CN115320706A - 基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统 - Google Patents

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CN115320706A CN202211023403.9A CN202211023403A CN115320706A CN 115320706 A CN115320706 A CN 115320706A CN 202211023403 A CN202211023403 A CN 202211023403A CN 115320706 A CN115320706 A CN 115320706A
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Abstract

本发明属于非道路车辆转向控制领域，具体涉及一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统；包括变量泵、溢流阀、二位四通电磁换向阀一、负载口独立控制阀组、左侧转向液压缸、二位四通电磁换向阀三、全液压转向器、优先阀、二位四通电磁换向阀二、液压油箱、右侧转向液压缸及电控单元；通过控制系统保证方向盘转角与车辆转向角度之间的确定关系；利用负载口独立控制技术，提高转向系统效率；电控单元出现故障时，该系统在默认状态下为传统的全液压转向系统，极大提高了系统的安全性。

Description

基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统
技术领域
本发明属于非道路车辆转向控制领域，具体涉及一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统。
背景技术
随着社会的发展，以农业机械、工程机械为代表的非道路车辆迫切需要转向系统实现自动控制。精准农业的实施，要求拖拉机、联合收割机等农业机械实现自动驾驶，为减少对农作物的损害，必须达到英寸级的转向控制精度。工程机械在执行抢险救灾任务时处于复杂险恶的环境中，次生灾害将对参与的人员构成直接的生命威胁，迫切需要实现无人驾驶。但目前非道路车辆普遍采用的传统全液压动力转向系统已经不能满足无人驾驶的要求，其主要问题包括：
(1)难以实现自动驾驶及遥控操作等功能；
(2)存在较高的溢流损失和节流损失，转向能耗高、效率低；
(3)转向系统角传动比为定值，导致提高作业效率与高速稳定行走固有矛盾；
(4)全液压转向器存在的内泄漏导致方向盘转角位置与车辆转向角度无固定关系，存在安全隐患。
进一步的，例如中国专利公开号为CN104554432A，发明专利的名称为“一种新型工程机械线控转向系统”的专利，该发明专利公开了一种新型的工程机械线控转向系统，该系统取消了传统全液压转向器，完全采用电控单元控制变量泵和相应的液压阀实现，但当电控单元出现故障时转向功能失效，将极大的影响行车安全性。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统，该系统在满足转向功能的同时，为非道路车辆的遥控操作及自动驾驶提供解决方案；实现转向系统角传动比可以根据需要进行调整，解决提高作业效率与高速行走稳定性之间的矛盾；通过控制系统保证方向盘转角与车辆转向角度之间的确定关系；利用负载口独立控制技术，提高转向系统效率；电控单元出现故障时，该系统在默认状态下为传统的全液压转向系统，极大提高了系统的安全性。
一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统，包括变量泵1、溢流阀2、二位四通电磁换向阀一3、负载口独立控制阀组4、左侧转向液压缸5、二位四通电磁换向阀三6、全液压转向器7、优先阀8、二位四通电磁换向阀二9、液压油箱10、右侧转向液压缸11及电控单元；
所述负载口独立控制阀组4包括比例换向阀一41、比例换向阀二42、比例换向阀三43 和比例换向阀四44；
其中所述变量泵1的吸油口接入液压油箱10的供油口，变量泵1的压油口分别与溢流阀2的进油口、二位四通电磁换向阀一3的压力油口和二位四通电磁换向阀二9的进油口通过管路连通，溢流阀2的回油口接入液压油箱10；二位四通电磁换向阀一3的回油口与液压油箱10的回油口相连，二位四通电磁换向阀一3的左侧高压出油口与负载口独立控制阀组4中的比例换向阀一41与比例换向阀四44的进油口相连，二位四通电磁换向阀一3的另一个出口与比例换向阀二42与比例换向阀三43的进油口相连；所述比例换向阀一41、比例换向阀二42的出油口连接到一起并同时与左侧转向液压缸5的无杆腔和右侧转向液压缸 11的有杆腔相连；比例换向阀三43和比例换向阀四44的出油口连接到一起并同时与左侧转向液压缸5的有杆腔和右侧转向液压缸11的无杆腔相连；
所述二位四通电磁换向阀二9的回油口与液压油箱10的回油口相连，二位四通电磁换向阀二9的两个出油口分别与优先阀8的进油口和全液压转向器7的回油口相连；所述优先阀8的优先出油口接全液压转向器7的进油口，优先阀8的候选出油口接至车辆运行中其他需要压力油的工作系统；
所述全液压转向器7的两个出口分别与二位四通电磁换向阀三6的压力油口和回油口相连，二位四通换向阀三6左侧出油口与左侧转向液压缸5的无杆腔和右侧转向液压缸11的有杆腔相连，二位四通换向阀三6右侧出油口与左侧转向液压缸5的有杆腔和右侧转向液压缸11的无杆腔相连；
且所述二位四通电磁换向阀一3、二位四通电磁换向阀三6、二位四通电磁换向阀二9 以及负载口独立控制阀组4均与电控单元控制连接。
