CN104859424B - 液压轮毂马达辅助驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明为解决传统后驱车辆在低附着系数路面及大坡度路面上无法满足动力性要求、现有轮毂马达液压驱动系统无法满足轮毂马达大流量要求的问题，提出了一种液压轮毂马达辅助驱动系统，包括液压泵组件、控制阀组、控制器、取力装置、取力装置输出轴、左前轮、左轮毂马达、右轮毂马达、右前轮、油箱，控制阀组中的各个换向阀之间管路连接，控制阀组中各个换向阀与控制器电路连接，本发明取力装置驱动液压泵，控制器切换控制阀组的工作位置从而形成多种工作模式，电磁换向阀控制液动换向阀的控制油液，从而控制轮毂马达的工作状态，本发明的控制阀组能够保证系统可靠工作，以满足轮毂马达的大流量要求。

Description

液压轮毂马达辅助驱动系统

技术领域

本发明涉及一种液压辅助驱动系统，更确切地说，本发明涉及一种采用液压轮毂马达进行前轮辅助驱动的液压系统。

背景技术

重型卡车及工程车辆常在沙地、泥泞及冰雪等低附着系数路面上作业，其对动力性要求很高。为提高车辆的动力性，传统重型车辆常采用全轮驱动，但系统结构复杂，且质量大。目前，有基于混合动力汽车动力系统结构提出全轮驱动的方案。如中国专利公开号为CN101096180A，公告日为2008-01-02，公开了一种四轮驱动混合动力系统，即采用动力分配系统、前驱动桥、后驱动桥、发电机和电动机实现四轮驱动的技术。然而，当前电池功率密度小、寿命短等缺点导致其不适于重型卡车的实现。

在美国、日本以及法国等国家，早在70世纪就提出了液压辅助驱动系统，采用液压泵从发动机获取动力驱动液压马达，对车辆进行辅助驱动。该系统具有结构简单、比功率大、改装成本低等明显优势，宜用于商用重型车辆，并已成功应用于多款车辆。如法国波克兰有限公司相继提出了轮毂液压辅助前桥驱动系统和轮毂液压辅助后桥驱动系统，并在自卸车和牵引车上得到应用。博世公司也成功研制出了一套液力牵引辅助系统。虽然上述各系统采用的技术有差异，但工作原理是类似的，系统中都包括有液压泵、液压马达、控制器以及液压控制阀组等结构。其中最为关键的部件就是液压控制阀组，系统需要在阀组的切换下实现不同的工作模式，如自由轮模式、辅助驱动模式和旁通模式等。当前，国内也逐渐开展了对液压辅助驱动系统的研究。如中国专利公布号为CN102358163A，公布日为2012-02-22，公开了一种轮毂马达液压驱动系统，即通过一套液压辅助驱动系统将后驱车辆变为四驱构型的技术。但该专利中并未详细介绍阀组的结构。中国专利公布号为CN103790876A，公布日为2114-05-14，公开了一种闭式液压传动系统，即采用一组液压阀实现系统不同的工作模式的技术。该专利中通过电磁阀控制轮毂马达的工作模式，然而电磁阀的流量一般较小，无法满足实际中的流量要求。

发明内容

本发明为解决传统后驱车辆在低附着系数路面及大坡度路面上无法满足动力性要求、现有的轮毂马达液压驱动系统无法满足轮毂马达的大流量要求的问题，提出了一种液压轮毂马达辅助驱动系统，本发明是采用如下技术方案实现的：

液压轮毂马达辅助驱动系统，包括液压泵组件、控制阀组、控制器、取力装置、取力装置输出轴、左前轮、左轮毂马达、右轮毂马达、右前轮、油箱，取力装置输出轴和液压泵组件中的液压泵组件输入轴之间为花键副连接或万向节连接，控制阀组的外接端口T1、T2、T3都通过管路连接到油箱，液压泵组件的外接端口L1、L2、L3都通过管路连接至油箱，液压泵组件的外接端口M1和控制阀组的外接端口G通过管路连接，液压泵组件的外接端口M2和控制阀组的外接端口A管路连接，液压泵组件的外接端口M3和控制阀组的外接端口B管路连接，控制阀组的外接端口D1与左轮毂马达的壳体卸油端口和右轮毂马达的壳体卸油端口管路连接，控制阀组的外接端口D2和左轮毂马达的一个油口管路连接，控制阀组的外接端口D3和左轮毂马达的另一个油口管路连接，控制阀组的外接端口D4和右轮毂马达的一个油口管路连接，控制阀组的外接端口D5和右轮毂马达的另一个油口管路连接，左轮毂马达的转子轴与左前轮的传动轴之间采用花键副连接或两者为同一根轴，右轮毂马达的转子轴与右前轮的传动轴之间采用花键副连接或两者为同一根轴，控制器与液压泵组件通过信号线连接，控制器与控制阀组电路连接，控制器和液压泵组件电路连接，其特征在于：

