行走底盘控制系统和工程机械的制作方法

本公开涉及工程机械技术领域，特别涉及一种行走底盘控制系统和工程机械。

背景技术：

随着我国基础设施建设快速发展，工程机械，如自行走式高空作业平台，的需求量和保有量也在快速增长。由于工程机械所面临的作业环境更为苛刻、工况条件更为复杂，因此对工程机械提出的要求也越来越高。

车桥控制系统是具有行走底盘的工程机械的重要组成部分，与工程机械的工作系统相比，车桥转向系统不仅决定整个工程机械运行过程的灵活性和高效性，要求具有很好的操控性和即时性，还希望在控制方式和安全保护方面具有良好的能力。

现有工程机械主要是通过电磁换向阀控制车桥控制系统的执行机构动作。这种控制方式比较单一，工程机械的行走底盘行驶过程中行驶状态单一，还有可能由于在静止时转向扩桥引起阻力过大，损伤车辆，降低车辆的使用寿命。

图1为现有技术中一种典型的车桥控制系统的简化原理图。如图1所示，车桥控制系统包括变量泵111、第一溢流阀121、车桥控制阀130、多个平衡阀和多个执行机构。

变量泵111用于给车桥控制系统的各执行机构供油。

多个执行机构包括前左转向油缸141、前右转向油缸142、前左扩桥油缸143、前右扩桥油缸144、后左扩桥油缸145和后右扩桥油缸146。

第一溢流阀121设置于变量泵111与油箱之间，用于防止车桥控制系统超压。

车桥控制阀130包括第一电磁换向阀131、第二电磁换向阀132、第三电磁换向阀133和第二溢流阀134。如图1所示，车桥控制阀130具有进油口P1、排油口T1和八个工作油口A1、B1、A2、B2、A3、B3、A4、B4。

第一电磁换向阀131通过位置切换可使前左转向油缸141的大腔和小腔中的一个与变量泵111的出口P连通时，另一个与油箱连通。

第二电磁换向阀132通过位置切换可使前右转向油缸142的大腔和小腔中的一个与变量泵111的出口P连通时，另一个与油箱连通。

第三电磁换向阀133通过位置切换可使各扩桥油缸的大腔和小腔中的一个与变量泵111的出口P连通时，另一个与油箱连通。

第二溢流阀134用于防止各扩桥油缸143至146的大腔超压，以利于防止扩桥系统强行扩桥而造成部分元件损坏。

多个平衡阀包括第一平衡阀151、第二平衡阀152、第三平衡阀153和第四平衡阀154，分别设置于前左扩桥油缸143、前右扩桥油缸144、后左扩桥油缸145和后右扩桥油缸146与车桥控制阀130之间。

如图1所示，该车桥控制系统与行走控制系统是分开的，两者互不影响，导致在行走底盘不行使时也可以给各转向油缸和各扩桥油缸供油，从而会引发一系列的安全隐患。

当行走底盘在行使状态下，行走机构，如轮胎，与地面接触，并且承受工程机械全部重量。液压油通过变量泵1111到达第一溢流阀121，在经过第一溢流阀121溢流之后的液压油进入车桥控制阀130的进油口P。此时如果想让行走底盘在静止状态下进行转向或者扩桥动作，就给车桥控制阀130中相应的电磁换向阀电信号，得到电信号的电磁换向阀的阀芯移动，液压油通过电磁换向阀进入到相应的油缸的相应油腔中，相应油腔中流体压力升高，推动缸杆，完成预期的控制动作。

然而，在行走底盘未行驶状态下，会存在一些问题。行走底盘此时处于静止状态，没有前行或者后退，所以在油缸杠杆推动轮胎转向或者推动扩桥系统扩桥时，会受到巨大的阻力。阻力来自于轮胎与地面之间的摩擦力，而且轮胎的粗糙度比较高，再加上工程机械的重量很大，使得轮胎与地面之间的摩擦力很大，液压油推动油缸杠杆很难克服该摩擦力，导致油缸中的液压流体压力升高，加上此时强行进行动作，液压元件和结构件的受力情况复杂化，最后可能会引起油缸缸筒受力过大导致变形，缸杆折弯，扩桥系统结构件折弯变形，磨损轮胎等危险情况。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种行走底盘控制系统和工程机械。

