CN112721890A - 一种工程机械车辆的液压制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种工程机械车辆的液压制动系统，包括液压油箱、定量液压泵、充液阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第一驻车电磁阀、第二驻车电磁阀、制动阀、制动释放阀、梭阀和蓄能器，所述充液阀包括优先阀、第三液控单向阀、第四液控单向阀和两位两通阀，所述优先阀用于判定蓄能器是否有足够的压力，若蓄能器压力不足，所述定量液压泵输送的液压油经过优先阀、两位两通阀给蓄能器充液；所述第三液控单向阀和第四液控单向阀由第一驻车电磁阀控制，所述第一液控单向阀由第二驻车电磁阀控制，用于蓄能器泄压；所述第二液控单向阀由充液阀或制动释放阀控制。本发明安全性好，可靠性高，能够避免单个电磁阀卡滞在得电位而造成的安全事故。

Description

一种工程机械车辆的液压制动系统
技术领域
本发明涉及车辆制动控制技术领域，尤其涉及一种工程机械车辆的液压制动系统。
背景技术
目前工程机械车辆的制动主要分为行车制动和驻车制动两部分，其中行车制动又分为气顶油式制动和全液压式制动，全液压制动系统又可分为LCB(Liquid CooledBrakes)式制动系统和SAHR(Spring Applied Hydraulic Release)制动系统。驻车制动可分为钳盘式驻车制动和越权式驻车制动。所谓越权式驻车制动是指越过行车制动的权限实现停车状态的制动。
气顶油制动系统中需将气体的压力能转化为液体的压力能进行制动的一种系统，在使用制动过程中，储气罐中会进入水分，需要将这些水分及时排出，否则会影响脚制动阀制动效果。其优点是整机制动系统成本很低，维护相对容易。其缺点也非常多，由于空气中的杂质、水分含量很高，经过空气压缩机压缩后，杂质水分分离出来，虽然经过油水分离器的过滤，但过滤的效果有限，尤其是水分，对液压元件的损坏很大，使液压元件产生锈蚀，不仅污染液压油，而且产生的锈蚀杂质还会造成阀的卡滞，最终造成制动系统失效，可能产生安全问题。
所谓LCB式制动系统是指由发动机带动液压泵，液压泵将液压油箱的中的液压油传递到充液阀并建立压力，蓄能器连接充液阀以及脚制动阀，当蓄能器压力较低时由液压泵通过充液阀给蓄能器充液，当需要制动时，蓄能器中的液压压力通过脚制动阀，将压力传递到车辆的前桥、后桥的制动钳，实现行车制动的状态。其优点是不需要进行日常维护，可以将制动产生的热量由液压油带走，通过液压油箱和散热器散热掉。其缺点是制动系统相对复杂，出现故障后不易找出故障点。另外对于大型工程机械车辆来讲，在发动机熄火状态时，需要驻车制动防止因车辆停止在斜坡上而造成的溜坡，存在安全隐患。
所谓SAHR制动系统是指在驱动桥活塞中装有弹簧，由弹簧的弹性力将制动盘贴合实现制动状态，车辆在发动机熄火状态下，车辆处于制动状态，不需要再进行额外的驻车制动操作。其旨在当车辆静止时可靠地制动车辆，而不管车辆的发动机是否运行。若想解除驻车制动状态，需要发动机点火后，按动驻车制动按钮，由驻车制动按钮控制的电磁阀得电后换向，将蓄能器中储存的液压油压力传递到驱动桥活塞中，将活塞中的弹簧压缩，制动盘由此分离，实现驻车制动解除。其优点是相比较于LCB式制动系统更加安全可靠，可以防止车辆在熄火状态下且停留斜坡上时出现溜坡，且如果制动系统出现问题时，制动压力无法建立时，也可以保证车辆在制动状态。其缺点是驻车制动的解除完全依赖电磁阀的可靠性以及液压油的清洁度，容易导致驻车制动的电磁阀出现卡滞现象，若出现卡滞在得电位的情况，不能实现驻车制动状态，仍有可能会出现安全上的隐患；若出现卡滞在失电位的情况，不能实现驻车制动解除的状态，此状态虽然不会造成安全上的隐患，但需要检查车辆状态并维修。