控制阀组包括：四号溢流阀、三号三位三通换向阀、一号二位四通换向阀、一号二位三通换向阀、二号二位三通换向阀、二号二位四通换向阀、一号二位四通液压先导换向阀、二号二位四通液压先导换向阀和五号溢流阀，其中，三号三位三通换向阀、一号二位四通换向阀、一号二位三通换向阀和二号二位四通换向阀都为电磁换向阀，四号溢流阀和五号溢流阀是直动型溢流阀，二号二位三通换向阀、一号二位四通液压先导换向阀和二号二位四通液压先导换向阀都为液压先导换向阀；

三号三位三通换向阀的T端口与四号溢流阀进油口管路连接，四号溢流阀的出油口与控制阀组的外接端口T1管路连接，三号三位三通换向阀的P端口与控制阀组的外接端口A、二号二位三通换向阀的P端口管路连接，三号三位三通换向阀的B端口与控制阀组的外接端口B、二号二位三通换向阀的T端口、一号二位四通液压先导换向阀的P端口、二号二位四通液压先导换向阀的T端口管路连接，二号二位三通换向阀的B端口与一号二位四通液压先导换向阀的T端口、二号二位四通液压先导换向阀的P端口管路连接，一号二位四通换向阀的P端口与控制阀组的外接端口G、一号二位三通换向阀的P端口、二号二位四通换向阀的P端口管路连接，一号二位四通换向阀的T端口与一号二位三通换向阀的A端口、二号二位四通换向阀的T端口、控制阀组的外接端口T2管路连接，一号二位四通换向阀的A端口与二号二位四通液压先导换向阀的控制端口X、五号溢流阀的进油口、控制阀组的外接端口D1管路连接，一号二位四通换向阀的B端口与二号二位四通液压先导换向阀的控制端口Y管路连接，一号二位三通换向阀的T端口与二号二位三通换向阀的控制端口管路连接，二号二位四通换向阀的A端口与一号二位四通液压先导换向阀的控制端口X管路连接，二号二位四通换向阀的B端口与一号二位四通液压先导换向阀的控制端口Y管路连接，一号二位四通液压先导换向阀的B端口与控制阀组的外接端口D5管路连接，一号二位四通液压先导换向阀的A端口与控制阀组的外接端口D4管路连接，二号二位四通液压先导换向阀的A端口与控制阀组的外接端口D2管路连接，二号二位四通液压先导换向阀的B端口与控制阀组的外接端口D3管路连接，五号溢流阀的出油口与控制阀组的外接端口T3管路连接。

进一步的技术方案包括：

所述的控制器和控制阀组电路连接是指：

控制阀组中的三号三位三通换向阀两端的电磁线圈的输入端分别通过电线连接到控制器的端口LA05和控制器的端口LA06；

控制阀组中的一号二位四通换向阀的电磁线圈的输入端通过电线连接到控制器的端口LA07；

控制阀组中的一号二位三通换向阀的电磁线圈的输入端通过电线连接到控制器的端口LA24；

控制阀组中的二号二位四通换向阀的电磁线圈的输入端通过电线连接到控制器的端口LA25。

所述的控制器和液压泵组件电路连接是指：

液压泵组件中的一号三位三通换向阀为电磁换向阀，其两端电磁铁中的电磁线圈的输入端分别通过电线连接到控制器的端口LA00和控制器的端口LA01；

液压泵组件中的二号三位三通换向阀是电磁换向阀，其两端电磁铁中的电磁线圈的输入端分别通过电线连接到控制器的端口LA02和控制器的端口LA03；

液压泵组件中的液压缸的远离液压泵的一端安装有位移传感器，位移传感器的输出信号通过信号线连接至控制器的端口EAD00；

液压泵组件中的二位二通换向阀是电磁换向阀，其电磁铁中的电磁线圈的输入端通过电线连接到控制器的端口LA04。

液压轮毂马达辅助驱动系统通过取力装置从发动机获得动力驱动液压泵，通过控制器切换控制阀组的工作位置，从而形成多种工作模式，如自由轮模式、辅助驱动模式和旁通模式，通过电磁换向阀控制液动换向阀的控制油液，从而控制轮毂马达的工作状态，能够满足轮毂马达的大流量要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明提出的液压轮毂马达辅助驱动系统能够将车辆前轮从非驱动轮变为驱动轮，有利于提高车辆的动力性。

2.本发明提出的液压轮毂马达辅助驱动系统中液压泵组件集成了主泵以及调节其排量的伺服控制机构、补油系统和溢流阀等结构，液压马达采用径向柱塞式马达，并将其集成在前轮的轮毂中，整个系统结构尺寸小，占用空间小，布置与安装简单方便；

