CN112758180B - 一种车辆铰接机构、铰接车辆及其转向控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车辆铰接机构、铰接车辆及其转向控制方法，其转向控制通过所述铰接机构实现。所述铰接机构中，横向油缸两两一组对应安装在车辆的前车体和后车体上，每组横向油缸均左右对称设置，一端固定在车体上，另一端与移动铰接支座相连，带动移动铰接支座沿着直线滑道水平往复运动；两个转向油缸左右对称设置，一端与一组横向油缸的一侧对应连接的移动铰接支座铰接，另一端与另一组横向油缸的同一侧对应连接的移动铰接支座铰接；两个俯仰油缸左右对称设置，两端分别通过固定铰接支座与前车体和后车体相连。本发明能够实现特种车辆在非结构化道路上的多种形式转向，有效提高了铰接特种车辆的转向灵活性。

Description

一种车辆铰接机构、铰接车辆及其转向控制方法

技术领域

本发明属于铰接特种车辆技术领域，具体涉及一种特种车辆铰接机构、车辆及其转向控制方法。

背景技术

铰接特种车辆通过铰接机构连接前后车体，实现前后车体间的转向、俯仰和扭转运动，具有转向半径小、机动性能好、适用于非结构地形及狭小地域等特点，广泛应用于矿山、建筑、林业、抢险救援等特种作业领域。目前，铰接特种车辆的铰接机构根据自由度的数目可划分为三种：单自由度铰接机构，即前后车体间仅能实现转向运动；二自由度铰接机构，即前后车体可实现转向和俯仰运动；三自由度铰接机构，即前后车体可实现转向、俯仰和扭转运动。

中国专利《一种铰接履带车辆的三自由度铰接机构》CN105857392A公开了一种结构新颖、易于制造与维修的三自由度铰接机构；中国专利《一种装载机及其集成式铰接机构》CN110565728A公开了一种装载机及其集成式铰接机构，实现了车体主动式转向、转向限位、油缸安装支撑以及前后车体锁定等功能的集成。

上述现有技术中，铰接机构均采用集成式的铰接支架，与传统铰接车辆的复杂铰接机构相比轻量化效果显著，但是，其应用的铰接车辆转向形式单一，铰接特种车辆的转向灵活性受到了限制。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种车辆铰接机构、铰接车辆及其转向控制方法，所述铰接机构结构简单，轻量化效果更好，且能够实现铰接特种车辆在非结构化道路上的多种转向形式，有效提高了铰接特种车辆的转向灵活性。

本发明提供一种车辆铰接机构，包括：横向油缸、转向油缸、俯仰油缸、移动铰接支座和固定铰接支座；

所述横向油缸两两一组对应安装在车辆的前车体和后车体上，每组横向油缸均左右对称设置，所述横向油缸一端固定在车体上，另一端与移动铰接支座相连，带动移动铰接支座沿着直线滑道横向水平往复直线运动；

两个所述转向油缸左右对称设置，转向油缸一端与一组横向油缸一侧的移动铰接支座铰接，转向油缸另一端与另一组横向油缸同一侧的移动铰接支座铰接；

两个俯仰油缸左右对称设置，俯仰油缸的两端分别通过固定铰接支座与前车体和后车体相连。

进一步地，对于所述车辆铰接机构，所述横向油缸通过卧式法兰组件固定安装在对应车体上开设的横向油缸安装槽内；所述卧式法兰组件包括三个沿着横向油缸缸体设置的法兰盘，所述法兰盘顶部通过螺栓与横向油缸缸体固定，所述法兰盘底部通过螺栓与车体固定；所述横向油缸的缸体外表面与法兰盘的内表面之间通过球头丝杠锁紧；所述球头丝杠的端部配有调节螺母和锁紧螺母。

进一步地，对于所述车辆铰接机构，所述直线滑道的内端设有内侧限位槽，外端设有外侧限位槽；所述内侧限位槽的外端面与移动铰接支座的一端外轮廓形状相匹配，所述外侧限位槽的内端面与移动铰接支座的另一端外轮廓形状相匹配；且在内侧限位槽与外侧限位槽之间的直线滑道内侧壁上开设有与移动铰接支座侧面外轮廓形状相匹配的导向槽。

