CN109318984A - 一种具有转向对正互锁功能的转向控制装置、方法及系统 - Google Patents

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CN109318984A CN201811042772.6A CN201811042772A CN109318984A CN 109318984 A CN109318984 A CN 109318984A CN 201811042772 A CN201811042772 A CN 201811042772A CN 109318984 A CN109318984 A CN 109318984A
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段培勇
张宏宇
何寥
谢文建
凌霄
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Abstract

本发明提供了一种具有转向对正互锁功能的转向控制装置、方法及系统，包括：压力油入口P、第一系统回油口O1、第二系统回油口O2、第一输出油口A、第二输出油口B、第一助力对正缸口T、两位四通电磁换向阀1.1、压差补偿器1.2、比例方向阀1.4、液压锁1.5、液控单向阀1.6、溢流阀1.7、梭阀1.3以及第二助力对正缸口K。不仅可以根据输入电信号精确控制输出流量和油缸位移，还实现了助力和对正功能互锁，使两种工作模式互不影响，保证了系统工作的可靠性和行车安全性。

Description

一种具有转向对正互锁功能的转向控制装置、方法及系统
技术领域
本发明涉及特种车液压转向系统领域，尤其涉及一种具有转向对正互锁功能的转向控制装置、方法及系统。
背景技术
为了提高转向机动性和灵活性，大型多轴车辆一般采用电液转向方案，电液转向系统分为前桥回路和后桥回路，二者没有机械杆系连接，为相互独立的两组转向桥。其中后桥采用助力对正液压缸分别实现助力和对正功能，为了保证整车按预定角度转向，必须严格控制各桥的转角精度；同时，各桥的转向与对正功能集成在一个液压缸上，工作时必须防止转向和对正功能相互干扰，保证系统具有较高的使用安全性。
发明内容
本发明旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的具有转向对正互锁功能的转向控制装置，以解决助力对正缸的精确控制以及不同工作模式相互影响的问题，提高转向系统工作的精确性和可靠性。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明的一个方面提供了一种具有转向对正互锁功能的转向控制装置，装置与助力对正液压缸2连接使用，包括：
压力油入口P；
第一系统回油口O1；
第二系统回油口O2，第二系统回油口O2连接第一系统回油口O1；
第一输出油口A；
第二输出油口B；
第一助力对正缸口T；
两位四通电磁换向阀1.1，两位四通电磁换向阀1.1的第一端连接压力油入口P，两位四通电磁换向阀1.1的第二端连接第二系统回油口O2，两位四通电磁换向阀1.1的第三端连接助力对正缸口T；
压差补偿器1.2，压差补偿器1.2的第一端连接压力油入口P以及两位四通电磁换向阀1.1的第一端；
在第一状态下，还包括：
比例方向阀1.4，比例方向阀1.4的第一端连接压差补偿器1.2的第二端，比例方向阀1.4的第二端连接第二系统回油口O2；
液压锁1.5，液压锁1.5包括第一液压锁和第二液压锁；
第一液压锁的第一端连接比例方向阀1.4的第三端；
第二液压锁的第一端连接比例方向阀1.4的第四端；
第一液压锁的第二端配合连接第二液压锁的第二端；
液控单向阀1.6，液控单向阀1.6包括第一液控单向阀和第二液控单向阀；
第一液控单向阀的第一端连接第一液压锁的第三端；
第二液控单向阀的第一端连接第二液压锁的第三端；
第一液控单向阀的第二端连接第二液控单向阀的第二端，第一液控单向阀的第二端连接第二系统回油口O2，第二液控单向阀的第二端连接第二系统回油口O2；
