一种工程机械转向控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工程机械技术领域，特别涉及一种工程机械转向控制系统。
【背景技术】
[0002]在某些危险环境中的特种施工作业领域，常需要工程作业装备具备遥控转向作业功能，为保障工程作业装备的装配调试及日常维护、转运移车以及在作业故障情形下，紧急安全撤离作业现场，同时在正常工作情况下，也需要工程作业装备具备人工手动操作转向作业功能。
[0003]目前，已有针对工程机械施工作业装备的手动/遥控转向控制系统，但多数采用液压流量放大转向控制系统，转向频响低且成本高昂。如专利号为200710195132.4的中国专利实用新型了一种工程机械轮式液压底盘转向控制系统，但该控制系统仅能实现手动转向功能；专利号为201510035562.4的中国专利公开了一种电动转向控制装置，但该控制装置成本高且为纯电控转向，同样仅能实现手动转向功能。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是解决现有的转向控制方法不能实现手动转向功能和电控转向功能同时兼备的问题，提供一种新型的工程机械转向控制系统。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型的方案包括一种工程机械电控转向控制系统，包括方向盘、电控转向电机和用于控制转向的转向控制器;所述方向盘通过方向盘转轴连接到转向系统；所述电控转向电机的输出轴通过离合器及电控转向传动机构与方向盘轴连接;所述离合器的分离和吸合分别可以实现手动转向和电控转向的切换;所述转向控制器的输入端通过信号连接到用于检测转向角度的角度传感器，转向控制器的输出端通过信号连接到电控转向电机。
[0006]进一步的，所述转向系统采用液压助力，包括液压转向器、转向栗和转向油缸;所述转向栗的进油口连接油箱，所述转向栗的出油口连接液压转向器的P 口，液压转向器的T口与油箱相连，形成液压回路，所述液压转向器的工作油口与转向油缸的油口连接，所述方向盘转轴与液压转向器的芯轴固连。
[0007]进一步的，所述电控转向传动机构采用同轴传动、平行轴传动、相交轴传动或空间交错轴传动中的一种。
[0008]在本实用新型中，所述角度传感器设置在方向盘转轴上或电控转向传动机构或电控转向电机上。
[0009]在本实用新型中，所述转向控制器采用可编程逻辑控制器或程序控制器。
[0010]结合上述电控转向系统，本实用新型还可公开了一种匹配的工程机械转向控制方法，包括如下控制步骤:
[0011 ] I)检测转向模式控制指令，通过离合器的吸合和分离执行手动转向或电控转向的模式切换动作；
[0012]2)在电控转向模式中，由转向控制器将当前转向位置角度与目标转向位置角度进行比较，所述目标转向位置角度为控制器读取的目标转向位置值，所述当前转向位置角度由角度传感器检测方向盘转轴的实时角度值，并依据当前角度误差A的数值属性控制电控转向电机，执行相应的转向动作，其中，所述当前角度误差A=当前转向位置角度-目标转向位置角度。
[0013]进一步的，所述当前角度误差△的数值属性为:判断当前角度误差△的绝对值IΔ<ε或者I A I >￡，以及当前角度误差Δ〈O或者Δ>0;当所述角度误差绝对值I Δ |〈ε时，电控转向无动作，保持方向不变；I A |>ε时，则分为两种情况，当所述角度误差Δ>ε时，电控转向电机带动方向盘转轴往右转或往左转；当所述角度误差A <-ε时，电控转向电机带动方向盘转轴往左转或往右转;所述额定角度误差ε为一个预先设定的大于零的固定值。
[0014]具体的，转向控制器检测转向模式控制指令，并控制离合器执行的吸合动作或者分离动作；当离合器吸合时，转向控制系统处于电控转向模式，方向盘处于随动状态，通过电控转向；所述离合器分离时，转向控制系统处于手动转向模式，方向盘可人工转动并改变车辆行驶方向，在离合器分离时，电控转向电机无论转动与否均不能改变车辆的行驶方向；
[0015]当转向控制系统处于电控转向模式，且离合器处于吸合状态，由转向控制器读取外部设备输入的目标转向位置控制指令以及角度传感器检测的方向盘当前转向位置角度数据，并比较判断当前方向转向角度位置与目标转向位置角度的角度误差A，依据角度误差A的数值属性控制电控转向电机执行动作。
