CN103407488A - 一种轮式起重机及其转向液控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向液控系统，包括前组车轮转向液控系统和后组车轮转向液控系统，该后组转向液控系统包括定量泵、转向油缸和并联设置于液压泵和系统回油油路之间的第一控制阀和第二控制阀；第一控制阀控制转向油缸的供油，第二控制阀根据第一控制阀的工作状态，来控制转向油缸所在油路的建压和卸荷。本发明以定量泵为动力源，通过控制第一控制阀和第二控制阀实现了转向油缸驱动后组车轮转向，此外，还省去了锁止油缸及其控制单元。显然，与现有技术相比，上述转向液控系统的制造成本明显降低、体积显著减小，从而降低了转向液控系统的整体制造成本、拓展了其适用范围。在此基础上，本发明还公开了一种包括上述转向液控系统的轮式起重机。

Description

一种轮式起重机及其转向液控系统

技术领域

本发明涉及轮式起重机技术领域，特别涉及一种轮式起重机及其转向液控系统。

背景技术

目前，工程车辆通过多模式转向功能，以应对在复杂路面状况的正常行驶。现结合图1来介绍工程车辆常用的四种转向模式，包括前组独立转向A、后组独立转向B、小转弯转向C和蟹行转向D；其中，小转弯转向C时前组车轮和后组车轮转向方向相反，以实现最小的转弯半径，蟹行转向D时前组车轮和后组车轮的转向方向相同，因宛如螃蟹行走而得名。

前述四种转向模式采用转向液控系统来控制实现，该转向液控系统的具体控制原理如图2所示。前、后组车轮转向采用独立的转向液控系统来实现，其中，前组车轮转向由前组齿轮泵10′提供压力油，再利用由第一控制阀组11′构成的转向器直接控制前组转向油缸12′完成；后组转向液控系统由后组变量泵20′提供压力油，再利用第二控制阀组21′和第三控制阀组22′来控制后组转向油缸24′完成转向动作。

当后组转向油缸24′不参与转向时，第二控制阀组21′控制工作油口A和B无流量输出，与此同时，通过控制N、T、X工作油口流量以利用第三控制阀组22′来控制后组锁止油缸23′，使后组转向油缸24′处于锁止状态；反之，当后组转向油缸24′参与转向时，第二控制阀组21′通过控制N、T、X工作油口利用第三控制阀组22′使锁止油缸卸荷，从而使后组转向油缸24′处于解锁状态，与此同时，控制A和B工作油口进行压力、流量输出，使后组转向油缸24′动作，从而驱动后组车轮产生相应的转向动作。

如前所述，现有的多模式转向系统中后组转向油缸24′的动力源采用变量泵，该变量泵通过变量控制元件自动调节出口流量以维持系统内压力恒定。但是，由于变量泵结构复杂、体积庞大，而使转向液控系统整体制造成本过高，且无法满足安装空间狭小场合的使用。为了解决上述问题，可通过定量泵替代变量泵的方式解决，但是，由于转向液控系统中压力源处于常驱状态，显然单纯通过替换压力源的方式，当后组车轮不参与转向时将会导致后组液控转向系统无法卸荷的问题。

有鉴于此，本领域技术人员亟待另辟蹊径提供一种转向液控系统，以解决现有转向液控系统成本高、适用范围因安装空间而受限的问题。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的核心目的在于提供一种转向液控系统，以解决现有液控转向系统制造成本高且适用范围受限的问题。在此基础上，发明还提供一种包括上述转向液控系统的轮式起重机。

本发明所提供的转向液控系统，一种转向液控系统，包括前组车轮转向液控系统和后组车轮转向液控系统，所述后组车轮转向液控系统包括：

转向油缸，用于驱动后组车轮转向，其特征在于，还包括：

定量泵，以向所述转向油缸供油；

第一控制阀，设置于所述转向油缸与所述定量泵和系统回油油路之间，通过控制所述转向油缸的供油，以使所述转向油缸动作或锁止；

第二控制阀，与所述第一控制阀并联设置，根据所述第一控制阀的工作状态，控制所述转向油缸所在油路建压或卸荷。

优选地，所述第一控制阀为两位三通换向阀，并配置成：所述第一控制阀位于中位，所述第二控制阀控制所述转向油缸所在油路卸荷；所述第一控制阀切换至左位或右位，所述第二控制阀控制所述转向油缸所在油路建压。

