CN105539574A - 汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法 - Google Patents

汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105539574A
CN105539574A CN201510890545.9A CN201510890545A CN105539574A CN 105539574 A CN105539574 A CN 105539574A CN 201510890545 A CN201510890545 A CN 201510890545A CN 105539574 A CN105539574 A CN 105539574A
Authority
CN
China
Prior art keywords
piston rod
locked
oil
displacement
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510890545.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105539574B (zh
Inventor
郑凯锋
陈炳言
廖桐舟
王超
王磊
刘启佳
米召阳
刘源
杨桂玲
房加志
周舰
杨克萍
邵朋礼
王军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China North Vehicle Research Institute
Original Assignee
China North Vehicle Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China North Vehicle Research Institute filed Critical China North Vehicle Research Institute
Priority to CN201510890545.9A priority Critical patent/CN105539574B/zh
Publication of CN105539574A publication Critical patent/CN105539574A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105539574B publication Critical patent/CN105539574B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/065—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by specially adapted means for varying pressurised fluid supply based on need, e.g. on-demand, variable assist
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/08—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by type of steering valve used
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/10—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by type of power unit
    • B62D5/12—Piston and cylinder

Abstract

本发明涉及一种汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法，属于液压控制技术领域。本发明设计的汽车后轮转向电控液压系统，具有安全可靠性高、结构简单、节能的特点；在液压缸中集成了机械对中功能和机械锁死功能，保证了对中位置精确、锁死可靠，具有很高的安全可靠性。该系统的液压缸将转向功能、对中功能、锁死功能集成为一体，可直接替换后桥横拉，同时将系统中液压控制阀集成为一个液压模块，使得整个系统结构简单，安装方便。

Description

汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及液压控制技术领域，具体涉及一种汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法。
背景技术
随着重型汽车和军用车辆的发展，车辆负载越来越大,车桥数量随之增加，车身长度也随之加长。与之相应，轮胎磨损严重、转弯半径大、操纵稳定性差等问题愈加突显。后轮转向技术可谓是解决这些问题的最佳方案。其中，又以电控液压式后轮转向系统最具优势。电控单元通过控制液压阀的流量和方向可精确的控制液压转向缸活塞杆的位移，通过机械连杆机构将活塞杆与后轮转向节臂建立联系，便可通过控制活塞杆的位移实现后轮转角的精确控制。
可靠性和安全性是转向系统中最重要的两点。采用电液位置伺服系统实现后轮转向并不困难，困难的是在不需要后轮参与转向时如何让车轮保持在直线行驶位置，并且一直保持在直线行驶位置。这一点要求后轮转向系统具有对中锁死功能。一些后轮转向液压系统中根据位移传感器或者车轮转角传感器测量得到的反馈信息，采用电液位置伺服控制让车轮转至到中位，然后切断转向油路，实现后轮转向的液压锁死。但因传感器有零漂和噪声，液压系统有泄漏等问题，最终可能导致车轮并非被锁死在直线行驶位置，这必然对车辆的行驶安全性埋下隐患。因此，在转向执行机构中增设机械对中功能和锁死功能将显得非常关键，它构成了后轮转向功能失效提供了安全保护。
