CN113060209A - 用于铰接式无轨车辆的电液转向系统及铰接式无轨车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于铰接式无轨车辆的电液转向系统及铰接式无轨车辆，该系统包括驱动电机、定量齿轮泵、第一液控单向阀、蓄能器、溢流阀、梭阀、第一转向油缸、第二转向油缸、电磁开关阀和第二液控单向阀；其中，电机与齿轮泵连接，齿轮泵的第一接口通过第一管路与第一转向油缸的有杆腔及第二转向油缸的无杆腔连通，第二接口通过第二管路与第一转向油缸的无杆腔及第二转向油缸的有杆腔连通；电磁开关阀设置在第一管路或第二管路上。齿轮泵与电磁开关阀及转向油缸形成闭式主回路，通过控制电机转向及转速，实现车辆转向；其他附件用于系统补油和安全溢流功能。本发明可提高转向系统响应速度和控制精度且具有简单、易于布置、能量利用率高等特性。

Description

用于铰接式无轨车辆的电液转向系统及铰接式无轨车辆

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，特别涉及一种用于铰接式无轨车辆的电液转向系统及铰接式无轨车辆。

背景技术

铰接式无轨车辆(下称铰接车辆)通常由前后车体两部分组成，中间通过铰接机构相连，通过执行机构控制前后车体相对转动实现转向。根据应用场景和功能的不同，铰接车辆前后车体可带有不同作业装置。由于在机动性和作业效率方面具有显著优势，铰接车辆目前已被广泛应用于建筑、矿山、林业以及农业等相关领域。

目前，现有的铰接车辆转向系统通常为阀控开式系统，即系统通过液压泵站提供压力油源，换向阀或转向阀控制压力油流向，进而控制执行器驱动前后车体向不同方向转动，实现车辆的转向动作。

现有的铰接车辆转向系统中主要元件之间通过软或硬油管连接，由于元件布局分散，这种系统具有延迟高、精准度差、空间利用率低等问题，并且系统中的控制阀节流损失大，回油背压高，溢流损失大，导致系统能量利用率低。

发明内容

本发明提供了一种用于铰接式无轨车辆的电液转向系统及铰接式无轨车辆，以至少在一定程度上解决现有铰接车辆转向系统所存在的上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种用于铰接式无轨车辆的电液转向系统，所述车辆包括通过铰接机构相连的前车体和后车体，所述系统包括驱动电机、定量齿轮泵、第一管路、第一转向油缸、第二转向油缸、电磁开关阀和第二管路；其中，

所述驱动电机与所述定量齿轮泵传动连接，所述定量齿轮泵的第一接口通过所述第一管路与所述第一转向油缸的有杆腔及所述第二转向油缸的无杆腔连通，所述定量齿轮泵的第二接口通过所述第二管路与所述第一转向油缸的无杆腔及所述第二转向油缸的有杆腔连通；所述第一转向油缸与所述前车体传动连接，所述第二转向油缸与所述后车体传动连接；

所述电磁开关阀设置在所述第一管路或所述第二管路上；在转向时，所述电磁开关阀处于导通状态；在不转向时，所述电磁开关阀处于断开状态。

进一步地，所述转向系统还包括第一液控单向阀、第二液控单向阀和蓄能器；所述蓄能器的出油口与所述第一液控单向阀的入油口及所述第二液控单向阀的入油口连通，所述第一液控单向阀的出油口与所述第一管路连通，所述第一液控单向阀的控制油口与所述第二管路连通；所述第二液控单向阀的出油口与所述第二管路连通，所述第二液控单向阀的控制油口与所述第一管路连通。

