一种缓速器制动扭矩压力控制系统和方法

摘要

本发明公开了一种缓速器制动扭矩压力控制系统和方法，包括推力装置、缓速器进油油道、缓速器工作腔反馈油道、缓速器回油油道、缓速器控制阀、油冷器进油油道、油冷器回油油道和背压反馈油路；推力装置推动缓速器控制阀中的主阀芯移动，使缓速器工作腔压力对主阀芯的推力加上弹簧的弹力与推力装置的推力平衡，缓速器工作腔压力通过控制推力装置的推力进行控制，进而控制缓速器制动扭矩。缓速器工作时工作腔内充液率恒定，通过调节控制推力改变缓速器工作腔与出油口的压力差来改变缓速器制动扭矩，控制响应速度快，调节精度高。

权利要求

1.一种缓速器制动扭矩压力控制系统，其特征在于，包括推力装置、缓速器进油油道（4）、缓速器工作腔反馈油道（5）、缓速器回油油道（6）、缓速器控制阀（7）、油冷器进油油道（8）、油冷器回油油道（9）和背压反馈油路（17）；

所述缓速器控制阀（7）内部设置有主阀芯（11），所述主阀芯（11）的一端上设置有缓速器工作腔反馈油口（21）和弹簧（16）；所述推力装置顶压在主阀芯（11）的另一端，推动缓速器控制阀（7）的主阀芯（11）移动；

所述缓速器控制阀（7）的下方依次设置有阀块进油口（12）、第一溢流回油箱油口（13）、第二溢流回油箱油口（14）和缓速器进油冷器油口（15）；缓速器控制阀（7）的上方依次设置有缓速器进油口（18）、背压反馈油口（19）和缓速器出油口（20）；

所述缓速器进油油道（4）连通缓速器工作腔（23）和缓速器进油口（18）；缓速器回油油道（6）连通缓速器工作腔（23）和缓速器出油口（20）；油冷器进油油道（8）连通油冷器内腔和缓速器进油冷器油口（15），油冷器回油油道（9）连通油冷器内腔和阀块进油口（12）；所述缓速器工作腔反馈油道（5）连通缓速器控制阀（7）的缓速器工作腔反馈油口（21）和缓速器工作腔（23）；

当缓速器控制阀（7）处于不工作状态时，所述油冷器回油油道（9）连通阀块进油口（12），阀块进油口（12）连通第一溢流回油箱油口（13）；缓速器出油口（20）连通第二溢流回油箱油口（14）；

当缓速器控制阀（7）处于非最大工作状态时，所述油冷器回油油道（9）连通阀块进油口（12），阀块进油口（12）分别连通缓速器进油口（18）和第一溢流回油箱油口（13）；所述缓速器出油口（20）连通缓速器进油冷器油口（15）；

当缓速器控制阀（7）处于最大工作状态时，所述油冷器回油油道（9）连通阀块进油口（12），阀块进油口（12）连通缓速器进油口（18），缓速器进油口（18）连通缓速器进油油道（4）；

所述背压反馈油口（19）连通第一溢流回油箱油口（13），背压反馈油口（19）连通背压反馈油路（17）；

缓速器回油油道（6）连通缓速器出油口（20），缓速器出油口（20）连通缓速器进油冷器油口（15），缓速器进油冷器油口（15）连通油冷器进油油道（8）。

2.根据权利要求1所述的一种缓速器制动扭矩压力控制系统，其特征在于，所述推力装置为比例控制气阀（2），比例控制气阀（2）通过控制气路（3）连通气阀阀芯（10），气阀阀芯（10）顶压在主阀芯（11）上。

