CN104401390A - 非接触式转向限位的比例控制系统及比例控制方法 - Google Patents

非接触式转向限位的比例控制系统及比例控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种非接触式转向限位的比例控制系统及比例控制方法，是基于位移传感技术与变量液压技术而设计的，该比例控制系统包括液压油箱、电比例变量转向泵、LS流量放大阀模块、LS转向器模块、正反转意图传感器总成、方向盘转速传感器、电比例溢流阀模块、转向油缸、位移传感器总成和控制器；该比例控制方法为通过位移传感器采集铰接体或转向油缸的相对位移变化量，控制器根据不同的工况向电比例溢流阀模块发出控制信号，控制电比例溢流阀模块的工作情况，实现转向终点的缓冲限位功能或快速反向转向功能等等。本发明为电比例非接触式、连续性区间控制，部件之间冲击小，安全可靠性高。

Description

非接触式转向限位的比例控制系统及比例控制方法
技术领域
本发明涉及大型铰接转向车辆（如铰接式矿卡、轮式装载机等）的基于位移传感技术和变量液压技术的非接触式转向限位的比例控制系统及比例控制方法。
背景技术
对于大型、重型铰接转向车辆，当整车转向至最大转向角位置时，有3种主要原因会导致前后铰接装置的较大冲击：（1）车身质量惯性大；（2）操作者的路感及转向手感误差导致转向盘或者转向手柄（joystick）过度操作；（3）转向液压系统没能及时节流调速（及时溢流或者转向泵的流量没能及时快速调低）。这种转向终点的巨大冲击力对车身结构可靠性、液压系统可靠性、甚至整车的寿命和可靠性，驾乘人员舒适性造成了很大影响。目前重型铰接转向车辆的终点限位技术有较大缺点和不足，探索新的转向及限位控制方法已经成为必要。
1）纯机械式的橡胶阻尼缓冲限位技术，是目前国内、国际普遍采用的铰接转向限位技术。主要由转向限位橡胶块、焊接式刚性转向限位支座、转向油缸、转向液压系统组成。其原理是：车辆转向到极限位置（最大转向角）时，限位橡胶块首先与转向限位支座接触，利用限位橡胶块的阻尼吸能缓冲特性，延长缓冲碰撞时间，减小转向极限位置的冲击力。剩余没有被限位橡胶块吸收的转向能量再通过限位支座的刚性冲击最终消除。其优点是结构简单、成本低廉，可靠性高，其技术不足主要有：
（1）转向限位橡胶块的阻尼吸能能力有限，导致转向终点的冲击力很大；
（2）转向限位橡胶块的安装精度、刚性限位座的焊接加工精度要求高；
（3）由于转向终点位置的冲击比较大，转向液压系统因压力流量突然变化可靠性下降、车辆因时常激烈振动可靠性下降、驾驶室操作人员的不适等现象。
（4）限位橡胶块阻尼缓冲性能对环境温度敏感，温度过低或过高时易失效。
（5）在重型、大型铰接式车辆上限位橡胶块体积比较大，上述缺点表现的更加明显。
2）机械顶杆切断阀式的转向缓冲限位技术，目前国、内外个别铰接转向车辆采用的转向转向限位技术。主要由液压切断阀、限位座、管路系统组成。其原理是在流量放大阀、转向器、转向油缸之间串联接入两个切断阀，在最大转向角位置时，切断进入转向油缸大小腔的液压油，从而实现转向极限位置的缓冲。其优点是切断迅速、减震效果较好、环境适应性较强。其技术不足主要有：
（1）切断阀是开关原理，切断瞬间，液压系统内部压力冲击还是比较大；
（2）对切断阀和限位块（杆）的安装制造精度要求较高，调校难度大；
（3）是接触式的，部件之间冲击大，易失效。
3）开关电磁切断阀式的转向缓冲限位技术：目前国、内外铰接转向车辆极少使用。其结构、原理、技术特点与机械顶杆式切断阀的转向缓冲限位技术类似。不同点是将机械液压顶杆改为电磁感应式，为非接触式的，限位部件本身不易损坏失效。其技术不足是：
（1）电磁开关对应的是点切断控制；
（2）车架由于转向惯性超过这个点位后，切断缓冲功能失效。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供了一种适用于铰接转向车辆的基于位移传感技术与变量液压技术的非接触式转向限位的比例控制系统及比例控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种非接触式转向限位的比例控制系统，是在铰接转向车辆上应用的基于位移传感技术与变量液压技术的非接触式转向限位的比例控制系统，包括液压油箱、电比例变量转向泵、LS流量放大阀模块、LS转向器模块、正反转意图传感器总成、方向盘转速传感器、电比例溢流阀模块、转向油缸、位移传感器总成和控制器；
