CN109109972B - 一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统，包括转向机构、液压组件和控制组件，所述转向机构包括车轮、油缸、前桥、转向臂和液压管，所述车轮转动连接于所述前桥，所述转向臂转动连接于所述车轮，所述油缸的两端分别转动连接于所述前桥和所述转向臂，所述液压管连通于所述前桥；当所述油缸完全扩张时，此时所述油液通过所述液压制动器进油管冲击所述活塞，此时所述活塞向左侧运动，所述活塞通过是支架带动所述传动齿轮向左侧运动，此时所述电机空转保护，从而保护所述电机，相比较现有的转向系统，新型的基于全液压转向器的电机驱动转向系统在使用时，能够有效保护电机，延长电机的使用寿命。

Description

一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统

技术领域

本发明属于液压转向技术领域，尤其涉及一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统。

背景技术

全液压转向器是由随动转阀和摆线转定子副组成的一种摆线转阀式转向器。它与供油泵、溢流阀（或分流阀）、转向油缸及其它连接附件组成的全液压转向系统，广泛应用于农业机械、园林机械、道路养护机械、林业机械、工程机械和矿山机械等低速重载车辆上。

现有的全液压转向系统是依靠驾驶人员转动方向盘提供旋转力，方向盘带动一根长轴，长轴直接插入联接着全液压转向器的转向柱，与方向盘一起转动。转动全液压转向器的转向柱，即开启了全液压转向器内的油道，使得液压泵供出的液压油经过全液压转向器输入到油缸，使油缸伸缩运动，从而实现动力转向。由于方向盘、长轴、转向柱及全液压转向器之间的相对刚性的联接关系，全液压转向器通常必须放置在驾驶室下方，以便于驾驶人员的转向操作，同时进行其它的驾驶、作业操作等。但当全液压转向器在驾驶室下方布置相对困难，或需要远距离转向操作时，这种依靠驾驶人员直接操作全液压转向器的方式不易实现。

工程机械机体沉重、轮胎尺寸大、经常在施工现场较差的路况下行驶，转向阻力矩大。在使用全液压转向系统时，转动方向盘的操纵力只是驱动全液压转向器工作的力，而迫使车轮偏转的力是转向油缸提供的，故驾驶人员通过它可以用较小的操纵力实现较大的转向力控制。又由于工程机械工作期间转向频繁，要求能够灵活地改变车辆行驶方向；驾驶人员转向时，全液压转向器起随动转阀的作用，转向反馈迅速，滞后时间短，能够达到方向盘偏转，车轮即时偏转的效果。故采用全液压转向系统可实现车辆转向性能安全、可靠，操纵轻便、灵活，其中的核心转向控制元件是全液压转向器，

现有的电控圈液压转向系统依靠电机驱动全液压转向器进行转向，但是在控制电机的过程中，当在转动至一定角度时，电机处于不停机状态，但是电机的驱动轴此时并不能转动，时间长导致电机故障。

发明内容

本发明提供一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统，旨在解决现有的电控圈液压转向系统依靠电机驱动全液压转向器进行转向，但是在控制电机的过程中，当在转动至一定角度时，电机处于不停机状态，但是电机的驱动轴此时并不能转动，时间长导致电机故障的问题。

本发明是这样实现的，一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统，包括转向机构、液压组件和控制组件，所述转向机构包括车轮、油缸、前桥、转向臂和液压管，所述车轮转动连接于所述前桥，所述转向臂转动连接于所述车轮，所述油缸的两端分别转动连接于所述前桥和所述转向臂，所述液压管连通于所述前桥，所述液压组件包括液压泵、回油管、进油管、全液压转向器和转向轴，所述液压管连通于所述全液压转向器，所述进油管的两端分别连通于所述液压泵和所述全液压转向器，所述回油管的两端分别连通于所述液压泵和所述全液压转向器，所述转向轴转动连接于所述全液压转向器，所述液压泵与外部电源电性连接，所述控制组件包括减速箱、电机、传动齿轮和液压制动器，所述电机的输出轴固定连接于减速箱的输入轴，所述减速箱的输出轴滑动安装有传动齿轮，所述减速箱靠近输出轴的一端固定安装有液压制动器，所述传动齿轮传动连接于所述转向轴，所述液压制动器包括液压制动器外壳、弹簧、液压制动器出油管、活塞、液压制动器进油管和支架，所述液压制动器外壳的内部开设有空腔，所述弹簧和所述活塞均位于所述空腔的内部，所述弹簧位于所述活塞的左侧，所述活塞滑动连接于所述液压制动器外壳，所述支架固定连接于所述活塞，所述支架位于所述活塞的下方，所述液压制动器出油管和所述液压制动器进油管均连通于所述空腔，所述液压制动器上的支架与传动齿轮对应，所述电机电性连接外接电源，所述支架设置为圆环形，且所述支架套设于所述传动齿轮的外表面，所述传动齿轮转动连接于所述支架。

