CN111086558B - 液压助力转向系统、控制方法和工程车辆 - Google Patents

液压助力转向系统、控制方法和工程车辆 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种液压助力转向系统、控制方法和车辆，包括转向油泵、转向油泵工作油路和转向助力油缸，所述转向油泵为变量泵，且通过所述转向油泵工作油路连接于所述转向助力油缸，其中，还包括：与所述转向油泵电连接的控制器和用于检测取力器的取力开关信号的第一检测装置，所述第一检测装置与所述控制器电连接，当所述控制器接收到的所述取力开关信号为高电平时，控制所述转向油泵的输出流量为零。本液压助力系统能够根据取力器的开关信号来控制转向油泵的输出，在取力器工作时，停止转向油泵的输出，实现节能减排，降低转向系统的油温，提高液压助力转向系统的可靠性。

Description

液压助力转向系统、控制方法和工程车辆
技术领域
本公开涉及车辆液压转向控制领域，具体地，涉及一种液压助力转向系统、控制方法和工程车辆。
背景技术
目前工程车辆朝向重载方向发展，因而多桥转向显得尤为必要。现有技术中，带支腿作业的多桥转向工程车辆，转向油泵通常采用定量泵，且与发动机为刚性连接，这样当车辆正常直线行驶时，发动机处于高转速，定量泵对转向器输入流量达额定流量(对应发动转速750rpm)，转向器分配阀处于中位状态背压大(达2MPa)，导致能量损失大，液压系统发热量大、油温高，而当处于上车工作状态时，工程车辆不行驶，由于转向油泵仍然与发动机存在刚性连接，因此会持续输出流量到转向器，同样存在能量损失的问题。
发明内容
本公开的目的是提供一种能够根据不同工况调节输出流量的液压助力转向系统。
为了实现上述目的，本公开提供一种液压助力转向系统，包括转向油泵、转向油泵工作油路和转向助力油缸，所述转向油泵为变量泵，且通过所述转向油泵工作油路连接于所述转向助力油缸，其中，还包括：与所述转向油泵电连接的控制器和用于检测取力器的取力开关信号的第一检测装置，所述第一检测装置与所述控制器电连接，当所述控制器接收到的所述取力开关信号为高电平时，控制所述转向油泵的输出流量为零。
可选地，还包括用于检测转向压力信号的第二检测装置和用于检测发动机转速信号的第三检测装置，所述第二检测装置和所述第三检测装置分别与所述控制器电连接，当所述控制器接收到的所述取力开关信号为低电平，
若同时接收到的所述发动机转速信号低于目标转速，且接收到的所述转向压力信号处于高电平时，所述控制器控制所述转向油泵输出定值流量；
若同时接收到的所述发动机转速信号高于目标转速，且接收到的所述转向压力信号处于高电平时，所述控制器控制所述转向油泵输出最大流量，该定值流量小于所述最大流量。
可选地，所述定值流量为所述最大流量的一半。
可选地，所述转向油泵工作油路上设置有转向器分配阀，所述转向油泵通过所述转向器分配阀向所述转向助力油缸供油，所述转向油泵工作油路具有右转油路和左转油路，所述转向器分配阀具有用于连通所述右转油路的第一工作油口和用于连通所述左转油路的第二工作油口，所述第二检测装置包括连接到所述第一工作油口的第一压力传感器和连接到所述第二工作油口的第二压力传感器，其中，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器中的一者为高电平时对应所述转向压力信号为高电平。
可选地，所述第一检测装置为安装在取力器上的工作指示开关。
可选地，所述控制器为车辆ECU。
可选地，所述变量泵为电控变量泵。
根据本公开的一方面，还提供一种工程车辆，包括上述公开的液压助力转向系统。
根据本公开的再一方面，还提供一种液压助力转向系统的控制方法，该液压助力转向系统包括转向油泵，所述转向油泵为变量泵，包括：
检测取力器的取力开关信号；
当检测到所述取力开关信号为高电平时，控制所述转向油泵的输出流量为零。
可选地，所述控制方法还包括：
