CN111452867A - 一种全轮转向的复合联动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全轮转向的复合联动机构，涉及矿井机械设备技术领域，解决了传统液压支架搬运车容易引起的转向失效以及轮胎滑移的技术问题。全轮包括前端车轮与后端车轮，复合联动机构包括转向器、动力缸、关节件以及连接件，每个关节件与车轮的悬架固定，每个动力缸与每个关节件铰接，转向器通过管路与若干动力缸连通，连接件铰接于前端车轮的关节件之间；转向器通过若干动力缸分别驱动前端车轮与后端车轮协同转动，连接件带动车辆两侧前端车轮协同转动。本发明不仅避免了由于轮胎附着力小而导致的转向失效的问题，而且避免了轮胎滑移的问题，提高了轮胎的使用寿命，前端车轮与后端车轮协同转动，还提高了整车在煤矿井下巷道内的通过性。

Description

一种全轮转向的复合联动机构

技术领域

本发明涉及矿井机械设备技术领域，具体来说，是指一种全轮转向的复合联动机构。

背景技术

随着近几年井下大采高工作面的不断开发，综采设备越来越趋于大功率、大采高、智能化发展。液压支架作为顶板支护和管理的一种液压动力装置，基于大采高需要，其吨位越来越大。液压支架搬运车是专门针对综采工作面搬家倒面过程中液压支架的倒运或长距离运输而研制开发的一种新型特种工具，是现代化采煤工艺必不可少的辅助运输设备。

传统的液压支架搬运车一般为铰接形式，整车分为前机架和U型框架，前机架和U型框架通过铰接销轴连接，在铰接部位设置两个转向油缸。转向过程中，通过一侧油缸伸出同时另一侧油缸缩进，迫使前机架和U型框架产生角度而实现整车转向。传统铰接式支架搬运车在转向过程中，主要存在以下两方面的问题：

1、传统的液压支架搬运车在整车重载大坡度弯道行驶时，由于U型框架的承载大，整车载荷后移，前机架轮胎附着力小甚至是无附着力，容易出现在大坡度转弯过程中转向失效的问题，造成煤矿井下巷道大坡度爬坡过程中的载运安全事故；

2、由于采用铰接转弯的形式，转向油缸直接在前机架和U型框架上施加转向力，通过车辆左右车轮的差速转弯，轮胎与地面产生滑移运动，轮胎磨损大，尤其在重载低速转弯过程中，轮胎磨损更加剧烈，使用成本增加。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全轮转向的复合联动机构，以解决传统液压支架搬运车容易引起的转向失效以及轮胎滑移的技术问题。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：

一种全轮转向的复合联动机构，所述全轮包括车辆两侧的前端车轮与后端车轮，所述复合联动机构包括转向器、若干动力缸、若干关节件以及若干连接件，其中：

每个所述关节件与车轮的悬架固定，每个所述动力缸与每个关节件铰接，所述转向器通过管路与若干动力缸连通，所述连接件铰接于车辆两侧前端车轮的关节件之间；

所述转向器通过若干动力缸分别驱动前端车轮与后端车轮协同转动，所述连接件带动车辆两侧前端车轮协同转动。

在上述技术方案的基础上，该全轮转向的复合联动机构还可以做如下的改进。

可选的，所述全轮包括四组前端车轮与四组后端车轮，所述转向器上分别设置有第一管口与第二管口，所述转向器驱动前端车轮与后端车轮反向转动，所述动力缸为油缸，所述关节件为节臂，所述连接件为拉杆。

可选的，所述油缸包括位于车辆同一侧并且从车辆前端至后端依次设置的第一油缸、第二油缸、第三油缸和第四油缸以及位于车辆另一侧并且从车辆前端至后端依次设置的第五油缸、第六油缸、第七油缸和第八油缸，其中：