优选的，所述液压制动器外壳的内部还开设有阀口，所述阀口位于所述活塞的右侧。

优选的，所述活塞的右端设置为圆台形，所述阀口设置为倒圆台形，所述活塞和阀口相适配。

优选的，所述控制组件还包括控制面板和处理单元，所述控制面板连接于所述处理单元，所述控制面板用于指令的输入，并将指令传输给所述处理单元中进行处理，所述电机和所述液压泵均连接于所述处理单元，所述处理单元用于向所述电机和液压泵发送指令。

优选的，所述转向轴设置为圆环形，且所述转向轴的内侧设置有齿，所述转向轴和所述传动齿轮啮合连接。

优选的，液压制动器还包括液压制动器出油管、液压制动器外壳和液压制动器进油管，所述液压制动器出油管的两端分别连接于所述液压制动器外壳和所述回油管，所述液压制动器进油管的两端分别连通于所述液压制动器外壳和所述液压管。

优选的，所述空腔左侧直径大于所述空腔右侧的直径，且所述液压制动器进油管位于所述阀口的右侧，所述液压制动器出油管位于所述阀口的左侧。

优选的，所述弹簧的左右两端分别抵住所述液压制动器外壳和所述活塞。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统，通过设置所述液压制动器的保护所述电机的，在使用时，当所述电机在转动时，此时液油通过所述液压管向所述油缸注油，当所述油缸完全扩张时，此时所述油液通过所述液压制动器进油管冲击所述活塞，此时所述活塞向左侧运动，所述活塞通过是支架带动所述传动齿轮向左侧运动，此时所述电机空转保护，从而保护所述电机，相比较现有的转向系统，新型的基于全液压转向器的电机驱动转向系统在使用时，能够有效保护电机，延长电机的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中控制组件系统框图；

图3为本发明中传动齿轮的结构示意图；

图4为本发明中液压制动器的结构示意图；

图中：1-转向机构、11-车轮、12-油缸、13-前桥、14-转向臂、15-液压管、2-液压组件、21-液压泵、22-回油管、23-进油管、24-全液压转向器、25-转向轴、3-控制组件、31-减速箱、32-电机、33-控制面板、34-处理单元、35-传动齿轮、36-液压制动器、361-液压制动器外壳、362-弹簧、363-液压制动器出油管、364-活塞、365-阀口、366-液压制动器进油管、367-支架。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统，包括转向机构1、液压组件2和控制组件3，转向机构1包括车轮11、油缸12、前桥13、转向臂14和液压管15，车轮11转动连接于前桥13，转向臂14转动连接于车轮11，油缸12的两端分别转动连接于前桥13和转向臂14，液压管15连通于前桥13，液压组件2包括液压泵21、回油管22、进油管23、全液压转向器24和转向轴25，液压管15连通于全液压转向器24，进油管23的两端分别连通于液压泵21和全液压转向器24，回油管22的两端分别连通于液压泵21和全液压转向器24，转向轴25转动连接于全液压转向器24，液压泵21与外部电源电性连接，控制组件3包括减速箱31、电机32、传动齿轮35和液压制动器36，电机32的输出轴固定连接于减速箱31的输入轴，减速箱31的输出轴滑动安装有传动齿轮35，减速箱31靠近输出轴的一端固定安装有液压制动器36，传动齿轮35传动连接于转向轴25，液压制动器36包括液压制动器外壳361、弹簧362、液压制动器出油管363、活塞364、液压制动器进油管366和支架，液压制动器外壳361的内部开设有空腔，弹簧362和活塞364均位于空腔的内部，弹簧362位于活塞364的左侧，活塞364滑动连接于液压制动器外壳361，支架367固定连接于活塞364，支架367位于活塞364的下方，液压制动器出油管363和液压制动器进油管366均连通于空腔，液压制动器36上的支架367与传动齿轮对应，电机32电性连接外接电源，支架367设置为圆环形，且支架367套设于传动齿轮35的外表面，传动齿轮35转动连接于支架367。

在本实施方式中，在使用时，弹簧362的左右两端分别抵住液压制动器外壳361和活塞364，此时弹簧363带动活塞364向右侧运动，活塞364抵住阀口365，同时活塞364通过支架367带动传动齿轮35向右侧运动，从而完成传动。

