一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统及控制方法

一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统，该转向系统包括横向拉杆伸缩缸、左转向助力缸、右转向助力缸、液控单向阀、第一伺服比例阀、第二伺服比例阀以及电联于两阀间的控制器。通过两个伺服比例阀对三个执行器进行电液伺服复合控制，以任意调节两侧转向轮的转角，有效保证了各转向轮满足实现纯滚动所需的阿克曼转向条件，从而实现高响应和高精度的动态转向。优选的该转向系统，还包含外控式的液控单向阀，可将横向拉杆伸缩缸电液锁定，保障系统纯滚动转向效应的同时降低了其高速行驶时的风险，由此提升多轴车辆高速行驶的安全性。本发明还公开了一种面向多轴车辆纯滚动的转向控制方法及一种具有所述转向系统的多轴车辆。
【专利说明】一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统及控制方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统及转向控制方法，应用 于汽车转向领域，本发明还涉及一种具有该电液伺服转向系统的多轴车辆。

【背景技术】
[0002] 大型轮式车辆广泛应用于基础设施建设（如大吨位全地面起重机、大型运梁车和 矿用自卸车等民用装备）及军事重工领域（如大型导弹运输车、重型电子发射车和牵引运 载车等军用特种车辆）。高性能多轴转向可显著提升大型轮式车辆的低速行驶机动灵活性 和高速行驶操纵稳定性，并有助于推动类车机器人、多轮月球车等相关技术的发展，已成为 衡量现代大型重载车辆和前沿运载装备发展水平的关键技术之一，其核心技术突破有着重 要意义。
[0003] 然而，针对大型多轴车辆而言，其转向负载大，且各轮转角间需保证一定的几何关 系，传统的机械摇臂式液压助力转向系统虽然有助于保证各轮间的转角关系，但存在转向 模式单一、灵活性差等明显缺陷。该类系统已逐步向具有灵活性强、动态转向精度高，且驱 动力矩大的电液控制转向系统方向发展。
[0004] 当前，电液控制转向系统设计主要围绕转向梯形机构和电液控制回路两方面展 开：（1)在转向梯形机构方面：通过虚拟样机技术或优化算法对梯形机构进行优化，使优 化后的梯形机构逼近阿克曼机构，从而提高转向精度（如参考专利201110097127. 6和 93104300.x);或通过在梯形机构中添加固定槽滚子副或凸轮转动副，使横向拉杆杆长可 变，实现车轮纯滚动转向，以减小车胎磨损（如参考专利201110154053. 5和01252825. 3)。 (2)电液控制回路方面：采用直接横向拉杆驱动转向方式，如用双出杆液压缸替换横向拉 杆作为执行器，并结合电液控制阀和抑制路面扰动载荷的控制方法，增强转向系统稳定性 (如参考专利EP1852329A2);或采用电液比例系统实现转向，如通过电控换向阀和比例节 流阀分别实现换向和流量精确控制，从而通过各元件的匹配动作实现比例转向，其响应速 度快且转向操作灵敏（如参考专利201210370470. 8);或采用电液伺服系统实现转向，如采 用伺服比例阀控制双转向助力缸，驱动转向梯形转向，不仅驱动负载大且频响高、无零位死 区（如参考专利201010255429. 5)。