所述的液压油箱、电比例变量转向泵、LS流量放大阀模块、电比例溢流阀模块、转向油缸通过液压油管依次连接，形成液压油回路；所述的LS转向器模块通过液压油管分别与LS流量放大阀模块、转向油缸相连接；
所述的正反转意图传感器总成和方向盘转速传感器安装在LS转向器模块上；所述的电比例变量转向泵的输出管路上设有泵口压力传感器；所述的LS流量放大阀模块的LS口输出管路上设有LS口压力传感器；
所述的泵口压力传感器、LS口压力传感器、正反转意图传感器总成、方向盘转速传感器、电比例溢流阀模块、位移传感器总成的电路接线端子分别与控制器上相应的接口相连接；
所述的位移传感器总成采用角位移传感器总成或线位移传感器总成；
当位移传感器总成采用角位移传感器总成时，所述角位移传感器总成包括拨叉机构和角位移传感器；所述角位移传感器总成的拨叉机构安装在车辆的转向铰接体上；所述角位移传感器安装在拨叉机构上，并与控制器相连接；
当位移传感器总成采用线位移传感器总成时，所述线位移传感器总成的线位移传感器安装在转向油缸上（即是说线位移传感器可以安装在转向油缸内部，也可以安装在转向油缸外部），并与控制器相连接。
在本发明中所述角位移传感器总成的拨叉机构的作用是将车架的转向角转化为角位移传感器的转角，并且要保证转换后的角度不超过角位移传感器的有效转角。
作为本发明的进一步说明，上述的比例控制系统还包括机械式的橡胶阻尼缓冲装置。该装置采用的是目前现有技术中的常规设计，主要目的是当转向限位电比例控制系统出现故障失效时，车辆转向仍可以利用机械式的橡胶阻尼缓冲装置进行缓冲，进一步保证车辆的安全可靠性。
作为本发明的进一步说明，上述的比例控制系统还包括手动开关，所述的手动开关与控制器相连接。设置手动开关，使本发明的比例控制系统具备电比例溢流控制功能手动关闭的功能，即当不需要此种功能时，司机可以通过手动开关关闭比例控制限位功能；此时方向盘/方向机/转向器的正反转意图传感器总成的信号、移传感器的位置信号被屏蔽，整车按照一般性转向工况正常转向；此时转向终点的电比例控制限位功能失效整机通过胶阻尼缓冲辅助限位装置实现缓冲限位。
作为本发明的进一步说明，上述的电比例溢流阀模块上集成有安全旁路。当位移传感器总成、电比例溢流阀模块、控制器发生故障时，可以通过安全旁路保证正常的转向功能，保证人员和车辆的安全；此时转向终点的电比例控制限位功能失效，整机通过胶阻尼缓冲辅助限位装置实现缓冲限位。
作为本发明的进一步说明，上述的控制器采用CPU（中央处理器）或引擎控制模块ECM。其具有电流/电压-开度/流量对应标定功能。
一种非接触式转向限位的比例控制方法，在铰接转向车辆上安装如上所述非接触式转向限位的比例控制系统；包括以下步骤：
其一，当位移传感器总成采用角位移传感器总成时，车辆适时转向角为A，角位移传感器的触发临界转向角为A1，ΔA=A-A1为角位移传感器位移适时输入量；AMAX为最大有效转向角，0位为整车铰接体前后对直，即0转向角度；包括以下控制模式：
① A < A1时，一般性转向工况-电比例控制模式一：此时整车在[0，A1）区间内一般性正常正反转向，比例控制限位功能屏蔽：所述的控制器接收LS口压力传感器输出的信号Pls、泵口压力传感器输出的信号Pp、方向盘转速传感器输出的信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器输出比例控制信号给电比例变量转向泵，控制电比例变量转向泵的工作状态；在此过程，正反转意图传感器总成输出的反向转向信号被控制器屏蔽，角位移传感器未被触发，电比例溢流阀模块比例溢流功能关闭；
（备注说明：方向盘的正反转意图传感器总成输出的信号被控制器屏蔽，只是控制器对由正反转意图传感器总成直接传输过来的正反转意图信号输入不发出控制动作；但方向盘的正反转动作可以通过LS口压力传感器、LS流量放大阀模块、LS转向器模块间接传递给控制器，实现一般性转向工况-电比例控制模式一。）
