一种三路自动应急切换阀、轮边驱动转向液压系统、具备该系统的轮组和车辆的制作方法

本发明属于多轴电驱特种汽车底盘轮组及转向液压，特别涉及一种三路自动应急切换阀、轮边驱动转向液压系统、具备该系统的轮组和车辆。

背景技术：

1、随着特种车辆的承载能力越来越高及电动化趋势快速发展，要求多轴特种汽车既兼顾承载又满足电驱动，以保证车辆具有较高的承载能力及动力性。多轴电驱车辆因其车轴数量较多、载荷大，故电驱车辆转向系统采用液压助力形式，以保证车辆在行驶过程中或故障牵引时仍具有良好的转向性能。同时，为提高车辆的通过性与机动性能，采用独立悬挂、全轮转向的方式，各单侧车轮可独立跳动及具有转向功能。

2、加之多轴电驱车辆因为其总轴距较长，通常在15m以上乃至20m以上，转向系统采用分组转向型式，前后分组转向，低速时前后转向组转向，高速行驶时，后桥转向组对中锁止，只保留前桥转向，从而保证车辆具有良好的通过性及高速行驶的操纵安全性。

3、由于电驱车转向油泵由高压电机驱动，当车辆高压电驱系统出现故障或掉电时，车辆转向系统失效，无法转向，车辆应急停车或继续行驶均存在车毁人亡的安全隐患，多轴电驱车因其载重大惯性大，安全隐患更加恶劣。现有公开技术中，虽可以实现采用电驱车低压蓄电池向高压油泵电机短时供电，但时间较短，转向泵提供的流量小，无法满足多轴转向液压的流量需求。

4、尤其是车辆在发生故障牵引时，多轴车辆转向液压系统液压需求量大，采用低压电短时向高压油泵电机供电无法满足车辆被牵引时的转向流量需求，导致车辆无法在道路上进行转向操作，转移困难，造成道路堵塞。

5、现有公开技术中，直接采用车轮驱动转向应急泵时，因车轮转速较低，无法达到液压泵的最低转速，无法满足转向液压使用要求。

6、另外，现有技术还具有如下问题：

7、1、目前已有的应急驱动装置技术布置在车架内侧驱动，结构复杂，占据车架内部空间，同时无法实现独立悬挂车轮跳动的效果，也无法实现全轮转向。

8、2、已公开技术采用两路应急切换阀，只实现了不同应急油源切换，但油源都为高压电时，高压电系统故障时存在安全隐患。

9、3、只采用非驱动轮驱动液压泵时，也会存在非驱动轮悬空时，丧失动力功能。多轴车辆过坑或爬坡时，由于车身长，极易造成各别轮胎悬空，无法带动液压泵工作，造成转向无动力，存在安全隐患。

技术实现思路

1、为克服现有技术的以上缺陷，本发明提供一种三路自动应急切换阀、轮边驱动转向液压系统、具备该系统的轮组和车辆，本发明的技术方案如下所述：

2、作为本发明的第一个方面，在于提供一种三路自动应急切换阀，包括液控两位四通切换阀及与其连接的流量控制阀，三路自动应急切换阀设置p1进油口，p2进油口，p3进油口，以及t回油口和连接执行元件的a工作油口；液控两位四通切换阀设置有p11进油口，p12进油口，t1回油口，a1工作油口，三路自动应急切换阀中p1进油口通过第一单向阀后，与液控两位四通切换阀p12进油口连接，三路自动应急切换阀的p2进油口通过第二单向阀后，与液控两位四通切换阀的p11进油口连接；

3、液控两位四通切换阀采用两位四通滑阀阀芯，由p11进油口或p12进油口处供给的液压油调节滑阀阀芯的位置，从而控制p11进油口、p12进油口与t1回油口、a1工作油口的连通关系，包括两个状态：

