CN112389541A - 一种多轴半挂车的多模式转向液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多轴半挂车的多模式转向液压系统，所述多轴半挂车包括牵引车和半挂车，通过鹅颈回转机构进行联动，鹅颈回转机构包括有用于将牵引车与半挂车锁定的锁止油缸和插销，半挂车上安装有车轮转向机构，车轮转向机构包括有对中油缸和转向油缸；所述多模式转向液压系统包括液压源、插销阀组、转向阀组、插销蓄能器、对中蓄能器及管路，所述液压源布置在牵引车上，插销阀组、转向阀组、蓄能器布置在半挂车上。本申请采用单一液压泵源实现了复杂的多轴半挂车的多模式转向液压系统，转向模式的切换快捷、可靠、安全，能够适应多种工况的半挂车辅助转向模式、半挂车对中模式、半挂车“单体汽车”模式。

Description

一种多轴半挂车的多模式转向液压系统

技术领域

本发明涉及多轴挂车转向系统领域，具体涉及一种多轴半挂车的多模式转向液压系统。

背景技术

多轴挂车列车由牵引车和半挂车组成，牵引车的转向系统为独立的一套转向系统。半挂车的转向系统一般采用牵引转向或辅助转向方案，即挂车车桥是否带转向装置。不同的道路(高速公路、国道、田间和厂区内道路等等)其宽度和曲率半径不尽相同。对于窄的弯曲路面，需要对挂车车桥采用辅助转向方案，以减小该车辆的最小转弯直径，即半挂车辅助转向模式。但采用这种转向方案的半挂车在车速较高时，车辆稳定性差，容易引起交通事故，因此，半挂车辆高速行驶时，需要限制半挂车车桥不转向，即半挂车对中模式。

另外，由于半挂车的转向特性，半挂车相对于单体汽车的驾驶员，需要更高的驾驶技术，尤其在倒车时，更需要谨慎驾驶。为了提高在某些特种运输作业下驾驶员的操作性，需要牵引车和半挂车的转向模式统一为类似“单体汽车”的转向模式，即半挂车“单体汽车”转向模式。

目前一般的挂车只具备一种转向模式，要实现这种多模式转向功能，就需要特殊的半挂车转向系统，能快捷可靠的在三种转向模式下自主切换，导致液压系统相对复杂，整车布置难度增加。

发明内容

本发明提供一种多轴半挂车的多模式转向液压系统，适用于特种运输的多轴挂车，其具备多种转向模式，并可根据相应工况自主切换。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种多轴半挂车的多模式转向液压系统，所述多轴半挂车包括牵引车和半挂车，通过鹅颈回转机构进行联动，鹅颈回转机构包括有用于将牵引车与半挂车锁定的锁止油缸和插销，半挂车上安装有车轮转向机构，车轮转向机构包括有对中油缸和转向油缸，所述多模式转向液压系统包括液压源、插销阀组、转向阀组、蓄能器及管路，所述液压源布置在牵引车上，插销阀组、转向阀组、蓄能器布置在半挂车上。

作为上述方案的优选，所述液压源包括齿轮泵、高压滤、油箱、第一溢流阀、一组连接软管、一组快速接头；

所述齿轮泵两端分别连接油箱和高压滤，由牵引车发动机取力装置提供动力，向整个液压系统提供压力源；

所述第一溢流阀连接油源压力回路和回油回路，用于保护液压源；

所述快速接头固定在半挂车鹅颈处，前端通过连接软管连接齿轮泵，后端连接插销阀组。

作为上述方案的优选，所述插销阀组布置在半挂车中段，包括支路选择电磁阀、第一单向阀、可调节流阀、插销换向电磁阀、第一截止阀、第二溢流阀、第一压力传感器；

所述支路选择电磁阀进口连接液压源，液压源通过支路选择电磁阀得电与否选择为转向阀组或插销蓄能器供油；支路选择电磁阀之后连接有第一单向阀；第一单向阀与插销蓄能器之间设有第一截止阀和第二溢流阀；第一单向阀还通过可调节流阀与插销换向电磁阀连接；插销蓄能器上安装有第一压力传感器。

