專利名稱：多橋車輛及其轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多橋車輛及其轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向控制方法。
背景技術(shù)：
大型工程車輛目前朝著多橋多模式轉(zhuǎn)向方向發(fā)展，傳統(tǒng)的液壓助力桿系連接的轉(zhuǎn)向模式已經(jīng)遇到瓶頸，而電液控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。電液控制轉(zhuǎn)向在模式切換方面有著巨大的優(yōu)勢。電液轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)實現(xiàn)方式一般是第一橋由方向機控制，使用桿系連接轉(zhuǎn)向，第 一橋的轉(zhuǎn)向角度信號傳遞給控制器，控制器通過計算得到各轉(zhuǎn)向橋的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度，和獲取的各橋?qū)崟r轉(zhuǎn)向角度信號進行比較，由控制器發(fā)出指令控制轉(zhuǎn)向閥，從而實現(xiàn)驅(qū)動轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向閥一般是電液比例換向閥或伺服比例閥，閥芯的開度決定了通過轉(zhuǎn)向閥的流量，進而決定轉(zhuǎn)向的速度。電液控制轉(zhuǎn)向也是一種隨動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，仍然需要第一橋先轉(zhuǎn)向，再根據(jù)第一橋的轉(zhuǎn)向角度經(jīng)過控制器的計算、比較，再由電液控制閥控制各后橋的轉(zhuǎn)向，這會造成后橋轉(zhuǎn)向較前橋有一定程度的延遲。延遲太長，一方面會影響到行駛安全性，一方面前后橋轉(zhuǎn)向角度的不協(xié)調(diào)將加劇輪胎磨損，出現(xiàn)這種情況會嚴(yán)重影響車輛的正常行駛。而轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的油源提供的流量則是影響延遲的主要因素。從油源角度看，包括定量泵系統(tǒng)、恒壓泵系統(tǒng)以及負(fù)載反饋系統(tǒng)。這些系統(tǒng)各有優(yōu)缺點。I、定量泵系統(tǒng)油源相對穩(wěn)定，從安全性考慮，定量泵的排量需要滿足極限轉(zhuǎn)向工況流量需求，但是這種極限轉(zhuǎn)向工況的出現(xiàn)幾率很小，大部分轉(zhuǎn)向的情況不需要很大液壓油流量，因此出現(xiàn)了液壓油流量大部分時間損失嚴(yán)重的問題。2、恒壓泵系統(tǒng)相對于定量泵系統(tǒng)，其系統(tǒng)流量根據(jù)負(fù)載需求而變化，流量損失小，為了滿足各種工況要求，恒壓泵設(shè)定壓力一般較高，但是大部分時間轉(zhuǎn)向負(fù)載并不高，因此大部分情況下液壓系統(tǒng)壓力損失較大；3、負(fù)載反饋系統(tǒng)相對來說，能夠解決壓力、流量與轉(zhuǎn)向?qū)嶋H需求相匹配，從節(jié)能角度考慮是最優(yōu)的，但是負(fù)載反饋技術(shù)應(yīng)用于車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在的問題有(1)工程車輛中轉(zhuǎn)向橋通常距離油源較遠(yuǎn)，當(dāng)負(fù)載離油源較遠(yuǎn)時，細(xì)長的負(fù)載壓力反饋管道可能會引起控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定。(2)對于恒壓泵系統(tǒng)和負(fù)載反饋系統(tǒng)來說，由于變量泵排量總是根據(jù)負(fù)載變化而進行響應(yīng)，進而做相應(yīng)的變化，因此只有控制閥動作后，負(fù)載才會發(fā)生變化，進而變量泵的排量再發(fā)生變化，這就使得變量泵排量的變化永遠(yuǎn)滯后于控制閥的控制，而滯后成為造成轉(zhuǎn)向延遲的主要因素之一?，F(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的負(fù)載反饋技術(shù)使轉(zhuǎn)向延遲時間長的問題，目前尚未提出有效的解決方案
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種多橋車輛及其轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中電液轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的負(fù)載反饋技術(shù)使轉(zhuǎn)向延遲時間長的問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。以上多橋車輛包括第一橋、多個后轉(zhuǎn)向橋和發(fā)動機，其中，第一橋由多橋車輛的方向機控制，上述多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括變量泵，用于在發(fā)動機的驅(qū)動下通過主壓力油路向轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)供給油源；多個轉(zhuǎn)向閥組，分別設(shè)置在各后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路中，每個轉(zhuǎn)向閥組用于控制對應(yīng)的后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路的流量和方向，其中，多個后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路與主壓力油路分別連接；控制器，與發(fā)動機、變量泵以及多個轉(zhuǎn)向閥組分別連接，用于獲取發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號以及第一橋和多個后轉(zhuǎn)向橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