优选地，所述第二方向控制阀包括两位四通换向阀和开关阀，所述两位四通换向阀的第一工作油口与所述系统回油油路连通，其第二工作油口与所述定量泵连通，其第三工作油口和第四工作油口分别用于与车辆辅助执行元件的两个工作腔连通，所述开关阀设置于所述第四工作油口和所述车辆辅助执行元件之间，以控制所述第四工作油口与所述车辆辅助执行元件导通或断开；

所述第一控制阀位于中位，所述两位四通换向阀和所述开关阀控制所述定量泵与所述系统回油油路连通或为所述车辆辅助执行元件供油；所述第一控制阀切换至左位或右位，所述两位四通换向阀和所述开关阀控制所述定量泵为所述转向油缸和/或所述车辆辅助执行元件供油。

优选地，还包括控制器，所述控制器的信号输出端和所述第一控制阀和所述第二控制阀的信号接收端连接；所述控制器根据车辆转向模式向所述第一控制阀和所述第二控制阀发出相应的控制指令。

优选地，所述控制器还包括：

采集单元，以分别获取所述前组车轮和所述后组车轮相对于车辆行驶方向的实际转角值；

运算单元，根据车辆转向模式以及所述前组车轮的实际转角值，获取所述后组车轮的相应理论转角值，判断所述后组车轮实际转角值与理论转角值的差值是否等于零：若否，所述控制器向所述第一控制阀和所述第二控制发出控制指令，以使所述转向油缸动作；若是，所述控制器不输出信号，所述后组转向油缸保持锁止状态。

优选地，所述第一控制阀为比例阀，所述控制器根据所述后组车轮的实际转角值与理论转角值的差值调整所述第一控制阀的阀口开度。

优选地，所述后组车轮的实际转角值与理论转角值的差值与所述第一控制阀的阀口开度的变化量成正比关系。

本发明还提供一种轮式起重机，包括车体、驱动所述车体移动的前组车轮和后组车轮，以及驱动所述前组车轮和/或后组车轮相对于所述车体的移动方向转动的转向液控系统，所述转向液控系统具体为如上所述的转向液控系统。

相对于背景技术中内容，本发明所提供用于车辆的转向液控系统，包括前组车轮转向液控系统和后组车轮转向液控系统，该后组车轮转向液控系统包括定量泵、转向油缸和并联设置于液压泵和系统回油油路之间的第一控制阀和第二控制阀；其中，转向油缸由定量泵供油用于驱动后组车轮转向，第一控制阀通过控制转向油缸的供油，以使转向油缸动作或锁止，第二控制阀根据第一控制阀的工作状态，来控制转向油缸所在油路建压和卸荷。

本方案所提供的转向液控系统的后组车轮转向液控系统，以定量泵为转向油缸的动力源，通过控制第一控制阀和第二控制阀不同工作位置的切换，实现了转向油缸所在油路的建压或卸荷，以及建压后转向油缸的动作，此外，还省去了现有技术中锁止油缸及其控制单元。显然，与现有技术相比，本方案中后组转向液控系统的制造成本明显降低、体积显著减小，从而降低了转向液控系统的整体制造成本、拓展了其适用范围。

本发明的一优选方案中，第一控制阀为两位三通换向阀，第二控制阀包括两位四通换向阀和开关阀，两位四通换向阀的第一工作油口与系统回油油路连通，其第二工作油口与液压泵连通，其第三工作油口和第四工作油口分别用于与车辆辅助执行元件的两个工作腔连通，开关阀设置于第四工作油口和车辆辅助执行元件之间，以控制两位四通换向阀与车辆辅助执行元件导通或断开；

第一控制阀位于中位，两位四通换向阀和所述开关阀控制定量泵与系统回油油路连通或为车辆辅助执行元件供油；第一控制阀切换至左位或右位，两位四通换向阀和开关阀控制定量泵为转向油缸和/或车辆辅助执行元件供油。

本方案通过两位两通换向阀和开关阀巧妙结合形成的第二控制阀，且使定量泵通过第二控制阀为车辆辅助执行元件的供油，使得转向油缸位于动作和/或锁止状态时常驱定量泵可用于为车辆辅助执行元件车辆辅助执行元件供油而作有效功，这样不仅可使转向油缸所在油路卸荷，而且避免了因定量泵和系统回油油路直接连通而造成能耗和油液温升问题。此外，也可同时为转向油缸和车辆辅助执行元件供油，从而明显的提高了转向液控执行元件的工作效率。

