CN116039590A - 一种液压制动系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液压制动系统，涉及车辆制动技术领域，正常行走时，液压油从变量柱塞泵流出，经过行走马达和第二比例节流阀，并回流到变量柱塞泵形成循环流动。制动时，第一比例节流阀逐渐打开，第二比例节流阀逐渐关闭，液压油从变量柱塞泵流出，一部分液压油经过第一比例节流阀直接流回变量柱塞泵，另一部分液压油经过行走马达和第二比例节流阀并回流到变量柱塞泵；当制动到最大状态，第一比例节流阀完全打开，第二比例节流阀完全关闭，全部液压油经过第一比例节流阀直接流回变量柱塞泵；本发明利用第二比例节流阀逐渐关闭过程中对行走马达施加的反向制动力实现车辆制动，能够避免车轮抱死无法转向，同时减小对行走泵产生的液压冲击。

Description

一种液压制动系统及车辆

技术领域

本发明涉及车辆制动技术领域，更进一步涉及一种液压制动系统。此外，本发明还涉及一种车辆。

背景技术

随着采棉机技术的不断成熟和升级，棉花采收作业已趋于机械化。现有的采棉机行走系统为闭式系统，包括行走泵、过滤器、行走马达、连接管路等组成。制动系统包括油箱、液压泵、行车制动蓄能器、制动阀、行车制动油缸、制动盘、摩擦片以及连接管路组成。

在机采中驾驶员需要快速停车时，普遍为先将前进手柄回拉到中位，利用手柄将行走泵的油压卸掉，待车速下降到一定速度后，再踩下制动踏板使制动盘与摩擦片相结合，产生制动力进行车辆制动，从而达到车辆减速的目的。从拉回手柄到踩下踏板制动的过程中，车辆会向前滑行一段距离，造成待采棉株被碾压。

车辆在快速制动时，常规的盘式制动容易因为紧急刹车出现车轮抱死的状态，特别是在车速较快的时候，紧急制动容易使刹车片和制动盘之间产生高度压强差，从而导致两者贴合无法分离，使车辆无法转向躲避障碍物，对驾驶员造成伤害。

驾驶员在制动时，快速拉回手柄，行走泵的转速不变，排量减小，但行走马达转速并没有减小，即行走马达出口流量依旧很大，油液在行走泵进油口与行走马达出口之间的封闭容积内被挤压，产生较大的压力冲击，虽然有溢流阀溢流保护，但对行走泵长期平稳运行有很大影响。

对于本领域的技术人员来说，如何实现快速制动停止，避免车轮抱死无法转向，减小对行走泵产生的液压冲击，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种液压制动系统，利用对行走马达产生反向冲击提供制动力，可以避免车轮抱死无法转向，减小对行走泵产生的液压冲击，具体方案如下：

一种液压制动系统，包括变量柱塞泵和行走马达，还包括第一比例节流阀和第二比例节流阀，所述第二比例节流阀串联设置于所述变量柱塞泵的前进回油口和所述行走马达之间的循环油路上；所述第一比例节流阀与所述行走马达并联设置，所述第一比例节流阀的其中一端连接于所述变量柱塞泵的前进回油口和所述第二比例节流阀之间，所述第一比例节流阀的另一端连接于所述变量柱塞泵的前进出油口和所述第二比例节流阀之间；

