起重机的转向控制系统及汽车起重机的制作方法

本发明涉及汽车起重机技术领域，具体地，涉及一种起重机的转向控制系统及汽车起重机。

背景技术：

当今工程车辆的使用越来越广泛，人们对安全性越来越重视，而车辆行驶安全性密切关系着人们的生命财产，因此国家法规对车辆转向系统进行了规定：转向系统中的液压、气压或电气部件部分或全部失效后，转向系统必须有控制汽车行驶方向的能力。

重型工程车辆如汽车起重机由于转向轴较多且轴荷较大，仅靠驾驶员转动方向盘很难实现转向，因此一般还需助力装置。这样，当重型工程车辆正常行驶时由于发动机或转向泵等发生故障时，仅靠驾驶员转动方向盘很难实现车辆的转向，从而无法满足法规要求的应急转向能力。为满足该法规的要求，目前汽车起重机一般在变速箱上引出一个取力口用于安装应急转向泵，由变速箱提供动力驱动应急转向泵，当车辆在公路上正常行驶时，应急转向泵和转向油泵同时工作，选择阀根据转向油泵输出流量的大小，来控制应急泵输出的流量是卸荷还是进入转向液压助力系统；行驶时当发动机或转向泵等发生故障时，选择阀检测到转向泵输出流量小于某一值时，选择阀把应急转向泵输出的流量接入转向液压助力系统，依靠车辆行驶时的惯性反拖应急转向泵工作，从而实现应急助力转向。

具体地在现有技术中，汽车起重机的转向控制系统如图1所示，包括转向液压油箱1、与转向液压油箱1相连的主转向油泵2、与主转向油泵2相连的选择阀3、与选择阀3相连的转向器4、与主转向油泵2并联于转向液压油箱1与选择阀3之间的应急转向泵5，以及与转向器相连的助力油缸6，其中主转向油泵2由发动机引出一个PTO取力口驱动，应急转向油泵5由变速器或分动箱引出一个取力口驱动，转向器4和助力油缸6可以为单独的部件，也可以组合成整体式动力方向器。车辆正常行驶时应急转向泵5和主转向油泵2同时工作，主转向油泵2输出的压力油经选择阀3的P1油口和A油口进入转向器4，同时应急转向泵5输出的压力油经选择阀3的P2油口和T油口返回转向液压油箱1。当主转向泵2因失效而停止运转时，应急转向泵5输出的压力油经换向阀3的P2油口和A油口进入转向器4，为转向器4提供转向助力，能够保证车辆直线行驶或转向。

但是上述现有技术至少存在以下缺点：

1、由于应急转向泵由变速器或分动箱引出一个取力口驱动，因此应急转向泵的供能大小与车辆速度有关，车速较大时，应急转向泵转速也较快，能提供合适大小的液压助力；车速较小时，提供的液压助力也较小。在车速很小或车速为零时会失去转向助力，因此目前的应急转向技术效果受到车速的限制，存在着一定不足；

2、现有技术中当转向液压系统漏油或转向液压油箱损坏导致液压油缺失时，转向助力功能失效，同时应急转向系统也将无法工作；

3、现有技术中当车辆出现发动机或转向泵等故障时，对于多轴转向重载车辆仅靠驾驶员转动方向盘很难实现转向，因此无法采用拖动行驶方法移动车辆；

4、现有技术中当拖动行驶时需要把变速箱或分动箱同传动轴脱开，安装在变速箱或分动箱上的应急转向泵将无法工作，此时车辆无应急功能。

5、现有技术中当车辆正常行驶时应急转向泵一直处于工作状态，需消耗能量。

因此，针对多轴转向重载车辆，一种能够保证在发生发动机、转向泵、变速箱、分动箱或转向液压油箱失效时仍然能够应急转动方向盘来控制车辆行驶的方法是本领域技术人员目前需要解决的技术问题之一。

