CN107176204A - 液压轮毂马达辅助差动助力转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明旨在解决传统液压助力转向系统无法进行主动控制、且仅靠传统液压助力转向系统无法保证失效情况下的转向助力轻便性和安全性等问题,提出了一种液压轮毂马达辅助差动助力转向系统。液压控制单元根据驾驶员需求及车辆行驶状态，通过控制阀组元件动作，实现多种工作模式，包括传统直行模式、转向液压缸助力模式、直行泵辅助驱动模式、转向联合助力模式及转向液压马达助力模式。本发明提供的系统既可以在传统液压助力转向系统失效的情况下继续提供转向助力，保证助力转向系统的轻便性和安全性；又可以通过液压控制单元对助力转向系统进行主动控制，优化助力特性，有效提高助力转向系统的性能。

Description

液压轮毂马达辅助差动助力转向系统

技术领域

本发明涉及差动助力转向系统，更确切地说，本发明涉及液压轮毂马达辅助差动助力转向系统。

背景技术

重型商用车由于常常运行在泥泞、积水、沙地等低附着系数路面，车辆行驶工况复杂多变，因此容易导致驱动力不足而发生驱动轮打滑的情况。运用液压辅助驱动技术可以解决这一问题，通过在车辆前轮轮毂中安装液压轮毂马达，可以适时地给车辆提供辅助驱动力，使车辆从传统的后轮驱动车辆变为四轮驱动车辆。同时，由于重型商用车自重大、路况复杂，对车辆助力转向系统的轻便性、安全性及助力特性也提出了更高的要求。设计基于液压轮毂马达的差动助力转向系统，将有效提高车辆助力转向系统的性能。

日本、欧美等的一些车企如力士乐、波克兰、MAN等公司都已相继推出了自己的液压辅助驱动车辆，并将其成功运用于实车。而近几年，为充分运用液压驱动系统的突出优势以满足实际工程需要，国内学者也对液压辅助驱动系统展开了相关研究。如中国专利公布号为CN104859424A，公布日为2015-08-26，公开了一种液压轮毂马达辅助驱动系统。该辅助驱动系统采用了液压泵、液压控制阀组及液压马达构成的闭式回路，能够有效提高车辆在低附着路面上的动力性。中国专利公布号为CN105459804A，公布日为2016-04-06，公开了一种轮毂马达液压混合动力系统。该系统可以切换更多的工作模式以适应更复杂的工作环境，且可以实现制动能量的回收，同时，在分离路面下切换液压马达的串并联回路可以保证系统可靠性。然而，现有专利所公开的液压辅助驱动系统都只考虑车辆在直行工况下的工作模式，装备该系统的车辆也只采用液压助力转向系统进行转向助力。考虑重型商用车的运行环境恶劣，且车体自重大，传统液压助力转向系统一旦失效，不仅导致方向盘转向沉重，而且威胁行车安全,并且传统液压助力转向系统无法进行主动控制，转向助力特性有待优化。通过设计合理的控制阀组，提出基于液压轮毂马达的差动助力转向系统，从而实现主动转向控制。并且与传统液压助力转向系统高度集成，可以充分发挥液压系统的高比功率、技术成熟等优点，且双助力系统集成度高、结构紧凑、改造成本低，还可以在传统液压助力转向系统失效的情况下正常助力，保证了助力转向的轻便性和安全性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服传统重型商用车液压助力转向系统无法进行主动控制、且仅靠传统液压助力转向系统无法保证失效情况下的转向助力轻便性和安全性等问题，提供了一种液压轮毂马达辅助差动助力转向系统。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统包括液压辅助驱动模块、差动助力转向模块、液压控制单元、取力装置、动力输入装置、一号液压轮毂马达、一号车轮、二号液压轮毂马达、二号车轮、转向机械传动机构及储油箱。

取力装置与动力输入装置采用万向节或花键副相连接，动力输入装置与液压辅助驱动模块的动力输入端口M1同轴连接，液压辅助驱动模块的外接端口D、外接端口A1、外接端口B1、外接端口A2、外接端口B2依次与差动助力转向模块的外接端口SD、外接端口SA1、外接端口SB1、外接端口SA2、外接端口SB2管路连接，液压辅助驱动模块的外接端口T1、外接端口T2、外接端口T3、外接端口T4与储油箱管路连接，差动助力转向模块的外接端口MA1、外接端口MB1、外接端口MD1依次与一号液压轮毂马达的主端口a1、主端口b1及泄流端口d1管路连接，差动助力转向模块的外接端口MA2、外接端口MB2、外接端口MD2依次与二号液压轮毂马达的主端口a2、主端口b2及泄流端口d2管路连接，一号液压轮毂马达与一号车轮同轴连接，二号液压轮毂马达与二号车轮同轴连接，差动助力转向模块通过转向机械传动机构与一号车轮、二号车轮机械连接。