再进一步地，当前车体和后车体上对应侧的两组横向油缸中，有一组油缸带动对应的移动铰接支座运动至内侧限位槽，另一组油缸带动对应的移动铰接支座运动至外侧限位槽时，运动至内侧限位槽的移动铰接支座所连接的转向油缸与相应车体直线滑道内侧之间的夹角为钝角，运动至外侧限位槽的移动铰接支座所连接的转向油缸与相应车体直线滑道内侧之间的夹角为锐角；

当前车体和后车体上对应侧的两组横向油缸，都带动对应的移动铰接支座运动至内侧限位槽时，或者都带动对应的移动铰接支座运动至外侧限位槽时，移动铰接支座所连接的转向油缸与相应车体直线滑道内侧之间的夹角均为直角。

进一步地，对于所述车辆铰接机构，所述转向油缸的推杆端部通过关节轴承与对应的移动铰接支座球头铰接，所述转向油缸的缸体端部通过销轴与对应的移动铰接支座铰接；所述俯仰油缸的推杆端部通过关节轴承与对应的固定铰接支座球头铰接，所述俯仰油缸的缸体端部通过销轴与对应的固定铰接支座铰接。

本发明提供一种铰接车辆，由前车体、后车体以及铰接机构组成，其中所述铰接机构就为上述的车辆铰接机构；所述铰接机构前后且左右对称地安装连接在前车体与后车体之间，带动所述车辆转向、俯仰及扭转。

本发明还提供上述铰接车辆的转向控制方法，其中，

1)对于前车体大角度转动后车体小角度转动的转向控制过程为：与后车体对应安装的一组横向油缸带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道的内端，与前车体对应安装的一组横向油缸带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道的外端。此时，转向油缸与前车体滑道内侧之间的夹角为一锐角，所述铰接机构作用于前车体的转向驱动力矩大于作用于后车体的转向驱动力矩，前车体率先克服转向阻力矩进行转向，从而实现前车体大角度转动后车体小角度转动。

2)对于后车体大角度转动前车体小角度转动的转向控制过程为：与后车体对应安装的一组横向油缸带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道的外端，与前车体对应安装的一组横向油缸带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道的内端。此时，转向油缸与后车体滑道内侧之间的夹角为一锐角，所述铰接机构作用于后车体的转向驱动力矩大于作用于前车体的转向驱动力矩，后车体率先克服转向阻力矩进行转向，从而实现后车体大角度转动前车体小角度转动。

3)对于前后车体相同角度转动的转向控制过程为：与后车体对应安装的一组横向油缸，以及与前车体对应安装的一组横向油缸分别同时带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道内端或外端。此时，转向油缸与前车体或后车体滑道内侧之间的夹角均为直角，所述铰接机构作用于前车体的转向驱动力矩与作用于后车体的转向驱动力矩相等，前车体与后车体同时克服转向阻力矩进行转向，从而实现前后车体相同角度转动。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的车辆铰接机构为三自由度铰接机构，能够实现前后车体的转向、俯仰和扭转运动，使得铰接特种车辆的轮胎可以与地面充分贴合，提高非结构地形的通过能力。

2、本发明所述的车辆铰接机构中，移动铰接支座可以在滑道的限位部之间进行水平移动，能够实现铰接特种车辆在非结构路面下的三种不同需求的铰接转向形式：前进过狭窄路口时的前车体大角度转动后车体小角度的转向形式、反向行驶过狭窄路口时的后车体大角度转动前车体小角度的转向形式和空旷场地小半径转向时的前后车体相同角度转动的转向形式，提高了铰接特种车辆的转向灵活性；

3、本发明所述的车辆铰接机构中，改变了传统铰接特种车辆厚重的集中式铰接支座，采用四个分散式可移动铰接支座设置在横向液压缸的端点处，使铰接机构重量变轻，惯性变小，铰接点所受的运动冲击变小，从而实现铰接机构的轻量化；

4、本发明所述的车辆铰接机构中，通过转向油缸的推拉力实现主动转向，铰接机构整体关于前车体和后车体的纵向中心线水平对称布置，使得前后车体的转向支撑刚度变大，同时对于同一侧车体的左右转向力矩和转向流量大小一样，易于控制，并且在转向过程中转向力矩的变化较小，转向动作平稳，提高了铰接机构工作的可靠性。

