CN104859710A - 装载机线控转向路感模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装载机线控转向路感模拟装置，旨在准确检测方向盘的旋转角度，能为驾驶员提供可调、合适的路感。左、右转向油缸的两端通过铰链销轴安装在前车架和后车架上，左、右液控单向阀与左、右单向阀及单向压差传感器和左、右转向油缸之间管道联接，车载电控单元(ECU)与单向压差传感器导线连接，轴角编码器与车载电控单元(ECU)导线连接，左、右电磁铁与车载电控单元(ECU)导线连接，左、右电磁铁固定安装在后车架上，轴角编码器套装在方向盘转轴上且与方向盘转轴固定连接，阻尼盘通过螺纹联接和键联接固定在方向盘转轴上。本发明适用于为车辆线控转向产生路感。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆转向装置，具体地说是一种装载机线控转向路感模拟装置。
背景技术
随着汽车电子和控制技术的不断发展，线控转向已经成为未来电控转向系统的发展方向，它取消了传统转向系统中方向盘与转向车轮之间的机械连接，转向角传动比可以自由设计，使汽车的操纵性和舒适性得到较大提高。但是，这也导致了路感信息无法直接传递给驾驶员。
路感是驾驶员转动方向盘时感受到的反馈力矩，这个力矩包含了汽车运动状态和行驶路面信息，路感对于辅助驾驶员控制汽车有重要的作用。线控转向系统由于取消了机械连接，需要对路感进行模拟设计。因此，如何准确的模拟路感已经成为国内外研究热点。目前，路感模拟研究主要分为三种：第一种是传感器测量法，通过传感器测量汽车转向产生的回正力矩或转向器齿条受力，将其作为模拟路感的阻力矩反馈给驾驶员。这种方法优点是简单和精确，但是由于使用了传感器，存在传感器安装困难和增加系统成本等问题，因此该方法在实际应用中较少。第二种是计算法，采用车辆动力学模型计算方法取代安装传感器，通过整车、轮胎力和拖距等参数，计算路感反馈力矩。由于计算方法很难保证路感模拟精度，因此有的文献在动力学模型的基础上建立观测器，从而对路感进行模拟。计算法仅仅增加软件成本就可以实现路感反馈，但是在路感模拟精度方面存在研究难点。第三种方法是函数法，利用路感是模拟生成的特点，将路感设计为包含车速、汽车运动状态或路面附着系数等信息的函数。这种方法设计的路感可以充分反映汽车运动状态和路面信息，充分发挥出线控转向系统的优越性。但是，该方法设计的路感与传统转向汽车路感存在较大的差别，增加驾驶员的适应负担。
因此设计一种新型车辆线控转向路感模拟装置变得非常有必要，有利于推动线控转向系统的开发、研制与应用。
发明内容
本发明提供的一种线控转向路感模拟装置，能够克服现有技术中的不足，简化机械装置结构，降低安装难度和成本，同时能够准确检测方向盘的旋转角度，能为驾驶员提供可调、合适的路感。
为了解决上述的技术问题，本发明采用下述技术方案：左转向油缸的无杆腔和右转向油缸的有杆腔通过油路联接形成P1油路，左转向油缸的有杆腔和右转向油缸的无杆腔通过油路联接形成P2油路，左转向油缸和右转向油缸的两端分别通过铰链销轴安装在前车架和后车架上，前车架和后车架之间通过中心铰链销轴联接，方向盘固定联接在方向盘转轴的上端，装置主要由左液控单向阀、单向压差传感器、左单向阀、右单向阀、车载电控单元(ECU)、轴承、轴角编码器、右电磁铁、阻尼盘、左电磁铁和右液控单向阀组成；所述左单向阀的单向导通端通过油路与P1油路联接，所述左单向阀的单向截止端通过油路联接到单向压差传感器上侧的高压端，所述右单向阀的单向导通端通过油路与P2油路联接，所述右单向阀的单向截止端通过油路联接到单向压差传感器上侧的高压端，所述左液控单向阀的单向截止端通过油路与P1油路联接，所述左液控单向阀的单向导通端通过油路联接到单向压差传感器下侧的低压端，所述右液控单向阀的单向截止端通过油路与P2油路联接，所述右液控单向阀的单向导通端通过油路联接到单向压差传感器下侧的低压端，所述左液控单向阀的液控油路与P2油路联接，所述右液控单向阀的液控油路与P1油路联接，所述车载ECU与单向压差传感器通过导线连接，所述轴角编码器与车载ECU通过导线连接，所述左电磁铁和右电磁铁与车载ECU通过导线连接，所述左电磁铁和右电磁铁固定安装在后车架上，所述轴角编码器套装在方向盘转轴上且与方向盘转轴固定连接，所述阻尼盘通过螺纹联接和键联接固定在方向盘转轴上。