技术方案中所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统，其特征在于，所述的液压辅助驱动模块包括液压泵、补油泵、一号单向阀、一号溢流阀、二号单向阀、二号溢流阀、三号溢流阀、一号两位两通电磁换向阀、三位三通液动换向阀、四号溢流阀、一号两位四通液动换向阀、两位三通电磁换向阀、二号两位四通电磁换向阀、三号两位四通电磁换向阀、二号两位四通液动换向阀、三号两位四通液动换向阀与五号溢流阀。

液压泵的输入轴通过液压辅助驱动模块的动力输入端口M1与动力输入装置同轴连接，液压泵的端口a与一号单向阀的出油口、一号溢流阀的进油口、三位三通液动换向阀的控制端口X及其端口A以及一号两位四通液动换向阀的端口P管路连接，液压泵的端口b与二号单向阀的出油口、二号溢流阀的进油口、三位三通液动换向阀的控制端口Y及其端口B以及一号两位四通液动换向阀的端口T管路连接，补油泵与液压泵同轴连接，补油泵的端口a与三号溢流阀的进油口、一号单向阀的进油口、一号溢流阀的出油口、二号单向阀的进油口、二号溢流阀的出油口及一号两位两通电磁换向阀的端口P管路连接，补油泵的端口b与液压辅助驱动模块的外接端口T1管路连接，三号溢流阀的出油口与液压辅助驱动模块的外接端口T2管路连接，一号两位两通电磁换向阀的端口A与两位三通电磁换向阀的端口P、二号两位四通电磁换向阀的端口P及三号两位四通电磁换向阀的端口P管路连接，三位三通液动换向阀的端口T与四号溢流阀的进油口管路连接，四号溢流阀的出油口与液压辅助驱动模块(I)的外接端口T3管路连接,一号两位四通液动换向阀的控制端口与两位三通电磁换向阀的端口A管路连接，一号两位四通液动换向阀的端口A与二号两位四通液动换向阀的端口P、三号两位四通液动换向阀的端口P管路连接，一号两位四通液动换向阀的端口B与二号两位四通液动换向阀的端口T、三号两位四通液动换向阀的端口T管路连接,两位三通电磁换向阀的端口T与二号两位四通电磁换向阀的端口T、三号两位四通电磁换向阀的端口T及液压辅助驱动模块(I)的外接端口T4管路连接，二号两位四通电磁换向阀的端口A与二号两位四通液动换向阀的控制端口X、五号溢流阀的进油口及液压辅助驱动模块(I)的外接端口D管路连接，五号溢流阀的出油口与储油箱管路连接，二号两位四通电磁换向阀的端口B与二号两位四通液动换向阀的控制端口Y管路连接，三号两位四通电磁换向阀的端口A与三号两位四通液动换向阀的控制端口X管路连接，三号两位四通电磁换向阀的端口B与三号两位四通液动换向阀的控制端口Y管路连接，二号两位四通液动换向阀的端口A与液压辅助驱动模块(I)的外接端口A1管路连接，二号两位四通液动换向阀的端口B与液压辅助驱动模块(I)的外接端口B1管路连接，三号两位四通液动换向阀的端口A与液压辅助驱动模块(I)的外接端口A2管路连接，三号两位四通液动换向阀的端口B与液压辅助驱动模块(I)的外接端口B2管路连接，液压控制单元(III)通过电信号线和液压泵的排量调节控制信号输入端、一号两位两通电磁换向阀、两位三通电磁换向阀、二号两位四通电磁换向阀及三号两位四通电磁换向阀的控制信号输入端连接。

技术方案中所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统，其特征在于，所述的差动助力转向模块(II)包括方向盘、方向盘转角传感器、转向控制阀、转向动力缸、四号两位四通电磁换向阀、四号两位四通液动换向阀、五号两位四通电磁换向阀、五号两位四通液动换向阀与六号溢流阀。