3.根据权利要求1所述的一种缓速器制动扭矩压力控制系统，其特征在于，所述缓速器控制阀（7）为三位七通阀。

4.根据权利要求1所述的一种缓速器制动扭矩压力控制系统，其特征在于，所述第一溢流回油箱油口（13）和第二溢流回油箱油口（14）之间相互连通。

5.一种缓速器制动扭矩压力控制方法，其特征在于，基于权利要求1至4任意一项所述的一种缓速器制动扭矩压力控制系统，包括以下过程，推力装置推动缓速器控制阀（7）中的主阀芯（11）移动，使缓速器工作腔（23）的压力对主阀芯（11）的推力加上弹簧（16）的弹力与推力装置的推力平衡，缓速器工作腔（23）的压力通过控制推力装置的推力进行控制，进而控制缓速器制动扭矩。

6.根据权利要求5所述的一种缓速器制动扭矩压力控制方法，其特征在于，当采用比例控制气阀（2）做为推力装置时，包括以下过程，比例控制气阀（2）推动缓速器控制阀（7）中的主阀芯（11）移动，使缓速器工作腔（23）的压力对主阀芯（11）的推力加上弹簧（16）的弹力与比例控制气阀（2）的推力平衡，缓速器工作腔（23）的压力通过比例控制气阀（2）的推力进行控制，进而控制缓速器制动扭矩。

7.根据权利要求5所述的一种缓速器制动扭矩压力控制方法，其特征在于，当比例控制气阀（2）不通电时，缓速器控制阀（7）的主阀芯（11）在弹簧力的作用下处在端部位置，阀块进油口（12）与第一溢流回油箱油口（13）连通，冷却油通过第一溢流回油箱油口（13）直接回到油箱，缓速器不产生制动扭矩。

8.根据权利要求5所述的一种缓速器制动扭矩压力控制方法，其特征在于，当比例控制气阀（2）非最大电流工作时，比例控制气阀（2）中的压缩空气（1）推动气阀阀芯（10），气阀阀芯（10）推动主阀芯（11）抵抗弹簧（16）的力移动，阀块进油口（12）与缓速器进油口（18）和第一溢流回油箱油口（13）连通，缓速器出油口（20）与缓速器进油冷器油口（15）连通，油液进入缓速器工作，缓速器产生制动扭矩，调节比例控制气阀（2）的压力进而调节缓速器的制动扭矩；

当比例控制气阀（2）以最大电流工作时，缓速器控制阀（7）的主阀芯（11）在气阀阀芯（10）的推动下处在弹簧侧的端部位置，冷却回油油道（9）的冷却油经缓速器控制阀（7）进入缓速器工作腔（23），经过缓速器工作腔（23）的液压油再经缓速器控制阀（7）和油冷器进油油道（8）进入油冷器，此时缓速器产生最大制动扭矩。

说明书

一种缓速器制动扭矩压力控制系统和方法

技术领域

[0001] 本发明属于变速箱技术领域，具体属于一种缓速器制动扭矩压力控制系统和方法。

背景技术

[0002] 传统的缓速器控制方法如下：缓速器转子与定子之间的工作腔与油箱连通，油箱液面与控制气阀出口连通，当缓速器需要产生制动力矩时，系统发出指令控制气阀开启，控
制气体通过气管充入油箱液面上腔，油箱腔体压力使一定体积的液压油进入缓速器转子与
定子之间的工作腔，转子的高速转动使油液产生离心力并冲击到定子叶片上，定子叶片对
旋转的油液产生反作用力，该作用力即为缓速器的制动扭矩，控制气阀压力越高使工作腔
内的油液越多，则缓速器制动扭矩越大。控制阀断电，油箱液面与大气相通，油不再进入工
作腔，工作腔内的油液在离心力的作用下被甩出腔内，油池内油液液面升高，缓速器制动力
解除。

[0003] 传统的缓速器控制方法采用气‑液控制，通过控制气阀压力大小调节缓速器工作腔体内的充液率，实现缓速器制动扭矩的调节，存在一定的技术缺陷：由于油箱体积较大，
气体具有可压缩性，导致缓速器控制响应较慢，且调节精度较低。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种缓速器制动扭矩压力控制系统和方法，缓速器工作时工作腔内充液率恒定，通过调节控制推力改变缓速器工作腔与出油
口的压力差来改变缓速器制动扭矩，控制响应速度快，调节精度高。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0006] 一种缓速器制动扭矩压力控制系统，其特征在于，包括推力装置、缓速器进油油道、缓速器工作腔反馈油道、缓速器回油油道、缓速器控制阀、油冷器进油油道、油冷器回油
油道和背压反馈油路；

