CN108980139A - 双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轮式车辆的动力转向系统，特别涉及轮式车辆的辅助转向车桥。一种双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸，其技术方案是：一体化转向对中液压缸组件采用转向缸和对中缸同轴并联型式，轴向断面为“凸”字形的左、右对中活塞位于转向活塞的两侧，结构左右对称，轴向长度短；活塞杆双向出杆，活塞杆两侧装有大摆角直杆球头杆端关节轴承，与两侧车轮的转向横拉杆连接；采用拉杆式直线位移传感器测量活塞杆位置，以获取转向控制系统所需的车轮偏转角度信息；位移传感器平行固定在液压缸体外，设计有双导向杆和装有轴承的测量臂以保证位移传感器正常可靠工作。本发明用于轮式车辆的辅助转向车桥可提供主动驱动车轮偏转和强制车轮对中的功能。

Description

双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸

技术领域

本发明涉及轮式车辆的动力转向系统，特别涉及轮式车辆的辅助转向车桥。

背景技术

一般的轮式车辆采用前桥转向，车辆的转向中心位于不转向的后桥轴线之上。如果车辆有多个不转向的车桥，多个不转向的车桥车辆可以等效成一个虚拟的不转向车桥，转向中心位于这个虚拟的不转向车桥轴线之上。

为提高轮式车辆的转向性能，可以采用辅助转向车桥。在低速时，控制辅助转向车桥与前桥逆向转向，可使转向中心所在的不转向车桥轴线前移，从而减少轮式车辆的转向半径，提高转向机动性。在高速时，控制辅助转向车桥与前桥同向转向，可使转向中心所在的不转向车桥轴线后移，从而增大轮式车辆的转向半径，减小车身受到的离心力，提高转向稳定性。

辅助转向车桥的转向器可以选用转向液压缸方案，考虑到在车辆高速行驶时控制辅助转向车桥工作的风险，通常会考虑设计一套对中装置在不需要车桥辅助转向时将转向系统锁定在中间位置。

对中装置一般有机械和液压两种主要类型。当采用对中液压缸为中位装置时，可以采用对中液压缸和转向液压缸分别布置的方案，也可以将转向液压缸和对中液压缸设计成一体化的转向对中液压缸以增加辅助转向系统的集成度。

现有的一体化转向对中液压缸产品或设计采用转向缸和对中缸同轴叠加的串联式方案，转向缸和对中缸相邻布置，活塞杆上固定有转向活塞和对中环，结构不对称，轴向尺寸较长；转向对中液压缸的活塞杆出杆型式可以有单出杆和双出杆两种型式。

对于单出杆型式，转向对中液压缸可以与独立悬架系统或非独立悬架系统匹配，转向对中液压缸只承受轴向力，受力工况简单，转向对中液压缸内可以布置位移传感器；但转向传动机构中须有转向立轴和转向摇臂等部件，转向传动机构相对复杂。

对于双出杆型式，转向对中液压缸只能与独立悬架系统匹配，转向对中液压缸活塞杆在承受轴向力的同时还会受到径向力，转向对中液压缸内无法布置位移传感器，但转向对中液压缸直接通过左、右转向横拉杆驱动车轮偏转，转向传动机构简单，有利于车辆的轻量化。

转向对中液压缸不仅可以用于轮式车辆的辅助转向车桥，也可用于轮式无人驾驶车辆的线控转向车桥。

发明内容

本发明的目的是：提供一种双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸，用于车辆的辅助转向车桥或无人驾驶车辆的线控转向车桥。

本发明的技术方案是：一种双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸，包括：一体化转向对中液压缸组件以及拉杆式直线位移传感器组件；

所述一体化转向对中液压缸组件左右完全对称，包括：转向对中液压缸缸体，用于对所述转向对中液压缸缸体左右两端进行封闭的左导向缸盖、右导向缸盖，位于所述转向对中液压缸缸体内部的转向活塞、左对中活塞、右对中活塞，以及与所述转向活塞固定连接并且横向贯穿所述转向对中液压缸缸体的活塞杆，所述活塞杆的两端分别伸出所述左导向缸盖和右导向缸盖；所述左对中活塞和所述右对中活塞分别套装在所述转向活塞左右两侧的活塞杆上；

所述转向对中液压缸缸体的内腔包括中部的小直径圆柱腔和位于小直径圆柱腔两端的大直径圆柱腔；所述小直径圆柱腔用于与所述转向活塞相配合，大直径圆柱腔分别与所述左对中活塞和所述右对中活塞相配合；所述左对中活塞和所述右对中活塞均为阶梯轴，其直径较小部分伸入所述转向对中液压缸缸体的小直径圆柱腔内；

