CN104843059A - 多轴车辆的转向系统以及多轴车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多轴车辆的转向系统以及包括该转向系统的多轴车辆，所述多轴车辆包括多个车轴，该多个车轴上安装有至少一个转向轮（11）和多个随动轮（12），所述转向轮（11）与所述多轴车辆的转向盘连接并由该转向盘直接控制，并且，所述转向系统包括独立地控制各个所述随动轮（12）的转向驱动机构，该转向驱动机构包括执行装置（30），该执行装置（30）与对应的所述随动轮（12）连接，并能够控制该随动轮（12）的转向角度。由于各个随动轮（12）分别由与之对应的转向驱动机构独立控制，可以使多轴车辆具有多种转向模式以满足不同行驶条件下的转向要求。

Description

多轴车辆的转向系统以及多轴车辆

技术领域

本发明涉及车辆领域，具体地，涉及一种多轴车辆的转向系统以及包括该转向系统的多轴车辆。

背景技术

转向系统是改变车辆行驶方向的系统，对车辆的行驶安全至关重要。车辆在道路上行驶时，驾驶员根据道路情况和交通状况转动转向盘，使转向轮偏转，改变汽车的行驶方向。

现有车辆的转向系统可以分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。动力转向系统又可分为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。在车辆中，这些转向系统具有相同或相似的工作过程，以前轮转向车辆为例，转动转向盘，通过机械连接和/或液压油路等转向传动机构，带动前轴上的转向轮转动。为了在车辆转向时顺利转向，各车辆不产生滑动，需使车轴两侧的转向轮偏转角度不相等：内侧车轮偏转角比外侧车轮偏转角大。而后轴上的后轮则在上述过程中不发生转动。

然而，上述现有转向系统已无法满足车辆行业飞速发展的需要，例如，由于多轴汽车通常整车长度较长，转向半径较大，并受到交通法规及作业空间的限制，多轴汽车的运行受到很大的影响。

有鉴于此，有必要提供一种多轴车辆的转向系统，该转向系统能够满足多轴汽车在复杂环境下的作业并且进行狭小空间挪车、变道或转向。

发明内容

本发明的目的是提供一种多轴车辆的转向系统，该转向系统能够使所述多轴车辆在多种转向模式间切换，满足车辆正常行驶或狭小空间内的挪车、变道、转向等要求。

为了实现上述目的，本发明提供一种多轴车辆的转向系统，所述多轴车辆包括多个车轴，所述多个车轴上安装有至少一个转向轮和多个随动轮，所述转向轮与所述多轴车辆的转向盘连接并由该转向盘直接控制，并且，所述转向系统包括独立地控制各个所述随动轮的转向驱动机构，该转向驱动机构包括执行装置，该执行装置与对应的所述随动轮连接，并能够控制该随动轮的转向角度。

优选地，所述转向系统包括：传感器，该传感器用于检测所述转向轮的转角信号；ECU，该ECU接收所述传感器检测的所述转向轮的转角信号，并根据该转角信号控制所述转向驱动机构独立地驱动各个所述随动轮转向。

优选地，所述传感器还检测所述随动轮的转角信号和/或所述多轴车辆的行驶速度。

优选地，所述执行装置包括用于驱动对应所述随动轮转向的电机，该电机与所述ECU电连接。

优选地，所述转向驱动机构还包括：转向油泵；分流阀，该分流阀与所述转向油泵连接；多个转向控制阀，该多个转向控制阀分别与所述ECU电连接，所述分流阀通过所述多个转向控制阀分别与作为所述执行装置的各个液压缸或液压马达连接，以通过各个液压缸或液压马达驱动对应的所述随动轮转向；以及转向油箱，该转向油箱向所述转向油泵供油，并接收回油。

优选地，所述转向系统还包括与所述转向盘传动连接的液压助力转向器，该液压助力转向器与所述转向油泵连接。

优选地，所述多轴车辆至少具有以下一种转向模式：转向轮转向模式，其中，所述多轴车辆的所述转向轮由所述转向盘控制而转向，且位于转向桥上的随动轮对应于该转向轮的转向而转向，其他各车轮转向锁止；同向转向模式，其中，所述多轴车辆的所述转向轮和所述随动轮向该多轴车辆的同一侧以相同的转向角度转向；异向转向模式，其中，所述多轴车辆的所述转向轮和位于转向桥上的随动轮向该多轴车辆的一侧转向，其余随动轮向另一侧转向。