针对后轮转向的执行机械，一般都是在左右车轮各布置一个液压缸，两轮之间仍保留横拉杆，这样的结构形式在转向时容易增加附加转向阻力；另外，它占用空间大，布置困难。
后轮转向结合前轮转向可具有多种转向模式，两轴车辆或者多轴车辆的全轮转向都具有两转向模式：后轮转向模式(包括协调转向和蟹行转向)和后轮锁死模式。后轮锁死模式即后轮不转向，使车辆恢复到传统的仅前轮转向状态。对于一些多轴车辆，为了使每一轴都具有转向功能，且各桥转向进行独立控制，那么在控制上面应该采用上位机与下位机的分层控制结构，另外要求下位机与液压系统和执行机构组成的伺服系统具有较好的模块化和可移植性，然而一些后轮转向系统的可移植性差、模块化程度低。
另外，在一些系统中，不管在后轮转向模式或者是后轮锁死模式下，液压油泵一直工作，耗能大。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的为了解决现有后轮转向电控液压系统的安全可靠性差、结构复杂、集成度低、能耗大等问题，提出一种安全可靠性高、结构简单、节能、集转向功能、对中功能、锁死功能于一体的汽车后轮转向电控液压系统，并针对该系统提出了控制方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法，包括：油箱1、油泵2、伺服比例阀3、二位三通换向阀4、三位四通换向阀5、液压缸6、单向阀7、溢流阀8、蓄能器9、油压传感器10、位移传感器11、方向盘转角传感器12、模式选择开关13、执行控制器14和上位控制器15；
所述液压缸6用于实现活塞杆M5直线位移与车轮转角的机械传递；位移传感器11与液压缸6的活塞杆M5固接实现同轴运动，用于测量活塞杆M5的位移；
油箱1与油泵2连接，伺服比例阀3与液压缸6的左转油腔A和右转油腔B相接通，实现转向功能；二位三通换向阀4与液压缸6的对中油腔C相接通，实现对中功能；三位四通换向阀5与锁死油腔E和解锁油腔D相接通，实现锁死或解锁功能；单向阀7与蓄能器9串联，一端接通油泵2高压油路，一端接通二位三通换向阀4和三位换向阀5的高压进油口，实现压力补偿，蓄能器9出油口并联溢流阀8和油压传感器10；伺服比例阀3、二位三通换向阀4、三位四通换向阀5、单向阀7、溢流阀8、蓄能器9和油压传感器10集成在一起；
执行控制器14与伺服比例阀3的放大器、二位三通换向阀4、三位四通换向阀5连接；执行控制器14与位移传感器11连接，实现液压缸6的活塞杆M5位移伺服控制；执行控制器14与油压传感器10连接，实现油压的实时检测；执行控制器14通过总线方式与上位控制器15进行通信；上位控制器15用于接收方向盘转向传感器12和模式选择开关13的信息，计算出后轮转向液压缸活塞杆的位移大小，将此目标位移值传送给执行控制器14；执行控制器14用于接收位移传感器11的位移值、油压传感器10的压力值以及上位控制器15输入的转向模式和活塞杆位移目标值，并根据接收到的转向模式，控制二位三通换向阀4、三位四通换向阀5实现液压缸6的对中功能和锁死/解锁功能；根据接收到的转向模式、活塞杆目标位移值以及活塞杆位移的实际位移值，控制伺服比例阀3，实现活塞杆的位移，进而实现转向功能。
优选地，所述液压缸6包括：左缸体M1、右缸体M2、左端盖M3、右端盖M4、活塞杆M5、活塞M6、中间端盖M7、左浮动活塞M8、右浮动活塞M9、锁死销M10、弹簧M11和锁死腔端盖M12；其中，左缸体M1的右端面与中间端盖M7的左端面焊接在一起，右缸体M2的左端面与中间端盖M7的右端面焊接在一起，从而形成一个缸体，同时，在左端盖M3、右端盖M4、中间端盖M7及相应的密封作用下，将整个液压缸6被分割成左侧的具有转向功能的转向缸和右侧的具有对中功能的对中缸；另外，在对中缸中间位置径向开设与锁死活塞M10相配合的通孔，在锁死腔端盖M12及密封的作用下，形成具有机械锁死功能的锁死缸；转向缸由所述左缸体M1、中间端盖M2、左端盖M3、活塞M6及活塞杆M5组成，形成左转油腔A和右转油腔B；通过对左转油腔A或右转油腔B通高压油可实现转向功能；对中缸由右缸体M2、中间端盖M7、右端盖M4、左浮动活塞M8、右浮动活塞M9及活塞杆M5组成，形成对中油腔C；当向对中油腔C通高压油，左浮动活塞M8和右浮动活塞M9在高压油的作用下将带动活塞杆环形凸台向对中缸缸体中间位置移动，最终在右缸体环形凸台的限位下，将活塞杆M5推到对中缸中间位置，即实现对中功能；锁死缸由所述锁死销M10、弹簧M11、锁死腔端盖M12及右缸体M2组成，形成锁死油腔E；当锁死油腔E通高压油，锁死销M10将下移伸入到活塞杆环形凸台的凹槽内，实现活塞杆M5运动的锁死，另一方面，左浮动活塞M8、右浮动活塞M9、右缸体M2，锁死销M10及活塞杆M5组成解锁油腔D，当解锁油腔D通高压油，锁死销M10将上移退出活塞杆环形凸台的凹槽，实现活塞杆运动的解锁；当锁死油腔E和解锁油腔D都接通油箱，在弹簧M11的作用下锁死销M10处于解锁状态。
优选地，所述伺服比例阀3为四位四通电磁阀。
优选地，所述伺服比例阀3、二位三通换向阀4、三位四通换向阀5、单向阀7、溢流阀8、蓄能器9和油压传感器10集成在一起。
优选地，执行控制器14和上位控制器15都为可编程单片机。
本发明还提供了一种利用系统实现汽车后轮转向控制的方法，