所述的电控单元分别控制二位四通电磁换向阀一3、二位四通电磁换向阀三6、二位四通电磁换向阀二9以及负载口独立控制阀组4的通电或断开。
所述二位四通电磁换向阀3的初始位置为其上的四个口都处于断开状态，通电之后其上的压力油口、回油口及两个出口均处于导通状态；
负载口独立控制阀组4的初始位置为比例换向阀一41、比例换向阀二42、比例换向阀三43和比例换向阀四44都处于断开状态，通电之后比例换向阀一41、比例换向阀二42、比例换向阀三43和比例换向阀四44处于导通状态；
二位四通电磁换向阀三6的初始位置为其上的压力油口、回油口和两个出油口均处于导通状态，通电后的位置为其上的压力油口和回油口相连，两个出油口均处于断开状态；
所述二位四通电磁换向阀二9的初始位置为其上的进油口、回油口以及两个出油口均处于导通状态，通电后的位置为其上的两个出油口相互连接，进油口和回油口处于断开状态；
所述优先阀8的初始位置为其上的进油口与其上的优先出油口接通，为转向系统供油；换向后的位置为其上的进油口与候选出油口和优先出油口均接通，能够为其他液压系统供油。
所述负载口独立控制阀组4中的液压阀为高速开关阀或电液比例换向阀，优选的为高速开关阀。
所述变量泵1为电液比例变量泵或负荷传感变量泵，优选的为电液比例变量泵。
所述全液压转向器7为负荷传感全液压转向器。
一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统的控制方法，包括全液压转向模式、驾驶员操作的线控转向模式和遥控转向模式；其中：
全液压转向模式，分为以下两种情况：
情况一，驾驶员通过电控单元控制二位四通电磁换向阀一3、负载口独立控制阀组4、二位四通电磁换向阀三6与二位四通电磁换向阀二9断电，二位四通电磁换向阀三6与二位四通电磁换向阀二9均处于初始位置，进入全液压转向模式；
此时驾驶员操作方向盘转向，转向完全由全液压转向器7来控制，变量泵1从液压油箱 10内吸取油液，并将油液输入二位四通电磁换向阀二9的进油口，进入二位四通电磁换向阀二9内的油液通过其上的一个出油口输入优先阀8的进油口，进入优先阀8内的油液通过其上的优先出油口输入全液压转向器7的进油口，进入全液压转向器7内的油液通过其上的一个出口输入二位四通电磁换向阀三6的进油口，进入二位四通电磁换向阀三6内的油液通过其上的一个出油口输入左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸11对应的高压腔内，推动液压缸活塞运动，同时促使左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸11对应的低压腔内的油液排出，流入二位四通电磁换向阀三6的另一个出油口，进入二位四通电磁换向阀三6内的油液通过其上的回油口输入全液压转向器7的另一个出口，进入全液压转向器7的油液通过其上的回油口输入二位四通电磁换向阀二9的另一个出油口，进入二位四通电磁换向阀二9的油液通过其上的回油口输入液压油箱10的回油口，使得油液流入液压油箱10；
情况二，当电控单元出现故障时，二位四通电磁换向阀一3、负载口独立控制阀组4、二位四通电磁换向阀三6、二位四通电磁换向阀二9均断电，此时所有液压阀均处于初始位置，断电后，二位四通电磁换向阀一3、负载口独立控制阀组4的初始位置是断开的，二位四通电磁换向阀三6、二位四通电磁换向阀二9的初始位置是导通的，故进入情况一所述的全液压转向模式；
驾驶员操作的线控转向模式：
当全液压转向模式处于正常工作时，驾驶员通过电控单元控制二位四通电磁换向阀一3 和负载口独立控制阀组4通电，二位四通电磁换向阀三6与二位四通电磁换向阀二9断电，同时驾驶员操作方向盘转向，全液压转向器7控制油液进而控制对应的转向液压缸伸缩，实现驾驶员操作的线控转向模式，具体为：
二位四通电磁换向阀一3的四个口均导通，变量泵1从液压油箱10泵出的液压油一部分流入二位四通电磁换向阀一3的进油口，再经二位四通电磁换向阀一3的高压出油口流入负载口独立控制阀组4的比例换向阀一41或比例换向阀二44内，进而进入左侧转向液压缸 5和右侧转向液压缸11对应的高压腔内，推动液压油缸活塞运动，同时促使左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸11对应的低压腔内的油液排出，流入比例换向阀三42或比例换向阀四43，进而通过二位四通电磁换向阀一3回流到液压油箱10内；
变量泵1从液压油箱10泵出的液压油的另一部分流经二位四通电磁换向阀二9的进油口，进而依次经过优先阀8、全液压转向器7、二位四通电磁换向阀三6流入左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸11对应的高压腔内，推动液压缸活塞运动，同时促使左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸11对应的低压腔内的油液排出，流入二位四通电磁换向阀三6的另一个出油口进行回油；
以此实现减小驾驶员转动方向盘需要的力和转动一定方向需要转动方向盘的角度；
遥控转向模式：
驾驶员不在车内操纵方向盘，仅通过电控单元控制二位四通电磁换向阀一3通电，二位四通电磁换向阀三6、二位四通电磁换向阀二9通电，二位四通电磁换向阀一3的四个口均导通，若要实现右转向，则通过电控单元控制比例换向阀一41和比例换向阀三43通电，控制比例换向阀二42和比例换向阀四44断电；
此时比例换向阀一41和比例换向阀三43导通，高压油液通过变量泵1经二位四通电磁换向阀一3的压力油口，再经比例换向阀一41进入左侧转向液压缸5中无杆腔和右侧转向液压油缸11的有杆腔，推动左侧转向液压缸5内的液压油缸活塞向上运动，右侧转向液压油缸11内的液压油缸活塞向下运动，由于转向液压缸与转向轮连接在一起，此时两侧液压缸活塞的活动就会带动转向轮倾斜，从而实现右转向；
