CN113280010A - 用于改善车辆加速减速性能的静压驱动系统及方法 - Google Patents

用于改善车辆加速减速性能的静压驱动系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于改善车辆加速减速性能的静压驱动系统及方法，闭式泵和液压马达之间通过供油管路和回油管路相连接，构成闭式回路；油门踏板位移检测元件与一控制器相连接；第一储能管路连接有第一储能器和第一通断阀；第二储能管路连接有第二储能器和第二通断阀；第一压力检测元件和第二压力检测元件位于第一储能管路上，且第一压力检测元件和第一储能器位于第一通断阀的同一侧，第二压力检测元件位于第一通断阀的另一侧，第一压力检测元件和第二压力检测元件均与所述控制器相连接；以及换向阀，用于将第一储能管路和第二储能管路分别连接于所述供油管路和回油管路。本发明可以改善车辆的加速性能，并能在车辆减速时减少液压系统的发热。

Description

用于改善车辆加速减速性能的静压驱动系统及方法
技术领域
本发明涉及一种液压系统，特别是涉及一种用于车辆驱动的闭式回路液压系统。
背景技术
闭式回路是液压介质在由液压泵和液压马达首尾相连构成的管路中进行封闭循环的液压系统，在闭式回路中，循环的液压介质不经过油箱。闭式回路已广泛应用于农业机械、工程机械、特种车辆等车辆的驱动系统上，采用闭式回路驱动的车辆在启机加速过程中，由于闭式泵实时排量与油门踏板压下位移之间存在滞后，致使车辆加速不灵敏；在制动减速过程中，闭式泵排量减小，闭式泵与液压马达功能互换，会致使闭式泵进油侧产生高压以促使车辆减速，此时极易引起驱动闭式泵的发动机发生超速，为了缓解闭式泵进油侧的高压，现有技术一般是在闭式泵进油管上设置高压溢流阀，使进油管中的部分高压油通过高压溢流阀回到油箱当中，会导致油箱中的油温升高。
由于现有闭式回路静压驱动系统使车辆在启机加速过程中加速不灵敏，影响用户的使用体验；而在制动减速过程中发热量过大，导致油温升高，对静压驱动系统和润滑系统都会带来负面影响。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种可以改善车辆加速减速性能的静压驱动系统，以克服现有技术的上述缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于改善车辆加速减速性能的静压驱动系统，包括闭式泵和液压马达，所述闭式泵和液压马达之间通过供油管路和回油管路相连接，构成闭式回路，还包括一储放能模块，所述储放能模块包括以下组件：油门踏板位移检测元件，用于检测油门踏板的位移，并与一控制器相连接；第一储能管路，连接有第一储能器和第一通断阀；第二储能管路，连接有第二储能器和第二通断阀；第一压力检测元件和第二压力检测元件，位于第一储能管路上，且第一压力检测元件和第一储能器位于第一通断阀的同一侧，第二压力检测元件位于第一通断阀的另一侧，第一压力检测元件和第二压力检测元件均与所述控制器相连接；换向阀，用于将第一储能管路和第二储能管路分别连接于所述供油管路和回油管路；当控制器控制第一通断阀和第二通断阀同时打开时，所述第一储能器和第二储能器的其中一个工作在储能状态，另一个工作在放能状态。
优选地，所述第一储能管路和第二储能管路上均设有安全阀。
优选地，所述第一通断阀和第二通断阀均由一个电磁先导阀和一个液控通断阀组合构成，其中电磁先导阀与所述控制器相连接。
优选地，所述换向阀为液控换向阀，所述液控换向阀自动地将所述供油管路和回油管路中的高压管路连接到第一储能管路，将所述供油管路和回油管路中的低压管路连接到第二储能管路。
本发明要解决的另一个技术问题是提供一种用于改善车辆加速减速性能的方法，所述车辆采用上述的静压驱动系统，所述方法为：
当车辆加速时，所述换向阀将第一储能管路连接于所述供油管路，将第二储能管路连接于所述回油管路；当油门踏板位移检测元件检测到油门开度在加速变大时，控制器比较第一压力检测元件和第二压力检测元件对应的压力值大小；若第一压力检测元件对应的压力值小于第二压力检测元件对应的压力值，则第一通断阀和第二通断阀保持关闭；若第一压力检测元件对应的压力值大于第二压力检测元件对应的压力值，则第一通断阀和第二通断阀开启，此时第一储能器开始向所述供油管路补充油液，而回油管路中的部分油液开始储存入第二储能器中，直至第一压力检测元件和第二压力检测元件对应的压力值相当，或者油门踏板位移检测元件检测到油门开度不再继续增加为止；
