CN113928981A - 工程车辆及其液压驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工程车辆及其液压驱动系统，液压驱动系统包括上车液压系统、下车辅助驱动系统以及为二者系统供油的共用变量泵，下车辅助驱动系统包括工作马达、用于切换控制工作马达的马达控制阀以及设置在马达控制阀与共用变量泵之间的下车辅助供油油路中的电控截止阀。本发明优化了工程车辆液驱系统，上车液压系统与下车辅助驱动系统共用变量泵，使得动力系统更加紧凑，降低了整机成本；可通过电控截止阀控制开启或关闭下车辅助驱动系统，防止上车、下车系统同时工作，当上车液压系统不工作时，可以通过马达控制阀切换下车的工作马达的正反转，最终实现工程车辆的前进、后退，提高工程车辆在低附着路面及较大坡度路面上的通过性能。

Description

工程车辆及其液压驱动系统
技术领域
本发明属于工程机械领域，具体地，涉及一种工程车辆及其液压驱动系统。
背景技术
起重机等工程车辆一般设有液压辅助驱动系统，以提高起重机在低附着路面及较大坡度路面上的通过性能，其中液压元件具有体积小、成本低等特点，用于起重机辅助驱动前景良好。
由于起重机的特殊性，其上车动作和下车动作不能同时进行，因而一般上车液压系统和下车液压系统相互独立，上车的变幅机构、伸缩机构等需要独立的油泵驱动，下车的液压辅助驱动系统也具有独立的油泵。具体地，在常规的液压辅助驱动系统中，工作马达通过马达控制阀直接与底盘的变量泵相连，通过马达控制阀的切换动作实现马达的正反转。当马达控制阀切换至例如左位时，工作马达转动，驱动起重机向前行驶，当马达控制阀切换至右位时，工作马达反转，实现起重机后退功能。当马达控制阀切换至中位状态时，液压马达处于浮动状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种工程车辆及其液压驱动系统，其动力系统更紧凑，系统成本更低。
为实现上述目的，本发明提供了一种工程车辆的液压驱动系统，所述液压驱动系统包括上车液压系统、下车辅助驱动系统以及为所述上车液压系统和下车辅助驱动系统供油的共用变量泵，所述下车辅助驱动系统包括工作马达、用于切换控制所述工作马达的马达控制阀以及设置在所述马达控制阀与所述共用变量泵之间的下车辅助供油油路中的电控截止阀。
在一些实施方式中，所述共用变量泵的油泵出油口与负载反馈口之间连接有负载反馈油路，所述负载反馈油路中设有阻尼元件。
在一些实施方式中，所述负载反馈油路连接有旁接溢流油路，所述旁接溢流油路中设有比例溢流阀。
在一些实施方式中，所述负载反馈油路中设有与所述阻尼元件串联的第一梭阀，所述第一梭阀的第一端进油口连接所述阻尼元件，且第二端进油口连接所述上车液压系统的主控制阀的工作油压反馈油口，所述第一梭阀的出油口连接所述负载反馈口。
在一些实施方式中，所述液压驱动系统还包括专为所述上车液压系统供油的上车变量泵，所述上车液压系统的主控制阀的工作油压反馈油口分别连接至所述上车变量泵的负载反馈口和所述第一梭阀的所述第二端进油口。
在一些实施方式中，所述电控截止阀包括：
插装阀，所述插装阀包括阀内油腔以及与所述阀内油腔相连的主进油口和主出油口，所述主进油口与所述共用变量泵的油泵出油口之间通过所述下车辅助供油油路相连，所述主出油口连接至所述马达控制阀；和
先导阀件，所述先导阀件的出油口与所述插装阀的控制油腔相连并用于控制所述主进油口与所述主出油口之间的通断。
在一些实施方式中，所述先导阀件为具有第一电磁铁的第一电磁换向阀，所述先导阀件的进油口连接至所述插装阀的阀内油腔或所述负载反馈油路，所述第一电磁铁用于切换连接所述先导阀件的出油口与进油口或者切换连接所述先导阀件的出油口与回油口。
在一些实施方式中，所述电控截止阀还包括：
第二梭阀，所述第二梭阀的第一端进油口连接插装阀的阀内油腔，且第二端进油口连接所述负载反馈油路，所述第二梭阀的出油口连接所述先导阀件的进油口。
在一些实施方式中，所述马达控制阀为三位四通的第二电磁换向阀。
在一些实施方式中，所述工程车辆为起重机，所述上车液压系统包括变幅机构和伸缩机构，所述变幅机构和伸缩机构的各自工作油路分别连接至所述上车液压系统的主控制阀。
