CN110745180A - 一种四轮液压转向助力系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆转向技术领域，特别是一种四轮液压转向助力系统及车辆，包括转向执行器、转向油泵和转向控制阀，转向控制阀包括第一液压油输出口、第二液压油输出口和连接转向油泵的液压油输出端的液压油输入口；转向执行器包括驱动前轮转向的输出杆、与第一液压油输出口连接的第一有杆腔、与第二液压油输出口连接的第一无杆腔、联通第一无杆腔的第一随动油口和联通第一有杆腔的第二随动油口，各随动油口均通过管路连接后轮转向助力机构；车辆转向时转向输入机构驱动转向控制阀使液压油输入口与第一液压油输出口或第二液压油输出口导通，以驱动前轮和后轮沿相反的方向转向，解决了四轮驱动过程中前后轮转向助力时差导致车辆转向安全性较低的问题。

Description

一种四轮液压转向助力系统及车辆
技术领域
本发明涉及车辆转向技术领域，特别是一种四轮液压转向助力系统及车辆。
背景技术
目前大型商用车辆通常采用液压转向助力系统，该液压转向助力系统只作用于一个转向轮，大多数都在前转向轮，如果整车长度较长，仅靠前转向轮则会导致整车转弯半径较大，不利于整车通过某一段道路狭窄，同时又需要转弯的工况。如果整车不易通过狭窄道路，需要整车多次反方向倒车，再正向打方向盘前进，才可能通过狭窄弯道，而且对驾驶员驾驶水平要求特别高，操纵不好容易出安全事故，因此驾驶长度较长的拖挂货车，很多驾驶员反馈驾驶难度大，主要原因就在于过弯时不容易通过。
为了解决上述问题，有中国专利公告号为CN103192874B的专利文献公开了一种四轮运输车转向控制装置，包括转向油泵、转向器、转向切换阀、方向校正阀、前桥转向油缸、后桥转向油缸和油箱，当转向切换阀切换至四轮转向状态时，转向器向前桥转向油缸的A腔供油，从该前桥转向油缸的B腔出油，液压油通过转向切换阀和方向校正阀的通道进入后桥转向油缸的A腔，最终从后桥转向油缸的B腔流回至转向器，实现了后桥车轮的左转助力和右转助力，完成前桥转向油缸和后桥转向油缸的控制，以驱动前轮和后轮的反方向偏转，在转弯的时候减小了整车转弯半径，巧妙地解决了在狭窄道路不易转弯问题，大大的提高了整车通过性，减小了事故发生。
但是上述方案中将液压油通过前桥转向油缸的左右侧腔体后出来，再驱动后桥转向油缸，即先驱动前桥转向油缸，再驱动后桥转向油缸，这就导致前后的转向驱动存在有时差，不能够同时进行驱动，实时性较差，安全性较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种四轮液压转向助力系统及车辆，用以解决现有四轮驱动过程中前后轮转向助力存在时差导致车辆转向安全性较低的问题。
为了实现车辆的四轮转向驱动，保证过弯时车辆通过性较好，解决现有四轮驱动过程中前后轮转向助力存在时差导致车辆转向安全性较低的问题。本发明提供一种四轮液压转向助力系统，包括转向执行器和用于连接油罐的转向油泵，还包括受控于方向盘转向输入机构的转向控制阀，所述转向控制阀包括液压油输入口、第一液压油输出口和第二液压油输出口，所述转向油泵的液压油输出端连接所述液压油输入口；所述转向执行器包括用于驱动车辆前轮转向的输出杆、第一有杆腔和第一无杆腔，所述第一液压油输出口连接所述第一无杆腔，所述第二液压油输出口连接所述第一有杆腔；所述转向执行器还包括第一随动油口和第二随动油口，所述第一随动油口设置联通所述第一无杆腔，所述第二随动油口设置联通所述第一有杆腔，所述第一随动油口和第二随动油口均通过相应的管路连接后轮转向助力机构；当车辆转向时，转向输入机构驱动转向控制阀使得液压油输入口与第一液压油输出口或第二液压油输出口导通，以驱动车辆前轮和后轮沿相反的方向转向。
进一步地，为了便于后轮的驱动，采用两组助力缸分别对车辆的左右后轮进行转向驱动，所述后轮转向助力机构包括第一转向助力缸、第二转向助力缸、第一三通和第二三通，所述第一随动油口通过管路连接所述第一三通的输入端，所述第一三通的第一输出端连接所述第一转向助力缸的第二有杆腔，所述第一三通的第二输出端连接所述第二转向助力缸的第三无杆腔；所述第二随动油口通过管路连接所述第二三通的输入口，所述第二三通的第一输出口连接所述第一转向助力缸的第二无杆腔，所述第二三通的第二输出口连接所述第二转向助力缸的第三有杆腔。
进一步地，在上述助力系统或其改进的基础上，所述转向执行器上设置有低压出油口，所述低压出油口通过相应的管路用于连接油罐。
