齿轮箱的控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制装置，特别涉及一种风电齿轮箱的油泵的控制装置。

背景技术

风电齿轮箱用于在连接风轮的主轴和发动机之间传递扭矩，其通常采用行星轮系来实现增速。在齿轮箱的运行过程中，行星轮系的各个部件，特别是齿轮啮合部和轴承都需要润滑以保证齿轮箱的正常工作。目前的风电齿轮箱系统中，存在机械泵和电动泵的双油泵设计，其中机械泵由风轮的转动提供动力，而电动泵则完全由外部电力供电。

然而，在润滑油油温较低的情况下，电动泵不开启或者以很低的转速工作，其提供的流量很低，因而此时将主要由机械泵来负责齿轮箱中润滑油的循环以实现润滑。通常机械泵的排量是根据齿轮箱的额定负载和额定速度来设计的，并且机械泵的流量完全由齿轮箱的输入速度来决定。然而当齿轮箱的输入速度较低时，机械泵的转速也较低，从而不能提供充足的油量。油量的不足又会导致齿轮箱中齿轮和轴承等零部件的不充分润滑从而影响齿轮箱的运行和寿命。

为了克服这一问题，如果按照低输入转速的情况来设计机械泵的排量，这又会导致额定工况下流量过大，而过大的流量又会引起较高的油压，增加了漏油的风险，并且增加齿轮箱的能源损耗。

发明内容

本发明为了解决现有技术中采用固定排量的机械泵难以实现额定工况和特殊工况下不同润滑需求的缺陷，提供一种齿轮箱的控制装置，其可以适应额定工况和特殊工况下不同的润滑需求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种齿轮箱的控制装置，所述齿轮箱包括机械泵和电动泵，其特点在于，所述控制装置包括：用于检测齿轮箱的润滑油的系统油压的传感器模组、差速器、离合器、制动器和控制模组，其中，

所述差速器包括与齿轮箱输出轴的锥齿轮相啮合的输入伞齿轮、与所述输入伞齿轮相连的差速器壳体、设置于所述差速器壳体内且与所述差速器壳体的锥齿轮啮合的第一半轴和第二半轴，所述第二半轴连接所述机械泵的输入，由于差速器的构造，第一半轴和第二半轴的转速之和为差速器壳体转速的两倍，通过差速器的引入来实现两个半轴的动力分配；

所述制动器包括制动卡钳、制动盘、与制动盘固定连接的制动盘轴，所述制动盘轴与所述第一半轴固定连接；

所述离合器的外盘连接于所述差速器壳体，所述离合器的内盘套设于所述第一半轴上；

所述控制模组用于在所述系统油压低于系统油压阈值时，即需要机械泵高速运转时致动所述制动卡钳以夹紧所述制动盘并且释放所述离合器以使第一半轴的转速为零、第二半轴的转速为所述差速器壳体转速的2倍；以及用于在所述系统油压高于系统油压阈值时，即额定工况时释放所述制动卡钳并且闭合所述离合器使所述内盘和所述外盘同步旋转以使第一半轴和第二半轴的转速相同。

优选地，所述控制模组包括两位四通阀，所述两位四通阀包括连接油箱的进油口和卸油口以及连通制动器的第一油口和连接离合器的第二油口，

其中，系统油压低于系统油压阈值时两位四通阀的阀芯位于第一位置以在第一油口和进油口之间建立通路以致动所述制动卡钳，以及在第二油口和所述卸油口之间建立通路以释放所述离合器；

系统油压高于系统油压阈值时两位四通阀的阀芯位于第二位置以在第二油口和进油口之间建立通路以闭合所述离合器，并在第一油口和卸油口之间建立通路以释放所述制动卡钳。

优选地，所述两位四通阀是液压控制的或者电信号控制的。

优选地，所述两位四通阀上设置有阻尼孔。

优选地，所述传感器模组还用于分别检测机械泵的第一油压和电动泵的第二油压；

所述控制模组用于在第一油压低于第一阈值且第二油压低于第二阈值时致动所述制动卡钳以夹紧所述制动盘并且释放所述离合器以使第一半轴的转速为零、第二半轴的转速为所述差速器壳体转速的2倍；以及用于在第一油压高于第一阈值且第二油压低于第二阈值时释放所述制动卡钳并且闭合所述离合器使所述内盘和所述外盘同步旋转以使第一半轴和第二半轴的转速相同；并且用于在第二油压高于第二阈值时，即润滑依靠电动泵而机械泵不需要工作时释放所述制动卡钳和所述离合器以使第二半轴的转速为零、第一半轴的转速为所述差速器壳体转速的2倍。

优选地，所述控制模组包括一两位四通阀、第一两位三通阀和第二两位三通阀，所述两位四通阀包括连接油箱的进油口和第一卸油口以及第一油口和第二油口，第一两位三通阀包括第二卸油口、连接第一油口的第三油口和连通所述制动器的第四油口，第二两位三通阀包括第三卸油口、连接第二油口的第五油口和连通所述离合器的第六油口，

其中，第一油压低于第一阈值且第二油压低于第二阈值时两位四通阀、第一两位三通阀和第二两位三通阀的阀芯均位于第一位置以在第一油口和进油口之间、以及第三油口和第四油口之间建立通路以致动所述制动卡钳，并在第五油口和第六油口之间、在第二油口和所述第一卸油口之间建立通路以释放所述离合器；

第一油压高于第一阈值且第二油压低于第二阈值时两位四通阀的阀芯位于第二位置、第一两位三通阀和第二两位三通阀的阀芯均位于第一位置以在第二油口和进油口之间、在第五油口和第六油口之间建立通路以闭合所述离合器，并在第一油口和第一卸油口之间建立通路以及在第三油口和第四油口之间建立通路以释放所述制动卡钳；

第二油压高于第二阈值时第一两位三通阀和第二两位三通阀的阀芯均位于第二位置以在第四油口和第二卸油口之间建立通路以释放所述制动卡钳，以及在第六油口和第三卸油口之间建立通路以释放所述离合器。

优选地，所述两位四通阀、第一两位三通阀、第二两位三通阀分别各自是液压控制的或者电信号控制的。

优选地，所述两位四通阀、第一两位三通阀、第二两位三通阀分别各自设置有阻尼孔。

本发明获得的技术效果是：通过采用差速器、离合器和制动器的组合，可以使得机械泵的运行适应于不同工况的需求，避免了低速和/或低温条件下润滑的不足，以及额定工况下过多的油量给齿轮箱带来的潜在风险。

附图说明

图1示出了本发明一实施例的控制装置的示意图；

图2示出了本发明另一实施例的控制装置的示意图；

具体实施方式

下面参考图1-2，根据本发明的具体实施方式并结合附图来进一步说明。

参考图1，本实施例所述的齿轮箱的控制装置适用于包括机械泵30和电动泵(未示出)的齿轮箱。机械泵30的动力来源于齿轮箱的输出，图1中以80表示齿轮箱壳体，81表示齿轮箱的用于驱使机械泵30工作的输出轴。

所述控制装置包括：用于检测齿轮箱的润滑油的系统油压的传感器模组(未示出)、差速器40、离合器60、制动器50和控制模组70。在本实施例中，由设置有锥齿轮的输出轴81将动力传递至差速器40，与离合器60和制动器50一起实现动力分配，从而使得机械泵30获得不同的转速比。

具体来说，所述差速器40包括与齿轮箱输出轴81的锥齿轮相啮合的输入伞齿轮44、与所述输入伞齿轮44相连的差速器壳体41、设置于所述差速器壳体41内且与所述差速器壳体41的锥齿轮啮合的第一半轴42和第二半轴43，所述第二半轴43连接所述机械泵30的输入。在差速器40的构造中，差速器壳体41的转速的2倍为第一半轴42和第二半轴43的转速之和。

所述制动器50包括制动卡钳51、制动盘52、与制动盘52固定连接的制动盘轴53，其中，所述制动盘轴53与所述第一半轴42固定连接，因而制动盘轴53和第一半轴42是同步运动或者静止的。

在所述离合器60中，离合器的外盘61连接于所述差速器壳体41，所述离合器的内盘62套设于所述第一半轴42上。

所述控制模组70用于在所述系统油压低于系统油压阈值时致动所述制动卡钳51以夹紧所述制动盘52并且释放所述离合器60(离合器的外盘61和内盘62并没有接触，也不同步旋转)以使第一半轴42的转速为零、第二半轴43的转速为所述差速器壳体41转速的2倍；以及用于在所述系统油压高于系统油压阈值时释放所述制动卡钳51并且闭合所述离合器使所述内盘和所述外盘同步旋转以使第一半轴42和第二半轴43的转速相同。

具体来说，所述控制模组包括两位四通阀71，所述两位四通阀71包括连接油箱的进油口P和卸油口T以及连通制动器50的第一油口1和连接离合器60的第二油口2。其中，系统油压低于系统油压阈值时两位四通阀的阀芯位于第一位置(左侧位置)以在第一油口1和进油口P之间建立通路以致动所述制动卡钳51，以及在第二油口2和所述卸油口T之间建立通路以释放所述离合器。此时第一半轴42由于制动卡钳51的夹紧而处于静止，由此第一半轴42的转速为零，连接机械泵30的第二半轴43的转速则为差速器壳体41的转速的2倍，机械泵30处于高速，可以为齿轮箱带来较高的油量，这一工况对应于电动泵不工作或者以极低转速工作的情况，润滑油的供应依赖于机械泵。

而当系统油压高于系统油压阈值时两位四通阀的阀芯位于第二位置(右侧位置)以在第二油口2和进油口P之间建立通路以闭合所述离合器，并在第一油口1和卸油口T之间建立通路使得制动器50中的油返回油箱以释放所述制动卡钳。此时，制动盘与第一半轴42转速一致，由于离合器的外盘61和内盘62同步旋转，则第一半轴42的转速与连接着离合器外盘61的差速器壳体41的转速相同，此时第一半轴42、差速器壳体41和第二半轴43的转速均相同。机械泵30的转速较之前述的情况而言有所降低，对应于齿轮箱的额定工况，无需再通过高速来获得较多的润滑油。

所述两位四通阀71是液压控制的或者电信号控制的，其根据传感器模组的检测信号S被致动。为了避免致动制动器和闭合离合器时油压的冲击，所述两位四通阀上设置有阻尼孔。

参考图2，示出了本发明另一实施例的齿轮箱的控制装置，其可以用于控制机械泵的三种不同工况。

具体来说，所述传感器模组还用于分别检测机械泵的第一油压和电动泵的第二油压(分别以S1和S2表示)，通过第一油压和第二油压的检测来判断机械泵和电动泵的工作状态。

在本实施例中，所述控制模组用于在第一油压低于第一阈值且第二油压低于第二阈值(电动泵基本不工作)时致动所述制动卡钳51以夹紧所述制动盘52并且释放所述离合器60以使第一半轴42的转速为零、第二半轴43的转速为所述差速器壳体41转速的2倍；以及用于在第一油压高于第一阈值且第二油压低于第二阈值时释放所述制动卡钳51并且闭合所述离合器60使所述内盘62和所述外盘61同步旋转以使第一半轴42和第二半轴43的转速相同；并且用于在第二油压高于第二阈值时释放所述制动卡钳51和所述离合器60以使第二半轴的转速为零、第一半轴的转速为所述差速器壳体转速的2倍，此时机械泵不工作。

参考图2，所述控制模组70包括一两位四通阀71、第一两位三通阀72和第二两位三通阀73，所述两位四通阀71包括连接油箱的进油口P和第一卸油口T以及第一油口1和第二油口2，第一两位三通阀72包括第二卸油口、连接第一油口1的第三油口3和连通所述制动器50的第四油口4，第二两位三通阀73包括第三卸油口、连接第二油口2的第五油口5和连通所述离合器60的第六油口6。

其中，第一油压低于第一阈值且第二油压低于第二阈值时，需要机械泵高速运转，此时两位四通阀71、第一两位三通阀72和第二两位三通阀73的阀芯均位于第一位置(左侧位置)以在第一油口1和进油口P之间、以及第三油口3和第四油口4之间建立通路以致动所述制动卡钳51，并在第五油口5和第六油口6之间、在第二油口2和所述第一卸油口T之间建立通路以释放所述离合器60。这样第一半轴42转速为零，第二半轴43(机械泵30)转速为差速器壳体41的转速的2倍，机械泵处于高速运转中，对应于电动泵几乎不工作的工况。

对于齿轮箱正常运转的额定工况来说，即第一油压高于第一阈值且第二油压低于第二阈值时，两位四通阀71的阀芯位于第二位置(右侧位置)、第一两位三通阀72和第二两位三通阀73的阀芯均位于第一位置(左侧位置)以在第二油2口和进油口P之间、在第五油口5和第六油口6之间建立通路以闭合所述离合器60，并在第一油口1和第一卸油口之间建立通路以及在第三油口3和第四油口4之间建立通路以释放所述制动卡钳51。此时第一半轴42、第二半轴43和差速器壳体41的转速均相等，机械泵低速运转即可适应额定工况的需求。

如果电动泵正常工作，那么润滑油的循环则可以通过电动泵来完成，此时机械泵作为断电时的备用，在电动泵正常工作时机械泵无需工作，处于转速为零的待命工况，即第二油压高于第二阈值时第一两位三通阀72和第二两位三通阀73的阀芯均位于第二位置(右侧位置)以在第四油口4和第二卸油口之间建立通路以释放所述制动卡钳51，以及在第六油口6和第三卸油口之间建立通路以释放所述离合器60。此时无论两位四通阀71的阀芯处于何种位置，制动卡钳和离合器都被释放，第一半轴42的转速为差速器壳体41转速的2倍，第二半轴43转速为零，即机械泵不工作。

其中，所述两位四通阀、第一两位三通阀、第二两位三通阀分别各自是液压控制的或者电信号控制的。为了防止油压波动，所述两位四通阀、第一两位三通阀、第二两位三通阀分别各自设置有阻尼孔。

通过差速器、离合器和制动器的组合，可以在不同工况中使机械泵获得不同的转速以适应于当前工况的需求。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。