② A1 ≤ A ≤ AMAX时，转向限位工况-电比例控制模式二：此时整车在[A1, AMAX]区间内仍保持正向转向，并逐渐接近有效行程终点AMAX，比例控制限位功能开启；当转向角大小为A1角度时，角位移传感器被触发输出电信号，并且整车仍按照原来方向转向直至最大转向角位置；所述的控制器接收LS口压力传感器输出的信号Pls、泵口压力传感器输出的信号Pp、方向盘转速传感器输出的信号、角位移传感器输出的电信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器分别输出比例控制信号给电比例变量转向泵和电比例溢流阀模块，控制电比例变量转向泵和电比例溢流阀模块的工作状态，即电比例变量转向泵加速调整排量控制机构至0排量位置，电比例变量转向泵输出流量迅速降低，同时转向主油路的液压油迅速经由电比例溢流阀模块溢流回液压油箱；随着转向主油路流量的减小和转向阻力矩的作用下车辆转向速度迅速降低；当整车转向至转向终点位置时，转向的残余惯性能量已经大幅衰减，实现转向终点的缓冲限位功能；
③ A1 ≤ A ≤ AMAX区间，整机快速反转工况-电比例控制模式三：此时整车在[A1, AMAX]区间的某个点开始反向转向；所述的控制器接收LS口压力传感器输出的信号Pls、泵口压力传感器输出的信号Pp、方向盘转速传感器输出的信号、角位移传感器输出的电信号、正反转意图传感器总成输出的反向转向电信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器先输出信号中断电比例溢流阀模块溢流，再输出比例控制信号给电比例变量转向泵，电比例变量转向泵加速调整排量控制机构至较大排量位置，实现中断溢流-加大变量泵排量-快速反向转向的控制；
其二，当位移传感器总成采用线位移传感器总成时，车辆适时转向角为A时对应的转向油缸适时行程为S；线位移传感器的触发临界转向角为A1时对应的临界行程为S1；ΔS=S-S1为线位移传感器位移适时输入量；SMAX为转向油缸最大有效行程；ΔSmax为线位移最大输入位移量，0位为整车铰接体前后对直，即0转向角度；包括以下控制模式：
① S < S1时，一般性转向工况-电比例控制模式一：此时整车在[0，S1）区间内一般性正常正反转向，比例控制限位功能屏蔽；所述的控制器接收LS口压力传感器输出的信号Pls、泵口压力传感器输出的信号Pp、方向盘转速传感器输出的信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器输出比例控制信号给电比例变量转向泵，控制电比例变量转向泵的工作状态；在此过程，正反转意图传感器总成输出的反向转向信号被控制器屏蔽，线位移传感器未被触发，电比例溢流阀模块比例溢流功能关闭；
（备注说明：方向盘的正反转意图传感器总成输出的信号被控制器屏蔽，只是控制器对由正反转意图传感器总成直接传输过来的正反转意图信号输入不发出控制动作；但方向盘的正反转动作可以通过LS口压力传感器、LS流量放大阀模块、LS转向器模块间接传递给控制器，实现一般性转向工况-电比例控制模式一。）
② S1 ≤ S ≤ SMAX时，转向限位工况-电比例控制模式二：此时整车在[S1, SMAX]区间内仍保持正向转向，并逐渐接近有效行程终点SMAX，比例控制限位功能开启；当转向角大小为A1角度，对应转向油缸行程为S1，此时线位移传感器被触发输出电信号，并且整车仍按照原来方向转向直至最大转向角位置；所述的控制器接收LS口压力传感器输出的信号Pls、泵口压力传感器输出的信号Pp、方向盘转速传感器输出的信号、线位移传感器输出的电信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器分别输出比例控制信号给电比例变量转向泵和电比例溢流阀模块，控制电比例变量转向泵和电比例溢流阀模块的工作状态，即电比例变量转向泵加速调整排量控制机构至0排量位置，电比例变量转向泵输出流量迅速降低，同时转向主油路的液压油迅速经由电比例溢流阀模块溢流回液压油箱；随着转向主油路流量的减小和转向阻力矩的作用下车辆转向速度迅速降低；当整车转向至转向终点位置时，转向的残余惯性能量已经大幅衰减，实现转向终点的缓冲限位功能；
③ S1 ≤ S ≤ SMAX区间内，整机快速反转工况-电比例控制模式三：此时整车在[S1, SMAX]区间的某个点开始反向转向；所述的控制器接收LS口压力传感器输出的信号Pls、泵口压力传感器输出的信号Pp、方向盘转速传感器输出的信号、线位移传感器输出的电信号、正反转意图传感器总成输出的反向转向电信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器先输出信号中断电比例溢流阀模块溢流，再输出比例控制信号给电比例变量转向泵，电比例变量转向泵加速调整排量控制机构至较大排量位置，实现中断溢流-加大变量泵排量-快速反向转向的控制。
