CN106627754B - 对中油缸控制系统和方法、电液控制转向系统及工程车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多轴工程车辆的转向控制技术领域，公开一种对中油缸控制系统和方法、电液控制转向系统及工程车辆。该对中油缸控制系统包括通过油路连接的对中油缸和对中油泵模块以及变量泵模块，对中油缸通过进油路和所述对中油泵模块连通，并且变量泵模块的出油路连接于对中油缸，变量泵模块在第一工作状态下不向对中油缸供油，在对中油泵模块无法向对中油缸供油时，变量泵模块处在第二工作状态并向对中油缸供油。这样，在对中油泵模块不足以向对中油泵供油时，变量泵模块将处于第二工作状态，以向对中油缸供油，以提升车辆转向安全性和对中油缸切换的响应速度。

Description

对中油缸控制系统和方法、电液控制转向系统及工程车辆

技术领域

本发明涉及多轴工程车辆的转向控制技术领域，具体地，涉及一种对中油缸控制系统、一种对中油缸控制方法、一种电液控制转向系统和一种工程车辆。

背景技术

目前，工程车辆朝着重载方向发展，随着车身的增长及车轴数的增加，必须依靠多桥转向来满足车辆灵活性。而电液控制后轴转向因其能灵活实现车辆多种转向模式而得到越来越广泛的应用。另一方面，转向系统对车辆安全至关重要，需要满足高速稳定性，尤其是车辆高速行驶时后轴需要防止摆动。

现有技术的电液控制转向系统中，一桥的转向角度信号传递给控制器，通过计算得到该转向桥的目标转向角度，并和各桥的实时转向角度信号进行比较，由控制器发出指令控制转向阀，进而控制转向。比如，利勃海尔公司的专利(DE10245618A1)即采用负载敏感电液比例转向系统，该转向系统能满足车辆低速转向灵活性要求。同时为满足高速稳定性要求，车辆在高速行驶时，后轴由对中油缸锁定在中位，保持直行。从某种角度上讲，对中油缸控制系统对车辆安全性更为关键。例如，利勃海尔公司专利(DE10245618A1)就采用从车轮驱动系统的分动箱取力的油泵向对中油缸控制系统单独供油，旨在保障对中油缸控制系统的可靠性，进而保障车辆转向系统安全性。

但是，虽然对中油缸有独立的油泵向对中油缸控制系统供油，但是仍有故障会影响其可靠性，如油泵的取力系统失效、油泵内泄等，将会直接影响对中油缸控制系统的正常工作；另外，油泵从分动箱取力，即车辆必须保证一定的车速，油泵才能提供足够的流量来满足对中油缸的工作需求，这也限制了如车辆故障时切换为对中油缸模式时的响应速度。

发明内容

本发明的目的是提供一种对中油缸控制系统，该对中油缸控制系统能够显著地提升对中油缸的可靠性和响应速度。

为了实现上述目的，本发明提供一种对中油缸控制系统，包括通过油路连接的对中油缸和对中油泵模块以及用于后轴转向控制油路的变量泵模块，所述对中油缸通过进油路和所述对中油泵模块连通，并且所述变量泵模块的出油路连接于所述对中油缸，其中，所述变量泵模块在第一工作状态下不向所述对中油缸供油，在所述对中油泵模块无法向所述对中油缸供油时，所述变量泵模块处在第二工作状态并向所述对中油缸供油。

通过上述技术方案，由于变量泵模块能够在对中油泵模块无法向对中油缸供油(例如，对中油泵出现內泄严重、取力不足或取力系统出现故障、或者车速较低)时，所述变量泵模块处在第二工作状态并向所述对中油缸供油，例如，提高对中油缸控制系统沉冗度、提升车辆转向安全性和车速较慢时对中油缸切换的响应速度。

