CN103085657B - 可制动的开式液压系统及其制动方法、行走机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可制动的开式液压系统及其制动方法、行走机械。该开式液压系统包括：液压泵，与发动机驱动连接，液压泵的进口连通油箱；液压马达，用于驱动行走轮，并包括C1口和C2口；换向装置，连接于液压泵和液压马达之间，用于实现液压马达的换向；第一回油油路，连接于C1口和油箱之间；第二回油油路，连接于C2口和油箱之间；第二回油油路上设置有比例溢流阀。本发明通过控制比例溢流阀的动作，可使液压马达的回油油路产生背压，以达到减速或制动效果，解决了开式液压系统制动难的问题。本发明还可将静液压制动和驻车制动相结合，具有制动效果好、可靠性高等优点。<!--1-->

Description

可制动的开式液压系统及其制动方法、行走机械

技术领域

本发明主要涉及全液压驱动行走机械领域，具体地说，涉及一种可制动的开式液压系统及其制动方法，以及包括该开式液压系统的行走机械。

背景技术

目前全液压驱动行走机械大部分采用闭式液压系统，即采用液压泵-液压马达-液压泵的液压油循环方式，其制动控制方法是：在制动时，减小液压泵的排量和增大液压马达的排量，产生与发动机作用相反的输出转矩，以达到减速或制动效果，起到辅助制动的作用。

对于开式液压系统，其采用油箱-液压泵-液压马达-油箱的液压油循环方式，由于液压泵和液压马达组成的系统不是一个封闭的回路，调节液压泵和液压马达的排量不会产生反向转矩，因而不会达到制动的效果，只能改变车辆行驶的速度。

鉴于开式液压系统相对于闭式液压系统具有可靠性高，易于维护等优点。因此，如何将开式液压系统应用于行走机械中，并有效实现液压制动控制，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可制动的开式液压系统，该开式液压系统可以有效解决行驶制动问题。

本发明可制动的开式液压系统，包括：

液压泵，与发动机驱动连接，所述液压泵的进口连通油箱；

液压马达，用于驱动行走轮，并包括C1口和C2口；

换向装置，连接于所述液压泵和液压马达之间，用于实现所述液压马达的换向；

第一回油油路，连接于所述C1口和油箱之间；

第二回油油路，连接于所述C2口和油箱之间；其中：

所述第二回油油路上设置有第一比例溢流阀，控制器根据制动信号发生器的制动信号，控制所述第一比例溢流阀的动作，限制所述液压马达的回油，从而使第二回油油路产生背压。

进一步地，所述第一回油油路上也设置有用于限制所述液压马达回油的第二比例溢流阀。

进一步地，所述制动信号发生器为踏板，所述液压马达在第一方向转动下的制动时，进口侧的所述第二比例溢流阀全开，出口侧的所述第一比例溢流阀部分打开，所述踏板的行程越大，控制器控制出口侧的所述第一比例溢流阀的开度越小；

所述液压马达在第二方向转动下的制动时，进口侧的所述第一比例溢流阀全开，出口侧的所述第二比例溢流阀部分打开，所述踏板的行程越大，控制器控制出口侧的第二比例溢流阀的开度越小；

所述第一方向为正转；所述第二方向为反转。

进一步地，所述换向装置包括：

方向控制阀，包括P口、T口、A口和B口，所述P口连通控制油路，所述T口连通油箱；

第一插装阀，包括K1口、P1口、O1口，所述K1口连通所述A口，所述O1口连通所述C1口；

第二插装阀，包括K2口、P2口、O2口，所述K2口连通所述B口，所述O2口连通所述C2口；

所述P1口和P2口连通所述液压泵的出口，所述第二比例溢流阀的进口连通所述C1口和所述O1口；所述第一比例溢流阀的进口连通所述C2口和所述O2口。

进一步地，所述方向控制阀为三位四通换向阀，可实现第一状态、第二状态和第三状态：

所述液压马达正转时为第一状态，所述第一插装阀打开、所述第二插装阀关闭；

所述液压马达反转时为第二状态，所述第一插装阀关闭、所述第二插装阀打开；

制动时为第三状态，所述第一插装阀和第二插装阀均关闭。

进一步地，还包括：

速度检测装置，用于检测液压马达的转速，并向控制器发送信号；

驻车制动器，设置于从液压马达的输出轴到行走轮的传动路线上，用于打开和锁止所述传动路线；

当所述速度检测装置检测的转速为零时，所述控制器控制所述驻车制动器锁止所述传动路线。

本发明的另一个方面，还提供一种前述开式液压系统的制动方法，包括以下步骤：

发出制动信号；

根据所述制动信号，减小所述液压泵的排量，并增大所述液压马达的排量；

根据所述制动信号，限制所述液压马达的回油，在第二回油油路上产生背压。

进一步地，还包括以下步骤：

在所述C1口进油时，打开所述第一回油油路，在连通C1口的油路产生负压时，液压油从油箱补油至C1口；

在所述C2口进油时，打开所述第二回油油路，在连通C2口的油路产生负压时，液压油从油箱补油至C2口。

进一步地，还包括以下步骤：

检测所述液压马达的转速；

当所述转速为零时，锁止从液压马达的输出轴到行走轮的传动路线。

本发明的又一个方面，还提供了一种行走机械，所述行走机械设置有前述任一项的开式液压系统。

本发明的开式液压系统及其制动方法，在需要进行制动控制时，根据制动信号控制比例溢流阀的动作，限制液压马达的回油，从而使液压马达的回油油路产生背压，利用液压阻力使液压马达产生与行驶方向相反的输出转矩，以达到减速或制动效果，解决了开式液压系统制动难的问题。

作为一个优选实施方式，本发明采用静液压制动和驻车制动的结合，可以弥补纯静液压制动由于马达泄露等原因导致行走机械不能完全静止下来的问题；并可以避免纯机械制动整车较重、摩擦较大的缺点，具有制动效果好、整车重量轻、使用寿命长的优点。

另外，本发明一实施方式在制动控制时，如果在液压马达的进口产生负压，液压油会从油箱自动补油到进口油路，从而可以补偿液压系统制动时的漏油；而且，本发明在整车断电情况下，还可以使得比例溢流阀完全关闭，从而形成自锁作用，具有可靠性高的优点。

由于本发明上述的开式液压系统具有上述技术效果，具有上述开式液压系统的行走机械也应具有相应的技术效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一实施例的可制动的开式液压系统的液压原理图；

图2是图1所示实施例的开式液压系统的结构框图；

图3是本发明一实施例的开式液压系统的制动控制流程图。

附图标记说明：

液压泵-1发动机-2油箱-3液压马达-4换向装置-5比例溢流阀-6第一比例溢流阀-61第二比例溢流阀-62控制器-7制动信号发生器-8速度检测装置-9驻车制动器-10行走轮-11方向控制阀-50第一插装阀-51第二插装阀-52

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1所示是本发明一实施例的可制动的开式液压系统的液压原理图；图2是图1所示实施例的开式液压系统的结构框图。参考图1和图2，该实施例的开式液压系统至少包括液压泵1、发动机2、油箱3、液压马达4、换向装置5、比例溢流阀6、控制器7和制动信号发生器8。

其中，该液压泵1与发动机2驱动连接，液压泵1的进口连通油箱3。该液压泵1优选为变排量单向液压泵1，仅包括一个输出液压油的出口。通过控制器7可以控制该液压泵1的排量。以轴向柱塞泵为实施例，可以通过控制器7控制变量机构的动作，改变斜盘的偏转角，进而改变液压泵1的排量。

该液压马达4用于驱动行走轮11，并包括C1口和C2口。在C1口进油、C2口回油时，该液压马达4正转；在C2口进油、C1口回油时，该液压马达4反转。

该液压泵1优选为变排量双向液压马达4。通过控制器7还可以控制该液压马达4的排量。以轴向柱塞马达为实施例，可以通过控制器7控制变量机构的动作，改变斜盘的偏转角，进而改变液压马达4的排量。

