一种集成式电液转向作动单元及控制方法技术

一种集成式电液转向作动单元及控制方法，外部输入的控制信号控制双向伺服电机的旋向与转速，双向伺服电机驱动执行油缸的伸出方向及伸出速度。控制阀块总成，用于双向伺服电机停止工作时，执行油缸的运动位置保持，并能够用于执行油缸伸出动作时，回油侧油液回到闭式油箱散热，降低油液的温度；控制阀块总成能够在执行油缸温度或负载突变时，限制执行油缸工作压力，并用于设定双向齿轮泵最高工作压力，限定双向齿轮泵的输出功率，防止双向伺服电机超载；控制阀块总成能够实现执行油缸两腔连通处于浮动工作状态，提高了集成式电液转向作动单元应急工况转向工作的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种集成式电液转向作动单元及控制方法
本专利技术涉及一种集成式电液转向作动单元及控制方法，属于液压传动与控制

技术介绍
目前，新一代智能化特种车辆采用全电驱动，转向系统具备全转向功能，并且能够实现多种转向模式与故障监控等功能，以满足各种复杂工况下的转向需求，现有的转向液压系统结构庞大复杂，转向模式单一，不能根据使用要求，实现多转向模式的切换，不能采用电驱动模式，已经不能满足新一代智能化特种车辆转向需求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种集成式电液转向作动单元及控制方法，采用电驱动模式，每个车轴的左右车轮依靠单个电液作动单元独立驱动，实现智能化特种车辆全轮独立驱动转向，解决多模式转向的难题；同时将复杂的转向系统简化成“新型电液集成转向作动单元”的模块搭建，实现智能化特种车辆任意轴系转向功能的模块化和快速化设计。本专利技术解决的技术方案为：一种集成式电液转向作动单元，包括：双向伺服电机、双向齿轮泵、执行油缸(优选双出杆液压缸)、传动轴、闭式油箱、控制阀块总成；外部输入的控制信号控制双向伺服电机的旋向与转速，双向伺服电机通过传动轴驱动双向齿轮泵输出油液流量，从而驱动执行油缸(双出杆液压缸)的伸出方向及伸出速度。控制阀块总成，用于双向伺服电机停止工作时，执行油缸的运动位置保持，并能够用于执行油缸伸收动作时，回油侧油液回到闭式油箱散热，降低油液的温度；控制阀块总成能够在执行油缸温度升高或负载突变时，限制执行油缸工作压力，并用于设定双向齿轮泵最高工作压力，限定双向齿轮泵的输出功率，防止双向伺服电机超载；控制阀块总成能够实现执行油缸两腔连通处于浮动工作状态，提高工作的可靠性。控制阀块总成，包括：阀体、单向阀、溢流阀、液控单向阀、电磁换向阀；单向阀、溢流阀、液控单向阀、电磁换向阀安装在阀体内；双向齿轮泵的两个油口设置了溢流阀，用于设定油源最高工作压力，限定双向齿轮泵的输出功率，防止双向伺服电机超载；执行油缸的两个油口设置了溢流阀，能够在执行油缸温度升高或负载突变时，限制执行油缸工作压力；闭式油箱至双向齿轮泵两油口分别设置了单向阀，实现双向齿轮泵单向建压与吸油功能的正常切换。执行油缸的两个腔分别设置了液控单向阀，用于执行油缸伸收动作时，回油侧油液回到闭式油箱散热，降低循环工作油液的温度。执行油缸的两个腔之间设置了电磁换向阀，不得电时，断开执行油缸的两个工作腔；得电时，将执行油缸的两个工作腔连通，用于在应急工况下，实现执行油缸两腔连通处于浮动工作状态。浮动工作状态为：在控制阀块总成中电磁换向阀得电时，执行油缸在负载作用下能够跟随运动。应急工况，包括：双向伺服电机失效或双向齿轮泵失效。双向伺服电机输出的电能通过双向齿轮泵转化成油源的压力能，通过油源控制执行油缸的伸出和缩回运动。执行油缸采用双出杆液压缸，包括两个油腔，通过一腔进油另一腔回油实现双出杆液压缸内活塞杆单向运动。双出杆液压缸，包括：缸筒、活塞杆、端盖、支耳、底座；缸筒与底座固连，活塞杆穿过缸筒与缸筒两端的端盖；活塞杆将缸筒分成两部分，行程两个油腔，支耳设置在活塞杆的两端，与外部负载连接。闭式油箱为闭式液压油箱，采用闭式结构，确保集成式电液转向作动单元在任何工作姿态下，双向齿轮泵都有很好的吸油能力。双向伺服电机、双向齿轮泵、传动轴、闭式油箱、控制阀块总成组成的动力单元与执行油缸采用模块化，动力单元与执行油缸能够通过螺接集成为一体，也能够根据安装空间分开布置，通过外部管路连接。动力单元与执行油缸平行布置，有效减少轴向布置空间。本专利技术一种集成式电液转向作动单元的(浮动状态)控制方法，其特征在于步骤如下(1)双向伺服电机使执行油缸向右运动：(2)双向伺服电机使执行油缸向左运动：(3)双向伺服电机停止后，通过单向阀3.3、3.4、液控单向阀4.1、4.2、溢流阀5.3、5.4实现液压缸活塞杆位置保持，液压缸两腔的最大压力由溢流阀5.3、5.4设定。(4)电机停止后，电磁换向阀6得电时，执行油缸的左、右两腔沟通，在外力的作用下，实现作动器浮动状态。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术在特种车辆底盘转向系统中采用集成式电液转向作动单元，能省掉各组车桥间复杂的转向杆系结构，较传统转向液压系统能够相应省掉液压油源、各桥的转向油缸、各类控制阀件、繁多的液压管路，还能够减小转向液压系统跑冒滴漏的概率，采用集成式电液转向作动单元优点显著。(2)本专利技术通过将集成式电液转向作动单元的油源与执行油缸平行式布置，有效减少轴向布置空间，便于安装。(3)本专利技术通过集成式电液转向作动单元中模块化的动力单元与执行油缸能够通过螺接集成为一体，也能够根据安装空间分开布置，通过外部管路连接，安装方式灵活。(4)本专利技术通过集成式电液转向作动单元中油箱设计为闭式液压油箱，采用闭式结构，确保集成式电液转向作动单元在任何工作姿态下，双向齿轮泵都有很好的吸油能力，同时有效防止多余物进入系统。(5)本专利技术通过集成式电液转向作动单元中执行油缸的两个腔之间设置了电磁换向阀，用于在应急工况下，电磁换向阀得电，实现执行油缸两腔连通处于浮动工作状态，在外作用力下可以实现车轮对正，有效提高转向的安全性。附图说明图1为集成式电液转向作动单元液压原理图。图2为集成式电液转向作动单元结构图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细描述。本专利技术一种集成式电液转向作动单元及控制方法，作动单元包括：双向伺服电机、双向齿轮泵、执行油缸、传动轴、闭式油箱、控制阀块总成；外部输入的控制信号控制双向伺服电机的旋向与转速，双向伺服电机通过传动轴驱动双向齿轮泵输出油液流量，从而驱动执行油缸的伸出方向及伸出速度。控制阀块总成，用于双向伺服电机停止工作时，执行油缸的运动位置保持，并能够用于执行油缸伸出动作时，回油侧油液回到闭式油箱散热，降低油液的温度；控制阀块总成能够在执行油缸温度或负载突变时，限制执行油缸工作压力，并用于设定双向齿轮泵最高工作压力，限定双向齿轮泵的输出功率，防止双向伺服电机超载；控制阀块总成能够实现执行油缸两腔连通处于浮动工作状态，提高了集成式电液转向作动单元应急工况转向工作的安全性。本专利技术提供一种集成式电液转向作动单元，能够用于特种车辆转向系统中，采用电驱动模式，每个车轴的左右车轮转向摆臂连接一根集成式电液转向作动单元执行油缸的两个支耳，依靠单个电液作动单元独立驱动，实现全轮独立驱动转向，解决特种车辆多模式转向的难题，对提升车辆转向的整体性能具有重要意义。