附图说明

图1为本发明所述车辆铰接机构立体结构示意图；

图2为本发明所述车辆铰接机构的俯视图；

图3为本发明所述车辆铰接机构中，横向油缸一及其卧式法兰组件的装配结构示意图；

图4为本发明所述车辆铰接机构中，横向油缸一及其卧式法兰组件的装配俯视图；

图5为本发明所述车辆铰接机构中，左转向油缸连接结构示意图；

图6为本发明所述车辆铰接机构中，后车体滑道内部结构示意图；

图7为本发明所述铰接车辆的立体结构示意图；

图8a为本发明所述车辆在前车体大角度转动而后车体小角度转动时的结构示意图；

图8b为本发明所述车辆在前车体大角度转动而后车体小角度转动时的运动示意图；

图9a为本发明所述车辆在前车体小角度转动而后车体大角度转动时的结构示意图；

图9b为本发明所述车辆在前车体小角度转动而后车体大角度转动时的运动示意图；

图10a为本发明所述车辆在前后车体相同角度转动时的结构示意图一；

图10b为本发明所述车辆在前后车体相同角度转动时的运动示意图一；

图11a为本发明所述车辆铰接机构在前后车体相同角度转动时的结构示意图二；

图11b为本发明所述车辆在前后车体相同角度转动时的运动示意图二；

图中：

1移动铰接支座一， 2横向油缸一， 3横向油缸二，

4移动铰接支座二， 5后车体， 6左转向油缸，

7固定铰接支座二， 8左俯仰油缸， 9固定铰接支座四，

10移动铰接支座四， 11横向油缸四， 12右俯仰油缸，

13固定铰接支座三， 14横向油缸三， 15移动铰接支座三，

16前车体， 17右转向油缸， 18固定铰接支座一，

19铰接机构；

201法兰盘一， 202固定螺栓一， 203法兰盘二，

204固定螺栓二， 205法兰盘三， 206固定螺栓三，

207紧固螺母一， 208调整螺母一， 209球头丝杠一，

210紧固螺母二， 211调整螺母二， 212球头丝杠二，

213固定螺栓组；

401关节轴承；

501导向槽， 502内侧限位槽， 503外侧限位槽；

1001销轴， 1002螺母， 1003垫片，

1004支撑套筒。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施例如下：

实施例一：

本实施例一公开了一种铰接特种车辆的铰接机构，如图1和图2所示，所述车辆铰接机构连接在后车体5和前车体16之间，为左右对称结构。包括移动铰接支座一1、横向油缸一2、横向油缸二3、移动铰接支座二4、左转向油缸6、固定铰接支座二7、左俯仰油缸8、固定铰接支座四9、移动铰接支座四10、横向油缸四11、右俯仰油缸12、固定铰接支座三13、横向油缸三14、移动铰接支座三15、右转向油缸17和固定铰接支座一18。

所述横向油缸一2和横向油缸二3对称安装在车辆的后车体5上。在所述后车体5的中间位置开设有一个长方形的横向油缸安装槽，在横向油缸安装槽两侧分别对称开设有两个横向的直线滑道；所述横向油缸一2和横向油缸二3沿水平横向对称地设置在所述横向油缸安装槽内，横向油缸一2和横向油缸二3的缸体端分别通过卧式法兰组件固定安装在后车体5的横向油缸安装槽内，横向油缸一2和横向油缸二3的推杆端分别伸入两侧的直线滑道内；移动铰接支座一1和移动铰接支座二4分别对应安装在两侧的直线滑道内，横向油缸一2的推杆端与对应直线滑道内的移动铰接支座一1的一端相连，横向油缸二3的推杆端与对应直线滑道内的移动铰接支座二4的一端相连。

所述横向油缸三14和横向油缸四11对称安装在车辆的前车体16上。与后车体5相对应地，在所述前车体16的中间位置开设有一个长方形的横向油缸安装槽，在横向油缸安装槽两侧分别对称开设有两个横向的直线滑道；所述横向油缸三14和横向油缸四11沿水平横向对称地设置在前车体16的横向油缸安装槽内，横向油缸三14和横向油缸四11的缸体端分别通过卧式法兰组件固定安装在前车体16的横向油缸安装槽内，横向油缸三14和横向油缸四11分别伸入两侧的直线滑道；移动铰接支座三15和移动铰接支座四10分别对应安装在两侧的直线滑道内，横向油缸三14的推杆端与对应直线滑道内的移动铰接支座三15的一端相连，横向油缸四11的推杆端与对应直线滑道内的移动铰接支座四10的一端相连。

