CN102030033A - 转向灵敏度可调的电控工程车辆动力转向系统 - Google Patents

Abstract

一种转向灵敏度可调的电控工程车辆动力转向系统，涉及车辆转向机构的改进。本发明的目的是提供一种转向灵敏度可根据实际工况进行调节，以彻底解决提高工程车辆作业效率与提高行驶稳定性之间的矛盾，同时可为驾驶员提供合适路感的转向灵敏度可调的电控工程车辆动力转向系统。本发明由方向盘机构、电控单元、转向执行机构组成。本发明解决传统工程车辆转向系统提高作业效率与高速行走稳定性之间的矛盾，提高作业效率，降低操作人员的劳动强度。该系统通过微电子技术连接并控制转向系统的各个元件来代替传统的机械或液压连接。用传感器记录驾驶者的转向数据，然后通过数据线将信号传递给车上的电控单元，电控单元综合这些信号做出判断后控制车辆的转向角度。

Description

转向灵敏度可调的电控工程车辆动力转向系统

技术领域

本发明涉及车辆转向机构的改进。

背景技术

传统工程车辆的转向系统由于车辆本身质量与负载都很大，导致其转向阻力也很大，所以目前工程车辆的转向系统基本上都是全液压转向系统。虽然该转向系统能够保证车辆按照驾驶员的意图进行转向，但其转向传动比通常情况下是固定的，且基本上都没有路感。而工程车辆（如装载机）的作业特点是或者处于作业状态，或者处于高速行驶的转场状态。在作业过程中行驶速度较慢，但需要频繁大角度的转向，此时为提高劳动生产率和降低操作人员的劳动强度需要较高的转向灵敏度（方向盘只需转动很小的角度即可实现全转向）；在行驶过程中，行驶速度较快，但转向幅度与频率却很小，此时为提高行驶稳定性，需要较低的转向灵敏度。这就造成了提高作业效率与提高行驶稳定性之间的矛盾，同时由于没有路感，所以驾驶员不能感知路面的实际情况。随着汽车电子技术的发展，目前国内外研究机构及各大汽车生产商已经将电控转向技术应用于家用汽车上。应用该技术后由于取消了方向盘和转向轮之间的机械连接，完全摆脱了传统转向系统的各种限制，因此使车辆的设计、装配大为简化，而且还可以自由设计车辆转向的力传递特性和角传递特性，是转向系统的重大革新。目前在国内还没有将该技术应用于工程车辆的先例。

发明内容

本发明的目的是提供一种转向灵敏度可根据实际工况进行调节，以彻底解决提高工程车辆作业效率与提高行驶稳定性之间的矛盾，同时可为驾驶员提供合适路感的转向灵敏度可调的电控工程车辆动力转向系统。

本发明由方向盘机构、电控单元、转向执行机构组成，

方向盘机构：有转角传感器、力反馈电机，方向盘通过齿轮与转角传感器相连，力反馈电机通过减速机与方向盘相连；

转向执行机构：液压泵、转向控制阀、控制泵、液压油缸、电液比例阀、压力传感器、位移传感器，控制泵通过管路与电液比例阀相连，电液比例阀除通过两条控制管路与转向控制阀相连外，还有一条管路与液压油箱相连；液压泵通过管路与转向控制阀相连，转向控制阀除通过两条控制管路与液压油缸相连外，还有一条管路与液压油箱相连；在液压油缸的两腔分别安装有一个压力传感器，同时在液压油缸上安装一个位移传感器；液压油缸与转向机械结构连接；

电控单元：通过控制线路与电液比例阀、力反馈电机、转角传感器、位移传感器、压力传感器、车速传感器联接。

本发明利用转角传感器的信号控制所述的电液比例阀输出相应的控制油液，转向控制阀在此控制油液作用下换向，从而将液压泵3的压力油送入液压油缸，最终使液压油缸运动实现转向。

本发明方向盘通过齿轮与转角传感器相连，转动方向盘会带动转角传感器转动，从而输出方向相应的信号到电控单元。力反馈电机通过减速机与方向盘相连，电控单元根据压力传感器输出信号的大小控制力反馈电机，为驾驶员提供合适的路感。

本发明解决传统工程车辆转向系统提高作业效率与高速行走稳定性之间的矛盾，提高作业效率，降低操作人员的劳动强度。该系统通过微电子技术连接并控制转向系统的各个元件来代替传统的机械或液压连接。用传感器记录驾驶者的转向数据，然后通过数据线将信号传递给车上的电控单元，电控单元综合这些信号做出判断后控制车辆的转向角度。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图中：1、方向盘，2、转向油缸，3、液压泵，4、液压油箱，5、控制泵，6、电液比例阀，7、电控单元，8、力反馈电机，9、车速传感器，10、转向控制阀；

