一种双回路整体式转向器、转向助力系统及起重机技术方案

本发明专利技术公开了一种双回路整体式转向器、转向助力系统，包括输入轴装置、电机转向螺杆和壳体；壳体包括左壳体和右壳体，右壳体内滑动连接有活塞，输入轴装置转动连接在左壳体内，转向螺杆的一端螺纹连接在活塞的螺纹孔内，另一端转动连接在左壳体内，且套接在输入轴装置的外周，输入轴装置和转向螺杆之间通过转向阀芯扭杆相连接；活塞外周面上的齿和齿扇相啮合，电机通过减速装置和输入轴装置相连接，扭矩传感器连接在输入轴装置上或集成在输入轴外以获取方向盘的力矩信号电机根据方向盘的力矩信号和车辆的车速信号向转向螺杆传递电动助力扭矩；本申请可满足大轴荷转向助力、并解决了操纵感差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种双回路整体式转向器、转向助力系统及起重机
本专利技术涉及起重机转向器
，具体涉及一种双回路整体式转向器、转向助力系统及起重机。
技术介绍
目前，起重机械车辆底盘的转向助力系统所用转向器主要是液压助力转向器，其采用机械转向控制与液压助力相结合的方式，可实现液压助力为转向提供辅助动力功能，使车辆转向操作相较于机械转向而轻便、降低司机驾驶强度，提升车辆转向操控性。目前使用的液压助力转向器主要有两类，分别是转阀式整体式转向器和滑阀式半整体式转向器，无论是转阀式整体式转向器还是滑阀式半整体式转向器又均可分为单回路和双回路两种结构形式，区分两种结构形式主要是实现不同的助力特性，用于匹配不同轴荷的起重机械车辆，实现转向操控与驾驶路感。但液压助力转向器的助力特性是根据转向器中阀芯的位移而产生不同的助力压力，实现转向助力，助力特性无法实时调整与反馈，在车辆原地和低速行驶时方向盘力矩偏大，驾驶强度较大；在车辆高速行驶时，方向盘力矩过小，车辆路感不强，行驶稳定性较差。另外，液压助力转向器虽然可以起到一定的转向回正作用，但是回正能力有限，方向盘残余角度较大，驾驶操作感受不佳。目前单回路整体式转向器的输入轴作为电机转子的方式虽然结构紧凑，但制造难度较大，成本较高。同时该类转向器在应用过程中没有和转向油缸结合，只适用于单轴转向车辆，限制了其在多轴转向车辆上的应用和推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双回路整体式转向器、转向助力系统及起重机，以解决现有技术中单一的液压助力或电动助力导致的大轴荷转向助力难度大、操纵感差的问题。为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：一种双回路整体式转向器，包括输入轴装置、电机、转向螺杆和壳体；所述壳体包括左壳体和右壳体，所述右壳体内滑动连接有活塞，所述输入轴装置转动连接在所述左壳体内，所述转向螺杆的一端螺纹连接在活塞的螺纹孔内，另一端转动连接在所述左壳体内，且套接在所述输入轴装置的外周，所述输入轴装置和所述转向螺杆之间通过转向阀芯扭杆相连接；活塞外周面上的齿和齿扇相啮合，所述左壳体和所述转向螺杆的连接处设有第一循环油路和第二循环油路，所述第一循环油路和第二循环油路均包括进油口、出油口和两个工作油口；所述工作油口用于向车辆提供转向助力的液压油所述电机通过减速装置和所述输入轴装置相连接，所述电机根据方向盘的力矩信号和车辆的车速信号通过减速装置向所述转向螺杆传递电动助力扭矩。进一步地，所述输入轴装置包括从左向右依次设置的输入轴、输入轴扭杆和阀芯，所述输入轴的一端位于所述左壳体外，另一端通过输入轴扭杆和所述阀芯相连接，所述阀芯通过转向阀芯扭杆和所述转向螺杆相连接；所述减速装置连接在所述阀芯上，所述输入轴上设有和所述电机信号连接的扭矩传感器，所述扭矩传感器用于检测输入轴扭杆变形时两端的转角差，并根据所述转角差计算出方向盘的力矩信号。进一步地，所述输入轴装置包括输入轴，所述输入轴通过转向阀芯扭杆和所述转向螺杆相连接；所述减速装置连接在所述输入轴上。进一步地，所述减速装置为涡轮蜗杆装置，所述涡轮蜗杆装置中涡轮固定在所述输入轴装置的外周，蜗杆的一端和所述涡轮相啮合，另一端贯穿至所述壳体外和所述电机相连接。进一步地，所述电机被配置为在所述车辆的车速信号小于预设阈值时，向所述减速装置输入同向动力，以叠加所述方向盘的操纵助力；在所述车辆的车速信号大于等于预设阈值时，向所述减速装置输入反向动力，以增加所述方向盘的操纵阻力。进一步地，所述输入轴上设有和所述电机信号连接的角度传感器，所述角度传感器用于检测所述输入轴的转角信号，并将所述转角信号传递至所述电机；所述电机配置为在所述扭矩传感器检测到所述力矩信号小于预设阈值，且所述车辆的行驶速度不为零时，向所述减速装置输入反向动力，以使所述方向盘回到中位。本专利技术还公开了一种转向助力系统，包括方向盘、转向车桥、转向油缸、油箱和上述任一项所述的转向器，所述方向盘和输入轴装置相连接；所述齿扇通过转向杆系统和所述转向车桥相连接；所述转向油缸有两组，所述油箱上连接有两个液压泵，两个液压油泵分别用于将所述油箱中的油泵送至所述第一循环油路和第二循环油路，所述第一循环油路的回油口和第二循环油路的回油口均和所述油箱相连通；所述第一循环油路中的两个工作油口和其中一组转向油缸相连通，所述第二循环油路中的两个工作油口和另一组所述转向油缸相连通；所述转向油缸用于控制转向车桥转动。进一步地，所述方向盘和所述输入轴装置之间连接有角传动器和转向传动轴。进一步地，所述转向油缸的工作端和所述转向车桥相连接或所述转向油缸的工作端和所述转向杆系统相连接。进一步地，所述转向杆系统包括转向拉杆和转向摇臂，所述转向拉杆的一端通过转向节臂和所述齿扇相连接，另一端和所述转向摇臂相连接，所述转向摇臂和所述转向车桥相连接。进一步地，每组所述转向油缸包括两个转向油缸，每组所述转向油缸中的两个转向油缸分别和前端轴上的转向车桥及后端轴上的转向车桥相连接。进一步地，还包括控制器，所述控制器和所述电机信号连接，所述控制器根据方向盘的力矩信号和车辆的车速信号向所述电机发送控制指令。进一步地，还包括与所述控制器信号连接的扭矩传感器，所述扭矩传感器设置在所述输入轴装置上或独立设置在所述转向器外，所述扭矩传感器用于检测输入轴装置变形时两端的转角差，并根据所述转角差计算出方向盘的力矩信号，并将所述力矩信号发送给所述控制器。本专利技术还公开了一种起重机，包括上述任一项所述的转向助力系统。根据上述技术方案，本专利技术的实施例至少具有以下效果：本申请的转向器，在输入轴装置上设置了减速装置以及和减速装置相连接的电机，工作时，电机获取输入轴装置上的转角差，根据转角差计算出方向盘上的作用力矩，电机根据方向盘的作用力矩和车速信号控制减速装置工作，减速装置工作施加力矩至输入轴装置上，为输入轴装置上相连接的方向盘提供助力特性。当车辆车速较低时提供与方向盘叠加助力，使方向盘操纵更加轻便自如；当车辆车速较高时，提供与方向盘操纵力相反的阻力作用，使方向盘操纵稍显沉重，增强车辆直线行驶能力和高速行驶稳定性，提高了驾驶员的操纵感。在方向盘操纵输入轴装置进行转向操控过程中，为满足工程机械车辆大轴荷的转向助力作用，通过电动助力与液压助力相结合，满足大轴荷工程机械车辆的转向操纵舒适性与安全性的综合需求。即输入轴装置带动转向螺杆转动，由于外部力的作用较大，齿扇和活塞保持不动，因此转向螺杆会在壳体内转动，随着转向螺杆的转动，壳体和转向螺杆连接处的第一循环油路和第二循环油路被导通，第一循环油路和第二循环油路通过转向油缸控制转向车桥转向，进而实现液压助力，同时电力助力根据扭矩传感器的计算结果及车速信号进行助力，两者共同作用实现大轴荷的转向助力作用。当电动助力装置中的力矩传感器检测到方向盘力矩小于某一限值，认为方向盘脱离人操作；如果车速不为零时，根据电动助力装置中的角度传感器信号给电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双回路整体式转向器，其特征在于，包括输入轴装置、电机、转向螺杆(26)和壳体(28)；所述壳体(28)包括左壳体和右壳体，所述右壳体内滑动连接有活塞(27)，所述输入轴装置转动连接在所述左壳体内，所述转向螺杆(26)的一端螺纹连接在活塞(27)的螺纹孔内，另一端转动连接在所述左壳体内，且套接在所述输入轴装置的外周，所述输入轴装置和所述转向螺杆(26)之间通过转向阀芯扭杆(22)相连接；/n活塞(27)外周面上的齿和齿扇(29)相啮合，所述左壳体和所述转向螺杆(26)的连接处设有第一循环油路和第二循环油路，所述第一循环油路和第二循环油路均包括进油口、出油口和两个工作油口；所述工作油口用于向车辆提供转向助力的液压油/n所述电机通过减速装置和所述输入轴装置相连接，所述电机根据方向盘的力矩信号和车辆的车速信号通过减速装置向所述转向螺杆(26)传递电动助力扭矩。/n