当选择后轮转向模式时，所述上位控制器15根据接收到的模式信号、方向盘转角信号以及车速信号，计算出后轮转向液压缸活塞杆的目标位移值，并将此目标位移值以及所选模式输出给执行控制器14，执行控制器14根据所选模式、目标位移值先后执行解锁功能、对中功能和转向功能：执行控制器14首先控制三位四通换向阀5移到中间的h位，将锁死腔E与解锁腔D都接通油箱1，在弹簧M11的作用下，锁死销M10将上移退出活塞杆M5环形凸台的凹槽，实现解锁；接着执行控制器14控制二位三通换向阀4接通斜通位，让对中油腔C与油箱连通，实现转向时对中功能不起作用；最后执行控制器14将目标位移值与由位移传感器11测量得到的实际位移进行对比，进过内部PID控制算法，输出PWM波控制伺服比例阀3的放大器，进而实现活塞杆M5在伺服比例阀3的控制下的伸出与缩回，实现位移伺服跟踪，完成伺服转向功能；
当选择后轮锁死模式时，先让转向功能处于自由随动状态，接着执行对中功能，最后执行锁死功能：首先，执行控制器14控制伺服比例阀3，使其处于h位，即将左转油腔A和右转油腔B都接通油箱，使转向功能处于自由随动状态，不起作用；然后执行控制器14控制二位三通换向阀4，使其处于直通位，即，使对中油腔C与高压油接通，在高压油的作用下，左浮动活塞M8和右浮动活塞M9带动活塞杆M5，使活塞杆M5向中间位置移动，实现对中功能；最后，当位移传感器11检测到活塞杆M5已经处于中位后，执行控制器14控制三位四通换向阀5由原来的h位切换到直通位，使解锁油腔D接通油箱1，而锁死油腔E接通高压油，在高压油的作用下，锁死销M10伸入到活塞杆M5的环形凹槽内，实现活塞杆M5运动的机械锁死，当锁死功能完全后，上位控制器15检测位移传感器11的值和油压传感器10的值是否都处于设定范围，如果是，则上位控制器15关闭油泵2，仅采用蓄能器9为对中功能和锁死功能进行压力补偿；当检测到油压传感器10测量的值低于预设值后，上位控制器15再次启动油泵2，为蓄能器9补压。
(三)有益效果
本发明设计的汽车后轮转向电控液压系统，具有安全可靠性高、结构简单、节能的特点；在液压缸中集成了机械对中功能和机械锁死功能，保证了对中位置精确、锁死可靠，具有很高的安全可靠性。该系统的液压缸将转向功能、对中功能、锁死功能集成为一体，可直接替换后桥横拉，同时将系统中液压控制阀集成为一个液压模块，使得整个系统结构简单，安装方便；该系统增加了蓄能器，在长时间的后轮锁死模式下，可由控制器关闭油泵，采用蓄能器提供对中和锁死油压，大大降低的能耗；该系统采用上位控制器和执行控制器组成的分层控制模式，由执行控制器、液压控制阀和液压缸组成的系统可以实现模块化，独立安装到多轴车辆的每一轴中，以实现多轴车辆的全轮转向模式。上位控制器为可编程单片机，可实现多轮转向模式。
附图说明
图1为后轮锁死模式下本发明实施例的系统整体结构示意图；
图2为后轮锁死模式下本发明实施例的系统中控制阀集成子系统结构示意图；
图3后轮锁死模式下的本发明实施例的系统中液压缸整体结构示意图；
图4后轮锁死模式下的本发明实施例的系统中液压缸局部结构示意图；
图5后轮转向模式下的本发明实施例的系统中液压缸局部结构示意图。
其中，M1—左缸体、M2—右缸体、M3—左端盖、M4—右端盖、M5—活塞杆、M6—活塞、M7—中间端盖、M8—左浮动活塞、M9—右浮动活塞、M10—锁死销、M11—弹簧、M12—锁死腔端盖；P1—左转油口、P2—右转油口、P3—对中油口、P4—锁死油口、P5—解锁油口；A—左转油腔、B—右转油腔、C—对中油腔、D—解锁油腔、E—锁死油腔；
1—油箱、2—油泵、3—伺服比例阀、4—二位三通换向阀、5—三位四通换向阀、6—液压缸、7—单向阀、8—溢流阀、9—蓄能器、10—油压传感器、11—位移传感器、12—方向盘转角传感器；13—模式选择开关、14—执行控制器、15—上位控制器、16—显示设备。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1、图2所示，本发明的汽车后轮转向电控液压系统包括：油箱1、油泵2、伺服比例阀3、二位三通换向阀4、三位四通换向阀5、液压缸6、单向阀7、溢流阀8、蓄能器9、油压传感器10、位移传感器11、方向盘转角传感器12、模式选择开关13、执行控制器14、上位控制器15、显示设备16。
如图3所示，液压缸6包括：左缸体M1、右缸体M2、左端盖M3、右端盖M4、活塞杆M5、活塞M6、中间端盖M7、左浮动活塞M8、右浮动活塞M9、锁死销(锁死活塞)M10、弹簧M11、锁死腔端盖M12等。其中，左缸体M1的右端面与中间端盖M7的左端面焊接在一起，右缸体M2的左端面与中间端盖M7的右端面焊接在一起，从而形成一个缸体，同时，在左端盖M3、右端盖M4、中间端盖M7及相应的密封作用下，将整个液压缸分割成左侧的具有转向功能的转向缸和右侧的具有对中功能的对中缸。另外，在对中缸中间位置径向开设与锁死活塞M10相配合的通孔，在锁死腔端盖M12及密封的作用下，形成了具有机械锁死功能的锁死缸。转向缸由左缸体M1、中间端盖M2、左端盖M3、活塞M6及活塞杆M5组成，形成左转油腔A和右转油腔B。通过对左转油腔A或右转油腔B通高压油可实现转向功能。对中缸由右缸体M2、中间端盖M7、右端盖M4、左浮动活塞M8、右浮动活塞M9及活塞杆M5组成，形成对中油腔C。当向对中油腔C通高压油，左浮动活塞M8和右浮动活塞M9在高压油的作用下将带动活塞杆环形凸台向对中缸缸体中间位置移动，最终在右缸体环形凸台的限位下，将活塞杆M5推到对中缸中间位置，即实现对中功能。锁死缸由锁死销M10、弹簧M11、锁死腔端盖M12及右缸体M2组成，形成锁死油腔E。当锁死油腔E通高压油，锁死销M10将下移伸入到活塞杆环形凸台的凹槽内，实现活塞杆M5运动的锁死，如图4所示。另一方面，左浮动活塞M8、右浮动活塞M9、右缸体M2，锁死销M10及活塞杆M5组成了解锁油腔D，当解锁油腔D通高压油，锁死销M10将上移退出活塞杆环形凸台的凹槽，实现活塞杆运动的解锁。另外，当锁死油腔E和解锁油腔D都接通油箱1，在弹簧M11的作用下锁死销M10处于解锁状态，如图5所示。