[0007] 所述缓速器控制阀内部设置有主阀芯，所述主阀芯的一端上设置有缓速器工作腔反馈油口和弹簧；所述推力装置顶压在主阀芯的另一端，推动缓速器控制阀的主阀芯移动；

[0008] 所述缓速器控制阀上设置有阀块进油口、第一溢流回油箱油口、第二溢流回油箱油口、缓速器进油冷器油口、背压反馈油口、缓速器进油口和缓速器出油口；

[0009] 所述缓速器进油油道连通缓速器工作腔和缓速器进油口；缓速器回油油道连通缓速器工作腔和缓速器出油口；油冷器进油油道连通油冷器内腔和缓速器进油冷器油口，油
冷器回油油道连通油冷器内腔和阀块进油口；所述缓速器工作腔反馈油道连通缓速器控制
阀的缓速器工作腔反馈油口和缓速器工作腔；

[0010] 当缓速器控制阀处于不工作状态时，所述油冷器回油油道连通阀块进油口，阀块进油口连通第一溢流回油箱油口；缓速器出油口连通第二溢流回油箱油口；

[0011] 当缓速器控制阀处于工作状态时，所述油冷器回油油道连通阀块进油口，阀块进油口分别连通缓速器进油口和第一溢流回油箱油口；所述缓速器出油口连通缓速器进油冷
器油口。

[0012] 优选的，所述推力装置为比例控制气阀，比例控制气阀通过控制气路连通气阀阀芯，气阀阀芯顶压在主阀芯上。

[0013] 优选的，所述缓速器控制阀为三位七通阀。

[0014] 优选的，当缓速器控制阀处于最大工作状态时，

[0015] 所述油冷器回油油道连通阀块进油口，阀块进油口连通缓速器进油口，缓速器进油口连通缓速器进油油道；

[0016] 所述背压反馈油口连通第一溢流回油箱油口，背压反馈油口连通背压反馈油路；

[0017] 缓速器回油油道连通缓速器出油口，缓速器出油口连通缓速器进油冷器油口，缓速器进油冷器油口连通油冷器进油油道。

[0018] 优选的，所述第一溢流回油箱油口和第二溢流回油箱油口之间相互连通。

[0019] 一种缓速器制动扭矩压力控制方法，包括以下过程，

[0020] 推力装置推动缓速器控制阀中的主阀芯移动，使缓速器工作腔的压力对主阀芯的推力加上弹簧的弹力与推力装置的推力平衡，缓速器工作腔的压力通过控制推力装置的推
力进行控制，进而控制缓速器制动扭矩。

[0021] 优选的，当采用比例控制气阀做为推力装置时，包括以下过程，

[0022] 比例控制气阀推动缓速器控制阀中的主阀芯移动，使缓速器工作腔的压力对主阀芯的推力加上弹簧的弹力与比例控制气阀的推力平衡，缓速器工作腔的压力通过比例控制
气阀的推力进行控制，进而控制缓速器制动扭矩。

[0023] 进一步的，当比例控制气阀不通电时，缓速器控制阀芯在弹簧力的作用下处在端部位置，阀块进油口与第一溢流回油箱油口连通，冷却油通过第一溢流回油箱油口直接回
到油箱，缓速器不产生制动扭矩。

[0024] 进一步的，当比例控制气阀通电流工作时，比例控制气阀中的压缩空气推动气阀阀芯，气阀阀芯推动主阀芯抵抗弹簧的力移动，阀块进油口与缓速器进油口和第一溢流回
油箱油口连通，缓速器出油口与缓速器进油冷器油口连通，油液进入缓速器工作，缓速器产
生制动扭矩，调节比例控制气阀压力调节缓速器工作腔的压力差，调节缓速器的制动扭矩。

