一种基于二级行星转向机的手自一体自动转向系统

摘要

本发明涉及一种基于二级行星转向机的手自一体自动转向系统和方法，属于无人履带车辆转向技术领域。本发明通过具有伺服功能的电液比例阀对并联在连杆系中的液压缸进行控制，驱动二级行星转向机动作，进而实现对车辆转向的控制；通过比例阀的应用降低了对油液精度的要求；应用液压控制系统实现了自动驾驶与人工驾驶的快速切换；加入了人工驾驶助力功能；同时还保留了完整的应急机械操纵功能，确保在液压系统失效的情况下车辆能够由人工驾驶进行控制。本发明具有机构简单可行，方便加工安装，适用于履带车辆的恶劣环境。

权利要求

1.一种基于二级行星转向机的手自一体自动转向系统，其特征在于，所诉转向系统包括：转向操纵杆(1)、伺服液压缸(17)、伺服液压控制阀块(18)、高压油源(20)、以及转向连杆系组成；

操纵杆(1)为一端与车体铰接的摆杆，共有左侧操纵杆和右侧操纵杆两侧操纵杆，左侧与右侧操纵机构完全对称；前纵拉杆前半段(3)与操纵杆(1)铰接，同时与液压助力感应装置(4)内滑块通过螺纹连接；前纵拉杆后半段(5)与中间支架上的摆臂(8)上孔铰接，摆臂中间铰接在中间支架上，后纵拉杆(11)与中间支架上的摆臂下孔设置有铰接点，同时所述铰接点还与转向伺服液压缸(17)的球头铰接；中间支架(16)前端开窗，确保转向伺服液压缸(17)动作过程中不会与中间支架(16)干涉；后纵拉杆(11)与二级行星转向机的操纵机构连接；当操纵杆(1)动作时，力和位移分别经过前纵拉杆前半段(3)，前纵拉杆后半段(5)，中间支架上的摆臂(8)，后纵拉杆(11)传递给二级行星转向机；用于控制二级行星转向机控制机构的调度板转动，进而控制二级行星转向机直接操纵机构的动作；

液压助力感应装置(4)与前纵拉杆后半段(5)通过螺纹链接，液压助力感应装置(4)与位置传感器(404)外壳固连，前纵拉杆前半段(3)与位置传感器拉杆固连；液压助力感应装置(4)内有前侧弹簧(408)，允许前纵拉杆前半段(3)与前纵拉杆后半段(5)之间存在一定的相对位移；

伺服液压缸(17)主要包括：缸体(1702)、活塞杆(1703)、活塞(1704)、前端盖(1714)和后端盖(1708)；伺服液压缸(17)尾部支架与伺服液压控制阀块(18)上的支座铰接，伺服液压控制阀块(18)与车体上的支架铰接；

伺服液压控制阀块(18)主要包括四个液压锁(1806)即两位两通电磁球阀与电液伺服比例阀(1801)以及阀块体(1802)；

转向助力弹簧(10)与中间支架上的摆臂(8)侧面的孔铰接，为应急状态下的驾驶员操作提供一定的机械助力；

操纵杆位置传感器(13)本体与车侧面垂直甲板固定，操纵杆位置传感器(13)拉杆与后纵拉杆(11)上焊接的支臂固连；

系统还具有液压连接；具体来说，变量泵(2005)的进油口、回油口和高压油口与高压油源(20)的出油口、回油口和高压进油口连接；经过调压、溢流等处理后，高压油经高压油源的高压出油口，通过液压油管与伺服液压控制阀块(18)的进油液压接头(1803)连接，回油口通过液压油管与伺服液压控制阀块(18)的回油液压接头(1804)连接；伺服液压控制阀块(18)的左侧A腔液压接头(1810)和左侧B腔液压接头(1811)分别通过液压油管与左侧伺服液压缸(17)的A腔和B腔联通；伺服液压控制阀块(18)的右侧A腔液压接头(1812)和右侧B腔液压接头(1813)分别通过液压油管与右侧伺服液压缸(17)的A腔和B腔联通。

