一种拖拉机电子液压转向实验平台的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种拖拉机电子液压转向实验平台，包括方向盘和分别与方向盘转动轴相连的转矩传感器和转角传感器，方向盘的转动轴上依次转动连接有联轴器、电机减速器、路感电机及驱动，转矩传感器、转角传感器的信号采集端连接在方向盘的转动轴上，信号输出端连接ECU控制器的信号输入端，ECU控制器的信号输入端还与霍尔电流传感器连接，控制输出端与转向动力装置和转向动力阻力装置通信连接。本实用新型的电子液压转向系统可以由主控制器根据车辆的行驶工况实时设置可变传动比，同时可模拟车辆转向执行装置所受的阻力，真实反映了拖拉机转向系统对驾驶员转向输入的响应能力。
【专利说明】一种拖拉机电子液压转向实验平台
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种拖拉机转向模拟装置，具体来讲是一种拖拉机电子液压转向 实验平台。
【背景技术】
[0002] 由于拖拉机工作条件差，经常在崎岖不平的土地上行驶，因此转向系统性能直接 影响拖拉机行驶过程中操纵稳定性、安全性和舒适性。转向系统经历了传统的机械式转向、 液压助力转向系统和电动助力转向系统等阶段，对驾驶员操纵稳定性、舒适性方面有了较 大的改进。上述转向系统的共同点是操纵机构和转向执行机构之间存在着机械连接，传动 比固定，车辆的转向特性随车速而发生变化；当前电子控制技术的迅猛发展给转向系统带 来了技术上的改革和创新；电子技术正在逐步应用于转向系统中，即当前转向技术的研究 热点为电子转向；电子转向取消了操纵机构和转向执行机构之间的机械连接，通过电子控 制单元将驾驶员的转向意图传递给转向执行机构并实时反馈信息，电子转向技术的电子控 制单元可以设置任意传动比，从而摆脱传统转向定传动比限制，补偿了随车速变化的参数， 使得车辆转向特性不随车速而发生变化，提高了车辆驾驶主动安全性和稳定性。拖拉机转 向系统从研发到量产应用需要经历物理样机设计、台架试验、实车测试和修改完善等一系 列阶段；电子转向系统因取消了操纵机构和转向执行机构之间的机械连接，控制系统中控 制逻辑算法较为复杂，可靠性和安全性有待进一步验证，因而在进行实车测试之前必须对 系统的软件和硬件进行充分调试，直到系统具有最佳性能。因而电子转向仿真试验台架搭 建在电子转向系统开发过程中显得尤为重要，可以为实车测试做好充分的准备。在电子转 向仿真试验台架搭建中，为了能够实时仿真出转向时转向机构的受力环境从而获得更为准 确的试验数据，因此对路面转向阻力的模拟是试验台架的重要组成部分，其主要是用于模 拟车辆转向执行装置所受到的阻力。
[0003] 检索发现，目前对转向阻力模拟主要采用弹簧来进行的，如申请号为 200820081713. 5的中国专利采用一端固定的弹簧模拟阻力，模拟的阻力大小与弹簧的压缩 量或伸长量成线性变化，一旦选定弹簧则弹簧刚度保持不变，即侧向阻力只和弹簧长度有 关，精确度不能满足试验要求，不能反映实际试验过程的阻力情况。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种电子液压转向 系统和针对液压缸进行阻力模拟控制的拖拉机电子液压转向实验平台。
[0005] 为了达到以上目的，本实用新型的拖拉机电子液压转向实验平台，包括方向盘和 分别与方向盘转动轴相连的转矩传感器和转角传感器，其改进之处在于，方向盘的转动轴 上依次转动连接有联轴器、电机减速器、路感电机及驱动，转矩传感器、转角传感器的信号 采集端连接在方向盘的转动轴上，信号输出端连接ECU控制器的信号输入端，ECU控制器的 信号输入端还与霍尔电流传感器连接，控制输出端与转向动力装置和转向动力阻力装置通 信连接。
[0006] 本实用新型的优选方案是：
[0007] 进一步的，转向动力装置主要由通过转向油路连接在液压油箱上的转向油缸组 成，转向油路包括第一供油管和第一回油管，在第一供油管上从转向油缸连接端向下依次 设有伺服阀、第一管路过滤器、第一单向阀、第一油泵和第一吸油过滤器，第一回油管的一 端连通转向油缸的出油端，另一端通过伺服阀连通至液压油箱，在伺服阀和第一管路过滤 器之间的第一供油管与第一回油管之间分别桥接有第一叠加式溢流阀和第一比例溢流阀， 该油路设计精简、流畅、安全。
