CN105329096A - 液压辅助驱动系统及工程机械车辆 - Google Patents

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单增海
丁宏刚
孙建华
杨芳
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    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
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    • F15B2013/0448—Actuation by solenoid and permanent magnet

Abstract

本发明涉及一种液压辅助驱动系统及工程机械车辆，其中液压辅助驱动系统，应用于车辆上，包括液压马达、液压泵、开关阀和控制器，其中液压马达用于为车辆提供驱动力；液压泵用于向液压马达供应驱动液压马达转动的液压油；开关阀位于连接液压马达两端油口的旁通油路上，用于连通或断开旁通油路；控制器与开关阀连接，控制器能够根据车辆的车速对开关阀进行控制，以使得液压辅助驱动系统在车辆的行驶过程中生效或失效。本发明的控制过程主要依靠控制器根据车速对开关阀的调节，因此在车辆行驶过程中就可以实现液压辅助驱动系统的生效或失效，不需车辆停止，克服了现有技术中液压传动系统在车辆行驶过程中无法使用的问题，并且操作简单，省时省力。

Description

液压辅助驱动系统及工程机械车辆
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种液压辅助驱动系统及工程机械车辆。
背景技术
工程机械分为路面机械和非路面机械。受各国法规限制，一般路面机械的传动系统均为机械传动，满足公路高速行驶要求，而非路面机械，则不允许公路行驶，所以其动力传动系统可为机械传动，亦可为液压传动，如液压传动的轮式装载机、机械或液压传动的越野轮胎吊等。
工程机械广泛应用于重载运输、建筑施工、野外吊装以及公共服务等领域，其施工环境通常比较恶劣，行驶路况复杂多变，因此，工程机械的驱动性能日益受到关注。例如，轮式起重机在施工作业时，经常需要在各个施工现场之间来回转移，而在行驶过程中，又经常需要携带大负载，或拔山涉水，因此，客户对于轮式起重机尤其是大吨位轮式起重机的驱动性能的要求越来越高。轮式起重机是一种路面机械，其动力传动系统设计为机械传动，机械传动系统满足轮式起重机公路行驶动力要求，但当轮式起重机携带负载(如携带配重、超起等装置时)低速场地转移，或者在路面较差的山路行驶时，其动力性能难以满足需求，往往借助辅助拖车牵引才能完成场地转移。
现有的工程机械车辆多为单一动力系统驱动方式，如图1所示的机械传动系统，发动机a1通过变速箱a2、分动箱a3以及传动轴a4等为车桥提供动力，这种机械动力驱动系统主要应用于在公路行驶的工程机械车辆，其传动效率高、车速范围大。而对于低速大扭矩，且往往在工地上行驶的非公路行驶的工程机械车辆来说，例如装载机动力传动系统、挖掘机行走系统、履带式起重机行走系统等，也可以采用图2所示的液压传动系统，即发动机b1带动泵b2向马达b3供应液压油，而马达b3与驱动桥b4连接，提供驱动动力，这种液压传动系统具有良好的无级调速性能和布局的灵活性，但其速度范围较小，效率较低，因此在公路行驶中较少使用。
现有工程机械中还有一种机械液压混合传动系统，如图3所示。该种混合传动系统中，液压传动系统是一种选择性使用的传动系统，即当车辆动力不足时，人为通过切换阀b5和控制阀b6开启液压传动，当公路行驶时，再将液压传动系统关闭。现有技术中液压传动系统生效时，整机必须原地静止，然后通过离合装置，将液压马达输出与车桥输入结合，或者液压驱动的车桥内部设计有离合装置，依靠该离合装置才能使液压传动系统生效，即车辆行驶过程中不能使用，限定了使用条件，这种人为控制的液压传动系统，操作繁琐且费时费力。
