CN108644176A - 一种大载重自主运行车辆高精度转向驱动液压缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大载重自主运行车辆高精度转向驱动液压缸，包括承载基座、液压缸体、电磁阀、驱动泵、活塞体、驱动活塞杆、承压弹簧、储油罐及控制电路，液压缸体通过至少两个定位块与承载基座相互连接，液压缸体内分为行程腔、辅助驱动腔，活塞体分别嵌于两个行程腔内，且每个活塞体前端面均与一个驱动活塞杆末端连接，承压弹簧嵌于辅助驱动腔内，储油罐包覆在液压缸体外表面，电磁阀、驱动泵及控制电路安装在液压缸体外表面。本发明一方面结构简单，结构简单，使用灵活方便，通用性好，可有效满足各类车辆转向驱动作业的需要，另一方面调节驱动作业反应迅速，定位精确，驱动力输出及保持稳定，从而有效的提高车辆转向作业的可靠性和稳定性。

Description

一种大载重自主运行车辆高精度转向驱动液压缸

技术领域

本发明涉及一种车用设备，确切地说是一种大载重自主运行车辆高精度转 向驱动液压缸。

背景技术

目前在车辆运行中，为了提高转向作业的效率，降低车辆操作的劳动强度， 当前车辆均为转向机构配备了转向助力机构，当前的转向助力机构分为电动助 力和液压助力，其中电动助力虽然反应灵敏，定位精度高，设备结构、体积及 自重均相对较小，但转向驱动力相对较小，且转向驱动力保持稳定性差，且易 发生因长时间保持转向而导致转向助力机构因电流过大而损坏现象，而液压助 力机构虽然转向驱动力大，驱动力和保持稳定性好，但设备结构、体积及自重 相对较大，系统构成复杂，因此当前所使用的转向助力驱动机构均存在一定的 使用弊端，而随着无人驾驶车辆、自主运行车辆技术的推广和普及，为了提高 车辆在自主运行状态下的可靠性和稳定性，迫切需要开发一种同时具备传统电 气助力系统和液压驱动系统优点，并消除传统电气助力系统和液压驱动系统确 定的发明转向助力设备，以满足实际使用的需要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种大载重自主运行车辆高精度 转向驱动液压缸，该发明一方面结构简单，结构简单，使用灵活方便，通用性 好，可有效满足各类车辆转向驱动作业的需要，并同时有效克服传统液压降低 驱动设备普遍存在的结构、体积及自重大的缺陷，另一方面调节驱动作业反应 迅速，定位精确，驱动力输出及保持稳定，从而有效的提高车辆转向作业的可 靠性和稳定性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种大载重自主运行车辆高精度转向驱动液压缸，包括承载基座、液压缸 体、电磁阀、驱动泵、活塞体、驱动活塞杆、承压弹簧、储油罐及控制电路， 液压缸体为空心管状结构，其两端位置均设密封堵头，液压缸体通过至少两个 定位块与承载基座相互连接，且液压缸体与承载基座上表面平行分布，液压缸 体内均布两个定位挡环，并通过定位挡环将液压缸体内部分为行程腔、辅助驱 动腔，其中行程腔共两个并以辅助驱动腔对称分布，辅助驱动腔中点与液压缸 体中点重合，活塞体和驱动活塞杆均共两个，且一个活塞体和一个驱动活塞杆 构成一个驱动组，两个驱动组以液压缸体中线对称分布，其中两个活塞体分别嵌于两个行程腔内，且每个活塞体前端面均与一个驱动活塞杆末端连接，驱动 活塞杆前面位于液压缸体外，承压弹簧至少一个，嵌于辅助驱动腔内，且承压 弹簧两端分别与两个活塞体后表面连接，液压缸体、活塞体、驱动活塞杆和承 压弹簧均同轴分布，行程腔对应的液压缸体侧表面前端和末端均设至少一个导 油口，并通过导油口与储油罐相互连通，储油罐为与液压缸体同轴分布的环状 腔体结构，并通过定位机构包覆在液压缸体外表面，电磁阀、驱动泵及控制电 路均通过滑槽安装在液压缸体外表面，且驱动泵通过导流管分别与电磁阀和储 油罐相互连通，电磁阀通过导流管分别与两行程腔的各导油口相互连通，控制电路分别于电磁阀、驱动泵及车辆行车电脑电路电气连接。