进一步地，所述对中油缸和所述对中油泵模块之间的进油路上设置有第一单向阀，所述变量泵模块的出油路连接于所述进油路的位于所述第一单向阀下游的油路段上。

这样，由于用于后轴转向控制油路的变量泵模块的出油路连接于进油路的位于第一单向阀下游的油路段上，这样，在对中油泵模块不足以向对中油缸供油(例如，对中油泵出现內泄严重、取力不足或取力系统出现故障、或者车速较低)时，变量泵模块将处于第二工作状态，以向对中油缸供油，而第一单向阀则可以阻挡变量泵的供油反向流向对中油泵模块，以保证变量泵向对中油缸的供油效果，例如，提高对中油缸控制系统沉冗度、提升车辆转向安全性和车速较慢时对中油缸切换的响应速度。

进一步地，所述变量泵模块的所述出油路设置有第二单向阀，所述第二单向阀的压力差大于自身预设值时开启，以允许所述变量泵模块向所述对中油缸供油。

进一步地，所述对中油泵模块包括对中油泵和对中卸荷阀，其中，所述第一单向阀位于所述对中卸荷阀的下游，所述进油路的位于所述对中卸荷阀和所述第一单向阀之间的油路段上设置有蓄能器。

进一步地，所述变量泵模块包括有压力切断阀，其中，在所述第二工作状态下，所述压力切断阀控制所述变量泵模块的变量泵的输出压力。

另外，本发明提供一种电液控制转向系统，包括后轴转向控制系统和对中油缸控制系统，所述对中油缸控制系统为以上任一所述的对中油缸控制系统，其中，所述变量泵模块形成为所述后轴转向控制系统的变量泵模块。

这样，如上所述的，在该电液控制转向系统中，当对中油泵模块不足以向对中油缸供油(例如，对中油泵出现內泄严重、取力不足或取力系统出现故障、或者车速较低)时，变量泵模块将处于第二工作状态，以向对中油缸供油，而第一单向阀则可以阻挡变量泵的供油反向流向对中油泵模块，以保证变量泵向对中油缸的供油效果，例如，提高对中油缸控制系统沉冗度、提升车辆转向安全性和车速较慢时对中油缸切换的响应速度。

进一步地，所述后轴转向控制系统包括换向阀，其中，所述换向阀在第一位置时能够接通所述后轴转向控制系统的转向负载油路，使得所述变量泵模块处于第一工作状态；所述换向阀在第二位置时能够断开所述后轴转向控制系统的转向负载油路，使得所述变量泵模块处于第二工作状态。

更进一步地，所述对中油缸和所述对中油泵模块之间的进油路上设置有第一单向阀，所述换向阀与所述进油路的位于所述对中油泵模块和所述第一单向阀之间的油路段连通，其中，所述对中油泵模块的油路压力降低时，所述换向阀从第一位置切换到所述第二位置。

可选择地，或者更进一步地，所述后轴转向控制系统的转向负载油路包括梭阀和所述变量泵模块包括的负载敏感阀，所述换向阀设置在所述负载敏感阀和所述梭阀之间。

另外，本发明提供一种工程车辆，所述工程车辆为多轴工程车辆，所述多轴工程车辆设置有上述任一所述的电液控制转向系统。

这样，如上所述的，该多轴工程车辆的转向安全性和可靠性得到显著提升。

最后，本发明提供一种对中油缸控制方法，该对中油缸控制方法包括用于后轴转向控制油路的变量泵在所需时能够向后轴的对中油缸供油。这样，在对中油泵模块不足以向对中油缸供油(例如，对中油泵出现內泄严重、取力不足或取力系统出现故障、或者车速较低)时，变量泵模块的变量泵将处于第二工作状态，以向对中油缸供油来提供对中油缸所需的压力油，从而能够提高对中油缸控制系统沉冗度、提升车辆转向安全性和车速较慢时对中油缸切换的响应速度。

本发明的其它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是本发明提供的对中油缸控制系统的示意图；

图2是本发明提供的电液控制转向系统的示意图；

图3是图2中的后轴转向控制系统中，变量泵模块处于第一工作状态的示意图。

附图标记说明

1-对中油缸，2-对中油泵模块，3-变量泵模块，4-进油路，5-第一单向阀，6-出油路，7-第二单向阀，8-对中油泵，9-对中卸荷阀，10-蓄能器，11-压力切断阀，12-变量泵，13-负载敏感阀，14-梭阀，15-换向阀。

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1所示，本发明的对中油缸控制系统包括通过油路连接的对中油缸1和对中油泵模块2以及用于后轴转向控制油路的变量泵模块3，对中油缸1通过进油路4和对中油泵模块2连通，并且变量泵模块3的出油路6连接于对中油缸1，其中，变量泵模块3在第一工作状态下不向对中油缸1供油，在对中油泵模块2无法向对中油缸1供油时，变量泵模块3处在第二工作状态并向对中油缸1供油。

通过上述技术方案，由于变量泵模块3能够在对中油泵模块2无法向对中油缸供油1(例如，对中油泵出现內泄严重、取力不足或取力系统出现故障、或者车速较低)时，变量泵模块3处在第二工作状态并向对中油缸1供油，例如，提高对中油缸控制系统沉冗度、提升车辆转向安全性和车速较慢时对中油缸切换的响应速度。

进一步地，如图1所示的，对中油缸1和对中油泵模块2之间的进油路4上设置有第一单向阀5，变量泵模块3的出油路6连接于进油路4的位于第一单向阀5下游的油路段上，其中，变量泵模块3在第一工作状态下不向对中油缸1供油，变量泵模块3在第二工作状态下向对中油缸1供油。

这样，由于用于后轴转向控制油路的变量泵模块3的出油路6连接于对中油缸控制系统的进油路4的位于第一单向阀5下游的油路段上，这样，在对中油泵模块2不足以向对中油缸1供油(例如，对中油泵8出现內泄严重、取力不足或取力系统出现故障、或者车速较低)时，变量泵模块3将处于第二工作状态，以向对中油缸1供油，而第一单向阀5则可以阻挡变量泵12的供油反向流向对中油泵模块2，以保证变量泵12向对中油缸1的供油效果，例如，提高对中油缸控制系统沉冗度、提升车辆转向安全性和车速较慢时对中油缸切换的响应速度。

当然，本发明的对中油缸控制系统中，变量泵模块3可以具有两条出油路，其中，在第一工作状态下使用第一条出油路以控制车辆转向，而在第二工作状态下使用第二条以向对中油缸1供油。

或者，为了简化管路连接，降低成本，优选地，变量泵模块3具有一条出油路6，也就是，不论是第一工作状态，还是第二工作状态，变量泵模块3的供油都从出油路6供给，此时，如图1和2所示的，变量泵模块3的出油路6设置有第二单向阀7，第二单向阀7的压力差大于自身预设值时开启，以允许变量泵模块3向对中油缸1供油。这样，如图1所示的，对中油泵模块2正常工作时，其向对中油缸1根据所需输送高压油，维持对中油缸1对中所需的压力，同时，变量泵模块3处于第一工作状态，以根据转向负载而实时地通过出油路6供给车辆转向所需的压力油，此时，第二单向阀7两侧的压力油的压力差不足以开启第二单向阀7，由于第二单向阀7的阻挡，对中油缸控制系统和后轴转向控制系统相互隔离正常运行而不相互影响。

可选择地，或者进一步地，为了进一步提升对中油泵模块2的稳定性和使用寿命，优选地，如图1所示的，对中油泵模块2包括对中油泵8和对中卸荷阀9，其中，第一单向阀5位于对中卸荷阀9的下游，其中，进油路4的位于对中卸荷阀9和第一单向阀5之间的油路段上设置有蓄能器10，这样，车辆以较高的速度行驶时，或者对中油泵8正常工作时，通过对中卸荷阀9向对中油缸1供油，此时，在蓄能器10的保压作用下，优选地在第二单向阀7的辅助截止作用下(变量泵模块3在第一工作状态下，进油路4和第一条出油路6不连通)，对中油缸1的进油路4中维持一定的高压，以应对对中油缸1中位模式切换时的响应速度，此时，在对中卸荷阀9的作用下，对中油泵8能够连续回油进行卸荷，这将能够大大减少对中油泵8的持续工作时间，有助于对中油泵8的可靠性和使用寿命的显著提升。

另外，如图1和2所示的，变量泵模块3包括有压力切断阀11，其中，在第二工作状态下，压力切断阀11控制变量泵模块3的变量泵12的输出压力，比如，在第二工作状态下，对中油泵模块2不足以向对中油缸1供油(例如，对中油泵8出现內泄严重、取力不足或取力系统出现故障、或者车速较低)时，压力切断阀11将提升变量泵12的输出压力，例如，促使第二单向阀7开启，以向对中油缸1供油。

另外，在以上任一的基础上，本发明提供一种电液控制转向系统，如图2所示的，该电液控制转向系统包括后轴转向控制系统和对中油缸控制系统，其中，对中油缸控制系统为上述任一所述的对中油缸控制系统，其中，变量泵模块3形成为后轴转向控制系统的变量泵模块。

这样，在对中油泵模块2不足以向对中油缸1供油(例如，对中油泵8出现內泄严重、取力不足或取力系统出现故障、或者车速较低)时，变量泵模块3将处于第二工作状态，以向对中油缸1供油，而第一单向阀5则可以阻挡变量泵12的供油反向流向对中油泵模块2，以保证变量泵12向对中油缸1的供油效果，例如，提高对中油缸控制系统沉冗度、提升车辆转向安全性和车速较慢时对中油缸切换的响应速度。当然，变量泵模块3将处于第一工作状态时，对中油缸控制系统和后轴转向控制系统相互正常运行，优选地而并不相互影响。

进一步地，如图2所示的，后轴转向控制系统包括换向阀15，其中，换向阀15在第一位置时能够接通后轴转向控制系统的转向负载油路，使得变量泵模块3处于第一工作状态；换向阀15在第二位置时能够断开后轴转向控制系统的转向负载油路，使得变量泵模块3处于第二工作状态。转向负载油路可以参考图3所示的，此时，转向负载油路可以根据实时的转向负载来准确地控制变量泵模块3的变量泵12的排量，以实时可靠地控制转向。

更进一步地，如图2所示的，为了能够根据进油路4的实时状态来实时控制换向阀15的位置，优选地，对中油缸1和对中油泵模块2之间的进油路4上设置有第一单向阀5，换向阀15与进油路4的位于对中油泵模块2和第一单向阀5之间的油路段连通，其中，对中油泵模块2的油路压力降低时，换向阀15从第一位置切换到第二位置。这样，换向阀15可以根据进油路4内的油路压力准确及时地从第一位置切换到第二位置，以使得变量泵模块3能够及时有效地从第一工作状态切换到第二工作状态。

可选择地，或者进一步地，如图2和3所示的，后轴转向控制系统的转向负载油路包括梭阀14和变量泵模块3包括的负载敏感阀13，其中，换向阀15设置在负载敏感阀13和梭阀14之间。这样，换向阀15在第一位置时，将负载敏感阀13和梭阀14连通以控制调节处于第一工作状态下的变量泵模块3的变量泵12的排量，换向阀15在第二位置时，则将负载敏感阀13和梭阀14断开，此时，变量泵模块3从第一工作状态切换到第二工作状态，而在第二工作状态，压力切断阀11控制变量泵模块3的变量泵12的输出压力。

换向阀15可以为两位三通阀。

另外，本发明提供一种工程车辆，所述工程车辆为多轴工程车辆，所述多轴工程车辆设置有上述任一所述的电液控制转向系统。这样，如上所述的，该多轴工程车辆的转向安全性和可靠性得到显著提升。