发明内容
本发明的目的是提出一种液压辅助驱动系统及工程机械车辆，以解决现有技术中液压传动系统生效时整机必须原地静止的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种液压辅助驱动系统，应用于车辆上，包括液压马达、液压泵、开关阀和控制器，其中：
所述液压马达用于为所述车辆提供驱动力；
所述液压泵用于向所述液压马达供应驱动所述液压马达转动的液压油；
所述开关阀位于连接所述液压马达两端油口的旁通油路上，用于连通或断开所述旁通油路；
所述控制器与所述开关阀连接，所述控制器能够根据所述车辆的车速对所述开关阀进行控制，以使得所述液压辅助驱动系统在所述车辆的行驶过程中生效或失效。
进一步地，所述控制器包括：
速度接收模块，用于接收所述车辆的速度信号；和
阀控模块，用于根据所述车辆的速度信号打开或关闭所述开关阀。
进一步地，所述液压马达为变量液压马达，且与所述控制器连接，所述控制器还包括排量控制模块，所述排量控制模块能够根据所述车辆的速度信号对所述液压马达的排量进行控制。
进一步地，所述液压泵为变量液压泵，且与所述控制器连接，所述排量控制模块还能够根据所述车辆的速度信号对所述液压泵的排量也进行控制。
进一步地，所述控制器还包括压力控制模块，所述压力控制模块能够根据所述车辆的速度信号对设置于所述液压泵出口处的电控溢流阀的溢流压力进行控制。
进一步地，所述控制器内预设有速度阈值，
当所述速度接收模块所接收的速度信号所对应的速度值小于所述速度阈值时，所述阀控模块控制所述开关阀断开，同时所述排量控制模块将所述液压泵和所述液压马达的排量调大，以使所述液压泵向所述液压马达供应液压油；
当所述速度接收模块所接收的速度信号所对应的速度值大于或等于所述速度阈值时，所述阀控模块控制所述开关阀闭合，以使所述液压马达的两端油口连通并形成自循环回路，同时所述排量控制模块将所述液压泵和所述液压马达的排量调小。
进一步地，所述排量控制模块能够随着所述车速的减小将所述液压泵和所述液压马达的排量从最小排量逐渐提升至预设排量，并随着所述车速的增大将所述液压泵和所述液压马达的排量从所述预设排量逐渐减小至所述最小排量。
进一步地，所述控制器还包括刹车信号接收模块，所述刹车信号接收模块用于接收所述车辆上刹车系统发出的刹车信号；
当所述刹车信号接收模块接收到所述刹车信号时，所述排量控制模块将所述液压马达的排量调至最小排量；
当所述刹车信号接收模块未接收到所述刹车信号时，所述排量控制模块根据所述车辆的速度信号对所述液压马达的排量进行调节。
进一步地，所述控制器还包括刹车信号接收模块，所述刹车信号接收模块用于接收所述车辆上刹车系统发出的刹车信号；
当所述刹车信号接收模块接收到所述刹车信号时，所述排量控制模块将所述液压泵和所述液压马达的排量调至最小排量；
当所述刹车信号接收模块未接收到所述刹车信号时，所述排量控制模块根据所述车辆的速度信号对所述液压泵和所述液压马达的排量进行调节。
进一步地，所述控制器还包括刹车信号接收模块，所述刹车信号接收模块用于接收所述车辆上刹车系统发出的刹车信号；
当所述刹车信号接收模块接收到所述刹车信号时，所述压力控制模块将所述溢流压力调至最小压力值；
当所述刹车信号接收模块未接收到所述刹车信号时，所述压力控制模块根据所述车辆的速度信号对所述溢流压力进行调节。
进一步地，所述控制器还包括变速箱信号接收模块，所述变速箱信号接收模块用于接收所述车辆上变速箱的档位或输出扭矩信号，所述控制器能够根据所述变速箱的档位或输出扭矩信号对所述液压马达的输出扭矩进行调节。
进一步地，所述液压辅助驱动系统为闭式液压辅助驱动系统，所述液压泵为双向变量液压泵，所述液压泵两端的油口分别与所述液压马达两端的油口连接。
进一步地，所述液压辅助驱动系统为开式液压辅助驱动系统，所述液压泵为单向液压泵，所述液压辅助驱动系统还包括换向阀，所述换向阀用于改变所述液压马达的转动方向，所述换向阀的两个工作油口分别连接于所述液压马达的两端，所述换向阀的进油口与所述液压泵的排油口连通，所述换向阀的出油口和所述液压泵的吸油口均与油箱连通。