方向盘的转向管柱与转向控制阀的阀芯连接，方向盘转角传感器安装在方向盘的转向管柱上，转向动力缸的活塞杆与方向盘的转向管柱、转向机械传动机构机械连接，转向控制阀为三位四通换向阀，转向控制阀的端口P与差动助力转向模块(II)的外接端口SD、外接端口MD1、外接端口MD2及六号溢流阀的进油口管路连接，六号溢流阀的出油口、转向控制阀的端口T与储油箱管路连接，转向控制阀的端口A与四号两位四通电磁换向阀的端口P、五号两位四通电磁换向阀的端口P及转向动力缸的A腔管路连接，转向控制阀的端口B与四号两位四通电磁换向阀的端口T、五号两位四通电磁换向阀的端口T及转向动力缸的B腔管路连接，四号两位四通电磁换向阀的端口A与四号两位四通液动换向阀的控制端口X管路连接，四号两位四通电磁换向阀的端口B与四号两位四通液动换向阀的控制端口Y管路连接，四号两位四通液动换向阀的端口P、端口T、端口A、端口B依次与差动助力转向模块(II)的外接端口SA1、外接端口SB1、外接端口MA1、外接端口MB1管路连接，五号两位四通电磁换向阀的端口A与五号两位四通液动换向阀的控制端口X管路连接，五号两位四通电磁换向阀的端口B与五号两位四通液动换向阀的控制端口Y管路连接，五号两位四通液动换向阀的端口P、端口T、端口A、端口B依次与差动助力转向模块(II)的外接端口SA2、外接端口SB2、外接端口MA2、外接端口MB2管路连接，液压控制单元(III)通过电信号线和方向盘转角传感器的信号输出端、四号两位四通电磁换向阀的控制信号输入端、四号两位四通电磁换向阀的控制信号输入端连接。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统与现有电动轮汽车差动助力转向系统相比，充分发挥了液压系统的高比功率、技术成熟、改造成本低等优点；

2.本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统与传统液压助力转向系统高度集成，共用一套动力油泵，结构紧凑，成本低；

3.本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统可以在传统液压助力转向系统失效的情况下继续提供转向助力，保证助力转向系统的轻便性和安全性；

4.本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统可通过液压控制单元实现对助力转向系统的有效干预和控制，对系统的主动控制提高转向的安全性和可靠性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统结构原理示意图及传统直行模式下的各阀组元件连接关系示意图；

图2为本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统在转向液压缸助力模式下的各阀组元件连接关系示意图；

图3为本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统在直行泵辅助驱动模式下的各阀组元件连接关系示意图；

图4为本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统在转向联合助力模式下的各阀组元件连接关系示意图；

图5为本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统在转向液压马达助力模式下的各阀组元件连接关系示意图；

图中：I.液压辅助驱动模块，II.差动助力转向模块，III.液压控制单元，1.取力装置，2.动力输入装置，3.一号液压轮毂马达，4.一号车轮，5.二号液压轮毂马达，6.二号车轮，7.转向机械传动机构，8.储油箱，9.液压泵，10.补油泵，11.一号单向阀，12.一号溢流阀，13.二号单向阀，14.二号溢流阀，15.三号溢流阀，16.一号两位两通电磁换向阀，17.三位三通液动换向阀，18.四号溢流阀，19.一号两位四通液动换向阀，20.两位三通电磁换向阀，21.二号两位四通电磁换向阀，22.三号两位四通电磁换向阀，23.二号两位四通液动换向阀，24.三号两位四通液动换向阀，25.五号溢流阀，26.方向盘，27.方向盘转角传感器，28.转向控制阀，29.转向动力缸，30.四号两位四通电磁换向阀，31.四号两位四通液动换向阀，32.五号两位四通电磁换向阀，33.五号两位四通液动换向阀，34.六号溢流阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1，本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统包括液压辅助驱动模块I、差动助力转向模块II、液压控制单元III、取力装置1、动力输入装置2、一号液压轮毂马达3、一号车轮4、二号液压轮毂马达5、二号车轮6、转向机械传动机构7及储油箱8。取力装置1可以是一组或多组变速齿轮,取力装置1的安装位置依实际情况可以是发动机的动力输出端或变速器的动力输出端。取力装置1与动力输入装置2采用万向节或花键副相连接，动力输入装置2与液压辅助驱动模块I的动力输入端口M1同轴连接。取力装置1为液压泵9和补油泵10提供动力。液压辅助驱动模块I的外接端口D、外接端口A1、外接端口B1、外接端口A2、外接端口B2依次与差动助力转向模块II的外接端口SD、外接端口SA1、外接端口SB1、外接端口SA2、外接端口SB2管路连接，液压辅助驱动模块I的外接端口T1、外接端口T2、外接端口T3、外接端口T4与储油箱8管路连接。差动助力转向模块II的外接端口MA1、外接端口MB1、外接端口MD1依次与一号液压轮毂马达3的主端口a1、主端口b1及泄流端口d1管路连接，差动助力转向模块II的外接端口MA2、外接端口MB2、外接端口MD2依次与二号液压轮毂马达5的主端口a2、主端口b2及泄流端口d2管路连接。一号液压轮毂马达3和二号液压轮毂马达5均为径向柱塞式双向定量马达，一号液压轮毂马达3与一号车轮4同轴连接，二号液压轮毂马达5与二号车轮6同轴连接，差动助力转向模块II通过转向机械传动机构7与一号车轮4、二号车轮6机械连接。转向机械传动机构7可以是但不限于是传统液压助力转向系统的转向传动机构，可由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形等零部件共同组成，其中转向梯形由梯形臂、转向横拉杆和前梁共同构成。