进一步地，所述转向系统还包括溢流阀和梭阀；

所述梭阀的入油口与所述第一管路及第二管路连通，所述梭阀的出油口与所述溢流阀的入油口连通，所述溢流阀的出油口与所述蓄能器的入油口连通。

进一步地，所述定量齿轮泵的泄露油口与所述蓄能器的入油口连通；

其中，所述蓄能器的设定压力低于所述定量齿轮泵的泄露压力。

可选地，所述电磁开关阀为二位二通电磁开关阀。

另一方面，本发明还提供一种铰接式无轨车辆，所述铰接式无轨车辆包括上述的用于铰接式无轨车辆的电液转向系统。

本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本发明的铰接式无轨车辆电液转向系统实现了铰接车辆的快速精准转向，降低了转向系统的延迟，提高了转向系统的控制精度，本发明的铰接式无轨车辆电液转向系统去除了控制阀，减少了液压系统节流和损失，提高了转向系统的能量利用率，并且减少了主要元件之间的管路连接，便于系统集成，提高了铰接车辆的空间利用率，为铰接式无轨车辆能量高效利用和自动驾驶提供支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的用于铰接式无轨车辆的电液转向系统的结构图；

图2为本发明实施例提供的用于铰接式无轨车辆的电液转向系统实现铰接车辆左转时各元件状态示意图；

图3为本发明实施例提供的用于铰接式无轨车辆的电液转向系统实现铰接车辆右转时各元件状态示意图。

附图标记说明：

1、驱动电机；2、定量齿轮泵；3、第一液控单向阀；4、蓄能器；

5、溢流阀；6、梭阀；7、第一管路；8、左前轮；9、前车体；10、右前轮；

11、第一转向油缸；12、第二转向油缸；13、右后轮；14、后车体；

15、左后轮；16、电磁开关阀；17、第二管路；18、第二液控单向阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本实施例提供了一种用于铰接式无轨车辆的电液转向系统，如图1所示，所述铰接式无轨车辆包括前车体9和后车体14，所述前车体9与所述后车体14通过中间的铰接机构相连，保留但不限于绕垂直于地面轴相互转动自由度。

所述电液转向系统包括：驱动电机1、定量齿轮泵2、第一液控单向阀3、蓄能器4、溢流阀5、梭阀6、第一管路7、第一转向油缸11、第二转向油缸12、电磁开关阀16、第二管路17以及第二液控单向阀18。

所述驱动电机1与所述定量齿轮泵2传动连接，所述第一转向油缸11的有杆腔与所述第二转向油缸12的无杆腔连通，并通过所述第一管路7与所述定量齿轮泵2的第一接口连通，所述第一转向油缸11的无杆腔与所述第二转向油缸12的有杆腔连通，并通过所述第二管路17与所述定量齿轮泵2的第二接口连通；所述第一转向油缸11与前车体9连接，以驱动左前轮8和右前轮10转向，所述第二转向油缸12与后车体14连接，以驱动右后轮13和左后轮15转向。

所述电磁开关阀16设置在所述第一管路7或所述第二管路17上；其中，在本实施例中，所述电磁开关阀16为二位二通电磁开关阀，用于主油路的接通和切断功能，当驱动电机1收到转动指令时，电磁开关阀16得电，并打至主油路接通位，此时所述电磁开关阀16处于导通状态，当驱动电机1停止转动时，电磁开关阀16失电，并打至断开位，切断主油路，确保不转向时系统锁止。

所述定量齿轮泵2与所述电磁开关阀16、第一转向油缸11、第二转向油缸12构成系统的主回路，第一管路7和第二管路17分别为两侧的主油路；当控制驱动电机1带动定量齿轮泵2向一侧转动时，压力油经一侧主油路分别进入第一转向油缸11、第二转向油缸12，从而分别推动第一转向油缸11、第二转向油缸12执行伸出或缩回动作，油缸对侧腔室排出油液经另一侧主油路进入定量齿轮泵2的吸油口，以此形成闭式循环油路，并驱动铰接车辆向一侧转向，当驱动电机1带动定量齿轮泵2向另一侧转动时，可驱动铰接车辆向另一侧转动。

