一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)，解決現(xiàn)有商用載貨汽車在壞路面上通過性差及在長時間行車制動時制動不穩(wěn)定的問題，其包括發(fā)動機、離合器、變速箱、后驅(qū)動橋、兩個前輪、加速踏板、制動踏板、車架、取力器、軸向斜盤式高壓變量泵、三位四通電磁換向閥、電液比例溢流閥、熱交換器、安全閥組、兩個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達、油罐和電子控制單元，其中，軸向斜盤式高壓變量泵與三位四通電磁換向閥管道連接，三位四通電磁換向閥分別與安全閥組、電液比例溢流閥、油罐管道連，2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達與軸向斜盤式高壓變量泵管道連接。
【專利說明】一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種屬于汽車液壓運用【技術(shù)領(lǐng)域】的驅(qū)動與制動裝置，更具體地說，本實用新型涉及一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著21世紀汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，二次調(diào)節(jié)靜液傳動技術(shù)在傳統(tǒng)車輛中的應(yīng)用取得重大突破，該項技術(shù)逐漸引起國內(nèi)外研究機構(gòu)以及汽車制造商的高度重視。在國內(nèi)對液壓技術(shù)在汽車上的應(yīng)用研究主要集中在高校，相關(guān)的液壓驅(qū)動技術(shù)應(yīng)用多在節(jié)能環(huán)保的油液動力耦合系統(tǒng)方面，包括并聯(lián)、混聯(lián)液驅(qū)混合動力系統(tǒng)等，液壓制動技術(shù)應(yīng)用也多局限在制動時液壓執(zhí)行結(jié)構(gòu)方面的研究。在國外，美國Eaton公司將液壓驅(qū)動技術(shù)應(yīng)用到轎車及城市公交客車等各種類型的車輛；日本三菱公司和德國Μ.A.N公司將液壓蓄能系統(tǒng)應(yīng)用在城市公交客車上，并在歐洲及北美多個城市使用。
[0003]傳統(tǒng)的商用貨車、大型卡車、牽引車及工程車輛的工況多為鄉(xiāng)間壞路面或礦山路面、長坡路面，這些路面不平度較大，附著系數(shù)一般較小，車輛在這種路面上行駛時經(jīng)常會出現(xiàn)驅(qū)動輪打滑的現(xiàn)象，影響整車的動力性和通過性，同時車輛經(jīng)常遇到下坡長時間行車制動情況，需要連續(xù)或頻繁的使用行車制動器，致使制動鼓和制動片嚴重磨損，使制動系統(tǒng)容易失去控制，不僅降低了行車制動器的使用壽命，還嚴重影響行車安全性。
[0004]液壓混合動力耦合系統(tǒng)雖然部分改善了傳統(tǒng)車輛的動力性和制動性，但是主要的功能在于節(jié)能，并且結(jié)構(gòu)改變較大，控制算法復雜，成本高，并不適合在傳統(tǒng)載貨車、重型卡車和牽引車等車輛上應(yīng)用；湘潭大學等機構(gòu)提出的液阻式緩速器可以改善車輛制動性能，但是沒有改善車輛在壞路面行駛時的動力性和通過性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服商用載貨汽車在壞路面上通過性差及在長時間行車制動時制動不穩(wěn)定的問題，提出一種在現(xiàn)有車輛的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上安裝的一套可以同時改善車輛通過性和制動穩(wěn)定性的液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)，結(jié)合附圖:
[0007]本實用新型提供一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)，其包括發(fā)動機1、離合器2、變速箱4、后驅(qū)動橋5、兩個后輪6、兩個前輪7、加速踏板18、制動踏板19和車架，發(fā)動機I的曲軸輸出軸16與離合器2的輸入軸采用花鍵副連接，離合器2的輸出軸與變速箱4的輸入軸采用花鍵副連接，變速箱4的輸出軸與后驅(qū)動橋5的輸入軸采用花鍵副連接；還包括取力器
3、軸向斜盤式高壓變量泵9、三位四通電磁換向閥10、電液比例溢流閥11、熱交換器12、安全閥組14、2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達15、油罐13和電子控制單元8，其中，取力器3的輸入軸與發(fā)動機I驅(qū)動附件的輸出軸17采用花鍵副連接，取力器3的輸出軸與軸向斜盤式高壓變量泵9的轉(zhuǎn)子軸通過法蘭盤連接；軸向斜盤式高壓變量泵9與三位四通電磁換向閥10管道連接，三位四通電磁換向閥10分別與安全閥組14、電液比例溢流閥11、油罐13管道連接；安全閥組14的出油口與2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達15的進油口管道連接，2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達15的出油口與軸向斜盤式高壓變量泵9的進油口管道連接；所述電液比例溢流閥11的出油口與熱交換器12的進油口管道連接，熱交換器12的出油口與油罐13管道連接；電子控制單元8通過信號線分別與發(fā)動機1、軸向斜盤式高壓變量泵9、三位四通電磁換向閥10、電液比例溢流閥11、加速踏板18及制動踏板19連接。
