CN112937531B - 一种工程机械的行车制动系统及制动方法 - Google Patents

一种工程机械的行车制动系统及制动方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及工程机械技术领域,尤其涉及一种工程机械的行车制动系统及制动方法,该行车制动系统包括油泵、制动阀、离合器阀、制动器、变速箱、电机、控制器以及电池,油泵的进油口与油箱连通,油泵的出油口与制动阀以及离合器阀的进油口均连通,制动阀的出油口与制动器连通,制动器设置于驱动桥;电机与变速箱的输入轴连接,变速箱的输出轴与驱动桥连接,变速箱的输入轴与输出轴之间设置有离合器,离合器阀的出油口与离合器连通,制动踏板、制动阀、离合器阀、电机以及电池均与控制器电连接。本发明能够对制动能量进行回收利用,提升了能源利用率,而且通过对制动能量进行回收,还能够降低轮边制动力的需求,提高了制动器的使用寿命。

Description

一种工程机械的行车制动系统及制动方法
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域,尤其涉及一种工程机械的行车制动系统及制动方法。
背景技术
装载机是工程机械施工中的重要机械设备,主要用于对松散物料的铲、装、运、挖等作业。装载机的作业工况主要是铲掘作业和装载作业,工作装置需要进行收斗、举升、卸料、下降,整机需要频繁进行制动。但是在现有技术中,制动动能基本都以热的形式损耗,能量利用率不高,而且轮边摩擦制动负荷大,对制动器材料要求较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工程机械的行车制动系统及制动方法,以解决现有技术中存在的能量利用率低以及轮边摩擦制动负荷大的技术问题。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种工程机械的行车制动系统,包括油泵、制动阀、离合器阀、制动器、变速箱、电机、控制器以及电池,所述油泵的进油口与油箱连通,所述油泵的出油口与所述制动阀以及所述离合器阀的进油口均连通,所述制动阀的出油口与所述制动器连通,所述制动器设置于驱动桥;所述电机与所述变速箱的输入轴连接,所述变速箱的输出轴与所述驱动桥连接,所述变速箱的输入轴与输出轴之间设置有离合器,所述离合器阀的出油口与所述离合器连通,制动踏板、所述制动阀、所述离合器阀、所述电机以及所述电池均与所述控制器电连接。
作为工程机械的行车制动系统的优选技术方案,所述电机包括第一电机和第二电机,所述变速箱的输入轴包括第一输入轴和第二输入轴,所述离合器包括第一离合器和第二离合器,所述第一电机与所述第一输入轴连接,所述第二电机与所述第二输入轴连接,所述第一离合器设置于所述第一输入轴与所述输出轴之间,所述第二离合器设置于所述第二输入轴与所述输出轴之间;所述离合器阀包括第一离合器阀和第二离合器阀,所述第一离合器阀和所述第二离合器阀的进油口均与所述油泵的出油口连通,所述第一离合器阀的出油口与所述第一离合器连通,所述第二离合器阀的出油口与所述第二离合器连通。
作为工程机械的行车制动系统的优选技术方案,所述油泵为双联泵,包括并联连接的第一泵和第二泵,所述第一泵的出油口与所述制动阀的进油口连通,所述第二泵的出油口与所述离合器阀的进油口连通。
作为工程机械的行车制动系统的优选技术方案,所述油泵由液压电机驱动,所述液压电机与所述控制器电连接。
作为工程机械的行车制动系统的优选技术方案,所述油泵的进油口与所述油箱之间设置有第一过滤器。
作为工程机械的行车制动系统的优选技术方案,所述油泵的出油口与所述制动阀的进油口之间以及与所述离合器阀的进油口之间均设置有第二过滤器。
作为工程机械的行车制动系统的优选技术方案,所述油泵的出油口与所述制动阀的进油口之间以及与所述离合器阀的进油口之间均设置有单向阀。
一种如上任一项所述的工程机械的行车制动系统的制动方法,包括如下步骤:
接收到制动踏板的踩踏信号;
采集车轮转速,并根据车轮转速计算制动所需求的能量;