然后左侧转向液压缸5的有杆腔和右侧转向液压油缸11的无杆腔排油，这些油依次通过比例换向阀三43、二位四通电磁换向阀一3回流到液压油箱10；
若要实现左转向，驾驶员通过电控单元控制比例换向阀一41和比例换向阀三43断电，控制比例换向阀二42和比例换向阀四44通电；
高压油液通过变量泵1经二位四通电磁换向阀一3的压力油口，再经比例换向阀四44 进入右侧转向液压缸11的无杆腔和左侧转向液压缸5的有杆腔，推动右侧转向液压缸11内的液压油缸活塞向上运动，左侧转向液压缸5内的液压油缸活塞向下运动，由于转向液压缸与转向轮连接在一起，此时两侧液压缸活塞的活动就会带动转向轮倾斜，从而实现左转向；
然后右侧转向液压缸11的有杆腔和左侧转向液压缸5的无杆腔排油，这些油依次通过比例换向阀四42、二位四通电磁换向阀一3回流到液压油箱10。
所述驾驶员操作的线控转向模式中，若经二位四通电磁换向阀一3的高压出油口流入负载口独立控制阀组4的比例换向阀一41内，则通过比例换向阀三43和二位四通电磁换向阀一3回流入液压油箱10；若经二位四通电磁换向阀一3的高压出油口流入负载口独立控制阀组4的比例换向阀四44内，则通过比例换向阀二42和二位四通电磁换向阀一3回流入液压油箱10。
本发明的有益效果：
本发明所述系统在满足转向功能的同时，为非道路车辆的遥控操作及自动驾驶提供解决方案；实现转向系统角传动比可以根据需要进行调整，解决提高作业效率与高速行走稳定性之间的矛盾；通过控制系统保证方向盘转角与车辆转向角度之间的确定关系；利用负载口独立控制技术，提高转向系统效率；电控单元出现故障时，该系统在默认状态下为传统的全液压转向系统，极大提高了系统的安全性。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步说明，并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公开，但并不构成对本公开的限制。
图1是本发明液压系统的原理结构图。
附图标记说明：
1-变量泵；2-溢流阀；3-二位四通电磁换向阀一；4-负载口独立控制阀组；41-比例换向阀一；42-比例换向阀二；43-比例换向阀三；44-比例换向阀四；5-左侧转向液压缸；6-二位四通电磁换向阀三；7-全液压转向器；8-优先阀；9-二位四通电磁换向阀二；10-液压油箱；11-右侧转向液压缸。
具体实施方式
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统，该系统在满足转向功能的同时，为非道路车辆的遥控操作及自动驾驶提供解决方案；实现转向系统角传动比可以根据需要进行调整，解决提高作业效率与高速行走稳定性之间的矛盾；通过控制系统保证方向盘转角与车辆转向角度之间的确定关系；利用负载口独立控制技术，提高转向系统效率；电控单元出现故障时，该系统在默认状态下为传统的全液压转向系统，极大提高了系统的安全性。
实施例1
如图1所示，一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统，包括变量泵1、溢流阀2、二位四通电磁换向阀一3、负载口独立控制阀组4、左侧转向液压缸5、二位四通电磁换向阀三6、全液压转向器7、优先阀8、二位四通电磁换向阀二9、液压油箱 10、右侧转向液压缸11及电控单元；
所述负载口独立控制阀组4包括比例换向阀一41、比例换向阀二42、比例换向阀三43 和比例换向阀四44；
其中所述变量泵1的吸油口接入液压油箱10的供油口，变量泵1的压油口分别与溢流阀2的进油口、二位四通电磁换向阀一3的压力油口和二位四通电磁换向阀二9的进油口通过管路连通，溢流阀2的回油口接入液压油箱10；二位四通电磁换向阀一3的回油口与液压油箱10的回油口相连，二位四通电磁换向阀一3的左侧高压出油口与负载口独立控制阀组4中的比例换向阀一41与比例换向阀四44的进油口相连，二位四通电磁换向阀一3的另一个出口与比例换向阀二42与比例换向阀三43的进油口相连；所述比例换向阀一41、比例换向阀二42的出油口连接到一起并同时与左侧转向液压缸5的无杆腔和右侧转向液压缸 11的有杆腔相连；比例换向阀三43和比例换向阀四44的出油口连接到一起并同时与左侧转向液压缸5的有杆腔和右侧转向液压缸11的无杆腔相连；
所述二位四通电磁换向阀二9的回油口与液压油箱10的回油口相连，二位四通电磁换向阀二9的两个出油口分别与优先阀8的进油口和全液压转向器7的回油口相连；所述优先阀8的优先出油口接全液压转向器7的进油口，优先阀8的候选出油口接至车辆运行中其他需要压力油的工作系统；
所述全液压转向器7的两个出口分别与二位四通电磁换向阀三6的压力油口和回油口相连，二位四通换向阀三6左侧出油口与左侧转向液压缸5的无杆腔和右侧转向液压缸11的有杆腔相连，二位四通换向阀三6右侧出油口与左侧转向液压缸5的有杆腔和右侧转向液压缸11的无杆腔相连；
且所述二位四通电磁换向阀一3、二位四通电磁换向阀三6、二位四通电磁换向阀二9 以及负载口独立控制阀组4均与电控单元控制连接。
所述的电控单元分别控制二位四通电磁换向阀一3、二位四通电磁换向阀三6、二位四通电磁换向阀二9以及负载口独立控制阀组4(包括比例换向阀一41、比例换向阀二42、比例换向阀三43和比例换向阀四44)的通电或断开。
所述负载口独立控制阀组4中的液压阀为高速开关阀或电液比例换向阀，优选地为高速开关阀。
所述变量泵1为电液比例变量泵或负荷传感变量泵，优选的为电液比例变量泵。
所述全液压转向器7为负荷传感全液压转向器。
