CN104973122A - 一种装载机电控手柄转向和智能制动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装载机电控手柄转向和智能制动控制系统，包括制动系统和转向系统，还包括有ECU控制盒，所述的ECU控制盒分别连接力反馈电机、电控手柄、压力传感器、铰接车架角位移传感器、车速传感器、电磁换向阀和电液比例流量放大阀。本发明利用电控手柄转向代替原来的方向盘液压转向，高效节能，能量损失小，劳动强度低，利用电液比例流量放大阀代替原来的液控流量放大阀，实现放大比例可调，左右转向特性一致提高了整机工作的平稳性和舒适性，增加了车辆主动刹车功能，提高了车辆行驶的安全性，杜绝事故，保证操作安全。

Description

一种装载机电控手柄转向和智能制动控制系统

技术领域

本发明涉及一种装载机电控手柄转向和智能制动控制系统。

背景技术

目前的装载机转向系统普遍采用液压转向器和液控流量放大阀，并通过转动方向盘来控制装载机转向。然而此种系统存在劳动强度大、左右转向特性不一致、没有路感以及在高速行驶的时候转向过于灵敏等缺点。

流量放大转向系统的转向速度虽然与转向盘的转速有关，即方向盘的转速快，转向速度快，方向盘转速慢，转向速度也慢，但是在最快的转向盘转速下，驾驶员也需要转动方向盘三圈左右才能使装载机从一个极限位置转到另一个极限位置，驾驶员劳动强度大。

流量放大阀主阀芯的位移是靠转向器输出的压力油流过主阀芯两端的节流孔产生压差造成的，因此会使转向过程受阀芯加工精度、油液温度、死区等因素影响，造成左右转向特性不一致。

转向器输出的压力油不是直接控制转向油缸，而是通过控制流量放大阀去控制转向油缸，因此装载机的道路情况完全不能在方向盘上体现出来，没有路感，不能让驾驶员实时准确的掌握路况信息。

流量放大转向系统为满足装载机在低速铲装工况下的转向速度，会尽可能的增大转向速度以便提高工作效率，但是因为流量放大阀的放大比例是不可调的，所以在装载机正常高速行驶的时候方向盘就会非常灵敏，不利于装载机高速行驶。

目前装载机的制动系统为液压制动系统，装载机在正常行驶或长途运输货物的过程中，车辆是高速行驶并且装载机本身质量很大，重心高，惯性大。在高速紧急转弯或避让障碍物时，由于驾驶员刹车不及时和重心高惯性大等固有特性可能造成车辆翻车或避让不及时导致的安全事故。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种装载机电控手柄转向和智能制动控制系统，该系统可降低驾驶员的劳动强度，车辆在高速行驶和铲装作业两种情况对应两种转向模式，并自动切换，以提高工作效率和车辆行驶稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种装载机电控手柄转向和智能制动控制系统包括制动系统和转向系统，

所述的制动系统包括蓄能器、脚制动阀、电磁换向阀、制动泵和充液阀，所述的充液阀分别连接制动泵和蓄能器，脚制动阀分别连接蓄能器和电磁换向阀，脚制动阀还连接液压油箱，电磁换向阀连接制动器；

转向系统包括电液比例流量放大阀、转向油缸、转向泵和卸荷阀，电液比例流量放大阀分别与转向油缸、转向泵和卸荷阀连接，所述的转向油缸大腔装有压力传感器，转向泵还连接液压油箱；