號，根據(jù)第一橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號計算多個后轉(zhuǎn)向橋的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度，由多個后轉(zhuǎn)向橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號和目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度分別確定多個轉(zhuǎn)向閥組的目標(biāo)液壓流量，并向多個轉(zhuǎn)向閥組分別發(fā)送與目標(biāo)液壓流量對應(yīng)的指令信號，根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號和指令信號計算變量泵的控制信號，并向變量泵發(fā)送控制信號，以控制變量泵的排量。
進一步地，每個轉(zhuǎn)向閥組包括三位五通電液比例閥，用于控制對應(yīng)的后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路的流量和方向，以改變對應(yīng)輪胎的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向速度，三位五通電液比例閥的控制端與控制器連接。進一步地，每個轉(zhuǎn)向閥組還包括壓力補償閥，與該轉(zhuǎn)向閥組的三位五通電液比例閥連接，用于保持三位五通電液比例閥的進油口與出油口的壓差穩(wěn)定。進一步地，每個轉(zhuǎn)向閥組還包括單向閥，與該轉(zhuǎn)向閥組的三位五通電液比例閥的進油口連接，用于保持三位五通電液比例閥的進油口的流向。進一步地，上述轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)還包括壓力控制裝置，用于獲取多個后轉(zhuǎn)向橋的液壓最大負(fù)載，并根據(jù)液壓最大負(fù)載控制主壓力油路的壓力。進一步地，后轉(zhuǎn)向橋的數(shù)量和轉(zhuǎn)向閥組的數(shù)量均為2個，壓力控制裝置包括溢流閥和梭閥，其中，三位五通電液比例閥包括進油口、回油口、第一工作油口、第二工作油口和中間油口，該三位五通電液比例閥的左位和右位位置內(nèi)進油口與中間油口接通，該三位五通電液比例閥的中位位置內(nèi)回油口與中間油口接通；梭閥的第一輸入端與第一轉(zhuǎn)向閥組的三位五通閥的中間油口連接，梭閥的第二輸入端與第二轉(zhuǎn)向閥組的三位五通閥的中間油口連接；溢流閥，旁接在主壓力油路中，溢流閥的控制端與梭閥的輸出端連接。進一步地，后轉(zhuǎn)向橋的數(shù)量和轉(zhuǎn)向閥組的數(shù)量均為N，N為大于2的正整數(shù)，壓力控制裝置包括溢流閥和N-I個梭閥，其中，三位五通電液比例閥包括進油口、回油口、第一工作油口、第二工作油口和中間油口，該三位五通電液比例閥的左位和右位位置內(nèi)進油口與中間油口接通，該三位五通電液比例閥的中位位置內(nèi)回油口與中間油口接通；第一梭閥的第一輸入端與第一轉(zhuǎn)向閥組的三位五通電液比例閥的中間油口連接，第一梭閥的第二輸入端與第二轉(zhuǎn)向閥組的三位五通電液比例閥的中間油口連接，第N-I梭閥的第一輸入端與第N-2梭閥的輸出端連接，第N-I梭閥的第二輸入端與第N轉(zhuǎn)向閥組的三位五通電液比例閥的中間油口連接；溢流閥，旁接在主壓力油路中，溢流閥的控制端與第N-I梭閥的輸出端連接。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制方法。本方法控制的多橋車輛包括第一橋、多個后轉(zhuǎn)向橋、多個轉(zhuǎn)向閥組和發(fā)動機，其中，第一橋由多橋車輛的方向機控制，多個轉(zhuǎn)向閥組分別與多個后轉(zhuǎn)向橋連接，多個后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路與主壓力油路分別連接，該多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制方法包括獲取發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號以及第一橋和多個后轉(zhuǎn)向橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號；根據(jù)第一橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號計算多個后轉(zhuǎn)向橋的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度；由多個后轉(zhuǎn)向橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號和目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度分別確定多個轉(zhuǎn)向閥組的目標(biāo)液壓流量，并向多個轉(zhuǎn)向閥組分別發(fā)送與目標(biāo)液壓流量對應(yīng)的指令信號；根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號和指令信號計算變量泵的控制信號，并向變量泵發(fā)送控制信號，以控制變量泵的排量。進一步地，根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號和指令信號計算變量泵的控制信號包括由指令信號確定目標(biāo)液壓流量的總和；由轉(zhuǎn)速信號確定流量余量；將目標(biāo)液壓流量的總和以及流量余量相加得到的加和作為變量泵的目標(biāo)排量值，并確定目標(biāo)排量值對應(yīng)的控制信號。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種多橋車輛。該多橋車輛包括轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)為上述的任意一種轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)中控制器可以根據(jù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓負(fù)載需求計算對應(yīng)的目標(biāo)液壓流量，并由目標(biāo)液壓流量直接控制變量泵的液壓排量，從而變量泵排量不是根據(jù)負(fù)載變化的反饋進行響應(yīng)，而是控制器利用計算值直接控制，可與控制轉(zhuǎn)向閥同步進行，消除了變量泵排量的變化永遠(yuǎn)滯后于控制閥的控制的問題，減小了轉(zhuǎn)向的延遲。此外，由于不需使用液壓反饋管道，也消除了細(xì)長的負(fù)載壓力反饋管道可能會引起控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定。