进一步地，还包括补油泵，所述液压马达两端油口之间连接有补油油路，所述补油泵与所述补油油路连接，用于为所述液压马达补油。
进一步地，还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀和所述第二单向阀串联在所述补油油路上，所述第一单向阀的进油口与所述第二单向阀的进油口相对地连通，并分别与所述补油泵的排油口连通。
进一步地，所述液压马达安装在所述车辆的驱动桥的减速器上，所述液压马达与所述减速器之间不设离合装置。
为实现上述目的，本发明还提出一种工程机械车辆，包括机械驱动系统和上述的液压辅助驱动系统，所述机械驱动系统和所述液压辅助驱动系统分别安装于所述工程机械车辆的不同驱动桥上。
基于上述技术方案，本发明通过设置液压马达、液压泵、开关阀和控制器，控制器可根据车速调整开关阀的开闭状态，以确定液压泵是否为液压马达提供液压油，当开关阀断开时，液压泵能够向液压马达供油，液压马达可以向外输出扭矩，液压辅助驱动系统生效；当开关阀闭合时，液压马达两端油口连通，自身形成闭合回路，液压泵无法向液压马达提供液压油，因此液压马达无法向外输出扭矩，液压辅助驱动系统失效，控制器实现了液压辅助驱动系统在生效与失效之间的自动切换。由于该过程主要依靠控制器根据车速对开关阀的调节，因此在车辆行驶过程中就可以实现液压辅助驱动系统的生效或失效，不需车辆停止，克服了现有技术中液压传动系统在车辆行驶过程中无法使用的问题，并且操作简单，省时省力。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为现有技术中机械传动系统的结构示意图。
图2为现有技术中液压传动系统的结构示意图。
图3为现有技术中机械液压混合传动系统的结构示意图。
图4为本发明液压辅助驱动系统一个实施例的结构示意图。
图5为本发明液压辅助驱动系统另一个实施例的结构示意图。
图中：a1-发动机，a2-变速箱，a3-分动箱，a4-传动轴；
b1-发动机，b2-泵，b3-马达，b4-驱动桥，b5-切换阀，b6-控制阀；
1-双向变量液压泵，1’-单向液压泵，2-变量液压马达，3-开关阀，4-补油泵，5-第一单向阀，6-第二单向阀，7-换向阀，8-第三单向阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
由于现有技术中的液压传动系统启动时需要将整机停止，然后再配合离合装置才能进行，这在工程实践中会带来诸多不便，操作繁琐且费时费力，因此发明人想要发明一种不需要离合装置，也不需整机静止才能运行的液压辅助驱动系统。
将液压马达安装于驱动桥的主减速器上，假设驱动桥的速比约为15，车轮的滚动半径约为0.66m，当车辆行驶速度80km/h时，可计算得轮胎的转速约322rpm，则马达转速约322×15＝4830rpm。根据液压马达的特性，马达排量越小其许用转速越高，例如排量为160cm3/r的变量马达，当马达为最大排量时，最大允许转速为3100rpm，当马达为0排量时，最大允许转速可达到5500rpm。可见，当车辆行驶速度80km/h时，只要马达保持0排量，就能够满足整机在公路上高速行驶的要求。反向推理，当马达最大排量时，最大允许转速为3100rpm，可使速比约15的驱动桥车轮转速约为207rpm，则此时车辆行驶速度约为52km/h，即车辆行驶速度不高于52km/h时，液压马达能够保持最大排量，而根据液压理论，液压马达的输出扭矩T＝V*Δp*ηm/20π(Nm)，其中ηm为马达机械效率，V为马达排量，Δp为马达进出油口压差，可见当压差一定时，车速在52km/h以下，若马达排量最大，则马达能够向车辆提供最大的输出扭矩，即提供最大的驱动力。
基于上述原理，本发明提出一种液压辅助驱动系统，如图4所示，该液压辅助驱动系统，应用于车辆上，包括液压马达2、液压泵、开关阀3和控制器，其中：
所述液压马达2用于为所述车辆提供驱动力；
所述液压泵用于向所述液压马达2供应驱动所述液压马达2转动的液压油；