【技术特征摘要】
1.一种双回路整体式转向器，其特征在于，包括输入轴装置、电机、转向螺杆(26)和壳体(28)；所述壳体(28)包括左壳体和右壳体，所述右壳体内滑动连接有活塞(27)，所述输入轴装置转动连接在所述左壳体内，所述转向螺杆(26)的一端螺纹连接在活塞(27)的螺纹孔内，另一端转动连接在所述左壳体内，且套接在所述输入轴装置的外周，所述输入轴装置和所述转向螺杆(26)之间通过转向阀芯扭杆(22)相连接；
活塞(27)外周面上的齿和齿扇(29)相啮合，所述左壳体和所述转向螺杆(26)的连接处设有第一循环油路和第二循环油路，所述第一循环油路和第二循环油路均包括进油口、出油口和两个工作油口；所述工作油口用于向车辆提供转向助力的液压油
所述电机通过减速装置和所述输入轴装置相连接，所述电机根据方向盘的力矩信号和车辆的车速信号通过减速装置向所述转向螺杆(26)传递电动助力扭矩。


2.根据权利要求1所述的双回路整体式转向器，其特征在于，所述输入轴装置包括从左向右依次设置的输入轴(21)、输入轴扭杆(221)和阀芯(25)，所述输入轴(21)的一端位于所述左壳体外，另一端通过输入轴扭杆(221)和所述阀芯(25)相连接，所述阀芯(25)通过转向阀芯扭杆(22)和所述转向螺杆(26)相连接；
所述减速装置连接在所述阀芯(25)上，所述输入轴(21)上设有和所述电机信号连接的扭矩传感器(23)，所述扭矩传感器(23)用于检测输入轴扭杆(221)变形时两端的转角差，并根据所述转角差计算出方向盘的力矩信号。


3.根据权利要求1所述的双回路整体式转向器，其特征在于，所述输入轴装置包括输入轴(21)，所述输入轴通过转向阀芯扭杆(22)和所述转向螺杆(26)相连接；
所述减速装置连接在所述输入轴(21)上。


4.根据权利要求2或3所述的双回路整体式转向器，其特征在于，所述减速装置为涡轮蜗杆装置，所述涡轮蜗杆装置中涡轮(24)固定在所述输入轴装置的外周，蜗杆(214)的一端和所述涡轮(24)相啮合，另一端贯穿至所述壳体(28)外和所述电机相连接。


5.根据权利要求2所述的双回路整体式转向器，其特征在于，所述电机被配置为在所述车辆的车速信号小于预设阈值时，向所述减速装置输入同向动力，以叠加所述方向盘的操纵助力；在所述车辆的车速信号大于等于预设阈值时，向所述减速装置输入反向动力，以增加所述方向盘的操纵阻力。


6.根据权利要求2或5所述的双回路整体式转向器，其特征在于，所述输入轴(21)上设有和所述电机信号连接的角度传感器，所述角度传感器用于检测所述输入轴(21)的转角信号，并将所述转角...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵留福，曹光光，马云旺，杨凤玲，郝宇，刘桂昌，张小江，
申请(专利权)人：徐州重型机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32