構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的示意圖；圖2A是本發(fā)明實施例的2個后轉(zhuǎn)向橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)中的壓力控制裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2B是本發(fā)明實施例的N個后轉(zhuǎn)向橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)中的壓力控制裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的控制方法的示意圖；圖4是本發(fā)明實施例的一種優(yōu)選多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種優(yōu)選多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的控制邏輯示意圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。本發(fā)明實施例中的多橋車輛包括第一橋、多個后轉(zhuǎn)向橋、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和發(fā)動機102，第一橋由方向機控制，使用桿系連接轉(zhuǎn)向，第一橋的轉(zhuǎn)向角度信號傳遞給控制器103，控制器103通過計算得到各轉(zhuǎn)向橋的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度，和獲取的各橋?qū)崟r轉(zhuǎn)向角度信號進行比較，由控制器103發(fā)出指令控制轉(zhuǎn)向閥，從而實現(xiàn)驅(qū)動轉(zhuǎn)向。發(fā)動機102作為轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的動力源。圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的示意圖，如圖I所示，多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括變量泵101，用于在發(fā)動機102的驅(qū)動下通過主壓力油路向轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)供給油源；多個轉(zhuǎn)向閥組321、322等，分別設(shè)置在各后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路中，每個轉(zhuǎn)向閥組用于控制對應(yīng)的后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路的流量和方向，其中，以上多個后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路與主壓力油路分別連接；控制器103，與發(fā)動機102、變量泵101以及多個轉(zhuǎn)向閥組321、322等分別連接，用于獲取發(fā)動機102的轉(zhuǎn)速信號并計算多個后轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向需要的目標(biāo)液壓流量，并向多個轉(zhuǎn)向閥組321、322等分別發(fā)送與目標(biāo)液壓流量對應(yīng)的指令信號，根據(jù)上述轉(zhuǎn)速信號和上述轉(zhuǎn)向閥組的指令信號計算變量泵101的控制信號，向變量泵101發(fā)送該控制信號，從而控制變量泵101的排量。以上指令信號是指對轉(zhuǎn)向閥組進行控制的信號，控制信號是指對變量泵排量進行控制的信號。利用上述多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，控制器103可以根據(jù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓負(fù)載需求計算對應(yīng)的目標(biāo)液壓流量，并由目標(biāo)液壓流量直接控制變量泵101的液壓排量，從而變 量泵101排量不是根據(jù)負(fù)載變化的反饋進行響應(yīng)，而是控制器103利用計算值直接控制，與控制轉(zhuǎn)向閥同步進行，消除了變量泵101排量的變化永遠(yuǎn)滯后于液壓控制閥控制的問題，減小了轉(zhuǎn)向的延遲。此外，由于不需使用液壓反饋管道，也消除了細(xì)長的負(fù)載壓力反饋管道可能會引起控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定。控制器103獲取各后轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向角度信號可以通過多個轉(zhuǎn)向角度測量裝置進行，并通過后轉(zhuǎn)向橋液壓油路中的轉(zhuǎn)向閥組控制后轉(zhuǎn)向橋。