專利名稱：轉(zhuǎn)向靈敏度可調(diào)的電控工程車輛動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的改進(jìn)。
技術(shù)背景
傳統(tǒng)工程車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于車輛本身質(zhì)量與負(fù)載都很大，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)向阻力也很 大，所以目前工程車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本上都是全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。雖然該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠保證 車輛按照駕駛員的意圖進(jìn)行轉(zhuǎn)向，但其轉(zhuǎn)向傳動比通常情況下是固定的，且基本上都沒有 路感。而工程車輛(如裝載機(jī))的作業(yè)特點(diǎn)是或者處于作業(yè)狀態(tài)，或者處于高速行駛的轉(zhuǎn)場 狀態(tài)。在作業(yè)過程中行駛速度較慢，但需要頻繁大角度的轉(zhuǎn)向，此時為提高勞動生產(chǎn)率和降 低操作人員的勞動強(qiáng)度需要較高的轉(zhuǎn)向靈敏度(方向盤只需轉(zhuǎn)動很小的角度即可實現(xiàn)全轉(zhuǎn) 向)；在行駛過程中，行駛速度較快，但轉(zhuǎn)向幅度與頻率卻很小，此時為提高行駛穩(wěn)定性，需 要較低的轉(zhuǎn)向靈敏度。這就造成了提高作業(yè)效率與提高行駛穩(wěn)定性之間的矛盾，同時由于 沒有路感，所以駕駛員不能感知路面的實際情況。隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，目前國內(nèi)外研 究機(jī)構(gòu)及各大汽車生產(chǎn)商已經(jīng)將電控轉(zhuǎn)向技術(shù)應(yīng)用于家用汽車上。應(yīng)用該技術(shù)后由于取消 了方向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接，完全擺脫了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各種限制，因此使車輛的 設(shè)計、裝配大為簡化，而且還可以自由設(shè)計車輛轉(zhuǎn)向的力傳遞特性和角傳遞特性，是轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)的重大革新。目前在國內(nèi)還沒有將該技術(shù)應(yīng)用于工程車輛的先例。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)向靈敏度可根據(jù)實際工況進(jìn)行調(diào)節(jié)，以徹底解決提高 工程車輛作業(yè)效率與提高行駛穩(wěn)定性之間的矛盾，同時可為駕駛員提供合適路感的轉(zhuǎn)向靈 敏度可調(diào)的電控工程車輛動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
本發(fā)明由方向盤機(jī)構(gòu)、電控單元、轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，方向盤機(jī)構(gòu)有轉(zhuǎn)角傳感器、力反饋電機(jī)，方向盤通過齒輪與轉(zhuǎn)角傳感器相連，力反饋 電機(jī)通過減速機(jī)與方向盤相連；轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓泵、轉(zhuǎn)向控制閥、控制泵、液壓油缸、電液比例閥、壓力傳感器、位移 傳感器，控制泵通過管路與電液比例閥相連，電液比例閥除通過兩條控制管路與轉(zhuǎn)向控制 閥相連外，還有一條管路與液壓油箱相連；液壓泵通過管路與轉(zhuǎn)向控制閥相連，轉(zhuǎn)向控制閥 除通過兩條控制管路與液壓油缸相連外，還有一條管路與液壓油箱相連；在液壓油缸的兩 腔分別安裝有一個壓力傳感器，同時在液壓油缸上安裝一個位移傳感器；液壓油缸與轉(zhuǎn)向 機(jī)械結(jié)構(gòu)連接；電控單元通過控制線路與電液比例閥、力反饋電機(jī)、轉(zhuǎn)角傳感器、位移傳感器、壓力傳 感器、車速傳感器聯(lián)接。
本發(fā)明利用轉(zhuǎn)角傳感器的信號控制所述的電液比例閥輸出相應(yīng)的控制油液，轉(zhuǎn)向 控制閥在此控制油液作用下?lián)Q向，從而將液壓泵3的壓力油送入液壓油缸，最終使液壓油 缸運(yùn)動實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。
本發(fā)明方向盤通過齒輪與轉(zhuǎn)角傳感器相連，轉(zhuǎn)動方向盤會帶動轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)動， 從而輸出方向相應(yīng)的信號到電控單元。力反饋電機(jī)通過減速機(jī)與方向盤相連，電控單元根 據(jù)壓力傳感器輸出信號的大小控制力反饋電機(jī)，為駕駛員提供合適的路感。
本發(fā)明解決傳統(tǒng)工程車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提高作業(yè)效率與高速行走穩(wěn)定性之間的矛盾， 提高作業(yè)效率，降低操作人員的勞動強(qiáng)度。該系統(tǒng)通過微電子技術(shù)連接并控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的 各個元件來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械或液壓連接。用傳感器記錄駕駛者的轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)據(jù) 線將信號傳遞給車上的電控單元，電控單元綜合這些信號做出判斷后控制車輛的轉(zhuǎn)向角 度。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1、方向盤，2、轉(zhuǎn)向油缸，3、液壓泵，4、液壓油箱，5、控制泵，6、電液比例閥，7、電控 單元，8、力反饋電機(jī)，9、車速傳感器，10、轉(zhuǎn)向控制閥； 圖2是本發(fā)明閉環(huán)控制流程圖； 圖3是本發(fā)明開環(huán)控制流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明由方向盤機(jī)構(gòu)、電控單元7、轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，方向盤機(jī)構(gòu)有轉(zhuǎn)角傳感器、力反饋電機(jī)8，方向盤1通過齒輪與轉(zhuǎn)角傳感器相連，力反 饋電機(jī)8通過減速機(jī)與方向盤相連；轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓泵3、轉(zhuǎn)向控制閥10、控制泵5、液壓油缸4、電液比例閥6、壓力傳 感器P、位移傳感器，控制泵5通過管路與電液比例閥6相連，電液比例閥6除通過兩條控制 管路與轉(zhuǎn)向控制閥10相連外，還有一條管路與液壓油箱4相連；液壓泵3通過管路與轉(zhuǎn)向 控制閥10相連，轉(zhuǎn)向控制閥10除通過兩條控制管路與液壓油缸2相連外，還有一條管路與 液壓油箱4相連；在液壓油缸2的兩腔分別安裝有一個壓力傳感器P，同時在液壓油缸2上 安裝一個位移傳感器；液壓油缸2與轉(zhuǎn)向機(jī)械結(jié)構(gòu)連接；電控單元7:通過控制線路與電液比例閥6、力反饋電機(jī)8、轉(zhuǎn)角傳感器、位移傳感器、壓 力傳感器、車速傳感器9聯(lián)接。
本發(fā)明的控制方法可采用閉環(huán)控制，也可采用開環(huán)控制，下面結(jié)合附圖所示進(jìn)一 步說明本發(fā)明的具體內(nèi)容及其工作過程。
當(dāng)采用閉環(huán)控制時，駕駛員操縱所述的方向盤機(jī)構(gòu)中的方向盤時，方向盤通過齒 輪帶動轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)角傳感器輸出的轉(zhuǎn)角信號進(jìn)入所述的電控單元，同時轉(zhuǎn)向油缸 的位移通過位移傳感器反饋到電控單元，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器與轉(zhuǎn)向油缸位移傳感器之間的 差值作為電控單元的輸入，電控單元根據(jù)該差值的大小控制所述的電液比例閥的輸出壓 力，轉(zhuǎn)向控制閥在此壓力的作用下?lián)Q向使轉(zhuǎn)向泵的壓力油進(jìn)入轉(zhuǎn)向油缸，最終控制所述的 轉(zhuǎn)向油缸運(yùn)動，形成位置閉環(huán)控制；轉(zhuǎn)向靈敏度通過開關(guān)進(jìn)行選擇，低速作業(yè)工況選擇高轉(zhuǎn) 向靈敏度，高速行駛工況選擇低轉(zhuǎn)向靈敏度，同時電控單元監(jiān)測車輛的車速信號，當(dāng)車速超 過設(shè)定值時，為提高操縱安全性，轉(zhuǎn)向靈敏度自動切換到低靈敏度；轉(zhuǎn)向過程中所述的壓力 傳感器隨著轉(zhuǎn)向阻力的變化輸出不同幅值的信號到所述的電控單元，電控單元根據(jù)此信號控制所述的力反饋電機(jī)，力反饋電機(jī)通過減速器輸出合適的力矩至方向盤，從而為駕駛員 提供合適的路感。
當(dāng)采用開環(huán)控制時，不需要反饋車輛的實際轉(zhuǎn)角信號(即不需要轉(zhuǎn)向油缸的位移 傳感器)。駕駛員操縱所述的方向盤機(jī)構(gòu)中的方向盤時，方向盤通過齒輪帶動轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn) 動，轉(zhuǎn)角傳感器輸出的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)入所述的電控單元，電控單元根據(jù)轉(zhuǎn)角傳感器的輸入信 號控制所述的電液比例閥的輸出壓力，轉(zhuǎn)向控制閥在此壓力的作用下?lián)Q向使轉(zhuǎn)向泵的壓力 油進(jìn)入轉(zhuǎn)向油缸，最終控制所述的轉(zhuǎn)向油缸運(yùn)動，車輛轉(zhuǎn)向速度的快慢與方向盤的轉(zhuǎn)速成 正比；轉(zhuǎn)向靈敏度通過開關(guān)進(jìn)行選擇，低速作業(yè)工況選擇高轉(zhuǎn)向靈敏度，高速行駛工況選擇 低轉(zhuǎn)向靈敏度，同時電控單元監(jiān)測車輛的車速信號，當(dāng)車速超過設(shè)定值時，為提高操縱安全 性，轉(zhuǎn)向靈敏度自動切換到低靈敏度；轉(zhuǎn)向過程中所述的壓力傳感器隨著轉(zhuǎn)向阻力的變化 輸出不同幅值的信號到所述的電控單元，電控單元根據(jù)此信號控制所述的力反饋電機(jī)，力 反饋電機(jī)通過減速器輸出合適的力矩至方向盤，從而為駕駛員提供合適的路感。
權(quán)利要求
1. 一種轉(zhuǎn)向靈敏度可調(diào)的電控工程車輛動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于由方向盤機(jī)構(gòu)、 電控單元、轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，方向盤機(jī)構(gòu)有轉(zhuǎn)角傳感器、力反饋電機(jī)，方向盤通過齒輪與轉(zhuǎn)角傳感器相連，力反饋 電機(jī)通過減速機(jī)與方向盤相連；轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓泵、轉(zhuǎn)向控制閥、控制泵、液壓油缸、電液比例閥、壓力傳感器、位移 傳感器，控制泵通過管路與電液比例閥相連，電液比例閥除通過兩條控制管路與轉(zhuǎn)向控制 閥相連外，還有一條管路與液壓油箱相連；液壓泵通過管路與轉(zhuǎn)向控制閥相連，轉(zhuǎn)向控制閥 除通過兩條控制管路與液壓油缸相連外，還有一條管路與液壓油箱相連；在液壓油缸的兩 腔分別安裝有一個壓力傳感器，同時在液壓油缸上安裝一個位移傳感器；液壓油缸與轉(zhuǎn)向 機(jī)械結(jié)構(gòu)連接；電控單元通過控制線路與電液比例閥、力反饋電機(jī)、轉(zhuǎn)角傳感器、位移傳感器、壓力傳 感器、車速傳感器聯(lián)接。
全文摘要
一種轉(zhuǎn)向靈敏度可調(diào)的電控工程車輛動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，涉及車輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的改進(jìn)。本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)向靈敏度可根據(jù)實際工況進(jìn)行調(diào)節(jié)，以徹底解決提高工程車輛作業(yè)效率與提高行駛穩(wěn)定性之間的矛盾，同時可為駕駛員提供合適路感的轉(zhuǎn)向靈敏度可調(diào)的電控工程車輛動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。本發(fā)明由方向盤機(jī)構(gòu)、電控單元、轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。本發(fā)明解決傳統(tǒng)工程車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提高作業(yè)效率與高速行走穩(wěn)定性之間的矛盾，提高作業(yè)效率，降低操作人員的勞動強(qiáng)度。該系統(tǒng)通過微電子技術(shù)連接并控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各個元件來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械或液壓連接。用傳感器記錄駕駛者的轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)據(jù)線將信號傳遞給車上的電控單元，電控單元綜合這些信號做出判斷后控制車輛的轉(zhuǎn)向角度。
文檔編號B62D6/08GK102030033SQ201010589340
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者劉昕暉, 王同建 申請人:吉林大學(xué)