一种液压辅助驱动与制动系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种液压辅助驱动与制动系统，解决现有商用载货汽车在坏路面上通过性差及在长时间行车制动时制动不稳定的问题，其包括发动机、离合器、变速箱、后驱动桥、两个前轮、加速踏板、制动踏板、车架、取力器、轴向斜盘式高压变量泵、三位四通电磁换向阀、电液比例溢流阀、热交换器、安全阀组、两个结构相同的液压定量马达、油罐和电子控制单元，其中，轴向斜盘式高压变量泵与三位四通电磁换向阀管道连接，三位四通电磁换向阀分别与安全阀组、电液比例溢流阀、油罐管道连，2个结构相同的液压定量马达与轴向斜盘式高压变量泵管道连接。
【专利说明】一种液压辅助驱动与制动系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种属于汽车液压运用【技术领域】的驱动与制动装置，更具体地说，本实用新型涉及一种液压辅助驱动与制动系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着21世纪汽车产业的快速发展，二次调节静液传动技术在传统车辆中的应用取得重大突破，该项技术逐渐引起国内外研究机构以及汽车制造商的高度重视。在国内对液压技术在汽车上的应用研究主要集中在高校，相关的液压驱动技术应用多在节能环保的油液动力耦合系统方面，包括并联、混联液驱混合动力系统等，液压制动技术应用也多局限在制动时液压执行结构方面的研究。在国外，美国Eaton公司将液压驱动技术应用到轿车及城市公交客车等各种类型的车辆；日本三菱公司和德国Μ.A.N公司将液压蓄能系统应用在城市公交客车上，并在欧洲及北美多个城市使用。
[0003]传统的商用货车、大型卡车、牵引车及工程车辆的工况多为乡间坏路面或矿山路面、长坡路面，这些路面不平度较大，附着系数一般较小，车辆在这种路面上行驶时经常会出现驱动轮打滑的现象，影响整车的动力性和通过性，同时车辆经常遇到下坡长时间行车制动情况，需要连续或频繁的使用行车制动器，致使制动鼓和制动片严重磨损，使制动系统容易失去控制，不仅降低了行车制动器的使用寿命，还严重影响行车安全性。
[0004]液压混合动力耦合系统虽然部分改善了传统车辆的动力性和制动性，但是主要的功能在于节能，并且结构改变较大，控制算法复杂，成本高，并不适合在传统载货车、重型卡车和牵引车等车辆上应用；湘潭大学等机构提出的液阻式缓速器可以改善车辆制动性能，但是没有改善车辆在坏路面行驶时的动力性和通过性。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是克服商用载货汽车在坏路面上通过性差及在长时间行车制动时制动不稳定的问题，提出一种在现有车辆的结构基础上安装的一套可以同时改善车辆通过性和制动稳定性的液压辅助驱动与制动系统。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案实现，结合附图:
[0007]本实用新型提供一种液压辅助驱动与制动系统，其包括发动机1、离合器2、变速箱4、后驱动桥5、两个后轮6、两个前轮7、加速踏板18、制动踏板19和车架，发动机I的曲轴输出轴16与离合器2的输入轴采用花键副连接，离合器2的输出轴与变速箱4的输入轴采用花键副连接，变速箱4的输出轴与后驱动桥5的输入轴采用花键副连接；还包括取力器
3、轴向斜盘式高压变量泵9、三位四通电磁换向阀10、电液比例溢流阀11、热交换器12、安全阀组14、2个结构相同的液压定量马达15、油罐13和电子控制单元8，其中，取力器3的输入轴与发动机I驱动附件的输出轴17采用花键副连接，取力器3的输出轴与轴向斜盘式高压变量泵9的转子轴通过法兰盘连接；轴向斜盘式高压变量泵9与三位四通电磁换向阀10管道连接，三位四通电磁换向阀10分别与安全阀组14、电液比例溢流阀11、油罐13管道连接；安全阀组14的出油口与2个结构相同的液压定量马达15的进油口管道连接，2个结构相同的液压定量马达15的出油口与轴向斜盘式高压变量泵9的进油口管道连接；所述电液比例溢流阀11的出油口与热交换器12的进油口管道连接，热交换器12的出油口与油罐13管道连接；电子控制单元8通过信号线分别与发动机1、轴向斜盘式高压变量泵9、三位四通电磁换向阀10、电液比例溢流阀11、加速踏板18及制动踏板19连接。
