一种转向系统的制作方法

1.本发明涉及车辆制造技术领域，具体而言，涉及一种转向系统。


背景技术：

2.为使其具备无人驾驶功能，在传统车辆转向系统中一般是在转向柱上增加驱动电机，通过电机驱动转向管柱旋转，用以模拟人工转动方向盘来实现车辆转向功能。该方式不涉及车辆液压系统工作原理，只对转向管柱结构进行重新设计。人工操作优先功能通过在转向管柱上增加扭矩传感器，人转动方向盘时扭矩传感器输出力矩，实现人工操作监测。转向角度闭环控制通过在转向管柱上增加角度传感器来实现。现有的该方案具有如下缺点：无人驾驶控制指令下发后，通过电机
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减速机构
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转向管柱
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转向器
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液压系统，传递链路长，响应时延长，增大系统转向动作的滞后性。另一方面，电机、减速机构、转向管柱总成、转向器等元件之间机械结构相连，存在机械间隙，在方向盘转动时会产生自由转动量，自由转动量会使转向延时更大，角度传感器记录的转角失真，转向控制精度变差。
3.因此，传统得转向系统在实现无人驾驶转向和人工操作转向时存在响应速度漫和精度低的特点。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种转向系统，提升转向系统响应速度，且能够通过压力传感器实现人工驾驶与无人驾驶两种模式切换。
5.第一方面，本申请通过一实施例提供如下技术方案：
6.一种转向系统，包括：转向机构总成、转向油缸总成和转向电比例阀组；所述转向机构总成包括：转向器，用于控制回油油路和高压油路分别与所述转向油缸总成连接；所述转向器中设置有第一负载反馈口，所述第一负载反馈口连接压力传感器；所述转向电比例阀组包括：负载反馈阀和电比例换向阀；所述负载反馈阀连接所述压力传感器；所述电比例换向阀分别与高压油路和回油油路连接，所述电比例换向阀通过第一油路和第二油路与所述负载反馈阀连接，所述第一油路中流向所述负载反馈阀，所述第二油路中流向所述电比例换向阀；所述第二油路和所述回油油路通过所述电比例换向阀与所述转向油缸总成连接。
7.可选的，所述转向器中还设置有第一高压进油口、第一低压回油口、第一左转向压力油输出口以及第一右转向压力油输出口；所述转向器用于基于人工转向选择性的将所述第一高压进油口与所述第一左转向压力油输出口/所述第一右转向压力油输出口连通或断开，且将第一低压回油口和所述第一右转向压力油输出口/所述第一左转向压力油输出口连通或断开；所述第一左转向压力油输出口和所述第一右转向压力油输出口分别与所述转向油缸总成连接。
8.可选的，所述转向器为闭芯。
9.可选的，所述转向机构总成还包括：方向盘和转向管柱，所述方向盘设置在所述转
向管柱的一端，所述转向管柱的另一端与所述转向器连接。
10.可选的，所述转向电比例阀组还包括：首联，所述首联包括第二高压进油口和第二低压回油口；所述电比例换向阀设置有第二左转向压力油输出口以及第二右转向压力油输出口；所述电比例换向阀用于基于自动转向选择性的将所述第二高压进油口与所述第二左转向压力油输出口/所述第二右转向压力油输出口连通或断开，且将第二低压回油口和所述第二右转向压力油输出口/所述第二左转向压力油输出口连通或断开。
11.可选的，所述首联还包括：第二负载反馈口、压力测试口和插装梭阀；所述插装梭阀分别与所述第二负载反馈口和所述压力测试口连接，所述压力测试口连接所述压力传感器。
12.可选的，所述负载反馈阀通过负载反馈油路与所述插装梭阀连接。
13.可选的，还包括流量阀，所述流量阀与所述插装梭阀连接。
14.可选的，所述转向油缸总成中设置有位移传感器，所述位移传感器用于监测转向角度。
15.可选的，所述电比例换向阀为三位七通电比例换向阀。
16.本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
17.本发明实施例中提供的一种转向系统，包括：转向机构总成、转向油缸总成和转向电比例阀组；转向机构总成包括：转向器，用于控制回油油路和高压油路分别与转向油缸总成连接；转向器中设置有第一负载反馈口，第一负载反馈口连接压力传感器；转向电比例阀组包括：负载反馈阀和电比例换向阀；负载反馈阀连接压力传感器；电比例换向阀分别与高压油路和回油油路连接，电比例换向阀通过第一油路和第二油路与负载反馈阀连接，第一油路中流向所述负载反馈阀，第二油路中流向电比例换向阀；第二油路和回油油路通过电比例换向阀与转向油缸总成连接。在发明本实施例中通过上述结构可实现控制信号通过电比例换向阀直接作用在液压系统，省去了电机、减速机构、方向管柱、转向器等机械传递，提升转向系统响应速度，且能够通过压力传感器实现人工驾驶与无人驾驶两种模式切换。
