用于智能移动车辆的液压控制系统的制作方法

本发明涉及移动车辆的转向技术领域，特别涉及一种用于提供液压助力的控制系统。

背景技术：

公知地，目前，多数移动车辆，特别是乘用车辆，如轿车，其转向均采用液压助力系统，该液压系统通常包括：端部设置有方向盘的转向轴、转向阀、摇杆、驱动杆、助力油缸以及供油系统。其中，转向轴借由方向盘的扭力驱动转向阀的阀芯转动，以使得供油系统中的液压油基于方向盘的转动方向选择性地进入助力油缸的两个腔室，以驱动活塞及活塞杆运动，活塞杆借由与摇杆连接而驱动摇杆摆动(同时，摇杆与转向轴也形成传动连接以使得摇杆的摆动角度与方向盘的转动角度对应)，驱动杆借由与摇杆连接而带动轮毂摆动。其中，助力油缸驱动摇杆，使得通过方向盘而驱动摇杆摆动的力变小。这也就是所谓的助力油缸借助驱动摇杆而为方向盘的转动提供助力。

现有技术中的上述助力方式存在如下缺陷：

助力油缸在方向盘转动过程中驱动摇杆的助力始终不变，这导致，方向盘在转动过程，驾驶员所施加的力始终不变。也就是说，在驾驶员操作方向盘时，驾驶员在转动方向盘时所受到的阻尼始终不变(或称方向盘所提供的阻尼不变)。

虽然，在一些智能轿车(高端配置的轿车)中配置了使方向盘的转动阻尼增大的模式(在轿车的运动模式中经常如此设置)，然而，在该模式下，方向盘在每次被转动过程中所提供的阻尼仍然不变。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的实施例提供了一种用于智能移动车辆的液压控制系统。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用的技术方案是：

一种用于智能移动车辆的液压控制系统，包括：

转向轴，其第一端安装有方向盘；

摇杆，其第一端与所述转向轴配置成传动连接；

驱动杆，其活动连接在所述摇杆的第二端；

转向阀，其阀芯由所述转向轴驱动；所述转向阀具有进油口、回油口、两个工作口；

助力油缸，其两个腔室分别与两个所述工作口连通，所述助力油缸的伸缩杆活动连接至所述摇杆以用于为所述摇杆的摆动提供助力；

供油系统，其借由所述进油口为所述助力油缸提供液压油，并借由所述回油口回收从所述助力油缸流出的液压油；

助力消减机构，其用于在所述方向盘转动时实时抵消助力油缸所提供的助力的一部分，以使方向盘所提供的给驾驶员的阻尼随方向盘的转动角度的增大而增大。

优选地，所述助力消减机构配置成：用于向转向轴直接施加阻尼，且所施加的阻尼随方向盘的转动角度的增大而增大。

优选地，所述助力消减机构包括相对设置且包覆所述转向轴的两个摩擦瓦片以及向两个所述摩擦瓦片提供预紧力的致动器；其中：

所述致动器配置成：所述致动器向所述摩擦瓦片所施加的力随方向盘的转动角度的增大而增大。

优选地，所述助力消减机构配置成：用于使提供所述助力油缸的液压油的压力随方向盘的转动角度的增大而减小。

优选地，所述助力消减机构包括分别设置于所述助力油缸的两个腔室内的弹簧，两个所述弹簧处于压缩状态。

优选地，所述助力消减机构包括：

阀体，其开设有阀腔以及贯通所述阀腔的进口和出口；

阀芯组，其包括设置在所述阀腔中的第一阀芯和第二阀芯以及连接在两个所述阀芯之间连杆以使所述第一阀芯和所述第二阀芯在所述阀腔中同步的滑动，所述第二阀芯通过沿所述阀腔移动以改变所述出口的允许液压油通过的截面；

伺服机构；其中：

所述阀体还开设有连通所述出口与靠近第二阀芯一侧的所述阀腔的压力通道；

所述伺服机构根据所述方向盘的转动角度实时向所述第一阀芯施加推力，以当所述方向盘的转动角度增大时，所述伺服机构向所述第一阀芯施加的推力增大，并当所述方向盘的转动角度减小时，所述伺服机构向所述第一阀芯施加的推力减小。