判断制动所需求的能量是否超出电机的制动能量限值,若是,则控制电机产生的电能储存至电池,同时控制制动阀打开;若否,则控制电机产生的电能储存至电池。
作为工程机械的行车制动系统的制动方法的优选技术方案,所述电机产生的电能除了储存至电池外还能够提供给驱动所述油泵的液压电机。
作为工程机械的行车制动系统的制动方法的优选技术方案,在将所述电机产生的电能储存在所述电池中时,同时监测所述电池的电量,当监测到所述电池的电量充满时,则控制所述电机产生的电能提供给所述液压电机。
本发明的有益效果:
本发明提供的工程机械的行车制动系统有两种制动路径,一种是制动踏板在输入制动信号后,控制器能够控制制动阀打开,油液能够经油泵和制动阀进入制动器,从而制动器能够对驱动桥进行轮边制动;另外一种是制动踏板在输入制动信号后,控制器能够通过控制离合器阀关闭来控制电机停止向变速箱输入驱动力,而此时驱动桥仍因惯性在转动,从而驱动桥能够通过变速箱反拖电机转动发电,电机发电产生的电能能够储存至电池中,即进行回收制动。可单独使用回收制动,也可两种回收路径结合使用,从而能够对制动能量进行回收利用,提升了能源利用率,而且通过对制动能量进行回收,还能够降低轮边制动力的需求,提高了制动器的使用寿命。
本发明提供的工程机械的行车制动系统的制动方法,能够实现回收制动力和轮边制动力的分配,且在回收制动力能够满足制动需求的情况下,不开启轮边制动,既实现了制动能量的回收,又能够降低轮边制动力的需求,减少了制动器的摩擦损耗,提高了制动器的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的工程机械的行车制动系统的原理示意图;
图2是本发明实施例提供的制动方法的流程示意图。
图中:
1、油箱;2、油泵;2a、第一泵;2b、第二泵;3、液压电机;4、制动阀;5、离合器阀;5a、第一离合器阀;5b、第二离合器阀;6、制动器;7、驱动桥;8、变速箱;8a、第一输入轴;8b、第二输入轴;8c、输出轴;8d、第一离合器;8e、第二离合器;9、电机;9a、第一电机;9b、第二电机;10、控制器;11、电池;12、制动踏板;13、第一过滤器;14、第二过滤器;15、单向阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,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的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
如图1所示,本发明提供一种工程机械的行车制动系统,包括油泵2、制动阀4、离合器阀5、制动器6、变速箱8、电机9、控制器10以及电池11,油泵2的进油口与油箱1连通,油泵2的出油口与制动阀4以及离合器阀5的进油口均连通,制动阀4的出油口与制动器6连通,制动器6设置于驱动桥7;电机9与变速箱8的输入轴连接,变速箱8的输出轴8c与驱动桥7连接,变速箱8的输入轴与输出轴8c之间设置有离合器,离合器阀5的出油口与离合器连通,制动踏板12、制动阀4、离合器阀5、电机9以及电池11均与控制器10电连接。
本发明提供的工程机械的行车制动系统有两种制动路径,一种是制动踏板12在输入制动信号后,控制器10能够控制制动阀4打开,油液能够经油泵2和制动阀4进入制动器6,从而制动器6能够对驱动桥7进行轮边制动;另外一种是制动踏板12在输入制动信号后,控制器10能够通过控制离合器阀5关闭来控制电机9停止向变速箱8输入驱动力,而此时驱动桥7仍因惯性在转动,从而驱动桥7能够通过变速箱8反拖电机9转动发电,电机9发电产生的电能能够储存至电池11中,即进行回收制动。可单独使用回收制动,也可两种回收路径结合使用,从而能够对制动能量进行回收利用,提升了能源利用率,而且通过对制动能量进行回收,还能够降低轮边制动力的需求,提高了制动器6的使用寿命。