发明内容
本发明提供一种工程机械车辆的液压制动系统，安全性好，可靠性高，能够避免现有技术SAHR制动系统因单个电磁阀卡滞在得电位而造成的安全事故。
本发明的工程机械车辆的液压制动系统，包括液压油箱、定量液压泵、充液阀、第一液控单向阀、第二液控单向阀、第一驻车电磁阀、第二驻车电磁阀、制动阀、制动释放阀、梭阀和蓄能器，所述充液阀包括优先阀、第三液控单向阀、第四液控单向阀和两位两通阀，所述优先阀用于判定蓄能器是否有足够的压力，若蓄能器压力不足，所述定量液压泵输送的液压油经过优先阀、两位两通阀给蓄能器充液；所述第三液控单向阀和第四液控单向阀由第一驻车电磁阀控制，所述第一液控单向阀由第二驻车电磁阀控制，用于蓄能器泄压；所述第二液控单向阀由充液阀或制动释放阀控制；
所述第一驻车电磁阀和第二驻车电磁阀同时得电，使第三液控单向阀打开，第四液控单向阀关闭，第一液控单向阀关闭，并使第二液控单向阀关闭，液压油从蓄能器经过制动阀、梭阀分别流入前桥和后桥的制动器中，解除驻车制动；所述制动阀用于控制经过梭阀的液压油流量，从而实现行车制动的功能；
或者，所述制动释放阀的阀芯换向，使第二液控单向阀关闭，液压油从蓄能器经过制动释放阀流入到梭阀中，再经过梭阀分别流入前桥和后桥的制动器中，解除驻车制动。
优选的，还包括手摇充液泵，所述手摇充液泵用于手动给蓄能器充液。
优选的，还包括回油过滤器，所述回油过滤器用于过滤流回液压油箱的液压油。
优选的，所述第一驻车电磁阀和/或第二驻车电磁阀失电，驻车制动无法解除。
优选的，所述第一驻车电磁阀得电且所述第二驻车电磁阀失电，所述蓄能器的液压油通过第一液控单向阀流回到液压油箱。
优选的，若蓄能器压力充足，所述定量液压泵输送的液压油经过优先阀换向后提供给转向系统或散热系统。
优选的，所述第一驻车电磁阀为驻车电磁阀Y216A，所述第二驻车电磁阀为驻车电磁阀Y216B。
优选的，所述定量液压泵与充液阀之间的油路上设置有进油过滤器。
优选的，所述蓄能器的油口处设置有压力传感器，用于实时检测蓄能器内的压力。
优选的，所述梭阀与制动器之间的油路上也设置有压力传感器，用于实时检测前桥和后桥的制动器内的压力。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
(1)本发明采用双电磁阀同时得电来解除驻车制动，提高了SAHR制动系统的安全性和可靠性；
(2)本发明在维修拆卸制动系统的管路时，可以将蓄能器中的液压油泄压回到油箱，有效避免了因蓄能器无法泄压而造成的安全隐患；
(3)本发明设置手摇充液泵，当车辆不能启动且蓄能器内压力不足时，可以手动给蓄能器充液，从而解除驻车制动状态，便于维修车辆。
附图说明
图1为本发明的液压制动系统原理图。
附图标记：1、液压油箱；2、定量液压泵；3、充液阀；4、优先阀；4-1、第三液控单向阀；4-2、第四液控单向阀；4-3、两位两通阀；5、手摇充液泵；6、第一液控单向阀；7、第二液控单向阀；8、第一驻车电磁阀；9、第二驻车电磁阀；10、制动阀；11、制动释放阀；12、梭阀；13、前桥；13-1、前桥制动活塞；13-2、前桥制动弹簧；13-3、前桥制动盘；14、后桥；14-1、后桥制动活塞；14-2、后桥制动弹簧；14-3、后桥制动盘；15、回油过滤器；16、蓄能器。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明的液压制动系统包括液压油箱1、定量液压泵2、充液阀3、手摇充液泵5、第一液控单向阀6、第二液控单向阀7、第一驻车电磁阀8、第二驻车电磁阀9、制动阀10、制动释放阀11、梭阀12、回油过滤器15和蓄能器16，其中，液压油箱1为储存制动系统工作所需油液的容器。定量液压泵2由变速箱驱动，为定量液压系统提供液压能。由定量液压泵2提供的液压油经充液阀3给蓄能器16充液，同时油液可最终到达前桥13和后桥14，通过制动活塞将制动弹簧压缩，分离制动盘，从而使刹车解除。