需要说明的是，轮胎式、履带式等行走机械均可以适用于本发明的技术方案，相应地，其行走轮11为轮胎或驱动履带行走的驱动链轮。

在液压泵1和液压马达4之间还连接有换向装置5，该换向装置5用于实现液压马达4的换向。该换向装置5可以采用多种结构的方向控制阀或其组合，只要实现C1口和C2口的交替进回油即可。

优选地，该换向装置5包括如图1所示的方向控制阀50、第一插装阀51和第二插装阀52。其中，方向控制阀50包括P口(进油口)、T口(回油口)、A口和B口(工作油口)，P口连通控制油路，T口连通油箱3。该控制油路可以是从液压泵1的出口引出的一条支路。

第一插装阀51包括K1口(控制口)、P1口(进油口)、O1口(出油口)，K1口连通A口，O1口连通C1口；第二插装阀52包括K2口(控制口)、P2口(进油口)、O2口(出油口)，K2口连通B口，O2口连通C2口；P1口和P2口连通液压泵1的出口。

该方向控制阀50至少可实现两个工作状态，即实现液压马达4正转时的第一状态和实现液压马达4反转时的第二状态。在第一状态时，A口回油、B口进油，相应地第一插装阀51打开、第二插装阀52关闭，第一插装阀51的P1口和O1口连通，从液压泵1泵出的液压油进入C1口；在第二状态时，第一插装阀51关闭、第二插装阀52打开，第二插装阀52的P2口和O2口连通，从液压泵1泵出的液压油进入C2口。

为了保证在液压马达4工作过程中，C1口或C2口能够回油，图1所示实施例的开式液压系统还包括第一回油油路和第二回油油路。其中，第一回油油路连接于C1口和油箱3之间；第二回油油路连接于C2口和油箱3之间。行走机械正常行驶时，C1口进油，第二回油油路回油，第一回油油路关闭；行走机械倒车时，C2口进油，第一回油油路回油，第二回油油路关闭。

进一步地，在第二回油油路上设置有第一比例溢流阀61，控制器7根据制动信号发生器8的制动信号，控制相应第一比例溢流阀61的动作，限制液压马达4的回油，从而使第二回油油路产生背压。

在上述技术方案的基础上，可在液压马达4的回油油路产生背压，利用液压阻力使液压马达4产生与行驶方向相反的输出转矩，以达到减速或制动效果，解决了开式液压系统制动难的问题。在整车断电情况下，还可以使得第一比例溢流阀61完全关闭，从而形成自锁作用，具有可靠性高的优点。

在第二回油油路设置第一比例溢流阀61，可在液压马达4以第一方向转动(如正转、正常行驶)时实现静液压制动；此外，在第一回油油路上也可设置用于限制液压马达4回油的第二比例溢流阀62，可在液压马达4以第二方向转动(如反转、倒车)时实现静液压制动。优选在第一回油油路设置第二比例液压阀62和第二回油油路上设置有第一比例溢流阀61，第一回油油路的第二比例溢流阀62的进口连通前述的C1口和O1口；第二回油油路的第一比例溢流阀61的进口连通前述的C2口和O2口。

该制动信号发生器8可以为按钮等操作部件，优选为踏板。操作人员根据踏板不同的行程可控制制动的程度，具有操作性好的特点。制动时进口侧的比例溢流阀全开，出口侧的比例溢流阀部分打开，踏板的行程越大，控制器7控制出口侧的比例溢流阀的开度越小，从而限制液压马达4的回油程度越大，产生的背压越高。在液压马达4以前述第一方向转动时，进口侧的比例溢流阀指位于第一回油油路上的第二比例溢流阀62；在液压马达4以前述第二方向转动时，进口侧的比例溢流阀指位于第二回油油路上的第一比例溢流阀61。

更优选地，前述方向控制阀50为三位四通换向阀，除前述第一状态和第二状态外，还可实现制动时的第三状态。在该第三状态，三位四通换向阀处于中位，A口和B口均为截止状态。此时，第一插装阀51和第二插装阀52均关闭。