[0005] 现有的专利有助于提高多轴车辆的转向灵活性和动态转向精度，但仍存在以下一 些不足，主要表现为： 1) 纯滚动转向梯形机构的优质设计遇到瓶颈。多轴车辆实现全轮纯滚动转向可显 著降低轮胎的磨损，并提高行驶稳定性。然而，由于传统设计转向梯形机构为四杆机构， 通过优化转向梯形机构仅近似而无法严格满足纯滚动的阿克曼转角关系，因而无法实现 真正意义上的纯滚动。此外，通过对转向机构变形进行纯滚动转向的机构（如参考专利 201210423486. (K201010605346. 6等），满足了机构学上的纯滚动条件，却带来转弯半径 大、布置困难等问题。因此，在实现纯滚动转向梯形的机构设计方面仍需进一步提升。 2) 无法有效实现在纯滚动条件下高响应的精确动态转向。多轴车辆的转向系统要求 具有高响应高精度转向梯形，同时也要求各转向轮尽可能满足阿克曼转向条件。当前的转 向系统设计主要围绕上述一方面展开（如专利201010255429. 5通过电液伺服控制提升转 向响应速度和精度；专利201110154053. 5和01252825. 3利用新型结构设计实现纯滚动）。 然而，由于多数具有纯滚动功能的结构设计无法同时有效实现高响应的精确控制，如何实 现结构创新和有效控制相融合，突破纯滚动条件下的高响应精确动态转向系统设计，这方 面仍存在明显不足。 3)纯滚动状态下动态转向的安全性有待加强。针对当前常规转向梯形而言，车辆高速 行驶时常在小转角范围内转向，若此时转向机构出现故障，易产生巨大危害（如轮胎侧滑、 转向失控等），因此其安全性尤为重要。然而，现有具备纯滚动功能的转向机构，在车辆高速 行驶转向安全性方面存在缺陷，有待进一步改进。


【发明内容】

[0006] 本发明目的在于提供一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统，通过双伺服 比例阀对多执行器进行电液伺服复合控制，以保证各转向轮满足实现纯滚动所需的阿克曼 转向条件，并实现高响应和高精度的动态转向；优选的，该转向系统可将横向拉杆伸缩缸电 液锁定，保障转向系统纯滚动转向效应的同时降低其高速行驶时的风险，提升多轴车辆高 速行驶的安全性。本发明的另一目在于提供一种面向多轴车辆纯滚动的转向控制方法。本 发明的目的还在于提供一种具有所述转向系统的多轴车辆。
[0007] 为达到上述目的本发明采用的技术方案之一如下： 一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统，所述多轴车辆包括第一桥和在后各转 向桥，用于在后各转向桥的电液伺服转向系统包括油箱1、液压泵2、第一伺服比例阀4、车 架16、左转向助力缸9、右转向助力缸14 ;左转向助力缸9的有杆腔和右转向助力缸14的 无杆腔形成第一工作油路R1，左转向助力缸9的无杆腔和右转向助力缸14的有杆腔形成第 二工作油路R2,第一工作油路R1和第二工作油路R2两工作油路分别与第一伺服比例阀4 的A、B工作油口相连接； 所述的电液伺服转向系统包括横向拉杆伸缩缸12、第二伺服比例阀22、电子控制系 统； 横向拉杆伸缩缸12的活塞部分与一侧的第一梯形臂10铰接，横向拉杆伸缩缸12的缸 体部分与另一侧的第二梯形臂13铰接； 横向拉杆伸缩缸12的两个工作容腔分别与第二伺服比例阀22的A、B工作油口相连， 分别形成第三工作油路R3和第四工作油路R4 ;第一伺服比例阀4和第二伺服比例阀22的 P口分别与进油油路相连，第一伺服比例阀4和第二伺服比例阀22的T口均与油箱1相通； 电子控制系统用于根据被控转向桥左、右侧轮目标转角计算出横向拉杆伸缩缸的目标 长度，向所述的被控转向桥所在的电液伺服转向系统中的第二伺服比例阀输出与所述横向 拉杆伸缩缸目标长度相对应的指令信号，并向所述的被控转向桥所在的电液伺服转向系统 中的第一伺服比例阀输出与所述右或左侧轮目标转角相对应的指令信号，同时根据所述的 被控转向桥的横向拉杆伸缩缸位移反馈信号和右或左侧轮反馈转角信号，实时调节所述的 各指令信号。
[0008] 横向拉杆伸缩缸12为双出杆缸，所述的横向拉杆伸缩缸两侧有杆腔的有效工作 面积相等。
[0009] 该系统中含有第一液控单向阀5、第二液控单向阀6、第三液控单向阀19和第四液 控单向阀20,其分别串接在第一工作油路R1、第二工作油路R2、第三工作油路R3、第四工作 油路R4四个油路上； 所述的第一液控单向阀5和第二液控单向阀6的先导油均由第一电磁换向阀3控制； 所述的第三液控单向阀19和第四液控单向阀20的先导油均由第一电磁换向阀23控制；所 述的第一电磁换向阀3和第二电磁换向阀23均为两位三通阀。
