CN101947975A - 一种数控后组转向控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数控后组转向控制装置，包括机械转向系统和液压助力系统，还包括电控系统，所述机械转向系统由转向臂、转向支座、转向拉杆组成，其主要作用保持各车轮的转角关系，并将液压缸的力传递到车轮；所述液压助力系统包括液压助力缸、液压对中缸、转向油箱、减压阀、单向阀、蓄能器、对中控制电磁阀、助力缸泄压电磁阀、溢流阀、比例换向电磁阀、过滤器、后组供油电磁阀，形成控制车轮的对中和转向的油路系统；电控系统由微控制器，前组转角传感器、后组转角传感器、组成，电控系统分别与机械转向系统和液压助力系统连接。本发明的有益效果是：增加了斜行转向模式，使泊车更容易，增加同轨迹转向模式后进一步提高转向时的操作性和安全性。

Description

一种数控后组转向控制装置

技术领域

 本发明涉及多轴车辆的转向技术，具体涉及一种数控后组转向控制装置。

背景技术

对于具有后轮转向功能多轴长轴距车辆，前后转向车桥连接方式有两种：一种是前后转向车桥采用纯机械的方式连接，一种是前后转向车桥采用液压方式连接。

专利号CN01262298.2的专利公开了一种特种汽车多桥机械式控制装置，是较为典型的是四连杆机构的连接方式，后组的转向桥通过一个或多个直拉杆和中间臂，将自己的转向臂和前组的转向臂连接起来，组成一个或多个四杆机构，将前组的转动传递到后组，实现前组和后组的反向转向。此种连接方式车辆仅具有前后组反转向功能，车辆高速行驶稳定性较差。 

专利号CN200620095238.8的实用新型专利公开了一种多轴分组转向装置，由转向盘、转向传动机构、设有转向分配阀的动力转向器、前转向组和至少一组后转向组构成，其特征是所述前转向组包括转向梯形机构、转向助力缸、联动缸，转向拉杆机构和前转向组联动机构，所述动力转向器通过安装在其输出轴上的摇臂与转向拉杆机构相连；所述后转向组包括转向梯形机构、转向助力缸、对中缸、联动缸和后转向组联动机构；上述转向分配阀、转向助力缸、联动缸、对中缸均连接在转向液压系统中。该专利采用液压方式，用联动缸连接前后组车轮杆系，联动缸由一套液体流向装置控制，实现两种转向功能: 联动缸不工作时，前组车轮转向，后组车轮不转向；联动缸工作时，前组车轮转向，后组车轮按固定比例反向转向。采用此种连接方式车辆具有两种转向模式：前组转向模式、前后组反转向模式。在通过小直径弯道时使用前后组反转向模式，正常行驶时使用前组转向模式，车辆高速行驶稳定性较好。

随着技术的发展，为提高交通运输的效益，运输车辆向大吨位发展，车桥数量增加，车身长度加长，导致机动能力下降，操作难度加大。在已有的前组转向模式、前后组反转向模式的基础上，需要增加同轨迹转向和斜行（蟹行）转向等多种转向模式，以便增强运输车辆场地适应性和道路适应性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具备多种转向模式的后组转向控制装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种数控后组转向控制装置，包括机械转向系统和液压助力系统，液压助力系统中的液压助力缸，液压对中缸连接在机械转向系统中，其特征是，所述机械转向系统由转向臂、转向支座、转向拉杆组成，其主要作用保持各车轮的转角关系，并将液压缸的力传递到车轮，各转向支座安装在支架上，相应的转向臂安装在各转向支座上，相应的各转向拉杆分别将各转向臂连接起来；

所述液压助力系统包括液压助力缸，液压对中缸、转向油箱、减压阀、单向阀、蓄能器、对中控制电磁阀、助力缸泄压电磁阀、溢流阀、比例换向电磁阀、过滤器、后组供油电磁阀，其中减压阀、单向阀、蓄能器、对中控制电磁阀、溢流阀、转向油箱依次连接，再与液压对中缸连接，形成控制车轮的对中的油路系统，其中后组供油电磁阀、过滤器、比例换向电磁阀、助力缸泄压电磁阀、转向油箱依次连接，再与液压助力缸连接，形成控制车轮的转动的油路系统；

还包括电控系统，电控系统由微控制器，前组转角传感器、后组转角传感器组成，微控制器节点一与车速表、对中控制电磁阀、助力缸泄压电磁阀、后组供油电磁阀相连，控制器节点一包括4个转向模式选择开关，分别是前组转向开关、前后组反向转向开关、前后组同轨迹转向开关、斜行转向开关，控制器节点一还包括前组转向指示灯、前后组反向转向指示灯、前后组同轨迹转向指示灯、斜行转向指示灯、报警指示灯。微控制器节点二与前组车轮的转角传感器相连，微控制器节点三与后组车轮的转角传感器、比例换向电磁阀相连，转角传感器安装在转向支座上。