[0008]根據(jù)本實用新型所提供的一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)，軸向斜盤式高壓變量泵9的出油口與三位四通電磁換向閥10的P 口通過高壓油液管道密封連接，三位四通電磁換向閥10的A 口與安全閥組14的進油口通過高壓油液管道密封連接，三位四通電磁換向閥10的B 口與電液比例溢流閥11的進油口通過高壓油液管道密封連接，三位四通電磁換向閥10的T 口與油罐13通過低壓油液管道密封連接；通過調(diào)節(jié)三位四通電磁換向閥10閥芯的位置，實現(xiàn)P 口與A 口、B 口、T 口的不同接通位置，控制軸向斜盤式高壓變量泵9的出油口接通不同的液壓回路。
[0009]根據(jù)本實用新型所提供的一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)，2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達15依次安裝在兩個前輪7的輪轂上，軸向斜盤式高壓變量泵9固定在車架上；安全閥組14的出油口與2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達15的進油口通過高壓油液管道密封連接，2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達15的出油口與軸向斜盤式高壓變量泵9的進油口通過高壓油液管道密封連接，構(gòu)成一條液壓回路，2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達15的輸出轉(zhuǎn)子軸與兩個前輪7的半軸采用齒輪嚙合連接，通過驅(qū)動液壓定量馬達15的輸出轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動，將軸向斜盤式高壓變量泵9泵出的液壓能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動前輪7。
[0010]根據(jù)本實用新型所提供的一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)，電液比例溢流閥11的出油口與熱交換器12的進油口通過低壓油液管道密封連接，熱交換器12的出油口與油罐13通過低壓油液管道密封連接，電液比例溢流閥11、熱交換器12及油罐13串行設(shè)置。
[0011]根據(jù)本實用新型所提供的一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)，2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達15的額定壓力為40MPa，排量為1043ml/r ;軸向斜盤式高壓變量泵9為排量75ml/r,最高轉(zhuǎn)速3600rpm的高壓P90泵；三位四通電磁換向閥10的中位機能為H形，四口全接通，泵卸荷，操縱方式為電磁鐵操縱，彈簧復位，其閥芯位置可以左右調(diào)節(jié)；電液比例溢流閥11為調(diào)壓范圍為0-40MPa的高壓比例溢流閥；熱交換器12采用工作溫度為40_60°C的水冷式冷卻器；安全閥組14由限壓40MPa的兩個結(jié)構(gòu)型號相同的安全閥組成，兩個安全閥的安裝位置相反。
[0012]根據(jù)本實用新型所提供的一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)的控制方法為:電子控制單元8采集車速信號、發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速信號、加速踏板18和制動踏板19的位置信號以及液壓系統(tǒng)開關(guān)key信號來判斷駕駛員的意圖和車輛行駛狀態(tài)，從而控制軸向斜盤式高壓變量泵9、三位四通電磁換向閥10閥芯位置、電液比例溢流閥11和發(fā)動機I油門開度，實現(xiàn)液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)的開關(guān)和工作模式之間的轉(zhuǎn)換，具體包括以下步驟:
[0013]步驟一，采集車速信號、加速踏板18位置信號、制動踏板19位置信號和液壓系統(tǒng)開關(guān)信號；
[0014]步驟二，判斷車速是否大于0，若是，進入步驟三；否則，說明車輛在駐車狀態(tài)，進入步驟十；
[0015]步驟三，根據(jù)車速、加速踏板18和制動踏板19位置信號判斷車輛是否制動，若是，進入步驟四；否則，進入步驟五；
[0016]步驟四，車輛處于制動狀態(tài)，液壓系統(tǒng)開啟進入緩速制動工作模式:電子控制單元8發(fā)送指令調(diào)節(jié)三位四通電磁換向閥10的閥芯移至右位，P 口與B 口、T 口、A 口接通，調(diào)節(jié)軸向斜盤式高壓變量泵9的斜盤的傾角為最大，同時電子控制單元8根據(jù)車速信號和制動需求轉(zhuǎn)矩計算出液壓系統(tǒng)的反驅(qū)動轉(zhuǎn)矩大小，向電液比例溢流閥11發(fā)送指令，調(diào)節(jié)變量泵9的出油口壓力，返回步驟二 ；
[0017]步驟五，判斷液壓系統(tǒng)開關(guān)是否為接通狀態(tài)，若是進入步驟六，否則進入步驟七；