技术实现要素：

本发明提供一种起重机的转向控制系统及汽车起重机，以保证在发动机、转向油泵、变速箱、分动箱或转向液压油箱失效时仍然能够应急助力转向。

为了实现上述目的，本发明提供一种起重机的转向控制系统，该转向控制系统包括下车发动机、转向泵和下车液压油箱、上车发动机、上车液压泵和上车液压油箱，所述下车液压油箱与所述转向泵相连通，所述转向泵由所述下车发动机驱动，所述上车液压油箱与所述上车液压泵相连通，所述上车液压泵由所述上车发动机驱动，还包括与所述转向泵和与所述上车液压泵均连通的转向器，以及与所述上车发动机和所述下车发动机均电连接的车辆控制器，其中，所述车辆控制器用于控制下车发动机驱动转向泵向所述转向器泵送液压油或者控制上车发动机驱动上车液压泵向所述转向器泵送液压油。

进一步地，当所述车辆控制器判断所述起重机处于正常行驶状态时，所述车辆控制器控制所述下车发动机驱动所述转向泵向所述转向器泵送液压油；当所述车辆控制器判断所述起重机处于非正常行驶状态时，所述车辆控制器控制所述上车发动机驱动所述上车液压泵向所述转向器泵送液压油。

进一步地，所述转向控制系统还包括用于检测所述转向泵的出油口压力的压力传感器、用于检测所述起重机车速的车速传感器，所述压力传感器和所述车速传感器分别信号连接所述车辆控制器，所述车辆控制器用于实时接收所述压力传感器和所述车速传感器的检测信号，当所述起重机的车速不为零且所述转向泵的出口压力为零时所述车辆控制器判断所述起重机处于非正常行驶状态。

进一步地，所述转向控制系统包括助力油缸和控制阀，所述助力油缸的无杆腔与所述转向器相连，所述控制阀包括进油口、第一出油口和第二出油口，其中所述进油口与所述助力油缸的有杆腔相连，所述第一出油口与所述下车液压油箱相连，所述第二出油口与所述上车液压油箱相连，所述控制阀的控制腔与所述车辆控制器信号连接，所述控制阀位于第一工作状态时，所述进油口与第一出油口相连通，所述控制阀位于第二工作状态时，所述进油口与第二出油口相连通。

进一步地，所述转向控制系统包括分别用于检测所述下车液压油箱和所述上车液压油箱的油液量的第一油位传感器和第二油位传感器，所述第一油位传感器和第二油位传感器均与所述车辆控制器信号连接，所述车辆控制器用于实时接收所述第一油位传感器和第二油位传感器的检测信号，当判断所述下车液压油箱和所述上车液压油箱两者中的一者的油液小于预设油液值时，控制两者中的另一者向所述一者补油。

进一步地，所述转向控制系统还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀的进油口与所述转向泵出油口相连，所述第一单向阀的出油口与所述转向器相连，所述第二单向阀的进油口与所述上车液压泵出油口相连，所述第二单向阀的出油口与所述转向器相连。

进一步地，所述转向控制系统还包括第一溢流阀和第二溢流阀，所述第一溢流阀的进油口与所述转向泵出油口相连，所述第一溢流阀的出油口与所述下车液压油箱相连，所述第二溢流阀的进油口与所述上车液压泵出油口相连，所述第二溢流阀的出油口与所述上车液压油箱相连。

进一步地，所述转向控制系统还包括设置于所述起重机的驾驶室操作台上的应急启动控钮，所述应急启动控钮用于启动所述上车发动机。

进一步地，所述转向控制系统还包括设置于所述起重机的驾驶室操作台上的补油启动控钮，所述补油启动控钮用于启动所述上车液压油箱与所述下车液压油箱之间的液压油互补。

相应地，本发明还提供一种汽车起重机，该汽车起重机包括上述的转向控制系统。

通过上述技术方案，起重机转向动力来源为下车发动机或上车发动机，使车辆行驶中发生下车发动机、转向泵或下车液压油箱等故障时仍能利用上车发动机和上车液压油箱提供动力和油源以应急转向，同时起重机的应急转向不受车速及复杂传动链的影响。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中起重机的转向控制系统的结构示意图；

图2是本发明提供的起重机的转向控制系统的结构示意图；

图3是本发明提供的起重机的转向控制系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明提供的起重机的转向控制系统及汽车起重机的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提供的一种起重机的转向控制系统主要用于汽车起重机。通常，汽车起重机有上、下车两个发动机和上、下车液压油箱，下车液压油箱和下车发动机为车辆行走、支腿伸缩等提供动力及油源，上车发动机和上车液压油箱为起重机起重作业提供动力及油源。本发明利用汽车起重机的这种特点，利用上车发动机或下车发动机为车辆提供转向动力，以在车辆行驶过程中发生发动机、转向泵、变速箱、分动箱或转向液压油箱等故障时仍能够利用上车发动机和上车液压油箱提供动力及油源以应急力转向。

根据本发明的一个实施方式，图2为本发明提供的起重机转向控制系统的结构示意图，图3为本发明提供的起重机转向控制系统的结构框图，如图2和图3所示，转向控制系统包括下车发动机10、上车发动机20、下车液压油箱11、上车液压油箱21、转向泵12、上车液压泵22、转向器40、助力油缸50、车辆控制器30，其中上车液压油箱21与上车液压泵22相连通，上车液压泵22由上车发动机20驱动，下车液压油箱11与转向泵12相连通，转向泵12由下车发动机10驱动，上车液压泵22和转向泵12均与转向器40相连通，车辆控制器30与上车发动机20和下车发动机10均电连接，转向器40与助力油缸50的无杆腔相连，车辆控制器30用于控制下车发动机10驱动转向泵12向转向器40泵送液压油或者控制上车发动机20驱动上车液压泵22向转向器40泵送液压油。

现有技术中，起重机的转向控制系统由下车发动机提供动力，当下车发动机或转向泵等发生故障时，通常的做法是在起重机上配制一个专门用于应急的应急泵给转向器提供动力。而在本发明的上述方案中，由下车发动机驱动的转向泵和由上车发动机驱动的上车液压泵均与转向器相连，并由车辆控制器控制两者中的一者向转向器泵送液压油，这样在其中一者出现故障时，仍可以利用另一者提供动力以应急助力转向。由于起重机转向的动力来源为下车发动机或上车发动机，因此起重机的应急转向不受车速的影响，也不受复杂的传动链(即发动机、变速箱和分动箱)的限制。同时，下车液压油箱和上车液压油箱分别为转向泵和上车液压泵提供油源，使得当下车液压油箱发生故障时，仍可以利用上车液压油箱为转向器提供油源，这样上车和下车的液压助力系统完全独立，使得起重机的转向更加安全可靠。特别地在该方案中，无需要增加其他额外的部件，仅是直接利用汽车起重机现有的部件，即下车液压油箱和下车发动机或上车液压油箱和上车发动机就可实现起重机的转向或应急转向，使起重机的转向控制系统更加简单可靠，且使用成本更低。

根据本发明的一个实施方式，当车辆控制器30判断起重机处于正常行驶状态时，车辆控制器30控制下车发动机10驱动转向泵12向转向器40泵送液压油；当车辆控制器30判断起重机处于非正常行驶状态时，车辆控制器30控制上车发动机20驱动上车液压泵22向转向器40泵送液压油。

通常，起重机在路面正常行驶时，由下车发动机为车辆提供行走动力，此时，由下车发动机为起重机的转向提供动力是很方便的。而当起重机处于非正常行驶状态时，如起重机的下车发动机熄火滑坡转向、倒车转向、转向泵失效、车辆拖车或下车液压油箱损坏等工况时，起重机利用上车液压油箱上、上车发动机及上车液压泵提供应急转向的动力，使得起重机能够得到稳定持续的转向助力。即本发明中的转向控制系统在不同的情况下由两个不同的液压助力系统供能，可提供稳定持续的转向助力，其不受车速、发动机、变速箱、分动箱和下车液压油箱等因素的影响；同时两个不同的液压助力系统分别在起重机正常行驶和非正常行驶的状态下起作用，这样避免了现有技术中应急转向泵在车辆正常行驶时也一直处于工作状态的情形，可以减少能量的消耗，节省使用成本。