所述第一比例节流阀和所述第二比例节流阀为比例调节阀，根据制动时踏板的幅度控制所述第一比例节流阀的开度和所述第二比例节流阀的开度；

所述第二比例节流阀用于在非制动时完全导通，制动时按比例减小开度；所述第一比例节流阀用于在非制动时完全闭合，制动时按比例增大开度。

可选地，所述第二比例节流阀和所述行走马达之间设置高压溢流阀。

可选地，还包括连接于油箱和所述变量柱塞泵的变量机构之间的补油泵，所述补油泵为闭式系统补充液压油，并为所述变量机构提供控制压力油。

可选地，还包括连接于油箱和所述变量柱塞泵的变量机构之间的开关阀；

所述开关阀用于在非制动时闭合，制动时完全打开，使所述变量机构卸压。

可选地，所述第一比例节流阀和所述第二比例节流阀为电液比例节流阀或电比例流量阀。

可选地，所述踏板通过可变电压模块检测踩踏幅度。

本发明还提供一种车辆，包括上述任一项所述的液压制动系统。

本发明提供一种液压制动系统，包括变量柱塞泵、行走马达、第一比例节流阀、第二比例节流阀，第二比例节流阀串联设置于变量柱塞泵的前进回油口和行走马达之间的循环油路上；第一比例节流阀与行走马达并联设置，第一比例节流阀的其中一端连接于变量柱塞泵和第二比例节流阀之间；第一比例节流阀和第二比例节流阀为比例调节阀，根据制动时踏板的幅度控制第一比例节流阀的开度和第二比例节流阀的开度；第二比例节流阀用于在非制动时完全导通，制动时按比例减小开度；第一比例节流阀用于在非制动时完全闭合，制动时按比例增大开度。正常行走时，液压油从变量柱塞泵流出，经过行走马达和第二比例节流阀，并回流到变量柱塞泵形成循环流动。制动时，第一比例节流阀逐渐打开，第二比例节流阀逐渐关闭，液压油从变量柱塞泵流出，一部分液压油经过第一比例节流阀直接流回变量柱塞泵，另一部分液压油经过行走马达和第二比例节流阀并回流到变量柱塞泵；当制动到最大状态，第一比例节流阀完全打开，第二比例节流阀完全关闭，全部液压油经过第一比例节流阀直接流回变量柱塞泵，不再经过行走马达和第二比例节流阀；本发明的制动过程利用第二比例节流阀逐渐关闭过程中对行走马达施加的反向制动力实现车辆制动，相对于传统的闸片制动形式，能够避免车轮抱死无法转向，同时减小对行走泵产生的液压冲击。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明液压制动系统处于非制动工作位的液压管路原理示意图；

图2为本发明液压制动系统处于部分制动工作位的液压管路原理示意图；

图3为本发明液压制动系统处于完全制动工作位的液压管路原理示意图；

图4为本发明制动过程的示意图；

图5为可变电压模块的示意图。

图中包括：

变量柱塞泵1、变量机构1.1、第一比例节流阀3、第二比例节流阀4、开关阀5、高压溢流阀6、行走马达7、油箱8。

具体实施方式

本发明提供一种液压制动系统，利用对行走马达产生反向冲击提供制动力，可以避免车轮抱死无法转向，减小对行走泵产生的液压冲击。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的液压制动系统进行详细的介绍说明。

结合图1、图2、图3，图中的实线表示管路，虚线表示控制信号；本发明的液压制动系统包括变量柱塞泵1、行走马达7、第一比例节流阀3和第二比例节流阀4等结构，变量柱塞泵1和行走马达7位于一个供液压油循环流动的管路上。变量柱塞泵1用于对液压油进行加压，使液压油推动马达运动；行走马达7用于输出驱动力，当液压油流经行走马达7时，行走马达7发生转动，根据液压油的流动方向不同，行走马达7可以实现车辆正向行走(前进)和反向行走(后退)。结合图1，当液压油在管路中沿顺时针方向流动时，车辆处于前进状态；液压油在管路中沿逆时针方向流动时，车辆处于后退状态。

第二比例节流阀4串联设置于变量柱塞泵1的前进回油口和行走马达7之间的循环油路上，前进状态下，液压油的流过程是：变量柱塞泵1→行走马达7→第二比例节流阀4→变量柱塞泵1……，形成循环流动。

第一比例节流阀3与行走马达7并联设置，也即变量柱塞泵1在某些情况下，可以分为两路同时经过第一比例节流阀3与行走马达7形成循环，回流到变量柱塞泵1。第一比例节流阀3的其中一端连接于变量柱塞泵1的前进回油口和第二比例节流阀4之间，第一比例节流阀3的另一端连接于变量柱塞泵1的前进出油口和第二比例节流阀4之间；结合图1，第一比例节流阀3的上端连接于变量柱塞泵1的前进出油口和第二比例节流阀4之间，第一比例节流阀3的下端连接于变量柱塞泵1的前进回油口和第二比例节流阀4之间。

第一比例节流阀3和第二比例节流阀4为比例调节阀，根据制动时踏板的幅度控制第一比例节流阀3的开度和第二比例节流阀4的开度；第一比例节流阀3和第二比例节流阀4在开度最大状态和完全闭合之间均存在若干不同的开度状态，能够实现无级调节开度。开度最大情况下表示第一比例节流阀3或第二比例节流阀4完全导通，液压油以最大的流量流动；完全闭合状态表示第一比例节流阀3或第二比例节流阀4封闭不再流通液压油，开度越大则液压油的流量越大，第一比例节流阀3和第二比例节流阀4随控制改变开度状态。