机械连接：液压缸6整体替代后桥横拉杆，实现活塞杆直线位移与车轮转角的机械传递；位移传感器11与液压缸6的活塞杆M7固接实现同轴运动，用于测量活塞杆M6的位移。
伺服比例阀3为四位四通电磁阀，具有阀芯位移反馈，配有放大器。该阀具有体积小、功率大、精度高、响应速度快、对油液的过滤精度要求低、无零位死区等优点。
液压系统连接：伺服比例阀3与液压缸6的左转油腔A和右转油腔B相接通,实现转向功能；二位三通换向阀4与液压缸的对中油腔C相接通，实现对中功能；三位四通换向阀5与锁死油腔E和解锁油腔D相接通，实现锁死/解锁功能。单向阀7与蓄能器9串联，一端接通油泵2高压油路，一端接通二位三通换向阀4和三位换向阀5的高压进油口，实现压力补偿。为了防止蓄能器压力过高同时监控对中油压值，蓄油器出油口并联溢流阀8和油压传感器10。为了简化系统并降低安装难度，将伺服比例阀3、二位三通换向阀4、三位四通换向阀5、单向阀7、溢流阀8、蓄能器9和油压传感器10集成在一起，并与液压缸6保持较近的距离，从而便于安装与布置。
电控系统连接：执行控制器14与伺服比例阀3的放大器、二位三通换向阀4、三位四通换向阀5连接，分别实现转向功能、对中功能和锁死/解锁功能。执行控制器14与位移传感器11连接，实现液压缸活塞杆位移伺服控制。执行控制器14与油压传感器10连接，实现油压的实时检测。执行控制器14通过总线方式与上位控制器15进行通信。上位控制器15接收方向盘转向传感器12和模式选择开关13的信息，根据控制算法，计算出后轮转向液压缸活塞杆的位移大小，将此目标位移传送给执行控制器14，执行控制器14接收到此目标控制值以及转向模式，对液压阀进行控制，实现伺服转向、对中或者锁死。上位控制器15与显示设备连接，显示后轮转向状态。执行控制器14和上位控制器15都为可编程单片机。执行控制器14接收活塞杆位移传感器11的位移值、油压传感器10的压力值以及上位控制器15输入的转向模式和活塞杆位移目标值。根据接收到的转向模式，执行控制器14控制二位三通换向阀4、三位四通换向阀5实现液压缸6的对中功能和锁死/解锁功能；根据接收到的转向模式、活塞杆位移目标值以及活塞杆位移的实际位移值，执行控制器14控制伺服比例阀3，实现活塞杆的位移，进而实现转向功能。
单向阀7、蓄能器9和溢流阀8组成了后轮锁死模式下的压力补偿，同时结合上位控制器15，可控制油泵2的起停，实现节能的目的。
汽车后轮转向控制方法的具体流程如下：
当驾驶员选择后轮转向模式时，如图1所示。上位控制器15根据接收到的模式信号、方向盘转角信号以及车速信号，根据控制算法，计算出后轮转向液压缸活塞杆的目标位移，并将此目标位移以及所选模式输出给执行控制器14。执行控制器14根据所选模式、目标位移先后执行解锁功能、对中功能和转向功能。即执行控制器14首先控制三位四通换向阀5移到中间的h位，将锁死腔E与解锁腔D都接通油箱1，在弹簧M11的作用下，锁死销M10将上移退出活塞杆环形凸台的凹槽，实现解锁；接着执行控制器14控制二位三通换向阀4接通斜通位，让对中油腔C与油箱1连通，实现转向时对中功能不起作用；最后执行控制器14将目标位移与由位移传感器11测量得到的实际位移进行对比，进过内部PID控制算法，输出PWM波控制伺服比例阀3的放大器，进而实现活塞杆在伺服比例阀3的控制下的伸出与缩回，实现位移伺服跟踪，完成伺服转向功能。
当驾驶员选择后轮锁死模式时，如图1所示。先让转向功能处于自由随动状态，接着执行对中功能，最后执行锁死功能。首先，执行控制器14控制伺服比例阀3，使其处于h位，即将左转油腔A和右转油腔B都接通油箱1，使转向功能处于自由随动状态，不起作用；然后执行控制器14控制二位三通换向阀4，使其处于直通位，即使对中油腔C与高压油接通，在高压油的作用下，左浮动活塞M8和右浮动活塞M9带动活塞杆M5，使活塞杆M5向中间位置移动，实现对中功能。最后，当活塞杆位移传感器11检测到活塞杆已经处于中位后，执行控制器14控制三位四通换向阀5由原来的h位切换到直通位，使解锁油腔D接通油箱1，而锁死油腔E接通高压油，在高压油的作用，锁死销M10伸入到活塞杆M5的环形凹槽内，实现活塞杆运动的机械锁死。当锁死功能完全后，上位控制器15检测活塞杆位移传感器11的值和油压传感器10的值是否都处于设定范围，如果是，则上位控制器15将关闭油泵2，即停止油泵2工作，仅采用蓄能器9为对中功能和锁死功能进行压力补偿，实现节能的目的；当检测到油压传感器10测量的值低于某一设定值后，上位控制器15再次启动油泵2，为蓄能器9补压。
为了保证后轮转向模式向后轮锁死模式切换过程的安全和顺畅，只有车速、方向盘转角、活塞杆位移满足一定条件时才能实现后轮锁死模式。如：当车速小5km/h时，可随时执行后轮锁死模式；当车速大于5km/h，方向盘转角小于20°时，并且活塞杆位移小于5mm时，可执行后轮锁死模式，否则不执行锁死模式，只在显示器提示驾驶员回正方向盘后再进行模式切换。
另外，当出现油泵不工作、液压系统泄等问题时，驾驶员停车后都可以选择后轮锁死模式，保证车辆在后轮转向系统失效时仍然可以正常行驶。