溢流阀1.7，溢流阀1.7包括第一溢流阀和第二溢流阀；
第一溢流阀的第一端连接第一液控单向阀的第一端；
第二溢流阀的第一端连接第二液控单向阀的第二端；
第一溢流阀的第二端连接第二溢流阀的第二端，第一溢流阀的第二端连接第一液控单向阀的第二端和第二液控单向阀的第二端，第二溢流阀的第二端且连接第一液控单向阀的第二端和第二液控单向阀的第二端，第一溢流阀的第二端连接第二系统回油口O2，第二溢流阀的第二端连接第二系统回油口O2；
第一输出油口A还连接第一液压锁的第三端、第一液控单向阀的第一端以及第一溢流阀的第一端；
第二输出油口B还连接第二液压锁的第三端、第二液控单向阀的第一端以及第二溢流阀的第一端；
在第二状态下，还包括：
梭阀1.3，梭阀1.3的第一端连接压差补偿器1.2的第三端，梭阀1.3的第二端连接比例方向阀1.4的第三端，梭阀1.3的第三端连接比例方向阀1.4的第四端；
第二助力对正缸口K，第二助力对正缸口K连接两位四通电磁换向阀1.1的第四端；
第一液控单向阀的第三端连接第二液控单向阀的第三端，第一液控单向阀的第三端连接第一助力对正缸口T，第二液控单向阀的第三端连接第一助力对正缸口T。
其中，两位四通电磁换向阀1.1采用流量为23-45L/min的两位四通电磁换向阀。
其中，两位四通电磁换向阀1.1采用最大工作压力为20MPa的两位四通电磁换向阀。
其中，比例方向阀1.4采用流量为30L/min的比例方向阀。
其中，液控单向阀1.6采用流量为30L/min的液控单向阀。
其中，液控单向阀1.6采用面积比为1:3的液控单向阀。
其中，溢流阀1.7采用流量为45L/min的溢流阀。
本发明另一方面提供了一种具有转向对正互锁功能的转向控制系统，包括：上述的具有转向对正互锁功能的转向控制装置；以及与具有转向对正互锁功能的转向控制装置连接的助力对正液压缸2。
本发明又一方面提供了一种具有转向对正互锁功能的转向控制方法，包括：设置上述的具有转向对正互锁功能的转向控制装置；通过控制两位四通电磁换向阀进行第一状态和第二状态的转换。
其中，具有转向对正互锁功能的转向控制方法还包括：通过控制比例方向阀、压差补偿器和梭阀进行管道的流量控制。
由此可见，本发明提供的具有转向对正互锁功能的转向控制装置、方法及系统，不仅可以根据输入电信号精确控制输出流量和油缸位移，还实现了助力和对正功能互锁，使两种工作模式互不影响，保证了系统工作的可靠性和行车安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的具有转向对正互锁功能的转向控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了本发明实施例提供的具有转向对正互锁功能的转向控制系统的结构示意图，参见图1，本发明实施例提供的具有转向对正互锁功能的转向控制系统包括：具有转向对正互锁功能的转向控制装置1，与具有转向对正互锁功能的转向控制装置1连接的助力对正液压缸2，其中，具有转向对正互锁功能的转向控制装置包括：
压力油入口P；
第一系统回油口O1；
第二系统回油口O2，第二系统回油口O2连接第一系统回油口O1；
第一输出油口A；
第二输出油口B；
第一助力对正缸口T；
两位四通电磁换向阀1.1，两位四通电磁换向阀1.1的第一端连接压力油入口P，两位四通电磁换向阀1.1的第二端连接第二系统回油口O2，两位四通电磁换向阀1.1的第三端连接助力对正缸口T；
压差补偿器1.2，压差补偿器1.2的第一端连接压力油入口P以及两位四通电磁换向阀1.1的第一端；
在第一状态下，还包括：
比例方向阀1.4，比例方向阀1.4的第一端连接压差补偿器1.2的第二端，比例方向阀1.4的第二端连接第二系统回油口O2；
液压锁1.5，液压锁1.5包括第一液压锁和第二液压锁；
第一液压锁的第一端连接比例方向阀1.4的第三端；
第二液压锁的第一端连接比例方向阀1.4的第四端；
第一液压锁的第二端配合连接第二液压锁的第二端；