本发明还提供一种车辆，包括液压转向助力系统、油罐和方向盘转向输入机构，该液压转向助力系统包括转向执行器和连接油罐的转向油泵，还包括受控于方向盘转向输入机构的转向控制阀，所述转向控制阀包括液压油输入口、第一液压油输出口和第二液压油输出口，所述转向油泵的液压油输出端连接所述液压油输入口；所述转向执行器包括用于驱动车辆前轮转向的输出杆、第一有杆腔和第一无杆腔，所述第一液压油输出口连接所述第一无杆腔，所述第二液压油输出口连接所述第一有杆腔；所述转向执行器还包括第一随动油口和第二随动油口，所述第一随动油口设置联通所述第一无杆腔，所述第二随动油口设置联通所述第一有杆腔，所述第一随动油口和第二随动油口均通过相应的管路连接后轮转向助力机构；当车辆转向时，转向输入机构驱动转向控制阀使得液压油输入口与第一液压油输出口或第二液压油输出口导通，以驱动车辆前轮和后轮沿相反的方向转向。
进一步地，为了便于车辆后轮的驱动，采用两组助力缸分别对车辆的左右后轮进行转向驱动，所述后轮转向助力机构包括第一转向助力缸、第二转向助力缸、第一三通和第二三通，所述第一随动油口通过管路连接所述第一三通的输入端，所述第一三通的第一输出端连接所述第一转向助力缸的第二有杆腔，所述第一三通的第二输出端连接所述第二转向助力缸的第三无杆腔；所述第二随动油口通过管路连接所述第二三通的输入口，所述第二三通的第一输出口连接所述第一转向助力缸的第二无杆腔，所述第二三通的第二输出口连接所述第二转向助力缸的第三有杆腔。
进一步地，所述转向执行器上设置有低压出油口，所述低压出油口通过相应的管路用于连接油罐。
附图说明
图1是一种四轮液压转向助力系统的结构示意图；
图2是一种四轮液压转向助力系统的右转弯原理图；
图3是一种四轮液压转向助力系统的左转弯原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
本发明提供一种车辆，该车辆采用一种四轮驱动式的转向，该四轮转向采用一种液压转向助力系统，如图1所示，该系统包括连接油罐1的转向油泵2、转向执行器5和受控于方向盘3的转向输入机构4的转向控制阀，转向控制阀包括液压油输入口T1、第一液压油输出口P1和第二液压油输出口P2，转向油泵的液压油输出端连接液压油输入口T1；转向执行器包括用于驱动车辆前轮转向的输出杆、第一有杆腔和第一无杆腔，第一液压油输出口P1连接第一无杆腔，第二液压油输出口P2连接第一有杆腔；输出杆的连接转向垂臂6通过与该转向垂臂连接的转向直拉杆7控制车辆的前轮的转向，转向执行器5与转向控制阀可以为一体化设置，也可以为独立设置。
转向执行器还包括第一随动油口A和第二随动油口B，第一随动油口A设置联通第一无杆腔，第二随动油口B设置联通第一有杆腔，第一随动油口和第二随动油口均通过相应的管路连接后轮转向助力机构；当车辆转向时，转向输入机构驱动转向控制阀使得液压油输入口与第一液压油输出口或第二液压油输出口导通，以驱动车辆前轮和后轮沿相反的方向转向。
如图1所示，后轮转向助力机构包括第一转向助力缸8(1)、第二转向助力缸8(2)、第一三通11和第二三通12，第一随动油口A通过第一管路9连接第一三通11的输入端，第一三通11的第一输出端连接第一转向助力缸8(1)的第二有杆腔，第一三通11的第二输出端连接第二转向助力缸8(2)的第三无杆腔；第二随动油口B通过第二管路10连接第二三通12的输入口，第二三通12的第一输出口连接第一转向助力缸8(1)的第二无杆腔，第二三通12的第二输出口连接第二转向助力缸8(2)的第三有杆腔。
如图1所示，转向执行器上设置有低压出油口T2，低压出油口通过相应的管路用于连接油罐1，形成液压油的循环回路。
上述转向输入机构4驱动控制连接转向控制阀，当车辆转向时转向油泵的液压油输出端通过转向控制阀P1或P2连接转向执行器的第一有杆腔或第一无杆腔，例如，当第一有杆腔进油时驱动输出杆控制前轮左转，当第一无杆腔进油时驱动输出杆控制前轮右转，同时，通过随动油口控制车辆的后轮沿前轮转向的反方向进行转向。
如图2所示，当车辆方向盘右转时，前轮右转，而后轮需要左转，第三无杆腔进油，第二转向助力缸的输出杆伸长；第二有杆腔进油，第一转向助力缸的输出杆缩短，使得后轮转向梯形臂、横拉杆统一向整车左边移动，推动后轮左转。
如图3所示，当车辆方向盘左转时，前轮左转，而后轮需要右转，第三有杆腔进油，第二转向助力缸的输出杆缩短；第二无杆腔进油，第一转向助力缸的输出杆伸长，使得后轮转向梯形臂、横拉杆统一向整车右边移动，推动后轮右转。上述的第一转向助力缸和第二转向助力缸在动作时都为进油的一端对非进油的一端进行挤压，将非进油一端的液压油通过对应的管路被挤压至转向执行器，再由转向执行器的T2口回油至油罐。