2.一种基于二级行星转向机的手自一体自动转向系统，其特征在于该系统共有三种工作状态对应三种控制方法；

自动转向控制：

该控制方法对应无人自动驾驶时的控制；系统根据上位机下发的期望操纵杆位置，以及操纵杆位置传感器反馈的操纵杆实际位置，通过PID算法，计算出最优控制电压；并通过系统的DA模块将数字信号转化为模拟的电压信号；控制电压下发给电液伺服比例阀(1801)，转换为阀口的开口大小；高压油源(20)提供液压油，根据阀口的开口大小，以不同的流量供给伺服液压缸(17)的A腔或者B腔，从而实现操纵杆(1)位置的闭环；转向操纵杆(1)为自由状态，随着转向伺服液压缸(17)的动作前后摆动；此时四个液压锁(1806)均处于闭锁状态；

液压助力控制：

该控制方法对应由人手动驾驶时的控制；此时，驾驶员打开人工驾驶开关，并根据路况和实际驾驶需求，控制操纵杆(1)动作；当驾驶员向后拉动操纵杆(1)时，首先动作的是操纵杆(1)和与其直接铰接的前纵拉杆前半段(3)，而后液压助力感应装置(4)内的前侧弹簧(408)被压缩，液压助力感应装置(4)上安装的位置传感器(404)采集到前纵拉杆前后两端的位移差；通过电液伺服比例阀(1801)合理的控制液压流量供给伺服液压缸(17)的A腔或者B腔，从而通过液压缸活塞杆(1703)的动作使得上述位移差消失，进而实现液压助力；驾驶员向前推动操纵杆(1)时，液压助力感应装置(4)内的前侧弹簧(408)被压缩，同样通过电液伺服比例阀(1801)合理的控制液压流量实现液压助力；值得注意的是，前纵拉杆前后段之间的相对位移越大，对应的弹簧压缩量越大，驾驶员向前/向后推动/拉动操纵杆需要的力越大，对应伺服液压缸(17)的动作速度越快；此时四个液压锁(1806)均处于闭锁状态；

应急人工控制：

当由于特殊原因，液压助力控制或者自动转向控制不能实现或者不需要时，可以采用应急人工控制；此时，驾驶员打开应急驾驶开关，转向控制器控制液高压油源(20)内电磁溢流阀(2007)打开，此时液压油泵空转，系统不再建立压力；转向控制器控制四个液压锁(1806)打开，此时伺服液压缸(17)的A腔和B腔同时与高压油源(20)的回油管接通，伺服液压缸(17)处于自由状态；驾驶员可以自由操纵转向操纵杆(1)实现车辆的转向。

说明书

一种基于二级行星转向机的手自一体自动转向系统

技术领域

[0001] 本发明涉及无人车转向技术领域，尤其涉及一种基于二级行星转向机的无人车转向系统和方法。

背景技术

[0002] 基于二级行星转向机的无人车转向系统，通常用来实现二级行星转向机在不同状态下的切换，主要原理是驱动行星转向机连杆系带动二级行星转向机不同执行机构的动作。一般连杆系驱动系统通过带动行星转向机前纵拉杆平动和/或转动，从而实现转向后纵拉杆的平动和/或转动，进而带动调度板的转动，进而使得二级行星转向机的制动器或者离合器实现离合。现有技术(ZL201910436146.3)提供了一种针对二级行星转向机的自动转向系统的实施方法，但是其有如下无法规避的问题，导致其在实际中应用受阻。主要存在的问题有：

[0003] 1.液压缸前后运动幅过大(超过160mm)，导致无法布置钢管，占用空间大，易干涉，美观性差；液压缸与拉杆通过螺纹连接，连接中为悬臂结构，极易受弯折断；液压缸作为连杆的一部分，增加了人工操纵过程的负载，且易与侧壁上的制动拉杆、离合器拉杆等干涉。

[0004] 2.自动与人工操纵状态切换需要拆下或者安装操纵杆固定螺丝，切换过程复杂繁琐；

[0005] 3.伺服阀精度要求高，实际装车过程中需要车辆液压系统循环数小时且通过昂贵的专业油液设备检测后才能安装伺服阀，在实际工厂条件下不够现实；

发明内容

[0006] 鉴于上述分析，本发明旨在提供一种基于二级行星转向机的手自一体自动转向系统和方法，该方法不仅能够实现车辆操纵杆位置的控制，还能够实现人工驾驶与自动驾驶的快速切换，对人工驾驶提供液压助力，而且还具备应急手动操纵功能。解决了原有发明(ZL201910436146.3)中手动自动控制切换慢，对油液清洁度要求高、人工驾驶操纵负荷大以及油缸、油管与周围管路干涉等问题。