在本发明中，电比例控制模式二与电比例控制模式三相较于电比例控制模式一的相同点是：（a）有相同的共性的控制信号源-LS口压力传感器输出的信号Pls、泵出口压力传感器输出的信号Pp、变量泵排量控制机构位置信号、方向盘的转速传感器输出的信号、整车车速信号；（b）三种电比例控制模式都具有：快速排量调整模式、中速排量调整模式、低速排量调整模式，三种流量调节模式基于控制器对LS口压力传感器输出的信号Pls与泵出口压力传感器输出的信号Pp的压力差信号ΔP（=Pls-Pp）、变量泵排量控制机构位置信号、方向盘的转速传感器输出的信号、整车车速信号的计算与判断。
电比例控制模式二与电比例控制模式三相较于电比例控制模式一不同点是：（a）控制目的不同：电比例控制模式二和电比例控制模式三主要是保证转向终点的限位和缓冲，并保证转向的安全与可靠。（b）控制逻辑的组合不同，电比例控制模式二和电比例控制模式三相比电比例控制模式一增加了电比例限位控制、中断比例控制；（c）系统硬件构成为增加了转向位移传感器总成、方向盘/方向机/转向器的正反转意图传感器总成。（d）由于（a）、（b）的不同而产生的逻辑及比例控制软件算法上的不同。
在本发明中，控制器根据缓冲区间角/ 线位移的范围和缓冲溢流阀的电流调节范围，比例计算(一定的数值计算方法)出在缓冲区间内任意位置所对应的缓冲电流值；然后输出比例电信号给电比例变量转向泵和电比例溢流阀模块，控制它们的工作状态。
本发明的控制原理：
（1）在最大转向角附近位置时，角位移传感器根据转轴角位移变化量Δ1（或者线位移传感器根据转向油缸的活塞杆和缸体的相对位移变化量Δ1），角位移传感器（或者线位移传感器）输出比例性的电压/电流信号Δ2，其中Δ1/Δ2为线性比例关系；
（2）电比例变量转向泵及电比例溢流阀的电控信号变化值Δ3与变量泵排量机构位置/溢流阀阀芯开度变化值Δ4，也为线比例控制关系。其中电比例变量泵为主流量/排量调节执行元件、比例溢流阀为辅助溢流元件。
（3）内嵌式可标定控制器通过软件按照一定的比例控制算法实现Δ2与Δ3的比例控制关系，从而实现Δ1→Δ2→Δ3→Δ4的比例控制关系。即最终实现车辆铰接体的相对角位移/电比例变量转向泵/电比例溢流阀的流量控制关系。电比例溢流阀只是辅助溢流作用，以弥补电比例变量转向泵排量控制机构没能及时反应的情况。
（4）车辆需要快速反向转向时，利用其它信号在中断溢流阀溢流的同时，迅速加大转向泵的排量，实现快速反转功能。
（5）电比例控制限位模式的自动选择：基于车速大小、发动机转速、油门位置开度等参数，自动选择不同的比例控制模式, 
（6）比例控制限位功能关闭：狭小作业空间，作业环境恶劣的工况下，需要手动关闭该功能。
本发明的优点：
（1）部件之间的冲击小，安全可靠，结构改装容易，成本小，使用寿命长。本发明为电比例非接触式控制，限位缓冲控制装置几乎不发生物理接触，部件本身可靠性高；而且是连续性区间控制，不是开关式点控制。
（2）控制器的任意标定/设置/编辑功能：如最大转向角附近角/线位移提前控制量；电比例变量转向泵、电比例溢流阀的动作延时、电比例变量转向泵排量控制机构位置与溢流阀的开度/排量与流量、记忆功能等。
（3）司机根据自己对舒适性、及转向的准确与及时性感觉，调节缓冲时间，从而降低最大转向角附近由于手动操作和车身惯性引起的过度转向，大幅降低转向极限位置前后车体冲击力。
附图说明
图1是本发明中一实施例（采用角位移传感器）的结构示意图。
图2是图1中控制器的主要接口示意图。
图3是本发明中另一实施例（采用线位移传感器）的结构示意图。
图4是图3中控制器的主要接口示意图。
附图标记：1-液压油箱，2-电比例变量转向泵，3-泵口压力传感器，4-LS口压力传感器，5-LS流量放大阀模块，6-LS转向器模块，7-正反转意图传感器总成，8-方向盘转速传感器，9-电比例溢流阀模块，10-转向油缸，11-角位移传感器，12-拨叉机构，13-控制器，14-手动开关，15-线位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例1：