4、p11进油口与t1回油口连通，p12进油口与a1工作油口连通；

5、或者p11进油口与p12进油口与a1工作油口连通，p11进油口与t1回油口断开连接，p12进油口同时与滑阀阀芯左侧油道连通。

6、本发明的一个实施例中提供了如下可采用的结构：采用两位四通滑阀阀芯，弹簧设置在右侧；阀芯左位时，p11进油口与t1回油口连通，p12进油口与a1工作油口连通，阀芯右位时，p11进油口与p12进油口与a1工作油口连通，p11进油口与t1回油口断开连接，p12进油口同时与阀芯左侧油道连通，当p12有液压油产生的压力大于阀芯右侧的弹簧力时，阀芯向右侧移动至右位，当p12无液压油时，阀芯受右侧弹簧力的作用维持在左位位置。

7、所述流量控制阀包括p21进油口，p22进油口，t2回油口，a2工作油口，节流塞，第三单向阀，控制油道一，控制油道二和差动式压力控制阀。

8、三路自动应急切换阀的p3进油口与流量控制阀的p22进油口连接。

9、三路自动应急切换阀的t回油口同时与液控两位四通切换阀的t1回油口、流量控制阀的t2回油口连接。

10、三路自动应急切换阀的a工作油口与流量控制阀的a2工作油口连接。

11、液控两位四通切换阀的a1工作油口与流量控制阀的p21进油口连接。

12、p21进油口一路通过节流塞后进入a2工作油口，通过节流塞后的液压油同时通过kz控制油道二与差动式压力控制阀上方控制口连接，另一路通过控制油道一与差动式压力控制阀下方控制口连接。

13、节流塞与差动式压力控制阀及控制油道一、控制油道二组成自动流量控制，从而实现应急情况下流量的自动控制效果。

14、作为本发明的第二个方面，在于提供轮边驱动转向液压系统，包含第一电机油泵、第二电机油泵、独立悬挂轮组驱动的液压泵，以及所述的三路自动应急切换阀。第一电机油泵与三路自动应急切换阀的p1进油口连接，第二电机油泵与三路自动应急切换阀的p2进油口连接，轮组驱动的液压泵与三路自动应急切换阀的p3进油口连接，三路自动应急切换阀的t回油口与液压系统油箱连接。

15、作为本发明的第三个方面，在于提供具备轮边驱动转向液压系统的轮组，包括所述的轮边驱动转向液压系统，以及行星齿轮系增速结构及一级齿轮增速结构，行星齿轮系增速结构布置在轮组最外侧，包括齿圈、行星轮架、行星轮及太阳轮，行星轮架与轮辋连接接口直接连接，车轮转动时带动行星轮架转动，齿圈与行星轮架、行星轮通过齿轮副与太阳轮连接，太阳轮通过花键副与一级齿轮增速结构通过花键齿轮轴连接。一级齿轮增速结构布置在内侧，包括花键齿轮轴中齿轮及与其啮合的传动齿轮；轮边驱动转向液压系统中的液压泵作为转向应急泵油源通过花键轴与一级增速结构中传动齿轮连接。

16、当车轮运转时，车轮带动行星齿轮增速机构及一级齿轮增速机构，从而带动液压泵旋转，液压泵为双向柱塞泵，可实现双向旋转，避免车轮倒车时对液压泵造成损坏，在车辆较低车速下(如5km/h时)，仍可以满足柱塞液压泵最低转速要求。

17、进一步的，所述具备轮边驱动转向液压系统的轮组，设置有轮辋安装接口、盘式制动器接口、悬挂上横臂与悬挂下横臂安装接口、转向梯形臂接口，所述轮辋安装接口与车轮固定连接，所述盘式制动器接口与制动器连接，所述悬挂上横臂与悬挂下横臂安装接口分别与车辆悬挂上横臂、悬挂下横臂连接，所述转向梯形臂接口与转向梯形臂连接，形成适用于独立悬挂可转向、带盘式制动器的轮组。

18、更进一步的，可以实现同规格轮辋不同型式车轮安装；作为一种实施方式，与悬挂上横臂、下横臂采用球头锥销连接，以增大上下横臂长度，以获得较大的车轮跳动量及实现轮组转向功能；轮组中设置盘式制动器，在同等制动效能要求下，盘式制动器比鼓式制动器性能更优，质量更轻，集成化高；设置有转向梯形臂，可以连接转向杆系实现车辆转向功能。