所述转向对中液压缸缸体内部被所述转向活塞、所述左对中活塞、所述右对中活塞分为四个独立的腔室，分别为：所述左对中活塞与所述左导向缸盖相对面之间的左对中油腔，所述左对中活塞与所述转向活塞相对面之间的左转向油腔，所述右对中活塞与所述转向活塞相对面之间的右转向油腔，所述右对中活塞与所述右导向缸盖相对面之间的右对中油腔；所述转向对中液压缸缸体上设有左转向油口、右转向油口以及总对中油口；其中，所述总对中油口分别与所述左对中油腔、所述右对中油腔连通；所述左转向油口与所述左转向油腔连通；所述右转向油口与所述右转向油腔连通；

所述拉杆式直线位移传感器组件包括：用于对所述活塞杆的位移进行测量的拉杆式直线位移传感器。

本发明的工作原理为：

活塞杆伸出转向对中液压缸缸体部分的两端分别设有左转向内球头关节、右转向内球头关节；左转向内球头关节与右转向内球头关节分别通过左转向横拉杆、右转向横拉杆连接转向梯型臂，并通过转向梯型臂与左右侧的车轮连接；

当左转向油口接通高压油路，且右转向油口和总对中油口接通回油油路时，转向对中液压缸中的活塞杆向右运动；当右转向油口接通高压油路，且左转向油口和对中油口接通回油油路时，转向对中液压缸中的活塞杆向左运动；当对中油口接通高压油路、且左、右转向油口都接通回油油路时，转向对中液压缸中的活塞杆返回中位。活塞杆通过推拉左、右两个转向梯型臂实现左、右两侧车轮的偏转。进一步的，拉杆式直线位移传感器组件还包括：两根导向杆；前传感器座上加工有两个与两根导向杆配合的导向孔；导向杆从导向孔穿过，用于对测量臂进行导向。

有益效果：

(1)本发明用于轮式车辆的辅助转向车桥可提供主动驱动车轮偏转和强制车轮对中的功能，以实现辅助转向车桥转向功能的启动和闭锁。

(2)本发明采用转向缸和对中缸同轴并联式方案，转向活塞兼做对中环，轴向长度缩短，利于总体布置和轻量化，同时活塞杆结构简单，易加工；

(3)本发明中的转向对中缸结构左右完全对称，无论是在左转向还是在右转向工况下，转向对中缸的工作状态没有差别，执行转向任务或对中任务的性能也没有差别。

(4)本发明中的转向对中液压缸平行集成了拉杆式直线位移传感器，可以对转向对中液压缸的活塞运动进行精确且可靠的测量，与电子控制系统结合可以实现对转向对中液压缸的闭环控制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明左转向工况示意图；

图3为本发明对中工况示意图；

图4位本发明实施例2的工程设计图。

其中：1-车轮，2-转向梯型臂，3-左转向横拉杆，4-左转向内球头关节，5-左防尘罩，6-左导向缸盖，7-左对中活塞，8-拉杆式直线位移传感器，9-转向对中液压缸缸体，10-后传感器座，11-转向活塞，12-右对中活塞，13-导向杆，14-位移传感器护板，15-活塞杆，16-右导向缸盖座，17-前传感器座，18-右防尘罩，19-测量臂，20-测量臂轴承，21-右转向内球头关节，22-右转向横拉杆。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：

参见附图1，一种双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸，包括：一体化转向对中液压缸组件以及拉杆式直线位移传感器组件；

一体化转向对中液压缸组件左右完全对称，包括：转向对中液压缸缸体9，用于对转向对中液压缸缸体9左右两端进行封闭的左导向缸盖6、右导向缸盖16，位于转向对中液压缸缸体9内部的转向活塞11、左对中活塞7、右对中活塞12，以及与转向活塞11固定连接并且横向穿过转向对中液压缸缸体9的活塞杆15(活塞杆15为左右双出杆式)；其中，转向对中液压缸缸体9设有大、小两种直径的内圆柱面，小直径的内圆柱面位于转向对中液压缸缸体9中部，用于与转向活塞11相配合，大直径的内圆柱面位于转向对中液压缸缸体9左右两侧，分别用于与左对中活塞7、右对中活塞12相配合；左对中活塞7和右对中活塞12套装在活塞杆15上并分别布置于转向活塞11的左右两侧；左对中活塞7和右对中活塞12的轴向截面为“凸”字形，左对中活塞7和右对中活塞12沿横向凸出部分的长度与转向活塞11的厚度之和等于转向对中液压缸缸体9的小直径内圆柱面的长度；当左对中活塞7和右对中活塞12同时向中间运动至停止时，转向活塞11将被限制在中间位置。