除了前述静液压制动外，图1和图2所示的实施例还结合了机械的驻车制动，该开式液压系统还包括速度检测装置9和驻车制动器10。其中，速度检测装置9用于检测液压马达4的转速，并向控制器7发送信号；驻车制动器10，设置于从液压马达4的输出轴到行走轮11的传动路线上，用于打开和锁止传动路线；当速度检测装置9检测的转速为零时，控制器7控制驻车制动器10锁止传动路线。该驻车制动器10可以作用于液压马达4的输出轴、行走轮11或它们之间的传动轴等部件上，并可采用盘式或鼓式等结构。传动路线打开时，动力可输出至行走轮；传动路线锁止时，可实现行走轮的制动。

通过采用静液压制动和驻车制动的结合，可以弥补纯静液压制动由于马达泄露等原因导致行走机械不能完全静止下来的问题；并可以避免纯机械制动整车较重、摩擦较大的缺点，具有制动效果好、整车重量轻、使用寿命长的优点。

图1所示实施例的可制动的开式液压系统的工作过程如下：

在正常行驶工况时，驻车制动器10打开传动路线，第一回油油路关闭，液压油从C1口进油，从第二回油油路回油，液压马达4正转。

在前行一段距离后，若需要制动控制，制动信号产生器工作(如踩下踏板)，根据该制动信号，控制器7控制第一回油油路打开，第二回油油路为部分打开状态(踏板行程越大，则第一比例溢流阀61开度越小)，三位四通换向阀位于中位，液压泵1泵出的液压油分流至O1口和O2口。从而可在第二回油油路产生背压，使车辆减速和制动。进一步地，在制动时还可减小液压泵1的排量，并增大液压马达4的排量，从而减小液压马达4的转速。

此外，由于液压马达4的转动，会在C1口产生负压，液压油会从油箱3经比例溢流阀自动补油至C1口，以补偿液压系统制动时的漏油。

当速度传感器检测到液压马达4的转速降为零时，控制器7控制驻车制动器10锁止传动路线。

行走机械的倒车及在倒车时的制动控制与前述过程相似，本文在此不再赘述。

图3所示是本发明一实施例的开式液压系统的制动控制流程图，其提供了前述开式液压系统的制动方法，包括以下步骤：

步骤1：发出制动信号；可以通过如踩下踏板等方法向控制器7发出制动信号。

步骤2：根据制动信号，减小液压泵1的排量，并增大液压马达4的排量；该过程可以减小液压马达4的转速，便于制动控制。

步骤3：根据制动信号，限制液压马达4的回油，在第二回油油路上产生背压。

液压马达4的回油可通过使比例溢流阀处于部分打开状态来进行限制。该背压可以产生液压阻力，使液压马达4产生与行驶方向相反的输出转矩，以达到减速或制动效果。前述步骤2和步骤3的顺序可以同时进行。

进一步地，前述制动方法还可以包括以下步骤：在C1口进油时，打开第一回油油路，在连通C1口的油路产生负压时，液压油从油箱3补油至C1口；

在C2口进油时，打开第二回油油路，在连通C2口的油路产生负压时，液压油从油箱3补油至C2口。

前述补油过程可以补偿液压系统制动时的漏油，提高液压系统工作的可靠性和稳定性。

此外，为了实现静液压制动和驻车制动的结合，还可以包括以下步骤：检测液压马达4的转速；当转速为零时，锁止从液压马达4的输出轴到行走轮11的传动路线。可通过速度检测装置9检测液压马达4的转速，并通过驻车制动器10锁止传动路线。

除了前述可制动的开式液压系统及其制动方法外，本发明还提供一种设置有前述开式液压系统的行走机械。该行走机械可以是轮胎式或履带式车辆。该行走机械的其它结构参考现有技术，本文在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可制动的开式液压系统，其特征在于，包括：