最后，本发明提供一种对中油缸控制方法，该对中油缸控制方法包括用于后轴转向控制油路的变量泵在所需时能够向后轴的对中油缸供油。这样，在对中油泵模块不足以向对中油缸供油(例如，对中油泵出现內泄严重、取力不足或取力系统出现故障、或者车速较低)时，变量泵模块的变量泵将处于第二工作状态，以向对中油缸供油来提供对中油缸所需的压力油，从而能够提高对中油缸控制系统沉冗度、提升车辆转向安全性和车速较慢时对中油缸切换的响应速度。

以下结合图2，详细说明本发明的一种优选实施方式中电液控制转向系统的工作原理：

后轴转向控制系统：

两位三通阀(换向阀15)10右位(第一位置)时，将梭阀15和负载敏感阀13接通，后轴转向控制系统运行在负载敏感模式，负载敏感阀13控制口处压力来自于梭阀14的输出，后轴转向控制系统如图3所示，此时，变量泵12通常由发动机取力，为后轴转向控制系统提供油源，每个转向轴的转向由各轴的比例阀组控制。通过梭阀14将各轴转向负载的较大者反馈至负载敏感阀13的控制口，通过负载敏感阀13的作用，变量泵12的输出压力永远比各轴转向的最大负载值高出一定压力差(由于负载敏感阀13的一部分压力)，此压力差由负载敏感阀13设定。

对中油缸控制系统：

对中油泵8通常由分动箱取力，该对中油泵8只在车辆行驶过程中工作，以向对中油缸1供油。对中油缸的控制阀失电时，后轴锁定在中位；对中油缸的控制阀得电时，对中油缸处于浮动状态。

车辆行驶时，对中油泵8正常工作，通过对中卸荷阀9向对中油缸1供油，对中卸荷阀9的A口连接有蓄能器10，及第一单向阀5。在蓄能器10的保压作用下，及第二单向阀7的截止作用下，对中油缸1的进油路4中维持一定的高压，以应对中位油缸模式切换时的响应速度，此时在对中卸荷阀9的作用下，对中油泵8连接回油进行卸荷。这能大大减少对中油泵8的持续工作时间，对其可靠性、使用寿命有益。此时由于该对中油缸控制系统维持高压，并作用在两位三通阀以使其维持右位，如前所述，后轴转向控制系统运行在负载敏感模式，也就是，在车辆高速行驶时，对中油缸8正常工作以根据所需向对中油缸1供油，而后轴转向控制系统在实时负载下实时控制转向，这样，两个系统油源各自供油，互不干涉。

当对中油泵8出现内泄严重或取力不足或者取力系统出现故障或者车辆行驶速度较慢时，对中油泵8供油不足而不能向对中油缸1提供足够维持其高压的油液。此时对中卸荷阀9的A口，第一单向阀5和蓄能器10的连接油路不能维持高压，这势必影响对中油缸模式切换的正常工作。此时两位三通阀由于自身弹簧而复位以工作在左位(第二位置)，此时负载敏感阀13控制口处压力来自于变量泵12自身输出口压力，在负载敏感阀13的弹簧复位作用下其一直处于右位工作，此时负载敏感阀13失去对变量泵12的排量调节作用，变量泵12的输出压力完全由压力切断阀11控制，使得后轴转向控制系统运行在压力切断模式，如图1所示，当然，压力切断阀11能够对变量泵12进行过载压力保护，此时变量泵12可以通过第二单向阀7向对中油缸1供油，第一单向阀5的截止作用保证了其供油效果，例如提高对中油缸控制系统沉冗度、提升车辆转向安全性和车速较慢时对中油缸切换的响应速度。

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 (11)