所述二位四通电磁换向阀3的初始位置为其上的四个口都处于断开状态，通电之后其上的压力油口、回油口及两个出口均处于导通状态；
即二位四通电磁换向阀一3的压力油口接通，与变量泵1的压油口连通，二位四通电磁换向阀一3的回油口接通，与液压油箱10的回油口连通，二位四通电磁换向阀一3的两个出口接通，与负载口独立控制阀组4对应连通；
负载口独立控制阀组4的初始位置为比例换向阀一41、比例换向阀二42、比例换向阀三43和比例换向阀四44都处于断开状态，通电之后比例换向阀一41、比例换向阀二42、比例换向阀三43和比例换向阀四44处于导通状态；
二位四通电磁换向阀三6的初始位置为其上的压力油口、回油口和两个出油口均处于导通状态，通电后的位置为其上的压力油口和回油口相连，两个出油口均处于断开状态；
即二位四通电磁换向阀三6的压力油口和回油口，分别与全液压转向器7的两个出口相连，二位四通换向阀三6的两个出油口，分别与左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸11对应的腔内相连；
所述二位四通电磁换向阀二9的初始位置为其上的进油口、回油口以及两个出油口均处于导通状态，通电后的位置为其上的两个出油口相互连接，进油口和回油口处于断开状态；
所述优先阀8的初始位置为其上的进油口与其上的优先出油口接通，为转向系统供油；换向后的位置为其上的进油口与候选出油口和优先出油口均接通，能够为其他液压系统供油。
驾驶员选择转向模式开关信号，通过电控单元实现不同的转向模式：转向模式包括全液压转向模式、驾驶员操作的线控转向模式、遥控转向模式；
全液压转向模式：
控制二位四通电磁换向阀一3和负载口独立控制阀组4断电，二位四通电磁换向阀二9 导通，在全液压阀都断电的时候就就是左侧断路，右侧导通，全靠驾驶员转动方向盘来实现转向。
所述左侧回路包括二位四通电磁换向阀一3、负载口独立控制阀组4；右侧回路为二位四通电磁换向阀三6、全液压转向器7、优先阀8、二位四通电磁换向阀二9。
二位四通电磁换向阀三6的左侧出油口连接左侧转向液压油缸5的无杆腔和右侧转向液压油缸11的有杆腔，右侧出油口连接左侧转向液压油缸5的有杆腔和右侧转向液压油缸11 的无杆腔。
进入二位四通电磁换向阀三6内的高压油液通过一个出油口连接对应的无杆腔和有杆腔，推动活塞杆运动，连接无杆腔的液压缸活塞杆向上伸出，连接有杆腔的液压缸活塞杆向下缩回。剩下的有杆腔和无杆腔连接二位四通换向阀6的另一个口，进行回油。
线控转向模式就是驾驶员控制电控单元打开(打开电控单元，二位四通电磁换向阀一3 就通电进而各个口都导通了)，这样就是驾驶员转动方向盘，右侧回路推动左侧转向液压缸 5运动的同时，左侧回路也同样推动左侧转向液压缸5运动，左侧回路工作提供助力，能够减小转动方向盘需要的力，减少驾驶员工作量，提高操作性。
遥控转向模式就是没有驾驶员转动方向盘，把右侧回路断路，就靠左侧回路来推动左侧转向液压缸5的运动，驾驶员远程操控电控单元(左侧回路)就可以实现转向。
下面详细说明：
一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统的控制方法，包括全液压转向模式、驾驶员操作的线控转向模式和遥控转向模式；其中：
全液压转向模式，分为以下两种情况：
情况一，关闭转向模式的开关信号，驾驶员通过电控单元控制二位四通电磁换向阀一 3、负载口独立控制阀组4、二位四通电磁换向阀三6与二位四通电磁换向阀二9断电，左侧回路断路，二位四通电磁换向阀三6与二位四通电磁换向阀二9均处于初始位置，进入全液压转向模式；
此时驾驶员操作方向盘转向，转向完全由全液压转向器7来控制，变量泵1从液压油箱 10内吸取油液，并通过其上的压油口将油液输入二位四通电磁换向阀二9的进油口，进入二位四通电磁换向阀二9内的油液通过其上的一个出油口输入优先阀8的进油口，进入优先阀8内的油液通过其上的优先出油口输入全液压转向器7的压力口，进入全液压转向器7内的油液通过其上的一个出口输入二位四通电磁换向阀三6的进油口，进入二位四通电磁换向阀三6内的油液通过其上的一个出油口输入左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸11对应的高压腔内，推动液压缸活塞运动(由于转向液压缸与转向轮连接在一起，此时左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸11活塞的运动就会带动转向轮倾斜，转向)，同时促使左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸11对应的低压腔内的油液排出，流入二位四通电磁换向阀三6的另一个出油口，进入二位四通电磁换向阀三6内的油液通过其上的回油口输入全液压转向器7的另一个出口，进入全液压转向器7的油液通过其上的回油口输入二位四通电磁换向阀二9的另一个出油口，进入二位四通电磁换向阀二9的油液通过其上的回油口输入液压油箱10的回油口，使得油液流入液压油箱10；
因为全液压转向器7是可以转向的，全液压转向器7的两个出口中哪一个是压力油出口，哪一个是回油口是要看方向盘转向的，若方向盘左转的话，那么全液压转向器7右侧是高压油口，连接到右侧液压油缸11的无杆腔和左侧液压油缸5的有杆腔，推动左侧向下运动，右侧向上运动；
情况二，当电控单元出现故障时，所有液压阀的电磁铁均断电，即溢流阀2、二位四通电磁换向阀一3、负载口独立控制阀组4、二位四通电磁换向阀三6、二位四通电磁换向阀二9均断电，此时所有液压阀均处于初始位置，断电后，二位四通电磁换向阀一3、负载口独立控制阀组4的初始位置是断开的，二位四通电磁换向阀三6、二位四通电磁换向阀二9 的初始位置是导通的，故进入情况一所述的全液压转向模式；