所述机械转向系统中各转向支座包括后组一桥助力缸支座、后组一桥右转向臂支座、后组传动中间臂支座、后组二桥右转向臂支座、后组二桥助力缸支座、后组二桥左转向臂支座、后组一桥左转向臂支座、后组一桥对中缸支座，它们均用螺栓固定在车架上，所述相应的各转向臂和液压助力缸、液压对中缸，即后组一桥右转向臂安装在后组一桥右转向臂支座下部销轴上，后组一桥助力缸缸体端销轴安装在后组一桥助力缸支座上，活塞杆端销轴安装在后组一桥右转向臂上，后组一桥左转向臂安装在后组一桥左转向臂支座上，后组一桥对中缸缸体端销轴安装在后组一桥对中缸支座上，活塞杆端销轴安装在后组一桥左转向臂上，后组一桥横拉杆将后组一桥右转向臂和一桥左转向臂连接起来，后组一桥右轮臂安装在后组一桥右轮上，后组一桥右侧拉杆将后组一桥横拉杆和后组一桥右轮臂接起来，后组一桥左轮臂安装在后组一桥左轮上，后组一桥左侧拉杆将后组一桥横拉杆和后组一桥左轮臂连接起来；后组二桥的转向机构按相同的方法安装；后组一桥传动臂安装在后组一桥右转向臂支座上部销轴上，后组传动中间臂安装在后组传动中间臂支座上，后组二桥传动臂安装在后组二桥右转向臂支座的上部销轴上，后组一桥直拉杆将后组一桥传动臂和后组传动中间臂连接起来，后组二桥直拉杆将后组传动中间臂和后组二桥右转向臂支座连接起来，传动杆系如此将一桥和二桥的机构连接起来。   

所述前组转角传感器安装在前组一桥左转向臂支座上、后组转角传感器安装在后组二桥左转向臂支座上。

所述电控系统还包括显示装置，显示装置与微控制器节点一相连接，显示当前转向模式、前组转角、后组控制转角、后组转角、车速、节点一故障代码、节点二故障代码、节点三故障代码。

所述前组转角传感器和后组转角传感器的光电编码角度传感器用螺钉固定在传感器支架上，传感器支架用螺栓安装在支座上，小轴涂上螺纹锁固胶螺接在支座轴上，小轴从支座端盖孔中穿过，孔中安有O形圈，以防灰尘和水进入支座，小轴和角度传感器的轴用柔性联轴器连接。

本发明的有益效果是：保留了原有的前组转向模式和前后组反向转向模式，同时可根据需要增加了斜行转向模式，使泊车更加容易，增加同轨迹转向模式后进一步提高转向时的操作性和安全性。通过修改比例控制系统的软件，就能实现新的转向模式和功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图1为本发明的机械转向系统示意图。

图2为本发明的液压助力系统示意图。

图3为本发明的电控系统原理图。

图4为转角传感器安装示意图。

具体实施方式

如图1所示，后组一桥助力缸支座（1）、后组一桥右转向臂支座（3）、后组传动中间支座（9）、后组二桥右转向臂支座（16）、后组二桥助力缸支座（18）、后组二桥左转向臂支座（20）、后组一桥左转向臂支座(29)、后组一桥对中缸支座（31）用螺栓固定在车架（32）上， 后组一桥右转向臂(5)安装在后组一桥右转向臂支座（3）下部销轴上，后组一桥助力缸（2）缸体端销轴安装在后组一桥助力缸支座（1）上，活塞杆端销轴安装在后组一桥右转向臂(5)上，后组一桥左转向臂（28）安装在后组一桥左转向臂支座(29)上，后组一桥对中缸（30）缸体端销轴安装在后组一桥对中缸支座（31）上，活塞杆端销轴安装在后组一桥左转向臂（28）上，后组一桥横拉杆（27）将后组一桥右转向臂(5)和一桥左转向臂（28）连接起来，后组一桥右轮臂（8）安装在后组一桥右轮上，后组一桥右侧拉杆（7）将后组一桥横拉杆（27）和后组一桥右轮臂（8）连接起来，后组一桥左轮臂（25）安装在后组一桥左轮上，后组一桥左侧拉杆（26）将后组一桥横拉杆（27）和后组一桥左轮臂（25）连接起来；后组二桥右转向臂(14)安装在后组二桥右转向臂支座（16）下部销轴上，后组二桥助力缸（17）缸体端销轴安装在后组二桥助力缸支座（18）上，活塞杆端销轴安装在后组二桥右转向臂(14)上，后组二桥左转向臂（21）安装在后组二桥左转向臂支座(20)上，后组二桥对中缸（19）缸体端销轴安装在后组二桥对中缸支座上，活塞杆端销轴安装在后组二桥左转向臂（21）上，后组二桥横拉杆（22）将后组二桥右转向臂(14)和二桥左转向臂（21）连接起来，后组二桥右轮臂（12）安装在后组二桥右轮上，后组二桥右侧拉杆（13）将后组二桥横拉杆（22）和后组二桥右轮臂（12）连接起来，后组二桥左轮臂（24）安装后组二桥左轮上，后组二桥左侧拉杆（23）将后组一桥横拉杆（22）和后组二桥左轮臂（24）连接起来；后组一桥传动臂（4）安装在后组一桥右转向臂支座（3）上部销轴上，后组传动中间臂（10）安装在后组传动中间支座（9）上，后组二桥传动臂（15）安装在后组二桥右转向臂支座（16）的上部销轴上，后组一桥直拉杆（6）将后组一桥传动臂（4）和后组传动中间臂（10）连接起来，后组二桥直拉杆（11）将后组传动中间臂（10）和后组二桥右转向臂支座（16）连接起来，传动杆系如此将一桥和二桥的机构连接起来。