[0010] 该系统包括第一补油溢流阀组7、第二补油溢流阀组8、第三补油溢流阀组17和第 四补油溢流阀组18,其分别串接在第一工作油路R1、第二工作油路R2、第三工作油路R3、第 四工作油路R4四个油路上。
[0011] 第一补油溢流阀组7、第二补油溢流阀组8、第三补油溢流阀组17和第四补油溢流 阀组18具有相同的结构，其各包括一个溢流阀24和一个单向阀25,且单向阀25与溢流阀 24并联，单向阀25用于使溢流阀24进口与出口之间处于正向截止和反向导通状态。
[0012] 电子控制系统包括：控制器21、用于检测所述转向桥右或左侧轮转角的转角传感 器15、用于检测所述横向拉杆伸缩缸长度的位移传感器11、第一电磁换向阀3和第二电磁 换向阀23 ; 该控制器21电联于第一伺服比例阀4、第二伺服比例阀22、转角传感器15和位移传感 器11、第一电磁换向阀3和第二电磁换向阀23 ; 其中控制器21、第一伺服比例阀4、横向拉杆伸缩缸12和位移传感器11形成横向拉杆 伸缩缸长度的闭环控制；同时控制器21、第二伺服比例阀22、右转向助力缸14、左转向助力 缸9和右或左转角传感器15形成右或左侧轮转角的闭环控制。
[0013] 本发明还包括另一技术特征： 一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统的转向控制方法，包括以下步骤： 步骤一：电液伺服转向系统将被控转向桥的左、右侧轮目标转角信号输入至所述转向 桥的控制器； 步骤二：判断是否需要在转向轮中位左右侧的临界锁定角度范围内锁定横向拉杆伸缩 缸：若不需要，跳转至步骤三；若需要，跳转至步骤九； 步骤三：控制器根据左、右侧车轮目标转角信号计算出横向拉杆伸缩缸的目标长度，并 以该目标长度和右或左侧轮的目标转角作为两个控制目标对系统进行控制； 步骤四：检测被控转向桥横向拉杆伸缩缸的实际长度及右或左侧轮的实际转角； 步骤五：计算横向拉杆伸缩缸实际长度与目标长度间偏差，同时计算右或左侧轮实际 转角与目标转角间偏差； 步骤六：根据横向拉杆伸缩缸长度偏差信号，控制器向第二伺服比例阀发送第一路指 令信号，以控制第二伺服比例阀工作；同时根据右或左侧车轮转角偏差信号向第一伺服比 例阀发送第二路指令信号，以控制第一伺服比例阀工作； 步骤七：第二伺服比例阀输出液压信号控制横向拉杆伸缩缸伸缩，使横向拉杆伸缩缸 的实际长度接近目标长度，第一伺服比例阀输出液压信号控制左、右侧转向助力缸伸缩，使 右或左侧轮的实际转角接近目标转角； 步骤八：控制器根据位移传感器和转角传感器反馈的横向拉杆伸缩缸的实际长度和右 或左侧轮的实际转角，实时调节所述的两路指令信号，在两路指令信号共同控制下，转向梯 形机构实现纯滚动转向，使左、右侧轮达到目标转角； 步骤九：判断右或左侧轮转角是否大于临界锁定转角：若大于，跳转至步骤三；若不大 于，跳转至步骤十； 步骤十：设定第二伺服比例阀处于中位，第二电磁方向阀得电，将第三液控单向阀和第 四液控单向阀的先导油通回油，使横向拉杆伸缩缸锁定。 步骤i^一 ：与步骤十同步，检测被控转向桥右或左侧轮的实际转角； 步骤十二：计算右或左侧轮实际转角与目标转角间偏差； 步骤十三：根据右或左侧车轮转角偏差信号，控制器向第一伺服比例阀发送指令信号 控制第一伺服比例阀工作； 步骤十四：第一伺服比例阀输出液压信号控制左、右侧转向助力缸伸缩，使右或左侧轮 的实际转角接近目标转角； 步骤十五：控制器根据转角传感器反馈的右或左侧轮的实际转角，实时调节所述的指 令信号，在指令信号的控制下，转向梯形机构实现转向，使右或左侧轮达到目标转角。
[0014] 所述的临界锁定转角为正负5°?15°。
[0015] 所述的控制器21为可编程逻辑控制器或单片机，所述控制器的响应频率与所述 第一伺服比例阀4和第二伺服比例阀22的响应频率相适配。
[0016] 本发明具备的有益效果是： 1) 基于电液伺服控制的变长度横向拉杆设计转向梯形机构，突破了优质纯滚动转向机 构的设计瓶颈。通过将横向拉杆伸缩缸替换传统转向梯形中的转向横拉杆，并应用电液伺 服系统对其进行精确控制，使原有转向梯形的四杆机构变为内置横向拉杆伸缩缸的五杆机 构。该机构具备双自由度，可同时控制双侧车轮转向角度，实现双侧车轮的阿克曼转向；同 时，具有布置方便、操作省力且转弯半径小等优点，从结构上为实现高响应、高精度的阿克 曼转向创造了条件。 2) 通过双侧梯形臂和横向拉杆的电液伺服复合控制，实现纯滚动条件下高响应高精度 的动态转向。通过伺服比例阀控制双侧梯形臂，提供转向驱动力矩，实现梯形机构高响应高 精度的转向控制；同时通过伺服比例阀控制横向拉杆伸缩缸，实现伸缩缸高响应的动态变 长度控制。由此通过双伺服比例阀对三个执行器（具有两个自由度）进行电液伺服复合控 制，可任意调节两侧转向轮的转角，实现双侧轮转角完全满足多轴车辆转向所需要的阿克 曼条件，并保障纯滚动转向过程的高响应和高精度。 3) 横向拉杆伸缩缸采用电液控制式锁定，有效提升多轴车辆高速行驶时的安全性。车 辆高速行驶时转向角度常工作在小转角范围，通过电液控制式锁定横向拉杆，将其由变胞 转向梯形重新转化为常规转向梯形。由此，可有效避免机构变胞部分发生故障时所导致的 危险，在保障变胞机构纯滚动转向效应（小转角时，定长度横向拉杆也可近似实现阿克曼 转向）的同时降低其高速行驶时的风险，提升了多轴车辆高速行驶的安全性。

【专利附图】

【附图说明】
[0017] 图1是一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统示意图， 图2是表征横向拉杆长度与两侧轮转角关系的示意图， 图3是一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统的控制原理框图， 图4是本发明电液伺服转向系统的控制方法流程图， 图5是本发明应用于多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统的原理图。
[0018] 图中：1、油箱，2、液压泵，3、第一电磁换向阀，4、第一伺服比例阀，5、第一液控单向 阀，6、第二液控单向阀，7、第一补油溢流阀组，8、第二补油溢流阀组，9、左转向助力缸，10、 第一梯形臂，11、位移传感器，12、横向拉杆伸缩缸，13、第二梯形臂，14、右转向助力缸，15、 转角传感器，16、车架，17、第三补油溢流阀组，18第四补油溢流阀组，19、第三液控单向阀， 20、第四液控单向阀，21、控制器，22、第二伺服比例阀，23、第二电磁换向阀，24、溢流阀，25、 单向阀，R1、第一工作油路，R2、第二工作油路，R3、第三工作油路，R4、第四工作油路。

【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图和实施例，说明本发明的【具体实施方式】。
[0020] 图1是一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统示意图。
[0021] -种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统，所述多轴车辆包括第一桥和在后 各转向桥，用于在后各转向桥的电液伺服转向系统包括油箱1、液压泵2、第一伺服比例阀 4、车架16、左转向助力缸9、右转向助力缸14 ;左转向助力缸9的活塞杆与第一梯形臂10 铰接，其缸体与车架16铰接，且右转向助力缸11的活塞杆与第二梯形臂13铰接，其缸体也 与车架16铰接；左转向助力缸9的有杆腔和右转向助力缸14的无杆腔形成第一工作油路 R1，左转向助力缸9的无杆腔和右转向助力缸14的有杆腔形成第二工作油路R2,R1和R2 两工作油路分别与第一伺服比例阀4的A、B工作油口相连接。
