CN105818679A - 基于独立驱动轮式车辆的多轮多模式闭环静压驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于独立驱动轮式车辆的多轮多模式闭环静压驱动系统，属于独立驱动越野轮式车辆的液压驱动系统。包括变量泵、过滤器、液压油箱、分流器，通过两位三通电磁换向阀、三位四通电磁换向阀连接于变量泵和定量马达之间，将液压能转化为机械能，输送至车轮，进而驱动车辆。优点是结构新颖，通过多个电磁换向阀的切换实现不同的驱动模式：低速四驱、中速四驱、高速四驱，应用于调速范围大、可靠性高、成本低、对油液要求较低。

Description

基于独立驱动轮式车辆的多轮多模式闭环静压驱动系统

技术领域

本发明属于一种独立驱动越野轮式车辆的液压驱动系统，应用于调速范围大、可靠性高、成本低、对油液要求较低的驱动系统中。

背景技术

静液压驱动系统是一种柔性传动系统，正因为如此，其可吸收工作装置带来的冲击和过载，从而延长发动机寿命。静液压驱动系统由于其柔性特点和能量二次转换（泵将机械能转变为液压能，马达又将液压能转变为机械能），使得其传动效率低于机械传动，但是在功率一定的情况下泵和马达有多种组合模式，从而能够实现无极变速。静液压驱动系统的传动功率N=PQ，即流量和压力的乘积，其恒功率曲线为双曲线，通过与发动机的功率曲线匹配，从而使得传动效率提高。最早在50年代中期，英国就开始了拖拉机的静液压驱动研究，接下来美国、西德、中国等国家纷纷开始了研究，先后用在军方作战车辆、农用机械、飞机牵引机械等领域。

由于越野车需要适应复杂非结构地形，故对其行驶过程中的速度模式要求较高，在通过性较好的路面需要较高的速度，而在复杂多变的地形就需要低速稳定的速度，除此之外，考虑到行驶过程中车辆两侧的车轮地面附着系数不同时，如某一侧有打滑现象，这时车辆就不能直线行驶，这些都是需要有合适的静压驱动系统来满足正确的行驶要求。

发明内容

本发明提供一种基于独立驱动轮式车辆的多轮多模式闭环静压驱动系统，目的在于满足独立驱动越野轮式车辆的行驶要求。

本发明采取的技术方案是：变量泵的A口连于电磁换向阀一的入口，变量泵的B口连于过滤器的出口，液压油箱出口连于过滤器的入口，电磁换向阀一的出口分别连于分流器的入口和电磁换向阀六的入口，分流器的出口分别连于电磁换向阀六的入口和电磁换向阀七的入口，电磁换向阀六的出口分别连于定量马达一、定量马达二和电磁换向阀二的两端，电磁换向阀七的出口分别连于定量马达三、定量马达四和电磁换向阀三的两端，蓄能器一和定量马达一相连，蓄能器二和定量马达二相连，蓄能器三和定量马达三相连，蓄能器四和定量马达四相连，电磁换向阀六和电磁换向阀七相连，变量泵的B口连于电磁换向阀四的入口，电磁换向阀四的两个出口分别连于电磁换向阀七的两口，电磁换向阀五的入口连于分流器的一个出口，阻尼孔一、阻尼孔二和分流器的另一个出口相连；

所述变量泵用于连接传动系统，提供流量，可工作在驱动状态和制动状态；

所述电磁换向阀一、电磁换向阀二、电磁换向阀三、电磁换向阀四分别是两位三通电磁换向阀；

所述电磁换向阀五、电磁换向阀六、电磁换向阀七采用三位四通电磁换向阀；

所述分流器连接于两侧马达之间，用于实现流量分配；

所述定量马达一、定量马达二、定量马达三、定量马达四分别用于连接车轮，将液压能转化为机械能。

本发明优点是通过利用变量泵将发动机输出的机械能转化为液压能输送给定量马达，从而转换成机械能输送至车轮，进而驱动车辆，其中每个车轮直接用一个定量马达驱动，通过多个电磁换向阀的切换实现不同的驱动模式：低速四驱、中速四驱、高速四驱，应用于调速范围大、可靠性高、成本低、对油液要求较低的驱动系统中，本发明采取在两侧定量马达之间安装不同大小的阻尼孔来实现流量的合理分配，实现车辆行驶过程中牵引力均衡控制，从而解决打滑问题，实现直线行驶。

