CN113404741A - 驱动缸、车辆转向系统和车辆 - Google Patents

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任秀枝
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Abstract

本公开提供了一种驱动缸、车辆转向系统和车辆。驱动缸包括：缸体，具有活塞腔；活塞组件，包括位于所述活塞腔内的活塞及与所述活塞连接的活塞杆，所述活塞组件沿所述缸体的轴向可往复移动地设置；和制动装置，与所述活塞驱动连接，被配置为制动所述活塞和对所述活塞解除制动。本公开实施例的驱动缸可以实现活塞及活塞组件的位置调节和位置锁定。

Description

驱动缸、车辆转向系统和车辆
技术领域
本公开涉及车辆技术领域，特别涉及一种驱动缸、转向系统和车辆。
背景技术
工程车辆广泛采用多轴转向技术。多轴转向技术可分为机械式转向系统、液压助力转向系统、全液压转向系统、电控液压转向系统等。多轴转向技术中应用较多是前桥液压助力转向与后桥电控液压转向组合布置，这种方案既利于保证转向系统的安全性和可靠性，又满足多轴转向车辆机动性、灵活性的需要。
电控液压转向系统包含电气部分和机械部分两部分。电气部分主要由各类传感器控制单元构成，如车速传感器、车轮转角传感器、ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)等。机械部分包括电比例方向阀、转向缸、油管、泵等。
发明人已知的相关技术中，电控液压转向系统的转向缸的工作原理与普通液压缸相同，在转向时油液推动活塞移动带动活塞杆伸缩，通过与活塞杆连接的转向拉杆、转向节臂等机构带动转向节和车轮转动。
转向缸是用于车辆的后桥转向的车辆转向系统中的直接执行元件，其控制方式相对独立，由电比例方向阀直接控制油液的流量和方向，实现对转向速度与方向的控制。布置在后轮上的角度传感器用来实时监测车轮的转动量，ECU采集角度传感器的数据作为转向的依据之一，同时在转向过程中，将后轮转角实时反馈到ECU，实现对车轮偏转角的动态补偿，最终达到对车轮转角的精确控制。
为了满足多轴转向系统的可靠性和安全性，在用于后桥转向的车辆转向系统中还需布置中位锁定油缸。中位锁定油缸是一种具有特殊结构的液压缸，缸体内置两个活塞，将缸体分成三个腔室，活塞杆尾部位于中间腔室，在正常转向时，两活塞处于浮动状态，活塞杆可跟随系统转向动作自由伸缩，当需要中位锁定时，两端腔室通油，中间腔室回油，使两活塞向中间限位块移动，限制活塞杆处于中位，达到中位锁定的目的。
以上相关技术中，对于重型车辆，单个转向缸往往不能提供足够的转向力，因此一个车桥上一般需要布置两个转向缸和一个中位锁定油缸。
发明内容
本公开的目的在于提供一种驱动缸、车辆转向系统和车辆。
本公开第一方面提供一种驱动缸，包括：
缸体，具有活塞腔；
活塞组件，包括位于所述活塞腔内的活塞及与所述活塞连接的活塞杆，所述活塞组件沿所述缸体的轴向可往复移动地设置；和
制动装置，与所述活塞驱动连接，被配置为制动所述活塞和对所述活塞解除制动。
在一些实施例的驱动缸中，所述制动装置包括盘式制动装置或直线制动装置。
在一些实施例的驱动缸中，所述制动装置包括：
静摩擦片，与所述缸体相对固定地设置；和
动摩擦片，与所述活塞驱动连接。
在一些实施例的驱动缸中，还包括传动装置，所述制动装置与所述活塞组件通过所述传动装置连接。
在一些实施例的驱动缸中，所述传动装置包括丝杠螺母副。
在一些实施例的驱动缸中，所述活塞组件具有轴向安装孔，所述丝杠螺母副包括：
螺母，与所述活塞组件同轴地设置于所述活塞组件的所述轴向安装孔内；和
丝杠，第一端与所述制动装置固定连接，第二端位于所述轴向安装孔内，所述丝杠与所述螺母螺纹配合或通过滚珠配合。
在一些实施例的驱动缸中，所述缸体包括缸筒和分别位于所述缸筒的轴向两端的第一端盖和第二端盖，所述第一端盖具有内部空间，所述制动装置位于所述内部空间内，所述丝杠的第一端的端头伸入所述第一端盖的内部空间内，所述活塞杆穿过所述第二端盖。
在一些实施例的驱动缸中，所述第一端盖的所述内部空间的内壁远离所述缸筒的一端设有安装槽，所述丝杠的第一端的端头位于所述安装槽内。