[0025] 进一步的，当比例控制气阀以最大电流工作时，缓速器控制阀的主阀芯在气阀阀芯的推动下处在弹簧侧的端部位置，冷却回油油道的冷却油经缓速器控制阀进入缓速器工
作腔，经过缓速器工作腔的液压油再经缓速器控制阀和油冷器进油油道进入油冷器，此时
缓速器产生最大制动扭矩。

[0026] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

[0027] 本发明提供一种缓速器制动扭矩压力控制系统，通过推力装置推动主阀芯运动，使缓速器工作腔的压力对主阀芯的推力加上弹簧力与推力装置的推力平衡，弹簧力一定，
缓速器工作腔的压力即可以通过推力装置控制，实现通过控制推力装置的推力控制缓速器
制动扭矩。

[0028] 本发明中的缓速器和液力变矩器共同工作的工况下，液力变矩器回油至油冷器，油冷器出油口至缓速器进油口作为缓速器油源，缓速器出油口直接回油箱重新参与循环。
气泵提供的压缩空气作为控制系统动力源，通过比例控制气阀控制气阀阀芯推动主阀芯运
动，使缓速器工作腔的压力与缓速器出油口压力的压力差对主阀芯的推力加上弹簧力与比
例控制气阀压力对气阀阀芯的推力平衡，缓速器工作腔的压力即可以通过比例控制气阀控
制，实现通过比例控制气阀控制缓速器制动扭矩。

[0029] 进一步的，通过采用比例控制气阀来提供推力，方便系统油路布置，整体结构简单，能够避免污染。

[0030] 本发明提供一种缓速器制动扭矩压力控制方法，通过调节电磁比例气阀的压力，控制缓速器转子和定子间的工作腔与缓速器出油口的压力差，该压力差越大，定子叶片对
旋转的油液产生反作用力越大，缓速器的制动扭矩越大。相对于传统的缓速器控制方法，本
发明的控制方法中缓速器油路作为整个循环油路的一部分，不需要单独的油箱，体积小重
量轻；不同于传统缓速器工作时通过气阀控制调节工作腔内充液率改变缓速器制动扭矩，
该方法缓速器工作时工作腔内充液率恒定，通过调节控制气压改变缓速器工作腔与出油口
的压力差来改变缓速器制动扭矩。避免了传统的控制方法中气阀需要使整个油箱液面上方
空气达到设置的压力值，将油箱中的油液压入工作腔，响应较慢，通常需要加装蓄能器提高
缓速器响应速度的问题，本发明的控制方法中气阀只需要推动气阀阀芯，响应速度快，不需
要再加装蓄能器，节省成本；并且本发明的控制方法核心为液压控制，由于油液不可压缩
性，相对气压控制具有运行精度高的优点，因此调节精度更高。

附图说明

[0031] 图1为本发明实施例中缓速器制动扭矩压力控制系统初始状态液压原理图；

[0032] 图2为本发明实施例中缓速器控制阀初始状态原理图；

[0033] 图3为本发明实施例中缓速器制动扭矩压力控制系统工作状态液压原理图；

[0034] 图4为本发明实施例中缓速器控制阀工作状态原理图；

[0035] 图5为本发明实施例中缓速器制动扭矩压力控制系统最大工作状态液压原理图；

[0036] 图6为本发明实施例中缓速器控制阀最大工作状态原理图；

[0037] 图7为本发明实施例中缓速器控制阀常态结构图；

[0038] 图8为本发明实施例中缓速器控制阀中间状态结构图；

[0039] 图9为本发明实施例中缓速器最大制动扭矩缓速器控制阀状态结构图；

[0040] 附图中：1为压缩空气；2为比例控制气阀；3为控制气路；4为缓速器进油油道；5为缓速器工作腔反馈油道；6为缓速器回油油道；7为缓速器控制阀；8为油冷器进油油道；9为
油冷器回油油道；10为气阀阀芯；11为主阀芯；12为阀块进油口；13为第一溢流回油箱油口；
14为第二溢流回油箱油口；15为缓速器进油冷器油口；16为弹簧；17为背压反馈油路；18为
缓速器进油口；19为背压反馈油口；20为缓速器出油口；21为缓速器工作腔反馈油口；22为
缓速器去油冷器油口；23为缓速器工作腔。

具体实施方式

[0041] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

[0042] 本发明提供一种缓速器制动扭矩压力控制系统，包括推力装置、缓速器进油油道4、缓速器工作腔反馈油道5、缓速器回油油道6、缓速器控制阀7、油冷器进油油道8、油冷器
回油油道9和背压反馈油路17。

[0043] 缓速器控制阀7内部设置有主阀芯11，主阀芯11的一端上设置有缓速器工作腔反馈油口21和弹簧16；推力装置顶压在主阀芯11的另一端，推动缓速器控制阀7的主阀芯11移
动；缓速器控制阀7上设置有阀块进油口12、第一溢流回油箱油口13、第二溢流回油箱油口
14、缓速器进油冷器油口15、缓速器进油口18和缓速器出油口20。

[0044] 缓速器进油油道4连通缓速器工作腔23和缓速器进油口18；缓速器回油油道6连通缓速器工作腔23和缓速器出油口20；油冷器进油油道8连通油冷器内腔和缓速器进油冷器
油口15，油冷器回油油道9连通油冷器内腔和阀块进油口12；缓速器工作腔反馈油道5连通
缓速器控制阀7的缓速器工作腔反馈油口21和缓速器工作腔23。

[0045] 当缓速器控制阀7处于不工作状态时，油冷器回油油道9连通阀块进油口12，阀块进油口12连通第一溢流回油箱油口13；缓速器出油口20连通第二溢流回油箱油口14。

[0046] 当缓速器控制阀7处于工作状态时，油冷器回油油道9连通阀块进油口12，阀块进油口12分别连通缓速器进油口18、背压反馈油口19和第一溢流回油箱油口13；缓速器出油
口20连通缓速器进油冷器油口15。

[0047] 本发明的缓速器制动扭矩压力控制系统，通过控制推力装置的推力控制缓速器工作腔23的压力，进而控制缓速器制动扭矩。本发明通过调节推力装置的推力，控制缓速器转
子和定子间的工作腔与缓速器出油口20的压力差，该压力差越大，定子叶片对旋转的油液
产生反作用力越大，缓速器的制动扭矩越大。

[0048] 本发明一种缓速器制动扭矩压力控制方法，包括以下过程，推力装置推动缓速器控制阀7中的主阀芯11移动，使缓速器工作腔23的压力对主阀芯11的推力加上弹簧16的弹
力与推力装置的推力平衡，缓速器工作腔23的压力通过控制推力装置的推力进行控制，进
而控制缓速器制动扭矩。

[0049] 相对于传统的缓速器控制方法，本发明的控制方法中缓速器油路作为整个循环油路的一部分，不需要单独的油箱，体积小重量轻；传统的控制方法气阀需要使整个油箱液面
上方空气达到设置的压力值，将油箱中的油液压入工作腔，响应较慢，通常需要加装蓄能器
提高缓速器响应速度，该控制方法气阀只需要推动气阀阀芯10，响应速度快，不需要再加装
蓄能器，节省成本；该控制方法核心为液压控制，由于油液不可压缩性，相对气压控制具有
运行精度高的优点，因此调节精度更高。

[0050] 实施例

[0051] 如图1至图6所示，本发明的一种缓速器制动扭矩压力控制系统，包括比例控制气阀2、控制气路3、缓速器进油油道4、缓速器工作腔反馈油道5、缓速器回油油道6、缓速器控
制阀7、油冷器进油油道8、油冷器回油油道9和背压反馈油路17。

[0052] 缓速器控制阀7内部设置有主阀芯11，主阀芯11的一端设置有弹簧16，主阀芯11的另一端连接气阀阀芯10，比例控制气阀2通过控制气路3连通气阀阀芯10，推动缓速器控制
阀7的主阀芯11移动，缓速器控制阀7为三位七通阀；

[0053] 缓速器控制阀7的下部口依次为阀块进油口12、第一溢流回油箱油口13、第二溢流回油箱油口14和缓速器进油冷器油口15；缓速器控制阀7的上部口依次为缓速器进油口18、
背压反馈油口19和缓速器出油口20；

[0054] 缓速器进油油道4的一端连通缓速器工作腔23，缓速器进油油道4的另一端连通缓速器进油口18；缓速器回油油道6的一端连通缓速器工作腔23，缓速器回油油道6的另一端
连通缓速器出油口20；

[0055] 油冷器进油油道8的一端连通油冷器内腔，油冷器进油油道8的另一端连通缓速器进油冷器油口15，油冷器回油油道9的一端连通油冷器内腔，油冷器回油油道9的另一端连
通阀块进油口12；

[0056] 背压反馈油路17的一端连接背压反馈油口19，背压反馈油路17的另一端连接主阀芯11；

[0057] 缓速器工作腔反馈油道5连通缓速器控制阀7的主阀芯11的弹簧端和缓速器。缓速器工作腔反馈油道5设置在缓速器工作腔23和缓速器控制阀7之间，缓速器工作腔反馈油道
5中的压力即为缓速器工作腔压力，决定缓速器制动扭矩。

[0058] 比例控制气阀2的气阀阀芯通过控制气路3连接缓速器控制阀7的气阀阀芯10，气阀阀芯10可推动主阀芯11移动，主阀芯11右侧布置有调压弹簧16，同时反馈压力通过缓速
器工作腔反馈油道5也作用于主阀芯11的右端面，比例控制气阀2的气压作用于气阀阀芯10
的力等于缓速器工作腔23的压力作用于主阀芯11上的力和弹簧16变形产生的弹簧力之和，
缓速器工作腔23的压力等于气阀阀芯10与弹簧力产生的压力差，实现通过调节比例控制气
阀2电流控制缓速器制动扭矩。

[0059] 如图1、图2和图7所示，当比例控制气阀不2通电时，控制器路压力为零，缓速器控制阀芯11在弹簧力的作用下处在最左端位置，阀块进油口12的冷却油经过背压反馈油口19
推动主阀芯11向右运动，使阀块进油口12与第一溢流回油箱油口13连通，此时阀块进油全
部直接回到油箱，缓速器不产生制动扭矩。

[0060] 如图3、图4和图8所示，控制气路3连接比例气阀2的出口，当比例控制气阀2以一定的电流工作时，压缩气体1推动气阀阀芯10，进而推动主阀芯11抵抗弹簧力向右移动，此时
阀块进油口12与缓速器进油口18和第一溢流回油箱油口13同时连通，缓速器出油口20与缓
速器去油冷器油口22连通，此时油液可进入缓速器参与工作，缓速器产生制动扭矩，主阀芯
11的位置和控制比例控制气阀2的压力有关，压力越大则进缓速器的流量越大，缓速器工作
腔23与缓速器出油口20的压力差通过缓速器工作腔反馈油口21到达反馈油腔7作用于主阀
芯11右端，此时比例控制气阀2的气压作用于主阀芯11的推力与缓速器工作腔23与缓速器
出油口20的压力差作用于主阀芯的推力和弹簧力之和平衡，通过调节比例控制气阀2压力
可调节缓速器工作腔23与缓速器出油口20的压力差，缓速器工作腔23与缓速器出油口20的
压力差越大，定子叶片对旋转的油液产生反作用力越大，缓速器的制动扭矩越大，此时缓速
器在中间档位工作，制动扭矩由比例控制气阀电流大小控制。

[0061] 如图5、图6和图9所示，比例控制气阀2以最大电流工作时，缓速器控制阀7的主阀芯11在气阀阀芯1的推动下处在最右端位置，冷却回油油道9的冷却油全部经缓速器控制阀
7进入缓速器参与工作，经过缓速器工作的高温油再经缓速器控制阀7和油冷器进油油道8
进入油冷器，此时缓速器产生最大制动扭矩。