专利名称：单泵双马达驱动工程车辆及其液压系统和控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及液压传动领域，更具体地，涉及一种单泵双马达驱动工程车辆 及其液压系统和液压系统的控制装置。
背景技术：
液压传动是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式，具有良好的操控 特性，在低速大转矩传动、频繁启停换向、微速动作和点动操作等方面具有先天的优越 性。目前，随着国内外液压技术的发展，液压元件的性能不断提高，价格不断降低，液 压传动与控制技术在工程机械中获得了广泛的应用。全液压驱动工程车辆之动力传动路线为发动机_联轴器_液压泵_液压马 达-减速平衡箱-车轮。在PLC或专用控制器控制下，发动机工作速度和输出扭矩可根 据外载荷的变化自动调整，合理匹配其参数，即大负荷时追求动力性，轻(空)负荷时追 求经济性，从而充分利用发动机的功率，发挥机器的最大效率。目前，以单泵作为动力源驱动布置在机身两侧的两并联液压马达实现行走的驱 动方式在工程机械上有着广泛地应用。液压泵输出的油液自由分配到两液压马达所在油 路，分配油量的大小取决于马达的负载大小，在设备受偏载或路面附着力较小时，如不 采取防滑措施，较易出现单边打滑现象，也就是负载较小的马达一侧的油路油压降低导 致供油量大量向该侧油路供入，进而导致该侧马达转速提高，而另一侧马达由于供油量 不足而无法正常运转，产生整个工程车辆停滞不前的现象。这不仅影响液压元件的使用 寿命，同时也使整机的牵引力下降，驱动能力降低。国内外针对此问题，常见的有以下办法1、在两液压马达油路各串联一个大流量插装阀，当某一驱动轮滑转时，控制系 统关闭滑转轮主油路插装阀，油液只能通过并联的节流阻尼油路进入滑转马达，这样迫 使工作油大部分分配到未滑转马达，系统工作压力重新建立，未滑转马达力矩加大，克 服阻力转动，但当未滑转侧路面附着力也较小时容易出现交替打滑现象，而且滑转马达 的驱动能力得不到充分地发挥。2、采用电控方式，当某一驱动轮滑转时，控制系统以一定的算法减小滑转马达 的排量，使得马达输出扭矩减小，直至打滑侧转速下降，系统压力重新建立。该方法同 样存在上述问题，而且滑转马达在排量减小过程时会导致马达的转速增大，从而可能出 现马达超速的现象，即通常所称的超速“飞车”现象。3、在液压回路上增设分/集流阀，通过检测两马达转速信号和设备转向信号判 断是否单边打滑，若是则将两马达油路切换为分流集流状态，使油路经过分流集流阀， 该阀对两驱动马达流量进行强制等额分配；之后检测两马达所在油路压力信号，若压差 小于设定值则将油路切换回自由分配状态。考虑到成本等方面的因素，油路状态的切换 也可以不采用自动控制方式，比如驾驶员可以根据路面情况手动切换为分流集流状态， 但不管采用何种方式，在分流集流状态下转向时，两侧马达无法形成速差进而不能正常转向，而且随着内侧马达压力急剧升高，分流集流阀本身的缺陷导致其自动压力补偿， 关小外侧马达油路的阀口，进一步将使系统溢流(即液压油返回油箱的现象)，使设备行 驶速度变得异常缓慢。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种单泵双马达驱动工程车辆及其液压 系统和液压系统的控制装置，能防止单泵双马达驱动工程车辆单边打滑，且能同时防止 车辆为避免单边打滑而不能正常转向或转弯时液压系统溢流、车辆行驶异常缓慢现象的 单泵双马达驱动工程车辆液压系统的控制装置。