当车辆减速时，所述换向阀将第一储能管路连接于所述回油管路，将第二储能管路连接于所述供油管路；当油门踏板位移检测元件检测到油门开度在加速减小时，控制器比较第一压力检测元件和第二压力检测元件对应的压力值大小；若第一压力检测元件对应的压力值大于第二压力检测元件对应的压力值，则第一通断阀和第二通断阀保持关闭；若第一压力检测元件对应的压力值小于第二压力检测元件对应的压力值，则第一通断阀和第二通断阀开启，此时回油管路中的部分油液开始储存入第一储能器中，而第二储能器开始向所述供油管路补充油液，直至第一压力检测元件和第二压力检测元件对应的压力值相当，或者油门踏板位移检测元件检测到油门开度不再继续减小为止。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在不影响车辆正常驾驶功能的情况下，在原有闭式回路中增设了储放能模块，在车辆加速过程中，当油门开度在加速变大时，储能器可以向供油管路提供补充的压力油液，以弥补闭式泵实时排量的不足，从而有力地改善了车辆的加速性能；在车辆减速过程中，当油门开度在加速减小时，回油管路中的一部分高压油可以储存到储能器中，可以缓解在闭式泵进油侧产生的高压，避免发动机发生超速，同时也可以避免采用溢流阀向油箱泄流，在实现节能的同时也有效减少了液压系统的发热。
附图说明
图1是本发明用于改善车辆加速减速性能的静压驱动系统的逻辑框图。
图2是本发明中的储放能模块在车辆加速状态下的示意图。
图3是本发明中的储放能模块在车辆减速状态下的示意图。
图中：
1、闭式泵 12、供油管路
2、液压马达 21、回油管路
3、储放能模块 30、换向阀
31、第一储能管路 32、第二储能管路
33、安全阀 34、油门踏板位移检测元件
35、控制器 36、电磁先导阀
37、液控通断阀 38、截止阀
39、节流器 311、第一储能器
312、第一通断阀 314、第一压力检测元件
315、第二压力检测元件 321、第二储能器
322、第二通断阀 4、油箱
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明一种用于改善车辆加速减速性能的静压驱动系统包括闭式泵1和液压马达2，闭式泵1和液压马达2之间通过供油管路12和回油管路21相连接，构成闭式回路。本发明还包括一储放能模块3，储放能模块3并联在供油管路12和回油管路21之间。
具体地，如图2所示，所述储放能模块3包括第一储能管路31、第二储能管路32和换向阀30，其中换向阀30用于将第一储能管路31和第二储能管路32分别连接于所述供油管路12和回油管路21，即换向阀30可以将第一储能管路31与供油管路12相连接，将第二储能管路32与回油管路21相连接；也可以通过换向动作，将第一储能管路31与回油管路21相连接，将第二储能管路32与供油管路12相连接。在图2所示的优选实施例中，换向阀30为液控换向阀，液控换向阀30的两个控制口分别与供油管路12和回油管路21相连通，利用供油管路12和回油管路21的压力变化可以实现液控换向阀30的自动切换，从而将供油管路12和回油管路21中的高压管路自动地连接到第一储能管路31，将供油管路12和回油管路21中的低压管路自动地连接到第二储能管路32。
继续参照图2，在第一储能管路31中连接有第一储能器311和第一通断阀312，在第二储能管路32中连接有第二储能器321和第二通断阀322；第一储能管路31和第二储能管路32上还可以设置安全阀33，当第一储能器311或第二储能器321中的压力大于设定的上限值时，可以向油箱4中泄压，以保证第一储能器311和第二储能器321的安全。另外，第一储能管路31和第二储能管路32还通过节流器39和截止阀38与油箱4相连接，以便于对第一储能器311和第二储能器321进行放液。其中截止阀38可为电磁控制、机动控制或手动控制，节流器39可为固定式，亦可为可调式。
除了上述液压元件外，储放能模块3还包括电控系统，如图2所示，电控系统包括油门踏板位移检测元件34、控制器35、第一压力检测元件314和第二压力检测元件315。其中，油门踏板位移检测元件34用于检测油门踏板的位移，并与控制器35相连接；第一压力检测元件314和第二压力检测元件315设置在第一储能管路31上，且第一压力检测元件314和第一储能器311位于第一通断阀312的同一侧，因此第一压力检测元件314可以检测第一储能器311的出口压力；而第二压力检测元件315位于第一通断阀312的另一侧，即第二压力检测元件315位于第一通断阀312和换向阀30之间，因此第二压力检测元件315可以检测与第一储能管路31相连接的供油管路12或回油管路21上的压力。第一压力检测元件314和第二压力检测元件315均与控制器35相连接。
