CN111301518B - 后桥电动液压助力转向系统及其控制方法 - Google Patents

后桥电动液压助力转向系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种后桥电动液压助力转向系统，包括后桥转向器，后桥转向器包括转向液压阀，液压阀通过转向器输入轴连接有电动助力机构，转向液压阀一端与油壶的连接，另一端通过电磁阀与液压缸连通，液压缸通过转向节臂连接后桥转向拉杆；还包括转向控制器，转向控制器的信号输入端分别通讯连接有前桥角度传感器、后桥角度传感器、车速传感器和模式选择按钮，转向控制器的信号输出端分别与电动助力电机、第一电磁阀和第二电磁阀通讯连接。根据前桥转向角度、车速以及故障信号来控制后桥转向系统处于六种不同的运行模式，同时在满足小转角模式以及低速反向模式的条件时，提高了汽车在低转速下的转向机动性和高转速下的稳定性，实现智能转向。

Description

后桥电动液压助力转向系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种转向器，属于汽车转向系统技术领域，具体地指一种后桥电动液压助力转向系统及其控制方法。
背景技术
轮式车辆后桥转向系统需要具备主动转向功能，且需具备在需要时使汽车回到直行状态并锁死功能。目前，工程机械和特种重型车辆的后桥转向系统通常有两种，分别为阀控式和电液双伺服转向系统。阀控式液压转向系统由电子控制单元、阀组、液压缸组成，存在阀组体积大，重量大，成本高等缺陷，主动回正功能需依靠额外的蓄能器实现；双伺服转向系统由于采用双摆臂结构，同样存在重量大，体积大的缺点。
此外，随着智能驾驶技术的发展，汽车的自动操控性能越来成为重点，为此需要为汽车的转向性能提供符合驾驶需求的多种自动模式，且在必要时以及故障时可以进行手动操控，这对汽车的转向控制系统提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种智能控制多种转向模式、提高转向的机动性和稳定性的后桥电动液压助力转向系统及其控制方法。
为实现上述目的，本发明提供一种后桥电动液压助力转向系统，包括后桥转向器，所述后桥转向器包括转向液压阀，其特征在于：所述液压阀通过转向器输入轴连接有电动助力机构，所述转向液压阀上设有进油口、回油口、第一换向油口和第二换向油口，所述进油口和回油口分别与油壶的连接，所述第一换向油口与第一电磁阀的一端连接，所述第二换向油口与第二电磁阀的一端，所述第一电磁阀的和所述第二电磁阀的另一端分别与液压缸的两个腔室连通，所述液压缸通过转向节臂连接后桥转向拉杆；还包括转向控制器，所述转向控制器的信号输入端分别通讯连接有前桥角度传感器、后桥角度传感器、车速传感器和模式选择按钮，所述转向控制器的信号输出端分别与电动助力电机、第一电磁阀和第二电磁阀通讯连接。
进一步地，所述转向液压阀包括阀芯，所述阀芯固定连接有转向器输入轴，所述电动助力机构包括助力电机，所述助力电机输出轴固定链接有蜗杆，所述蜗杆与涡轮啮合，所述涡轮固定在电动助力输入轴上，所述助力电机与转向控制器的信号输出端通讯连接。
进一步地，所述液压缸包括与转向节臂铰接的活塞杆，所述活塞杆将液压缸隔成左腔和右腔，所述左腔与第一电磁阀连接，所述右腔与第二电磁阀连接。
进一步地，所述转向控制器的信号输入端还通讯连接有后桥转向器输入扭矩传感器、转速传感器和助力电机温度传感器。
基于上述后桥电动液压助力转向系统，本发明还提供一种后桥电动液压助力转向系统的控制方法，其特征在于：
包括小转角中位锁止模式，当前桥角度传感器的数值小于或等于设定阈值时，转向控制器控制后桥转向系统保持中位锁止状态。
包括低速反向模式，当前桥角度传感器的数值大于设定阈值、且车速传感器的数值的数值小于或等于低速阈值时，转向控制器控制后桥转向器驱动后轮进行反向转动；当后桥角度传感器输入的角度信号等于目标转角时，转向控制器控制助力电机停止工作。
包括中速同向模式，当前桥角度传感器的数值大于设定阈值、且车速传感器的数值大于低速阈值并小于或等于中速阈值时，转向控制器控制后桥转向器驱动后轮进行同向转动；当后桥角度传感器输入的角度信号等于目标转角时，转向控制器控制助力电机停止工作。
包括高速中位锁止模式，当前桥角度传感器的数值大于设定阈值、且车速传感器的数值大于中速阈值时，转向控制器控制后桥转向系统先回到中位状态，然后保持高速中位锁止状态。
进一步地，还包括故障保护模式，当前桥角度传感器、车速传感器的信号异常，或者后桥转向器输入扭矩传感器、助力电机温度传感器的信号超过规定阈值时，转向控制器判定为系统故障，转向控制器控制后桥转向系统先回到中位状态，然后保持中位锁止状态。
进一步地，还包括手动选择模式，当前桥角度传感器的数值小于或等于设定阈值，或前桥角度传感器的数值大于设定阈值、且车速传感器的数值的数值小于或等于低速阈值时可启动手动模式，所述手动选择模式通过模式选择按钮可选择同向模式或者反向模式。
本发明的有益效果如下：
1、实现多种运行模式的智能转向控制，提高转向的机动性和稳定性。本发明的后桥电动液压助力转向系统及其控制方法可根据前桥转向角度、车速以及故障信号来控制后桥转向系统处于五种不同的运行模式，同时在满足小转角模式以及低速反向模式的条件时，可通过模式选择按钮来选择自己想要的转向，这样提高了汽车在低速下的转向机动性以及高速下的稳定性，同时实现了多种运行模式的智能转向功能。
2、电动助力机构与液压转向器的结合使得整个后桥转向系统布置灵活，占用空间小，更适合后桥转向系统。
附图说明
图1为本发明的后桥电动液压助力转向系统示意图。
图2为后桥转向器的半剖视图。
图3为电动助力机构的半剖视图
图中各部件标号如下：前桥转向系统1、方向盘101、前桥转向器102、前桥角度传感器103、前桥转向拉杆104、后桥转向器2、转向液压阀201、阀芯202、进油口203、回油口204、第一换向油口205、第二换向油口206、转向器输入轴207、电动助力输出轴208、后桥转向器输入扭矩传感器209、涡轮210、蜗杆211、助力电机212、油壶3、第一电磁阀4、第二电磁阀5、液压缸6、左腔601、右腔602、活塞杆603、转向节臂7、后桥转向拉杆8、后桥角度传感器9、转向控制器10、车速传感器11、转速传感器12、助力电机温度传感器13、模式选择按钮14。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1～3所示，一种后桥电动液压助力转向系统，后桥转向系统包括后桥转向器2，后桥转向器2包括转向液压阀201，液压阀201通过转向器输入轴207连接有电动助力机构，转向液压阀201上设有进油口203、回油口204、第一换向油口205和第二换向油口206，进油口203和回油口204分别与油壶3的连接，第一换向油口205与第一电磁阀4的一端连接，第二换向油口206与第二电磁阀5的一端，第一电磁阀4的和第二电磁阀5的另一端分别与液压缸6的两个腔室连通，液压缸6通过转向节臂7连接后桥转向拉杆8；还包括转向控制器10，转向控制器10的信号输入端分别通讯连接有前桥角度传感器103、后桥角度传感器9、车速传感器11和模式选择按钮14，转向控制器10的信号输出端分别与电动助力机构、第一电磁阀4和第二电磁阀5通讯连接。这样，电动助力机构与液压转向器的结合使得整个后桥转向系统布置灵活，占用空间小，更适合后桥转向系统。
上述技术方案中，后桥转向系统与前桥转向系统构成整车转向系统，前桥转向系统1包括方向盘101，方向盘连接着前桥转向器102，前桥转向器102通过前桥转向拉杆104连接前轮，前桥转向器102上设置有前桥角度传感器103。
上述技术方案中，转向液压阀201包括阀芯202，阀芯202固定连接有转向器输入轴207，电动助力机构包括助力电机212，助力电机212输出轴固定链接有蜗杆211，蜗杆211与涡轮210啮合，涡轮210固定在电动助力输入轴208上，电动助力输入轴208上设置有后桥转向器输入扭矩传感器209，助力电机212上设置有助力电机温度传感器13，助力电机212与转向控制器10的信号输出端通讯连接。
