CN102862600A - 车辆对中控制系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆对中控制系统，可包括压力油源（1）、单向阀（2）、压力控制阀、换向阀（4）、对中缸（5）和油箱（6），压力控制阀用于控制对中缸（5）的有杆腔和无杆腔中所通入的油液的最大压力值，单向阀（2）和换向阀（4）依次设置在压力油源流向对中缸（5）的进油油路上，换向阀用于控制对中缸的有杆腔和无杆腔在对中缸锁定状态下连接压力油源并在对中缸随动状态下连接油箱。此外，该系统还可包括设置在换向阀与油箱之间的油路上的背压阀，以在对中缸随动状态下使得对中缸的有杆腔和无杆腔中的油液相对于中间腔的油液形成有背压。该车辆对中控制系统的控制逻辑简单可靠，能实现对中缸的柔性锁定和获得较佳的对中趋势。

Description

车辆对中控制系统和车辆

技术领域

本发明涉及车辆转向和对中系统，具体地，涉及一种具有柔性锁定和具有对中趋势的车辆对中控制系统。

背景技术

在车辆转向和对中系统的设计中，对于大吨位工程机械车辆而言，通常采用液压助力的方式以方便快捷地进行转向或对中，使车辆拐弯或直行。因此，如图1所示的是中国专利CN102030037A中所公开的一种车辆转向和对中系统中的液压助力装置，在车桥13的前后两侧以及左右两车轮14之间安装有一个对中缸5和两个转向助力缸15。其中，车桥13一侧的一个转向助力缸15和对中缸5的伸出端分别铰接在与该侧车轮14的转向节臂相连的连杆16的两端，该连杆16的中部通过铰接轴17铰接在车桥13上。转向助力缸15通过推动连杆16实现该侧车轮14的偏转。车桥13另一侧的一个转向助力缸15的伸出端则直接连接到该另一侧车轮14的转向节臂上以推动该另一侧车轮14转向。这样，当车辆需要左转或右转时，可通过转向助力缸15推动车轮14向左或向右偏转，此时需要对中缸5处于随动状态，即跟随转向助力缸15的相应运动。当车辆需要直行时，则可通过锁定对中缸5的伸出端来锁定转向助力缸15的伸出端，即对中缸5处于锁定状态，从而可使得车辆保持直行状态。对于对中缸5的对中控制，通常采用2个或更多个换向阀来分别控制对中缸的进油油路和回油油路，并且结合转向助力缸15的控制阀组进行联合控制，控制逻辑复杂，而且需要2个换向阀同时得电或失电，因而可靠性差，存在安全隐患。

此外，车辆在道路上行驶时，时常会碰到类似于小石头之类物体，引发对于对中缸的瞬时激励，这种瞬时激励为时间短、冲击大，如不及时释放该瞬时激励，则会通过油缸憋压将该瞬时激励传递给对中控制系统中的结构件如连杆16等，长时间作用下容易导致结构件疲劳。另外，在图5所示的对中缸的结构中，当对中缸处于随动状态时，对中缸的有杆腔和无杆腔均接入低压油，此时在转向助力缸的带动下，活塞杆10向缸体9的端部移动并推动第一活塞11或第二活塞12同样移动。但由于第一活塞11和第二活塞12与缸体9之间具有较大的摩擦力，处于缸体9端部位置的第一活塞11或第二活塞12不能跟随或者即时跟随活塞杆10移动。这样，在对中缸转为锁定状态时，则需要压力油源推动第一活塞11或第二活塞12回复到初始位置，从而响应速度相对变慢并且由于活塞杆10的行程大而造成一定冲击，增加了压力油源的容积。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆对中控制系统，控制逻辑简单可靠，能实现对中缸的柔性锁定并防止瞬时激励对结构件造成的疲劳影响。

为了实现上述目的，本发明提供一种车辆对中控制系统，该对中控制系统包括压力油源、对中缸、油箱、压力控制阀和换向阀，所述压力控制阀用于控制所述对中缸的有杆腔和无杆腔中所通入的油液的最大压力值，所述换向阀设置在所述压力油源流向所述对中缸的进油油路上，所述换向阀用于控制所述对中缸的有杆腔和无杆腔在对中缸锁定状态下连接所述压力油源并在对中缸随动状态下连接所述油箱。

优选地，该对中控制系统还包括单向阀，该单向阀设置在所述压力油源与所述换向阀之间的所述进油油路上。

优选地，所述压力控制阀为第一溢流阀，该第一溢流阀包括第一油口和第二油口，所述第一溢流阀的第一油口连接到所述单向阀与对中缸之间的进油油路上并且所述第一溢流阀的第二油口与所述油箱相连接。