附图说明

图1是本发明的系统图。

具体实施方式

变量泵1的A口连于电磁换向阀一2的入口，变量泵1的B口连于过滤器18的出口，液压油箱19出口连于过滤器18的入口，电磁换向阀一2的出口分别连于分流器3的入口和电磁换向阀六5的入口，分流器3的出口分别连于电磁换向阀六5的入口和电磁换向阀七11的入口，电磁换向阀六5的出口分别连于定量马达一7、定量马达二8和电磁换向阀二6的两端，电磁换向阀七11的出口分别连于定量马达三13、定量马达四14和电磁换向阀三12的两端，蓄能器一9和定量马达一7相连，蓄能器二10和定量马达二8相连，蓄能器三15和定量马达三13相连，蓄能器四16和定量马达四14相连，电磁换向阀六5和电磁换向阀七11相连，变量泵1的B口连于电磁换向阀四17的入口，电磁换向阀四17的两个出口分别连于电磁换向阀七11的两口，电磁换向阀五4的入口连于分流器3的一个出口，阻尼孔一20、阻尼孔二21和分流器3的另一个出口相连；

所述变量泵1用于连接传动系统，提供流量，可工作在驱动状态和制动状态；

所述电磁换向阀一2、电磁换向阀二6、电磁换向阀三12、电磁换向阀四17分别是两位三通电磁换向阀；

所述电磁换向阀五4、电磁换向阀六5、电磁换向阀七11分别采用三位四通电磁换向阀；

所述分流器3连接于两侧马达之间，用于实现流量分配；

所述定量马达一7、定量马达8、定量马达13、定量马达14连接于变量泵和车轮之间，将液压能转化为机械能；

工作原理：基于独立驱动越野轮式车辆的多轮多模式闭环静压驱动系统能够实现低速四驱、中速四驱、高速四驱、反向行驶以及静压制动。各个驱动模式详细说明如下：

（1）低速四驱：发动机为变量泵提供动力，使其流量通过变量泵1的A口传递给传动系统，流量经过换向阀2（电磁铁1YA失电）后流入分流器3，分流器3对换向阀2流量进行等量分配，分配后的流量一路经过换向阀5（电磁铁5YA得电）分别流入马达7和换向阀6（电磁铁7YA失电），换向阀6流量流入马达8，马达7的流量经换向阀6流出到换向阀5，马达8的流量直接流出到换向阀5。经分流器3分配后的另一路流量经过换向阀11（电磁铁8YA得电）分别流入马达13和换向阀12（电磁铁10YA失电），换向阀12流量流入马达14，马达13的流量经换向阀12流出到换向阀11，马达14的流量直接流出到换向阀11。这四个马达流出的流量分别经过换向阀5和换向阀11流至换向阀17（电磁铁2YA失电），从而流回变量泵的B口。相当于四个驱动马达处于并联状态，泵出口的压力油被两个分流器和两个三位四通电磁阀平分为四路，分别驱动四个液压马达。这种工况下，四个液压马达输出转矩最大，但转速最低，适合于低速大扭矩驱动的坡路较大的越野路况。

（2）中速四驱：发动机为变量泵提供动力，使其流量通过变量泵1的A口传递给传动系统，流量经过换向阀2（电磁铁1YA失电）后流入分流器3，分流器3对换向阀2流量进行等量分配，分配后的流量一路经过换向阀5（电磁铁5YA得电）流入马达7，再流经换向阀6（电磁铁7YA得电）到马达8，从而流出到换向阀5。分配后的另一路流量经过换向阀11（电磁铁8YA得电）流入马达13，再流经换向阀12（电磁铁10YA得电）到马达14，从而流出到换向阀11。从换向阀5和换向阀11流出的流量汇聚由换向阀17（电磁铁2YA失电）流回变量泵的B口。相当于同侧两马达串联后再并联，因为同侧马达串联使得每个马达的最大压差降低为低速四驱的1/2，即最大牵引力降低为其1/2。

（3）高速四驱：发动机为变量泵提供动力，使其流量通过变量泵1的A口传递给传动系统，流经换向阀2（电磁铁1YA得电）到换向阀5（电磁铁5YA得电），进而经过换向阀6（电磁铁7YA得电）依次流经马达7和马达8，再经换向阀5流入换向阀11（电磁铁9YA得电），进而经过换向阀12（电磁铁10YA得电）再依次流经马达13和马达14，由换向阀11流入换向阀17（电磁铁2YA得电），从而流回变量泵的B口。相当于四个驱动马达处于串联状态，泵出口压力油依次流经四个马达，此时四个液压马达输出转矩最小，仅为低速四驱方案的1/4，但转速最高，适合于平坦路段。

