CN105539573B - 一种全地面起重机转向主动回正*** - Google Patents

一种全地面起重机转向主动回正*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种全地面起重机转向主动回正***通过信号采集模块采集主转向油路进回油管压力差或对方向盘的转角及转角变化率，通过控制模块进行回正判断和回正力计算，由转向回正执行模块根据控制模块的执行策略向车轮提供转向回正力。其动力源或高压主油路或蓄能器，无需电动助力，可满足大型工程机械主动回正的要求、控制***简单可靠；执行机构采用对中油缸，主动回正对中简单可靠，回正力覆盖范围大。

Description

一种全地面起重机转向主动回正***
技术领域
本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种全地面起重机转向主动回正***。
背景技术
汽车的转向***在不同的工况下，应具有不同的性能。汽车在低速曲线行驶及极低车速移动工况下，应具有不沉重而适度的转向盘力与不过于大的转向盘总转角，还应有良好的回正性能。在高速、转向盘小转角、低侧向加速度范围内，汽车应具有良好的横摆角速度频率特性、直线行驶能力、回正性能与交大的转向灵敏度。
不管是在低速行驶还是高速行驶的时候，汽车都应有良好的回正能力。汽车的回正能力主要由主销内倾和主销后倾实现的。主销内倾是利用车的重量压着车轮，形成转向的自动回正，转向角越大回正力越大，是静态的，与车速无关；后倾是利用车轮偏转时汽车的离心力产生自动回正，车速越高，回正力越大，是动态的。汽车低速行驶时，主要靠内倾回正；汽车正常行驶时主要靠后倾回正。汽车高速行驶时方向盘转角很小，此时可认为内倾不起作用，就全靠后倾了。这种动态的自动回正保证了汽车直线行驶稳定性，所以正常直线驾驶时，方向盘几乎不动。高速时转动方向盘所需的力大很多，形成了更强的路感，这对操纵的准确性、驾驶的乐趣、行驶的安全性都致关重要。若主销不后倾甚至前倾就没有这种作用，高速驾驶时会感觉方向盘很轻，转向容易过大，汽车爱走蛇形等，速度越高越明显，前倾越大越严重！所以，主销不后倾的车辆不能高速行驶，例如一些工程机械。
目前全地面汽车起重机车桥均只有主销内倾角，而无主销后倾角，而且全地面起重机均采用电比例液压转向***(油缸多，转向阻力大，即使有主销后倾，回正力也不明显)。所以在高速行驶的时候，车辆几乎没有回正力，司机需要时刻紧握方向盘，注意力高度集中，不利于行车安全。
现有技术中相关的带主动回正功能的电控转向器存在两大先天不足：1、用电动助力，需要消耗蓄电池电能，功率小，无法满足大型工程机械转向回正力的要求；2、回正中位判断困难，易出现回正超调，控制***复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种全地面起重机转向主动回正***以实现主动回正对中。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种全地面起重机转向主动回正***，包括信号连接的信号采集模块、控制模块和转向回正执行模块，其中：
信号采集模块，采集起重机主动回正控制策略所需判断参数为输入信号，并传输至控制模块；
控制模块，通过信号采集模块提供的判断参数，判断车桥是否需要回正且计算回正力对应的执行策略；
转向回正执行模块，根据控制模块的执行策略向车轮提供转向回正力。
所述转向回正执行模块包括执行机构与动力源，所述执行机构与动力源通过调压阀连接。
所述执行机构为对中油缸，且所述对中油缸设于转向车桥上。
可选择地，信号采集模块采集车速信号，通过压力传感器采集主转向油路的压力差值，控制模块通过该压力差值判断驾驶员操作意图，从而进行回正判断，并根据车速信号进行回正力计算。
可选择地，信号采集模块采集车速信号、方向盘的转角及转角变化率信号，控制模块根据方向盘的转角及转角变化率判断驾驶员操作意图，从而进行回正判断，并根据车速信号进行回正力计算。
可选择地，所述动力源为高压主油路；调压阀根据回正力计算的结果进行压力调节，由对中油缸实现转向的主动回正。
所述对中油缸包括三油口、二活塞、一活塞杆和一限位挡圈，限位挡圈设于对中油缸中位，二活塞呈限位挡圈上下方设置；所述对中油缸由左右位设置的二位四通阀控制通断，当车桥需要回正时，二位四通阀工作在左位时，三油口中第一、第二油口接高压主油路，第三油口接油箱，二活塞在压力的作用下均向对中油缸中位移动直至限位挡圈的位置，实现对中以控制车桥主动回正；当二位四通阀工作在右位时，三油口连通，活塞杆可以在外力的作用下在对中油缸内上下自由移动。
可选择地，所述动力源为蓄能器；当采集到方向盘的转角信号时，蓄能器的蓄油量随转角的大小变化，蓄能器出口的压力也随之改变，蓄能器利用其自身的刚度特性，自动实现转向的主动回正。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
1、本发明的动力源或高压主油路或蓄能器，无需电动助力，可满足大型工程机械主动回正的要求；
2、通过对主转向油路进回油管压力差或对方向盘的转角及转角变化率的检查，并进行回正判断和回正力计算，控制***简单可靠；
3、执行机构采用对中油缸，主动回正对中简单可靠，回正力覆盖范围大。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明提供的一种全地面起重机转向主动回正***的结构框图；
图2为本发明实施例1的主转向回路示意图；
图3为本发明实施例1中车速和回正力的关系曲线图；
图4为本发明提供的一种全地面起重机转向主动回正***中对中油缸的结构示意图；
图5为本发明实施例2的主转向回路示意图；
图6为本发明实施例3的主转向回路示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
请参阅图1，本发明提供了一种全地面起重机转向主动回正***，包括信号连接的信号采集模块1、控制模块2和转向回正执行模块3，所述控制模块2包括回正判断单元21和回正力计算单元22。
所述信号采集模块1用于采集起重机主动回正控制策略所需判断参数为输入信号，并传输至控制模块2。
所述控制模块2通过信号采集模块1提供的判断参数，通过回正判断单元21和回正力计算单元22判断车桥是否需要回正且计算回正力对应的执行策略。
所述转向回正执行模块3根据控制模块2的执行策略向车轮提供转向回正力。
所述转向回正执行模块3包括执行机构与动力源，所述执行机构与动力源通过调压阀连接。
本发明将通过下述多个实施例详述所述全地面起重机转向主动回正***的结构与原理：
实施例1
请参阅图2并结合图1，信号采集模块1采集的判断参数为车速信号和主转向油路10的压力差值信号，执行机构为对中油缸20，动力源为高压主油路30；对中油缸20设于主转向车桥上，控制模块2通过主转向油路10的压力差值判断驾驶员操作意图，从而进行回正判断，然后根据车速信号进行回正力计算，最后控制调压阀40进行流量调节，由对中油缸20实现转向主动回正。其中：
信号采集：读取车速信号，通过压力传感器70采集主转向油路的压力差值；
回正判断：当驾驶员转动方向盘时，主转向油路进回油管路中存在较大的压力差，其压力大于转向机械摩擦阻力，从而驱动转向油缸发生动作，驱动车辆转向，此时主动回正***不工作，从而保留车辆原有的转向轻便性；当主转向油路进回油管路压力差小于转向机械摩擦阻力时，证明此时方向盘处于静止状态，此时转向主动回正***参与工作，根据车速信号提供适当的回正力，促使车辆保持直线行驶；
回正力计算：高速时转动方向盘所需的力需要加大，这样便于形成更强的路感，这对操纵的准确性、驾驶的乐趣、行驶的安全性都致关重要。其中，车速和回正力的关系曲线如图3所示；
回正执行：如图4所示，对中油缸20包括三油口(A，B，O)、二活塞(201，202)、一活塞杆203和一限位挡圈204，限位挡圈204设于对中油缸20中位，二活塞(201，202)呈限位挡圈204的上下方设置；所述对中油缸20由左右位设置的二位四通阀(未图示)控制通断，当车桥需要回正时，二位四通阀工作在左位时，三油口中第一油口A、第二油口B接高压主油路，第三油口O接油箱，二活塞(201，202)在压力的作用下均向对中油缸20中位移动直至限位挡圈204的位置，实现对中以控制车桥主动回正；当二位四通阀工作在右位时，三油口(A，B，O)连通，活塞杆203可以在外力的作用下在对中油缸20内上下自由移动。
实施例2
