CN115214770A - 一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统 - Google Patents

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江安东
刘振中
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Abstract

本发明属于无人驾驶技术领域，具体公开了一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统，包括液压油箱、球阀、电动转向齿轮泵、高压过滤器、转向充液阀组、蓄能器、电液转向器、转向油缸组件、回油过滤器，所述转向油缸组件由安装在车辆前桥转向横拉杆T型臂左右两侧的左转向油缸与右转向油缸组成，本发明采用的全液压转向系统，取消了方向盘与转向梯形之间的机械连接，以液压管路取而代之，具有操纵轻便灵活、结构紧凑、易于安装布置等优点，采用恒定转速的电动转向齿轮泵提供动力，可以减少泵的排量，比传统柴油车液压泵安装在发动机取力器上的全液压转向系统更能提供稳定的动力源。

Description

一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统
技术领域
本发明涉及一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统，属于无人驾驶技术领域。
背景技术
传统的非公路自卸车普遍采用机械液压助力转向，这种转向驱动方式存在单桥承载小、故障率高、转向沉重的问题。现有的非公路自卸车普遍为柴油车，其采用的全液压转向系统由直接安装在发动机取力器上的液压泵提供动力源，液压泵所提供的液压油流量依赖发动机的转速，在发动机怠速或低转速时会存在供油不足转向沉重问题，并且依靠驾驶员人工驾驶。矿区工作时间为24小时，要求每台车最少配备两个司机，人工成本非常高，加大了运营成本及安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统，解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统，包括液压油箱、球阀、电动转向齿轮泵、高压过滤器、转向充液阀组、蓄能器、电液转向器、转向油缸组件、回油过滤器，所述转向油缸组件由安装在车辆前桥转向横拉杆T型臂左右两侧的左转向油缸与右转向油缸组成。
优选的，所述电动转向齿轮泵为恒定转速电动齿轮泵，由永磁同步电机驱动定量齿轮泵。
优选的，所述转向充液阀组包括第一溢流阀、逻辑阀、第一单向阀、卸荷阀和电磁阀。
优选的，所述蓄能器一般为囊式蓄能器。
优选的，所述电液转向器包括第二溢流阀、第三溢流阀、第二单向阀、第三单向阀、液压随动转向器、第四单向阀、第五单向阀、模式切换阀、电液转向阀、控制器、位置传感器、电液阀桥路、模式切换控制阀、减压阀。
优选的，所述电液转向器一般与其配套件SASA传感器组合安装使用，SASA 传感器可以监测方向盘的转动，当车辆在无人驾驶电控转向模式时，如人工手动转动方向盘介入转向，SASA传感器检测到信号传递给控制器，使转向进入手动模式。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明属于无人驾驶技术领域，具体公开了一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统，本发明具有以下有益效果：
1.本发明采用的全液压转向系统，取消了方向盘与转向梯形之间的机械连接，以液压管路取而代之，具有操纵轻便灵活、结构紧凑、易于安装布置等优点；
2.本发明采用恒定转速的电动转向齿轮泵提供动力，可以减少泵的排量，比传统柴油车液压泵安装在发动机取力器上的全液压转向系统更能提供稳定的动力源；
3.本发明采用的转向充液阀组与蓄能器为转向器供油的方式，提高了车辆快速转向时的稳定性，并且可以实现应急转向功能，在动力源突然故障时，蓄能器为转向系统提供临时液压源，避免车辆失去动力后只能紧急制动不能转向导致的安全事故；
4.本发明采用的电液转向器，该转向器具有电控转向以及人工手动转向两种模式，可配合无人驾驶控制系统实现自动转向，当需要人工介入转向时，人工手动转向优先，降低人工成本、运营成本和安全隐患。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图中：1、液压油箱；2、球阀；3、电动转向齿轮泵；4、高压过滤器；5、转向充液阀组；51、第一溢流阀；52、逻辑阀；53、第一单向阀；54、卸荷阀；55、电磁阀；6、蓄能器；7、电液转向器；701、第二溢流阀；702、第三溢流阀；703、第二单向阀；704、第三单向阀；705、液压随动转向器；706、第四单向阀；707、第五单向阀；708、模式切换阀；709、电液转向阀；710、控制器；711、位置传感器；712、电液阀桥路；713、模式切换控制阀；714、减压阀；8、转向油缸组件；81、左转向油缸；82、右转向油缸；9、回油过滤器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统，包括液压油箱1、球阀2、电动转向齿轮泵3、高压过滤器4、转向充液阀组5、蓄能器6、电液转向器7、转向油缸组件8、回油过滤器9，转向油缸组件8由安装在车辆前桥转向横拉杆T型臂左右两侧的左转向油缸81与右转向油缸82组成。电动转向齿轮泵3为恒定转速电动齿轮泵，由永磁同步电机驱动定量齿轮泵。转向充液阀组5包括第一溢流阀51、逻辑阀52、第一单向阀53、卸荷阀54和电磁阀55。蓄能器6一般为囊式蓄能器。电液转向器7包括第二溢流阀701、第三溢流阀702、第二单向阀703、第三单向阀704、液压随动转向器705、第四单向阀706、第五单向阀707、模式切换阀708、电液转向阀709、控制器710、位置传感器711、电液阀桥路712、模式切换控制阀713、减压阀714。电液转向器7一般与其配套件SASA 传感器组合安装使用，SASA传感器可以监测方向盘的转动，当车辆在无人驾驶电控转向模式时，如人工手动转动方向盘介入转向，SASA传感器检测到信号传递给控制器710，使转向进入手动模式。