液压助力系统主要作用是按照控制系统的指令控制后组车轮的转角。如图2所示，它包括两套执行机构，一套控制车轮的转动，其中，溢流阀（42）控制助力回路的油压，避免油压过高损坏系统元件，高压油经过后组供油电磁阀（41）、过滤器（40）、比例换向电磁阀（39），进入后组一桥助力缸（2）和后组二桥助力缸（17），推动机构带动车轮转动，同时助力缸回油经过比例换向电磁阀和过后组供油电磁阀的另一通路流回转向油箱（43）；另一套机构控制车轮的对中，高压油经减压阀（33）减压后，通过单向阀（34）和对中控制电磁阀（36），进入后组一桥对中缸（30）和（19）后组二桥对中缸的两个油腔强制车轮回中位，在对中控制电磁阀（36）之前安装了蓄能器（35），用来补充对中时泵的流量，溢流阀（38）控制对中回路的油压；助力缸泄压电磁阀（37）将助力缸的油导入油箱，避免助力缸阻碍对中缸带动车轮回位。对中控制电磁阀（36）、助力缸泄压电磁阀（37）、后组供油电磁阀（41）保证两个动作的互锁关系，当以上三个电磁阀同时得电时，助力缸泄压电磁阀切断助力缸两腔的联系，油源开始向助力回路供油，对中油路的液压油经对中控制电磁阀连回油箱，同时切断蓄能器与对中油路的联系。此时，当助力缸推动车轮转动时，对中缸解锁。当三个电磁阀同时失电时，助力缸泄压电磁阀将助力缸两腔联回油箱，油源直接通过后组供油电磁阀流回油箱，蓄能器中的高压油经对中控制电磁阀流入对中油路，进入对中缸，此时，对中缸强制车轮回中位，助力缸的压力油源切断，油路泄压。

如图3所示，电控系统由节点一（44）、前组转角传感器（46）、节点二（47）、后组转角传感器（48）、节点三（49）、车速表（45）、显示屏（50）组成。其主要作用是接受驾驶员的操作指令，采集车的状态信息（前组、后组车轮的转角信息，车速信息等）来确定车辆处于何种模式，并发出相应的指令，控制电磁阀和比例阀，通过油缸的运动，带动后组车轮转动。节点一与显示屏相连，节点上安装有控制按钮，使驾驶员能够控制车辆的转向状态。转速表中的车速信号也输入到节点一中。显示屏可显示车辆的转向模式、车速、前组车轮转角、后组车轮转角、后组车轮控制转角、系统故障代码，节点二与前组车轮的转角传感器相连，采集车轮转角信号。节点三与后组车轮的转角传感器相连，与比例阀、液压缸一起组成一个闭环控制系统。节点二的转角信号通过CAN通讯送到节点一，节点一在分析模式状态、车速、前后车轮的转角后，计算出后组车轮的控制转角，将控制转角送到节点三，同时控制电磁的的动作。节点三在接收到节点一的控制转角信号后，与采集到的后组车轮转角进行比较，根据转角差值，通过比例阀控制液压缸，带动车轮转动。

转角传感器的安装如图4。后组光电编码角度传感器（50）安装在后组二桥左转向臂支座（20）上，光电编码角度传感器用螺钉固定在传感器支架（57）上，传感器支架用螺栓（58）安装在支座上，小轴（52）涂上螺纹锁固胶螺接在支座轴（55），小轴从支座端盖（54）孔中穿过，孔中安有O形圈（53），以防灰尘和水进入支座，小轴和角度传感器的轴用柔性联轴器（51）连接。这样转角传感器就可测量支座销轴的转角。同样，前组转角传感器按相同的方法安装在前组一桥左转向臂支座上。

机械装置、液压助力、电控三部分构成了一个有机的整体，控制后组转向车轮的转角。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种数控后组转向控制装置，包括机械转向系统和液压助力系统，液压助力系统中的液压助力缸，液压对中缸连接在机械转向系统中，其特征是，所述机械转向系统由转向臂、转向支座、转向拉杆组成，其主要作用保持各车轮的转角关系，并将液压缸的力传递到车轮，各转向支座安装在支架上，相应的转向臂安装在各转向支座上，相应的各转向拉杆分别将各转向臂连接起来；

所述液压助力系统包括液压助力缸，液压对中缸、转向油箱、减压阀、单向阀、蓄能器、对中控制电磁阀、助力缸泄压电磁阀、溢流阀、比例换向电磁阀、过滤器、后组供油电磁阀，其中减压阀、单向阀、蓄能器、对中控制电磁阀、溢流阀、转向油箱依次连接，再与液压对中缸连接，形成控制车轮的对中的油路系统，其中后组供油电磁阀、过滤器、比例换向电磁阀、助力缸泄压电磁阀、转向油箱依次连接，再与液压助力缸连接，形成控制车轮的转动的油路系统；

还包括电控系统，电控系统由微控制器，前组转角传感器、后组转角传感器组成，微控制器节点一与车速表、对中控制电磁阀、助力缸泄压电磁阀、后组供油电磁阀相连，控制器节点一包括4个转向模式选择开关，分别是前组转向开关、前后组反向转向开关、前后组同轨迹转向开关、斜行转向开关，控制器节点一还包括前组转向指示灯、前后组反向转向指示灯、前后组同轨迹转向指示灯、斜行转向指示灯、报警指示灯，微控制器节点二与前组车轮的转角传感器相连，微控制器节点三与后组车轮的转角传感器、比例换向电磁阀相连，转角传感器安装在转向支座上。

2.根据权利要求1所述的数控后组转向控制装置，其特征在于，所述机械转向系统中各转向支座包括后组一桥助力缸支座、后组一桥右转向臂支座、后组传动中间臂支座、后组二桥右转向臂支座、后组二桥助力缸支座、后组二桥左转向臂支座、后组一桥左转向臂支座、后组一桥对中缸支座，它们均用螺栓固定在车架上，所述相应的各转向臂和液压助力缸、液压对中缸，即后组一桥右转向臂安装在后组一桥右转向臂支座下部销轴上，后组一桥助力缸缸体端销轴安装在后组一桥助力缸支座上，活塞杆端销轴安装在后组一桥右转向臂上，后组一桥左转向臂安装在后组一桥左转向臂支座上，后组一桥对中缸缸体端销轴安装在后组一桥对中缸支座上，活塞杆端销轴安装在后组一桥左转向臂上，后组一桥横拉杆将后组一桥右转向臂和一桥左转向臂连接起来，后组一桥右轮臂安装在后组一桥右轮上，后组一桥右侧拉杆将后组一桥横拉杆和后组一桥右轮臂接起来，后组一桥左轮臂安装在后组一桥左轮上，后组一桥左侧拉杆将后组一桥横拉杆和后组一桥左轮臂连接起来；后组二桥的转向机构按相同的方法安装；后组一桥传动臂安装在后组一桥右转向臂支座上部销轴上，后组传动中间臂安装在后组传动中间臂支座上，后组二桥传动臂安装在后组二桥右转向臂支座的上部销轴上，后组一桥直拉杆将后组一桥传动臂和后组传动中间臂连接起来，后组二桥直拉杆将后组传动中间臂和后组二桥右转向臂支座连接起来，传动杆系如此将一桥和二桥的机构连接起来。

3.根据权利要求1或2所述数控后组转向控制装置，其特征在于，所述前组转角传感器安装在前组一桥左转向臂支座上、后组转角传感器安装在后组二桥左转向臂支座上。

4.根据权利要求1或2所述数控后组转向控制装置，其特征在于，所述电控系统还包括显示装置，显示装置与微控制器节点一相连接，显示当前转向模式、前组转角、后组控制转角、后组转角、车速、节点一故障代码、节点二故障代码、节点三故障代码。

5.根据权利要求3所述数控后组转向控制装置，其特征在于，所述前组转角传感器和后组转角传感器的光电编码角度传感器用螺钉固定在传感器支架上，传感器支架用螺栓安装在支座上，小轴涂上螺纹锁固胶螺接在支座轴（上），小轴从支座端盖孔中穿过，孔中安有O形圈，以防灰尘和水进入支座，小轴和角度传感器的轴用柔性联轴器连接。

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