需要注意的是，第一比例节流阀3的开度和第二比例节流阀4的开度与踏板的变化幅度有关，踏板并非仅限定为脚踏板，还可以采用其他的形式，例如手部握持的操纵杆；但通常由脚部踩踏实现制动，脚部对踏板施加压力，一旦松动对踏板的压力，在弹簧的弹力下自动复位。

第二比例节流阀4用于在非制动时完全导通，制动时按比例减小开度；踏板的制动幅度越大，第二比例节流阀4的开度越小，踏板位于最大制动幅度时，第二比例节流阀4完全关闭。第一比例节流阀3用于在非制动时完全闭合，制动时按比例增大开度；踏板的制动幅度越大，第一比例节流阀3的开度越大，踏板位于最大制动幅度时，第二比例节流阀4完全导通。

以下结合图1、图2、图3对本发明的制动过程进行说明：在前进状态下，液压油的流动如图1中箭头所示，变量柱塞泵1提供动力，使液压油流经行走马达7后回流到变量柱塞泵1形成循环。此时仅有第二比例节流阀4流通液压油，第一比例节流阀3不流通液压油。

当开始制动时，变量柱塞泵1的排量会下降，转速不变，通过踏板对第一比例节流阀3和第二比例节流阀4施加信号，使第一比例节流阀3和第二比例节流阀4调节开度状态；结合图2，第一比例节流阀3的开度增大，开始导通液压油；第二比例节流阀4的开度减小，流经行走马达7和第二比例节流阀4的液压油流量减小。此时第一比例节流阀3和第二比例节流阀4均有液压油流通。在此状态下，流经行走马达7的液压油流量减小，行走动力减弱；第二比例节流阀4作用下，减小行走马达7的回油路的通流面积，在第二比例节流阀4前后产生压差，阀前较大的压力作用于行走马达7出油口，产生一个较大的制动力，使车辆快速停止，阀后较小的压力连变量柱塞泵1的前进回油口，避免前进回油口产生较大的压力冲击。

从开始制动到达制动最大状态时，踏板持续对第一比例节流阀3和第二比例节流阀4施加信号使开度变化逐渐增大，第一比例节流阀3完全打开，第二比例节流阀4完全闭合。结合图3，此时仅第一比例节流阀3流通液压油，第二比例节流阀4不流通液压油。此时行走马达7当中不流通液压油，行走马达7具有停止运动的趋势，使车辆产生最大制动效果。

本发明的液压制动系统不借助车轮设置的制动结构即可实现制动刹车，相对于传统的闸片制动形式，能够避免车轮抱死无法转向；在制动的过程中，从变量柱塞泵1流出的液压油，原本全部经过行走马达7的液压油会经过第一比例节流阀3回流到变量柱塞泵1，可避免液压油在变量柱塞泵1和行走马达7之间被挤压，从而减小对行走泵产生的液压冲击。

在上述方案的基础上，在第二比例节流阀4和行走马达7之间设置高压溢流阀6，高压溢流阀6的其中一端连接于第二比例节流阀4和行走马达7之间的管路，高压溢流阀6的另一端连接于油箱8，当第二比例节流阀4和行走马达7之间的油压过高时，从高压溢流阀6排出到油箱8，从而避免油压过高造成损坏。

变量柱塞泵1设置变量机构1.1，变量机构1.1为变量柱塞泵1的一部分，在变量柱塞泵1的变量机构1.1和油箱8之间连接补油泵2，补油泵2为闭式系统补充液压油，并为变量机构1.1提供控制压力油；液压油在循环流动过程中存在冲洗散热，通过补油泵2补充冷却的液压油。

在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，本发明的液压制动系统还包括连接于油箱8和变量柱塞泵1的变量机构1.1之间的开关阀5；开关阀5具有两个状态，一个状态时完全打开，另一个状态是完全闭合。

开关阀5用于在非制动时闭合，制动时完全打开，使变量机构1.1卸压。结合图1在正常行走时，开关阀5保持闭合，变量机构1.1中保持补油泵的油压，维持正常行走所需。

结合图2，当进行制动时，一旦开关阀5接收到制动信号，开关阀5完全打开，立即将变量机构1.1中液压油排到油箱8，瞬间降低变量机构1.1中的油压；在开关阀5作用下，变量柱塞泵1的排量快速归零，减小变量柱塞泵1的输出。直到制动信号完全解除开关阀5恢复到闭合状态。