[0016]在本实用新型的控制系统中，方向盘及方向盘转轴用以实现手动转向；电控转向传动机构、电控转向电机及角度传感器用以实现电控转向；离合器用以实现两种转向模式的切换。本实用新型所用元器件少成本低，不但能够实现手动转向和电控转向同时共存和切换，有效满足工程车辆特种施工作业功能要求，而且能够在不改变工程车辆原有转向机构的前提下，实现电控转向快速改造。
[0017]以下结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步说明。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型实施例1的模块示意图。
[0019]图2为本实用新型实施例1的结构示意图。
[0020]图3为本实用新型实施例2的结构示意图。
[0021 ]图4为本实用新型的控制流程图。
[0022]附图标号:
[0023]1-方向盘2-电控转向电机3-液压动力系统
[0024]4-转向执行机构 5-转向控制器6-转向控制动力系统
[0025]8-方向盘转轴9-电控转向传动机构 9a_转轴端传动轮
[0026]9b_电机端传动轮 10-液压转向器11-转向栗
[0027]12-油箱13-左转向油缸14-右转向油缸
[0028]15-角度传感器 17-离合器17a-离合器a端
[0029]17b-离合器b端
【具体实施方式】
[0030]实施例1
[0031]具体参见图1和图2，一种实施本实用新型的工程机械转向控制系统，应用在液压助力的工程转向系统中，它包括方向盘1、电控转向电机2、液压动力系统3、转向执行机构4、转向控制器5五大部分;其中方向盘1、转向控制器5、电控转向电机2连同方向盘转轴8、电控转向传动机构9、角度传感器15和离合器17等部件构成转向控制动力系统6，可分别实现手动转向和电控转向的切换；电控转向传动机构9由转轴端传动轮9a和电机端传动轮9b构成，本实施例的传动机构采用齿轮传动；离合器17由离合器a端17a和离合器b端17b构成;液压动力系统3由液压转向器10、转向栗11和油箱12构成;转向执行机构4由左转向油缸13和右转向油缸14构成。
[0032]液压动力系统3包括转向栗11、液压转向器10、油箱12等液压部件，其中转向栗11的出油口连接液压转向器1的P 口，液压转向器1的回油口 T 口与油箱12相连，由此构成液压回路。
[0033]转向执行机构4包括左转向油缸13和右转向油缸14，分别控制两侧转向轮的转向执行动作，其中左转向油缸13的有杆腔与右转向油缸14的无杆腔相连，并最终连接至液压转向器10的A口，左转向油缸13的无杆腔与右转向油缸14的有杆腔相连，并最终连接至液压转向器10的B 口。
[0034]如图2所示，转向控制动力系统6中方向盘7与方向盘转轴8固连，方向盘转轴8与液压动力系统3中液压转向器10的芯轴固连，以此实现手动转向；电控转向传动机构9包括转轴端传动轮9a和电机端传动轮9b，转轴端传动轮9a与方向盘转轴8同轴固连，电机端传动轮9b—端与离合器17的离合器a端17a固连，另一端通过机械传动方式与转轴端传动轮9a相连，并传递运动和动力，传动比为i，电控转向传动机构9可采用齿轮传动或同步带轮传动的方式。离合器17包括离合器a端17a和离合器b端17b，离合器a端17a与离合器b端17b同轴布置，通过电控方式实现吸合与分离；当离合器a端17a和离合器b端17b吸合时，离合器a端17a和离合器b端17b固连在一起传递运动和动力，使离合器17两端具有相同的转速;当离合器a端17a和离合器b端17b分离时，离合器a端17a和离合器b端17b没有物理连接，不再传递运动和动力，离合器a端17a不能随离合器b端17b同步运动;离合器b端17b与电控转向电机16的输出轴同轴固连。角度传感器15与方向盘转轴8同轴相连，以直接测量方向盘转轴8的转动角度，角度传感器15的数据输出端连接到转向控制器5。
[0035]另外，角度传感器15还可以与电控转向电机16的输出轴末端同轴相连，也可以与离合器17同轴相连，通过电控转向传动机构的传动比i来间接检测方向盘的角度信号。方向盘转轴8的转角Θ1与电控转向电机16的输出轴转角Θ2的计算关系式为: