专利名称：车辆四轮独立转向机构及其控制方法
技术领域：
本发明涉及专用汽车领域，特指一种车辆四轮独立转向机构及其控制方法，主要应用于专用汽车的转向系统，以保证车辆的转向性能。
背景技术：
近年来，随着我国汽车工业迅速发展，对汽车的技术要求也越来越高。四轮转向技术在高速时可以提高操稳性，低速时提高车辆的机动性能。目前四轮转向技术已经在一些轿车、SUV、重型卡车、特种车辆以及专用车辆中得到应用。
目前车辆中所使用的四轮转向机构，通常前轮采用转向梯形机构，后轮由油缸来控制转向。由于转向梯形的机构限制，无法保证车辆在转向时绕转向中心做纯滚动。转角越大，轮胎的磨损也越严重。所以有必要对原先的四轮转向机构进行改进，以保证车轮在整个转向过程中都能满足阿克曼转向几何的关系。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够保证轮胎在整个转向过程中都能绕转向中心做纯滚动的转向机构。
实现上述目的技术方案是转向液压系统工作液压泵由发动机带动，通过转向系统电液比例阀，控制转向系统液压油缸。液压油缸与的直线位移传感器相连，将液压油缸的直线位移量反馈给CPU。系统实现闭环控制。控制电路设有系统故障诊断元件，当系统转向出现偏差时，实现报警。控制电路设有工程车辆转向模式切换控制单元，完成车辆转向模式的切换。
车辆四轮独立转向机构由转向节臂、转向油缸、电液比例阀、比例分流阀、蓄能器、溢流阀、液压泵以及滤清器、电子控制系统组成，其特征在于每个车轮都由独立的液压油缸进行控制，电子控制系统由电子模拟转向器、信号处理器、直线位移测量装置组成，其中直线位移测量装置采用直线位移传感器作为测量元件，其与对应每个油缸的电液比例阀相连，且信号处理器同时与电液比例阀相连，信号反馈给信号处理器，信号处理器输出信号给电液比例阀控制每一个转向油缸按规定的要求运动；方向盘转向轴相连电子模拟转向器，当司机转动方向盘时，角位移和操纵力由电子模拟转向器由测出，并将转向的电信号传至车辆电子转向系统，完成车辆的转向工况。
实现上述目的控制方法是驾驶员首先通过按钮式模式选择开关选择前轮转向、后轮转向、全轮转向和蟹形转向模式，然后在转向过程中，采用闭环控制系统，通过内置于液压缸的直线位移传感器，将转向油缸的位移即反应轮胎转角大小反馈给控制系统；控制系统提供的电压控制信号作为驱动信号传给电液比例阀的电磁铁，电液比例阀根据电压的大小控制流入液压缸的流量，以较好的动态响应准确达到转向轮目标转角，保证车轮做纯滚动，减小了轮胎的磨损。
本发明保证了车轮在整个转向过程中都能构做纯滚动，通过控制系统实现了前轮转向、后轮转向、全轮转向和蟹形转向之间自由切换。
本发明的优点1.该四轮独立转向机构适用于各种对转向有特殊要求的车辆。如越野车、清扫车、飞机牵引车、大型起重机等。
2.该机构可对车轮进行独立控制，提高了车辆的机动性能。
3.该机构取消了转向梯形机构，大大简化了机械结构，提高了底盘的空间利用率。
4.该机构可实现车辆转向模式的自由切换，并且在转向过程中能够保证车辆始终绕着转向中心转动，减小了轮胎的磨损。
5.该机构实现了车轮转角的精密控制，操作方便。
图1为本发明的结构示意图。
图2为四轮独立转向控制系统原理方框图。
图3为前轮转向模式。
图4为后轮转向模式。
图5为全轮转向模式。
图6为蟹形转向模式图中1.轮胎 2.比例分流阀 3.电液比例阀 4.转向油缸 5.转向节臂6.蓄能器 7.溢流阀 8.液压泵 9.滤清器具体实施方式
