CN113443004A - 一种电动装载车转向系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动装载车转向系统，包括控制模块和液压模块，所述液压模块包括油箱、与控制模块电连接的电磁比例换向阀、出油口与所述电磁比例换向阀的进油口连通的变量泵、与所述变量泵传动连接的电动机、进油口与所述电磁比例换向阀的回油口连通的电磁换向阀、进油口与所述电磁换向阀的出油口连通的定量马达以及与所述定量马达传动连接的发电机，所述电动机、所述电磁换向阀和所述发电机分别与所述控制模块电连接，所述变量泵的进油口和所述定量马达的出油口分别与所述油箱连通。通过定量马达代替装载机常规转向系统中的背压阀，发电机与该定量马达传动连接来设置回油背压，使得转向更平稳，实现回油油路的液压能量回收，能耗相对较低。

Description

一种电动装载车转向系统
技术领域
本发明涉及一种转向系统，尤其是一种电动装载车转向系统。
背景技术
装载机转向系统控制装载机的行进方向，装载机实际作业需频繁带载或空载转向，转向系统工作性能对装载机整车工作性能影响巨大。随着生产率的提高，装载机的重量和操作速度也相应增加，加之使用条件复杂以及采用了宽基或超宽基的低压轮胎，这就要求转向系统能克服更大的转向阻力矩，而传统的装载机转向系统通常采用机械连接或液压连接，转向系统采用定量泵供油，系统的节流和溢流损失非常大，且传统装载机转向系统中的压力补偿器为维持主阀前后压差稳定将补偿压力都消耗在补偿阀口上，存在较大的能量损耗。
随着电动化技术的发展，市场上出现了许多电动装载机，这类电动装载机通常采用纯电驱动的转向液压系统，而目前纯电驱动的转向液压系统所消耗的能量约占动力电池输出总能量的20％，其耗能程度对于整车节能性具有重大影响，因此，提高装载机转向液压系统节能性至关重要。
有鉴于此，本申请人对上述问题进行了深入的研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能耗相对较低的电动装载车转向系统。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电动装载车转向系统，包括控制模块和液压模块，所述液压模块包括油箱、与控制模块电连接的电磁比例换向阀、出油口与所述电磁比例换向阀的进油口连通的变量泵、与所述变量泵传动连接的电动机、进油口与所述电磁比例换向阀的回油口连通的电磁换向阀、进油口与所述电磁换向阀的出油口连通的定量马达以及与所述定量马达传动连接的发电机，所述电动机、所述电磁换向阀和所述发电机分别与所述控制模块电连接，所述变量泵的进油口和所述定量马达的出油口分别与所述油箱连通。
作为本发明的一种改进，所述液压模块还包括与所述控制模块电连接的先导式比例溢流阀，所述先导式比例溢流阀的进油口与所述电磁比例换向阀的进油口连通，所述先导式比例溢流阀的主阀出油口连接有变量马达，所述变量马达与所述变量泵传动连接，所述变量马达的出油口和所述先导式比例溢流阀的先导出油口分别与所述油箱连通。
作为本发明的一种改进，所述液压模块还包括左转向油缸和右转向油缸，所述左转向油缸和所述右转向油缸都具有用于驱动对应的活塞杆伸出的无杆腔和用于驱动对应的活塞杆回缩的有杆腔，所述电磁比例换向阀具有两个工作油口，其中一个所述工作油口分别与所述左转向油缸的所述无杆腔和所述右转向油缸的所述有杆腔连通，另一个所述工作油口分别与所述右转向油缸的所述无杆腔和所述左转向油缸的所述有杆腔连通。
作为本发明的一种改进，所述左转向油缸或所述右转向油缸上设置有与所述控制模块电连接的位移传感器。
作为本发明的一种改进，其中一个所述工作油口上连接有第一压力传感器，所述电磁比例换向阀的进油口上连接有第二压力传感器，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别与所述控制模块电连接。
作为本发明的一种改进，两个所述工作油口上分别连接有与所述油箱连通的补油管，各所述补油管上分别设置有单向阀。
作为本发明的一种改进，各所述补油管上都连接有与对应的所述单向阀并联布置的溢流阀。
作为本发明的一种改进，还包括与所述控制模块电连接电子方向盘，所述电子方向盘上设置有轴角编码器。
采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的转向系统，采用定量马达代替装载机常规转向系统中的背压阀，通过发电机与该定量马达传动连接来设置回油背压，使得转向更平稳，实现回油油路的液压能量回收，能耗相对较低。
2、由于设置有发电机，当将要达到转向限位时，通过增大发电机的转矩，来增大回油背压，使得转向系统能够减小限位冲击和晃动，稳定性相对较高。