转向对中液压缸缸体9内部被转向活塞11、左对中活塞7、右对中活塞12分为四个独立的腔室，分别为：左对中活塞7与左导向缸盖6相对面之间的左对中油腔c，左对中活塞7与转向活塞11相对面之间的左转向油腔a，右对中活塞12与转向活塞11相对面之间的右转向油腔b，右对中活塞12与右导向缸盖16相对面之间的右对中油腔d；转向对中液压缸缸体9上设有左转向油口A、右转向油口B以及总对中油口C，其中，总对中油口C与左对中油腔c、右对中油腔d分别连通；左转向油口A与左转向油腔a连通；右转向油口B与右转向油腔b连通；

拉杆式直线位移传感器组件包括：拉杆式直线位移传感器8，用于对拉杆式直线位移传感器8前后进行固定的前传感器座17、后传感器座10；拉杆式直线位移传感器8的测量杆连接测量臂19，测量臂19通过测量臂轴承20安装于活塞杆15上；

一体化转向对中液压缸组件可用于独立悬架系统，活塞杆15伸出转向对中液压缸缸体9部分的两端分别设有左转向内球头关节4、右转向内球头关节21；左转向内球头关节4与右转向内球头关节21分别通过左转向横拉杆3、右转向横拉杆22连接转向梯型臂2，并通过转向梯型臂2与左右侧的车轮1连接。

上述方案中，进一步的，拉杆式直线位移传感器组件还包括：两根导向杆13；前传感器座17上加工有两个与两根导向杆13配合的导向孔；导向杆13从导向孔穿过，用于对测量臂19进行导向。

上述方案中，进一步的，在活塞杆15伸出转向对中液压缸缸体9部分的两端，以及拉杆式直线位移传感器8的测量杆处分别设有左防尘罩5和右防尘罩18。

上述方案中，进一步的，拉杆式直线位移传感器8处设有一块位移传感器护板14。

上述方案中，进一步的，左转向内球头关节4与右转向内球头关节21的允许摆角为±30°，可以满足大行程悬架的需要。

上述方案中，进一步的，左转向油口A、右转向油口B以及总对中油口C集中位于转向对中液压缸缸体9中部的一个侧面，总对中油口C位于左转向油口A与右转向油口B之间。

参见附图2，左转向工况时，将左转向油口A接通高压油路，并且将右转向油口B和总对中油口C接通回油油路，高压液压油从左转向油口A流入左转向油腔a，先推动左对中活塞7向左运动至左端，再推动转向活塞11带动活塞杆15向右运动直至右端，右转向油腔b的液压油从右转向油口B排出、左对中油腔c和右对中油腔d中的液压油从总对中油口C排出。

右转向工况与左转向工况类似，右转向工况时，将右转向油口B接通高压油路，将左转向油口A与总对中油口C接通回油油路，高压液压油从右转向油口B流入右转向油腔b，先推动右对中活塞12向右运动至右端，再推动转向活塞11带动活塞杆15向左运动直至左端，左转向油腔a的液压油从左转向油口A排出、左对中油腔c和右对中油腔d中的液压油从总对中油口C排出。

参见附图3，对中工况时，将总对中油口C接通高压油路，并且将左转向油口A和右转向油口B接通回油油路，高压液压油从总对中油口C流入，并通过外接油道分别流入左对中油腔c和右对中油腔d，推动左对中活塞7和右对中活塞12向中间运动直至停止。由于左对中活塞7和右对中活塞12的轴向断面为“凸”字形，且两对中活塞凸出部分的高度与转向活塞的厚度之和等于转向对中液压缸缸体中部的小直径内圆柱面的长度，两对中活塞将转向活塞11限制在中间位置。左转向油腔a和右转向油腔b的液压油分别从左转向油口A和右转向油口B排出。

实施例2，

在实施例1的基础上，对转向对中液压缸缸体9、活塞杆15、右转向内球头关节21、左转向内球头关节4作进一步限定：

参见附图4，转向对中液压缸缸体9的大直径内圆柱面的缸径，即对中缸径为100mm；转向对中液压缸缸体9的小直径内圆柱面的缸径，即转向缸径为80mm；活塞杆15的直径为50mm，行程为±75mm；右转向内球头关节21、左转向内球头关节4的关节中心距为816.6mm，球头直径为70mm。