18.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1、3、4、8、11是本发明实施例提供的一种转向系统的整体结构示意图；
21.图2是本发明实施例中的转向机构总成的结构示意图；
22.图5是本发明实施例中的转向电比例阀组的结构示意图；
23.图6是本发明实施例中的首联的的结构示意图；
24.图7是本发明实施例中的电比例换向阀的结构示意图；
25.图9是本发明实施例中的尾联的结构示意图；
26.图10是本发明实施例中的转向油缸的结构示意图。
27.图标：100
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转向系统；1
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转向机构总成；2
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转向油缸总成；3
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管式梭阀；4
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转向电比例阀组；5
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方向盘；6
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转向管柱；7
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转向器；8
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首联；9
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片式电比例换向阀；10
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尾联；11
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压力传感器；12
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插装梭阀；13
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负载反馈阀；131
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单向阀；14
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电比例换向阀；15
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第一电磁铁；16
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第二电磁铁；17
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流量阀；18
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转向油缸；19
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位移传感器；p1
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第一高压进油口；t1
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第一低压回油口；l1
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第一左转向压力油输出口；r1
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第一右转向压力油输出口；ls1
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第一负载反馈口；p2
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第二高压进油口；t2
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第二低压回油口；l2
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第二左转向压力油输出口；r2
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第二右转向压力油输出口；x
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负载反馈接入口；mx