[0018]步驟六，駕駛員啟動液壓系統(tǒng)進入輔助驅(qū)動工作模式:電子控制單元8發(fā)送指令調(diào)節(jié)三位四通電磁換向閥10的閥芯移至左位，P 口與A 口、T 口與B 口接通，軸向斜盤式高壓變量泵9經(jīng)過安全閥組14和2個液壓定量馬達15連接，根據(jù)發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速信號和車速信號計算出前輪的液壓定量馬達15所需求功率，電子控制單元8向變量泵9發(fā)送指令，調(diào)節(jié)其斜盤的傾角大小以提供液壓定量馬達15合適的驅(qū)動力，返回步驟二 ；
[0019]步驟七，判斷車速是否大于車速設(shè)定限值，若是，則進入步驟八；否則，進入步驟九；
[0020]步驟八，車速大于車速設(shè)定限值，液壓系統(tǒng)關(guān)閉，整車處于發(fā)動機單獨驅(qū)動模式，電子控制單元8發(fā)送指令調(diào)節(jié)三位四通電磁換向閥10的閥芯移至中位，A 口、B 口、P 口、T口相互接通，軸向斜盤式高壓變量泵9和液壓定量馬達15均處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，返回步驟二 ；
[0021]步驟九，車速小于車速設(shè)定限值，液壓系統(tǒng)自動開啟進入輔助驅(qū)動工作模式，即進入步驟六；
[0022]步驟十，結(jié)束。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0024]1.本實用新型的液壓輔助系統(tǒng)中所采用的液壓定量馬達和液壓變量泵與電機相t匕，比功率大，同時體積小、質(zhì)量輕，占整車空間小，布置安裝結(jié)構(gòu)簡單。例如電機的比功率約為1.6kw/kg,而液壓馬達的比功率可達到3.6kw/kg。
[0025]2.本實用新型的液壓輔助系統(tǒng)與傳統(tǒng)車輛相比，多工況適應(yīng)能力強，能顯著提高車輛的動力性、通過性和爬坡能力，在路面附著系數(shù)0.34-0.57之間的路面上，提高牽引力比例約為10%-23%，爬坡度提高比例約為13%-25%。
[0026]3.本實用新型的液壓輔助系統(tǒng)與傳統(tǒng)車輛相比，在車輛制動時能顯著增大制動轉(zhuǎn)矩，同時在長時間行車制動時，可以顯著減少制動盤的發(fā)熱，提高車輛長時間制動時制動效能的穩(wěn)定性。
[0027]4.本實用新型的液壓輔助系統(tǒng)是在現(xiàn)有車輛的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上添加部分液壓元件而成，基本不改變原車輛的結(jié)構(gòu)，與液驅(qū)混合動力系統(tǒng)相比,整車結(jié)構(gòu)改變較少,成本增加較少。
[0028]5.本實用新型的液壓輔助系統(tǒng)采用的靜液傳動相比高電壓控制的電力驅(qū)動更具有安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的說明:
[0030]圖1為本實用新型液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。[0031]圖2為本實用新型液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)在發(fā)動機單獨驅(qū)動模式下動力傳遞路線圖。
[0032]圖3為本實用新型液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)在液壓輔助驅(qū)動模式下動力傳遞路線圖。
[0033]圖4為本實用新型液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)在液壓緩速制動模式下動力傳遞路線圖。
[0034]圖5為本實用新型液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)工作模式切換的控制方法流程圖。
[0035]圖6為本實用新型液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)的車輛牽引力增加比例的曲線圖。
[0036]圖7為本實用新型液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)的車輛爬坡度增加比例的曲線圖。
[0037]圖中:1 一發(fā)動機,2 —尚合器，3—取力器，4一變速箱，5—后驅(qū)動橋，6—后輪，7—前輪，8—電子控制單元，9 一軸向斜盤式高壓變量泵，10—三位四通電磁換向閥，11 一電液比例溢流閥，12—熱交換器，13—油罐，14 一安全閥組，15—液壓定量馬達，16—發(fā)動機曲軸輸出軸，17一發(fā)動機驅(qū)動附件的輸出軸，18一加速踏板，19一制動踏板。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對本實用新型作詳細的描述:
[0039]本實用新型的目的是在現(xiàn)有商用載貨汽車的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上安裝一套液壓系統(tǒng)，以克服其在壞路面上動力性、通過性差和下長坡時長時間行車制動不穩(wěn)定的缺點，改善汽車的使用性能。