优选地，所述伺服机构包括：

推环，其可滑动且限制转动的设置于所述阀腔中并与所述第一阀芯相对；

座体，其固定于所述阀体靠近所述第一阀芯的一端；

传动轴，其穿设所述座体并伸入至所述阀腔中且穿设所述推环以与推环形成螺纹连接，所述传动轴借由轴承装设于所述座体上；

齿轮组，其用于使所述转向轴与所述传动轴以一定传动比进行传动；

磁体对，其同极相对的分别设置于所述第一阀芯与所述推环上。

优选地，所述传动轴设置成两段；两段所述传动轴之间设置有电磁离合器；以借由电磁离合器而使两段所述传动轴进行同步传动或者解除同步传动。

优选地，所述伺服机构包括：

端盖，其扣设于所述阀体靠近所述第一阀芯的一端；

磁体对，其相对的设置于所述第一阀芯和所述端盖上，至少设置于所述端盖的磁体为电磁体，以使得电磁体通电时，所述磁体对同极相对；

角度传感器，其用于检测所述方向盘的转动角度；

控制器，其根据所述角度传感器所检测到的方向盘的转动角度控制向所述电磁体提供电流的大小。

优选地，所述转向轴的第二端延伸形成一端丝杠，所述摇杆的第一端活动连接有丝母套，所述丝母套套设于所述丝杠以形成螺旋传动。

与现有技术相比，本发明公开的用于智能移动车辆的液压控制系统的有益效果是：通过设置助力消减机构，使得驾驶员在转动方向盘时，随着转动角度的增大所施加的转动力也增大，方向盘所提供的这种阻尼特性能够有效模拟路面对轮胎转动所产生的抗力的变化情况，使得驾驶员在转动方向盘时能够获得更真实的路况信息。

附图说明

图1为本发明的一个实施例所提供的用于智能移动车辆的液压控制系统的示意图。

图2为本发明的另一个实施例所提供的用于智能移动车辆的液压控制系统的示意图。

图3为本发明的再一个实施例所提供的用于智能移动车辆的液压控制系统的示意图。

图4为基于图3所展示的实施例中助力消减机构的示意图。

图5为图4的截面视图。

图6为本发明的又一个实施例所提供的用于智能移动车辆的液压控制系统的示意图。

图7为基于图6所展示的实施例中助力消减机构的示意图。

图中：

10-转向轴；11-丝杠；20-转向阀；30-摇杆；31-丝母套；40-驱动杆；50-助力油缸；61-油箱；62-泵；63-蓄能器；64-溢流阀；65-进油管路；66-回油管路；67-第一工作管路；68-第二工作管路；70-阻尼施加机构；81-弹簧；91-阀体；911-阀腔；912-进口；913-出口；914-压力通道；915-座体；916-轴承；917-端盖；918-电磁体；919-磁铁；921-第一阀芯；922-第二阀芯；923-连杆；93-推环；931-滑块；94-传动轴；95-齿轮组；951-齿轮；961-永磁体；97-电磁离合器；981-角度传感器；982-控制器；982-电源。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

如图1至图7所示，本发明公开了一种用于智能移动车辆的液压控制系统，该系统包括：转向轴10、摇杆30、驱动杆40、转向阀20、助力油缸50以及供油系统。方向盘安装在转向轴10的第一端，当转动方向盘时，转向轴10与方向盘同步转动。摇杆30的中部交接于移动车辆的车架上，该摇杆30的第一端与转向轴10配置成传动连接，例如，使转向轴10的第二端延伸一段以形成丝杠11，在摇杆30的第一端活动连接一个丝母套31，该丝母套31套设在丝杠11上，使得：当方向盘带动转轴转动时，丝母套31通过与丝杠11形成螺旋传动而沿丝杠11的轴向移动，进而带动摇杆30摆动，驱动杆40活动连接至摇杆30的第二端，该驱动杆40的远端连接至移动车辆的转向架，如此，摇杆30摆动带动驱动杆40进行姿态变化，以使得转向架驱动轮毂转向。容易理解地，丝杠11的旋升角需合理配置，以使得方向盘的角度与轮毂的转向角度符合设计要求。容易理解地，若不对方向盘、转向轴10、摇杆30、驱动杆40中的一个或者几个提供助力，方向盘提供给驾驶员的转动阻尼会非常大，使得驾驶员转动方向盘非常困难。助力油缸50用于在摇杆30进行摆动的同时，为摇杆30的摆动提供助力，依照传动理论，这势必大大减小了方向盘为驾驶员所提供的阻尼，使得驾驶员能够较轻松的转动方向盘。供油系统用于为助力油缸50提供液压油和压力，而转向阀20用于使助力油缸50的施力方向与方向盘的转动方向一致。具体地，供油系统包括：油箱61、泵62、溢流阀64、蓄能器63；而转向阀20与现有技术中的转向阀20相同，其具有一个进油口p、一个回油口t、一个工作口a、一个工作口b。进油口p通过进油管路65与油箱61连通，回油口通过回油管路66与油箱61连通；工作口a通过第一工作管路67与助力油缸50的左侧腔室连通，工作口b通过第二工作管路68与助力油缸50的右侧腔室连通；泵62、溢流阀64以及蓄能器63均设置在进油管路65上，泵62用于将油箱61中的液压油泵62入蓄能器63中，蓄能器63用于使液压油以一定压力经由进油口流入转向阀20，流经转向阀20的液压油选择性地经过工作口a或者工作口b流入助力油缸50的腔室中。其中，所公知地，转向轴10转动带动阀芯转动，进而使液压油流入其中一个腔室，而其中另一个腔室内的液压油经过转向阀20后经由回油口、回油管路66而回到油箱61。