所述开关阀3位于连接所述液压马达2两端油口的旁通油路上，用于连通或断开所述旁通油路；
所述控制器与所述开关阀3连接，所述控制器能够根据所述车辆的车速对所述开关阀3进行控制，以使得所述液压辅助驱动系统在所述车辆的行驶过程中生效或失效。
其中，液压泵可使用车辆上的同一台发动机，或者车辆上的第二及以外的发动机提供动力。开关阀3可以选择二位二通电磁换向阀，还可以选择换向球阀，球阀可以实现更好的防泄漏效果。开关阀3位于左位时，开关阀3断开，旁通油路断开，液压泵可以为液压马达2提供液压油；当开关阀3位于右位时，开关阀3闭合，旁通油路导通，液压马达2的两端油口相通，液压马达2空转，液压泵不向液压马达2提供液压油。
通过设置液压马达、液压泵、开关阀和控制器，控制器可根据车速调整开关阀的开闭状态，以确定液压泵是否为液压马达提供液压油，当开关阀断开时，液压泵能够向液压马达供油，液压马达可以向外输出扭矩，液压辅助驱动系统生效；当开关阀闭合时，液压马达两端油口连通，自身形成闭合回路，液压泵无法向液压马达提供液压油，因此液压马达无法向外输出扭矩，液压辅助驱动系统失效，控制器实现了液压辅助驱动系统在生效与失效之间的自动切换。由于该过程主要依靠控制器根据车速对开关阀的调节，因此在车辆行驶过程中就可以实现液压辅助驱动系统的生效或失效，不需车辆停止，克服了现有技术中液压传动系统在车辆行驶过程中无法使用的问题，并且操作简单，省时省力。
所述控制器具体可以包括速度接收模块，用于接收所述车辆的速度信号；和阀控模块，用于根据所述车辆的速度信号打开或关闭所述开关阀3。
液压马达2可以采用定量液压马达，也可以采用变量液压马达。采用定量液压马达时，应该根据实际需要选择允许转速足够高的液压马达，以避免液压马达在工作过程中因超过允许转速而造成损坏，影响车辆的正常行驶。在一个实施例中，所述液压马达2为变量液压马达，且与所述控制器连接，所述控制器还包括排量控制模块，所述排量控制模块能够根据所述车辆的速度信号对所述液压马达2的排量进行控制。变量液压马达的好处是可以根据车辆状态实时调节排量，具有更好的控制性能，避免损坏，还可避免能源的浪费。
液压泵可以采用定量液压泵，也可以采用变量液压泵。在一个实施例中，所述液压泵为变量液压泵，且与所述控制器连接，所述排量控制模块还能够根据所述车辆的速度信号对所述液压泵的排量也进行控制。变量液压泵的排量可以根据车辆状态实时进行调节，具有更好的控制性能，避免能源的浪费。
基于上述设置，根据车速的变化，控制器除了可以通过对开关阀的开闭状态的控制来实现液压辅助驱动系统的生效与失效之外，还可以通过对液压泵和液压马达排量的控制来实现液压辅助驱动系统的生效与失效。当液压泵的排量很小时，无论开关阀3的开关状态如何，也无论液压马达的排量如何，液压泵向液压马达提供的液压油很少，液压辅助驱动系统能够输出的扭矩也很有限；当液压泵的排量逐渐增大时，液压辅助驱动系统的输出扭矩的大小要根据开关阀3的开关状态和液压马达的排量来进行综合判断，也就是说，可以通过调节开关阀3的开关状态和液压马达的排量来实现液压辅助驱动系统的生效与失效。
在一个实施例中，所述控制器内预设有速度阈值，当所述速度接收模块所接收的速度信号所对应的速度值小于所述速度阈值时，所述阀控模块控制所述开关阀3断开，同时所述排量控制模块将所述液压泵和所述液压马达2的排量调大，以使所述液压泵向所述液压马达2供应液压油；
当所述速度接收模块所接收的速度信号所对应的速度值大于或等于所述速度阈值时，所述阀控模块控制所述开关阀3闭合，以使所述液压马达2的两端油口连通并形成自循环回路，同时所述排量控制模块将所述液压泵和所述液压马达2的排量调小。
其中，控制器内预设的速度阈值可以根据实际需要在小于临界速度值的范围内进行选择，临界速度值可根据整机动力系统的匹配计算得出。比如，上述实例中，该临界速度值为52km/h，速度阈值可以在小于或等于52km/h的范围内进行选择。