3.本发明提出的液压轮毂马达辅助驱动系统中的控制阀组能够满足实际工程中轮毂马达的大流量要求，可以实现轮毂马达在不同状态下切换，具有较好的工况适应性；

4.本发明提出的液压轮毂马达辅助驱动系统中，当轮毂马达处于自由轮状态时，液压控制阀组可以使马达壳体内保留一定的压力，使马达柱塞与马达壳体彻底分离，保证了马达不工作时不会对前轮施加附加负载；

5.本发明提出的液压轮毂马达辅助驱动系统中，当车辆进行换挡时，通过控制阀组将轮毂马达旁通，换挡结束后迅速恢复驱动状态，这样降低了液压马达短时间切换状态时马达主油路的压力变化，减小马达壳体的压力冲击，提高了液压马达的工作寿命；

6.本发明所述的液压轮毂马达辅助驱动系统中，将控制阀组中各液压元件进行集成化，减小了液压系统所占用的体积。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的一种液压轮毂马达辅助驱动系统的结构原理图；

图2是本发明所述的液压轮毂马达辅助驱动系统控制阀组结构图；

图3是本发明所述的液压轮毂马达辅助驱动系统在自由轮模式下的各个换向阀工作位置示意图；

图4是本发明所述的液压轮毂马达辅助驱动系统在辅助驱动模式下的各个换向阀工作位置示意图；

图5是本发明所述的液压轮毂马达辅助驱动系统在旁通模式下的各个换向阀工作位置示意图；

图6是通过仿真验证，所得到的本发明所述的液压轮毂马达辅助驱动系统对提高整车的牵引力和爬坡度增加比例图。

图中：1.取力装置，2.取力装置输出轴，3.液压泵组件输入轴，4.一号三位三通换向阀，5.二号三位三通换向阀，6.液压缸，7.液压泵，8.补油泵，9.一号溢流阀，10.二位二通换向阀，11.一号单向阀，12.二号溢流阀，13.二号单向阀，14.三号溢流阀，15.三号单向阀，16.四号溢流阀，17.三号三位三通换向阀，18.一号二位四通换向阀，19.一号二位三通换向阀，20.二号二位三通换向阀，21.二号二位四通换向阀，22.一号二位四通液压先导换向阀，23.二号二位四通液压先导换向阀，24.五号溢流阀，25.左前轮，26.左轮毂马达，27.右轮毂马达，28.右前轮，29.油箱，30.控制器，S.位移传感器，Ⅰ.液压泵组件，Ⅱ.控制阀组。

M1、M2、M3、L1、L2、L3为液压泵组件Ⅰ的外接端口，G、A、B、T1、T2、T3、D1、D2、D3、D4、D5为控制阀组Ⅱ的外接端口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细介绍。

参阅附图1，本发明提出的液压轮毂马达辅助驱动系统包括液压泵组件Ⅰ、控制阀组Ⅱ、控制器30以及取力装置1、取力装置输出轴2、左前轮25、左轮毂马达26、右轮毂马达27、右前轮28、油箱29。

参阅附图1，取力装置1和取力装置输出轴2为液压泵组件Ⅰ提供动力，取力装置输出轴2和液压泵组件输入轴3之间为机械式连接，连接方式可以是普通键或花键副或通过万向节连接，取力装置1和取力装置输出轴2的作用是将动力传递给液压泵组件Ⅰ，从而使液压泵组件Ⅰ输出平稳油液。

参阅附图1，液压泵组件Ⅰ包括：液压泵组件输入轴3，一号三位三通换向阀4，二号三位三通换向阀5，液压缸6，液压泵7，补油泵8，一号溢流阀9，二位二通换向阀10，一号单向阀11，二号溢流阀12，二号单向阀13，三号溢流阀14，三号单向阀15。其中，液压缸6为双活塞杆液压缸；液压泵7为轴向柱塞式双向变量液压泵；补油泵8为单向定量齿轮泵；一号三位三通换向阀4和二号三位三通换向阀5都是电磁换向阀；一号溢流阀9、二号溢流阀12以及三号溢流阀14都是直动型溢流阀；一号单向阀11、二号单向阀13以及三号单向阀15为直动式单向阀。

参阅附图1，液压泵组件输入轴3与液压泵7、补油泵8的转子轴为同一根轴；一号三位三通换向阀4的T端口与二号三位三通换向阀5的T端口、液压泵组件Ⅰ的外接端口L1管路连接，一号三位三通换向阀4的P端口与二号三位三通换向阀5的P端口、补油泵8出油口管路连接，一号三位三通换向阀4的A端口与液压缸6的一个油口管路连接，液压缸6的另一个油口与二号三位三通换向阀5的A端口管路连接，液压缸6活塞杆的一端与液压泵7的斜盘采用球铰连接，补油泵8的出油口与一号溢流阀9的进油口、二位二通换向阀10的P端口管路连接，二位二通换向阀10的A端口与一号单向阀11进油口、二号溢流阀12出油口、二号单向阀13进油口、三号溢流阀14出油口、三号单向阀15进油口管路连接，三号单向阀15出油口与液压泵组件Ⅰ的外接端口M1管路连接，液压泵7的一个油口与一号单向阀11出油口、二号溢流阀12进油口、液压泵组件Ⅰ的外接端口M2管路连接，液压泵7的另一个油口和二号单向阀13出油口、三号溢流阀14进油口、液压泵组件Ⅰ的外接端口M3管路连接，补油泵8的进油口与液压泵组件Ⅰ的外接端口L2管路连接，一号溢流阀9的出油口与液压泵组件Ⅰ的外接端口L3管路连接。

