專利名稱：可制動的開式液壓系統(tǒng)及其制動方法、行走機械的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及全液壓驅動行走機械領域，具體地說，涉及一種可制動的開式液壓系統(tǒng)及其制動方法，以及包括該開式液壓系統(tǒng)的行走機械。
背景技術：
目前全液壓驅動行走機械大部分采用閉式液壓系統(tǒng)，即采用液壓泵-液壓馬達-液壓泵的液壓油循環(huán)方式，其制動控制方法是:在制動時，減小液壓泵的排量和增大液壓馬達的排量，產生與發(fā)動機作用相反的輸出轉矩，以達到減速或制動效果，起到輔助制動的作用。對于開式液壓系統(tǒng)，其采用油箱-液壓泵-液壓馬達-油箱的液壓油循環(huán)方式，由于液壓泵和液壓馬達組成的系統(tǒng)不是一個封閉的回路，調節(jié)液壓泵和液壓馬達的排量不會產生反向轉矩，因而不會達到制動的效果，只能改變車輛行駛的速度。鑒于開式液壓系統(tǒng)相對于閉式液壓系統(tǒng)具有可靠性高，易于維護等優(yōu)點。因此，如何將開式液壓系統(tǒng)應用于行走機械中，并有效實現(xiàn)液壓制動控制，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種可制動的開式液壓系統(tǒng)，該開式液壓系統(tǒng)可以有效解決行駛制動問題。本發(fā)明可制動的開式液壓系統(tǒng)，包括:液壓泵，與發(fā)動機驅動連接，所述液壓泵的進口連通油箱；液壓馬達，用于驅動行走輪，并包括Cl 口和C2 口；換向裝置，連接于所述液壓泵和液壓馬達之間，用于實現(xiàn)所述液壓馬達的換向；第一回油油路，連接于所述Cl 口和油箱之間；第二回油油路，連接于所述C2 口和油箱之間；其中:所述第二回油油路上設置有比例溢流閥，控制器根據(jù)制動信號發(fā)生器的制動信號，控制比例溢流閥的動作，限制所述液壓馬達的回油，從而使第二回油油路產生背壓。進一步地，所述第一回油油路上也設置有用于限制所述液壓馬達回油的比例溢流閥。進一步地，所述制動信號發(fā)生器為踏板，制動時進口側的比例溢流閥全開，出口側的比例溢流閥部分打開，所述踏板的行程越大，控制器控制出口側的比例溢流閥的開度越小。進一步地，所述換向裝置包括:方向控制閥，包括P 口、T 口、A 口和B 口，所述P 口連通控制油路，所述T 口連通油箱；第一插裝閥，包括Kl 口、Pl 口、01 口，所述Kl 口連通所述A 口，所述01 口連通所述 Cl 口；第二插裝閥，包括K2 口、Ρ2 口、02 口，所述Κ2 口連通所述B 口，所述02 口連通所述 C2 口；所述Pl 口和Ρ2 口連通所述液壓泵的出口，第一個比例溢流閥的進口連通所述Cl口和所述01 口 ；另一個比例溢流閥的進口連通所述C2 口和所述02 口。進一步地，所述方向控制閥為三位四通換向閥，可實現(xiàn)第一狀態(tài)、第二狀態(tài)和第三狀態(tài):所述液壓馬達正轉時為第一狀態(tài)，所述第一插裝閥打開、所述第二插裝閥關閉；所述液壓馬達反轉時為第二狀態(tài)，所述第一插裝閥關閉、所述第二插裝閥打開；制動時為第三狀態(tài)，所述第一插裝閥和第二插裝閥均關閉。進一步地,還包括:速度檢測裝置，用于檢測液壓馬達的轉速，并向控制器發(fā)送信號；駐車制動器，設置于從液壓馬達的輸出軸到行走輪的傳動路線上，用于打開和鎖止所述傳動路線；當所述速度檢測裝置檢測的轉速為零時，所述控制器控制所述駐車制動器鎖止所述傳動路線。本發(fā)明的另一個方面，還提供一種前述開式液壓系統(tǒng)的制動方法，包括以下步驟:發(fā)出制動信號；根據(jù)所述制動信號，減小所述液壓泵的排量，并增大所述液壓馬達的排量；根據(jù)所述制動信號，限制所述液壓馬達的回油，在第二回油油路上產生背壓。進一步地，還包括以下步驟:在所述Cl 口進油時，打開所述第一回油油路，在連通Cl 口的油路產生負壓時，液壓油從油箱補油至Cl 口 ；在所述C2 口進油時，打開所述第二回油油路，在連通C2 口的油路產生負壓時，液壓油從油箱補油至C2 口。