所述蓄能器4的出油口与所述第一液控单向阀3的入油口及第二液控单向阀18的入油口连通，所述第一液控单向阀3的出油口与第一管路7连通，所述第一液控单向阀3的控制油口与第二管路17连通；所述第二液控单向阀18的出油口与第二管路17连通，所述第二液控单向阀18的控制油口与第一管路7连通。如此一来，所述第一液控单向阀3、第二液控单向阀18及蓄能器4构成系统补油回路，当一侧主油路为高压油时，压力油可将对侧单向阀打开，使蓄能器4与另一侧主油路连通，以向主油路补油，防止定量齿轮泵2吸空。

所述梭阀6的入油口与所述第一管路7及所述第二管路17连通，所述梭阀6的出油口与所述溢流阀5的入油口连通，所述溢流阀5的出油口与所述蓄能器4的入油口连通。所述梭阀6与所述溢流阀5用于主油路的安全溢流功能，构成系统安全溢流回路，当主油路任意一侧压力超过溢流阀5设定压力时，油液经过所述梭阀6，通过所述溢流阀5溢流至所述蓄能器4中，以确保系统安全运行。

进一步地，所述定量齿轮泵2的泄露油口与所述蓄能器4的入油口连通；其中，所述蓄能器4的设定压力略低于所述定量齿轮泵2的泄露压力，以保证所述定量齿轮泵2的泄露油液能够进入所述蓄能器4。

基于上述，本实施例的转向系统的工作原理如下：

当铰接车辆不需要转向时，所述驱动电机1不转动，并且所述电磁开关阀16位于断开位置，主回路切断，所述第一转向油缸11的无杆腔和所述第二转向油缸12的有杆腔连通腔室形成死腔，所述第一转向油缸11的有杆腔与所述第二转向油缸12的无杆腔与所述第一管路7形成的腔室封闭，避免铰接车辆在行驶中不需要转向时，由于外部作用力导致所述第一转向油缸11和所述第二转向油缸12出现伸缩动作，引起所述前车体9与所述后车体14相对转动。

当铰接车辆向左转向时，转向系统中各元件状态如图2所示，此时，所述电磁开关阀16得电，主回路接通，所述定量齿轮泵2与所述第一管路7接口为压力油出口，与所述第二管路17接口为吸油口，所述第一管路7为压力油管路，所述第二管路17为吸油管路，压力油经所述第一管路7分别流入所述第一转向油缸11的有杆腔和所述第二转向油缸12的无杆腔，推动所述第一转向油缸11缩回和所述第二转向油缸12伸出，驱动所述前车体9和所述后车体14的相对转动，进而实现铰接车辆向左转向，并且所述第一转向油缸11的无杆腔和所述第二转向油缸12的有杆腔的油液经所述第二管路17流至所述定量齿轮泵2吸油口，所述第二液控单向阀18在压力油作用下打开，所述蓄能器4向所述第二管路17中补油，以防止所述定量齿轮泵2的吸油口吸空。

当铰接车辆向右转向时，转向系统中各元件状态如图3所示，此时，所述电磁开关阀16得电，主回路接通，所述定量齿轮泵2与所述第二管路17接口为压力油出口，与所述第一管路7接口为吸油口，所述第二管路17为压力油管路，所述第一管路7为吸油管路，压力油经所述第二管路17分别流入所述第一转向油缸11的无杆腔和所述第二转向油缸12的有杆腔，推动所述第一转向油缸11伸出和所述第二转向油缸12缩回，驱动所述前车体9和所述后车体14的相对转动，进而实现铰接车辆向右转向，并且所述第一转向油缸11的有杆腔和所述第二转向油缸12的无杆腔的油液经所述第一管路7流至所述定量齿轮泵2的吸油口，所述第一液控单向阀3在压力油作用下打开，所述蓄能器4向所述第一管路7中补油，以防止所述定量齿轮泵2的吸油口吸空。