进一步，为了便于车辆控制器在恰当的时候及时控制上车发动机及上车液压泵为起重机提供应急的转向助力，根据本发明的一个实施例，转向控制系统还包括用于检测转向泵的出油口压力的压力传感器60、用于检测起重机车速的车速传感器70，压力传感器60和车速传感器70分别信号连接车辆控制器30，车辆控制器30用于接收压力传感器60和所述车速传感器70的检测信号，当起重机车速不为零且转向泵12的出口压力为零时则车辆控制器30判断起重机处于非正常行驶状态。其中，压力传感器60可以设置在转向泵12的出油口处，而车速传感器70可以设置在能够检测到起重机的车速的任何合适的地方，如设置在发动机的传动机构上。

车辆控制器实时接收压力传感器及车速传感器的检测信号并进行判断，如果符合预先设定的条件，即起重机车速不为零且转向泵的出口压力为零，立即自动控制上车发动机驱动上车液压泵泵送液压油给转向器，以确保起重机的应急转向。

优选地，转向控制系统还包括设置于起重机的驾驶室操作台上的应急启动控钮，该应急启动控钮用于启动所述上车发动机10。即当自动控制失效时，可以通过应急启动按钮启动上车发动机，以带动上车液压泵向转向器泵送液压油，以实现起重机的应急转向，确保起重机的行驶过程中安全。

为了便于驾驶员知晓起重机的情况，优选地，本实施例的转向控制系统还包括设置于起重机的驾驶室操作台上的故障指示灯，当车辆控制器30判断起重机车速不为零且转向泵的出口压力为零时控制点亮该故障指示灯。

通过设置故障指示灯，可以使驾驶员在起重机的转向系统发生故障时第一时间得到信息，以便驾驶员提早进行其他安排和打算，也有利于保证驾驶员和起重机的安全。

由上可知，本发明的转向控制系统没有增加其他辅助动力源为起重机的应急转向提供动力，一方面减少了起重机的使用成本，另一方面简化了转向控制系统，仅仅是在现有起重机的结构上进行了很小的改动即可以实现起重机的应急转向。除此之外，该转向控制系统还能够实现上车液压油箱和下车液压油箱的油液互补。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，转向控制系统包括控制阀80，控制阀80包括进油口、第一出油口和第二出油口，其中进油口与助力油缸50的有杆腔相连，第一出油口与下车液压油箱11相连，第二出油口与上车液压油箱21相连，控制阀80的控制腔与车辆控制器30信号连接。在第一工作状态下，控制阀80的进油口与第一出油口相通，当控制阀80的控制腔接收到控制信号后，控制阀移动到第二工作状态，在该第二工作状态下，控制阀80的进油口与第二出油口相通。当起重机正常行驶情况下，下车发动机10驱动转向泵12向转向器40泵送液压油，转向器40中的液压油经液压油管进入助力油缸50的无杆腔，使助力油缸50的活塞向外伸出，即给予起重机一定的转向助力，从助力油缸40有杆腔流出的液压油通过控制阀80的进油口及第一出油口回到下车液压油箱11。当起重机非正常行驶情况下，车辆控制器30控制上车发动机20驱动上车液压泵22向转向器40泵送液压油且控制控制阀80转换到第二工作状态，转向器40中的液压油经液压油管进入助力油缸50的无杆腔，使助力油缸50的活塞向外伸出，即给予起重机一定的转向助力，从助力油缸50有杆腔流出的液压油通过控制阀80的进油口及第二出油口回到上车液压油箱21。由此可知，通过设置控制阀可以使下车的液压转向助力系统(下车发动机、转向泵及转向器及助力油缸、下车液压油箱组成的系统)与上车的液压转向助力系统(上车发动机、上车液压泵及转向器及助力油缸、上车液压油箱组成的系统)完全独立，互不影响。进一步，根据本发明的一个实施例，转向控制系统还包括分别设置于下车液压油箱11和上车液压油箱21的第一油位传感器13和第二油位传感器23，第一油位传感器13和第二油位传感器23分别用于检测下车液压油箱11和上车液压油箱21中油液的多少，第一油位传感器13和第二油位传感器23均与车辆控制器30信号连接，车辆控制器30实时接收第一油位传感器13和第二油位传感器23的检测信号，当其中一者的油液不足时，车辆控制器30启动补油模式。