经试验验证本实施例的工程产品工作正常，适用于轴荷不大于7.5吨的转向车桥。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸，其特征在于：包括：一体化转向对中液压缸组件以及拉杆式直线位移传感器组件；

所述一体化转向对中液压缸组件左右完全对称，包括：转向对中液压缸缸体(9)，用于对所述转向对中液压缸缸体(9)左右两端进行封闭的左导向缸盖(6)、右导向缸盖(16)，位于所述转向对中液压缸缸体(9)内部的转向活塞(11)、左对中活塞(7)、右对中活塞(12)，以及与所述转向活塞(11)固定连接并且横向贯穿所述转向对中液压缸缸体(9)的活塞杆(15)，所述活塞杆(15)的两端分别伸出所述左导向缸盖(6)和右导向缸盖(16)；所述左对中活塞(7)和所述右对中活塞(12)分别套装在所述转向活塞(11)左右两侧的活塞杆(15)上；

所述转向对中液压缸缸体(9)的内腔包括中部的小直径圆柱腔和位于小直径圆柱腔两端的大直径圆柱腔；所述小直径圆柱腔用于与所述转向活塞(11)相配合，大直径圆柱腔分别与所述左对中活塞(7)和所述右对中活塞(12)相配合；所述左对中活塞(7)和所述右对中活塞(12)均为阶梯轴，其直径较小部分伸入所述转向对中液压缸缸体(9)的小直径圆柱腔内；

所述转向对中液压缸缸体(9)内部被所述转向活塞(11)、所述左对中活塞(7)、所述右对中活塞(12)分为四个独立的腔室，分别为：所述左对中活塞(7)与所述左导向缸盖(6)相对面之间的左对中油腔(c)，所述左对中活塞(7)与所述转向活塞(11)相对面之间的左转向油腔(a)，所述右对中活塞(12)与所述转向活塞(11)相对面之间的右转向油腔(b)，所述右对中活塞(12)与所述右导向缸盖(16)相对面之间的右对中油腔(d)；所述转向对中液压缸缸体(9)上设有左转向油口(A)、右转向油口(B)以及总对中油口(C)；其中，所述总对中油口(C)分别与所述左对中油腔(c)、所述右对中油腔(d)连通；所述左转向油口(A)与所述左转向油腔(a)连通；所述右转向油口(B)与所述右转向油腔(b)连通；

所述拉杆式直线位移传感器组件包括：用于对所述活塞杆(15)的位移进行测量的拉杆式直线位移传感器(8)。

2.如权利要求1所述的双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸，其特征在于：所述拉杆式直线位移传感器(8)的测量杆连接测量臂(19)，所述测量臂(19)通过测量臂轴承(20)安装于所述活塞杆(15)上，所述测量臂轴承(20)使测量臂(19)能够绕活塞杆(15)的轴线转动。

3.如权利要求2所述的一种双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸，其特征在于：所述拉杆式直线位移传感器组件还包括：两根导向杆(13)；用于将拉杆式直线位移传感器(8)固定安装在右导向缸盖(16)上的前传感器座(17)上加工有两个与两根导向杆(13)配合的导向孔，所述导向孔的轴线与所述活塞杆(15)的轴向平行，所述导向杆(13)从导向孔穿过后与所述测量臂(19)相连，用于对所述测量臂(19)进行导向。

4.如权利要求1或2所述的双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸，其特征在于：所述左对中活塞(7)和所述右对中活塞(12)直径较小部分的长度与所述转向活塞(11)的厚度之和等于所述转向对中液压缸缸体(9)小直径圆柱腔的长度。

5.如权利要求1或2所述的双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸，其特征在于：在所述活塞杆(15)伸出所述转向对中液压缸缸体(9)部分的两端，以及所述拉杆式直线位移传感器(8)的测量杆处分别设有左防尘罩(5)和右防尘罩(18)。

6.如权利要求1或2所述的双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸，其特征在于：所述拉杆式直线位移传感器(8)上方设有位移传感器护板(14)。

7.如权利要求1或2所述的双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸，其特征在于：所述左转向内球头关节(4)与所述右转向内球头关节(21)的允许摆角为±30°。

8.如权利要求1或2所述的双出杆式紧凑型一体化转向对中液压缸，其特征在于：所述左转向油口(A)、所述右转向油口(B)以及所述总对中油口(C)集中位于所述转向对中液压缸缸体(9)中部的一个侧面，所述总对中油口(C)位于所述左转向油口(A)与所述右转向油口(B)之间。