检测转向压力信号和检测发动机转速信号；
当检测到所述取力开关信号为低电平，同时所述转向压力信号为高电平，且所述发动机转速信号低于目标转速，控制所述转向油泵输出定值流量；
当检测到所述取力开关信号为低电平，且同时所述转向压力信号为高电平，且所述发动机转速信号高于目标转速，控制所述转向油泵输出最大流量，所述定值流量小于所述最大流量。
本技术方案的有益效果是：通过取力器的工作与否，来直接控制转向油泵的输出，当取力开关信号为高电平时，代表当前取力器工作，此时不需要转向油泵供油到转向器，因而可以控制转向油泵的输出为零，实现节能减排，降低转向系统的油温，提高液压助力转向系统的可靠性。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开实施例提供的液压助力转向系统原理图；
图2是本公开实施例提供的液压助力转向系统的转向器分配阀处于中位状态时和现有系统转向器分配阀处于中位状态时的功率损失对比图(其中A代表现有系统；B代表本公开实施例提供的液压助力系统)；
图3是本公开实施例提供的工程车辆的示意图。
附图标记说明
1液压油箱 2转向油泵 3转向油泵工作油路
31右转油路 32左转油路 4转向助力油缸
5控制器 6第一检测装置 7第二检测装置
8第三检测装置 9转向器分配阀 10转向器
11专用装置 12支腿 13取力器
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
根据本公开的一个方面，提供一种液压助力转向系统的控制方法，该控制方法用于控制转向油泵2的输出流量，其中，该转向油泵2为变量泵。该控制方法包括检测取力器13的取力开关信号，当检测到所述取力开关信号为高电平时，控制所述转向油泵2的输出流量为零。也即，通过取力器的工作与否，来直接控制转向油泵2的输出，当取力开关信号为高电平时，代表当前取力器13工作，此时不需要转向油泵2供油到转向器10，因而可以控制转向油泵2的输出为零，实现节能减排，降低转向系统的油温，提高液压助力转向系统的可靠性。
可选择地，当检测到所述取力开关信号为低电平时，所述控制方法还可以包括检测转向压力信号和检测发动机转速信号；当获取到取力开关信号为低电平，同时所述转向压力信号为高电平，且所述发动机转速信号低于目标转速，则可以控制所述转向油泵输出定值流量；或者当获取取力开关信号为低电平，同时所述转向压力信号为高电平，且所述发动机转速信号高于目标转速，控制所述转向油泵输出最大流量，该定值流量小于所述最大流量。也即，通过当前转速信号和转向压力信号来评估不同转向工况，并控制转向油泵根据需要输出不同的流量。需要说明的是，“最大流量”为转向油泵2的最大输出量。
为了实现上述控制方法，如图1所示，本公开还提供一种液压助力转向系统，包括液压油箱1、转向油泵2、转向油泵工作油路3和转向助力油缸4，所述转向油泵2为变量泵且具有进油口和出油口，所述进油口连接于所述液压油箱1，所述出油口通过所述转向油泵工作油路3连接于所述转向助力油缸4(在本公开的具体实施例中，转向助力油缸为四个，分别为一桥左侧助力油缸、一桥右侧助力油缸，二桥左侧助力油缸和三桥右侧助力油缸，本公开对于助力油缸的数量不限制)，其中，还包括与所述转向油泵2电连接的控制器5和用于检测取力器13的取力开关信号的第一检测装置6，所述第一检测装置6与所述控制器5电连接，所述控制器5根据所述第一检测装置6检测到的所述取力开关信号控制所述转向油泵2的流量输出。
也即，通过取力器的开关信号来判断当前车辆的工况，如若取力开关信号为高电平则表明当前车辆处于停车作业状态，则可以通过控制器5来控制转向油泵的输出为零，保证在停车作业状态无功率损失，以达到大大降低液压助力转向系统的能量损耗的目的。