如图1、2所示，一种非接触式转向限位的比例控制系统，是在铰接转向车辆上应用的基于位移传感技术与变量液压技术的非接触式转向限位的比例控制系统，包括液压油箱1、电比例变量转向泵2、LS流量放大阀模块5、LS转向器模块6、正反转意图传感器总成7、方向盘转速传感器8、电比例溢流阀模块9、转向油缸10、角位移传感器总成、控制器13、手动开关14和机械式的橡胶阻尼缓冲装置；
所述的液压油箱1、电比例变量转向泵2、LS流量放大阀模块5、电比例溢流阀模块9、转向油缸10通过液压油管依次连接，形成液压油回路；所述的LS转向器模块6通过液压油管分别与LS流量放大阀模块5、转向油缸10相连接；
所述的正反转意图传感器总成7和方向盘转速传感器8安装在LS转向器模块6上；所述的电比例变量转向泵2的输出管路上设有泵口压力传感器3；所述的LS流量放大阀模块5的LS口输出管路上设有LS口压力传感器4；
所述的泵口压力传感器3、LS口压力传感器4、正反转意图传感器总成7、方向盘转速传感器8、电比例溢流阀模块9、角位移传感器总成、手动开关的电路接线端子分别与控制器13上相应的接口相连接；
所述角位移传感器总成包括拨叉机构12和角位移传感器11；所述角位移传感器总成的拨叉机构12安装在车辆的转向铰接体上；所述角位移传感器11安装在拨叉机构12上，并与控制器13相连接。
所述的电比例溢流阀模块9上集成有安全旁路。所述的控制器13采用CPU。
一种非接触式转向限位的比例控制方法，包括以下步骤：
首先，在铰接转向车辆上安装如上所述非接触式转向限位的比例控制系统；
其次，车辆适时转向角为A，角位移传感器11的触发临界转向角为A1，ΔA=A-A1为角位移传感器11位移适时输入量；AMAX为最大有效转向角，0位为整车铰接体前后对直，即0转向角度；包括以下控制模式：
① A < A1时，一般性转向工况-电比例控制模式一：此时整车在[0，A1）区间内一般性正常正反转向，比例控制限位功能屏蔽：所述的控制器13接收LS口压力传感器4输出的信号Pls、泵口压力传感器3输出的信号Pp、方向盘转速传感器8输出的信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器13输出比例控制信号给电比例变量转向泵2，控制电比例变量转向泵2的工作状态；在此过程，正反转意图传感器总成输出的反向转向信号被控制器13屏蔽，角位移传感器11未被触发，电比例溢流阀模块9比例溢流功能关闭；
② A1 ≤ A ≤ AMAX时，转向限位工况-电比例控制模式二：此时整车在[A1，AMAX]区间内仍保持正向转向，并逐渐接近有效行程终点AMAX，比例控制限位功能开启；当转向角大小为A1角度时，角位移传感器11被触发输出电信号，并且整车仍按照原来方向转向直至最大转向角位置；所述的控制器13接收LS口压力传感器4输出的信号Pls、泵口压力传感器3输出的信号Pp、方向盘转速传感器8输出的信号、角位移传感器11输出的电信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器13分别输出比例控制信号给电比例变量转向泵2和电比例溢流阀模块9，控制电比例变量转向泵2和电比例溢流阀模块9的工作状态，即电比例变量转向泵2加速调整排量控制机构至0排量位置，电比例变量转向泵2输出流量迅速降低，同时转向主油路的液压油迅速经由电比例溢流阀模块9溢流回液压油箱；随着转向主油路流量的减小和转向阻力矩的作用下车辆转向速度迅速降低；当整车转向至转向终点位置时，转向的残余惯性能量已经大幅衰减，实现转向终点的缓冲限位功能；
③ A1 ≤ A ≤ AMAX区间，整机快速反转工况-电比例控制模式三：此时整车在[A1，AMAX]区间的某个点开始反向转向；所述的控制器13接收LS口压力传感器4输出的信号Pls、泵口压力传感器3输出的信号Pp、方向盘转速传感器8输出的信号、角位移传感器11输出的电信号、正反转意图传感器总成7输出的反向转向电信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器13先输出信号中断电比例溢流阀模块9溢流，再输出比例控制信号给电比例变量转向泵2，电比例变量转向泵2加速调整排量控制机构至较大排量位置，实现中断溢流-加大变量泵排量-快速反向转向的控制。
 