本发明的又一优选方案中，液控转向系统还包括控制器，该控制器的信号输出端与第一控制阀和第二控制阀的信号接收端连接，控制器根据车辆转向模式向第一控制阀和第二控制阀发出相应控制指令。该控制器包括采集单元和运算单元；其中，采集单元用于分别获取所述前组车轮和所述后组车轮的相对于车辆行驶方向的实际转角值，运算单元根据车辆转向模式以及前组车轮的实际转角值，获取后组车轮的理论转角值，然后判断后组车轮实际转角值与理论转角值的差值是否等于零：若否，控制器向第一控制阀和第二控制阀发出控制指令，以使转向油缸动作；否则，控制器不发出控制指令信号，转向油缸保持锁止状态。

此外，第二控制阀具体为比例阀，控制器根据实际转角值和理论转角值的大小来实时调整比例阀的阀口开度，通过控制流入转向油缸压力油液流量来控制转向速度。显然，本方案通过控制器的设置不仅提高了转向控制系统的自动控制水平，而且可根据不同工作场合和工况，调整在不同转向模式下后组车轮相对于行驶方向转动角度，从而可使后组转向车轮实现任意角度的转向。此外，还可提高转向液控系统的工作效率以及后组车轮的转向稳定性。

附图说明

图1示出了工程车辆常用的四种转向模式的示意图；

图2示出了现有液控转向系统的控制原理图；

图3示出了本发明所提供的液控转向系统的具体实施例的控制原理图；

图4示出了图3中所示液控转向系统的控制流程图。

图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系：

A前组独立转向模式、B后组独立转向模式、C小转弯转向模式、D蟹行转向模式、10′前组齿轮泵、11′第一控制阀组、12′前组转向油缸、20′后组变量泵、21′第二控制阀组、22′第三控制阀组、23′后组锁止油缸、24′后组转向油缸。

图3中附图标记与部件名称之间的对应关系：

20齿轮泵、21转向油缸、22第一控制阀、23第二控制阀、23-1两位四通电磁阀、23-2开关阀、3采集单元、4车辆辅助执行元件。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种用于车辆的转向液控系统，通过利用定量泵以及可使常驱定量泵在转向油缸锁住状态下卸荷的控制阀组，降低了转向液控系统的成本、拓展了其适用范围。在此基础上，本发明还提供一种包括转向液控系统的轮式起重机。

不失一般性，现结合说明书附图，以控制轮式起重机的转向为例来说明本发明所提供的液控转向系统的具体实施例。可以理解，本方案中的液控转向系统也可用于其它采用转向液控系统的车辆。需要说明的是本发明仅对转向液控系统的后组转向液控系统进行优化设计，对其前组转向液控系统在背景技术内容中已作介绍，故而在此不再赘述。

请参见图3，该图示出了本发明所提供的液控转向系统的具体实施例的控制原理图。

如图3所示，本方案所提供的用于轮式起重机的转向液控系统，包括前组车轮转向液控系统和后组车轮转向液控系统，该后组车轮转向液控系统包括转向油缸21、齿轮泵20和并列设置于转向油缸21与齿轮泵20和系统回油油路之间的第一控制阀22和第二控制阀23；其中，齿轮泵20为转向油缸21供油以使其驱动后组车轮转向，第一控制阀22控制转向油缸21的供油以使转向油缸21动作或锁止，第二控制阀23根据第一控制阀22的工作状态来控制转向油缸21所在油路建压或卸荷。

具体地，第一控制阀22具体为三位四通比例阀，第二控制阀23包括两位四通电磁换向阀23-1和开关阀23-2。其中，两位四通电磁阀换向23-1的第一工作油口和系统回油油路连通，其第二工作油口和液压泵连通，其第三工作油口和第四工作油口分别用于与轮式起重机车辆辅助执行元件4的两个工作腔连通，开关阀23-2设置于两位四通电磁阀换向阀23-1的第四工作油口和车辆辅助执行元件4之间，以控制第四工作油口和车辆辅助执行元件4的导通和断开。

接下来继续结合图3来阐述本方案所提供的上述后组转向液控系统的控制过程。

当轮式起重机正常位于正常行驶或者仅有前组车轮参与转向时，第一控制阀22阀位于中位，转向油缸21锁止，两位四通电磁换向阀23-1和开关阀23-2控制齿轮泵20与系统回油油路连通或为车辆辅助执行元件4供油，使转向油缸21所在油路卸荷；当轮式起重机需要后组车轮参与转向时，操作第一控制阀22切换至左位或右位，两位四通电磁换向阀23-1和开关阀23-2控制齿轮泵20为转向油缸21和/或车辆辅助执行元件4供油，使转向油缸21所在油路建压，转向油缸21驱动后组车轮相对于行驶方向顺时针或逆时针转动，转动方向的调整通过切换第一控制阀的左右工作位置即可实现。

上述后组转向液控系统，以齿轮泵20为转向油缸21的动力源，通过控制第一控制阀22和第二控制阀23不同工作位置的切换，实现了转向油缸21所在油路的建压或卸荷，以及建压后转向油缸21的动作，此外，还省去了现有技术中锁止油缸及其控制单元。显然，与现有技术相比，本方案中后组转向液控系统的制造成本明显降低、体积显著减小，从而降低了转向液控系统的整体制造成本、拓展了其适用范围。

进一步，本方案通过两位两通换向阀23-1和开关阀23-2巧妙结合形成的第二控制阀23，且使定量泵20通过第二控制阀23为车辆辅助执行元件4的供油，使得转向油缸21位于锁止状态时，常驱定量泵20可用于为辅助执行元件4供油而作有效功，这样不仅可使转向油缸21所在油路卸荷，而且避免了因定量泵20和系统回油油路直接连通而造成能耗和油液温升问题，从而降低了转向液控系统的运行成本。或者，也可同时为转向油缸21和车辆辅助执行元件4供油，从而明显的提高了转向液控执行元件的工作效率。

需要说明的是，本方案中第二控制阀23亦可以单个开关阀或溢流阀，同样也能解决采用齿轮泵20驱动的转向油缸21所在油路的卸荷问题。此外，在满足控制后组车轮转向功能要求的基础上，本方案中的第一控制阀22和第二控制阀23至少一者也可采用手动控制方式。

此外，本方案中转向液控系统还包括控制器，该控制器的信号输出端与第一控制阀22和第二控制阀23的信号接收端连接，通过判断车辆转向模式向第一控制阀22和第二控制阀23发送相应的控制指令。该控制器包括采集单元3和运算单元，其中，采集单元3分别获取前组车轮和后组车轮相对于车辆行驶方向的实际转角值，再输入至运算比较单元根据车辆转向模式获取后组车轮的理论转角值，最后判断后组车轮的实际转角值和理论转角值的差值是否为零，根据判断结果向第一控制阀22和第二控制阀23发送相应的控制指令。

现结合图4来说明上述控制器的具体控制步骤，该控制器的具体控制步骤包括：

S00、判断后组车轮是否参与转向：若是，进入步骤S10；若否，进入步骤S20；

S10、分别获取前组车轮或后组车轮的实际转角值，计算后组车轮的理论转角值，判断后组车轮实际转角值和理论转角值的差值是否为零：若否，进入步骤S20；若是，进入步骤S30；

S20、控制转向油缸21驱动后组车轮相对于行驶方向转动。

S30、控制转向油缸21保持锁止状态。

需要说明的是，由后组车轮参与转向的后组独立和小转弯与蟹行转向的区别仅在于，后组车轮相对于车辆行驶方向的转动方向相反，而转动方向的调整可通过切换第一控制阀22的左右工作位置来实现，本领域技术人员通过现有技术完全可实现，故而本文不再对每种模式的控制流程逐一说明。此外，本方案中的采集单元3具体为安装于前、后车桥的角度传感器，可以理解，在满足获取前、后组车轮相对于车辆行驶方向的转动角度功能的基础上，本方案中的采集单元3亦可采用本领域技术人员惯用的其他装置。

显然，通过控制器的设置不仅提高了转向控制系统的自动控制水平，而且可根据不同工作场合和工况，调整在不同转向模式下后组车轮相对于行驶方向转动角度，从而可使后组转向车轮实现任意角度的转向。

进一步，如前所述，本方案中的第一控制阀22具体为三位四通比例阀，且在步骤S20中油缸动作过程中实时实施步骤S10，即步骤S20和S10形成闭环控制。通过后组车轮实际转角值和理论转角值的差值变化来调整三位四通比例阀的阀口开度，通过控制流入转向油缸21压力油液流量来控制转向速度，从而可提高转向液控系统的工作效率以及后组车轮的转向稳定性。

本方案中具体后组车轮实际转角值和理论转角值的差值和三位四通比例阀的阀口开度的变化量成正比，即转向油缸21的活塞杆作减速运动。当然，在满足调整转向速度功能的基础上，本方案中的后组车轮实际转角值和理论转角值的差值和三位四通比例阀的阀口开度的变化量成反比，或者其他函数关系。

