一种工程车辆及其行走系统的液压驱动系统的制作方法

本实用新型涉及工程车辆驱动控制技术领域，更具体地说，涉及一种工程车辆行走系统的液压驱动系统。此外，本实用新型还涉及一种包括上述液压驱动系统的工程车辆。

背景技术：

在履带式收割机械、轮式机械等农用车辆的行走系统中，通常采用变量泵和定量马达组成的闭式液压系统来驱动行走轮行走，也即，发动机通过皮带轮传动装置与变量泵相连，变量泵的工作油路与定量马达相连，定量马达与行走系统的变速箱相连，工作时，通过改变发动机的转速来改变变量泵的排量，以通过改变变量泵的排量来改变定量马达的输出转速，从而起到无级变速或换向的目的。

通常情况下，变速箱具有三级或二级机械档位，上述闭式液压系统能够实现在每级机械档位上均可通过改变变量泵排量来控制定量马达的旋转方向或转速，因此，可实现行走机构的前进、后退及无级变速等动作的一杆操作，且操作简单，该闭式液压系统被广泛应用在履带式谷物收割机、履带式拖拉机、旋耕机、打包机等工程车辆中。

然而，由于机械档位需在脱载的情况下换挡，而在工程车辆行走过程中，闭式液压系统在起步、转向及爬坡工况下载荷大，但在直线行走时其载荷小，因此，当闭式液压系统在小载荷工况和大载荷工况之间切换工作时，需要停车换挡。而当农用机械在南方小田块作业时，车辆主机须频繁的转向、爬坡及过田坎，因此，需要操作者频繁的停车切换机械档位，导致作业效率低，且极易使操作者产生疲劳感。实际操作中，为提升作业效率，操作者经常在未减速的情况下进行转向操作，存在很大的安全隐患。

综上所述，如何提供一种能够实现车辆负载换挡的液压驱动系统，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种液压驱动系统，可在变量马达具有动力的同时进行换挡，实现变量马达的负载换挡。

本实用新型的另一目的是提供一种包括上述液压驱动系统的工程车辆，其在行进过程中可不必停车脱载即可换挡。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种工程车辆行走系统的液压驱动系统，包括：

用于与动力装置相连的变量泵，所述变量泵具有用于排回油的第一端口和第二端口；

用于与变速箱相连的变量马达，所述变量马达包括与所述第一端口连通的第一进出油口和与所述第二端口连通的第二进出油口；

用于根据工作载荷的变化控制所述变量马达的排量的排量控制回路，所述排量控制回路的进油口可选择的与所述第一端口和所述第二端口相连，所述排量控制回路的出油口与所述变量马达的变量机构相连。

优选地，所述排量控制回路包括：

变量油缸，所述变量油缸的活塞杆与所述变量机构相连；

用于使所述变量油缸择一的与所述第一端口和所述第二端口连通的双向阀，所述双向阀的两个进油孔分别与所述第一端口和所述第二端口相连，所述双向阀的出油孔与所述变量油缸的进油口相连；

用于控制所述排量控制回路导通或断开的电磁阀。

优选地，所述变量马达的起始排量为小排量，当所述变量油缸驱使所述变量机构运动至预设位置时，所述变量马达为大排量。

优选地，所述电磁阀与用于控制所述电磁阀通断电的第一控制开关相连，所述第一控制开关用于与工程车辆的转向手柄联动打开。

优选地，还包括用于控制所述电磁阀通断电的第二控制开关，以当所述工程车辆爬坡或陷入泥地时通过打开所述第二控制开关控制所述电磁阀通电。

优选地，所述第一控制开关与所述第二控制开关并联。

优选地，所述变量马达的起始排量为大排量，当所述排量控制回路驱使所述变量机构运动至预设位置时，所述变量马达为小排量。

一种工程车辆，包括行走系统，所述行走系统的液压驱动系统为上述任意一种液压驱动系统。

本实用新型提供的工程车辆行走系统的液压驱动系统，可通过与变量泵的高压油端口相连的排量控制回路来驱动变量马达的变量机构运动，从而改变变量马达的排量，进而使变量马达的输出扭矩发生变化；同时，变量泵的第一端口和第二端口分别与变量马达的第一进出油口和第二进出油口对应连通，因此，变量泵作为变量马达的动力输入源，驱动变量马达转动且可通过改变变量泵的流量实现变量马达的无级变速。也就是说，该液压驱动系统可在变量马达具有动力的同时进行换挡，实现变量马达的负载换挡。

当将该液压驱动系统应用于工程车辆时，例如履带式收割机械等农用车辆，当车辆主机的载荷变化时，可通过排量控制回路来控制变量马达排量大小的变化，也即，使车辆在行进过程中不停车脱载的情况下即可实现档位的切换。相比于现有技术，可避免频繁的停车脱载换挡，因此，可提升行走系统的综合传动效率，作业效率高，且可提升操作者的操作舒适性。

