CN113217485A - 一种液压驱动行驶控制阀组、液压驱动系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车辆驱动控制技术领域，具体涉及一种液压驱动行驶控制阀组、液压驱动系统及车辆。控制阀组包括两条控制油路、主路换向阀和若干个油口；第一控制油路上设置有用于连接左前轮液压马达的第一接口和用于连接左后轮液压马达的第二接口，第二控制油路上设置有用于连接右前轮液压马达的第三接口和用于连接右后轮液压马达的第四接口；主路换向阀具有用于使第一控制油路的另一端和第二控制油路的另一端均直接与第八油口连通第一工作位。该控制阀组控制由液压泵供给的油源，按要求分配给各液压马达，能够满足4x4驱动控制需求，由控制阀组组成的液压行驶驱动系统具备无级调速、车轮差速、简化动力源等功能，实现车辆行驶各工况驱动及控制。

Description

一种液压驱动行驶控制阀组、液压驱动系统及车辆
技术领域
本发明属于车辆驱动控制技术领域，具体涉及一种液压驱动行驶控制阀组、液压驱动系统及车辆。
背景技术
目前，工程轮式车辆行驶驱动主要采用变速箱和减速桥，变速箱和减速桥的功率密度小，结构尺寸大，布置要求高，很难满足一些对高度要求苛刻的装备，尤其是井下装备等。另外，在单边车轮行驶于湿滑路面时，装配该系统的车辆会丧失行驶动力。此外，采用变速箱的车辆换挡变速操作繁琐，车辆换挡顿挫、抖动现象突出，驾驶体验较差。因此，急需一种功率密度大、体积小、结构紧凑、行驶驱动平稳的系统来解决上述问题。
发明内容
本发明提供了一种液压驱动行驶控制阀组、液压驱动系统及车辆，用以解决采用变速箱的车辆频繁换挡变速造成的驾驶体验差的问题。
为解决上述技术问题，本发明所包括的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：
本发明提供了一种液压驱动行驶控制阀组，包括两条控制油路、主路换向阀和若干个油口，所述两条控制油路分别为第一控制油路和第二控制油路，所述若干个油口包括第一油口和第八油口；
所述第一控制油路上设置有用于连接左前轮液压马达的第一接口和用于连接左后轮液压马达的第二接口，所述第二控制油路上设置有用于连接右前轮液压马达的第三接口和用于连接右后轮液压马达的第四接口；所述第一控制油路的一端和第二控制油路的一端均连接第一油口，所述第一油口用于连接液压泵的第二油口；所述左前轮液压马达用于驱动车辆的左前轮，所述左后轮液压马达用于驱动车辆的左后轮，所述右前轮液压马达用于驱动车辆的右后轮，所述右后轮液压马达用于驱动车辆的右后轮；
所述主路换向阀具有第一工作位，所述第一工作位用于使第一控制油路的另一端和第二控制油路的另一端均直接与控制阀组的第八油口连通，所述第八油口用于连接液压泵的第一油口。
上述技术方案的有益效果为：使用本发明的控制阀组对车辆的四个液压马达进行控制，当主路换向阀处于第一工作位时，使第一控制油路的另一端和第二控制油路的另一端均直接与控制阀组的第八油口连通，实现了左前轮液压马达和左后轮液压马达的串联、右前轮液压马达与右后轮液压马达串联，以及左前轮液压马达、左后轮液压马达串联后与右前轮液压马达、右后轮液压马达串联后的并联，能够满足4x4驱动控制需求，无级调速，同等油源流量供给下，相比于四个液压马达并联的方式，车速提升一倍；而且，动力源中的高压油可自由流向左边液压马达和右边液压马达，能够实现左右车轮差速，保证车辆平顺转向，防止采用变速箱的车辆换挡变速操作繁琐出现驾驶体验较差的问题出现。另外，本发明采用单动力源便可驱动，解决分动力源协同控制难度，简化驱动控制，能够保证驱动系统更可靠、行驶更平顺，实现车辆行驶各工况驱动及控制。
进一步的，为了有效解决车辆任意车轮因行驶于湿滑路面打滑而失去牵引动力的问题，所述控制阀组还包括分流阀，所述分流阀包括一个进油口和两个出油口，所述分流阀的进油口连接控制阀组的第八油口，所述分流阀的两个出油口分别连接第一控制油路的另一端和第二控制油路的另一端；所述主路换向阀还具有第二工作位，所述第二工作位用于使第一控制油路的另一端和第二控制油路的另一端均通过分流阀与控制阀组的第八油口连通。