电机9包括第一电机9a和第二电机9b,变速箱8的输入轴包括第一输入轴8a和第二输入轴8b,离合器包括第一离合器8d和第二离合器8e,第一电机9a与变速箱8的第一输入轴8a连接,第二电机9b与变速箱8的第二输入轴8b连接,第一离合器8d设置于变速箱8的第一输入轴8a与输出轴8c之间,第二离合器8e设置于变速箱8的第二输入轴8b与输出轴8c之间;另外,离合器阀5包括第一离合器阀5a和第二离合器阀5b,第一离合器阀5a和第二离合器阀5b的进油口均与油泵2的出油口连通,第一离合器阀5a的出油口与第一离合器8d连通,第二离合器阀5b的出油口与第二离合器8e连通。通过上述设置,能够实现单电机独立驱动或双电机耦合驱动,从而实现双速比和双模驱动,更好的满足工况需求。
需要说明的是,在进行回收制动时,采用当前已与输出轴8c结合的输入轴所对应的电机9进行发电。即,当由第一电机9a单独驱动变速箱8时,第一离合器8d处于结合状态,若此时进行制动,则第一离合器8d保持结合状态,制动能量通过第一电机9a进行回收;同理,当由第二电机9b单独驱动变速箱8时,第二离合器8e处于结合状态,若此时进行制动,则第二离合器8e保持结合状态,制动能量通过第二电机9b进行回收;同理,当由第一电机9a和第二电机9b共同驱动变速箱8时,第一离合器8d和第二离合器8e均处于结合状态,若此时进行制动,则第一离合器8d和第二离合器8e均保持结合状态,制动能量通过第一电机9a和第二电机9b同时进行回收。
油泵2为双联泵,包括并联连接的第一泵2a和第二泵2b,第一泵2a的出油口与制动阀4的进油口连通,第二泵2b的出油口与第一离合器阀5a和第二离合器阀5b的进油口连通。通过上述设置,使得制动阀4和离合器阀5能够单独供油,两个独立油路互不影响,使得供油更加合理。
油泵2由液压电机3驱动,液压电机3与控制器10电连接,第一电机9a和/或第二电机9b发电产生的能量除了能够储存于电池11中外,还能够提供给液压电机3,以对回收能量进行合理充分的利用。
第一泵2a的进油口与油箱1之间以及第二泵2b的进油口与油箱1之间均设置有第一过滤器13,以对进入油泵2的油液进行过滤,避免杂质进入油泵2,提高了油泵2的使用寿命。进一步地,第一泵2a的出油口与制动阀4的进油口之间以及第二泵2b的出油口与第一离合器阀5a和第二离合器阀5b的进油口之间均设置有第二过滤器14,以对进入制动阀4以及离合器阀5的油液进行进一步的过滤,避免杂质进入制动阀4以及离合器阀5,提高了制动阀4以及离合器阀5的使用寿命。
第一泵2a的出油口与制动阀4的进油口之间以及第二泵2b的出油口与第一离合器阀5a和第二离合器阀5b的进油口之间均设置有单向阀15,以避免油液倒流。
关于两种制动路径的选择,本发明还提供一种工程机械的行车制动系统的制动方法,如图2所示,该制动方法包括如下步骤:
接收到制动踏板12的踩踏信号;
采集车轮转速,并根据车轮转速计算制动所需求的能量;
判断制动所需求的能量是否超出电机9的制动能量限值,若是,则控制电机9产生的电能储存至电池11,同时控制制动阀4打开,即回收制动与轮边制动结合进行制动;若否,则控制电机9产生的电能储存至电池11,即单独采用回收制动。
本发明提供的工程机械的行车制动系统的制动方法,能够实现回收制动力和轮边制动力的分配,且在回收制动力能够满足制动需求的情况下,不开启轮边制动,既实现了制动能量的回收,又能够降低轮边制动力的需求,减少了制动器6的摩擦损耗,提高了制动器6的使用寿命。
进一步地,电机9产生的电能除了储存至电池11外还能够提供给驱动油泵2的液压电机3,以对回收能量进行合理充分的利用。优选地,在将电机9产生的电能储存在电池11中时,同时监测电池11的电量,当监测到电池11的电量充满时,则控制电机9产生的电能提供给液压电机3。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡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,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工程机械的行车制动系统,其特征在于,包括油泵(2)、制动阀(4)、离合器阀(5)、制动器(6)、变速箱(8)、电机(9)、控制器(10)以及电池(11),所述油泵(2)的进油口与油箱(1)连通,所述油泵(2)的出油口与所述制动阀(4)以及所述离合器阀(5)的进油口均连通,所述制动阀(4)的出油口与所述制动器(6)连通,所述制动器(6)设置于驱动桥(7);所述电机(9)与所述变速箱(8)的输入轴连接,所述变速箱(8)的输出轴(8c)与所述驱动桥(7)连接,所述变速箱(8)的输入轴与输出轴(8c)之间设置有离合器,所述离合器阀(5)的出油口与所述离合器连通,制动踏板(12)、所述制动阀(4)、所述离合器阀(5)、所述电机(9)以及所述电池(11)均与所述控制器(10)电连接;
