车辆液压系统及具有其的工程车辆的制作方法

本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种车辆液压系统及具有其的工程车辆。

背景技术：

挖掘装载机应用非常广泛，其已经服务于国民经济的多个领域，其液压系统包括转向助力系统和工作装置系统。转向助力系统普遍采用可靠性较高、制造成本较低的机械液压助力，机械液压助力根据作用形式分为常压式和常流式。由于常压式液压助力系统的管路中的油液总是保持高压状态，使得液压助力系统的使用寿命不高，所以挖掘装载机都采用常流式的机械液压助力系统。

但目前常流式液压助力系统存在固有的缺点，常流式液压助力系统采用定量泵，当挖掘装载机车速较快时，由于发动机转速较高，泵输出的油液流量较大，导致方向盘“发飘”，给司机的感觉较轻，转动方向盘的力显得太小，不利于司机对快速行驶的车辆进行方向控制。当挖掘装载机行驶速度较低时，由于发动机转速较低，定量泵输出的油液流量较小，转向液压缸伸出速度缓慢，转向助力的效果较差，方向盘给司机的感觉较沉，司机转向费力。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种车辆液压系统及具有其的工程车辆，以改善现有技术中存在的发动机高速转动时方向盘过于敏感、发动机低速转动时转向助力较小的问题。

根据本发明实施例的一个方面，本发明提供了一种车辆液压系统，包括：

第一泵和第二泵，均由车辆的发动机驱动；

转向控制阀，包括第一换向阀、第二换向阀和压力控制阀，第一换向阀具有进口、第一出口和第二出口，第一换向阀能够与第一泵连通，第一换向阀的第一出口用于连通车辆的转向系统，第一换向阀的第二出口与压力控制阀连通，第二换向阀具有进口、第一出口和第二出口，第二换向阀的进口能够与第二泵连通，第二换向阀的第一出口用于连通车辆的转向系统，第二换向阀的第二出口用于连通流体箱，

转向控制阀具有第一状态和第二状态，

在第一状态，第一换向阀的进口与第一换向阀的第一出口导通，第二换向阀的进口与第二换向阀第一出口导通，以使第一泵和第二泵均向转向系统提供液压流体；

在第二状态，第一换向阀的进口与第一换向阀第一出口和第二出口均导通，以使压力控制阀控制第一换向阀的第一出口向转向系统输出的液压流体的压力。

可选地，压力控制阀包括背压阀。

可选地，第一换向阀还具有控制流体入口，控制流体入口用于引入第一泵输出的液压流体，以在液压流体的压力高于预定值时使得第一换向阀的进口与第一换向阀第一出口和第二出口均导通。

可选地，第一换向阀包括第一比例换向阀，第一换向阀包括第一阀芯，第一阀芯具有仅使第一换向阀的第一出口与进口导通的第一位置和使第一换向阀的第一出口和第二出口均与进口导通的第二位置，第一阀芯在第一位置时，第一换向阀的第一出口输出液压流体的压力小于第一换向阀进口引入的液压流体的压力。

可选地，第一换向阀还包括设置在第一阀芯的第一端的第一腔室和设置在第一阀芯的第二端的第二腔室，第一腔室与第一换向阀的进口连通，以引入将第一阀芯向第一位置推压的液压流体，第二腔室与第一换向阀的第一出口连通，以引入将第一阀芯向第二位置推压的液压流体。

可选地，第二换向阀还包括第一弹性部件，第一弹性部件设置在第二腔室内。

可选地，第二换向阀还包括控制流体入口，控制流体入口用于引入第一泵输出的液压流体，以在液压流体的压力低于预定值时使得第二换向阀的进口与第一出口导通。

可选地，第二换向阀包括第二阀芯、设置在第二阀芯的第一端的第三腔室和设置在第二阀芯的第二端的第四腔室，第二阀芯具有使第二换向阀的进口与第一出口导通的第一位置和使进口与第二出口导通的第二位置，第三腔室与第一换向阀的第一出口导通，以引入将第二阀芯向其第二位置推压的液压流体，第四腔室与第二换向阀的进口导通，以引入将第二阀芯向第二阀芯的第一位置推压的液压流体。

