汽車后輪轉(zhuǎn)向電控液壓系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液壓控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車后輪轉(zhuǎn)向電控液壓系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著重型汽車和軍用車輛的發(fā)展，車輛負(fù)載越來越大，車橋數(shù)量隨之增加，車身長度也隨之加長。與之相應(yīng)，輪胎磨損嚴(yán)重、轉(zhuǎn)彎半徑大、操縱穩(wěn)定性差等問題愈加突顯。后輪轉(zhuǎn)向技術(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向缸活塞桿的位移，通過機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)將活塞桿與后輪轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角的精確控制。
[0003]可靠性和安全性是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向并不困難，困難的是在不需要后輪參與轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向系統(tǒng)具有對中鎖死功能。一些后輪轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)中根據(jù)位移傳感器或者車輪轉(zhuǎn)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(zhuǎn)至到中位，然后切斷轉(zhuǎn)向油路，實現(xiàn)后輪轉(zhuǎn)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(dǎo)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(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)中增設(shè)機(jī)械對中功能和鎖死功能將顯得非常關(guān)鍵，它構(gòu)成了后輪轉(zhuǎn)向功能失效提供了安全保護(hù)。
[0004]針對后輪轉(zhuǎn)向的執(zhí)行機(jī)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(jié)構(gòu)形式在轉(zhuǎn)向時容易增加附加轉(zhuǎn)向阻力；另外，它占用空間大，布置困難。
[0005]后輪轉(zhuǎn)向結(jié)合前輪轉(zhuǎn)向可具有多種轉(zhuǎn)向模式，兩軸車輛或者多軸車輛的全輪轉(zhuǎn)向都具有兩轉(zhuǎn)向模式:后輪轉(zhuǎn)向模式(包括協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向和蟹行轉(zhuǎn)向)和后輪鎖死模式。后輪鎖死模式即后輪不轉(zhuǎn)向，使車輛恢復(fù)到傳統(tǒng)的僅前輪轉(zhuǎn)向狀態(tài)。對于一些多軸車輛，為了使每一軸都具有轉(zhuǎn)向功能，且各橋轉(zhuǎn)向進(jìn)行獨立控制，那么在控制上面應(yīng)該采用上位機(jī)與下位機(jī)的分層控制結(jié)構(gòu)，另外要求下位機(jī)與液壓系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(nèi)容】

[0007](一)要解決的技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明的目的為了解決現(xiàn)有后輪轉(zhuǎn)向電控液壓系統(tǒng)的安全可靠性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、集成度低、能耗大等問題，提出一種安全可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能、集轉(zhuǎn)向功能、對中功能、鎖死功能于一體的汽車后輪轉(zhuǎn)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(shù)方案
[0010]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種汽車后輪轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角傳感器12、模式選擇開關(guān)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(zhuǎn)角的機(jī)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(zhuǎn)油腔A和右轉(zhuǎn)油腔B相接通，實現(xiàn)轉(zhuǎn)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(jìn)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(jìn)行通信;上位控制器15用于接收方向盤轉(zhuǎn)向傳感器12和模式選擇開關(guān)13的信息，計算出后輪轉(zhuǎn)向液壓缸活塞桿的位移大小，將此目標(biāo)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(zhuǎn)向模式和活塞桿位移目標(biāo)值，并根據(jù)接收到的轉(zhuǎn)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(jù)接收到的轉(zhuǎn)向模式、活塞桿目標(biāo)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(jìn)而實現(xiàn)轉(zhuǎn)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(yīng)的密封作用下，將整個液壓缸6被分割成左側(cè)的具有轉(zhuǎn)向功能的轉(zhuǎn)向缸和右側(cè)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(shè)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(jī)械鎖死功能的鎖死缸;轉(zhuǎn)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(zhuǎn)油腔A和右轉(zhuǎn)油腔B;通過對左轉(zhuǎn)油腔A或右轉(zhuǎn)油腔B通高壓油可實現(xiàn)轉(zhuǎn)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(dāng)向?qū)χ杏颓籆通高壓油，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?qū)χ懈赘左w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(dāng)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(nèi)，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(dāng)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(dāng)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(jī)。
[0018]本發(fā)明還提供了一種利用系統(tǒng)實現(xiàn)汽車后輪轉(zhuǎn)