还包括有ECU控制盒，所述的ECU控制盒分别连接力反馈电机、电控手柄、压力传感器、铰接车架角位移传感器、车速传感器、电磁换向阀和电液比例流量放大阀。

所述的制动系统包括前桥制动系统和后桥制动系统，前桥制动系统和后桥制动系统均具有蓄能器、脚制动阀、电磁换向阀，电磁换向阀。

一种装载机电控手柄转向和智能制动控制系统，包括转向泵和液压油箱，转向泵进油口与液压油箱相连，转向泵出油口与电液比例流量放大阀进油口P相连，电液比例流量放大阀分别与转向油缸相连，电液比例流量放大阀的PF口与卸荷阀相连，卸荷阀的EF口与工作系统相连，卸荷阀的a口与分配阀b1口相连，电液比例流量放大阀的R1、L1口与ECU控制盒相连，转向油缸大腔装有压力传感器，压力传感器与ECU控制盒相连，铰接车架角位移传感器与ECU控制盒相连，车速传感器与ECU控制盒相连，电控手柄与ECU控制盒相连，力反馈电机与ECU控制盒相连，制动泵进油口与液压油箱相连，制动泵出油口与充液阀的P口相连，充液阀的A1、A2口分别与两个蓄能器相连，蓄能器与对应的脚制动阀的P口相连，脚制动阀的T口与液压油箱2相连，脚制动阀的A口分别与对应的电磁换向阀的b口相连，电磁换向阀的a口与对应的蓄能器相连，两个电磁换向阀的c、d口分别与对应的前桥制动器和后桥的制动器对应相连，电磁换向阀的电磁铁与ECU控制盒相连。

在本发明专利中，ECU控制盒会检测转向油缸上压力传感器的信号，在转向过程中，由于转向油缸压力升高，压力传感器输出电压也随之升高，ECU控制盒根据两个压力传感器反馈的电压值大小输出相应的控制电流以控制力反馈电机转动的方向和输出的力矩的大小，力反馈电机会将其输出的力矩传递给电控手柄，从而让驾驶员有一定的路感。当停止转向后，转向油缸中的压力降到接近于零，此时力反馈电机的控制电流也变为零。如果在正常行驶的过程中，装载机轮胎碰到障碍物时会导致转向油缸中压力发生变化，油缸上的压力传感器输出电压发生变化，这个电压值传递给ECU控制盒，使力反馈电机的控制电流也发生变化，从而使驾驶员能够有合适的路感。

因装载机在正常行驶或长途运输货物的过程中，车辆是高速行驶并且装载机本身质量很大，重心高，惯性大。在高速紧急转弯或避让障碍物时，由于驾驶员刹车不及时，由于重心高惯性大等固有特性可能造成车辆翻车或避让不及时从而出现安全事故。根据上述缺陷，本发明专利在原有的液压制动系统上接两个电磁换向阀。当有以下两种情况中的任何一种时车辆会实现主动刹车。第一种情况当车速超过30km/h并且驾驶员把电控转向手柄转动至最大角度时，此时ECU控制盒会采集车速传感器和电控转向手柄传递过来的信号输出电流给电磁换向阀，使车辆主动刹车。当上述两个条件有任何一个没有满足，ECU控制盒不会输出电流给电磁换向阀，此时车辆不会进行主动刹车。第二种情况当车速超过30km/h并且车辆的转向角度大于15°的时候，此时ECU控制盒会采集车速传感器和车架铰接角度传感器的信号，输出电流给电磁换向阀，使车辆主动刹车。当上述两个条件有任何一个没有满足，ECU控制盒不会输出电流给电磁换向阀，此时车辆不会进行主动刹车。上述两种情况出现任何一种的时候车辆都会主动刹车。

本发明的优点：利用电控手柄转向代替原来的方向盘液压转向，高效节能，能量损失小，劳动强度低。利用电液比例流量放大阀代替原来的液控流量放大阀，实现放大比例可调，左右转向特性一致提高了整机工作的平稳性和舒适性。增加了车辆主动刹车功能，提高了车辆行驶的安全性，杜绝事故，保证操作安全。提高了作业效率，有利于产品的升级和改进。