充液阀3主要由优先阀4、第三液控单向阀4-1、第四液控单向阀4-2和两位两通阀4-3组合成。充液阀3内包括优先阀4，当蓄能器16内压力较低时，优先给蓄能器16充液；当蓄能器16内压力充足时，优先阀4换向给其它功能提供油源(例如转向功能，散热功能)。充液阀3内还包括两个液控单向阀，即第三液控单向阀4-1和第四液控单向阀4-2，这两个液控单向阀有外置的电磁阀控制开启或关闭，用以控制蓄能器16内压力的流向。
第一驻车电磁阀8采用驻车电磁阀Y216A，第二驻车电磁阀9采用驻车电磁阀Y216B，驻车电磁阀Y216A与驻车电磁阀Y216B协同工作。其控制逻辑可见下表1所示：
Figure BDA0002883798240000041
-代表电磁阀失电，○代表电磁阀得电
表1驻车电磁阀Y216A和Y216B运行逻辑表
因驻车制动是制动中安全等级最高的一级，需特别注意到驻车制动的安全设计。第一驻车电磁阀8和第二驻车电磁阀9均为两位三通开关阀，电磁阀出现卡滞故障时只可能出现卡滞在得电位与失电位。
整车在运行时，安装有开关，可设定第一驻车电磁阀8和第二驻车电磁阀9的得电与失电状态。在整车运行时，需要先启动整车电源开关，将开关分别设定到驻车电磁阀Y216A得电，然后踩油门，如果车辆可行驶，则表示驻车电磁阀Y216B卡滞在得电位，驻车电磁阀Y216B需要维修或更换。反之，如果车辆不能行驶，则表示驻车电磁阀Y216B是正常的或卡滞在失电位，若驻车电磁阀Y216B卡滞在失电位，则两个驻车电磁阀同时得电时，则不能解除驻车制动状态。同理，将开关设定到驻车电磁阀Y216B得电，也可以检测驻车电磁阀Y216A正常与否。其整机车辆运行时可检测到的故障逻辑如下表2所示：
Figure BDA0002883798240000042
Figure BDA0002883798240000051
-代表电磁阀失电，○代表电磁阀得电
表2驻车电磁阀Y216A和Y216B检测故障逻辑表
当车辆需要拆卸与蓄能器16相连接的管路时，因蓄能器16内还处于未泄压状态，此时拆卸会造成安全隐患，需要先将蓄能器16内的压力泄回到液压油箱1，可以通过控制第一驻车电磁阀8得电，第二驻车电磁阀9失电，使蓄能器16的液压油泄回到液压油箱1。
当车辆需要正常行驶时，需要解除驻车制动状态，使第一驻车电磁阀8和第二驻车电磁阀9同时得电，车辆可以正常行驶。
手摇充液泵5起到给蓄能器16手动充液的功能，当车辆不能启动，且蓄能器16内压力不足，因为车辆始终处于制动状态，不能将车辆拖到维修车间进行维修。此时，用手摇充液泵5将蓄能器16充液，使蓄能器16内压力能顶开前桥13和后桥14中的制动活塞的制动弹簧，分离制动盘，解除制动状态，拖车到维修车间。
第三液控单向阀4-1和第四液控单向阀4-2是辅助第一驻车电磁阀8实现驻车制动解除及前桥、后桥中的液压油在踩刹车时回油的。当第一驻车电磁阀8得电时，第三液控单向阀4-1开启，液压油可从蓄能器16中流入到第二液控单向阀7，使第二液控单向阀7关闭，同时第四液控单向阀4-2关闭，使液压油不能流回到液压油箱1。反之，当第一驻车电磁阀8失电时，第三液控单向阀4-1关闭，第四液控单向阀4-2开启，第二液控单向阀7打开，液压油流回到液压油箱1。
第一液控单向阀6是辅助第二驻车电磁阀9实现驻车制动解除功能及蓄能器泄压功能的。当第二驻车电磁阀9得电后，第一液控单向阀6关闭。当第二驻车电磁阀9失电后，此第一液控单向阀6打开，液压油流回到液压油箱1。