当控制器5检测到的取力压力信号为低电平时，也即车辆处于行驶状态时，可选择地，所述液压助力转向系统还包括用于检测转向压力信号的第二检测装置7和用于检测发动机转速信号的第三检测装置8，所述第二检测装置7和所述第三检测装置8分别与所述控制器5电连接。也即，控制器5通过采集转向压力信号以及发动机转速信号来首先预判当前车辆的行驶工况，该行驶工况包括即将转向工况和启动转向工况，具体地，控制器5设置有目标转速，通过比对接收到的实时的发动机转速信号来计算并控制变量泵的输出流量。
具体地，当所述控制器5接收到的所述取力开关信号为低电平，同时接收到的所述发动机转速信号低于目标转速，且接收到的所述转向压力信号处于高电平时，所述控制器5控制所述转向油泵2输出定值流量。在判断车辆即将转向后，此时控制器5直接通过电流信号控制变量泵输出定值流量，以满足车辆启动转向后能够快速转向。
当控制器5接收到的所述取力开关信号为低电平，同时接收到的所述发动机转速信号高于目标转速，且接收到的所述转向压力信号处于高电平时，所述控制器5控制所述转向油泵2输出最大流量，该定值流量小于最大流量。通过控制器采集的信号综合得出此时车辆处于启动转向工况，也即车辆此时正在转向，因而需要输出最大流量，可选择地，所述定值流量可以为最大流量的一半。
因此定值流量只要能够在转向时及时反应满足快速转向的要求即可，不需要随发动机的转速的改变而随时改变输出流量，因而能够实现节能减排的目的。如图2所示出的功率损失比较，现有系统的功率损失随发动机转速变化而变化，而本液压助力系统的功率损失恒定且远远低于现有系统的功率损失。
综上，在本公开的具体实施方式中，控制器5首先通过取力开关信号来判断车辆是否为停车作业状态，在获取取力开关信号为低电平后，又通过采集转向压力开关信号和发动机转速信号，并经过计算处理输出电流信号来控制变量泵的排量。
可选择地，所述转向油泵工作油路3上设置有转向器分配阀9，所述转向油泵2通过所述转向器分配阀9向所述转向助力油缸4供油，所述转向油泵工作油路3具有右转油路31和左转油路32，分别用于为车辆右转和左转供油，所述转向器分配阀9具有用于连通所述右转油路31的第一工作油口C和用于连通所述左转油路32的第二工作油口D，所述第二检测装置7包括连接到所述第一工作油口C的第一压力传感器和连接到所述第二工作油口D的第二压力传感器，其中，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器中的一者为高电平时对应所述转向压力信号为高电平。
这样，能够实时采集两个工作油口的压力，控制器5根据两个工作油口的压力信号来控制转向油泵2的输出排量。具体地，在取力开关信号为低电平时，上述的两个压力传感器传输的压力信号其中一个为高电平，且发动机转速低于目标转速后，控制器5控制输出定值流量，也即输出较小流量；同样地，在取力开关信号为低电平时，上述的两个压力传感器传输的压力信号其中一个为高电平，且发动机转速高于目标转速后，控制器5会控制输出最大流量，满足转向需求。
其中，转向器分配阀9可以为具有H型中位机能的三位四通换向阀，在车辆即将转向时，保持中位状态，在车辆启动转向时，可以根据转向动作切换两个左转工作位和右转工作位，以连通左转油路和右转油路。
可选择地，第一检测装置6为安装在取力器13上的指示开关，当指示开关闭合，此时处于停车作业状态，取力开关信号为高电平并传输到控制器5，控制器5接收到高电平的信号后，通过输出电流信号进一步控制变量泵的输出流量，并将输出流量调整为零，也即，在停车作业状态下，变量泵不输出流量。
并且可选择地，变量泵为电控变量泵，能够通过控制器5输出的电流信号决定输出排量，也即，在发动机转速改变，带动转向油泵2转速也随之改变的情况下，仍然可以保证变量泵的输出流量不变。
可选择地，控制器5为车辆ECU，车辆ECU通过接收上述检测装置所检测到的信号，并进行计算和转换后将其转化为电流信号传输到转向油泵2，最终达到调整转向油泵2的输出排量的目的。