[0008]根据本实用新型所提供的一种液压辅助驱动与制动系统，轴向斜盘式高压变量泵9的出油口与三位四通电磁换向阀10的P 口通过高压油液管道密封连接，三位四通电磁换向阀10的A 口与安全阀组14的进油口通过高压油液管道密封连接，三位四通电磁换向阀10的B 口与电液比例溢流阀11的进油口通过高压油液管道密封连接，三位四通电磁换向阀10的T 口与油罐13通过低压油液管道密封连接；通过调节三位四通电磁换向阀10阀芯的位置，实现P 口与A 口、B 口、T 口的不同接通位置，控制轴向斜盘式高压变量泵9的出油口接通不同的液压回路。
[0009]根据本实用新型所提供的一种液压辅助驱动与制动系统，2个结构相同的液压定量马达15依次安装在两个前轮7的轮毂上，轴向斜盘式高压变量泵9固定在车架上；安全阀组14的出油口与2个结构相同的液压定量马达15的进油口通过高压油液管道密封连接，2个结构相同的液压定量马达15的出油口与轴向斜盘式高压变量泵9的进油口通过高压油液管道密封连接，构成一条液压回路，2个结构相同的液压定量马达15的输出转子轴与两个前轮7的半轴采用齿轮啮合连接，通过驱动液压定量马达15的输出转子轴转动，将轴向斜盘式高压变量泵9泵出的液压能转化为机械能，驱动前轮7。
[0010]根据本实用新型所提供的一种液压辅助驱动与制动系统，电液比例溢流阀11的出油口与热交换器12的进油口通过低压油液管道密封连接，热交换器12的出油口与油罐13通过低压油液管道密封连接，电液比例溢流阀11、热交换器12及油罐13串行设置。
[0011]根据本实用新型所提供的一种液压辅助驱动与制动系统，2个结构相同的液压定量马达15的额定压力为40MPa，排量为1043ml/r ;轴向斜盘式高压变量泵9为排量75ml/r,最高转速3600rpm的高压P90泵；三位四通电磁换向阀10的中位机能为H形，四口全接通，泵卸荷，操纵方式为电磁铁操纵，弹簧复位，其阀芯位置可以左右调节；电液比例溢流阀11为调压范围为0-40MPa的高压比例溢流阀；热交换器12采用工作温度为40_60°C的水冷式冷却器；安全阀组14由限压40MPa的两个结构型号相同的安全阀组成，两个安全阀的安装位置相反。
[0012]根据本实用新型所提供的一种液压辅助驱动与制动系统的控制方法为:电子控制单元8采集车速信号、发动机I的转速信号、加速踏板18和制动踏板19的位置信号以及液压系统开关key信号来判断驾驶员的意图和车辆行驶状态，从而控制轴向斜盘式高压变量泵9、三位四通电磁换向阀10阀芯位置、电液比例溢流阀11和发动机I油门开度，实现液压辅助驱动与制动系统的开关和工作模式之间的转换，具体包括以下步骤:
[0013]步骤一，采集车速信号、加速踏板18位置信号、制动踏板19位置信号和液压系统开关信号；
[0014]步骤二，判断车速是否大于0，若是，进入步骤三；否则，说明车辆在驻车状态，进入步骤十；
[0015]步骤三，根据车速、加速踏板18和制动踏板19位置信号判断车辆是否制动，若是，进入步骤四；否则，进入步骤五；
[0016]步骤四，车辆处于制动状态，液压系统开启进入缓速制动工作模式:电子控制单元8发送指令调节三位四通电磁换向阀10的阀芯移至右位，P 口与B 口、T 口、A 口接通，调节轴向斜盘式高压变量泵9的斜盘的倾角为最大，同时电子控制单元8根据车速信号和制动需求转矩计算出液压系统的反驱动转矩大小，向电液比例溢流阀11发送指令，调节变量泵9的出油口压力，返回步骤二 ；
[0017]步骤五，判断液压系统开关是否为接通状态，若是进入步骤六，否则进入步骤七；