优选地，所述压力油源为恒压泵，所述第一溢流阀的溢流压力值大于所述恒压阀中的油液压力。

优选地，所述换向阀包括压力油口、回油口和工作油口，所述换向阀的工作油口与所述对中缸相连接，所述换向阀的压力油口连接所述压力油源并且所述换向阀的回油口与所述油箱相连。

优选地，上述对中缸包括缸体和设置在该缸体内的活塞杆、第一活塞和第二活塞，所述活塞杆的一端设置在所述第一活塞与第二活塞之间，另一端穿过所述第一活塞并从缸体的端部穿出，其中，所述缸体两端的有杆腔和无杆腔与所述换向阀的工作油口相连，所述对中缸上设有回油口，所述第一活塞和第二活塞之间的中间腔通过所述对中缸的回油口连通所述油箱。

优选地，该对中控制系统还包括设置在所述换向阀与所述油箱之间的油路上的背压阀，该背压阀用于在对中缸随动状态下使得所述对中缸的有杆腔和无杆腔中的油液相对于中间腔中的油液形成有背压。

优选地，所述背压阀为第二溢流阀，该第二溢流阀包括第一油口和第二油口，所述第二溢流阀的第一油口连接所述换向阀的回油口，所述第二溢流阀的第二油口连接所述油箱。

此外，本发明还提供了一种车辆，该车辆包括根据本发明上述的车辆对中控制系统。

优选地，该车辆上设有散热马达，该散热马达的回油油路连接至所述第二溢流阀的第一油口。

通过上述技术方案，根据本发明的车辆对中控制系统中，通过将对中缸的回油口连接油箱，在对中缸的进油油路中设置单个换向阀，以控制进油油路中通入高压油液或低压油液，从而控制对中缸处于锁定状态或随动状态，控制逻辑简单可靠。并且，通过设置连接对中缸的压力控制阀，可在对中缸锁定状态下即时释放瞬时激励，实现对中缸的柔性锁定，避免瞬时激励对结构件的冲击。在进油油路中还可设置单向阀以助于对中缸的锁定并能够防止瞬时激励传递作用到压力油液中。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据现有技术的车辆转向和对中系统的液压助力装置的结构示意图；

图2是根据本发明一种优选实施方式的车辆对中控制系统的液压原理示意图；

图3是图2中的对中缸控制阀组的放大示意图；

图4是图2中的背压阀部分的放大示意图；

图5是图2中的对中缸部分的结构示意图；

图6是采用图2中的车辆对中控制系统后的单桥控制回路的液压原理示意图；

图7是图6所示的单桥控制回路在车轮右转时的状态示意图；

图8是图6所示的单桥控制回路在车轮左转时的状态示意图。

附图标记说明

1    压力油源      2    单向阀

3    第一溢流阀    4    换向阀

5    对中缸        6    油箱

7     第二溢流阀        8      散热马达

9     缸体              10     活塞杆

11    第一活塞          12     第二活塞

13    车桥              14     车轮

15    转向助力缸        16     连杆

17    铰接轴            100    对中缸控制阀组

101   第一转向控制阀    102    第二转向控制阀

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图2和图3所示，本发明提供了一种车辆对中控制系统，该对中控制系统包括压力油源1、对中缸5和油箱6。此外，该对中控制系统还包括压力控制阀和换向阀4，压力控制阀用于控制对中缸5的有杆腔和无杆腔中所通入的油液的最大压力值，即限制对中缸5两腔中的最高压力，换向阀4设置在压力油源1流向对中缸5的进油油路上，换向阀4用于控制对中缸5的有杆腔和无杆腔在对中缸锁定状态下连接压力油源1并在对中缸随动状态下连接油箱6。在本发明中，对中缸5和转向助力缸15通常设置在车辆的转向桥中，采用单独的液压回路对所述对中缸5进行控制，以使得控制逻辑简单、可靠。同时，转向助力缸15的控制以及对中缸5和转向助力缸15的随动控制则可采用现有技术，在此不再赘述。在本发明的对中缸5的独立液压控制回路中，将对中缸5的回油油路直接接入系统回油油路，即油箱6中。而在进油油路中，通过设置换向阀4，以选择性使对中缸5的有杆腔和无杆腔连通压力油源1或油箱6，从而控制对中缸5的有杆腔和无杆腔中通入高压油液或低压油液，使得对中缸5相应地处于锁定状态或随动状态。如图3所示，换向阀4可以是电磁阀、伺服阀等，可包括压力油口、回油口和工作油口，换向阀4的工作油口与对中缸5相连接，换向阀4的压力油口连接压力油源1并且换向阀4的回油口与油箱6相连。换向阀4为电磁阀时，电磁阀处于失电状态则压力油液进入对中缸5的两腔，使车轮14处于直行状态，当车辆转向时，转向助力缸15起作用，此时对中缸5需处于随动状态，电磁阀根据控制要要而处于得电状态，使得对中缸5的进油油路连通油箱6，保证对中缸5处于随动状态，控制逻辑简单明了且可靠性高。需要说明的是，此处的进油油路是针对对中缸5而言的，对中缸5两端的有杆腔和无杆腔所连接的为进油油路，该进油油路可连接压力油源或回油箱（即油箱6），而对中缸5的中间腔室设置回油口和回油油路，该回油油路同样可连接压力油源或回油箱，但本发明中的对中缸5的回油油路直接回流至回油箱，以下将述及。