作为上述方案的优选，所述插销换向电磁阀为二位三通电磁球阀。

作为上述方案的优选，所述转向阀组用于控制对中油缸和转向油缸的动作，包括依次连接的转向供油系统、比例换向阀组、转向油缸控制系统、对中蓄能器充能系统及对中油缸控制系统。

作为上述方案的优选，所述转向供油系统包括节流阀、定差溢流阀、LS溢流阀、三通减压阀和M口压力传感器；

所述LS溢流阀、三通减压阀的进口均连接支路选择电磁阀，出口均连接转向阀组的回油口；

所述节流阀一端与定差溢流阀和LS溢流阀连接，另一端连接至转向阀组LS油道。

作为上述方案的优选，所述比例换向阀组包括对中梭阀、转向梭阀、进口定差减压阀、主阀芯、一对电磁阀桥；

所述电磁阀桥一端连接三通减压阀，另一端连接主阀芯，主阀芯连接转向梭阀，转向梭阀、进口定差减压阀共同连接至对中梭阀，转向梭阀还连接至转向阀组LS油道，进口定差减压阀连接转向阀组进油口。

作为上述方案的优选，所述转向油缸安全系统包括一组带单向阀的双向溢流阀、电磁球阀、梭阀；

所述梭阀和一组带单向阀的双向溢流阀均与主阀芯连接，梭阀还与电磁球连接，电磁球阀和一组带单向阀的双向溢流阀共同连接至转向阀组回油口。

作为上述方案的优选，所述对中蓄能器充能系统包括第二单向阀、二位三通电磁阀、对中蓄能器、MS口压力传感器、第二截止阀、第三溢流阀；

所述二位三通电磁阀、第二截止阀、第三溢流阀的进油口连接转向阀组的进油口，回油口连接转向阀组的进油口，二位三通电磁阀的出油口连接转向梭阀。

作为上述方案的优选，所述对中油缸控制系统包括电磁球阀、第三单向阀、第四单向阀、单向可调节流阀、第四溢流阀；

所述单向可调节流阀和电磁球阀均与第四单向阀连接，电磁球阀与第三单向阀连接。

由于具有上述结构，本发明的有益效果在于：

本申请采用单一液压泵源实现了复杂的多轴半挂车的多模式转向液压系统，转向模式的切换快捷、可靠、安全，能够适应多种工况的半挂车辅助转向模式、半挂车对中模式、半挂车“单体汽车”模式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为半挂车辅助转向模式示意图；

图2为半挂车对中模式示意图；

图3为半挂车“单体汽车”转向模式示意图；

图4为插销解锁状态示意图；

图5为插销锁止状态示意图；

图6为半挂车多模式转向液压系统布置图；

图7为半挂车多模式转向液压系统原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图5所示，应用本实施例多模式转向液压系统的多轴半挂车主要由牵引车1、鹅颈回转机构2、半挂车3组成。转向系统主要由牵引车转向系统4和半挂车转向系统5两部分组成。牵引车转向系统为单前桥转向，采用液压助力转向；半挂车转向系统，三个桥通过杆系连接组合为一个整体，采用电控液压助力转向系统。牵引车转向系统相对简单、通用，本专利不关注牵引车的转向系统，主要针对半挂车的转向系统。

半挂车转向系统机构部分主要由鹅颈回转机构2和车轮转向机构5两部分组成。

鹅颈回转总成机构主要功能为将牵引车1的转向与半挂车3的转向进行联动，通过锁止油缸21推动插销22，实现对鹅颈回转机构2的锁止和解锁，一组接近开关23反馈插销的位置信息。当插销解锁状态时，如图4所示，牵引车1与半挂车3可绕鹅颈回转机构2相对活动，此时多轴半挂车转向模式为半挂车辅助转向模式或半挂车对中模式，半挂车辅助转向模式转弯半径较小，操作相对复杂，适合在宽度和曲率半径较小的道路低速行驶，半挂车对中模式适合高速行驶；当插销锁止时，如图5所示，牵引车1与半挂车3不可绕鹅颈回转机2构活动，此时多轴半挂车转向模式为单体汽车转向模式，转弯半径较大，操作相对简单，适合在复杂地形(比如库房内)内完成倒库动作。