[0022] 所述的电液伺服转向系统还包括横向拉杆伸缩缸12、第二伺服比例阀22和电子 控制系统。
[0023] 横向拉杆伸缩缸12的活塞部分与一侧的第一梯形臂10铰接，横向拉杆伸缩缸12 的缸体部分与另一侧的第二梯形臂13铰接。
[0024] 横向拉杆伸缩缸12的两个工作容腔分别与第二伺服比例阀22的A、B工作油口相 连，分别形成第三工作油路R3和第四工作油路R4 ;第一伺服比例阀4和第二伺服比例阀22 的P口均与进油油路相连，第一伺服比例阀4和第二伺服比例阀22的T口均与油箱1相通。
[0025] 优选地，横向拉杆伸缩缸12为双出杆缸，所述的横向拉杆伸缩缸两侧有杆腔的有 效工作面积相等。
[0026] 优选地，一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统中含有第一液控单向阀5、 第二液控单向阀6、第三液控单向阀19和第四液控单向阀20,其分别串接在Rl、R2、R3、R4 四个油路上。所述的第一液控单向阀5和第二液控单向阀6的先导油均由第一电磁换向阀 3控制；所述的第三液控单向阀19和第四液控单向阀20的先导油均由第一电磁换向阀23 控制；所述的第一电磁换向阀3和第二电磁换向阀23为两位三通阀。
[0027] 优选地，一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统包括第一补油溢流阀组7、 第二补油溢流阀组8、第三补油溢流阀组17、第三补油溢流阀组18,其分别串接在Rl、R2、 R3、R4四个油路上。第一补油溢流阀组7、第二补油溢流阀组8、第三补油溢流阀组17、第四 补油溢流阀组18具有相同的结构，各包括一个溢流阀24和一个单向阀25,且单向阀25与 溢流阀24并联，单向阀25用于使溢流阀24的进口与出口之间处于正向截止和反向导通状 o
[0028] 电子控制系统包括：控制器21、用于检测所述转向桥右（或左）侧轮转角的转角 传感器15、用于检测所述横向拉杆伸缩缸长度的位移传感器11、第一电磁换向阀、第二电 磁换向阀；该控制器21电联于第一伺服比例阀4、第二伺服比例阀22、转角传感器15、位移 传感器11、第一电磁换向阀和第二电磁换向阀。
[0029] 图2是表征横向拉杆长度与两侧轮转角关系的示意图。
[0030] 多轴车辆在转向时，所有车轮均处于纯滚动转向状态，即满足阿克曼转向定理，轮 胎的磨损会显著降低，由此可提高车辆行驶的稳定性和安全性。多轴车辆包括多个转向桥 (一般转向桥数n多3)，当在转向过程中，若要保证各转向轮纯滚动，可依据阿克曼定理计 算得出各轮所需要的转角。以第n桥转向桥为例，如图所示，设经过阿克曼定理计算得出的 纯滚动条件下左右侧轮的转角分别为a"和0n，左右侧轮的梯形臂长度均为m，轮胎处于中 位时梯形臂与转向桥轴的夹角为Y，两侧转向轮主销间的距离为K。
[0031] 传统多轴车辆转向系统均采用转向梯形机构进行驱动，但转向梯形机构驱动的转 向桥仅有一个转向自由度，仅能保证两侧转向轮中的一侧轮转角与目标完全一致；而另一 侧轮转角仅能通过转向梯形机构拟合，尽可能使两侧轮转角满足阿克曼条件，即传统转向 梯形机构不能严格实现左右侧的纯滚动转向。
[0032] 若考虑横向拉杆可自由伸缩，当左右侧轮实现纯滚动转向时，可依据相应转向模 式下的阿克曼定理，计算得出的满足阿克曼转角关系的第n桥左右侧轮转角值即a"和0 n。 依据机构的几何尺寸和几何关系，可计算图中转向横拉杆所在位置CD段的长度，即：

【权利要求】