实施例2：
如图3、4所示，一种非接触式转向限位的比例控制系统，是在铰接转向车辆上应用的基于位移传感技术与变量液压技术的非接触式转向限位的比例控制系统，包括液压油箱1、电比例变量转向泵2、LS流量放大阀模块5、LS转向器模块6、正反转意图传感器总成7、方向盘转速传感器8、电比例溢流阀模块9、转向油缸10、线位移传感器总成、控制器13、手动开关14和机械式的橡胶阻尼缓冲装置；
所述的液压油箱1、电比例变量转向泵2、LS流量放大阀模块5、电比例溢流阀模块9、转向油缸10通过液压油管依次连接，形成液压油回路；所述的LS转向器模块6通过液压油管分别与LS流量放大阀模块5、转向油缸10相连接；
所述的正反转意图传感器总成7和方向盘转速传感器8安装在LS转向器模块6上；所述的电比例变量转向泵2的输出管路上设有泵口压力传感器3；所述的LS流量放大阀模块5的LS口输出管路上设有LS口压力传感器4；
所述的泵口压力传感器3、LS口压力传感器4、正反转意图传感器总成7、方向盘转速传感器8、电比例溢流阀模块9、线位移传感器总成、手动开关的电路接线端子分别与控制器13上相应的接口相连接；
所述线位移传感器总成的线位移传感器15安装在转向油缸10上，并与控制器13相连接。
所述的电比例溢流阀模块9上集成有安全旁路。所述的控制器13采用引擎控制模块ECM。
一种非接触式转向限位的比例控制方法，包括以下步骤：
首先，在铰接转向车辆上安装如上所述非接触式转向限位的比例控制系统；
其次，车辆适时转向角为A时对应的转向油缸适时行程为S；线位移传感器15的触发临界转向角为A1时对应的临界行程为S1；ΔS=S-S1为线位移传感器15位移适时输入量；SMAX为转向油缸最大有效行程；ΔSmax为线位移最大输入位移量，0位为整车铰接体前后对直，即0转向角度；包括以下控制模式：
① S < S1时，一般性转向工况-电比例控制模式一：此时整车在[0，S1）区间内一般性正常正反转向，比例控制限位功能屏蔽；所述的控制器13接收LS口压力传感器4输出的信号Pls、泵口压力传感器3输出的信号Pp、方向盘转速传感器8输出的信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器13输出比例控制信号给电比例变量转向泵2，控制电比例变量转向泵2的工作状态；在此过程，正反转意图传感器总成输出的反向转向信号被控制器13屏蔽，线位移传感器15未被触发，电比例溢流阀模块9比例溢流功能关闭；
② S1 ≤ S ≤ SMAX时，转向限位工况-电比例控制模式二：此时整车在[S1，SMAX]区间内仍保持正向转向，并逐渐接近有效行程终点SMAX，比例控制限位功能开启；当转向角大小为A1角度，对应转向油缸10行程为S1，此时线位移传感器15被触发输出电信号，并且整车仍按照原来方向转向直至最大转向角位置；所述的控制器13接收LS口压力传感器4输出的信号Pls、泵口压力传感器3输出的信号Pp、方向盘转速传感器8输出的信号、线位移传感器15输出的电信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器13分别输出比例控制信号给电比例变量转向泵2和电比例溢流阀模块9，控制电比例变量转向泵2和电比例溢流阀模块9的工作状态，即电比例变量转向泵2加速调整排量控制机构至0排量位置，电比例变量转向泵2输出流量迅速降低，同时转向主油路的液压油迅速经由电比例溢流阀模块9溢流回液压油箱；随着转向主油路流量的减小和转向阻力矩的作用下车辆转向速度迅速降低；当整车转向至转向终点位置时，转向的残余惯性能量已经大幅衰减，实现转向终点的缓冲限位功能；
③ S1 ≤ S ≤ SMAX区间内，整机快速反转工况-电比例控制模式三：此时整车在[S1, SMAX]区间的某个点开始反向转向；所述的控制器13接收LS口压力传感器4输出的信号Pls、泵口压力传感器3输出的信号Pp、方向盘转速传感器8输出的信号、线位移传感器15输出的电信号、正反转意图传感器总成7输出的反向转向电信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器13先输出信号中断电比例溢流阀模块9溢流，再输出比例控制信号给电比例变量转向泵2，电比例变量转向泵2加速调整排量控制机构至较大排量位置，实现中断溢流-加大变量泵排量-快速反向转向的控制。