根据本实用新型的一个方面，提供了一种单泵双马达驱动工程车辆液压系统的 控制装置，包括第一电磁阀和第二电磁阀，分别布置在液压泵与第一液压马达之间的 第一进油油路中以及液压泵与第二液压马达之间的第二进油油路中；分流集流阀，其进 口连接液压泵的出口，其第一出口连接至第一进油油路中第一电磁阀和第一液压马达之 间，第二出口连接至第二进油油路中第二电磁阀和第二液压马达之间；转角传感器，安 装在工程车辆上，检测工程车辆的转角并输出与之相应的转角电信号；电比例节流阀， 其第一端连接至第一进油油路中第一电磁阀和第一液压马达之间，第二端连接至第二进 油油路中第二电磁阀和第二液压马达之间；控制器，连接电比例节流阀，并接收转角传 感器输出的转角电信号，根据转角电信号输出控制电比例节流阀的导通开口尺寸的电比 例节流阀控制信号。进一步地，还包括第一转速传感器和第二转速传感器，分别安装在第一液压 马达和第二液压马达上，检测第一液压马达和第二液压马达的转速并向控制器输出与之 相应的第一转速电信号和第二转速电信号；第一压力传感器和第二压力传感器，分别安 装在第一进油油路和第二进油油路上，检测第一进油油路和第二进油油路上的压力并向 控制器输出与之相应的第一油压电信号和第二油压电信号，其中，控制器根据转速电信 号和油压电信号控制第一电磁阀和第二电磁阀的打开和关闭，并在关闭电磁阀时开启对 电比例节流阀的控制。进一步地，还包括手动触发部，连接至控制器，向控制器提供手动触发信 号；其中，控制器根据手动触发信号控制第一电磁阀和第二电磁阀的打开和关闭，并在 关闭电磁阀时开启对电比例节流阀的控制。进一步地，电比例节流阀位于液压泵至液压马达的供油油路中分流集流阀的下 游。进一步地，转角传感器为转向电位计。进一步地，第一电磁阀和第二电磁阀为电磁球阀或电磁开关阀。进一步地，分流集流阀为同步分集流阀。根据本实用新型的另一个方面，提供了一种单泵双马达驱动工程车辆的液压系 统，包括上述的任何一种控制装置。根据本实用新型的又一个方面，提供了一种单泵双马达驱动的工程车辆，包括 上述的液压系统。本实用新型具有以下有益效果
5[0020]1.由于第一电磁阀和第二电磁阀以及分流集流阀的存在，使得在控制器控制电 磁阀导通时，液压系统处于自然分流状态，而在车辆单边打滑时，可控制电磁阀关闭， 此时液压系统通过分流集流阀的作用进入强制分流集流状态，从而调节第一液压马达和 第二液压马达的供油油量，使两侧马达的转速趋于一致，从而能够解决车辆单边打滑的 问题；在强制分流集流状态，当单边打滑现象消失时，可控制电磁阀重新打开，此时液 压系统重新回到自然分流状态。如上所述，该控制装置可以消除车辆的单边打滑现象。 另外，在液压系统处于强制分流集流状态时，由于电比例节流阀的存在，使得在车辆转 弯时，能够通过控制器根据转角传感器所检测到的转向角度信号实时控制电比例节流阀 的导通开口尺寸，而使两侧的马达达到最佳的速差，并同时避免了内侧马达压力急剧升 高，因而避免了液压系统溢流，行驶速度变得异常缓慢的现象，减轻了驾驶员的纠偏强 度，实现了强制分流集流状态下车辆能高性能地转向。2.由于该控制装置还可以包括分别安装在第一液压马达和第二液压马达上的第 一转速传感器和第二转速传感器以及分别安装在第一进油油路和第二进油油路中的第一 压力传感器和第二压力传感器，使得系统中的两个转速传感器检测出速度的差大于控制 器中预设值时，可由控制器自动控制电磁阀关闭而使液压系统通过分流集流阀的作用进 入强制分流集流状态。而强制分流集流状态中，当两个压力传感器检测到的两侧油路的 压力之差小于控制器中预设值时，由控制器自动控制电磁阀重新打开，此时液压系统重 新回到自然分流状态。这样，就使得对液压系统实现了自动控制，减轻了驾驶员的工作 量，增大了控制精确度。
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型 的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在 附图中图1示出了根据本实用新型的单泵双马达驱动工程车辆液压系统的示意性原理 图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。如图1所示，根据本实用新型的单泵双马达驱动工程车辆的液压系统包括位于 车辆两侧的第一液压马达21和第二液压马达22、向该两台马达供油的液压泵1以及对供 油过程进行控制的控制装置3。其中，液压泵1通过第一进油油路和第二进油油路向第一 液压马达21和第二液压马达22供油，也就是说，第一进油油路连接在液压泵1和第一液 压马达21之间，第二进油油路连接在液压泵1和第二液压马达22之间。从图1中可以看出，控制装置3包括布置在第一进油油路中的第一电磁阀33和 布置在第二进油油路中的第二电磁阀34、布置在油路中的分流集流阀35和电比例节流阀 36。另外，控制装置3还包括安装在工程车辆上的转角传感器31及控制器32，其中控制 器32连接转角传感器31以接收其发出的电信号，并连接第一电磁阀33和第二电磁阀34 以及电比例节流阀36以向这些阀发出控制信号。[0027]具体地，分流集流阀35的进口连接液压泵1的出口，分流集流阀35的第一出口 连接至第一进油油路中第一电磁阀33和第一液压马达21之间，第二出口连接至第二进油 油路中第二电磁阀34和第二液压马达22之间，其可以起到对供应至两驱动马达的供油量 进行强制等额分配的作用。电比例节流阀36的第一端连接至第一进油油路中第一电磁阀 33和第一液压马达21之间，第二端连接至第二进油油路中第二电磁阀34和第二液压马 达22之间，其导通开口可实现两个液压马达之间供油的互相输出，且该导通开口尺寸可 受控制而变化。转角传感器31用于检测工程车辆的转弯角度并输出与之相应的转角电信 号，如电压信号至控制器32，优选地，转角传感器31为转向电位计，简单易实现。控制 器32接收转角传感器31输出的转角电信号，如电压信号，根据转角电信号输出控制电比 例节流阀36导通开口尺寸的电比例节流阀控制信号，使得电比例节流阀36的导通开口尺 寸随着转角电信号的增大/减小而增大/减小，从而可以控制一侧的液压马达至另一侧的 液压马达的输出油的流量大小。在工程车辆工作时，当车辆正常行进时，控制器控制第一电磁阀33和第二电磁 阀34打开(导通)，此时液压系统处于自然分流状态，这时，液压泵1向第一液压马达 21和第二液压马达22的供油量取决于第一进油油路中的压力和第二进油油路中的压力， 压力小时供油量增大。当由于地面附着力较小、车辆偏载导致一侧的油路压力变小，液 压泵1向单侧的供油量增大，导致单侧液压马达的转速变大而另一侧变小时，控制器32 控制两个电磁阀关闭，此时，从图1中可以理解，液压系统通过分流集流阀35的作用进 入等额分配的强制分流集流状态，从而向第一液压马达21和第二液压马达22的供油油量 趋于一致，两侧的马达的转速趋于一致，避免了单侧马达的转速过大导致单边打滑的现 象。可以理解，在强制分流集流状态，当单边打滑现象消失时，也就是第一进油油路中 和第二进油油路中的油压压差恢复至小于预设值时，控制器32控制第一电磁阀33和第二 电磁阀34重新打开，此时液压系统重新回到自然分流状态。其中，在液压系统处于强制分流集流状态时，控制器32根据转角传感器31输出 的转角电信号，本实施例中为电压信号的大小来调节电比例节流阀36的导通开口尺寸， 进而控制车辆转弯时内侧液压马达向外侧液压马达输出的流量大小，从而使两侧马达形 成最佳速差，同时也避免了转向时内侧液压马达相应的油路压力急剧升高，因而不会出 现转向时液压系统溢流、车辆速度变慢的现象。在车辆不再转向时，控制器32控制电比 例节流阀36的导通开口关闭，使得液压系统恢复对第一进油油路和第二进油油路的油量 等额分配，这样，车辆即保持直线行驶。优选地，在本实施例中，从图1中可以看出电比例节流阀36位于液压泵1至液 压马达的供油油路中分流集流阀35的下游，这样能更好地调节两侧的马达的油路之间相 互输出的油量。优选地，控制装置3还可以包括第一转速传感器和第二转速传感器以及第一压 力传感器和第二压力传感器(图中未示出)。其中，第一转速传感器和第二转速传感器分 别安装在第一液压马达21和第二液压马达22上，检测第一液压马达21和第二液压马达 22的转速并向控制器32输出与转速相应的第一转速电信号和第二转速电信号；第一压力 传感器和第二压力传感器分别安装在第一进油油路和第二进油油路上，检测第一进油油 路和第二进油油路上的压力并向控制器32输出与压力相应的第一油压电信号和第二油压
7电信号。这样，可以理解，在液压系统处于自然分流状态时，控制器32实时获取第一转 速电信号和第二转速电信号，亦即获取第一液压马达21和第二液压马达22的转速，当第 一液压马达21和第二液压马达22的转速之差大于控制器32中的预设值时，控制器32自 动控制两个电磁阀关闭而使液压系统通过分流集流阀35的作用进入强制分流集流状态， 并开启如上文所述对电比例节流阀36的控制。在液压系统处于强制分流集流状态时，控 制器32实时获取第一油压电信号和第二油压电信号，亦即获取第一进油油路和第二进油 油路中的压力。当两路油路中的压力差小于控制器32中的预设值时，控制器32自动控制 两个电磁阀重新打开而使液压系统回到自然分流状态，并同时关闭电比例节流阀36。这 样，就使得对液压系统实现了自动控制，减轻了驾驶员的工作量，增大了控制精确度。当然，优选地，自然分流状态和强制分流集流状态的转换也可以通过手动操作 来进行。具体地，在控制装置3中设置一个手动触发部(图中未示出)，如按键等，该手 动触发部连接至控制器32，用于向控制器32提供手动触发信号。具体地，在工程车辆的液压系统处于自然分流状态时，驾驶员根据路面情况、 观察两侧马达的转速，在判断将会或已经出现单边打滑现象时，通过按下手动触发部向 控制器32输出手动触发信号，控制器32根据该手动触发信号控制两个电磁阀关闭而使液 压系统通过分流集流阀35的作用进入强制分流集流状态，并开启如上文所述对电比例节 流阀36的控制。在液压系统处于强制分流集流状态时，驾驶员观察判断可以切换回自然 分流状态时，通过操作手动触发部向控制器32输出手动触发信号，控制器32根据该手动 触发信号控制两个电磁阀重新打开而使液压系统回到自然分流状态，并同时关闭电比例 节流阀36。液压系统的控制装置3的此种结构通过手动控制来切换自然分流状态和强制 分流集流状态，省去了转速传感器和压力传感器，简化了控制器32的控制程序，简单经 济。优选地，上述第一电磁阀33和第二电磁阀34为电磁球阀，其阀体的反应速度较 快，或电磁开关阀，其阀体的抗油污染能力较强。优选地，该分流集流阀35为同步分集流阀，实现两侧的油路等额分配。此外，本实用新型还提供了一种单泵双马达驱动工程车辆的液压系统，其包括 上文描述的任何一种控制装置3，从而能防止单泵双马达驱动工程车辆单边打滑，且能同 时防止车辆为避免单边打滑而不能正常转向或转弯时液压系统溢流、车辆行驶异常缓慢 现象。此外，本实用新型还提供了一种单泵双马达驱动的工程车辆，其包括上文所述 的液压系统，从而能防止单边打滑，且能同时防止为避免单边打滑而不能正常转向或转 弯时液压系统溢流、车辆行驶异常缓慢现象，减轻驾驶员的纠偏工作强度。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于 本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之 内。
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权利要求1.