此外，本发明还提供了一种工程车辆，所述工程车辆包括根据本发明上述的工程车辆的液压驱动系统。
在本发明中，工程车辆的上车液压系统与下车辅助驱动系统共用变量泵，优化了液驱系统，使得动力系统更加紧凑，在减少油泵的情况下降低了整机成本；当上车液压系统不工作时，可以通过马达控制阀切换下车的工作马达的正反转，最终实现工程车辆的前进、后退，而且可通过电控截止阀控制开启或关闭下车辅助驱动系统，防止上车、下车系统同时工作。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1展示了根据本发明的具体实施方式的工程车辆的液压驱动系统的结构原理图；
图2为根据本发明的一种具体实施方式的工程车辆的液压驱动系统的液压原理图；
图3为图2中一种具体实施方式的电控截止阀的结构示意图；和
图4为根据本发明的另一种具体实施方式的工程车辆的液压驱动系统的液压原理图。
附图标记说明
100 主控制阀 200 变幅机构
300 伸缩机构 400 超起机构
500 卷扬机构
1 共用变量泵 2 第一梭阀
3 比例溢流阀 4 阻尼元件
5 电控截止阀 6 马达控制阀
7 工作马达 8 上车变量泵
51 插装阀 52 先导阀件
53 第二梭阀
P 进油口 T 回油口
C 出油口 XL 工作油压反馈油口
P0 油泵出油口 LS 负载反馈口
A 主进油口 B 主出油口
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
下面参考附图描述根据本发明的工程机械及其液压驱动系统。
如图1、图2所示，在本发明的具体实施方式中，公开了一种工程车辆的液压驱动系统，该液压驱动系统包括：
上车液压系统；
下车辅助驱动系统，包括工作马达7、用于切换控制工作马达7的马达控制阀6以及设置在马达控制阀6与共用变量泵1之间的下车辅助供油油路中的电控截止阀5；以及
共用变量泵1，为上车液压系统和下车辅助驱动系统供油。
可比较的，现有的起重机等工程车辆往往需要独立的泵来驱动工作马达7，进而工作马达7驱动底盘前进或后退。相应的，上车系统的变幅机构200、伸缩机构300等也需要独立的泵进行驱动，并通过主控制阀100切换控制，这就导致整机的动力系统比较分散、独立，产生冗余。为此，如图1所示，本发明通过在控制变幅机构200、伸缩机构300的主控制阀100中引出一支油路用于驱动下车辅助驱动系统的工作马达7转动，即二者共用图1所示的共用变量泵1。这样，上车液压系统与底盘辅助驱动系统可共用变量泵，使得动力系统更加紧凑，并大大降低了整机成本。
可见，在本发明中，共用变量泵1既负责给上车的变幅机构200、伸缩机构300提供动力，也给下车辅助驱动系统提供动力。通过电控截止阀5可控制开启或关闭下车辅助驱动系统，以防止上车、下车系统同时动作。而且由于路面状况不同，所需的马达推力大小相应不同，因而一般采用变量泵，为实现马达负载与变量泵之间的反馈控制，参见图2，共用变量泵1的油泵出油口P0与负载反馈口LS之间连接有负载反馈油路，负载反馈油路中设有阻尼元件4。在图2中，负载反馈油路从马达控制阀6的进油口与共用变量泵1的油泵出油口P0之间的下车辅助供油油路中旁支伸出，再回到负载反馈口LS。这样，通过阻尼元件4将共用变量泵1的油泵出油口P0与负载反馈口LS连通，构成恒压回路，可给辅助供油油路供油。
此外，现有的起重机液压驱动系统不能根据路况进行相应的系统压力调节，本发明则进一步通过在上述的负载反馈油路中连接出旁接溢流油路，旁接溢流油路中设有比例溢流阀3，从而在起重机在行驶过程中，可以根据路况，调节系统压力，若路况比较平缓，驱动力矩小时，可以适度调低比例溢流阀3的设定压力；如果路况比较复杂，可以适度调高比例溢流阀3的设定压力，使得系统压力控制在合理范围内，可有效地降低能耗。
由于共用变量泵1也同时负责给上车的变幅机构200、伸缩机构300提供动力，当上车系统动作时，同样需要将上车负载反馈至共用变量泵1，以适应性调节变量泵的油口开度。为此，参见图2，上述的负载反馈油路中还设有与阻尼元件4串联的第一梭阀2，第一梭阀2的第一端进油口连接阻尼元件4，且第二端进油口连接上车液压系统的主控制阀100的工作油压反馈油口XL，第一梭阀2的出油口连接负载反馈口LS。其中，第一梭阀2的作用为选择工作油路的压力，并将其中压力较高的一路反馈到共用变量泵1的负载反馈口LS，从而给出与系统负载相匹配的油泵出油口开度。