所述电机(9)包括第一电机(9a)和第二电机(9b),所述变速箱(8)的输入轴包括第一输入轴(8a)和第二输入轴(8b),所述离合器包括第一离合器(8d)和第二离合器(8e),所述第一电机(9a)与所述第一输入轴(8a)连接,所述第二电机(9b)与所述第二输入轴(8b)连接,所述第一离合器(8d)设置于所述第一输入轴(8a)与所述输出轴(8c)之间,所述第二离合器(8e)设置于所述第二输入轴(8b)与所述输出轴(8c)之间;所述离合器阀(5)包括第一离合器阀(5a)和第二离合器阀(5b),所述第一离合器阀(5a)和所述第二离合器阀(5b)的进油口均与所述油泵(2)的出油口连通,所述第一离合器阀(5a)的出油口与所述第一离合器(8d)连通,所述第二离合器阀(5b)的出油口与所述第二离合器(8e)连通;
当由第一电机(9a)单独驱动变速箱(8)时,第一离合器(8d)处于结合状态,若此时进行制动,则第一离合器(8d)保持结合状态,制动能量通过第一电机(9a)进行回收;当由第二电机(9b)单独驱动变速箱(8)时,第二离合器(8e)处于结合状态,若此时进行制动,则第二离合器(8e)保持结合状态,制动能量通过第二电机(9b)进行回收;当由第一电机(9a)和第二电机(9b)共同驱动变速箱(8)时,第一离合器(8d)和第二离合器(8e)均处于结合状态,若此时进行制动,则第一离合器(8d)和第二离合器(8e)均保持结合状态,制动能量通过第一电机(9a)和第二电机(9b)同时进行回收。
2.根据权利要求1所述的工程机械的行车制动系统,其特征在于,所述油泵(2)为双联泵,包括并联连接的第一泵(2a)和第二泵(2b),所述第一泵(2a)的出油口与所述制动阀(4)的进油口连通,所述第二泵(2b)的出油口与所述离合器阀(5)的进油口连通。
3.根据权利要求1所述的工程机械的行车制动系统,其特征在于,所述油泵(2)由液压电机(3)驱动,所述液压电机(3)与所述控制器(10)电连接。
4.根据权利要求1所述的工程机械的行车制动系统,其特征在于,所述油泵(2)的进油口与所述油箱(1)之间设置有第一过滤器(13)。
5.根据权利要求1所述的工程机械的行车制动系统,其特征在于,所述油泵(2)的出油口与所述制动阀(4)的进油口之间以及与所述离合器阀(5)的进油口之间均设置有第二过滤器(14)。
6.根据权利要求1所述的工程机械的行车制动系统,其特征在于,所述油泵(2)的出油口与所述制动阀(4)的进油口之间以及与所述离合器阀(5)的进油口之间均设置有单向阀(15)。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的工程机械的行车制动系统的制动方法,其特征在于,包括如下步骤:
接收到制动踏板(12)的踩踏信号;
采集车轮转速,并根据车轮转速计算制动所需求的能量;
判断制动所需求的能量是否超出电机(9)的制动能量限值,若是,则控制电机(9)产生的电能储存至电池(11),同时控制制动阀(4)打开;若否,则控制电机(9)产生的电能储存至电池(11);
所述电机(9)产生的电能除了储存至电池(11)外还能够提供给驱动所述油泵(2)的液压电机(3)。
8.根据权利要求7所述的制动方法,其特征在于,在将所述电机(9)产生的电能储存在所述电池(11)中时,同时监测所述电池(11)的电量,当监测到所述电池(11)的电量充满时,则控制所述电机(9)产生的电能提供给所述液压电机(3)。
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