在车辆进行转向行驶时，所述单向压差传感器的最大量程应大于左右油缸的最大压力差，所述车载ECU输出的电流信号应能使左电磁铁和右电磁铁产生足够的吸引力，所述阻尼盘与左、右电磁铁之间的安装间隙应能保证产生足够的吸引力。
采用本发明的有益效果是，能准确的检测方向盘的旋转角度，能给驾驶员提供可调、合适的路感，有很好的推广应用价值。
附图说明
图1是本发明所述装载机线控转向路感模拟装置的示意图。
图中：左转向油1 左液控单向阀2 单向压差传感器3 左单向阀4 右单向阀5车载电控单元(ECU)6 方向盘7 轴承8 轴角编码器9 方向盘转轴10 右电磁铁11 阻尼盘12 左电磁铁13 右转向油缸14 右液控单向阀15
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
在图1中，左转向油缸1的无杆腔和右转向油缸14的有杆腔通过油路联接形成P1油路，左转向油缸1的有杆腔和右转向油缸14的无杆腔通过油路联接形成P2油路，左转向油缸1和右转向油缸14的两端分别通过链销轴安装在前车架和后车架上，前车架和后车架之间通过中心铰链销轴联接，方向盘7固定联接在方向盘转轴10的上端，该装置主要由左液控单向阀2、单向压差传感器3、左单向阀4、右单向阀5、车载电控单元(ECU)6、轴承8、轴角编码器9、右电磁铁11、阻尼盘12、左电磁铁13和右液控单向阀15组成；所述左单向阀4的单向导通端通过油路与P1油路联接，所述左单向阀4的单向截止端通过油路联接到单向压差传感器3上侧的高压端，所述右单向阀5的单向导通端通过油路与P2油路联接，所述右单向阀5的单向截止端通过油路联接到单向压差传感器3上侧的高压端，所述左液控单向阀2的单向截止端通过油路与P1油路联接，所述左液控单向阀2的单向导通端通过油路联接到单向压差传感器3下侧的低压端，所述右液控单向阀15的单向截止端通过油路与P2油路联接，所述右液控单向阀15的单向导通端通过油路联接到单向压差传感器3下侧的低压端，所述左液控单向阀2的液控油路与P2油路联接，所述右液控单向阀15的液控油路与P1油路联接，所述车载ECU与单向压差传感器3通过导线连接，所述轴角编码器9与车载ECU通过导线连接，所述左电磁铁13和右电磁铁11与车载ECU通过导线连接，所述左电磁铁13和右电磁铁11固定安装在后车架上，所述轴角编码器9套装在方向盘转轴10上且与方向盘转轴固定连接，所述阻尼盘12通过螺纹联接和键联接固定在方向盘转轴10上。
当车辆进行左向转弯行驶时，方向盘7转过一定的角度，轴角编码器9检测到转过的角度并转化成相应的电信号输出给车载电控单元(ECU)6，车载电控单元(ECU)6根据输入的电信号作出判断并发出相应的电信号，通过相应的电路和液压阀控制左转向油缸1和右转向油缸14动作：使P2油路接通高压油源、P1油路与回油箱的油路接通是低压油路，左转向油缸1的活塞杆向缸内收回、右转向油缸14的活塞杆向缸外伸出，驱动车辆向左转向，P2油路和P1油路压力差的大小，反映了路面阻力的大小及转向速度的快慢，路面阻力的大小及转向速度的快慢是路感模拟要考虑的主要因素，因此，以P2油路和P1油路压力差为参量产生作用于方向上的阻尼力矩，模拟路面的情况。P2油路的高压油通过右单向阀5传递到单向压差传感器3上侧的高压端，同时，P2油路的高压油打开左液控单向阀2，此时，P1油路的低压油通过左液控单向阀2传递到单向压差传感器3下侧的低压端。单向压差传感器3检测到上下两端的压力差，将压力差转换为相应的电信号输出给电控单元(ECU)6，电控单元(ECU)6根据单向压差传感器3传递来的电信号控制通过左电磁铁13和右电磁铁11电流的大小，电磁铁便会产生相应的吸力吸引阻尼盘12，被吸引的阻尼盘12产生相应的扭转阻尼力矩通过方向盘转轴10和方向盘7传递给驾驶员，以产生相应的路感。