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压力测试口；m
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高压油路测压口；ls3
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第二负载反馈口。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.请参照图1，本实施例提供一种转向系统100，包括：转向机构总成、转向电比例阀组4和转向油缸总成2。下面对本实施例中的上述各个部件得关系以及工作原理进行详细的阐述说明。
32.转向机构总成，用于实现人工控制转向；其中，转向机构总成包括：转向器7、方向盘5和转向管柱6，如图2所示。其中转向器7，用于控制回油油路和高压油路分别与转向油缸总成2连接。
33.方向盘5设置在转向管柱6的一端，转向管柱6的另一端与转向器7连接。转向器7中设置有第一负载反馈口ls1、第一高压进油口p1、第一低压回油口t1、第一左转向压力油输出口l1以及第一右转向压力油输出口r1。第一负载反馈口ls1连接至压力传感器11，通过压力传感器11监测第一负载反馈口ls1的液压，可确定转向器7是否被人为动作。转向器7具体用于基于人工转向选择性的将第一高压进油口p1与第一左转向压力油输出口l1/第一右转向压力油输出口r1连通或断开，且将第一低压回油口t1和第一右转向压力油输出口r1/第一左转向压力油输出口l1连通或断开；第一左转向压力油输出口l1和第一右转向压力油输出口r1分别与转向油缸总成2连接。
34.更具体的来说，转向器7采用闭芯带有负载反馈功能的转向器7。在未进行用户操作方向盘5转向时，转向器7第一左转向压力油输出口l1、以及第一右转向压力油输出口r1、第一低压回油口t1与第一负载反馈口ls1连通，第一高压进油口p1封闭。当用户向左打方向盘5时，方向盘5通过转向管柱6带动转向器7转动，此时，转向器7内部油路连通原理如图3所示，第一高压进油口p1与第一左转向压力油输出口l1、第一负载反馈口ls1连通，第一右转
向压力油输出口r1与第一低压回油口t1连通。当用户向右打方向盘5时，方向盘5通过转向管柱6带动转向器7转动，此时，转向器7内部油路连通原理如图4所示，第一高压进油口p1与第一右转向压力油输出口r1、第一负载反馈连通，第一左转向压力油输出口l1与第一低压回油口t1连通。
35.转向电比例阀组4，用于实现自动转向控制。转向电比例阀组4包括：首联8、负载反馈阀13、电比例换向阀14和尾联10，如图5所示。首联8、电比例换向阀14、尾联10内部高压油路、回油路以及负载反馈油路孔道连通，并叠加安装，可通过螺钉紧固。
36.具体的，首联8包括：第二高压进油口p2、第二低压回油口t2、第二负载反馈口ls3、负载反馈接入口x、压力测试口mx和插装梭阀12，如图6所示。插装梭阀12分别与第二负载反馈口ls3、负载反馈接入口x和压力测试口mx连接，系统的反馈敏感口连接至压力测试口mx，压力测试口mx连接压力传感器11；负载反馈接入口x连接至压力传感器11，也即第一负载反馈口ls1通过负载反馈接入口x连接至压力传感器11以对转向器7的动作进行监测。电比例换向阀14通过第二高压进油口p2与高压油路连接，通过第二低压回油口t2和回油油路连接。电比例换向阀14设置有第二左转向压力油输出口l2以及第二右转向压力油输出口r2；电比例换向阀14用于基于自动转向选择性的将第二高压进油口p2与第二左转向压力油输出口l2/第二右转向压力油输出口r2连通或断开，且将第二低压回油口t2和第二右转向压力油输出口r2/第二左转向压力油输出口l2连通或断开。
37.此外，在首联8中还可集成高压油路测压口m，用于对高压油路进行测压。
38.更具体的，电比例换向阀14和负载反馈阀13构成片式电比例换向阀9。电比例换向阀14通过第一油路和第二油路与负载反馈阀13连接，第一油路中流向负载反馈阀13，第二油路中流向电比例换向阀14；第二油路和回油油路通过电比例换向阀14与转向油缸总成2连接。同时，负载反馈阀13通过负载反馈油路与插装梭阀12连接，如图7所示。
39.在本实施例中，电比例换向阀14可为三位七通电比例换向阀14。请继续参阅图7，电比例换向阀14两侧分别有第一电磁铁15、第二电磁铁16，用于控制电比例换向阀14换向。负载反馈阀13通过第一油路产生负载后高压油液控换向。电比例换向阀14通过弹簧复位，第一电磁铁15或第二电磁铁16不得电时，电比例换向阀14处于中位，此时，第二高压进油口p2与电比例换向阀14之间封闭，第二左转向压力油输出口l2、第二右转向压力油输出口r2、第二低压回油口t2以及第二负载反馈口ls3连通。第一电磁铁15得电时，转向电比例阀组4油路连通原理图如图8所示，高压油路中的高压油通过首联8的第二高压进油口p2进入转向电比例阀组4，并通过油路，通向电比例换向阀14，高压油通过电比例换向阀14后经第一油路流向负载反馈阀13，并进入负载反馈阀13换向控制腔，负载反馈阀13换向。高压油一部分通过负载反馈阀13经第二油路流向电比例换向阀14，并进入第二左转向压力油输出口l2，第二油路中可设置单向阀131；另一部分高压油通过负载反馈阀13进入负载反馈油路，并通过插装梭阀12，从第二负载反馈口ls3流出。此时，电比例阀组的第二右转向压力油输出口r2通过电比例换向阀14与第二低压回油口t2连通，即第二高压进油口p2与第二左转向压力油输出口l2、第二负载反馈口ls3连通，第二低压回油口t2与第二右转向压力油输出口r2连通。同理，第二电磁铁16得电时，第二高压进油口p2与第二右转向压力油输出口r2、第二负载反馈口ls3连通，第二低压回油口t2与第二左转向压力油输出口l2连通。
40.请参阅图9，尾联10内可集成流量阀17，用于对负载反馈回路卸荷。流量阀17与插
装梭阀12连接。当电比例换向阀14在中位时，部分高压油会通过通电比例换向阀14，向负载反馈油路泄漏，此部分内泄油液影响系统正常工作，须通过流量阀17，使泄漏油通向回油油路，以保证系统正常工作。例如，在以具体示例中，若泄漏量为0.1l/min，则流量阀17得流量可为0.4l/min。当电比例换向阀14换向后，负载反馈油路与高压油路连通，此时，通过流量阀17最大通流量为0.4l/min，第二负载反馈口ls3依然能产生负载压力，保证负载反馈功能工作正常。
41.请参阅图1和图10，转向油缸总成2，包含转向油缸18、管式梭阀3以及转向油缸18内置的位移传感器19，位移传感器19用于监测转向角度，位移传感器19可为电阻式直线位移传感器19，转向油缸18通过伸缩产生长度方向位移变化时，内置位移传感器19电阻变化，输出位移值变化。管式梭阀3与转向油缸18连通。转向机构总成与转向电比例阀组4均通过管式梭阀3与转向油缸总成2连接。
42.上述的接口连接关系如下：
43.转向器7的第一高压进油口p1与转向电比例阀组4的第二高压进油口p2连通，同时连向系统的高压油路。转向器7的第一低压回油口t1与转向电比例阀组4的第二低压回油口t2连通，同时连向系统回油油路。转向器7的第一负载反馈口ls1与转向电比例阀组4的负载反馈接入口x连通。转向器7的第一左转向压力油输出口l1与转向电比例阀组4的第二左转向压力油输出口l2分别接向管式梭阀3的两输入端，管式梭阀3的输出口与转向油缸总成2左转油口连通。转向器7的第一右转向压力油输出口r1与转向电比例阀组4的第二右转向压力油输出口r2分别接向管式梭阀3的两输入端，管式梭阀3输出口与转向油缸总成2右转油口连通。转向电比例阀组4的第二负载反馈口ls3连向系统的负载敏感口。转向电比例阀组4的压力测试口mx连接压力传感器11。
44.本实施例的工作原理参照如下：
45.当方向盘5无动作且电比例阀不得电时，本实施例的转向系统100原理如图1所示。此时，高压油路在转向器7与转向电比例阀组4内均处于封闭状态，转向器7的第一左转向压力油输出口l1、第一右转向压力油输出口r1、第一负载反馈口ls1与第一低压回油口t1连通，转向电比例阀组4内第二左转向压力油输出口l2、第二右转向压力油输出口r2、第二负载反馈口ls3与第二低压回油口t2连通连通。此时，转向油缸18无动作。
46.当方向盘5向左打方向，且转向电比例阀组4不得电时。本实施例的转向系统100原理如图3所示。转向器7的第一高压进油口p1与第一左转向压力油输出口l1、第一负载反馈口ls1连通，第一右转向压力油输出口r1与第一低压回油口t1连通。转向电比例阀组4内第二高压进油口p2封闭，第二左转向压力油输出口l2、第二右转向压力油输出口r2、第二负载反馈口ls3与第二低压回油口t2连通。此时，高压油通过转向器7的第一高压进油口p1，从转向器7的第一左转向压力油输出口l1流出，并从管式梭阀3流向转向油缸总成2的左转腔。转向油缸总成2的右转腔油液从管式梭阀3回流至转向器7的第一右转向压力油输出口r1，进入第一低压回油口t1回油。此时转向器7的第一负载反馈口ls1产生高压，高压油液从转向器7的第一负载反馈口ls1流出，并进入转向电比例阀组4的负载反馈接入口x，与负载反馈接入口x连通的压力测试口mx上安装有压力传感器11，可监测到压力输出，表明转向器7正在转向动作，当压力测试口mx有压力输出时，控制系统控制第一电磁铁15与第二电磁铁16无法得电，实现人工优先功能。高压油液通过插装梭阀12从转向电比例阀组4的第二负载反
馈口ls3流出，流向系统负载敏感口，进行负载敏感控制。转向油缸18动作时，其内部集成的内置位移传感器19输出位移变化，通过对转向油缸18伸缩长度进行监测，实现无人驾驶电、液转向系统闭环控制反馈。
47.当方向盘5向右打方向，且转向电比例阀组4不得电时，本实施例的转向系统100原理如图4所示。转向器7的第一高压进油口p1与第一右转向压力油输出口r1、第一负载反馈口ls1连通，第一左转向压力油输出口l1与第一低压回油口t1连通。转向电比例阀组4内第二高压进油口p2封闭，第二左转向压力油输出口l2、第二右转向压力油输出口r2、第二负载反馈口ls3与第二低压回油口t2连通。此时，高压油通过转向器7的第一高压进油口p1，从转向器7第一右转向压力油输出口r1流出，并从管式梭阀3流向转向油缸总成2的右转腔。转向油缸总成2的左转腔油液从管式梭阀3回流至转向器7的第一左转向压力油输出口l1，进入第一低压回油口t1回油。此时转向器7的第一负载反馈口ls1产生高压，高压油液从转向器7的第一负载反馈口ls1流出，并进入转向电比例阀组4的负载反馈接入口x，与负载反馈接入口x连通的压力测试口mx上安装有压力传感器11，可监测到压力输出，表明转向器7正在转向动作，当压力测试口mx有压力输出时，控制系统控制第一电磁铁15与第二电磁铁16无法得电，实现人工优先功能。高压油液通过插装梭阀12从转向电比例阀组4的第二负载反馈口ls3流出，流向系统负载敏感口，进行负载敏感控制。转向油缸动作时，其内部集成的内置位移传感器19输出位移变化，通过对转向油缸18伸缩长度进行监测，实现无人驾驶电、液转向系统闭环控制反馈。
48.当方向盘5不动作，转向电比例阀组4的第一电磁铁15得电时，本实施例的转向系统100原理如图8所示。第一高压进油口p1在转向器7处于封闭状态，转向器7的第一左转向压力油输出口l1、第一右转向压力油输出口r1、第一负载反馈口ls1与第一低压回油口t1连通。转向电比例阀组4的第二高压进油口p2与第二左转向压力油输出口l2、第二负载反馈口ls3连通，第二低压回油口t2与第二右转向压力油输出口r2连通。此时，高压油通过转向电比例阀组4的第二高压进油口p2，从第二左转向压力油输出口l2流出，并从管式梭阀3流向转向油缸总成2的左转腔。转向油缸总成2的右转腔油液从管式梭阀3回流至转向电比例阀组4的第二右转向压力油输出口r2，进入第二低压回油口t2回油。转向电比例阀组4的第二负载反馈口ls3产生高压，高压油液通过插装梭阀12从转向电比例阀组4的第二负载反馈口ls3流出，流向系统负载敏感口，进行负载敏感控制。转向油缸18动作时，其内部集成的内置位移传感器19输出位移变化，通过对转向油缸18伸缩长度进行监测，实现无人驾驶电、液转向系统闭环控制反馈。
49.当方向盘5不动作，转向电比例阀组4的第二电磁铁16得电时，本实施例的转向系统100原理如图11所示。第一高压进油口p1在转向器7处于封闭状态，转向器7的第一左转向压力油输出口l1、第一右转向压力油输出口r1、第一负载反馈口ls1与第一低压回油口t1连通。转向电比例阀组4的第二高压进油口p2与第二右转向压力油输出口r2、第二负载反馈口ls3连通，第二低压回油口t2与第二左转向压力油输出口l2连通。此时，高压油通过转向电比例阀组4的第二高压进油口p2，从第二右转向压力油输出口r2流出，并从管式梭阀3流向转向油缸总成2的右转腔。转向油缸总成2的左转腔油液从管式梭阀3回流至转向电比例阀组4的第二左转向压力油输出口l2，进入第二低压回油口t2回油。转向电比例阀组4的第二负载反馈口ls3产生高压，高压油通过插装梭阀12从转向电比例阀组4的第二负载反馈口
ls3流出，流向系统负载敏感口，进行负载敏感控制。转向油缸18动作时，其内部集成的内置位移传感器19输出位移变化，通过对转向油缸18伸缩长度进行监测，实现无人驾驶电、液转向系统闭环控制反馈。
50.转向电比例阀组4的第一电磁铁15或第二电磁铁16得电时，同时当方向盘5动作。此时，转向器7内第一负载反馈口ls1建立高压，并流向转向电比例阀组4的负载反馈接入口x，在压力测试口mx的压力传感器11监测到压力，通过控制系统，控制第一电磁铁15与第二电磁铁16无法得电，实现无人驾驶电、液转向系统人工优先功能。
51.转向油缸动作时，其内部集成的位移传感器19输出位移变化，通过对转向油缸18伸缩长度进行监测，可实现无人驾驶电、液转向系统闭环控制反馈。
52.综上所述，本实施例中提供的一种转向系统100，包括：转向机构总成、转向油缸总成2和转向电比例阀组4；转向机构总成包括：转向器7，用于控制回油油路和高压油路分别与转向油缸总成2连接；转向器7中设置有第一负载反馈口ls1，第一负载反馈口ls1连接压力传感器11；转向电比例阀组4包括：负载反馈阀13和电比例换向阀14；负载反馈阀13连接压力传感器11；电比例换向阀14分别与高压油路和回油油路连接，电比例换向阀14通过第一油路和第二油路与负载反馈阀13连接，第一油路中流向所述负载反馈阀13，第二油路中流向电比例换向阀14；第二油路和回油油路通过电比例换向阀14与转向油缸总成2连接。在本实施例中通过上述结构可实现控制信号通过电比例换向阀14直接作用在液压系统，省去了电机、减速机构、方向管柱、转向器7等机械传递，提升转向系统响应速度，且能够通过压力传感器11实现人工驾驶与无人驾驶两种模式切换。
53.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
54.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
55.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。