其中，在进油油路中还设置了单向阀2，该单向阀2设置在压力油源1与换向阀4之间，使得高压油液只能从压力油源1通向对中缸5而难以回流，可防止瞬时激励作用到压力油源1中，避免对压力油源1造成冲击，并且还能防止各车桥之间的激励相互影响。在对中缸5处于锁定状态下，即使转向助力缸15中错误地通入高压油液，由于单向阀2的反向截止作用，也有助于对中缸5的锁定。并且，在设置单向阀2的基础上，还可通过设置连接对中缸5的压力控制阀，以在对中缸锁定状态下及时释放出瞬时激励，以下将详述。综上，通过设置换向阀4可实现对中缸5的锁定或随动状态的控制操作，并且通过设置单向阀2和压力控制阀可实现对中缸5的柔性锁定，避免瞬时激励对结构件的冲击。

具体地，所述压力控制阀可以是适合的各种压力控制阀或阀组，本实施方式中优选采用溢流阀。如图2或图3所示，用作压力控制阀的第一溢流阀3可包括第一油口和第二油口，该第一溢流阀3的第一油口连接到单向阀2与对中缸5之间的进油油路上并且第二油口与油箱6相连接。图3为图2中虚框中所示的一种对中缸控制阀组100，该对中缸控制阀组100包括单向阀2、第一溢流阀3和换向阀4，其中第一溢流阀3的第一油口优选地通过节点连接在单向阀2与换向阀4之间的油路上，用于限制对中缸5的进油油路中的最高压力。其中，为方便设计和控制，本发明中的压力油源1优选为恒压泵，例如油液压力为20Mpa的恒压泵，而第一溢流阀3的溢流压力值设计为略大于恒压阀中的油液压力，图3中所示的第一溢流阀3的溢流压力值为23Mpa。当车辆在直行状态时（即对中缸的锁定状态下）产生瞬时激励时，对中缸5的左端或右端的压力会增大，此时进油油路中的瞬时高压油液若超出第一溢流阀3中设定的溢流压力值（例如23Mpa），则可从第一溢流阀3中溢流并流至油箱6，从而释放瞬时激励，实现对中缸5的柔性锁定，避免瞬时激励对结构件的冲击。瞬时激励过后，通过恒压泵补充高压油液。

另外，如前所述，在图5所示的对中缸结构中，当对中缸处于随动状态时，活塞难以及时跟随活塞杆10的移动，当对中缸由随动状态转换至锁定状态时，则可能影响对中的响应速度并对所述对中缸中的结构件造成一定冲击。为便于清楚地理解，可参见图5，其中的对中缸包括缸体9和设置在该缸体9内的活塞杆10、第一活塞11和第二活塞12，活塞杆10的一端设置在第一活塞11与第二活塞12之间，另一端穿过第一活塞11并从缸体9的端部穿出，其中，缸体9两端的有杆腔和无杆腔与换向阀4的工作油口相连，对中缸上设有回油口，第一活塞11和第二活塞12之间的中间腔通过对中缸的回油口连通油箱6。在这种对中缸的结构中，根据实际经验可知，对中缸5中内部的摩擦力较大，若将处于随动状态下的对中缸5的左右两腔简单地接入主回油管路，则车轮14在由向左转转向或向右转向时，主回油管路的背压不足以克服对中缸5内部的摩擦力，第一活塞11或第二活塞12将处于最大行程的位置，当车轮14由转向过程切换到对中过程时，会由于活塞行程大而造成冲击，同时也增加了动力源的容积。因此，有必要设置背压阀，以在对中缸处于随动状态时，使得连接至油箱6的进油油路中形成一定的背压，即：使得对中缸两端的有杆腔和无杆腔中的油液压力值相对于中间腔中的油液压力值稍大，从而促使第一活塞11或第二活塞12克服摩擦力并时刻跟随活塞杆10的移动，也就是使得对中缸的对中趋势更佳。由于是在对中缸的随动状态下需要形成所述背压，因而背压阀优选地设置在换向阀4与油箱6之间的进油油路上，以在对中缸随动状态下使得对中缸5的有杆腔和无杆腔中的油液相对于中间腔中的油液形成有背压。这样，在对中缸中存在背压的情况下，当车轮14由转向过程切换至直行状态，即通入高压油液时，第一活塞11或第二活塞12的运行行程小，响应速度更快，对中趋势更优，因而为对中缸提供压力油源的恒压泵的容积可减小，节约成本，同时也减小了因为大行程对中而造成的冲击。