進一步地，還包括以下步驟:檢測所述液壓馬達的轉速；當所述轉速為零時，鎖止從液壓馬達的輸出軸到行走輪的傳動路線。本發(fā)明的又一個方面，還提供了一種行走機械，所述行走機械設置有前述任一項的開式液壓系統(tǒng)。本發(fā)明的開式液壓系統(tǒng)及其制動方法，在需要進行制動控制時，根據(jù)制動信號控制比例溢流閥的動作，限制液壓馬達的回油，從而使液壓馬達的回油油路產生背壓，利用液壓阻力使液壓馬達產生與行駛方向相反的輸出轉矩，以達到減速或制動效果，解決了開式液壓系統(tǒng)制動難的問題。作為一個優(yōu)選實施方式，本發(fā)明采用靜液壓制動和駐車制動的結合，可以彌補純靜液壓制動由于馬達泄露等原因導致行走機械不能完全靜止下來的問題；并可以避免純機械制動整車較重、摩擦較大的缺點，具有制動效果好、整車重量輕、使用壽命長的優(yōu)點。另外，本發(fā)明一實施方式在制動控制時，如果在液壓馬達的進口產生負壓，液壓油會從油箱自動補油到進口油路，從而可以補償液壓系統(tǒng)制動時的漏油；而且，本發(fā)明在整車斷電情況下，還可以使得比例溢流閥完全關閉，從而形成自鎖作用，具有可靠性高的優(yōu)點。由于本發(fā)明上述的開式液壓系統(tǒng)具有上述技術效果，具有上述開式液壓系統(tǒng)的行走機械也應具有相應的技術效果。


構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:圖1是本發(fā)明一實施例的可制動的開式液壓系統(tǒng)的液壓原理圖；圖2是圖1所示實施例的開式液壓系統(tǒng)的結構框圖；圖3是本發(fā)明一實施例的開式液壓系統(tǒng)的制動控制流程圖。附圖標記說明:液壓泵-1發(fā)動機-2油箱-3液壓馬達-4換向裝置-5比例溢流閥_6控制器-7制動信號發(fā)生器-8速度檢測裝置-9駐車制動器-10行走輪-11方向控制閥-50第一插裝閥-51第二插裝閥-5具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。圖1所示是本發(fā)明一實施例的可制動的開式液壓系統(tǒng)的液壓原理圖；圖2是圖1所示實施例的開式液壓系統(tǒng)的結構框圖。參考圖1和圖2，該實施例的開式液壓系統(tǒng)至少包括液壓泵1、發(fā)動機2、油箱3、液壓馬達4、換向裝置5、比例溢流閥6、控制器7和制動信號發(fā)生器8。其中，該液壓泵I與發(fā)動機2驅動連接，液壓泵I的進口連通油箱3。該液壓泵I優(yōu)選為變排量單向液壓泵1，僅包括一個輸出液壓油的出口。通過控制器7可以控制該液壓泵I的排量。以軸向柱塞泵為實施例，可以通過控制器7控制變量機構的動作，改變斜盤的偏轉角，進而改變液壓泵I的排量。該液壓馬達4用于驅動行走輪11，并包括Cl 口和C2 口。在Cl 口進油、C2 口回油時，該液壓馬達4正轉；在02 口進油、Cl 口回油時，該液壓馬達4反轉。該液壓泵I優(yōu)選為變排量雙向液壓馬達4。通過控制器7還可以控制該液壓馬達4的排量。以軸向柱塞馬達為實施例，可以通過控制器7控制變量機構的動作，改變斜盤的偏轉角，進而改變液壓馬達4的排量。需要說明的是，輪胎式、履帶式等行走機械均可以適用于本發(fā)明的技術方案，相應地，其行走輪11為輪胎或驅動履帶行走的驅動鏈輪。在液壓泵I和液壓馬達4之間還連接有換向裝置5，該換向裝置5用于實現(xiàn)液壓馬達4的換向。該換向裝置5可以采用多種結構的方向控制閥或其組合，只要實現(xiàn)Cl 口和C2 口的交替進回油即可。優(yōu)選地，該換向裝置5包括如圖1所示的方向控制閥50、第一插裝閥51和第二插裝閥52。其中，方向控制閥50包括P 口(進油口)、T 口(回油口)、Α 口和B 口(工作油口)，Ρ口連通控制油路，T 口連通油箱3。該控制油路可以是從液壓泵I的出口引出的一條支路。第一插裝閥51包括Kl 口(控制口)、Pl 口(進油口)、01 口(出油口)，Kl 口連通A口，01 口連通Cl 口 ；第二插裝閥52包括K2 口(控制口)、P2 口(進油口)、02 口(出油口)，K2口連通B 口，02 口連通C2 口 ；P1 口和P2 口連通液壓泵I的出口。