在這種情況下，本發(fā)明實施例的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)還可以設(shè)置多個轉(zhuǎn)向角度測量裝置，與第一橋和多個后轉(zhuǎn)向橋分別連接，用于分別測量第一橋的轉(zhuǎn)向角度信號和各后轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向角度信號；上述控制器103，與多個轉(zhuǎn)向測量裝置和多個轉(zhuǎn)向閥組321、322等分別連接，從而利用轉(zhuǎn)向測量裝置獲取第一橋的轉(zhuǎn)向角度信號和各后轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向角度信號，根據(jù)第一橋的轉(zhuǎn)向角度計算各后轉(zhuǎn)向橋的目標(biāo)角度，按照目標(biāo)角度和各后轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向角度信號向多個轉(zhuǎn)向閥組發(fā)送控制指令信號，并根據(jù)控制指令信號計算多個后轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向需要的目標(biāo)液壓流量。具體地，每個轉(zhuǎn)向閥組可以包括三位五通電液比例閥，用于控制對應(yīng)的后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路的流量和方向，以改變對應(yīng)輪胎的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向速度，三位五通電液比例閥的控制端與控制器103連接。三位五通電液比例閥可以直接改變相應(yīng)液壓油路中的液壓流量和方向，從而改變對應(yīng)輪胎的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向速度。該三位五通閥具體包括三位五通電液比例閥包括進油口、回油口、第一工作油口、第二工作油口和中間油口，該三位五通電液比例閥的左位和右位位置內(nèi)進油口與中間油口接通，該三位五通電液比例閥的中位位置內(nèi)回油口與中間油口接通；第一工作油口和第二工作油口分別連接后轉(zhuǎn)向橋驅(qū)動油缸的有桿腔和無桿腔。每個轉(zhuǎn)向閥組還可以包括壓力補償閥，與該轉(zhuǎn)向閥組的三位五通電液比例閥連接，用于保持三位五通電液比例閥的進油口與出油口的壓差穩(wěn)定。從而進一步提高了轉(zhuǎn)向閥組的工作可靠性。優(yōu)選地，每個轉(zhuǎn)向閥組還可以包括單向閥，與該轉(zhuǎn)向閥組的三位五通電液比例閥的進油口連接，用于保持三位五通電液比例閥的進油口的流向。對于多個轉(zhuǎn)向后橋，不同后橋的轉(zhuǎn)向角度和速度存在，所以不同轉(zhuǎn)向橋的液壓管理的壓力是不一致的，為保證轉(zhuǎn)向的需要，需要在轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)提供最大的壓力。因此，本實施例的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)還可以包括壓力控制裝置，用于獲取多個后轉(zhuǎn)向橋的液壓最大負(fù)載，并根據(jù)液壓最大負(fù)載控制轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的壓力。從而保證了轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)提供的壓力可以滿足各轉(zhuǎn)向橋的壓力需求。優(yōu)選地，上述壓力控制裝置可以包括多個梭閥，其輸入端分別與三位五通電液比例閥的出油口連接，用于獲取多個后轉(zhuǎn)向橋的液壓最大負(fù)載；溢流閥，設(shè)置在后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路中，其控制端與多個梭閥的輸出端連接，用于按照液壓最大負(fù)載控制轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的壓力。圖2A和圖2B分別示出了本發(fā)明實施例的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)中2個后轉(zhuǎn)向橋和N個后轉(zhuǎn)向橋的壓力控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。在圖中所示的三位五通閥三位五通閥具體包括三位五通電液比例閥包括進油口、回油口、第一工作油口、第二工作油口和中間油口，該
三位五通電液比例閥的左位和右位位置內(nèi)進油口與中間油口接通，該三位五通電液比例閥的中位位置內(nèi)回油口與中間油口接通；第一工作油口和第二工作油口分別連接后轉(zhuǎn)向橋驅(qū)動油缸的有桿腔和無桿腔。在圖2A中，后轉(zhuǎn)向橋的數(shù)量和轉(zhuǎn)向閥組的數(shù)量均為2個，壓力控制裝置包括溢流閥和梭閥，其中，梭閥351的第一輸入端與第一轉(zhuǎn)向閥組321的三位五通閥的中間油口連接，梭閥351的第二輸入端與第一轉(zhuǎn)向閥組322的三位五通閥的中間油口連接；溢流閥360，旁接在液壓系統(tǒng)的主油路中，溢流閥360的控制端與所述梭閥351的輸出端連接。從而梭閥通過控制端可以得到兩個后轉(zhuǎn)向橋液壓油路較大的壓力，從而將整個液壓系統(tǒng)的壓力始終維持在一定值，該定值既可以滿足后轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向的需求，又可以避免液壓系統(tǒng)的壓力過大造成能量消耗。在圖2B中，后轉(zhuǎn)向橋的數(shù)量和轉(zhuǎn)向閥組的數(shù)量均為N，N為大于2的正整數(shù)，壓力控制裝置包括溢流閥和N-I個梭閥，其中，第一梭閥351的第一輸入端與第一轉(zhuǎn)向閥組321的三位五通閥的中間油口連接，第一梭閥351的第二輸入端與第一轉(zhuǎn)向閥組322的三位五通閥的中間油口連接，第N-I梭閥的第一輸入端與第N-2梭閥的輸出端連接，第N-I梭閥的第二輸入端與第N轉(zhuǎn)向閥組的三位五通閥的中間油口連接；溢流閥360，旁接在液壓的主油路中，溢流閥360的控制端與第N-I梭閥的輸出端連接。以上結(jié)構(gòu)相當(dāng)于N-I個梭閥級聯(lián)連接，從而第N-I梭閥的輸出端的壓力相當(dāng)于N個轉(zhuǎn)向閥組的壓力最大值。