液压泵(1)，与发动机(2)驱动连接，所述液压泵(1)的进口连通油箱(3)；

液压马达(4)，用于驱动行走轮(11)，并包括C1口和C2口；

换向装置(5)，连接于所述液压泵(1)和液压马达(4)之间，用于实现所述液压马达(4)的换向；

第一回油油路，连接于所述C1口和油箱(3)之间；

第二回油油路，连接于所述C2口和油箱(3)之间；其中：

所述第二回油油路上设置有第一比例溢流阀(61)，控制器(7)根据制动信号发生器(8)的制动信号，控制所述第一比例溢流阀(61)的动作，限制所述液压马达(4)的回油，从而使第二回油油路产生背压。

2.根据权利要求1所述的开式液压系统，其特征在于，所述第一回油油路上也设置有用于限制所述液压马达(4)回油的第二比例溢流阀(62)。

3.根据权利要求2所述的开式液压系统，其特征在于，所述制动信号发生器(8)为踏板，所述液压马达在第一方向转动下的制动时，进口侧的所述第二比例溢流阀(62)全开，出口侧的所述第一比例溢流阀(61)部分打开，所述踏板的行程越大，控制器(7)控制出口侧的第一比例溢流阀(61)的开度越小；

所述液压马达在第二方向转动下的制动时，进口侧的所述第一比例溢流阀(61)全开，出口侧的所述第二比例溢流阀(62)部分打开，所述踏板的行程越大，控制器(7)控制出口侧的第二比例溢流阀(62)的开度越小；

所述第一方向为正转；所述第二方向为反转。

4.根据权利要求2所述的开式液压系统，其特征在于，所述换向装置(5)包括：

方向控制阀(50)，包括P口、T口、A口和B口，所述P口连通控制油路，所述T口连通油箱(3)；

第一插装阀(51)，包括K1口、P1口、O1口，所述K1口连通所述A口，所述O1口连通所述C1口；

第二插装阀(52)，包括K2口、P2口、O2口，所述K2口连通所述B口，所述O2口连通所述C2口；

所述P1口和P2口连通所述液压泵(1)的出口，所述第二比例溢流阀(62)的进口连通所述C1口和所述O1口；所述第一比例溢流阀(61)的进口连通所述C2口和所述O2口。

5.根据权利要求4所述的开式液压系统，其特征在于，所述方向控制阀(50)为三位四通换向阀，可实现第一状态、第二状态和第三状态：

所述液压马达(4)正转时为第一状态，所述第一插装阀(51)打开、所述第二插装阀(52)关闭；

所述液压马达(4)反转时为第二状态，所述第一插装阀(51)关闭、所述第二插装阀(52)打开；

制动时为第三状态，所述第一插装阀(51)和第二插装阀(52)均关闭。

6.根据权利要求1-5任一项所述的开式液压系统，其特征在于，还包括：

速度检测装置(9)，用于检测液压马达(4)的转速，并向控制器(7)发送信号；

驻车制动器(10)，设置于从液压马达(4)的输出轴到行走轮(11)的传动路线上，用于打开和锁止所述传动路线；

当所述速度检测装置(9)检测的转速为零时，所述控制器(7)控制所述驻车制动器(10)锁止所述传动路线。

7.一种权利要求1所述的开式液压系统的制动方法，其特征在于，包括以下步骤：

发出制动信号；

根据所述制动信号，减小所述液压泵(1)的排量，并增大所述液压马达(4)的排量；

根据所述制动信号，限制所述液压马达(4)的回油，在第二回油油路上产生背压。

8.根据权利要求7所述的制动方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述C1口进油时，打开所述第一回油油路，在连通C1口的油路产生负压时，液压油从油箱(3)补油至C1口；

在所述C2口进油时，打开所述第二回油油路，在连通C2口的油路产生负压时，液压油从油箱(3)补油至C2口。

9.根据权利要求7所述的制动方法，其特征在于，还包括以下步骤：

检测所述液压马达(4)的转速；

当所述转速为零时，锁止从液压马达(4)的输出轴到行走轮(11)的传动路线。

10.一种行走机械，其特征在于，所述行走机械设置有权利要求1-6任一项所述的开式液压系统。