车轮转向机构5采用平行四边形结构，三个桥通过转向杆系51连接组合为一个整体，主要功能是实现车桥转向，一组转向油缸52控制转向，另一组对中油缸53控制转向轮的强制对中，这两组油缸功能互斥，转向油缸工作时，对中油缸浮动状态；对中油缸强制对中时，转向油缸不工作。高速行驶时，对中油缸53控制转向轮的强制对中，转向油缸52不工作，车轮转向机构5处于对中模式；低速行驶时，对中油缸53解除转向轮的强制对中，转向油缸工作，控制车轮转向机构5按对于转向策略动作。

综上，本实施例的目的在于提供一种用于多轴半挂车的多模式转向液压系统，该转向系统适用于特种运输的多轴挂车，其具备多种转向模式，并可根据相应工况自主切换。低速行驶时，半挂车车桥跟随转向，半挂车车桥采用强制转向方案，即半挂车辅助转向模式，如图1所示；高速行驶时，半挂车车桥对中锁止不转向，即半挂车对中模式，如图2所示；倒车行驶时，鹅颈回转机构锁止，半挂车车桥跟随转向，牵引车和半挂车组成“单体汽车”转向系统，即半挂车“单体汽车”转向模式，如图3所示。

同时为减轻液压系统布置难度，需仅依靠单一液压泵源完成多模式转向液压系统的功能实现和功能切换，同时保证上述液压转向模式的切换需要快捷、可靠。

如图6、图7所示，本实施例提供的多模式转向液压系统包括包括液压源6、插销阀组7、转向阀组8、蓄能器及管路，所述液压源6布置在牵引车1上，插销阀组7、转向阀组8、蓄能器布置在半挂车3上。

其中：

所述液压源包括齿轮泵61、高压滤62、油箱63、第一溢流阀64、一组连接软管65、一组快速接头66。

所述齿轮泵61两端分别连接油箱63和高压滤62，布置在牵引车1上，由牵引车发动机取力装置提供动力，向整个液压系统提供压力源；所述第一溢流阀64连接油源压力回路和回油回路，起安全阀作用，用于保护液压源；所述快速接头66固定在半挂车鹅颈处，P、T回路各一件快速接头66，快速接头66前端通过连接软管65连接齿轮泵61，后端连接插销阀组7，快速接头能够保证牵引车1和半挂车3的快捷组合和脱离，且两种快速接头采用不同规格作为防差错设计，避免误操作导致管路连接错误。

所述插销阀组7布置在半挂车中段，用于实现供油支路选择、半挂车鹅颈回转机构的锁止油缸的换向、溢流保护、蓄能器充填、应急供油等功能。插销阀组包括支路选择电磁阀71、第一单向阀72、可调节流阀73、插销换向电磁阀74、第一截止阀、第二溢流阀76、第一压力传感器77。

所述支路选择电磁阀71进口连接液压源6，液压源6通过支路选择电磁阀71得电与否选择为转向阀组8或插销蓄能器9.a供油；支路选择电磁阀71之后连接有第一单向阀72；第一单向阀72与插销蓄能器9.a之间设有第一截止阀和第二溢流阀76；第一单向阀72还通过可调节流阀73与插销换向电磁阀74连接；插销蓄能器9.a上安装有第一压力传感器77。在本实施例中，所述插销换向电磁阀为二位三通电磁球阀。

具体的，按油道连接顺序，支路选择电磁阀71的P口连接插销阀组P口，其A口连接插销阀组Z口，其B口连接至第一单向阀72的1口；第一单向阀72的2口分为两路，分别连接至可调节流阀73的1口和截止阀75.a的1口；可调节流阀73的2口分别连接至插销阀组B口(即锁止油缸小腔接口)和插销换向电磁阀74的P口；插销换向电磁阀74的A口连接至插销阀组A口(即锁止油缸大腔接口)，其T口连接至插销阀组的T口；截止阀75.a的2口连接至截止阀75.b的1口、第二溢流阀76的1口、和插销阀组的X口。