[0040]參考圖1，本實用新型提供的液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)包括發(fā)動機1、離合器2、取力器3、變速箱4、后驅(qū)動橋5、兩個后輪6、兩個前輪7、車架、電子控制單元8、軸向斜盤式高壓變量泵9、三位四通電磁換向閥10、電液比例溢流閥11、熱交換器12、油罐13、安全閥組14、兩個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達15、發(fā)動機曲軸輸出軸16、發(fā)動機驅(qū)動附件的輸出軸17、加速踏板18及制動踏板19。
[0041]本實用新型所述系統(tǒng)中發(fā)動機1、離合器2、變速箱4、后驅(qū)動橋5、兩個后輪6、兩個前輪7和車架是現(xiàn)有傳統(tǒng)車輛的動力源和動力傳動部件，取力器3、軸向斜盤式高壓變量泵
9、三位四通電磁換向閥10、電液比例溢流閥11、熱交換器12、安全閥組14、兩個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達15、油罐13和電子控制單元8是在不改變現(xiàn)有傳統(tǒng)車輛的傳動結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上添加的部件，并構(gòu)成新的動力傳遞路線。
[0042]本實用新型提供的液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)是在不改變現(xiàn)有傳統(tǒng)車輛結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上添加部分元件構(gòu)成的。
[0043]傳統(tǒng)車輛結(jié)構(gòu)中發(fā)動機I的曲軸輸出軸16與離合器2輸入花鍵副連接，離合器2的輸出軸與變速箱4的輸入軸采用花鍵副連接，變速箱4的輸出軸與后驅(qū)動橋5的輸入軸采用花鍵副連接；離合器2的輸出軸與變速箱4的輸入軸分別通過滾動軸承安裝在各自殼體上并處于同一水平面內(nèi)，保持回轉(zhuǎn)軸線相互平行；變速箱4的輸入軸齒輪與輸出軸齒輪套裝在其輸入軸與輸出軸上成固定連接，其輸入軸齒輪與輸出軸齒輪嚙合連接；變速箱4的輸出軸與后驅(qū)動橋5的輸入軸分別通過滾動軸承安裝在各自殼體上并處于同一水平面內(nèi)，并保持回轉(zhuǎn)軸線相互平行。發(fā)動機I作為動力源輸出動力，經(jīng)過離合器2、變速箱4傳遞給后驅(qū)動橋5,驅(qū)動后輪6。[0044]新添加的結(jié)構(gòu)中，取力器3的輸入軸與發(fā)動機驅(qū)動附件的輸出軸17采用花鍵副連接，取力器3的輸入軸主動齒輪與輸出軸從動齒輪的嚙合傳動，將發(fā)動機I的動力傳遞給取力器3的輸出軸，取力器3的輸出軸與軸向斜盤式高壓變量泵9的轉(zhuǎn)子軸之間采用法蘭盤連接，從而使發(fā)動機I的轉(zhuǎn)動通過取力器3帶動軸向斜盤式高壓變量泵9的轉(zhuǎn)子軸同步轉(zhuǎn)動，泵出油液。
[0045]軸向斜盤式高壓變量泵9的出油口與三位四通電磁換向閥10的P 口通過高壓油液管道密封連接，而三位四通電磁換向閥10的A 口與安全閥組14的進油口通過高壓油液管道密封連接，三位四通電磁換向閥10的B 口與電液比例溢流閥11的進油口通過高壓油液管道密封連接，三位四通電磁換向閥10的T 口與油罐13通過低壓油液管道密封連接；三位四通電磁換向閥10通過調(diào)節(jié)閥芯的位置，實現(xiàn)P 口與A 口、B 口、T 口的不同接通位置，控制軸向斜盤式高壓變量泵9的出油口接通不同的液壓回路。
[0046]安全閥組14的出油口與安裝在兩個前輪7輪轂上的兩個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達15的進油口通過高壓油液管道密封連接，兩個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達15的出油口與固定在車架上的軸向斜盤式高壓變量泵9的進油口通過高壓油液管道密封連接，構(gòu)成一條液壓回路，而兩個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達15的輸出轉(zhuǎn)子軸分別與兩個前輪7的半軸采用齒輪嚙合連接，將軸向斜盤式高壓變量泵9泵出的液壓能通過驅(qū)動液壓定量馬達15的輸出轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)化為機械能，傳遞給并驅(qū)動前輪7。
[0047]電液比例溢流閥11的出油口與熱交換器12的進油口通過低壓油液管道密封連接，熱交換器12的出油口與油罐13通過低壓油液管道密封連接，三者串行設(shè)置。
[0048]電子控制單元8通過信號線分別與發(fā)動機1、軸向斜盤式高壓變量泵9、三位四通電磁換向閥10、電液比例溢流閥11、加速踏板18與制動踏板19連接，接收加速踏板18與制動踏板19的位置信號，發(fā)送指令以調(diào)節(jié)發(fā)動機I的油門開度、軸向斜盤式高壓變量泵9的斜盤的傾角、三位四通電磁換向閥10的閥芯位置和電液比例溢流閥11的溢流壓力。