具体地的工作过程为：当方向盘处于中位时，转向阀20使得助力油缸50的两个腔室借由转向阀20而连通；当方向盘顺时针转动时，转向阀20使得蓄能器63所提供的液压油从工作口a流向助力油缸50的左侧腔室，进而借由伸缩杆驱动摇杆30以及驱动杆40而使轮毂左转向；当方向盘逆时针转动时，转向阀20使得蓄能器63所提供的液压油从工作口b流向助力油缸50的右侧腔室，进而借由伸缩杆驱动摇杆30以及驱动杆40反向运动而使轮毂右转向或者对于左转向的回轮。

在本发明中，助力消减机构用于在方向盘转动时实时抵消助力油缸50所提供的助力的一部分，以使方向盘所提供的给驾驶员的阻尼随方向盘的转动角度的增大而增大。也就是说：当驾驶员使方向盘向某一方向转动时，例如，利用方向盘左打轮时，助力消减机构用于使方向盘所提供的阻尼越来越大，这使得驾驶员在转动方向盘时，所需要施加的转动力越大。

本发明的优势在于：

通过设置助力消减机构，使得驾驶员在转动方向盘时，随着转动角度的增大所施加的转动力也增大，方向盘所提供的这种阻尼特性能够有效模拟路面对轮胎转动所产生的抗力的变化情况，使得驾驶员在转动方向盘时能够获得更真实的路况信息。

用于消减助力的方式有两种：

1、直接对传动链(如，转向轴10、摇杆30、驱动杆40)的其中一个或多个施加与助力油缸50所施助力的方向相反的阻尼以抵消部分助力。

2、通过消减液压油的压力而抵消部分助力。

基于第一种方式，本发明提供两个实施例。

实施例1

在本实施例中，如图1所示，助力消减机构配置成：用于向转向轴10直接施加阻尼，且所施加的阻尼随方向盘的转动角度的增大而增大。具体地，助力消减机构(该机构此时可以称为阻尼施加机构70)包括两个摩擦瓦片以及致动器。该两个摩擦瓦片对扣以用于包覆转向轴10，致动器用于对两个摩擦瓦片施加预紧力，该预紧力为转向轴10提供了一定转动阻尼，而该转动阻尼间接的抵消了助力油缸50(作为传动链中的一个部件)提供给摇杆30的一部分助力并且该致动器的所施加的力随方向盘的转动角度的增大而增大，进而使方向盘所提供的阻尼随转动角度的增大而增大。该致动器可选用电磁致动器，并使通过电磁线圈的电流与方向盘的转动角度进行关联，进而使致动器的施力大小与方向盘的转动角度实现关联，进而实现上述效果。

实施例2

在本实施例中，如图2所示，助力消减机构配置成：用于向助力油缸50的活塞的运动的反方向提供力，即，向伸缩杆所施力提供小于所施力的反力。具体地，助力消减机构包括分别设置于助力油缸50的两个腔室内的弹簧81，两个弹簧81处于压缩状态。随着方向盘的转动角度的增大，伸缩杆的伸缩量也增大，而弹簧81因相应的压缩量增大而使所述的反力增大，该反力用于抵消伸缩杆提供给方向盘的一部分助力，使得随着方向盘的转动角度的增大，助力不断减小，进而实现上述的效果。