本公开第一方面提供一种行走底盘控制系统，包括：

车桥控制单元，包括车桥控制工作泵，车桥执行机构和车桥控制阀，所述车桥执行机构用于驱动行走底盘的车桥转向和/或扩桥，所述车桥控制阀控制所述车桥控制工作泵向所述车桥执行机构的供油状态以控制所述车桥执行机构动作；和

行走控制单元，用于驱动所述行走底盘的行走机构行走和停止，包括联动控制阀，所述行走控制单元与所述车桥控制单元通过所述联动控制阀耦合，在所述行走控制单元控制所述行走机构行走时，所述联动控制阀使所述车桥控制阀执行对所述车桥执行机构的控制，在所述行走控制单元控制所述行走机构停止时，所述联动控制阀使所述车桥控制阀失去对所述车桥执行机构的控制。

在一些实施例中，所述联动控制阀通过控制所述车桥控制阀的进油口与所述车桥控制工作泵的出口是否连通控制所述车桥控制阀执行或失去对所述车桥执行机构的控制。

在一些实施例中，所述联动控制阀连接于所述车桥控制工作泵的出口与所述车桥控制阀的进油口之间，其中，

在所述行走控制单元控制所述行走机构行走时，所述联动控制阀控制所述车桥控制工作泵的出口与所述车桥控制阀的进油口连通；

在所述行走控制单元控制所述行走机构停止时，所述联动控制阀控制所述车桥控制工作泵的出口与所述车桥控制阀的进油口断开。

在一些实施例中，在所述行走控制单元控制所述行走机构停止时，所述联动控制阀控制所述车桥控制工作泵的出口与排油连通。

在一些实施例中，所述行走控制单元包括行走马达和制动器，所述制动器包括第一制动腔和第二制动腔，所述第一制动腔的流体压力控制所述行走马达是否停止；

所述联动控制阀包括与所述第一制动腔连通的控制口。

在一些实施例中，所述联动控制阀为液控换向阀，所述控制口为所述液控换向阀的液控口。

在一些实施例中，所述联动控制阀包括第一油口、第二油口和第三油口，所述液控换向阀的第一油口与所述车桥控制阀的进油口连接，第二油口与所述车桥控制工作泵的出口连接，第三油口与排油连通，所述控制口控制所述联动控制阀在第一阀位和第二阀位之间切换，在所述联动控制阀的第一阀位，其第一油口和第二油口连通而第三油口断开，在所述联动控制阀的第二阀位，其第一油口和第三油口连通而第二油口断开。

在一些实施例中，所述车桥控制单元包括多个所述车桥执行机构，所述多个车桥执行机构包括转向油缸和/或扩桥油缸。

本公开第二方面提供一种工程机械，包括行走底盘和用于控制所述行走底盘的行走底盘控制系统，所述行走底盘控制系统为根据本公开第一方面中任一项所述的行走底盘控制系统。

在一些实施例中，所述工程机械为自行走式高空作业平台。

基于本公开提供的行走底盘控制系统采用联动控制阀来检测行走控制单元的工作状态及行走底盘的行驶状态，根据行走底盘的行驶状态决定车桥转向和/或扩桥动作是否可以执行，能实现在行走底盘处于停止状态下不可以进行转向和/或扩桥动作的控制，只能在行走底盘行走过程中进行转向和/或扩桥动作的控制，避免一些不合理的操作，以免造成不必要的损失，能够延长行走底盘的使用寿命。

本公开的工程机械具有本公开的行走底盘控制系统的优点。

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

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为现有技术的车桥控制系统的原理图。

图2为本公开一具体实施例的行走底盘控制系统的原理图。

图3为图2所示实施例的行走底盘控制系统的部分原理图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，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，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图2为本公开一具体实施例的行走底盘控制系统的原理图。图3为图2所示实施例的行走底盘控制系统的部分原理图。如图2和图3所示，本公开实施例的行走底盘控制系统包括车桥控制单元和行走控制单元。

如图2所示，车桥控制单元包括车桥控制工作泵111，车桥执行机构和连接于车桥控制工作泵111和车桥执行机构的车桥控制阀130。车桥执行机构用于驱动行走底盘的车桥转向和/或扩桥。车桥控制阀130控制车桥控制工作泵111向车桥执行机构的供油状态以控制车桥执行机构动作。