驾驶员操作的线控转向模式：
当处于全液压转向模式正常工作时，二位四通电磁换向阀三6与二位四通电磁换向阀二9处于初始位置，驾驶员操作方向盘转向，全液压转向器7控制油液进而控制对应转向液压缸伸缩；二位四通电磁换向阀一3断电，左侧回路不通，完全由右侧回路控制；
在这种情况下，打开转向模式开关信号，驾驶员通过电控单元控制二位四通电磁换向阀一3和负载口独立控制阀组4通电，二位四通电磁换向阀三6与二位四通电磁换向阀二9 断电，同时驾驶员操作方向盘转向，全液压转向器7控制油液进而控制对应的转向液压缸伸缩，实现驾驶员操作的线控转向模式，具体为：
驾驶员正常转方向盘的同时有电控单元控制的左侧回路工作，两个回路一起工作，一起供油，即：电控单元开启，二位四通电磁换向阀一3的四个口均导通，变量泵1从液压油箱10泵出的液压油一部分到左侧回路，流入二位四通电磁换向阀一3的进油口，再经二位四通电磁换向阀一3的高压出油口流入负载口独立控制阀组4的比例换向阀一41或比例换向阀四44内，进而进入左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸11对应的高压腔内，推动液压油缸活塞运动，同时促使左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸11对应的低压腔内的油液排出，流入比例换向阀二42或比例换向阀三43，进而通过二位四通电磁换向阀一3回流到液压油箱10内；
变量泵1从液压油箱10泵出的液压油的另一部分到右侧回路，流经二位四通电磁换向阀二9的进油口，进而依次经过优先阀8、全液压转向器7、二位四通电磁换向阀三6流入左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸11对应的高压腔内，推动液压缸活塞运动，同时促使左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸11对应的低压腔内的油液排出，流入二位四通电磁换向阀三6的另一个出油口进行回油；
以此实现减小驾驶员转动方向盘需要的力和转动一定方向需要转动方向盘的角度；
遥控转向模式：
驾驶员不在车内操纵方向盘，仅通过电控单元控制二位四通电磁换向阀一3通电，二位四通电磁换向阀三6、二位四通电磁换向阀二9通电，二位四通电磁换向阀一3的四个口均导通，若想要转向右转实现右转向，则通过电控单元控制比例换向阀一41和比例换向阀三 43通电，控制比例换向阀二42和比例换向阀四44断电；
此时比例换向阀一41和比例换向阀三43导通，高压油液通过变量泵1经二位四通电磁换向阀一3的压力油口，再经比例换向阀一41进入左侧转向液压缸5中无杆腔和右侧转向液压油缸11的有杆腔，推动左侧转向液压缸5内的液压油缸活塞向上运动，右侧转向液压油缸11内的液压油缸活塞向下运动，由于转向液压缸与转向轮连接在一起，此时两侧液压缸活塞的活动就会带动转向轮倾斜，从而实现右转向；
然后左侧转向液压缸5的有杆腔和右侧转向液压油缸11的无杆腔排油，这些油依次通过比例换向阀三43、二位四通电磁换向阀一3回流到液压油箱10；
具体为：左侧转向液压缸5无杆腔进油就推着活塞杆向上，其上面的有杆腔容积就减小了，就往外排油,右侧转向液压油缸11有杆腔进油就推着活塞杆向下，其下面的无杆腔容积就减小了，往外排油，左侧转向液压缸5的有杆腔和右侧转向液压油缸11的无杆腔两条油路又通过一个路口和在一起，合成一条回油的路，通过得电后导通的比例换向阀三43进行回油；
若想要转向轮向左转实现左转向，驾驶员通过电控单元控制比例换向阀一41和比例换向阀三43断电，控制比例换向阀二42和比例换向阀四44通电；
高压油液通过变量泵1经二位四通电磁换向阀一3的压力油口，再经比例换向阀二44 进入右侧转向液压缸11的无杆腔和左侧转向液压缸5的有杆腔，推动右侧转向液压缸11内的液压油缸活塞向上运动，左侧转向液压缸5内的液压油缸活塞向下运动，由于转向液压缸与转向轮连接在一起，此时两侧液压缸活塞的活动就会带动转向轮倾斜，从而实现左转向；
然后右侧转向液压缸11的有杆腔和左侧转向液压缸5的无杆腔排油，这些油依次通过比例换向阀四42、二位四通电磁换向阀一3回流到液压油箱10。
所述驾驶员操作的线控转向模式中，若经二位四通电磁换向阀一3的高压出油口流入负载口独立控制阀组4的比例换向阀一41内，则通过比例换向阀三43和二位四通电磁换向阀一3回流入液压油箱10；若经二位四通电磁换向阀一3的高压出油口流入负载口独立控制阀组4的比例换向阀四44内，则通过比例换向阀二42和二位四通电磁换向阀一3回流入液压油箱10。
所述全液压转向器7和优先阀8为来自丹佛斯的OSP动态负载敏感转向器，其中全液压转向器7里面的换向阀在方向盘不转动的情况下是保持在初始位置的，当方向盘开始转动就会带动全液压转向器7里面的换向阀换向。
其中当一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统不工作时，车辆不需转向，此时电控单元控制二位四通电磁换向阀一3、负载口独立控制阀组4和二位四通电磁换向阀二9断电，二位四通电磁换向阀三6通电，此时二位四通电磁换向阀三6的两个出口均不通，由于方向盘不转动，全液压转向器7里面的换向阀保持在中位，故此时变量泵1 从液压油箱10内吸取油液，并通过其上的压油口将油液输入二位四通电磁换向阀二9的进油口，进入二位四通电磁换向阀二9内的油液通过其上的一个出油口输入优先阀8的进油口，进入优先阀8内的油液通过其上的优先出油口接全液压转向器7的进油口，但是由于方向盘不转动，全液压转向器7里面的换向阀保持在中位，故高压油液会通过控制管路反馈到优先阀8左侧，进而高压油会推动优先阀8换向，使得优先阀8的进油口与候选出油口和优先出油口均接通，换向之后是大部分油液流到右侧的候选出油口，很小的一部分油液供给左侧的优先出油口，实现为其他液压系统供油。