开关阀5代替了传统制动过程中拉动手柄的作用，变量机构1.1油压卸载过程与行走马达7的制动过程同步进行。

具体地，本发明中的第一比例节流阀3和第二比例节流阀4为电液比例节流阀或电比例流量阀，能够进行比例调节开度。

具体地，踏板通过可变电压模块检测踩踏幅度，如图5所示，可变电压模块可选用滑动变阻器等形式，通过踏板的制动幅度调节控制信号电压，控制信号电压发生变化，从而使第一比例节流阀3、第二比例节流阀4和开关阀5做相应的动作。结合图4，当需要制动时，踩动踏板，踏板通过可变电压模块向第一比例节流阀3、第二比例节流阀4和开关阀5分别发送信号，第一比例节流阀3、第二比例节流阀4按比例调节开度，开关阀5切换状态，使行走马达7制动。

总体而言，本发明的液压制动系统具有如下特点：

1、在制动时，制动能力的大小跟踏板的制动幅度成正相关，即踩动幅度越大，制动能力越强。

2、制动时，将变量柱塞泵1控制排量大小的液压油引回油箱8，快速减小变量柱塞泵1的排量，减小制动过程中功率消耗。

3、制动时，系统将旁通行走马达7的进油油路，即切断整车前进的驱动力。

4、制动时，减小行走马达7的回油路的通流面积，面积越小，在第二比例节流阀4前后产生的压差越大，较大的压力反向作用于行走马达7，产生一个较大的制动力，使车辆制动。同时，由于第二比例节流阀4后产生的压降，避免变量柱塞泵1前进回油口产生较大的压力冲击。

5、行走马达7至第二比例节流阀4之间有一个高压溢流阀6，限制由于阀口节流产生的最高压力，保护行走马达7。

本发明的一种液压制动系统的系统压力高，产生的制动力矩大，元件所需空间小，系统响应速度较快，系统带有过压保护，工作可靠稳定。在制动过程中，可避免变量柱塞泵1前进回油口端产生瞬时高压，保护变量柱塞泵1；同时高压溢流阀6限制行走马达7的最高压力，保护行走马达7。在制动过程中，变量柱塞泵1输出功率快速降低，节约油耗成本。本发明取消了行车制动盘和摩擦片的结构，消除了制动过程中由于摩擦片产生火花造成车辆起火，或轮胎抱死的安全隐患。

本发明还提供一种车辆，包括上述的液压制动系统，该车辆可以达到相同的效果。该车辆的其他部分请参考现有技术，本发明在此不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种液压制动系统，包括变量柱塞泵(1)和行走马达(7)，其特征在于，还包括第一比例节流阀(3)和第二比例节流阀(4)，所述第二比例节流阀(4)串联设置于所述变量柱塞泵(1)的前进回油口和所述行走马达(7)之间的循环油路上；所述第一比例节流阀(3)与所述行走马达(7)并联设置，所述第一比例节流阀(3)的其中一端连接于所述变量柱塞泵(1)的前进回油口和所述第二比例节流阀(4)之间，所述第一比例节流阀(3)的另一端连接于所述变量柱塞泵(1)的前进出油口和所述第二比例节流阀(4)之间；

所述第一比例节流阀(3)和所述第二比例节流阀(4)为比例调节阀，根据制动时踏板的幅度控制所述第一比例节流阀(3)的开度和所述第二比例节流阀(4)的开度；

所述第二比例节流阀(4)用于在非制动时完全导通，制动时按比例减小开度；所述第一比例节流阀(3)用于在非制动时完全闭合，制动时按比例增大开度。

2.根据权利要求1所述的液压制动系统，其特征在于，所述第二比例节流阀(4)和所述行走马达(7)之间设置高压溢流阀(6)。

3.根据权利要求1所述的液压制动系统，其特征在于，还包括连接于油箱(8)和所述变量柱塞泵(1)的变量机构(1.1)之间的补油泵(2)，所述补油泵(2)为闭式系统补充液压油，并为所述变量机构(1.1)提供控制压力油。

4.根据权利要求1至3任一项所述的液压制动系统，其特征在于，还包括连接于油箱(8)和所述变量柱塞泵(1)的变量机构(1.1)之间的开关阀(5)；

所述开关阀(5)用于在非制动时闭合，制动时完全打开，使所述变量机构(1.1)卸压。

5.根据权利要求4所述的液压制动系统，其特征在于，所述第一比例节流阀(3)和所述第二比例节流阀(4)为电液比例节流阀或电比例流量阀。

6.根据权利要求4所述的液压制动系统，其特征在于，所述踏板通过可变电压模块检测踩踏幅度。

7.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的液压制动系统。

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