另外，控制器中的所述排量控制模块对所述液压泵和所述液压马达2的排量的调节可以是一个渐变的过程，所述排量控制模块能够随着所述车速的减小将所述液压泵和所述液压马达2的排量从最小排量逐渐提升至预设排量，并随着所述车速的增大将所述液压泵和所述液压马达2的排量从所述预设排量逐渐减小至所述最小排量。其中，预设排量可以是根据液压泵和液压马达2的特性所得出的最大许用排量，最小排量可以是零，也可以是一个较低的非零数值。
液压辅助驱动系统的生效与失效还与液压泵的溢流压力有关。在一个实施例中，液压泵出口处设置有电控溢流阀，所述控制器还包括压力控制模块，所述压力控制模块能够根据所述车辆的速度信号对所述电控溢流阀的溢流压力进行控制。当溢流压力较大时，液压泵可向液压马达2提供液压油；当溢流压力较小时，液压泵出口的液压油大部分溢流回油箱，液压泵能够向液压马达2输送的液压油有限。控制器可以根据车速的变化调节溢流压力的大小，进而实现液压辅助驱动系统的生效或失效。在一个实施例中，控制器可以通过同时调整液压泵的排量、液压马达2的排量、开关阀3的开关状态和液压泵出口处的电控溢流阀的溢流压力，来实现液压辅助驱动系统的生效或失效。
进一步地，在液压辅助驱动系统生效期间，控制器除了根据车速的变化对开关阀3或液压泵、液压马达2的排量进行调整之外，还可以根据刹车控制系统的状态来判断，以改变液压泵、液压马达2的排量或溢流压力的大小等，根据车辆的动力所需，智能地为车辆提供辅助驱动力。
在一个实施例中，所述控制器还包括刹车信号接收模块，所述刹车信号接收模块用于接收所述车辆上刹车系统发出的刹车信号；
当所述刹车信号接收模块接收到所述刹车信号时，所述排量控制模块将所述液压马达2的排量调至最小排量；
当所述刹车信号接收模块未接收到所述刹车信号时，所述排量控制模块根据所述车辆的速度信号对所述液压马达2的排量进行调节。
在另一个实施例中，所述控制器还包括刹车信号接收模块，所述刹车信号接收模块用于接收所述车辆上刹车系统发出的刹车信号；
当所述刹车信号接收模块接收到所述刹车信号时，所述排量控制模块将所述液压泵和所述液压马达2的排量调至最小排量；
当所述刹车信号接收模块未接收到所述刹车信号时，所述排量控制模块根据所述车辆的速度信号对所述液压泵和所述液压马达2的排量进行调节。
在又一个实施例中，所述控制器还包括刹车信号接收模块，所述刹车信号接收模块用于接收所述车辆上刹车系统发出的刹车信号；
当所述刹车信号接收模块接收到所述刹车信号时，所述压力控制模块将所述溢流压力调至最小压力值；
当所述刹车信号接收模块未接收到所述刹车信号时，所述压力控制模块根据所述车辆的速度信号对所述溢流压力进行调节。
其中，溢流压力的最小压力值可以为零，也可以为一个较低的数值。
另外，控制器还可以根据变速箱的档位或输出扭矩的变化，来调整开关阀3的开关状态、液压泵的排量、液压马达2的排量或溢流压力的大小，根据车辆的动力所需，智能地为车辆提供辅助驱动力。在一个实施例中，所述控制器还包括变速箱信号接收模块，所述变速箱信号接收模块用于接收所述车辆上变速箱的档位或输出扭矩信号，所述控制器能够根据所述变速箱的档位或输出扭矩信号对所述液压马达2的输出扭矩进行调节。
具体地，当变速箱处于较低的档位或者输出扭矩较大时，车辆可能处于起步或者在恶劣场地行驶，此时需要液压辅助驱动系统提供辅助驱动动力，因此可通过断开开关阀3、增大液压泵、液压马达的排量或者增大溢流压力来使得液压辅助驱动系统生效，并不断地向为车辆整机输出扭矩，为车辆提供辅助动力；
当变速箱处于较高的档位或者输出扭矩较小时，车辆可能处于高速运行状态，此时整机不需要液压辅助驱动系统为其提供辅助驱动动力，因此可通过关闭开关阀3、减小液压泵、液压马达的排量或者减小溢流压力来使得液压辅助驱动系统失效，以节省动力。
如图4所示，所述液压辅助驱动系统为闭式液压辅助驱动系统，所述液压泵为双向变量液压泵1，所述液压泵两端的油口分别与所述液压马达2两端的油口连接。双向变量液压泵1可以驱动液压马达2双向转动，从而为车辆前进或后退提供相应的驱动力。
