CN110641546A - 一种车辆四轮转向系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车辆四轮转向系统及其控制方法，该转向系统包括油箱、液压泵、第一溢流阀、转向机、前桥工作缸、前桥拖缸和后桥控制回路，该控制方法是转向系统的各个部件工件进行动作，使得车辆完成前轮转向/四轮转向/蟹形转向运动，本发明解决了现有技术中大型车辆转向不方便，机动性差的技术问题。

Description

一种车辆四轮转向系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及车辆转向技术领域，尤其涉及一种车辆四轮转向系统及其控制方法。

背景技术

随着现代社会的飞速发展和人们生活水平的提高，车辆正迅速增加，比如汽车、卡车和一些大型车辆，每种大型车辆对于转向要求都很高，例如，在雪天，道路因为积雪会影响其他车辆通过，此时需要除雪车进行清理，现有除雪车因为转向的限制，造成较大的清扫盲区，这样会影响清理效果。

授权公告号为CN 202098457U的专利公开了一种两轴或三轴汽车的电控液压式四轮转向系统，但是该转向系统前轮转向机构采用齿轮齿条式转向机构，后轮采用双杆液压缸能够产生一定程度的偏转，但是这样转向有一定的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆四轮转向系统及其控制方法，解决了现有技术中的大型车辆转向不方便，机动性差的技术问题。

一种车辆四轮转向系统，包括油箱、液压泵、第一溢流阀、转向机、前桥工作缸和前桥拖缸，所述转向机包括第一转向进油口、第一转向出油口、第二转向出油口、第二转向进油口、液压进油口和液压回油口，且转向机内部设置有两条独立管道，所述前桥工作缸通过第一转向进油口、第一转向出油口与转向机内部的其中一条独立管道连通，所述前桥拖缸通过所述第二转向出油口、第二转向进油口分别与转向机内部的另一条管道连通，所述前桥工作缸控制车辆的左前轮转动，所述前桥拖缸控制车辆的右前轮转动，所述液压进油口、液压回油口分别与所述液压泵连通，所述液压泵通过车辆的发动机带动，且液压泵并联所述第一溢流阀后与所述油箱连通。

采用上述技术方案的有益效果是：本发明通过两个液压缸能够单个车轮的转动，这样车辆转向调节方便，能够有效减少大型车辆的转向盲区；

本发明通过降低大型车辆转弯半径，提高大型车辆的低速机动性，提高了转向作业工况的作业效果。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步地，所述前桥拖缸为四腔室液压缸，且自左向右依次分为第一前桥腔室、第二前桥腔室、第三前桥腔室和第四前桥腔室，所述第一前桥腔室与所述所述第二转向出油口连通，所述第四前桥腔室与所述第二转向进油口连通。

进一步地，它还包括后桥控制回路，所述后桥控制回路与所述第二前桥腔室、第三前桥腔室连通，所述后桥控制回路控制汽车的后轮转动、对中。

进一步地，所述后桥控制回路包括换向阀、后桥工作液压缸和蓄能器，所述换向阀为三位四通换向阀，所述换向阀的两个执行器油口分别与所述第二前桥腔室、第三前桥腔室连通，所述后桥工作液压缸为四腔液压缸，且自左向右依次分为第一后桥腔室、第二后桥腔室、第三后桥腔室和第四后桥腔室，所述第一后桥腔室与所述换向阀的压力油口连通形成第一回路，所述第二后桥腔室与所述换向阀的回油口连通形成第二回路，所述蓄能器分别与所述第三后桥腔室、第四后桥腔室连通形成第三回路。

进一步地，所述第一回路和第三回路之间连通有第一支路，所述第二回路和第三回路之间连通有第二支路，所述第一支路由第一单向阀和第二溢流阀并联组成，所述第二支路由第二单向阀和第二溢流阀并联组成，所述第一单向阀的导通方向和第二单向阀的导通方向相反，采用本步的有益效果是通过多个单向阀和溢流阀能够控制液压缸的伸缩，从而完成各种转向模式的转变。