参阅附图2，控制阀组Ⅱ包括：四号溢流阀16，三号三位三通换向阀17，一号二位四通换向阀18，一号二位三通换向阀19，二号二位三通换向阀20，二号二位四通换向阀21，一号二位四通液压先导换向阀22，二号二位四通液压先导换向阀23，五号溢流阀24。其中，三号三位三通换向阀17、一号二位四通换向阀18、一号二位三通换向阀19和二号二位四通换向阀21都为电磁换向阀；四号溢流阀16和五号溢流阀24是直动型溢流阀；二号二位三通换向阀20、一号二位四通液压先导换向阀22和二号二位四通液压先导换向阀23都为液压先导换向阀。

参阅附图2，三号三位三通换向阀17的T端口与四号溢流阀16进油口管路连接，四号溢流阀16出油口与控制阀组Ⅱ的外接端口T1管路连接，三号三位三通换向阀17的P端口与控制阀组Ⅱ的外接端口A、二号二位三通换向阀20的P端口管路连接，三号三位三通换向阀17的B端口与控制阀组Ⅱ的外接端口B、二号二位三通换向阀20的T端口、一号二位四通液压先导换向阀22的P端口、二号二位四通液压先导换向阀23的T端口管路连接，二号二位三通换向阀20的B端口与一号二位四通液压先导换向阀22的T端口、二号二位四通液压先导换向阀23的P端口管路连接，一号二位四通换向阀18的P端口与控制阀组Ⅱ的外接端口G、一号二位三通换向阀19的P端口、二号二位四通换向阀21的P端口管路连接，一号二位四通换向阀18的T端口与一号二位三通换向阀19的A端口、二号二位四通换向阀21的T端口、控制阀组Ⅱ的外接端口T2管路连接，一号二位四通换向阀18的A端口与二号二位四通液压先导换向阀23的控制端口X、五号溢流阀24进油口、控制阀组Ⅱ的外接端口D1管路连接，一号二位四通换向阀18的B端口与二号二位四通液压先导换向阀23的控制端口Y管路连接，一号二位三通换向阀19的T端口与二号二位三通换向阀20的控制端口管路连接，二号二位四通换向阀21的A端口与一号二位四通液压先导换向阀22的控制端口X管路连接，二号二位四通换向阀21的B端口与一号二位四通液压先导换向阀22的控制端口Y管路连接，一号二位四通液压先导换向阀22的B端口与控制阀组Ⅱ的外接端口D5管路连接，一号二位四通液压先导换向阀22的A端口与控制阀组Ⅱ的外接端口D4管路连接，二号二位四通液压先导换向阀23的A端口与控制阀组Ⅱ的外接端口D2管路连接，二号二位四通液压先导换向阀23的B端口与控制阀组Ⅱ的外接端口D3管路连接，五号溢流阀24出油口与控制阀组Ⅱ的外接端口T3管路连接。

参阅附图3，控制器30已有产品，具体选型可按实际情况而定，在此所用控制器型号为HY-TTC200-CD-538K-2.4M-WD00-000。控制器30用于接收位移传感器s的输出信号，同时控制一号三位三通换向阀4、二号三位三通换向阀5、二位二通换向阀10、三号三位三通换向阀17、一号二位四通换向阀18、一号二位三通换向阀19、二号二位四通换向阀21的工作位置。

参阅附图3，一号三位三通换向阀4为电磁换向阀，电磁铁操纵，弹簧复位，其两端电磁铁中的电磁线圈的输入端分别通过电线连接到控制器30的端口LA00和控制器30的端口LA01；二号三位三通换向阀5是电磁换向阀，其两端电磁铁中的电磁线圈的输入端分别通过电线连接到控制器30的端口LA02和控制器30的端口LA03；液压缸6的远离液压泵7的另一端安装有位移传感器s，液压缸的缸体通过机械方式固定在液压泵组件Ⅰ的壳体上，位移传感器s的输出信号通过电线连接至控制器30的端口EAD00；二位二通换向阀10是电磁换向阀，其电磁铁中的电磁线圈的输入端通过电线连接到控制器30的端口LA04；三号三位三通换向阀17、一号二位四通换向阀18、一号二位三通换向阀19以及二号二位四通换向阀21都是电磁换向阀；三号三位三通换向阀17两端的电磁线圈的输入端分别通过电线连接到控制器30的端口LA05和控制器30的端口LA06；一号二位四通换向阀18的电磁线圈的输入端通过电线连接到控制器30的端口LA07；一号二位三通换向阀19的电磁线圈的输入端通过电线连接到控制器30的端口LA24；二号二位四通换向阀21的电磁线圈的输入端通过电线连接到控制器30的端口LA25。