溢流閥360將整個液壓系統(tǒng)的壓力始終維持在一定值，該定值既可以滿足后轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向的需求，又可以避免液壓系統(tǒng)的壓力過大造成能量消耗。需要指明的是，以上第一、第二……第N-1、第N的編號僅為說明部件之間的連接關(guān)系，并不存在結(jié)構(gòu)安裝上的先后關(guān)系?？刂谱兞勘?01排量的方式可以具體為通過用與該變量泵101連接電磁閥進行。本實施例的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)還可以包括電比例閥，與變量泵101連接，電比例閥的控制端與控制器103連接；控制器103還用于通過向電比例閥發(fā)送排量控制信號來控制變量泵101的排量。從而控制器103利用向電比例閥的控制端發(fā)送相應(yīng)的電流信號來控制變量泵101的排量。本發(fā)明實施例還提供了一種多橋車輛，包括轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)為上述實施例中任一種的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。進一步地，多個后轉(zhuǎn)向橋的數(shù)量為3個，包括第一后轉(zhuǎn)向橋、第二后轉(zhuǎn)向橋、第三后轉(zhuǎn)向橋，每個后轉(zhuǎn)向橋由一組轉(zhuǎn)向閥組控制，其中，第一后轉(zhuǎn)向橋?qū)?yīng)的第一轉(zhuǎn)向閥組包括第一電液比例閥、第一壓力補償閥、第一單向閥；第二后轉(zhuǎn)向橋?qū)?yīng)的第二轉(zhuǎn)向閥組包括第二電液比例閥、第二壓力補償閥、第二單向閥；第三后轉(zhuǎn)向橋?qū)?yīng)的第三轉(zhuǎn)向閥組包括第三電液比例閥、第三壓力補償閥、第三單向閥；控制器向三個電液比例閥發(fā)送相應(yīng)的電流指令信號。本發(fā)明實施例還提供了一種多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的控制方法，該多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的控制方法可以應(yīng)用于以上實施例的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，對上述多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)向控制。圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的控制方法的示意圖，該多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的控制方法包括步驟S21，獲取發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號以及第一橋和后轉(zhuǎn)向橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號；步驟S23，根據(jù)第一橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號計算多個后轉(zhuǎn)向橋的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度；步驟S25，由多個后轉(zhuǎn)向橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號和目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度分別確定多個轉(zhuǎn)向閥組的目標(biāo)液壓流量，并向多個轉(zhuǎn)向閥組分別發(fā)送與目標(biāo)液壓流量對應(yīng)的指令信號；·步驟S27，根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號和指令信號計算變量泵的控制信號，并向變量泵發(fā)送控制信號，以控制變量泵的排量。其中，步驟S23可以具體包括獲取多橋車輛第一橋的轉(zhuǎn)向角度信號和多橋車輛的各后轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向角度信號；根據(jù)第一橋的轉(zhuǎn)向角度計算各后轉(zhuǎn)向橋的目標(biāo)角度；按照目標(biāo)角度和各后轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向角度信號向后轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向閥組發(fā)送控制指令信號；根據(jù)控制指令信號計算多個后轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)向需要的目標(biāo)液壓流量。 步驟S25利用目標(biāo)角度與當(dāng)前的轉(zhuǎn)向角度信息，輸出控制轉(zhuǎn)向閥組的指令信號。該指令信號與目標(biāo)液壓流量相對應(yīng)，在轉(zhuǎn)向閥組包括上述三位五通電液比例閥的情況下，以上控制指令信號可以為向三位五通電液比例閥控制端發(fā)送的電流信號。步驟S27具體可以包括由指令信號確定目標(biāo)液壓流量的總和；由轉(zhuǎn)速信號確定流量余量；將目標(biāo)液壓流量的總和以及流量余量相加得到的加和作為變量泵的目標(biāo)排量值，并確定目標(biāo)排量值對應(yīng)的控制信號。該步驟將目標(biāo)液壓流量的總和以及流量余量之和作為變量泵101的目標(biāo)排量值；按照目標(biāo)排量直控制變量泵101。利用以上步驟可以使變量泵101始終滿足各轉(zhuǎn)向閥組的流量需求，而又不至于造成流量浪費，在不進行轉(zhuǎn)向動作時，通過步驟S25可以使變量泵101輸出上述流量余值大小的流量，維持多橋車輛轉(zhuǎn)向橋可以迅速啟動。