常态支路选择电磁阀71不得电，主油路向转向阀组8供油。支路选择电磁阀71得电，主油路切断后组转向阀组8供油，向插销阀块7供油，开始对插销蓄能器9.a的充能。压力传感器77监控插销蓄能器9.a的充能压力，当压力达到设定值，插销蓄能器9.a充油完成，支路选择电磁阀71得电不得电，切断插销模块供油，复位到向转向阀组8供油状态。压力传感器77.a控制压力在一个压力区间，蓄能器压力降至下限，则请求电磁阀71得电充能，允许前提为转向阀组不工作，蓄能器压力超过上限，则停止充能。插销蓄能器9.a作为辅助压力源可供插销油缸21来回动作3次，避免支路选择电磁阀71频繁动作，切断后组转向阀组8的供油。第一单向阀72位于支路选择电磁阀71之后，当蓄能器充能完毕后，可以锁止蓄能器压力油，防止泄露，即使液压源不供能，依靠蓄能器也能长时间保持插销状态。第二溢流阀76限定插销阀块最大工作压力，起安全阀作用，防止压力传感器77.a失效时，蓄能器充能超压。截止阀75.a处于常开状态，保证蓄能器9.a与锁止油缸的常通，当锁止油缸侧零部件需要检修时，可关闭截止阀75.a，截断压力油，留存压力源，同时保证维修安全。截止阀75.b处于常闭状态，切断蓄能器泄油口，当需要检修时，可打开截止阀75.b，卸掉蓄能器内压力油，保证维修安全。由于锁止油缸工作流量相对主回路流量较小，可调节流阀73可调节锁止油缸工作回路的流量，避免锁止油缸动作过快。压力油经过可调节流阀73后一直连通锁止油缸小腔，插销换向电磁阀74为二位三通电磁球阀，A口接锁止油缸大腔，插销换向电磁阀74常态A口通T口，如此锁止油缸常态即处于解锁状态，以适应多轴挂车转向系统常态处于半挂车转向模式的需求。当插销换向电磁阀74得电切换至锁止状态，P口通A口，此时锁止油缸差动锁止，使多轴挂车转向系统切换到单体汽车转向模式，并由插销蓄能器9.a保持该状态。

所述转向阀组采用负载敏感方案，主要用于控制对中油缸和转向油缸的动作，包括依次连接的转向供油系统、比例换向阀组、转向油缸控制系统、对中蓄能器充能系统及对中油缸控制系统。

其中，节流阀81、定差溢流阀82、LS溢流阀83、三通减压阀84和M口压力传感器77.b组成了转向供油系统。节流阀81限制控制油路LS的流量，定差溢流阀82提高限定循环溢流压力(约14bar)，LS溢流阀83限定控制油路LS最大压力(即最大负载压力)，当LS未反馈负载压力时，供油进入卸荷循环状态。当LS未反馈负载压力，供油系统向工作油路提供需要的压力油。三通减压阀84用于先导控制油的供给，限定先导控制油的压力约为20bar。

对中梭阀85.a、转向梭阀85.b、进口定差减压阀86.a、主阀芯86.b、一对电磁阀桥86.c和86.d组成比例换向阀组，能够实现与负载无关的输出流量比例调节。通过电比例信号控制一对电磁阀桥86.c和86.d来控制主阀芯86.b的运动方向、速度和位置，进而控制转向油缸的动作，实现需要的转向桥的角度控制。双向安全阀819用于保护转向油缸。

一组带单向阀的双向溢流阀87、电磁球阀88、梭阀89组成转向油缸安全系统，用于转向油缸的安全控制。电磁球阀88用于控制转向油缸状态：失电时，转向缸的大腔、小腔通过梭阀89与T口连通，转向桥处于浮动状态，处于对中状态，启用半挂车对中模式；得电时，启用半挂车辅助转向模式，不允许对中。一组带单向阀的双向溢流阀87分别用于限制转向油缸大、小腔的进口压力，避免恶劣工况等意外情况造成高压损坏转向油缸或转向结构，同时可在转向油缸处于浮动状态时提供补油通道。