[0007] 本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

[0008] 一种基于二级行星转向机的手自一体自动转向系统包括：转向操纵杆、伺服液压缸、液压控制阀块、高压油源、以及转向连杆系组成。

[0009] 操纵杆为一端与车体铰接的摆杆，共有左侧操纵杆和右侧操纵杆两侧操纵杆，左侧与右侧操纵机构完全对称。前纵拉杆前半段与操纵杆铰接，同时与液压助力感应装置内滑块通过螺纹连接。前纵拉杆后半部与中间支架上的摆臂上孔铰接，摆臂中间铰接在中间支架上，后纵拉杆与中间支架上的摆臂下孔铰接，同时该铰接点还与转向伺服液压缸的球头铰接。中间支架前端开窗，确保转向伺服液压缸动作过程中不会与中间支架干涉。后纵拉杆与二级行星转向机的操纵机构连接。当操纵杆动作时，力和位移分别经过前纵拉杆前半段，前纵拉杆后半段，中间支架上的摆臂，后纵拉杆传递给二级行星转向机。用于控制二级行星转向机控制机构的调度板转动，进而控制二级行星转向机直接操纵机构的动作。

[0010] 液压助力感应装置与前纵拉杆后半段通过螺纹链接，液压助力感应装置与位置传感器外壳固连，前纵拉杆前半段与位置传感器拉杆固连。液压助力感应装置内有弹簧，允许前纵拉杆前半段与前纵拉杆后半段之间存在一定的相对位移。

[0011] 伺服液压缸主要包括：缸体、活塞杆、活塞、前端盖和后端盖；伺服液压缸尾部支架与液压控制阀块上的支座铰接，液压缸控制阀块与车体上的支架铰接。

[0012] 伺服液压控制阀块主要包括四个液压锁(两位两通电磁球阀)与电液伺服比例阀以及阀块体。

[0013] 转向助力弹簧与中间支架上的摆臂侧面的孔铰接，为应急状态下的驾驶员操作提供一定的机械助力。

[0014] 操纵杆位置传感器本体与车侧面垂直甲板固定，操纵杆位置传感器拉杆与后纵拉杆上焊接的支臂固连。

[0015] 该系统共有三种工作状态对应三种控制方法。

[0016] 自动转向控制：

[0017] 该控制方法对应无人自动驾驶时的控制。系统根据上位机下发的期望操纵杆位置，以及操纵杆位置传感器反馈的操纵杆实际位置，通过PID算法，计算出最优控制电压。并通过系统的DA模块将数字信号转化为模拟的电压信号。控制电压下发给电液伺服比例阀，转换为阀口的开口大小。高压油源提供液压油，根据阀口的开口大小，以不同的流量供给伺服液压缸的A腔或者B腔，从而实现操纵杆位置的闭环。转向操纵杆为自由状态，随着转向伺服液压缸的动作前后摆动。此时四个液压锁均处于闭锁状态。

[0018] 液压助力控制：

[0019] 该控制方法对应由人手动驾驶时的控制。此时，驾驶员打开人工驾驶开关，并根据路况和实际驾驶需求，控制操纵杆动作。当驾驶员向后拉动操纵杆时，首先动作的是操纵杆和与其直接铰接的前纵拉杆前半段，而后液压助力感应装置内的后侧弹簧被压缩，液压助力感应装置上安装的位置传感器采集到前纵拉杆前后两端的位移差。通过电液伺服比例阀合理的控制液压流量供给伺服液压缸的A腔或者B腔，从而通过液压缸活塞杆的动作使得上述位移差消失，进而实现液压助力。驾驶员向前推动操纵杆时，液压助力感应装置内的前侧弹簧被压缩，同样通过电液伺服比例阀合理的控制液压流量实现液压助力。值得注意的是，前纵拉杆前后段之间的相对位移越大，对应的弹簧压缩量越大，驾驶员向前/向后推动/拉动操纵杆需要的力越大，对应伺服液压缸的动作速度越快。此时四个液压锁均处于闭锁状态。

[0020] 应急人工控制：

[0021] 当由于特殊原因，液压助力控制或者自动转向控制不能实现或者不需要时，可以采用应急人工控制。此时，驾驶员打开应急驾驶开关，转向控制器控制液压油源内电磁溢流阀打开，此时液压油泵空转，系统不再建立压力。转向控制器控制四个液压锁打开，此时伺服液压缸的A腔和B腔同时与高压油源的回油管接通，伺服液压缸处于自由状态。驾驶员可以自由操纵转向操纵杆实现车辆的转向。

[0022] 有益效果

[0023] 1、本发明将现有的液压缸串联在连杆系中的方案改为并联在连杆系中，使得液压缸上下摆动幅度不超过3度，大部分油管可以布置钢管，更加美观，耐用；

[0024] 2、本发明不再需要操纵杆锁死装置，可以快速切换自动及人工驾驶模式；

[0025] 3、本发明在前纵拉杆上设置液压助力感应装置，能够通过弹簧将驾驶员操纵操纵杆的力量大小转化为前纵拉杆前后两端的位移差，通过位置传感器采集，并转化为伺服液压缸流量的大小，带动后纵拉杆以及二级行星转向机控制系统的动作，从而实现操纵杆的助力；

[0026] 4、本发明保留了所有的原有的机械操纵机构，在液压系统失效的前提下也可以正常对系统进行操纵；

[0027] 5、本发明采用电液伺服比例阀作为控制阀，有效的降低了对油源清洁度的需求。

[0028] 本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

[0029] 附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

[0030] 图1为本发明实施例的无人车转向系统的结构示意图；

[0031] 图2为本发明实施例的液压助力感应装置；

[0032] 图3为本发明实施例的伺服液压控制阀快；

[0033] 图4为本发明实施例的伺服液压油缸；

[0034] 图5为本发明实施例的液压原理图；

[0035] 图6为本发明实施例的高压油源。

[0036] 附图标记：

[0037] 1‑操纵杆；2‑销轴；3‑前纵拉杆前半段；4‑液压助力感应装置；401‑螺母；402‑弹簧垫片；403‑平垫；404‑直线位置传感器；405‑连接块；406‑弹簧挡圈；407‑螺套；408‑弹簧；409‑滑块；410‑弹簧；5‑前纵拉杆后半段；6‑限位螺栓；7‑销轴；8‑中间支架上的摆臂；9‑机械助力弹簧固定钩；10‑转向助力弹簧；11‑后纵拉杆；12‑螺母、弹簧垫和平垫组合；13‑操纵杆位置传感器；14‑销轴；15‑销轴；16‑中间支架；17‑伺服液压缸；1701‑密封堵头；1702‑液压缸体；1703‑活塞杆；1704‑活塞；1705‑导向带；1706‑活塞密封；1707‑锁紧螺母；1708‑后端盖；1709‑内六角螺栓；1710‑O型圈；1711‑支座；1712‑O型圈；1713‑导向带；1714‑前端盖；
1715‑活塞杆密封；1716‑防尘圈；1717‑螺母；18‑伺服液压控制阀块；1801‑比例阀；1802‑阀块体；1803‑进油液压接头；1804‑回油液压接头；1805‑螺栓；1806‑液压锁(两位两通电磁液压球阀)；1807‑螺栓；1809‑内六角螺栓；1810‑左侧A腔液压接头；1811‑左侧B腔液压接头；
1812‑右侧A腔液压接头；1813‑右侧B腔液压接头；1814‑液压油堵；19‑支座；20‑高压油源；
2001‑粗滤器；2002‑呼吸阀；2003‑液位液温计；2004‑低压球阀；2005‑变量泵；2006‑发动机传动箱；2007‑电磁溢流阀；2008‑精滤器；2009‑蓄能器；2010‑节流截止阀；2011‑直动式减压阀；2012‑温度压力传感器；2013‑节流截止阀。

具体实施方式

[0038] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

[0039] 基于二级行星转向机的无人车转向系统，通常用来实现二级行星转向机在不同状态下的切换，主要原理是驱动行星转向机连杆系带动二级行星转向机不同执行机构的动作。一般连杆系驱动系统通过带动行星转向机前纵拉杆平动和/或转动，从而实现转向后纵拉杆的平动和/或转动，进而带动调度板的转动，进而使得二级行星转向机的制动器或者离合器实现离合。本发明通过连杆系液压驱动机构的动作带动二级行星转向机控制连杆系统的动作，进而实现对二级行星转向机的控制，并且设计出整套控制逻辑。

[0040] 本发明实施例的思路是在技术背景中的转向系统的基础上进行改进，将现有的液压缸串联在连杆系中的方案改为并联在连杆系中，这样液压缸动作幅度小，容易布置管路；不再需要操纵杆锁死装置，可以快速切换人工驾驶；液压缸上下摆动幅度不超过3度，大部分油路可以布置钢管，更加美观，耐用；实现了人工操作过程的液压助力，显著的减轻了驾驶员的操纵负担；采用电液伺服比例阀作为控制阀，有效的减轻了对油源清洁度的需求，原有伺服阀要求油液清洁度达到NAS6级，现有伺服阀只需要油液清洁度达到NAS9级即可。保留了所有的原有的机械操纵机构，在液压系统失效的前提下也可以正常对系统进行操纵。
本发明实施例通过电液伺服比例阀对液压缸及转向操纵杆的往复运动进行控制，从而驱动车辆转向，同时可实现手动操纵和自动操纵的切换，机构简单可行，方便加工安装，尤其适应于需要在恶劣环境下使用的履带车辆。

[0041] 具体的，如图1所示，本发明实施例提供了一种基于二级行星转向机的手自一体自动转向系统，该系统主要包括：操纵杆1、前纵拉杆前半段3、液压助力感应装置4、前纵拉杆后半段5、限位螺栓6、中间支架上的摆臂8、机械助力弹簧固定钩9、转向助力弹簧10、后纵拉杆11、操纵杆位置传感器13、中间支架16、伺服液压缸17、伺服液压控制阀快18、高压油源20以及连接装置。其中，操纵杆1为一端与车体铰接的摆杆，共有左侧操纵杆和右侧操纵杆两侧操纵杆，左侧与右侧操纵机构完全对称。前纵拉杆前半段3与操纵杆1铰接，同时与液压助力感应装置4内滑块409通过螺纹连接。液压助力感应装置4与前纵拉杆后半段5通过螺套407链接，液压助力感应装置4与直线位置传感器404外壳固连，前纵拉杆前半段3上焊接的拨片与直线位置传感器404拉杆固连。液压助力感应装置4内有弹簧408和410，允许前纵拉杆前半段3与前纵拉杆后半段5之间存在一定的相对位移。前纵拉杆后半段5与中间支架16上的摆臂8的上孔铰接，摆臂中间铰接在中间支架16上，后纵拉杆11与中间支架16上的摆臂
8的下孔铰接，同时该铰接点还与转向伺服液压缸17的球头铰接。中间支架16前端开窗，确保转向伺服液压缸17动作过程中不会与中间支架16干涉。操纵杆位置传感器13本体与车侧面垂直甲板固定，操纵杆位置传感器13拉杆与后纵拉杆11上焊接的拨片固连。转向液压缸4尾部支架与液压控制阀块18上的支座19铰接，液压缸控制阀块18与车体上的支架铰接。机械弹簧系统一端与中间支架16上的摆臂8侧面的孔铰接，另一端固连在车体上，为驾驶员操作提供一定的助力。转向后纵拉杆11与二级行星转向机的操纵机构连接。当操纵杆1动作时，力和位移分别经过前纵拉杆前半段3，前纵拉杆后半段5，中间支架16上的摆臂8，后纵拉杆11传递给二级行星转向机。用于控制二级行星转向机控制机构的调度版转动，进而控制二级行星转向机直接操纵机构的动作。高压油源20系统中，变量泵2005与发动机传动箱
2006通过花键连接

[0042] 在上述机械连接的基础上，系统还具有液压连接。具体来说，变量泵2005的进油口、回油口和高压油口与高压油源20的出油口、回油口和高压进油口连接。经过调压、溢流等处理后，高压油经高压油源的高压出油口，通过液压油管与伺服控制阀块18的进油液压接头1803连接，回油口通过液压油管与伺服控制阀块18的回油液压接头1804连接。伺服控制阀块18的左侧A腔液压接头1810和左侧B腔液压接头1811分别通过液压油管与左侧伺服液压缸17的A腔和B腔联通；伺服控制阀块18的右侧A腔液压接头1812和右侧B腔液压接头1813分别通过液压油管与右侧伺服液压缸17的A腔和B腔联通。需要说明的是，安装载体可以是车辆的车体、二级行星转向机的外壳或转向系统的外壳等，主要用作为本发明实施例的载体，具体的结构需要视本发明实施例的安装对象而定。