[0008] 再进一步的，转向动力阻力装置主要由通过转向加载油路连接在液压油箱上的转 向加载油缸组成，所述转向加载油路包括第二供油管、第三供油管和第二回油管，在所述第 二供油管上从转向加载油缸连接端向下依次设有第二电磁阀、第二管路过滤器、第二单向 阀、第二油泵和第二吸油过滤器，所述第三供油管的一端连通转向加载油缸的出油端，另一 端通过所述第二电磁阀、第二油泵和第二吸油过滤器连通至所述液压油箱，所述第二电磁 阀和第二管路过滤器之间的第二供油管上设有第二叠加式溢流阀和第二比例溢流阀，所述 第二叠加式溢流阀桥接在第二供油管与第三供油管之间，所述第二比例溢流阀的一路通过 第三供油管连通液压油箱，另一路通过溢流阀连通第二回油管，在所述第三供油管上设有 第三单向阀；本技术方案提出了一种新的油路走向设计，通过转向加载油缸对转向油缸施 加一个反作用力来模拟车辆转向执行装置所受的阻力。
[0009] 更进一步的，还包括蓄能器，蓄能器的管路通过高压球阀连通至液压油箱，蓄能器 与第一供油管和/或第二供油管之间桥接有压力表，在压力表上串接有阀门开关，蓄能器 是液压气动系统中的一种能量储蓄装置，它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或 位能储存起来，当系统需要时，又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新 补供给系统，当系统瞬间压力增大时，它可以吸收这部分的能量，以保证整个系统压力正 堂 巾。
[0010] 更进一步的，转向加载油缸和转向油缸上分别设有第二直线位移传感器、第一直 线位移传感器和若干压力传感器，在第一直线位移传感器上设有角度传感器，在第二直线 位移传感器上设有拉压力传感器，第一直线位移传感器和第二直线位移传感器之间通讯连 接，角度传感器将检测到的角度变化传递给第一直线位移传感器，该处增加这些传感器的 目的在于：通过电子控制单元将驾驶员的转向意图传递给转向油缸构并实时反馈信息，电 子转向技术的电子控制单元可以设置任意传动比，从而摆脱传统转向定传动比限制。
[0011] 进一步的，第一油泵和第二油泵的动力输入端上均连有电机，这种设计可以在蓄 能器的基础上进一步增强液压输出力。
[0012] 本实用新型有益效果为：拖拉机的电子液压转向系统可以由主控制器根据车辆的 行驶工况实时设置可变传动比，同时可模拟车辆转向执行装置所受的阻力，真实反映了拖 拉机转向系统对驾驶员转向输入的响应能力，降低路面实际测试的风险，提高了整个实验 系统的可靠性和安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0014] 图1为实施例1中液压转向平台的整体结构示意图；
[0015] 图2为本实用新型中拖拉机转向油缸油路模拟装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016] 实施例一
[0017] 本实用新型提供的液压转向实验平台，如图1所示，主要由转矩传感器1、转角传 感器2、联轴器3、电机减速器4、路感电机及驱动5、霍尔电流传感器6、ECU控制器7、转向 动力装置8和转向动力阻力装置9组成，方向盘转动轴上依次转动连接有联轴器3、电机减 速器4、路感电机及驱动5,转矩传感器1和转角传感器2的信号采集端连接在方向盘转动 轴上，转矩传感器1和转角传感器2的信号输出端连接ECU控制器7, ECU控制器7分别与 霍尔电流传感器6、转向动力装置8和转向动力阻力装置9通信连接，当方向盘转动时，转角 传感器2和转矩传感器1将方向盘转动信息传给E⑶控制器7, E⑶控制器7经过内部的计 算处理后输出相应的控制电流使得转向动力装置8产生推力进行转向，而转向动力阻力装 置9根据转向动力装置8产生推力大小产生相匹配的反作用力来模拟车辆转向执行装置所 受的阻力。
[0018] 转向动力装置8和转向动力阻力装置9的具体结构如图2所示，主要由分别通过 转向油路和转向加载油路连接在液压油箱10上的转向油缸72和转向加载油缸56组成，转 向油路包括第一供油管和第一回油管，第一供油管上从转向油缸72连接端向下依次设有 伺服阀68、第一管路过滤器61、第一单向阀60、第一油泵58和第一吸油过滤器57,第一回 油管一端连通转向油缸72的出油端，第一回油管的另一端通过伺服阀68连通至液压油箱 10,在伺服阀68和第一管路过滤器61之间的第一供油管与第一回油管之间分别桥接有第 一叠加式溢流阀67和第一比例溢流阀63 ;转向加载油路包括第二供油管、第三供油管和第 二回油管，第二供油管上从转向加载油缸56连接端向下依次设有第二电磁阀51、第二管路 过滤器45、第二单向阀42、第二油泵39和第二吸油过滤器38,第三供油管一端连通转向加 