本发明还公开了一种车辆四轮转向系统的控制方法，采用上述的车辆四轮转向系统控制车辆进行前轮转向/四轮转向/蟹形转向。

采用上述技术方案的有益效果是：本发明能够前轮转向/四轮转向/蟹形转向，这样车辆的转向自由，可以提高车辆的机动性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步地，车辆进行前轮转向时，所述液压泵将液压油从油箱中抽出，送入所述转向机中，液压油一部分进入所述转向机内的一条管路中从而控制前桥工作缸伸缩，以此实现车辆左前路转动，另一部分进入所述转向机内剩余的一条管路中从而控制前桥拖缸运动，以此实现车辆右前轮转动。

进一步地，车辆进行四轮转向时，所述液压泵将液压油从油箱中抽出，送入所述转向机中，液压油一部分进入所述转向机内的一条管路中从而控制前桥工作缸伸缩，以此实现车辆左前路转动，另一部分进入所述转向机内剩余的一条管路中从而控制前桥拖缸运动，以此实现车辆右前轮转动；

所述换向阀启动，使得所述后桥控制回路开始工作，所述前桥拖缸内部的活塞杆运动，使得液压油流向后桥工作液压缸，控制所述后桥工作液压缸进行与前桥工作缸伸缩方向相反的伸缩运动，实现后轮转向；

当车轮需要回正时，后桥工作液压缸的浮动活塞被高压油挤压，浮动活塞之间的活塞杆被约束到车辆直行时的位置，即实现后桥车轮的对中，此时所述蓄能器根据实际需要挤压部分液压油，该部分液压油会通过第一单向阀、第二溢流阀、第二单向阀、第二溢流阀进入后桥工作液压缸和前桥拖缸中，进行油液补充，以弥补液压油的泄漏。

进一步地，车辆进行蟹形转向时，所述液压泵将液压油从油箱中抽出，送入所述转向机中，液压油一部分进入所述转向机内的一条管路中从而控制前桥工作缸伸缩，以此实现车辆左前路转动，另一部分进入所述转向机内剩余的一条管路中从而控制前桥拖缸运动，以此实现车辆右前轮转动；

所述换向阀启动，使得所述后桥控制回路开始工作，所述前桥拖缸内部的活塞杆运动，使得液压油流向后桥工作液压缸，控制所述后桥工作液压缸进行与前桥工作缸伸缩方向相同的伸缩运动，实现后轮转向；

当车轮需要回正时，后桥工作液压缸的浮动活塞被高压油挤压，浮动活塞之间的活塞杆被约束到车辆直行时的位置，即实现后桥车轮的对中，此时所述蓄能器根据实际需要挤压部分液压油，该部分液压油会通过第一单向阀、第二溢流阀、第二单向阀、第二溢流阀进入后桥工作液压缸和前桥拖缸中，进行油液补充，以弥补液压油的泄漏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例1所述的一种车辆四轮转向系统的示意图；

附图标记：

1-油箱；2-液压泵；3-第一溢流阀；4-转向机；5-前桥工作缸；6-前桥拖缸；7-后桥控制回路；8-第一回路；9-第二回路；10-第三回路；11-第一支路；12-第二支路；13-第一单向阀；14-第二溢流阀；15-第二单向阀；16- 第三溢流阀；