优先阀8反向换向时，电控单元控制二位四通电磁换向阀一3、负载口独立控制阀组4、二位四通电磁换向阀三6和二位四通电磁换向阀二9断电，且驾驶员操控方向盘转向，方向盘转动带动全液压转向器7里面的换向阀换向，使得高压油液与对应的转向液压缸接通，同时少部分高压油液经过控制管路反馈到优先阀8右侧，故而高压油会把优先阀8推回去，使其返回到初始位置的状态，为优先出油口供油。
实施例2
一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统，包括电比例控制变量泵 1、溢流阀2、二位四通电磁换向阀一3、负载口独立控制阀组4、左侧转向液压缸5、二位四通电磁换向阀三6、全液压转向器7、优先阀8、二位四通电磁换向阀二9和液压油箱10。
所述的电比例控制变量泵1出口接溢流阀2作为安全阀，限制系统最高压力，防止系统在异常情况下损坏。
所述的电比例控制变量泵1的入口接液压油箱10，出口同时与二位四通电磁换向阀一3 和二位四通电磁换向阀二9的压力油口相连。
所述的二位四通电磁换向阀一3的两个出口与负载口独立控制阀组4的比例换向阀一 41、比例换向阀三43相连，回油口与液压油箱10相连。
所述的负载口独立控制阀组4中，比例换向阀一41、比例换向阀二42连接到一起与左侧转向液压缸5相连，用于控制转向液压缸一个方向的运动速度与位移；比例换向阀三43、比例换向阀四44连接到一起与右侧转向液压缸11相连，用于控制转向液压缸另一个方向的运动速度与位移。
所述的二位四通电磁换向阀二9的两个出口分别与优先阀8的入口和全液压转向器7的回油口相连，回油口与油箱相连。
所述的优先阀8的优先口接全液压转向器7的压力口，另一出口接至工作系统，当转向系统不工作时为其他液压系统提供压力油。
所述的全液压转向器7的两个出口分别与二位四通电磁换向阀三6的压力油口和回油口相连。
所述的二位四通电磁换向阀三6的两个出口分别与左侧转向液压缸5的两个腔相连。
一：
所述的非道路车辆线控转向液压系统，在电控单元正常工作时为驾驶员操作的线控转向模式，通过控制系统保证方向盘转角与车辆转向角度之间的确定关系，并利用负载口独立控制技术，提高转向系统效率。
所述的二位四通电磁换向阀一3的两个出口与负载口独立控制阀组4相连，回油口与油箱相连。负载口独立控制阀组4中，比例换向阀一41、比例换向阀二42连接到一起与左侧转向液压缸5的一腔相连，用于控制转向液压缸一个方向的运动速度与位移；比例换向阀三 43、比例换向阀四44连接到一起与右侧转向液压缸11相连，用于控制转向液压缸另一个方向的运动速度与位移。
所述的非道路车辆线控转向液压系统，在电控单元正常工作时，二位四通电磁换向阀一 3通电后，通过控制比例换向阀一41与比例换向阀三43，或比例换向阀二42与比例换向阀四44的通电控制转向油缸的转向运动。
同时，二位四通电磁换向阀二9的两个出口分别与优先阀8的入口和全液压转向器7的回油口相连，回油口与油箱相连。
所述的优先阀8的优先口接全液压转向器7的压力口，另一出口接至工作系统，当转向系统不工作时为其他液压系统提供压力油。
所述的全液压转向器7的两个出口分别与二位四通电磁换向阀三6的压力油口和回油口相连。
所述的二位四通电磁换向阀三6的两个出口分别与左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸 11相连。
当转向系统正常工作时，二位四通电磁换向阀三6与二位四通电磁换向阀二9处于初始位置，驾驶员操作方向盘转向，全液压转向器7控制油液进而控制转向油缸伸缩。
在这种情况下，电控单元接收转向模式开关信号实现驾驶员操作的线控转向模式。
二：
所述的非道路车辆线控转向液压系统，在电控单元不工作或电控单元出现故障时，所有液压阀处于初始位置，此状态为全液压转向模式；
二位四通电磁换向阀二9的两个出口分别与优先阀8的入口和全液压转向器7的回油口相连，回油口与油箱相连。
所述的优先阀8的优先口接全液压转向器7的压力口，另一出口接至工作系统，当转向系统不工作时为其他液压系统提供压力油。
所述的全液压转向器7的两个出口分别与二位四通电磁换向阀三6的压力油口和回油口相连。
所述的二位四通电磁换向阀三6的两个出口分别与左侧转向液压缸5和右侧转向液压缸 11相连。
二位四通电磁换向阀一3断电，关闭转向模式的开关信号，电控单元不工作，二位四通电磁换向阀三6与二位四通电磁换向阀二9处于初始位置，驾驶员操作方向盘转向，全液压转向器7控制油液进而控制转向油缸伸缩。
所述的一种基于负载口独立控制技术的非道路车辆线控转向液压系统，当电控单元出现故障时，所有液压阀处于初始位置，此状态为全液压转向模式；
三：
所述的非道路车辆线控转向液压系统，在无人驾驶阶段，即电控单元工作且没有驾驶员操作方向盘，电控单元接收转向模式开关信号，此状态为遥控转向模式；
所述的二位四通电磁换向阀一3的两个出口与负载口独立控制阀组4相连，回油口与液压油箱相连。负载口独立控制阀组4中，比例换向阀一41、比例换向阀二42连接到一起与左侧转向液压缸5的一腔相连，用于控制转向液压缸一个方向的运动速度与位移；比例换向阀三43、比例换向阀四44连接到一起与右侧转向液压缸11相连，用于控制转向液压缸另一个方向的运动速度与位移。
所述的非道路车辆线控转向液压系统，在电控单元正常工作时，二位四通电磁换向阀一 3通电后，通过控制比例换向阀一41与比例换向阀三43，或比例换向阀二42与比例换向阀四44的通电控制转向油缸的转向运动。
