CN1008618B - 用于控制车辆的带有直线行驶稳定器的枢轴轮转向的液动控制装置 - Google Patents

Abstract

这个装置由一个具有圆柱形几何形状的部件(20)和一个能够往复运动或循环运动的部件(30)构成，同时该装置与车辆的主转向系统(25至28)相连接。而且该装置可能产生液体压力，将其压力传到规定轴19上的转向执行机构(39)。这种装置在直线行驶相应位置附近的一定范围内，能将液体送回到油箱(42)，这样就能消除高速行驶引起微小变量产生的压力，因此，就不会有压力施加到有关的轴(19)上，从而使轴稳定，同时使行驶更加安全。

Description

本发明涉及一个装有直线行驶稳定器的操纵车轮转向的液动控制装置。

更确切地说，本发明是关于一液动控制装置，该装置借助于一直线行驶稳定器和一个液压转向执行机构，通过一铰接臂控制后轮转向。

在一些专利中所描述的特别用于工业车辆的后轮转向系统，其枢轴轮要同时承受一直线行驶稳定器和一液压作动缸的作用，液压作动缸施力以改变由所说的直线行驶稳定器所造成的直线行驶状态，从而决定后轮的转向。

瑞士专利第396，652号涉及这样一个系统，它包括一通过一双流体导管控制一转向作动缸的双作用液压缸。在直线行驶状态下，控制缸的活塞正好处于缸的中间位置，同时与车辆转向系统相连，致使直线行驶的每一变化都会使活塞偏离上述的中间位置，这就引起了作动缸的动作和轮子的转向。

在这种系统中，由于作动缸和与控制缸相连的液压回路总有压力，甚至还装有蓄能装置保持压力为一定值，所以直线行驶状态下主转向系统的微小变化都会使后轮转向。当控制活塞和主转向系统之间的连接处有窜动时，或者当活塞的使用和磨损引起油液通过所说的缸体泄漏时，或者当传递运动给活塞的机械另件存在配合缺陷时，都会 产生同样的效果。所有这些情况，实际上都是不可避免的。这就表明，该系统具有引起后轮不应有转向的严重缺陷，而这又会造成明显的侧滑甚至于翻车的危险。考虑当车辆以相对高速行驶时，主转向系统内总有微小的振动，因此在这种情况下，后轮不应有的转向就更加危险，而这一切是至关重要的。

用于操纵装有直线行驶稳定器和液压执行机构的枢轴轮转向的另一系统已由同一申请人在1981年11月5日申请的应用专利第68427-A/81号中叙述过了。虽然这种系统没有包括用于维持液压回路压力的蓄能装置，象在瑞士专利第396652号中所述的那样;但是，因为这种控制缸在上述的同样情况下会引起枢轴轮不应有的转向，所以它也存在上述系统的类似的缺陷。

因此，本发明的目的就是要消除现有系统的缺陷，为承受直线行驶稳定器作用的枢轴轮提供液动控制装置，而这种装置既使在主转向系统有微小转向运动时，在主转向系统和控制构件之间存在窜动时均能确保车辆直线行驶的稳定性。

通过下面的说明，本发明上述的及其他的目的和优点将显而易见。这一切都是通过液动控制装置实现的，该装置使装有自动直线行驶稳定器和液动转向执行机构的枢轴轮转向，液动执行机构通过一双液压回路与所说的液动装置相连，该液动装置由一具有一园柱形几何形状的构件和一可变容腔构成，该园柱形构件可以在容腔中滑动，在直线行驶状态下，所说的构件在所说的容腔中处于中间位置，车辆运行方向的变化使构件运动，其特征在于在上述的中间位置及其附近有一通往油箱的旁通流道，这样，使上述可动构件在中间位置及其附近区域内运动的压力就通过该旁通流道释放掉了。

现通过附图所示的一个实例说明本发明，但不仅限于本例。

-图1是本发明的装置用于三轴车辆时，转向系统的示意性轴测图。

-图2是第一实施例中本发明装置的部分轴向剖视图;

-图3和图4图解表示图1和图2中的装置处于两个不同的工作位置;

-图5是用局部视图表示车辆前面部分，是该发明的第二实施例;

-图6和图7是用轴向剖视图表示本发明装置的第三个实施例，其装置处于两个不同的工作位置。

-图8是用轴向剖视图表示本发明装置的第四个实施例。

-图9和图10是用平面图表示装有本发明装置的三轴车辆的两种行驶状态。

-图11和图12是用剖视图表示可与本发明装置连在一起的旁通阀的两种不同配置。

-图13是用轴侧表示带有转向盘的半挂车中安装本发明转向装置。

参照图1，它表示三轴车辆的转向系统，这种车辆是一种典型的工业用车辆，它包括本发明的液动控制装置20。把可转向轮21，21装在前轴17上，用一根杠杆22和铰接臂23，23将行驶轮21，21′相互连接，由一现有技术中的转向盘24通过一转向柱25，转向齿轮箱26，转向控制臂27和纵向杆28控制，另一转向臂29被刚性联接到转向控制臂27，刚性组装的转向臂27和29被可转动地安装在一个中间销上。而转向臂29又与构成本发明 的液动控制装置缸20的可滑动活塞杆30可绕枢轴转动地联接。这个缸20在下文中将详细说明。从双作用液压控制缸20上伸出两根导管31，32，它把液压缸20中的流体传到装置33中。装置33在图3和图4中表示地很清楚，这部分由同一申请人在已申请过的意大利应用专利第68427-A-81号中已叙述过了。装置33包括一个作用于行驶轮34，34′的直线行驶稳定器和一个可以使转动地装在轴19上的能够使枢轴轮转向的转向执行机构。事实上，装置33安装在轴19上的悬臂35上和杆36上，而杆36铰接在行驶轮的一个臂37上。另一方面，驱动轴18的行驶轮是非转向的。轮34，34′的转向是由装置20控制的，该装置对于转向行驶轮21，21′变动状态是敏感的。

就图2/和图3而论，图2说明与装置33相连的装置20，可以看到，当车辆处于直线行驶状态时，活塞38是处于液压缸20中间相应的位置上。

当车辆的主转向系统始终保持直线行驶状态时，控制液压缸20的活塞38维持在如图所示的中间位置，所以在导管31和32中没有液体压力。装置33不在本发明的范围内，但综合考虑有利于较好地理解本发明。这个装置由一个稳定器39或叫“永久弹性能存贮单元，它作用于轴19大于作用于轮子上外力的各稳定力，以致于轮子保持其直线行驶状态，直至装置33的另一组成部分：即转向执行机构40开始动作。40是一双向作用液压缸，它通过导管31，32和控制装置20相连。当启动控制装置20时，即当具有一定压力的流体经导管31或32被送到40时，其作用于轮子的力大于稳定器39的作用力，从而使轮34，34′可以转向。图2和图3所示的 情况没有受压流体送入执行机构40，因而轮34，34′没有转向。

根据本发明，在控制缸20的中间位置上有一根导管41，它为油液到达图示的油箱42提供了一条旁通流道，进一步说，在控制油缸20的中间位置及其附近，有一增大的断面43，在那里，活塞38不再被密封导向，而且允许油液通过旁通导管41流入油箱42。

本发明的基本特征详细地表示在图2中，这就是，沿控制缸20的中轴线有一区域d，在这个区域内，活塞38可以从其行程内的位置38a移至38b，由于有旁道导管通向油箱，所以在这个范围内不产生任何流体压力。因而，使所说的活塞在所说的区域内沿轴线位移的主转向系统行驶状态的那些微小变化都不会引起转动地装在轴19上的轮子34，34′的转向。

相反，图4说明与前转向轮实际转向相应的情况通过臂29的旋转，使活塞38的行程超出这个区域43。这样而引起的油压经过导管32，进而使转向执行机构40动作，与臂37铰接的杆36通过克服稳定器39的弹性作用力，使轮34，34′处于一个曲线轨迹状态。

根据本发明，在所述的转向系统中，旁通阀44可以很方便地与液压控制装置相连，旁通阀通过导管45连到油箱42上，有关这个阀本身在图11和12中用剖视图表示。

在图11所示的工作位置上，由弹簧47加偏压的活塞46将通 道45封闭，因此，流体可以沿导管31和32流动，随着控制缸20中活塞的移动从而驱动转向执行机构40。另一方面，图12表示活塞46的收缩位置，用一个手控机构48可以得到这种状态，这个手控装置在图1所示的车辆中是设置在驾驶室内司机身旁的。在图12的状态下，流体由旁通腔49旁通油箱42，致使执行机构40上的压力被释放，同时轴19的行驶轮保持在一固定位置上，而与液压控制缸20中的活塞工作位置无关，这种方案的效益将在下文中讨论。

图5表示车辆的前面部分，是本发明转向控制装置的第二个实施例。在这种情况下，这种控制装置是半园形缸50，在其内部有一个旋转零件即叶片58，这个零件键连接到旋转轴51上，当主转向系统的直线行驶状态发生变化时，使轴51旋转，它的其余部分与图1所示的相应部分相同，这里不再叙述。

所装的叶片58以密封形式沿半园形缸50的缸壁滑动，在半园形缸的中间位置附近有一凸出部分53，允许油液通过旁通导管41流入油箱42中，在转向轮处于直线行驶状态下时，叶片58正好处于铅垂位置，所以允许液体进入油箱，在环绕着中心线的凸出部分53的整个区域内，叶片始终贴着缸壁，上面所述的情况同样会发生。

图6和图7说明一个根据本发明得来的液动控制装置处于两种不同的工作位置，是第三个实施例。在这里，这个装置由一个往复运动的零件68和一个双作用缸60组成，沿缸60的中心线的缸臂上有一油口64，该油口通过一旁导管61与油箱62（图中只表示了一部分）相 通。在活塞68中部有一个漏斗形环槽63，从而形成一个环形腔，油液可以流过孔65，65′进入环形腔，孔65，65′使环形腔和活塞的两    相对的面66，66′相通，两个螺旋弹簧75，75′沿轴向安在杆67上，且带着两个盖子69，69′，其工作位置如图6所示，其中的一个盖子被弹簧75推着紧靠与活塞68连为一体的止动环70上，而另一个由弹簧75′推靠在紧固于杆67上的支架71上。

在图6中，活塞68处于缸60的中间位置，相当于主转向系统的直线行驶状态，在这个位置上，油液经由小孔65，65′流入油口64，且由此进入导管61到油箱62，从而提供了一条通往油箱的旁通管路，在缸内的液体压力推着盖子69，69′紧靠到活塞68上的面66，66′中的一个面上，同时，允许液体旁通到油箱62的孔65，65′被封闭以前，因为活塞影响行程的大小，所以旁通状态也被保持在中心线附近的一确定范围内。

图7表示用这个系统实际操纵车轮转向时一个假定的位置。

活塞68向右的行程使盖子69紧靠着面66，同时封闭孔65。在此条件下，环形腔63不再与油口64和导管61相通，致使这个系统不再与油箱旁通。因此，具有一定压力的油液经导管32流到转向执行机构，使装在后轴上的转子转向。

根据本发明，图8表示液动控制装置的第四个实施例。本实施例包含类似于图1到图4的油缸80，但还带有一液压转向装置85，它的形式是有一油缸80的活塞杆推动的活塞86的另一与缸80平行相连的缸。具有一定压力的油液从转向齿轮箱83经过导管87，87到达转向驱动装置85，为推动活塞86和缸80的活塞84提 供动力，从而将司机通过手动操纵装置所施加于系统的转向力放大。

显而易见，本液动转向装置可与所述任何一个实施例的液压控制装置以及任何等效实施例的装置相连。

参照图9和图10，对本发明带有液动控制装置的转向系统的工作情况进行概述。

图9表示图1中有三个轴17、18、19的车辆，为得到正确的转向，即没有滑移，每个行驶旋转轴的延伸线（用点划线表示的必相交于一点90，因此，装在轴19上的行驶轮34，34′必须旋转一个β′角，β′角是转向轮21，21′的转角β的函数。

然而，如图10所示，当轮21，21′旋转角度α（α角比β小得多）时，根据本发明，系统由于控制装置的特性不会引起后轮的转向，同时使轴19保持在固定轴的状态。再参照图2，可以理解角α的值取决于旁通区域43的宽度d，在这整个范围内，后轮转向执行机构上的压力是零，因此，后轮不转向。

因此，根据本发明的装置其优点就在于它不会使在车辆直线行驶时所产生的行驶路线的微量修正，和转向控制装置连接处的微小窜动通过车辆受控轴或由车辆的不稳而引起的各轴的转向响应而得以放大，或者说避免了车辆突然离开它原来的行驶路线的危险。

可以连续测量行驶轮34，34′直线行驶状态下的转向度数，角度值是旁通区域宽度d的函数α＝f（d）

易而易见，用手控或自控（视情况而定）旁通及隔离该系统，将允许车辆行驶轮在任何路面（如有冰、雪等）条件下都能保持其直线行驶的稳定性。

根据本发明的液动控制装置也可用于转向轴也可用于如图13所 示的半挂车的转向轴。挂车部分在此用由文字100表示，还包括一个转向盘的附加装置103。半挂车102包括一个固定轴101和装有行驶轮104，106的轴105，通过装置133可以实现转向，其工作原理完全类似于图1的装置33。

将包含装置133的转向执行机构用两根导流管131，132连到液动转向控制装置120上，这完全类似于以前描述的装置20（或50或60）。从装置120伸出的杆130连接到一具有园柱形凸台124的杆122上，凸台124部分与转向盘103的凹口部分啮合。进一步说，臂123与杆123的一端相连，同时与123相连的杆126的另一端插入转盘103的中心孔127中。这样，半挂车的转向引起杆130的往复运动。事实上，凹口125的壁与圆柱形凸台部分124总是保持接触的，而且围绕装在杆12126上的支点移动杆122及杆130，杆130是连到杆122上的。

在此情况下，控制装置120把具有一定压力的液体送到装置133，这只有在由杆130带动的活塞行程超出上述旁通范围时才能做到。

这样工作情况可以从以下几个方面分析：

a）按曲线行驶

b）沿直道行驶

b）具有轻微偏摆的行驶（沿直道）;

c）用隔离的系统行驶

d）液压回路（液动系统）的故障;

a）按曲线行驶（图4，7，9）

在这些情况下系统保证按予定的控制轨迹运动。

事实上，车辆的主转向系统或半挂车，或挂车转向盘的附助机构都可实现转向操作，可以把主转向系统或转向盘连接到一双作用控制缸右边或左边的控制回路上，这个回路决定向那边转向，这部分受主系统的影响，回路把液压作用传给执行机构40，使它克服永久弹性能量存储单元39的作用，从而使轮34，34′，104，106按系统予先确定的角度值产生逐渐的，予先确定的，可以控制的转向，转向角为转向半径或摆动中心距的函数。

当由液压回路的压力产生的作用在执行机构40上的控制力的作用停止时，装在稳定器中的永久性弹性势能储存单元39的稳定力，使系统回到直线行驶状态，即在曲线完结时，行驶轮的又回到稳定的直线行驶状态。

b）沿直线行驶（图2、3、6、8）

在这种情况下，左转向系统不起作用，将发生下列情况：

-双控回路31、32和131、132把油液排入油箱42、42′中，这是在旁通管道中进行的。

-在执行机构40上油压为零。

-永久性弹性势能存储单元39对装在轴19、105上的行驶轮施加了一个稳定力，用术语讲，这个力的绝对值大于外力，从而维持了行驶轮的直线行驶状态。

b′）具有轻微偏摆的行驶（沿直线）

在出现微量位移变量时，由于对一定速度行驶的汽车的转向轮的位置的校正，转向操作只对转向行驶轮有效，而不影响受控的后轴的行驶轮，从而避免了不稳定的危险。这个概念的实际效果是：由于转 向行驶轮转向角度值α（图10）很小，受控后轴的行驶轮无法转向，而维持其直线状态。

上述条件的适用范围为：

c）用隔离的系统行驶。（图12）

在这种情况下，有一个用手动操作旁通阀44而使系统封闭的范例。

通过一专用控制装置48，可以是手动的或自动的，或是任何其他的理想的机构，流体从回路31和32流回到油箱42，因此压力消失，使一确定的轴和行驶轮稳定并处于直线行驶的上述情况又重新建立。

隔离系统可能对于某些情况，如有冰、雪的路面是特别有用的的，或者说特别适合于某些特定的场合。

Claims (6)

1、用于机动车辆装有一自动直线行驶稳定器和一液动转向执行机构的枢轴轮转向的液动控制装置，液动执行机构通过一双作用液压回路与该控制装置相连，该控制装置由一具有园柱形几何形状的构件和一使活塞能在其中滑动的可变容腔组成，在直线行驶状态下，活塞在所说的容腔中处于中间位置，车辆的转向使活塞移动，该控制装置其特征在于，在所说的中间位置及其附近，有一使液体旁路到油箱的旁通流道，该旁通流道用来释放由于上述的活塞在所说的中间位置的附近区域内移动而在空腔中造成的压力。

2、根据权利要求1所述的液动转向控制装置其特征在于它包括一带有一由往复式活塞构成的可动另件的液压缸;所说的液压缸中部及附近沿纵向周边凸起部分提供的旁通油道和一与旁通油箱的导管相连的液流口。

3、根据权利要求1所述的液动转向控制装置其特征在于它包括一由往复式活塞组成的液压缸，在活塞表面有一与活塞相对面通过孔相通的环形腔，盖子借助于活塞轴向支撑的弹量压力把孔封闭，还在于在所说的缸体中间位置有一通道通过管路与油箱相通;

4、根据权利要求3所述的液动装置其特征在于上述盖子的轴向运动被上述的活塞上提供的定位器所限定;

5、根据权利要求1所述的液动转向控制装置，其特征在于它包括一半圆形缸体和一往复式运动构件，该往复式运动构件由叶片组成，叶片装在一杆上，由转向构件带动旋转;在上述半园形液压缸的中部有一凸出部分，用以确定一带有通过导管和油箱相通的出口的容腔;

6、根据权利要求1，2，3所述的液动转向控制装置，其特征在于它包括一液压动力转向装置，该转向装置由一双作用液压缸构成，该双作用液压缸是通过延伸形成液动控制装置的液压缸而得到的，以致于所说的液压动力转向装置的活塞和形成液动控制装置的缸体活塞通过一个杆推动。

Images