参阅附图3，控制阀组Ⅱ的外接端口T1、T2、T3都通过管路连接到油箱29；液压泵组件Ⅰ的外接端口L1、L2、L3都通过管路连接至油箱29；液压泵组件Ⅰ的外接端口M1和控制阀组Ⅱ的外接端口G管路连接，液压泵组件Ⅰ的外接端口M2和控制阀组Ⅱ的外接端口A管路连接，液压泵组件Ⅰ的外接端口M3和控制阀组Ⅱ的外接端口B管路连接。

参阅附图3，控制阀组Ⅱ的外接端口D1和左轮毂马达26的壳体卸油端口、右轮毂马达27的壳体卸油端口管路连接；控制阀组Ⅱ的外接端口D2和左轮毂马达26的一个油口管路连接；控制阀组Ⅱ的外接端口D3和左轮毂马达26的另一个油口管路连接；控制阀组Ⅱ的外接端口D4和右轮毂马达27的一个油口管路连接；控制阀组Ⅱ的外接端口D5和右轮毂马达27的另一个油口管路连接；左轮毂马达26是径向柱塞式双向定量马达，其转子轴与左前轮25的传动轴之间采用花键副连接或两者为同一根轴；右轮毂马达27也是径向柱塞式双向定量马达，其转子轴与右前轮28的传动轴之间采用花键副连接或两者为同一根轴；

参阅附图3，取力装置1和取力装置输出轴2为液压辅助驱动系统提供原动力，驱动液压泵7和补油泵8转动；液压泵7是双向变量液压泵，其两个油口既可以是进油口，也可以是出油口，但在工作时仅有一个出油口和一个进油口，液压泵7的排量通过液压缸6的活塞杆带动斜盘开度来调节；液压缸6的壳体采用机械方式固定，位移传感器s将活塞杆的位移传给控制器30，控制器30通过位移传感器s的信号值获得液压泵7的反馈排量，从而形成闭环控制；补油泵8是单向定量液压泵，其作用是给系统回路补油，同时为控制阀组Ⅱ提供控制油液；一号单向阀11、二号溢流阀12、二号单向阀13以及三号溢流阀14用于只允许油液从二位二通换向阀10的A端口流向主油路，同时保证主油路的安全性；当二位二通换向阀10切换至下位时，补油泵8的输出油液经过二位二通换向阀10的P端口流向三号单向阀15的进油口，经过三号单向阀15后从液压泵组件Ⅰ的外接端口M1输出，从而为一号二位四通液压先导换向阀22和二号二位四通液压先导换向阀23提供控制油，并通过一号二位三通换向阀19为二号二位三通换向阀20提供控制油液(此时一号二位三通换向阀19切换至右位)。一号溢流阀9设置在补油泵8的出油口和油箱29之间，以限制补油泵8的出油口压力，从而达到保护补油泵8的目的。

参阅附图3，通过控制一号三位三通换向阀4和二号三位三通换向阀5的工作位置来控制液压缸6的活塞运动，从而改变液压泵7的斜盘开度以达到改变排量的目的，一号三位三通换向阀4和二号三位三通换向阀5的输入油液由补油泵8提供。当控制器30输出控制命令，将一号三位三通换向阀4切换至下位，同时将二号三位三通换向阀5切换至下位时，此时断开了液压缸6同补油泵8之间的油路，液压缸6两端都和油箱29连通，此时液压泵7的排量为0。当利用控制器30将一号三位三通换向阀4和二号三位三通换向阀5都切换至中位时，此时对液压缸6活塞两端的液压进行保压，则表示保持液压泵7的排量稳定。若将一号三位三通换向阀4切换至上位，将二号三位三通换向阀5切换至下位，则液压缸6的活塞下移，此时液压泵7的排量信号值在0～+1范围逐渐增大。若将一号三位三通换向阀4切换至下位，将二号三位三通换向阀5切换至上位，此时则液压缸6的活塞上移，液压泵7的排量信号值在-1～0范围逐渐增大(绝对值增大)。控制器30通过安装在液压缸6活塞杆上的位移传感器s获得液压缸6活塞杆的位移，将其与目标值进行比较而形成闭环控制。