电控截止阀5用于控制开启或关闭下车辅助驱动系统，防止上车、下车系统同时工作。在图3中，作为具体示例，电控截止阀5包括：
插装阀51，插装阀51包括阀内油腔以及与阀内油腔相连的主进油口A和主出油口B，主进油口A与共用变量泵1的油泵出油口P0之间通过下车辅助供油油路相连，主出油口B连接至马达控制阀6；和
先导阀件52，先导阀件52的出油口与插装阀51的控制油腔相连并用于控制主进油口A与主出油口B之间的通断。
其中，插装阀51设置在马达控制阀6的进油口与共用变量泵1的油泵出油口P0之间的下车辅助供油油路中，适于大流量高压油通过。先导阀件52用于先导控制插装阀51的通断。
先导阀件52乃至电控截止阀5都可具有多种结构形式，在图3所示的一种具体实施方式中，先导阀件52为具有第一电磁铁Y3的第一电磁换向阀，先导阀件52的进油口P连接至插装阀51的阀内油腔或负载反馈油路，第一电磁铁Y3用于切换连接先导阀件52的出油口C与进油口P或者切换连接先导阀件52的出油口C与回油口T。
参见图2，电控截止阀5的第一电磁铁Y3得电时，先导阀件52的出油口C与其回油口T相连，插装阀51的控制油腔(即图示的主阀芯弹簧腔)泄油，主阀芯打开，插装阀51的主进油口A与主出油口B连通。当电控截止阀5的第一电磁铁Y3不得电时，先导阀件52的出油口C与其进油口P相连，高压先导油进入插装阀51的控制油腔，主阀芯被关闭，插装阀51的主进油口A与主出油口B之间连通截止。
此外，马达控制阀6为工作马达7的换向阀，用于控制其正反转或停止运转。在图2中，马达控制阀6为三位四通的第二电磁换向阀，当然马达控制阀6的结构形式不限于此。
在此基础上，当电控截止阀5的第一电磁铁Y3不得电时，马达控制阀6的第二电磁铁Y1、第三电磁铁Y2均不得电，此时共用变量泵1通过主控制阀100(此处为电液比例阀组)给变幅机构200、伸缩机构300提供动力。此时，马达控制阀6处于中位，工作马达7的进出油口经马达控制阀6的回油口T与油箱接通，此时工作马达7不工作。
当第一电磁铁Y3和马达控制阀6的第二电磁铁Y1得电时，工作马达7转动，驱动起重机向前行驶。当电控截止阀5的第一电磁铁Y3和马达控制阀6的第三电磁铁Y2得电时，工作马达7反转，实现起重机后退功能。
进一步地，电控截止阀5还可包括第二梭阀53，第二梭阀53的第一端进油口连接插装阀51的阀内油腔，且第二端进油口连接负载反馈油路，第二梭阀53的出油口连接先导阀件52的进油口。这样，在电控截止阀5的第一电磁铁Y3不得电时，第二梭阀53的出油口将插装阀51的阀内油腔与负载反馈油路中的压力更大者的油液引入先导阀件52的进油口P，进而高压先导油通过出油口C进入插装阀51的控制油腔，这样能更可靠实现插装阀51的阀口关闭。
需要说明的是，以上具体实施方式中的工程车辆为起重机，上下车为单泵系统，上车液压系统包括变幅机构200和伸缩机构300，变幅机构200和伸缩机构300的各自工作油路分别连接至上车液压系统的主控制阀100。但在图4所示的另一具体实施方式中，采用双泵系统，即包括共用变量泵1和专为上车液压系统供油的上车变量泵8。上车液压系统中，把上车的变幅机构200、伸缩机构300、超起机构400、卷扬机构500与液驱机构组合一起。当上车机构不工作时，通过主控制阀100驱动工作马达7，实现工作马达7的正反转，当上车机构工作时，可以根据具体动作，通过控制主控制阀100分别控制各项上车功能机构，使得系统更加紧凑。
具体地，在图4所示的双泵系统中，上车液压系统的主控制阀100的工作油压反馈油口XL分别连接至上车变量泵8的负载反馈口LS和第一梭阀2的第二端进油口。
此外，本发明还相应公开了一种工程车辆，工程车辆包括根据本发明上述的工程车辆的液压驱动系统。其中，工程车辆不限于起重机，也可以是其他工程车辆，例如消防车、云梯车、挖掘机等等。