如图2和图3所示，行走控制单元用于驱动行走底盘的行走机构行走和停止，包括联动控制阀，行走控制单元与车桥控制单元通过联动控制阀耦合。在行走控制单元控制行走机构行走时，联动控制阀使车桥控制阀130执行对车桥执行机构的控制。在行走控制单元控制行走机构停止时，联动控制阀使车桥控制阀130失去对车桥执行机构的控制。

本公开实施例的行走底盘控制系统采用联动控制阀来检测行走控制单元的工作状态及行走底盘的行驶状态，根据行走底盘的行驶状态决定车桥转向和/或扩桥动作是否可以执行，能实现在行走底盘处于停止状态下不可以进行转向和/或扩桥动作的控制，只能在行走底盘行走过程中进行转向和/或扩桥动作的控制，避免一些不合理的操作，以免造成不必要的损失，能够延长行走底盘的使用寿命。

在一些实施例中，联动控制阀可以通过控制车桥控制阀130的进油口P1与车桥控制工作泵111的出口是否连通控制车桥控制阀130执行或失去对车桥执行机构的控制。即在行走控制单元控制行走机构行走时，车桥控制阀130与车桥控制工作泵111的出口连通以执行对车桥执行机构的控制。在行走控制单元控制行走机构停止时，车桥控制阀130与车桥控制工作泵111的出口断开以失去对车桥执行机构的控制。该设置可以采用简单的结构实现控制目的。

例如，联动控制阀可以连接于车桥控制工作泵111的出口P与车桥控制阀130的进油口P1之间。在行走控制单元控制行走机构行走时，联动控制阀控制车桥控制工作泵111的出口P与车桥控制阀130的进油口P1连通。在行走控制单元控制行走机构停止时，联动控制阀控制车桥控制工作泵111的出口P与车桥控制阀130的进油口P1断开。

以下结合图2和图3对本公开一实施例的行走底盘控制系统进行详细说明。

在图2和图3所示的实施例中，车桥控制单元包括车桥控制工作泵111、第一溢流阀121、车桥控制阀130、多个平衡阀、多个车桥执行机构、油箱及相应的连接管路等。

车桥控制工作泵111用于给车桥控制单元的各车桥执行机构供油。本实施例中，车桥控制工作泵111为变量泵。

多个车桥执行机构包括前左转向油缸141、前右转向油缸142、前左扩桥油缸143、前右扩桥油缸144、后左扩桥油缸145和后右扩桥油缸146。

第一溢流阀121设置于车桥控制工作泵111与油箱之间，用于防止车桥控制单元超压。

车桥控制阀130包括第一电磁换向阀131、第二电磁换向阀132、第三电磁换向阀133和第二溢流阀134。

如图2所示，车桥控制阀130具有进油口P1、排油口T1和八个工作油口A1、B1、A2、B2、A3、B3、A4和B4。

第一电磁换向阀131的进油口通过车桥控制阀130的进油口P1与车桥控制工作泵111的出口P连接，第一电磁换向阀131的排油口通过车桥控制阀130的排油口T1与油箱连接，第一电磁换向阀131的两个工作油口分别通过车桥控制阀130的两个工作油口A1、B1与前左转向油缸141的大腔和小腔连接。第一电磁换向阀131通过位置切换可使前左转向油缸141的大腔和小腔中的一个与车桥控制工作泵111的出口P连通时，另一个与油箱连通。本实施例中第一电磁换向阀131为三位四通电磁换向阀。

第二电磁换向阀132的进油口通过车桥控制阀130的进油口P1与车桥控制工作泵111的出口P连接，第二电磁换向阀132的排油口通过车桥控制阀130的排油口T1与油箱连接，第二电磁换向阀132的两个工作油口分别通过车桥控制阀130的两个工作油口A2、B2与前右转向油缸142的大腔和小腔连接。第二电磁换向阀132通过位置切换可使前右转向油缸142的大腔和小腔中的一个与车桥控制工作泵111的出口P连通时，另一个与油箱连通。本实施例中第二电磁换向阀132为三位四通电磁换向阀。