液控单向阀1.6，液控单向阀1.6包括第一液控单向阀和第二液控单向阀；
第一液控单向阀的第一端连接第一液压锁的第三端；
第二液控单向阀的第一端连接第二液压锁的第三端；
第一液控单向阀的第二端连接第二液控单向阀的第二端，第一液控单向阀的第二端连接第二系统回油口O2，第二液控单向阀的第二端连接第二系统回油口O2；
溢流阀1.7，溢流阀1.7包括第一溢流阀和第二溢流阀；
第一溢流阀的第一端连接第一液控单向阀的第一端；
第二溢流阀的第一端连接第二液控单向阀的第二端；
第一溢流阀的第二端连接第二溢流阀的第二端，第一溢流阀的第二端连接第一液控单向阀的第二端和第二液控单向阀的第二端，第二溢流阀的第二端且连接第一液控单向阀的第二端和第二液控单向阀的第二端，第一溢流阀的第二端连接第二系统回油口O2，第二溢流阀的第二端连接第二系统回油口O2；
第一输出油口A还连接第一液压锁的第三端、第一液控单向阀的第一端以及第一溢流阀的第一端；
第二输出油口B还连接第二液压锁的第三端、第二液控单向阀的第一端以及第二溢流阀的第一端；
在第二状态下，还包括：
梭阀1.3，梭阀1.3的第一端连接压差补偿器1.2的第三端，梭阀1.3的第二端连接比例方向阀1.4的第三端，梭阀1.3的第三端连接比例方向阀1.4的第四端；
第二助力对正缸口K，第二助力对正缸口K连接两位四通电磁换向阀1.1的第四端；
第一液控单向阀的第三端连接第二液控单向阀的第三端，第一液控单向阀的第三端连接第一助力对正缸口T，第二液控单向阀的第三端连接第一助力对正缸口T。
具体实施中，作为本发明实施例的一个可选实施方式，两位四通电磁换向阀1.1可采用流量为23-45L/min的两位四通电磁换向阀。其中，作为本发明实施例的一个可选实施方式，两位四通电磁换向阀1.1采用最大工作压力为20MPa的两位四通电磁换向阀。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，比例方向阀1.4可采用流量为30L/min的比例方向阀。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，液控单向阀1.6可采用流量为30L/min的液控单向阀。其中，作为本发明实施例的一个可选实施方式，液控单向阀1.6可采用面积比为1:3的液控单向阀。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，溢流阀1.7可采用流量为45L/min的溢流阀。
另外，本发明另一实施例还提供了一种具有转向对正互锁功能的转向控制方法，包括：设置上述的具有转向对正互锁功能的转向控制装置；通过控制两位四通电磁换向阀进行第一状态和第二状态的转换。作为本发明实施例的一个可选实施方式，具有转向对正互锁功能的转向控制方法还包括：通过控制比例方向阀、压差补偿器和梭阀进行管道的流量控制。
由此，通过本发明实施例提供的具有转向对正互锁功能的转向控制装置、方法及系统，可以达到如下效果：
1)采用两位四通电磁换向阀1.1控制对正模式和助力模式的相互切换。电磁铁失电时，对正腔和高压油接通，助力腔卸荷，油缸工作在对正模式下；电磁铁通电时，对正腔卸荷，助力腔和高压油相通，油缸工作在助力模式下。通过两位四通电磁换向阀1.1的两种工作状态分别对应本发明的具有转向对正互锁功能的转向控制装置的两种工作模式，实现助力和对正的可靠互锁。
2)采用比例方向阀1.4、压差补偿器1.2和梭阀1.3相结合的方案实现输出流量精确控制，压差补偿器1.2用于维持比例方向阀1.4进出口压差恒定，使系统输出流量只与比例方向阀开口有关，通过控制其输入电信号就可以精确调节输出流量，最终实现各桥油缸位移和转角的精确控制。
3)本发明的具有转向对正互锁功能的转向控制装置中集成溢流阀1.7、液压锁1.5等安全元件，限制系统最高工作压力，避免原地转向时车轮抖动，提高系统可靠性。