19、作为本发明的第四个方面，在于提供一种轮边驱动转向应急控制方法，基于所述的轮边驱动转向液压系统；

20、当第一电机油泵正常工作时，第一电机油泵的液压油克服两位四通阀的弹簧力，阀芯移动至右位，第二电机油泵的液压油通过两位四通阀右位回油箱，降低能耗；同时，流量控制阀中差动式压力控制阀打开，轮组驱动的液压泵的液压油从差动式压力控制阀回油至液压油箱；

21、当第一油泵电机故障时，第一油泵无液压油供出，阀芯依靠弹簧力向左移动，此时第二油泵出来的液压油自动提供液压动力；同时，流量控制阀中差动式压力控制阀打开，轮组驱动的液压泵的液压油从差动式压力控制阀回油至液压油箱；

22、当高压电掉电或短时低压电驱动工作结束时，第一油泵与第二油泵电机均不再提供液压动力，此时轮组油驱动的液压泵的液压油通过流量控制阀进入工作油路提供液压动力。

23、在其他工况下的转向过程为：

24、车辆被牵引时，车辆车轮在随车辆被牵引时转动，此时转向液压油源轮组中行星齿轮增速机构及一级齿轮增速机构运转，从而带动液压泵旋转，液压泵工作，液压泵输出的液压油通过三路自动应切换阀进入工作油路，驾驶员进行转向操作时，车辆可以正常转向；

25、在个别轮胎悬空时的转向过程为：转向液压系统中的第一电机油泵工作，第一电机油泵液压油通过三路自动应急切换阀进入转向液压系统，提供转向动力，驾驶员进行转向操作，车辆可以正常转向；在此工况下，若第一电机油泵出现故障无法工作时，第二电机油泵液压油通过三路自动应急切换阀进入转向液压系统，仍可以提供动力，驾驶员进行转向操作时，车辆可以正常转向。

26、作为本发明的第五个方面，在于提供一种车辆，所述车辆为多轴电驱车辆，结构上包含所述的轮边驱动转向液压系统，或者包含所述的具备轮边驱动转向液压系统的轮组，所述车辆的轮组为独立悬挂结构。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

28、(1)本发明提供了适用了一种独立悬挂具有转向液压油源的轮组，可适用于多轴电驱特种车转向液压系统，提高了电驱车辆的转向系统可靠性与安全性，在车辆高压电驱系统故障或车辆被牵引时，仍可实现前后桥转向功能，提高车辆的通过性；采用独立悬挂轮组结构的轮组，提高车辆的平顺性，同时不占据车辆内部空间。

29、(2)不同于目前已有的应急驱动装置技术布置在车架内侧驱动，占据车架内部空间，同时无法实现独立悬挂车轮跳动、也无法实现全轮转向的问题，本发明提供独立悬挂全轮转向轮组，可以在车辆上任一位置进行互换。即驱动轮组和非驱动轮组可以直接互换位置。采用了集成式轮组，盘式制动器、球铰接头式悬挂摆臂接口及具有二级增速结构驱动的液压泵，集成化程度高，通用化强，可根据需要布置在多轴车辆的任一轮组。现有公开技术中，采用整体桥的方案，或在中间传动轴上增加的方案，不具有轮组互换性的特点。

30、(3)现有技术中，一般由发动机驱动的液压泵只是单向泵，不会反转，车辆倒车是通过变速器后面的齿轮系实现的车轮倒车，而发动机位置驱动的转向泵始终随发动机单向运转轮胎直接驱动，液压泵转速过低，无法工作；轮组驱动若采用单向泵，倒车时车轮反转会造成液压泵损坏；本发明提供的转向液压动力源系统中液压泵采用双向柱塞泵，可实现双向旋转，双向柱塞泵可以满足车辆前进(车轮正转)时及车辆倒车(车轮反转)时均可以正常工作，避免车轮倒车时对液压泵造成损坏，在车辆较低车速下，仍可以满足柱塞液压泵最低转速要求；

31、(4)本发明提供了一种三路自动应急切换阀及液压动力源系统，实现了任一动力源失效时，其它两路动力源仍可以向转向液压系统供油，保证系统安全；当三路油源工作正常时，其中两路油源通过三路自动应急切换阀回油至油箱，降低功耗。