CN202098457U - 电控液压式四轮转向系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种两轴或三轴汽车的电控液压式四轮转向系统。包括前、后轮转向机构、转向盘转角传感器、后轮转角传感器、M型三位四通电磁阀；转向盘转角传感器安装于转向盘的转向轴上；后轮转角传感器安装于后轮转向节上，车速传感器安装在车速里程表的转子附近，横摆角速度传感器安装在汽车质心处的车身上，前轮转向机构采用齿轮齿条式转向机构，后轮转向机构采用内置回位弹簧的双杆液压缸。当车辆转向时，各传感器均将感知信号传给控制器(ECU)，经分析计算后，(ECU)向电磁阀输出信号，电磁阀根据(ECU)接收到的信号值确定电磁阀的运动方向及位置，导通相应的液压回路，驱动双杆液压缸运动，使后轮产生一定角度的偏转。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车零部件制造技术领域，具体涉及一种两轴或三轴汽车的电控液压式四轮转向系统。
背景技术
传统的双轮前轴转向系统由于响应速度慢、转向不灵活、高速行驶时方向稳定性差而渐渐无法满足人们对车辆主动安全性越来越高的要求，迫切需要一种高效的转向系统来实现良好的车辆转向安全性。在这种形势下，四轮转向(Four-Wheel Steering，简称4WS)系统应运而生，四轮转向汽车在后悬架上安装有一套转向装置，称之为后轮转向机构。当驾驶员转动转向盘时，前轮转向机构和后轮转向机构同时动作。采用4WS方式，后轮与前轮转向相同时称为同相位转向，后轮与前轮转向相反时称为逆相位转向。四轮转向汽车的主要优点是在高速时采用同相位转向能够改善汽车操纵稳定性，低速时采用逆相位转向能够减小汽车的转弯半径，使汽车行驶更加灵活。
目前在用的4WS系统中，多数为机械式4WS系统，这种系统由于前、后轮转向系机械相联，工作力大、传动可靠，但由于在结构设计及整车布置方面存在的缺点，以及在汽车运动过程中存在振动并引起噪声等缺陷，使得机械式4WS系统很难适应现代汽车轻量化和乘坐舒适性方面的要求。
实用新型内容
为了克服传统机械式四轮转向系统在结构、整车布置、汽车乘坐舒适性方面等方面的缺陷，本实用新型提供一种布置方便、占用空间小、主要由液压元件构成的电控液压式四轮转向系统。
实现上述目的的技术解决方案如下：电控液压式四轮转向系统，包括前轮转向机构、后轮转向机构、转向盘转角传感器、后轮转角传感器、电磁阀、车速传感器和横摆角速度传感器，所述转向盘转角传感器，安装于转向盘的转向轴上，采用电感式角位移传感器。
所述后轮转角传感器安装于后轮转向节上，采用电感式角位移传感器。
所述前轮转向机构采用齿轮齿条式转向机构。
所述电磁阀采用M型三位四通电磁控制阀。
所述后轮转向机构为双杆液压缸，且液压缸的两腔各设一根回位弹簧，液压缸中的液压油来自液压油泵，液压泵由发动机驱动。
所述车速传感器安装在车速里程表的转子附近，采用光电式车速传感器。
所述横摆角速度传感器安装在汽车质心处的车身上，采用压电射流角速度传感器。
所述的转向盘转角传感器、后轮转角传感器、车速传感器及横摆角速度传感器的感知信号均通过导线传给控制器(ECU)，所述的控制器(ECU)的CPU是一个具有256字节RAM的16位单片机，采用Intel公司MCS-96系列的80C196KB单片机，外扩27128EPROM程序存储器。
所述电磁阀接收控制器(ECU)的输出信号，并根据控制信号的指示，作相应方位的运动，以导通不同的液压回路，使后轮向左或向右偏转。
与传统机械式四轮转向系统相比，本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：
(1)有利于整车的总布置设计。由于本实用新型较多地使用了液压元器件，减少了机械连接，零部件少、重量轻，设计紧凑，所占的空间相对较小，可以更有利于整车的总布置设计。
(2)不影响整车的乘坐舒适性。由于本实用新型的不采用机械传动，不会有传动轴的振动以及引起整车的振动、噪声问题，因此不会影响整车的乘坐舒适性。
附图说明
图1为本实用新型总体布置图。
图2为本实用新型控制系统电路原理图。
上述图中的标记均为：1、3前轮 2前轮转向机构 4转向盘转角传感器5转向盘 6车速传感器 7车辆横摆角速度传感器 8控制器(ECU) 9液压油泵 10减压阀 11油箱 12电磁阀 13后轮转角传感器 14、17后轮15后轮转向机构 16回位弹簧 18外部电源
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作进一步地描述。