优选地，该转向系统还包括报警装置，当所述多轴车辆在所述通向转向模式或所述异向转向模式时的车速高于预定速度时，所述报警装置发出警示信号。

在此基础上，本发明还提供一种多轴车辆，该多轴车辆包括上述转向系统。

通过上述技术方案，由于各个随动轮分别由与之对应的转向驱动机构独立控制，可以使多轴车辆具有多种转向模式以满足不同行驶条件下的转向要求。例如，车辆正常行驶时，锁止后轮的转向功能，仅通过前轮进行转向；车辆需要在狭小空间变道或变位时，使前轮与后轮在相同方向转动相同转角，从而使车辆实现斜向平移；车辆需要在狭小空间内转向、掉头时，使前轮与后轮在相反方向转动，则车辆能够以较小的转向半径转动。本发明的多轴车辆的转向系统还可以根据实际需要调整各车轮的转向关系，有效提升车辆的转向灵活性和操纵稳定性。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一种具体实施方式的多态全轮转向系统的结构示意图；

图2至图4依次为多轴车辆在转向轮转向模式、同向转向模式和异向转向模式时的车轮形态示意图。

附图标记说明

10   车轮             11   转向轮

12   随动轮           20   液压助力转向器

30   执行装置         40   ECU

50   传感器           60   转向控制阀

70   转向油泵         80   分流阀

90   转向油箱         13   转向桥

11a  左前轮           11b  右前轮

12a  左后轮           12b  右后轮

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1所示为根据本发明一种具体实施方式的多轴车辆的转向系统的结构示意图。其中，所述多轴车辆包括多个车轴，该多个车轴上安装有车轮10，所述车轮10包括至少一个转向轮11和多个随动轮12，所述转向轮11与所述多轴车辆的转向盘连接并由该转向盘直接控制。所述转向系统包括独立地控制各个所述随动轮12的转向驱动机构，该转向驱动机构包括执行装置30，该执行装置30与对应的所述随动轮12连接，并能够控制该随动轮12的转向角度。

本发明中的多轴车辆，通常指包括三根以上车轴（车桥）的车辆。本发明中所述转向轮11可以为位于转向桥上的一个或多个车轮，本发明所述的转向桥是指车辆在正常行驶时，需要转动的车轮（可以为前轮或后轮）所在的车桥。为了更好地理解本发明所述的转向轮和转向桥，参照图2至图4所示的双转向桥车辆，前桥即为转向桥13，而转向轮11可以为最前端的前桥上的车轮，也可以为位于所有前桥同一侧的车轮。此外需要说明的是，上述执行装置30包括转向系统中传统的转向节和主销等结构，从而使各车轮的轮毂绕主销转动，具体可参照传统车辆的转向系统结构。

由于各个随动轮12由与之对应的转向驱动机构独立地控制，因此可以随不同的行驶条件独立地调整各车轮10的转角，改变多轴车辆的各个车轮10的转向关系以调整车辆的行驶方式。具体地，转动转向盘以改变转向轮11的转角，转向驱动机构根据转向轮11的转角控制随动轮12输出该转向模式下相应的转角。

本发明的转向系统可以通过多种方式得以实现，优选地，所述转向系统还包括：传感器50和ECU40，所述传感器50用于检测所述转向轮11的转角信号；所述ECU40接收所述传感器50检测的信号，并根据该信号控制所述转向驱动机构独立地驱动各个所述随动轮12转动。ECU40通过传感器50检测到的转向轮11的转角信号，向转向驱动机构输出相应转向模式下的随动轮12的转角信号，以通过执行装置30使随动轮12以预定转角转动。作为一种可选实施方式，本发明的转向系统也可以手动地控制随动轮12的转向，即在转向轮11转向的同时，手动操纵各个转向驱动机构控制随动轮12转向。