一种单泵双马达驱动工程车辆液压系统的控制装置(3)，包括第一电磁阀(33)和第二电磁阀(34)，分别布置在液压泵(1)与第一液压马达(21)之 间的第一进油油路中以及液压泵(1)与第二液压马达(22)之间的第二进油油路中；分流集流阀(35)，其进口连接所述液压泵(1)的出口，其第一出口连接至所述第一 进油油路中所述第一电磁阀(33)和第一液压马达(21)之间，第二出口连接至所述第二进 油油路中第二电磁阀(34)和第二液压马达(22)之间；其特征在于，所述控制装置(3)还包括转角传感器(31)，安装在所述工程车辆上，检测所述工程车辆的转角并输出与之相 应的转角电信号；电比例节流阀(36)，其第一端连接至所述第一进油油路中所述第一电磁阀(33)和第 一液压马达(21)之间，第二端连接至所述第二进油油路中所述第二电磁阀(34)和第二液 压马达(22)之间；控制器(32)，连接所述电比例节流阀(36)，并接收所述转角传感器(31)输出的转角 电信号，根据所述转角电信号输出控制所述电比例节流阀(36)的导通开口尺寸的电比例 节流阀控制信号。
2.根据权利要求1所述的控制装置(3)，其特征在于，还包括第一转速传感器和第二转速传感器，分别安装在第一液压马达(21)和第二液压马达 (22)上，检测所述第一液压马达(21)和第二液压马达(22)的转速并向所述控制器(32) 输出与之相应的第一转速电信号和第二转速电信号；第一压力传感器和第二压力传感器，分别安装在所述第一进油油路和第二进油油路 上，检测所述第一进油油路和第二进油油路上的压力并向所述控制器(32)输出与之相应 的第一油压电信号和第二油压电信号，其中，所述控制器(32)根据所述转速电信号和所述油压电信号控制所述第一电磁 阀(33)和第二电磁阀(34)的打开和关闭，并在关闭所述第一电磁阀(33)和第二电磁阀 (34)时开启对所述电比例节流阀(36)的控制。
3.根据权利要求1所述的控制装置(3)，其特征在于，还包括手动触发部，连接至所述控制器(32)，向所述控制器(32)提供手动触发信号；其中，所述控制器(32)根据所述手动触发信号控制所述第一电磁阀(33)和第二电磁 阀(34)的打开和关闭，并在关闭所述第一电磁阀(33)和第二电磁阀(34)时开启对所述 电比例节流阀(36)的控制。
4.根据权利要求1所述的控制装置(3)，其特征在于，所述电比例节流阀(36)位于所 述液压泵(1)至所述液压马达的供油油路中所述分流集流阀(35)的下游。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的控制装置(3)，其特征在于，所述转角传感器 (31)为转向电位计。
6.根据权利要求1、2或3所述的控制装置(3)，其特征在于，所述第一电磁阀(33) 和第二电磁阀(34)为电磁球阀或电磁开关阀。
7.根据权利要求4所述的控制装置(3)，其特征在于，所述第一电磁阀(33)和第二电 磁阀(34)为电磁球阀或电磁开关阀。
8.根据权利要求1所述的控制装置(3)，其特征在于，所述分流集流阀(35)为同步分集流阀。
9.一种单泵双马达驱动工程车辆的液压系统，其特征在于，包括权利要求1至8中任 一项所述的控制装置(3)。
10.—种单泵双马达驱动的工程车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的液压系统。
专利摘要本实用新型提供了一种单泵双马达驱动工程车辆液压系统的控制装置，包括两个电磁阀，分别布置在第一进油油路中以及第二进油油路中；分流集流阀，其进口连接液压泵的出口，其第一出口连接至第一进油油路中，第二出口连接至第二进油油路中；转角传感器，安装在工程车辆上，检测工程车辆的转角并输出与之相应的转角电信号；电比例节流阀，其第一端连接至第一进油油路中，第二端连接至第二进油油路中；控制器，连接电比例节流阀，并接收转角传感器输出的转角电信号，根据转角电信号输出控制电比例节流阀的导通开口尺寸的电比例节流阀控制信号。该控制装置能防止车辆单边打滑，同时防止液压系统溢流、车辆行驶异常缓慢现象。
文档编号F15B11/16GK201792744SQ20102051099
公开日2011年4月13日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者李天富, 费望龙, 赵明辉 申请人:三一重工股份有限公司