参阅附图3，当系统中油液温度上升到一定阈值时，由控制器30输出控制命令，切换三号三位三通换向阀17的工作位置，将部分高压油液卸载，由补油泵8对主油路进行补油，从而达到降温的目的。具体为：当车辆向前行驶时，将三号三位三通换向阀17切换至上位，当车辆倒车行驶时，将三号三位三通换向阀17切换至下位。

通过控制器30输出控制信号，使一号三位三通换向阀4、二号三位三通换向阀5、二位二通换向阀10、三号三位三通换向阀17、一号二位四通换向阀18、一号二位三通换向阀19、二号二位四通换向阀21处于不同的工作位置，可使系统实现三种不同的运行模式，即自由轮模式、辅助驱动模式和旁通模式，下面详细介绍。

自由轮模式：

参阅附图3，此时液压轮毂马达辅助驱动系统工作于自由轮模式。

由控制器30输出控制命令，将一号三位三通换向阀4切换至下位，二号三位三通换向阀5切换至下位，二位二通换向阀10切换至下位，三号三位三通换向阀17切换至中位，一号二位四通换向阀18切换至上位，一号二位三通换向阀19切换至左位，二号二位四通换向阀21切换至下位。补油泵8通过液压泵组件Ⅰ的外接端口L2从油箱29吸取油液，通过二位二通换向阀10、三号单向阀15、液压泵组件Ⅰ的外接端口M1及控制阀组Ⅱ的外接端口G后分别经过一号二位四通换向阀18和二号二位四通换向阀21后作用于二号二位四通液压先导换向阀23的X端和一号二位四通液压先导换向阀22的Y端，将一号二位四通液压先导换向阀22切换至下位，将二号二位四通液压先导换向阀23切换至上位，导致左轮毂马达26和右轮毂马达27与主油路断开；同时，一号二位四通换向阀18的A端口通过控制阀组Ⅱ的外接端口D1输送至左轮毂马达26和右轮毂马达27的壳体，从而使左轮毂马达26和右轮毂马达27的柱塞内缩而与壳体分离，五号溢流阀24用于将压力限定在合适的范围内，以保证安全；此时，液压缸6活塞两端都和油箱29连通，液压泵7的排量为0。

辅助驱动模式：

参阅附图4，此时液压轮毂马达辅助驱动系统工作于辅助驱动模式。

由控制器30输出控制命令，将二位二通换向阀10切换至下位，三号三位三通换向阀17的工作位置不定(依据系统状况，可切换至上位、中位和下位中的一种)，一号二位四通换向阀18切换至下位，一号二位三通换向阀19切换至左位，二号二位四通换向阀21切换至上位；此时，二号二位三通换向阀20工作于上位；在控制油液的作用下，一号二位四通液压先导换向阀22切换至上位，将二号二位四通液压先导换向阀23切换至下位，此时左轮毂马达26和右轮毂马达27与主油路连接。液压泵7、二号二位三通换向阀20、二号二位四通液压先导换向阀23和左轮毂马达26形成闭环回路，实现驱动左轮毂马达26转动，近而带动左前轮25行驶；同理，液压泵7、二号二位三通换向阀20、一号二位四通液压先导换向阀22和右轮毂马达27形成回路，从而驱动右前轮28行驶。控制器30通过切换一号三位三通换向阀4和二号三位三通换向阀5的工作位置来控制液压缸6活塞的位移，从而达到调节液压泵7排量的目的，具体为：若将一号三位三通换向阀4切换至上位，将二号三位三通换向阀5切换至下位，则液压泵7驱动左轮毂马达26和右轮毂马达27正向运转，此时车辆正向行驶；若将一号三位三通换向阀4切换至下位，将二号三位三通换向阀5切换至上位，则液压泵7驱动左轮毂马达26和右轮毂马达27反向运转，此时车辆倒车行驶。一号三位三通换向阀4和二号三位三通换向阀5的工作位置由液压泵7所需的排量而定。

旁通模式：

参阅附图5，此时液压轮毂马达辅助驱动系统工作于旁通模式。

当系统工作于辅助驱动模式，在车辆进行换挡时，将液压轮毂马达辅助驱动系统切换至旁通模式，此时只需通过控制器30的输出信号改变一号二位三通换向阀19的工作位置，其它零件(如换向阀、液压泵、马达等)的工作位置不变。由于车辆只有一个倒挡，在车辆倒车行驶中不存在换挡过程，在由倒挡切换至前进挡位过程中，需要在车速为零时进行切换，所以在车辆倒车行驶时液压轮毂马达辅助驱动系统不存在旁通模式。当车辆在向前行驶中换挡时，将一号二位三通换向阀19切换至右位，此时一号二位三通换向阀19的T端口和P端口导通，将二号二位三通换向阀20切换至下位，此时输送至左轮毂马达26和右轮毂马达27的高压油被切断，液压轮毂马达辅助驱动系统工作于旁通模式。一号三位三通换向阀4和二号三位三通换向阀5处于切换至旁通模式的前一时刻所在的位置不变。