如图5所示，所述液压辅助驱动系统为开式液压辅助驱动系统，所述液压泵为单向液压泵1’，所述液压辅助驱动系统还包括换向阀7，所述换向阀7用于改变所述液压马达2的转动方向，所述换向阀7的两个工作油口分别连接于所述液压马达2的两端，所述换向阀7的进油口与所述液压泵的排油口连通，所述换向阀7的出油口和所述液压泵的吸油口均与油箱连通。
其中换向阀7可以选择三位四通电磁换向阀，当换向阀7处于上位时，液压泵的排油口与液压马达2的第一油口连通，液压马达2的第二油口与油箱连通，液压泵向液压马达2提供液压油后，液压马达2朝第一方向旋转；当换向阀7处于下位时，液压泵的排油口与液压马达2的第二油口连通，液压马达2的第一油口与油箱连通，液压泵向液压马达2提供液压油后，液压马达2朝与第一方向相反的第二方向旋转，以在车辆前进或后退时提供相应的驱动力。
在开式液压辅助驱动系统中，液压泵可以为变量液压泵，也可以为定量液压泵；在闭式液压辅助驱动系统中，液压泵为变量液压泵，以根据需要调整其排量，控制其向液压马达2的输油量。而无论开式液压辅助驱动系统还是闭式液压辅助驱动系统中，液压马达2均可以变量液压马达或定量液压马达，当选用定量液压马达时，需保证其工作转速不会超过其最高许用转速，以避免液压马达2的损坏。
为了防止系统油液泄露的影响，液压辅助驱动系统还可以包括补油泵4，所述液压马达2两端油口之间连接有补油油路，所述补油泵4与所述补油油路连接，用于为所述液压马达2补油。另外，当液压辅助驱动系统为闭式液压辅助驱动系统时，补油泵4也可以为液压泵和液压马达2所形成的整个液压系统进行补油。
如图5所示，液压辅助驱动系统还包括第一单向阀5和第二单向阀6，所述第一单向阀5和所述第二单向阀6串联在所述补油油路上，所述第一单向阀5的进油口与所述第二单向阀6的进油口相对地连通，并分别与所述补油泵4的排油口连通，以使得补油泵4对液压马达2的相对低压侧进行补油。另外，所述液压泵的排油口也可以设值第三单向阀8，用以防止液压油倒流，损坏液压泵。
另外，液压马达2可以安装在所述车辆的驱动桥的减速器上，比如可以将液压马达2安装在车辆驱动桥的主减速器中，也可以安装在轮边减速器上，鉴于控制器能够根据车速实现液压辅助驱动系统生效与失效的自动切换，因此所述液压马达2与所述减速器之间不设离合装置。
基于上述各实施例中的液压辅助驱动系统，本发明还提出一种工程机械车辆，包括机械驱动系统和上述的液压辅助驱动系统，所述机械驱动系统和所述液压辅助驱动系统分别安装于所述工程机械车辆的不同驱动桥上。车辆在速度较低时，液压辅助驱动系统生效，为车辆提供较大的驱动力；车辆在高速行驶时，液压辅助驱动系统失效，车辆仅靠机械驱动系统维持高速行驶。这样不但可以满足车辆低速行驶时的高驱动力要求，也可以在车辆高速行驶时节省多余驱动力，节省能源消耗。
下面对车辆处于不同工况时液压辅助驱动系统的工作过程进行说明：
当车辆起步时，车辆的速度较低，低于预设的速度阈值，此时控制器控制开关阀3断开，液压泵向液压马达2提供液压油，同时控制器逐渐提升液压泵的排量，液压马达2的排量也逐渐增大，液压辅助驱动系统生效，逐渐增加车辆的驱动力，使车辆起步更加平稳有力；
当车辆起步后，车辆速度逐渐升高，当车辆速度升高到大于或等于预设的速度阈值时，控制器控制开关阀3闭合，液压马达2两端油口连通，液压马达2能够形成自循环回路，控制器同时控制液压泵逐渐减小排量，液压马达2的排量也逐渐减小至零，液压辅助驱动系统失效，车辆仅靠机械驱动系统维持高速运行。由于在车辆高速行驶时，液压马达2空转，液压马达2的排量最小，不耗费任何能源，因此相比于现有的全部驱动桥均由机械驱动系统进行的驱动的系统来说，本发明的工程机械车辆可节省车辆高速运行时的机械驱动力。
在车辆运行过程中，当遇到爬坡等需要较大驱动力的情况时，车速会逐渐降低，此时控制器又可控制开关阀3断开，液压泵向液压马达2提供液压油，同时控制器逐渐提升液压泵的排量，液压马达2的排量也逐渐增大，液压辅助驱动系统生效，逐渐增加车辆的驱动力，以辅助车辆完成爬坡等工况。
当车辆刹车时，虽然车速小于预设的速度阈值，但此时为了节省能源消耗，控制器控制液压泵、液压马达2的排量和溢流压力最小，液压驱动力最小，以使车辆快速减速。
