行走转向驱动装置及其控制方法 |
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| 申请号 | CN201710595916.X | 申请日 | 2017-07-20 | 公开(公告)号 | CN107458459A | 公开(公告)日 | 2017-12-12 |
| 申请人 | 郭向阳; | 发明人 | 郭向阳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种行走转向驱动装置及其控制方法，包括 原动机 、 液压 泵 、油箱、换向 阀 、梭阀、转向油缸、偏转固定架、偏转架、减速机、轮胎、 液压 马 达 。所述的原动机通过管道与 液压泵 的进口连接，液压泵的出口通过管道与换向阀连接，换向阀分别通过管道与液压马达的进口连接，油箱通过管道与换向阀的出口连接，液压马达和转向油缸皆安装在偏转固定架上，偏转架和减速机分别安装在偏转固定架的两端。由于本发明没有半轴和 万向节 ，不存在半轴和万向节等损坏，车辆的转向靠油缸通过主销驱动偏 转轮 胎转向，避免了轮胎的转向磨损，轮胎的驱动靠液压马达旋转来实现，结构简单，布置方便，能简单实现行走车辆的四驱和多驱，提高了性能又节能和降低成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种行走转向驱动装置，其特征在于：包括原动机、负载敏感型液压泵、油箱、换向阀、梭阀、转向油缸、偏转固定架、右偏转架、右减速机、右液压马达、轮胎、左偏转架、左减速机、左液压马达；所述的原动机通过联轴器带动负载敏感型液压泵旋转，负载敏感型液压泵的一个进口从油箱进油，负载敏感型液压泵的出口通过管道与换向阀的进口通道连接，换向阀的两个出口通道分别通过两根管道与液压马达的两个进口连接，梭阀设在换向阀与液压马达的两根连接管道之间，油箱通过管道与换向阀的出口通道连接，转向油缸安装在偏转固定架上，右偏转架和左偏转架分别安装在偏转固定架的右、左两端，在右偏转架和左偏转架上分别安装有右减速机和左减速机，右减速机的两端分别安装右侧的右液压马达和轮胎，左减速机的两端分别安装左侧的左液压马达和轮胎。 |
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| 说明书全文 | 行走转向驱动装置及其控制方法技术领域[0001] 本发明涉及行走车辆领域，特别是涉及一种行走转向驱动装置及其控制方法。 背景技术[0002] 行走车辆难免要面对不同的工作环境，比如坑坑洼洼的路面，大坡度的路面，泥泞容易陷落的路面，堆满乱石的路面，等等。不管是只有前驱或只有后驱的车辆在面对如此复杂的环境都力不从心，所以四驱或多驱车辆才能应对如此工作场所。但四驱或多驱车辆要能驱动又要能转向，比较常见的有两种方式，铰接转向和转向驱动桥转向，铰接转向容易受车架尺寸限制，转向半径大，车辆在转向时重心会发生变化容易造成车辆失稳，甚至翻车，转向后后面的视线被遮挡也会容易造成交通事故。转向驱动桥转向有转向半径小，稳定性好，视线好的优点，但也存在成本高，故障率高，特别对于重载车辆的转向驱动桥用得不多就是受这些限制。转向驱动桥具有普通驱动桥的主传动减速器和差速器或再有轮边减速器外，轮边还需有万向节和主销。由于为了维修和安装方便，万向节大都是半悬浮状态，为了保证万向节的可靠性，万向节都做得比较大，比较重，而且还由于制造和装配偏差，使得万向节在高速旋转中存在着很大的离心力，特别是转向角度越大时，离心力越大，这样条件，轻者润滑油的密封就存在问题，重者在离心力和驱动扭矩的双重作用下造成关节、半轴损坏。另外由于万向节和主销不同心，在有转向角度时，万向节受到很大的轴向力，这个轴向力加剧了万向节轴承和半轴的损坏。