上述技术方案中，液压缸6包括与转向节臂7铰接的活塞杆603，活塞杆603将液压缸6隔成左腔601和右腔602，左腔601与第一电磁阀4连接，右腔602与第二电磁阀5连接。这样，当助力电机驱动阀芯向左轮一侧移转动时，进油口与第二换向油口连通，回油口与第一换向油口连通，液压油从油壶中通过第二电磁阀进入液压缸的右腔，推动活塞杆向左移动，活塞杆通过转向节臂一级转向拉杆使后轮左转，左腔中的液压油通过第一电磁阀从回油口回到油壶；当助力电机驱动阀芯向右轮一侧移转动时，进油口与第一换向油口连通，回油口与第二换向油口连通，液压油从油壶中通过第一电磁阀进入液压缸的左腔，推动活塞杆向右移动，活塞杆通过转向节臂一级转向拉杆使后轮右转，右腔中的液压油通过第二电磁阀从回油口回到油壶。
上述技术方案中，转向控制器10的信号输入端还通讯连接有后桥转向器输入扭矩传感器209、转速传感器12和助力电机温度传感器13。其中后桥转向器输入扭矩传感器209的数值若超出设定阈值，则可认为油壶的油泵出现泄漏、损坏或供油不足等可能存在的故障；转速传感器是为了对角度传感器一级车速传感器的数值进行修正。
上述一种后桥电动液压助力转向系统的控制方法如下：
1、小转角中位锁止模式，当前桥角度传感器103的数值小于或等于设定阈值时，转向控制器10控制第一电磁阀4和第二电磁阀5关闭油路，并控制助力电机212不工作，此时后桥转向系统保持中位锁止状态。
2、低速反向模式，当前桥角度传感器103的数值大于设定阈值、且车速传感器11的数值的数值小于或等于低速阈值时，转向控制器10控制第一电磁阀4和第二电磁阀5开启油路，控制助力电机212工作并输出目标转角和目标转向，使后桥转向器2驱动后轮进行反向转动；当后桥角度传感器9输入的角度信号等于目标转角时，转向控制器10控制助力电机停止工作。
3、中速同向模式，当前桥角度传感器的数值103大于设定阈值、且车速传感器11的数值大于低速阈值并小于或等于中速阈值时，转向控制器10控制第一电磁阀4和第二电磁阀5开启油路，控制助力电机212工作并输出目标转角和目标转向，使后桥转向器2驱动后轮进行同向转动；当后桥角度传感器9输入的角度信号等于目标转角时，转向控制器10控制助力电机停止工作。
4、高速中位锁止模式，当前桥角度传感器的数值103大于设定阈值、且车速传感器11的数值大于中速阈值时，转向控制器10控制第一电磁阀4和第二电磁阀5开启油路，并控制助力电机212工作，使后桥转向系统回到中位状态；当后桥角度传感器的角度信号等于零时，转向控制器10控制第一电磁阀4和第二电磁阀5关闭油路，并控制助力电机212不工作，后桥转向系统保持高速中位锁止状态。
5、故障保护模式，当前桥角度传感器103、车速传感器11的信号异常，或者后桥转向器输入扭矩传感器209、助力电机温度传感器13的信号超过规定阈值时，转向控制器10判定为系统故障，转向控制器10控制第一电磁阀4和第二电磁阀5开启油路，并控制助力电机212工作，使后桥转向系统回到中位状态；当后桥角度传感器的角度信号等于零时，转向控制器10控制第一电磁阀4和第二电磁阀5关闭油路，并控制助力电机212不工作，后桥转向系统保持中位锁止状态。
6、手动选择模式，当前桥角度传感器103的数值小于或等于设定阈值，或前桥角度传感器103的数值大于设定阈值、且车速传感器11的数值的数值小于或等于低速阈值时，所述手动选择模式通过模式选择按钮14可选择同向模式或者反向模式，在其他工况下，手动选择模式将失效。
本发明的后桥电动液压助力转向系统及其控制方法可根据前桥转向角度、车速以及故障信号来控制后桥转向系统处于五种不同的运行模式，同时在满足小转角模式以及低速反向模式的条件时，可通过模式选择按钮来选择自己想要的转向，这样提高了汽车在低转速下的转向机动性以及高转速下的稳定性，同时实现了多种运行模式的智能转向功能。