优选地，所述第一通断阀312和第二通断阀322均由一个电磁先导阀36和一个液控通断阀37组合构成，其中电磁先导阀36与控制器35相连接，当电磁先导阀36在控制器35的控制下导通时，液控通断阀37也随之导通；而当电磁先导阀36在控制器35的控制下关闭时，液控通断阀37也随之关闭。当然，第一通断阀312和第二通断阀322也可以采用其它形式的电控通断阀。
下面对上述静压驱动系统用于改善车辆加速减速性能的方法进行说明。
一、加速过程
如图2所示，以车辆前进时的状态为例进行说明。闭式泵泵出的高压油通过供油管路12供给液压马达，液压马达旋转驱动车辆前进，液压马达的回油通过回油管路21返回闭式泵。当车辆匀速行驶或加速行驶时，由于供油管路12的压力大于回油管路21的压力，因此换向阀30的导通状态如图2所示，即换向阀30将第一储能管路31连接于供油管路12，将第二储能管路32连接于回油管路21。
当油门踏板位移检测元件34检测到油门开度在加速变大时，控制器35比较第一压力检测元件314和第二压力检测元件315对应的压力值大小；若第一压力检测元件314对应的压力值小于第二压力检测元件315对应的压力值，说明第一储能器311的压力小于供油管路12的压力，第一储能器311无法为供油管路12补充压力油，因此第一通断阀312和第二通断阀322保持关闭。
若第一压力检测元件314对应的压力值大于第二压力检测元件315对应的压力值，说明第一储能器311的压力大于供油管路12的压力，则控制器35将第一通断阀312和第二通断阀322开启，那么第一储能器311与供油管路12连通，第二储能器321与回油管路21连通。第一储能器311为供油管路12提供补充的压力油，以弥补闭式泵实时排量的不足，实现放能，使液压马达可以较快地获得加速动力，从而大大改善了车辆的加速性能。在液压马达的排量快速提升的同时，由于闭式泵的排量未能随油门开度实时变大，因此回油管路21中的压力也会升高，这样回油管路21中的部分油液开始储存入第二储能器321中，实现储能。直到第一压力检测元件314和第二压力检测元件315对应的压力值相当，或者油门踏板位移检测元件34检测到油门开度不再继续增加，上述第一储能器311放能、第二储能器321储能的过程才会停止。
二、减速过程
当车辆减速时，油门开度加速减小，闭式泵的排量会逐步减小直至归零，但在车辆惯性的推动下，液压马达继续保持原向旋转，此时闭式泵与液压马达的功能发生了互换，液压马达在惯性驱动下旋转泵油，提供动力；而闭式泵及其发动机提供阻力，相当于负载。在这种情况下，回油管路21的压力大于供油管路12的压力，因此换向阀30的导通状态发生变化，如图3所示，即换向阀30将第一储能管路31连接于回油管路21，而将第二储能管路32连接于供油管路12。
当油门踏板位移检测元件34检测到油门开度在加速减小时，控制器35比较第一压力检测元件314和第二压力检测元件315对应的压力值大小；若第一压力检测元件314对应的压力值大于第二压力检测元件315对应的压力值，说明第一储能器311的压力大于回油管路21的压力，第一储能器311无法为回油管路21缓解压力，则第一通断阀312和第二通断阀322保持关闭。
若第一压力检测元件314对应的压力值小于第二压力检测元件315对应的压力值，说明第一储能器311的压力小于回油管路21的压力，则控制器35将第一通断阀312和第二通断阀322开启，此时回油管路21中的部分油液开始储存入第一储能器311中，实现储能，可以缓解在闭式泵进油侧产生的高压，避免发动机发生超速，同时也可以避免通过溢流阀向油箱泄流，在实现节能的同时也有效减少了液压系统的发热。在液压马达保持较大排量的同时，由于闭式泵的排量已逐步减小直至归零，因此供油管路12中的压力和流量会降低，为了避免液压马达产生吸空，第二储能器321可以向供油管路12补充油液，实现放能。直到第一压力检测元件314和第二压力检测元件315对应的压力值相当，或者油门踏板位移检测元件34检测到油门开度不再继续减小，上述第一储能器311储能、第二储能器321放能的过程才会停止。