进一步的，为了解决转向前后轮差速补充功能，所述第一接口和第二接口之间的连接点、与第三接口和第四接口之间的连接点之间通过平衡油路相连，且平衡油路上设置有第一阻尼。
进一步的，为了将控制阀组中多余油进行回收，所述控制阀组还包括梭阀和回油支路，所述若干个油口还包括第五油口，所述第五油口用于连接液压油箱；所述梭阀包括两个进油口和一个出油口，梭阀的两个进油口分别连接控制阀组的第一油口和第八油口，梭阀的出油口通过回油支路连接控制阀组的第五油口。
进一步的，所述回油支路上设置有第二阻尼、支路换向阀和减压阀中的至少一个。
进一步的，所述若干个油口还包括第四油口，所述第四油口用于连接补油装置；所述控制阀组还包括四条补油支路，四条补油支路的一端均连接控制阀组的第四油口，且四条补油支路的另一端分别连接控制阀组的第一油口、第一接口和第二接口之间的连接点、第三接口和第四接口之间的连接点、以及控制阀组的第八油口，且四条补油支路上各设置一个单向阀。
进一步的，所述主路换向阀为两位四通电控换向阀或两位四通液控换向阀。
进一步的，所述支路换向阀为液压换向阀。
本发明还提供了一种液压驱动系统，包括四个液压马达，还包括上述介绍的液压驱动行驶控制阀组，并达到与该控制阀组相同的有益效果。
本发明还提供了一种车辆，包括车辆本体，所述车辆本体包括四个车轮，每个车轮由一个液压马达驱动，还包括上述介绍的液压驱动行驶控制阀组，并达到与该控制阀组相同的有益效果。
附图说明
图1是本发明的液压驱动行驶控制阀组的原理图；
其中，2-两位四通换向阀，3-分流阀，5-第一阻尼，6-第一单向阀，7-第二单向阀，8-第三单向阀，10-梭阀，11-支路换向阀，12-第四单向阀，13-减压阀，15-第二阻尼；
图2是本发明的液压驱动系统的原理图；
其中，1-左前轮液压马达，2-两位四通换向阀，3-分流阀，4-右前轮液压马达，5-第一阻尼，6-第一单向阀，7-第二单向阀，8-第三单向阀，9-右后轮液压马达，10-梭阀，11-支路换向阀，12-第四单向阀，13-减压阀，14-左后轮液压马达，15-第二阻尼，16-闭式变量泵，17-补油装置，18-液压油箱。
具体实施方式
车辆实施例：
本发明的一种车辆实施例，包括车辆本体，车辆本体包括四个车轮，每个车轮均由一个液压马达驱动，四个液压马达在如图1所示的液压驱动行驶控制阀组的控制下工作，且液压驱动行驶控制阀组与四个液压马达连接后，并连接闭式变量泵、补油装置、以及液压油箱的原理图如图2所示。下面对图1、2做详细介绍。
如图1所示，该控制阀组包括阀体，阀体上设有十二个油口，分别为第一油口A、第二油口A1、第三油口C1、第四油口S、第五油口T、第六油口D1、第七油口B1、第八油口B、第九油口B2、第十油口D2、第十一油口C2和第十二油口A2。
如图1、2所示，阀体内设置有两位四通换向阀2、两条控制油路和分流阀3，两条控制油路分别为第一控制油路和第二控制油路。第一控制油路的一端和第二控制油路的一端均连接第一油口A，第一油口A用于连接闭式变量泵16的第二油口BN。第一控制油路上设置有用于连接左前轮液压马达1的第六油口D1和第七油口B1、以及用于连接左后轮液压马达14的第二油口A1和第三油口C1。类似的，第二控制油路上设置有用于连接右前轮液压马达4的第九油口B2和第十油口D2、以及用于连接右后轮液压马达9的第十一油口C2和第十二油口A2。两位四通换向阀2的油口4连接第一控制油路的另一端，两位四通换向阀2的油口3连接第二控制油路的另一端，且两位四通换向阀2的油口1和油口2均连接第八油口B，第八油口B用于连接闭式变量泵16的第一油口AN。分流阀3包括一个进油口和两个出油口，分流阀3的进油口连接第八油口B，分流阀3的两个出油口分别连接第一控制油路的另一端和第二控制油路的另一端，即分别连接第七油口B1和第九油口B2。该两位四通换向阀2具有两个工作位，分别为第一工作位和第二工作位，第一工作位用于使第一控制油路的另一端和第二控制油路的另一端均直接与闭式变量泵的第一油口AN连通，第二工作位用于使第一控制油路的另一端和第二控制油路的另一端均通过分流阀3与闭式变量泵的第一油口AN连通。其中，两位四通换向阀2可为液控的，也可为电控的。
而且，第六油口D1和第三油口C1之间的连接点与第十油口D2和第十一油口C2之间的连接点之间通过平衡油路相连，且平衡油路上设置有第一阻尼5。设置该条平衡油路，在前后桥距不同等转向时，会出现前轮和后轮出现速差，此时前后轮马达需求流量也将不同，前后马达流量差通过第一阻尼5实现补偿，解决转向前后轮差速功能。
阀体内还设置有回油支路和梭阀10，梭阀10包括两个进油口和一个出油口，两个进油口分别为油口1和油口2，出油口为油口3。梭阀10的油口1连接第八油口B，梭阀10的油口2连接第一油口A，以分别连接至闭式变量泵的第一油口AN和闭式变量泵的第二油口BN，梭阀的油口3通过回油支路连接第五油口T，第五油口T用于连接液压油箱18。该回油支路上设置有支路换向阀11、减压阀13以及第二阻尼15。其中，支路换向阀11为液压换向阀。
阀体内还设置有四条补油支路，这四条补油支路的一端均连接第四油口S，第四油口S用于连接补油装置17，第一条补油支路的另一端通过第三单向阀8连接第一油口A，第二条补油支路的另一端通过第二单向阀7连接第十一油口C2，第三条补油支路的另一端通过第一单向阀6连接第八油口B，第四条补油支路的另一端通过第四单向阀12连接第三油口C1。其中，第三单向阀8、第二单向阀7、第一单向阀6、第四单向阀12的设置，使得四条补油支路的流向仅为从补油支路的一端流向补油支路的另一端。这四条补油回路可实现控制阀组中不同位置液压油的补充。
其工作原理为：
当闭式变量泵16正向变量后，闭式变量泵16的油口AN为高压油，高压油可有四个流向：流向1为依次经过第八油口B、两位四通换向阀2的油口1、两位四通换向阀2的油口3、第九油口B2、右前轮液压马达4、第十油口D2、第十一油口C2、右后轮液压马达9、第十二油口A2、以及第一油口A，并通过第一油口A连接至闭式变量泵16的油口BN；流向2为依次经过第八油口B、两位四通换向阀2的油口2、两位四通换向阀2的油口4、第七油口B1、左前轮液压马达1、第六油口D1、第三油口C1、左后轮液压马达14、第二油口A1、以及第一油口A，并通过第一油口A连接至闭式变量泵16的油口BN；流向3为先经过第八油口B，再经过分流阀3的油口1分两路等量分流至第七油口B1、第九油口B2；流向4为依次通过第八油口B、梭阀10的油口1、梭阀10的油口3、液压换向阀11的油口1，当压力达到并超过设定压力后，通过支路换向阀11的油口2、减压阀13的油口1、减压阀13的油口2、第二阻尼15、以及第五油口T，并通过第五油口T进入液压油箱18。
也即，在车辆正向行驶情况下，闭式变量泵16正向变量，闭式变量泵16的油口AN为高压油，默认状态下，两位四通换向阀2的油口1和油口3连通，两位四通换向阀2的油口2和油口4连通，高压油通过上个段落介绍的经流向1、流向2、以及流向3进入闭式变量泵16的油口BN，实现了左前轮液压马达1与左后轮液压马达14串联、右前轮液压马达4与右后轮液压马达9串联，以及左前轮液压马达1、左后轮液压马达14串联后与右前轮液压马达4、右后轮液压马达9串联后的并联，满足4x4驱动控制需求，实现无级调速，同等油源流量供给下，相比于四个液压马达并联的方式，车速提升一倍。而且，实现高压油自由流向第一控制油路和第二控制油路，即高压油自由流向左边液压马达和右边液压马达，实现左、右车轮差速，保证车辆平顺转向。当两位四通换向阀2换向后，两位四通换向阀2的油口2与两位四通换向阀2的油口4不通，两位四通换向阀2的油口1与两位四通换向阀2的油口3不通，高压油通过上个段落介绍的流向3等量分流到第七油口B1、第九油口B2，以使左边液压马达和右边液压马达的转速接近相等，相当于设置了差速锁开关，有效解决车辆任意车轮因行驶于湿滑路面打滑而失去牵引动力的问题。
同理，当闭式变量泵16反向变量后，闭式变量泵16的油口BN为高压油，四个液压马达转向相反，实现车辆反向行驶。这里不再赘述。
本发明具有如下特点：
1、实现了左前轮液压马达与左后轮液压马达串联、右前轮液压马达与右后轮液压马达串联，以及左前轮液压马达、左后轮液压马达串联后与右前轮液压马达、右后轮液压马达串联后的并联，能够满足4x4驱动控制需求，无级调速，同等油源流量供给下，相比于四个液压马达并联的方式，车速提升一倍；
2、默认状态下，高压油自由流向左边液压马达和右边液压马达，能够实现左右车轮差速，保证车辆平顺转向；