综上，本发明方案中，优化了液驱系统，使得下车辅助驱动系统与上车的变幅机构、伸缩机构等共用一个变量泵，当上车系统不工作时，可以通过马达控制阀6切换工作马达7的正反转，最终实现起重机的前进、后退。尤其是，本发明还可以通过比例溢流阀3来调节系统压力，从而可以根据起重机行驶阻力变化，把液驱系统压力调节在合理的范围内，有效的降低能耗。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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。
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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种工程车辆的液压驱动系统，其特征在于，所述液压驱动系统包括上车液压系统、下车辅助驱动系统以及为所述上车液压系统和下车辅助驱动系统供油的共用变量泵(1)，所述下车辅助驱动系统包括工作马达(7)、用于切换控制所述工作马达(7)的马达控制阀(6)以及设置在所述马达控制阀(6)与所述共用变量泵(1)之间的下车辅助供油油路中的电控截止阀(5)。
2.根据权利要求1所述的工程车辆的液压驱动系统，其特征在于，所述共用变量泵(1)的油泵出油口(P0)与负载反馈口(LS)之间连接有负载反馈油路，所述负载反馈油路中设有阻尼元件(4)。
3.根据权利要求2所述的工程车辆的液压驱动系统，其特征在于，所述负载反馈油路连接有旁接溢流油路，所述旁接溢流油路中设有比例溢流阀(3)。
4.根据权利要求2所述的工程车辆的液压驱动系统，其特征在于，所述负载反馈油路中设有与所述阻尼元件(4)串联的第一梭阀(2)，所述第一梭阀(2)的第一端进油口连接所述阻尼元件(4)，且第二端进油口连接所述上车液压系统的主控制阀(100)的工作油压反馈油口(XL)，所述第一梭阀(2)的出油口连接所述负载反馈口(LS)。
5.根据权利要求4所述的工程车辆的液压驱动系统，其特征在于，所述液压驱动系统还包括专为所述上车液压系统供油的上车变量泵(8)，所述上车液压系统的主控制阀(100)的工作油压反馈油口(XL)分别连接至所述上车变量泵(8)的负载反馈口(LS)和所述第一梭阀(2)的所述第二端进油口。
6.根据权利要求2～5中任意一项所述的工程车辆的液压驱动系统，其特征在于，所述电控截止阀(5)包括：
插装阀(51)，所述插装阀(51)包括阀内油腔以及与所述阀内油腔相连的主进油口(A)和主出油口(B)，所述主进油口(A)与所述共用变量泵(1)的油泵出油口(P0)之间通过所述下车辅助供油油路相连，所述主出油口(B)连接至所述马达控制阀(6)；和
先导阀件(52)，所述先导阀件(52)的出油口与所述插装阀(51)的控制油腔相连并用于控制所述主进油口(A)与所述主出油口(B)之间的通断。
7.根据权利要求6所述的工程车辆的液压驱动系统，其特征在于，所述先导阀件(52)为具有第一电磁铁的第一电磁换向阀，所述先导阀件(52)的进油口(P)连接至所述插装阀(51)的阀内油腔或所述负载反馈油路，所述第一电磁铁用于切换连接所述先导阀件(52)的出油口(C)与进油口(P)或者切换连接所述先导阀件(52)的出油口(C)与回油口(T)。
8.根据权利要求7所述的工程车辆的液压驱动系统，其特征在于，所述电控截止阀(5)还包括：
第二梭阀(53)，所述第二梭阀(53)的第一端进油口连接插装阀(51)的阀内油腔，且第二端进油口连接所述负载反馈油路，所述第二梭阀(53)的出油口连接所述先导阀件(52)的进油口。
9.根据权利要求7所述的工程车辆的液压驱动系统，其特征在于，所述马达控制阀(6)为三位四通的第二电磁换向阀。
10.根据权利要求1所述的工程车辆的液压驱动系统，其特征在于，所述工程车辆为起重机，所述上车液压系统包括变幅机构(200)和伸缩机构(300)，所述变幅机构(200)和伸缩机构(300)的各自工作油路分别连接至所述上车液压系统的主控制阀(100)。
11.一种工程车辆，其特征在于，所述工程车辆包括根据权利要求1～10中任意一项所述的工程车辆的液压驱动系统。
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