CN208845454U - 一种基于zf eccom hmcvt换段液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的是对ZF ECCOM HMCVT(Hydraulic and Mechanical Continuously Variable Transmission，即液压机械无级传动装置)换段液压控制系统的设计，具体包含HMCVT的换段液压系统设计和换段控制系统的设计。本实用新型将基于ZFECCOM HMCVT的传动方案，设计满足其功能的换段液压系统，满足集控制与采集为一体的测控系统。对逻辑上存在关联的3组离合器分别采用3个电磁换向阀进行联动控制，在换段控制上采用LABVIEW的模拟输出控制电平转换器的相应通道来控制电磁阀工作。本实用新型在换段的基本原理上降低了系统出错的可能性，简化了换段液压系统的结构。

Description

一种基于ZF ECCOM HMCVT换段液压控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于ZF ECCOM HMCVT换段液压系统，具体来讲是一种基于ZFECCOM HMCVT换段液压控制系统。

背景技术

重型拖拉机主要于田间工作，需要传递的功率大，速度变化范围宽，但作业环境恶劣，这就要求发动机和变速箱实时的变更转速或扭矩来适应负荷或行驶阻力的不断变化以保证重型拖拉机的动力性、燃油经济性和驾驶舒适性。随着我国拖拉机无级变速箱技术水平的发展，人们对变速箱的性能不断提出了新的更高的要求，同时也包含着对变速箱换段液压系统提出更高的要求。通常，换段质量的好坏取决于两个方面，一是离合器的选择及其结构特点，另一个则是换段液压系统，而后者影响更大。换段液压系统的好坏在很大程度上决定着整个变速箱的传动效率和使用寿命。换段质量的提升能够提高拖拉机的工作效率，使得驾驶更加舒适，对提高我国拖拉机性能和推动该领域技术革新都有着重大现实意义。

以往拖拉机换段液压系统是由多个换段液压子系统并联组成，一个换段液压子系统控制一个段位。这样的换段液压控制系统，在液压机械无级传动的方案中控制上容易出现跳段的问题，换段上具有冲突的离合器同时工作会导致无级传动机构的极大损坏。

通常使用单片机或PLC来实现对电磁阀的控制。单片机虽然体积小，I/O引脚使用简单，但编程时需要具有一定的计算机语言功底，高电平时无输出能力，自身保护能力差，芯片很容易烧坏。而对于PLC控制而言，控制功能虽然比继电器多，如模拟量的输出、微积分的控制，但价格高，而且各PLC厂家的体系互不兼容编程语言及指令系统也各异，因此必须学习特定的控制规程与编程语言。

从这两个角度出发，分别在换段液压系统上和控制控制上有所改变，设计了该实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述提到的对现有换段液压系统存在的客观问题，一是提出一种基于ZF ECCOM HMCVT换段液压系统方案，二是通过PC机结合NI数据采集卡的功能，设计出一种新的换段控制系统的方法。

为了达到以上目的，本实用新型一种基于ZF ECCOM HMCVT换段液压系统，其改进之处在于使用3个三位四通的电磁换向阀分别用于前进与倒档的执行器、第一个和第二个双联离合器上执行器的进行组合选择：前进和倒档离合器换段时使用1号三位四通电磁换向阀进行联动控制，从而避免两个功能离合器同时进入工作状态；第一个和第二个双联离合器换段时分别使用2号和3号三位四通电磁换向阀进行联动控制，从而避免双联离合器上相应的两个结构离合器同时进入工作状态。这样的改进方案，不仅实现ZF ECCOM HMCVT的换段工作要求，同时也减少了出现因换段出错而造成的潜在危险。

本实用新型再进一步的完善是换段控制系统，通过DAQ助手输出相应的模拟信号用于驱动相应的电磁阀和比例阀工作，其次，同样使用DAQ助手采集压力传感器和流量传感器传输的电压信号，通过标定信息转化为相应的压力、流量，得出相应的变化情况。

本实用新型的优点在于：本实用新型在基本满足换段功能的条件下，使用联动的控制方式，减小了系统出现错误的可能性，避免了因为换段电磁阀供电失误而出现的潜在危险，控制和采集上同时使用NI数据采集卡进行相应的工作，一定程度上减少了系统方案的复杂度，降低了工作难度。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

图1为ZF ECCOM HMCVT传动原理图。

图2为本实用新型的换段液压系统原理图。

图3为本实用新型的控制系统原理图。

图4为本实用新型控制和采集系统控制面板。

图5为图4对应的控制程序。

图中：1.油箱，2.粗滤，3.定量泵，4.精滤，5.单向阀，6、28.节流阀，7.蓄能器，8、31、 34.三位四通电磁换向阀，9、11、16、20、27、30、32.单向节流阀，10、13、15、18、21、 23、25、35.压力传感器，12.KV离合器，14.KR离合器，17.K1离合器，19.K2离合器，22.K3 离合器，24.K4离合器，26.B制动器，29.二位三通电磁换向阀，33.流量传感器，36.电磁比例溢流阀。

具体实施方式

实施例一

本实施例的一种基于ZF ECCOM HMCVT换段液压控制系统，分析ZF ECCOM HMCVT传动方案如图1所示，总结其换段工作方式如图2所示，根据换段要求设计出一种新的液压传动的方案，其结构原理如图2所示。

本实施例中主油路调压系统主要由油箱、2个滤清器、定量泵、单向阀、电磁比例溢流阀、两个节流阀、压力传感器和流量传感器组成。油箱1为液压传动提供动力介质，经第一道粗滤2将相对干净的液压油提供给定量泵3泵出，为液压系统提供足够动力源，到第二道精滤4将更为干净的液压油提供给主油路，实则是为了达到电磁比例溢流阀36的使用要求。在第二道精滤4与主油路之间装有一单向阀5是为了防止液压油回流造成对定量泵的损坏。电磁比例溢流阀36的使用是为了满足能够实施调控压力阀溢流口的开度来满足不同工作状况下对充油油压大小的要求。蓄能器7主要是用于换段过程中减小油压波动幅度大的出现的可能性，有一定的缓冲减振的作用。另一方面一定程度上弥补了定量泵控响应慢而能及时供油的问题。两侧节流阀6、28主要是用于给换段湿式离合器摩擦片、变速箱内轴承进行润滑冷却。同时主油路上串联流量传感器33和压力传感器35，实时检测工作状态下主油路流量、压力的变化情况。

本实施例中当前进档F1工作时，KV离合器12、K1离合器17和B制动器26需要供油接合。此时需要给三位四通电磁换向阀8的1YA，三位四通电磁换向阀34的3YA和二位三通电磁换向阀的7YA通电。当相应的电磁阀上电后，KV离合器12、K1离合器17和B制动器26的油路接通，分别进入充油状态，使得变速器挂上F1档位。当前进档F1升档到F2时， K1离合器17泄油，K2离合器19充油。KV离合器12和B制动器26继续保持充油状态。此时只需要改变三位四通电磁换向阀8的上电状态，1YA断电，2YA通电，在实验中实现调整好单向节流阀16回油口的口径的大小以满足换段质量的要求。当相应的电磁阀上电后， KV离合器12、K2离合器19和B制动器26分别在充油状态，使得变速器挂上F2档位。当前进档F2升档到F3时，B离合器26泄油，K3离合器22充油。KV离合器12和K2离合器 19继续保持充油状态。此时只需要改变三位四通电磁换向阀8的上电状态，7YA断电，5YA 通电，在实验中实现调整好单向节流阀27回油口的口径的大小以满足换段质量的要求。当相应的电磁阀上电后，KV离合器12、K2离合器19和K3离合器22分别在充油状态，使得变速器挂上F3档位。当前进档F3升档到F4时，K3离合器22泄油，K4离合器24充油。KV 离合器12和K2离合器19继续保持充油状态。此时只需要改变三位四通电磁换向阀8的上电状态，5YA断电，6YA通电，在实验中实现调整好单向节流阀32回油口的口径的大小以满足换段质量的要求。当相应的电磁阀上电后，KV离合器12、K2离合器19和K4离合器 24分别在充油状态，使得变速器挂上F4档位。

本实施例中当前进档F4降档到F3时，K4离合器24泄油，K3离合器22充油。KV离合器12和K2离合器19继续保持充油状态。此时只需要改变三位四通电磁换向阀8的上电状态，6YA断电，5YA通电，在实验中实现调整好单向节流阀30回油口的口径的大小以满足换段质量的要求。当相应的电磁阀上电后，KV离合器12、K2离合器19和K3离合器22 分别在充油状态，使得变速器挂上F3档位。当前进档F3降档到F2时，K3离合器22泄油， B离合器26充油。KV离合器12和K2离合器19继续保持充油状态。此时只需要改变三位四通电磁换向阀8的上电状态，5YA断电，7YA通电，在实验中实现调整好单向节流阀32 回油口的口径的大小以满足换段质量的要求。当相应的电磁阀上电后，KV离合器12、K2 离合器19和B离合器26分别在充油状态，使得变速器挂上F2档位。当前进档F2升档到F1 时，K2离合器19泄油，K1离合器17充油。KV离合器12和B制动器26继续保持充油状态。此时只需要改变三位四通电磁换向阀8的上电状态，2YA断电，1YA通电，在实验中实现调整好单向节流阀20回油口的口径的大小以满足换段质量的要求。当相应的电磁阀上电后，KV离合器12、K2离合器19和B制动器26分别在充油状态，使得变速器挂上F1档位。当停车时，三位四通电磁换向阀8的1YA，三位四通电磁换向阀34的3YA和二位三通电磁换向阀29的7YA断电，KV离合器12、K1离合器17和B制动器26分别进行泄油，使得变速器停止传动动力。

本实施例中当倒档R1工作时，KR离合器14、K1离合器17和B制动器26需要供油接合。此时需要给三位四通电磁换向阀8的2YA，三位四通电磁换向阀34的3YA和二位三通电磁换向阀的7YA通电，当相应的电磁阀上电后，KR离合器14、K1离合器17和B制动器 26的油路接通，分别进入充油状态，使得变速器挂上R1档位。当倒档R1升档到R2时，K1 离合器17泄油，K2离合器19充油。KR离合器14和B制动器26继续保持充油状态。此时只需要改变三位四通电磁换向阀8的上电状态，1YA断电，2YA通电，在实验中实现调整好单向节流阀16回油口的口径的大小以满足换段质量的要求。当相应的电磁阀上电后，KR离合器14、K2离合器19和B制动器26分别在充油状态，使得变速器挂上R2档位。当倒档 R2升档到R3时，B离合器26泄油，K3离合器22充油。KR离合器14和K2离合器19继续保持充油状态。此时只需要改变三位四通电磁换向阀8的上电状态，7YA断电，5YA通电，在实验中实现调整好单向节流阀27回油口的口径的大小以满足换段质量的要求。当相应的电磁阀上电后，KR离合器14、K2离合器19和K3离合器22分别在充油状态，使得变速器挂上R3档位。当倒档R3升档到R4时，K3离合器22泄油，K4离合器24充油。KR离合器 14和K2离合器19继续保持充油状态。此时只需要改变三位四通电磁换向阀8的上电状态， 5YA断电，6YA通电，在实验中实现调整好单向节流阀32回油口的口径的大小以满足换段质量的要求。当相应的电磁阀上电后，KR离合器14、K2离合器19和K4离合器24分别在充油状态，使得变速器挂上R4档位。

本实施例中当倒档R4降档到R3时，K4离合器24泄油，K3离合器22充油。KR离合器14和K2离合器19继续保持充油状态。此时只需要改变三位四通电磁换向阀8的上电状态，6YA断电，5YA通电，在实验中实现调整好单向节流阀30回油口的口径的大小以满足换段质量的要求。当相应的电磁阀上电后，KR离合器14、K2离合器19和K3离合器22 分别在充油状态，使得变速器挂上R3档位。当倒档R3降档到R2时，K3离合器22泄油，B 离合器26充油。KR离合器14和K2离合器19继续保持充油状态。此时只需要改变三位四通电磁换向阀8的上电状态，5YA断电，7YA通电，在实验中实现调整好单向节流阀32回油口的口径的大小以满足换段质量的要求。当相应的电磁阀上电后，KR离合器14、K2离合器19和B离合器26分别在充油状态，使得变速器挂上R2档位。当倒档R2降档到R1时， K2离合器19泄油，K1离合器17充油。KR离合器14和B制动器26继续保持充油状态。此时只需要改变三位四通电磁换向阀8的上电状态，2YA断电，1YA通电，在实验中实现调整好单向节流阀20回油口的口径的大小以满足换段质量的要求。当相应的电磁阀上电后， KR离合器14、K2离合器19和B制动器26分别在充油状态，使得变速器挂上R1档位。当停车时，三位四通电磁换向阀8的1YA，三位四通电磁换向阀34的3YA和二位三通电磁换向阀29的7YA断电，KR离合器14、K1离合器17和B制动器26分别进行泄油，使得变速器停止传动动力。