[0018]步骤六，驾驶员启动液压系统进入辅助驱动工作模式:电子控制单元8发送指令调节三位四通电磁换向阀10的阀芯移至左位，P 口与A 口、T 口与B 口接通，轴向斜盘式高压变量泵9经过安全阀组14和2个液压定量马达15连接，根据发动机I的转速信号和车速信号计算出前轮的液压定量马达15所需求功率，电子控制单元8向变量泵9发送指令，调节其斜盘的倾角大小以提供液压定量马达15合适的驱动力，返回步骤二 ；
[0019]步骤七，判断车速是否大于车速设定限值，若是，则进入步骤八；否则，进入步骤九；
[0020]步骤八，车速大于车速设定限值，液压系统关闭，整车处于发动机单独驱动模式，电子控制单元8发送指令调节三位四通电磁换向阀10的阀芯移至中位，A 口、B 口、P 口、T口相互接通，轴向斜盘式高压变量泵9和液压定量马达15均处于空转状态，返回步骤二 ；
[0021]步骤九，车速小于车速设定限值，液压系统自动开启进入辅助驱动工作模式，即进入步骤六；
[0022]步骤十，结束。
[0023]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0024]1.本实用新型的液压辅助系统中所采用的液压定量马达和液压变量泵与电机相t匕，比功率大，同时体积小、质量轻，占整车空间小，布置安装结构简单。例如电机的比功率约为1.6kw/kg,而液压马达的比功率可达到3.6kw/kg。
[0025]2.本实用新型的液压辅助系统与传统车辆相比，多工况适应能力强，能显著提高车辆的动力性、通过性和爬坡能力，在路面附着系数0.34-0.57之间的路面上，提高牵引力比例约为10%-23%，爬坡度提高比例约为13%-25%。
[0026]3.本实用新型的液压辅助系统与传统车辆相比，在车辆制动时能显著增大制动转矩，同时在长时间行车制动时，可以显著减少制动盘的发热，提高车辆长时间制动时制动效能的稳定性。
[0027]4.本实用新型的液压辅助系统是在现有车辆的结构基础上添加部分液压元件而成，基本不改变原车辆的结构，与液驱混合动力系统相比,整车结构改变较少,成本增加较少。
[0028]5.本实用新型的液压辅助系统采用的静液传动相比高电压控制的电力驱动更具有安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]下面结合附图对本实用新型做进一步的说明:
[0030]图1为本实用新型液压辅助驱动与制动系统的结构原理示意图。[0031]图2为本实用新型液压辅助驱动与制动系统在发动机单独驱动模式下动力传递路线图。
[0032]图3为本实用新型液压辅助驱动与制动系统在液压辅助驱动模式下动力传递路线图。
[0033]图4为本实用新型液压辅助驱动与制动系统在液压缓速制动模式下动力传递路线图。
[0034]图5为本实用新型液压辅助驱动与制动系统工作模式切换的控制方法流程图。
[0035]图6为本实用新型液压辅助驱动与制动系统的车辆牵引力增加比例的曲线图。
[0036]图7为本实用新型液压辅助驱动与制动系统的车辆爬坡度增加比例的曲线图。
[0037]图中:1 一发动机,2 —尚合器，3—取力器，4一变速箱，5—后驱动桥，6—后轮，7—前轮，8—电子控制单元，9 一轴向斜盘式高压变量泵，10—三位四通电磁换向阀，11 一电液比例溢流阀，12—热交换器，13—油罐，14 一安全阀组，15—液压定量马达，16—发动机曲轴输出轴，17一发动机驱动附件的输出轴，18一加速踏板，19一制动踏板。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图对本实用新型作详细的描述:
[0039]本实用新型的目的是在现有商用载货汽车的结构基础上安装一套液压系统，以克服其在坏路面上动力性、通过性差和下长坡时长时间行车制动不稳定的缺点，改善汽车的使用性能。
[0040]参考图1，本实用新型提供的液压辅助驱动与制动系统包括发动机1、离合器2、取力器3、变速箱4、后驱动桥5、两个后轮6、两个前轮7、车架、电子控制单元8、轴向斜盘式高压变量泵9、三位四通电磁换向阀10、电液比例溢流阀11、热交换器12、油罐13、安全阀组14、两个结构相同的液压定量马达15、发动机曲轴输出轴16、发动机驱动附件的输出轴17、加速踏板18及制动踏板19。
