一种转向系统及独立悬架轮式重载车辆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种转向系统及独立悬架轮式重载车辆，其中，转向系统包括转向机构和转向液压助力系统；所述转向机构用于为车轮提供转向力，所述转向液压助力系统用于为所述车轮提供克服来自地面的转向阻力矩的转向助力。本发明通过设置转向机构用于为车轮提供转向力，并通过设置转向液压助力系统用于为车轮提供克服来自地面的转向阻力矩的转向助力，相对于仅仅依靠转向器输出的转矩或者仅仅依靠转向器和转向助力随动器输出的转矩的转向系统，本发明能够有效克服来自地面的转向阻力距，为车辆提供多种场地的转向能力。
【专利说明】一种转向系统及独立悬架轮式重载车辆
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种转向系统，以及应用该转向系统的独立悬架轮式重载车辆。
【背景技术】
[0002]目前，大多轮式重载车辆多采用钢板弹簧和油气悬架作为弹性元件的非独立悬架，非独立悬架的左右轮及其轮胎紧固在同一根轴上，通过悬架与车架或车身相连接。这样，地面传递给车身的冲击载荷不能被悬架有效地衰减，且两车轮的上下跳动均能使车身倾斜。
[0003]而独立悬架车辆具有非簧载重量小，悬架受到并传给车身的冲击载荷相对小，有利于提高整车的行驶平顺性及轮胎的接地性能；左右车轮的跳动没有直接的交互影响，可减少车身的倾斜和振动。目前，全地面起重机底盘采用的悬架结构逐步向独立悬架结构转型。因油气独立悬架装置具有很强的非线性，可以实现两车轮单独运动而不受影响，改善车辆的平顺性，可以保证车辆在空载和满载行驶时有较好的平顺性。这样，独立悬架技术在对越野性能要求较高的轮式重载车辆上逐渐被应用。
[0004]对于独立悬挂车辆，为满足每个转向轮能够相对车架做独立运动、不受同一车轴上另一侧转向轮的影响，当转向梯形臂随转向节/车轴轮边上下跳动的时候，转向梯形机构中的梯形横拉杆应采用断开式，以降低其与悬架导向机构的运动干涉。
[0005]目前存在的断开式转向梯形机构有的仅依靠一个或两个转向器输出的转矩驱动车辆左/右车轮的转向，有的依靠一个转向器和一个转向助力随动器提供的转矩驱动车辆左/右车轮的转向，上述仅仅依靠转向器输出的转矩或者仅仅依靠转向器和转向助力随动器输出的转矩来克服来自地面的转向阻力距的断开式转向梯形机构，只能适用于整机重量较轻的机动越野车，对于越野性能要求较高的轮式重载车辆目前还没有一套相对完善的转向系统。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提出一种转向系统及独立悬架轮式重载车辆，其能够有效克服来自地面的转向阻力距，为车辆提供多种场地的转向能力。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了一种转向系统，包括转向机构和转向液压助力系统；所述转向机构用于为车轮提供转向力，所述转向液压助力系统用于为所述车轮提供克服来自地面的转向阻力矩的转向助力。
[0008]在一优选或可选实施例中，所述转向机构包括用来输出转矩的转向输出机构，所述转向输出机构连接一个车轴的梯形机构，或依次连接多个车轴的梯形机构，所述转向输出机构通过所述梯形机构为所在车轴的左侧车轮和右侧车轮提供转矩；所述转向液压助力系统包括为所在车轴的所述左侧车轮和/或右侧车轮提供转向助力的转向助力油缸，以及与所述转向助力油缸相对应的液压油路和阀控设备。[0009]在一优选或可选实施例中，所述转向输出机构连接一个车轴的梯形机构，该车轴的梯形机构为断开式梯形机构，所述断开式梯形机构包括分别对应为该车轴的所述左侧车轮和右侧车轮提供转矩的左轮转向机构和右轮转向机构，所述右轮转向机构与所述左轮转向机构之间通过拉杆总成连接，所述左轮转向机构或所述右轮转向机构与所述转向输出机构通过连杆总成连接并传递动力。
[0010]在一优选或可选实施例中，所述左轮转向机构和右轮转向机构均包括梯形臂和过渡摇臂，所述梯形臂与所述过渡摇臂通过拉杆总成连接并传递动力，所述左轮转向机构的过渡摇臂与所述右轮转向机构的过渡摇臂通过拉杆总成连接并传递动力，所述左轮转向机构的过渡摇臂或所述右轮转向机构的过渡摇臂与所述转向输出机构通过连杆总成连接并传递动力。
[0011]在一优选或可选实施例中，所述转向输出机构依次连接多个车轴的梯形机构，所述多个车轴的梯形机构均为断开式梯形机构，所述断开式梯形机构包括分别对应为所在车轴的所述左侧车轮和右侧车轮提供转矩的左轮转向机构和右轮转向机构，所述右轮转向机构与所述左轮转向机构之间通过拉杆总成连接，临近所述转向输出机构的断开式梯形机构的所述左轮转向机构或所述右轮转向机构与所述转向输出机构通过连杆总成连接并传递动力，所述多个车轴中相邻所述车轴的断开式梯形机构之间通过拉杆总成连接并传递动力。
[0012]在一优选或可选实施例中，所述左轮转向机构和右轮转向机构均包括梯形臂和过渡摇臂，所述梯形臂与所述过渡摇臂通过拉杆总成连接并传递动力，所述左轮转向机构的过渡摇臂与所述右轮转向机构的过渡摇臂通过拉杆总成连接并传递动力，临近所述转向输出机构的断开式梯形机构的所述左轮转向机构的过渡摇臂或所述右轮转向机构的过渡摇臂与所述转向输出机构通过连杆总成连接并传递动力，所述多个车轴中相邻所述车轴的左轮转向机构的过渡摇臂之间或右轮转向机构的过渡摇臂之间通过拉杆总成连接并传递动力。
