一種基于全液壓轉(zhuǎn)向器的液壓馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于全液壓轉(zhuǎn)向器的液壓馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括終端執(zhí)行模塊、全液壓轉(zhuǎn)向器、動力模塊、操作與控制模塊。駕駛員通過操作信號輸入裝置形成轉(zhuǎn)向指令信號，轉(zhuǎn)向角傳感器測得液壓馬達轉(zhuǎn)動信號，兩種信號經(jīng)轉(zhuǎn)速控制器比較放大后，輸出控制電流，控制電液伺服閥開閉，液壓泵輸出相應(yīng)的壓力油驅(qū)動液壓馬達轉(zhuǎn)向，構(gòu)成液壓馬達轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。液壓馬達驅(qū)動全液壓轉(zhuǎn)向器，液壓泵通過全液壓轉(zhuǎn)向器輸出一定量的液壓油，推動油缸活塞桿伸縮并拉動與車輪相連的轉(zhuǎn)向臂，使車輪偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向。由于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中油液傳遞動力及電纜線傳遞信號時不受方向限制，且實現(xiàn)油液運動的液壓軟管與電纜線具有較好柔性，可將轉(zhuǎn)向操控部件和全液壓轉(zhuǎn)向器布置在車輛上的不同位置，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向遠程或無線操作。
【專利說明】
一種基于全液壓轉(zhuǎn)向器的液壓馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種非公路車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，尤其涉及一種基于全液壓轉(zhuǎn)向器的液壓馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]全液壓轉(zhuǎn)向器是由隨動轉(zhuǎn)閥和擺線轉(zhuǎn)定子副組成的一種擺線轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向器。它與供油栗、溢流閥(或分流閥)、轉(zhuǎn)向油缸及其它連接附件組成的全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械、園林機械、道路養(yǎng)護機械、林業(yè)機械、工程機械和礦山機械等低速重載車輛上。
[0003]現(xiàn)有的全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是依靠駕駛?cè)藛T轉(zhuǎn)動方向盤提供旋轉(zhuǎn)力，方向盤帶動一根長軸，長軸直接插入聯(lián)接著全液壓轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向柱，與方向盤一起轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動全液壓轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向柱，即開啟了全液壓轉(zhuǎn)向器內(nèi)的油道，使得液壓栗供出的液壓油經(jīng)過全液壓轉(zhuǎn)向器輸入到轉(zhuǎn)向油缸，使油缸伸縮運動，從而實現(xiàn)動力轉(zhuǎn)向。由于方向盤、長軸、轉(zhuǎn)向柱及全液壓轉(zhuǎn)向器之間的相對剛性的聯(lián)接關(guān)系，全液壓轉(zhuǎn)向器通常必須放置在駕駛室下方，以便于駕駛?cè)藛T的轉(zhuǎn)向操作，同時進行其它的駕駛、作業(yè)操作等。但當全液壓轉(zhuǎn)向器在駕駛室下方布置相對困難，或需要遠距離轉(zhuǎn)向操作時，這種依靠駕駛?cè)藛T直接操作全液壓轉(zhuǎn)向器的方式不易實現(xiàn)。