本实施例中控制模块主要由30V/5A稳压电源、电磁换向阀8、29、31、34和比例溢流阀36、电平转换器5V/24V、NI数据采集卡USB-6353及其扩展接口、工控机等组成。其线路布置方案如图3所示。在工控机上将稳压电源调至DC24V，通过控制电平转换器来实现5V 与24V的电平转换，用来控制24V的电磁换向阀8、29、31、34和比例溢流阀36，相应的电磁阀供电只需要使用DAQ助手给相应的通道5V的模拟电压使得对应的电磁阀供电通道导通，工作的通道给幅值为5V，占空比为100％的方波信号，其它通道幅值直接置零，从而实现ZFECCOM HMCVT的换段工作需求。在换段工作正常进行的过程中，采集主油路压力传感器35、主油路流量传感器33和各个执行器的充油压力传感器10、13、15、18、21、23、 25的电压信号，再根据标定的相关数据转换得到相应的压力、流量变化过程曲线。LABVIEW 的控制与采集界面及程序分别如图4和图5所示。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替代或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于ZF ECCOM HMCVT换段液压控制系统，其特征是：包括换段液压系统和换段液压系统测试与控制系统；所述的换段液压系统包括主油路模块、换段模块、缓冲模块，所述的换段液压系统的测试与控制系统主要包括控制器模块和数据采集模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于ZF ECCOM HMCVT换段液压控制系统，其特征是：所述的主油路模块主要由油箱、2个滤清器、定量泵、单向阀、电磁比例溢流阀、两个节流阀组成；所述的油箱经第一个滤清器、油管将相对干净的液压油通过定量泵泵出，到第二个滤清器将更为干净的液压油经油管、单向阀传递到主油路供油管路上，所述的主油路供油管路上串联着流量传感器，而且并联着压力传感器，所述的主油路供油管路上并联第一供油管供油给电磁比例溢流阀，然后经第一回油管到油箱，所述的主油路供油管路上两侧串联节流阀，经两侧串联的第二、三供油管分别将液压油传递到旋转接头和从动轴上用于润滑和冷却油道里。

3.根据权利要求1所述的一种基于ZF ECCOM HMCVT换段液压控制系统，其特征是：所述的换段模块主要由3个三位四通电磁换向阀和1个二位三通电磁换向阀组成；所述的主油路上并联有第四供油管经1号三位四通电磁换向阀将液压油动力分别用于驱动前进离合器或倒档离合器，1号三位四通电磁换向阀的泄油通道经过第二回油管到油箱，所述的主油路上并联有第五供油管经2号三位四通电磁换向阀将液压油动力分别用于驱动双联离合器K1和K2，2号三位四通电磁换向阀的泄油通道经过第三回油管到油箱，所述的主油路上并联有第六供油管经3号三位四通电磁换向阀将液压油动力分别用于驱动第二个双联离合器K3和K4，3号三位四通电磁换向阀的泄油通道经过第四回油管到油箱，所述的主油路上并联有第七供油管经二位三通电磁换向阀将液压油动力分别用于驱动制动器，二位三通电磁换向阀的泄油通道经过第四回油管到油箱。

4.根据权利要求1所述的一种基于ZF ECCOM HMCVT换段液压控制系统，其特征是：所述的缓冲模块有节流阀；经过3个三位四通电磁换向阀和1个二位三通电磁换向阀后供油给节流阀，再经过油管给相应的离合器和制动器供油工作。

5.根据权利要求1所述的一种基于ZF ECCOM HMCVT换段液压控制系统，其特征是：所述的控制器模块主要由24V稳压电源、光电耦合电平转换器、NI数据采集卡及其扩展接口、工控机、电磁换向阀和比例溢流阀组成；所述的控制系统是指在工控机上，将模拟信号发送到NI数据采集卡及其扩展接口，通过控制电平转换器，将24V稳压电源供电给电磁阀和比例阀，驱动电磁阀和比例阀的工作。

6.根据权利要求1所述的一种基于ZF ECCOM HMCVT换段液压控制系统，其特征是：所述缓冲模块的节流阀和离合器之间安装压力传感器。

7.根据权利要求1所述的一种基于ZF ECCOM HMCVT换段液压控制系统，其特征是：所述的数据采集模块主要由工控机、NI数据采集卡USB-6353、压力传感器和流量传感器组成。