本发明的系统采用机械对中和机械锁死的方式使后轮长期保持直线行驶位置，定位精度高，锁死可靠，大大增加了系统的安全性。该系统的液压缸将转向功能、对中功能、锁死功能集成为一体，可直接替换后桥横拉，同时该系统中的液压控制阀都集成到一个阀块，使得整个系统结构简单，安装方便。该系统中增加了蓄能器，在长时间后轮锁死模式下，可通过上位控制器关闭油泵，仅由蓄能器进行压力补偿，使得整个系统比较节能。该系统采用上位控制器和执行控制器组成的分层控制模式，由执行控制器、液压控制阀和液压缸组成的系统可以实现模块化，独立安装到多轴车辆的每一轴中，容易实现多轴车辆的全轮转向模式，可移植性强，模块化程度高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法，其特征在于，包括：油箱(1)、油泵(2)、伺服比例阀(3)、二位三通换向阀(4)、三位四通换向阀(5)、液压缸(6)、单向阀(7)、溢流阀(8)、蓄能器(9)、油压传感器(10)、位移传感器(11)、方向盘转角传感器(12)、模式选择开关(13)、执行控制器(14)和上位控制器(15)；
所述液压缸(6)用于实现活塞杆(M5)直线位移与车轮转角的机械传递；位移传感器(11)与液压缸(6)的活塞杆(M5)固接实现同轴运动，用于测量活塞杆(M5)的位移；
所述油箱(1)与油泵(2)连接，伺服比例阀(3)与液压缸(6)的左转油腔(A)和右转油腔(B)相接通，实现转向功能；二位三通换向阀(4)与液压缸(6)的对中油腔(C)相接通，实现对中功能；三位四通换向阀(5)与锁死油腔(E)和解锁油腔(D)相接通，实现锁死或解锁功能；单向阀(7)与蓄能器(9)串联，一端接通油泵(2)高压油路，一端接通二位三通换向阀(4)和三位换向阀(5)的高压进油口，实现压力补偿，蓄能器(9)出油口并联溢流阀(8)和油压传感器(10)；伺服比例阀(3)、二位三通换向阀(4)、三位四通换向阀(5)、单向阀(7)、溢流阀(8)、蓄能器(9)和油压传感器(10)集成在一起；
所述执行控制器(14)与伺服比例阀(3)的放大器、二位三通换向阀(4)、三位四通换向阀(5)连接；执行控制器(14)与位移传感器(11)连接，实现液压缸(6)的活塞杆(M5)位移伺服控制；执行控制器(14)与油压传感器(10)连接，实现油压的实时检测；执行控制器(14)通过总线方式与上位控制器(15)进行通信；上位控制器(15)用于接收方向盘转向传感器(12)和模式选择开关(13)的信息，计算出后轮转向液压缸活塞杆的位移大小，将此目标位移值传送给执行控制器(14)；执行控制器(14)用于接收位移传感器(11)的位移值、油压传感器(10)的压力值以及上位控制器(15)输入的转向模式和活塞杆位移目标值，并根据接收到的转向模式，控制二位三通换向阀(4)、三位四通换向阀(5)实现液压缸(6)的对中功能和锁死/解锁功能；根据接收到的转向模式、活塞杆目标位移值以及活塞杆位移的实际位移值，控制伺服比例阀(3)，实现活塞杆的位移，进而实现转向功能。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液压缸(6)包括：左缸体(M1)、右缸体(M2)、左端盖(M3)、右端盖(M4)、活塞杆(M5)、活塞(M6)、中间端盖(M7)、左浮动活塞(M8)、右浮动活塞(M9)、锁死销(M10)、弹簧(M11)和锁死腔端盖(M12)；其中，左缸体(M1)的右端面与中间端盖(M7)的左端面焊接在一起，右缸体(M2)的左端面与中间端盖(M7)的右端面焊接在一起，从而形成一个缸体，同时，在左端盖(M3)、右端盖(M4)、中间端盖(M7)及相应的密封作用下，将整个液压缸(6)被分割成左侧的具有转向功能的转向缸和右侧的具有对中功能的对中缸；另外，在对中缸中间位置径向开设与锁死活塞(M10)相配合的通孔，在锁死腔端盖(M12)及密封的作用下，形成具有机械锁死功能的锁死缸；转向缸由所述左缸体(M1)、中间端盖(M2)、左端盖(M3)、活塞(M6)及活塞杆(M5)组成，形成左转油腔(A)和右转油腔(B)；通过对左转油腔(A)或右转油腔(B)通高压油可实现转向功能；对中缸由右缸体(M2)、中间端盖(M7)、右端盖(M4)、左浮动活塞(M8)、右浮动活塞(M9)及活塞杆(M5)组成，形成对中油腔(C)；当向对中油腔(C)通高压油，左浮动活塞(M8)和右浮动活塞(M9)在高压油的作用下将带动活塞杆环形凸台向对中缸缸体中间位置移动，最终在右缸体环形凸台的限位下，将活塞杆(M5)推到对中缸中间位置，即实现对中功能；锁死缸由所述锁死销(M10)、弹簧(M11)、锁死腔端盖(M12)及右缸体(M2)组成，形成锁死油腔(E)；当锁死油腔(E)通高压油，锁死销(M10)将下移伸入到活塞杆环形凸台的凹槽内，实现活塞杆(M5)运动的锁死，另一方面，左浮动活塞(M8)、右浮动活塞(M9)、右缸体(M2)，锁死销(M10)及活塞杆(M5)组成解锁油腔(D)，当解锁油腔(D)通高压油，锁死销(M10)将上移退出活塞杆环形凸台的凹槽，实现活塞杆运动的解锁；当锁死油腔(E)和解锁油腔(D)都接通油箱(1)，在弹簧(M11)的作用下锁死销(M10)处于解锁状态。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述伺服比例阀(3)为四位四通电磁阀。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述伺服比例阀(3)、二位三通换向阀(4)、三位四通换向阀(5)、单向阀(7)、溢流阀(8)、蓄能器(9)和油压传感器(10)集成在一起。
5.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述执行控制器(14)和上位控制器(15)都为可编程单片机。
6.一种利用权利要求1至5中任一项的系统实现汽车后轮转向控制的方法，其特征在于，
当选择后轮转向模式时，所述上位控制器(15)根据接收到的模式信号、方向盘转角信号以及车速信号，计算出后轮转向液压缸活塞杆的目标位移值，并将此目标位移值以及所选模式输出给执行控制器(14)，执行控制器(14)根据所选模式、目标位移值先后执行解锁功能、对中功能和转向功能：执行控制器(14)首先控制三位四通换向阀(5)移到中间的h位，将锁死腔(E)与解锁腔(D)都接通油箱(1)，在弹簧(M11)的作用下，锁死销(M10)将上移退出活塞杆(M5)环形凸台的凹槽，实现解锁；接着执行控制器(14)控制二位三通换向阀(4)接通斜通位，让对中油腔(C)与油箱(1)连通，实现转向时对中功能不起作用；最后执行控制器(14)将目标位移值与由位移传感器(11)测量得到的实际位移进行对比，进过内部PID控制算法，输出PWM波控制伺服比例阀(3)的放大器，进而实现活塞杆(M5)在伺服比例阀(3)的控制下的伸出与缩回，实现位移伺服跟踪，完成伺服转向功能；
当选择后轮锁死模式时，先让转向功能处于自由随动状态，接着执行对中功能，最后执行锁死功能：首先，执行控制器(14)控制伺服比例阀(3)，使其处于h位，即将左转油腔(A)和右转油腔(B)都接通油箱，使转向功能处于自由随动状态，不起作用；然后执行控制器(14)控制二位三通换向阀(4)，使其处于直通位，即，使对中油腔(C)与高压油接通，在高压油的作用下，左浮动活塞(M8)和右浮动活塞(M9)带动活塞杆(M5)，使活塞杆(M5向中间位置移动，实现对中功能；最后，当位移传感器(11)检测到活塞杆(M5)已经处于中位后，执行控制器(14)控制三位四通换向阀(5)由原来的h位切换到直通位，使解锁油腔(D)接通油箱(1)，而锁死油腔(E)接通高压油，在高压油的作用下，锁死销(M10)伸入到活塞杆(M5)的环形凹槽内，实现活塞杆(M5)运动的机械锁死，当锁死功能完全后，上位控制器(15)检测位移传感器(11)的值和油压传感器(10)的值是否都处于设定范围，如果是，则上位控制器(15)关闭油泵(2)，仅采用蓄能器(9)为对中功能和锁死功能进行压力补偿；当检测到油压传感器(10)测量的值低于预设值后，上位控制器(15)再次启动油泵(2)，为蓄能器(9)补压。
CN201510890545.9A 2015-12-07 2015-12-07 汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法 Expired - Fee Related CN105539574B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510890545.9A CN105539574B (zh) 2015-12-07 2015-12-07 汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510890545.9A CN105539574B (zh) 2015-12-07 2015-12-07 汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105539574A true CN105539574A (zh) 2016-05-04
CN105539574B CN105539574B (zh) 2017-09-26

Family

ID=55819244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510890545.9A Expired - Fee Related CN105539574B (zh) 2015-12-07 2015-12-07 汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105539574B (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108128349A (zh) * 2017-11-22 2018-06-08 徐州重型机械有限公司 一种轮式重载车辆转向中位控制系统及调整方法
CN108762347A (zh) * 2018-04-25 2018-11-06 广州市香港科大霍英东研究院 二维优化电液伺服系统及其实现方法
CN108980139A (zh) * 2018-07-24 2018-12-11 北京理工大学 双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸
CN110027606A (zh) * 2018-01-12 2019-07-19 芜湖联合新能源重卡产业技术研究院有限公司 商用车及其全轮转向系统
CN110126912A (zh) * 2019-05-13 2019-08-16 成都凯天电子股份有限公司 控制回正机务工作平台的自动回正转向系统
CN110282010A (zh) * 2019-04-22 2019-09-27 中国北方车辆研究所 一种转向回位锁止机构总成及其转向系统
CN110486336A (zh) * 2019-08-19 2019-11-22 湖北航天技术研究院特种车辆技术中心 一种集成式转向对中阀组
CN110630571A (zh) * 2019-09-26 2019-12-31 湖北航天技术研究院特种车辆技术中心 一种对中控制阀组
CN111619663A (zh) * 2019-04-22 2020-09-04 中国北方车辆研究所 一种前桥转向方法及转向系统
CN111619648A (zh) * 2019-04-22 2020-09-04 中国北方车辆研究所 一种方向盘及转向器总成以及转向系统
CN111845928A (zh) * 2019-04-22 2020-10-30 中国北方车辆研究所 一种前桥转向油罐总成以及转向系统
CN112298346A (zh) * 2020-11-05 2021-02-02 湖北航天技术研究院特种车辆技术中心 一种车辆后轮转向控制系统
