一种闭式泵液压驱动系统及工程车辆

技术领域

本发明涉及工程车辆技术领域，具体而言，涉及一种闭式泵液压驱动系统及工程车辆。

背景技术

目前，工程车辆上通常采用闭式泵液压驱动系统来实现车轮的差速转向，尤其是井下煤矿运输设备中的液压支架搬运车。

现有的液压支架搬运车通常采用双闭式泵液压驱动系统，其主要包括左右独立闭式泵、分流集流阀、差速锁和大排量两档马达，车辆的转向是通过差速锁来控制左右独立闭式泵输出不同流量来实现，车辆的防滑是通过分流集流阀来限制进入每个马达的流量，从而控制车轮转速，实现防滑功能。

但是，这种带差速锁的液压驱动系统存在明显的缺陷，主要体现在以下三个方面：一是差速锁通过铰接轴处凸轮机构的行程变化来实现不同的压力输出，这对凸轮机构的加工精度有很高的要求，无法准确地实现车辆左右独立双泵的输出流量与左右侧马达所需流量的自适应，导致转向困难，轮胎磨损严重；二是差速锁安装在铰接旋转轴上，由于车辆转向频繁，会导致凸轮机构磨损严重甚至失效，导致无法实现正常的转向功能；三是车辆正常直线行驶的过程中，左右泵输出油路是相互独立的，分别驱动车辆左侧马达和右侧马达，这就要求左右侧的泵输出流量严格一致，否则车辆在行驶的过程中容易跑偏。

发明内容

本发明解决的问题是：如何精准实现多轮驱动的工程车辆在正常行驶过程中各个车轮流量的按需分配，防止车辆跑偏。

为解决上述问题，本发明提供一种闭式泵液压驱动系统，包括驱动主阀、两个马达组和多个闭式泵，所述闭式泵具有第一油口和第二油口，所述马达组包括多个并联的马达，所述马达具有第一工作口和第二工作口，所述驱动主阀设有多个第一阀口、多个第二阀口、多个第三阀口和多个第四阀口，多个所述闭式泵的所述第一油口分别与多个所述第一阀口连通，多个所述闭式泵的所述第二油口分别与多个所述第二阀口连通，两个所述马达组的多个所述马达的所述第一工作口分别与多个所述第三阀口连通，两个所述马达组的多个所述马达的所述第二工作口分别与多个所述第四阀口连通，多个所述第一阀口分别与多个所述第三阀口连通，多个所述第二阀口分别与多个所述第四阀口连通，且多个所述第三阀口在所述驱动主阀的内部连通，多个所述第四阀口在所述驱动主阀的内部连通。

可选地，所述闭式泵液压驱动系统还包括防滑阀组，所述防滑阀组与所述马达对应设置，所述防滑阀组设于所述马达与所述驱动主阀之间的管路上，并用于限制所述马达的最大流量。

可选地，所述防滑阀组包括第一流量调节阀和第二流量调节阀，所述第一流量调节阀设于所述第三阀口与所述第一工作口之间的管路上，所述第二流量调节阀设于所述第四阀口与所述第二工作口之间的管路上。

可选地，所述驱动主阀包括逻辑阀组，所述逻辑阀组与所述闭式泵对应设置，所述逻辑阀组包括多个并联的逻辑阀，所述驱动主阀的内部设有第一通道和第二通道，多个所述第四阀口和多个所述逻辑阀的输入端分别与所述第一通道连通，多个所述第三阀口分别与所述第二通道连通，多个所述逻辑阀的输出端分别与多个所述第二阀口中的一个连通。

可选地，所述驱动主阀还包括主溢流阀和逻辑溢流阀，所述逻辑溢流阀与所述逻辑阀组对应设置，所述主溢流阀的输入端与所述第一通道连通，所述逻辑溢流阀的输入端与对应的所述逻辑阀组的输出端连通，所述主溢流阀的输出端和所述逻辑溢流阀的输出端分别与所述第二通道连通。

可选地，所述驱动主阀还包括梭阀，所述梭阀具有第一进口、第二进口和出口，所述驱动主阀还设有第五阀口，所述梭阀的所述第一进口与所述第二通道连通，所述梭阀的所述第二进口与所述第一通道连通，所述梭阀的所述出口与所述第五阀口连通，所述马达具有第一控制口，所有所述马达的所述第一控制口均与所述第五阀口连通。