参阅图1，本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统的液压辅助驱动模块I包括液压泵9、补油泵10、一号单向阀11、一号溢流阀12、二号单向阀13、二号溢流阀14、三号溢流阀15、一号两位两通电磁换向阀16、三位三通液动换向阀17、四号溢流阀18、一号两位四通液动换向阀19、两位三通电磁换向阀20、二号两位四通电磁换向阀21、三号两位四通电磁换向阀22、二号两位四通液动换向阀23、三号两位四通液动换向阀24与五号溢流阀25。液压泵9是双向作用的柱塞式变量泵，为系统提供高压油液。液压控制单元III发出PWM控制命令，控制液压泵9的斜盘开度，以调节输出排量。补油泵10是一个单向定量泵，从储油箱8中吸油为油路补充稳定油液。液压泵9的输入轴通过液压辅助驱动模块I的动力输入端口M1与动力输入装置2同轴连接，液压泵9的端口a与一号单向阀11的出油口、一号溢流阀12的进油口、三位三通液动换向阀17的控制端口X及其端口A以及一号两位四通液动换向阀19的端口P管路连接，液压泵9的端口b与二号单向阀13的出油口、二号溢流阀14的进油口、三位三通液动换向阀17的控制端口Y及其端口B以及一号两位四通液动换向阀19的端口T管路连接，补油泵10与液压泵9同轴连接，补油泵10的端口a与三号溢流阀15的进油口、一号单向阀11的进油口、一号溢流阀12的出油口、二号单向阀13的进油口、二号溢流阀14的出油口及一号两位两通电磁换向阀16的端口P管路连接，补油泵10的端口b与液压辅助驱动模块I的外接端口T1管路连接，三号溢流阀15的出油口与液压辅助驱动模块I的外接端口T2管路连接。一号单向阀11和二号单向阀13只允许油液从补油泵10流向系统主油路，一号溢流阀12和二号溢流阀14用于限制主油路的最高压力。三号溢流阀15用于限制补油泵出口压力。一号两位两通电磁换向阀16的端口A与两位三通电磁换向阀20的端口P、二号两位四通电磁换向阀21的端口P及三号两位四通电磁换向阀22的端口P管路连接。一号两位两通电磁换向阀16为电磁换向阀，电磁铁操纵，弹簧复位，其控制信号输入端通过电线和液压控制单元III的引脚连接，它的作用是控制补油回路的开关。

参阅图1，三位三通液动换向阀17的端口T与四号溢流阀18的进油口管路连接，四号溢流阀18的出油口与液压辅助驱动模块I的外接端口T3管路连接。当三位三通液动换向阀17的两个控制端口间出现较大压差时，低压油液从三位三通液动换向阀17的端口T经四号溢流阀18流入储油箱8，四号溢流阀18作为背压阀。三位三通液动换向阀17与四号溢流阀18构成冷却回路。一号两位四通液动换向阀19的控制端口与两位三通电磁换向阀20的端口A管路连接，一号两位四通液动换向阀19的端口A与二号两位四通液动换向阀23的端口P、三号两位四通液动换向阀24的端口P管路连接，一号两位四通液动换向阀19的端口B与二号两位四通液动换向阀23的端口T、三号两位四通液动换向阀24的端口T管路连接,两位三通电磁换向阀20的端口T与二号两位四通电磁换向阀21的端口T、三号两位四通电磁换向阀22的端口T及液压辅助驱动模块I的外接端口T4管路连接，二号两位四通电磁换向阀21的端口A与二号两位四通液动换向阀23的控制端口X、五号溢流阀25的进油口及液压辅助驱动模块I的外接端口D管路连接，五号溢流阀25的出油口与储油箱8管路连接，二号两位四通电磁换向阀21的端口B与二号两位四通液动换向阀23的控制端口Y管路连接，三号两位四通电磁换向阀22的端口A与三号两位四通液动换向阀24的控制端口X管路连接，三号两位四通电磁换向阀22的端口B与三号两位四通液动换向阀24的控制端口Y管路连接，二号两位四通液动换向阀23的端口A与液压辅助驱动模块I的外接端口A1管路连接，二号两位四通液动换向阀23的端口B与液压辅助驱动模块I的外接端口B1管路连接，三号两位四通液动换向阀24的端口A与液压辅助驱动模块I的外接端口A2管路连接，三号两位四通液动换向阀24的端口B与液压辅助驱动模块I的外接端口B2管路连接，液压控制单元III通过电信号线和液压泵9的排量调节控制信号输入端、一号两位两通电磁换向阀16、两位三通电磁换向阀20、二号两位四通电磁换向阀21及三号两位四通电磁换向阀22的控制信号输入端连接。