[0041]本实用新型所述系统中发动机1、离合器2、变速箱4、后驱动桥5、两个后轮6、两个前轮7和车架是现有传统车辆的动力源和动力传动部件，取力器3、轴向斜盘式高压变量泵
9、三位四通电磁换向阀10、电液比例溢流阀11、热交换器12、安全阀组14、两个结构相同的液压定量马达15、油罐13和电子控制单元8是在不改变现有传统车辆的传动结构基础上添加的部件，并构成新的动力传递路线。
[0042]本实用新型提供的液压辅助驱动与制动系统是在不改变现有传统车辆结构基础上添加部分元件构成的。
[0043]传统车辆结构中发动机I的曲轴输出轴16与离合器2输入花键副连接，离合器2的输出轴与变速箱4的输入轴采用花键副连接，变速箱4的输出轴与后驱动桥5的输入轴采用花键副连接；离合器2的输出轴与变速箱4的输入轴分别通过滚动轴承安装在各自壳体上并处于同一水平面内，保持回转轴线相互平行；变速箱4的输入轴齿轮与输出轴齿轮套装在其输入轴与输出轴上成固定连接，其输入轴齿轮与输出轴齿轮啮合连接；变速箱4的输出轴与后驱动桥5的输入轴分别通过滚动轴承安装在各自壳体上并处于同一水平面内，并保持回转轴线相互平行。发动机I作为动力源输出动力，经过离合器2、变速箱4传递给后驱动桥5,驱动后轮6。[0044]新添加的结构中，取力器3的输入轴与发动机驱动附件的输出轴17采用花键副连接，取力器3的输入轴主动齿轮与输出轴从动齿轮的啮合传动，将发动机I的动力传递给取力器3的输出轴，取力器3的输出轴与轴向斜盘式高压变量泵9的转子轴之间采用法兰盘连接，从而使发动机I的转动通过取力器3带动轴向斜盘式高压变量泵9的转子轴同步转动，泵出油液。
[0045]轴向斜盘式高压变量泵9的出油口与三位四通电磁换向阀10的P 口通过高压油液管道密封连接，而三位四通电磁换向阀10的A 口与安全阀组14的进油口通过高压油液管道密封连接，三位四通电磁换向阀10的B 口与电液比例溢流阀11的进油口通过高压油液管道密封连接，三位四通电磁换向阀10的T 口与油罐13通过低压油液管道密封连接；三位四通电磁换向阀10通过调节阀芯的位置，实现P 口与A 口、B 口、T 口的不同接通位置，控制轴向斜盘式高压变量泵9的出油口接通不同的液压回路。
[0046]安全阀组14的出油口与安装在两个前轮7轮毂上的两个结构相同的液压定量马达15的进油口通过高压油液管道密封连接，两个结构相同的液压定量马达15的出油口与固定在车架上的轴向斜盘式高压变量泵9的进油口通过高压油液管道密封连接，构成一条液压回路，而两个结构相同的液压定量马达15的输出转子轴分别与两个前轮7的半轴采用齿轮啮合连接，将轴向斜盘式高压变量泵9泵出的液压能通过驱动液压定量马达15的输出转子轴转动，转化为机械能，传递给并驱动前轮7。
[0047]电液比例溢流阀11的出油口与热交换器12的进油口通过低压油液管道密封连接，热交换器12的出油口与油罐13通过低压油液管道密封连接，三者串行设置。
[0048]电子控制单元8通过信号线分别与发动机1、轴向斜盘式高压变量泵9、三位四通电磁换向阀10、电液比例溢流阀11、加速踏板18与制动踏板19连接，接收加速踏板18与制动踏板19的位置信号，发送指令以调节发动机I的油门开度、轴向斜盘式高压变量泵9的斜盘的倾角、三位四通电磁换向阀10的阀芯位置和电液比例溢流阀11的溢流压力。
[0049]当车辆在良好路面上行驶时，后轮6可以完全利用发动机I的输出动力，此时，离合器2接合，电子控制单元8根据此时驾驶员的意图和车辆的行驶状态向三位四通电磁换向阀10发送指令，调节其阀芯位置，使P 口和T 口接通，轴向斜盘式高压变量泵9的出油口直接和油罐13接通，此时轴向斜盘式高压变量泵9的负载为零，从而轴向斜盘式高压变量泵9经过取力器3施加给发动机I的负载也为零；此时发动机I的负载只是经过后轮6、后驱动桥5、变速箱4、离合器2传递过来的车辆的行驶阻力，所以发动机I输出的动力全部通过离合器2、变速箱4传递给后驱动桥5，驱动后轮6 ;轴向斜盘式高压变量泵9处于空转状态。