可选地，所述闭式泵液压驱动系统还包括控制阀组，所述控制阀组包括驻车控制阀和缓速控制阀，所述马达具有第二控制口，所述驻车控制阀用于与驻车制动装置连接，所有所述马达的所述第二控制口均与所述缓速控制阀连接，所述缓速控制阀用于与油箱连接。

可选地，所述闭式泵液压驱动系统还包括控制单元，所述控制单元包括驻车开关和缓速开关，所述驻车开关用于控制所述驻车控制阀换向，所述缓速开关用于控制所述缓速控制阀换向。

可选地，所述闭式泵液压驱动系统还包括档位手柄阀，多个所述闭式泵的输入端分别与所述档位手柄阀的输出端连通，所述档位手柄阀的输入端与所述驻车控制阀的输出端连通。

为解决上述问题，本发明还提供一种工程车辆，包括如上所述的闭式泵液压驱动系统。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的闭式泵液压驱动系统可通过将驱动主阀的多个第三阀口在驱动主阀的内部连通，并将多个第四阀口在驱动主阀的内部连通，使得驱动主阀能够将分别从多个闭式泵输出的液压油在驱动主阀内部进行合流，然后分别输入各个马达，使得各个马达的流量能够按需分配，从而精准实现工程车辆的各个车轮流量的按需分配，保证车辆的正常行驶和自适应差速转向，防止车辆跑偏。

附图说明

图1为本发明实施例中闭式泵液压驱动系统的原理示意图；

图2为本发明实施例中防滑阀组的原理示意图；

图3为本发明实施例中驱动主阀的原理示意图；

图4为本发明实施例中控制阀组和控制单元的原理示意图。

附图标记说明：

1、驱动主阀；101、第一阀口；102、第二阀口；103、第三阀口；104、第四阀口；105、第五阀口；106、第一通道；107、第二通道；110、逻辑阀组；111、逻辑阀；120、主溢流阀；130、逻辑溢流阀；140、梭阀；141、第一进口；142、第二进口；143、出口；2、闭式泵；21、第一油口；22、第二油口；3、马达；31、第一工作口；32、第二工作口；33、第一控制口；34、第二控制口；4、防滑阀组；41、第一流量调节阀；42、第二流量调节阀；5、控制阀组；51、驻车控制阀；511、驻车换向阀；512、顺序阀；52、缓速控制阀；6、控制单元；61、驻车开关；62、缓速开关；7、档位手柄阀。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

结合图1所示，本发明实施例提供一种闭式泵液压驱动系统，包括驱动主阀1、两个马达组和多个闭式泵2，闭式泵2具有第一油口21和第二油口22，马达组包括多个并联的马达3，马达3具有第一工作口31和第二工作口32，驱动主阀1设有多个第一阀口101、多个第二阀口102、多个第三阀口103和多个第四阀口104，多个闭式泵2的第一油口21分别与多个第一阀口101连通，多个闭式泵2的第二油口22分别与多个第二阀口102连通，两个马达组的多个马达3的第一工作口31分别与多个第三阀口103连通，两个马达组的多个马达3的第二工作口32分别与多个第四阀口104连通，多个第一阀口101分别与多个第三阀口103连通，多个第二阀口102分别与多个第四阀口104连通，且多个第三阀口103在驱动主阀1的内部连通，多个第四阀口104在驱动主阀1的内部连通。

具体地，闭式泵液压驱动系统的两个马达组分别为左侧马达组和右侧马达组，每个马达组均包括多个马达3，且这多个马达3呈并联设置，马达3的数量与车轮的数量相对应，例如，对于六轮驱动的车辆而言，每个马达组设有三个马达3，对于十轮驱动的车辆而言，如图1所示，每个马达组设有五个马达3。左侧马达组的各个马达3的输出端分别用于通过减速机与车辆左侧的各个车轮连接，右侧马达组的各个马达3的输出端分别用于通过减速机与车辆右侧的各个车轮连接。闭式泵2通常为闭式柱塞泵，其用于与发动机输出轴连接。闭式泵2的数量可以是两个，也可以是三个及以上，实际应用中可以根据需要进行选择，例如，图1给出了两个闭式泵2驱动十个马达3的示例。