第三电磁换向阀133的进油口通过车桥控制阀130的进油口P1与车桥控制工作泵111的出口P连接，第三电磁换向阀133的排油口通过车桥控制阀130的排油口T1与油箱连接，第三电磁换向阀133的两个工作油口分别通过车桥控制阀130的四个工作油口A3、B3、A4、B4与各扩桥油缸143至144的大腔和小腔连接。其中，车桥控制阀130的两个工作油口A3与A4连通、两个工作油口B3与B4连通。第三电磁换向阀133通过位置切换可使各扩桥油缸的大腔和小腔中的一个与车桥控制工作泵111的出口P连通时，另一个与油箱连通。本实施例中第三电磁换向阀133为三位四通电磁换向阀。

第二溢流阀134通过车桥控制阀130的两个工作油口A3和A4连接于各扩桥油缸143至146的大腔与油箱之间，用于防止各扩桥油缸143至146的大腔超压，以利于防止扩桥系统强行扩桥而造成部分元件损坏。

多个平衡阀包括第一平衡阀151、第二平衡阀152、第三平衡阀153和第四平衡阀154。

前左扩桥油缸143与车桥控制阀130的两个工作油口A3、B3之间通过第一平衡阀151连接。前右扩桥油缸144与车桥控制阀130的两个工作油口A4、B4之间通过第二平衡阀152连接。后左扩桥油缸145与车桥控制阀130的两个工作油口A3、B3之间通过第三平衡阀153连接。后右扩桥油缸146与车桥控制阀130的两个工作油口A4、B4之间通过第四平衡阀154连接。

本公开实施例中，行走控制单元包括两个行走控制工作泵、行走控制阀230和多个行走执行机构。

两个行走控制工作泵用于向行走执行机构供油，分别为第一闭式变量泵211和第二闭式变量泵212。

行走执行机构用于驱动行走底盘的行走机构行走。行走机构例如为轮胎，也可以为履带等其它行走机构。本实施例中，行走机构为轮胎。

如图2和图3所示，行走执行机构包括右前行走执行机构221，右前行走执行机构222、左后行走执行机构223和右后行走执行机构224。各行走执行机构包括用于驱动行走机构行走的行走马达和用于控制行走马达是否停止的制动器。

如图2和图3所示，本实施例中，第一闭式变量泵211通过行走控制阀230的工作油口C1和D1为右前行走执行机构222的行走马达和右后行走执行机构224的行走马达供油以为相应的行走马达转动提供动力；第二闭式变量泵212通过行走控制阀230的工作油口C2和D2为左前行走执行机构221的行走马达和左后行走执行机构223的行走马达供油以为相应的行走马达转动提供动力。

行走控制阀230控制行走控制工作泵向行走执行机构的供油状态以控制行走执行机构动作。如图2和图3所示，行走控制阀230主要包括制动油供油阀234、两个制动阀、液控换向阀233、溢流阀235和其它液压元件及相应的连接管路。

制动油供油阀234连接于第一闭式变量泵211和两个制动阀之间，用于控制第一闭式变量泵211的回油与制动阀的用于进入制动油的接口是否连通，以为制动器提供制动油。本实施例中，制动油供油阀234为三位三通液控换向阀。

两个制动阀分别为左制动阀231和右制动阀232，用于将接收的制动油输送至制动器中。本实施例中，两个制动阀均为二位三通电磁换向阀。

本实施例中液控换向阀233作为前述联动控制阀。行走控制单元与车桥控制单元通过液控换向阀233耦合。液控换向阀233为两位三通液控换向阀。

各行走执行机构的制动器包括第一制动腔和第二制动腔，第一制动腔的流体压力控制对应的行走马达是否停止，液控换向阀233的液控口与第一制动腔连通。

在另外一些实施例中，如果行走控制单元通过气控方式制动，联动控制阀的控制口也可以为气控口。在另外一些实施例中，联动控制阀的控制端也可以为电磁控制端，该电磁控制端可以根据制动阀的电磁控制端的信号对联动控制阀进行控制，以执行联动控制阀的相应功能。

如图2和图3所示，本实施例中，第一制动腔为各制动器的小腔，第二制动腔为各制动器的大腔，大腔内设有制动弹簧。在制动阀的控制下，当制动器的小腔与排油连通时，制动弹簧使制动器的活塞杆伸出，使相应的行走马达制动。当制动器小腔与制动油连通时，小腔内的制动油可推动制动弹簧压缩，制动器的活塞杆回缩，与行走马达脱离。