当车辆进行右向转弯行驶时，方向盘7转过一定的角度，轴角编码器9检测到转过的角度并转化成相应的电信号输出给车载电控单元(ECU)6，车载电控单元(ECU)6根据输入的电信号作出判断并发出相应的电信号，通过相应的电路和液压阀控制左转向油缸1和右转向油缸14动作：使P1油路接通高压油源、P2油路与回油箱的油路接通是低压油路，使左转向油缸1的活塞向外伸出，右转向油缸14的活塞杆向缸内收回。P1油路高压油通过左单向阀4传递到单向压差传感器3上侧的高压端，同时，P1油路高压油打开右液控单向阀15，此时，P2油路的低压油通过右液控单向阀15传递到单向压差传感器3下侧的低压端。单向压差传感器3检测到上下两端的压力差，将压力差转换为相应的电信号输出给车电控单元(ECU)6，车载电控单元(ECU)6根据单向压差传感器3传递来的电信号控制通过左电磁铁13和右电磁铁11的电流大小，电磁铁便会产生相应的吸力吸引阻尼盘12，被吸引的阻尼盘12产生相应的扭转阻尼力矩经方向盘转轴10和方向盘7传递给驾驶员，以产生相应的路感。
Claims (4)
1.一种装载机线控转向路感模拟装置，左转向油缸(1)的无杆腔和右转向油缸(14)的有杆腔通过油路联接形成P1油路，左转向油缸(1)的有杆腔和右转向油缸(14)的无杆腔通过油路联接形成P2油路，左转向油缸(1)和右转向油缸(14)的两端分别通过铰链销轴安装在前车架和后车架上，前车架和后车架之间通过中心铰链销轴联接，方向盘(7)固定联接在方向盘转轴(10)的上端，其特征是：主要由左液控单向阀(2)、单向压差传感器(3)、左单向阀(4)、右单向阀(5)、车载电控单元(ECU)(6)、轴承(8)、轴角编码器(9)、右电磁铁(11)、阻尼盘(12)、左电磁铁(13)和右液控单向阀(15)组成；所述左单向阀(4)的单向导通端通过油路与P1油路联接，所述左单向阀(4)的单向截止端通过油路联接到单向压差传感器(3)上侧的高压端，所述右单向阀(5)的单向导通端通过油路与P2油路联接，所述右单向阀(5)的单向截止端通过油路联接到单向压差传感器(3)上侧的高压端，所述左液控单向阀(2)的单向截止端通过油路与P1油路联接，所述左液控单向阀(2)的单向导通端通过油路联接到单向压差传感器(3)下侧的低压端，所述右液控单向阀(15)的单向截止端通过油路与P2油路联接，所述右液控单向阀(15)的单向导通端通过油路联接到单向压差传感器(3)下侧的低压端，所述左液控单向阀(2)的液控油路与P2油路联接，所述右液控单向阀(15)的液控油路与P1油路联接，所述车载ECU(6)与单向压差传感器(3)通过导线连接，所述轴角编码器(9)与车载ECU(6)通过导线连接，所述左电磁铁(13)和右电磁铁(11)与车载ECU通过导线连接，所述左电磁铁(13)和右电磁铁(11)固定安装在后车架上，所述轴角编码器(9)套装在方向盘转轴(10)上与方向盘转轴固定联接，所述阻尼盘(12)通过螺纹联接和键联接固定在方向盘转轴(10)上。
2.根据权利要求1所述装载机线控转向路感模拟装置，其特征是：所述单向压差传感器(3)的量程应大于左右油缸的最大压力差。
3.根据权利要求1所述装载机线控转向路感模拟装置，其特征是：所述车载ECU(6)输出的电流信号应能使右电磁铁(11)、左电磁铁(13)产生足够的吸引力。
4.根据权利要求1所述装载机线控转向路感模拟装置，其特征是：所述阻尼盘(12)与右电磁铁(11)、左电磁铁(13)之间的安装间隙应能保证产生足够的吸引力。
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