所述横向油缸一2、横向油缸二3、横向油缸三14和横向油缸四11在液压回路上分别对应的通过安装分配阀来控制实现移动铰接支座一1、移动铰接支座二4、移动铰接支座三15和移动铰接支座四10在直线滑道内的直线往复移动。

所述左转向油缸6和右转向油缸17左右对称设置在所述铰接机构两侧，其中：所述左转向油缸6的推杆端部通过关节轴承与移动铰接支座二4另一端球头铰接，所述左转向油缸6的缸体端部通过销轴与移动铰接支座四10另一端铰接；所述右转向油缸17的推杆端部通过关节轴承与移动铰接支座一1另一端球头铰接，所述右转向油缸17的缸体端部通过销轴与移动铰接支座三15另一端铰接；在所述左转向油缸6和右转向油缸17的推拉带动下，所述铰接机构带动对应的车辆进行转向动作。

在所述横向油缸一2的推拉作用下，移动铰接支座一1在后车体5右侧的直线滑道内直线往复运动，实现横向油缸一2和右转向油缸17之间铰接点位置变化；

在所述横向油缸二3的推拉作用下，移动铰接支座二4在后车体5左侧的直线滑道内直线往复运动，实现横向油缸二3和左转向油缸6之间铰接点位置变化；

在所述横向油缸三14的推拉作用下，移动铰接支座三15在前车体16右侧的直线滑道内直线往复运动，实现横向油缸三14和右转向油缸17之间铰接点位置变化；

在所述横向油缸四11的推拉作用下，移动铰接支座四10在前车体16左侧的直线滑道内直线往复运动，实现横向油缸四11和左转向油缸6之间铰接点位置变化。

所述左俯仰油缸8和右俯仰油缸12左右对称设置在所述铰接机构两侧，其中：所述左俯仰油缸8的推杆端部通过关节轴承与固定铰接支座二7球头铰接，左俯仰油缸8的缸体端部通过销轴与固定铰接支座四9铰接；所述右俯仰油缸12的推杆端部通过关节轴承与固定铰接支座一18球头铰接，右俯仰油缸12的缸体端部通过销轴与固定铰接支座三13铰接。

所述固定铰接支座一18与固定铰接支座二7左右对称设置，固定在后车体5的上侧，并位于横向油缸一2和横向油缸二3的安装位置下方；所述固定铰接支座三13与固定铰接支座四9左右对称设置，固定在前车体16的下侧，并远位于所述横向油缸三14和所述横向油缸四11的安装位置下方，使得所述左俯仰油缸8和右俯仰油缸12在后车体5和前车体16之间斜向布置。在所述左俯仰油缸8和右俯仰油缸12的推拉作用下，所述铰接机构带动对应的车辆进行俯仰动作。

上述横向油缸一2、横向油缸二3、横向油缸三14和横向油缸四11与对应车体之间通过卧式法兰组件安装连接的方式均相同，以所述横向油缸一2与后车体5之间的安装连接关系为例阐述如下：

如图3和图4所示，所述横向油缸一2通过卧式法兰组件固定安装在后车体5的横向油缸安装槽一内，所述卧式法兰组件由沿着横向油缸一2的缸体依次设置的法兰盘一201、法兰盘二203和法兰盘三205组成，法兰盘一201、法兰盘二203和法兰盘三205均为门框形，其中，法兰盘一201的顶部中间位置通过固定螺栓一202与横向油缸一2缸体一端固定连接，法兰盘一201的底部两侧通过固定螺栓组213与后车体5的横向油缸安装槽一槽底固定连接，实现横向油缸一2缸体一端与后车体5的固定安装；法兰盘二203的顶部中间位置通过固定螺栓二204与横向油缸一2缸体中部固定连接，法兰盘二203的底部两侧通过固定螺栓组213与后车体5的横向油缸安装槽一槽底固定连接，实现横向油缸一2缸体中部与后车体5的固定安装；法兰盘三205的顶部中间位置通过固定螺栓三206与横向油缸一2缸体另一端固定连接，法兰盘三205的底部两侧通过固定螺栓组213与后车体5的横向油缸安装槽一槽底固定连接，实现横向油缸一2缸体另一端与后车体5的固定安装。

