一种线控转向系统及消防车技术方案

本实用新型专利技术公开了一种线控转向系统及消防车，包括转向操纵机构、ECU和转向执行机构；转向操纵机构包括方向盘、转向柱及转向回正装置；方向盘通过转向柱与转向回正装置连接；角度测量装置，测量方向盘的转角；转向执行机构包括比例换向阀组、右后转向油缸、右后角传动箱、右后车轮、左后转向油缸、左后角传动箱、左后车轮、左前车轮、左前角传动箱、左前转向油缸、右前车轮、右前角传动箱、右前转向油缸；比例换向阀组的进油口与进油回路连接，比例换向阀组的出油口分别与左前转向油缸、右前转向油缸、左后转向油缸、右后转向油缸连接，用于通过比例换向阀组实现各个车轮转向动作的独立控制；角度测量装置、比例换向阀组分别与ECU信号连接。

A steer by wire system and fire truck

【技术实现步骤摘要】
一种线控转向系统及消防车
本技术属于车辆转向
，特别涉及一种线控转向系统及消防车。
技术介绍
目前转向系统共分三类：机械转向系统、助力转向系统和线控转向系统。线控转向系统一般由转向盘总成、执行电机、传感器、ECU这几个主要部分和故障自诊断系统和电源辅助系统组成。其特点是取消了方向盘与转向车轮之间的机械连接部件，彻底摆脱机械固件的限制，完全由电能实现，具有更好的操纵稳定性。其优点：1）取消了方向盘与转向车轮之间的机械连接部件，地面问题带来的冲击不会通过转向盘传给驾驶员，减轻驾驶疲劳；2）消除了转向干涉问题，实现全方位自动控制，提高了汽车的平顺性，为集成化控制打下了基础；3）转向回正力矩可根据路况要求通过软件随时调整，不需要重新设计，因此线控转向系统的可调整性更强；4）从功能角度来说，没有了机械连接部件，驾驶员驾驶空间更大，驾驶舒适性增强，系统更为轻便。但其最大的问题就是可靠性较低，而且线控系统的设计、制造成本较高，因而未能得到广泛使用。现有技术存在以下缺陷：（1）通过电信号依靠力反馈电机产生回正力矩，无机械式自动回正装置，若电信号失效则无法提供方向盘回正力矩，造成方向盘与车轮不同步，降低了行驶安全性；（2）可切换四种转向模式，即前轮转向、四轮转向、原地转向和蟹行，基本满足各地域对车辆转向性要求，但缺少后轮转向模式；（3）转向比率不可调，即方向盘转角与车轮转角比率一致，无法解决高速行驶稳定性与狭窄空间低速转移便捷性之间的矛盾。
技术实现思路
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本技术提供一种线控转向系统及消防车。技术方案：为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种线控转向系统，包括转向操纵机构、ECU和转向执行机构；所述转向操纵机构包括方向盘、转向柱及转向回正装置；方向盘通过转向柱与转向回正装置连接；所述转向回正装置为机械式自动回正装置，用于在方向盘的转动力解除时，带动方向盘自动回正；所述转向操纵机构还设置有角度测量装置，用于测量所述方向盘所转动的角度；所述转向执行机构包括比例换向阀组、右后转向油缸、右后角传动箱、右后车轮、左后转向油缸、左后角传动箱、左后车轮、左前车轮、左前角传动箱、左前转向油缸、右前车轮、右前角传动箱、右前转向油缸；所述比例换向阀组的进油口与进油回路连接，比例换向阀组的出油口分别与左前转向油缸、右前转向油缸、左后转向油缸、右后转向油缸连接，左前转向油缸通过左前角传动箱与左前车轮连接；右前转向油缸通过右前角传动箱与右前车轮连接；左后转向油缸通过左后角传动箱与左后车轮连接；右后转向油缸通过右后角传动箱与右后车轮连接；用于通过比例换向阀组实现各个车轮转向动作的独立控制；所述角度测量装置、比例换向阀组分别与ECU信号连接。作为优选方案，所述转向回正装置包括第一支架、回转轴、安装板、滑轨、滑块、第二支架、皮带、气弹簧、回转座；其中，所述回转轴安装在安装板上；所述回转座与回转轴同轴连接；所述气弹簧一端通过第一支架固定在安装板上，另一端固定在第二支架上；所述第二支架与滑块固定连接；所述滑轨固定在安装板上，所述滑块与滑轨之间滑动连接，能够沿滑轨方向来回滑动；所述皮带一端固定在回转座上，另一端固定在第二支架上；当转动力作用于回转轴时，回转轴带动回转座转动，皮带一端绕回转座缠绕，另一端带动滑块在滑轨上滑动，气弹簧被压缩产生力矩；当作用于回转轴的转动力解除，气弹簧恢复原状，带动滑块滑动，皮带另一端跟随第二支架移动带动回转轴反转，从而使回转轴自动回正。进一步的，所述的转向回正装置还包括主动齿轮、从动齿轮、转角编码器；所述主动齿轮与回转轴同轴连接，主动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮与转角编码器同轴连接，用于通过转角编码器检测方向盘的转角，所述转角编码器与ECU信号连接。更为优选的，所述滑轨与气弹簧相互平行设置。进一步的，所述左前转向油缸、右前转向油缸、左后转向油缸、右后转向油缸上分别安装有左后角度传感器、右后角度传感器、左前角度传感器、右前角度传感器，用于检测车轮转角。进一步的，所述左后角度传感器、右后角度传感器、左前角度传感器、右前角度传感器与ECU信号连接。进一步的，所述线控转向系统还包括速度传感器；所述速度传感器用于检测车辆的速度；速度传感器与ECU信号连接。进一步的，所述转向操纵机构还包括转向模式切换装置，所述转向模式切换装置与ECU信号连接；所述转向模式切换装置，用于选定转向模式，其中，所述转向模式包括：前轮转向、后轮转向、四轮转向、蟹行转向、原地转向。进一步的，所述转向操纵机构还包括转向比率切换装置；所述转向比率切换装置与ECU信号连接；所述转向比率切换装置，用于选定转向比率，其中，所述转向比率包括高转向比率、低转向比率。本技术还提供一种消防车，包括上述的线控转向系统。有益效果：本技术提供的线控转向系统及消防车，其特点是含有机械式方向盘自动回正装置、可切换五种转向模式、转向比率可调、采用螺旋摆动油缸作为执行元件。优点是增加机械式回正装置，使得无论何时松开方向盘后，方向盘都可以自动回正，提高了转向安全性；根据场地的不同路面情况，可通过按钮任意切换五种转向模式，提高了狭窄空间的通行能力；通过转向比率切换开关，可选择高转向比率或者低转向比率两种模式，低转向比率适用于中高速行驶时的前轮转向，此时方向盘转角与车轮转角调用正常行驶的控制程序，高转向比率适用于低速行驶（0～5km/h）时的任意转向模式，此时方向盘转角与车轮转角调用低速行驶的控制程序，方向盘转动一个较小的角度就可实现车轮偏转到最大角度，通过调整转向比率解决了行驶稳定性与狭窄空间转移效率之间的矛盾；采用大轴径螺旋转向油缸，油缸转角与车轮转角一致，保证了转向准确性，同时大轴径油缸提供了较大转矩，为车辆转向提供了可靠转向力矩，螺旋摆动油缸同时具备伸缩功能，可充当车辆悬架，一个油缸集转向与悬挂于一体，节约了安装空间，方便车辆布置。具有以下优点：（1）本技术的线控转向系统带有一套机械式自动转向回正装置，使得无论何时松开方向盘后，车轮都能自动回正，提高了行驶安全性；（2）本技术提供五种转向模式，有效解决狭窄空间车辆转移不便的问题，可为车辆在狭窄复杂地形里自由移动提供便捷，提高了车辆的通过性能；（3）采用可变转向比率，根据作业场合不同可选择低转向比率或者高转向比率，解决了高速行驶稳定性与低速转移便捷性之间的矛盾，提高了车辆作业效率。（4）采用大轴径螺旋转向油缸，能为车辆提供稳定转矩，同时可以伸缩实现悬架功能，整体结构紧凑，便于整车布置。