[0013]在一优选或可选实施例中，在至少一个所述车轴的所述左轮转向机构的过渡摇臂和/或所述右轮转向机构的过渡摇臂上设置有转向助力油缸。
[0014]在一优选或可选实施例中，各个所述连杆总成以及所述转向助力油缸均通过球铰方式连接设置。
[0015]在一优选或可选实施例中，所述转向输出机构包括角传动器、转向传动轴、转向器、第一拉杆总成、第一摇臂总成和第二拉杆总成；所述转向传动轴的一端与所述角传动器相连接，另一端与所述转向器的输入轴相连接；所述转向器的输出轴上设有转向垂臂；所述转向垂臂与所述第一拉杆总成的一端连接，所述第一拉杆总成的另一端与所述第一摇臂总成的一端相连接；所述第一摇臂总成的另一端以球铰的方式与所述第二拉杆总成的一端相连接，所述第二拉杆总成的另一端与临近的所述车轴的梯形机构以球铰的方式相连接。
[0016]在一优选或可选实施例中，所述转向助力油缸通过至少一个转向泵供油，所述转向助力油缸与所述转向泵之间以及油箱之间的液压油路上设置有切换压力油流向的转向器。
[0017]在一优选或可选实施例中，在所述转向助力油缸的液压油路上还设有应急泵，以及用于切换所述应急泵和所述转向泵的供油油路的切换阀。[0018]在一优选或可选实施例中，所述转向机构和转向液压助力系统均用于为前车车轴的车轮提供转向力和转向助力，所述转向系统还包括用于为后车车轴的车轮提供转向力的后轴转向控制装置。
[0019]在一优选或可选实施例中，所述后轴转向控制装置包括梯形机构以及为所述梯形机构提供转向力的液压动力系统。
[0020]在一优选或可选实施例中，所述梯形机构为断开式梯形机构，所述断开式梯形机构包括分别对应为所述后车车轴的左侧车轮和右侧车轮提供转矩的左轮转向机构和右轮转向机构，所述右轮转向机构与所述左轮转向机构之间通过拉杆总成连接，所述液压动力系统包括在所述左轮转向机构和/或所述右轮转向机构上设置的转向油缸，以及与所述转向油缸相对应的液压油路和阀控设备。
[0021]在一优选或可选实施例中，所述左轮转向机构和右轮转向机构均包括梯形臂和过渡摇臂，所述梯形臂和过渡摇臂通过拉杆总成连接并传递动力，所述左轮转向机构的过渡摇臂与右轮转向机构的过渡摇臂通过拉杆总成连接并传递动力，所述转向油缸设置在所述左轮转向机构的过渡摇臂和/或所述右轮转向机构的过渡摇臂上。
[0022]在一优选或可选实施例中，所述转向油缸通过变量泵供油，所述转向油缸与所述变量泵之间以及油箱之间的液压油路上设置有切换压力油流向的比例阀组，通过所述比例阀组控制油路的换向，实现所述后车车轴的左转向或右转向。
[0023]在一优选或可选实施例中，所述比例阀组的工作油口与所述转向油缸的工作腔之间的液压油路上还设置有用于控制所述比例阀组的工作油口与所述转向油缸的工作腔之间的液压油路通断的锁止阀组。
[0024]在一优选或可选实施例中，所述锁止阀组包括二位二通电磁阀、溢流阀和单向阀，所述二位二通电磁阀的进油口与所述比例阀组的工作油口连通，所述二位二通电磁阀的出油口与所述单向阀的出油口、所述溢流阀的进油口和所述转向油缸的工作腔连通，所述溢流阀的出油口和所述单向阀的进油口均与油箱相通。
[0025]在一优选或可选实施例中，所述转向油缸与所述变量泵之间以及油箱之间的液压回路上还设有所述比例阀组的旁通回路，用于在所述比例阀组出现故障后手动或自动将出现故障的所述后车车轴调整到转向中位状态，所述旁通回路上设置有三位四通电磁阀。
[0026]为实现上述目的，本发明还提供了一种独立悬架轮式重载车辆，包括上述任一实施例中的转向系统。
[0027]基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果:
[0028]本发明通过设置转向机构用于为车轮提供转向力，并通过设置转向液压助力系统用于为车轮提供克服来自地面的转向阻力矩的转向助力，相对于仅仅依靠转向器输出的转矩或者仅仅依靠转向器和转向助力随动器输出的转矩的转向系统，本发明能够有效克服来自地面的转向阻力距，为车辆提供多种场地的转向能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0030]图1为本发明提供的转向系统的结构示意图；[0031]图2为本发明提供的转向液压助力系统的结构示意图；
[0032]图3为本发明提供的后轴转向控制装置的结构示意图；
[0033]图4为图3中所示的锁止阀组的一种实施例的结构示意图；
[0034]图5为图3中所示的比例阀组带有旁通回路的结构示意图；
[0035]图6为本发明提供的独立悬架轮式重载车辆的整体结构示意图；
[0036]图7 (a)为本发明提供的独立悬架轮式重载车辆正常公路行驶模式示意图；
[0037]图7(b)为本发明提供的独立悬架轮式重载车辆小转弯模式示意图；
[0038]图7(c)为本发明提供的独立悬架轮式重载车辆蟹行模式示意图；
[0039]图7(d)为本发明提供的独立悬架轮式重载车辆防甩尾模式示意图。
[0040]附图中:
[0041]1-角传动器；2_转向传动轴；3_转向器；4_转向垂臂；5_第一拉杆总成；6-第一摇臂总成；7-第二拉杆总成；8_第一轴右梯形臂；9_第三拉杆总成；10-第一轴右过渡摇臂；11-第四拉杆总成；12-第一轴左过渡摇臂；13-第五拉杆总成；14-第一轴左梯形臂；15-第一轴左转向助力油缸；16_第一轴右转向助力油缸；17_第六拉杆总成；18_第二轴右梯形臂；19_第七拉杆总成；20_第二轴右过渡摇臂；21_第八拉杆总成；22_第二轴左过渡摇臂；23_第九拉杆总成；24_第二轴左梯形臂；25_第二轴左转向助力油缸；26_第二轴右转向助力油缸；
[0042]101-应急泵；102_第一转向泵；103_第二转向泵；104_切换阀；
[0043]201-变量泵；202_过滤器；203_比例阀组；204_第一锁止阀组；205_第二锁止阀组；206_第三锁止阀组；207_第四锁止阀组；208_左转向油缸；209_右转向油缸；210_后轴左过渡摇臂；211-后轴右过渡摇臂；212-中间过渡拉杆总成；213_左转向拉杆总成；214-右转向拉杆总成；215_后轴左梯形臂；216_后轴右梯形臂；219_三位四通电磁阀；
[0044]301- 二位二通电磁阀；302_单向阀；303_溢流阀；
[0045]401-左/右油气悬挂油缸；402_左/右轮边；403_左/右推力杆；404_左/右转向助力油缸；405_左/右过渡臂；406_左/右拉杆总成；407_左/右梯形臂。
【具体实施方式】
[0046]下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的
方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0048]首先对本发明中用到的技术术语进行解释。
[0049]独立悬架:其结构特点是车轴做成断开的，每一侧的车轮可以单独地通过弹性悬架与车架(或车身)连接，两侧车轮可以单独跳动，互不影响，故称为独立悬架。[0050]整体式梯形机构:转向横拉杆是整体的梯形机构。
[0051]断开式梯形机构:转向横拉杆是分段式的梯形机构。
[0052]本发明提供的转向系统主要包括转向机构和转向液压助力系统；转向机构用于为车轮提供转向力，转向液压助力系统用于为车轮提供克服来自地面的转向阻力矩的转向助力。通过转向液压助力系统为转向机构提供转向助力，转向助力大，能够有效克服来自地面的转向阻力矩，适用于对越野性能要求较高的轮式重载车辆。
[0053]本发明提供的转向机构可以包括用来输出转矩的转向输出机构，转向输出机构可以只连接一个车轴的梯形机构，或者可以依次连接多个车轴的梯形机构(如图1所示，为依次连接两个车轴的梯形机构)，以实现一轴或一轴以上的转向。转向输出机构通过梯形机构为所在车轴的左侧车轮和右侧车轮提供转矩；转向液压助力系统可以包括为所在车轴的左侧车轮和/或右侧车轮提供转向助力的转向助力油缸，以及与转向助力油缸相对应的液压油路和阀控设备。
[0054]上述的车轴的梯形机构可以采用断开式梯形机构，采用断开式梯形机构能够确保每个车轮不受其他另一侧车轮上下跳动的影响，为每个车轮提供均匀的转向力，并为车辆提供多种场地的转向能力。
[0055]当转向输出机构只连接一个车轴的断开式梯形机构时，断开式梯形机构可以包括分别对应为该车轴的左侧车轮和右侧车轮提供转矩的左轮转向机构和右轮转向机构，右轮转向机构与左轮转向机构之间可以通过拉杆总成连接，左轮转向机构或右轮转向机构与转向输出机构可以通过连杆总成连接并传递动力。
[0056]左轮转向机构和右轮转向机构均可以包括梯形臂和过渡摇臂，梯形臂与过渡摇臂可以通过拉杆总成连接并传递动力，左轮转向机构的过渡摇臂与右轮转向机构的过渡摇臂可以通过拉杆总成连接并传递动力，左轮转向机构的过渡摇臂或右轮转向机构的过渡摇臂与转向输出机构可以通过连杆总成连接并传递动力。
[0057]当转向输出机构依次连接多个车轴的断开式梯形机构时，断开式梯形机构可以包括分别对应为所在车轴的左侧车轮和右侧车轮提供转矩的左轮转向机构和右轮转向机构，右轮转向机构与左轮转向机构之间可以通过拉杆总成连接，临近转向输出机构的断开式梯形机构的左轮转向机构或右轮转向机构与转向输出机构可以通过连杆总成连接并传递动力，多个车轴中相邻车轴的断开式梯形机构之间可以通过拉杆总成连接并传递动力。
[0058]左轮转向机构和右轮转向机构均可以包括梯形臂和过渡摇臂，梯形臂与过渡摇臂可以通过拉杆总成连接并传递动力，左轮转向机构的过渡摇臂与右轮转向机构的过渡摇臂可以通过拉杆总成连接并传递动力，临近转向输出机构的断开式梯形机构的左轮转向机构的过渡摇臂或右轮转向机构的过渡摇臂与转向输出机构可以通过连杆总成连接并传递动力，多个车轴中相邻车轴的左轮转向机构的过渡摇臂之间或右轮转向机构的过渡摇臂之间可以通过拉杆总成连接并传递动力。
[0059]如图1所示，为转向输出机构依次连接多个车轴的断开式梯形机构的一种具体实施例。在该实施例中，转向输出机构依次连接两个断开式梯形机构，分别为第一轴断开式梯形机构a和第二轴断开式梯形机构b。