此外，由于所述法兰盘一201、法兰盘二203和法兰盘三205的内侧面为平面，而横向油缸一2的外表面为弧面，在所述法兰盘一201、法兰盘二203和法兰盘三205与横向油缸一2的外侧之间留有间隙，为防止横向油缸一2与相应的法兰盘之间发生窜动，在所述横向油缸一2的顶部两侧与所述法兰盘一201、法兰盘二203和法兰盘三205所形成的间隙内，分别通过球头丝杠进行填充，实现对横向油缸一2与法兰盘一201、法兰盘二203和法兰盘三205之间的锁紧。其中，球头丝杠一209沿横向依次穿过横向油缸一2顶部一侧与法兰盘一201、法兰盘二203和法兰盘三205之间的间隙，在球头丝杠一209的球头端分别螺纹连接有调整螺母一208和紧固螺母一207，通过旋转调整螺母一208可带动球头丝杠一209沿轴向运动进而调整其在对应间隙内的位置，实现充分安装在对应间隙内，待调整螺母一208调整完毕后，旋拧紧固螺母一207将调整螺母一208与球头丝杠一209锁紧固定，进而实现通过球头丝杠一209将横向油缸一2顶部一侧与法兰盘一201、法兰盘二203和法兰盘三205之间锁紧。

与球头丝杠一209相对称地，球头丝杠二212沿横向依次穿过横向油缸一2顶部另一侧与法兰盘一201、法兰盘二203和法兰盘三205之间发的间隙，且球头丝杠二212的安装连接方式与球头丝杠一209相同，在球头丝杠二212的球头端分别螺纹连接有调整螺母二211和紧固螺母二210，通过调整螺母二211调整球头丝杠二212的位置后，通过紧固螺母二210将调整螺母二211与球头丝杠二212锁紧固定，进而实现通过球头丝杠二212将横向油缸一2顶部另一侧与法兰盘一201、法兰盘二203和法兰盘三205之间锁紧。

上述左转向油缸6和右转向油缸17的安装连接方式相同，以所述左转向油缸6为安装连接方式例阐述如下：

如图5所示，所述左转向油缸6的推杆端部通过关节轴承401球头铰接在移动铰接支座二4上，且所述关节轴承401安装在移动铰接支座二4上；所述左转向油缸6的缸体端部通过销轴铰接在移动铰接支座四10上，其中，在移动铰接支座四10对应的销轴孔两端分别安装有一个支撑套筒1004，所述销轴1001通过支撑套筒1004穿过移动铰接支座四10的销轴孔后，两端通过螺纹连接螺母1002实现轴向限位，且在所述螺母1002与支撑套筒1004的外端面之间设有垫圈1003。

上述移动铰接支座一1、移动铰接支座二4、移动铰接支座三15和移动铰接支座四10所在的直线滑道结构均相同，如图6所示，在直线滑道的横向两端分别设有限位槽，分别为靠近所述铰接机构纵向中轴线的内侧限位槽502和靠近所述铰接机构边缘的外侧限位槽503。内侧限位槽的外端面与外侧限位槽的内端面分别与移动铰接支座的对应一端外轮廓形状相匹配，且在内侧限位槽与外侧限位槽之间的直线滑道内侧壁上开设有与移动铰接支座对应一侧外轮廓形状相匹配的导向槽501。

所述移动铰接支座一1、移动铰接支座二4、移动铰接支座三15和移动铰接支座四10分别在依次对应的横向油缸一2、横向油缸二3、横向油缸三14和横向油缸四11的带动下沿着对应直线滑道内的导向槽直线运动，横向油缸拉着对应的移动铰接支座沿着导向槽向内侧运动，直至与内侧限位槽匹配接触连接，或横向油缸推着对应的移动铰接支座沿着导向槽向外侧运动，直至与外侧限位槽匹配接触连接，当移动铰接支座运动匹配安置在对应的限位槽内以后，当车辆发生转向时，转向油缸施加在对应移动铰接支座上的载荷将通过对应的限位槽传递至对应的前车体或后车体，避免了对应的横向油缸承载过大载荷。

如图8a所示，当所述移动铰接支座一1与移动铰接支座二4分别在横向油缸一2和横向油缸二3的拉力作用下运动至内侧限位槽，所述移动铰接支座三15和移动铰接支座四10分别在横向油缸三14和横向油缸四11的推力作用下运动至外侧限位槽时，连接在移动铰接支座一1与移动铰接支座三15之间的右转向油缸17与前车体16之间的夹角和连接在移动铰接支座二4与移动铰接支座四10之间的左转向油缸6与前车体16之间的夹角均为锐角，且锐角角度相等。

如图9a所示，当所述移动铰接支座一1与移动铰接支座二4分别在横向油缸一2和横向油缸二3的推力作用下运动至外侧限位槽，所述移动铰接支座三15和移动铰接支座四10分别在横向油缸三14和横向油缸四11的拉力作用下运动至内侧限位槽时，连接在移动铰接支座一1与移动铰接支座三15之间的右转向油缸17与前车体16之间的夹角和连接在移动铰接支座二4与移动铰接支座四10之间的左转向油缸6与前车体16之间的夹角均为钝角，且钝角角度相等。

如图10a所示，当所述移动铰接支座一1与移动铰接支座二4分别在横向油缸一2和横向油缸二3的推力作用下运动至外侧限位槽，所述移动铰接支座三15和移动铰接支座四10分别在横向油缸三14和横向油缸四11的推力作用下运动至外侧限位部时，连接在移动铰接支座一1与移动铰接支座三15之间的右转向油缸17与前车体16之间的夹角和连接在移动铰接支座二4与移动铰接支座四10之间的左转向油缸6与前车体16之间的夹角均为直角。

如图11a所示，当所述移动铰接支座一1与移动铰接支座二4分别在横向油缸一2和横向油缸二3的拉力作用下运动至内侧限位槽，所述移动铰接支座三15和移动铰接支座四10分别在横向油缸三14和横向油缸四11的拉力作用下运动至内侧限位槽时，连接在移动铰接支座一1与移动铰接支座三15之间的右转向油缸17与前车体16之间的夹角和连接在移动铰接支座二4与移动铰接支座四10之间的左转向油缸6与前车体16之间的夹角均为直角。

实施例二：

本实施例二公开了一种铰接车辆，如图7所示，所述车辆由前车体16、后车体5以及铰接机构19组成。所述铰接机构19采用上述实施例一中所述的特种车辆铰接机构。所述铰接机构19安装连接在所述前车体16和后车体5之间，在所述铰接机构19的控制下，车辆实现转向、俯仰和扭转动作。

车辆转向动作的实现是通过转向油缸的主动伸缩来完成，具体实现过程是：车辆对前后车体上的横向油缸进行主动伸缩，进而带动左转向油缸和右转向油缸伸缩，使后车体相对于前车体摆动，或者前车体相对于后车体摆动，实现转向。车辆俯仰动作的实现是通过俯仰油缸的主动伸缩来完成，具体实现过程是：车辆对左俯仰油缸和右俯仰油缸进行主动伸缩，后车体通过俯仰油缸绕着前车体上的固定铰接支座中的销轴进行旋转，使得后车体抬起下落完成俯仰动作，从而提高车辆的越垂直障碍的能力。车辆扭转动作的实现是当车辆经过非结构路面时通过铰接机构的被动调节功能来完成，具体实现过程是：前、后车体通过转向油缸和俯仰油缸的组合动作，使得前、后车体相对角度根据地形改变扭转角度来自适应非结构路面，使得车辆的轮胎可以与地面充分贴合，从而增强车辆的驱动能力。

其中，车辆转动形式包括：“前车体大角度转动后车体小角度转动”、“后车体大角度转动前车体小角度转动”以及“前后车体相同角度转动”。

车辆在转向过程中，左转向油缸6和右转向油缸17分别提供车辆所需要的推力和拉力，左转向油缸6和右转向油缸17产生的推拉力通过移动铰接支座三15和移动铰接支座四10作用到前车体16上，进而产生转向驱动力矩，实现前车体16绕其质心的一个转角；同样地，左转向油缸6和右转向油缸17产生的推拉力通过移动铰接支座一1和移动铰接支座二4作用到后车体5上，进而产生转向驱动力矩，实现后车体5绕其质心的一个转角，从而完成车辆的转向过程。

车辆在转向过程中，左俯仰油缸8和右俯仰油缸12根据前车体16和后车体5转动的角度，绕着固定铰接支座一18和固定铰接支座二7中的关节轴承进行随动，运动不会发生干涉；所述左俯仰油缸8和右俯仰油缸12不仅能完成车辆的俯仰运动，而且还能够在车辆直线行驶过程中，通过与左转向油缸6和右转向油缸17的共同锁死来保持车辆直线行驶的稳定性，不会产生车辆左右晃动的情形。