进一步的，所述的承载基座为横截面呈矩形的网板及栅板状结构中的任意 一种。

进一步的，所述的定位块横截面呈等腰梯形结构，所述的定位块下表面与 承载基座相互连接，且承载基座与定位块轴线垂直分布，所述的定位块前上表 面设承载槽，并通过承载槽与液压缸体相互连接，所述的承载槽为与液压缸体 同轴分布的圆弧结构，且所述的承载槽上设至少一个定位销，并通过定位销与 液压缸体外表面相抵。

进一步的，所述的液压缸体包括承载内壁、防护外壁和连接筋板，所述的 防护外壁包覆在承载内壁外，并与承载内壁同轴分布，所述的承载内壁、防护 外壁间设宽的为1—10毫米的形变腔，且所述的承载内壁、防护外壁间通过连 接筋板相互连接，所述的防护外壁上均布若干减重孔，且各减重孔均为正六边 形结构。

进一步的，所述的连接筋板为栅板状结构，所述的减重孔面积为防护外壁 表面面积的30％—80％。

进一步的，所述的活塞体后端面设弹性垫块和辅助弹簧，所述的弹性垫块 为与活塞体同轴分布的环状结构，所述的辅助弹簧至少两个，环绕活塞体轴线 均布并与活塞体轴线平行分布，所述的辅助弹簧一端与活塞体后端面连接，另 一段与定位挡环连接。

进一步的，所述的驱动活塞杆侧表面设行程传感器，所述的驱动泵由步进 电动机驱动，且所述的行程传感器和步进电动机均与控制电路电气连接。

进一步的，所述的控制电路包括数据处理模块、数据通讯总线模块、串口 数据通讯模块及驱动模块，其中所述的数据通讯总线模块分别与数据处理模 块、串口数据通讯模块及驱动模块电气连接，所述的串口数据通讯模块和驱动 模块分别与电磁阀、驱动泵及车辆行车电脑电路电气连接。

本发明一方面结构简单，结构简单，使用灵活方便，通用性好，可有效满 足各类车辆转向驱动作业的需要，并同时有效克服传统液压降低驱动设备普遍 存在的结构、体积及自重大的缺陷，另一方面调节驱动作业反应迅速，定位精 确，驱动力输出及保持稳定，从而有效的提高车辆转向作业的可靠性和稳定性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明。

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明液压缸体结构示意图。

图3为本发明控制电路结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所述的一种大载重自主运行车辆高精度转向驱动液压缸，包括承载 基座1、液压缸体2、电磁阀3、驱动泵4、活塞体5、驱动活塞杆6、承压弹 簧7、储油罐8及控制电路9，液压缸体2为空心管状结构，其两端位置均设 密封堵头10，液压缸体2通过至少两个定位块11与承载基座1相互连接，且 液压缸体2与承载基座1上表面平行分布，液压缸体2内均布两个定位挡环12， 并通过定位挡环12将液压缸体2内部分为行程腔101、辅助驱动腔102，其中行程腔101共两个并以辅助驱动腔102对称分布，辅助驱动腔102中点与液压 缸体2中点重合，活塞体5和驱动活塞杆6均共两个，且一个活塞体5和一个 驱动活塞杆6构成一个驱动组，两个驱动组6以液压缸体2中线对称分布，其 中两个活塞体5分别嵌于两个行程腔101内，且每个活塞体5前端面均与一个 驱动活塞杆6末端连接，驱动活塞杆6前面位于液压缸体2外，承压弹簧7至 少一个，嵌于辅助驱动腔102内，且承压弹簧7两端分别与两个活塞体5后表 面连接，液压缸体2、活塞体5、驱动活塞杆6和承压弹簧7均同轴分布，行 程腔101对应的液压缸体2侧表面前端和末端均设至少一个导油口13，并通过 导油口13与储油罐8相互连通，储油罐8为与液压缸体2同轴分布的环状腔 体结构，并通过定位机构14包覆在液压缸体3外表面，电磁阀3、驱动泵4 及控制电路9均通过滑槽15安装在液压缸体2外表面，且驱动泵4通过导流 管16分别与电磁阀4和储油罐8相互连通，电磁阀4通过导流管16分别与两 行程腔101的各导油口13相互连通，控制电路9分别于电磁阀3、驱动泵4 及车辆行车电脑电路电气连接，其中所述的承载基座2为横截面呈矩形的网板 及栅板状结构中的任意一种。