参阅图1，本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统的差动助力转向模块II包括方向盘26、方向盘转角传感器27、转向控制阀28、转向动力缸29、四号两位四通电磁换向阀30、四号两位四通液动换向阀31、五号两位四通电磁换向阀32、五号两位四通液动换向阀33与六号溢流阀34。方向盘26的转向管柱与转向控制阀28的阀芯连接，通过改变方向盘26的转角可以改变转向控制阀28的阀芯位置，从而改变液压油的流向和流量。方向盘转角传感器27安装在方向盘26的转向管柱上，用来检测方向盘转角，经过液压控制单元III的计算还可以得到方向盘转动速度等信息。转向动力缸29的活塞杆与方向盘26的转向管柱、转向机械传动机构7机械连接。转向控制阀28为三位四通换向阀，可以是滑阀式或是转阀式，转向控制阀28的端口P与差动助力转向模块II的外接端口SD、外接端口MD1、外接端口MD2及六号溢流阀34的进油口管路连接，六号溢流阀34的出油口、转向控制阀28的端口T与储油箱8管路连接，六号溢流阀34用于限制转向系统油路的最高压力。转向控制阀28的端口A与四号两位四通电磁换向阀30的端口P、五号两位四通电磁换向阀32的端口P及转向动力缸29的A腔管路连接，转向控制阀28的端口B与四号两位四通电磁换向阀30的端口T、五号两位四通电磁换向阀32的端口T及转向动力缸29的B腔管路连接。四号两位四通电磁换向阀30的端口A与四号两位四通液动换向阀31的控制端口X管路连接，四号两位四通电磁换向阀30的端口B与四号两位四通液动换向阀31的控制端口Y管路连接，四号两位四通液动换向阀31的端口P、端口T、端口A、端口B依次与差动助力转向模块II的外接端口SA1、外接端口SB1、外接端口MA1、外接端口MB1管路连接，五号两位四通电磁换向阀32的端口A与五号两位四通液动换向阀33的控制端口X管路连接，五号两位四通电磁换向阀32的端口B与五号两位四通液动换向阀33的控制端口Y管路连接，五号两位四通液动换向阀33的端口P、端口T、端口A、端口B依次与差动助力转向模块II的外接端口SA2、外接端口SB2、外接端口MA2、外接端口MB2管路连接，液压控制单元III通过电信号线和方向盘转角传感器27的信号输出端、四号两位四通电磁换向阀30的控制信号输入端、四号两位四通电磁换向阀30的控制信号输入端连接。四号两位四通电磁换向阀30和五号两位四通电磁换向阀32通过液压控制单元III的控制来改变油路的通断及流量。流经四号两位四通液动换向阀31和五号两位四通液动换向阀33的油液流向及流量分别由四号两位四通电磁换向阀30和五号两位四通电磁换向阀32在它们控制端口X、Y产生的压力差决定的。四号两位四通电磁换向阀30(或五号两位四通电磁换向阀32)和四号两位四通液动换向阀31(或五号两位四通液动换向阀33)的组合，在驾驶员方向盘和液压控制单元III的操作控制下，便可实现随着方向盘的转动，改变转向轮中液压轮毂马达的转矩大小从而产生差动转向力矩，最终在左右转向轮间的差动转向力矩的作用下实现转向助力的目的。

参阅图1～5，下面详细说明在传统直行模式、转向液压缸助力模式、直行泵辅助驱动模式、转向联合助力模式及转向液压马达助力模式时，系统中各个阀的切换位置及它们实现的功能。图中用带箭头的点画线表示当前工作路径。

参阅图1，本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统工作于传统直行模式。在该模式下，液压马达不参与驱动车辆，转向助力系统也不工作，车辆处于传统后驱行驶状态直线行驶。此时，一号两位两通电磁换向阀16、一号两位四通液动换向阀19、两位三通电磁换向阀20、二号两位四通电磁换向阀21、三号两位四通电磁换向阀22、二号两位四通液动换向阀23、三号两位四通液动换向阀24、四号两位四通液动换向阀31、五号两位四通电磁换向阀32、五号两位四通液动换向阀33均处于I位，三位三通液动换向阀17和转向控制阀28处于II位。一号两位两通电磁换向阀16处于I位，补油泵10始终给助力转向系统提供持续稳定油液，时刻准备着转向时给助力转向系统供能。

参阅图2，本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统工作于转向液压缸助力模式。该模式是在传统后驱模式下，液压轮毂马达不参与辅助驱动车辆，驾驶员转动方向盘转向时，仅由传统液压助力转向系统提供转向助力。此时，转向控制阀28在方向盘26转向管柱的带动下处于I位或III位，高压油液进入转向动力缸29A腔或B腔，从而推动转向机械传动机构7动作，带动车轮实现转向。其余阀组元件的工作位置同传统直行模式保持不变。