可选地，第二换向阀还包括第二弹性部件，第二弹性部件设置在第三腔室内。

可选地，第二换向阀包括第二比例换向阀。

根据本申请的另一方面，还提供了一种工程车辆，包括上述的车辆液压系统。

应用本申请的技术方案，在发动机低速运行时，转向控制阀处于第一状态，在第一状态，第一换向阀的进口与第一换向阀的第一出口导通，第二换向阀的进口与第二换向阀第一出口导通，以使第一泵和第二泵均向转向系统提供液压流体，因此改善了现有技术中存在的发动机低速转动时转向助力较小的问题。在发动机高速运行时，转向控制阀处于第二状态，在第二状态，第一换向阀的进口与第一换向阀第一出口和第二出口均导通，以使压力控制阀控制第一换向阀的第一出口向转向系统输出的液压流体的压力。因此改善了现有技术中存在的发动机高速转动时方向盘过于敏感的问题，有利于解决现有技术中存在的方向盘发飘的问题。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的实施例的车辆液压系统结构示意图；

图2示出了本发明的实施例的车辆液压系统的局部示意图；

图3示出了本发明的实施例的车辆液压系统的转向控制阀的原理图；

图4示出了本发明的实施例的车辆液压系统的转向控制阀的主视图；

图5示出了本发明的实施例的车辆液压系统的转向控制阀的左视图；

图6示出了图5中A-A处的剖面示意图；

图7示出了本发明的实施例的车辆液压系统的转向控制阀的右视图；

图8示出了图7中B-B处的剖面示意图；

图9示出了本发明的实施例的车辆液压系统的转向控制阀的俯视图；

图10示出了本发明的实施例的车辆液压系统的转向控制阀的仰视图；以及

图11示出了本发明的实施例的车辆液压系统的转向控制阀的后视图。

图中：100、动力部；200、转向系统；300、工作系统；400、第一执行装置；30、转向控制阀；40、转向优先阀；50、挖掘阀；60、装载阀；70、两位两通电磁换向阀；1、发动机；2、第一换向阀；3、发动机；4、第一泵；5、第二泵；6、过滤器；7、流体箱；8、溢流阀；9、第二换向阀；10、第一单向阀；11、第二单向阀；12、转向助力油缸；13、流量放大阀；14、转向器；15、压力控制阀；16、流体管路；21、第三限位件；22、第一锥形阀芯；23、第三弹性部件；24、阀体；25、第一限位件；26、第一阀芯；27、第一弹性部件；28、第二限位件；29、第二阀芯；210、第二弹性部件；211、第四弹性部件；212、第二锥形阀芯。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本实施例的车辆液压系统的结构示意图，图2示出了车辆液压系统的局部示意图，图3示出了本实施例的转向控制阀的结构示意图。本实施例的车辆液压系统为挖掘装载机的液压系统。

结合图1和图2所示，车辆液压系统包括动力部100，动力部100包括第一泵4和第二泵5，第一泵4和第一泵5均由车辆的发动机3驱动。第一泵4和第二泵5的进口均与流体箱4连通。

车辆液压系统还包括转向优先阀40，转向优先阀40包括进口、第一出口和第二出口。转向优先阀40具有第一状态和第二状态，在第一状态，转向优先阀40的进口与第一出口导通。在第二状态，转向优先阀40的第一出口和第二出口均与进口导通。

车辆液压系统还包括转向系统200、用于控制车辆转向的转向控制阀30和工作系统300。挖掘装载机包括挖掘部和装载部，挖掘部包括铲斗，装载部包括装载斗。

工作系统300包括用于驱动铲斗动作的第一执行装置400、用于控制第一执行装置的挖掘阀50、用于驱动装载斗动作的第二执行装置和用于控制第二执行装置的装载阀60。

装载阀60包括进口、第一出口和第二出口。装载阀60的进口与优先阀40的第一出口通过流体管路16连通，装载阀60的第一出口与两位两通电磁换向阀70的进口连通，两位两通电磁换向阀70的出口与流体箱连通。装载阀60的第二出口与挖掘阀50的进口连通。