如图1所示，电控液压式四轮转向系统，包括前轮转向机构2、转向盘转角传感器4、后轮转角传感器13、电磁阀12、后轮转向机构(15)；所述前轮转向机构2采用齿轮齿条式转向机构；所述转向盘转角传感器4安装于转向盘5的转向轴上，采用电感式角位移传感器；所述后轮转角传感器12安装于后轮转向节上，采用电感式角位移传感器，车速传感器6安装在车速里程表的转子附近，采用光电式车速传感器；所述横摆角速度传感器7安装在汽车质心处的车身上，采用压电射流角速度传感器。
所述后轮转向机构15为双杆液压缸，且液压缸的两腔各设一根回位弹簧16，液压缸中的液压油来自液压油泵9，液压泵9连接油箱和后轮转向机构15，由发动机驱动。液压泵9和后轮转向机构15之间的液压管路上并接一减压阀10，以限制管路最高压力。
所述的转向盘转角传感器4、后轮转角传感器13、车速传感器6及横摆角速度传感器7的感知信号均通过导线传给控制器(ECU)8，所述的控制器(ECU)8是一个具有256字节RAM的16位单片机，采用Intel公司MCS-96系列的80C196KB单片机，外扩27128EPROM程序存储器。
所述电磁阀12采用M型三位四通电磁阀，其接收控制器(ECU)8的输出信号，并根据控制信号的指示，作相应方位的运动，以导通不同的液压回路。
见图2所示，所述控制器(ECU)8是整个系统的核心，由80C196KB单片机8-3、EPROM8-2、信号调理电路8-1、内部电源电路8-4、电动机驱动电路8-5、显示输出电路8-6等部分组成。所述的控制器(ECU)8还内置有系统故障的自诊断功能，并可将诊断结果通过故障显示屏20通知驾驶员。系统设有两种转向模式，并有转向模式选择开关17及转向模式开关指示灯19，驾驶员可以选择传统的2WS转向模式，也可以选择4WS转向模式，单片机内置程序可以根据故障信号自动对转向模式开关进行选择，即当四轮转向系统出现故障时，自动将转向系统由4WS模式转换为2WS模式。
当车辆转向时，转向盘转角传感器4将转向盘5的转向信号传入控制器(ECU)8、车速传感器6将车辆的速度信号传入(ECU)8，(ECU)8进行分析运算之后，向电磁阀12输出信号，电磁阀12根据(ECU)传来的信号值确定电磁阀的运动位置，通过导通相应的管路，驱动作为后轮转向机构15的双杆液压缸运动，进而使后轮产生一定角度的偏转。(ECU)8同时还通过横摆角速度传感器7、后轮转角传感器13对车辆的状态进行实时监测，将后轮转角的理想值与实际转角之间的差值，反馈给电磁阀12，以实时调整后轮转角，从而实现汽车的四轮转向。整个系统由外部电源18供电，所述外部电源18为车载蓄电池。
由于在实际行驶中汽车转弯时车速变化较快(通常转弯都伴随有减速过程)，所以采用的控制策略是：车速低于40km/h时前后轮反向转动，40km/h～60km/h时后轮转向机构几乎不动，而高于60km/h时前后轮同向转动，动作的大小和方向则根据设定的转向理想值，完全由(ECU)8控制。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.电控液压式四轮转向系统，包括前轮转向机构(2)、转向盘转角传感器(4)、后轮转角传感器(13)、电磁阀(12)和后轮转向机构(15)，所述转向盘转角传感器(4)安装于转向盘(5)的转向轴上，采用电感式角位移传感器，所述后轮转角传感器(13)安装于后轮转向节上，采用电感式角位移传感器，所述前轮转向机构(2)采用齿轮齿条式转向机构，所述电磁阀(12)为M型三位四通电磁控制阀，所述后轮转向机构(15)为双杆液压缸，且液压缸的两腔各设一根回位弹簧(16)，液压缸中的液压油来自液压油泵(9)，液压泵(9)由发动机驱动，其特征在于：
还包括车速传感器(6)和横摆角速度传感器(7)，所述车速传感器(6)安装在车速里程表的转子附近，采用光电式车速传感器，所述横摆角速度传感器(7)安装在汽车质心处的车身上，采用压电射流角速度传感器。
2.根据权利要求1所述的电控液压式四轮转向系统，其特征在于：所述的转向盘转角传感器(4)、后轮转角传感器(13)、车速传感器(6)及横摆角速度传感器(7)的感知信号均通过导线传给控制器(ECU)(8)，所述的控制器(ECU)(8)的CPU是一个具有256字节RAM的16位单片机，采用Intel公司MCS-96系列的80C196KB单片机，外扩27128EPROM程序存储器。
3.根据权利要求1或2所述的电控液压式四轮转向系统，其特征在于：所述电磁阀(12)接收控制器(ECU)(8)的输出信号，并根据控制信号的指示，作相应方位的运动，以导通不同的液压回路。
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