[0060]如图1所示，第一轴断开式梯形机构a，包括第一轴右梯形臂8、第三拉杆总成9、第一轴右过渡摇臂10、第四拉杆总成11、第一轴左过渡摇臂12、第五拉杆总成13、第一轴左梯形臂14。第三拉杆总成9的一端与第一轴右梯形臂8以球铰的方式相连接，第三拉杆总成9的另一端与第一轴右过渡摇臂10以球铰的方式相连接；第四拉杆总成11的一端与第一轴右过渡摇臂10以球铰的方式相连接，第四拉杆总成11的另一端与第一轴左过渡摇臂12以球铰的方式相连接；第五拉杆总成13的一端与第一轴左梯形臂14以球铰的方式相连接，第五拉杆总成13的另一端与第一轴左过渡摇臂12以球铰的方式相连接。
[0061]如图1所示，第二轴断开式梯形机构b，包括第二轴右梯形臂18、第七拉杆总成19、第二轴右过渡摇臂20、第八拉杆总成21、第二轴左过渡摇臂22、第九拉杆总成23、第二轴左梯形臂24。第七拉杆总成19的一端与第二轴右梯形臂18以球铰的方式相连接，第七拉杆总成19的另一端与第二轴右过渡摇臂20以球铰的方式相连接；第八拉杆总成21的一端与第二轴右过渡摇臂20以球铰的方式相连接，第八拉杆总成21的另一端与第二轴左过渡摇臂22以球铰的方式相连接；第九拉杆总成23的一端与第二轴左梯形臂24以球铰的方式相连接，第九拉杆总成23的另一端与第二轴左过渡摇臂22以球铰的方式相连接。
[0062]第一轴断开式梯形机构a与第二轴断开式梯形机构b通过第六拉杆总成17连接，具体为:第六拉杆总成17的一端与第一轴断开式梯形机构a中的第一轴右过渡摇臂10以球铰的方式相连接，第六拉杆总成17的另一端与第二轴断开式梯形机构b中的第二轴右过渡摇臂20以球铰的方式相连接。
[0063]采用上述第一轴断开式梯形机构a和第二轴断开式梯形机构b的形式，能够确保每个车轮不受其他另一侧车轮上下跳动的影响，为每个车了轮提供均匀的转向力，并为车辆提供多种场地的转向能力。
[0064]图1中还示出了本发明提供的转向输出机构的一具体实施例，在该实施例中，转向输出机构可以包括方向盘、角传动器1、转向传动轴2、转向器3、转向垂臂4、第一拉杆总成5、第一摇臂总成6和第二拉杆总成7。
[0065]如图1所示，方向盘连接角传动器1，转向传动轴2的一端与角传动器I相连接，转向传动轴2的另一端与转向器3的输入轴相连接；转向垂臂4设置在转向器3的输出轴上；第一拉杆总成5的一端与转向垂臂4连接，第一拉杆总成5的另一端与第一摇臂总成6的一端相连接；第一摇臂总成6的另一端以球铰的方式与第二拉杆总成7的一端相连接，第二拉杆总成7的另一端与临近的第一轴断开式梯形机构a中的第一轴左过渡摇臂12以球铰的方式相连接。
[0066]本发明提供的转向液压助力系统包括为所在车轴的左侧车轮和/或右侧车轮提供转向助力的转向助力油缸，具体可以为在至少一个车轴的左轮转向机构的过渡摇臂和/或右轮转向机构的过渡摇臂上设置转向助力油缸。
[0067]图1示出了在两个车轴的左轮转向机构的过渡摇臂和右轮转向机构的过渡摇臂上均设置转向助力油缸的具体实施例，该实施例中包括第一轴左转向助力油缸15、第一轴右转向助力油缸16、第二轴左转向助力油缸25和第二轴右转向助力油缸26，共四个转向助力油缸，具体设置形式如下。
[0068]如图1所示，第一轴左转向助力油缸15的一端与第一轴左过渡摇臂12以球铰的方式相连接，另一端与焊接在车架上的支架以球铰的方式相连接，为第一轴的左侧车轮提供转向液压助力。另外，第一轴右转向助力油缸16的一端与第一轴右过渡摇臂10以球铰的方式相连接，另一端与焊接在车架上的支架以球铰的方式相连接，为第一轴的右侧车轮提供转向液压助力。
[0069]如图1所示，第二轴左转向助力油缸25的一端与第二轴左过渡摇臂22以球铰的方式相连接，另一端与焊接在车架上的支架以球铰的方式相连接，为第二轴的左侧车轮提供转向液压助力。另外，第二轴右转向助力油缸26的一端与第二轴右过渡摇臂20以球铰的方式相连接，另一端与焊接在车架上的支架以球铰的方式相连接，为第二轴的右侧车轮提供转向液压助力。
[0070]图1所示转向系统的技术方案，可以用于轮式重载车辆前两车轴(前两车桥)的转向，不仅可以保证左车轮和右车轮按照Acherman定理进行转动，而且可以保证一侧轮边不会受另一侧轮边上下跳动的影响。
[0071]在具体实施过程中，也可以在图1所示技术方案的基础上进行修改或补充，实现轮式重载车辆一轴或一轴以上的转向。
[0072]为了提供足够的转向助力，本发明提供的转向液压助力系统中的转向助力油缸可以通过至少一个转向泵供油，转向助力油缸与转向泵之间以及与油箱之间的液压油路上可以设置有切换压力油流向的转向器。在转向助力油缸的液压油路上还可以设有应急泵，以及用于切换应急泵供油油路的和转向泵的供油油路的切换阀。
[0073]如图2所示，为转向液压助力系统的一种具体实施例，该实施例所示形式适用于图1所示的转向机构。
[0074]图1所示的转向液压助力系统可以包括至少两个转向回路，分别为第一转向回路和第二转向回路，第一转向回路和第二转向回路的工作原理如下。
[0075]在车辆向左转向时，第一转向回路和第二转向回路控制第一轴左转向助力油缸15伸出，第一轴右转向助力油缸16缩回，第二轴左转向助力油缸25伸出，第二轴右转向助力油缸26缩回。
[0076]在车辆向右转向时，第一转向回路和第二转向回路控制第一轴左转向助力油缸15缩回，第一轴右转向助力油缸16伸出，第二轴左转向助力油缸25缩回，第二轴右转向助力油缸26伸出。
[0077]采用上述双回路转向助力系统，可以为每个车轮提供均匀的转向助力，满足欧盟法规EN13000:2004《起重机——流动式起重机》“4.2.7转向系统”的要求。
[0078]第一转向回路可以包括第一转向泵102、切换阀104、第一转向器控制阀1、第一轴左转向助力油缸15和第一轴右转向助力油缸16。
[0079]第二转向回路可以包括第二转向泵103、第二转向器控制阀I1、第一轴左转向助力油缸15、第一轴右转向助力油缸16、第二轴左转向助力油缸25和第二轴右转向助力油缸26。
[0080]第一转向泵102的进油口与油箱连通，第一转向泵102的出油口与切换阀104的第二油口 P2连通，切换阀104的第三油口 A与第一转向器控制阀I的第一油口 Ql连通，切换阀104的第四油口 T分别与油箱、第一转向器控制阀I的第二油口 Q2，以及第二转换器控制阀II的第二油口 S2连通；
[0081]第二转向泵103的进油口与油箱连通，第二转向泵103的出油口与第二转向器控制阀II的第一油口 SI连通；
[0082]第一转向器控制阀I的第三油口 D与第一轴左转向助力油缸15的无杆腔连通，第一转向器控制阀I的第四油口 E与第一轴右转向助力油缸16的无杆腔连通；
[0083]第二转换器控制阀II的第三油口 F分别与第二轴左转向助力油缸25的无杆腔、第二轴右转向助力油缸26的有杆腔、第一轴右转向助力油缸16的有杆腔连通；第二转换器控制阀II的第四油口 G分别与第一轴左转向助力油缸15的有杆腔、第二轴左转向助力油缸25的有杆腔、第二轴右转向助力油缸26的无杆腔连通。
[0084]第一转向回路上还设置有应急装置，用于转向主油路(转向油泵提供的主油路)出现闪失或失效后，立即向第一转向回路提供转向助力。该应急装置包括应急泵101，应急泵101的进油口连通油箱，应急泵101的出油口与切换阀104的第一油口 Pl连通。
[0085]本发明也可以对图2所示的转向液压助力系统进行修改，具体如下。
[0086]第一转向回路可以包括第一转向泵102、应急泵101、切换阀104、第一转向器控制阀1、第一轴左转向助力油缸15和第一轴右转向助力油缸16。
[0087]第二转向回路可以包括第二转向泵103、第二转向器控制阀I1、第一轴右转向助力油缸16和第二轴右转向助力油缸26。
[0088]上述修改后的转向液压助力系统的工作原理与图2所示的转向液压助力系统保
持一致。
[0089]上述各实施例中转向系统提供的转向机构和转向液压助力系统均可用于为前车车轴的车轮提供转向力和转向助力，为了提供车辆的机动灵活性和弯道通过能力，本发明提供的转向系统也可以同时包括一种用于为轮式重载车辆的后车车轴提供转向力的后轴转向控制装置。
[0090]本发明提供的后轴转向控制装置可以包括后轴梯形机构以及为后轴梯形机构提供转向力的液压动力系统。后轴梯形机构也可以采用断开式梯形机构，断开式梯形机构可以包括分别对应为后车车轴的左侧车轮和右侧车轮提供转矩的后轴左轮转向机构和后轴右轮转向机构，后轴右轮转向机构与后轴左轮转向机构之间可以通过拉杆总成连接，液压动力系统可以包括在后轴左轮转向机构和/或后轴右轮转向机构上设置的转向油缸，以及与转向油缸相对应的液压油路和阀控设备。
[0091]后轴左轮转向机构和后轴右轮转向机构均可以包括后轴梯形臂和后轴过渡摇臂，后轴梯形臂和后轴过渡摇臂可以通过拉杆总成连接并传递动力，后轴左轮转向机构的后轴过渡摇臂与后轴右轮转向机构的后轴过渡摇臂可以通过拉杆总成连接并传递动力，转向油缸可以设置在后轴左轮转向机构的后轴过渡摇臂和/或后轴右轮转向机构的后轴过渡摇臂上。
[0092]本发明提供的后轴转向控制装置为轮式重载车辆提供灵活的转向行驶，满足其在多种场地行驶转向的需求。
[0093]如图3所示，为本发明提供的后轴梯形机构的以一具体实施例，该实施例中的后轴梯形机构包括后轴左过渡摇臂210、左转向拉杆总成213、后轴左梯形臂215、后轴右过渡摇臂211、右转向拉杆总成214、后轴右梯形臂216和中间过渡拉杆总成212。
[0094]后轴左梯形臂215设置在后轴的左轮上，后轴左梯形臂215连接左转向拉杆总成213的一端，左转向拉杆总成213的另一端连接后轴左过渡摇臂210。
[0095]后轴右梯形臂216设置在后轴的右轮上，后轴右梯形臂216连接右转向拉杆总成214的一端，右转向拉杆总成214的另一端连接后轴右过渡摇臂211。[0096]后轴左过渡摇臂210与后轴右过渡摇臂211通过中间过渡拉杆总成212连接。
[0097]本发明提供的液压动力系统可以包括在后轴左轮转向机构和/或后轴右轮转向机构上设置的转向油缸。转向油缸可以通过变量泵供油，转向油缸与变量泵之间以及油箱之间的液压油路上可以设置有切换压力油流向的比例阀组，通过变量泵将液压流体引入比例阀组，通过比例阀组控制油路的换向，实现后车车轴的左转向或右转向。
[0098]比例阀组的工作油口与转向油缸的工作腔之间的液压油路上还可以设置有用于控制比例阀组的工作油口与转向油缸的工作腔之间的液压油路通断的锁止阀组。
[0099]在转向状态下，通过锁止阀组控制经过比例阀组的液压流体进入转向油缸的工作腔，在非转向状态下，通过锁止阀组截止经过比例阀组的液压流体，避免液压流体进入转向油缸的工作腔。
[0100]图3示出了液压动力系统的一具体实施例，在该实施例中，后轴左轮转向机构的后轴左过渡摇臂上和后轴右轮转向机构的后轴右过渡摇臂臂上均设置有转向油缸，分别对应为左转向油缸208和右转向油缸209，该实施例中还包括变量泵201、过滤器202、比例阀组203、第一锁止阀组204、第二锁止阀组205、第三锁止阀组206和第四锁止阀组207。
[0101]如图3所示，液压动力系统中液压油路的具体连接方式是:变量泵201的进油口 B和泄油口 L均与油箱连通，变量泵201出油口 S与过滤器202的进油口相连接，过滤器202的出油口与比例阀组203的第一油口 P相连接，比例阀组203的第二油口 T与油箱连通，比例阀组203的第三油口 A与第一锁止阀组204和第二锁止阀组205的进油口相连接，比例阀组203的第四油口 B与第三锁止阀组206和第四锁止阀组207的进油口相连接。第一锁止阀组204的出油口与右转向油缸209的有杆腔油口相通；第二锁止阀组205的出油口与左转向油缸208的无杆腔油口相通；第三锁止阀组206的出油口与右转向油缸209的无杆腔油口相通，第四锁止阀组207的出油口与左转向油缸208的有杆腔油口相通。
[0102]本实施例中的比例阀组203还具有负载反馈口 LS，负载反馈口 LS与变量泵201的控制口 X相通。
[0103]图3所示的液压动力系统驱动后轴转向的工作原理为:后轴转向时，通过控制比例阀组203来实现比例阀组203的第一油口 P —第三油口 A、第四油口 B —第二油口 T或第一油口 P—第四油口 B、第三油口 A—第二油口 T实现后轴的左转向/右转向，第一锁止阀组204、第二锁止阀组205、第三锁止阀组206、第四锁止阀组207内的电磁阀进油口和出油口处于相通状态。当需要后轴保持转向中位位置、不再参与转向时，比例阀组203的阀芯回中位，第一锁止阀组204、第二锁止阀组205、第三锁止阀组206、第四锁止阀组207内的电磁阀进油口和出油口不相通，即变量泵201输出的压力油液不再进入转向油缸。
[0104]图3中，第一锁止阀组204、第二锁止阀组205、第三锁止阀组206、第四锁止阀组207均具有至少两个工作状态。第一个工作状态下，比例阀组203的第三油口 A或第四油口B的压力油液可以经锁止阀组的进油口进入转向油缸的有杆腔或无杆腔。第二个工作状态下，比例阀组203的第三油口 A或第四油口 B的压力油液被截止，不可以经锁止阀组203的进油口进入转向油缸的有杆腔或无杆腔。
[0105]如图4所示，为第一锁止阀组204、第二锁止阀组205、第三锁止阀组206和/或第四锁止阀组207的一种具体实施例的原理示意图。该实施例中，锁止阀组可以包括二位二通电磁阀301、溢流阀303和单向阀302，二位二通电磁阀301的进油口与比例阀组203的工作油口连通，二位二通电磁阀301的出油口与单向阀302的出油口、溢流阀303的进油口和转向油缸的工作腔连通，溢流阀303的出油口和单向阀302的进油口均与油箱相通。
[0106]图3中，在不影响技术方案的前提下，可以有选择性地取消第一锁止阀组204、第二锁止阀组205、第三锁止阀组206和第四锁止阀组207中的其中一个。
[0107]图3中，比例阀组203可以带有控制口 LS，比例阀组203具有至少三种工作状态。第一种工作状态，即比例阀组203的第一油口 P、第三油口 A、第四油口 B、第二油口 T互不相通。第二种工作状态，比例阀组203的第一油口 P与第四油口 B相通，第三油口 A与第二油口 T相通。第三种工作状态，第一油口 P与第三油口 A相通，第四油口 B与第二油口 T相通。控制口 LS可以用于检测位于比例阀组203后的压力补偿阀的控制口油液压力。
[0108]图3中，转向油缸与变量泵之间以及油箱之间的液压回路上还可以设有比例阀组的旁通回路(如图5所示)，用于在比例阀组出现故障后手动或自动启动旁通转向回路，将出现故障的后车车轴调整到转向中位状态。
[0109]如图5所示，旁通回路上设置有三位四通电磁阀219，三位四通电磁阀219的第一油口 P、第三油口 A、第四油口 B分别对应与比例阀组203的第一油口 P、第三油口 A、第四油口 B相通。三位四通电磁阀219的第二油口 T与油箱连通。后桥正常转向过程中，旁通的三位四通电磁阀219不起作用。
[0110]图5中，比例阀组203、三位四通电磁阀219也可以采用不同的油源实现上述方案。为了避免后桥在地面冲击力或其他外力作用下可能会发生偏转转向的几率，可以分别在转向油缸与比例阀组、三位四通电磁阀组之间增加上述的锁止阀组或者设置双向液压锁来实现转向中位的锁定状态。
[0111]本发明还提供了 一种独立悬架轮式重载车辆，其包括上述任一实施例中的转向系统。
[0112]如图6所示，为本发明可以具体实施的一种独立悬架轮式重载车辆，其包括左/右油气悬挂油缸401、左/右轮边402和左/右推力杆403，本发明提供的转向系统用在该独立悬架轮式重载车辆上，包括左/右转向助力油缸404、左/右过渡臂405、左/右拉杆总成406、左/右梯形臂407等。其中，左/右梯形臂407与左/右轮边402相连接；左/右拉杆总成406与左/右过渡臂405和左/右梯形臂407分别以允许一定角位移的球铰相连接。
[0113]当某一轮边车轮向上或向下跳动时，悬架导向机构绕其与固定在车架或主减速器支架上的两个空间铰点做旋转运动，带动左/右梯形臂407、左/右拉杆总成406的运动。左/右拉杆总成406采用球铰铰接，能够确保一侧轮边不受另一侧轮边向上或向下跳动的影响，能够避免车轮摆阵、操纵稳定性差、轮胎异常磨损等问题。
[0114]本发明技术方案中，利用图1、图2、图3，轮式重载车辆可以实现多种转向模式，比如小转弯模式(如图7(b)所示)、蟹行模式(如图7(c)所示)、防甩尾模式(如图7(d)所示)等，具有较强的机动灵活性，下面通过列举一具体实施例进行分析。
[0115]本实施例中提供一种四轴汽车通用底盘的转向控制方法，其包括以下步骤:
[0116]设置在第一车轴和第二车轴上的车轮由方向盘通过拉杆式转向传动机构和断开式梯形机构分别驱动其转向；(第一车轴和第二车轴采用本发明提供的转向机构和转向液压助力系统)。
[0117]第三车轴和第四车轴上断开式梯形机构分别设有转向油缸，且每个转向油缸的伸出端均与相应的断开式梯形机构转向摇臂铰接；(第三车轴和第四车轴采用本发明提供的后轴转向控制装置)。
[0118]根据车辆当前所处的转向模式，使第三车轴和第四车轴的断开式梯形机构上的转向油缸锁定或解锁,并根据第一车轴的转动方向和转动角度控制相应的转向油缸驱动相应转向车轮转向。
[0119]在上述方法中，根据车速信号获得当前车辆处于低速、中速或者高速公路行驶的转向模式。
[0120]根据用户的选择获得当前车辆所处的工况的转向模式，可供用户选择的工况转向模式包括小转弯转向模式、蟹行模式和防甩尾模式三种。
[0121 ] 具体地说，对应不同的转向模式，控制相应车轴的车轮进行不同的转向，但前提是相应车轴断开式梯形机构上的转向油缸首先解锁。
[0122]如图7(a)所示，当车辆处于低速公路行驶转向模式时，每个转向油缸解锁，每个转向油缸随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第四车轴上的车轮与第一车轴上的车轮的转向方向相反，第三车轴上的车轮不参与转向；
[0123]当车辆处于中速、高速公路行驶转向模式时，第三、第四车轴上的转向油缸锁定，第三、第四车轴上的车轮无法转向。
[0124]如图7(b)所示，当车辆处于小转弯转向模式时，每个转向油缸解锁，每个转向油缸随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三、第四车轴上的车轮与第一、第二车轴上的车轮的转向方向相反。
[0125]如图7(c)所示，当车辆处于蟹行模式时，每个转向油缸解锁，每个转向油缸随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三和第四车轴上的车轮与第一、第二车轴上的车轮的转向方向相同。
[0126]如图7(d)所示，当车辆处于防甩尾模式时，每个转向油缸解锁，每个转向油缸随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三车轴上的车轮与第一、第二车轴上的车轮的转向方向相同。
[0127]在本发明提供的转向控制方法中，如果检测到第一、第二、第三和第四车轴上的任一个车轮的转向角度与该车轮的转向角特征曲线所对应的标准值之间的差距大于设定值，则发出报警信号，提醒驾驶员紧急停车检查。
[0128]本发明提供的采用上述任一实施例中的转向系统的一种独立悬架轮式重载车辆，具有多种转向模式，可以满足车辆在公路行驶、狭窄场地转移的需求。
[0129]本发明技术方案中，可以对图1、图2、图3所示的技术方案进行修改，将断开式梯形机构改为整体式转向梯形机构，也应用在非独立悬架的轮式重载车辆上。
[0130]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
【权利要求】
1.一种转向系统，其特征在于:包括转向机构和转向液压助力系统；所述转向机构用于为车轮提供转向力，所述转向液压助力系统用于为所述车轮提供克服来自地面的转向阻力矩的转向助力。
2.如权利要求1所述的转向系统，其特征在于:所述转向机构包括用来输出转矩的转向输出机构，所述转向输出机构连接一个车轴的梯形机构，或依次连接多个车轴的梯形机构，所述转向输出机构通过所述梯形机构为所在车轴的左侧车轮和右侧车轮提供转矩；所述转向液压助力系统包括为所在车轴的所述左侧车轮和/或右侧车轮提供转向助力的转向助力油缸，以及与所述转向助力油缸相对应的液压油路和阀控设备。
3.如权利要求2所述的转向系统，其特征在于:所述转向输出机构连接一个车轴的梯形机构，该车轴的梯形机构为断开式梯形机构，所述断开式梯形机构包括分别对应为该车轴的所述左侧车轮和右侧车轮提供转矩的左轮转向机构和右轮转向机构，所述右轮转向机构与所述左轮转向机构之间通过拉杆总成连接，所述左轮转向机构或所述右轮转向机构与所述转向输出机构通过连杆总成连接并传递动力。
4.如权利要求3所述的转向系统，其特征在于:所述左轮转向机构和右轮转向机构均包括梯形臂和过渡摇臂，所述梯形臂与所述过渡摇臂通过拉杆总成连接并传递动力，所述左轮转向机构的过渡摇臂与所述右轮转向机构的过渡摇臂通过拉杆总成连接并传递动力，所述左轮转向机构的过渡摇臂或所述右轮转向机构的过渡摇臂与所述转向输出机构通过连杆总成连接并传递动力。
5.如权利要求2所述的转向系统，其特征在于:所述转向输出机构依次连接多个车轴的梯形机构，所述多个车轴的梯形机构均为断开式梯形机构，所述断开式梯形机构包括分别对应为所在车轴的所述左侧车轮和右侧车轮提供转矩的左轮转向机构和右轮转向机构，所述右轮转向机构与所述左轮转向机构之间通过拉杆总成连接，临近所述转向输出机构的断开式梯形机构的所述左轮转向机构或所述右轮转向机构与所述转向输出机构通过连杆总成连接并传递动力，所述多个车轴中相邻所述车轴的断开式梯形机构之间通过拉杆总成连接并传递动力。
6.如权利要求5所述的转向系统，其特征在于:所述左轮转向机构和右轮转向机构均包括梯形臂和过渡摇臂，所述梯形臂与所述过渡摇臂通过拉杆总成连接并传递动力，所述左轮转向机构的过渡摇臂与所述右轮转向机构的过渡摇臂通过拉杆总成连接并传递动力，临近所述转向输出机构的断开式梯形机构的所述左轮转向机构的过渡摇臂或所述右轮转向机构的过渡摇臂与所述转向输出机构通过连杆总成连接并传递动力，所述多个车轴中相邻所述车轴的左轮转向机构的过渡摇臂之间或右轮转向机构的过渡摇臂之间通过拉杆总成连接并传递动力。
7.如权利要求4或6所述的转向系统，其特征在于:在至少一个所述车轴的所述左轮转向机构的过渡摇臂和/或所述右轮转向机构的过渡摇臂上设置有转向助力油缸。
8.如权利要求7所述的转向系统，其特征在于:各个所述连杆总成以及所述转向助力油缸均通过球铰方式连接设置。
9.如权利要求2所述的转向系统,其特征在于:所述转向输出机构包括角传动器、转向传动轴、转向器、第一拉杆总成、第一摇臂总成和第二拉杆总成；所述转向传动轴的一端与所述角传动器相连接，另一端与所述转向器的输入轴相连接；所述转向器的输出轴上设有转向垂臂； 所述转向垂臂与所述第一拉杆总成的一端连接，所述第一拉杆总成的另一端与所述第一摇臂总成的一端相连接；所述第一摇臂总成的另一端以球铰的方式与所述第二拉杆总成的一端相连接，所述第二拉杆总成的另一端与临近的所述车轴的梯形机构以球铰的方式相连接。
10.如权利要求2所述的转向系统，其特征在于:所述转向助力油缸通过至少一个转向泵供油，所述转向助力油缸与所述转向泵之间以及油箱之间的液压油路上设置有切换压力油流向的转向器。
11.如权利要求10所述的转向系统，其特征在于:在所述转向助力油缸的液压油路上还设有应急泵，以及用于切换所述应急泵和所述转向泵的供油油路的切换阀。
12.如权利要求1所述的转向系统，其特征在于:所述转向机构和转向液压助力系统均用于为前车车轴的车轮提供转向力和转向助力，所述转向系统还包括用于为后车车轴的车轮提供转向力的后轴转向控制装置。
13.如权利要求12所述的转向系统，其特征在于:所述后轴转向控制装置包括梯形机构以及为所述梯形机构提供转向力的液压动力系统。
14.如权利要求13所述的转向系统，其特征在于:所述梯形机构为断开式梯形机构，所述断开式梯形机构包括分别对应为所述后车车轴的左侧车轮和右侧车轮提供转矩的左轮转向机构和右轮转向机构，所述右轮转向机构与所述左轮转向机构之间通过拉杆总成连接，所述液压动力系统包括在所述左轮转向机构和/或所述右轮转向机构上设置的转向油缸，以及与所述转向油缸相对应的液压油路和阀控设备。
15.如权利要求14所述的转向系统，其特征在于:所述左轮转向机构和右轮转向机构均包括梯形臂和过渡摇臂，所述梯形臂和过渡摇臂通过拉杆总成连接并传递动力，所述左轮转向机构的过渡摇臂与右轮转向机构的过渡摇臂通过拉杆总成连接并传递动力，所述转向油缸设置在所述左轮转向机构的过渡摇臂和/或所述右轮转向机构的过渡摇臂上。
16.如权利要求14所述的转向系统，其特征在于:所述转向油缸通过变量泵供油，所述转向油缸与所述变量泵之间以及油箱之间的液压油路上设置有切换压力油流向的比例阀组，通过所述比例阀组控制油路的换向，实现所述后车车轴的左转向或右转向。
17.如权利要求16所述的转向系统，其特征在于:所述比例阀组的工作油口与所述转向油缸的工作腔之间的液压油路上还设置有用于控制所述比例阀组的工作油口与所述转向油缸的工作腔之间的液压油路通断的锁止阀组。
18.如权利要求17所述的转向系统，其特征在于:所述锁止阀组包括二位二通电磁阀、溢流阀和单向阀，所述二位二通电磁阀的进油口与所述比例阀组的工作油口连通，所述二位二通电磁阀的出油口与所述单向阀的出油口、所述溢流阀的进油口和所述转向油缸的工作腔连通，所述溢流阀的出油口和所述单向阀的进油口均与油箱相通。
19.如权利要求16所述的转向系统，其特征在于:所述转向油缸与所述变量泵之间以及油箱之间的液压回路上还设有所述比例阀组的旁通回路，用于在所述比例阀组出现故障后手动或自动将出现故障的所述后车车轴调整到转向中位状态，所述旁通回路上设置有三位四通电磁阀。
20.一种独立悬架轮式重载车辆，其特征在于:包括如权利要求1-19任一项所述的转向系统。
【文档编号】B62D5/06GK103963825SQ201410214719
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】丁宏刚, 王志芳, 马云旺, 刘宝銮, 曹书源, 鹿鹏程 申请人:徐州重型机械有限公司