更具体地，驱动主阀1的第一阀口101和第二阀口102的数量通常分别与闭式泵2的数量相同，例如，如图1所示，当液压驱动系统设有两个闭式泵2时，驱动主阀1设有两个第一阀口101(分别为图3中驱动主阀1的A1口和A3口)和两个第二阀口102(分别为图3中驱动主阀1的B1口和B3口)，驱动主阀1的A1口和A3口分别与两个闭式泵2的第一油口21(即图1中闭式泵2的A口)连通，驱动主阀1的B1口和B3口分别与两个闭式泵2的第二油口22(即图1中闭式泵2的B口)连通。驱动主阀1通常设有两个第三阀口103(分别为图3中驱动主阀1的A2口和A4口)和两个第四阀口104(分别为图3中驱动主阀1的B2口和B4口)，驱动主阀1的A2口与左侧马达组中的各个马达3的第一工作口31(即图1中马达3的B口)连通，驱动主阀1的A4口与右侧马达组中的各个马达3的B口连通，驱动主阀1的B2口与左侧马达组中的各个马达3的第二工作口32(即图1中马达3的A口)连通，驱动主阀1的B4口与右侧马达组中的各个马达3的A口连通。当液压油从闭式泵2的第一油口21输出时，液压油从驱动主阀1的第一阀口101进入驱动主阀1，并在驱动主阀1的内部合流后从驱动主阀1的A2口分别输入车辆左侧的各个马达3，并从驱动主阀1的A4口分别输入车辆右侧的各个马达3，然后依次经驱动主阀1的第四阀口104和第二阀口102回流至闭式泵2的第二油口22。

本实施例中，可通过将驱动主阀1的多个第三阀口103在驱动主阀1的内部连通，并将多个第四阀口104在驱动主阀1的内部连通，使得驱动主阀1能够将分别从多个闭式泵2输出的液压油在驱动主阀1内部进行合流，然后分别输入各个马达3，使得各个马达3的流量能够按需分配，从而精准实现工程车辆的各个车轮流量的按需分配，保证车辆的正常行驶和自适应差速转向，防止车辆跑偏。

进一步地，闭式泵2为带有DA(即转速相关变量)控制功能的变量泵，简称DA控制泵。这样，可以方便DA控制泵和马达3与减速机一起组成静压自动变速机构，当通过“加大油门”的方式将发动机转速提高至设定的起调转速时，DA控制泵开始输出流量，同时，DA控制泵的排量也随转速的提高而提高。而DA控制泵可降低启动负载，并且，DA控制泵的输出功率曲线接近发动机的功率曲线，能使发动机更好地输出动力。当液压驱动系统的系统压力达到设定值时，工作压力使DA控制泵的斜盘朝小排量摆动，以限制系统最大输出功率。车辆行驶过程中，当行驶阻力增大时，例如，超过设计坡度爬坡时，为了使发动机不致于过载，DA控制泵会调节输出流量，从而控制行驶速度，使行驶速度与发动机的可用功率相匹配，防止发动机过载或发动机熄火。而且，DA控制泵还具有压力切断功能，当系统压力达到泵的压力切断阀的设定值时，泵的变量缸的控制油路卸荷，使得斜盘回至零位。压力切断阀在车辆加速或减速时，阻止泵的高压溢流阀长时间开启，使得高压溢流阀仅对斜盘快速回摆过程中的压力峰值进行卸荷，在保证系统压力安全的同时可降低系统发热量。

进一步地，马达3通常为采用HA2控制方式的变量马达。当例如霍尔压力传感器等检测件监测到闭式泵液压驱动系统的系统压力升高至一定值时，例如20Mpa，马达3的排量将根据该系统压力的大小呈线性增加，当系统压力增高至30Mpa时，马达3的排量增加至最大。

可选地，结合图1和图2所示，闭式泵液压驱动系统还包括防滑阀组4，防滑阀组4与马达3对应设置，防滑阀组4设于马达3与驱动主阀1之间的管路上，并用于限制马达3的最大流量。

本实施例中，防滑阀组4的数量与马达3的数量相同，每个马达3与驱动主阀1之间的液压管路上均设有一个防滑阀组4，而且，车辆左侧的多个防滑阀组4呈并联设置，车辆右侧的多个防滑阀组4也呈并联设置。由于车辆通常在高速行驶时容易出现车轮打滑现象，而马达3的最大流量越大，车轮的最大转速就越大，越容易发生打滑。故本实施例中通过设置防滑阀组4，以对马达3的最大流量进行限制，例如，将马达3的最大流量限制在110L/min，从而将车轮的最大转速限制在一个比较安全的数值，保证车辆即使以最大速度行驶时也不容易发生打滑。