在本实施方式中，通过设置液压制动器36来保护电机32的，在使用时，在控制面板33输入指令，并将指令传输给处理单元34中进行处理，处理单元34向电机32和液压泵21发送指令，此时电机32和液压泵21接收指令并执行，此时电机32和液压泵21开启，电机32的输出轴带动减速箱31的输入轴，在使用时，弹簧362的左右两端分别抵住液压制动器外壳361和活塞364，此时弹簧363带动活塞364向右侧运动，活塞364抵住阀口365，同时活塞364通过支架367带动传动齿轮35向右侧运动，从而完成传动，减速箱31的输出轴带动传动齿轮35，传动齿轮35带动转向轴25，此时液压通过全液压转向器24向液压管15中注油，油缸12扩张，此时完成转向，当在转向时，此时油缸12压力增大，液油通过液压管15流动至液压制动器进油管366中，然后液油冲击活塞364，活塞364向左侧运动，此时活塞364不再抵住阀口365，液油通过阀口365并从液压制动器出油管363流出，再经过回油管22回流，同时，活塞364通过支架367带动传动齿轮35向左侧运动，使得传动齿轮35不再接触转向轴25，进而保护电机32，相比较现有的转向系统，新型的基于全液压转向器的电机驱动转向系统在使用时，能够有效保护电机，延长电机的使用寿命。

在本实施方式中，通过设置液压制动器36来保护电机32的，当在转向时，此时油缸12压力增大，液油通过液压管15流动至液压制动器进油管366中，然后液油冲击活塞364，活塞364向左侧运动，活塞364通过支架367带动传动齿轮35向左侧运动，使得传动齿轮35不再接触转向轴25，进而保护电机32

进一步的，液压制动器外壳361的内部还开设有阀口365，阀口365位于活塞364的右侧。

在本实施方式中，通过设置阀口365来进行油液回流的，当在转向时，此时油缸12压力增大，液油通过液压管15流动至液压制动器进油管366中，然后液油冲击活塞364，活塞364向左侧运动，此时活塞364不再抵住阀口365，液油通过阀口365并从液压制动器出油管363流出，再经过回油管22回流。

进一步的，活塞364的右端设置为圆台形，阀口365设置为倒圆台形，活塞364和阀口365相适配。

在本实施方式中，当在转向时，此时油缸12压力增大，液油通过液压管15流动至液压制动器进油管366中，然后液油冲击活塞364，活塞364向左侧运动，此时活塞364不再抵住阀口365，液油通过阀口365并从液压制动器出油管363流出，再经过回油管22回流。

在本实施方式中，传动齿轮35转动连接于支架367，活塞364通过支架367带动传动齿轮35向右侧运动，从而完成传动；活塞364通过支架367带动传动齿轮35向左侧运动，使得传动齿轮35不再接触转向轴25，进而保护电机32。

进一步的，控制组件3还包括控制面板33和处理单元34，控制面板33连接于处理单元34，控制面板33用于指令的输入，并将指令传输给处理单元34中进行处理，电机32和液压泵21均连接于处理单元34，处理单元34用于向电机32和液压泵21发送指令。

在本实施方式中，通过设置控制面板33输入指令的，在控制面板33输入指令，并将指令传输给处理单元34中进行处理，处理单元34向电机32和液压泵21发送指令，此时电机32和液压泵21接收指令并执行。

进一步的，转向轴25设置为圆环形，且转向轴25的内侧设置有齿，转向轴25和传动齿轮35啮合连接。

在本实施方式中，转向轴25设置为圆环形，且转向轴25的内侧设置有齿，转向轴25和传动齿轮35啮合连接，活塞364通过支架367带动传动齿轮35向左侧运动，使得传动齿轮35不再接触转向轴25，进而保护电机32。

进一步的，液压制动器36还包括液压制动器出油管363、液压制动器外壳361和液压制动器进油管366，液压制动器出油管363的两端分别连接于液压制动器外壳361和回油管22，液压制动器进油管366的两端分别连通于液压制动器外壳361和液压管15。

在本实施方式中，通过设置液压制动器出油管363的进行回流的，当在转向时，此时油缸12压力增大，液油通过液压管15流动至液压制动器进油管366中，然后液油冲击活塞364，活塞364向左侧运动，此时活塞364不再抵住阀口365，液油通过阀口365并从液压制动器出油管363流出，再经过回油管22回流。

进一步的，空腔左侧直径大于空腔右侧的直径，且液压制动器进油管366位于阀口365的右侧，液压制动器出油管363位于阀口365的左侧。

在本实施方式中，通过设置液压制动器进油管366来控制活塞364的，在使用时，当在转向时，此时油缸12压力增大，液油通过液压管15流动至液压制动器进油管366中，然后液油冲击活塞364，活塞364向左侧运动，活塞364通过支架367带动传动齿轮35向左侧运动，使得传动齿轮35不再接触转向轴25，进而保护电机32。