另外，通过改变变量马达的排量来换挡，可以减少与变量马达相连的变速箱的机械档位的数量，也即，可将现有技术中的三级或二级机械档数与一级液压档数的换挡模式，改进为二级或一级机械档数与二级液压档数的换挡模式，也即，在机械换挡的基础上，配合液压换挡模式，使车辆的换挡操作更灵活且丰富。

本实用新型提供的工程车辆，包括上述液压驱动系统，具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的液压驱动系统具体实施例的控制原理图。

图1中的附图标记如下：

1为变量泵、2为变量马达、3为变量油缸、4为双向阀、5为电磁阀、6为转向手柄、7为第二控制开关、8为补油泵、9为滤清器、10为低压溢流阀、11为高压溢流阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种液压驱动系统，可在变量马达具有动力的同时进行换挡，实现变量马达的负载换挡。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述液压驱动系统的工程车辆，其在行进过程中可不必停车脱载即可换挡。

请参考图1，为本实用新型所提供的液压驱动系统具体实施例的控制原理图。

本实用新型提供一种工程车辆行走系统的液压驱动系统，包括变量泵1、变量马达2以及排量控制回路。变量泵1包括用于排油和回油的第一端口和第二端口，变量马达2包括第一进出油口和第二进出油口，第一端口和第二端口分别与第一进出油口和第二进出油口对应连通，以形成闭式液压系统，通过改变变量泵1的流量来改变变量马达2的输出转速，实现变量马达2的无级变速。

排量控制回路用于根据工作载荷的变化控制变量马达2的排量大小，以通过改变变量马达2的排量来改变变量马达2的输出扭矩，从而使变量马达2可以根据工作载荷的变化而切换排量。

具体地，排量控制回路的进油口可选择的与第一端口和第二端口相连，且排量控制回路的出油口与变量马达2的变量机构相连。

可以理解的是，通过改变变量泵1的排量方向，可以切换变量泵1的高压油端口，也即，第一端口和第二端口可切换的作为高压油端口，以实现变量马达2的转动方向改变。因此，排量控制回路的进油口可选择的与第一端口和第二端口相连，以使排量控制回路的进油口与变量泵1的高压油端口连通，也即，当第一端口作为高压油端口时，排量控制回路与第一端口连通；当第二端口作为高压油端口时，排量控制回路与第二端口连通。本实施例对排量控制回路可选择的与第一端口和第二端口连通的切换方式不做限定。

排量控制回路的出油口与变量马达2的变量机构相连，优选地，变量机构为马达斜盘，马达斜盘在排量控制回路出油口的液压压力油驱动作用下可转动一定的角度，从而实现变量马达2排量的变化，马达斜盘的角度连续变化时，可实现变量马达2排量的无级变化。

可以理解的是，该液压驱动系统还包括用于为变量泵1提供补油的补油泵8，补油泵8的排油口与变量泵1相连；同时，还包括用于为补油泵8提供补油背压的低压溢流阀10；考虑到对整个液压系统进行安全保护，还包括高压溢流阀11；另外，还包括用于对整个闭式液压系统的油液进行过滤的滤清器9，以保证系统油液的清洁度。

综上所述，本实用新型提供的工程车辆行走系统的液压驱动系统，可通过与变量泵1的高压油端口相连的排量控制回路来驱动变量马达2的变量机构运动，从而改变变量马达2的排量，进而使变量马达2的输出扭矩发生变化；同时，变量泵1的第一端口和第二端口分别与变量马达2的第一进出油口和第二进出油口对应连通，因此，变量泵1作为变量马达2的动力输入源，驱动变量马达2转动且可通过改变变量泵1的流量实现变量马达2的无级变速。也就是说，该液压驱动系统可在变量马达2具有动力的同时进行换挡，实现变量马达2的负载换挡。

当将该液压驱动系统应用于工程车辆时，例如履带式收割机械等农用车辆，当车辆主机的载荷变化时，可通过排量控制回路来控制变量马达2排量大小的变化，也即，使车辆在行进过程中不停车脱载的情况下即可实现档位的切换。相比于现有技术，可避免频繁的停车脱载换挡，因此，可提升行走系统的综合传动效率，作业效率高，且可提升操作者的操作舒适性。

考虑到排量控制回路的具体结构及其控制方式的简单及便于实现性，在上述实施例的基础之上，排量控制回路包括变量油缸3、双向阀4以及电磁阀5。变量油缸3的活塞杆与变量机构相连，以通过活塞杆的移动带动变量机构运动；双向阀4用于实现变量油缸3与变量泵1的高压油端口的连接，使变量油缸3择一的与第一端口和第二端口连通，具体地，双向阀4的两个进油孔分别与第一端口和第二端口相连，双向阀4的出油孔与变量油缸3的进油口相连；电磁阀5用于控制排量控制回路的导通或断开，优选地，电磁阀5设于双向阀4与变量油缸3之间，也即，双向阀4的出油孔与电磁阀5的进油孔相连，电磁阀5的出油孔与变量油缸3的进油口相连。