如可以预先设置一个最低的预设油液值，当第一油位传感器13检测到下车液压油箱11油液低于该预设油液值时，车辆控制器30启动补油模式，即车辆控制器30控制启动上车发动机10，上车发动机10带动上车液压泵12从上车液压油箱11吸取液压油进入转向器40、助力油缸50，并且车辆控制器30控制控制阀80转换到第二工作状态，使助力油缸50中的液压油返回下车液压油箱11，直到第一油位传感器13检测到下车液压油箱11油液大于该预设油液值时，车辆控制器30控制控制阀80转换到第一工作状态，使助力油缸80中的液压油返回上车液压油箱21，从而实现将上车液压油箱21的油液补充进下车液压油箱11中。同理也可以实现将下车液压油箱11中的油液补充进上车液压油箱21中。

进一步，起重机的驾驶室操作台上还可以设置补油启动按钮，该补油启动按钮用于强制启动下车液压油箱和上车液压油箱之间的油液互补。这样当油位传感器失效时，可以通过补油启动按钮启动补油模式，使车辆控制器30控制控制阀转换工作状态，实现下车液压油箱和上车液压油箱之间的油液互补。

继续参见图3，本发明的一个实施方式中，转向控制系统还包括第一单向阀14和第二单向阀24，第一单向阀14的进油口与转向泵12出油口相连，第一单向阀14的出油口与转向器40相连，第二单向阀24的进油口与上车液压泵22出油口相连，第二单向阀24的出油口与转向器40相连。通过在转向泵的出油口及上车液压泵的出油口处分别设置单向阀，可以防止在下车发动机驱动转向泵时，转向泵中输出的液压油流向上车液压泵的出油口，且可以防止在上车发动机驱动上车液压泵时，上车液压泵中输出的液压油流向转向泵的出油口。

进一步，所述转向控制系统还包括第一溢流阀15和第二溢流阀25，第一溢流阀15的进油口与转向泵12出油口相连，第一溢流阀15的出油口与下车液压油箱11相连，第二溢流阀25的进油口与上车液压泵22出油口相连，第二溢流阀25的出油口与上车液压油箱21相连。通过在转向泵和下车液压油箱之间设置溢流阀，当系统压力增大时，需求流量就会减小，此时溢流阀会开启，使多余流量从溢流阀流回下车液压油箱，以保证溢流阀进油口压力恒定，即保证转向泵的出油口压力恒定。同理，在上车液压泵和上车液压油箱之间设置溢流阀，可以保证上车液压泵的出油口压力恒定。

本发明的转向控制系统中，通过合理应用起重机车本身具有的部件为车辆的转向提供应急动力，即利用起重机的上车液压油箱、上车发动机和上车液压泵为转向器提供应急转向油源和动力使得起重机的应急转向不受车速、发动机、变速箱、分动箱和转向液压油箱等因素的影响。且本发明中的转向控制系统中转向泵和上车液压泵分别由不同的液压助力系统提供动力，使得能提供稳定持续的转向助力。并且利用上车液压油箱为应急转向提供油源，使得下车液压油箱破损或缺油时也可以实现应急转向功能。此外，转向控制系统中的下车液压油箱和上车液压油箱之间还可以实现油液的互补。相应地，本发明提供一种汽车起重机，包括上述实施例中的转向控制系统，汽车起重机的效果及具体细节与上面的转向控制系统相对应，在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。