401-第一转向进油口；402-第一转向出油口；403-第二转向出油口；404- 第二转向进油口；405-液压进油口；406-液压出油口；

601-第一前桥腔室；602-第二前桥腔室；603-第三前桥腔室；604-第四前桥腔室；

701-换向阀；702-后桥工作液压缸；703-蓄能器；704-第一后桥腔室； 705-第二后桥腔室；706-第三后桥腔室；707-第四后桥腔室。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本实施例所提供的一种车辆四轮转向系统，能够实现车轮前轮的转向，它包括油箱1、液压泵2、第一溢流阀3、转向机4、前桥工作缸5和前桥拖缸6，所述转向机4包括第一转向进油口401、第一转向出油口402、第二转向出油口403、第二转向进油口404、液压进油口405和液压回油口406，且转向机内部设置有两条独立管道，所述前桥工作缸5通过第一转向进油口401、第一转向出油口402与转向机4内部的其中一条独立管道连通，所述前桥拖缸6通过所述第二转向出油口403、第二转向进油口404 分别与转向机4内部的另一条管道连通，该转向机可以为型号SF100-03-07 的转向机，也可以是其他内部有条独立管道的动力转向机，所述前桥工作缸 5控制车辆的左前轮转动，所述前桥拖缸6控制车辆的右前轮转动，所述液压进油口405、液压回油口406分别与所述液压泵2连通，所述液压泵2通过车辆的发动机带动，且液压泵2并联所述第一溢流阀3后与所述油箱1连通；在工作时，启动汽车发动机，通过汽车发动机带动液压泵启动，然后液压泵2开始往转向机4中供油，转向机控制前桥工作缸5和前桥拖缸6内部的油量以完成转向控制，其中前桥工作缸5是控制左前轮的转向，而前桥拖缸6是控制右前轮的转向；本实施例中第一溢流阀3用于控制液压泵2所输出的最高压力；本实施例中转向机4内部有两条独立的管路，一条管路将液压泵出的高压油传递给前桥工作缸5，以实现前桥液压缸的伸缩；另一条管路将液压泵出来油传递给前桥拖缸6，以驱动前桥拖缸的伸缩。

其中，如图1所示，所述前桥拖缸6为四腔室液压缸，且自左向右依次分为第一前桥腔室601、第二前桥腔室602、第三前桥腔室603和第四前桥腔室604，所述第一前桥腔室601与所述所述第二转向出油口403连通，所述第四前桥腔室604与所述第二转向进油口404连通。

其中，如图1所示，它还包括后桥控制回路7，所述后桥控制回路7与所述第二前桥腔室602、第三前桥腔室603连通，所述后桥控制回路7控制汽车的后轮转动、对中；本实施例中的后桥控制回路7针对汽车后轮进行控制，改变汽车的转向模式。

其中，如图1所示，所述后桥控制回路7包括换向阀701、后桥工作液压缸702和蓄能器703，所述换向阀701为三位四通换向阀，所述换向阀701 的两个执行器油口分别与所述第二前桥腔室602、第三前桥腔室603连通，所述后桥工作液压缸702为四腔液压缸，且自左向右依次分为第一后桥腔室 704、第二后桥腔室705、第三后桥腔室706和第四后桥腔室707，所述第一后桥腔室704与所述换向阀701的压力油口连通形成第一回路8，所述第二后桥腔室705与所述换向阀701的回油口连通形成第二回路9，所述蓄能器 703分别与所述第三后桥腔室706、第四后桥腔室707连通形成第三回路10。

其中，所述第一回路8和第三回路10之间连通有第一支路11，所述第二回路9和第三回路10之间连通有第二支路12，所述第一支路11由第一单向阀13和第二溢流阀14并联组成，所述第二支路12由第二单向阀15和第三溢流阀16并联组成，所述第一单向阀13的导通方向和第二单向阀15的导通方向相反。

本实施例在每次后桥车轮对中的时候，蓄能器703会根据需要通过第一单向阀13、第二单向阀15、第二溢流阀14和第三溢流阀16进行前桥拖缸和后桥工作兼对中缸的油液补充，以弥补液压油的泄露；当后桥要对中时，蓄能器703会将高压油挤压到后桥工作液压缸702的第三后桥腔室706、第四后桥腔室707中，通过高压油挤压浮动活塞使得后桥车轮对中。

本实施例的工作过程：

本实施例有三种模式，分别为前轮转向模式、四轮转向模式和蟹形转向模式，本实施例在工作时，所有管路中均填充油液；

实施例2：

本发明还公开了一种车辆四轮转向系统的控制方法，采用实施例1中的车辆四轮转向系统控制车辆进行前轮转向/四轮转向/蟹形转向，而且本实施例中的四轮转向、蟹形转向这两种模式的转换，是通过换向阀7来实现。

其中，当车辆进行前轮转向时，所述液压泵2将液压油从油箱1中抽出，送入所述转向机4中，液压油一部分进入所述转向机4内的一条管路中从而控制前桥工作缸5伸缩，以此实现车辆左前路转动，此时，该部分液压油需要经过第一转向进油口401，第一转向出油口402；另一部分进入所述转向机4内剩余的一条管路中从而控制前桥拖缸6运动，以此实现车辆右前轮转动，此时，该部分液压油需要经过第二转向出油口403，第二转向进油口404。