以下分別對一個具有三個后轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)進行詳細(xì)說明，圖4是本發(fā)明實施例的一種優(yōu)選多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的示意圖，如圖3所示，該多橋車輛具有三個后轉(zhuǎn)向橋第一后轉(zhuǎn)向橋311、第二后轉(zhuǎn)向橋312、第三后轉(zhuǎn)向橋313。每個后轉(zhuǎn)向橋的液壓驅(qū)動由一組轉(zhuǎn)向閥組控制，以第一后轉(zhuǎn)向橋311的液壓回路為例，第一后轉(zhuǎn)向橋311對應(yīng)的第一轉(zhuǎn)向閥組包括第一電液比例閥321、第一壓力補償閥331、第一單向閥341，其中第一電液比例閥321為三位五通電液比例閥，用于控制第一后轉(zhuǎn)向橋311的液壓回路的流量和流向，從而改變第一后轉(zhuǎn)向橋311的輪胎轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向速度，該第一電液比例閥321的控制端與控制器103連接，用于接收控制器103發(fā)送的電流控制信號121。第一壓力補償閥331，連接在第一電液比例閥321的進出口之間，保證了第一電液比例閥321進出口的壓差，第一單向閥341，與第一電液比例閥321的進油口連接，用于保持第一電液比例閥321的進油口的液壓流向。對應(yīng)地，第二后轉(zhuǎn)向橋312的第二轉(zhuǎn)向閥組包括第二電液比例閥322、第二壓力補償閥332、第二單向閥342 ;第三后轉(zhuǎn)向橋313的第三轉(zhuǎn)向閥組包括第三電液比例閥323、第三壓力補償閥333、第三單向閥343。控制器103向第二電液比例閥322和第三電液比例閥323發(fā)送的電流控制信號分別為122、123。這樣通過控制器103對三個三位五通電液比例閥即可發(fā)送相應(yīng)的電流信號，就可以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)向速度的控制。變量泵101的排量也由控制器103同時控制。以上三位五通電液比例閥三位五通電液比例閥包括進油口、回油口、第一工作油口、第二工作油口和中間油口，該三位五通電液比例閥的左位和右位位置內(nèi)進油口與中間油口接通,該三位五通電液比例閥的中位位置內(nèi)回油口與中間油口接通；第一工作油口和第二工作油口分別連接后轉(zhuǎn)向橋驅(qū)動油缸的有桿腔和無桿腔。圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種優(yōu)選多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的控制邏輯示意圖。如圖所示，控制器103接收第一橋及以及第一后橋311、第二后橋312、第三后橋313的轉(zhuǎn)向角度信號，經(jīng)過計算后，向第一電液比例閥321、第二電液比例閥322、第三電液比例閥323分別發(fā)送相應(yīng)的電流控制信號121、122、，從而分別控制第一后橋311、第二后橋312、第三后橋313進行轉(zhuǎn)向?？刂破?03同時接收發(fā)動機102的轉(zhuǎn)速信號N，根據(jù)上述的電流控制信號121、122、123和發(fā)動機102轉(zhuǎn)速信號確定并向控制變量泵101的電比例閥301發(fā)送指 令信號Iltll,以控制變量泵101的排量。變量泵101的排量大小應(yīng)該可以剛好滿足各轉(zhuǎn)向閥組的流量需求之和，在本優(yōu)選實施例中變量泵101的排量可以為在各轉(zhuǎn)向閥組的流量需求之和的基礎(chǔ)上增加一定的余量，從而變量泵101的電比例閥301的指令信號Iltll按照下式進行計算I10i=f (121+122+123，N) + Δ I (N)，在式中，f (121+122+123，N)表示在發(fā)動機 102 轉(zhuǎn)速為 N 的情況下，電流控制信號121、122、123對應(yīng)的液壓流量與變量泵101控制信號的函數(shù)關(guān)系，AI(N)為余量值。從公式中可以看出，當(dāng)不進行轉(zhuǎn)向時，控制器103向第一后橋311、第二后橋312、第三后橋313發(fā)出的電流控制信號121、122、123均為零，此時，Iltll為等于AI(N)為一個很小的值，變量泵101輸出一個極小的流量。由于變量泵101的排量變化不是根據(jù)負(fù)載變化后而進行的響應(yīng)，變量泵101排量和電液比例閥都是由控制器103同時發(fā)出指令進行控制，因此消除了變量泵101排量變化和電液比例閥之間的延遲，同時也消除了負(fù)載反饋管路過長帶來的控制系統(tǒng)不穩(wěn)定問題。本優(yōu)選實施例的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)還可以包括由第一梭閥351、第二梭閥352以及溢流閥360組成的壓力控制裝置，其中第一梭閥351的第一輸入口與第一電液比例閥321的中間油口連接，第一梭閥351的第二輸入口與第二電液比例閥322的中間油口連接，第一梭閥351的輸出端連接第二梭閥352的第一輸入口，第二梭閥352的第二輸入口與第三電液比例閥323的出口連接，第二梭閥352的輸出連接溢流閥360的控制口，從而第一梭閥351和第二梭閥352組成梭閥網(wǎng)絡(luò)，將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最高負(fù)載反饋給溢流閥360的控制口，這樣系統(tǒng)壓力將始終比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最高負(fù)載高出一定余量，既保證了系統(tǒng)正常工作，又不至于有過多壓力損失。該系統(tǒng)還可以包括蓄能器370，減壓閥380，第四單向閥390，以及內(nèi)置于變量泵101的第三梭閥102，通過這些元件的連接，再加上外控油源，可使得第三梭閥102輸出端總能維持一定的壓力值，此壓力值保證了變量泵101的電比例排量控制功能正常工作，其中，外控油源經(jīng)過第四單向閥390以及減壓閥380向蓄能器370處供油，使蓄能器370存儲一定的壓力，從而為變量泵的排量控制提供了工作條件，提高了變量泵的可靠性。本優(yōu)選實施例的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)在不轉(zhuǎn)向時，變量泵101僅輸出一個極小的流量；轉(zhuǎn)向時，系統(tǒng)的壓力始終比最高負(fù)載高出一定余量，變量泵101輸出流量也比轉(zhuǎn)向需要的流量多出一定余量，壓力和流量都剛好滿足系統(tǒng)正常的工作需求，又不會造成過多浪費。而且，由于變量泵101的排量變化不是根據(jù)負(fù)載變化后而進行的響應(yīng)，而是由控制器103同時發(fā)出指令控制變量泵101排量變化和電液比例閥，因此消除了油泵排量變化相對于電液比例閥的延遲，系統(tǒng)響應(yīng)更快；相對于負(fù)載反饋系統(tǒng)來說，也消除了負(fù)載反饋管路過長帶來的控制系統(tǒng)不穩(wěn)定問題。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，多橋車輛的液壓轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，控制器可以根據(jù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓負(fù)載需求計算對應(yīng)的目標(biāo)液壓流量，并由目標(biāo)液壓流量直接控制變量泵的液壓排量，從而變量泵排量不是根據(jù)負(fù)載變化的反饋進行響應(yīng)，而是控制器利用計算值直接控制，可與控制轉(zhuǎn)向閥同步進行，消除了變量泵排量的變化永遠(yuǎn)滯后于控制閥的控制的問題，減小了轉(zhuǎn)向的延遲。此外，由于不需使用液壓反饋管道，也消除了細(xì)長的負(fù)載壓力反饋管道可 能會引起控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng),所述多橋車輛包括第一橋、多個后轉(zhuǎn)向橋和發(fā)動機，其中，所述第一橋由所述多橋車輛的方向機控制，其特征在于，所述多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括 變量泵，用于在所述發(fā)動機的驅(qū)動下通過主壓力油路向所述轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)供給油源； 多個轉(zhuǎn)向閥組，分別設(shè)置在各所述后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路中，每個所述轉(zhuǎn)向閥組用于控制對應(yīng)的后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路的流量和方向，其中，所述多個后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路與所述主壓力油路分別連接； 控制器，與所述發(fā)動機、所述變量泵以及所述多個轉(zhuǎn)向閥組分別連接，用于獲取所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號以及所述第一橋和所述多個后轉(zhuǎn)向橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號，根據(jù)所述第一橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號計算所述多個后轉(zhuǎn)向橋的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度，由所述多個后轉(zhuǎn)向橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號和目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度分別確定所述多個轉(zhuǎn)向閥組的目標(biāo)液壓流量，并向所述多個轉(zhuǎn)向閥組分別發(fā)送與所述目標(biāo)液壓流量對應(yīng)的指令信號，根據(jù)所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號和所述指令信號計算所述變量泵的控制信號，并向所述變量泵發(fā)送所述控制信號，以控制所述變量泵的排量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于，每個所述轉(zhuǎn)向閥組包括三位五通電液比例閥，用于控制對應(yīng)的后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路的流量和方向，以改變對應(yīng)輪胎的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)向速度，所述三位五通電液比例閥的控制端與所述控制器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于，每個所述轉(zhuǎn)向閥組還包括壓力補償閥，與該轉(zhuǎn)向閥組的三位五通電液比例閥連接，用于保持所述三位五通電液比例閥的進油口與出油口的壓差穩(wěn)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于，每個所述轉(zhuǎn)向閥組還包括單向閥，與該轉(zhuǎn)向閥組的三位五通電液比例閥的進油口連接，用于保持所述三位五通電液比例閥的進油口的流向。