本发明中所用元件都已有产品，具体选型需结合整车参数及设计要求而定，表1为某重型车辆的整车基本参数和设计要求，表2为所选主要液压元件的参数。

表1整车基本参数和设计要求

表2主要液压元件参数

为验证本发明所述液压轮毂马达辅助驱动系统的可行性，通过仿真测试本发明对提高车辆动力性的贡献。

参阅附图6，图中显示了当采用本发明所述的液压轮毂马达辅助驱动系统后，车辆动力性的增加比例。图中，实线表示牵引力增加比例随路面附着系数的变化曲线，虚线表示车辆最大爬坡度增加比例随路面附着系数的变化曲线。可以看出，当采用本发明所述的液压轮毂马达辅助驱动系统后，车辆的最大爬坡度和牵引力得到明显提高，在低附着系数路面上效果更加明显。

本发明所述的液压轮毂马达辅助驱动系统可以实现自由轮模式、辅助驱动模式和旁通模式，各工作模式下控制阀组Ⅱ中换向阀的工作位置如下表3所示：

表3各工作模式下换向阀的工作位置

本液压轮毂马达辅助驱动系统的原理特点：

1.控制器30根据车速、加速踏板的位置信号决定系统的工作模式，通过切换控制阀组Ⅱ中各换向阀的工作位置来实现不同的工作模式，通过控制一号三位三通换向阀4和二号三位三通换向阀5的工作位置来调节液压泵7的排量，以满足驾驶需求。

2.当车辆行驶在低附着系数路面或爬坡时，由控制器30切换控制阀组Ⅱ中各换向阀的工作位置，使系统工作于辅助驱动模式，此时车辆前轮变为驱动轮，增加了车辆驱动力。

3.当车辆在良好路面行驶时，液压轮毂马达辅助驱动系统工作于自由轮模式，此时前轮为从动轮，这有助于提高整车牵引效率。

4.当车辆换挡时，液压轮毂马达辅助驱动系统工作于旁通模式，从而保证换挡平稳完成。

5.本发明所述的液压轮毂马达辅助驱动系统在工作中难免会产生一定的热量，为保证系统可靠工作，通过切换三号三位三通换向阀17的工作位置可达到降温的目的。

根据以上的原理特点可以看出，本发明在传统后轮驱动车辆基础上，通过添加一套液压轮毂马达辅助驱动系统，将车辆改装成四驱系统，有助于提高整车动力性。同时，本发明所述的控制阀组Ⅱ结构能够满足实际工程要求，可以有效地控制大排量液压轮毂马达的工作，使其平稳输出驱动转矩，有良好的工况适应性。

Claims (3)

1.液压轮毂马达辅助驱动系统，包括液压泵组件(Ⅰ)、控制阀组(Ⅱ)、控制器(30)、取力装置(1)、取力装置输出轴(2)、左前轮(25)、左轮毂马达(26)、右轮毂马达(27)、右前轮(28)、油箱(29)，取力装置输出轴(2)和液压泵组件(Ⅰ)中的液压泵组件输入轴(3)之间为花键副连接或万向节连接，控制阀组(Ⅱ)的外接端口T1、T2、T3都通过管路连接到油箱(29)，液压泵组件(Ⅰ)的外接端口L1、L2、L3都通过管路连接至油箱(29)，液压泵组件(Ⅰ)的外接端口M1和控制阀组(Ⅱ)的外接端口G通过管路连接，液压泵组件(Ⅰ)的外接端口M2和控制阀组(Ⅱ)的外接端口A管路连接，液压泵组件(Ⅰ)的外接端口M3和控制阀组(Ⅱ)的外接端口B管路连接，控制阀组(Ⅱ)的外接端口D1与左轮毂马达(26)的壳体卸油端口和右轮毂马达(27)的壳体卸油端口管路连接，控制阀组(Ⅱ)的外接端口D2和左轮毂马达(26)的一个油口管路连接，控制阀组(Ⅱ)的外接端口D3和左轮毂马达(26)的另一个油口管路连接，控制阀组(Ⅱ)的外接端口D4和右轮毂马达(27)的一个油口管路连接，控制阀组(Ⅱ)的外接端口D5和右轮毂马达(27)的另一个油口管路连接，左轮毂马达(26)的转子轴与左前轮(25)的传动轴之间采用花键副连接或两者为同一根轴，右轮毂马达(27)的转子轴与右前轮(28)的传动轴之间采用花键副连接或两者为同一根轴，控制器(30)与液压泵组件(Ⅰ)通过信号线连接，控制器(30)与控制阀组(Ⅱ)电路连接，控制器(30)和液压泵组件(Ⅰ)电路连接，其特征在于：