（4）反向行驶：与正向行驶相比，反向行驶是将流经马达的流量反向来实现的。该静压驱动系统可实现反向低速四驱、反向中速四驱和反向高速四驱三种模式。其中反向低速四驱与正向低速四驱相比仅将换向阀5的电磁铁6YA得电，换向阀11的电磁铁9YA得电即可；同样的，反向中速四驱与正向中速四驱相比仅将换向阀5的电磁铁6YA得电，换向阀11的电磁铁9YA得电即可；反向高速四驱有两种实现方式，其一与正向高速四驱相比仅将换向阀5的电磁铁6YA得电，换向阀11的电磁铁8YA得电即可；反向高速四驱的另一种实现方式是将变量泵1的斜盘倾角变换为反方向，使其输出流量为负值，即流量从B口流出，流经换向阀17（电磁铁2YA得电）到达换向阀11（电磁铁9YA得电），从而流量依次流经定量马达14、换向阀12（电磁铁10YA得电）和定量马达13，再流经换向阀11到换向阀5（电磁铁5YA得电），从而流量依次流经定量马达8、换向阀6（电磁铁7YA得电）和定量马达7，然后流经换向阀5到换向阀2（电磁铁1YA得电），从而流回变量泵1的A口来驱动车辆反向行驶。

（5）静压制动：变量泵1的流量变为0时，马达流量反流入变量泵，从而带动发动机反拖制动。

（6）牵引力均衡控制：驱动系统中的换向阀4、分流器3在行驶过程中实现牵引力均衡控制。在两侧定量马达并联的工况下通过切换三位四通电磁阀4的电磁铁3YA和4YA来改变第一阻尼孔20和第一阻尼孔21的通断，使其并联在分流器3的出口两端，实现两侧定量马达的流量分配。此控制过程是十分必要的，因为对于工况复杂的野外环境，由于路面的凹凸不平，各车轮在同一时间内走过的路径各不相同，或者分配到各车轮的重量各不相同，这时平均分流系统就会导致车辆在行走过程中某一或者几个车轮出现拖滑现象，从而降低整车牵引效率。

Claims (6)

1.一种基于独立驱动轮式车辆的多轮多模式闭环静压驱动系统，其特征在于：变量泵的A口连于电磁换向阀一的入口，变量泵的B口连于过滤器的出口，液压油箱出口连于过滤器的入口，电磁换向阀一的出口分别连于分流器的入口和电磁换向阀六的入口，分流器的出口分别连于电磁换向阀六的入口和电磁换向阀七的入口，电磁换向阀六的出口分别连于定量马达一、定量马达二和电磁换向阀二的两端，电磁换向阀七的出口分别连于定量马达三、定量马达四和电磁换向阀三的两端，蓄能器一和定量马达一相连，蓄能器二和定量马达二相连，蓄能器三和定量马达三相连，蓄能器四和定量马达四相连，电磁换向阀六和电磁换向阀七相连，变量泵的B口连于电磁换向阀四的入口，电磁换向阀四的两个出口分别连于电磁换向阀七的两口，电磁换向阀五的入口连于分流器的一个出口，阻尼孔一、阻尼孔二和分流器的另一个出口相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于独立驱动轮式车辆的多轮多模式闭环静压驱动系统，其特征在于：所述变量泵用于连接传动系统，提供流量，可工作在驱动状态和制动状态。

3.根据权利要求1所述的一种基于独立驱动轮式车辆的多轮多模式闭环静压驱动系统，其特征在于：所述电磁换向阀一、电磁换向阀二、电磁换向阀三、电磁换向阀四分别是两位三通电磁换向阀。

4.根据权利要求1所述的一种基于独立驱动轮式车辆的多轮多模式闭环静压驱动系统，其特征在于：所述电磁换向阀五、电磁换向阀六、电磁换向阀七分别采用三位四通电磁换向阀。

5.根据权利要求1所述的一种基于独立驱动轮式车辆的多轮多模式闭环静压驱动系统，其特征在于：所述分流器连接于两侧马达之间，用于实现流量分配。

6.根据权利要求1所述的一种基于独立驱动轮式车辆的多轮多模式闭环静压驱动系统，其特征在于：所述定量马达一、定量马达二、定量马达三、定量马达四分别用于连接车轮，将液压能转化为机械能。