[0050]当车辆在坏路面上行驶时，后轮6出现打滑，不能完全利用发动机I的输出动力，此时，离合器2接合，电子控制单元8根据此时驾驶员的意图和车辆的行驶状态向三位四通电磁换向阀10发送指令调节其阀芯位置，使P 口和A 口接通，轴向斜盘式高压变量泵9的出油口通过安全阀组14与安装在前轮7轮毂上的两个液压定量马达15的进油口接通，前轮7的负载通过液压定量马达15、轴向斜盘式高压变量泵9和取力器3向发动机I加载。发动机I输出的动力一部分通过离合器2、变速箱4传递给后驱动桥5，驱动后轮6 ;另一部分动力通过取力器3带动轴向斜盘式高压变量泵9输入转子轴转动，电子控制单元8根据发动机输出功率和后轮滑移率确定发动机I能提供给两个前轮7的辅助驱动功率，向轴向斜盘式高压变量泵9发送指令，调节其排量大小，轴向斜盘式高压变量泵9将发动机I传递来的机械能转化为液压能，通过安全阀组14限压后驱动两个液压定量马达15转动，液压定量马达15将液压能再转化为机械能驱动前轮7。
[0051]当车辆制动，尤其是在下长坡长时间行车制动时，发动机I不作为动力源输出动力，车辆制动时的整车动能作为动力源，经过后轮6向后驱动桥5、变速箱6、离合器2构成的传动系输出动力。此时，离合器2接合，电子控制单元8根据车辆行驶状态向三位四通电磁换向阀10发送指令调节其阀芯位置，使其P 口与B 口接通，使轴向斜盘式高压变量泵9出油口接电液比例溢流阀11，电液比例溢流阀11的回油口通过液压管路与热交换器12连接，吸收车辆动能而温度升高的液压油通过热交换器12冷却后回流到油罐13。动力从后轮6经过后驱动桥5、变速箱4、离合器2、发动机I和取力器3，带动轴向斜盘式高压变量泵9的转子轴同步转动，泵出油液。泵出油液的压力受到电液比例溢流阀11的线性调节。轴向斜盘式高压变量泵9的驱动转矩等于其驱动齿轮的反向转矩，该反向转矩通过取力器3、发动机1、离合器2、变速箱4反作用于后驱动桥5，对整车产生制动作用。电子控制单元8根据制动踏板19的位置，向电液比例溢流阀11发出相应的指令，将轴向斜盘式高压变量泵9的出口油压调定为一定值，轴向斜盘式高压变量泵9的转子轴上出现的反向转矩通过取力器3作用于发动机I,此时发动机I不作为动力源,而作为传动轴上的制动负载,加上轴向斜盘式高压变量泵9传递来的制动转矩，通过离合器2和变速箱4的传递，该制动转矩经过后驱动桥5放大后作用于后轮6上，消耗整车动能，实现辅助制动。
[0052]本实用新型提供的液压辅助驱动与制动系统的具体工作模式如下表所示:
[0053]
轴向斜
三位四通电液压定
工作模式磁换向阀10量马达动力传递路线`
压变量
阀芯位置15
泵9
~发动机中位(P、T、1-16-2-4-5-6
空转空转
单独驱动 A、B互通)1-17-3-9-10-13
M (P与 A、带载转 1-16-2-4-5-6
辅助驱动泵油
T 与 B)动 1-17-3-9-14-15-7
振(P与 B、6-5-4-2-16-1-17-3-9
缓速制动卜、 泵油空转
T 与 A)-10-11-12-13
[0054]工作模式:
[0055]I)发动机单独驱动模式
[0056]参考图2，此时车辆在良好正常路面上行驶，后轮6 (驱动轮)没有打滑，车辆运行所需的转矩全部由发动机I单独提供，离合器2结合，三位四通电磁换向阀10阀芯在中间位置，A、B、P、T四个口互通，固定安装在车架上的轴向斜盘式高压变量泵9出油口直接与油罐13接通，负载为零，从而轴向斜盘式高压变量泵9经过取力器3施加给发动机I的负载也为零；此时发动机I的负载只是经过后轮6、后驱动桥5、变速箱4、离合器2传递过来的车辆的行驶阻力；安装在前轮7轮毂上的两个结构相同的液压定量马达15不工作，负载也为零，保持空转状态。此时发动机I动力全部经过离合器2和变速箱4传递至后驱动桥5，直接驱动后轮6。动力传递路线如图2所示。
[0057]2)液压辅助驱动模式