[0004]工程機械機體沉重、輪胎尺寸大、經(jīng)常在施工現(xiàn)場較差的路況下行駛，轉(zhuǎn)向阻力矩大。在使用全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時，轉(zhuǎn)動方向盤的操縱力只是驅(qū)動全液壓轉(zhuǎn)向器工作的力，而迫使車輪偏轉(zhuǎn)的力是轉(zhuǎn)向油缸提供的，故駕駛?cè)藛T通過它可以用較小的操縱力實現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)向力控制。又由于工程機械工作期間轉(zhuǎn)向頻繁，要求能夠靈活地改變車輛行駛方向；駕駛?cè)藛T轉(zhuǎn)向時，全液壓轉(zhuǎn)向器起隨動轉(zhuǎn)閥的作用，轉(zhuǎn)向反饋迅速，滯后時間短，能夠達到方向盤偏轉(zhuǎn)，車輪即時偏轉(zhuǎn)的效果。故采用全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向性能安全、可靠，操縱輕便、靈活，其中的核心轉(zhuǎn)向控制元件是全液壓轉(zhuǎn)向器。
[0005]基于這種需求，在繼續(xù)以全液壓轉(zhuǎn)向器作為液壓動力轉(zhuǎn)向的前提下，發(fā)明一種在較遠距離處，通過操控液壓馬達驅(qū)動全液壓轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。駕駛?cè)藛T可在駕駛室內(nèi)(或與之較遠距離的位置)，無需直接轉(zhuǎn)動方向盤(即無需通過人力轉(zhuǎn)動全液壓轉(zhuǎn)向器)，即可進行轉(zhuǎn)向操作。本發(fā)明可實現(xiàn)駕駛?cè)藛T與全液壓轉(zhuǎn)向器之間遠距離轉(zhuǎn)向操作，使得全液壓轉(zhuǎn)向器的安裝位置相對靈活，有利于機器的整體協(xié)調(diào)布置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于全液壓轉(zhuǎn)向器的液壓馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在實現(xiàn)與原來液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相同轉(zhuǎn)向功能的基礎(chǔ)上，具有更加輕巧(由液壓驅(qū)動代替人力轉(zhuǎn)動)，更遠距離，甚至無線遠程操控轉(zhuǎn)向的優(yōu)點。同時，本發(fā)明還可增強駕駛室結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈活性和活動空間。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種基于全液壓轉(zhuǎn)向器的液壓馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由終端執(zhí)行模塊、全液壓轉(zhuǎn)向器、動力模塊和操作與控制模塊組成，其中: 終端執(zhí)行模塊包括左轉(zhuǎn)向油缸27、右轉(zhuǎn)向油缸23、轉(zhuǎn)向四連桿28及車輪26。轉(zhuǎn)向四連桿28由轉(zhuǎn)向橫拉桿22、前橋25、左轉(zhuǎn)向臂29和右轉(zhuǎn)向臂24組成；左轉(zhuǎn)向油缸27、右轉(zhuǎn)向油缸23的活塞桿分別與左轉(zhuǎn)向臂29、右轉(zhuǎn)向臂24鉸接；左轉(zhuǎn)向臂29和右轉(zhuǎn)向臂24—端分別通過轉(zhuǎn)向橫拉桿22鉸接相連;左轉(zhuǎn)向臂和右轉(zhuǎn)向臂另一端分別與位于兩側(cè)車輪26共同鉸接在前橋25上，通過左轉(zhuǎn)向油缸27或右轉(zhuǎn)向油缸23的活塞桿的伸縮可拉動左轉(zhuǎn)向臂29和右轉(zhuǎn)向臂24，從而實現(xiàn)車輪26的偏轉(zhuǎn)，完成車輛轉(zhuǎn)向；轉(zhuǎn)向四連桿28使車輛轉(zhuǎn)向時，位于兩側(cè)的車輪26得到合理的偏轉(zhuǎn)角匹配，從而使車輪26繞同一瞬時轉(zhuǎn)向中心，在不同的圓周上作純滾動。根據(jù)車輛具體轉(zhuǎn)向需求合理調(diào)整，通常車輛外前輪最大轉(zhuǎn)角為35° ~40°。
[0008]所述全液壓轉(zhuǎn)向器20由閥套18、閥芯16、回位彈簧17、計量馬達19和單向閥15等組成，計量馬達19為由定子和轉(zhuǎn)子組成的一對內(nèi)嚙合齒輪，轉(zhuǎn)子和閥套18通過聯(lián)動軸及拔銷相連，在轉(zhuǎn)向時保證閥套18與轉(zhuǎn)子同步；閥芯16與方向柱9通過花鍵相連，轉(zhuǎn)動方向柱9，通過改變其旋向及旋速，可使得全液壓轉(zhuǎn)向器20控制進入左轉(zhuǎn)向油缸27及右轉(zhuǎn)向油缸23的液壓油排量，進而改變油缸的伸、縮速度;轉(zhuǎn)向停止時，回位彈簧17與閥芯16及閥套18相連，可確保閥芯16和閥套18能夠回到中位狀態(tài)。閥套18的P 口、T 口分別與動力模塊的液壓栗14出油口及第二油箱11相連，閥套18的L 口、1?口分別與終端執(zhí)行模塊的左轉(zhuǎn)向油缸27、右轉(zhuǎn)向油缸23相連;所述閥芯16相對閥套18轉(zhuǎn)動一圈，輸出油量即為全液壓轉(zhuǎn)向器20的排量，供油量的多少與全液壓轉(zhuǎn)向器20的轉(zhuǎn)角成正比。
[0009]動力模塊包括液壓栗14、液壓軟管21、溢流閥13、第二油箱11和濾油器12，動力模塊11與全液壓轉(zhuǎn)向器20相連，為全液壓轉(zhuǎn)向器20提供動力驅(qū)動;液壓栗14通過液壓軟管21依次連接濾油器12和第二油箱11，液壓栗14從第二油箱11吸油，經(jīng)濾油器12過濾;液壓栗14出油口及第二油箱11之間設(shè)有溢流閥13，液壓油的壓力要滿足位于兩側(cè)的車輪26偏轉(zhuǎn)所需克服的阻力矩需要；
操作與控制模塊由轉(zhuǎn)向角傳感器6、信號輸入裝置31、轉(zhuǎn)速控制器30、電液伺服閥5、溢流閥4、液壓栗3、濾油器2、第一油箱1、液壓馬達7和聯(lián)軸器8組成;液壓馬達7進油口、出油口通過軟管分別與電液伺服閥5的出口、進口相連，電液伺服閥5輸入端通過軟管分別與液壓栗3及第一油箱I相連;轉(zhuǎn)向角傳感器6設(shè)置在液壓馬達7主軸附近，用以檢測液壓馬達7的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向角傳感器6及信號輸入裝置31分別與轉(zhuǎn)速控制器30的輸入端連接，轉(zhuǎn)速控制器30輸出端與電液伺服閥5相連;液壓馬達7輸出軸通過聯(lián)軸器8與轉(zhuǎn)向柱9相連，所述轉(zhuǎn)向柱9連接全液壓轉(zhuǎn)向器20;所述第一油箱I和第二油箱11也可合并使用；
駕駛?cè)藛T通過信號輸入裝置31形成轉(zhuǎn)向指令信號，轉(zhuǎn)向角傳感器6測得液壓馬達7轉(zhuǎn)動信號，轉(zhuǎn)向指令信號與轉(zhuǎn)動信號經(jīng)轉(zhuǎn)速控制器30比較放大后，輸出控制電流，控制電液伺服閥5的開閉，液壓栗3通過電液伺服閥5輸出相應(yīng)的壓力油以驅(qū)動液壓馬達7轉(zhuǎn)向，構(gòu)成液壓馬達轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制;液壓馬達7驅(qū)動全液壓轉(zhuǎn)向器20，液壓栗14通過全液壓轉(zhuǎn)向器20輸出一定量的液壓油，經(jīng)過液壓軟管21將液壓油傳送到左轉(zhuǎn)向油缸27及右轉(zhuǎn)向油缸23，推動油缸活塞桿伸縮，并拉動與車輪26相聯(lián)的左轉(zhuǎn)向臂29和右轉(zhuǎn)向臂24，使左、右車輪26偏轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)利用操控信號輸入裝置31來代替人力轉(zhuǎn)動方向盤控制全液壓轉(zhuǎn)向器20的目的。
[0010]本發(fā)明中，所述液壓栗3從第一油箱I中吸取液壓油并輸出高壓油液，經(jīng)電液伺服閥5驅(qū)動液壓馬達7對外做功;所述速度控制器30根據(jù)轉(zhuǎn)向角傳感器6的轉(zhuǎn)速檢測信號及信號輸入裝置31的信號輸入，通過控制電液伺服閥5的閥門開啟大小來控制液壓馬達7的轉(zhuǎn)速。構(gòu)成液壓馬達閉環(huán)控制，可對液壓馬達的轉(zhuǎn)速進行無級調(diào)整，使液壓馬達保持所要求的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速。
[0011]本發(fā)明中，所述液壓馬達的調(diào)速系統(tǒng)為閥控液壓馬達伺服系統(tǒng)，也可采用其他具有類似馬達調(diào)速功能的液壓原理設(shè)計，相關(guān)變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。
[0012]本發(fā)明中，終端執(zhí)行模塊中的油缸與全液壓轉(zhuǎn)向器20、全液壓轉(zhuǎn)向器20與動力模塊中的液壓栗14及第二油箱11、液壓馬達7與電液伺服閥5、電液伺服閥5與液壓栗3及第一油箱I之間為液壓軟管相連;轉(zhuǎn)向角傳感器6與轉(zhuǎn)速控制器30、轉(zhuǎn)速控制器30與電液伺服閥5之間為電纜線相連;信號輸入裝置31與轉(zhuǎn)速控制器30之間為電纜線相連或無線信號傳遞；全液壓轉(zhuǎn)向器20的閥芯與轉(zhuǎn)向柱9為花鍵連接，轉(zhuǎn)向柱9與液壓馬達7之間為剛性耦合連接。
[0013]本發(fā)明中，液壓軟管和電纜線都具有柔性，可遠距離布置各模塊的相對位置，使得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的布置更加靈活。
[0014]本發(fā)明中，所述液壓馬達7和全液壓轉(zhuǎn)向器20為剛性耦合連接，可以集成為一整體安裝布置。
[0015]本發(fā)明中，所述聯(lián)軸器8根據(jù)實際情況需要，可替換為有類似聯(lián)軸器功能的聯(lián)接元件，如花鍵聯(lián)接等。
[0016]本發(fā)明中，信號輸入裝置31為電控手柄、電控式模擬方向盤、無線發(fā)送裝置或其它具有類似功能的信號輸入裝置中的一種，駕駛?cè)藛T通過操作信號輸入裝置形成位移或轉(zhuǎn)角變化，給速度控制器30發(fā)出指令信號。若采用無線控制，則需加裝無線發(fā)送裝置。具體信號輸入方式可根據(jù)車輛轉(zhuǎn)向需要和操作者的操縱習(xí)慣等設(shè)定。
[0017]本發(fā)明中，當液壓馬達7驅(qū)動全液壓轉(zhuǎn)向器閥芯16向左或向右轉(zhuǎn)動時，與閥芯16相連的轉(zhuǎn)向柱9將克服閥芯16與閥套18間的回位彈簧17的彈力，使閥芯16相對于閥套18產(chǎn)生了一定量的轉(zhuǎn)角(通常該轉(zhuǎn)角>1.5° ~2°)，閥芯16與閥套18中位時處于封閉狀態(tài)的油槽即可溝通，且隨著其相互間的轉(zhuǎn)角增大，各配油槽的開口亦隨之增大，進入全液壓轉(zhuǎn)向器20進油口的油液經(jīng)過閥芯16、閥套18及閥體的配油槽進入到計量馬達19內(nèi)，推動計量馬達19的轉(zhuǎn)子相對于定子做行星運動。由于計量馬達19轉(zhuǎn)子與閥套18是通過聯(lián)動軸及拔銷機械聯(lián)接的，計量馬達19轉(zhuǎn)子的同向自轉(zhuǎn)運動(與閥芯16的轉(zhuǎn)動方向相同)將帶動閥套18轉(zhuǎn)動與閥芯16相同角度。閥芯16停止轉(zhuǎn)動時，閥芯16與閥套18間的配油槽關(guān)閉，進入全液壓轉(zhuǎn)向器20的油液不經(jīng)過轉(zhuǎn)子而直接通過閥套18和閥芯16端部的兩排小孔進入閥芯16內(nèi)部，又從閥套18的回油孔經(jīng)油口 T流回第二油箱11，車輪26亦停止偏轉(zhuǎn)，形成隨動功能。
[0018]本發(fā)明中，由于閥芯16進油凹槽兩側(cè)都有一定的覆蓋量(通常為0.5mm)，即閥芯16有0.5_的死區(qū)。使得全液壓轉(zhuǎn)向器20存在轉(zhuǎn)向死區(qū)，轉(zhuǎn)動電控手柄31或電控式模擬方向盤32在其空行程內(nèi)，不產(chǎn)生實際的轉(zhuǎn)向效果。為改善這一現(xiàn)象，可測定死區(qū)范圍，通過速度控制器30越過死區(qū)轉(zhuǎn)角，提高轉(zhuǎn)向操作的靈敏度與安全性。
[0019]本發(fā)明中，所述轉(zhuǎn)向四連桿28采用六連桿機構(gòu)或?qū)斍瑝K中的一種代替；左轉(zhuǎn)向油缸27和右轉(zhuǎn)向油缸23采用雙桿液壓缸代替。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
1、改良傳統(tǒng)的手握方向盤的轉(zhuǎn)向方式，提供一種新的轉(zhuǎn)向操作方式。由駕駛?cè)藛T通過信號輸入裝置，實現(xiàn)液壓馬達驅(qū)動全液壓轉(zhuǎn)向器，實現(xiàn)遠程操作轉(zhuǎn)向。
[0021]2、擴大了全液壓轉(zhuǎn)向器的安裝范圍，使其不局限于安裝在駕駛室下部，增加了安裝的靈活性。
[0022]3、更輕巧(由液壓驅(qū)動代替人力轉(zhuǎn)動)，僅需操作電控手柄或電控式模擬方向盤即可實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，操縱輕便。
【附圖說明】
[0023]圖1為液壓馬達驅(qū)動全液壓轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的示意圖。
[0024]圖2為全液壓轉(zhuǎn)向器中位時的工況圖。
[0025]圖3為右轉(zhuǎn)向時的工況圖。
[0026]圖4為左轉(zhuǎn)向時的工況圖。
[0027]圖5為全液壓轉(zhuǎn)向器工作原理示意圖。
[0028]圖中標號:I第一油箱，2濾油器，3液壓栗，4溢流閥，5電液伺服閥，6轉(zhuǎn)向角傳感器，7液壓馬達，8聯(lián)軸器，9方向柱，10操作與控制模塊，11第二油箱，12濾油器，13溢流閥，14液壓栗，15單向閥，16閥芯，17回位彈簧，18閥套，19計量馬達，20全液壓轉(zhuǎn)向器，21液壓軟管，22轉(zhuǎn)向橫拉桿，23右轉(zhuǎn)向油缸，24右轉(zhuǎn)向臂，25前橋，26車輪，27左轉(zhuǎn)向油缸，28轉(zhuǎn)向四連桿，29左轉(zhuǎn)向臂，30轉(zhuǎn)速控制器，31信號輸入裝置。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。
[0030]實施例1:圖1為液壓馬達驅(qū)動全液壓轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的示意圖。信號輸入裝置31為電控手柄、電控式模擬方向盤或無線發(fā)送裝置中的一種，駕駛?cè)藛T通過信號輸入裝置31形成轉(zhuǎn)向指令信號，轉(zhuǎn)向角傳感器6測得液壓馬達7轉(zhuǎn)動信號，兩種信號經(jīng)轉(zhuǎn)速控制器30比較放大后，輸出控制電流，控制電液伺服閥5的開閉，輸出相應(yīng)的壓力油驅(qū)動液壓馬達7轉(zhuǎn)向，構(gòu)成液壓馬達轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。液壓馬達7驅(qū)動全液壓轉(zhuǎn)向器20，液壓栗14從第二油箱11吸入液壓油，經(jīng)液壓軟管21進入全液壓轉(zhuǎn)向器20后，再經(jīng)液壓軟管21進入左轉(zhuǎn)向油缸27及右轉(zhuǎn)向油缸23 ο由于左轉(zhuǎn)向油缸27的有桿腔與右轉(zhuǎn)向油缸23的無桿腔相通，左轉(zhuǎn)向油缸27的無桿腔與右轉(zhuǎn)向油缸23的有桿腔相通，因此兩個轉(zhuǎn)向油缸相對于各自的鉸點產(chǎn)生相同方向的力矩，推動左轉(zhuǎn)向臂29和右轉(zhuǎn)向臂24繞轉(zhuǎn)向節(jié)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)車輪26(與轉(zhuǎn)向臂相連)的轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向四連桿可使轉(zhuǎn)向時左、右前輪得到合理的偏轉(zhuǎn)角匹配，從而使車輪26繞同一瞬時轉(zhuǎn)向中心，在不同的圓周上作純滾動。所述的連桿機構(gòu)不具有唯一性，也可選用其他轉(zhuǎn)向機構(gòu)，如六連桿機構(gòu)、對頂曲柄滑塊或具有類似能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向功能的轉(zhuǎn)向機構(gòu)中的一種。左轉(zhuǎn)向油缸27和右轉(zhuǎn)向油缸23可采用雙桿液壓缸。由于全液壓轉(zhuǎn)向器20的機械反饋隨動性的功能，車輪26的擺角與液壓馬達7的轉(zhuǎn)角成正相關(guān)變化。
[0031]以上公開的僅為本發(fā)明的一個具體實施例，但本發(fā)明并非局限于此，液壓馬達調(diào)速系統(tǒng)的相關(guān)變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。
[0032]圖2為全液壓轉(zhuǎn)向器中位時的工況圖。車輪26保持直線行駛，全液壓轉(zhuǎn)向器20在中位狀態(tài)，液壓栗14從第二油箱11吸入液壓油，經(jīng)出油口輸送到閥套18的進油口P。液壓油經(jīng)閥芯16中的通道由全液壓轉(zhuǎn)向器20的出口T回第二油箱11。此時，計量馬達19的進、出口Ml和M2均被閥芯16封閉，故計量馬達19停止不動。轉(zhuǎn)向油缸的兩組腔室的進、出口亦均被閥芯16封閉，來自液壓栗14的液壓油不經(jīng)轉(zhuǎn)向油缸而直接流回第二油箱11，車輪26留在現(xiàn)有的偏轉(zhuǎn)角位置上。
[0033]圖3為右轉(zhuǎn)向時的工況圖。液壓馬達7順時針轉(zhuǎn)動一定角度(大于轉(zhuǎn)向死區(qū)的角度)，進入全液壓轉(zhuǎn)向器20的P 口的油流經(jīng)閥芯16中的通道由Ml 口進入計量馬達19，并經(jīng)M2及閥芯16內(nèi)通道進入右轉(zhuǎn)向油缸23的有桿腔及左轉(zhuǎn)向油缸27的無桿腔，推動活塞桿伸縮，實現(xiàn)車輪26偏轉(zhuǎn);右轉(zhuǎn)向油缸23的無桿腔及左轉(zhuǎn)向油缸27的有桿腔內(nèi)液壓油經(jīng)閥芯16出口T回第二油箱11。在液壓油流經(jīng)過計量馬達19的同時，由于計量馬達轉(zhuǎn)子和閥套18通過聯(lián)動軸及拔銷相連，故閥套18亦沿閥芯16轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動。當車輪轉(zhuǎn)動角度為α，閥套18轉(zhuǎn)角達到閥芯16的轉(zhuǎn)角，計量馬達19產(chǎn)生的反饋信號消除了閥芯16相對閥套18的轉(zhuǎn)角差時，閥套18與閥芯16的閥口重新處于相對的中位。液壓油不再流入計量馬達19，車輪26可在任意位置上實現(xiàn)停止偏轉(zhuǎn)。
[0034]圖4為左轉(zhuǎn)向時的工況圖。液壓馬達7逆時針轉(zhuǎn)動一定角度(大于轉(zhuǎn)向死區(qū)的角度)，可實現(xiàn)車輛的左轉(zhuǎn)向。工作原理與右轉(zhuǎn)向相同。
[0035]圖5為全液壓轉(zhuǎn)向器工作原理示意圖。右轉(zhuǎn)向時，液壓馬達7帶動閥芯16轉(zhuǎn)動，液壓油通過閥套18上的P孔經(jīng)由閥芯16上的槽從Ml孔流出，然后經(jīng)過全液壓轉(zhuǎn)向器20上的孔進入計量馬達19的進油容腔，推動計量馬達19旋轉(zhuǎn)。計量馬達19回油容腔的液壓油經(jīng)過M2孔，然后通過閥芯16的槽經(jīng)由R孔流向左轉(zhuǎn)向油缸27的無桿腔與右轉(zhuǎn)向油缸23的有桿腔，推動活塞桿伸縮。左轉(zhuǎn)向油缸27的有桿腔與右轉(zhuǎn)向油缸23的無桿腔內(nèi)的回油通過閥芯16上的槽經(jīng)由T 口流回第二油箱11。計量馬達19的旋轉(zhuǎn)通過聯(lián)動軸及回位彈簧17帶動閥套18—起旋轉(zhuǎn)，使閥口趨于關(guān)閉，形成隨動系統(tǒng)。液壓馬達7持續(xù)轉(zhuǎn)動，閥口才保持相應(yīng)的開度，一旦液壓馬達7停止轉(zhuǎn)動，閥口立刻關(guān)閉，轉(zhuǎn)向停止。液壓馬達7轉(zhuǎn)動越快，閥口開度越大，轉(zhuǎn)向越快。液壓馬達7轉(zhuǎn)到極限位置，左轉(zhuǎn)向油缸27、右轉(zhuǎn)向油缸23也運動到極限行程，車輪達到最大偏轉(zhuǎn)角(通常車輛外前輪最大轉(zhuǎn)角為35°?40°)。
【主權(quán)項】
1.一種基于全液壓轉(zhuǎn)向器的液壓馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由終端執(zhí)行模塊、全液壓轉(zhuǎn)向器、動力模塊和操作與控制模塊組成，其特征在于: 終端執(zhí)行模塊包括左轉(zhuǎn)向油缸(27)、右轉(zhuǎn)向油缸(23)、轉(zhuǎn)向四連桿(28)及車輪(26);其中轉(zhuǎn)向四連桿(28)由轉(zhuǎn)向橫拉桿(22)、前橋(25)、左轉(zhuǎn)向臂(29)和右轉(zhuǎn)向臂(24)組成;左轉(zhuǎn)向油缸(27)、右轉(zhuǎn)向油缸(23)的活塞桿分別與左轉(zhuǎn)向臂(29)、右轉(zhuǎn)向臂(24)鉸接，左轉(zhuǎn)向臂(29)和右轉(zhuǎn)向臂(24)—端分別通過轉(zhuǎn)向橫拉桿(22)鉸接相連，另一端分別與位于兩側(cè)的車輪(26)共同鉸接在前橋(25)上，通過左轉(zhuǎn)向油缸(27)及右轉(zhuǎn)向油缸(23)的活塞桿的伸縮拉動左轉(zhuǎn)向臂(29)和右轉(zhuǎn)向臂(24)，從而實現(xiàn)車輪(26)的偏轉(zhuǎn)，完成車輛轉(zhuǎn)向； 全液壓轉(zhuǎn)向器(20)由閥套(18)、閥芯(16)、回位彈簧(17)、計量馬達(19)和單向閥(15)組成，計量馬達(19)為由定子和轉(zhuǎn)子組成的一對內(nèi)嚙合齒輪，轉(zhuǎn)子和閥套(18)通過聯(lián)動軸及拔銷相連，在轉(zhuǎn)向時保證閥套(I8)與轉(zhuǎn)子同步；閥芯(I6)與轉(zhuǎn)向柱(9)通過花鍵相連，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向柱(9)，通過改變其旋向及旋速，使全液壓轉(zhuǎn)向器(20)控制進入左轉(zhuǎn)向油缸(27)及右轉(zhuǎn)向油缸(23)的液壓油排量，進而改變油缸的伸、縮速度；回位彈簧(17)分別與閥芯(16)及閥套(18)相連，轉(zhuǎn)向停止時，以確保閥芯(16)和閥套(18)能夠回到中位狀態(tài)；閥套(18)的P口、T口分別與動力模塊的液壓栗(14)出油口及第二油箱(II)相連，閥套(18)的L口、R口分別與終端執(zhí)行模塊的左轉(zhuǎn)向油缸(27)、右轉(zhuǎn)向油缸(23)相連;所述閥芯(16)相對閥套(18)轉(zhuǎn)動一圈，輸出油量即為全液壓轉(zhuǎn)向器(20)的排量;供油量的多少與全液壓轉(zhuǎn)向器(20)的轉(zhuǎn)角成正比； 動力模塊包括液壓栗(14)、液壓軟管(21)、溢流閥(13)、第二油箱(11)和濾油器(12)，動力模塊(11)與全液壓轉(zhuǎn)向器(20)相連，為全液壓轉(zhuǎn)向器(20)提供動力驅(qū)動;液壓栗(14)通過液壓軟管(21)依次連接濾油器(12)和第二油箱(11)，液壓栗(14)從第二油箱(11)吸油，經(jīng)濾油器(12)過濾;液壓栗(14)出油口及第二油箱(11)之間設(shè)有溢流閥(13)，液壓油的壓力要滿足位于兩側(cè)的車輪(26)偏轉(zhuǎn)所需克服的阻力矩需要； 操作與控制模塊由轉(zhuǎn)向角傳感器(6)、信號輸入裝置(31)、轉(zhuǎn)速控制器(30)、電液伺服閥(5)、溢流閥(4)、液壓栗(3)、濾油器(2)、第一油箱(I)、液壓馬達(7)和聯(lián)軸器(8)組成;液壓馬達(7)進油口、出油口通過軟管分別與電液伺服閥(5)的出口、進口相連，電液伺服閥(5)輸入端通過軟管分別與液壓栗(3)及第一油箱(I)相連;轉(zhuǎn)向角傳感器(6)設(shè)置在液壓馬達(7)主軸附近，用以檢測液壓馬達(7)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向角傳感器(6)及信號輸入裝置(31)分別與轉(zhuǎn)速控制器(30)的輸入端連接，轉(zhuǎn)速控制器(30)輸出端與電液伺服閥(5)相連；液壓馬達(7)輸出軸通過聯(lián)軸器(8)與轉(zhuǎn)向柱(9)相連，所述轉(zhuǎn)向柱(9)連接全液壓轉(zhuǎn)向器(20);所述第一油箱(I)和第二油箱(11)也可合并使用； 