可选地，结合图1和图2所示，防滑阀组4包括第一流量调节阀41和第二流量调节阀42，第一流量调节阀41设于第三阀口103与第一工作口31之间的管路上，第二流量调节阀42设于第四阀口104与第二工作口32之间的管路上。

本实施例中，左侧的各个第一流量调节阀41的A1口和A2口分别与驱动主阀1的B2口和A2口连通，右侧的各个第一流量调节阀41的A1口和A2口分别与驱动主阀1的B4口和A4口连通，第一流量调节阀41的B1口和B2口分别与马达3的A口和B口连通。这样，可利用第一流量调节阀41来限制液压油由马达3的第二工作口32进入马达3的最大流量，利用第二流量调节阀42来限制液压油由马达3的第一工作口31进入马达3的最大流量，不仅结构简单，而且便于实现和控制。

可选地，结合图1和图3所示，驱动主阀1包括逻辑阀组110，逻辑阀组110与闭式泵2对应设置，逻辑阀组110包括多个并联的逻辑阀111，驱动主阀1的内部设有第一通道106和第二通道107，多个第四阀口104和多个逻辑阀111的输入端分别与第一通道106连通，多个第三阀口103分别与第二通道107连通，多个逻辑阀111的输出端分别与多个第二阀口102中的一个连通。

本实施例中，逻辑阀组110的数量与闭式泵2的数量相同，而且，每个逻辑阀组110包括多个逻辑阀111，例如，可以是两个逻辑阀111，也可以是三个逻辑阀111，实际应用中可根据需要进行设置，也就是说，驱动主阀1高压侧的压力由多个逻辑阀111进行控制。这与现有技术中仅采用一个逻辑阀111来控制驱动主阀1高压侧的压力相比，通过设置多个并联的逻辑阀111，使得液压驱动系统能够适配更大的流量输入，满足大流量驱动系统的需求。

可选地，结合图3所示，驱动主阀1还包括主溢流阀120和逻辑溢流阀130，逻辑溢流阀130与逻辑阀组110对应设置，主溢流阀120的输入端与第一通道106连通，逻辑溢流阀130的输入端与对应的逻辑阀组110的输出端连通，主溢流阀120的输出端和逻辑溢流阀130的输出端分别与第二通道107连通。

本实施例中，主溢流阀120的设定压力通常大于逻辑溢流阀130的设定压力。当车辆前进时，高压油由驱动主阀1的A1口进入马达3，正常行驶时，驱动主阀1的A1口为高压腔，驱动主阀1的B3口为低压腔，主溢流阀120和逻辑溢流阀130不溢流，逻辑阀组110两端无压差，而逻辑阀组110的各个逻辑阀111通常为常开，使得油液由驱动主阀1的B1口回到闭式泵2。当车辆出现反拖时，驱动主阀1的B3口为高压腔，当反拖压差大于第一预设值，例如62bar后，逻辑溢流阀130开始溢流，以控制逻辑阀组110输出口的压差不大于第二预设值，例如76bar，从而可以利用逻辑阀组110来限制闭式泵2反拖时驱动主阀1的高压侧压力，进而限制发动机反拖时的力矩，防止发动机失速，实现驱动主阀1的防发动机超速功能。

可选地，结合图1和图3所示，驱动主阀1还包括梭阀140，梭阀140具有第一进口141、第二进口142和出口143，驱动主阀1还设有第五阀口105，梭阀140的第一进口141与第二通道107连通，梭阀140的第二进口142与第一通道106连通，梭阀140的出口143与第五阀口105连通，马达3具有第一控制口33，所有马达3的第一控制口33均与第五阀口105连通。

本实施例中，梭阀140为高压优先设置，当闭式泵2输出的高压油从驱动主阀1的第一阀口101进入时，高压油从第二通道107流入梭阀140的第一进口141，并从驱动主阀1的第五阀口105(即图3中驱动主阀1的G口)进入马达3的第一控制口33(即图1中马达3的G口，也是马达3的变量口)；当闭式泵2输出的高压油从驱动主阀1的第二阀口102进入时，高压油从第一通道106流入梭阀140的第二进口142，并从驱动主阀1的第五阀口105进入马达3的第一控制口33。这样，以便于利于梭阀140将闭式液压驱动系统高压侧的部分压力油引入到马达3的第一控制口33，使得马达3的排量和系统压力能够自动匹配。