Claims (4)

1.一种后桥电动液压助力转向系统，包括后桥转向器(2)，所述后桥转向器(2)包括转向液压阀(201)，其特征在于：所述液压阀(201)通过转向器输入轴(207)连接有电动助力机构，所述转向液压阀(201)上设有进油口(203)、回油口(204)、第一换向油口(205)和第二换向油口(206)，所述进油口(203)和回油口(204)分别与油壶(3)连接，所述第一换向油口(205)与第一电磁阀(4)的一端连接，所述第二换向油口(206)与第二电磁阀(5)的一端连接，所述第一电磁阀(4)的和所述第二电磁阀(5)的另一端分别与液压缸(6)的两个腔室连通，所述液压缸(6)通过转向节臂(7)连接后桥转向拉杆(8)；还包括转向控制器(10)，所述转向控制器(10)的信号输入端分别通讯连接有前桥角度传感器(103)、后桥角度传感器(9)、车速传感器(11)和模式选择按钮(14)，所述转向控制器(10)的信号输出端分别与电动助力机构、第一电磁阀(4)和第二电磁阀(5)通讯连接；
所述转向液压阀(201)包括阀芯(202)，所述阀芯(202)固定连接有转向器输入轴(207)，所述电动助力机构包括助力电机(212)，所述助力电机(212)输出轴固定链接有蜗杆(211)，所述蜗杆(211)与涡轮(210)啮合，所述涡轮(210)固定在电动助力输入轴(208)上，所述助力电机(212)与转向控制器(10)的信号输出端通讯连接。
2.根据权利要求1所述的后桥电动液压助力转向系统，其特征在于：所述液压缸(6)包括与转向节臂(7)铰接的活塞杆(603)，所述活塞杆(603)将液压缸(6)隔成左腔(601)和右腔(602)，所述左腔(601)与第一电磁阀(4)连接，所述右腔(602)与第二电磁阀(5)连接。
3.根据权利要求2所述的后桥电动液压助力转向系统，其特征在于：所述转向控制器(10)的信号输入端还通讯连接有后桥转向器输入扭矩传感器(209)、转速传感器(12)和助力电机温度传感器(13)。
4.一种基于权利要求1～3任意一项所述的后桥电动液压助力转向系统的控制方法，其特征在于：
包括小转角中位锁止模式，当前桥角度传感器(103)的数值小于或等于设定阈值时，转向控制器(10)控制后桥转向系统保持中位锁止状态；
包括低速反向模式，当前桥角度传感器(103)的数值大于设定阈值、且车速传感器(11)的数值小于或等于低速阈值时，转向控制器(10)控制后桥转向器(2)驱动后轮进行反向转动；当后桥角度传感器(9)输入的角度信号等于目标转角时，转向控制器(10)控制助力电机停止工作；
包括中速同向模式，当前桥角度传感器的数值(103)大于设定阈值、且车速传感器(11)的数值大于低速阈值并小于或等于中速阈值时，转向控制器(10)控制后桥转向器(2)驱动后轮进行同向转动；当后桥角度传感器(9)输入的角度信号等于目标转角时，转向控制器(10)控制助力电机停止工作；
包括高速中位锁止模式，当前桥角度传感器的数值(103)大于设定阈值、且车速传感器(11)的数值大于中速阈值时，转向控制器(10)控制后桥转向系统先回到中位状态，然后保持高速中位锁止状态。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Fan Weibing

Inventor after: Zhao Wentao

Inventor after: Gao Gang

Inventor after: Xue Min

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Inventor before: Fan Weibing

Inventor before: Zhao Wentao

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CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
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