CN112373560A (zh) * 2020-11-24 2021-02-19 合肥工业大学 车辆同步转向的期望转向曲线确定方法、控制方法及系统
CN113859355A (zh) * 2021-09-30 2021-12-31 三一专用汽车有限责任公司 一种工程车辆及其电控液压转向系统、控制方法、控制器
CN113911207A (zh) * 2021-09-30 2022-01-11 中国北方车辆研究所 一种带有自动对中及应急启动功能的转向系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101947975A (zh) * 2010-09-28 2011-01-19 中国三江航天工业集团公司特种车辆技术中心 一种数控后组转向控制装置
CN201890263U (zh) * 2010-12-08 2011-07-06 江苏罡阳动力转向器厂 车用电控液压助力转向系统
DE102012021207A1 (de) * 2012-10-30 2014-04-30 Weber-Hydraulik Gmbh Hydrostatische Stellschaltung sowie deren Verwendung
CN104386123A (zh) * 2014-12-05 2015-03-04 衡阳合力工业车辆有限公司 牵引车及其液压转向系统
CN104554432A (zh) * 2014-05-29 2015-04-29 四川大学 一种新型工程机械线控转向系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101947975A (zh) * 2010-09-28 2011-01-19 中国三江航天工业集团公司特种车辆技术中心 一种数控后组转向控制装置
CN201890263U (zh) * 2010-12-08 2011-07-06 江苏罡阳动力转向器厂 车用电控液压助力转向系统
DE102012021207A1 (de) * 2012-10-30 2014-04-30 Weber-Hydraulik Gmbh Hydrostatische Stellschaltung sowie deren Verwendung
CN104554432A (zh) * 2014-05-29 2015-04-29 四川大学 一种新型工程机械线控转向系统
CN104386123A (zh) * 2014-12-05 2015-03-04 衡阳合力工业车辆有限公司 牵引车及其液压转向系统

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108128349A (zh) * 2017-11-22 2018-06-08 徐州重型机械有限公司 一种轮式重载车辆转向中位控制系统及调整方法
CN110027606A (zh) * 2018-01-12 2019-07-19 芜湖联合新能源重卡产业技术研究院有限公司 商用车及其全轮转向系统
CN108762347A (zh) * 2018-04-25 2018-11-06 广州市香港科大霍英东研究院 二维优化电液伺服系统及其实现方法
CN108762347B (zh) * 2018-04-25 2023-09-29 广州市香港科大霍英东研究院 二维优化电液伺服系统及其实现方法
CN108980139A (zh) * 2018-07-24 2018-12-11 北京理工大学 双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸
CN111619663B (zh) * 2019-04-22 2021-05-14 中国北方车辆研究所 一种前桥转向方法及转向系统
CN111619648B (zh) * 2019-04-22 2021-07-06 中国北方车辆研究所 一种方向盘及转向器总成以及转向系统
CN111845928B (zh) * 2019-04-22 2022-03-15 中国北方车辆研究所 一种前桥转向油罐总成以及转向系统
CN110282010B (zh) * 2019-04-22 2020-08-18 中国北方车辆研究所 一种转向回位锁止机构总成及其转向系统
CN111619663A (zh) * 2019-04-22 2020-09-04 中国北方车辆研究所 一种前桥转向方法及转向系统
CN111619661A (zh) * 2019-04-22 2020-09-04 中国北方车辆研究所 一种前后桥同向转向方法及转向系统
CN111619662A (zh) * 2019-04-22 2020-09-04 中国北方车辆研究所 一种4x4机电液全轮转向系统的前后桥反向转向方法
CN111619648A (zh) * 2019-04-22 2020-09-04 中国北方车辆研究所 一种方向盘及转向器总成以及转向系统
CN111845928A (zh) * 2019-04-22 2020-10-30 中国北方车辆研究所 一种前桥转向油罐总成以及转向系统
CN111874092A (zh) * 2019-04-22 2020-11-03 中国北方车辆研究所 一种转向回位锁止机构总成操作系统
CN111874093A (zh) * 2019-04-22 2020-11-03 中国北方车辆研究所 一种前桥转向的操作方法及其操作系统
CN111891213A (zh) * 2019-04-22 2020-11-06 中国北方车辆研究所 一种后桥转向的控制回位锁止机构的方法及系统