可选地，结合图1和图4所示，闭式泵液压驱动系统还包括控制阀组5，控制阀组5包括驻车控制阀51和缓速控制阀52，马达3具有第二控制口34，驻车控制阀51用于与驻车制动装置连接，所有马达3的第二控制口34均与缓速控制阀52连接，缓速控制阀52用于与油箱连接。

本实施例中，减速机通常设有驻车腔制动装置和行车制动装置，控制阀组5的驻车控制阀51通常用于连接至驻车制动装置，以将制动泵中的高压油输送至驻车制动装置的驻车制动腔内，解除驻车制动，从而实现驻车解除功能。由于传统马达3的控制油液由马达3内部提供，车辆在较大坡度下坡运行时，马达3的第一控制口33的压力容易产生震荡，导致马达3的排量频繁变化，使得车辆出现蠕行现象。故本实施例中，通过将各个马达3的第二控制口34(即图1中马达3的X口)与控制阀组5的缓速控制阀52连接，并将缓速控制阀52与油箱连接，以给马达3的X口提供一个压力恒定的压力源，使马达3的排量稳定在最大排量，防止出现下坡蠕行。

可选地，结合图1和图4所示，闭式泵液压驱动系统还包括控制单元6，控制单元6包括驻车开关61和缓速开关62，驻车开关61用于控制驻车控制阀51换向，缓速开关62用于控制缓速控制阀52换向。

本实施例中，控制单元6可以为气控换向阀，也可以为液控换向阀，还可以为电控换向阀，此处不作具体限定。这样，可通过在例如车辆的驾驶室等空间设置驻车开关61和缓速开关62，以便于通过驻车开关61来操控驻车控制阀51换向，利用缓速开关62来操控缓速控制阀52换向，进而便于控制车辆进行驻车制动解除和缓速稳定行驶，提高操作的便利性。

可选地，结合图1和图4所示，闭式泵液压驱动系统还包括档位手柄阀7，多个闭式泵2的输入端分别与档位手柄阀7的输出端连通，档位手柄阀7的输入端与驻车控制阀51的输出端连通。

本实施例中，档位手柄阀7的作用为控制车辆的前进、后退和空档，主要是通过控制闭式柱塞泵的斜盘角度来控制输出油液的方向，从而控制马达3的转动方向。车辆驻车制动未解除时，驻车控制阀51的驻车换向阀511的后端无压力，驻车控制阀51的顺序阀512不换向，驻车控制阀51的G21口处无压力，档位手柄阀7的P口无高压，档位手柄阀7的A口和B口无高压，闭式泵2的排量控制口(即图1中闭式泵2的Y1口和Y2口)无压力，闭式泵2无法变量输出液压油，使顺序阀512与档位手柄阀7的档位控制形成互锁控制，车辆档位切换功能失效。这样，使得驻车控制阀51的驻车控制与档位手柄阀7的档位控制形成互锁控制，即车辆驻车未解除时，车辆档位切换功能失效，以进一步提高车辆行驶的安全性。

本发明的闭式泵液压驱动系统的工作原理为：发动机启动后，解除驻车制动，档位手柄阀7挂上1档档位后，通过踩油门来让车辆开始行驶。车辆正常行驶时，两个闭式泵2输出的驱动压力油在驱动主阀1的内部合流，使得两个闭式泵2的驱动压力油相互连通，每个马达3的驱动压力相同，排量也相同，此时，每个马达3的流量按需分配，保证车辆的正常行驶和差速转向；当车辆出现打滑工况时，即当车辆在起伏较大、坑洼地段行驶或满载爬坡时，由于防滑阀组4限制了流入马达3的最大流量，从而将车轮的最大转速限制在一个比较安全的数值，保证车辆即使以最大速度行驶时也不容易发生打滑，进而实现防滑功能。当车辆下坡时，打开控制单元6上的缓速开关62，此时，马达3的第二控制口34(即马达3的X口)输入一个压力恒定的压力源，使马达3稳定在最大排量，防止出现下坡蠕行。

本发明另一实施例提供一种工程车辆，包括如上所述的闭式泵液压驱动系统。

本实施例中的工程车辆相对于现有技术的有益效果与上述的闭式泵液压驱动系统相同，此处不再赘述。

虽然本发明披露如上，但本发明的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。