控制阀组(Ⅱ)包括：四号溢流阀(16)、三号三位三通换向阀(17)、一号二位四通换向阀(18)、一号二位三通换向阀(19)、二号二位三通换向阀(20)、二号二位四通换向阀(21)、一号二位四通液压先导换向阀(22)、二号二位四通液压先导换向阀(23)和五号溢流阀(24)，其中，三号三位三通换向阀(17)、一号二位四通换向阀(18)、一号二位三通换向阀(19)和二号二位四通换向阀(21)都为电磁换向阀，四号溢流阀(16)和五号溢流阀(24)是直动型溢流阀，二号二位三通换向阀(20)、一号二位四通液压先导换向阀(22)和二号二位四通液压先导换向阀(23)都为液压先导换向阀；

三号三位三通换向阀(17)的T端口与四号溢流阀(16)进油口管路连接，四号溢流阀(16)的出油口与控制阀组(Ⅱ)的外接端口T1管路连接，三号三位三通换向阀(17)的P端口与控制阀组(Ⅱ)的外接端口A、二号二位三通换向阀(20)的P端口管路连接，三号三位三通换向阀(17)的B端口与控制阀组(Ⅱ)的外接端口B、二号二位三通换向阀(20)的T端口、一号二位四通液压先导换向阀(22)的P端口、二号二位四通液压先导换向阀(23)的T端口管路连接，二号二位三通换向阀(20)的B端口与一号二位四通液压先导换向阀(22)的T端口、二号二位四通液压先导换向阀(23)的P端口管路连接，一号二位四通换向阀(18)的P端口与控制阀组(Ⅱ)的外接端口G、一号二位三通换向阀(19)的P端口、二号二位四通换向阀(21)的P端口管路连接，一号二位四通换向阀(18)的T端口与一号二位三通换向阀(19)的A端口、二号二位四通换向阀(21)的T端口、控制阀组(Ⅱ)的外接端口T2管路连接，一号二位四通换向阀(18)的A端口与二号二位四通液压先导换向阀(23)的控制端口X、五号溢流阀(24)的进油口、控制阀组(Ⅱ)的外接端口D1管路连接，一号二位四通换向阀(18)的B端口与二号二位四通液压先导换向阀(23)的控制端口Y管路连接，一号二位三通换向阀(19)的T端口与二号二位三通换向阀(20)的控制端口管路连接，二号二位四通换向阀(21)的A端口与一号二位四通液压先导换向阀(22)的控制端口X管路连接，二号二位四通换向阀(21)的B端口与一号二位四通液压先导换向阀(22)的控制端口Y管路连接，一号二位四通液压先导换向阀(22)的B端口与控制阀组(Ⅱ)的外接端口D5管路连接，一号二位四通液压先导换向阀(22)的A端口与控制阀组(Ⅱ)的外接端口D4管路连接，二号二位四通液压先导换向阀(23)的A端口与控制阀组(Ⅱ)的外接端口D2管路连接，二号二位四通液压先导换向阀(23)的B端口与控制阀组(Ⅱ)的外接端口D3管路连接，五号溢流阀(24)的出油口与控制阀组(Ⅱ)的外接端口T3管路连接。

2.按照权利要求1所述的液压轮毂马达辅助驱动系统，其特征在于，所述的控制器(30)和控制阀组(Ⅱ)电路连接是指：

控制阀组(Ⅱ)中的三号三位三通换向阀(17)两端的电磁线圈的输入端分别通过电线连接到控制器(30)的端口LA05和控制器(30)的端口LA06；

控制阀组(Ⅱ)中的一号二位四通换向阀(18)的电磁线圈的输入端通过电线连接到控制器(30)的端口LA07；

控制阀组(Ⅱ)中的一号二位三通换向阀(19)的电磁线圈的输入端通过电线连接到控制器(30)的端口LA24；

控制阀组(Ⅱ)中的二号二位四通换向阀(21)的电磁线圈的输入端通过电线连接到控制器(30)的端口LA25。

3.按照权利要求1所述的液压轮毂马达辅助驱动系统，其特征在于，所述的控制器(30)和液压泵组件(Ⅰ)电路连接是指：

液压泵组件(Ⅰ)中的一号三位三通换向阀(4)为电磁换向阀，其两端电磁铁中的电磁线圈的输入端分别通过电线连接到控制器(30)的端口LA00和控制器(30)的端口LA01；

液压泵组件(Ⅰ)中的二号三位三通换向阀(5)是电磁换向阀，其两端电磁铁中的电磁线圈的输入端分别通过电线连接到控制器(30)的端口LA02和控制器(30)的端口LA03；

液压泵组件(Ⅰ)中的液压缸(6)的远离液压泵(7)的一端安装有位移传感器(s)，位移传感器(s)的输出信号通过信号线连接至控制器(30)的端口EAD00；

液压泵组件(Ⅰ)中的二位二通换向阀(10)是电磁换向阀，其电磁铁中的电磁线圈的输入端通过电线连接到控制器(30)的端口LA04。