参阅图3，本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统工作于直行泵辅助驱动模式。该模式是在传统直行模式下，启动液压轮毂马达给前轮提供辅助驱动力，将车辆从传统后轮驱动变为四轮驱动。此时，三位三通液动换向阀17处于I位，二号两位四通电磁换向阀21、三号两位四通电磁换向阀22、二号两位四通液动换向阀23、三号两位四通液动换向阀24、四号两位四通电磁换向阀30及五号两位四通电磁换向阀32均处于II位。当液压控制单元III接到泵辅助驱动请求后，向二号两位四通电磁换向阀21和三号两位四通电磁换向阀22发出控制指令，开启液压马达辅助驱动车辆。同时，控制四号两位四通电磁换向阀30和五号两位四通电磁换向阀32处于II位，端口P和端口A接通，端口B和端口T接通，使液压马达差动助力转向系统随时准备着转向时提供差动助力。其余阀组元件的工作位置同传统直行模式保持不变。

参阅图4，本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统工作于转向联合助力模式。车辆事先运行在直行泵辅助驱动模式，当驾驶员开始转向，则此时进入转向联合助力模式，由传统液压助力转向系统和液压马达差动助力转向系统共同提供转向助力。图中以一号车轮4为左转向轮为例，当方向盘26开始向左转动，转向控制阀28的阀芯在转向管柱的带动下处于I位，端口P和端口A接通，端口T和端口B接通。来自补油泵10的高压油液经过转向控制阀28后分为两路，一路进入转向动力缸29的A腔，推动转向动力缸29的活塞向B口方向移动，带动转向机械传动机构7动作，最终带动转向轮向左转动。而另外一条油路是流经四号两位四通电磁换向阀30和五号两位四通电磁换向阀32，作用在四号两位四通液动换向阀31和五号两位四通液动换向阀33的控制端口X和Y。由于此时高压油液作用在四号两位四通液动换向阀31的控制端口X和五号两位四通液动换向阀33的控制端口X，在其两端产生了压力差，因此，四号两位四通液动换向阀31向II位移动，从液压泵9流向一号液压轮毂马达3的流量减少，而五号两位四通液动换向阀33保持在I位不变，从而使两个液压轮毂马达的输出转矩不一致，在左右两转向轮间产生差动转向力矩，使转向轮向左转动。反之，当向右转动方向盘26，具体相关阀元件的动作也类似上述分析，在传统液压助力转向系统和液压马达差动助力转向系统的联合助力下，转向轮向右转动。转向过程中，液压控制单元III接收来自方向盘转角传感器27的方向盘转角信号，通过计算并判断驾驶员是否继续转动方向盘26，若方向盘26不再转动，则控制四号两位四通电磁换向阀30和五号两位四通电磁换向阀32切断油路，使液压马达的转矩差为零，保证车轮不再继续转动，而保持在当前转角。当液压控制单元III检测到当前车速过高，控制四号两位四通电磁换向阀30和五号两位四通电磁换向阀32切断油路，液压马达差动助力转向系统不提供转向助力，以保证安全性。另外液压控制单元III可以根据车速等信息确定助力特性，通过控制四号两位四通电磁换向阀30和五号两位四通电磁换向阀32的阀口开度大小，可以调节四号两位四通液动换向阀31和五号两位四通液动换向阀33的阀口开度，从而调节两个液压轮毂马达的转矩差，实现转向助力的随速调节。

参阅图5，本发明所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统工作于转向液压马达助力模式。当传统液压助力转向系统失效时，为保证助力系统的可靠性，液压马达可单独进行差动助力转向。此时，转向动力缸29和转向机械传动机构7不工作，其余阀组元件的工作位置同转向联合助力模式保持不变，液压马达提供转向助力的差动转向力矩。

各工作模式下各阀元件的工作位置如下表所示。

本液压轮毂马达辅助差动助力转向系统的原理特点：

1.本液压轮毂马达辅助差动助力转向系统是在传统后驱车辆基础上改装而来的，充分发挥了液压系统的高比功率、技术成熟、改造成本低等优点，整个系统集成度高、结构紧凑；

2.装备本液压轮毂马达辅助差动助力转向系统的车辆，可以根据驾驶员的意图，在适当的时候，启动液压马达给前轮提供辅助驱动力，车辆由传统后驱变为四轮驱动，此时差动助力转向模块进入预备状态，随时可以在需要转向时提供差动转向助力。

