汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及液压控制技术领域，具体涉及一种汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着重型汽车和军用车辆的发展，车辆负载越来越大，车桥数量随之增加，车身长度也随之加长。与之相应，轮胎磨损严重、转弯半径大、操纵稳定性差等问题愈加突显。后轮转向技术可谓是解决这些问题的最佳方案。其中，又以电控液压式后轮转向系统最具优势。电控单元通过控制液压阀的流量和方向可精确的控制液压转向缸活塞杆的位移，通过机械连杆机构将活塞杆与后轮转向节臂建立联系，便可通过控制活塞杆的位移实现后轮转角的精确控制。
[0003]可靠性和安全性是转向系统中最重要的两点。采用电液位置伺服系统实现后轮转向并不困难，困难的是在不需要后轮参与转向时如何让车轮保持在直线行驶位置，并且一直保持在直线行驶位置。这一点要求后轮转向系统具有对中锁死功能。一些后轮转向液压系统中根据位移传感器或者车轮转角传感器测量得到的反馈信息，采用电液位置伺服控制让车轮转至到中位，然后切断转向油路，实现后轮转向的液压锁死。但因传感器有零漂和噪声，液压系统有泄漏等问题，最终可能导致车轮并非被锁死在直线行驶位置，这必然对车辆的行驶安全性埋下隐患。因此，在转向执行机构中增设机械对中功能和锁死功能将显得非常关键，它构成了后轮转向功能失效提供了安全保护。
[0004]针对后轮转向的执行机械，一般都是在左右车轮各布置一个液压缸，两轮之间仍保留横拉杆，这样的结构形式在转向时容易增加附加转向阻力；另外，它占用空间大，布置困难。
[0005]后轮转向结合前轮转向可具有多种转向模式，两轴车辆或者多轴车辆的全轮转向都具有两转向模式:后轮转向模式(包括协调转向和蟹行转向)和后轮锁死模式。后轮锁死模式即后轮不转向，使车辆恢复到传统的仅前轮转向状态。对于一些多轴车辆，为了使每一轴都具有转向功能，且各桥转向进行独立控制，那么在控制上面应该采用上位机与下位机的分层控制结构，另外要求下位机与液压系统和执行机构组成的伺服系统具有较好的模块化和可移植性，然而一些后轮转向系统的可移植性差、模块化程度低。
[0006]另外，在一些系统中，不管在后轮转向模式或者是后轮锁死模式下，液压油栗一直工作，耗能大。
【发明内容】
[0007](一)要解决的技术问题
[0008]本发明的目的为了解决现有后轮转向电控液压系统的安全可靠性差、结构复杂、集成度低、能耗大等问题，提出一种安全可靠性高、结构简单、节能、集转向功能、对中功能、锁死功能于一体的汽车后轮转向电控液压系统，并针对该系统提出了控制方法。
[0009](二)技术方案
[0010]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种汽车后轮转向电控液压系统及其控制方法，包括:油箱1、油栗2、伺服比例阀3、二位三通换向阀4、三位四通换向阀5、液压缸6、单向阀7、溢流阀8、蓄能器9、油压传感器10、位移传感器11、方向盘转角传感器12、模式选择开关13、执行控制器14和上位控制器15;
[0011]所述液压缸6用于实现活塞杆M5直线位移与车轮转角的机械传递;位移传感器11与液压缸6的活塞杆M5固接实现同轴运动，用于测量活塞杆M5的位移；
[0012]油箱I与油栗2连接，伺服比例阀3与液压缸6的左转油腔A和右转油腔B相接通，实现转向功能;二位三通换向阀4与液压缸6的对中油腔C相接通，实现对中功能;三位四通换向阀5与锁死油腔E和解锁油腔D相接通，实现锁死或解锁功能；单向阀7与蓄能器9串联，一端接通油栗2高压油路，一端接通二位三通换向阀4和三位换向阀5的高压进油口，实现压力补偿，蓄能器9出油口并联溢流阀8和油压传感器10;伺服比例阀3、二位三通换向阀4、三位四通换向阀5、单向阀7、溢流阀8、蓄能器9和油压传感器10集成在一起；
[0013]执行控制器14与伺服比例阀3的放大器、二位三通换向阀4、三位四通换向阀5连接;执行控制器14与位移传感器11连接，实现液压缸6的活塞杆M5位移伺服控制;执行控制器14与油压传感器10连接，实现油压的实时检测;执行控制器14通过总线方式与上位控制器15进行通信;上位控制器15用于接收方向盘转向传感器12和模式选择开关13的信息，计算出后轮转向液压缸活塞杆的位移大小，将此目标位移值传送给执行控制器14;执行控制器14用于接收位移传感器11的位移值、油压传感器10的压力值以及上位控制器15输入的转向模式和活塞杆位移目标值，并根据接收到的转向模式，控制二位三通换向阀4、三位四通换向阀5实现液压缸6的对中功能和锁死/解锁功能;根据接收到的转向模式、活塞杆目标位移值以及活塞杆位移的实际位移值，控制伺服比例阀3，实现活塞杆的位移，进而实现转向功能。
[0014]优选地，所述液压缸6包括:左缸体Ml、右缸体M2、左端盖M3、右端盖M4、活塞杆M5、活塞M6、中间端盖M7、左浮动活塞M8、右浮动活塞M9、锁死销Ml O、弹簧Ml I和锁死腔端盖Ml 2 ；其中，左缸体Ml的右端面与中间端盖M7的左端面焊接在一起，右缸体M2的左端面与中间端盖M7的右端面焊接在一起，从而形成一个缸体，同时，在左端盖M3、右端盖M4、中间端盖M7及相应的密封作用下，将整个液压缸6被分割成左侧的具有转向功能的转向缸和右侧的具有对中功能的对中缸;另外，在对中缸中间位置径向开设与锁死活塞MlO相配合的通孔，在锁死腔端盖M12及密封的作用下，形成具有机械锁死功能的锁死缸;转向缸由所述左缸体M1、中间端盖M2、左端盖M3、活塞M6及活塞杆M5组成，形成左转油腔A和右转油腔B;通过对左转油腔A或右转油腔B通高压油可实现转向功能；对中缸由右缸体M2、中间端盖M7、右端盖M4、左浮动活塞M8、右浮动活塞M9及活塞杆M5组成，形成对中油腔C;当向对中油腔C通高压油，左浮动活塞M8和右浮动活塞M9在高压油的作用下将带动活塞杆环形凸台向对中缸缸体中间位置移动，最终在右缸体环形凸台的限位下，将活塞杆M5推到对中缸中间位置，即实现对中功能;锁死缸由所述锁死销M10、弹簧M11、锁死腔端盖M12及右缸体M2组成，形成锁死油腔E;当锁死油腔E通高压油，锁死销MlO将下移伸入到活塞杆环形凸台的凹槽内，实现活塞杆M5运动的锁死，另一方面，左浮动活塞M8、右浮动活塞M9、右缸体M2，锁死销MlO及活塞杆M5组成解锁油腔D，当解锁油腔D通高压油，锁死销MlO将上移退出活塞杆环形凸台的凹槽，实现活塞杆运动的解锁；当锁死油腔E和解锁油腔D都接通油箱，在弹簧Mll的作用下锁死销Ml O处于解锁状态。
[0015]优选地，所述伺服比例阀3为四位四通电磁阀。
[0016]优选地，所述伺服比例阀3、二位三通换向阀4、三位四通换向阀5、单向阀7、溢流阀
8、蓄能器9和油压传感器10集成在一起。
[0017]优选地，执行控制器14和上位控制器15都为可编程单片机。
[0018]本发明还提供了一种利用系统实现汽车后轮转