液控换向阀233包括第一油口、第二油口和第三油口，液控换向阀的第一油口与车桥控制阀130的进油口P1连接，第二油口通过行走控制阀230的油口P2与车桥控制工作泵111的出口P连接，第三油口与行走控制阀230的排油口T2连接。液控口控制液控换向阀233在第一阀位和第二阀位之间切换，在液控换向阀233的第一阀位，其第一油口和第二油口连通而第三油口断开，在第二阀位，其第一油口和第三油口连通而第二油口断开。

当行走底盘在未行使状态下，行走底盘控制系统的工作原理如下：

车桥控制工作泵111从油箱中吸油再排出高压液压油，到达第一溢流阀121。第一溢流阀121可以控制车桥控制工作泵111的出口P的最高压力。然后液压油再流到液控换向阀233。液控换向阀233控制车桥控制单元中是否有压力油以控制各车桥执行机构动作。

制动油供油阀234两端控制端口分别连接着第一闭式变量泵211的两端，制动油供油阀234的出油口供应的制动油始终是第一闭式变量泵211的低压的回油，并且第三溢流阀235限制到达左制动阀231和右制动阀232的制动油的压力。左制动阀231和右制动阀232控制与制动器小腔连接的制动油油路，用来控制制动器的开启和关闭。

此时行走底盘未行使，左制动阀231的电磁铁不得电，其阀芯处于图2和图3所示的右位，制动器小腔连接行走控制阀230的排油口T2，无压力，所以制动器大腔弹簧推动活塞杆，使马达制动，行走底盘静止不行使。

制动器小腔和液控换向阀233的液控口连通，所以液控换向阀233的阀芯不移动，此时处于如图2和图3所示的右位，车桥控制工作泵111的出口P的液压液无法通过液控换向阀233而到达车桥控制阀130，所以此时第一电磁换向阀131、第二电磁换向阀132、第三电磁换向阀133电磁铁无论接收何种电信号，各转向油缸和各扩桥油缸内都没有足够的压力推动其缸杆运动，无法完成扩桥和/或转向动作。

当行走底盘在行驶状态下，行走底盘控制系统的工作原理如下：

液压油通过车桥控制工作泵111到达第一溢流阀121，第一溢流阀121可以限制车桥控制工作泵111的出口P的最高压力，然后液压油再流到液控换向阀233。

因为此时行走底盘在行驶状态下，左制动阀231的电磁铁得电，推动其阀芯向右移动换向至左位，使得制动器小腔连接制动油供油阀234的出油口有压力，所以制动器小腔液压流体压力克服大腔内制动弹簧的弹簧力，推动制动器的活塞杆回缩，使制动器打开，行走底盘可以行使。

制动器小腔和液控换向阀233的液控口连通，液控换向阀233的阀芯向右移动换向至左位，液压油通过液控换向阀233而到达车桥控制阀130，所以此时可以通过给第一电磁换向阀131、第二电磁换向阀132、第三电磁换向阀133的电磁铁相应的电信号，控制第一电磁换向阀131、第二电磁换向阀132、第三电磁换向阀133的液压油方向，使液压油到达相应的第一执行油缸的相应腔室，推动缸杆执行相应动作，从而实现扩桥和/或转向动作。

本公开实施例还提供一种工程机械，其包括行走底盘和本公开实施例的行走底盘控制系统。工程机械例如可以为各种具有行走底盘的特种车辆、自行走式高空作业平台等。

本公开的工程机械具有本公开的行走底盘控制系统的优点。例如，在自行走式高空作业平台中采用本公开的行走底盘控制系统，在行走底盘停止状态下禁止进行转向和/或扩桥动作，可以保护自行走式高空作业平台，提高自行走式高空作业平台的安全性能。

根据以上描述可知，本公开实施例通过车桥控制单元和行走控制单元耦合，采用液控换向阀来检测制动器的状态及行走底盘的行驶状态，根据行走底盘的行驶状态决定车桥转向和/或扩桥动作是否可以执行，能实现在行走底盘处于停止状态下不可以进行转向扩桥动作的控制，只能在行走底盘行走过程中进行转向扩桥动作的控制，避免一些不合理的操作，延长行走底盘的使用寿命，以免造成不必要的损失。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本公开技术方案的精神，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。