第二单向阀810、二位三通电磁阀811、对中蓄能器9.b、MS口压力传感器77.c、第二截止阀812、第三溢流阀813、组成对中蓄能器充能功能。当未启用半挂车辅助转向模式时，通过MS压力传感器77.c监测对中蓄能器9.b油压，当压力低于设定值时，二位三通电磁阀811得电，负载压力反馈至LS口，泵给蓄能器充油，当压力升高到设定值，二位三通电磁阀811失电，打开LS口到油箱的通路，蓄能器停止充油。第二单向阀810用于在充能完毕后锁止蓄能器压力。第三溢流阀813限定对中蓄能器9.b最大压力，第二截止阀812用于维修需要时对中蓄能器9.b的手动泄压。

电磁球阀814.1、电磁球阀814.2、第三单向阀815、第四单向阀816、单向可调节流阀817、第四溢流阀818组成了对中油缸控制系统，用于实现对中油缸控制功能。启用半挂车对中模式时，电磁球阀814.1得电，切断对中油缸和T口的连接；电磁球阀814.2得电，对中蓄能器9.b向对中油缸供油，对中缸处于对中状态；第四溢流阀818用作对中油缸安全阀，避免对中状态下，对中油缸或其管路因高温等原因引起的超压损坏。启用半挂车辅助转向模式时，电磁球阀814.1得电，对中油缸通T口，对中油缸泄压；电磁球阀814.2得电，切断对中蓄能器9.b向对中油缸供油，对中油缸处于浮动状态；第四单向阀816作为背压阀，单向可调节流阀817用作向浮动状态的对中油缸补油通道，使转向更平稳可靠。

具体的连接关系为，按油道连接顺序，转向阀组P口分别连接LS溢流阀83的1口、三通减压阀84的1口、进口定差减压阀86.a的1口、二位三通电磁阀811的P口、单向可调节流阀817的2口、截止阀812的1口、第三溢流阀813的1口、电磁球阀814.2的1口和转向阀组S口；定差溢流阀82的2口、LS溢流阀83的2口和三通减压阀84的3口共同连接至转向阀组T口；三通减压阀84的2口连接至一对电磁阀桥86.c和86.d，然后连接至主阀芯86.b的两端。定差溢流阀82的1口和LS溢流阀83的3口共同连接至节流阀81的2口，然后连接至转向阀组LS油道；主阀芯86.b的A、B口均连接一组带单向阀的双向溢流阀87的1口；主阀芯86.b的A、B口分别连接至梭阀89的1口、2口；梭阀89的3口连接至电磁球阀88的1口；电磁球阀88的2口和一组带单向阀的双向溢流阀87的2口共同连接至转向阀组T口；主阀芯86.b的A、B口分别连接至转向梭阀85.b的2口、1口；进口定差减压阀86.a的3口、转向梭阀85.b的3口共同连接至对中梭阀85.a的1口；二位三通电磁阀811的A口连接至转向梭阀85.a的2口；转向梭阀85.a的3口连接至转向阀组LS油道；二位三通电磁阀811的T口、第四溢流阀818的2口、截止阀812的2口、第三溢流阀813的2口和第四单向阀816的2口共同连接至转向阀组T口；单向可调节流阀817的1口和电磁球阀814.1的1口共同连接至第四单向阀816的1口；第四溢流阀818的1口、第三单向阀815的2口和814.1的2口共同连接至转向阀组Z口；第三单向阀815的1口连接至电磁球阀814.2的2口。