其中，当车辆进行四轮转向时，所述液压泵2将液压油从油箱1中抽出，送入所述转向机4中，液压油一部分进入所述转向机4内的一条管路中从而控制前桥工作缸5伸缩，以此实现车辆左前路转动，此时，该部分液压油需要经过第一转向进油口401，第一转向出油口402；另一部分进入所述转向机4内剩余的一条管路中从而控制前桥拖缸6运动，以此实现车辆右前轮转动，此时，该部分液压油需要经过第二转向出油口403，第二转向进油口404；

所述换向阀701启动，使得所述后桥控制回路7开始工作，所述前桥拖缸6内部的活塞杆运动，使得液压油流向后桥工作液压缸702，控制所述后桥工作液压缸702进行与前桥工作缸6伸缩方向相反的伸缩运动，实现后轮转向；

当车轮需要回正时，后桥工作液压缸702的浮动活塞被高压油挤压，浮动活塞之间的活塞杆被约束到车辆直行时的位置，即实现后桥车轮的对中，此时所述蓄能器703根据实际需要挤压部分液压油，该部分液压油会通过第一单向阀13、第二溢流阀14、第二单向阀15、第三溢流阀16进入后桥工作液压缸702中，进行油液补充，以弥补液压油的泄漏。

其中，当车辆进行蟹形转向时，所述液压泵2将液压油从油箱1中抽出，送入所述转向机4中，液压油一部分进入所述转向机4内的一条管路中从而控制前桥工作缸5伸缩，以此实现车辆左前路转动，此时，该部分液压油需要经过第一转向进油口401，第一转向出油口402；另一部分进入所述转向机4内剩余的一条管路中从而控制前桥拖缸6运动，以此实现车辆右前轮转动，此时，该部分液压油需要经过第二转向出油口403，第二转向进油口404；

所述换向阀701启动，使得所述后桥控制回路7开始工作，所述前桥拖缸6内部的活塞杆运动，使得液压油流向后桥工作液压缸702，控制所述后桥工作液压缸702进行与前桥工作缸6伸缩方向相同的伸缩运动，实现后轮转向；

当车轮需要回正时，后桥工作液压缸702的浮动活塞被高压油挤压，浮动活塞之间的活塞杆被约束到车辆直行时的位置，即实现后桥车轮的对中，此时所述蓄能器703根据实际需要挤压部分液压油，该部分液压油会通过第一单向阀13、第二溢流阀14、第二单向阀15、第三溢流阀16进入后桥工作液压缸702中，进行油液补充，此时后桥工作液压缸702的浮动活塞挤压活塞杆已实现后桥车轮的对中，以弥补液压油的泄漏。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种车辆四轮转向系统，其特征在于，包括油箱、液压泵、第一溢流阀、转向机、前桥工作缸和前桥拖缸，所述转向机上连通有第一转向进油口、第一转向出油口、第二转向出油口、第二转向进油口、液压进油口和液压回油口，且转向机内部设置有两条独立管道，所述前桥工作缸通过第一转向进油口、第一转向出油口与转向机内部的其中一条独立管道连通，所述前桥拖缸通过所述第二转向出油口、第二转向进油口分别与转向机内部的另一条管道连通，所述前桥工作缸控制车辆的左前轮转动，所述前桥拖缸控制车辆的右前轮转动，所述液压进油口、液压回油口分别与所述液压泵连通，所述液压泵通过车辆的发动机带动，且液压泵并联所述第一溢流阀后与所述油箱连通。

2.根据权利要求1所述的一种车辆四轮转向系统，其特征在于，所述前桥拖缸为四腔室液压缸，且自左向右依次分为第一前桥腔室、第二前桥腔室、第三前桥腔室和第四前桥腔室，所述第一前桥腔室与所述所述第二转向出油口连通，所述第四前桥腔室与所述第二转向进油口连通。

3.根据权利要求2所述的一种车辆四轮转向系统，其特征在于，它还包括后桥控制回路，所述后桥控制回路与所述第二前桥腔室、第三前桥腔室连通，所述后桥控制回路控制汽车的后轮转动、对中。