Claims (6)

1. 一种非接触式转向限位的比例控制系统，其特征在于：是在铰接转向车辆上应用的基于位移传感技术与变量液压技术的非接触式转向限位的比例控制系统，包括液压油箱(1)、电比例变量转向泵（2）、LS流量放大阀模块（5）、LS转向器模块（6）、正反转意图传感器总成（7）、方向盘转速传感器（8）、电比例溢流阀模块（9）、转向油缸（10）、位移传感器总成和控制器（13）；
所述的液压油箱(1)、电比例变量转向泵（2）、LS流量放大阀模块（5）、电比例溢流阀模块（9）、转向油缸（10）通过液压油管依次连接，形成液压油回路；所述的LS转向器模块（6）通过液压油管分别与LS流量放大阀模块（5）、转向油缸（10）相连接；
所述的正反转意图传感器总成（7）和方向盘转速传感器（8）安装在LS转向器模块（6）上；所述的电比例变量转向泵（2）的输出管路上设有泵口压力传感器（3）；所述的LS流量放大阀模块（5）的LS口输出管路上设有LS口压力传感器（4）；
所述的泵口压力传感器（3）、LS口压力传感器（4）、正反转意图传感器总成（7）、方向盘转速传感器（8）、电比例溢流阀模块（9）、位移传感器总成的电路接线端子分别与控制器（13）上相应的接口相连接；
所述的位移传感器总成采用角位移传感器总成或线位移传感器总成；
当位移传感器总成采用角位移传感器总成时，所述角位移传感器总成包括拨叉机构（12）和角位移传感器（11）；所述角位移传感器总成的拨叉机构（12）安装在车辆的转向铰接体上；所述角位移传感器（11）安装在拨叉机构（12）上，并与控制器（13）相连接；
当位移传感器总成采用线位移传感器总成时，所述线位移传感器总成的线位移传感器（15）安装在转向油缸（10）上，并与控制器（13）相连接。
2. 根据权利要求1所述的非接触式转向限位的比例控制系统，其特征在于：还包括机械式的橡胶阻尼缓冲装置。
3. 根据权利要求1所述的非接触式转向限位的比例控制系统，其特征在于：还包括手动开关（14），所述的手动开关（14）与控制器（13）相连接。
4. 根据权利要求1所述的非接触式转向限位的比例控制系统，其特征在于：所述的电比例溢流阀模块（9）上集成有安全旁路。
5. 根据权利要求1所述的非接触式转向限位的比例控制系统，其特征在于：所述的控制器（13）采用CPU或引擎控制模块ECM。
6. 一种非接触式转向限位的比例控制方法，其特征在于：在铰接转向车辆上安装如权利要求1-5任一项所述非接触式转向限位的比例控制系统；包括以下步骤：
其一，当位移传感器总成采用角位移传感器总成时，车辆适时转向角为A，角位移传感器（11）的触发临界转向角为A1，ΔA=A-A1为角位移传感器（11）位移适时输入量；AMAX为最大有效转向角，0位为整车铰接体前后对直，即0转向角度；包括以下控制模式：
① A < A1时，一般性转向工况-电比例控制模式一：此时整车在[0，A1）区间内一般性正常正反转向，比例控制限位功能屏蔽：所述的控制器（13）接收LS口压力传感器（4）输出的信号Pls、泵口压力传感器（3）输出的信号Pp、方向盘转速传感器（8）输出的信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器（13）输出比例控制信号给电比例变量转向泵（2），控制电比例变量转向泵（2）的工作状态；在此过程，正反转意图传感器总成输出的反向转向信号被控制器（13）屏蔽，角位移传感器（11）未被触发，电比例溢流阀模块（9）比例溢流功能关闭；
② A1 ≤ A ≤ AMAX时，转向限位工况-电比例控制模式二：此时整车在[A1，AMAX]区间内仍保持正向转向，并逐渐接近有效行程终点AMAX，比例控制限位功能开启；当转向角大小为A1角度时，角位移传感器（11）被触发输出电信号，并且整车仍按照原来方向转向直至最大转向角位置；所述的控制器（13）接收LS口压力传感器（4）输出的信号Pls、泵口压力传感器（3）输出的信号Pp、方向盘转速传感器（8）输出的信号、角位移传感器（11）输出的电信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器（13）分别输出比例控制信号给电比例变量转向泵（2）和电比例溢流阀模块（9），控制电比例变量转向泵（2）和电比例溢流阀模块（9）的工作状态，即电比例变量转向泵（2）加速调整排量控制机构至0排量位置，电比例变量转向泵（2）输出流量迅速降低，同时转向主油路的液压油迅速经由电比例溢流阀模块（9）溢流回液压油箱；随着转向主油路流量的减小和转向阻力矩的作用下车辆转向速度迅速降低；当整车转向至转向终点位置时，转向的残余惯性能量已经大幅衰减，实现转向终点的缓冲限位功能；