所述第一油缸、第二油缸、第七油缸以及第八油缸的无杆腔分别通过管路与第一管口连通，所述第一油缸和第二油缸的有杆腔分别通过管路与第三油缸和第四油缸的有杆腔连通，所述第七油缸和第八油缸的有杆腔分别通过管路与第五油缸和第六油缸的有杆腔连通，所述第三油缸、第四油缸、第五油缸以及第六油缸的无杆腔分别通过管路与第二管口连通。

可选的，所述节臂包括分别与第一油缸铰接的第一节臂、与第二油缸铰接的第二节臂、与第三油缸铰接的第三节臂、与第四油缸铰接的第四节臂、与第五油缸铰接的第五节臂、与第六油缸铰接的第六节臂、与第七油缸铰接的第七节臂以及与第八油缸铰接的第八节臂，其中：

所述第一节臂与第五节臂上分别设置有两组用于铰接拉杆的铰接孔，所述第二节臂、第三节臂、第四节臂、第六节臂、第七节臂以及第八节臂上分别设置有一组用于铰接拉杆的铰接孔。

可选的，所述第一节臂、第二节臂、第三节臂、第四节臂、第五节臂、第六节臂、第七节臂以及第八节臂上分别设置有花键孔，所述车轮的悬架通过花键轴与花键孔相连接，使所述第一节臂、第二节臂、第三节臂、第四节臂、第五节臂、第六节臂、第七节臂以及第八节臂分别与对应车轮的悬架同步转动。

可选的，所述拉杆包括铰接于第一节臂与第五节臂之间的横向拉杆组件、铰接于第一节臂与第二节臂之间的第一纵拉杆、铰接于第三节臂与第四节臂之间的第二纵拉杆、铰接于第五节臂与第六节臂之间的第三纵拉杆以及铰接于第七节臂与第八节臂之间的第四纵拉杆，其中：

所述横向拉杆组件、第一纵拉杆、第二纵拉杆、第三纵拉杆以及第四纵拉杆均通过销轴铰接于节臂的铰接孔内。

可选的，所述横向拉杆组件包括第一横向节臂、第二横向节臂、横拉杆、第一斜拉杆以及第二斜拉杆，所述第一横向节臂与第二横向节臂铰接于车辆的车架上，所述横拉杆铰接于第一横向节臂与第二横向节臂之间，所述第一斜拉杆铰接于第一节臂与第一横向节臂之间，所述第二斜拉杆铰接于第五节臂与第二横向节臂之间。

可选的，所述第一横向节臂包括上节臂与下节臂，所述上节臂与下节臂之间焊接有铰接轴，所述铰接轴铰接于车辆的车架上，所述第二横向节臂的结构与第一横向节臂的结构相同。

可选的，若干所述动力缸还通过管路分别连通有第一压力保护系统与第二压力保护系统，所述第一压力保护系统与第二压力保护系统通过管路连通有用于控制后端车轮转向对中的多路阀。

可选的，所述第一压力保护系统包括第一背压阀、第一液压锁以及第一溢流阀，所述第二压力保护系统包括第二背压阀、第二液压锁以及第二溢流阀，所述第一背压阀与第二背压阀分别与若干动力缸连通，所述第一液压锁与第一溢流阀分别与第一背压阀连通，所述第二液压锁与第二溢流阀分别与第二背压阀连通，所述多路阀分别与第一液压锁、第一溢流阀、第二液压锁以及第二溢流阀连通。

与现有技术相比，本发明提供的全轮转向的复合联动机构具有的有益效果是：

本发明通过各动力缸驱动各关节件分别带动各车轮自转，各关节件之间通过连接件使前端车轮之间协同转动，转向器通过动力缸驱动后端车轮协同前端车轮转动，不仅避免了由于轮胎附着力小而导致的转向失效的问题，而且避免了轮胎滑移的问题，提高了轮胎的使用寿命，同时，前端车轮与后端车轮协同转动，还提高了整车在煤矿井下巷道内的通过性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明全轮转向的复合联动机构的结构示意图；

图2是图1中动力缸、关节件以及连接件的结构示意图；

图3是本发明应用于液压支架搬运车的结构示意图。

图中：

11—第一油缸；12—第二油缸；13—第三油缸；14—第四油缸；15—第五油缸；16—第六油缸；17—第七油缸；18—第八油缸；

21—第一节臂；22—第二节臂；23—第三节臂；24—第四节臂；25—第五节臂；26—第六节臂；27—第七节臂；28—第八节臂；

31—第一横向节臂；32—第二横向节臂；

41—横拉杆；42—第一斜拉杆；43—第二斜拉杆；44—第一纵拉杆；45—第二纵拉杆；46—第三纵拉杆；47—第四纵拉杆；

5—转向器；51—第一管口；52—第二管口；

6—第一压力保护系统；61—第一背压阀；62—第一液压锁；63—第一溢流阀；

7—第二压力保护系统；71—第二背压阀；72—第二液压锁；73—第二溢流阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全面的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例：

一种全轮转向的复合联动机构，如图1至图3所示，包括转向器5、若干动力缸、若干关节件以及若干连接件。其中，转向器5选用液压转向器，当然，根据传能介质的不同，还可以选用气压转向器。在转向器5上分别设置有第一管口51与第二管口52，第一管口51与第二管口52分别是控制车轮左转的L口以及控制车轮右转的R口。动力缸选用油缸，当然，根据传能介质的不同，也可以选用气缸。关节件选用节臂，当然也可以选用传动轴或者齿轮。连接件选用拉杆，当然也可以选用钢管或者型钢。

如图1至图3所示，本实施例中，液压支架搬运车的车轮数量以八组为例。八组车轮分布于支架搬运车的两侧，每组车轮分别固定在悬架上，八组悬架均活动连接在支架搬运车的车架上。车架上通过铰接销轴连接有八组分别与悬架相对应的油缸，从车辆的前端至后端，油缸包括位于车辆同一侧的第一油缸11、第二油缸12、第三油缸13和第四油缸14以及位于车辆另一侧的第五油缸15、第六油缸16、第七油缸17和第八油缸18。其中，车辆的前端是指车辆前机架的一端，车辆的后端是指车辆U型框架的一端。

如图1所示，第一油缸11、第二油缸12、第七油缸17以及第八油缸18的无杆腔分别通过管路与转向器5的第一管口51连通。第一油缸11和第二油缸12的有杆腔分别通过管路与第三油缸13和第四油缸14的有杆腔连通。第七油缸17和第八油缸18的有杆腔分别通过管路与第五油缸15和第六油缸16的有杆腔连通。第三油缸13、第四油缸14、第五油缸15以及第六油缸16的无杆腔分别通过管路与转向器5的第二管口52连通。

如图1至图3所示，节臂上设置有花键孔，车轮的悬架通过花键轴与花键孔相连接，从而使节臂能够带动对应的悬架同步转动，进而使车轮转动。节臂包括分别与第一油缸11铰接的第一节臂21、与第二油缸12铰接的第二节臂22、与第三油缸13铰接的第三节臂23、与第四油缸14铰接的第四节臂24、与第五油缸15铰接的第五节臂25、与第六油缸16铰接的第六节臂26、与第七油缸17铰接的第七节臂27以及与第八油缸18铰接的第八节臂28。其中，第一节臂21与第五节臂25上分别设置有两组用于铰接拉杆的铰接孔。第二节臂22、第三节臂23、第四节臂24、第六节臂26、第七节臂27以及第八节臂28上分别设置有一组用于铰接拉杆的铰接孔。

如图1至图3所示，拉杆包括铰接于第一节臂21与第五节臂25之间的横向拉杆组件、铰接于第一节臂21与第二节臂22之间的第一纵拉杆44、铰接于第三节臂23与第四节臂24之间的第二纵拉杆45、铰接于第五节臂25与第六节臂26之间的第三纵拉杆46以及铰接于第七节臂27与第八节臂28之间的第四纵拉杆47。其中，横向拉杆组件、第一纵拉杆44、第二纵拉杆45、第三纵拉杆46以及第四纵拉杆47均通过销轴铰接于节臂的铰接孔内。

如图2所示，横向拉杆组件包括第一横向节臂31、第二横向节臂32、横拉杆41、第一斜拉杆42以及第二斜拉杆43。第一横向节臂31与第二横向节臂32铰接于车辆的车架上。横拉杆41铰接于第一横向节臂31与第二横向节臂32之间。第一斜拉杆42铰接于第一节臂21与第一横向节臂31之间。第二斜拉杆43铰接于第五节臂25与第二横向节臂32之间。其中，第一横向节臂31包括上节臂与下节臂，上节臂与下节臂之间焊接有铰接轴，铰接轴铰接于车辆的车架上。第二横向节臂32的结构与第一横向节臂31的结构相同。

可以理解的是，横向拉杆组件也可以采用一根杆状结构的连接件，但是考虑到第一节臂21与第五节臂25之间的距离较大，所需横拉杆的截面尺寸较大，影响整车自身的重量以及各节臂之间的传动性能，因此将横拉杆设计为分段式的结构。当然，根据第一节臂21与第五节臂25之间距离的大小，也可以仅设置第一横向节臂31或者第二横向节臂32，或者，还可以设置更多的第一横向节臂31与第二横向节臂32。

值得注意的是，位于支架搬运车U型框架两侧的各个油缸、节臂以及拉杆分别关于U型框架的中心线均为对称布置。

支架搬运车向一个方向转向时，转向器5中的液压油通过第一管口51分别进入第一油缸11、第二油缸12、第七油缸17以及第八油缸18的无杆腔推动相应的车轮转向。第一油缸11与第二油缸12有杆腔的液压油分别进入第三油缸13和第四油缸14的有杆腔拉动相应的车轮转向，第七油缸17与第八油缸18有杆腔的液压油分别进入第五油缸15和第六油缸16的有杆腔拉动相应的车轮转向。第三油缸13、第四油缸14、第五油缸15以及第六油缸16无杆腔的液压油通过第二管口52流回转向器5中。

由于支架搬运车U型框架两侧的各个油缸、节臂以及拉杆对称布置，使车辆前端四组车轮与车辆后端四组车轮反向转向，从而实现了支架搬运车八组车轮的八字转向。当支架搬运车向另一个方向转向时，液压油在转向器5以及各个油缸之间的流动方向相反。

可以理解的是，根据支架搬运车U型框架两侧的各个油缸、节臂以及拉杆布置方式的不同，各油缸之间管路的连接也可以有所不同。例如，支架搬运车U型框架两侧的各个油缸、节臂以及拉杆不是对称布置的，而是相同方向布置的，则各油缸有杆腔与无杆腔之间的连接方式不同。具体来说，当第七油缸17与第四纵拉杆47在第七节臂27上的铰接位置相反时，则第七油缸17的有杆腔和无杆腔的连接方式需要互换。其余油缸类似，在此不再赘述。或者，位于支架搬运车U型框架一侧的各个油缸位于节臂的前端，位于支架搬运车U型框架另一侧的各个油缸位于节臂的后端，也应当对相应的油缸有杆腔与无杆腔之间的连接方式进行调整。

本发明通过若干节臂与若干拉杆构成各个车轮之间的机械联动机构，通过转向器5与若干油缸构成各个车轮之间的液压联动机构，将机械联动机构与液压联动机构复合以符合阿克曼转向几何原理。不同于传统的液压支架搬运车，本发明使车轮自转，避免了轮胎滑移而引起轮胎与地面摩擦的问题，提高了轮胎的使用寿命。各个车轮联动、协同转动，避免了由于轮胎附着力小而引起转向失效的问题。当液压支架搬运车在煤矿井下狭窄巷道内行驶时，本发明还避免了传统液压支架搬运车由于转弯半径过大而导致车轮与巷道侧壁擦刮的风险，从而提高了液压支架搬运车在煤矿井下狭窄巷道的安全性与通过性。

可以理解的是，本发明并不局限于八组车轮的液压支架搬运车，还同样适用于六组、十组甚至更多车轮的液压支架搬运车。例如，当液压支架搬运车的车轮为六组时，车辆前端四组车轮与本实施例中结构相同，后端两组车轮省去相应的油缸、节臂以及拉杆即可。

如图1所示，为了防止油缸各管路中出现真空进入空气或者油液、管路压力过高以及后端车轮不对中的问题。本发明在油缸管路上还分别设置有第一压力保护系统6与第二压力保护系统7。具体来说，第一压力保护系统6包括第一背压阀61、第一液压锁62以及第一溢流阀63。第二压力保护系统7包括第二背压阀71、第二液压锁72以及第二溢流阀73。第一背压阀61与第二背压阀71分别与上述八组油缸连通。背压阀由两组单向阀反向并联组成，用于使转向回路保持一定的背压，防止真空时进入空气或者油液。第一液压锁62与第一溢流阀63分别与第一背压阀61连通，第二液压锁72与第二溢流阀73分别与第二背压阀71连通。液压锁用于封闭转向回路，溢流阀用于避免管路的压力过高。第一压力保护系统6和第二压力保护系统7分别与转向器5的第一管口51和第二管口52连通。转向过程中，管路能够通过第一压力保护系统6和第二压力保护系统7实现稳压、无真空，保护管路工作的有效性与安全性。

其中，第一压力保护系统6与第二压力保护系统7还通过管路连通有用于控制后端车轮转向对中的多路阀。多路阀分别与第一液压锁62、第一溢流阀63、第二液压锁72以及第二溢流阀73连通。由于管路中可能存在真空中进入空气或者油液的情况，从而导致前端车轮与后端车轮转向角度误差超过允许范围。因此，本发明通过手动操作多路阀使前端车轮与后端车轮对中，能够实现液压支架搬运车全轮调节的功能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全轮转向的复合联动机构，其特征在于，所述全轮包括车辆两侧的前端车轮与后端车轮，所述复合联动机构包括转向器(5)、若干动力缸、若干关节件以及若干连接件，其中：

每个所述关节件与车轮的悬架固定，每个所述动力缸与每个关节件铰接，所述转向器(5)通过管路与若干动力缸连通，所述连接件铰接于车辆两侧前端车轮的关节件之间；

所述转向器(5)通过若干动力缸分别驱动前端车轮与后端车轮协同转动，所述连接件带动车辆两侧前端车轮协同转动。

2.根据权利要求1所述的全轮转向的复合联动机构，其特征在于，所述全轮包括四组前端车轮与四组后端车轮，所述转向器(5)上分别设置有第一管口(51)与第二管口(52)，所述转向器(5)驱动前端车轮与后端车轮反向转动，所述动力缸为油缸，所述关节件为节臂，所述连接件为拉杆。

3.根据权利要求2所述的全轮转向的复合联动机构，其特征在于，所述油缸包括位于车辆同一侧并且从车辆前端至后端依次设置的第一油缸(11)、第二油缸(12)、第三油缸(13)和第四油缸(14)以及位于车辆另一侧并且从车辆前端至后端依次设置的第五油缸(15)、第六油缸(16)、第七油缸(17)和第八油缸(18)，其中：

所述第一油缸(11)、第二油缸(12)、第七油缸(17)以及第八油缸(18)的无杆腔分别通过管路与第一管口(51)连通，所述第一油缸(11)和第二油缸(12)的有杆腔分别通过管路与第三油缸(13)和第四油缸(14)的有杆腔连通，所述第七油缸(17)和第八油缸(18)的有杆腔分别通过管路与第五油缸(15)和第六油缸(16)的有杆腔连通，所述第三油缸(13)、第四油缸(14)、第五油缸(15)以及第六油缸(16)的无杆腔分别通过管路与第二管口(52)连通。