4.根据权利要求3所述的一种车辆四轮转向系统，其特征在于，所述后桥控制回路包括换向阀、后桥工作液压缸和蓄能器，所述换向阀为三位四通换向阀，所述换向阀的两个执行器油口分别与所述第二前桥腔室、第三前桥腔室连通，所述后桥工作液压缸为四腔液压缸，且自左向右依次分为第一后桥腔室、第二后桥腔室、第三后桥腔室和第四后桥腔室，所述第一后桥腔室与所述换向阀的压力油口连通形成第一回路，所述第二后桥腔室与所述换向阀的回油口连通形成第二回路，所述蓄能器分别与所述第三后桥腔室、第四后桥腔室连通形成第三回路。

5.根据权利要求4所述的一种车辆四轮转向系统，其特征在于，所述第一回路和第三回路之间连通有第一支路，所述第二回路和第三回路之间连通有第二支路，所述第一支路由第一单向阀和第二溢流阀并联组成，所述第二支路由第二单向阀和第二溢流阀并联组成，所述第一单向阀的导通方向和第二单向阀的导通方向相反。

6.一种车辆四轮转向系统的控制方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一所述的车辆四轮转向系统控制车辆进行前轮转向/四轮转向/蟹形转向。

7.根据权利要求6所述的一种车辆四轮转向系统的控制方法，其特征在于，车辆进行前轮转向时，所述液压泵将液压油从油箱中抽出，送入所述转向机中，液压油一部分进入所述转向机内的一条管路中从而控制前桥工作缸伸缩，以此实现车辆左前路转动，另一部分进入所述转向机内剩余的一条管路中从而控制前桥拖缸运动，以此实现车辆右前轮转动。

8.根据权利要求6所述的一种车辆四轮转向系统的控制方法，其特征在于，车辆进行四轮转向时，所述液压泵将液压油从油箱中抽出，送入所述转向机中，液压油一部分进入所述转向机内的一条管路中从而控制前桥工作缸伸缩，以此实现车辆左前路转动，另一部分进入所述转向机内剩余的一条管路中从而控制前桥拖缸运动，以此实现车辆右前轮转动；

所述换向阀启动，使得所述后桥控制回路开始工作，所述前桥拖缸内部的活塞杆运动，使得液压油流向后桥工作液压缸，控制所述后桥工作液压缸进行与前桥工作缸伸缩方向相反的伸缩运动，实现后轮转向；

当车轮需要回正时，后桥工作液压缸的浮动活塞被高压油挤压，浮动活塞之间的活塞杆被约束到车辆直行时的位置，即实现后桥车轮的对中，此时所述蓄能器根据实际需要挤压部分液压油，该部分液压油会通过第一单向阀、第二溢流阀、第二单向阀、第二溢流阀进入后桥工作液压缸和前桥拖缸中，进行油液补充，以弥补液压油的泄漏。

9.根据权利要求6所述的一种车辆四轮转向系统的控制方法，其特征在于，车辆进行蟹形转向时，所述液压泵将液压油从油箱中抽出，送入所述转向机中，液压油一部分进入所述转向机内的一条管路中从而控制前桥工作缸伸缩，以此实现车辆左前路转动，另一部分进入所述转向机内剩余的一条管路中从而控制前桥拖缸运动，以此实现车辆右前轮转动；

所述换向阀启动，使得所述后桥控制回路开始工作，所述前桥拖缸内部的活塞杆运动，使得液压油流向后桥工作液压缸，控制所述后桥工作液压缸进行与前桥工作缸伸缩方向相同的伸缩运动，实现后轮转向；

当车轮需要回正时，后桥工作液压缸的浮动活塞被高压油挤压，浮动活塞之间的活塞杆被约束到车辆直行时的位置，即实现后桥车轮的对中，此时所述蓄能器根据实际需要挤压部分液压油，该部分液压油会通过第一单向阀、第二溢流阀、第二单向阀、第二溢流阀进入后桥工作液压缸和前桥拖缸中，进行油液补充，以弥补液压油的泄漏。