1. 一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统，所述多轴车辆包括第一桥和在后各 转向桥，用于在后各转向桥的电液伺服转向系统包括油箱（1)、液压泵（2)、第一伺服比例 阀（4)、车架（16)、左转向助力缸（9)、右转向助力缸（14);左转向助力缸（9)的有杆腔和右 转向助力缸（14)的无杆腔形成第一工作油路（R1)，左转向助力缸（9)的无杆腔和右转向助 力缸（14)的有杆腔形成第二工作油路（R2)，第一工作油路（R1)和第二工作油路（R2)两工 作油路分别与第一伺服比例阀（4)的A、B工作油口相连接； 其特征在于：所述的电液伺服转向系统包括横向拉杆伸缩缸（12)、第二伺服比例阀 (22) 、电子控制系统； 横向拉杆伸缩缸（12 )的活塞部分与一侧的第一梯形臂（10 )铰接，横向拉杆伸缩缸 (12)的缸体部分与另一侧的第二梯形臂（13)铰接； 横向拉杆伸缩缸（12)的两个工作容腔分别与第二伺服比例阀（22)的A、B工作油口相 连，分别形成第三工作油路（R3)和第四工作油路（R4);第一伺服比例阀（4)和第二伺服比 例阀（22 )的P 口均与进油油路相连，第一伺服比例阀（4)和第二伺服比例阀（22 )的T 口均 与油箱（1)相通； 电子控制系统用于根据被控转向桥左、右侧轮目标转角计算出横向拉杆伸缩缸的目标 长度，向所述的被控转向桥所在的电液伺服转向系统中的第二伺服比例阀，输出与所述横 向拉杆伸缩缸目标长度相对应的指令信号；同时，向所述的被控转向桥所在的电液伺服转 向系统中的第一伺服比例阀，输出与所述右或左侧轮目标转角相对应的指令信号，并根据 所述的被控转向桥的横向拉杆伸缩缸位移反馈信号和右或左侧轮反馈转角信号，实时调节 所述的各指令信号。
2. 根据权利要求1所述的一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统，其特征在 于：横向拉杆伸缩缸（12)为双出杆缸，所述的横向拉杆伸缩缸两侧有杆腔的有效工作面积 相等。
3. 根据权利要求1所述的一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统，其特征在 于：该系统中还含有第一液控单向阀（5)、第二液控单向阀（6)、第三液控单向阀（19)和第 四液控单向阀（20)，其分别串接在第一工作油路（R1)、第二工作油路（R2)、第三工作油路 (R3)、第四工作油路（R4)四个油路上； 所述的第一液控单向阀（5)和第二液控单向阀（6)的先导油均由第一电磁换向阀（3) 控制；所述的第三液控单向阀（19)和第四液控单向阀（20)的先导油均由第二电磁换向阀 (23) 控制；所述的第一电磁换向阀（3)和第二电磁换向阀（23)均为两位三通阀。
4. 根据权利要求1所述的一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统，其特征在 于：该系统还包括第一补油溢流阀组（7)、第二补油溢流阀组（8)、第三补油溢流阀组（17) 和第四补油溢流阀组（18)，其分别串接在第一工作油路（R1)、第二工作油路（R2)、第三工 作油路（R3)、第四工作油路（R4)四个油路上。
5. 根据权利要求4所述的一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统，其特征在 于：第一补油溢流阀组（7)、第二补油溢流阀组（8)、第三补油溢流阀组（17)和第四补油溢 流阀组（18)具有相同的结构，其各包括一个溢流阀（24)和一个单向阀（25)，且单向阀（25) 与溢流阀（24)并联。