3、设置有分流阀，使高压流等量分流至左边液压马达和右边液压马达，有效解决车辆任意车轮因行驶于湿滑路面打滑而失去牵引动力的问题；
4、设置有平衡油路，因前后桥距不同，具有解决转向前后轮差速补充功能；
5、采用单动力源(闭式变量泵)驱动，解决分动力源协同控制难度，简化驱动控制，能够保证驱动系统更可靠、行驶更平顺；
6、液压阀组集成设计，结构紧凑布置空间小；
7、启动冲洗可根据负载灵活设定，提升系统的能效。
液压驱动系统实施例：
本发明的一种液压驱动系统实施例，其原理图如图2所示，包括四个液压马达和如图1所示的液压驱动行驶控制阀组。在车辆实施例中对该液压驱动系统的结构和工作原理已做详细介绍，这里不再赘述。
液压驱动行驶控制阀组实施例：
本发明的一种液压驱动行驶控制阀组实施例，其原理图如图1所示。在车辆实施例中对该控制阀组已做详细介绍，这里不再赘述。

Claims (10)

1.一种液压驱动行驶控制阀组，其特征在于，包括两条控制油路、主路换向阀和若干个油口，所述两条控制油路分别为第一控制油路和第二控制油路，所述若干个油口包括第一油口和第八油口；
所述第一控制油路上设置有用于连接左前轮液压马达的第一接口和用于连接左后轮液压马达的第二接口，所述第二控制油路上设置有用于连接右前轮液压马达的第三接口和用于连接右后轮液压马达的第四接口；所述第一控制油路的一端和第二控制油路的一端均连接第一油口，所述第一油口用于连接液压泵的第二油口；所述左前轮液压马达用于驱动车辆的左前轮，所述左后轮液压马达用于驱动车辆的左后轮，所述右前轮液压马达用于驱动车辆的右后轮，所述右后轮液压马达用于驱动车辆的右后轮；
所述主路换向阀具有第一工作位，所述第一工作位用于使第一控制油路的另一端和第二控制油路的另一端均直接与控制阀组的第八油口连通，所述第八油口用于连接液压泵的第一油口。
2.根据权利要求1所述的液压驱动行驶控制阀组，其特征在于，所述控制阀组还包括分流阀，所述分流阀包括一个进油口和两个出油口，所述分流阀的进油口连接控制阀组的第八油口，所述分流阀的两个出油口分别连接第一控制油路的另一端和第二控制油路的另一端；
所述主路换向阀还具有第二工作位，所述第二工作位用于使第一控制油路的另一端和第二控制油路的另一端均通过分流阀与控制阀组的第八油口连通。
3.根据权利要求1所述的液压驱动行驶控制阀组，其特征在于，所述第一接口和第二接口之间的连接点、与第三接口和第四接口之间的连接点之间通过平衡油路相连，且平衡油路上设置有第一阻尼。
4.根据权利要求1所述的液压驱动行驶控制阀组，其特征在于，所述控制阀组还包括梭阀和回油支路，所述若干个油口还包括第五油口，所述第五油口用于连接液压油箱；所述梭阀包括两个进油口和一个出油口，梭阀的两个进油口分别连接控制阀组的第一油口和第八油口，梭阀的出油口通过回油支路连接控制阀组的第五油口。
5.根据权利要求4所述的液压驱动行驶控制阀组，其特征在于，所述回油支路上设置有第二阻尼、支路换向阀和减压阀中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的液压驱动行驶控制阀组，其特征在于，所述若干个油口还包括第四油口，所述第四油口用于连接补油装置；所述控制阀组还包括四条补油支路，四条补油支路的一端均连接控制阀组的第四油口，且四条补油支路的另一端分别连接控制阀组的第一油口、第一接口和第二接口之间的连接点、第三接口和第四接口之间的连接点、以及控制阀组的第八油口，且四条补油支路上各设置一个单向阀。
7.根据权利要求2所述的液压驱动行驶控制阀组，其特征在于，所述主路换向阀为两位四通电控换向阀或两位四通液控换向阀。
8.根据权利要求5所述的液压驱动行驶控制阀组，其特征在于，所述支路换向阀为液压换向阀。
9.一种液压驱动系统，包括四个液压马达，其特征在于，还包括如权利要求1～8任一项所述的液压驱动行驶控制阀组。
10.一种车辆，包括车辆本体，所述车辆本体包括四个车轮，每个车轮由一个液压马达驱动，其特征在于，还包括如权利要求1～8任一项所述的液压驱动行驶控制阀组。
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