实施例三：

本实施例三公开了一种铰接车辆转向控制方法，所述铰接车辆为上述实施例二中的车辆，所述铰接车辆的前车体与后车体之间安装实施例一所述的特种车辆铰接机构。

所述车辆转向控制方法包括：“前车体大角度转动后车体小角度转动”、“后车体大角度转动前车体小角度转动”和“前后车体相同角度转动”三种形式的转向控制方法；其中：

如图8a和图8b所示，所述前车体大角度转动后车体小角度转动的转向控制过程如下：

如图8a所示，横向油缸一2和横向油缸二3分别将移动铰接支座一1与移动铰接支座二4拉至内侧限位槽，横向油缸三14和横向油缸四11分别将移动铰接支座三15和移动铰接支座四10推至外侧限位槽，各移动铰接支座分别对应嵌置在限位槽内，此时，连接在移动铰接支座一1与移动铰接支座三15之间的右转向油缸17与前车体16之间的夹角，和连接在移动铰接支座二4与移动铰接支座四10之间的左转向油缸6与前车体16之间的夹角均为锐角，且锐角角度相等，所述铰接机构19作用于前车体16的转向驱动力矩大于作用于后车体5的转向驱动力矩，前车体16率先克服转向阻力矩进行转向，如图8b所示，从而实现前车体大角度转动后车体小角度转动，该种转向形式适用于铰接特种车辆前进时过狭窄路口的转向情形。

如图9a和图9b所示，所述后车体大角度转动前车体小角度转动的转向控制过程如下：

如图9a所示，横向油缸一2和横向油缸二3分别将移动铰接支座一1与移动铰接支座二4推至外侧限位槽，横向油缸三14和横向油缸四11分别将移动铰接支座三15和移动铰接支座四10拉至内侧限位槽，各移动铰接支座分别对应嵌置在限位槽内，此时，连接在移动铰接支座一1与移动铰接支座三15之间的右转向油缸17与前车体16之间的夹角，和连接在移动铰接支座二4与移动铰接支座四10之间的左转向油缸6与前车体16之间的夹角均为钝角，且钝角角度相等，与之相对应的，连接在移动铰接支座一1与移动铰接支座三15之间的右转向油缸17与后车体5之间的夹角，和连接在移动铰接支座二4与移动铰接支座四10之间的左转向油缸6与后车体5之间的夹角均为锐角，且锐角角度相等，所述铰接机构19作用于后车体5的转向驱动力矩大于作用于前车体16的转向驱动力矩，后车体5率先克服转向阻力矩进行转向，如图9b所示，从而实现后车体大角度转动前车体小角度转动，该种转向形式适用于铰接特种车辆倒进时过狭窄路口的转向情形。

所述前后车体相同角度转动的转向控制过程如下：

如图10a和图10b所示，横向油缸一2和横向油缸二3分别将移动铰接支座一1与移动铰接支座二4推至外侧限位槽，横向油缸三14和横向油缸四11分别将移动铰接支座三15和移动铰接支座四10推至外侧限位槽，各移动铰接支座分别对应嵌置在限位槽内，此时，连接在移动铰接支座一1与移动铰接支座三15之间的右转向油缸17与前车体16之间的夹角，和连接在移动铰接支座二4与移动铰接支座四10之间的左转向油缸6与前车体16之间的夹角均为90度，所述铰接机构19作用于前车体16的转向驱动力矩与作用于后车体5的转向驱动力矩相等，前车体16与后车体5同时克服转向阻力矩进行转向，如图10b所示，从而实现前后车体相同角度转动，该种转向形式适用于铰接特种车辆在空旷场地小半径转向的情形；

如图11a和图11b所示，横向油缸一2和横向油缸二3分别将移动铰接支座一1与移动铰接支座二4拉至内侧限位槽，横向油缸三14和横向油缸四11分别将移动铰接支座三15和移动铰接支座四10拉至内侧限位槽，各移动铰接支座分别对应嵌置在限位槽内，此时，连接在移动铰接支座一1与移动铰接支座三15之间的右转向油缸17与前车体16之间的夹角，和连接在移动铰接支座二4与移动铰接支座四10之间的左转向油缸6与前车体16之间的夹角均为90度，所述铰接机构19作用于前车体16的转向驱动力矩与作用于后车体5的转向驱动力矩相等，前车体16与后车体5同时克服转向阻力矩进行转向，如图10b所示，从而实现前后车体相同角度转动，该种转向形式适用于铰接特种车辆在空旷场地小半径转向的情形。