3、通过设置先导式比例溢流阀，可通过对先导式比例溢流阀先导压力的调节来控制比例方向阀前后压差，并且溢流油液推动变量马达旋转，而对变量马达排量的改变可以使得输出功率可控，为变量泵提供驱动负载所需功率，实现了溢流能耗的回收再利用，降低了电动机消耗功率，提高了装载机转向系统的效率。
附图说明
图1为本发明电动装载车转向系统的结构原理示意图。
图中标示对应如下：
10-控制模块；
21-油箱； 22-电磁比例换向阀；
23-变量泵； 24-电动机；
25-电磁换向阀； 26-定量马达；
27-发电机； 28-先导式比例溢流阀；
29-变量马达； 30-电子方向盘；
31-轴角编码器； 41-电机控制器；
42-蓄电池； 43-左转向油缸；
44-右转向油缸； 45-位移传感器；
46-第一压力传感器； 47-第二压力传感器；
48-单向阀； 49-溢流阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本实施例提供一种电动装载车转向系统，包括控制模块 10、液压模块以及与控制模块10电连接电子方向盘30，其中，电子方向盘 30上设置有轴角编码器31，用于检测电子方向盘30的转角，该轴角编码器与控制模块10电连接。控制模块10为常规的模块，可从市场上直接购买并根据实际功能需求进行设置而获得，并非本实施例的重点，此处不再详述。
液压模块包括油箱21、与控制模块10电连接的电磁比例换向阀22、出油口与电磁比例换向阀22的进油口(即图1中P口)连通的变量泵23、与变量泵23传动连接的电动机24、进油口与电磁比例换向阀22的回油口 (即图1中T口)连通的电磁换向阀25、进油口与电磁换向阀25的出油口连通的定量马达26以及与定量马达26传动连接的发电机27，其中，电磁换向阀25为两位三通电磁换向阀，电磁比例换向阀22为闭中心三位四通比例换向阀，由于电磁换向阀25有两个出油口，其中一个出油口连接定量马达26，另一个出油口连接油箱21。电动机24与变量泵23以及发电机27 与定量马达26之间的具体传动连接结构为常规的结构，例如通过联轴器实现同轴传动连接等，电动机24、电磁换向阀25、电磁比例换向阀22和发电机27分别与控制模块10电连接，需要说明的是，电动机24和发电机27 都具有电机控制器41，两者都是通过对应的电机控制器41与控制模块10 电连接，且两个电机控制器41都连接有用于为其供电的蓄电池42。
液压模块还包括左转向油缸43和右转向油缸44以及与控制模块10电连接的先导式比例溢流阀28，其中，左转向油缸43或44右转向油缸上设置有与控制模块10电连接的位移传感器45，在本实施例中，位移传感器 45设置在左转向油缸43上。需要说明的是，电动机24、发电机27、电磁换向阀25、电磁比例换向阀22和先导式比例溢流阀28都是作为信号的输出端连接控制模块10，轴角编码器31和位移传感器45都是作为信号输入端连接控制模块10。
先导式比例溢流阀28的进油口与电磁比例换向阀22的进油口连通，也即是与变量泵23的出油口连通，先导式比例溢流阀28的主阀出油口连接有变量马达29，具体的，先导式比例溢流阀28的主阀出油口与变量马达 29的进油口连通。变量马达29与变量泵23通过常规的结构(如联轴器等) 传动连接，变量马达29的出油口、先导式比例溢流阀28的先导出油口、变量泵23的进油口和定量马达26的出油口分别与油箱21连通。
左转向油缸43和右转向油缸44都具有用于驱动对应的活塞杆伸出的无杆腔和用于驱动对应的活塞杆回缩的有杆腔，这类具有无杆腔和有杆腔的油缸为常规的转向油缸，此处不再详述。电磁比例换向阀22具有两个工作油口(即图1中A口和B口)，其中一个工作油口分别与左转向油缸43 的无杆腔和右转向油缸44的有杆腔连通，另一个工作油口分别与右转向油缸44的无杆腔和左转向油缸43的有杆腔连通。此外，其中一个工作油口上连接有第一压力传感器46，电磁比例换向阀22的进油口上连接有第二压力传感器47，第一压力传感器46和第二压力传感器47分别与控制模块10 电连接，且是作为信号输入端连接控制模块10。两个工作油口上分别连接有与油箱21连通的补油管，各补油管上分别设置有单向阀48，且各所述补油管上都连接有与对应的单向阀48并联布置的溢流阀49。