該方向控制閥50至少可實現(xiàn)兩個工作狀態(tài)，即實現(xiàn)液壓馬達4正轉時的第一狀態(tài)和實現(xiàn)液壓馬達4反轉時的第二狀態(tài)。在第一狀態(tài)時，A 口回油、B 口進油，相應地第一插裝閥51打開、第二插裝閥52關閉，第一插裝閥51的Pl 口和01 口連通，從液壓泵I泵出的液壓油進入Cl 口 ；在第二狀態(tài)時，第一插裝閥51關閉、第二插裝閥52打開，第二插裝閥52的P2 口和02 口連通，從液壓泵I泵出的液壓油進入C2 口。為了保證在液壓馬達4工作過程中，Cl 口或C2 口能夠回油，圖1所示實施例的開式液壓系統(tǒng)還包括第一回油油路和第二回油油路。其中，第一回油油路連接于Cl 口和油箱3之間；第二回油油路連接于C2 口和油箱3之間。行走機械正常行駛時，Cl 口進油，第二回油油路回油，第一回油油路關閉；行走機械倒車時，C2 口進油，第一回油油路回油，第二回油油路關閉。進一步地，在第二回油油路上設置有比例溢流閥6，控制器7根據(jù)制動信號發(fā)生器8的制動信號，控制相應比例溢流閥6的動作，限制液壓馬達4的回油，從而使第二回油油路產生背壓。在上述技術方案的基礎上，可在液壓馬達4的回油油路產生背壓，利用液壓阻力使液壓馬達4產生與行駛方向相反的輸出轉矩，以達到減速或制動效果，解決了開式液壓系統(tǒng)制動難的問題。在整車斷電情況下，還可以使得比例溢流閥6完全關閉，從而形成自鎖作用，具有可靠性高的優(yōu)點。在第二回油油路設置比例溢流閥6，可在液壓馬達4以第一方向轉動(如正轉、正常行駛)時實現(xiàn)靜液壓制動；此外，在第一回油油路上也可設置用于限制液壓馬達4回油的比例溢流閥6，可在液壓馬達4以第二方向轉動(如反轉、倒車)時實現(xiàn)靜液壓制動。優(yōu)選在第一回油油路和第二回油油路上均設置有比例溢流閥6，第一個比例溢流閥6的進口連通前述的Cl 口和01 口 ；另一個比例溢流閥6的進口連通前述的C2 口和02 口。該制動信號發(fā)生器8可以為按鈕等操作部件，優(yōu)選為踏板。操作人員根據(jù)踏板不同的行程可控制制動的程度，具有操作性好的特點。制動時進口側的比例溢流閥6全開，出口側的比例溢流閥6部分打開，踏板的行程越大，控制器7控制出口側的比例溢流閥6的開度越小，從而限制液壓馬達4的回油程度越大，產生的背壓越高。在液壓馬達4以前述第一方向轉動時，進口側的比例溢流閥6指位于第一回油油路上的比例溢流閥；在液壓馬達4以前述第二方向轉動時，進口側的比例溢流閥6指位于第二回油油路上的比例溢流閥。更優(yōu)選地，前述方向控制閥50為三位四通換向閥，除前述第一狀態(tài)和第二狀態(tài)夕卜，還可實現(xiàn)制動時的第三狀態(tài)。在該第三狀態(tài)，三位四通換向閥處于中位，A 口和B 口均為截止狀態(tài)。此時，第一插裝閥51和第二插裝閥52均關閉。除了前述靜液壓制動外，圖1和圖2所示的實施例還結合了機械的駐車制動，該開式液壓系統(tǒng)還包括速度檢測裝置9和駐車制動器10。其中，速度檢測裝置9用于檢測液壓馬達4的轉速，并向控制器7發(fā)送信號；駐車制動器10，設置于從液壓馬達4的輸出軸到行走輪11的傳動路線上，用于打開和鎖止傳動路線；當速度檢測裝置9檢測的轉速為零時，控制器7控制駐車制動器10鎖止傳動路線。該駐車制動器10可以作用于液壓馬達4的輸出軸、行走輪11或它們之間的傳動軸等部件上，并可采用盤式或鼓式等結構。傳動路線打開時，動力可輸出至行走輪；傳動路線鎖止時，可實現(xiàn)行走輪的制動。通過采用靜液壓制動和駐車制動的結合，可以彌補純靜液壓制動由于馬達泄露等原因導致行走機械不能完全靜止下來的問題；并可以避免純機械制動整車較重、摩擦較大的缺點，具有制動效果好、整車重量輕、使用壽命長的優(yōu)點。圖1所示實施例的可制動的開式液壓系統(tǒng)的工作過程如下:在正常行駛工況時，駐車制動器10打開傳動路線，第一回油油路關閉，液壓油從Cl 口進油，從第二回油油路回油，液壓馬達4正轉。