工作原理：本发明涉及一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统，电动转向齿轮泵3经球阀2从液压油箱1吸油，其出口油液经高压过滤器4流向转向充液阀组5的P口，转向充液阀组5的T口经回油过滤器9 连接液压油箱1，转向充液阀组5的AC口连接蓄能器6，此处蓄能器6为两个，转向充液阀组5的P1口、T1口分别对应连接电液转向器7的P口、T口，电液转向器7的LS口用堵头封堵，电液转向器7的L口与左转向油缸81的 LB口及右转向油缸82的RA口相连，电液转向器7的R口与左转向油缸81的 LA口及右转向油缸82的RB口相连。转向充液阀组5集成有第一溢流阀51、逻辑阀52、第一单向阀53、卸荷阀54和电磁阀55。第一溢流阀51为系统安全阀，设定压力210bar。逻辑阀52、第一单向阀53与卸荷阀54一起实现充液功能，当电动转向齿轮泵3的驱动电机启动时，液压油从转向充液阀组5 的P口进入，通过AC口为两个蓄能器6充液。随着充液压力逐渐升高达到卸荷阀54的设定压力160bar时卸荷阀54打开，此时逻辑阀52左端的控制油经卸荷阀54流回液压油箱1，逻辑阀52右端的控制油克服左侧的弹簧力约 3.5bar就可将逻辑阀52打开，从而使电动转向齿轮泵3输出的液压油以很小的压力进行卸荷，避免了溢流损失。当蓄能器6里的液压油压力降至约120bar 时，卸荷阀54关闭，逻辑阀52左端的控制油重新建立起压力，逻辑阀52关闭，蓄能器6继续充液。第一单向阀53防止蓄能器6里的液压油倒灌对电动转向齿轮泵3冲击。电磁阀55在车辆进行检修维护时打开，快速释放蓄能器 6里的液压油，避免误操作方向或拆卸油管时导致事故。电液转向器7集成有第二溢流阀701、第三溢流阀702、第二单向阀703、第三单向阀704、液压随动转向器705、第四单向阀706、第五单向阀707、模式切换阀708、电液转向阀709、控制器710、位置传感器711、电液阀桥路712、模式切换控制阀713和减压阀714。从电液转向器7的P口进入的油液分成并联的三路，分别连接至第五单向阀707、电液转向阀709与减压阀714。经过第五单向阀707 的油液与液压随动转向器705相连，液压随动转向器705由驾驶员通过方向盘进行人工转向操作，在其向左或向右换向时输出油液至电液转向器7的L 口或R口。第二溢流阀701与第三溢流阀702组成过载阀，对转向油缸组件8 进行缓冲保护。第二单向阀703与第三单向阀704组成补油阀，防止转向油缸回路吸空。第四单向阀706为应急人力转向阀，当泵供应出现故障时，依靠人力可以从T口吸油。经过电液转向阀709的油液会在电液转向阀709两端的控制油推动阀芯向左或向右换向时，经模式切换阀708的左位输出至电液转向器7的L口或R口。模式切换阀708是控制电液转向器7在人工手动转向与电控转向两种模式切换，阀芯在右位时是人工手动转向，在左位时是电控转向。经过减压阀714的油液会在模式切换控制阀713得电换向时流向模式切换阀708的左端控制口，使模式切换阀708切换至左位，从而使电液转向器7切换至电控转向模式。经过减压阀714的另一路油液由模式切换阀 708的左位流向电磁阀55桥路，电磁阀55桥路的两个油液输出端分别于电液转向阀709两端的控制口相连，控制电液转向阀709向左或向右换向，电磁阀55桥路的电信号由控制器710输出。控制器710通过与电液转向阀709相连的位置传感器711感知阀芯的实时位置，再结合外部感知系统的信号，例如轮胎转角传感器信号、GPS位置信号、雷达信号、车速传感器信号等，控制电液阀桥路712的油液关闭或输出油液至电液转向阀709的左端或右端，从而控制转向。本发明结构简单，操作方便，适合推广使用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统，其特征在于：包括液压油箱(1)、球阀(2)、电动转向齿轮泵(3)、高压过滤器(4)、转向充液阀组(5)、蓄能器(6)、电液转向器(7)、转向油缸组件(8)、回油过滤器(9)，所述转向油缸组件(8)由安装在车辆前桥转向横拉杆T型臂左右两侧的左转向油缸(81)与右转向油缸(82)组成。
2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统，其特征在于：所述电动转向齿轮泵(3)为恒定转速电动齿轮泵，所述电动转向齿轮泵(3)由永磁同步电机驱动定量齿轮泵。
3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统，其特征在于：所述转向充液阀组(5)包括第一溢流阀(51)、逻辑阀(52)、第一单向阀(53)、卸荷阀(54)和电磁阀(55)。
4.根据权利要求1所述的一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统，其特征在于：所述蓄能器(6)一般为囊式蓄能器。
5.根据权利要求1所述的一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统，其特征在于：所述电液转向器(7)包括第二溢流阀(701)、第三溢流阀(702)、第二单向阀(703)、第三单向阀(704)、液压随动转向器(705)、第四单向阀(706)、第五单向阀(707)、模式切换阀(708)、电液转向阀(709)、控制器(710)、位置传感器(711)、电液阀桥路(712)、模式切换控制阀(713)、减压阀(714)。
6.根据权利要求1所述的一种无人驾驶纯电动非公路宽体自卸车全液压转向系统，其特征在于：所述电液转向器(7)外接套件SASA传感器组合安装使用。
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