3.当驾驶员在泵辅助驱动模式下转动方向盘，差动助力转向模块的相关阀组元件动作，传统液压缸助力和差动液压马达助力联合提供转向助力，使转向更加轻便。

4.在转向联合助力模式下，当驾驶员转动方向盘至某个转角保持不动时，液压控制单元通过方向盘转角传感器检测到驾驶员保持当前转角转向，则控制相关阀组元件动作，使液压马达输出的转矩差为零，转向轮保持在当前转角不变。当液压控制单元由车速信号判断车辆车速过高，则控制相关阀组元件动作，停止液压马达差动转向助力，以保证行车的安全性。

5.当传统液压助力转向系统失效时，液压马达差动助力转向系统仍能保持正常转向助力，保证了系统的可靠性。

根据以上所述的系统原理特点可以看出，本发明在传统后驱车辆基础上进行改装，整个系统根据驾驶员需求及车辆当前状态，可以工作在传统直行模式、转向液压缸助力模式、直行泵辅助驱动模式、转向联合助力模式及转向液压马达助力模式，具有较强的环境适应能力。本发明既可以在传统液压助力转向系统失效的情况下继续提供转向助力，保证助力转向系统的轻便性和安全性；又可以通过液压控制单元对助力转向系统进行主动控制，优化了助力特性，同时也使系统更加可靠。

Claims (3)

1.液压轮毂马达辅助差动助力转向系统，其特征在于：所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统包括液压辅助驱动模块(I)、差动助力转向模块(II)、液压控制单元(III)、取力装置(1)、动力输入装置(2)、一号液压轮毂马达(3)、一号车轮(4)、二号液压轮毂马达(5)、二号车轮(6)、转向机械传动机构(7)及储油箱(8)；

取力装置(1)与动力输入装置(2)采用万向节或花键副相连接，动力输入装置(2)与液压辅助驱动模块(I)的动力输入端口M1同轴连接，液压辅助驱动模块(I)的外接端口D、外接端口A1、外接端口B1、外接端口A2、外接端口B2依次与差动助力转向模块(II)的外接端口SD、外接端口SA1、外接端口SB1、外接端口SA2、外接端口SB2管路连接，液压辅助驱动模块(I)的外接端口T1、外接端口T2、外接端口T3、外接端口T4与储油箱(8)管路连接，差动助力转向模块(II)的外接端口MA1、外接端口MB1、外接端口MD1依次与一号液压轮毂马达(3)的主端口a1、主端口b1及泄流端口d1管路连接，差动助力转向模块(II)的外接端口MA2、外接端口MB2、外接端口MD2依次与二号液压轮毂马达(5)的主端口a2、主端口b2及泄流端口d2管路连接，一号液压轮毂马达(3)与一号车轮(4)同轴连接，二号液压轮毂马达(5)与二号车轮(6)同轴连接，差动助力转向模块(II)通过转向机械传动机构(7)与一号车轮(4)、二号车轮(6)机械连接。

2.按照权利要求1所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统，其特征在于，所述的液压辅助驱动模块(I)包括液压泵(9)、补油泵(10)、一号单向阀(11)、一号溢流阀(12)、二号单向阀(13)、二号溢流阀(14)、三号溢流阀(15)、一号两位两通电磁换向阀(16)、三位三通液动换向阀(17)、四号溢流阀(18)、一号两位四通液动换向阀(19)、两位三通电磁换向阀(20)、二号两位四通电磁换向阀(21)、三号两位四通电磁换向阀(22)、二号两位四通液动换向阀(23)、三号两位四通液动换向阀(24)与五号溢流阀(25)；