1.一种对中油缸控制系统，其特征在于，包括通过油路连接的对中油缸(1)和对中油泵模块(2)以及用于后轴转向控制油路的变量泵模块(3)，所述对中油缸(1)通过进油路(4)和所述对中油泵模块(2)连通，并且所述变量泵模块(3)的出油路(6)连接于所述对中油缸(1)，其中，

所述变量泵模块(3)在第一工作状态下不向所述对中油缸(1)供油并用于向后轴转向控制油路供油，在所述对中油泵模块(2)无法向所述对中油缸(1)供油时，所述变量泵模块(3)处在第二工作状态并向所述对中油缸(1)供油。

2.根据权利要求1所述的对中油缸控制系统，其特征在于，所述对中油缸(1)和所述对中油泵模块(2)之间的进油路(4)上设置有第一单向阀(5)，所述变量泵模块(3)的出油路(6)连接于所述进油路(4)的位于所述第一单向阀(5)下游的油路段上。

3.根据权利要求2所述的对中油缸控制系统，其特征在于，所述变量泵模块(3)的所述出油路(6)设置有第二单向阀(7)，所述第二单向阀(7)的压力差大于自身预设值时开启，以允许所述变量泵模块(3)向所述对中油缸(1)供油。

4.根据权利要求2所述的对中油缸控制系统，其特征在于，所述对中油泵模块(2)包括对中油泵(8)和对中卸荷阀(9)，其中，所述第一单向阀(5)位于所述对中卸荷阀(9)的下游，

所述进油路(4)的位于所述对中卸荷阀(9)和所述第一单向阀(5)之间的油路段上设置有蓄能器(10)。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的对中油缸控制系统，其特征在于，所述变量泵模块(3)包括有压力切断阀(11)，其中，在所述第二工作状态下，所述压力切断阀(11)控制所述变量泵模块(3)的变量泵(12)的输出压力。

6.一种电液控制转向系统，包括后轴转向控制系统和对中油缸控制系统，其特征在于，所述对中油缸控制系统为根据权利要求1-5中任意一项所述的对中油缸控制系统，其中，

所述变量泵模块(3)形成为所述后轴转向控制系统的变量泵模块。

7.根据权利要求6所述的电液控制转向系统，其特征在于，所述后轴转向控制系统包括换向阀(15)，其中，

所述换向阀(15)在第一位置时能够接通所述后轴转向控制系统的转向负载油路，使得所述变量泵模块(3)处于第一工作状态；

所述换向阀(15)在第二位置时能够断开所述后轴转向控制系统的转向负载油路，使得所述变量泵模块(3)处于第二工作状态。

8.根据权利要求7所述的电液控制转向系统，其特征在于，所述对中油缸(1)和所述对中油泵模块(2)之间的进油路(4)上设置有第一单向阀(5)，

所述换向阀(15)与所述进油路(4)的位于所述对中油泵模块(2)和所述第一单向阀(5)之间的油路段连通，其中，

所述对中油泵模块(2)的油路压力降低时，所述换向阀(15)从第一位置切换到所述第二位置。

9.根据权利要求7或8所述的电液控制转向系统，其特征在于，所述后轴转向控制系统的转向负载油路包括梭阀(14)和所述变量泵模块(3)包括的负载敏感阀(13)，所述换向阀(15)设置在所述负载敏感阀(13)和所述梭阀(14)之间。

10.一种工程车辆，所述工程车辆为多轴工程车辆，其特征在于，所述多轴工程车辆设置有根据权利要求6-9中任意一项所述的电液控制转向系统。

11.一种对中油缸控制方法，其特征在于，包括：

在对中油缸控制系统的对中油泵模块(2)向所述对中油缸控制系统的对中油缸(1)供油时，对中油缸控制系统的用于后轴转向控制油路的变量泵模块(3)不向所述对中油缸(1)供油并用于向后轴转向控制油路供油；

在所述对中油泵模块(2)无法向所述对中油缸(1)供油时，用于后轴转向控制油路的变量泵向后轴的所述对中油缸供油。