为形成上述背压以克服对中缸5内部的摩擦力，背压阀的数值可能相对较大，若直接提高系统主回油管路背压，则会造成系统发热严重，能源浪费。若额外增加一个泵提供单独的动力源以促使增加对中缸5的对中趋势，也会造成成本增加。因而，在本发明中，作为一种可选的实施方式，所述背压阀可设计为第二溢流阀7。如图2或图4所示，该第二溢流阀7包括第一油口和第二油口，第二溢流阀7的第一油口连接换向阀4的回油口，第二溢流阀7的第二油口连接油箱6。图4中可见，该第二溢流阀7的溢流压力值设定为2.2Mpa，相对于压力几乎可忽略的油箱6中的油液而言具有一定的压力值。当对中缸5由锁定状态切换至随动状态时，在对中缸5的进油油路中形成了相对于对中缸5的回油油路的背压。

此外，作为另一种可选的实施方式，在设置上述第二溢流阀7的基础上，可引入车辆上的其它具有一定压力值的其它油路，以连接至对中缸随动状态下的进油油路中。例如，对于车辆尤其是工程机械车辆而言，可将散热马达8的回油油路引入。如图6所示，该散热马达8的回油油路中的压力值大致相当于第二溢流阀7的溢流压力值，可将其连接至第二溢流阀7的第一油口。散热马达8的回油油路具有持续流量且流量不大的特点，既能满足对中缸5的使用要求，又不会造成系统发热，与对中缸5可进行油液互补。在车轮14转向时，由于对中缸5的左右两腔存在背压，能保证转向启动过程的平稳性，克服转向过程中的负负载，增大转向过程中的负载刚度。

以下将以单桥控制回路为例具体描述利用本发明的对中控制系统与对转向助力缸进行转向控制的转向控制系统之间的联合控制并阐述对中缸的对中趋势。如图6所示，为采用本发明上述的车辆对中控制系统后的单桥控制回路的液压原理结构示意图。其中，换向阀等控制阀组采用电磁阀，压力控制阀采用溢流阀，两个转向助力缸15的转向控制回路可同样采用单独恒压泵，恒压泵中的高压油液通过第一转向控制阀101选择性地通入车桥13的右端转向助力缸15的有杆腔和左端转向助力缸15的无杆腔中，以促使车轮14如图8所示地向左偏转，或者相反地通入右端转向助力缸15的无杆腔和左端转向助力缸15的有杆腔中以促使车轮14如图7所示地向右偏转。此处和以下描述中所用的方位词“左、右”分别指示的是车桥的纵向两端的方向，即图6、图7和图8中的车桥13的上端为右端，下端为左端。结合图1和图5并以如图7所示的车轮右转为例，在第二转向控制阀102截止且第一转向控制阀101的上端得电时，油源进入右端转向助力缸15的无杆腔和左端转向助力缸15的有杆腔中，车桥13的右端转向助力缸15的有杆腔和左端转向助力缸15的无杆腔中通入油箱6。此时包括单向阀2、换向阀4和第一溢流阀3在内的对中缸控制阀组100得电，使对中缸5处于随动状态。转向助力缸15推动车轮14和连杆16、转向节臂（未显示）转动，连杆16带动对中缸5的活塞杆10伸出，同时，活塞杆10推动第一活塞11向右端移动。当转向向右转进入极限位置后，车轮14由向右转转向向左转，连杆16带动对中缸的活塞杆10缩回，第一活塞11在背压阀所建立的背压的作用下，克服对中缸5内部的摩擦力，跟随活塞杆10的运动。保证车轮14由转向过程切换到对中过程时，第一活塞11和第二活塞12的运动行程小，响应加快。其中，在转向控制回路的高压油液进油油路中，同样分别设置溢流阀，以防瞬时激励的冲击。其中，转向助力缸15中通入的高压油液的压力值应小于对中缸5中高压油液的压力值，如图7中的转向助力缸15中通入的高压油液的压力值应小于等于18Mpa，而对中缸5中高压油液的压力值小于等于23Mpa，以免在转向助力缸15和对中缸5中均通入高压油液时对中缸5失去对中锁定状态。相应地，在第二转向控制阀102截止且第一转向控制阀101的下端得电时，如图8所示的车轮左转，其转向和对中控制过程相反。在如图6所示的车轮14处于直行状态时，则第一转向控制阀101截止且第二转向控制阀102导通，两个转向助力缸15的有杆腔和无杆腔均连通油箱6。