在此基础上，通过插销阀组和转向阀组的功能配合即可实现上述三种转向模式。下表1按列出了相关工况电磁铁控制策略。

表1 半挂车转向模式各阀组电磁铁得失电表

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种多轴半挂车的多模式转向液压系统，所述多轴半挂车包括牵引车和半挂车，通过鹅颈回转机构进行联动，鹅颈回转机构包括有用于将牵引车与半挂车锁定的锁止油缸和插销，半挂车上安装有车轮转向机构，车轮转向机构包括有对中油缸和转向油缸，其特征在于：所述多模式转向液压系统包括液压源、插销阀组、转向阀组、蓄能器及管路，所述液压源布置在牵引车上，插销阀组、转向阀组、蓄能器布置在半挂车上。

2.根据权利要求1所述的多模式转向液压系统，其特征在于：所述液压源包括齿轮泵、高压滤、油箱、第一溢流阀、一组连接软管、一组快速接头；

所述齿轮泵两端分别连接油箱和高压滤，由牵引车发动机取力装置提供动力，向整个液压系统提供压力源；

所述第一溢流阀连接油源压力回路和回油回路，用于保护液压源；

所述快速接头固定在半挂车鹅颈处，前端通过连接软管连接齿轮泵，后端连接插销阀组。

3.根据权利要求1所述的多模式转向液压系统，其特征在于：所述插销阀组布置在半挂车中段，包括支路选择电磁阀、第一单向阀、可调节流阀、插销换向电磁阀、第一截止阀、第二溢流阀、第一压力传感器；

所述支路选择电磁阀进口连接液压源，液压源通过支路选择电磁阀得电与否选择为转向阀组或插销蓄能器供油；支路选择电磁阀之后连接有第一单向阀；第一单向阀与插销蓄能器之间设有第一截止阀和第二溢流阀；第一单向阀还通过可调节流阀与插销换向电磁阀连接；插销蓄能器上安装有第一压力传感器。

4.根据权利要求3所述的多模式转向液压系统，其特征在于：所述插销换向电磁阀为二位三通电磁球阀。

5.根据权利要求1所述的多模式转向液压系统，其特征在于：所述转向阀组用于控制对中油缸和转向油缸的动作，包括依次连接的转向供油系统、比例换向阀组、转向油缸控制系统、对中蓄能器充能系统及对中油缸控制系统。

6.根据权利要求5所述的多模式转向液压系统，其特征在于：所述转向供油系统包括节流阀、定差溢流阀、LS溢流阀、三通减压阀和M口压力传感器；

所述LS溢流阀、三通减压阀的进口均连接支路选择电磁阀，出口均连接转向阀组的回油口；

所述节流阀一端与定差溢流阀和LS溢流阀连接，另一端连接至转向阀组LS油道。

7.根据权利要求6所述的多模式转向液压系统，其特征在于：所述比例换向阀组包括对中梭阀、转向梭阀、进口定差减压阀、主阀芯、一对电磁阀桥；

所述电磁阀桥一端连接三通减压阀，另一端连接主阀芯，主阀芯连接转向梭阀，转向梭阀、进口定差减压阀共同连接至对中梭阀，转向梭阀还连接至转向阀组LS油道，进口定差减压阀连接转向阀组进油口。

8.根据权利要求7所述的多模式转向液压系统，其特征在于：所述转向油缸安全系统包括一组带单向阀的双向溢流阀、电磁球阀、梭阀；

所述梭阀和一组带单向阀的双向溢流阀均与主阀芯连接，梭阀还与电磁球连接，电磁球阀和一组带单向阀的双向溢流阀共同连接至转向阀组回油口。

9.根据权利要求8所述的多模式转向液压系统，其特征在于：所述对中蓄能器充能系统包括第二单向阀、二位三通电磁阀、对中蓄能器、MS口压力传感器、第二截止阀、第三溢流阀；

所述二位三通电磁阀、第二截止阀、第三溢流阀的进油口连接转向阀组的进油口，回油口连接转向阀组的进油口，二位三通电磁阀的出油口连接转向梭阀。

10.根据权利要求9所述的多模式转向液压系统，其特征在于：所述对中油缸控制系统包括电磁球阀、第三单向阀、第四单向阀、单向可调节流阀、第四溢流阀；

所述单向可调节流阀和电磁球阀均与第四单向阀连接，电磁球阀与第三单向阀连接。

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