工作时，当变量马达2的工作载荷变化时，可通过控制电磁阀5通电打开，使排量控制回路导通，从而使从变量泵1的第一端口或第二端口排出的液压压力油依次通过双向阀4和电磁阀5后进入变量油缸3，推动活塞杆动作，使活塞杆推动变量机构运动，从而改变变量马达2的排量，进而改变变量马达2的输出扭矩，以适应工作载荷的变化。

对于履带式收割机械来说，在车辆直线行走的过程中工作载荷较小，而在车辆起步、转向及爬坡时则载荷较大，因此，为适应履带式收割机械的工况变化，在上述实施例的基础之上，变量马达2的起始排量为小排量，当排量控制回路驱使变量机构运动至预设位置时，变量马达2为大排量。

也就是说，本实施例的变量马达2具有两档排量，即大排量和小排量。变量马达2的变量机构起始位于小排量位置，以确保车辆主机起步后的速度。当变量马达2的工作载荷变大时，可通过排量控制回路驱使变量机构运动至预设位置，也即，对应变量马达2大排量的位置，使变量马达2切换至大排量进行工作，从而使车辆主机降速增扭，以满足大载荷工况。

可以理解的是，当采用现有技术中的闭式液压系统时，由于闭式液压系统的马达为定量马达，因此，在车辆转向时，车辆主机由于转向载荷变大，车辆发动机将会出现掉转速的现象，因此，将导致主机抛粮、撒粮及粮食清洁度不达标等问题，为解决这一问题，在上述实施例的基础之上，电磁阀5与用于控制电磁阀5通断电的第一控制开关相连，第一控制开关用于与工程车辆的转向手柄6联动打开。

也就是说，本实施例中的电磁阀5与转向手柄6能够联动，当操作者操作转向手柄6时，可使第一控制开关打开，从而使电磁阀5得电打开，以使排量控制回路导通。也即，可在车辆转向的过程中实现变量马达2排量的增大，从而使变量马达2的输出扭矩能够适应转向载荷。因此，可有效解决收获机械转向过程中发动机掉转速后导致的抛粮、撒粮及粮食清洁度不达标问题。

考虑到应用该液压驱动系统的车辆在爬坡或陷入泥地时，排量控制回路的导通方式，在上述实施例的基础之上，还包括用于控制电磁阀5通断电的第二控制开关7，以当工程车辆爬坡或陷入泥地时通过打开第二控制开关7控制电磁阀5通电。

也就是说，本实施例通过第二控制开关7可以控制电磁阀5的通断电，因此，当应用该液压驱动系统的车辆在爬坡或陷入泥地时，可打开第二控制开关7，使电磁阀5得电打开，从变量泵1的第一端口或第二端口排出的液压压力油依次通过双向阀4和电磁阀5后进入变量油缸3，推动活塞杆动作，使活塞杆推动变量机构运动至预设位置，使变量马达2切换至大排量进行工作，从而使车辆主机输出大扭矩，实现爬坡及爬出陷地。

考虑到应用该液压驱动系统的车辆在爬坡的同时转向时，排量控制回路的导通方式，在上述实施例的基础之上，第一控制开关与第二控制开关7并联。

也就是说，在车辆爬坡的同时且转向时，只要第一控制开关与第二控制开关7中的一者打开，即可实现电磁阀5得电导通。

对于轮式机械来说，在转场时需通过减小变量马达2的扭矩以提高车辆主机的速度，因此，为适应轮式机械的工况变化，在上述任一项实施例的基础之上，变量马达2的起始排量为大排量，当排量控制回路驱使变量机构运动至预设位置时，变量马达2为小排量。

也就是说，本实施例的变量马达2具有两档排量，即大排量和小排量。变量马达2的变量机构起始位于大排量位置，当车辆转场时，可通过排量控制回路驱使变量机构运动至预设位置，也即，对应变量马达2小排量的位置，使变量马达2切换至小排量进行工作，从而使车辆主机降扭矩提速度。

除了上述液压驱动系统，本实用新型还提供一种包括上述实施例公开的液压驱动系统的工程车辆，该工程车辆的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

可以理解的是，当将上述液压驱动系统应用于工程车辆时，上述液压驱动系统的变量泵1与车辆发动机相连，变量马达2与车辆变速箱相连，通过该液压驱动系统可实现车辆的负载换挡，使车辆在行进中不必停车脱载即可实现档位的切换。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的工程车辆及其行走系统的液压驱动系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。