根据本公开的另一方面，如图3所示，还提供一种包括上述公开的液压助力转向系统的工程车辆，该工程车辆可以为带支腿作业的多桥转向工程车辆，例如可以为起重机、泵车等。当工程车辆的专用装置11(例如吊臂)作业时，需要展开支腿12使车轮离地，此时为停车状态，车辆不行驶也不转向，不需要转向油泵2供油，控制器5则可以控制转向油泵2的输出为零；当工程车辆准备转向时，控制器5可以控制转向油泵2以较小输出的定值流量进行输出，以能够满足快速转向的目的；而当工程车辆处于启动转向工况时，为了能够实现快速转向，则可以控制转向油泵2输出最大流量，满足工程车辆的不同的转向工况需求。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (7)

1.一种液压助力转向系统，其特征在于，包括转向油泵(2)、转向油泵工作油路(3)和转向助力油缸(4)，所述转向油泵(2)为变量泵，且通过所述转向油泵工作油路(3)连接于所述转向助力油缸(4)，其中，还包括：
与所述转向油泵(2)电连接的控制器(5)和用于检测取力器(13)的取力开关信号的第一检测装置(6)，所述第一检测装置(6)与所述控制器(5)电连接，当所述控制器(5)接收到的所述取力开关信号为高电平时，控制所述转向油泵(2)的输出流量为零；
还包括用于检测转向压力信号的第二检测装置(7)和用于检测发动机转速信号的第三检测装置(8)，所述第二检测装置(7)和所述第三检测装置(8)分别与所述控制器(5)电连接，当所述控制器(5)接收到的所述取力开关信号为低电平，
若同时接收到的所述发动机转速信号低于目标转速，且接收到的所述转向压力信号处于高电平时，所述控制器(5)控制所述转向油泵(2)输出定值流量；
若同时接收到的所述发动机转速信号高于目标转速，且接收到的所述转向压力信号处于高电平时，所述控制器(5)控制所述转向油泵(2)输出最大流量，所述定值流量小于所述最大流量；
所述转向油泵工作油路(3)上设置有转向器分配阀(9)，所述转向油泵(2)通过所述转向器分配阀(9)向所述转向助力油缸(4)供油，所述转向油泵工作油路(3)具有右转油路(31)和左转油路(32)，所述转向器分配阀(9)具有用于连通所述右转油路的第一工作油口(C)和用于连通所述左转油路的第二工作油口(D)，所述第二检测装置(7)包括连接到所述第一工作油口(C)的第一压力传感器和连接到所述第二工作油口(D)的第二压力传感器，其中，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器中的一者为高电平时对应所述转向压力信号为高电平。
2.根据权利要求1所述的液压助力转向系统，其特征在于，所述定值流量为所述最大流量的一半。
3.根据权利要求1所述的液压助力转向系统，其特征在于，所述第一检测装置(6)为安装在取力器上的工作指示开关。
4.根据权利要求1所述的液压助力转向系统，其特征在于，所述控制器(5)为车辆ECU。
5.根据权利要求1所述的液压助力转向系统，其特征在于，所述变量泵为电控变量泵。
6.一种工程车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-5中任意一项所述的液压助力转向系统。
7.一种液压助力转向系统的控制方法，该液压助力转向系统包括转向油泵(2)，所述转向油泵(2)为变量泵，其特征在于，包括：
检测取力器的取力开关信号；
当检测到所述取力开关信号为高电平时，控制所述转向油泵(2)的输出流量为零；
所述控制方法还包括：
检测转向压力信号和检测发动机转速信号；
当检测到所述取力开关信号为低电平，同时所述转向压力信号为高电平，且所述发动机转速信号低于目标转速，控制所述转向油泵输出定值流量；
当检测到所述取力开关信号为低电平，且同时所述转向压力信号为高电平，且所述发动机转速信号高于目标转速，控制所述转向油泵输出最大流量，所述定值流量小于所述最大流量。
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