③ A1 ≤ A ≤ AMAX区间，整机快速反转工况-电比例控制模式三：此时整车在[A1，AMAX]区间的某个点开始反向转向；所述的控制器（13）接收LS口压力传感器（4）输出的信号Pls、泵口压力传感器（3）输出的信号Pp、方向盘转速传感器（8）输出的信号、角位移传感器（11）输出的电信号、正反转意图传感器总成（7）输出的反向转向电信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器（13）先输出信号中断电比例溢流阀模块（9）溢流，再输出比例控制信号给电比例变量转向泵（2），电比例变量转向泵（2）加速调整排量控制机构至较大排量位置，实现中断溢流-加大变量泵排量-快速反向转向的控制；
其二，当位移传感器总成采用线位移传感器总成时，车辆适时转向角为A时对应的转向油缸适时行程为S；线位移传感器（15）的触发临界转向角为A1时对应的临界行程为S1；ΔS=S-S1为线位移传感器（15）位移适时输入量；SMAX为转向油缸最大有效行程；ΔSmax为线位移最大输入位移量，0位为整车铰接体前后对直，即0转向角度；包括以下控制模式：
① S < S1时，一般性转向工况-电比例控制模式一：此时整车在[0，S1）区间内一般性正常正反转向，比例控制限位功能屏蔽；所述的控制器（13）接收LS口压力传感器（4）输出的信号Pls、泵口压力传感器（3）输出的信号Pp、方向盘转速传感器（8）输出的信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器（13）输出比例控制信号给电比例变量转向泵（2），控制电比例变量转向泵（2）的工作状态；在此过程，正反转意图传感器总成输出的反向转向信号被控制器（13）屏蔽，线位移传感器（15）未被触发，电比例溢流阀模块（9）比例溢流功能关闭；
② S1 ≤ S ≤ SMAX时，转向限位工况-电比例控制模式二：此时整车在[S1，SMAX]区间内仍保持正向转向，并逐渐接近有效行程终点SMAX，比例控制限位功能开启；当转向角大小为A1角度，对应转向油缸（10）行程为S1，此时线位移传感器（15）被触发输出电信号，并且整车仍按照原来方向转向直至最大转向角位置；所述的控制器（13）接收LS口压力传感器（4）输出的信号Pls、泵口压力传感器（3）输出的信号Pp、方向盘转速传感器（8）输出的信号、线位移传感器（15）输出的电信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器（13）分别输出比例控制信号给电比例变量转向泵（2）和电比例溢流阀模块（9），控制电比例变量转向泵（2）和电比例溢流阀模块（9）的工作状态，即电比例变量转向泵（2）加速调整排量控制机构至0排量位置，电比例变量转向泵（2）输出流量迅速降低，同时转向主油路的液压油迅速经由电比例溢流阀模块（9）溢流回液压油箱；随着转向主油路流量的减小和转向阻力矩的作用下车辆转向速度迅速降低；当整车转向至转向终点位置时，转向的残余惯性能量已经大幅衰减，实现转向终点的缓冲限位功能；
③ S1 ≤ S ≤ SMAX区间内，整机快速反转工况-电比例控制模式三：此时整车在[S1, SMAX]区间的某个点开始反向转向；所述的控制器（13）接收LS口压力传感器（4）输出的信号Pls、泵口压力传感器（3）输出的信号Pp、方向盘转速传感器（8）输出的信号、线位移传感器（15）输出的电信号、正反转意图传感器总成（7）输出的反向转向电信号、以及变量泵排量控制机构位置信号和整车车速信号，然后控制器（13）先输出信号中断电比例溢流阀模块（9）溢流，再输出比例控制信号给电比例变量转向泵（2），电比例变量转向泵（2）加速调整排量控制机构至较大排量位置，实现中断溢流-加大变量泵排量-快速反向转向的控制。
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