请参阅图5并结合图1、图4，信号采集模块1采集的判断参数为车速信号和方向盘的转角及转角变化率，执行机构为对中油缸20，动力源为高压主油路30。其中：
回正判断：根据方向盘的转角及转角变化率来判断操作者的操作意图，其余同实施例1。
实施例3
请参阅图6并结合图1、图4，信号采集模块1采集的判断参数为方向盘的转角，执行机构为对中油缸20，动力源改为蓄能器50。
当起重机未转向时，对中油缸20处于中位，此时二活塞(201，202)都紧靠限位挡圈204，从而将活塞杆203定位在中位，此时二活塞(201，202)间形成的腔体容积为0。当车桥有转角的时候，活塞201或活塞202会被活塞杆203顶或拉得向上或向下运动，而另一活塞202或活塞201由于限位挡圈204的作用保持原位不动，这样二活塞(201，202)间的腔体容积大于0，设为V。随着转角增大腔体容积V也增大。当起重机转向时，第一油口A与第二油口B就会排出腔体容积V的液压油，通过二位四通阀进入蓄能器50。蓄能器50的蓄油量随转角大小而变化，蓄油量改变的同时，蓄能器50出口的压力也随之改变，转角越大，蓄能器50的出口的压力越大，在对中油缸20活塞面积不变的情况下，对中力也越大，也就是回正力越大。蓄能器利用其自身小转角回正力小，大转角回正力大的刚度特性，自动实现转向的主动回正。
综上，本发明提供的所述全地面起重机转向主动回正***其动力源或高压主油路或蓄能器，无需电动助力，可满足大型工程机械主动回正的要求；通过对主转向油路进回油管压力差或对方向盘的转角及转角变化率的检查，并进行回正判断和回正力计算，控制***简单可靠；执行机构采用对中油缸，主动回正对中简单可靠，回正力覆盖范围大。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (6)

1.一种全地面起重机转向主动回正***，其特征在于，包括信号连接的信号采集模块、控制模块和转向回正执行模块，其中：
信号采集模块，采集起重机主动回正控制策略所需判断参数为输入信号，并传输至控制模块；
控制模块，通过信号采集模块提供的判断参数，判断车桥是否需要回正且计算回正力对应的执行策略；
转向回正执行模块，根据控制模块的执行策略向车轮提供转向回正力；
信号采集模块采集车速信号，通过压力传感器采集主转向油路的压力差值，控制模块通过该压力差值判断驾驶员操作意图，从而进行回正判断，并根据车速信号进行回正力计算；
或者，信号采集模块采集车速信号、方向盘的转角及转角变化率信号，控制模块根据方向盘的转角及转角变化率判断驾驶员操作意图，从而进行回正判断，并根据车速信号进行回正力计算。
2.根据权利要求1所述的一种全地面起重机转向主动回正***，其特征在于，所述转向回正执行模块包括执行机构与动力源，所述执行机构与动力源通过调压阀连接。
3.根据权利要求2所述的一种全地面起重机转向主动回正***，其特征在于，所述执行机构为对中油缸，所述对中油缸设于转向车桥上。
4.根据权利要求3所述的一种全地面起重机转向主动回正***，其特征在于，所述动力源为高压主油路；调压阀根据回正力计算的结果进行流量调节，由对中油缸实现转向的主动回正。
5.根据权利要求4所述的一种全地面起重机转向主动回正***，其特征在于，所述对中油缸包括三油口、二活塞、一活塞杆和一限位挡圈，限位挡圈设于对中油缸中位，二活塞呈限位挡圈上下方设置；所述对中油缸由左右位设置的二位四通阀控制通断，当车桥需要回正时，二位四通阀工作在左位时，三油口中第一、第二油口接高压主油路，第三油口接油箱，二活塞在压力的作用下均向对中油缸中位移动直至限位挡圈的位置，实现对中以控制车桥主动回正；当二位四通阀工作在右位时，三油口连通，活塞杆可以在外力的作用下在对中油缸内上下自由移动。
6.根据权利要求3所述的一种全地面起重机转向主动回正***，其特征在于，当信号采集模块采集车速信号、方向盘的转角及转角变化率信号，控制模块根据方向盘的转角及转角变化率判断驾驶员操作意图，从而进行回正判断，并根据车速信号进行回正力计算时，所述动力源为蓄能器；且当采集到方向盘的转角信号时，蓄能器的蓄油量随转角的大小变化，蓄能器出口的压力也随之改变，蓄能器利用其自身的刚度特性，自动实现转向的主动回正。
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