CN104176119A - 转向系统及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向系统及起重机，涉及工程机械领域，用以实现起重机的多模式转向。转向系统包括：转向装置和锁止装置；其中，所述转向装置包括油泵和换向阀；所述油泵通过所述换向阀与待转向车辆的车轴上的转向油缸连接，所述换向阀用于控制所述油泵向所述转向油缸的无杆腔或有杆腔充油；所述锁止装置与所述待转向车辆的车轴上的摇臂连接，所述锁止装置用于锁止所述摇臂。上述转向系统能实现起重机的多模式转向。

Description

转向系统及起重机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种转向系统及起重机。

背景技术

目前，多数中小吨位汽车起重机只是前轮转向，转弯直径大，小范围转移场地困难。为满足汽车起重机公路行驶和场地转移等多种转向工况、车辆操纵稳定性、弯道通过能力、机动灵活性、行驶安全性等要求，目前业内致力于实现汽车起重机多模式转向功能。

目前，实现起重机的多模式转向有两种控制方式：

1、机械转向机构和液压助力相结合的方式。具体通过杆系的合理布置实现转向轴的转向角度。这种实现多轴转向的系统存在一些难以克服的难题：(1)如果某一转向车轮被卡住，或者转向系统与附近的零部件存在运动干涉，这时转向系统会通过转向拉杆总成传递到其他部件上，导致局部转向杆系的受力超过其许用应力范围，车辆容易出现安全事故。(2)如果转向机构设计不合理，不同转向轴的转角彼此不协调，局部轮胎会非正常磨损。(3)受空间的限制，多轴转向的拉杆布置较困难。(4)采用转向机构，很难实现转向模式多样化。

2、后轴电液比例控制和液压助力相结合的方式。此技术适用于后轴为多轴转向的车辆，对后轴为一轴或两轴转向的车辆来说会造成资源浪费。另外，此技术成本较高，客户很难接受。

上述机械转向机构和液压助力相结合的方式具体介绍如下：

图1为现有技术中全地面起重机机械转向机构示意图。此转向机构可实现三种转向模式：公路行驶模式、小转弯模式和蟹行模式。

整个转向机构包括下述部件：方向盘1、转向器2、第一拉杆总成3、第一摇臂总成4、第二拉杆总成5、第三拉杆总成6、第二摇臂总成7、第四拉杆总成8、第五拉杆总成9、第三摇臂总成10、第六拉杆总成11、第七拉杆总成12、第四摇臂总成13、转向锁死装置14、第五摇臂总成15、第八拉杆总成16、第九拉杆总成17、第六摇臂总成18、第十拉杆总成19。图1中L1～L6示意的是一轴至六轴。

转向锁死装置14由锁止缸和其他附件组成，锁止缸由缸体和前、后两活塞杆构成。当锁止缸处于解锁状态时，锁止缸的活塞杆可相对于缸体移动。前轴传来的运动转化为转向锁死装置14中锁止缸前活塞杆相对于缸体的移动。此时，转向锁止装置等效为弹性件。当锁止缸处于锁止状态时，前、后活塞杆不再相对于缸体运动，相当于一个刚性杆，前轴的运动传递到五轴和六轴。

车辆在公路行驶模式下，转向锁死装置14等效为一个刚性的拉杆总成，整个机械转向系统可看作连杆机构，转向中心位于四轴中心线的延长线上。通过逆时针或顺时针转动方向盘，可将运动信号传递至转向器2，转向器2带动转向垂臂转动，转向垂臂角度通过各拉杆总成和摇臂总成传递到一轴、二轴、三轴、五轴、六轴。现有的杆系布置方式决定了二轴、三轴与一轴的转向方向相同，而五轴、六轴与一轴的转向方向相反，四轴不参与转向。

在小转弯模式、蟹行模式下，转向锁死装置14解锁。此时，转向锁止装置14等效为一弹性件，前轴的运动不再传递至五轴、六轴。转向液压系统为分别对称布置在五轴、六轴上的转向油缸提供动力油，通过切换三位四通电磁阀两端得电状态控制五轴和六轴的转向方向。