4.根据权利要求3所述的全轮转向的复合联动机构，其特征在于，所述节臂包括分别与第一油缸(11)铰接的第一节臂(21)、与第二油缸(12)铰接的第二节臂(22)、与第三油缸(13)铰接的第三节臂(23)、与第四油缸(14)铰接的第四节臂(24)、与第五油缸(15)铰接的第五节臂(25)、与第六油缸(16)铰接的第六节臂(26)、与第七油缸(17)铰接的第七节臂(27)以及与第八油缸(18)铰接的第八节臂(28)，其中：

所述第一节臂(21)与第五节臂(25)上分别设置有两组用于铰接拉杆的铰接孔，所述第二节臂(22)、第三节臂(23)、第四节臂(24)、第六节臂(26)、第七节臂(27)以及第八节臂(28)上分别设置有一组用于铰接拉杆的铰接孔。

5.根据权利要求4所述的全轮转向的复合联动机构，其特征在于，所述第一节臂(21)、第二节臂(22)、第三节臂(23)、第四节臂(24)、第五节臂(25)、第六节臂(26)、第七节臂(27)以及第八节臂(28)上分别设置有花键孔，所述车轮的悬架通过花键轴与花键孔相连接，使所述第一节臂(21)、第二节臂(22)、第三节臂(23)、第四节臂(24)、第五节臂(25)、第六节臂(26)、第七节臂(27)以及第八节臂(28)分别与对应车轮的悬架同步转动。

6.根据权利要求5所述的全轮转向的复合联动机构，其特征在于，所述拉杆包括铰接于第一节臂(21)与第五节臂(25)之间的横向拉杆组件、铰接于第一节臂(21)与第二节臂(22)之间的第一纵拉杆(44)、铰接于第三节臂(23)与第四节臂(24)之间的第二纵拉杆(45)、铰接于第五节臂(25)与第六节臂(26)之间的第三纵拉杆(46)以及铰接于第七节臂(27)与第八节臂(28)之间的第四纵拉杆(47)，其中：

所述横向拉杆组件、第一纵拉杆(44)、第二纵拉杆(45)、第三纵拉杆(46)以及第四纵拉杆(47)均通过销轴铰接于节臂的铰接孔内。

7.根据权利要求6所述的全轮转向的复合联动机构，其特征在于，所述横向拉杆组件包括第一横向节臂(31)、第二横向节臂(32)、横拉杆(41)、第一斜拉杆(42)以及第二斜拉杆(43)，所述第一横向节臂(31)与第二横向节臂(32)铰接于车辆的车架上，所述横拉杆(41)铰接于第一横向节臂(31)与第二横向节臂(32)之间，所述第一斜拉杆(42)铰接于第一节臂(21)与第一横向节臂(31)之间，所述第二斜拉杆(43)铰接于第五节臂(25)与第二横向节臂(32)之间。

8.根据权利要求7所述的全轮转向的复合联动机构，其特征在于，所述第一横向节臂(31)包括上节臂与下节臂，所述上节臂与下节臂之间焊接有铰接轴，所述铰接轴铰接于车辆的车架上，所述第二横向节臂(32)的结构与第一横向节臂(31)的结构相同。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的全轮转向的复合联动机构，其特征在于，若干所述动力缸还通过管路分别连通有第一压力保护系统(6)与第二压力保护系统(7)，所述第一压力保护系统(6)与第二压力保护系统(7)通过管路连通有用于控制后端车轮转向对中的多路阀。

10.根据权利要求9所述的全轮转向的复合联动机构，其特征在于，所述第一压力保护系统(6)包括第一背压阀(61)、第一液压锁(62)以及第一溢流阀(63)，所述第二压力保护系统(7)包括第二背压阀(71)、第二液压锁(72)以及第二溢流阀(73)，所述第一背压阀(61)与第二背压阀(71)分别与若干动力缸连通，所述第一液压锁(62)与第一溢流阀(63)分别与第一背压阀(61)连通，所述第二液压锁(72)与第二溢流阀(73)分别与第二背压阀(71)连通，所述多路阀分别与第一液压锁(62)、第一溢流阀(63)、第二液压锁(72)以及第二溢流阀(73)连通。

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