附图说明图1为实施例的线控转向系统结构示意图；图2为实施例中的机械式回正装置结构图；图3为实施例中前轮转向模式结构图；图4为实施例中后轮转向模式结构图；图5为实施例中四轮转向模式结构图；图6为实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线控转向系统，其特征在于，包括转向操纵机构、ECU和转向执行机构；/n所述转向操纵机构包括方向盘、转向柱及转向回正装置；方向盘通过转向柱与转向回正装置连接；所述转向回正装置为机械式自动回正装置，用于在方向盘的转动力解除时，带动方向盘自动回正；所述转向操纵机构还设置有角度测量装置，用于测量所述方向盘所转动的角度；/n所述转向执行机构包括比例换向阀组、右后转向油缸、右后角传动箱、右后车轮、左后转向油缸、左后角传动箱、左后车轮、左前车轮、左前角传动箱、左前转向油缸、右前车轮、右前角传动箱、右前转向油缸；/n所述比例换向阀组的进油口与进油回路连接，比例换向阀组的出油口分别与左前转向油缸、右前转向油缸、左后转向油缸、右后转向油缸连接，左前转向油缸通过左前角传动箱与左前车轮连接；右前转向油缸通过右前角传动箱与右前车轮连接；左后转向油缸通过左后角传动箱与左后车轮连接；右后转向油缸通过右后角传动箱与右后车轮连接；用于通过比例换向阀组实现各个车轮转向动作的独立控制；/n所述角度测量装置、比例换向阀组分别与ECU信号连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种线控转向系统，其特征在于，包括转向操纵机构、ECU和转向执行机构；
所述转向操纵机构包括方向盘、转向柱及转向回正装置；方向盘通过转向柱与转向回正装置连接；所述转向回正装置为机械式自动回正装置，用于在方向盘的转动力解除时，带动方向盘自动回正；所述转向操纵机构还设置有角度测量装置，用于测量所述方向盘所转动的角度；
所述转向执行机构包括比例换向阀组、右后转向油缸、右后角传动箱、右后车轮、左后转向油缸、左后角传动箱、左后车轮、左前车轮、左前角传动箱、左前转向油缸、右前车轮、右前角传动箱、右前转向油缸；
所述比例换向阀组的进油口与进油回路连接，比例换向阀组的出油口分别与左前转向油缸、右前转向油缸、左后转向油缸、右后转向油缸连接，左前转向油缸通过左前角传动箱与左前车轮连接；右前转向油缸通过右前角传动箱与右前车轮连接；左后转向油缸通过左后角传动箱与左后车轮连接；右后转向油缸通过右后角传动箱与右后车轮连接；用于通过比例换向阀组实现各个车轮转向动作的独立控制；
所述角度测量装置、比例换向阀组分别与ECU信号连接。


2.根据权利要求1所述的线控转向系统，其特征在于：所述转向回正装置包括第一支架、回转轴、安装板、滑轨、滑块、第二支架、皮带、气弹簧、回转座；
其中，所述回转轴安装在安装板上；所述回转座与回转轴同轴连接；
所述气弹簧一端通过第一支架固定在安装板上，另一端固定在第二支架上；所述第二支架与滑块固定连接；
所述滑轨固定在安装板上，所述滑块与滑轨之间滑动连接，能够沿滑轨方向来回滑动；
所述皮带一端固定在回转座上，另一端固定在第二支架上；
当转动力作用于回转轴时，回转轴带动回转座转动，皮带一端绕回转座缠绕，另一端带动滑块在滑轨上滑动，气弹簧被压缩产生力矩；当作用于回转轴的转动力解除，气弹簧恢复原状，带动滑块滑动，皮带另一端跟...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵斌，张宝海，张勇，
申请(专利权)人：徐工集团工程机械有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32