如图2所示，本专利技术一种集成式电液转向作动单元，包括：双向伺服电机、双向齿轮泵、执行油缸(执行油缸优选双出杆液压缸)、传动轴、闭式油箱、控制阀块总成；外部输入的控制信号控制双向伺服电机的旋向与转速，双向伺服电机通过传动轴驱动双向齿轮泵输出油液流量，从而驱动执行油缸(优选双出杆液压缸)的伸出方向及伸出速度。控制阀块总成，包括：阀体、单向阀、溢流阀、液控单向阀、电磁换向阀；单向阀、溢流阀、液控单向阀、电磁换向阀安装在阀体内；控制阀块总成，用于双向伺服电机停止工作时，执行油缸的运动位置保持，并能够用于执行油缸伸收动作时，回油侧油液回到闭式油箱散热，降低油液的温度；控制阀块总成能够在执行油缸温度升高或负载突变时，限制执行油缸工作压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成式电液转向作动单元，其特征在于包括：双向伺服电机、双向齿轮泵、执行油缸、传动轴、闭式油箱、控制阀块总成；外部输入的控制信号控制双向伺服电机的旋向与转速，双向伺服电机通过传动轴驱动双向齿轮泵输出油液流量，从而驱动执行油缸的伸出方向及伸出速度；控制阀块总成，用于双向伺服电机停止工作时，执行油缸的运动位置保持，并能够用于执行油缸伸收动作时，回油侧油液回到闭式油箱散热，降低油液的温度；控制阀块总成能够在执行油缸温度升高或负载突变时，限制执行油缸工作压力，并用于设定双向齿轮泵最高工作压力，限定双向齿轮泵的输出功率，防止双向伺服电机超载；控制阀块总成能够实现执行油缸所有腔体连通处于浮动工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种集成式电液转向作动单元，其特征在于包括：双向伺服电机、双向齿轮泵、执行油缸、传动轴、闭式油箱、控制阀块总成；外部输入的控制信号控制双向伺服电机的旋向与转速，双向伺服电机通过传动轴驱动双向齿轮泵输出油液流量，从而驱动执行油缸的伸出方向及伸出速度；控制阀块总成，用于双向伺服电机停止工作时，执行油缸的运动位置保持，并能够用于执行油缸伸收动作时，回油侧油液回到闭式油箱散热，降低油液的温度；控制阀块总成能够在执行油缸温度升高或负载突变时，限制执行油缸工作压力，并用于设定双向齿轮泵最高工作压力，限定双向齿轮泵的输出功率，防止双向伺服电机超载；控制阀块总成能够实现执行油缸所有腔体连通处于浮动工作状态。2.根据权利要求1所述的一种集成式电液转向作动单元，其特征在于：控制阀块总成，包括：阀体、单向阀、溢流阀、液控单向阀、电磁换向阀；单向阀、溢流阀、液控单向阀、电磁换向阀安装在阀体内；双向齿轮泵的两个油口设置了溢流阀，用于设定油源最高工作压力，限定双向齿轮泵的输出功率，防止双向伺服电机超载；执行油缸的两个油口设置了溢流阀，能够在执行油缸温度升高或负载突变时，限制执行油缸工作压力；闭式油箱至双向齿轮泵两油口分别设置了单向阀，实现双向齿轮泵单向建压与吸油功能的正常切换；执行油缸的两个腔分别设置了液控单向阀，用于执行油缸伸收动作时，回油侧油液回到闭式油箱散热，降低循环工作油液的温度；执行油缸的两个腔之间设置了电磁换向阀，不得电时，断开执行油缸的两个工作腔；得电时，将执行油缸的两个工作腔连通，用于在应急工况下，实现执行油缸两腔连通处于浮动工作状态。3.根据权利要求1所述的一种集成式电液转向作动单元，其特征在于：浮动工作状态为：在控制阀块总成中电磁换向阀得电时，执行油缸在负载作用下能够跟随运动。4.根据权利要求1所述的一种集成式电液转向作动单元，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：程斐，赵黎明，周燕，谢文建，吴建胜，刘相新，何刘宇，徐鹤元，
申请(专利权)人：北京航天发射技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11