CN111619662B (zh) * 2019-04-22 2021-06-22 中国北方车辆研究所 一种4x4机电液全轮转向系统的前后桥反向转向方法
CN111619661B (zh) * 2019-04-22 2021-05-28 中国北方车辆研究所 一种前后桥同向转向方法及转向系统
CN110282010A (zh) * 2019-04-22 2019-09-27 中国北方车辆研究所 一种转向回位锁止机构总成及其转向系统
CN110126912A (zh) * 2019-05-13 2019-08-16 成都凯天电子股份有限公司 控制回正机务工作平台的自动回正转向系统
CN110486336B (zh) * 2019-08-19 2020-11-10 湖北航天技术研究院特种车辆技术中心 一种集成式转向对中阀组
CN110486336A (zh) * 2019-08-19 2019-11-22 湖北航天技术研究院特种车辆技术中心 一种集成式转向对中阀组
CN110630571B (zh) * 2019-09-26 2021-04-13 湖北航天技术研究院特种车辆技术中心 一种对中控制阀组
CN110630571A (zh) * 2019-09-26 2019-12-31 湖北航天技术研究院特种车辆技术中心 一种对中控制阀组
CN112298346A (zh) * 2020-11-05 2021-02-02 湖北航天技术研究院特种车辆技术中心 一种车辆后轮转向控制系统
CN112373560A (zh) * 2020-11-24 2021-02-19 合肥工业大学 车辆同步转向的期望转向曲线确定方法、控制方法及系统
CN113859355A (zh) * 2021-09-30 2021-12-31 三一专用汽车有限责任公司 一种工程车辆及其电控液压转向系统、控制方法、控制器
CN113911207A (zh) * 2021-09-30 2022-01-11 中国北方车辆研究所 一种带有自动对中及应急启动功能的转向系统
CN113859355B (zh) * 2021-09-30 2023-02-17 三一专用汽车有限责任公司 一种工程车辆及其电控液压转向系统、控制方法、控制器
CN113911207B (zh) * 2021-09-30 2024-02-20 中国北方车辆研究所 一种带有自动对中及应急启动功能的转向系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN105539574B (zh) 2017-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105539574A (zh) 汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法
CN108045432B (zh) 转向油缸、液压助力转向系统、转向车桥及车辆
EP2927093B1 (en) Follow-up steering control system of multi-axle automobile crane and multi-axle automobile crane
CN102372022B (zh) 多轴车辆电液伺服转向系统、转向控制方法和多轴车辆
CN104443025B (zh) 一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统及控制方法
US11364950B2 (en) Steering control system and method as well as crane
CN106828597B (zh) 转向控制系统、起重机和转向控制方法
CN103043092B (zh) 一种具有机械锁死功能的液压对中缸
CN104608819B (zh) 用于多轴车辆的多轴转向系统和多轴车辆
CN104290814B (zh) 一种转向轮前束值液压调整机构
CN107364489A (zh) 一种重型载重汽车用电液转向控制系统
CN104742966B (zh) 一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置
US20220234650A1 (en) Steering system of engineering vehicle and backhoe loader
CN105438256A (zh) 转向控制方法、装置及起重机
CN103625546B (zh) 辅助助力转向控制方法、装置和车辆
CN101450679B (zh) 液控传输液压助力的多桥转向系统
CN202923705U (zh) 多轴汽车起重机的随动转向控制系统及多轴汽车起重机
CN209096812U (zh) 一种无人驾驶矿车转向系统
CN207955772U (zh) 转向油缸、液压助力转向系统、转向车桥及车辆
CN203528594U (zh) 一种汽车转向系统
CN217170785U (zh) 一种混合动力特种汽车底盘多模式转向系统
CN203450197U (zh) 一种牵引车液压转向系统
CN104176118A (zh) 汽车起重机及其缸控转向系统
CN203651885U (zh) 一种用于重型车辆的辅助转向控制系统
CN104058006B (zh) 一种车辆横向行驶转向机构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170926

Termination date: 20201207

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee