專利名稱：車輛四輪獨立轉向機構及其控制方法
技術領域：
本發明涉及專用汽車領域，特指一種車輛四輪獨立轉向機構及其控制方法，主要應用于專用汽車的轉向系統，以保證車輛的轉向性能。
背景技術：
近年來，隨著我國汽車工業迅速發展，對汽車的技術要求也越來越高。四輪轉向技術在高速時可以提高操穩性，低速時提高車輛的機動性能。目前四輪轉向技術已經在一些轎車、SUV、重型卡車、特種車輛以及專用車輛中得到應用。
目前車輛中所使用的四輪轉向機構，通常前輪采用轉向梯形機構，后輪由油缸來控制轉向。由于轉向梯形的機構限制，無法保證車輛在轉向時繞轉向中心做純滾動。轉角越大，輪胎的磨損也越嚴重。所以有必要對原先的四輪轉向機構進行改進，以保證車輪在整個轉向過程中都能滿足阿克曼轉向幾何的關系。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠保證輪胎在整個轉向過程中都能繞轉向中心做純滾動的轉向機構。
實現上述目的技術方案是轉向液壓系統工作液壓泵由發動機帶動，通過轉向系統電液比例閥，控制轉向系統液壓油缸。液壓油缸與的直線位移傳感器相連，將液壓油缸的直線位移量反饋給CPU。系統實現閉環控制?？刂齐娐吩O有系統故障診斷元件，當系統轉向出現偏差時，實現報警?？刂齐娐吩O有工程車輛轉向模式切換控制單元，完成車輛轉向模式的切換。
車輛四輪獨立轉向機構由轉向節臂、轉向油缸、電液比例閥、比例分流閥、蓄能器、溢流閥、液壓泵以及濾清器、電子控制系統組成，其特征在于每個車輪都由獨立的液壓油缸進行控制，電子控制系統由電子模擬轉向器、信號處理器、直線位移測量裝置組成，其中直線位移測量裝置采用直線位移傳感器作為測量元件，其與對應每個油缸的電液比例閥相連，且信號處理器同時與電液比例閥相連，信號反饋給信號處理器，信號處理器輸出信號給電液比例閥控制每一個轉向油缸按規定的要求運動；方向盤轉向軸相連電子模擬轉向器，當司機轉動方向盤時，角位移和操縱力由電子模擬轉向器由測出，并將轉向的電信號傳至車輛電子轉向系統，完成車輛的轉向工況。
實現上述目的控制方法是駕駛員首先通過按鈕式模式選擇開關選擇前輪轉向、后輪轉向、全輪轉向和蟹形轉向模式，然后在轉向過程中，采用閉環控制系統，通過內置于液壓缸的直線位移傳感器，將轉向油缸的位移即反應輪胎轉角大小反饋給控制系統；控制系統提供的電壓控制信號作為驅動信號傳給電液比例閥的電磁鐵，電液比例閥根據電壓的大小控制流入液壓缸的流量，以較好的動態響應準確達到轉向輪目標轉角，保證車輪做純滾動，減小了輪胎的磨損。
本發明保證了車輪在整個轉向過程中都能構做純滾動，通過控制系統實現了前輪轉向、后輪轉向、全輪轉向和蟹形轉向之間自由切換。
本發明的優點1.該四輪獨立轉向機構適用于各種對轉向有特殊要求的車輛。如越野車、清掃車、飛機牽引車、大型起重機等。
2.該機構可對車輪進行獨立控制，提高了車輛的機動性能。
3.該機構取消了轉向梯形機構，大大簡化了機械結構，提高了底盤的空間利用率。
4.該機構可實現車輛轉向模式的自由切換，并且在轉向過程中能夠保證車輛始終繞著轉向中心轉動，減小了輪胎的磨損。
5.該機構實現了車輪轉角的精密控制，操作方便。
圖1為本發明的結構示意圖。
圖2為四輪獨立轉向控制系統原理方框圖。
圖3為前輪轉向模式。
圖4為后輪轉向模式。
圖5為全輪轉向模式。
圖6為蟹形轉向模式圖中1.輪胎 2.比例分流閥 3.電液比例閥 4.轉向油缸 5.轉向節臂6.蓄能器 7.溢流閥 8.液壓泵 9.濾清器具體實施方式
下面根據附圖對本發明的結構與原理進行詳細的描述。
如圖1所示，本發明由轉向節臂(5)、轉向油缸(4)、電液比例閥(3)、比例分流閥(2)、蓄能器(6)、溢流閥(7)、液壓泵(8)以及濾清器(9)、電子控制系統組成。
車輛的每個車輪(1)轉向都是由獨立的液壓轉向油缸(4)帶動轉向節臂(5)來實現。轉向油缸的伸縮控制著車輪的左轉、右轉。伸縮的長度控制著轉向角的大小。
轉向油缸的活塞與完成轉向工作的轉向節臂連接，各轉向油缸分別與每個電液比例閥相連，為保證轉向控制精度，電液比例閥與比例分流閥相連，比例分流閥與液壓泵相連，液壓泵為系統提供動力。
每個液壓轉向油缸的伸縮長度由單獨的電液比例閥來控制。模式選擇開關可以根據預設程序，給電液比例閥電磁鐵輸送控制信號，切換車輛的轉向模式；在轉向過程中，與方向盤轉向軸相連的電子模擬轉向器，可以將方向盤的轉動方向和轉動角度信號傳送到控制系統中?？刂葡到y根據方向盤的轉角以及所選擇的轉向模式，將控制電信號傳遞給信號處理器。信號經過放大傳遞到電液比例閥的電磁鐵，以控制液壓油缸的進油量，從而精確的控制車輪轉角方向和大小，保證車輪的純滾動。
整個轉向機構由液壓泵提供能量，蓄能器可以吸收管道的壓力波動，較少壓力對油缸的沖擊。比例分流閥可以將油泵提供的液壓油平分到四個轉向油缸中，同時能夠有效的防止流量互相影響。
權利要求
1.車輛四輪獨立轉向機構，由轉向節臂(5)、轉向油缸(4)、電液比例閥(3)、比例分流閥(2)、蓄能器(6)、溢流閥(7)、液壓泵(8)以及濾清器(9)、電子控制系統組成，其特征在于每個車輪胎(1)都由獨立的轉向油缸(4)進行控制，電子控制系統由電子模擬轉向器、信號處理器、直線位移測量裝置組成，其中直線位移測量裝置采用直線位移傳感器作為測量元件，其與對應每個油缸的電液比例閥(3)相連，且信號處理器同時與電液比例閥(3)相連；方向盤轉向軸相連電子模擬轉向器。
2.實現車輛四輪獨立轉向機構的控制方法是其特征是駕駛員首先通過按鈕式模式選擇開關選擇前輪轉向、后輪轉向、全輪轉向和蟹形轉向模式，然后在轉向過程中，采用閉環控制系統，通過內置于液壓缸的直線位移傳感器，將轉向油缸的位移即反應輪胎轉角大小反饋給控制系統；控制系統提供的電壓控制信號作為驅動信號傳給電液比例閥的電磁鐵，電液比例閥根據電壓的大小控制流入液壓缸的流量。
全文摘要
本發明涉及專用汽車領域，特指一種車輛四輪獨立轉向機構及其控制方法，主要應用于專用汽車的轉向系統，以保證車輛的轉向性能。其由轉向節臂、轉向油缸、電液比例閥、比例分流閥、蓄能器、溢流閥、液壓泵以及濾清器、電子控制系統組成，其特征在于每個車輪都由獨立的液壓油缸進行控制，電子控制系統由電子模擬轉向器、信號處理器、直線位移測量裝置組成，其中轉向液壓系統工作液壓泵由發動機帶動，通過轉向系統電液比例閥，控制轉向系統液壓油缸。液壓油缸與的直線位移傳感器相連，將液壓油缸的直線位移量反饋給CPU。系統實現閉環控制?？刂齐娐吩O有系統故障診斷元件，當系統轉向出現偏差時，實現報警?？刂齐娐吩O有工程車輛轉向模式切換控制單元，完成車輛轉向模式的切換。
文檔編號B62D7/06GK1702007SQ20051004023
公開日2005年11月30日 申請日期2005年5月26日 優先權日2005年5月26日
發明者田晉躍, 程振東 申請人:江蘇大學