转向控制阀30包括第一换向阀2、第二换向阀9和压力控制阀15，第一换向阀2具有进口、第一出口和第二出口，第一换向阀2的进口能够与第一泵4连通，第一换向阀2的第一出口用于连通车辆的转向系统，第一换向阀2的第二出口与压力控制阀15连通，第二换向阀9具有进口、第一出口和第二出口，第二换向阀9的进口能够与第二泵5连通，第二换向阀9的第一出口用于连通车辆的转向系统，第二换向阀9的第二出口用于连通流体箱7。

转向控制阀30还包括安全阀1，安全阀1的进口与第一换向阀2的进口连通，安装阀2的出口与第一换向阀2的第一出口连通。

转向控制阀30具有第一状态和第二状态。在发动机3低速运行时，转向控制阀30处于第一状态，在第一状态，第一换向阀2的进口与第一换向阀2的第一出口导通，第二换向阀9的进口与第二换向阀9第一出口导通，以使第一泵4和第二泵5均向转向系统提供液压流体，因此改善了现有技术中存在的发动机低速转动时转向助力较小的问题。

在发动机3高速运行时，转向控制阀30处于第二状态，在第二状态，第一换向阀2的进口与第一换向阀2第一出口和第二出口均导通，以使压力控制阀15控制第一换向阀2的第一出口向转向系统输出的液压流体的压力。因此改善了现有技术中存在的发动机高速转动时方向盘过于敏感的问题，有利于解决现有技术中存在的方向盘发飘的问题。

车辆液压系统还包括设置在第二换向阀9的第二出口和流体箱7之间的过滤器6，过滤器6用于过滤第二换向阀9的第二出口流向流体箱7的液压流体。

车辆液压系统还包括溢流阀8，溢流阀8的进口与第二泵5的出口连通，溢流阀8的出口与流体箱连通，以控制第二换向阀9的进口所引入的液压流体的压力。

车辆液压系统还包括第一单向阀10，第一单向阀10的进口与第二换向阀9的第一出口连通，第一单向阀10的出口与转向系统200进口连通。

车辆液压系统还包括第二单向阀11，第二单向阀11的进口与第一换向阀2的第一出口连通，第二单向阀11的出口与转向系统200进口连通。

本实施例中，压力控制阀15包括背压阀。转向控制阀30处于第二状态时，背压阀能够将第一换向阀2的第一出口向转向系统200输出的液压流体的压力控制在预定值，以使转向助力趋于恒定。

第一换向阀2还具有控制流体入口，控制流体入口用于引入第一泵4输出的液压流体，以在液压流体的压力高于预定值时使得第一换向阀2的进口与第一换向阀2第一出口和第二出口均导通，以使压力控制阀15控制第一换向阀2的第一出口向转向系统输出的液压流体的压力。

图4示出了本实施例的转向控制阀30的主视图，图5示出了转向控制阀的左视图，图6示出了转向控制阀30的A-A处的截面图。

结合图4至6所示，本实施例的第一换向阀2包括第一比例换向阀，第一换向阀2包括第一阀芯26，第一阀芯26具有仅使第一换向阀2的第一出口与进口导通的第一位置和使第一换向阀2的第一出口和第二出口均与进口导通的第二位置，第一阀芯26在第一位置时，第一换向阀2的第一出口输出液压流体的压力小于第一换向阀2进口引入的液压流体的压力。

第一换向阀2还包括用于将第一阀芯26推压至第一位置的第一弹性部件27。第一弹性部件27设置在第二腔室内。可选地，第一弹性部件27包括弹簧。

第一换向阀2还包括设置在第一阀芯26的第一端的第一腔室和设置在第一阀芯26的第二端的第二腔室，第一腔室与第一换向阀2的进口连通，以引入将第一阀芯26向第二位置推压的液压流体。第二腔室与第一换向阀2的第一出口连通，以引入将第一阀芯26向第一位置推压的液压流体。