所述的二位四通电磁换向阀二9通电，系统仅通过电控单元控制转向油缸的转向，此状态为遥控转向模式。
尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本公开的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对其进行变化、修改、替换和变型。本公开的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (8)

1.一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统，其特征在于包括变量泵(1)、溢流阀(2)、二位四通电磁换向阀一(3)、负载口独立控制阀组(4)、左侧转向液压缸(5)、二位四通电磁换向阀三(6)、全液压转向器(7)、优先阀(8)、二位四通电磁换向阀二(9)、液压油箱(10)、右侧转向液压缸(11)及电控单元；
所述负载口独立控制阀组(4)包括比例换向阀一(41)、比例换向阀二(42)、比例换向阀三(43)和比例换向阀四(44)；
其中所述变量泵(1)的吸油口接入液压油箱(10)的供油口，变量泵(1)的压油口分别与溢流阀(2)的进油口、二位四通电磁换向阀一(3)的压力油口和二位四通电磁换向阀二(9)的进油口通过管路连通，溢流阀(2)的回油口接入液压油箱(10)；二位四通电磁换向阀一(3)的回油口与液压油箱(10)的回油口相连，二位四通电磁换向阀一(3)的左侧高压出油口与负载口独立控制阀组(4)中的比例换向阀一(41)与比例换向阀四(44)的进油口相连，二位四通电磁换向阀一(3)的另一个出口与比例换向阀二(42)与比例换向阀三(43)的进油口相连；所述比例换向阀一(41)、比例换向阀二(42)的出油口连接到一起并同时与左侧转向液压缸(5)的无杆腔和右侧转向液压缸(11)的有杆腔相连；比例换向阀三(43)和比例换向阀四(44)的出油口连接到一起并同时与左侧转向液压缸(5)的有杆腔和右侧转向液压缸(11)的无杆腔相连；
所述二位四通电磁换向阀二(9)的回油口与液压油箱(10)的回油口相连，二位四通电磁换向阀二(9)的两个出油口分别与优先阀(8)的进油口和全液压转向器(7)的回油口相连；所述优先阀(8)的优先出油口接全液压转向器(7)的进油口，优先阀(8)的候选出油口接至车辆运行中其他需要压力油的工作系统；
所述全液压转向器(7)的两个出口分别与二位四通电磁换向阀三(6)的压力油口和回油口相连，二位四通换向阀三(6)左侧出油口与左侧转向液压缸(5)的无杆腔和右侧转向液压缸(11)的有杆腔相连，二位四通换向阀三(6)右侧出油口与左侧转向液压缸(5)的有杆腔和右侧转向液压缸(11)的无杆腔相连；
且所述二位四通电磁换向阀一(3)、二位四通电磁换向阀三(6)、二位四通电磁换向阀二(9)以及负载口独立控制阀组(4)均与电控单元控制连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统，其特征在于所述的电控单元分别控制二位四通电磁换向阀一(3)、二位四通电磁换向阀三(6)、二位四通电磁换向阀二(9)以及负载口独立控制阀组(4包括比例换向阀一(41)、比例换向阀二(42)、比例换向阀三(43)和比例换向阀四(44))的通电或断开。
3.根据权利要求1所述的一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统，其特征在于所述负载口独立控制阀组(4)中的液压阀为高速开关阀或电液比例换向阀，优选的为高速开关阀。
4.根据权利要求1所述的一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统，其特征在于所述变量泵(1)为电液比例变量泵或负荷传感变量泵，优选的为电液比例变量泵。
5.根据权利要求1所述的一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统，其特征在于所述全液压转向器(7)为负荷传感全液压转向器。
6.根据权利要求1所述的一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统，其特征在于所述二位四通电磁换向阀(3)的初始位置为其上的四个口都处于断开状态，通电之后其上的压力油口、回油口及两个出口均处于导通状态；
负载口独立控制阀组(4)的初始位置为比例换向阀一(41)、比例换向阀二(42)、比例换向阀三(43)和比例换向阀四(44)都处于断开状态，通电之后比例换向阀一(41)、比例换向阀二(42)、比例换向阀三(43)和比例换向阀四(44)处于导通状态；
二位四通电磁换向阀三(6)的初始位置为其上的压力油口、回油口和两个出油口均处于导通状态，通电后的位置为其上的压力油口和回油口相连，两个出油口均处于断开状态；
所述二位四通电磁换向阀二(9)的初始位置为其上的进油口、回油口以及两个出油口均处于导通状态，通电后的位置为其上的两个出油口相连，进油口和回油口处于断开状态；
所述优先阀(8)的初始位置为其上的进油口与其上的优先出油口接通，为转向系统供油；换向后的位置为其上的进油口与候选出油口接通，为其他液压系统供油。
7.一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统的控制方法，其特征在于包括全液压转向模式、驾驶员操作的线控转向模式和遥控转向模式；其中全液压转向模式，分为以下两种情况：
情况一，驾驶员通过电控单元控制二位四通电磁换向阀一(3)、负载口独立控制阀组(4)、二位四通电磁换向阀三(6)与二位四通电磁换向阀二(9)断电，二位四通电磁换向阀三(6)与二位四通电磁换向阀二(9)均处于初始位置，进入全液压转向模式；
