[发明专利]稳定的转向控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及车辆的转向控制系统。

背景技术

越野车辆在驾驶中会遇到范围极宽的路面条件。而且，大多数越野车辆运载笨重货物。例如，农用汽车经常运载或牵引挂在车辆后面的沉重的机具，并且前端装卸机在铲斗中装载尽可能多的材料。这些大载荷经常会改变车辆的转向性能。例如，在载荷轻时车辆具有一个所需的和相对稳定的“不足转向”的特性。但是，重载的同一个车辆会具有一个不所需的相对不稳定的“过度转向”的特性。

最所需是能够提供一种带有如下转向控制系统的农用车：该系统允许车辆设计者考虑操纵特性之外的因素来设计车辆转向系统的参数，并且其后能利用控制系统优化转向系统操纵特性。例如，最所需是能够提供一种带有如下的转向控制系统的农用车辆：该系统在尽管车辆牵引或运载的载荷变化也可以始终一致地以“不足转向”或相对稳定的方式驾驶。

1995年授予Ackermann的专利号为5428536的美国专利描述了一种用于公路车辆的转向系统。该Ackermann系统不是利用前轮角度传感器，但要求有一个方向盘角度传感器，一个车辆速度传感器，一个偏转速率传感器和一个前轴横向加速度传感器。在这个Ackermann系统中，偏转速率和前轴横向加速度是用来计算受到转向的前轮的角度变化速率。对Ackermann系统的描述是使操纵特性与车辆速度无关。一般认为，即使是不考虑在车辆牵引或运载的荷重显著变化，该Ackermann转向控制系统也不会始终一致地工作，而且，Ackermann系统是一种纯粹的“用线转向”的系统，它不能与采用传统的液压机械转向系统合并使用。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种带车辆载荷变化补偿的转向系统。

本发明的再一个目的是提供这样一种转向系统，该系统能够与采用传统的液压机械转向系统合并使用。

本发明再一个目的是提供一种只需要少数几个传感器的转向系统。

本发明的再一个目的是提供这样一种转向控制系统，该系统允许车辆设计者考虑操纵特性之外的因素来设计车辆转向系统的参数，并且其后利用控制系统来优化转向系统操纵特性。

本发明达到了这些目的和其他目的，其中为车辆提供的转向控制系统具有一个方向盘、多个转向轮和一个用于响应液压控制信号来控制转向轮的转向角的液压转向执行器。此转向控制系统包括一个液压机械阀，此液压机械阀与方向盘连接并生成一个作为方向盘位置的函数的第一液压信号；一个电动液压阀，此电动液压阀生成一个起电子控制信号作用的第二液压信号；一个电子控制单元，此电子控制单元生成电子控制信号；以及一个液压合并单元，此液压合并单元合并第一和第二液压信号并将此液压控制信号供给液压转向执行器。此转向控制系统还包括一个方向盘角度传感器，一个偏转速率传感器和一个转向轮角度传感器，此控制单元生成一个作为传感器信号的函数的电子控制信号。

附图说明

图1是根据本发明的转向控制系统的示意图。

图2是示出图1的ECU执行的逻辑的流程图。

具体实施方式

参见图1。车辆转向系统10包括一个以公知方式连接到传统液压机械转向阀14的方向盘12。阀14通过液压方式连接到一个液压合并器或“T”单元16。电动液压转向阀18也通过液压方式连接到T单元16。阀14和18二者都连接到一个转向供应泵15和一个蓄液器17。优选是阀14和18是市售的转向阀，如由Sauer-Danfoss制造并且在John Deere拖拉机生产中使用的PVE-H阀。T单元16合并来自阀14和阀18的液流并且将合并的液流供给一个传统的转向活塞20，该活塞20通过一个传统的转向连杆系控制转向轮22的角度。转向轮22可以是前轮或后轮。

方向盘位置传感器24，如在美国专利No.6000490中描述的方向盘位置传感器24，连接到方向盘12。传感器24生成一个方向盘角度信号(SWA)，该信号在方向盘12转动时改变。方向盘角度传感器26连接到转向轮18并且生成转向轮角度信号。传感器26优选为流量计型的传感器，如在2002年6月12日提出的美国专利申请号10/170610的已放弃的申请中所描述的。下面将前轮角度信号(FWA)作为转向轮角度信号以避免与方向盘角度(SWA)混淆。一个陀螺偏转速度传感器28生成一个车辆偏转速率信号(Y)。

电子控制单元(ECU)40接收方向盘角度信号SWA、前轮角度信号FWA和偏转速率信号Y。ECU40执行一个算法并且生成一个脉冲宽度调制控制信号，该信号发送到电动液压阀18。