液压泵(9)的输入轴通过液压辅助驱动模块(I)的动力输入端口M1与动力输入装置(2)同轴连接，液压泵(9)的端口a与一号单向阀(11)的出油口、一号溢流阀(12)的进油口、三位三通液动换向阀(17)的控制端口X及其端口A以及一号两位四通液动换向阀(19)的端口P管路连接，液压泵(9)的端口b与二号单向阀(13)的出油口、二号溢流阀(14)的进油口、三位三通液动换向阀(17)的控制端口Y及其端口B以及一号两位四通液动换向阀(19)的端口T管路连接，补油泵(10)与液压泵(9)同轴连接，补油泵(10)的端口a与三号溢流阀(15)的进油口、一号单向阀(11)的进油口、一号溢流阀(12)的出油口、二号单向阀(13)的进油口、二号溢流阀(14)的出油口及一号两位两通电磁换向阀(16)的端口P管路连接，补油泵(10)的端口b与液压辅助驱动模块(I)的外接端口T1管路连接，三号溢流阀(15)的出油口与液压辅助驱动模块(I)的外接端口T2管路连接，一号两位两通电磁换向阀(16)的端口A与两位三通电磁换向阀(20)的端口P、二号两位四通电磁换向阀(21)的端口P及三号两位四通电磁换向阀(22)的端口P管路连接，三位三通液动换向阀(17)的端口T与四号溢流阀(18)的进油口管路连接，四号溢流阀(18)的出油口与液压辅助驱动模块(I)的外接端口T3管路连接,一号两位四通液动换向阀(19)的控制端口与两位三通电磁换向阀(20)的端口A管路连接，一号两位四通液动换向阀(19)的端口A与二号两位四通液动换向阀(23)的端口P、三号两位四通液动换向阀(24)的端口P管路连接，一号两位四通液动换向阀(19)的端口B与二号两位四通液动换向阀(23)的端口T、三号两位四通液动换向阀(24)的端口T管路连接,两位三通电磁换向阀(20)的端口T与二号两位四通电磁换向阀(21)的端口T、三号两位四通电磁换向阀(22)的端口T及液压辅助驱动模块(I)的外接端口T4管路连接，二号两位四通电磁换向阀(21)的端口A与二号两位四通液动换向阀(23)的控制端口X、五号溢流阀(25)的进油口及液压辅助驱动模块(I)的外接端口D管路连接，五号溢流阀(25)的出油口与储油箱(8)管路连接，二号两位四通电磁换向阀(21)的端口B与二号两位四通液动换向阀(23)的控制端口Y管路连接，三号两位四通电磁换向阀(22)的端口A与三号两位四通液动换向阀(24)的控制端口X管路连接，三号两位四通电磁换向阀(22)的端口B与三号两位四通液动换向阀(24)的控制端口Y管路连接，二号两位四通液动换向阀(23)的端口A与液压辅助驱动模块(I)的外接端口A1管路连接，二号两位四通液动换向阀(23)的端口B与液压辅助驱动模块(I)的外接端口B1管路连接，三号两位四通液动换向阀(24)的端口A与液压辅助驱动模块(I)的外接端口A2管路连接，三号两位四通液动换向阀(24)的端口B与液压辅助驱动模块(I)的外接端口B2管路连接，液压控制单元(III)通过电信号线和液压泵(9)的排量调节控制信号输入端、一号两位两通电磁换向阀(16)、两位三通电磁换向阀(20)、二号两位四通电磁换向阀(21)及三号两位四通电磁换向阀(22)的控制信号输入端连接。

3.按照权利要求1所述的液压轮毂马达辅助差动助力转向系统，其特征在于，所述的差动助力转向模块(II)包括方向盘(26)、方向盘转角传感器(27)、转向控制阀(28)、转向动力缸(29)、四号两位四通电磁换向阀(30)、四号两位四通液动换向阀(31)、五号两位四通电磁换向阀(32)、五号两位四通液动换向阀(33)与六号溢流阀(34)；

方向盘(26)的转向管柱与转向控制阀(28)的阀芯连接，方向盘转角传感器(27)安装在方向盘(26)的转向管柱上，转向动力缸(29)的活塞杆与方向盘(26)的转向管柱、转向机械传动机构(7)机械连接，转向控制阀(28)为三位四通换向阀，转向控制阀(28)的端口P与差动助力转向模块(II)的外接端口SD、外接端口MD1、外接端口MD2及六号溢流阀(34)的进油口管路连接，六号溢流阀(34)的出油口、转向控制阀(28)的端口T与储油箱(8)管路连接，转向控制阀(28)的端口A与四号两位四通电磁换向阀(30)的端口P、五号两位四通电磁换向阀(32)的端口P及转向动力缸(29)的A腔管路连接，转向控制阀(28)的端口B与四号两位四通电磁换向阀(30)的端口T、五号两位四通电磁换向阀(32)的端口T及转向动力缸(29)的B腔管路连接，四号两位四通电磁换向阀(30)的端口A与四号两位四通液动换向阀(31)的控制端口X管路连接，四号两位四通电磁换向阀(30)的端口B与四号两位四通液动换向阀(31)的控制端口Y管路连接，四号两位四通液动换向阀(31)的端口P、端口T、端口A、端口B依次与差动助力转向模块(II)的外接端口SA1、外接端口SB1、外接端口MA1、外接端口MB1管路连接，五号两位四通电磁换向阀(32)的端口A与五号两位四通液动换向阀(33)的控制端口X管路连接，五号两位四通电磁换向阀(32)的端口B与五号两位四通液动换向阀(33)的控制端口Y管路连接，五号两位四通液动换向阀(33)的端口P、端口T、端口A、端口B依次与差动助力转向模块(II)的外接端口SA2、外接端口SB2、外接端口MA2、外接端口MB2管路连接，液压控制单元(III)通过电信号线和方向盘转角传感器(27)的信号输出端、四号两位四通电磁换向阀(30)的控制信号输入端、四号两位四通电磁换向阀(30)的控制信号输入端连接。