由于转向油泵共同为转向执行器、第一转向助力缸和第二转向助力缸提供转向液压能，其对流量要求较大，因此转向油泵需要根据需求合理增大压力、流量参数设计。第一转向助力缸和第二转向助力缸为液压行业成熟的液压零部件，类似千斤顶结构，第一转向助力缸和第二转向助力缸需要根据后转向轮力矩要求，设计合理助力缸横截面积(缸径大小)和助力缸移动行程。
如果整车为传统内燃机汽车，转向油泵则由发动机驱动；如果整车为电动汽车，则转向油泵由转向电机及控制器驱动，转向电机及控制器可以是高压类型，也可以是低压24V类型。控制上根据具体电机类型选用和转向电机匹配的转向电机控制器，并和整车控制器进行通讯，控制上可以适当扩展，比如可以采集整车方向盘转角、整车车速等信号。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种四轮液压转向助力系统，包括转向执行器和用于连接油罐的转向油泵，其特征在于，还包括受控于方向盘转向输入机构的转向控制阀，所述转向控制阀包括液压油输入口、第一液压油输出口和第二液压油输出口，所述转向油泵的液压油输出端连接所述液压油输入口；所述转向执行器包括用于驱动车辆前轮转向的输出杆、第一有杆腔和第一无杆腔，所述第一液压油输出口连接所述第一无杆腔，所述第二液压油输出口连接所述第一有杆腔；所述转向执行器还包括第一随动油口和第二随动油口，所述第一随动油口设置联通所述第一无杆腔，所述第二随动油口设置联通所述第一有杆腔，所述第一随动油口和第二随动油口均通过相应的管路连接后轮转向助力机构；当车辆转向时，转向输入机构驱动转向控制阀使得液压油输入口与第一液压油输出口或第二液压油输出口导通，以驱动车辆前轮和后轮沿相反的方向转向。
2.根据权利要求1所述的四轮液压转向助力系统，其特征在于，所述后轮转向助力机构包括第一转向助力缸、第二转向助力缸、第一三通和第二三通，所述第一随动油口通过管路连接所述第一三通的输入端，所述第一三通的第一输出端连接所述第一转向助力缸的第二有杆腔，所述第一三通的第二输出端连接所述第二转向助力缸的第三无杆腔；所述第二随动油口通过管路连接所述第二三通的输入口，所述第二三通的第一输出口连接所述第一转向助力缸的第二无杆腔，所述第二三通的第二输出口连接所述第二转向助力缸的第三有杆腔。
3.根据权利要求1或2所述的四轮液压转向助力系统，其特征在于，所述转向执行器上设置有低压出油口，所述低压出油口通过相应的管路用于连接油罐。
4.一种车辆，包括液压转向助力系统、油罐和方向盘转向输入机构，该液压转向助力系统包括转向执行器和连接油罐的转向油泵，其特征在于，还包括受控于方向盘转向输入机构的转向控制阀，所述转向控制阀包括液压油输入口、第一液压油输出口和第二液压油输出口，所述转向油泵的液压油输出端连接所述液压油输入口；所述转向执行器包括用于驱动车辆前轮转向的输出杆、第一有杆腔和第一无杆腔，所述第一液压油输出口连接所述第一无杆腔，所述第二液压油输出口连接所述第一有杆腔；所述转向执行器还包括第一随动油口和第二随动油口，所述第一随动油口设置联通所述第一无杆腔，所述第二随动油口设置联通所述第一有杆腔，所述第一随动油口和第二随动油口均通过相应的管路连接后轮转向助力机构；当车辆转向时，转向输入机构驱动转向控制阀使得液压油输入口与第一液压油输出口或第二液压油输出口导通，以驱动车辆前轮和后轮沿相反的方向转向。
5.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于，所述后轮转向助力机构包括第一转向助力缸、第二转向助力缸、第一三通和第二三通，所述第一随动油口通过管路连接所述第一三通的输入端，所述第一三通的第一输出端连接所述第一转向助力缸的第二有杆腔，所述第一三通的第二输出端连接所述第二转向助力缸的第三无杆腔；所述第二随动油口通过管路连接所述第二三通的输入口，所述第二三通的第一输出口连接所述第一转向助力缸的第二无杆腔，所述第二三通的第二输出口连接所述第二转向助力缸的第三有杆腔。
6.根据权利要求4或5所述的车辆，其特征在于，所述转向执行器上设置有低压出油口，所述低压出油口通过相应的管路用于连接油罐。
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