Claims (6)

1.一种车辆铰接机构，其特征在于：

包括：横向油缸、转向油缸、俯仰油缸、移动铰接支座和固定铰接支座；

所述横向油缸两两一组对应安装在车辆的前车体和后车体上，每组横向油缸均左右对称设置，所述横向油缸一端固定在车体上，另一端与移动铰接支座相连，带动移动铰接支座沿着直线滑道横向水平往复直线运动；

两个所述转向油缸左右对称设置，转向油缸一端与一组横向油缸一侧的移动铰接支座铰接，转向油缸另一端与另一组横向油缸同一侧的移动铰接支座铰接，其中，所述转向油缸的推杆端部通过关节轴承与对应的移动铰接支座球头铰接，所述转向油缸的缸体端部通过销轴与对应的移动铰接支座铰接；

两个俯仰油缸左右对称设置，俯仰油缸的两端分别通过固定铰接支座与前车体和后车体相连，其中，所述俯仰油缸的推杆端部通过关节轴承与对应的固定铰接支座球头铰接，所述俯仰油缸的缸体端部通过销轴与对应的固定铰接支座铰接。

2.如权利要求1所述的车辆铰接机构，其特征在于：

所述横向油缸通过卧式法兰组件固定安装在对应车体上开设的横向油缸安装槽内；

所述卧式法兰组件包括三个沿着横向油缸缸体设置的法兰盘，所述法兰盘顶部通过螺栓与横向油缸缸体固定，所述法兰盘底部通过螺栓与车体固定；

所述横向油缸的缸体外表面与法兰盘的内表面之间通过球头丝杠锁紧；

所述球头丝杠的端部配有调节螺母和锁紧螺母。

3.如权利要求1所述的车辆铰接机构，其特征在于：

所述直线滑道的内端设有内侧限位槽，外端设有外侧限位槽；所述内侧限位槽的外端面与移动铰接支座的一端外轮廓形状相匹配，所述外侧限位槽的内端面与移动铰接支座的另一端外轮廓形状相匹配；且在内侧限位槽与外侧限位槽之间的直线滑道内侧壁上开设有与移动铰接支座侧面外轮廓形状相匹配的导向槽。

4.如权利要求3所述的车辆铰接机构，其特征在于：

当前车体和后车体上对应侧的两组横向油缸中，有一组油缸带动对应的移动铰接支座运动至内侧限位槽，另一组油缸带动对应的移动铰接支座运动至外侧限位槽时，运动至内侧限位槽的移动铰接支座所连接的转向油缸与相应车体直线滑道内侧之间的夹角为钝角，运动至外侧限位槽的移动铰接支座所连接的转向油缸与相应车体直线滑道内侧之间的夹角为锐角；

当前车体和后车体上对应侧的两组横向油缸，都带动对应的移动铰接支座运动至内侧限位槽时，或者都带动对应的移动铰接支座运动至外侧限位槽时，移动铰接支座所连接的转向油缸与相应车体直线滑道内侧之间的夹角均为直角。

5.一种铰接车辆，其特征在于：

由前车体、后车体以及铰接机构组成，所述铰接机构为权利要求1～4中任一所述车辆铰接机构；

所述铰接机构前后且左右对称地安装连接在前车体与后车体之间，带动所述车辆转向、俯仰及扭转。

6.一种如权利要求5所述铰接车辆的转向控制方法，其特征在于：其中，

1）对于前车体大角度转动后车体小角度转动的转向控制过程为：

与后车体对应安装的一组横向油缸带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道的内端，与前车体对应安装的一组横向油缸带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道的外端；

2）对于后车体大角度转动前车体小角度转动的转向控制过程为：

与后车体对应安装的一组横向油缸带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道的外端，与前车体对应安装的一组横向油缸带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道的内端；

3）对于前后车体相同角度转动的转向控制过程为：

与后车体对应安装的一组横向油缸，以及与前车体对应安装的一组横向油缸分别同时带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道内端或外端。

Images