[0058]参考图3，车辆在坏路面上行驶时，后轮6 (驱动轮)出现打滑，只利用了部分发动机I传递的动力。此时离合器2接合，电子控制单元8通过驾驶员意图或车辆行驶状态调节三位四通电磁换向阀10的阀芯移至左位，P 口与A 口、T 口与B 口接通，液压辅助驱动系统开启，轴向斜盘式高压变量泵9出油口通过安全阀组14与两个安装在前轮7轮毂上的两个结构相同的液压马达15进油口接通。轴向斜盘式高压变量泵9通过取力器3获得发动机I的一部分动力，将机械能转化为液压能，经过安全阀组14，给两个安装在前轮7轮毂上的两个结构相同的液压马达15提供高压油，高压油驱动两个液压马达15工作将液压能转化为机械能驱动两个前轮7 ;发动机I的另外一部分动力通过离合器2、变速箱4传递给后驱动桥5驱动两个后轮6，从而实现从两个后轮驱动车辆变为四个车轮共同驱动车辆。同时电子控制单元8根据不同的滑移率和此时的发动机I的功率，确定发动机I能提供给两个前轮7的辅助驱动功率大小，电子控制单元8根据部件功率之间的变换关系，计算得出变量泵9的驱动功率大小，控制变量泵9的斜盘的倾角大小以提供给装在两个前轮7轮毂上的两个液压定量马达15合适的驱动力。动力传递路线如图3所示。
[0059]3)液压缓速制动模式
[0060]参考图4，当车辆制动，尤其是在下长坡时的长时间行车制动时，传统的制动器会出现制动热衰退现象，制动力矩不稳定。此时电子控制单元8根据制动踏板19信号调节三位四通电磁换向阀10的阀芯移至右位，P 口与B 口、T 口与A 口接通，轴向斜盘式高压变量泵9的出油口接通电液比例阀11回路，同时调节轴向斜盘式高压变量泵9的斜盘的倾角为最大，液压缓速制动模式开启。
[0061]该模式下动力传递路线如图4所示，此时动力源为从后轮6向前传递的整车动能，参与的部件主要有轴向斜盘式高压变量泵9、电液比例溢流阀11、热交换器12和油罐13。从后轮6传递的动力经过变速箱4、离合器2、发动机I和取力器3，带动轴向斜盘式高压变量泵9的转子轴同步转动，泵出油液。轴向斜盘式高压变量泵9的出油口接的是电液比例溢流阀11，泵出油液的压力受到该电液比例溢流阀11的线性调节，电液比例溢流阀11的回油口通过液压管路与热交换器12连接，吸收车辆动能而温度升高的液压油通过热交换器12冷却后回流到油罐13。轴向斜盘式高压变量泵9的驱动转矩等于其驱动齿轮的反向转矩，该反向转矩通过取力器3反作用于发动机1，此时发动机I不作为动力源，而是作为传动轴的负载。发动机I的制动负载，加上轴向斜盘式高压变量泵9的反向转矩，通过离合器2、变速箱4反作用于后驱动桥5，对整车产生制动作用。显然，当轴向斜盘式高压变量泵9的出口压力低时，其需要的驱动转矩就小，对整车产生的反驱动转矩就小；通过调节电液比例溢流阀11的压力即可调节轴向斜盘式高压变量泵9的出口压力，进而调节反驱动转矩。当需要制动时，电子控制单元8根据制动踏板的位置，向电液比例溢流阀11发出相应的指令，将轴向斜盘式高压变量泵9的出口油压调定为一定值，此时轴向斜盘式高压变量泵9驱动齿轮上出现反向转矩，加上发动机I的制动负载，经过变速箱4和后驱动桥5放大后作用于后轮6上，达到对车辆缓速制动的目的。
[0062]当车辆在满载100t，变速箱一挡速比为12.1时，可以计算得出本实用新型所述的液压辅助系统可以提高的牵引力比例和爬坡度比例，如图6和图7所示。同时当所述液压系统处于缓速制动模式时，本实用新型所述系统中采用取力器3的传动比为1:2，液压泵9的最高转速为3600rpm,最大排量为75ml/r,最高输出液压油的压力为40MPa,车辆的一挡速比为12.1，主减速比为5.73，经计算，本实用新型中液压泵可以额外提供最大制动转矩为477.7Nm，经过传动机构放大，作用在后轮的制动力矩可达到66240.7Nm。
[0063]本实用新型提供的液压辅助驱动与制动系统的结构中:
[0064]发动机I是传统车辆和液压辅助驱动与制动系统的共同动力源，其选取根据整车的动力性要求，选用现有的产品，例如最大输出功率为295KW的WP12_375NW型发动机。
[0065]离合器2选用现有的产品，结构为常用于商用载货汽车的普通常闭式膜片弹簧摩擦离合器，例如摩擦片直径为430mm的DS430型离合器。