ECU40中可以存储有对应于转向轮11的转角信号的多种不同的运算规则，以在不同行驶环境下得到不同的输出。例如，当所述传感器50优选为还检测所述多轴车辆的行驶速度时，可以结合该速度的不同值，输出不同的随动轮12转角信号。优选地，传感器50还检测所述随动轮12的转角信号，以闭环控制。具体地，在随动轮12随转向轮11转向时，传感器50实时检测随动轮12的转角或转速等信息并传送至ECU40，ECU40结合该信息与转向轮11的转向情况，调整随动轮12的转角或转速，以使随动轮12与转向轮11的相匹配地转向。

所述转向驱动机构可以具有多种形式，其具体的优选结构将在以下具体地说明。

所述执行装置30还可以包括用于驱动对应所述随动轮12转向的电机，该电机与ECU40电联接。在该优选实施方式中，所述电机可以对应于各个随动轮12的位置固定于车架上，电机的动力输出轴与随动轮12的转向节传动连接，所述动力输出轴与转向节之间的具体结构可以参照传统车辆中转向传动机构的结构，在此不再赘述。ECU40接收转向轮11的转向信号后，控制各电机以相应的转动方向和转速转动一定角度，使随动轮12与转向轮11转向匹配。由电机提供随动轮12转向动力的转向系统具有结构紧凑、质量轻便等优点。此外，使用电机还有助于降低燃油消耗、便于控制等优势。

根据本发明一种优选实施方式的转向系统中，执行装置30由液压驱动。具体地，参照图1，所述转向驱动机构还包括转向油泵70、分流阀80、多个转向控制阀60以及转向油箱90，所述执行装置30包括液压缸或液压马达，所述转向油泵70通过所述分流阀80为各个所述转向控制阀60供油以使所述执行装置30驱动对应的所述随动轮12转动，各个所述转向控制阀60与各个所述随动轮12一一对应并电连接于所述ECU40，所述ECU40通过控制各个所述转向控制阀60以控制所述随动轮12转动。用于驱动随动轮12转动的液压缸或液压马达连接于相应的随动轮12的转向节，其间的结构可参考传统车辆的转向传动机构的结构。当需要驱动随动轮12转动时，ECU40转向控制阀60发送信号改变阀口开度或阀口之间的连通关系，以改变随动轮12的转动速度或转动方向。转向油泵70的吸油口从转向油箱90吸油，从压油口输出的液压油经分流阀80向各个转向控制阀60分配，从而驱动各个液压缸或液压马达工作，使各个随动轮12转向。这种结构的好处在于，可以利用一套液压系统为驱动所有随动轮12转向。

进一步地，所述转向系统还包括与所述转向盘传动连接的液压助力转向器20，该液压助力转向器20与转向油泵70连接以通过该转向油泵70提供转向轮11的转向助力。所述液压助力转向器20可以为本领域常用的结构形式，在此不再赘述。参照图1所示的转向系统，液压助力转向器20包括电连接于ECU40的转向控制阀60，以控制助力液压油的输出量。这种结构形式在减轻驾驶员工作强度的同时，还能保持良好的路感，保证车辆具有较好的操纵性能。

本发明的转向系统可以使多轴车辆具有多种转向模式，优选地，所述多轴车辆至少具有以下一种转向模式：

转向轮转向模式，在该这种模式下，所述多轴车辆的转向轮11由所述转向盘的控制而转向，且位于转向桥13上的随动轮12对应于该转向轮11的转向而转向，其他各车轮转向锁止。以车辆左转为例，当转向轮11左转时，与该转向轮11位于同一车轴上的随动轮12对应地向左转向，转向轮11和随动轮12的转向角度可以有所差异。参照如图2，转动转向盘时，左前轮11a和右前轮11b向同一方向转动，且通常内侧车轮偏转角大于外侧车轮的偏转角，以避免车轮滑动；左后轮12a和右后轮12b不转动。由该图2可见，转向轮11可以为两个左前轮11a。这种转向模式与传统车辆的转向方式相同，通常可以用于中高速行驶过程中，车辆具有较好的转向平稳性。

同向转向模式，也称蟹形转向模式，在该模式下，所有所述转向轮11和所述随动轮12向该多轴车辆的同一侧以相同的转向角度转向。以车辆向左侧平移为例，当转向轮11左转时，随动轮12也左转相应的角度（可以通过以相同转速转动相同的时间实现）。如图3所示，左前轮11a、右前轮11b、左后轮12a、右后轮12b的转向方向相同且偏转角相等，以使多轴车辆斜向平移。这种转向模式适用于狭小空间内的变道、入位等工况。

异向转向模式，在该模式下，所述多轴车辆的所述转向轮11和位于转向桥13上的随动轮12向该多轴车辆的一侧转向，其余随动轮12向另一侧转向。以车辆左转为例，当转向轮11向左转向时，与之位于同一车轴的随动轮12也左转，而其余随动轮12则向右转，从而使车辆以较小的转向半径向左转动。如图4所示，左前轮11a和右前轮11b的转向情况与偏转前轮转向模式相同，与此同时，左后轮12a和右后轮12b也发生转动，其转动方向与左前轮11a相反，且通常转角较小。这种转向模式适用于狭小范围内的转向、掉头等作业。

由于在上述蟹形转向模式和全轮转向模式时，多轴车辆的操纵稳定性较差，该转向系统优选为还包括报警装置，当所述多轴车辆在所述蟹形转向模式或所述全轮转向模式时的车速高于预定速度时，所述报警装置发出警示信号。

上述参照图1至图4对本发明优选实施方式的描述只用于说明本发明，并不限制本发明的范围。例如，转向轮11可以为左前轮11a，也可以为右前轮11b。再如，所述多轴车辆并不限于具有四根车轴的车辆。

在上述技术方案的基础上，本发明还提供一种多轴车辆，该多轴车辆包括本发明提供的转向系统。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种多轴车辆的转向系统，所述多轴车辆包括多个车轴，其特征在于，所述多个车轴上安装有至少一个转向轮（11）和多个随动轮（12），所述转向轮（11）与所述多轴车辆的转向盘连接并由该转向盘直接控制，并且，所述转向系统包括独立地控制各个所述随动轮（12）的转向驱动机构，该转向驱动机构包括执行装置（30），该执行装置（30）与对应的所述随动轮（12）连接，并能够控制该随动轮（12）的转向角度。

2.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述转向系统包括：

传感器（50），该传感器（50）用于检测所述转向轮（11）的转角信号；

ECU（40），该ECU（40）接收所述传感器（50）检测的所述转向轮（11）的转角信号，并根据该转角信号控制所述转向驱动机构独立地驱动各个所述随动轮（12）转向。

3.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述传感器（50）还检测所述随动轮（12）的转角信号和/或所述多轴车辆的行驶速度。

4.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述执行装置（30）包括用于驱动对应所述随动轮（12）转向的电机，该电机与所述ECU（40）电连接。

5.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述转向驱动机构还包括：

转向油泵（70）；

分流阀（80），该分流阀（80）与所述转向油泵（70）连接；

多个转向控制阀（60），该多个转向控制阀（60）分别与所述ECU（40）电连接，所述分流阀（80）通过所述多个转向控制阀（60）分别与作为所述执行装置（30）的各个液压缸或液压马达连接，以通过各个液压缸或液压马达驱动对应的所述随动轮（12）转向；以及

转向油箱（90），该转向油箱（90）向所述转向油泵（70）供油，并接收回油。

6.根据权利要求5所述的转向系统，其特征在于，所述转向系统还包括与所述转向盘传动连接的液压助力转向器（20），该液压助力转向器（20）与所述转向油泵（70）连接。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的转向系统，其特征在于，所述多轴车辆至少具有以下一种转向模式：

转向轮转向模式，其中，所述多轴车辆的所述转向轮（11）由所述转向盘控制而转向，且位于转向桥（13）上的随动轮（12）对应于该转向轮（11）的转向而转向，其他各车轮转向锁止；

同向转向模式，其中，所述多轴车辆的所述转向轮（11）和所述随动轮（12）向该多轴车辆的同一侧以相同的转向角度转向；

异向转向模式，其中，所述多轴车辆的所述转向轮（11）和位于转向桥（13）上的随动轮（12）向该多轴车辆的一侧转向，其余随动轮（12）向另一侧转向。

8.根据权利要求7所述的转向系统，其特征在于，该转向系统还包括报警装置，当所述多轴车辆在所述通向转向模式或所述异向转向模式时的车速高于预定速度时，所述报警装置发出警示信号。

9.一种多轴车辆，其特征在于，该多轴车辆包括根据权利要求1至8中任意一项所述的转向系统。