6. 根据权利要求1所述的一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统，其特征在 于：电子控制系统包括：控制器（21)、用于检测所述转向桥右或左侧轮转角的转角传感器 (15)、用于检测所述横向拉杆伸缩缸长度的位移传感器（11)、第一电磁换向阀（3)和第二 电磁换向阀（23); 控制器（21)电联于第一伺服比例阀（4)、第二伺服比例阀（22)、转角传感器（15)、位移 传感器（11)、第一电磁换向阀（3)和第二电磁换向阀（23); 其中控制器（21)、第二伺服比例阀（22)、横向拉杆伸缩缸（12)和位移传感器（11)形成 针对横向拉杆伸缩缸长度的闭环控制；同时控制器（21 )、第一伺服比例阀（4)、右转向助力 缸（14)、左转向助力缸（9)和右或左的转角传感器（15)形成针对右或左侧轮转角的闭环控 制。
7. -种可用于权利要求1所述的一种面向多轴车辆纯滚动的电液伺服转向系统的转 向控制方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤一：电液伺服转向系统将被控转向桥的左、右侧轮目标转角信号输入至所述转向 桥的控制器； 步骤二：判断是否需要在转向轮中位左右侧的临界锁定角度范围内锁定横向拉杆伸缩 缸：若不需要，跳转至步骤三；若需要，跳转至步骤九； 步骤三：控制器根据左、右侧车轮目标转角信号计算出横向拉杆伸缩缸的目标长度，并 以该目标长度和右或左侧轮的目标转角作为两个控制目标对系统进行控制； 步骤四：检测被控转向桥横向拉杆伸缩缸的实际长度及右或左侧轮的实际转角； 步骤五：计算横向拉杆伸缩缸实际长度与目标长度间偏差，同时计算右或左侧轮实际 转角与目标转角间偏差； 步骤六：根据横向拉杆伸缩缸长度偏差信号，控制器向第二伺服比例阀发送第一路指 令信号，以控制第二伺服比例阀工作；同时根据右或左侧车轮转角偏差信号向第一伺服比 例阀发送第二路指令信号，以控制第一伺服比例阀工作； 步骤七：第二伺服比例阀输出液压信号控制横向拉杆伸缩缸伸缩，使横向拉杆伸缩缸 的实际长度接近目标长度，第一伺服比例阀输出液压信号控制左、右侧转向助力缸伸缩，使 右或左侧轮的实际转角接近目标转角； 步骤八：控制器根据位移传感器和转角传感器反馈的横向拉杆伸缩缸的实际长度和右 或左侧轮的实际转角，实时调节所述的两路指令信号，在两路指令信号共同控制下，转向梯 形机构实现纯滚动转向，使左、右侧轮达到目标转角； 步骤九：判断右或左侧轮转角是否大于临界锁定转角：若大于，跳转至步骤三；若不大 于，跳转至步骤十； 步骤十：设定第二伺服比例阀处于中位，第二电磁换向阀得电，将第三液控单向阀和第 四液控单向阀的先导油通回油，使横向拉杆伸缩缸锁定步骤十一：与步骤十同步，检测被控 转向桥右或左侧轮的实际转角； 步骤十二：计算右或左侧轮实际转角与目标转角间偏差； 步骤十三：根据右或左侧车轮转角偏差信号，控制器向第一伺服比例阀发送指令信号 控制第一伺服比例阀工作； 步骤十四：第一伺服比例阀输出液压信号控制左、右侧转向助力缸伸缩，使右或左侧轮 的实际转角接近目标转角； 步骤十五：控制器根据转角传感器反馈的右或左侧轮的实际转角，实时调节所述的指 令信号，在指令信号的控制下，转向梯形机构实现转向，使右或左侧轮达到目标转角。
8. -种可用于权利要求7所述的转向控制方法，其特征在于：所述的临界锁定转角为 正负 5° ~15°。
9. 一种可用于权利要求7所述的转向控制方法，其特征在于：所述的控制器（21)为可 编程逻辑控制器或单片机，所述控制器的响应频率与所述第一伺服比例阀（4)和第二伺服 比例阀（22)的响应频率相适配，且第一伺服比例阀（4)和第二伺服比例阀（22)在5%阀芯 位移下的响应频率不小于40Hz，在100%阀芯位移下的响应频率不小于20Hz。
【文档编号】B62D5/06GK104443025SQ201410626410
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月8日 优先权日:2014年11月8日
【发明者】杜恒, 黄彬, 王健, 陈晖 , 陈淑梅 申请人:福州大学