[0043] 本发明实施例在自动控制时，通过伺服液压缸17的伸缩来实现整个连杆系的运动，进而实现对二级行星转向机的控制。在伺服液压缸17伸缩动作时，操纵杆1、前纵拉杆前半段3、液压助力感应装置4、前纵拉杆后半段5等均自由摆动。本发明实施例在手动助力控制时，操纵杆1和与其直接铰接的前纵拉杆前半段3动作，而后液压助力感应装置4内的后侧弹簧408或410被压缩，液压助力感应装置4上安装的位置传感器404采集到前纵拉杆前后两端的位移差。通过电液伺服比例阀1801合理的控制液压流量供给伺服液压缸17的A腔或者B腔，从而通过液压缸活塞杆1703的动作使得上述位移差消失，进而实现液压助力。值得注意的是，前纵拉杆前后段之间的相对位移越大，对应的弹簧408或410的压缩量越大，驾驶员向前推动或向后拉动操纵杆需要的力越大，对应液压缸的动作速度越快。此时四个液压锁均处于闭锁状态。本发明实施例在应急人工控制时，转向控制器控制高压油源20内电磁溢流阀2007打开，此时变量泵2005空转，系统不再建立压力。转向控制器控制四个液压锁1806打开，此时液压油缸17的A腔和B腔同时与高压油源20的回油管接通，油缸处于自由状态，不再提供动力或者助力。在转向操纵杆1动作时，伺服液压缸由驾驶员的人力、以及机械弹簧助力系统9、10提供的助力被动动作。

[0044] 为了合理的估计驾驶员的驾驶意图，并确定液压助力的大小，并给驾驶员提供适当的操作阻力，本发明采用了液压助力感应装置4。如图2所示，液压助力感应装置4主要有连接块405、直线位置传感器404、弹簧挡圈406、螺套407、弹簧408和410、滑块409以及连接标准件组成。连接块405通过螺套407与前纵拉杆后半段5连接，且通过弹簧挡圈406将螺套407限定在连接块405内，确保连接可靠。当滑块409在中位时，两侧弹簧408和410的弹簧力较小，且均衡。当前纵拉杆前半段3动作时，直接带动滑块409运动，滑块409被限定在连接块
405内，前后运动均会压缩弹簧408或410，该力为液压助力的启动力。直线位置传感器404外壳固连在连接块上，拉杆连接在前纵拉杆前半段3上焊接的拨片上，前纵拉杆前半段3和前纵拉杆后半段5产生的相对位移，可由直线位置传感器404采集，并传输给转向控制器，以实现对驾驶员的驾驶意图的估计，并合理的提供适当的液压助力。需要特别注意的是，前纵拉杆前半段3与前纵拉杆后半段5之间的机械连接并没有切断，只是在原有机械连接的基础上，前后各增加了一小段自由行程，且行程的大小与驾驶员的操纵力直接相关。当驾驶员的操纵力较大时，前纵拉杆前半段3与前纵拉杆后半段5之间的相对位移越大，进而系统提供的助力和流量越大。

[0045] 控制阀块18的主要作用是控制伺服液压缸的动作，并且为伺服液压缸提供铰接点。如图3所示，控制阀块18主要有比例阀1801、阀块体1802、进油液压接头1803、回油液压接头1804、液压锁(两位两通电磁液压球阀)1806、液压接头1810‑1813以及紧固件、密封件等组成。高压油自进油液压接头1803来，通过阀块体1802内的油道，通到比例阀1801的P口，回油液压接头1804通过阀块体1802内的油道，通到比例阀1801的T口。两侧比例阀的A口和B口分别与左侧A腔液压接头1810、左侧B腔液压接头1811、右侧A腔液压接头1812、右侧B腔液压接头1813连接。从而实现了对液压缸内流体的压力和流量的控制。由于比例阀的阀口一般为正遮盖或者零遮盖，在比例阀不通电的前提下，无法单纯依靠人力使得伺服液压缸的活塞杆1703伸缩。故，两侧比例阀的A口和B口均在阀块体1802内与回油液压接头1804相通，并采用液压锁锁死油路，确保在自动控制模式和液压助力模式下，两侧比例阀的A口和B口均在阀块体1802内与回油液压接头1804不相通，确保不漏油。而在应急人工操作情况下油路畅通，使得人工能够正常操纵整个转向系统。

[0046] 如图4所示，本发明实施例中，伺服液压缸17包括：液压缸体1702、活塞杆1703、活塞1704、导向带1705、后端盖1708、支座1711、前端盖1714以及紧固件、密封件组成。前端盖1714和后端盖1708均与缸体1702固定连接；活塞1704设置在缸体1702内，且活塞1704的活动范围通过前端盖1714和后端盖1708限定；活塞1704设置在活塞杆1703的一端，且活塞杆
1703穿过前端盖1714；活塞1704与前端盖1714之间的前活塞腔与A腔液压接头连接；活塞
1704与后端盖1708之间后活塞腔与B腔液压接头连接。前端盖1714和后端盖1708形成了对活塞1704的限位。伺服液压缸17的动作会带动后纵拉杆的动作，进而带动操纵杆位置传感器13的拉杆运动，从而采集到操纵杆位置信息。根据上位机下发的期望位置和操纵杆的实际位置，可以实现操纵杆位置的闭环。

[0047] 如图5所示，整个液压系统的动力源来自发动机传动箱2006，变量泵2005与发动机传动箱2006第二轴通过花键连接。变量泵2005能够使整个液压油路维持在15MPa左右，并且根据当前系统的需要为系统提供流量，保证液压缸能够从静止状态在0.5s内完成一个行程的位移。吸油滤2001位于液压油箱内，位于低压油管上低压球阀2004之前，低压油管接变量泵2005低压油口。变量泵2005可以根据预先设置的压力来调整流量，当整个系统达到15MPa后，其斜盘将与柱塞垂直，此时系统空转而不提供流量。油路内的电磁溢流阀2007能够将液压限制在15MPa，并且能够根据需求将整个系统压力卸载。单向阀与精滤器2008相连，精滤器之后有蓄能器2009，以确保发动机在某些未预料的情况下突然停机后在短时间内依然能够操作转向系统。温度压力传感器2012能够实时监测系统压力和温度。直动式减压阀2011能够将出口压力降低到3.5MPa供其他系统使用。高压油源20的外形图如图6所示。高压油源20的高压油出口与伺服液压控制阀快18的进油液压接头1803连接，回油口与伺服液压控制阀快18的回油液压接头1804连接。控制阀块18与伺服液压油缸17的之间零部件的连接与工作方式均以在图3、图4中详细介绍，此处不再赘述。

[0048] 本发明实施例的使用方法共有三种工作状态对应的三种控制方法。

[0049] 自动转向控制：

[0050] 该控制方法对应无人自动驾驶时的控制。系统根据上位机下发的期望操纵杆位置，以及操纵杆位置传感器13反馈的操纵杆1实际位置，通过PID算法，计算出最优控制电压。并通过系统的DA模块将数字信号转化为模拟的电压信号。控制电压下发给电液伺服比例阀1801，转换为阀口的开口大小。高压油源提供液压油，根据阀口的开口大小，以不同的流量供给伺服液压缸17的A腔或者B腔，从而实现操纵杆位置的闭环。转向操纵杆为自由状态，随着转向伺服液压缸的动作前后摆动。此时四个液压锁1806均处于闭锁状态。

[0051] 液压助力控制：

[0052] 该控制方法对应有人手动驾驶时的控制。此时，驾驶员打开人工驾驶开关，并根据路况和实际驾驶需求，手动控制操纵杆1动作。当驾驶员向后拉动操纵杆1时，首先动作的是操纵杆1和与其直接铰接的前纵拉杆前半段3，而后液压助力感应装置4内的后侧弹簧410被压缩，液压助力感应装置4上安装的直线位置传感器404采集到前纵拉杆前后两端的位移差。通过电液伺服比例阀1801合理的控制液压流量供给伺服液压缸17的A腔或者B腔，从而通过液压缸活塞杆1703的动作使得上述位移差消失，进而实现液压助力。驾驶员向前推动操纵杆1时，液压助力感应装置4内的前侧弹簧408被压缩，同样通过电液伺服比例阀1801合理的控制液压流量实现液压助力。值得注意的是，前纵拉杆前后段之间的相对位移越大，对应的弹簧压缩量越大，驾驶员向前推动或者向后拉动操纵杆需要的力越大，对应液压缸17的动作速度越快。此时四个液压锁1806均处于闭锁状态。

[0053] 应急人工控制：

[0054] 当由于特殊原因，液压助力控制或者自动转向控制不能实现或者不需要时，可以采用应急人工控制。此时，驾驶员打开应急驾驶开关，转向控制器控制液压油源内电磁溢流阀2007打开，此时液压油泵空转，系统无法建立压力。转向控制器控制四个液压锁1806打开，此时液压油缸17的A腔和B腔同时与油源的回油管接通，油缸处于自由状态。驾驶员可以自由操纵转向操纵杆实现车辆的转向。

[0055] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。