当铰接车辆在转向过程中到达机械限位或遇到极大转向阻力时，所述前车体9和所述后车体14将无法转动，此时，转向系统压力急剧升高，压力油经所述梭阀6和所述溢流阀5进行溢流，以确保系统安全，并且，由于所述第一液控单向阀3或第二液控单向阀18处于打开位置，油液流至主回路，形成循环。

当铰接车辆采用四轮差动转向时，所述电磁开关阀16得电，主回路接通，所述第一转向油缸11和所述第二转向油缸12在车体的作用力下可自由伸缩，此时压力油流入所述定量齿轮泵2，流出所述定量齿轮泵2的为低压油，定量齿轮泵2转换为液压马达，压力油打开对侧液控单向阀，多余低压油流入蓄能器4。

此外，本实施例还提供了一种铰接式无轨车辆，其包括上述转向系统。

综上，本实施例采用闭式系统，以定量齿轮泵2为系统动力元件，由定量齿轮泵2与电磁开关阀16、第一转向油缸11、第二转向油缸12形成闭式主回路，通过控制驱动电机1的转速和转向令铰接车辆以不同速度向不同方向转向。其中，电磁开关阀16在转向过程中全部开启，不转向时切断主回路以锁止转向油缸，系统中的其他附件用于安全溢流和补油功能。基于此，本实施例的转向系统具有转向响应速度快、控制精度高、结构简单和能量利用率高等优点。

此外，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者装置设备中还存在另外的相同要素。

还需要说明的是，以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

Claims (6)

1.一种用于铰接式无轨车辆的电液转向系统，所述车辆包括通过铰接机构相连的前车体和后车体，其特征在于，所述转向系统包括驱动电机、定量齿轮泵、第一管路、第一转向油缸、第二转向油缸、电磁开关阀和第二管路；其中，

所述驱动电机与所述定量齿轮泵传动连接，所述定量齿轮泵的第一接口通过所述第一管路与所述第一转向油缸的有杆腔及所述第二转向油缸的无杆腔连通，所述定量齿轮泵的第二接口通过所述第二管路与所述第一转向油缸的无杆腔及所述第二转向油缸的有杆腔连通；所述第一转向油缸与所述前车体传动连接，所述第二转向油缸与所述后车体传动连接；

所述电磁开关阀设置在所述第一管路或所述第二管路上；在转向时，所述电磁开关阀处于导通状态；在不转向时，所述电磁开关阀处于断开状态。

2.如权利要求1所述的用于铰接式无轨车辆的电液转向系统，其特征在于，所述转向系统还包括第一液控单向阀、第二液控单向阀和蓄能器；

所述蓄能器的出油口与所述第一液控单向阀的入油口及所述第二液控单向阀的入油口连通，所述第一液控单向阀的出油口与所述第一管路连通，所述第一液控单向阀的控制油口与所述第二管路连通；所述第二液控单向阀的出油口与所述第二管路连通，所述第二液控单向阀的控制油口与所述第一管路连通。

3.如权利要求2所述的用于铰接式无轨车辆的电液转向系统，其特征在于，所述转向系统还包括溢流阀和梭阀；

所述梭阀的入油口与所述第一管路及第二管路连通，所述梭阀的出油口与所述溢流阀的入油口连通，所述溢流阀的出油口与所述蓄能器的入油口连通。

4.如权利要求2所述的用于铰接式无轨车辆的电液转向系统，其特征在于，所述定量齿轮泵的泄露油口与所述蓄能器的入油口连通；

其中，所述蓄能器的设定压力低于所述定量齿轮泵的泄露压力。

5.如权利要求1所述的用于铰接式无轨车辆的电液转向系统，其特征在于，所述电磁开关阀为二位二通电磁开关阀。

6.一种铰接式无轨车辆，其特征在于，所述铰接式无轨车辆包括如权利要求1～5任一项所述的用于铰接式无轨车辆的电液转向系统。

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