进一步的，弹簧362的左右两端分别抵住液压制动器外壳361和活塞364。

在本实施方式中，通过设置弹簧362复位的，在使用时，弹簧362的左右两端分别抵住液压制动器外壳361和活塞364，此时弹簧363带动活塞364向右侧运动，活塞364抵住阀口365，同时活塞364通过支架367带动传动齿轮35向右侧运动，从而完成传动。

本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，在控制面板33输入指令，并将指令传输给处理单元34中进行处理，处理单元34向电机32和液压泵21发送指令，此时电机32和液压泵21接收指令并执行，此时电机32和液压泵21开启，电机32的输出轴带动减速箱31的输入轴，在使用时，弹簧362的左右两端分别抵住液压制动器外壳361和活塞364，此时弹簧363带动活塞364向右侧运动，活塞364抵住阀口365，同时活塞364通过支架367带动传动齿轮35向右侧运动，从而完成传动，减速箱31的输出轴带动传动齿轮35，传动齿轮35带动转向轴25，此时液压通过全液压转向器24向液压管15中注油，油缸12扩张，此时完成转向，当在转向时，此时油缸12压力增大，液油通过液压管15流动至液压制动器进油管366中，然后液油冲击活塞364，活塞364向左侧运动，此时活塞364不再抵住阀口365，液油通过阀口365并从液压制动器出油管363流出，再经过回油管22回流，同时，活塞364通过支架367带动传动齿轮35向左侧运动，使得传动齿轮35不再接触转向轴25，进而保护电机32。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统，其特征在于，包括转向机构、液压组件和控制组件，所述转向机构包括车轮、油缸、前桥、转向臂和液压管，所述车轮转动连接于所述前桥，所述转向臂转动连接于所述车轮，所述油缸的两端分别转动连接于所述前桥和所述转向臂，所述液压管连通于所述前桥，

所述液压组件包括液压泵、回油管、进油管、全液压转向器和转向轴，所述液压管连通于所述全液压转向器，所述进油管的两端分别连通于所述液压泵和所述全液压转向器，所述回油管的两端分别连通于所述液压泵和所述全液压转向器，所述转向轴转动连接于所述全液压转向器，所述液压泵与外部电源电性连接，

所述控制组件包括减速箱、电机、传动齿轮和液压制动器，所述电机的输出轴固定连接于减速箱的输入轴，所述减速箱的输出轴滑动安装有传动齿轮，所述减速箱靠近输出轴的一端固定安装有液压制动器，所述传动齿轮传动连接于所述转向轴，所述液压制动器包括液压制动器外壳、弹簧、液压制动器出油管、活塞、液压制动器进油管和支架，所述液压制动器外壳的内部开设有空腔，所述弹簧和所述活塞均位于所述空腔的内部，所述弹簧位于所述活塞的左侧，所述活塞滑动连接于所述液压制动器外壳，所述支架固定连接于所述活塞，所述支架位于所述活塞的下方，所述液压制动器出油管和所述液压制动器进油管均连通于所述空腔，所述液压制动器上的支架与传动齿轮对应，所述电机电性连接外接电源，所述支架设置为圆环形，且所述支架套设于所述传动齿轮的外表面，所述传动齿轮转动连接于所述支架。

2.如权利要求1所述的一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统，其特征在于，所述液压制动器外壳的内部还开设有阀口，所述阀口位于所述活塞的右侧。

3.如权利要求2所述的一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统，其特征在于，所述活塞的右端设置为圆台形，所述阀口设置为倒圆台形，所述活塞和阀口相适配。

4.如权利要求1所述的一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统，其特征在于，所述控制组件还包括控制面板和处理单元，所述控制面板连接于所述处理单元，所述控制面板用于指令的输入，并将指令传输给所述处理单元中进行处理，所述电机和所述液压泵均连接于所述处理单元，所述处理单元用于向所述电机和液压泵发送指令。

5.如权利要求1所述的一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统，其特征在于，所述转向轴设置为圆环形，且所述转向轴的内侧设置有齿，所述转向轴和所述传动齿轮啮合连接。

6.如权利要求1或2所述的一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统，其特征在于，所述液压制动器还包括液压制动器出油管、液压制动器外壳和液压制动器进油管，所述液压制动器出油管的两端分别连接于所述液压制动器外壳和所述回油管，所述液压制动器进油管的两端分别连通于所述液压制动器外壳和所述液压管。

7.如权利要求2所述的一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统，其特征在于，所述空腔左侧直径大于所述空腔右侧的直径，且所述液压制动器进油管位于所述阀口的右侧，所述液压制动器出油管位于所述阀口的左侧。

8.如权利要求1所述的一种基于全液压转向器的电机驱动转向系统，其特征在于，所述弹簧的左右两端分别抵住所述液压制动器外壳和所述活塞。

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