在前行一段距離后，若需要制動控制，制動信號產生器工作(如踩下踏板)，根據(jù)該制動信號，控制器7控制第一回油油路打開，第二回油油路為部分打開狀態(tài)(踏板行程越大，則比例溢流閥6開度越小)，三位四通換向閥位于中位，液壓泵I泵出的液壓油分流至01口和02 口。從而可在第二回油油路產生背壓，使車輛減速和制動。進一步地，在制動時還可減小液壓泵I的排量，并增大液壓馬達4的排量，從而減小液壓馬達4的轉速。此外，由于液壓馬達4的轉動，會在Cl 口產生負壓，液壓油會從油箱3經(jīng)比例溢流閥6自動補油至Cl 口，以補償液壓系統(tǒng)制動時的漏油。當速度傳感器檢測到液壓馬達4的轉速降為零時，控制器7控制駐車制動器10鎖止傳動路線。行走機械的倒車及在倒車時的制動控制與前述過程相似，本文在此不再贅述。圖3所示是本發(fā)明一實施例的開式液壓系統(tǒng)的制動控制流程圖，其提供了前述開式液壓系統(tǒng)的制動方法，包括以下步驟:步驟1:發(fā)出制動信號；可以通過如踩下踏板等方法向控制器7發(fā)出制動信號。步驟2:根據(jù)制動信號，減小液壓泵I的排量，并增大液壓馬達4的排量；該過程可以減小液壓馬達4的轉速，便于制動控制。步驟3:根據(jù)制動信號，限制液壓馬達4的回油，在第二回油油路上產生背壓。液壓馬達4的回油可通過使比例溢流閥6處于部分打開狀態(tài)來進行限制。該背壓可以產生液壓阻力，使液壓馬達4產生與行駛方向相反的輸出轉矩，以達到減速或制動效果。前述步驟2和步驟3的順序可以同時進行。進一步地，前述制動方法還可以包括以下步驟:在Cl 口進油時，打開第一回油油路，在連通Cl 口的油路產生負壓時，液壓油從油箱3補油至Cl 口 ；在C2 口進油時，打開第二回油油路，在連通C2 口的油路產生負壓時，液壓油從油箱3補油至C2 口。前述補油過程可以補償液壓系統(tǒng)制動時的漏油，提高液壓系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。此外，為了實現(xiàn)靜液壓制動和駐車制動的結合，還可以包括以下步驟:檢測液壓馬達4的轉速；當轉速為零時，鎖止從液壓馬達4的輸出軸到行走輪11的傳動路線。可通過速度檢測裝置9檢測液壓馬達4的轉速，并通過駐車制動器10鎖止傳動路線。除了前述可制動的開式液壓系統(tǒng)及其制動方法外，本發(fā)明還提供一種設置有前述開式液壓系統(tǒng)的行走機械。該行走機械可以是輪胎式或履帶式車輛。該行走機械的其它結構參考現(xiàn)有技術，本文在此不再贅述。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種可制動的開式液壓系統(tǒng)，其特征在于，包括: 液壓泵(1)，與發(fā)動機(2)驅動連接，所述液壓泵(I)的進口連通油箱(3); 液壓馬達(4)，用于驅動行走輪(11)，并包括Cl 口和C2 口 ； 換向裝置(5)，連接于所述液壓泵(I)和液壓馬達(4)之間，用于實現(xiàn)所述液壓馬達(4)的換向； 第一回 油油路，連接于所述Cl 口和油箱(3)之間； 第二回油油路，連接于所述C2 口和油箱(3)之間；其中: 所述第二回油油路上設置有比例溢流閥(6)，控制器(7)根據(jù)制動信號發(fā)生器(8)的制動信號，控制比例溢流閥(6)的動作，限制所述液壓馬達(4)的回油，從而使第二回油油路產生背壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的開式液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第一回油油路上也設置有用于限制所述液壓馬達(4)回油的比例溢流閥(6)。
3.根據(jù)權利要求2所述的開式液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述制動信號發(fā)生器(8)為踏板，制動時進口側的比例溢流閥(6)全開，出口側的比例溢流閥(6)部分打開，所述踏板的行程越大，控制器(7 )控制出口側的比例溢流閥(6 )的開度越小。