駕駛?cè)藛T通過信號輸入裝置(31)形成轉(zhuǎn)向指令信號，轉(zhuǎn)向角傳感器(6)測得液壓馬達(7)轉(zhuǎn)動信號，轉(zhuǎn)向指令信號與轉(zhuǎn)動信號經(jīng)轉(zhuǎn)速控制器((3)0)比較放大后，輸出控制電流，控制電液伺服閥(5)的開閉，液壓栗(3)通過電液伺服閥(5)輸出相應(yīng)的壓力油以驅(qū)動液壓馬達(7)轉(zhuǎn)向，構(gòu)成液壓馬達轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制;液壓馬達(7)驅(qū)動全液壓轉(zhuǎn)向器(20)，液壓栗(14)通過全液壓轉(zhuǎn)向器(20)輸出一定量的液壓油，經(jīng)過液壓軟管(21)將液壓油傳送到左轉(zhuǎn)向油缸(27)及右轉(zhuǎn)向油缸(23)，推動油缸活塞桿伸縮，并拉動與車輪(26)相聯(lián)的左轉(zhuǎn)向臂(29)和右轉(zhuǎn)向臂(24)，使左、右車輪(26)偏轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)利用操控信號輸入裝置(31)來代替人力轉(zhuǎn)動方向盤控制全液壓轉(zhuǎn)向器(20)的目的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全液壓轉(zhuǎn)向器的液壓馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于全液壓轉(zhuǎn)向器(20)的轉(zhuǎn)動力矩來自液壓馬達(7)，而非駕駛?cè)藛T操縱方向盤通過人力方式驅(qū)動全液壓轉(zhuǎn)向器(20)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全液壓轉(zhuǎn)向器的液壓馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于終端執(zhí)行模塊中的油缸與全液壓轉(zhuǎn)向器(20)、全液壓轉(zhuǎn)向器(20)與動力模塊中的液壓栗(14)及第二油箱(U)、液壓馬達(7)與電液伺服閥(5)、電液伺服閥(5)與液壓栗(3)及第一油箱(I)之間為液壓軟管相連;轉(zhuǎn)向角傳感器(6)與轉(zhuǎn)速控制器(30)、轉(zhuǎn)速控制器(30)與電液伺服閥(5)之間為電纜線相連;信號輸入裝置(31)與轉(zhuǎn)速控制器(30)之間為電纜線相連或無線信號傳遞;全液壓轉(zhuǎn)向器(20)的閥芯與轉(zhuǎn)向柱(9)為花鍵連接，轉(zhuǎn)向柱(9)與液壓馬達(7)之間為剛性耦合連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全液壓轉(zhuǎn)向器的液壓馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于信號輸入裝置(31)為電控手柄、電控式模擬方向盤或無線發(fā)送裝置中任一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全液壓轉(zhuǎn)向器的液壓馬達驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)向四連桿(28)采用六連桿機構(gòu)或?qū)斍瑝K中的一種代替;左轉(zhuǎn)向油缸(27)和右轉(zhuǎn)向油缸(23)采用雙桿液壓缸代替。
【文檔編號】B62D5/20GK106080763SQ201610584939
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月25日 公開號201610584939.6, CN 106080763 A, CN 106080763A, CN 201610584939, CN-A-106080763, CN106080763 A, CN106080763A, CN201610584939, CN201610584939.6
【發(fā)明人】米智楠, 徐揚, 吳仁智, 郭瑞琴, 盧志浩, 王凱
【申請人】同濟大學(xué)