具体地，在具体应用时，本发明的具有转向对正互锁功能的转向控制装置与助力对正缸2配合使用，保证其助力、对正两种模式互锁且助力模式下油缸位移可以精确控制。控制装置的P口为压力油入口，O2口为系统回油，当两位四通电磁换向阀1.1电磁铁失电时，压力油通过压力油入口P经两位四通电磁换向阀1.1与助力对正缸的T1、T2口接通。同时，液控单向阀1.6的控制口也与对正腔油路相通，液控单向阀1.6反向导通，助力腔A、B与回油相通，处于卸荷状态，此时助力对正缸工作在对正模式(第一状态)下，助力腔A和B卸荷，活塞在高压油的作用下保持在中位。当两位四通电磁换向阀1.1通电换向后，助力对正缸T1、T2口通过两位四通电磁换向阀1.1与系统回油O2相通，对正腔处于卸荷状态。同时液控单向阀1.6的控制油路也与系统回油O2相通，液控单向阀1.6不能反向导通，助力腔与系统回油路切断。高压油此时可以通过压差补偿器1.2、比例方向阀1.4、液压锁1.5进入助力对正缸的助力腔(第二状态)，推动活塞运动，运动方向和速度由比例方向阀1.4控制。
当比例方向阀1.4左侧电磁铁得电时，比例方向阀1.4工作在左位，高压油进入助力对正缸A口，B口为回油，此时活塞杆向右运动。比例方向阀1.4的开口量大小与输入的电信号成正比，压差补偿器1.2置于比例方向阀之前，构成典型的前置补偿回路，其主要作用是通过测量比例方向阀1.4阀口前后的压差调节开口大小，保证油液通过比例方向阀1.4时的压降恒定。比例方向阀1.4阀口之后的压力通过梭阀1.3比较之后引入压差补偿器1.2，使得不论比例方向阀1.4工作在哪个方向，压差补偿器1.2都能检测到其出口压力。比例方向阀1.4的压降由压差补偿器1.2保持恒定，其开口大小由输入电信号决定，使得比例方向阀1.4的输出流量可以由输入信号精确控制。比例方向阀1.4输出油口A和B分别与助力对正缸助力腔油口A和B相连，精确控制比例方向阀1.4流量就可以实现油缸位移的精确控制，从而控制各桥转角。
同时，转向控制装置中还集成有相应的安全保护元件，液压锁1.5主要作用是防止原地转向时后桥发生抖动现象。原地转向时轮胎弹性变形较大，转向到位后轮胎的回弹力易使助力腔憋压从而使液压缸产生反向运动，运动幅度达到一定值后比例方向阀1.4重新打开，使转角达重新到预设值，到位后轮胎回弹力又使转角偏离预设值，造成后桥抖动。通过集成液压锁1.5，后桥转向到位之后，可以可靠停留在预定位置，不受轮胎回弹力的影响，增强转向可靠性。溢流阀1.7作为系统安全阀，限制系统工作的最高压力低于其设定值，车辆行驶过程中由于路面扰动产生冲击压力时，溢流阀1.7打开，可以有效保护系统元件不受损坏，提高系统安全性。
由此可见，通过本发明实施例提供的控制装置，两位四通电磁换向阀1.1控制对正模式和助力模式的相互切换，实现两种模式的互锁；比例方向阀1.4、压差补偿器1.2和梭阀1.3相结合实现输出流量的精确控制；液压锁1.5、溢流阀1.7起限制系统最大压力，防止轮胎抖动的作用。采用该控制单元可以切实提高电液转向系统的可靠性和安全性。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种具有转向对正互锁功能的转向控制装置，其特征在于，所述装置与助力对正液压缸(2)连接使用，包括：
压力油入口(P)；
第一系统回油口(O1)；
第二系统回油口(O2)，所述第二系统回油口(O2)连接所述第一系统回油口(O1)；
第一输出油口(A)；
第二输出油口(B)；
第一助力对正缸口(T)；
两位四通电磁换向阀(1.1)，所述两位四通电磁换向阀(1.1)的第一端连接所述压力油入口(P)，所述两位四通电磁换向阀(1.1)的第二端连接第二系统回油口(O2)，所述两位四通电磁换向阀(1.1)的第三端连接所述助力对正缸口(T)；
压差补偿器(1.2)，所述压差补偿器(1.2)的第一端连接所述压力油入口(P)以及所述两位四通电磁换向阀(1.1)的第一端；
在第一状态下，还包括：
比例方向阀(1.4)，所述比例方向阀(1.4)的第一端连接所述压差补偿器(1.2)的第二端，所述比例方向阀(1.4)的第二端连接所述第二系统回油口(O2)；
液压锁(1.5)，所述液压锁(1.5)包括第一液压锁和第二液压锁；