本发明在实际使用中，所述的定位块11横截面呈等腰梯形结构，所述的 定位块11下表面与承载基座2相互连接，且承载基座1与定位块11轴线垂直 分布，所述的定位块22前上表面设承载槽17，并通过承载槽17与液压缸体2 相互连接，所述的承载槽17为与液压缸体2同轴分布的圆弧结构，且所述的 承载槽17上设至少一个定位销18，并通过定位销18与液压缸体2外表面相抵。

同时，所述的液压缸体2包括承载内壁21、防护外壁和22连接筋板23， 所述的防护外壁22包覆在承载内壁21外，并与承载内壁21同轴分布，所述 的承载内壁21、防护外壁22间设宽的为1—10毫米的形变腔24，且所述的承 载内壁21、防护外壁22间通过连接筋板23相互连接，所述的防护外壁22上 均布若干减重孔25，且各减重孔25均为正六边形结构，且所述的连接筋板23 为栅板状结构，所述的减重孔25面积为防护外壁22表面面积的30％—80％。

而且，所述的活塞体5后端面设弹性垫块51和辅助弹簧52，所述的弹性 垫块51为与活塞体5同轴分布的环状结构，所述的辅助弹簧52至少两个，环 绕活塞体5轴线均布并与活塞体5轴线平行分布，所述的辅助弹簧52一端与 活塞体5后端面连接，另一段与定位挡环12连接，所述的驱动活塞杆6侧表 面设行程传感器19，所述的驱动泵4由步进电动机驱动，且所述的行程传感器 19和步进电动机均与控制电路9电气连接。

此外，所述的控制电路9包括数据处理模块、数据通讯总线模块、串口数 据通讯模块及驱动模块，其中所述的数据通讯总线模块分别与数据处理模块、 串口数据通讯模块及驱动模块电气连接，所述的串口数据通讯模块和驱动模块 分别与电磁阀3、驱动泵4及车辆行车电脑电路电气连接。

本发明在具体实施时，首先将本发明安装到车辆中，并使驱动活塞杆与车 辆转向系统连接，然后将控制电路与车辆的行车电脑系统电气连接，并建立数 据连接，从而完成设备安装备用。

在进行转向驱动时，首先由行车电脑系统为控制电路发送转向角度、转向 时间等控制信号，然后有控制电路同时通过对电磁阀、驱动泵进行驱动控制， 然后调节两个驱动活塞杆的运行状态，从而实现驱动车辆转向驱动的需要，其 中一方面通过驱动泵电气操作提高转向作业的控制及驱动精度和效率，另一方 面通过电磁阀对液压缸体内活塞体运行状态进行控制调节，实现液压缸体为转 向作业提供高输出驱动力和驱动力保持的稳定性。

在调节驱动活塞杆运行状态时，当车辆直线运行时，位于液压缸体两侧的 驱动活塞杆对称分布在液压缸体两侧，且驱动活塞杆在液压缸体两侧伸出距离 相同，辅助驱动腔内的承压弹簧处于复位状态，对两个活塞体均不做功，当车 辆处于转向作业时，其中一个驱动活塞杆从液压缸体中伸出，另一个驱动活塞 杆回缩到液压缸体内，且两个驱动活塞杆的运行行程量相同，与此同时，承压 弹簧在车辆运行和转向作业中，一方面消除因车辆运行阻力导致的车轮运行方 向偏移时对转向驱动力造成的干扰影响，另一方面对两个驱动活塞杆运行过程 中因运行同步性不足时而造成的行程误差进行消除，从而有效的提高驱动力输 出的稳定性和可靠性，且当转向动作需要保持时，由电磁阀对两个驱动活塞杆 的驱动力输出状态进行保存，从而有效提高转向驱动力保持的稳定性和可靠性。