此时驾驶员操作方向盘转向，转向完全由全液压转向器(7)来控制，变量泵(1)从液压油箱(10)内吸取油液，并将油液输入二位四通电磁换向阀二(9)的进油口，进入二位四通电磁换向阀二(9)内的油液通过其上的一个出油口输入优先阀(8)的入口，进入优先阀(8)内的油液通过其上的优先出油口输入全液压转向器(7)的压力口，进入全液压转向器(7)内的油液通过其上的一个出口输入二位四通电磁换向阀三(6)的进油口，进入二位四通电磁换向阀三(6)内的油液通过其上的一个出油口输入左侧转向液压缸(5)和右侧转向液压缸(11)对应的高压腔内，推动液压缸活塞运动，同时促使左侧转向液压缸(5)和右侧转向液压缸(11)对应的低压腔内的油液排出，流入二位四通电磁换向阀三(6)的另一个出油口，进入二位四通电磁换向阀三(6)内的油液通过其上的回油口输入全液压转向器(7)的另一个出口，进入全液压转向器(7)的油液通过其上的回油口输入二位四通电磁换向阀二(9)的另一个出油口，进入二位四通电磁换向阀二(9)的油液通过其上的回油口输入液压油箱(10)的回油口，使得油液流入液压油箱(10)；
情况二，当电控单元出现故障时，溢流阀(2)、二位四通电磁换向阀一(3)、负载口独立控制阀组(4)、二位四通电磁换向阀三(6)、二位四通电磁换向阀二(9)均断电，此时所有液压阀均处于初始位置，断电后，二位四通电磁换向阀一(3)、负载口独立控制阀组(4)的初始位置是断开的，二位四通电磁换向阀三(6)、二位四通电磁换向阀二(9)的初始位置是导通的，故进入情况一所述的全液压转向模式；
驾驶员操作的线控转向模式：
当处于全液压转向模式正常工作时，驾驶员通过电控单元控制二位四通电磁换向阀一(3)和负载口独立控制阀组(4)通电，二位四通电磁换向阀三(6)与二位四通电磁换向阀二(9)断电，同时驾驶员操作方向盘转向，全液压转向器(7)控制油液进而控制对应的转向液压缸伸缩，实现驾驶员操作的线控转向模式，具体为：
二位四通电磁换向阀一(3)的四个口均导通，变量泵(1)从液压油箱(10)泵出的液压油一部分流入二位四通电磁换向阀一(3)的进油口，再经二位四通电磁换向阀一(3)的高压出油口流入负载口独立控制阀组(4)的比例换向阀一(41)或比例换向阀二(44)内，进而进入左侧转向液压缸(5)和右侧转向液压缸(11)对应的高压腔内，推动液压油缸活塞运动，同时促使左侧转向液压缸(5)和右侧转向液压缸(11)对应的低压腔内的油液排出，流入比例换向阀三(42)或比例换向阀四(43)，进而通过二位四通电磁换向阀一(3)回流到液压油箱(10)内；
变量泵(1)从液压油箱(10)泵出的液压油的另一部分流经二位四通电磁换向阀二(9)的进油口，进而依次经过优先阀(8)、全液压转向器(7)、二位四通电磁换向阀三(6)流入左侧转向液压缸(5)和右侧转向液压缸(11)对应的高压腔内，推动液压缸活塞运动，同时促使左侧转向液压缸(5)和右侧转向液压缸(11)对应的低压腔内的油液排出，流入二位四通电磁换向阀三(6)的另一个出油口进行回油；
以此实现减小驾驶员转动方向盘需要的力和转动一定方向需要转动方向盘的角度；
遥控转向模式：
驾驶员不在车内操纵方向盘，仅通过电控单元控制二位四通电磁换向阀一(3)、二位四通电磁换向阀三(6)与二位四通电磁换向阀二(9)通电，二位四通电磁换向阀一(3)的四个口均导通，若要实现右转向，则通过电控单元控制比例换向阀一(41)和比例换向阀三(43)通电，控制比例换向阀二(42)和比例换向阀四(44)断电；
此时比例换向阀一(41)和比例换向阀三(43)导通，高压油液通过变量泵(1)经二位四通电磁换向阀一(3)的压力油口，再经比例换向阀一(41)进入左侧转向液压缸(5)中无杆腔和右侧转向液压油缸(11)的有杆腔，推动左侧转向液压缸(5)内的液压油缸活塞向上运动，右侧转向液压油缸(11)内的液压油缸活塞向下运动，由于转向液压缸与转向轮连接在一起，此时两侧液压缸活塞的活动就会带动转向轮倾斜，从而实现右转向；
然后左侧转向液压缸(5)的有杆腔和右侧转向液压油缸(11)的无杆腔排油，这些油依次通过比例换向阀三(43)、二位四通电磁换向阀一(3)回流到液压油箱(10)；
若要实现左转向，驾驶员通过电控单元控制比例换向阀一(41)和比例换向阀三(43)断电，控制比例换向阀二(42)和比例换向阀四(44)通电；
高压油液通过变量泵(1)经二位四通电磁换向阀一(3)的压力油口，再经比例换向阀二(44)进入右侧转向液压缸(11)的无杆腔和左侧转向液压缸(5)的有杆腔，推动右侧转向液压缸(11)内的液压油缸活塞向上运动，左侧转向液压缸(5)内的液压油缸活塞向下运动，由于转向液压缸与转向轮连接在一起，此时两侧液压缸活塞的活动就会带动转向轮倾斜，从而实现左转向；
然后右侧转向液压缸(11)的有杆腔和左侧转向液压缸(5)的无杆腔排油，这些油依次通过比例换向阀四(42)、二位四通电磁换向阀一(3)回流到液压油箱(10)。
8.根据权利要求7所述的一种基于负载口独立控制实现非道路车辆线控转向的液压系统的控制方法，其特征在于所述驾驶员操作的线控转向模式中，若经二位四通电磁换向阀一(3)的高压出油口流入负载口独立控制阀组(4)的比例换向阀一(41)内，则通过比例换向阀三(43)和二位四通电磁换向阀一(3)回流入液压油箱(10)；若经二位四通电磁换向阀一(3)的高压出油口流入负载口独立控制阀组(4)的比例换向阀四(44)内，则通过比例换向阀二(42)和二位四通电磁换向阀一(3)回流入液压油箱(10)。
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