国内生产的转向驱动桥载荷多为小吨位的，多用于农用机械、小型轮挖、越野小车等，大吨位的转向驱动桥在国内基本是空白，国外的转向驱动桥价格高，是国内的几倍价格，而且大吨位的价格更是惊人，价格几十万、上百万相当国内整机的价格。 发明内容[0003] 本发明的一个目的在于提供一种结构稳定可靠的行走转向驱动装置。 [0004] 本发明的另一个目的在于提供一种运行可靠的行走转向驱动装置的控制方法。 [0005] 为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：本发明是一种行走转向驱动装置，包括原动机、负载敏感型液压泵、油箱、换向阀、梭阀、转向油缸、偏转固定架、右偏转架、右减速机、右液压马达、轮胎、左偏转架、左减速机、左液压马达；所述的原动机通过联轴器带动负载敏感型液压泵旋转，负载敏感型液压泵的一个进口从油箱进油，负载敏感型液压泵的出口通过管道与换向阀的进口通道连接，换向阀的两个出口通道分别通过两根管道与液压马达的两个进口连接，梭阀设在换向阀与液压马达的两根连接管道之间，油箱通过管道与换向阀的出口通道连接，转向油缸安装在偏转固定架上，右偏转架和左偏转架分别安装在偏转固定架的右、左两端，在右偏转架和左偏转架上分别安装有右减速机和左减速机，右减速机的两端分别安装右侧的右液压马达和轮胎，左减速机的两端分别安装左侧的左液压马达和轮胎。 [0006] 本发明是一种行走转向驱动装置的控制方法，所述的左侧的液压马达和右侧的液压马达的液压油流量分配由一个三通接头自适应分配；转向时，左边的轮胎转速要比右边的轮胎转速低，相应的在左减速机与右减速机速比相同的条件下，需要左侧的液压马达比右侧的液压马达转速低，左侧的液压马达的供油量要比右侧的液压马达的供油量少，由于转向时，两马达的受力不一样，左侧的液压马达受的阻力比右侧的液压马达受的阻力大，液压油就自适应的分配不同的流量给左侧的液压马达比右侧的液压马达少；在行驶状态下，如果液压马达的供油量多，超过实际轮胎转速需求，换向阀出口到液压马达的液压油路压力会升高，负载敏感型液压泵检测到压力升高就自动减小泵排量，使负载敏感型液压泵的排量始终只满足液压马达实际需求，反之，也一样；当在遇到阻力车辆无法向前移动时，这时负载敏感型液压泵检测到压力最高，自动将液压马达排量减到最小，只供给少量的油来维持持续的压力，保证液压马达以最小功率输出最大扭矩。 [0007] 本发明是一种行走转向驱动装置，包括原动机、液压泵、油箱、负载敏感多路阀、PLC控制器、转向油缸、偏转固定架、右偏转架、右减速机、右液压马达、轮胎、左偏转架、左减速机、左液压马达和轮胎、转速传感器；所述的原动机通过联轴器带动液压泵旋转，油箱和液压泵的一个进口连接，液压泵的出口通过管道与负载敏感多路阀的进口通道连接，负载敏感多路阀的两个出口通道分别通过两根管道与液压马达的两个进口连接，PLC控制器通过馈线与负载敏感多路阀控制端连接，转速传感器安装在非转向驱动桥的输入端或变速箱的输出端上，测得的转速反馈给PLC控制器，PLC控制器经过计算得出输出电流的大小控制电比例负载敏感多路阀，油箱通过管道与负载敏感多路阀的出口通道连接，转向油缸安装在偏转固定架上，右偏转架和左偏转架分别安装在偏转固定架的右、左两端，在右偏转架和左偏转架上分别安装有右减速机和左减速机，右减速机的两端分别安装右侧的液压马达和轮胎，左减速机的两端分别安装左侧的液压马达和轮胎。 [0008] 所述的液压泵为负载敏感型液压泵。 [0009] 本发明是一种根据权利要求所述的行走转向驱动装置的控制方法，所述的左侧的液压马达和右侧的液压马达的液压油分配由一个三通接头自适应分配；在非转向驱动桥的输入端或变速箱的输出端接上转速传感器，测得的转速反馈给PLC控制器，PLC控制器经过计算得出输出电流的大小控制电比例负载敏感多路阀，控制电比例负载敏感多路阀的阀芯开口大小，从而控制液压油流量大小；当车速最高时，负载敏感多路阀四路全开，都流向液压马达，液压马达转速最高，液压马达驱动的轮胎也转速最高；当车速最低时，转速转感器测出转速最小，PLC控制器接收信号后，控制负载敏感多路阀中三路断电，三路断电的阀芯处于中位，多余的油量通过阀芯中位经节流阀流回油箱，而剩下的一路，PLC控制器经过计算输出最小电流到剩下的那路电比例控制的负载敏感多路阀上，使阀芯开口最小，液压马达仅获得最小流量以维持最大压力的输出；当在某一车速范围，转速转感器测出转速，PLC控制器接收信号后，算出要让几路阀供电，剩下的断电，并且供电的其中一路，受输出电流控制，只打开适当的阀芯，以使输出流量让液压马达以适当转速转动，从而控制轮胎转速，使两桥速度一样。 [0010] 采用上述方案后，由于本发明没有半轴和万向节，不存在半轴和万向节等部位零件的损坏，车辆的转向靠油缸通过主销驱动偏转轮胎转向，而轮胎的旋转驱动靠液压马达和减速机来实现，有的液压滑移机械的轮胎不偏转，转向依靠左右两边液压马达驱动轮胎的速度差来实现，轮胎不偏转就会造成轮胎的磨损，但本专利方法避免了轮胎的转向磨损。其次，本发明在减速机中内置制动器，能使车量制动、减速，并且像许多湿式制动桥一样免于维护，不存在制动过热、长时制动失效的状况，具有结构稳定可靠的优点。再次，在大批量生产的情况下整套系统比小吨位的国产转向桥成本略低或持平，同等大吨位的情况下比将来生产的国产大吨位的转向驱动桥成本低20%－30%，是国外销售价格的几分之一，同时本发明也有者理论上更高的可靠性，避开了转向驱动桥的传统弊病。此外，本发明轮胎的驱动靠液压马达旋转来实现，结构简单，布置方便，通过本发明能简单实现行走车辆的四驱和多驱，改善了车辆在复杂路面的通过性能，具提高性能又节能和降低成本。 附图说明[0012] 图1是本发明第一个实施例的结构示意图；图2是本发明第二个实施例的结构示意图； 图3是本发明第三个实施例的结构示意图。 具体实施方式[0013] 如图1所示，是本发明一种行走转向驱动装置的第一个实施例，包括原动机1、负载敏感型液压泵2、油箱3、换向阀4、梭阀5、转向油缸6、偏转固定架7、右偏转架8、右减速机9、轮胎10、左右两个液压马达11、左偏转架12、左减速机13。 [0014] 所述的原动机1通过联轴器带动负载敏感型液压泵2旋转，负载敏感型液压泵2的一个进口从油箱3进油，负载敏感型液压泵2的出口通过管道与换向阀4的进口通道连接，换向阀4的两个出口通道分别通过两根管道与液压马达11的两个进口连接，梭阀5设在换向阀4与液压马达11的两根连接管道之间，油箱3通过管道与换向阀4的出口通道连接，转向油缸 6安装在偏转固定架7上，右偏转架8和左偏转架12分别安装在偏转固定架的右、左两端，在右偏转架和左偏转架12上分别安装有右减速机9和左减速机13，右减速机9的两端分别安装右侧的液压马达11和轮胎10，左减速机13的两端分别安装左侧的液压马达11和轮胎10。 [0015] 本实施例的控制方法：所述的左侧的液压马达11和右侧的液压马达11的液压油流量分配由一个三通接头自适应分配，如在转向时，左边的轮胎10转速要比右边的轮胎10转速低，相应的在左减速机13与右减速机9速比相同的条件下，需要左侧的液压马达11比右侧的液压马达11转速低，左侧的液压马达11的供油量要比右侧的液压马达11的供油量少，由于转向时，两马达的受力不一样，左侧的液压马达11受的阻力比右侧的液压马达11受的阻力大，液压油就自适应的分配不同的流量给左侧的液压马达11比右侧的液压马达11少，阻力大的少分配，阻力小的多分配，就向驱动桥的差速器一样自适应分配转速给轮边轮胎10。在行驶状态下，如果液压马达11的供油量多，超过实际轮胎10转速需求，这时换向阀4出口到液压马达11的液压油路压力会升高，这时负载敏感型液压泵2检测到压力升高就自动减小泵排量，使负载敏感型液压泵2的排量始终只满足液压马达11实际需求，反之，也一样。