此外，需要说明的是，步骤S30中还可包括判断是否需要车辆辅助执行元件4工作：若是，进入步骤S31；若否，进入步骤S32；

S31、控制车辆辅助执行元件4所在油路建压；

S32、控制车辆辅助执行元件4所在油路卸荷。

需要强调的是，本方案中定量泵具体为齿轮泵，当然在满足为转向油缸供油功能的基础上，本方案亦可采用柱塞泵或叶片泵等定量泵。

除上述转向液控系统外，本发明还提供的一种轮式起重机，该轮式起重机包括车体、驱动车体移动的前组车轮和后组车轮，以及驱动前组车轮和/或后组车轮相对于车辆行驶反向转动的转向液控系统，该转向液控系统具体为如上所述的转向液控系统。可以理解，构成该轮式起重机的内部功能元件和工作原理与现有技术相同，本领域技术人员基于现有技术完全可以实现，故而本文不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种的转向液控系统，包括前组车轮转向液控系统和后组车轮转向液控系统，所述后组车轮转向液控系统包括：

转向油缸(21)，用于驱动后组车轮转向，其特征在于，还包括：

定量泵(20)，以向所述转向油缸(21)供油；

第一控制阀(22)，设置于所述转向油缸(21)与所述定量泵(20)和系统回油油路之间，通过控制所述转向油缸(21)的供油，以使所述转向油缸(21)动作或锁止；

第二控制阀(23)，与所述第一控制阀(22)并联设置，根据所述第一控制阀(22)的工作状态，控制所述转向油缸(21)所在油路建压或卸荷。

2.根据权利要求1所述的转向液控系统，其特征在于，所述第一控制阀(22)为两位三通换向阀，并配置成：所述第一控制阀(22)位于中位，所述第二控制阀(23)控制所述转向油缸(21)所在油路卸荷；所述第一控制阀(22)切换至左位或右位，所述第二控制阀(23)控制所述转向油缸(21)所在油路建压。

3.根据权利要求2所述的转向液控系统，其特征在于，所述第二方向控制阀(23)包括两位四通换向阀(23-1)和开关阀(23-2)，所述两位四通换向阀(23-1)的第一工作油口与所述系统回油油路连通，其第二工作油口与所述定量泵(20)连通，其第三工作油口和第四工作油口分别用于与车辆辅助执行元件(4)的两个工作腔连通，所述开关阀(23-2)设置于所述两位四通换向阀(23-1)和所述车辆辅助执行元件(4)之间的任一支路，以控制所述两位四通换向阀(23-1)与所述车辆辅助执行元件(4)导通或断开；

所述第一控制阀(22)位于中位，所述两位四通换向阀(23-1)和所述开关阀(23-2)控制所述定量泵(20)与所述系统回油油路连通或为所述车辆辅助执行元件(4)供油；所述第一控制阀(22)切换至左位或右位，所述两位四通换向阀(23-1)和所述开关阀(23-2)控制所述定量泵为所述转向油缸(21)和/或所述车辆辅助执行元件(4)供油。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的转向液控系统，其特征在于，还包括控制器，所述控制器的信号输出端和所述第一控制阀(22)和所述第二控制阀(23)的信号接收端连接；所述控制器根据车辆转向模式向所述第一控制阀(22)和所述第二控制阀(23)发出相应的控制指令。

5.根据权利要求4所述的转向液控系统，其特征在于，所述控制器还包括：

采集单元(3)，以分别获取所述前组车轮和所述后组车轮相对于车辆行驶方向的实际转角值；

运算单元，通过车辆转向模式以及所述前组车轮的实际转角值，获取所述后组车轮的相应理论转角值，判断所述后组车轮实际转角值与理论转角值的差值是否等于零：若否，所述控制器向所述第一控制阀(22)和所述第二控制(23)发出控制指令，以使所述转向油缸(21)动作；若是，所述控制器不输出信号，所述转向油缸(21)保持锁止状态。

6.根据权利要求5所述的转向液控系统，其特征在于，所述第一控制阀(22)为比例阀，所述控制器根据所述后组车轮的实际转角值与理论转角值的差值调整所述第一控制阀(22)的阀口开度。

7.根据权利要求6所述的转向液控系统，其特征在于，所述后组车轮的实际转角值与理论转角值的差值与所述第一控制阀(22)的阀口开度的变化量成正比关系。

8.根据权利要求7所述的转向液控系统，其特征在于，所述采集单元(3)为角度传感器。

9.一种轮式起重机，包括车体、驱动所述车体移动的前组车轮和后组车轮，以及驱动所述前组车轮和/或后组车轮相对于所述车体的移动方向转动的转向液控系统，其特征在于，所述转向液控系统具体为如权利要求1至8中任一项所述的转向液控系统。

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