[0049]當車輛在良好路面上行駛時，后輪6可以完全利用發(fā)動機I的輸出動力，此時，離合器2接合，電子控制單元8根據(jù)此時駕駛員的意圖和車輛的行駛狀態(tài)向三位四通電磁換向閥10發(fā)送指令，調(diào)節(jié)其閥芯位置，使P 口和T 口接通，軸向斜盤式高壓變量泵9的出油口直接和油罐13接通，此時軸向斜盤式高壓變量泵9的負載為零，從而軸向斜盤式高壓變量泵9經(jīng)過取力器3施加給發(fā)動機I的負載也為零；此時發(fā)動機I的負載只是經(jīng)過后輪6、后驅(qū)動橋5、變速箱4、離合器2傳遞過來的車輛的行駛阻力，所以發(fā)動機I輸出的動力全部通過離合器2、變速箱4傳遞給后驅(qū)動橋5，驅(qū)動后輪6 ;軸向斜盤式高壓變量泵9處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0050]當車輛在壞路面上行駛時，后輪6出現(xiàn)打滑，不能完全利用發(fā)動機I的輸出動力，此時，離合器2接合，電子控制單元8根據(jù)此時駕駛員的意圖和車輛的行駛狀態(tài)向三位四通電磁換向閥10發(fā)送指令調(diào)節(jié)其閥芯位置，使P 口和A 口接通，軸向斜盤式高壓變量泵9的出油口通過安全閥組14與安裝在前輪7輪轂上的兩個液壓定量馬達15的進油口接通，前輪7的負載通過液壓定量馬達15、軸向斜盤式高壓變量泵9和取力器3向發(fā)動機I加載。發(fā)動機I輸出的動力一部分通過離合器2、變速箱4傳遞給后驅(qū)動橋5，驅(qū)動后輪6 ;另一部分動力通過取力器3帶動軸向斜盤式高壓變量泵9輸入轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動，電子控制單元8根據(jù)發(fā)動機輸出功率和后輪滑移率確定發(fā)動機I能提供給兩個前輪7的輔助驅(qū)動功率，向軸向斜盤式高壓變量泵9發(fā)送指令，調(diào)節(jié)其排量大小，軸向斜盤式高壓變量泵9將發(fā)動機I傳遞來的機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，通過安全閥組14限壓后驅(qū)動兩個液壓定量馬達15轉(zhuǎn)動，液壓定量馬達15將液壓能再轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動前輪7。
[0051]當車輛制動，尤其是在下長坡長時間行車制動時，發(fā)動機I不作為動力源輸出動力，車輛制動時的整車動能作為動力源，經(jīng)過后輪6向后驅(qū)動橋5、變速箱6、離合器2構(gòu)成的傳動系輸出動力。此時，離合器2接合，電子控制單元8根據(jù)車輛行駛狀態(tài)向三位四通電磁換向閥10發(fā)送指令調(diào)節(jié)其閥芯位置，使其P 口與B 口接通，使軸向斜盤式高壓變量泵9出油口接電液比例溢流閥11，電液比例溢流閥11的回油口通過液壓管路與熱交換器12連接，吸收車輛動能而溫度升高的液壓油通過熱交換器12冷卻后回流到油罐13。動力從后輪6經(jīng)過后驅(qū)動橋5、變速箱4、離合器2、發(fā)動機I和取力器3，帶動軸向斜盤式高壓變量泵9的轉(zhuǎn)子軸同步轉(zhuǎn)動，泵出油液。泵出油液的壓力受到電液比例溢流閥11的線性調(diào)節(jié)。軸向斜盤式高壓變量泵9的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩等于其驅(qū)動齒輪的反向轉(zhuǎn)矩，該反向轉(zhuǎn)矩通過取力器3、發(fā)動機1、離合器2、變速箱4反作用于后驅(qū)動橋5，對整車產(chǎn)生制動作用。電子控制單元8根據(jù)制動踏板19的位置，向電液比例溢流閥11發(fā)出相應(yīng)的指令，將軸向斜盤式高壓變量泵9的出口油壓調(diào)定為一定值，軸向斜盤式高壓變量泵9的轉(zhuǎn)子軸上出現(xiàn)的反向轉(zhuǎn)矩通過取力器3作用于發(fā)動機I,此時發(fā)動機I不作為動力源,而作為傳動軸上的制動負載,加上軸向斜盤式高壓變量泵9傳遞來的制動轉(zhuǎn)矩，通過離合器2和變速箱4的傳遞，該制動轉(zhuǎn)矩經(jīng)過后驅(qū)動橋5放大后作用于后輪6上，消耗整車動能，實現(xiàn)輔助制動。
[0052]本實用新型提供的液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)的具體工作模式如下表所示:
[0053]
軸向斜
三位四通電液壓定
工作模式磁換向閥10量馬達動力傳遞路線`
壓變量
閥芯位置15

泵9
~發(fā)動機中位(P、T、1-16-2-4-5-6
空轉(zhuǎn)空轉(zhuǎn)
單獨驅(qū)動 A、B互通)1-17-3-9-10-13
M (P與 A、帶載轉(zhuǎn) 1-16-2-4-5-6
輔助驅(qū)動泵油
T 與 B)動 1-17-3-9-14-15-7
振(P與 B、6-5-4-2-16-1-17-3-9
緩速制動卜、 泵油空轉(zhuǎn)
T 與 A)-10-11-12-13
[0054]工作模式:
[0055]I)發(fā)動機單獨驅(qū)動模式
[0056]參考圖2，此時車輛在良好正常路面上行駛，后輪6 (驅(qū)動輪)沒有打滑，車輛運行所需的轉(zhuǎn)矩全部由發(fā)動機I單獨提供，離合器2結(jié)合，三位四通電磁換向閥10閥芯在中間位置，A、B、P、T四個口互通，固定安裝在車架上的軸向斜盤式高壓變量泵9出油口直接與油罐13接通，負載為零，從而軸向斜盤式高壓變量泵9經(jīng)過取力器3施加給發(fā)動機I的負載也為零；此時發(fā)動機I的負載只是經(jīng)過后輪6、后驅(qū)動橋5、變速箱4、離合器2傳遞過來的車輛的行駛阻力；安裝在前輪7輪轂上的兩個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達15不工作，負載也為零，保持空轉(zhuǎn)狀態(tài)。此時發(fā)動機I動力全部經(jīng)過離合器2和變速箱4傳遞至后驅(qū)動橋5，直接驅(qū)動后輪6。動力傳遞路線如圖2所示。