使用时，控制模块10通过给先导式比例溢流阀28的先导阀比例电磁铁一定电压信号控制先导压力，进而控制的先导式比例溢流阀28进口压力，即变量泵23出口压力，当然，此压力值小于预先设定的转向系统的最高安全压力。具体的，当转动电子方向盘30时，轴角编码器31和位移传感器 45将采集到的数据传递给控制模块10，控制模块10处理传递来的数据，并通过大小和极性不同的控制电流来控制电磁比例换向阀22的比例电磁铁，使其阀芯产生相应的位移；电子方向盘30转动得越快，则控制模块10 控制变量泵23的排量变大的同时控制电磁比例换向阀22的阀芯位移加大，即阀口开度变大，从而提供给转向油缸的流量越大，装载机转向就越快；与此同时，将轴角编码器31采集电子方向盘30的转角信号和位移传感器 45采集转向油缸的位移信号传递给控制模块10进行比较，来确定是否通过控制模块10来控制电磁比例换向阀22两端电磁铁失电，使电磁比例换向阀22处于中位，如果是，则装载机停止转向。
本实施例通过先导式比例溢流阀28代替传统的压力补偿器，来实现电磁比例换向阀22的前后压差恒定，从而使得电磁比例换向阀22的出口流量只和阀口开度有关而与负载压力大小无关，保证了转向角度的精确性。通过第一压力传感器46来检测负载压力，第二压力传感器47来检测变量泵23的出口压力，当负载压力变化时，控制模块10通过改变给先导式比例溢流阀28的先导阀比例电磁铁的电压信号来改变先导压力，进而改变变量泵23的出口压力，以此来维持电磁比例换向阀22两端的压差恒定。先导式比例溢流阀28的出油口与变量马达29的进油口相连，而变量马达29 与变量泵23传动连接，通过溢流油液推动变量马达29旋转并通过控制模块10控制变量马达29的排量，为变量泵23提供驱动负载所需功率，从而实现对溢流损耗的回收再利用，降低了电动机消耗功率，提高了装载机转向系统的效率。
当控制模块10控制电磁换向阀25的电磁铁得电时，电磁换向阀25左位工作(本实施例中的左右位置以图1所示位置为例)，回油油液经电磁换向阀25回油箱21。当控制模块10控制电磁换向阀25的电磁铁失电时，电磁换向阀25右位工作，回油油液经电磁换向阀25驱动定量马达26旋转，从而驱动与定量马达26传动连接的发电机27发电，实现对回油油路的液压能量的回收，并且可以利用位移传感器45检测转向油缸位移传递给控制模块10并与设定值比较，当即将到达转向极限位置时，通过增大发电机27 的转矩，来增大转向系统的回油背压，从而实现对装载机达到转向限位时的冲击和晃动的削弱。
上面结合附图对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电动装载车转向系统，包括控制模块和液压模块，其特征在于，所述液压模块包括油箱、与控制模块电连接的电磁比例换向阀、出油口与所述电磁比例换向阀的进油口连通的变量泵、与所述变量泵传动连接的电动机、进油口与所述电磁比例换向阀的回油口连通的电磁换向阀、进油口与所述电磁换向阀的出油口连通的定量马达以及与所述定量马达传动连接的发电机，所述电动机、所述电磁换向阀和所述发电机分别与所述控制模块电连接，所述变量泵的进油口和所述定量马达的出油口分别与所述油箱连通。
2.如权利要求1所述的电动装载车转向系统，其特征在于，所述液压模块还包括与所述控制模块电连接的先导式比例溢流阀，所述先导式比例溢流阀的进油口与所述电磁比例换向阀的进油口连通，所述先导式比例溢流阀的主阀出油口连接有变量马达，所述变量马达与所述变量泵传动连接，所述变量马达的出油口和所述先导式比例溢流阀的先导出油口分别与所述油箱连通。
3.如权利要求2所述的电动装载车转向系统，其特征在于，所述液压模块还包括左转向油缸和右转向油缸，所述左转向油缸和所述右转向油缸都具有用于驱动对应的活塞杆伸出的无杆腔和用于驱动对应的活塞杆回缩的有杆腔，所述电磁比例换向阀具有两个工作油口，其中一个所述工作油口分别与所述左转向油缸的所述无杆腔和所述右转向油缸的所述有杆腔连通，另一个所述工作油口分别与所述右转向油缸的所述无杆腔和所述左转向油缸的所述有杆腔连通。
4.如权利要求3所述的电动装载车转向系统，其特征在于，所述左转向油缸或所述右转向油缸上设置有与所述控制模块电连接的位移传感器。
5.如权利要求3所述的电动装载车转向系统，其特征在于，其中一个所述工作油口上连接有第一压力传感器，所述电磁比例换向阀的进油口上连接有第二压力传感器，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别与所述控制模块电连接。
6.如权利要求3所述的电动装载车转向系统，其特征在于，两个所述工作油口上分别连接有与所述油箱连通的补油管，各所述补油管上分别设置有单向阀。
7.如权利要求6所述的电动装载车转向系统，其特征在于，各所述补油管上都连接有与对应的所述单向阀并联布置的溢流阀。
8.如权利要求1-7中任一权利要求所述的电动装载车转向系统，其特征在于，还包括与所述控制模块电连接电子方向盘，所述电子方向盘上设置有轴角编码器。
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