[0066]变速箱4根据车辆的挡位要求选择现有产品，例如型号为12JSD180TA的机械式变速器。
[0067]取力器3的取力方式为直接从发动机I端取力，可在现有产品中选取；取力器3的结构包括两个相互啮合的主、从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮分别套装在输入轴与输出轴上成固定连接，动力从输入轴传递输入，经过主、从动齿轮的啮合传动，从输出轴传递输出。
[0068]轴向斜盘式高压变量泵9和液压定量马达15的选用根据车辆的动力要求选取现有产品，例如排量为75ml/r，最高转速为3600rpm的高压P90泵，额定压力为40MPa，排量为1043ml/r的径向柱塞马达MFE08-0。
[0069]三位四通电磁换向阀10选用现有产品，其中位机能为H形，四口全接通，泵卸荷，操纵方式为电磁铁操纵，弹簧复位；根据输入电信号指令，其阀芯位置可以左右调节以实现换向功能。
[0070]电液比例溢流阀11是调压范围为0_40MPa的高压比例溢流阀，选用现有产品。
[0071]热交换器12采用工作温度为40_60°C的水冷式冷却器，选用现有产品。
[0072]安全阀组14是由两个结构型号相同的安全阀组成，安全阀选用限压40MPa的现有产品，两个安全阀的安装位置相反。
[0073]本实用新型提供的液压辅助驱动与制动系统的工作模式切换的控制方法具体描述如下:
[0074]参考图5，电子控制单元8通过采集车速信号、发动机I的转速信号、加速踏板18和制动踏板19位置信号以及液压系统开关key信号来判断驾驶员的意图和车辆行驶状态，从而控制轴向斜盘式高压变量泵9、三位四通电磁换向阀10阀芯位置、电液比例溢流阀11和发动机I油门开度，实现液压辅助驱动与制动系统的开关和工作模式之间的转换，具体包括以下步骤:
[0075]步骤一，采集车速信号、加速踏板位置信号、制动踏板位置信号和液压系统开关信号;
[0076]步骤二，判断车速是否大于0，若是，进入步骤三；否则说明车辆在驻车状态进入步骤十的结束步骤；
[0077]步骤三，根据车速、加速踏板和制动踏板位置信号判断车辆是否制动，若是进入步骤四；否则进入步骤五；
[0078]步骤四，车辆处于制动状态，液压系统开启进入缓速制动工作模式:
[0079]电子控制单元8发送指令调节三位四通电磁换向阀10的阀芯移至右位，P 口与B口、T 口与A 口接通，调节轴向斜盘式高压变量泵9的斜盘的倾角为最大，同时电子控制单元8根据车速信号和制动需求转矩计算出液压系统的反驱动转矩大小，向电液比例溢流阀11发送指令，调节轴向斜盘式高压变量泵9的出油口压力，返回步骤二 ；
[0080]步骤五，判断液压系统开关是否为接通状态，若是进入步骤六，否则进入步骤七；
[0081]步骤六，驾驶员启动液压系统进入辅助驱动工作模式:
[0082]电子控制单元8发送指令调节三位四通电磁换向阀10的阀芯移至左位，P 口与A口、T 口与B 口接通，轴向斜盘式高压变量泵9经过安全阀组14和安装在两个前轮7轮毂上的两个液压定量马达15连接，根据发动机I的转速信号和车速信号计算出前轮的液压定量马达15所需求功率，电子控制单元8向变量泵9发送指令，调节其斜盘的倾角大小以提供给装在两个前轮7轮毂上的两个液压定量马达15合适的驱动力，返回步骤二 ；
[0083]步骤七，判断车速是否大于车速设定限值，若是则进入步骤八，否则进入步骤九；
[0084]步骤八，车速大于车速设定限值，说明车辆在良好路面上行驶，液压系统关闭，整车处于发动机单独驱动模式。此时电子控制单元8发送指令调节三位四通电磁换向阀10的阀芯移至中位，A 口、B 口、P 口、T 口相互接通)，轴向斜盘式高压变量泵9和液压马达15均处于空转状态，返回步骤二；
[0085]步骤九，车速小于车速设定限值，说明车辆在坏路面上行驶，液压系统自动开启进入辅助驱动工作模式，即进入步骤六；
[0086]步骤十，结束。
【权利要求】
