CN206704293U - 一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，所述系统由转向盘单元、液压控制单元、转向执行单元与电控单元组成；所述转向盘单元、液压控制单元和转向执行单元依次连接，电控单元接收转向盘单元和液压控制单元中传感器采集的数据，经处理分析后向液压控制单元各阀发送控制指令，通过液压控制单元控制转向执行单元运动并实现转向路感模拟；所述系统能够实现包括线控转向、液压助力式转向、转向系统断电失效时转向和人力式转向等多个转向模式。本实用新型取消了传统线控转向系统中的双电机结构，通过液压系统实现了转向系统的路感模拟过程和转向执行过程，其机械结构较少，所以体积小，结构简单易于集成。

Description

一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统

技术领域

本实用新型属于汽车转向系统的技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统。

背景技术

汽车的转向性能在汽车行驶过程中起着很关键的作用，而汽车转向系统的功用是确保汽车能稳定地按照驾驶员的意志进行转向。传统的汽车的转向系统通常分为机械式转向系统与动力式转向系统，其二者的根本区别是转向时转动动力源的不同，机械式转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，而动力式转向系统是兼用驾驶员体力和发动机动力作为转向动力源。但由于以上两种转向系统无法实现转向盘与转向车轮的全解耦，所以在人们目前对智能驾驶的研究中，以上两种转向系统已经不能满足人们的需求。

由此，人们最近开始了对线控转向系统的研究。而目前的汽车线控转向系统通常由方向盘总成、转向执行总成和主控制器三个主要部分组成，由于线控转向系统中转向盘与转向车轮之间不再通过机械连接，所以需要对方向盘施加路感信息模拟，以此来反馈给驾驶员。现有的线控转向系统在结构方面通常采用路感模拟电机和转向电机的双电机模式，但该模式机械结构较多，体积较大，不利于集成。并且现有的线控转向系统一般通过使用路感电机来产生转向时针对转向盘的阻力反馈，但由于路感电机所需性能较高，增加了系统的成本，且路感电机经常工作在高负荷状态，会降低其使用寿命，经济性不好。

进一步的，例如中国专利公开号CN103587576A，申请公布日2014年2月19日，发明专利的名称为“一种电动汽车线控转向系统及控制方法”，该发明专利公开了一种电动汽车线控转向系统及其控制方法，其通过转向盘力反馈电机来模拟路感反馈给驾驶员，通过转向电机实现车轮的转向控制。该转向系统属于目前较为常规的线控转向系统类型，存在以下缺点：采用路感模拟电机和转向电机的双电机模式，但该模式机械结构较多，体积较大，不利于集成；当系统断电失效时，转向电机停止工作，会出现转向失灵的现象，所以转向稳定性不好。

发明内容

针对上述现有技术中的转向系统中机械结构复杂导致的体积大、生产成本高、不利于集成，转向系统断电失效时稳定性差，转向路感模拟实现较为复杂且不够精确等问题，本实用新型提供了一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：

一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，由转向盘单元A、液压控制单元B、转向执行单元C与电控单元D组成；所述转向盘单元A、液压控制单元B和转向执行单元C依次连接，电控单元D接收转向盘单元A和液压控制单元B中传感器采集的数据，经处理分析后向液压控制单元B各阀发送控制指令，通过液压控制单元B控制转向执行单元C运动；

所述转向盘单元A通过齿轮齿条机构将转向盘1的运动传递至液压控制单元B的转向路感模拟缸；

所述液压控制单元B由转向路感模拟缸13，第一常开电磁阀14，第二常开电磁阀15，第一常闭电磁阀16，第一三位四通电磁阀17，第一线性调压阀18，蓄能器19，溢流阀20，电动机21，液压泵22，油箱23，第二线性调压阀24，第二三位四通电磁阀25,第三常开电磁阀26，第一压力传感器38和第二压力传感器39组成；

所述第一三位四通电磁阀17和第二三位四通电磁阀25均为中位机能为O型的三位四通电磁换向阀；

所述转向路感模拟缸13为双杆式活塞缸，且在两腔内的活塞杆上均安装有复位弹簧；转向路感模拟缸第一油口42与转向路感模拟缸第三油口44位于转向路感模拟缸13的Ⅰ腔缸体中，并分别与第一三位四通电磁阀17A口和B口连接；转向路感模拟缸第二油口43与转向路感模拟缸第四油口45位于转向路感模拟缸13的Ⅱ腔缸体中，并分别与第二转向动力缸33两腔对应的油口连接，第一常开电磁阀14和第二常开电磁阀15分别连接在转向路感模拟缸13与第二转向动力缸33连接的两条管路上，第一常闭电磁阀16连接在第二常开电磁阀15/第二转向动力缸33的连接管路与第一常开电磁阀14/第二转向动力缸33连接管路之间；

所述电动机21与所述液压泵22相连；所述第二线性调压阀24一端与液压泵22连接，另一端分别与第一三位四通电磁阀17的P口和O口，以及第二三位四通电磁阀25的O口连接；第一线性调压阀18连接在第二线性调压阀24与第一三位四通电磁阀17的O口连接管路上；第一压力传感器38连接在第二线性调压阀24与第二三位四通电磁阀25的O口之间，以监控第二线性调压阀24的出口压力；第二压力传感器39连接在第一线性调压阀18与第一三位四通电磁阀17的O口之间，以监控第一线性调压阀18的出口压力；

所述第二三位四通电磁阀25的A口和B口分别与第一转向动力缸29两腔对应的油口连接，P口连接油箱23；第三常开电磁阀26连接在第二三位四通电磁阀25/第一转向动力缸第一油口46连接管路和第二三位四通电磁阀25/第一转向动力缸第二油口47连接管路之间；

一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，其中，所述转向盘单元A由转向盘1、转向盘转角传感器2、转向轴3、齿轮4、齿条5和转向盘转矩传感器6组成；转向盘1、转向轴3、齿轮4和齿条5依次传动连接，转向盘转角传感器2与转向盘转矩传感器6均安装在转向轴3上，且分别与电控单元D信号连接；所述齿条5与液压控制单元B中的转向路感模拟缸13一端活塞杆固连.

一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，其中，在所述液压控制单元B中，所述液压泵22的进油口通过液压管路与油箱23相连接，所述液压泵22的出油口通过液压管路连接有一个蓄能器19,以储存来自液压泵22所提供的多余能量，并消除液压管路中的脉冲波动，所述液压泵22的出油口与所述溢流阀20的进油端通过液压管路连接，以防止由于压力骤增产生管路爆裂，所述溢流阀20的出油端与油箱23通过液压管路相连接。

一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，其中，转向执行单元C由第一转向动力缸29，中间活塞杆31，第二转向动力缸33，左转向轮总成36和右转向轮总成37组成；

所述第一转向动力缸29和第二转向动力缸33均为双杆活塞缸，且第一转向动力缸29和第二转向动力缸33之间内侧共用一个中间活塞杆31；第一转向动力缸29和第二转向动力缸33的外侧分别通过活塞杆与左转向轮总成36的转向系和右转向轮总成37的转向系相连。

一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，其中，所述电控单元D由电子控制单元40和电磁阀控制器41组成；

电子控制单元40分别与转向盘转角传感器2、转向盘转矩传感器6、第一压力传感器38、第二压力传感器39和电磁阀控制器66电连接；

电磁阀控制器66分别与第一常开电磁阀14、第二常开电磁阀15、第三常开电磁阀26、第一常闭电磁阀16、第一线性调压阀18、第二线性调压阀24、第一三位四通电磁阀17和第二三位四通电磁阀25电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统取消了传统线控转向系统中的双电机结构，通过液压系统实现了转向系统的路感模拟过程和转向执行过程，与传统线控转向系统相比，其机械结构较少，所以体积小，结构简单易于集成，并且可以通过电磁阀的相应动作实现线控转向、液压助力式转向、转向系统断电失效时转向、人力式转向等多个转向模式。

2.本实用新型所述一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统由于采用电磁阀控制器直接控制两个线性调压阀的调压值不同，来实现转向时的路感精确模拟，并且使用两个压力传感器来实时监测两个线性调压阀的工作状况，从而实现较为精确的转向路感模拟。

3.本实用新型所述一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统通过电磁阀控制器对线性调压阀进行实时调控，从而实现对线控转向时流入第一转向动力缸内液体的流量和压强的精确控制，所以本实用新型所述转向系统在转向时能够保证转向的快速性和精确性。

4.本实用新型所述一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统不仅能够满足线控转向的工作模式，通过对电磁阀开关的控制，同样能实现液压助力式转向，其可应用的车型范围广泛，商业前景较好。

5.本实用新型所述一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统在断电失效等紧急情况下，所有电磁阀由于弹簧力的作用回归到原位，此时驾驶员能通过转动转向盘来实现对转向车轮的控制，其转向系统的稳定性较好，有利于增加行驶安全性。

6.本实用新型所述一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统在线控转向模式下工作时可以通过两个常开电磁阀的关闭，实现转向盘与转向车轮的全解耦，从而使转向车轮在正常转向过程中的较大冲击载荷不会传递至转向盘上，有助于缓解驾驶员的紧张感，并提升驾驶员在制动过程中的舒适性与稳定性。

7.本实用新型所述一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统由于其转向轴较短，且实现了转向盘与转向车轮的解耦，汽车在撞击后转向轴对驾驶员的伤害较小，从而提高了行车安全性。

8.本实用新型所述一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统在驾驶员操纵转向盘完成转向需要回正时，通过转向路感模拟缸内的左右两根弹簧的弹簧力作用，使转向盘具有回正作用，节省了驾驶员在回正时的体力，使转向系统更加方便与快捷。

附图说明

图1为本实用新型所述带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统示意图；

图2为本实用新型所述带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统的电子控制框图；

图3为本实用新型所述带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，当线控转向时向左转向工况下示意图；

图4为本实用新型所述带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，当线控转向时向右转向工况下示意图；

图5为本实用新型所述带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，当液压助力式转向时向左转向工况下示意图；

图6为本实用新型所述带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，当液压助力式转向时向右转向工况下示意图；

图7为本实用新型所述带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，当转向系统断电失效时向左转向工况下示意图；

图8为本实用新型所述带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，当转向系统断电失效时向右转向工况下示意图；

图9为本实用新型所述带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，当人力式转向时向左转向工况下示意图；

图10为本实用新型所述带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，当人力式转向时向右转向工况下示意图；

图中：

A.转向盘单元， B.液压控制单元， C.转向执行单元，

D.电控单元；

1.转向盘， 2.转向盘转角传感器， 3.转向轴，

4.齿轮，5.齿条， 6.转向盘转矩传感器，

7.转向路感模拟缸第一活塞杆，8.转向路感模拟缸第一弹簧， 9.转向路感模拟缸活塞，

10.转向路感模拟缸第二弹簧， 11.转向路感模拟缸缸体, 12.转向路感模拟缸第二活塞杆,

13.转向路感模拟缸， 14.第一常开电磁阀， 15.第二常开电磁阀，

16.第一常闭电磁阀， 17.第一三位四通电磁阀， 18.第一线性调压阀，

19.蓄能器， 20.溢流阀，21.电动机，

22.液压泵， 23.油箱，24.第二线性调压阀，

25.第二三位四通电磁阀, 26.第三常开电磁阀， 27.第一转向动力缸活塞杆，

28.第一转向动力缸活塞， 29.第一转向动力缸，30.第一转向动力缸缸体，

31.中间活塞杆，32.第二转向动力缸活塞， 33.第二转向动力缸，

34.第二转向动力缸缸体， 35.第二转向动力缸活塞杆， 36.左转向轮总成，

37.右转向轮总成， 38.第一压力传感器，39.第二压力传感器，

40.电子控制单元(ECU)， 41.电磁阀控制器， 42.转向路感模拟缸第一油口，

43.转向路感模拟缸第二油口， 44.转向路感模拟缸第三油口， 45.转向路感模拟缸第四油口，

46.第一转向动力缸第一油口， 47.第一转向动力缸第二油口， 48.第二转向动力缸第一油口，

49.第二转向动力缸第二油口。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型所述技术方案，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：

如图1所示，本实用新型提供了一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，包括转向盘单元A、液压控制单元B、转向执行单元C与电控单元D。

所述转向盘单元A由转向盘1、转向盘转角传感器2、转向轴3、齿轮4、齿条5和转向盘转矩传感器6组成。

所述转向盘1与所述转向轴3上端相固连。

所述转向轴3的下端与所述齿轮4相连，连接方式可采用键或花键等其他机械连接结构，从而实现所述转向轴3带动所述齿轮4旋转。

所述转向盘转角传感器2与转向盘转矩传感器6均安装在所述转向轴3上，并分别与电子控制单元(ECU)40信号连接。所述转向盘转角传感器2电子控制单元(ECU)40的功用是监测转向盘的实时转角值，并将转向盘转角信号传递给电子控制单元(ECU)40。所述转向盘转矩传感器6的功用是监测转向盘的实时转矩值，并将转向盘转矩信号传递给电子控制单元(ECU)40。

所述齿轮4与所述齿条5的模数与压力角均相同，并保持啮合状态，实现啮合传动。

所述齿条5左端与所述转向路感模拟缸第一活塞杆7的右端相固连，确保所述齿条5的线性运动能传递到所述转向路感模拟缸第一活塞杆7上。

所述液压控制单元B包括转向路感模拟缸13，第一常开电磁阀14，第二常开电磁阀15，第一常闭电磁阀16，第一三位四通电磁阀17，第一线性调压阀18，蓄能器19，溢流阀20，电动机21，液压泵22，油箱23，第二线性调压阀24，第二三位四通电磁阀25,第三常开电磁阀26，第一压力传感器38，第二压力传感器39。

所述转向路感模拟缸13包括转向路感模拟缸第一活塞杆7，转向路感模拟缸第一弹簧8，转向路感模拟缸活塞9，转向路感模拟缸第二弹簧10，转向路感模拟缸缸体11，转向路感模拟缸第二活塞杆12。

所述转向路感模拟缸13被位于转向路感模拟缸13中的转向路感模拟缸活塞9从左至右分为Ⅰ、Ⅱ两腔。

所述转向路感模拟缸第一活塞杆7位于所述转向路感模拟缸13的Ⅱ腔内，所述转向路感模拟缸第一活塞杆7的左端与所述转向路感模拟缸活塞9的右端相连，连接方式可采用法兰连接或螺纹连接等常用机械连接结构。

所述转向路感模拟缸第二活塞杆12位于所述转向路感模拟缸13的Ⅰ腔内，所述转向路感模拟缸第二活塞杆12的右端与所述转向路感模拟缸活塞9的左端相连，连接方式可采用法兰连接或螺纹连接等常用机械连接结构。

所述转向路感模拟缸第一活塞杆7与转向路感模拟缸第二活塞杆12的截面尺寸完全相同。

所述转向路感模拟缸第一弹簧8位于所述转向路感模拟缸13的Ⅰ腔内，与转向路感模拟缸第一活塞杆7配套设置，所述转向路感模拟缸第二弹簧10位于所述转向路感模拟缸13的Ⅱ腔内，与转向路感模拟缸第二活塞杆12配套设置。所述转向路感模拟缸第一弹簧8和所述转向路感模拟缸第二弹簧10采用具有相同弹性性能的相同弹簧，且两弹簧的初始长度相同，所以当所述转向路感模拟缸活塞9位于转向路感模拟缸13的中间位置时，所述转向路感模拟缸第一弹簧8和所述转向路感模拟缸第二弹簧10对所述转向路感模拟缸活塞9的作用力大小相等，方向相反。

所述转向路感模拟缸13中转向路感模拟缸缸体11上有四个油口，分别为：转向路感模拟缸第一油口42，转向路感模拟缸第二油口43，转向路感模拟缸第三油口44和转向路感模拟缸第四油口45。转向路感模拟缸第一油口42与转向路感模拟缸第三油口44均位于转向路感模拟缸13的Ⅰ腔缸体中，转向路感模拟缸第二油口43与转向路感模拟缸第四油口45均位于转向路感模拟缸13的Ⅱ腔缸体中。

所述转向路感模拟缸第一油口42与第一三位四通电磁阀17的A口通过液压管路连接，所述转向路感模拟缸第二油口43与第一三位四通电磁阀17的B口通过液压管路连接。所述转向路感模拟缸第三油口44与第二常开电磁阀15的一端通过液压管路连接，第二常开电磁阀15的另一端分别与第一常闭电磁阀16的一端、第二转向动力缸第一油口48通过液压管路连接。所述转向路感模拟缸第四油口45与第一常开电磁阀14的一端通过液压管路连接，第一常开电磁阀14的另一端分别与第一常闭电磁阀16的另一端、第二转向动力缸第二油口49通过液压管路连接。即：第一常闭电磁阀16进/出油口连接在第二常开电磁阀15/第二转向动力缸第一油口48连接管路和第一常开电磁阀14/第二转向动力缸第二油口49连接管路之间。

所述第一三位四通电磁阀17为中位机能为O型的三位四通电磁换向阀。当第一三位四通电磁阀17左端通电时，其P口与A口连通，O口与B口连通；当第一三位四通电磁阀17右端通电时，其P口与B口连通，O口与A口连通；当第一三位四通电磁阀17两端均不通电时，其P、O、A、B口均堵死。

所述电动机21的电机轴与所述液压泵22相连，保证所述电动机21能够带动液压泵22旋转，使所述液压泵22能够通过出油口持续对液压系统输出液压油。

所述液压泵22的进油口通过液压管路与油箱23相连接，使所述液压泵22能够在正常工作中持续从所述油箱23中吸取液压油。所述液压泵22的出油口通过液压管路连接有一个蓄能器19,所述蓄能器19的作用是当所述液压泵22工作时储存来自液压泵22所提供的多余能量，并消除液压管路中的脉冲波动。

所述液压泵22的出油口与所述溢流阀20的进油端通过液压管路连接，溢流阀20的作用是保证液压泵22的出口处压力不会超过一定极限，防止由于压力骤增产生管路爆裂。所述溢流阀20的出油端与油箱23通过液压管路相连接。所述液压泵22的出油口与第二线性调压阀24的一端通过液压管路连接，所述第二线性调压阀24的另一端分别与第一三位四通电磁阀17的P口、第一线性调压阀18的一端、第二三位四通电磁阀25的O口通过液压管路连接，所述第一线性调压阀18的另一端与第一三位四通电磁阀17的O口通过液压管路连接。所述第二线性调压阀24与第二三位四通电磁阀25的O口之间接有一个第一压力传感器38，所述第一压力传感器38与电子控制单元(ECU)40信号连接，其作用是实时监控第二线性调压阀24的出口压力，并将该压力信号传递给电子控制单元(ECU)40，以便电子控制单元(ECU)40,通过电磁阀控制器41对第二线性调压阀24进行反馈控制，以保证转向的精确性。所述第一线性调压阀18与第一三位四通电磁阀17的O口之间接有一个第二压力传感器39，所述第二压力传感器39与电子控制单元(ECU)40信号连接，其作用是实时监控第一线性调压阀18的出口压力，与并将该压力信号传递给电子控制单元(ECU)40，以便电子控制单元(ECU)40对通过电磁阀控制器41对第一线性调压阀18进行反馈控制，从而精确控制第一线性调压阀18与第二线性调压阀24的压差值，以保证转向路感模拟的精确性。

转向路感模拟的具体原理为：电子控制单元(ECU)40收到车辆上个各个传感器的信号后，通过分析和计算得出实时应该模拟的道路阻力值，并向电磁阀控制器41发送控制信号，电磁阀控制器41控制第一线性调压阀18的调压值低于第二线性调压阀24的调压值，两个调压值之差为应该模拟的道路阻力值除以转向路感模拟缸13内液压油作用面积，该面积即是转向路感模拟缸活塞截面积与活塞杆截面积之差，所以当第一线性调压阀18与第二线性调压阀24与转向路感模拟缸13的Ⅰ、Ⅱ两腔相连时，可以产生近似的道路阻力，该阻力通过传动件反馈至转向盘1上，从而实现逼真的转向路感模拟。

所述第二三位四通电磁阀25为中位机能为O型的三位四通电磁换向阀。当第二三位四通电磁阀25左端通电时，其P口与A口连通，O口与B口连通；当第二三位四通电磁阀25右端通电时，其P口与B口连通，O口与A口连通；当第二三位四通电磁阀25两端均不通电时，其P、O、A、B口均堵死。

所述第二三位四通电磁阀25的A口与第一转向动力缸第一油口46、第三常开电磁阀26的一端分别通过液压管路连接；所述第二三位四通电磁阀25的B口与第一转向动力缸第二油口47、第三常开电磁阀26的另一端分别通过液压管路连接。即：第三常开电磁阀26进/出油口连接在第二三位四通电磁阀25/第一转向动力缸第一油口46连接管路和第二三位四通电磁阀25/第一转向动力缸第二油口47连接管路之间。

转向执行单元C由第一转向动力缸29，中间活塞杆31，第二转向动力缸33，左转向轮总成36，右转向轮总成37组成。

所述第一转向动力缸29包括第一转向动力缸活塞杆27，第一转向动力缸活塞28，第一转向动力缸缸体30。

所述第一转向动力缸29被位于第一转向动力缸29中的第一转向动力缸活塞28从左至右分为Ⅰ、Ⅱ两腔。所述第一转向动力缸29中第一转向动力缸缸体30上有两个油口分别为：第一转向动力缸第一油口46和第一转向动力缸第二油口47，第一转向动力缸第一油口46位于第一转向动力缸29的Ⅰ腔缸体中，第一转向动力缸第二油口47位于第一转向动力缸29的Ⅱ腔缸体中。

所述第一转向动力缸活塞杆27位于所述第一转向动力缸29的Ⅰ腔内，所述第一转向动力缸活塞杆27的右端与所述第一转向动力缸活塞28的左端相连，连接方式可采用法兰连接或螺纹连接等常用机械连接结构。

所述第二转向动力缸33包括第二转向动力缸活塞32，第二转向动力缸缸体34，第二转向动力缸活塞杆35。

所述第二转向动力缸33被位于第二转向动力缸33中的第第二转向动力缸活塞32从左至右分为Ⅰ、Ⅱ两腔。所述第二转向动力缸33中第二转向动力缸缸体34上有两个油口，分别为：第二转向动力缸第一油口48和第二转向动力缸第二油口49，第二转向动力缸第一油口48位于第二转向动力缸33的Ⅰ腔缸体中，第二转向动力缸第二油口49位于第二转向动力缸33的Ⅱ腔缸体中。

所述第二转向动力缸活塞杆35位于所述第二转向动力缸33的Ⅱ腔内，所述第二转向动力缸活塞杆35的左端与所述第二转向动力缸活塞32的右端相连，连接方式可采用法兰连接或螺纹连接等常用机械连接结构。

所述中间活塞杆31的左端与所述第一转向动力缸活塞28的右端相连，连接方式可采用法兰连接或螺纹连接等常用机械连接结构。所述中间活塞杆31的右端与所述第二转向动力缸活塞32的左端相连，连接方式可采用法兰连接或螺纹连接等常用机械连接结构。所述中间活塞杆31、第一转向动力缸活塞杆27、第二转向动力缸活塞杆35的截面尺寸完全相同。

所述第一转向动力缸活塞杆27的左端与左转向轮总成36的转向系相连，使第一转向动力缸活塞杆27通过中间的转向传动件能够带动左转向轮完成转向。

所述第二转向动力缸活塞杆35的右端与右转向轮总成37的转向系相连，使第二转向动力缸活塞杆35通过中间的转向传动件能够带动右转向轮完成转向。

如图2所示，所述电控单元D包括电子控制单元(ECU)40和电磁阀控制器41。电子控制单元(ECU)40分别与转向盘转角传感器2，转向盘转矩传感器6，第一压力传感器38，第二压力传感器39和电磁阀控制器66电连接。电磁阀控制器66分别与第一常开电磁阀14，第二常开电磁阀15，第三常开电磁阀26，第一常闭电磁阀16，第一线性调压阀18，第二线性调压阀24，第一三位四通电磁阀17和第二三位四通电磁阀25电连接。

结合上述各组成部分的具体结构及其之间连接关系，本实用新型所述一种带路感模拟的电子液压线控转向系统的工作过程具体如下：

1.线控转向时向左转向工况：

参阅图3，当驾驶员向左转动转向盘1时，转向盘1带动转向轴3旋转，位于转向轴3上的转向盘转角传感器2检测到转向盘的实时转角值，并将其转换为转角信号传送给电子控制单元(ECU)40。位于转向轴3上的转向盘转矩传感器6检测到转向盘的实时转矩值，并将其转换为转矩信号传送给电子控制单元(ECU)40。电子控制单元(ECU)通过对两个信号的分析计算，对电磁阀控制器41传送向左转向控制信号。

电磁阀控制器41向各个电磁阀发送控制信号，控制第一常闭电磁阀16通电打开，第一常开电磁阀14、第二常开电磁阀15、第三常开电磁阀26均通电关闭，第一线性调压阀18通电打开处于调压状态，第二线性调压阀24通电打开处于调压状态，第一三位四通电磁阀17右端通电阀芯右移，第二三位四通电磁阀25左端通电阀芯左移。电动机21开始工作，带动液压泵22对外泵出高压液压油。

转向轴3带动其下端的齿轮4旋转，齿轮4带动与其啮合的齿条5向右移动，进而带动转向路感模拟缸第一活塞杆7向右移动，此时由于电磁阀控制器41控制第一线性调压阀18的调压值低于第二线性调压阀24的调压值，两个调压值之差为应该模拟的道路阻力值除以转向路感模拟缸13内液压油作用面积，该面积即是转向路感模拟缸活塞截面积与活塞杆截面积之差，此时第一线性调压阀18通过第一三位四通电磁阀17的O、A口通道与转向路感模拟缸13的Ⅰ腔相连，第二线性调压阀24通过第一三位四通电磁阀17的P、B口通道与转向路感模拟缸13的Ⅱ腔相连，转向路感模拟缸13的Ⅱ腔压力高于Ⅰ腔压力，该液压力差阻碍转向路感模拟缸第一活塞杆7向右移动，从而产生实时的转向路感模拟。

同时液压泵22对外泵出高压液压油通过第二线性调压阀24、第二三位四通电磁阀25的O、B口通道进入第一转向动力缸29的Ⅱ腔内，使第一转向动力缸29的Ⅱ腔内的压力升高，推动第一转向动力缸29内的第一转向动力缸活塞28向左移动，进而带动第一转向动力缸活塞杆27和中间活塞杆31、第二转向动力缸活塞32、第二转向动力缸活塞杆35向左移动。第一转向动力缸活塞杆27带动左转向轮总成36完成左转向轮的向左转向，第二转向动力缸活塞杆35带动右转向轮总成37完成右转向轮的向左转向，实现汽车的向左转向过程。

同时，第一转向动力缸29的Ⅰ腔通过第二三位四通电磁阀25的A、P口通道，与油箱23相连实现卸荷。第二转向动力缸33的Ⅰ腔与Ⅱ腔通过第一常闭电磁阀16相连通，防止其产生转向阻力。

液压流图如图3中粗线所示。

2.线控转向时向右转向工况：

参阅图4，当驾驶员向右转动转向盘1时，转向盘1带动转向轴3旋转，位于转向轴3上的转向盘转角传感器2检测到转向盘的实时转角值，并将其转换为转角信号传送给电子控制单元(ECU)40。位于转向轴3上的转向盘转矩传感器6检测到转向盘的实时转矩值，并将其转换为转矩信号传送给电子控制单元(ECU)40。电子控制单元(ECU)通过对两个信号的分析计算，对电磁阀控制器41传送向右转向控制信号。

电磁阀控制器41向各个电磁阀发送控制信号，控制第一常闭电磁阀16通电打开，第一常开电磁阀14、第二常开电磁阀15、第三常开电磁阀26通电关闭，第一线性调压阀18通电打开处于调压状态，第二线性调压阀24通电打开处于调压状态，第一三位四通电磁阀17左端通电阀芯左移，第二三位四通电磁阀25右端通电阀芯右移。电动机21开始工作，带动液压泵22对外泵出高压液压油。

转向轴3带动其下端的齿轮4旋转，齿轮4带动与其啮合的齿条5向左移动，进而带动转向路感模拟缸第一活塞杆7向左移动，此时由于电磁阀控制器41控制第一线性调压阀18的调压值低于第二线性调压阀24的调压值，两个调压值之差为应该模拟的道路阻力值除以转向路感模拟缸13内液压油作用面积，该面积即是转向路感模拟缸活塞截面积与活塞杆截面积之差；此时第一线性调压阀18通过第一三位四通电磁阀17的O、B口通道与转向路感模拟缸13的Ⅱ腔相连，第二线性调压阀24通过第一三位四通电磁阀17的P、A口通道与转向路感模拟缸13的Ⅰ腔相连，转向路感模拟缸13的Ⅰ腔压力高于Ⅱ腔压力，该液压力差阻碍转向路感模拟缸第一活塞杆7向左移动，从而产生实时的转向路感模拟。

同时液压泵22对外泵出高压液压油通过第二线性调压阀24、第二三位四通电磁阀25的O、A口通道进入第一转向动力缸29的Ⅰ腔内，使第一转向动力缸29的Ⅰ腔内的压力升高，推动第一转向动力缸29内的第一转向动力缸活塞28向右移动，进而带动第一转向动力缸活塞杆27和中间活塞杆31、第二转向动力缸活塞32、第二转向动力缸活塞杆35向右移动。第一转向动力缸活塞杆27带动左转向轮总成36完成左转向轮的向右转向，第二转向动力缸活塞杆35带动右转向轮总成37完成右转向轮的向右转向，实现汽车的向右转向过程。

同时，第一转向动力缸29的Ⅱ腔通过第二三位四通电磁阀25的B、P口通道，与油箱23相连实现卸荷。第二转向动力缸33的Ⅰ腔与Ⅱ腔通过第一常闭电磁阀16相连通，防止其产生转向阻力。

液压流图如图4中粗线所示。

3.液压助力式转向时向左转向工况下：

参阅图5，当驾驶员向左转动转向盘1时，转向盘1带动转向轴3旋转，位于转向轴3上的转向盘转角传感器2检测到转向盘的实时转角值，并将其转换为转角信号传送给电子控制单元(ECU)40。位于转向轴3上的转向盘转矩传感器6检测到转向盘的实时转矩值，并将其转换为转矩信号传送给电子控制单元(ECU)40。电子控制单元(ECU)通过对两个信号的分析计算，对电磁阀控制器41传送向左转向控制信号。

电磁阀控制器41向各个电磁阀发送控制信号，控制第三常开电磁阀26通电关闭，第二线性调压阀24通电打开处于调压状态，第二三位四通电磁阀25左端通电阀芯左移；其余电磁阀处于断电状态阀芯位于初始位置。电动机21开始工作，带动液压泵22对外泵出高压液压油。

转向轴3带动其下端的齿轮4旋转，齿轮4带动与其啮合的齿条5向右移动，进而带动转向路感模拟缸第一活塞杆7向右移动，进而带动转向路感模拟缸活塞9向右移动，转向路感模拟缸13的Ⅱ腔压力升高，其内液压油通过第一常开电磁阀14进入第二转向动力缸33的Ⅱ腔内，使第二转向动力缸33的Ⅱ腔压力升高，推动第二转向动力缸活塞32向左运动，由于第二转向动力缸活塞32向左运动时需要克服道路所附加的转向阻力，该转向阻力一部分由驾驶员施加在转向盘1上的手力经过转向轴3、齿轮4、齿条5、转向路感模拟缸第一活塞杆7的力传递，再经过转向路感模拟缸13的Ⅱ腔与第二转向动力缸33的Ⅱ腔液压力传递所克服，所以第二转向动力缸33所感受的实时道路阻力可以通过上述中间传动件反馈至转向盘1，实现对驾驶员的真实的转向路感反馈。

同时液压泵22对外泵出高压液压油通过第二线性调压阀24、第二三位四通电磁阀25的O、B口通道进入第一转向动力缸29的Ⅱ腔内，使第一转向动力缸29的Ⅱ腔内的压力升高，推动第一转向动力缸29内的第一转向动力缸活塞28向左移动，进而带动第一转向动力缸活塞杆27和中间活塞杆31、第二转向动力缸活塞32、第二转向动力缸活塞杆35向左移动。同时，第一转向动力缸29的Ⅰ腔通过第二三位四通电磁阀25的A、P口通道，与油箱23相连实现卸荷。

此时，第二转向动力缸33与第一转向动力缸29共同作用实现转向过程，第一转向动力缸活塞杆27带动左转向轮总成36完成左转向轮的向左转向，第二转向动力缸活塞杆35带动右转向轮总成37完成右转向轮的向左转向，实现汽车的向左转向过程。

液压流图如图5中粗线所示。

4.液压助力式转向时向右转向工况下：

参阅图6，当驾驶员向右转动转向盘1时，转向盘1带动转向轴3旋转，位于转向轴3上的转向盘转角传感器2检测到转向盘的实时转角值，并将其转换为转角信号传送给电子控制单元(ECU)40。位于转向轴3上的转向盘转矩传感器6检测到转向盘的实时转矩值，并将其转换为转矩信号传送给电子控制单元(ECU)40。电子控制单元(ECU)通过对两个信号的分析计算，对电磁阀控制器41传送向右转向控制信号。

电磁阀控制器41向各个电磁阀发送控制信号，控制第三常开电磁阀26通电关闭，第二线性调压阀24通电打开处于调压状态，第二三位四通电磁阀25右端通电阀芯右移；其余电磁阀处于断电状态阀芯位于初始位置。电动机21开始工作，带动液压泵22对外泵出高压液压油。

转向轴3带动其下端的齿轮4旋转，齿轮4带动与其啮合的齿条5向左移动，进而带动转向路感模拟缸第一活塞杆7向左移动，进而带动转向路感模拟缸活塞9向左移动，转向路感模拟缸13的Ⅰ腔压力升高，其内液压油通过第二常开电磁阀15进入第二转向动力缸33的Ⅰ腔内，使第二转向动力缸33的Ⅰ腔压力升高，推动第二转向动力缸活塞32向右运动，由于第二转向动力缸活塞32向右运动时需要克服道路所附加的转向阻力，该转向阻力一部分由驾驶员施加在转向盘1上的手力经过转向轴3、齿轮4、齿条5、转向路感模拟缸第一活塞杆7的力传递，再经过转向路感模拟缸13的Ⅰ腔与第二转向动力缸33的Ⅰ腔液压力传递所克服，所以第二转向动力缸33所感受的实时道路阻力可以通过上述中间传动件反馈至转向盘1，实现对驾驶员的真实的转向路感反馈。

同时液压泵22对外泵出高压液压油通过第二线性调压阀24、第二三位四通电磁阀25的O、A口通道进入第一转向动力缸29的Ⅰ腔内，使第一转向动力缸29的Ⅰ腔内的压力升高，推动第一转向动力缸29内的第一转向动力缸活塞28向右移动，进而带动第一转向动力缸活塞杆27和中间活塞杆31、第二转向动力缸活塞32、第二转向动力缸活塞杆35向右移动。同时，第一转向动力缸29的Ⅱ腔通过第二三位四通电磁阀25的B、P口通道，与油箱23相连实现卸荷。

此时，第二转向动力缸33与第一转向动力缸29共同作用实现转向过程，第一转向动力缸活塞杆27带动左转向轮总成36完成左转向轮的向右转向，第二转向动力缸活塞杆35带动右转向轮总成37完成右转向轮的向右转向，实现汽车的向右转向过程。

液压流图如图6中粗线所示。

5.转向系统断电失效时向左转向工况：

参阅图7，当转向系统断电失效时，所有电磁阀断电阀芯处于初始位置，电动机21停止工作。

当驾驶员向左转动转向盘1时，转向盘1带动转向轴3旋转，转向轴3带动其下端的齿轮4旋转，齿轮4带动与其啮合的齿条5向右移动，进而带动转向路感模拟缸第一活塞杆7向右移动，进而带动转向路感模拟缸活塞9向右移动，转向路感模拟缸13的Ⅱ腔压力升高，其内液压油通过第一常开电磁阀14进入第二转向动力缸33的Ⅱ腔内，使第二转向动力缸33的Ⅱ腔压力升高，推动第二转向动力缸活塞32向左运动，进而带动第二转向动力缸活塞杆35和中间活塞杆31向左运动，中间活塞杆31带动第一转向动力缸活塞28、第一转向动力缸活塞杆27向左运动，第一转向动力缸活塞杆27带动左转向轮总成36完成左转向轮的向左转向，第二转向动力缸活塞杆35带动右转向轮总成37完成右转向轮的向左转向，实现汽车的向左转向过程。

同时，第一转向动力缸29的Ⅰ腔与Ⅱ腔通过第一常闭电磁阀16相连通，防止其产生转向阻力。

液压流图如图7中粗线所示。

6.转向系统断电失效时向右转向工况：

参阅图8，当转向系统断电失效时，所有电磁阀断电阀芯处于初始位置，电动机21停止工作。

当驾驶员向右转动转向盘1时，转向盘1带动转向轴3旋转，转向轴3带动其下端的齿轮4旋转，齿轮4带动与其啮合的齿条5向左移动，进而带动转向路感模拟缸第一活塞杆7向左移动，进而带动转向路感模拟缸活塞9向左移动，转向路感模拟缸13的Ⅰ腔压力升高，其内液压油通过第二常开电磁阀15进入第二转向动力缸33的Ⅰ腔内，使第二转向动力缸33的Ⅰ腔压力升高，推动第二转向动力缸活塞32向右运动，进而带动第二转向动力缸活塞杆35和中间活塞杆31向右运动，中间活塞杆31带动第一转向动力缸活塞28、第一转向动力缸活塞杆27向右运动，第一转向动力缸活塞杆27带动左转向轮总成36完成左转向轮的向右转向，第二转向动力缸活塞杆35带动右转向轮总成37完成右转向轮的向右转向，实现汽车的向右转向过程。

同时，第一转向动力缸29的Ⅰ腔与Ⅱ腔通过第一常闭电磁阀16相连通，防止其产生转向阻力。

液压流图如图8中粗线所示。

7.人力式转向时向左转向工况：

参阅图9，当转向系统工作在人力转向时，所有电磁阀断电阀芯处于初始位置，电动机21停止工作。其具体执行过程与转向系统断电失效时向左转向工况相同，具体参照“转向系统断电失效时向左转向工况”实施例，本实施例在此不再赘述。

8.人力式转向时向右转向工况：

参阅图10，当转向系统工作在人力转向时，所有电磁阀断电阀芯处于初始位置，电动机21停止工作。其具体执行过程与转向系统断电失效时向右转向工况相同，具体参照“转向系统断电失效时向右转向工况”实施例，本实施例在此不再赘述。

Claims (5)

1.一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，其特征在于：由转向盘单元(A)、液压控制单元(B)、转向执行单元(C)与电控单元(D)组成；所述转向盘单元(A)、液压控制单元(B)和转向执行单元(C)依次连接，电控单元(D)接收转向盘单元(A)和液压控制单元(B)中传感器采集的数据，经处理分析后向液压控制单元(B)各阀发送控制指令，通过液压控制单元(B)控制转向执行单元(C)运动；

所述转向盘单元(A)通过齿轮齿条机构将转向盘(1)的运动传递至液压控制单元(B)的转向路感模拟缸；

所述液压控制单元(B)由转向路感模拟缸(13)，第一常开电磁阀(14)，第二常开电磁阀(15)，第一常闭电磁阀(16)，第一三位四通电磁阀(17)，第一线性调压阀(18)，蓄能器(19)，溢流阀(20)，电动机(21)，液压泵(22)，油箱(23)，第二线性调压阀(24)，第二三位四通电磁阀(25),第三常开电磁阀(26)，第一压力传感器(38)和第二压力传感器(39)组成；

所述第一三位四通电磁阀(17)和第二三位四通电磁阀(25)均为中位机能为O型的三位四通电磁换向阀；

所述转向路感模拟缸(13)为双杆式活塞缸，且在两腔内的活塞杆上均安装有复位弹簧；转向路感模拟缸第一油口(42)与转向路感模拟缸第三油口(44)位于转向路感模拟缸(13)的Ⅰ腔缸体中，并分别与第一三位四通电磁阀(17)A口和B口连接；转向路感模拟缸第二油口(43)与转向路感模拟缸第四油口(45)位于转向路感模拟缸(13)的Ⅱ腔缸体中，并分别与第二转向动力缸(33)两腔对应的油口连接，第一常开电磁阀(14)和第二常开电磁阀(15)分别连接在转向路感模拟缸(13)与第二转向动力缸(33)连接的两条管路上，第一常闭电磁阀(16)连接在第二常开电磁阀(15)/第二转向动力缸(33)的连接管路与第一常开电磁阀(14)/第二转向动力缸(33)连接管路之间；

所述电动机(21)与所述液压泵(22)相连；所述第二线性调压阀(24)一端与液压泵(22)连接，另一端分别与第一三位四通电磁阀(17)的P口和O口，以及第二三位四通电磁阀(25)的O口连接；第一线性调压阀(18)连接在第二线性调压阀(24)与第一三位四通电磁阀(17)的O口连接管路上；第一压力传感器(38)连接在第二线性调压阀(24)与第二三位四通电磁阀(25)的O口之间，以监控第二线性调压阀(24)的出口压力；第二压力传感器(39)连接在第一线性调压阀(18)与第一三位四通电磁阀(17)的O口之间，以监控第一线性调压阀(18)的出口压力；

所述第二三位四通电磁阀(25)的A口和B口分别与第一转向动力缸(29)两腔对应的油口连接，P口连接油箱(23)；第三常开电磁阀(26)连接在第二三位四通电 磁阀(25)/第一转向动力缸第一油口(46)连接管路和第二三位四通电磁阀(25)/第一转向动力缸第二油口(47)连接管路之间。

2.如权利要求1所述一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，其特征在于：

所述转向盘单元(A)由转向盘(1)、转向盘转角传感器(2)、转向轴(3)、齿轮(4)、齿条(5)和转向盘转矩传感器(6)组成；转向盘(1)、转向轴(3)、齿轮(4)和齿条(5)依次传动连接，转向盘转角传感器(2)与转向盘转矩传感器(6)均安装在转向轴(3)上，且分别与电控单元(D)信号连接；所述齿条(5)与液压控制单元(B)中的转向路感模拟缸(13)一端活塞杆固连。

3.如权利要求1所述一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，其特征在于：

在所述液压控制单元(B)中，所述液压泵(22)的进油口通过液压管路与油箱(23)相连接，所述液压泵(22)的出油口通过液压管路连接有一个蓄能器(19),以储存来自液压泵(22)所提供的多余能量，并消除液压管路中的脉冲波动，所述液压泵(22)的出油口与所述溢流阀(20)的进油端通过液压管路连接，以防止由于压力骤增产生管路爆裂，所述溢流阀(20)的出油端与油箱(23)通过液压管路相连接。

4.如权利要求1所述一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，其特征在于：

转向执行单元(C)由第一转向动力缸(29)，中间活塞杆(31)，第二转向动力缸(33)，左转向轮总成(36)和右转向轮总成(37)组成；

所述第一转向动力缸(29)和第二转向动力缸(33)均为双杆活塞缸，且第一转向动力缸(29)和第二转向动力缸(33)之间内侧共用一个中间活塞杆(31)；第一转向动力缸(29)和第二转向动力缸(33)的外侧分别通过活塞杆与左转向轮总成(36)的转向系和右转向轮总成(37)的转向系相连。

5.如权利要求1所述一种带路感模拟的双转向动力缸液压线控转向系统，其特征在于：

所述电控单元(D)由电子控制单元(40)和电磁阀控制器(41)组成；

电子控制单元(40)分别与转向盘转角传感器(2)、转向盘转矩传感器(6)、第一压力传感器(38)、第二压力传感器(39)和电磁阀控制器(66)电连接；

电磁阀控制器(66)分别与第一常开电磁阀(14)、第二常开电磁阀(15)、第三常开电磁阀(26)、第一常闭电磁阀(16)、第一线性调压阀(18)、第二线性调压阀(24)、第一三位四通电磁阀(17)和第二三位四通电磁阀(25)电连接。