1）采用电控手柄来实现装载机转向控制，并通过电控来优化装载机转向性能，提高工作效率，降低劳动强度；

2）采用电液比例流量放大阀，通过数据的交互和处理来自动改变流量放大阀的放大比例，从而实现装载机转向模式的选择。提高了整车的转向稳定性和舒适性。

3）采用角位移传感器和电液比例流量放大阀，实现装载机转向极限的软限位，避免冲击对结构件造成的损伤，增强了车辆的使用寿命。

4）采用力反馈系统，装载机在转向的过程中能给驾驶员提供一定的路感，使驾驶员在操作车辆的时候更加及时准确的掌握路况信息。

5）采用智能刹车系统，增强装载机高速转弯时车辆的稳定性，增强了整车的安全系数。

6）采用总线控制系统，上述所有功能都通过一个ECU控制盒来统一控制，整车布置紧凑美观。

7）采用开放式的控制模式，支持控制系统的二次开发，用户可以根据需要拓展或强化某些功能。

附图说明

图1是本发明的电液结构原理示意图。

图2是电控手柄转向控制流程图。

图3是力反馈系统控制流程图。

图4是智能刹车系统控制流程图。

图5是ECU控制盒的总体配置。

图中：1.转向泵、2.液压油箱、3.电磁换向阀，4.脚制动阀、5.蓄能器、6.力反馈电机、7.电控转向手柄、8.ECU控制盒、9.压力传感器、10.铰接车架角位移传感器、11.车速传感器、12.转向油缸、13.电液比例流量放大阀、14.电液比例阀芯、15.优先阀芯、16.卸荷阀芯、17.制动泵、18.充液阀。

具体实施方式

在图1中，该装载机电控手柄转向和智能制动控制系统包括转向泵1和液压油箱2，工作泵1进油口与液压油箱2相连，工作泵1出油口与电液比例流量放大阀13进油口P相连，电液比例流量放大阀13分别与转向油缸12相连，电液比例流量放大阀13的PF口与卸荷阀16相连，卸荷阀16的EF口与工作系统相连，卸荷阀16的a口与分配阀b1口相连，电液比例流量放大阀13的R1、L1口与ECU控制盒8相连，转向油缸12大腔装有压力传感器9，压力传感器9与ECU控制盒8相连，铰接车架角位移传感器10与ECU控制盒8相连，车速传感器11与ECU控制盒8相连，电控手柄7与ECU控制盒8相连，力反馈电机6与ECU控制盒8相连。

制动系统包括蓄能器5、脚制动阀4、电磁换向阀3、制动泵17和充液阀18，

更一步，所述的制动系统包括前桥制动系统和后桥制动系统，前桥制动系统和后桥制动系统均具有蓄能器5、脚制动阀4和电磁换向阀3。

具体的结构为充液阀18的A1、A2口分别与两个蓄能器5相连，制动泵17进油口与液压油箱2相连，制动泵17出油口与充液阀18的P口相连。

蓄能器5与对应的脚制动阀4的P口相连，脚制动阀4的T口与液压油箱2相连，脚制动阀4的A口分别与对应的电磁换向阀3的b口相连，电磁换向阀3的a口与对应的蓄能器5相连，两个电磁换向阀3的c、d口分别与对应的前桥制动器和后桥的制动器相连，电磁换向阀3的电磁铁与ECU控制盒8相连。

在图2中，驾驶员通过操纵电控转向手柄7，手柄7集成的角度传感器会给ECU控制盒8传递信号，ECU控制盒8会输出相应电流给电比例流量放大阀13，使其阀口打开，此时转向泵1的液压油会通过电比例流量放大阀13流进转向油缸12，装载机实现转向。当电控手柄7掰动的角度大时，ECU控制盒8输出给电比例流量放大阀13 的电流会增大，此时阀口开度大，装载机转向快；反之，装载机转向慢；电控手柄7在中位时，ECU控制盒8输出的电流为零，此时装载机停止转向。当装载机转到一个极限位置的时候，此时铰接车架角位移传感器9会传递信号给ECU控制盒8，此时ECU控制盒输出电流变为零，电比例流量放大阀13阀芯回中位，装载机停止转向。当车速低于15km/h时，此时操纵电控手柄7，ECU控制盒8会输出一个较大的电流，此时电比例流量放大阀13的阀芯开口大，车辆转向灵敏；当车速高于15km/h时，电控手柄7掰动同样的角度，ECU控制盒8会输出一个较小的电流，此时电比例流量放大阀13的阀芯开口小，车辆转向反应迟钝。上述两种模式是自动切换的。