1.一种液压辅助驱动与制动系统，包括发动机(I)、离合器(2)、变速箱(4)、后驱动桥(5)、两个后轮(6)、两个前轮Cl)、加速踏板(18)、制动踏板(19)和车架，所述发动机(I)的曲轴输出轴(16 )与离合器(2 )的输入轴采用花键副连接，离合器(2 )的输出轴与变速箱(4)的输入轴采用花键副连接，变速箱(4)的输出轴与后驱动桥(5)的输入轴采用花键副连接；其特征在于，还包括取力器(3)、轴向斜盘式高压变量泵(9)、三位四通电磁换向阀(10)、电液比例溢流阀(11)、热交换器(12)、安全阀组(14)、2个结构相同的液压定量马达(15)、油罐(13)和电子控制单元(8)，其中，所述取力器(3)的输入轴与发动机驱动附件的输出轴(17)采用花键副连接，取力器(3)的输出轴与轴向斜盘式高压变量泵(9)的转子轴通过法兰盘连接；轴向斜盘式高压变量泵(9)与三位四通电磁换向阀(10)管道连接，三位四通电磁换向阀(10)分别与安全阀组(14)、电液比例溢流阀(11)、油罐(13)管道连接；安全阀组(14)的出油口与2个结构相同的液压定量马达(15)的进油口管道连接，2个结构相同的液压定量马达(15)的出油口与轴向斜盘式高压变量泵(9)的进油口管道连接；所述电液比例溢流阀(11)的出油口与热交换器(12)的进油口管道连接，热交换器(12)的出油口与油罐(13)管道连接；电子控制单元(8)通过信号线分别与发动机(I)、轴向斜盘式高压变量泵(9 )、三位四通电磁换向阀(10 )、电液比例溢流阀(11)、加速踏板(18 )及制动踏板(19 )连接。
2.如权利要求1所述的一种液压辅助驱动与制动系统，其特征在于，所述的轴向斜盘式高压变量泵(9)与三位四通电磁换向阀(10)管道连接，三位四通电磁换向阀(10)分别与安全阀组(14)、电液比例溢流阀(11)管道连接是指:轴向斜盘式高压变量泵(9)的出油口与三位四通电磁换向阀(10)的P 口通过高压油液管道密封连接，三位四通电磁换向阀(10)的A 口与安全阀组(14)的进油口通过高压油液管道密封连接，三位四通电磁换向阀(10)的B 口与电液比例溢流阀(11)的进油口通过高压油液管道密封连接，三位四通电磁换向阀(10)的T 口与油罐(13)通过低压油液管道密封连接。
3.如权利要求1所述的一种液压辅助驱动与制动系统，其特征在于，所述2个结构相同的液压定量马达(15)依次安装在两个前轮(7)的轮毂上，轴向斜盘式高压变量泵(9)固定在车架上；所述安全阀组(14)的出油口与2个结构相同的液压定量马达(15)的进油口通过高压油液管道密封连接，2个结构相同的液压定量马达(15)的出油口与轴向斜盘式高压变量泵(9)的进油口通过高压油液管道密封连接，2个结构相同的液压定量马达(15)的输出转子轴与两个前轮(7)的半轴采用齿轮啮合连接。
4.如权利要求1所述的一种液压辅助驱动与制动系统，其特征在于，所述电液比例溢流阀(11)的出油口与热交换器(12)的进油口通过低压油液管道密封连接，热交换器(12)的出油口与油罐(13)通过低压油液管道密封连接，电液比例溢流阀(11)、热交换器(12)及油罐(13)串行设置。
5.如权利要求1所述的一种液压辅助驱动与制动系统，其特征在于，所述2个结构相同的液压定量马达(15)的额定压力为40MPa，排量为1043ml/r ;所述轴向斜盘式高压变量泵(9)为排量75ml/r，最高转速3600rpm的高压P90泵；所述三位四通电磁换向阀(10)的中位机能为H形，四口全接通；所述电液比例溢流阀(11)为调压范围为0-40MPa的高压比例溢流阀；所述热交换器(12)采用工作温度为40-60°C的水冷式冷却器；所述安全阀组(14)由限压40MPa的两个结构型号相同的安全阀组成，两个安全阀的安装位置相反。
【文档编号】B60W30/182GK203439027SQ201320519796
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】曾小华, 李相华, 李胜, 宋大风, 贺辉, 彭君, 刘彬娜, 白鸽, 杨南南, 彭宇君 申请人:吉林大学