图2是本发明闭环控制流程图；

图3是本发明开环控制流程图。

具体实施方式

本发明由方向盘机构、电控单元7、转向执行机构组成，

方向盘机构：有转角传感器、力反馈电机8，方向盘1通过齿轮与转角传感器相连，力反馈电机8通过减速机与方向盘相连；

转向执行机构：液压泵3、转向控制阀10、控制泵5、液压油缸4、电液比例阀6、压力传感器P、位移传感器，控制泵5通过管路与电液比例阀6相连，电液比例阀6除通过两条控制管路与转向控制阀10相连外，还有一条管路与液压油箱4相连；液压泵3通过管路与转向控制阀10相连，转向控制阀10除通过两条控制管路与液压油缸2相连外，还有一条管路与液压油箱4相连；在液压油缸2的两腔分别安装有一个压力传感器P，同时在液压油缸2上安装一个位移传感器；液压油缸2与转向机械结构连接；

电控单元7：通过控制线路与电液比例阀6、力反馈电机8、转角传感器、位移传感器、压力传感器、车速传感器9联接。

本发明的控制方法可采用闭环控制，也可采用开环控制，下面结合附图所示进一步说明本发明的具体内容及其工作过程。

当采用闭环控制时，驾驶员操纵所述的方向盘机构中的方向盘时，方向盘通过齿轮带动转角传感器转动，转角传感器输出的转角信号进入所述的电控单元，同时转向油缸的位移通过位移传感器反馈到电控单元，方向盘转角传感器与转向油缸位移传感器之间的差值作为电控单元的输入，电控单元根据该差值的大小控制所述的电液比例阀的输出压力，转向控制阀在此压力的作用下换向使转向泵的压力油进入转向油缸，最终控制所述的转向油缸运动，形成位置闭环控制；转向灵敏度通过开关进行选择，低速作业工况选择高转向灵敏度，高速行驶工况选择低转向灵敏度，同时电控单元监测车辆的车速信号，当车速超过设定值时，为提高操纵安全性，转向灵敏度自动切换到低灵敏度；转向过程中所述的压力传感器随着转向阻力的变化输出不同幅值的信号到所述的电控单元，电控单元根据此信号控制所述的力反馈电机，力反馈电机通过减速器输出合适的力矩至方向盘，从而为驾驶员提供合适的路感。

当采用开环控制时，不需要反馈车辆的实际转角信号（即不需要转向油缸的位移传感器）。驾驶员操纵所述的方向盘机构中的方向盘时，方向盘通过齿轮带动转角传感器转动，转角传感器输出的转速信号进入所述的电控单元，电控单元根据转角传感器的输入信号控制所述的电液比例阀的输出压力，转向控制阀在此压力的作用下换向使转向泵的压力油进入转向油缸，最终控制所述的转向油缸运动，车辆转向速度的快慢与方向盘的转速成正比；转向灵敏度通过开关进行选择，低速作业工况选择高转向灵敏度，高速行驶工况选择低转向灵敏度，同时电控单元监测车辆的车速信号，当车速超过设定值时，为提高操纵安全性，转向灵敏度自动切换到低灵敏度；转向过程中所述的压力传感器随着转向阻力的变化输出不同幅值的信号到所述的电控单元，电控单元根据此信号控制所述的力反馈电机，力反馈电机通过减速器输出合适的力矩至方向盘，从而为驾驶员提供合适的路感。

Claims (1)

1.一种转向灵敏度可调的电控工程车辆动力转向系统，其特征在于：由方向盘机构、电控单元、转向执行机构组成，

方向盘机构：有转角传感器、力反馈电机，方向盘通过齿轮与转角传感器相连，力反馈电机通过减速机与方向盘相连；

转向执行机构：液压泵、转向控制阀、控制泵、液压油缸、电液比例阀、压力传感器、位移传感器，控制泵通过管路与电液比例阀相连，电液比例阀除通过两条控制管路与转向控制阀相连外，还有一条管路与液压油箱相连；液压泵通过管路与转向控制阀相连，转向控制阀除通过两条控制管路与液压油缸相连外，还有一条管路与液压油箱相连；在液压油缸的两腔分别安装有一个压力传感器，同时在液压油缸上安装一个位移传感器；液压油缸与转向机械结构连接；

电控单元：通过控制线路与电液比例阀、力反馈电机、转角传感器、位移传感器、压力传感器、车速传感器联接。

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