汽車后輪轉向電控液壓系統(tǒng)及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及液壓控制技術領域，具體涉及一種汽車后輪轉向電控液壓系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著重型汽車和軍用車輛的發(fā)展，車輛負載越來越大，車橋數量隨之增加，車身長度也隨之加長。與之相應，輪胎磨損嚴重、轉彎半徑大、操縱穩(wěn)定性差等問題愈加突顯。后輪轉向技術可謂是解決這些問題的最佳方案。其中，又以電控液壓式后輪轉向系統(tǒng)最具優(yōu)勢。電控單元通過控制液壓閥的流量和方向可精確的控制液壓轉向缸活塞桿的位移，通過機械連桿機構將活塞桿與后輪轉向節(jié)臂建立聯(lián)系，便可通過控制活塞桿的位移實現(xiàn)后輪轉角的精確控制。
[0003]可靠性和安全性是轉向系統(tǒng)中最重要的兩點。采用電液位置伺服系統(tǒng)實現(xiàn)后輪轉向并不困難，困難的是在不需要后輪參與轉向時如何讓車輪保持在直線行駛位置，并且一直保持在直線行駛位置。這一點要求后輪轉向系統(tǒng)具有對中鎖死功能。一些后輪轉向液壓系統(tǒng)中根據位移傳感器或者車輪轉角傳感器測量得到的反饋信息，采用電液位置伺服控制讓車輪轉至到中位，然后切斷轉向油路，實現(xiàn)后輪轉向的液壓鎖死。但因傳感器有零漂和噪聲，液壓系統(tǒng)有泄漏等問題，最終可能導致車輪并非被鎖死在直線行駛位置，這必然對車輛的行駛安全性埋下隱患。因此，在轉向執(zhí)行機構中增設機械對中功能和鎖死功能將顯得非常關鍵，它構成了后輪轉向功能失效提供了安全保護。
[0004]針對后輪轉向的執(zhí)行機械，一般都是在左右車輪各布置一個液壓缸，兩輪之間仍保留橫拉桿，這樣的結構形式在轉向時容易增加附加轉向阻力；另外，它占用空間大，布置困難。
[0005]后輪轉向結合前輪轉向可具有多種轉向模式，兩軸車輛或者多軸車輛的全輪轉向都具有兩轉向模式:后輪轉向模式(包括協(xié)調轉向和蟹行轉向)和后輪鎖死模式。后輪鎖死模式即后輪不轉向，使車輛恢復到傳統(tǒng)的僅前輪轉向狀態(tài)。對于一些多軸車輛，為了使每一軸都具有轉向功能，且各橋轉向進行獨立控制，那么在控制上面應該采用上位機與下位機的分層控制結構，另外要求下位機與液壓系統(tǒng)和執(zhí)行機構組成的伺服系統(tǒng)具有較好的模塊化和可移植性，然而一些后輪轉向系統(tǒng)的可移植性差、模塊化程度低。
[0006]另外，在一些系統(tǒng)中，不管在后輪轉向模式或者是后輪鎖死模式下，液壓油栗一直工作，耗能大。

【發(fā)明內容】

[0007](一)要解決的技術問題
[0008]本發(fā)明的目的為了解決現(xiàn)有后輪轉向電控液壓系統(tǒng)的安全可靠性差、結構復雜、集成度低、能耗大等問題，提出一種安全可靠性高、結構簡單、節(jié)能、集轉向功能、對中功能、鎖死功能于一體的汽車后輪轉向電控液壓系統(tǒng)，并針對該系統(tǒng)提出了控制方法。
[0009](二)技術方案
[0010]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種汽車后輪轉向電控液壓系統(tǒng)及其控制方法，包括:油箱1、油栗2、伺服比例閥3、二位三通換向閥4、三位四通換向閥5、液壓缸6、單向閥7、溢流閥8、蓄能器9、油壓傳感器10、位移傳感器11、方向盤轉角傳感器12、模式選擇開關13、執(zhí)行控制器14和上位控制器15;
[0011]所述液壓缸6用于實現(xiàn)活塞桿M5直線位移與車輪轉角的機械傳遞;位移傳感器11與液壓缸6的活塞桿M5固接實現(xiàn)同軸運動，用于測量活塞桿M5的位移；
[0012]油箱I與油栗2連接，伺服比例閥3與液壓缸6的左轉油腔A和右轉油腔B相接通，實現(xiàn)轉向功能;二位三通換向閥4與液壓缸6的對中油腔C相接通，實現(xiàn)對中功能;三位四通換向閥5與鎖死油腔E和解鎖油腔D相接通，實現(xiàn)鎖死或解鎖功能；單向閥7與蓄能器9串聯(lián)，一端接通油栗2高壓油路，一端接通二位三通換向閥4和三位換向閥5的高壓進油口，實現(xiàn)壓力補償，蓄能器9出油口并聯(lián)溢流閥8和油壓傳感器10;伺服比例閥3、二位三通換向閥4、三位四通換向閥5、單向閥7、溢流閥8、蓄能器9和油壓傳感器10集成在一起；
[0013]執(zhí)行控制器14與伺服比例閥3的放大器、二位三通換向閥4、三位四通換向閥5連接;執(zhí)行控制器14與位移傳感器11連接，實現(xiàn)液壓缸6的活塞桿M5位移伺服控制;執(zhí)行控制器14與油壓傳感器10連接，實現(xiàn)油壓的實時檢測;執(zhí)行控制器14通過總線方式與上位控制器15進行通信;上位控制器15用于接收方向盤轉向傳感器12和模式選擇開關13的信息，計算出后輪轉向液壓缸活塞桿的位移大小，將此目標位移值傳送給執(zhí)行控制器14;執(zhí)行控制器14用于接收位移傳感器11的位移值、油壓傳感器10的壓力值以及上位控制器15輸入的轉向模式和活塞桿位移目標值，并根據接收到的轉向模式，控制二位三通換向閥4、三位四通換向閥5實現(xiàn)液壓缸6的對中功能和鎖死/解鎖功能;根據接收到的轉向模式、活塞桿目標位移值以及活塞桿位移的實際位移值，控制伺服比例閥3，實現(xiàn)活塞桿的位移，進而實現(xiàn)轉向功能。
[0014]優(yōu)選地，所述液壓缸6包括:左缸體Ml、右缸體M2、左端蓋M3、右端蓋M4、活塞桿M5、活塞M6、中間端蓋M7、左浮動活塞M8、右浮動活塞M9、鎖死銷Ml O、彈簧Ml I和鎖死腔端蓋Ml 2 ；其中，左缸體Ml的右端面與中間端蓋M7的左端面焊接在一起，右缸體M2的左端面與中間端蓋M7的右端面焊接在一起，從而形成一個缸體，同時，在左端蓋M3、右端蓋M4、中間端蓋M7及相應的密封作用下，將整個液壓缸6被分割成左側的具有轉向功能的轉向缸和右側的具有對中功能的對中缸;另外，在對中缸中間位置徑向開設與鎖死活塞MlO相配合的通孔，在鎖死腔端蓋M12及密封的作用下，形成具有機械鎖死功能的鎖死缸;轉向缸由所述左缸體M1、中間端蓋M2、左端蓋M3、活塞M6及活塞桿M5組成，形成左轉油腔A和右轉油腔B;通過對左轉油腔A或右轉油腔B通高壓油可實現(xiàn)轉向功能；對中缸由右缸體M2、中間端蓋M7、右端蓋M4、左浮動活塞M8、右浮動活塞M9及活塞桿M5組成，形成對中油腔C;當向對中油腔C通高壓油，左浮動活塞M8和右浮動活塞M9在高壓油的作用下將帶動活塞桿環(huán)形凸臺向對中缸缸體中間位置移動，最終在右缸體環(huán)形凸臺的限位下，將活塞桿M5推到對中缸中間位置，即實現(xiàn)對中功能;鎖死缸由所述鎖死銷M10、彈簧M11、鎖死腔端蓋M12及右缸體M2組成，形成鎖死油腔E;當鎖死油腔E通高壓油，鎖死銷MlO將下移伸入到活塞桿環(huán)形凸臺的凹槽內，實現(xiàn)活塞桿M5運動的鎖死，另一方面，左浮動活塞M8、右浮動活塞M9、右缸體M2，鎖死銷MlO及活塞桿M5組成解鎖油腔D，當解鎖油腔D通高壓油，鎖死銷MlO將上移退出活塞桿環(huán)形凸臺的凹槽，實現(xiàn)活塞桿運動的解鎖；當鎖死油腔E和解鎖油腔D都接通油箱，在彈簧Mll的作用下鎖死銷Ml O處于解鎖狀態(tài)。
[0015]優(yōu)選地，所述伺服比例閥3為四位四通電磁閥。
[0016]優(yōu)選地，所述伺服比例閥3、二位三通換向閥4、三位四通換向閥5、單向閥7、溢流閥
8、蓄能器9和油壓傳感器10集成在一起。
[0017]優(yōu)選地，執(zhí)行控制器14和上位控制器15都為可編程單片機。
[0018]本發(fā)明還提供了一種利用系統(tǒng)實現(xiàn)汽車后輪轉