第二液控单向阀7是起到正常刹车作用及制动释放阀的作用，当第二液控单向阀7由充液阀3控制而关闭时，液压油不能流回到液压油箱1，而流入到前桥13和后桥14中实现解除制动。当第二液控单向阀7由制动释放阀11控制而关闭时，实现制动解除，此时可将车辆拖到安全位置或维修车间。反之，当第二液控单向阀7由充液阀3控制而打开时，实现刹车。第二液控单向阀7由制动释放阀11控制而打开时，不能解除制动。第一驻车电磁阀8、第二驻车电磁阀9控制第三液控单向阀4-1、第四液控单向阀4-2、第一液控单向阀6以及第二液控单向阀7的状态如下表3所示：
Figure BDA0002883798240000061
表3各液压元件的状态对应表
制动释放阀11起到解除刹车的作用，当车辆因故障而无法启动时，按下制动释放阀11的按钮，制动释放阀11换向，液压油将第二液控单向阀7关闭，同时液压油通过梭阀12进入到前桥13和后桥14中的制动活塞，解除刹车。
梭阀12是起到检测制动释放阀11及制动阀10动作的作用，当制动释放阀11有动作时，液压油通过梭阀12进入到制动活塞，当制动阀10有动作时，液压油通过梭阀12进入到制动活塞。
前桥13的制动器安装有前桥制动活塞13-1、前桥制动弹簧13-2和前桥制动盘13-3，后桥14的制动器安装有后桥制动活塞14-1、后桥制动弹簧14-2和后桥制动盘14-3，当车辆处于停机状态时，由于制动弹簧的弹力使制动活塞将制动盘贴紧，车辆处于制动状态，当车辆处于驻车制动解除状态时，液压油将通过制动活塞将制动弹簧压缩，制动盘分离，使车辆处于可行驶状态。最后由回油过滤器15将从充液阀3流经的液压油过滤，然后回到液压油箱1，液压油可以得到循环利用。此外，在定量液压泵2与充液阀3之间的油路上也可以设置进油过滤器。
在本发明的其他实施例中，蓄能器16的油口处设置有压力传感器，用于实时检测蓄能器16内的压力。梭阀12与制动器之间的油路上也设置有压力传感器，用于实时检测前桥和后桥的制动器内的压力。
驻车制动解除工作过程：
定量液压泵2将液压油从液压油箱1中吸出流到充液阀3，由充液阀3内的优先阀4及两位两通阀4-3判定与充液阀3相连的蓄能器16是否有足够的压力，若蓄能器16无足够的压力，定量液压泵2优先给蓄能器16充液，若蓄能器16有足够的压力，液压油则经充液阀3内的优先阀4流向出口，供其它回路使用。
当需要驻车制动解除时，需要按电气按钮使第一驻车电磁阀8和第二驻车电磁阀9同时得电，液压油可以从蓄能器16经过第一驻车电磁阀8进入到第三液控单向阀4-1和第四液控单向阀4-2，使第三液控单向阀4-1打开，第四液控单向阀4-2关闭，同时，液压油从蓄能器16经打开的第三液控单向阀4-1流向第二液控单向阀7，使第二液控单向阀7关闭，此时制动器内液压油能保持压力。再按电气按钮使第二驻车电磁阀9得电后，液压油可以从蓄能器16经过第二驻车电磁阀9进入到第一液控单向阀6中，使第一液控单向阀6关闭，此时制动器内液压油能保持压力。另外，第一驻车电磁阀8和第二驻车电磁阀9同时得电后，液压油从蓄能器16经过制动阀10以及梭阀12流向前桥13及后桥14的制动器中，将前桥制动弹簧13-2和后桥制动弹簧14-2压缩，从而松开前桥制动盘13-3和后桥制动盘14-3，完成驻车制动的解除功能。
驻车制动越权功能工作过程：
通过按压制动释放阀11的按钮，使制动释放阀11的阀芯换向，液压油由蓄能器16流入到第二液控单向阀7的3号口，关闭第二液控单向阀7，同时液压油从蓄能器16通过制动释放阀11流入到梭阀12中，再通过梭阀12到达前桥13和后桥14的制动器中，使驻车制动功能解除，完成驻车制动的越权功能。
行车制动功能工作过程：