如图6所示，转向控制阀30包括阀体24，阀体24上设置有第一孔。第一阀芯26设置在第一孔内、并能够沿第一孔移动。第一阀芯26的第一端形成第一腔室，第一阀芯26的第二端形成第二腔室。

第一阀芯26的第一端还设置有第一限位件25，第一限位件25上设置有通孔，以使第一腔室内的液压流体能够作用与第一阀芯26的第一端。

第一泵4输出的液压流体输送至第一换向阀2的进口和第一腔室内，第一换向阀2的第一出口输出的液压流体输送至第二腔室内。

在发动机低速运行时，第一换向阀2的进口引入的液压流体和第一换向阀2的第一出口输出的液压流体的压差较小，因此第一阀芯26在第一弹性部件27的作用下保持在第一位置。

在发动机高速运行时，第一换向阀2的进口引入的液压流体和第一换向阀2的第一出口输出的液压流体的压差较大，因此第一阀芯26向第二腔室移动，以处于第二位置。

第二换向阀9还包括控制流体入口，控制流体入口用于引入第一泵4输出的液压流体，以在液压流体的压力低于预定值时使得第二换向阀2的进口与第一出口导通。

第二换向阀9包括第二阀芯29、设置在第二阀芯29的第一端的第三腔室和设置在第二阀芯29的第二端的第四腔室，第二阀芯29具有使第二换向阀9的进口与第一出口导通的第一位置和使进口与第二出口导通的第二位置。

第二换向阀9还包括用于将第二阀芯29向第一位置推压的第二弹性部件210，第二弹性部件210设置在第三腔室内。可选地，第二弹性部件27包括弹簧。

第三腔室与第一换向阀2的进口连通，以引入将第二阀芯29向其第二位置推压的液压流体，第四腔室与第二换向阀2的第一出口连通，以引入将第二阀芯29向第二阀芯的第一位置推压的液压流体。

转向控制阀30的阀体24上设置有第二孔，第二阀芯29设置在第二孔内、并能够沿第二孔移动。第二阀芯29的第一端形成第三腔室，第二阀芯29的第二端形成第四腔室。

第二阀芯29的第二端还设置有第二限位件28，第二限位件28上设置有通孔，以使第三腔室内的液压流体能够作用与第二阀芯29的第一端。

可选地，第二换向阀9包括第二比例换向阀。

在发动机低速运行时，第一换向阀2的进口引入的液压流体和第一换向阀2的第一出口输出的液压流体的压差较小，因此第一阀芯26在第一弹性部件27的作用下保持在第一位置，第二阀芯29在第二弹性部件210的用下保持在第一位置，从而转向控制阀30处于第一状态。

在发动机高速运行时，第一换向阀2的进口引入的液压流体和第一换向阀2的第一出口输出的液压流体的压差较大，因此第一阀芯26向第二腔室移动以处于第二位置；第二阀芯29向第四腔室移动以处于第二位置，从而使得转向控制阀30处于第二状态。

参见图6所示，转向控制阀30的阀体24上还设置有第三孔，压力控制阀15包括由第三孔的底端依次设置的第三弹性部件23、第一锥形阀芯22和第三限位件21。第三限位件21的背对第一锥形阀芯22的一侧与压力控制阀15的进口相通，第一锥形阀芯22的背对第三限位件21的一侧与压力控制阀15的出口相通。