所述第一液压锁的第一端连接所述比例方向阀(1.4)的第三端；
所述第二液压锁的第一端连接所述比例方向阀(1.4)的第四端；
所述第一液压锁的第二端配合连接所述第二液压锁的第二端；
液控单向阀(1.6)，所述液控单向阀(1.6)包括第一液控单向阀和第二液控单向阀；
所述第一液控单向阀的第一端连接所述第一液压锁的第三端；
所述第二液控单向阀的第一端连接所述第二液压锁的第三端；
所述第一液控单向阀的第二端连接所述第二液控单向阀的第二端，所述第一液控单向阀的第二端连接所述第二系统回油口(O2)，所述第二液控单向阀的第二端连接所述第二系统回油口(O2)；
溢流阀(1.7)，所述溢流阀(1.7)包括第一溢流阀和第二溢流阀；
所述第一溢流阀的第一端连接所述第一液控单向阀的第一端；
所述第二溢流阀的第一端连接所述第二液控单向阀的第二端；
所述第一溢流阀的第二端连接所述第二溢流阀的第二端，所述第一溢流阀的第二端连接所述第一液控单向阀的第二端和所述第二液控单向阀的第二端，所述第二溢流阀的第二端且连接所述第一液控单向阀的第二端和所述第二液控单向阀的第二端，所述第一溢流阀的第二端连接所述第二系统回油口(O2)，所述第二溢流阀的第二端连接所述第二系统回油口(O2)；
所述第一输出油口(A)还连接所述第一液压锁的第三端、所述第一液控单向阀的第一端以及所述第一溢流阀的第一端；
所述第二输出油口(B)还连接所述第二液压锁的第三端、所述第二液控单向阀的第一端以及所述第二溢流阀的第一端；
在第二状态下，还包括：
梭阀(1.3)，所述梭阀(1.3)的第一端连接所述压差补偿器(1.2)的第三端，所述梭阀(1.3)的第二端连接所述比例方向阀(1.4)的第三端，所述梭阀(1.3)的第三端连接所述比例方向阀(1.4)的第四端；
第二助力对正缸口(K)，所述第二助力对正缸口(K)连接所述两位四通电磁换向阀(1.1)的第四端；
所述第一液控单向阀的第三端连接所述第二液控单向阀的第三端，所述第一液控单向阀的第三端连接所述第一助力对正缸口(T)，所述第二液控单向阀的第三端连接所述第一助力对正缸口(T)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述两位四通电磁换向阀(1.1)采用流量为23-45L/min的两位四通电磁换向阀。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述两位四通电磁换向阀(1.1)采用最大工作压力为20MPa的两位四通电磁换向阀。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述比例方向阀(1.4)采用流量为30L/min的比例方向阀。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液控单向阀(1.6)采用流量为30L/min的液控单向阀。
6.根据权利要求1或5所述的装置，其特征在于，所述液控单向阀(1.6)采用面积比为1:3的液控单向阀。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，溢流阀(1.7)采用流量为45L/min的溢流阀。
8.一种具有转向对正互锁功能的转向控制系统，其特征在于，包括：
如权利要求1至7任一项所述的具有转向对正互锁功能的转向控制装置；以及
与所述具有转向对正互锁功能的转向控制装置连接的助力对正液压缸(2)。
9.一种具有转向对正互锁功能的转向控制方法，其特征在于，包括：
设置如权利要求1至7任一项所述的具有转向对正互锁功能的转向控制装置；
通过控制所述两位四通电磁换向阀进行第一状态和第二状态的转换。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
通过控制所述比例方向阀、所述压差补偿器和所述梭阀进行管道的流量控制。
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