在上述基础上，本发明还相应地提供了一种车辆，该车辆包括本发明上述的车辆对中控制系统。其中，此种车辆优选为汽车起重机等具有转向驱动桥的大吨位工程机械车辆。在这种车辆中可实现车辆直行时的柔性锁定，并且对中缸具有较好地对中趋势，在转向过程切换至对中过程时的冲击小。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.车辆对中控制系统，该对中控制系统包括压力油源（1）、对中缸（5）和油箱（6），其特征在于，该对中控制系统还包括压力控制阀和换向阀（4），所述压力控制阀用于控制所述对中缸（5）的有杆腔和无杆腔中所通入的油液的最大压力值，所述换向阀（4）设置在所述压力油源（1）流向所述对中缸（5）的进油油路上，所述换向阀（4）用于控制所述对中缸（5）的有杆腔和无杆腔在对中缸锁定状态下连接所述压力油源（1）并在对中缸随动状态下连接所述油箱（6）。

2.根据权利要求1所述的车辆对中控制系统，其中，该对中控制系统还包括单向阀（2），该单向阀（2）设置在所述压力油源（1）与所述换向阀（4）之间的所述进油油路上。

3.根据权利要求2所述的车辆对中控制系统，其中，所述压力控制阀为第一溢流阀（3），该第一溢流阀（3）包括第一油口和第二油口，所述第一溢流阀（3）的第一油口连接到所述单向阀（2）与对中缸（5）之间的进油油路上并且所述第一溢流阀（3）的第二油口与所述油箱（6）相连接。

4.根据权利要求3所述的车辆对中控制系统，其中，所述压力油源（1）为恒压泵，所述第一溢流阀（3）的溢流压力值大于所述恒压阀中的油液压力。

5.根据权利要求1所述的车辆对中控制系统，其中，所述换向阀（4）包括压力油口、回油口和工作油口，所述换向阀（4）的工作油口与所述对中缸（5）相连接，所述换向阀（4）的压力油口连接所述压力油源（1）并且所述换向阀（4）的回油口与所述油箱（6）相连。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的车辆对中控制系统，其中，所述对中缸（5）包括缸体（9）和设置在该缸体（9）内的活塞杆（10）、第一活塞（11）和第二活塞（12），所述活塞杆（10）的一端设置在所述第一活塞（11）与第二活塞（12）之间，另一端穿过所述第一活塞（11）并从缸体（9）的端部穿出，其中，所述缸体（9）两端的有杆腔和无杆腔与所述换向阀（4）的工作油口相连，所述对中缸（5）上设有回油口，所述第一活塞（11）和第二活塞（12）之间的中间腔通过所述对中缸（5）的回油口连通所述油箱（6）。

7.根据权利要求6中所述的车辆对中控制系统，其中，该对中控制系统还包括设置在所述换向阀（4）与所述油箱（6）之间的油路上的背压阀，该背压阀用于在对中缸随动状态下使得所述对中缸（5）的有杆腔和无杆腔中的油液相对于中间腔中的油液形成有背压。

8.根据权利要求7所述的车辆对中控制系统，其中，所述背压阀为第二溢流阀（7），该第二溢流阀（7）包括第一油口和第二油口，所述第二溢流阀（7）的第一油口连接所述换向阀（4）的回油口，所述第二溢流阀（7）的第二油口连接所述油箱（6）。

9.车辆，该车辆包括根据权利要求1-8中任意一项所述的车辆对中控制系统。

10.根据权利要求9所述的车辆，其中，该车辆上设有散热马达（8），该散热马达（8）的回油油路连接至所述第二溢流阀（7）的第一油口。

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