以上所述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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于改善车辆加速减速性能的静压驱动系统，包括闭式泵(1)和液压马达(2)，所述闭式泵(1)和液压马达(2)之间通过供油管路(12)和回油管路(21)相连接，构成闭式回路，其特征在于，还包括一储放能模块(3)，所述储放能模块(3)包括以下组件：
油门踏板位移检测元件(34)，用于检测油门踏板的位移，并与一控制器(35)相连接；
第一储能管路(31)，连接有第一储能器(311)和第一通断阀(312)；
第二储能管路(32)，连接有第二储能器(321)和第二通断阀(322)；
第一压力检测元件(314)和第二压力检测元件(315)，位于第一储能管路(31)上，且第一压力检测元件(314)和第一储能器(311)位于第一通断阀(312)的同一侧，第二压力检测元件(315)位于第一通断阀(312)的另一侧，第一压力检测元件(314)和第二压力检测元件(315)均与所述控制器(35)相连接；
换向阀(30)，用于将第一储能管路(31)和第二储能管路(32)分别连接于所述供油管路(12)和回油管路(21)；
当控制器(35)控制第一通断阀(312)和第二通断阀(322)同时打开时，所述第一储能器(311)和第二储能器(321)的其中一个工作在储能状态，另一个工作在放能状态。
2.根据权利要求1所述的静压驱动系统，其特征在于，所述第一储能管路(31)和第二储能管路(32)上均设有安全阀(33)。
3.根据权利要求1所述的静压驱动系统，其特征在于，所述第一通断阀(312)和第二通断阀(322)均由一个电磁先导阀(36)和一个液控通断阀(37)组合构成，其中电磁先导阀(36)与所述控制器(35)相连接。
4.根据权利要求1所述的静压驱动系统，其特征在于，所述换向阀(30)为液控换向阀，所述液控换向阀自动地将所述供油管路(12)和回油管路(21)中的高压管路连接到第一储能管路(31)，将所述供油管路(12)和回油管路(21)中的低压管路连接到第二储能管路(32)。
5.一种用于改善车辆加速减速性能的方法，所述车辆采用权利要求1所述的静压驱动系统，
其特征在于，
当车辆加速时，所述换向阀(30)将第一储能管路(31)连接于所述供油管路(12)，将第二储能管路(32)连接于所述回油管路(21)；当油门踏板位移检测元件(34)检测到油门开度在加速变大时，控制器(35)比较第一压力检测元件(314)和第二压力检测元件(315)对应的压力值大小；若第一压力检测元件(314)对应的压力值小于第二压力检测元件(315)对应的压力值，则第一通断阀(312)和第二通断阀(322)保持关闭；若第一压力检测元件(314)对应的压力值大于第二压力检测元件(315)对应的压力值，则第一通断阀(312)和第二通断阀(322)开启，此时第一储能器(311)开始向所述供油管路(12)补充油液，而回油管路(21)中的部分油液开始储存入第二储能器(321)中，直至第一压力检测元件(314)和第二压力检测元件(315)对应的压力值相当，或者油门踏板位移检测元件(34)检测到油门开度不再继续增加为止；
当车辆减速时，所述换向阀(30)将第一储能管路(31)连接于所述回油管路(21)，将第二储能管路(32)连接于所述供油管路(12)；当油门踏板位移检测元件(34)检测到油门开度在加速减小时，控制器(35)比较第一压力检测元件(314)和第二压力检测元件(315)对应的压力值大小；若第一压力检测元件(314)对应的压力值大于第二压力检测元件(315)对应的压力值，则第一通断阀(312)和第二通断阀(322)保持关闭；若第一压力检测元件(314)对应的压力值小于第二压力检测元件(315)对应的压力值，则第一通断阀(312)和第二通断阀(322)开启，此时回油管路(21)中的部分油液开始储存入第一储能器(311)中，而第二储能器(321)开始向所述供油管路(12)补充油液，直至第一压力检测元件(314)和第二压力检测元件(315)对应的压力值相当，或者油门踏板位移检测元件(34)检测到油门开度不再继续减小为止。
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