第三限位件21上设置有第一流体孔，第一锥形阀22芯与第一流体孔配合以改变流量。

如图8所示，转向控制阀30的阀体24上还设置有第四孔，安全阀1包括由第四孔的底部依次设置的第四弹性部件211、第二锥形阀芯212和第四限位件213。

第四限位件213的背对第二锥形阀芯212的一侧与安全阀1的进口相通，第二锥形阀芯212的背对第四限位件213的一侧与安全阀1的出口相通。

结合图4至11所示，本实施例的转向控制阀30的阀体24上设置有油口a、油口b、油口c、油口d、油口e、油口f和油口g。

转向控制阀30包括第一换向阀2、第一换向阀9、压力控制阀15、安全阀1。其中压力控制阀15的控制油口与油口a连通，压力控制阀15的出油口与油口g连通。

安全阀1的进口、第一换向阀2的进口、第二换向阀9的第四腔室均与油口f连通，安全阀1的出口、第一换向阀2的第一出口、第二换向阀9的第三腔室均与b口连通。

第二换向阀9的进口与油口d连通，第二换向阀9的第一出口与油口c连通；第二换向阀9第二出口与油口e连通。

图4示出了本实施例的转向控制阀30的主视图。如图4所示，转向控制阀30的前面上设置油口a、工艺孔h、工艺孔i、工艺孔j、工艺孔k、工艺孔l和工艺孔m。

图5示出了本实施例的转向控制阀30的左视图，如图5所示，转向控制阀的左面上设置有工艺孔n、工艺孔o和工艺孔p。

图7示出了本实施例的转向控制阀30的右视图，如图7所示，本实施例的转向控制阀30的右面上设置有工艺孔q、工艺孔r、工艺孔s和工艺孔t。

图9示出了本实施例的转向控制阀30的俯视图。如图9所示，转向控制阀30的顶面从依次设置油口b、油口c、油口d、工艺孔u和工艺孔v。

图10示出了本实施例的转向控制阀30的仰视图。如图10所示，转向控制阀30的底面上从左到右依次设置油口f、油口e、工艺孔w、工艺孔x。

图11示出了本实施例的转向控制阀30的后视图。如图11所示，转向控制阀30的后面上设置油口g。

转向控制阀30顶面上的工艺孔u钻通至左面上的工艺孔o，工艺孔v与右面上的工艺孔q、前面上的工艺孔i钻通。

左面钻有三个工艺孔，从工艺孔n与用于形成压力控制阀15的第三孔、顶面工艺孔u钻通，工艺孔o与顶面上的工艺孔u、底面上的工艺孔x钻通，工艺孔p与底面上的工艺孔w、工艺孔x以及油口f钻通。

右面钻有四个工艺孔，工艺孔q与前面上的工艺孔l、顶面上的工艺孔v、前面上的工艺孔h钻通，工艺孔r与工艺孔m、用于形成国内安全阀的第四孔钻通；工艺孔s与油口d、油口c钻通，工艺孔t与油口d、油口e钻通。

参见图4、6和10所示，底面钻有两个工艺孔，工艺孔w与左面上的工艺孔p、第一换向阀2的第一腔室钻通，工艺孔x与左面上的工艺孔o、工艺孔p钻通。

前面钻有六个工艺孔，工艺孔h与右面上的工艺孔q、油口b钻通，工艺孔j与用于形成安全阀的第四孔、油口b钻通，工艺孔k与用于形成安全阀的第四孔钻通；工艺孔i与顶面上的工艺孔v、第一换向阀2的弹簧端钻通；右侧从上到下第一个工艺孔l与右面左侧从上到下第一个工艺孔q、第二换向阀9的第三腔室钻通，工艺孔m与右面上的工艺孔r、第二换向阀9第四腔室钻通。

本实施例的车辆液压系统为挖掘装载机的液压系统，在挖掘装载机的工作过程中:

当挖掘装载机进行转向时，第一泵4提供的液压流体经过转向优先阀40输送至转向系统200。

本实施例的挖掘装载机转向过程有两种状态：一是高速行驶中转向，二是低速行驶中转向。

高速行驶转向过程中，流入转向系统200的液压流体进入转向控制阀30。上述的液压流体首先经过的是第一比例换向阀2，第一比例换向阀2起初在弹簧力的作用下处于右位，由于第一换向阀2处于右位时具有节流作用，因此在第一换向阀2的进口和第一出口之间会产生一定压差。

当挖掘装载机高速行驶时，发动机3的转速较高，通过第一换向阀2的流量较大，因此产生的节流压差也较大，因为第一换向阀2的进口压力作用于第一换向阀2的无弹簧端，第一换向阀2的第一出口的压力作用于第一换向阀2的弹簧端。