当在遇到阻力车辆无法向前移动时，这时负载敏感型液压泵2检测到压力最高，泵自动将排量减到最小，只供给少量的油来维持持续的压力，保证液压马达11以最小功率输出最大扭矩。这样就能保证双驱动桥或多驱动桥条件下，同时都能发力，不会存在被拖着走浪费功率的情况。换向阀4受电控制和换向手柄联动，能实现车辆前进、后退、桥驱动脱开等功能。 [0016] 如图2所示，是本发明一种行走转向驱动装置的第二个实施例，包括原动机1’、液压泵2’、油箱3’、负载敏感多路阀4’、PLC控制器5’、转向油缸6’、偏转固定架7’、右偏转架8’、右减速机9’、轮胎10’、液压马达11’、左偏转架12’、左减速机13’、转速传感器14’。 [0017] 所述的原动机1’通过联轴器带动液压泵2’旋转，油箱3’和液压泵2’的一个进口连接，液压泵2’的出口通过管道与负载敏感多路阀4’的进口通道连接，负载敏感多路阀4’的两个出口通道分别通过两根管道与液压马达11’的两个进口连接，PLC控制器5’通过馈线与负载敏感多路阀4’控制端连接，转速传感器14’安装在非转向驱动桥的输入端或变速箱的输出端上，测得的转速反馈给PLC控制器5’，PLC控制器5’经过计算得出输出电流的大小控制电比例负载敏感多路阀4’，油箱3’通过管道与负载敏感多路阀4’的出口通道连接，转向油缸6’安装在偏转固定架7’上，右偏转架8’和左偏转架12’分别安装在偏转固定架7’的右、左两端，在右偏转架8’和左偏转架12’上分别安装有右减速机9’和左减速机13’，右减速机9’的两端分别安装右侧的液压马达11’和轮胎10’，左减速机的两端分别安装左侧的左液压马达11’和轮胎10’。 [0018] 本实施例的控制方法：所述的左侧的液压马达11’和右侧的液压马达11’的液压油分配由一个三通接头自适应分配。在非转向驱动桥的输入端或变速箱的输出端接上转速传感器14’，测得的转速反馈给PLC控制器5’，PLC控制器5’经过计算得出输出电流的大小控制电比例负载敏感多路阀 4’，控制电比例负载敏感多路阀4’的阀芯开口大小，从而控制液压油流量大小，比如有四路阀，当车速最高时，负载敏感多路阀4’四路全开，都流向液压马达11’，液压马达11’转速最高，所以液压马达11’驱动的轮胎也转速最高。当车速最低时，转速转感器14’测出转速最小，PLC控制器5’接收信号后，控制负载敏感多路阀4’中三路断电，三路断电的阀芯处于中位，多余的油量通过阀芯中位经节流阀流回油箱，而剩下的一路，PLC控制器5’经过计算输出最小电流到剩下的那路电比例控制的负载敏感多路阀4’上，使阀芯开口最小，液压马达 11’仅获得最小流量以维持最大压力的输出。当在某一车速范围，转速转感器14’测出转速，PLC控制器5’接收信号后，算出要让几路阀供电，剩下的断电，并且供电的其中一路，受输出电流控制，只打开适当的阀芯，以使输出流量让液压马达11’以适当转速转动，从而控制轮胎转速，使两桥速度一样。这样就能保证双驱动桥或多驱动桥条件下，同时都能发力，不会存在被拖着走浪费功率的情况。由于采用的是电比例控制负载敏感多路阀4’，不管每路阀对应的负载大小，输出的压力大小，均能按阀芯开口大小，等比例的输出流量，和输出端的负载无关。 [0019] 如图3所示，是本发明一种行走转向驱动装置的第三个实施例，包括原动机1’、液压泵2’、油箱3’、负载敏感多路阀4’、PLC控制器5’、转向油缸6’、偏转固定架7’、右偏转架8’、右减速机9’、轮胎10’、液压马达11’、左偏转架12’、左减速机13’、转速传感器14’。其结构与实施例2基本相同，所不同的是，所述的液压泵2 ’为负载敏感型液压泵。其控制方式与实施例相同，但由于液压泵2 ’采用了负载敏感型液压泵，能根据负载需求输出流量，所以控制方式最精准、最节能、最高效。 |
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