另外，上述各工况还可以根据车辆上变速箱的档位或输出扭矩对开关阀3的开关状态、液压泵的排量、液压马达2的排量、溢流压力的大小等进行综合调节，这里不再赘述。
综上，本发明的液压辅助驱动系统，将液压传动系统与机械传动系统共同设计在一台车辆上，整机具有机械和液压两种动力的混合传动系统。该驱动系统能够根据车辆速度适时的为整机提供辅助动力，当车辆在恶劣场地行驶时具有更大的牵引力。
其中液压马达安装连接于驱动桥的主减速器上，或轮边减速器上，与减速器之间为常规连接，无离合装置，减少了机械接触式零部件，其传动系统零部件寿命周期更长。该驱动系统驱动力可根据车速、发动机转速、刹车控制系统状态进行判断输出，为车辆提供有效的驱动力。其控制过程不需要人员介入操作，使用时无需停机操作，简单智能，省时省力。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (17)

1.一种液压辅助驱动系统，应用于车辆上，其特征在于，包括液压马达(2)、液压泵、开关阀(3)和控制器，其中：
所述液压马达(2)用于为所述车辆提供驱动力；
所述液压泵用于向所述液压马达(2)供应驱动所述液压马达(2)转动的液压油；
所述开关阀(3)位于连接所述液压马达(2)两端油口的旁通油路上，用于连通或断开所述旁通油路；
所述控制器与所述开关阀(3)连接，所述控制器能够根据所述车辆的车速对所述开关阀(3)进行控制，以使得所述液压辅助驱动系统在所述车辆的行驶过程中生效或失效。
2.根据权利要求1所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，所述控制器包括：
速度接收模块，用于接收所述车辆的速度信号；和
阀控模块，用于根据所述车辆的速度信号打开或关闭所述开关阀(3)。
3.根据权利要求2所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，所述液压马达(2)为变量液压马达，且与所述控制器连接，所述控制器还包括排量控制模块，所述排量控制模块能够根据所述车辆的速度信号对所述液压马达(2)的排量进行控制。
4.根据权利要求3所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，所述液压泵为变量液压泵，且与所述控制器连接，所述排量控制模块还能够根据所述车辆的速度信号对所述液压泵的排量也进行控制。
5.根据权利要求2所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，所述控制器还包括压力控制模块，所述压力控制模块能够根据所述车辆的速度信号对设置于所述液压泵出口处的电控溢流阀的溢流压力进行控制。
6.根据权利要求4所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，所述控制器内预设有速度阈值，
当所述速度接收模块所接收的速度信号所对应的速度值小于所述速度阈值时，所述阀控模块控制所述开关阀(3)断开，同时所述排量控制模块将所述液压泵和所述液压马达(2)的排量调大，以使所述液压泵向所述液压马达(2)供应液压油；
当所述速度接收模块所接收的速度信号所对应的速度值大于或等于所述速度阈值时，所述阀控模块控制所述开关阀(3)闭合，以使所述液压马达(2)的两端油口连通并形成自循环回路，同时所述排量控制模块将所述液压泵和所述液压马达(2)的排量调小。
7.根据权利要求6所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，所述排量控制模块能够随着所述车速的减小将所述液压泵和所述液压马达(2)的排量从最小排量逐渐提升至预设排量，并随着所述车速的增大将所述液压泵和所述液压马达(2)的排量从所述预设排量逐渐减小至所述最小排量。