载油缸56的出油端，第三供油管的另一端通过第二电磁阀51、第二油泵39和第二吸油过滤 器38连通至液压油箱10,第二电磁阀51和第二管路过滤器45之间的第二供油管上设有 第二叠加式溢流阀50和第二比例溢流阀49,第二叠加式溢流阀50桥接在第二供油管与第 三供油管之间，第二比例溢流阀49 一路通过第三供油管连通液压油箱10,第二比例溢流阀 49另一路通过溢流阀43连通第二回油管，在第三供油管上设有第三单向阀41 ;第一油泵 58和第二油泵39的动力输入端上连有电机59、40,还包括蓄能器46和66,蓄能器46的管 路通过高压球阀44连通至液压油箱10,蓄能器46与第二供油管之间桥接有压力表48,在 压力表48上串接有阀门开关47,蓄能器66的管路通过高压球阀62连通至液压油箱10,蓄 能器66与第一供油管之间桥接有压力表65,在压力表65上串接有阀门开关64,转向加载 油缸56和转向油缸72上分别设有第二直线位移传感器75、第一直线位移传感器73,转向 加载油缸56上设有压力传感器52和53,转向加载油缸72上设有压力传感器70和69,在 第一直线位移传感器73上设有角度传感器74,在第二直线位移传感器75上设有拉压力传 感器55,第一直线位移传感器73和第二直线位移传感器75之间通讯连接，角度传感器74 将检测到的角度变化和第一直线位移传感器73检测到的实际位移传送给ECU控制器7,由 ECU控制器7来控制伺服阀68和第二电磁阀51开启相应的开度和方向。
[0019] 除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变 换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
【权利要求】
1. 一种拖拉机电子液压转向实验平台，包括方向盘和分别与方向盘转动轴相连的转 矩传感器和转角传感器，其特征是：所述方向盘的转动轴上依次转动连接有联轴器、电机减 速器、路感电机及驱动，所述转矩传感器、转角传感器的信号采集端连接在方向盘的转动轴 上，信号输出端连接ECU控制器的信号输入端，所述ECU控制器的信号输入端还与霍尔电流 传感器连接，控制输出端与转向动力装置和转向动力阻力装置通信连接。
2. 根据权利要求1所述的拖拉机电子液压转向实验平台，其特征是：所述转向动力装 置主要由通过转向油路连接在液压油箱上的转向油缸组成，所述转向油路包括第一供油管 和第一回油管，在所述第一供油管上从转向油缸连接端向下依次设有伺服阀、第一管路过 滤器、第一单向阀、第一油泵和第一吸油过滤器，所述第一回油管的一端连通转向油缸的出 油端，另一端通过所述伺服阀连通至液压油箱，在所述伺服阀和第一管路过滤器之间的第 一供油管与第一回油管之间分别桥接有第一叠加式溢流阀和第一比例溢流阀。
3. 根据权利要求1所述的拖拉机电子液压转向实验平台，其特征在于：所述转向动力 阻力装置主要由通过转向加载油路连接在液压油箱上的转向加载油缸组成，所述转向加 载油路包括第二供油管、第三供油管和第二回油管，在所述第二供油管上从转向加载油缸 连接端向下依次设有第二电磁阀、第二管路过滤器、第二单向阀、第二油泵和第二吸油过滤 器，所述第三供油管的一端连通转向加载油缸的出油端，另一端通过所述第二电磁阀、第二 油泵和第二吸油过滤器连通至所述液压油箱，所述第二电磁阀和第二管路过滤器之间的第 二供油管上设有第二叠加式溢流阀和第二比例溢流阀，所述第二叠加式溢流阀桥接在第二 供油管与第三供油管之间，所述第二比例溢流阀的一路通过第三供油管连通液压油箱，另 一路通过溢流阀连通第二回油管，在所述第三供油管上设有第三单向阀。
4. 根据权利要求2或3所述的拖拉机电子液压转向实验平台，其特征在于：还包括蓄 能器，所述蓄能器的管路通过高压球阀连通至液压油箱，所述蓄能器与第一供油管和/或 第二供油管之间桥接有压力表，在所述压力表上串接有阀门开关。
5. 根据权利要求2或3所述的拖拉机电子液压转向实验平台，其特征在于：所述转向 加载油缸和转向油缸上分别设有第二直线位移传感器、第一直线位移传感器和若干压力传 感器，在所述第一直线位移传感器上设有角度传感器，在所述第二直线位移传感器上设有 拉压力传感器，所述拉压力传感器和所述角度传感器之间通讯连接。
【文档编号】G01M17/06GK203869881SQ201420226186
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】鲁植雄, 梅士坤, 吴俊淦, 常江雪, 徐浩 申请人:南京农业大学