在小转弯模式下，转向中心在四轴前，五轴、六轴仍然与一轴的转向相反，转向角度比公路行驶模式的角度大。在蟹行模式下，五轴、六轴与一轴的转向相同。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：虽然现有技术可实现后轴转向，且可实现多种转向模式。但存在一些缺点：转向锁死装置14等效为一个刚性的拉杆总成，运动由前轴通过转向锁死装置14传递到后轴(五轴和六轴)，受空间的限制，拉杆机械杆系布置困难。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种转向系统及起重机，用以优化现有起重机的结构。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种转向系统，包括：转向装置和锁止装置；

其中，所述转向装置包括油泵和换向阀；所述油泵通过所述换向阀与待转向车辆的车轴上的转向油缸连接，所述换向阀用于控制所述油泵向所述转向油缸的无杆腔或有杆腔充油；

所述锁止装置与所述待转向车辆的车轴上的摇臂连接，所述锁止装置用于锁止所述摇臂。

如上所述的转向系统，优选的是，所述锁止装置包括锁止缸和转向拉杆；

所述锁止缸包括缸体、活塞杆和连接体；

所述连接体上开设有锁止孔，所述活塞杆的一端位于所述缸体内，所述活塞杆的另一端与所述锁止孔配合；其中，当所述活塞杆处于伸出状态，所述活塞杆的另一端伸入到所述锁止孔中，所述连接体处于锁定状态；当所述活塞杆处于回缩状态，所述活塞杆的另一端离开所述锁止孔，所述连接体处于解锁状态；

所述转向拉杆的一端与所述连接体连接，所述转向拉杆的另一端与所述待转向车辆的车轴上的摇臂连接。

如上所述的转向系统，优选的是，所述连接体为杆件结构。

如上所述的转向系统，优选的是，所述锁止缸还包括防护套；所述防护套的一端与所述连接体固定，另一端与所述锁止缸的缸体固定连接。

如上所述的转向系统，优选的是，所述转向拉杆的数量为两根，各所述转向拉杆的一端分别与所述连接体的一端铰接，各所述转向拉杆的另一端分别与所述待转向车辆的不同车轴上的摇臂连接。

如上所述的转向系统，优选的是，所述锁止缸为气缸。

如上所述的转向系统，优选的是，所述换向阀为三位四通电磁换向阀。

如上所述的转向系统，优选的是，所述换向阀的进油口与出油口之间设置有溢流阀。

本发明还提供一种起重机，包括本发明任一技术方案所提供的转向系统。

如上所述的起重机，优选的是，所述起重机的后轴数量为一个或两个。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

上述技术方案提供的转向系统，能实现后轮的转向，也能实现前轮的转向，且通过设置合适的数量能同时实现前轮和后轮的转向。若采用起重机上现有的前轮转向系统，上述转向系统可只实现后轮的转向，通过单独设置后轴转向系统，实现了车辆在一些工况下的后轴的转向，且整个系统的部件数量少，制造成本低，确保车辆具有使用工况广泛，转向响应灵敏，操纵稳定性强等特点。

附图说明

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：

图1为现有技术中全地面起重机机械转向机构示意图；

图2为本发明实施例提供的转向系统使用在起重机上的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的转向系统使用在起重机上的原理示意图；

图4为本发明实施例提供的转向系统的锁止装置的结构示意图；

附图标记：

1、方向盘；         2、转向器；         3、第一拉杆总成；

4、第一摇臂总成；   5、第二拉杆总成；   6、第三拉杆总成；

7、第二摇臂总成；   8、第四拉杆总成；   9、第五拉杆总成；

10、第三摇臂总成；  11、第六拉杆总成；  12、第七拉杆总成；

13、第四摇臂总成；  14、转向锁死装置；  15、第五摇臂总成；

16、第八拉杆总成；  17、第九拉杆总成；  18、第六摇臂总成；

19、第十拉杆总成；  31、油泵；          32、换向阀；

33、溢流阀；        40、锁止装置；      41、缸体；

42、连接体；        43、锁止孔；        44、防护套；

45、活塞杆；        46、转向拉杆；      47、锁止缸；

50、方向盘；        51、转向器；        52、转向垂臂；

53、转向连杆；      54、转向摇臂；      55、转向油缸；

56、转向油泵。

具体实施方式

下面结合图2～图4对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述，将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的技术方案均应该在本发明的保护范围之内。

文中应用到的术语解释：

转向系统——用来改变和保持车辆行驶方向的系统；

转向装置——能够完成车辆转向的机构或结构；

汽车起重机——用吊钩或其他取物装置吊挂重物，在空间进行升降与运移等循环性作业的机械。

本发明实施例提供一种转向系统，该转向系统尤其适用于后轴数量为一个或两个的车辆的后轴的转向，比如汽车起重机等，本实施例中也以实现后轴转向为例，为清楚表达和便于描述，在后文中将转向系统统一描述为后轴转向系统。但可以理解的是，该转向系统同样可以实现前轴的转向。对于后轴数量大于两个的车辆，可以设置多个后轴转向系统。后轴转向系统与车辆固有的前轴转向系统共同存在，两者之间的动作相互独立。实际应用中，车辆在公路行驶模式下，单独通过前轴转向系统控制前轴转向，后轴转向系统不动作。车辆在小转弯模式下，前轴转向系统控制前轴转向，后轴转向系统控制后轴转向，且前轴和后轴的转向相反。车辆在蟹行模式下，前轴转向系统控制前轴转向，后轴转向系统控制后轴转向，且前轴和后轴的转向相同。车辆在后轴单独转向模式下，后轴转向系统控制后轴转向，此时前轴转向系统不动作。本文重点关注后轴转向系统的相关内容，也将重点介绍此处。

本发明实施例提供的后轴转向系统包括转向装置和锁止装置40。其中，转向装置包括油泵31和换向阀32；油泵31通过换向阀32与待转向车辆的车轴上的转向油缸连接，换向阀32用于控制油泵31向转向油缸的无杆腔或有杆腔充油。锁止装置40与待转向车辆的车轴上的摇臂连接，锁止装置40用于锁止摇臂。

车轴上设置有转向油缸和摇臂，其中，后轴转向系统用于驱动转向油缸动作，以实现后轴的转向；锁止装置40用于实现后轴的锁止。两者之间存在下述关系：锁止装置40处于解锁状态，转向装置能驱动转动油缸动作，从而实现后轴的转向。锁止装置40处于锁止状态，转向装置即便向转向油缸供油，也无法实现后轴的转向。

锁止装置40有多种实现方式，可以采用机械式的锁止方式，或者采用液压锁止的方式，后文将给出具体的实施方式。

上述技术方案，通过单独设置后轴转向系统，实现了车辆在一些工况下的后轴的转向，且整个系统的部件数量少，制造成本低，且能够单独使用或是结合车辆上已有的前轴转向系统实现车辆多轴多模式转向的系统，确保车辆具有使用工况广泛，转向响应灵敏，操纵稳定性强等特点。

此处，锁止装置40包括锁止缸47和转向拉杆46；锁止缸47包括缸体41、活塞杆45和连接体42。连接体42上开设有锁止孔43，活塞杆45的一端位于缸体41内，活塞杆45的另一端与锁止孔43配合；其中，当活塞杆45处于伸出状态，活塞杆45的另一端伸入到锁止孔43中，连接体42处于锁定状态。当活塞杆45处于回缩状态，活塞杆45的另一端离开锁止孔43，连接体42处于解锁状态。转向拉杆46的一端与连接体42连接，转向拉杆46的另一端与待转向车辆的车轴上的摇臂连接。

锁止缸47可以采用油缸或是气缸，优选采用气缸。

采用上述实现方式的锁止装置40，主要为机械式结构，锁止装置40耐磨耐用，易加工制造，加工精度要求不高，可靠性好，且能用于车辆高速下的车轴锁死，稳定性和安全性较好。

参见图4，连接体42为杆件结构。杆件便于安装制造。

参见图4，锁止缸47还可包括防护套44，防护套44的数量可以为两个，两个防护套44分别布置在连接体42(具体为连杆)的两侧。各防护套44一端固定在图4所示连接体42(具体为连杆)上，另一端固定在锁止缸47的缸体41上。防护套44为可压缩橡胶结构，连接体42在前后运动过程中，防护套44被压缩或被拉伸，以起到保护缸体41、连接体42的作用。

参见图4，锁止缸47的缸体41的一端与车架(图未示出)连接，缸体41的另一端与防护套44之间固定连接。缸体41上设置有两个入口C、D。当向C入口中通入介质(气体或油液)，活塞杆45向上运动，活塞杆45离开连接体42上的锁止孔43，连接体42处于解锁状态，能够在外力作用下以图4所示的左右方向移动，与连接体42相连接的转向拉杆46、与转向拉杆46相连的摇臂也处于可以活动的状态。当向D入口中通入介质(气体或油液)，活塞杆45向下运动，活塞杆45插入到连接体42上的锁止孔43中，连接体42处于锁止状态，不能够在外力作用下移动，与连接体42相连接转向拉杆46、与转向拉杆46相连的摇臂也处于不可活动的状态。

对于后轴有两个的车辆，转向拉杆46的数量为两根，各转向拉杆46的一端分别与连接体42的一端铰接，各转向拉杆46的另一端分别与待转向车辆的不同车轴上的摇臂连接。此处两个转向拉杆46分别连接车辆的三轴和四轴上的摇臂。

连接体42与转向拉杆46直接可以通过球铰实现铰接，或是通过关节轴承实现铰接，此处以后者为例。

承上述，该后轴转向系统尤其适用于后轴数量为一个或两个的车辆，这是因为连接体42采用杆件结构，只有两端可以设置转向拉杆46。故在需要把该后轴转向系统使用在后轴数量大于2的车辆上时，可以采用设置多个后轴转向系统的方式，或是对连接体42的结构做出改变。

参见图3，换向阀32此处具体为三位四通电磁换向阀。

为保证转向装置的使用安全，换向阀32的进油口与出油口之间设置有溢流阀33。溢流阀33的安全压力设置为15MPa。

图2、3所示，转向锁止装置由锁止缸47(如图4)、转向拉杆46和其它附件组成。以锁止缸47为气缸为例，当气路系统通过D口向锁止缸47上腔通气，在气的推力作用下，活塞杆45端部插销进入连接体42的锁止孔43，后轴锁死，实现车辆公路行驶模式。当气路系统通过C口向锁止缸47下腔通气，在气的推力作用下，活塞杆45脱离连杆锁止孔43，后轴得以解锁。在锁止装置40处于解锁状态下，当换向阀32的电磁铁-Y12a得电，换向阀32的A口出高压油，油液进入三、四轴左侧转向油缸的大腔和右侧转向油缸的小腔，三、四轴右转。当换向阀32的电磁铁-Y12b得电，换向阀32的B口出高压油，油液进入三、四轴左侧转向油缸的小腔和右侧转向油缸的大腔，三、四轴左转，从而实现车辆小转弯、蟹行和后轴单独转向模式。

车辆行驶状态和场地作业的情况下，扳动驾驶室内后轴转向控制开关，从而控制换向阀32的工作位置，可改变转向模式。

上述转向系统，集成机械杆系、电气控制、液压助力及锁止装置通气解锁功能，能够保证车辆在行驶状态和场地作业情况下提高车辆的弯道通过能力，减少轮胎磨损。本装置的使用使汽车起重机具有多个转弯直径，行驶过程中根据车速的高低，及时调整车辆转向中心的位置，使得车辆姿态保持平稳。车辆在转场的过程中，根据作业场地环境，调整驾驶室中的后轴转向操纵开关，可实现小转弯或蟹行模式，转向灵活性高，使车辆快速到达目的地。

另外，上述转向系统，结构简单，操纵稳定性强，可靠性高，能实现多种转向模式。并且，弥补了现有拉杆式机械转向机构和电液比例控制系统的不足。实际应用中，根据具体行驶工况和场地转移的需求，后轴与前轴可以同方向或反方向转向。另外，当行驶车速较高时，考虑行驶安全性，也可以锁定后轴的转向轮，使得后轴不再参与转向过程。

本发明实施例还提供一种起重机，包括本发明任一实施例所提供的后轴转向系统。

起重机的前轴转向系统可以采用已有的方式，图2、3所示为例的前轴转向系统为机械控制，液压助力。

前轴转向系统包括方向盘50、转向器51、转向垂臂52、转向连杆53、转向摇臂54、转向油缸55和转向油泵56。其中，来自方向盘50的转角信号传递至转向器51，转向器51带动转向垂臂52绕转向器输出轴转动相应的角度。转向垂臂52通过各转向连杆53和转向摇臂54总成将运动传递到一轴、二轴转向节臂上，从而实现一、二轴转向，即前轴的转向。即，起重机前轴应用机械拉杆控制，单独的液压助力系统。后轴采用上述的转向系统，由锁止装置的解锁和锁止，实现后轴转向和锁死。

在前轴转向系统也具有油泵时，前轴转向系统和后轴转向系统可以共用一个油泵，或是分开采用油泵，此处以分开采用油泵为例。

承上述，起重机的后轴数量为一个或两个，以便于后轴转向系统的设置。

采用上述转向系统的起重机，结合起重机上已有的前轴转向系统，可实现车辆的全轮转向，具体而言，车辆可实现四种转向模式——公路行驶模式、小转弯模式、蟹行模式和后轴单独转向模式。

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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

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。

Claims (10)

1.一种转向系统，其特征在于，包括：转向装置和锁止装置；

其中，所述转向装置包括油泵和换向阀；所述油泵通过所述换向阀与待转向车辆的车轴上的转向油缸连接，所述换向阀用于控制所述油泵向所述转向油缸的无杆腔或有杆腔充油；

所述锁止装置与所述待转向车辆的车轴上的摇臂连接，所述锁止装置用于锁止所述摇臂。

2.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述锁止装置包括锁止缸和转向拉杆；

所述锁止缸包括缸体、活塞杆和连接体；

所述连接体上开设有锁止孔，所述活塞杆的一端位于所述缸体内，所述活塞杆的另一端与所述锁止孔配合；其中，当所述活塞杆处于伸出状态，所述活塞杆的另一端伸入到所述锁止孔中，所述连接体处于锁定状态；当所述活塞杆处于回缩状态，所述活塞杆的另一端离开所述锁止孔，所述连接体处于解锁状态；

所述转向拉杆的一端与所述连接体连接，所述转向拉杆的另一端与所述待转向车辆的车轴上的摇臂连接。

3.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述连接体为杆件结构。

4.根据权利要求3所述的转向系统，其特征在于，所述锁止缸还包括防护套；

所述防护套的一端与所述连接体固定，另一端与所述锁止缸的缸体固定连接。

5.根据权利要求2-4任一所述的转向系统，其特征在于，

所述转向拉杆的数量为两根，各所述转向拉杆的一端分别与所述连接体的一端铰接，各所述转向拉杆的另一端分别与所述待转向车辆的不同车轴上的摇臂连接。

6.根据权利要求2-4任一所述的转向系统，其特征在于，所述锁止缸为气缸。

7.根据权利要求1-4任一所述的转向系统，其特征在于，所述换向阀为三位四通电磁换向阀。

8.根据权利要求1-4任一所述的转向系统，其特征在于，所述换向阀的进油口与出油口之间设置有溢流阀。

9.一种起重机，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的转向系统。

10.根据权利要求9所述的起重机，其特征在于，所述起重机的后轴数量为一个或两个。