4.根據(jù)權利要求2所述的開式液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述換向裝置(5)包括: 方向控制閥(50)，包括P 口、T 口、A 口和B 口，所述P 口連通控制油路，所述T 口連通油箱(3)； 第一插裝閥(51)，包括Kl 口、Pl 口、Ol 口，所述Kl 口連通所述A 口，所述01 口連通所述 Cl 口； 第二插裝閥(52)，包括K2 口、P2 口、02 口，所述K2 口連通所述B 口，所述02 口連通所述 C2 口； 所述Pl 口和P2 口連通所述液壓泵(I)的出口，第一個比例溢流閥(6)的進口連通所述Cl 口和所述01 口 ；另一個比例溢流閥(6)的進口連通所述C2 口和所述02 口。
5.根據(jù)權利要求4所述的開式液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述方向控制閥(50)為三位四通換向閥，可實現(xiàn)第一狀態(tài)、第二狀態(tài)和第三狀態(tài): 所述液壓馬達(4)正轉時為第一狀態(tài)，所述第一插裝閥(51)打開、所述第二插裝閥(52)關閉； 所述液壓馬達(4)反轉時為第二狀態(tài)，所述第一插裝閥(51)關閉、所述第二插裝閥(52)打開； 制動時為第三狀態(tài)，所述第一插裝閥(51)和第二插裝閥(52)均關閉。
6.根據(jù)權利要求1-5任一項所述的開式液壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 速度檢測裝置(9)，用于檢測液壓馬達(4)的轉速，并向控制器(7)發(fā)送信號； 駐車制動器(10)，設置于從液壓馬達(4)的輸出軸到行走輪(11)的傳動路線上，用于打開和鎖止所述傳動路線； 當所述速度檢測裝置(9)檢測的轉速為零時，所述控制器(7)控制所述駐車制動器(10)鎖止所述傳動路線。
7.一種權利要求1所述的開式液壓系統(tǒng)的制動方法，其特征在于，包括以下步驟: 發(fā)出制動信號；根據(jù)所述制動信號，減小所述液壓泵(I)的排量，并增大所述液壓馬達(4)的排量； 根據(jù)所述制動信號，限制所述液壓馬達(4)的回油，在第二回油油路上產生背壓。
8.根據(jù)權利要求7所述的制動方法，其特征在于，還包括以下步驟: 在所述Cl 口進油時，打開所述第一回油油路，在連通Cl 口的油路產生負壓時，液壓油從油箱(3)補油至Cl 口 ； 在所述C2 口進油時，打開所述第二回油油路，在連通C2 口的油路產生負壓時，液壓油從油箱(3)補油至C2 口。
9.根據(jù)權利要求7所述的制動方法，其特征在于，還包括以下步驟: 檢測所述液壓馬達(4)的轉速； 當所述轉速為零時，鎖止從液壓馬達(4)的輸出軸到行走輪(11)的傳動路線。
10.一種行走機械，其特征在于，所述行走機械設置有權利要求1-6任一項所述的開式液壓系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可制動的開式液壓系統(tǒng)及其制動方法、行走機械。該開式液壓系統(tǒng)包括液壓泵，與發(fā)動機驅動連接，液壓泵的進口連通油箱；液壓馬達，用于驅動行走輪，并包括C1口和C2口；換向裝置，連接于液壓泵和液壓馬達之間，用于實現(xiàn)液壓馬達的換向；第一回油油路，連接于C1口和油箱之間；第二回油油路，連接于C2口和油箱之間；第二回油油路上設置有比例溢流閥。本發(fā)明通過控制比例溢流閥的動作，可使液壓馬達的回油油路產生背壓，以達到減速或制動效果，解決了開式液壓系統(tǒng)制動難的問題。本發(fā)明還可將靜液壓制動和駐車制動相結合，具有制動效果好、可靠性高等優(yōu)點。
文檔編號B60K17/14GK103085657SQ20131003369
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權日2013年1月29日
發(fā)明者丁禮磊, 石培科, 楊鑫 申請人:三一重工股份有限公司