[0057]2)液壓輔助驅(qū)動模式
[0058]參考圖3，車輛在壞路面上行駛時，后輪6 (驅(qū)動輪)出現(xiàn)打滑，只利用了部分發(fā)動機I傳遞的動力。此時離合器2接合，電子控制單元8通過駕駛員意圖或車輛行駛狀態(tài)調(diào)節(jié)三位四通電磁換向閥10的閥芯移至左位，P 口與A 口、T 口與B 口接通，液壓輔助驅(qū)動系統(tǒng)開啟，軸向斜盤式高壓變量泵9出油口通過安全閥組14與兩個安裝在前輪7輪轂上的兩個結(jié)構(gòu)相同的液壓馬達15進油口接通。軸向斜盤式高壓變量泵9通過取力器3獲得發(fā)動機I的一部分動力，將機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，經(jīng)過安全閥組14，給兩個安裝在前輪7輪轂上的兩個結(jié)構(gòu)相同的液壓馬達15提供高壓油，高壓油驅(qū)動兩個液壓馬達15工作將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動兩個前輪7 ;發(fā)動機I的另外一部分動力通過離合器2、變速箱4傳遞給后驅(qū)動橋5驅(qū)動兩個后輪6，從而實現(xiàn)從兩個后輪驅(qū)動車輛變?yōu)樗膫€車輪共同驅(qū)動車輛。同時電子控制單元8根據(jù)不同的滑移率和此時的發(fā)動機I的功率，確定發(fā)動機I能提供給兩個前輪7的輔助驅(qū)動功率大小，電子控制單元8根據(jù)部件功率之間的變換關(guān)系，計算得出變量泵9的驅(qū)動功率大小，控制變量泵9的斜盤的傾角大小以提供給裝在兩個前輪7輪轂上的兩個液壓定量馬達15合適的驅(qū)動力。動力傳遞路線如圖3所示。
[0059]3)液壓緩速制動模式
[0060]參考圖4，當車輛制動，尤其是在下長坡時的長時間行車制動時，傳統(tǒng)的制動器會出現(xiàn)制動熱衰退現(xiàn)象，制動力矩不穩(wěn)定。此時電子控制單元8根據(jù)制動踏板19信號調(diào)節(jié)三位四通電磁換向閥10的閥芯移至右位，P 口與B 口、T 口與A 口接通，軸向斜盤式高壓變量泵9的出油口接通電液比例閥11回路，同時調(diào)節(jié)軸向斜盤式高壓變量泵9的斜盤的傾角為最大，液壓緩速制動模式開啟。
[0061]該模式下動力傳遞路線如圖4所示，此時動力源為從后輪6向前傳遞的整車動能，參與的部件主要有軸向斜盤式高壓變量泵9、電液比例溢流閥11、熱交換器12和油罐13。從后輪6傳遞的動力經(jīng)過變速箱4、離合器2、發(fā)動機I和取力器3，帶動軸向斜盤式高壓變量泵9的轉(zhuǎn)子軸同步轉(zhuǎn)動，泵出油液。軸向斜盤式高壓變量泵9的出油口接的是電液比例溢流閥11，泵出油液的壓力受到該電液比例溢流閥11的線性調(diào)節(jié)，電液比例溢流閥11的回油口通過液壓管路與熱交換器12連接，吸收車輛動能而溫度升高的液壓油通過熱交換器12冷卻后回流到油罐13。軸向斜盤式高壓變量泵9的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩等于其驅(qū)動齒輪的反向轉(zhuǎn)矩，該反向轉(zhuǎn)矩通過取力器3反作用于發(fā)動機1，此時發(fā)動機I不作為動力源，而是作為傳動軸的負載。發(fā)動機I的制動負載，加上軸向斜盤式高壓變量泵9的反向轉(zhuǎn)矩，通過離合器2、變速箱4反作用于后驅(qū)動橋5，對整車產(chǎn)生制動作用。顯然，當軸向斜盤式高壓變量泵9的出口壓力低時，其需要的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩就小，對整車產(chǎn)生的反驅(qū)動轉(zhuǎn)矩就?。煌ㄟ^調(diào)節(jié)電液比例溢流閥11的壓力即可調(diào)節(jié)軸向斜盤式高壓變量泵9的出口壓力，進而調(diào)節(jié)反驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。當需要制動時，電子控制單元8根據(jù)制動踏板的位置，向電液比例溢流閥11發(fā)出相應(yīng)的指令，將軸向斜盤式高壓變量泵9的出口油壓調(diào)定為一定值，此時軸向斜盤式高壓變量泵9驅(qū)動齒輪上出現(xiàn)反向轉(zhuǎn)矩，加上發(fā)動機I的制動負載，經(jīng)過變速箱4和后驅(qū)動橋5放大后作用于后輪6上，達到對車輛緩速制動的目的。
[0062]當車輛在滿載100t，變速箱一擋速比為12.1時，可以計算得出本實用新型所述的液壓輔助系統(tǒng)可以提高的牽引力比例和爬坡度比例，如圖6和圖7所示。同時當所述液壓系統(tǒng)處于緩速制動模式時，本實用新型所述系統(tǒng)中采用取力器3的傳動比為1:2，液壓泵9的最高轉(zhuǎn)速為3600rpm,最大排量為75ml/r,最高輸出液壓油的壓力為40MPa,車輛的一擋速比為12.1，主減速比為5.73，經(jīng)計算，本實用新型中液壓泵可以額外提供最大制動轉(zhuǎn)矩為477.7Nm，經(jīng)過傳動機構(gòu)放大，作用在后輪的制動力矩可達到66240.7Nm。
[0063]本實用新型提供的液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中:
[0064]發(fā)動機I是傳統(tǒng)車輛和液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)的共同動力源，其選取根據(jù)整車的動力性要求，選用現(xiàn)有的產(chǎn)品，例如最大輸出功率為295KW的WP12_375NW型發(fā)動機。
[0065]離合器2選用現(xiàn)有的產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)為常用于商用載貨汽車的普通常閉式膜片彈簧摩擦離合器，例如摩擦片直徑為430mm的DS430型離合器。
[0066]變速箱4根據(jù)車輛的擋位要求選擇現(xiàn)有產(chǎn)品，例如型號為12JSD180TA的機械式變速器。
[0067]取力器3的取力方式為直接從發(fā)動機I端取力，可在現(xiàn)有產(chǎn)品中選??；取力器3的結(jié)構(gòu)包括兩個相互嚙合的主、從動齒輪，主動齒輪與從動齒輪分別套裝在輸入軸與輸出軸上成固定連接，動力從輸入軸傳遞輸入，經(jīng)過主、從動齒輪的嚙合傳動，從輸出軸傳遞輸出。
[0068]軸向斜盤式高壓變量泵9和液壓定量馬達15的選用根據(jù)車輛的動力要求選取現(xiàn)有產(chǎn)品，例如排量為75ml/r，最高轉(zhuǎn)速為3600rpm的高壓P90泵，額定壓力為40MPa，排量為1043ml/r的徑向柱塞馬達MFE08-0。
[0069]三位四通電磁換向閥10選用現(xiàn)有產(chǎn)品，其中位機能為H形，四口全接通，泵卸荷，操縱方式為電磁鐵操縱，彈簧復位；根據(jù)輸入電信號指令，其閥芯位置可以左右調(diào)節(jié)以實現(xiàn)換向功能。
[0070]電液比例溢流閥11是調(diào)壓范圍為0_40MPa的高壓比例溢流閥，選用現(xiàn)有產(chǎn)品。
[0071]熱交換器12采用工作溫度為40_60°C的水冷式冷卻器，選用現(xiàn)有產(chǎn)品。
[0072]安全閥組14是由兩個結(jié)構(gòu)型號相同的安全閥組成，安全閥選用限壓40MPa的現(xiàn)有產(chǎn)品，兩個安全閥的安裝位置相反。
[0073]本實用新型提供的液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)的工作模式切換的控制方法具體描述如下:
[0074]參考圖5，電子控制單元8通過采集車速信號、發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速信號、加速踏板18和制動踏板19位置信號以及液壓系統(tǒng)開關(guān)key信號來判斷駕駛員的意圖和車輛行駛狀態(tài)，從而控制軸向斜盤式高壓變量泵9、三位四通電磁換向閥10閥芯位置、電液比例溢流閥11和發(fā)動機I油門開度，實現(xiàn)液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)的開關(guān)和工作模式之間的轉(zhuǎn)換，具體包括以下步驟:
[0075]步驟一，采集車速信號、加速踏板位置信號、制動踏板位置信號和液壓系統(tǒng)開關(guān)信號;
[0076]步驟二，判斷車速是否大于0，若是，進入步驟三；否則說明車輛在駐車狀態(tài)進入步驟十的結(jié)束步驟；
[0077]步驟三，根據(jù)車速、加速踏板和制動踏板位置信號判斷車輛是否制動，若是進入步驟四；否則進入步驟五；
[0078]步驟四，車輛處于制動狀態(tài)，液壓系統(tǒng)開啟進入緩速制動工作模式:
[0079]電子控制單元8發(fā)送指令調(diào)節(jié)三位四通電磁換向閥10的閥芯移至右位，P 口與B口、T 口與A 口接通，調(diào)節(jié)軸向斜盤式高壓變量泵9的斜盤的傾角為最大，同時電子控制單元8根據(jù)車速信號和制動需求轉(zhuǎn)矩計算出液壓系統(tǒng)的反驅(qū)動轉(zhuǎn)矩大小，向電液比例溢流閥11發(fā)送指令，調(diào)節(jié)軸向斜盤式高壓變量泵9的出油口壓力，返回步驟二 ；
[0080]步驟五，判斷液壓系統(tǒng)開關(guān)是否為接通狀態(tài)，若是進入步驟六，否則進入步驟七；
[0081]步驟六，駕駛員啟動液壓系統(tǒng)進入輔助驅(qū)動工作模式:
[0082]電子控制單元8發(fā)送指令調(diào)節(jié)三位四通電磁換向閥10的閥芯移至左位，P 口與A口、T 口與B 口接通，軸向斜盤式高壓變量泵9經(jīng)過安全閥組14和安裝在兩個前輪7輪轂上的兩個液壓定量馬達15連接，根據(jù)發(fā)動機I的轉(zhuǎn)速信號和車速信號計算出前輪的液壓定量馬達15所需求功率，電子控制單元8向變量泵9發(fā)送指令，調(diào)節(jié)其斜盤的傾角大小以提供給裝在兩個前輪7輪轂上的兩個液壓定量馬達15合適的驅(qū)動力，返回步驟二 ；
[0083]步驟七，判斷車速是否大于車速設(shè)定限值，若是則進入步驟八，否則進入步驟九；
[0084]步驟八，車速大于車速設(shè)定限值，說明車輛在良好路面上行駛，液壓系統(tǒng)關(guān)閉，整車處于發(fā)動機單獨驅(qū)動模式。此時電子控制單元8發(fā)送指令調(diào)節(jié)三位四通電磁換向閥10的閥芯移至中位，A 口、B 口、P 口、T 口相互接通)，軸向斜盤式高壓變量泵9和液壓馬達15均處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，返回步驟二；
[0085]步驟九，車速小于車速設(shè)定限值，說明車輛在壞路面上行駛，液壓系統(tǒng)自動開啟進入輔助驅(qū)動工作模式，即進入步驟六；
[0086]步驟十，結(jié)束。
【權(quán)利要求】
1.一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)，包括發(fā)動機(I)、離合器(2)、變速箱(4)、后驅(qū)動橋(5)、兩個后輪(6)、兩個前輪Cl)、加速踏板(18)、制動踏板(19)和車架，所述發(fā)動機(I)的曲軸輸出軸(16 )與離合器(2 )的輸入軸采用花鍵副連接，離合器(2 )的輸出軸與變速箱(4)的輸入軸采用花鍵副連接，變速箱(4)的輸出軸與后驅(qū)動橋(5)的輸入軸采用花鍵副連接；其特征在于，還包括取力器(3)、軸向斜盤式高壓變量泵(9)、三位四通電磁換向閥(10)、電液比例溢流閥(11)、熱交換器(12)、安全閥組(14)、2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達(15)、油罐(13)和電子控制單元(8)，其中，所述取力器(3)的輸入軸與發(fā)動機驅(qū)動附件的輸出軸(17)采用花鍵副連接，取力器(3)的輸出軸與軸向斜盤式高壓變量泵(9)的轉(zhuǎn)子軸通過法蘭盤連接；軸向斜盤式高壓變量泵(9)與三位四通電磁換向閥(10)管道連接，三位四通電磁換向閥(10)分別與安全閥組(14)、電液比例溢流閥(11)、油罐(13)管道連接；安全閥組(14)的出油口與2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達(15)的進油口管道連接，2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達(15)的出油口與軸向斜盤式高壓變量泵(9)的進油口管道連接；所述電液比例溢流閥(11)的出油口與熱交換器(12)的進油口管道連接，熱交換器(12)的出油口與油罐(13)管道連接；電子控制單元(8)通過信號線分別與發(fā)動機(I)、軸向斜盤式高壓變量泵(9 )、三位四通電磁換向閥(10 )、電液比例溢流閥(11)、加速踏板(18 )及制動踏板(19 )連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)，其特征在于，所述的軸向斜盤式高壓變量泵(9)與三位四通電磁換向閥(10)管道連接，三位四通電磁換向閥(10)分別與安全閥組(14)、電液比例溢流閥(11)管道連接是指:軸向斜盤式高壓變量泵(9)的出油口與三位四通電磁換向閥(10)的P 口通過高壓油液管道密封連接，三位四通電磁換向閥(10)的A 口與安全閥組(14)的進油口通過高壓油液管道密封連接，三位四通電磁換向閥(10)的B 口與電液比例溢流閥(11)的進油口通過高壓油液管道密封連接，三位四通電磁換向閥(10)的T 口與油罐(13)通過低壓油液管道密封連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)，其特征在于，所述2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達(15)依次安裝在兩個前輪(7)的輪轂上，軸向斜盤式高壓變量泵(9)固定在車架上；所述安全閥組(14)的出油口與2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達(15)的進油口通過高壓油液管道密封連接，2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達(15)的出油口與軸向斜盤式高壓變量泵(9)的進油口通過高壓油液管道密封連接，2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達(15)的輸出轉(zhuǎn)子軸與兩個前輪(7)的半軸采用齒輪嚙合連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)，其特征在于，所述電液比例溢流閥(11)的出油口與熱交換器(12)的進油口通過低壓油液管道密封連接，熱交換器(12)的出油口與油罐(13)通過低壓油液管道密封連接，電液比例溢流閥(11)、熱交換器(12)及油罐(13)串行設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1所述的一種液壓輔助驅(qū)動與制動系統(tǒng)，其特征在于，所述2個結(jié)構(gòu)相同的液壓定量馬達(15)的額定壓力為40MPa，排量為1043ml/r ;所述軸向斜盤式高壓變量泵(9)為排量75ml/r，最高轉(zhuǎn)速3600rpm的高壓P90泵；所述三位四通電磁換向閥(10)的中位機能為H形，四口全接通；所述電液比例溢流閥(11)為調(diào)壓范圍為0-40MPa的高壓比例溢流閥；所述熱交換器(12)采用工作溫度為40-60°C的水冷式冷卻器；所述安全閥組(14)由限壓40MPa的兩個結(jié)構(gòu)型號相同的安全閥組成，兩個安全閥的安裝位置相反。
【文檔編號】B60W30/182GK203439027SQ201320519796
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】曾小華, 李相華, 李勝, 宋大風, 賀輝, 彭君, 劉彬娜, 白鴿, 楊南南, 彭宇君 申請人:吉林大學