在图3中，驾驶员通过操纵电控转向手柄7，手柄集成的角度传感器会给ECU控制盒8传递信号，ECU控制盒8会输出相应电流给电比例流量放大阀13，使其阀口打开，此时转向泵1的液压油会通过电比例流量放大阀13流进转向油缸12，装载机实现转向。同时，ECU控制盒8会检测转向油缸12上压力传感器9的信号。在转向过程中，由于转向油缸12压力升高，压力传感器9输出电压也随之升高，ECU控制盒8根据两个压力传感器9反馈的电压值大小输出相应的控制电流以控制力反馈电机6转动的方向和输出的力矩的大小，力反馈电机6会将其输出的力矩传递给电控手柄7，让驾驶员有一定的路感。当停止转向后，转向油缸12中的压力降到接近于零，此时力反馈电机6的控制电流也变为零。如果在正常行驶的过程中，装载机轮胎碰到障碍物时会导致转向油缸12中压力发生变化，油缸上的压力传感器9输出电压发生变化，这个电压值传递给ECU控制盒8，从而导致力反馈电机6的控制电流也发生变化，使驾驶员能够有合适的路感。

在图4中，第一种情况当车速超过30km/h并且驾驶员把电控转向手柄7掰动至最大角度时，此时ECU控制盒8会采集车速传感器11和电控转向手柄7传递过来的信号输出电流给电磁换向阀3，使车辆主动刹车。当上述两个条件有任何一个没有满足的话，ECU控制盒8不会输出电流给电磁换向阀3，此时车辆不会进行主动刹车。第二种情况当车速超过30km/h并且车辆的转向角度大于15°的时候，此时ECU控制盒8会采集车速传感器11和车架铰接角度传感器10的信号，输出电流给电磁换向阀3，使车辆主动刹车。当上述两个条件有任何一个没有满足的话，ECU控制盒8不会输出电流给电磁换向阀3，此时车辆不会进行主动刹车。上述两种情况出现任何一种的时候车辆都会主动刹车。

Claims (3)

1. 一种装载机电控手柄转向和智能制动控制系统，包括制动系统和转向系统，

制动系统包括蓄能器、脚制动阀、电磁换向阀、制动泵和充液阀，所述的充液阀分别连接制动泵和蓄能器，脚制动阀分别连接蓄能器和电磁换向阀，脚制动阀还连接液压油箱，电磁换向阀连接制动器；

转向系统包括电液比例流量放大阀、转向油缸、转向泵和卸荷阀，电液比例流量放大阀分别与转向油缸、转向泵和卸荷阀连接，所述的转向油缸大腔装有压力传感器，转向泵还连接液压油箱；

还包括有ECU控制盒，所述的ECU控制盒分别连接力反馈电机、电控手柄、压力传感器、铰接车架角位移传感器、车速传感器、电磁换向阀和电液比例流量放大阀。

2.根据权利要求1所述的一种装载机电控手柄转向和智能制动控制系统，所述的制动系统包括前桥制动系统和后桥制动系统，前桥制动系统和后桥制动系统均具有蓄能器、脚制动阀、电磁换向阀，电磁换向阀。

3.一种装载机电控手柄转向和智能制动控制系统，包括转向泵和液压油箱，转向泵进油口与液压油箱相连，转向泵出油口与电液比例流量放大阀进油口P相连，电液比例流量放大阀分别与转向油缸相连，电液比例流量放大阀的PF口与卸荷阀相连，卸荷阀的EF口与工作系统相连，卸荷阀的a口与分配阀b1口相连，电液比例流量放大阀的R1、L1口与ECU控制盒相连，转向油缸大腔装有压力传感器，压力传感器与ECU控制盒相连，铰接车架角位移传感器与ECU控制盒相连，车速传感器与ECU控制盒相连，电控手柄与ECU控制盒相连，力反馈电机与ECU控制盒相连，制动泵进油口与液压油箱相连，制动泵出油口与充液阀的P口相连，充液阀的A1、A2口分别与两个蓄能器相连，蓄能器与对应的脚制动阀的P口相连，脚制动阀的T口与液压油箱2相连，脚制动阀的A口分别与对应的电磁换向阀的b口相连，电磁换向阀的a口与对应的蓄能器相连，两个电磁换向阀的c、d口分别与对应的前桥制动器和后桥的制动器对应相连，电磁换向阀的电磁铁与ECU控制盒相连。