下面根据附图对本发明的结构与原理进行详细的描述。
如图1所示，本发明由转向节臂(5)、转向油缸(4)、电液比例阀(3)、比例分流阀(2)、蓄能器(6)、溢流阀(7)、液压泵(8)以及滤清器(9)、电子控制系统组成。
车辆的每个车轮(1)转向都是由独立的液压转向油缸(4)带动转向节臂(5)来实现。转向油缸的伸缩控制着车轮的左转、右转。伸缩的长度控制着转向角的大小。
转向油缸的活塞与完成转向工作的转向节臂连接，各转向油缸分别与每个电液比例阀相连，为保证转向控制精度，电液比例阀与比例分流阀相连，比例分流阀与液压泵相连，液压泵为系统提供动力。
每个液压转向油缸的伸缩长度由单独的电液比例阀来控制。模式选择开关可以根据预设程序，给电液比例阀电磁铁输送控制信号，切换车辆的转向模式；在转向过程中，与方向盘转向轴相连的电子模拟转向器，可以将方向盘的转动方向和转动角度信号传送到控制系统中。控制系统根据方向盘的转角以及所选择的转向模式，将控制电信号传递给信号处理器。信号经过放大传递到电液比例阀的电磁铁，以控制液压油缸的进油量，从而精确的控制车轮转角方向和大小，保证车轮的纯滚动。
整个转向机构由液压泵提供能量，蓄能器可以吸收管道的压力波动，较少压力对油缸的冲击。比例分流阀可以将油泵提供的液压油平分到四个转向油缸中，同时能够有效的防止流量互相影响。
权利要求
1.车辆四轮独立转向机构，由转向节臂(5)、转向油缸(4)、电液比例阀(3)、比例分流阀(2)、蓄能器(6)、溢流阀(7)、液压泵(8)以及滤清器(9)、电子控制系统组成，其特征在于每个车轮胎(1)都由独立的转向油缸(4)进行控制，电子控制系统由电子模拟转向器、信号处理器、直线位移测量装置组成，其中直线位移测量装置采用直线位移传感器作为测量元件，其与对应每个油缸的电液比例阀(3)相连，且信号处理器同时与电液比例阀(3)相连；方向盘转向轴相连电子模拟转向器。
2.实现车辆四轮独立转向机构的控制方法是其特征是驾驶员首先通过按钮式模式选择开关选择前轮转向、后轮转向、全轮转向和蟹形转向模式，然后在转向过程中，采用闭环控制系统，通过内置于液压缸的直线位移传感器，将转向油缸的位移即反应轮胎转角大小反馈给控制系统；控制系统提供的电压控制信号作为驱动信号传给电液比例阀的电磁铁，电液比例阀根据电压的大小控制流入液压缸的流量。
全文摘要
本发明涉及专用汽车领域，特指一种车辆四轮独立转向机构及其控制方法，主要应用于专用汽车的转向系统，以保证车辆的转向性能。其由转向节臂、转向油缸、电液比例阀、比例分流阀、蓄能器、溢流阀、液压泵以及滤清器、电子控制系统组成，其特征在于每个车轮都由独立的液压油缸进行控制，电子控制系统由电子模拟转向器、信号处理器、直线位移测量装置组成，其中转向液压系统工作液压泵由发动机带动，通过转向系统电液比例阀，控制转向系统液压油缸。液压油缸与的直线位移传感器相连，将液压油缸的直线位移量反馈给CPU。系统实现闭环控制。控制电路设有系统故障诊断元件，当系统转向出现偏差时，实现报警。控制电路设有工程车辆转向模式切换控制单元，完成车辆转向模式的切换。
文档编号B62D7/06GK1702007SQ20051004023
公开日2005年11月30日 申请日期2005年5月26日 优先权日2005年5月26日
发明者田晋跃, 程振东 申请人:江苏大学