正常行驶过程中，通过踩制动阀10可实现行车制动功能。此时第一驻车电磁阀8和第二驻车电磁阀9同时得电，处于驻车制动解除状态，蓄能器16内的压力油通过第三液控单向阀4-1流入到制动阀10，再流入到梭阀12中，再流入到前桥13和后桥14的制动器中。同时，因为第一驻车电磁阀8和第二驻车电磁阀9同时得电而使第一液控单向阀6关闭，第三液控单向阀4-1打开，第四液控单向阀4-2关闭，而保持住制动的压力，完成驻车制动的解除状态。若在行使过程中，踩下制动阀10，制动阀10的阀芯换向，蓄能器16到制动器内的油路慢慢关闭，使制动器内的压力慢慢下降，完成行车制动的功能。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种工程机械车辆的液压制动系统，其特征在于：包括液压油箱(1)、定量液压泵(2)、充液阀(3)、第一液控单向阀(6)、第二液控单向阀(7)、第一驻车电磁阀(8)、第二驻车电磁阀(9)、制动阀(10)、制动释放阀(11)、梭阀(12)和蓄能器(16)，所述充液阀(3)包括优先阀(4)、第三液控单向阀(4-1)、第四液控单向阀(4-2)和两位两通阀(4-3)，所述优先阀(4)用于判定蓄能器(16)是否有足够的压力，若蓄能器(16)压力不足，所述定量液压泵(2)输送的液压油经过优先阀(4)、两位两通阀(4-3)给蓄能器(16)充液；所述第三液控单向阀(4-1)和第四液控单向阀(4-2)由第一驻车电磁阀(8)控制，所述第一液控单向阀(6)由第二驻车电磁阀(9)控制，用于蓄能器(16)泄压；所述第二液控单向阀(7)由充液阀(3)或制动释放阀(11)控制；
所述第一驻车电磁阀(8)和第二驻车电磁阀(9)同时得电，使第三液控单向阀(4-1)打开，第四液控单向阀(4-2)关闭，第一液控单向阀(6)关闭，并使第二液控单向阀(7)关闭，液压油从蓄能器(16)经过制动阀(10)、梭阀(12)分别流入前桥和后桥的制动器中，解除驻车制动；所述制动阀(10)用于控制经过梭阀(12)的液压油流量，从而实现行车制动的功能；
或者，所述制动释放阀(11)的阀芯换向，使第二液控单向阀(7)关闭，液压油从蓄能器(16)经过制动释放阀(11)流入到梭阀(12)中，再经过梭阀(12)分别流入前桥和后桥的制动器中，解除驻车制动。
2.根据权利要求1所述的工程机械车辆的液压制动系统，其特征在于：还包括手摇充液泵(5)，所述手摇充液泵(5)用于手动给蓄能器(16)充液。
3.根据权利要求2所述的工程机械车辆的液压制动系统，其特征在于：还包括回油过滤器(15)，所述回油过滤器(15)用于过滤流回液压油箱(1)的液压油。
4.根据权利要求1所述的工程机械车辆的液压制动系统，其特征在于：所述第一驻车电磁阀(8)和/或第二驻车电磁阀(9)失电，驻车制动无法解除。
5.根据权利要求4所述的工程机械车辆的液压制动系统，其特征在于：所述第一驻车电磁阀(8)得电且所述第二驻车电磁阀(9)失电，所述蓄能器(16)的液压油通过第一液控单向阀(6)流回到液压油箱(1)。
6.根据权利要求1所述的工程机械车辆的液压制动系统，其特征在于：若蓄能器(16)压力充足，所述定量液压泵(2)输送的液压油经过优先阀(4)换向后提供给转向系统或散热系统。
7.根据权利要求1所述的工程机械车辆的液压制动系统，其特征在于：所述第一驻车电磁阀(8)为驻车电磁阀Y216A，所述第二驻车电磁阀(9)为驻车电磁阀Y216B。
8.根据权利要求1所述的工程机械车辆的液压制动系统，其特征在于：所述定量液压泵(2)与充液阀(3)之间的油路上设置有进油过滤器。
9.根据权利要求1所述的工程机械车辆的液压制动系统，其特征在于：所述蓄能器(16)的油口处设置有压力传感器，用于实时检测蓄能器(16)内的压力。
10.根据权利要求9所述的工程机械车辆的液压制动系统，其特征在于：所述梭阀(12)与制动器之间的油路上也设置有压力传感器，用于实时检测前桥和后桥的制动器内的压力。
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