本发明一方面结构简单，结构简单，使用灵活方便，通用性好，可有效满 足各类车辆转向驱动作业的需要，并同时有效克服传统液压降低驱动设备普遍 存在的结构、体积及自重大的缺陷，另一方面调节驱动作业反应迅速，定位精 确，驱动力输出及保持稳定，从而有效的提高车辆转向作业的可靠性和稳定性。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。上述实施例 和说明书中描述的只是说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的前提 下，本发明还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本发明 范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种大载重自主运行车辆高精度转向驱动液压缸，其特征在于：所述的大载重自主运行车辆高精度转向驱动液压缸包括承载基座、液压缸体、电磁阀、驱动泵、活塞体、驱动活塞杆、承压弹簧、储油罐及控制电路，所述的液压缸体为空心管状结构，其两端位置均设密封堵头，所述的液压缸体通过至少两个定位块与承载基座相互连接，且液压缸体与承载基座上表面平行分布，所述的液压缸体内均布两个定位挡环，并通过定位挡环将液压缸体内部分为行程腔、辅助驱动腔，其中所述的行程腔共两个并以辅助驱动腔对称分布，所述的辅助驱动腔中点与液压缸体中点重合，所述的活塞体和驱动活塞杆均共两个，且一个活塞体和一个驱动活塞杆构成一个驱动组，两个驱动组以液压缸体中线对称分布，其中所述的两个活塞体分别嵌于两个行程腔内，且每个活塞体前端面均与一个驱动活塞杆末端连接，所述驱动活塞杆前面位于液压缸体外，所述的承压弹簧至少一个，嵌于辅助驱动腔内，且所述的承压弹簧两端分别与两个活塞体后表面连接，所述的液压缸体、活塞体、驱动活塞杆和承压弹簧均同轴分布，所述的行程腔对应的液压缸体侧表面前端和末端均设至少一个导油口，并通过导油口与储油罐相互连通，所述的储油罐为与液压缸体同轴分布的环状腔体结构，并通过定位机构包覆在液压缸体外表面，所述的电磁阀、驱动泵及控制电路均通过滑槽安装在液压缸体外表面，且所述的驱动泵通过导流管分别与电磁阀和储油罐相互连通，所述的电磁阀通过导流管分别与两行程腔的各导油口相互连通，所述的控制电路分别于电磁阀、驱动泵及车辆行车电脑电路电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种大载重自主运行车辆高精度转向驱动液压缸，其特征在于：所述的承载基座为横截面呈矩形的网板及栅板状结构中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种大载重自主运行车辆高精度转向驱动液压缸，其特征在于：所述的定位块横截面呈等腰梯形结构，所述的定位块下表面与承载基座相互连接，且承载基座与定位块轴线垂直分布，所述的定位块前上表面设承载槽，并通过承载槽与液压缸体相互连接，所述的承载槽为与液压缸体同轴分布的圆弧结构，且所述的承载槽上设至少一个定位销，并通过定位销与液压缸体外表面相抵。

4.根据权利要求1所述的一种大载重自主运行车辆高精度转向驱动液压缸，其特征在于：所述的液压缸体包括承载内壁、防护外壁和连接筋板，所述的防护外壁包覆在承载内壁外，并与承载内壁同轴分布，所述的承载内壁、防护外壁间设宽的为1—10毫米的形变腔，且所述的承载内壁、防护外壁间通过连接筋板相互连接，所述的防护外壁上均布若干减重孔，且各减重孔均为正六边形结构。

5.根据权利要求4所述的一种大载重自主运行车辆高精度转向驱动液压缸，其特征在于：所述的连接筋板为栅板状结构，所述的减重孔面积为防护外壁表面面积的30％—80％。

6.根据权利要求1所述的一种大载重自主运行车辆高精度转向驱动液压缸，其特征在于：所述的活塞体后端面设弹性垫块和辅助弹簧，所述的弹性垫块为与活塞体同轴分布的环状结构，所述的辅助弹簧至少两个，环绕活塞体轴线均布并与活塞体轴线平行分布，所述的辅助弹簧一端与活塞体后端面连接，另一段与定位挡环连接。

7.根据权利要求1所述的一种大载重自主运行车辆高精度转向驱动液压缸，其特征在于：所述的驱动活塞杆侧表面设行程传感器，所述的驱动泵由步进电动机驱动，且所述的行程传感器和步进电动机均与控制电路电气连接。

8.根据权利要求1所述的一种大载重自主运行车辆高精度转向驱动液压缸，其特征在于：所述的控制电路包括数据处理模块、数据通讯总线模块、串口数据通讯模块及驱动模块，其中所述的数据通讯总线模块分别与数据处理模块、串口数据通讯模块及驱动模块电气连接，所述的串口数据通讯模块和驱动模块分别与电磁阀、驱动泵及车辆行车电脑电路电气连接。