基于第二种方式，本发明提供两个实施例。

实施例3

在本实施例中，助力消减机构配置成：用于使提供助力油缸50的液压油的压力随方向盘的转动角度的增大而减小。如图3至图5所示，具体地，助力消减机构包括：阀体91、阀芯组以及伺服机构。阀体91开设有阀腔911以及贯通阀腔911的进口912和出口913；阀芯组包括设置在阀腔911中的第一阀芯921和第二阀芯922以及连接在两个阀芯之间的连杆923以使第一阀芯921和第二阀芯922在阀腔911中同步的滑动，第二阀芯922通过沿阀腔911移动以改变出口913的允许液压油通过的截面；伺服机构；其中：阀体91还开设有连通出口913与靠近第二阀芯922一侧的阀腔911的压力通道914；伺服机构根据方向盘的转动角度实时向第一阀芯921施加推力，以当方向盘的转动角度增大时，伺服机构向第一阀芯921施加的推力增大，并当方向盘的转动角度减小时，伺服机构向第一阀芯921施加的推力减小，其中，进口912和出口913连接在进油管路65上。具体地，伺服机构包括：推环93、座体915、传动轴94、齿轮951组95、磁体对。推环93可滑动且限制转动的设置于阀腔911中并与第一阀芯921相对(推环93上设置滑块931与阀腔911上的一段导向槽配合)；座体915固定于阀体91靠近第一阀芯921的一端；传动轴94穿设座体915并伸入至阀腔911中且穿设推环93以与推环93形成螺纹连接，传动轴94借由轴承916装设于座体915上；齿轮951组95用于使转向轴10与传动轴94以一定传动比进行传动(附图中仅利用两个齿轮951示出了齿轮951组95的结构，实际上，齿轮951的数目需要依据传动比设定，该传动比的计算依据方向盘的设定的转动的圈数)；磁体对包括同极相对的分别设置于第一阀芯921与推环93上的两个永磁体961。使方向盘的转动与推环93的运动方向配置成：当方向盘从中位朝任意方向转动时，传动轴94的转动均在一个方向，且该转动方向使得推环93借由与传动轴94的螺旋传动而向下运动，进而使两个永磁体961的磁斥力增大，而当方向盘从最大角度回转时，即，回轮时，传动反向转动而使推环93向上运动而使两个永磁体961远离以减小磁斥力。对于使方向盘的转动方向与转动的传动方向配置成上述关系，可通过公知地电磁换向器之类的换向装置实现(该换向器可选择性的设置在转向轴10上，或者传动轴94上，附图中未示出)。

助力消减机构的工作特性为：当方向盘在某一方向转动时，如，驾驶员向左打轮时，蓄能器63(其提供的液压油的压力较恒定)中的液压油借由进口912流入阀体91，并从出口913流出，随着方向盘的转动角度增大，推环93不断下移运动，使得两个永磁体961的磁斥力增大，经由压力通道914进入第二阀芯922下方的液压油对第二阀芯922的压力小于磁斥力(作为推力，施加给第一阀芯921)，进而使得第一阀芯921和第二阀芯922同步的下移，如此，第二阀芯922的下移使得出口913的允许液压油通过的截面减小，进而使得从出口913流出的液压油随着方向盘的转动方向的增大而减小，进而使用于提供助力的左腔室内的液压油的压力减小而使得助力消减，以获得上述的效果。

实施例4

实施例4与实施3的伺服机构不同，具有如下区别：

如图6和图7所示，靠近第一阀芯921的一端扣设有端盖917，磁体对包括电磁体918和磁铁919，电磁体918设置于端盖917的磁体为，磁铁919设置在第一阀芯921上，并以使得电磁体918通电时，磁体对同极相对。

增设了角度传感器981和控制器982，角度传感器981用于检测方向盘的转动角度；

控制器982根据角度传感器981所检测到的方向盘的转动角度控制向电磁体918提供电流的大小。具体控制方式为：随着方向盘的转动角度的增大，控制器982使得电源982向电磁体918提供的电流越大，这使得磁体对的磁斥力越大而使得出口913的允许液压油通过的截面减小，进而使得从出口913流出的液压油随着方向盘的转动方向的增大而减小，进而使用于提供助力的左腔室内的液压油的压力减小而使得助力消减，以获得上述的效果。

应该说明：实施例1和实施2所提供的助力消减机构因采用施力于机械部件(传动链中的各部件)的方式消减助力，使得使用效果劣于实施3和实施4所提供的助力消减机构。

实施例3和实施例4所提供的助力消减机构借由改变液压油的压力来抵消助力，且巧妙的使方向盘的转动角度与驱动助力油缸50的液压油的压力进行关联，使得抵消助力的方式更加直接。

实施例3相比于实施4的突出的有益效果是：采用机械传动的方式来使方向盘的转动角度与液压油的压力进行关联，使得方向盘的转动角度与所提供的阻尼关系稳定。

实施例4相比于实施3的突出的有益效果是：采用电控方式时方向盘的转动角度与液压油的压力关联，使得方向盘随提供的阻尼随方向盘转动角度的变化更灵敏。

优选地，传动轴94设置成两段；两段传动轴94之间设置有电磁离合器97(该电磁离合器97为公知的用于使两个部件同步转动，或者彼此分离的部件，其原理在此不再赘述)；以借由电磁离合器97而使两段传动轴94进行同步传动或者解除同步传动。在本实施例中，当不需要助力消减机构参与时，使电磁离合器97关闭而使两段转轴分离而不再进行传动。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。