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括壓力控制裝置，用于獲取所述多個后轉(zhuǎn)向橋的液壓最大負(fù)載，并根據(jù)所述液壓最大負(fù)載控制所述主壓力油路的壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于，所述后轉(zhuǎn)向橋的數(shù)量和所述轉(zhuǎn)向閥組的數(shù)量均為2個，所述壓力控制裝置包括溢流閥和梭閥，其中， 所述三位五通電液比例閥包括進油口、回油口、第一工作油口、第二工作油口和中間油口，該三位五通電液比例閥的左位和右位位置內(nèi)所述進油口與所述中間油口接通，該三位五通電液比例閥的中位位置內(nèi)所述回油口與所述中間油口接通； 所述梭閥的第一輸入端與第一轉(zhuǎn)向閥組的所述三位五通閥的中間油口連接，所述梭閥的第二輸入端與第二轉(zhuǎn)向閥組的所述三位五通閥的中間油口連接； 所述溢流閥，旁接在所述主壓力油路中，所述溢流閥的控制端與所述梭閥的輸出端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于，所述后轉(zhuǎn)向橋的數(shù)量和所述轉(zhuǎn)向閥組的數(shù)量均為N，N為大于2的正整數(shù)，所述壓力控制裝置包括溢流閥和N-I個梭閥，其中， 所述三位五通電液比例閥包括進油口、回油口、第一工作油口、第二工作油口和中間油口，該三位五通電液比例閥的左位和右位位置內(nèi)所述進油口與所述中間油口接通，該三位五通電液比例閥的中位位置內(nèi)所述回油口與所述中間油口接通； 第一梭閥的第一輸入端與第一轉(zhuǎn)向閥組的所述三位五通電液比例閥的中間油口連接，所述第一梭閥的第二輸入端與第二轉(zhuǎn)向閥組的所述三位五通電液比例閥的中間油口連接，第N-I梭閥的第一輸入端與第N-2梭閥的輸出端連接，所述第N-I梭閥的第二輸入端與第N轉(zhuǎn)向閥組的所述三位五通電液比例閥的中間油口連接； 溢流閥，旁接在所述主壓力油路中，所述溢流閥的控制端與所述第N-I梭閥的輸出端連接。
8.—種多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制方法,所述多橋車輛包括第一橋、多個后轉(zhuǎn)向橋、多個轉(zhuǎn)向閥組和發(fā)動機，其中，所述第一橋由所述多橋車輛的方向機控制，所述多個轉(zhuǎn)向閥組分別與所述多個后轉(zhuǎn)向橋連接，所述多個后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路與主壓力油路分別連接，其特征在于，包括 獲取所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號以及所述第一橋和所述多個后轉(zhuǎn)向橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號; 根據(jù)所述第一橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號計算所述多個后轉(zhuǎn)向橋的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度； 由所述多個后轉(zhuǎn)向橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號和目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度分別確定所述多個轉(zhuǎn)向閥組的目標(biāo)液壓流量，并向所述多個轉(zhuǎn)向閥組分別發(fā)送與所述目標(biāo)液壓流量對應(yīng)的指令信號; 根據(jù)所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號和所述指令信號計算所述變量泵的控制信號，并向所述變量泵發(fā)送所述控制信號，以控制所述變量泵的排量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，根據(jù)所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號和所述指令信號計算所述變量泵的控制信號包括 由所述指令信號確定所述目標(biāo)液壓流量的總和； 由所述轉(zhuǎn)速信號確定流量余量； 將所述目標(biāo)液壓流量的總和以及所述流量余量相加得到的加和作為所述變量泵的目標(biāo)排量值，并確定所述目標(biāo)排量值對應(yīng)的控制信號。
10.一種多橋車輛，包括轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)為根據(jù)權(quán)利要求I至7中任意一項所述的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多橋車輛及其轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向控制方法。該多橋車輛的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)包括變量泵，用于在發(fā)動機的驅(qū)動下通過主壓力油路向轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)供給油源；多個轉(zhuǎn)向閥組，分別設(shè)置在各后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路中，每個轉(zhuǎn)向閥組用于控制對應(yīng)的后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路的流量和方向，其中，多個后轉(zhuǎn)向橋的液壓油路與主壓力油路分別連接；控制器，用于獲取發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號以及第一橋和多個后轉(zhuǎn)向橋的實時轉(zhuǎn)向角度信號，計算多個后轉(zhuǎn)向橋的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度，確定多個轉(zhuǎn)向閥組的目標(biāo)液壓流量，并向多個轉(zhuǎn)向閥組分別發(fā)送與目標(biāo)液壓流量對應(yīng)的指令信號，根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號和指令信號計算變量泵的控制信號，以控制變量泵的排量，并減小了轉(zhuǎn)向的延遲。
文檔編號B62D5/06GK102935861SQ20121052770
公開日2013年2月20日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者郭堃, 李英智, 劉建華, 郭紀(jì)梅, 劉偉, 張松林, 李雄 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司