当第一换向阀2的弹簧端和无弹簧端的压差大于弹簧力时，第一换向阀2会逐渐向左位转变。由于采用的是第一换向阀2为比例阀，第一换向阀2由右位向左位转变，直到通过第一换向阀2进入转向系统的流量所导致的第一换向阀2的进口和第一出口之间的压差与弹簧力平衡为止。而多余的液压流体通过第一换向阀2左位的通道和压力控制阀15输送到流体箱7。

通过第一换向阀2的液压流体一方面经转向器14作用于流量放大阀13，以使流量放大阀13换向，另一方面经单向阀11和换向后导通的流量放大阀13进入转向助力油缸12，以实现转向助力，即在挖掘装载机高速行驶时通过流量放大阀进入助力油缸的液压油流量是固定的，助力油缸伸出时间也是固定的，仅与第一换向阀2的弹簧力有关，不受其他变量影响，助力油缸伸出时间与第一换向阀2的弹簧力有如下关系：

其中，t为助力油缸伸出时间；为助力油缸活塞作用面积；L助力油缸活塞行程；S为第一比例换向阀芯作用面积；K为第一比例换向阀的孔口形状系数，为第一比例换向阀口等效节流面积；F为第一换向阀2的弹簧力。

由于第二换向阀9的弹簧力稍小于第一换向阀2的弹簧力，所以第二换向阀9的下位进入系统，第二泵5输出的液压流体通过过滤器6直接流体箱7。

在挖掘装载机低速行驶转向过程中，流入转向系统200的液压流体仍然是首先进入转向控制阀30中的第一换向阀2，由于挖掘装载机低速行驶时，发动机转速较低，通过第一换向阀2的流量较小，因此第一换向阀2的进口和第一出口之间的压差也较小，若该压差不足以克服第一换向阀2的弹簧力，第一换向阀2在弹簧力的作用下会保持右位接入系统工作。此时因为第一换向阀2进口和第一出口的压差作用在第二换向阀9上下两端，又不足以克服弹簧力，因此第二换向阀的上位接入系统，第二泵5输出的液压流体通过单向阀10与通过第一换向阀2和单向阀11的液压流体合流，合流后的液压流体通过换向导通的流量放大阀13进入转向助力油缸12，实现转向助力。发动机实际转速与转向控制阀比例阀芯的移动位置有如下关系：

高速行驶时，(Q₁₁>或＝Q)时，ΔL＝L；

低速行驶时，(Q₁₁<Q)时，

其中，ΔL为转向控制阀中第二换阀2的阀芯26的位移变化量；L为第二比例换向阀芯位移行程；Q₁₁为单向阀11的出口流量；Q为转向控制阀中第一比例换向阀弹簧调定流量；K为第一换向阀2的阀芯的孔口形状系数；A为第一比例换向阀口等效节流面积，F为第一比例换向阀弹簧力；n为整机发动机实际转速；q为定量泵排量；S为第一比例换向阀芯作用面积；∝为第二比例换向阀过流量与其开口面积比例系数，e为第二比例换向阀芯开口面积与其位移的比例系数。

当挖掘装载机没有进行转向时，液压泵4提供的流量经过转向优先阀40的控制流向工作系统300，挖掘装载机没有进行转向也涉及两种状态：一是整机作业、工作装置动作；二是整机直线行驶或者怠速驻车。

整机作业、工作装置动作时，两位两通电磁换向阀70通电，电磁铁克服弹簧力使两位两通电磁换向阀70上位接入系统，流入工作系统200的液压油首先进入装载阀60，然后由于两位两通电磁换向阀70将装载阀60出口与流体箱的通路切断，液压油进入挖掘阀50进行作业。当整机直线行驶或者怠速驻车时，两位两通电磁换向阀70处于断电状态，弹簧力使两位两通电磁换向阀70下位接入系统，流入工作系统200的液压油在经过装载阀60后，直接从两位两通电磁换向阀70回到流体箱7。需要指出的是在以上两种状态下，第二泵5输出的流量经溢流阀8流回流体箱7。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。