8.根据权利要求3所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，所述控制器还包括刹车信号接收模块，所述刹车信号接收模块用于接收所述车辆上刹车系统发出的刹车信号；
当所述刹车信号接收模块接收到所述刹车信号时，所述排量控制模块将所述液压马达(2)的排量调至最小排量；
当所述刹车信号接收模块未接收到所述刹车信号时，所述排量控制模块根据所述车辆的速度信号对所述液压马达(2)的排量进行调节。
9.根据权利要求4所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，所述控制器还包括刹车信号接收模块，所述刹车信号接收模块用于接收所述车辆上刹车系统发出的刹车信号；
当所述刹车信号接收模块接收到所述刹车信号时，所述排量控制模块将所述液压泵和所述液压马达(2)的排量调至最小排量；
当所述刹车信号接收模块未接收到所述刹车信号时，所述排量控制模块根据所述车辆的速度信号对所述液压泵和所述液压马达(2)的排量进行调节。
10.根据权利要求5所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，所述控制器还包括刹车信号接收模块，所述刹车信号接收模块用于接收所述车辆上刹车系统发出的刹车信号；
当所述刹车信号接收模块接收到所述刹车信号时，所述压力控制模块将所述溢流压力调至最小压力值；
当所述刹车信号接收模块未接收到所述刹车信号时，所述压力控制模块根据所述车辆的速度信号对所述溢流压力进行调节。
11.根据权利要求3～5任一项所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，所述控制器还包括变速箱信号接收模块，所述变速箱信号接收模块用于接收所述车辆上变速箱的档位或输出扭矩信号，所述控制器能够根据所述变速箱的档位或输出扭矩信号对所述液压马达(2)的输出扭矩进行调节。
12.根据权利要求1所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，所述液压辅助驱动系统为闭式液压辅助驱动系统，所述液压泵为双向变量液压泵(1)，所述液压泵两端的油口分别与所述液压马达(2)两端的油口连接。
13.根据权利要求1所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，所述液压辅助驱动系统为开式液压辅助驱动系统，所述液压泵为单向液压泵(1’)，所述液压辅助驱动系统还包括换向阀(7)，所述换向阀(7)用于改变所述液压马达(2)的转动方向，所述换向阀(7)的两个工作油口分别连接于所述液压马达(2)的两端，所述换向阀(7)的进油口与所述液压泵的排油口连通，所述换向阀(7)的出油口和所述液压泵的吸油口均与油箱连通。
14.根据权利要求1所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，还包括补油泵(4)，所述液压马达(2)两端油口之间连接有补油油路，所述补油泵(4)与所述补油油路连接，用于为所述液压马达(2)补油。
15.根据权利要求14所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，还包括第一单向阀(5)和第二单向阀(6)，所述第一单向阀(5)和所述第二单向阀(6)串联在所述补油油路上，所述第一单向阀(5)的进油口与所述第二单向阀(6)的进油口相对地连通，并分别与所述补油泵(4)的排油口连通。
16.根据权利要求1所述的液压辅助驱动系统，其特征在于，所述液压马达(2)安装在所述车辆的驱动桥的减速器上，所述液压马达(2)与所述减速器之间不设离合装置。
17.一种工程机械车辆，其特征在于，包括机械驱动系统和如权利要求1～16任一项所述的液压辅助驱动系统，所述机械驱动系统和所述液压辅助驱动系统分别安装于所述工程机械车辆的不同驱动桥上。
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