口34可以与设置在齿轮箱14中的齿轮箱端口36中的一个一一对应地流体连接。然后，低压流体可以沿着供给通道52、54行进，通过壳体16中的孔口62，并进入围绕旋转组56的空腔60。如图所示，塞子64可用于密封壳体16中的孔口66，该孔口66可连接到供给通道52、54。然而，在替代实施例中，低压流体可经由孔口66进入供给通道52、54。一旦进入空腔60，低压流体可通过第一轴承46，并在其中与来自旋转组56的“泄漏”混合。该混合物可通过空腔60并通过第二轴承48排放到齿轮箱14中。

工业适用性

实际上，本发明可用于各种工业应用，包括但不限于建筑、铺路、运输、采矿、工业、土方工程、农业和林业机器和设备。例如，本发明可应用于压实机、铺路机、自卸卡车、采矿车、公路车辆、非公路车辆、土方车辆、农业设备、物料搬运设备和/或任何工程机器包括静液压传动装置。更具体地，本发明提供了一种封闭式静液压传动装置，具有单独的低压静液压流体源，该低压静液压流体的压力低于充注流体、补充流体或增压流体，并且直接应用于传动系统的泵和/或马达的轴承和/或壳体。

传动系统10内的静液压流体的流动由图5的示意图中所示的工作流体回路50示出。即，工作流体回路50可以是包括带有泵22和马达20的主环路管线80的闭合静液压回路。在适用的应用中，流体可以是加压静液压流体(即静液压油)，或者可以被本领域技术人员认为是高压流体。如图所示，泵22可与马达20流体互连并布置成操作马达20。回路50可包括多个流体通道40，其可与齿轮箱14和变速器12结合并在其间延伸。流体通道40可在变速器壳体16和齿轮箱外壳26内延伸，并且因此在不使用外部软管的情况下用管道连接在一起，这会增加制造过程的复杂性。此外，外部软管可能被证明是昂贵的，因为随着时间的推移，它们的结构完整性可能会退化，形成潜在的泄漏点。流体通道40可包括冲洗排放通道68、充注/补充供给通道70、泵供给通道52和马达供给通道54。

冲洗排放通道68可形成包括冲洗阀72的冲洗系统的一部分，冲洗阀72可感测并从主环路管线80中排出规定量的冲洗流体，用于冷却和润滑如上所述的泵22和/或马达20的旋转部件56。冲洗流体可从变速器12内的冲洗阀72进入冲洗排放通道68并进入传动系统10的齿轮箱14以被冷却和再循环。

必须补充从主环路管线80的静液压流体供应中排出的泄漏或冲洗流体。在一个实施例中，充注/补充供给通道70可引导充注流体流过齿轮箱14并进入变速器12以补充主环路管线80中由于冲洗等而损失的静液压流体。该充注流体可以在2Mpa和3.5Mpa之间的压力下返回回路。在图示的实施例中，充注/补充供应通道70可以流体联接到多个可以并联布置的泄压阀74，以不仅限制主环路管线80内的流体压力，而且充注来自充注/补充供应通道的充注流体。充注/补充供应通道70可进一步配置成引导变速器12中的流体以为致动器18提供致动控制流，致动器18可机器地连接到泵22和/或马达20。

最后，泵供给通道52和马达供给通道54可以以低于充注流体压力的压力从单独的源(未示出)向泵22或马达20提供低压流体。在一个实施例中，可以通常在50kPa和200kPa之间的压力下提供低压流体。泵供给通道52可将低压流体引导至旋转组56，即泵22的输入轴42和第一轴承46和第二轴承48。马达供给通道54可将低压流体引导至旋转组56，即马达20的输出轴44和第一轴承46和第二轴承48。在这种布置中，传动系统10所需的加压充液量减少，因此，减少了传动系统的寄生损耗。

虽然本发明的各方面已经参考以上实施例具体地示出和描述，但是本领域技术人员将理解，本领域技术人员将理解，在不脱离本发明内容的范围的情况下，可以通过修改本发明的机器、系统和组件来设想各种附加实施例。这样的实施例应当被理解为落入基于权利要求及其任何等同物确定的本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种系统，所述系统包括：

齿轮箱，所述齿轮箱包括：

齿轮箱外壳，所述齿轮箱外壳具有第一齿轮箱流体通道和第二齿轮箱流体通道，所述第一和第二齿轮箱流体通道被集成到所述齿轮箱外壳中，和

多个离合器构件；和

液压机，所述液压机通过工作流体回路连接到所述齿轮箱，所述液压机包括：

壳体，所述壳体具有第一液压机器流体通道和第二液压机器流体通道的，所述第一和第二液压机器流体通道集成到所述壳体中，和

一组旋转元件，所述旋转元件封闭在壳体内，

其中，所述第一齿轮箱流体通道和所述第一液压机流体通道一一对应地对准以形成供给通道，所述供给通道配置成将第一压力下的流体从第一源引导至所述组旋转元件组，其中，所述第二齿轮箱流体通道和第二液压机流体通道一一对应地对准以形成充注通道，所述充注通道配置成将第二压力下的流体从第二源引导至所述旋转元件组，其中所述第一压力小于所述第二压力。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统是功率分流式传动装置。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述液压机是液压泵或液压马达。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述液压机是包括液压泵和液压马达的变速器。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述工作流体回路包括一对供给通道，所述一对供给通道中的一个被配置成将流体引导到所述液压泵，并且所述一对供给通道中的另一个被配置成将流体引导到所述液压马达。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述箱子是封闭的箱子。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述液压泵和所述马达经由所述工作流体回路的环路管线流体连接。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一齿轮箱流体通道和所述第一液压机流体通道在不使用外部软管的情况下连接。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二源是配置成将加压流体供应到所述工作流体回路的充注泵。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述供给通道将冷却的流体引导通过所述壳体至所述旋转元件组，并且其中，所述壳体和所述旋转元件组在与通过所述供给通道引导的所述流体接触时被冷却。