在一些实施例的驱动缸中，所述驱动缸还包括丝杠支承及密封装置，所述丝杠支承及密封装置设置于所述第一端盖上，所述丝杠的第一端密封地支撑于所述丝杠支承及密封装置上以使所述内部空间与所述活塞腔隔离。
在一些实施例的驱动缸中，还包括位置检测装置，所述位置检测装置被配置为检测代表所述活塞相对于所述缸体的轴向位置的轴向位置信息。
在一些实施例的驱动缸中，所述位置检测装置包括：
第一接近开关，设置于所述缸体上，被配置为检测所述活塞的第一轴向位置信息，所述轴向位置信息包括所述第一轴向位置信息；和
第二接近开关，沿所述缸体的轴向间隔地设置于所述缸体上，被配置为检测所述活塞的第二轴向位置信息，所述轴向位置信息包括所述第二轴向位置信息。
在一些实施例的驱动缸中，所述第一接近开关和所述第二接近开关的轴向距离与所述活塞的轴向长度相等。
在一些实施例的驱动缸中，
所述驱动缸包括传动装置，所述传动装置位于所述制动装置与所述活塞组件之间，所述制动装置与所述活塞组件通过所述传动装置连接，所述传动装置包括丝杠螺母副；
所述位置检测装置包括编码器，所述编码器被配置为检测所述丝杠螺母副的丝杠的转角信息。
在一些实施例的驱动缸中，所述位置检测装置还包括锥齿轮副，所述锥齿轮副包括：
第一锥齿轮，固定设置于所述丝杠的第一端；和
第二锥齿轮，与所述第一锥齿轮啮合，所述编码器与所述第二锥齿轮同轴连接。
在一些实施例的驱动缸中，还包括控制装置，所述控制装置与所述位置检测装置和所述制动装置信号连接，被配置为在所述轴向位置信息表明所述活塞的当前轴向位置与目标锁定位置一致时向所述制动装置发出操纵所述制动装置执行制动动作的制动指令以制动所述活塞。
本公开第二方面提供一种车辆转向系统，包括本公开第一方面所述的驱动缸。
本公开第三方面提供一种车辆，包括本公开第二方面所述的车辆转向系统。
在一些实施例的车辆中，所述车辆转向系统用于所述车辆的后桥转向。
基于本公开提供的驱动缸，由于包括与活塞驱动连接的制动装置，制动装置可以制动活塞和对活塞解除制动。在活塞被制动装置执行制动动作而制动时，驱动缸的活塞组件相对于缸体的位置被锁定，在制动装置未执行制动动作时，活塞被解除制动，活塞相对于缸体的位置受驱动该驱动缸动作的控制油路控制。因此，该驱动缸可以实现活塞及活塞组件的位置调节和位置锁定。
在车辆转向系统中采用该驱动缸作为转向缸时，转向缸可在实现转向功能的同时承担位置锁定功能，从而无需另外设置中位锁定油缸，利于提高车辆转向系统的集成度、降低车辆转向系统的成本。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1为本公开一实施例的驱动缸的主要结构示意图。
图2为本公开另一实施例的驱动缸的主要结构示意图。
图3为图1和图2所示实施例的控制原理框图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
在实现本公开的过程中，发明人发现，相关技术的车辆转向系统转向缸有活塞位置锁定需求时，需要额外布置中位锁定油缸，导致车辆转向系统集成度不高，不利于缩减空间和节省成本。另外，中位锁定油缸只能把车辆行驶位置锁定在直线行驶状态，不能满足任意位置锁定的功能需求。由于后轮转角数据采集需要角度传感器，需要一定的布置空间且不利于降低成本。
如图1至图3所示，本公开实施例提供一种驱动缸，包括缸体10、活塞组件20和制动装置30。缸体10具有活塞腔14。活塞组件20包括位于活塞腔14内的活塞21及与活塞21连接的活塞杆22，活塞组件20沿缸体10的轴向可往复移动地设置。制动装置30与活塞21驱动连接，被配置为制动活塞21和对活塞21解除制动。
根据本公开实施例的驱动缸，由于包括与活塞21驱动连接的制动装置30，制动装置可以制动活塞21和对活塞21解除制动。在活塞21被制动装置30执行制动动作而制动时，驱动缸的活塞组件20相对于缸体10的位置被锁定，在制动装置30未执行制动动作时，活塞21被解除制动，活塞21相对于缸体10的位置受驱动该驱动缸动作的控制油路控制。因此，采用本公开实施例的驱动缸可以实现活塞21及活塞组件20的位置调节和位置锁定。
在车辆转向系统中采用该驱动缸作为转向缸时，转向缸可在实现转向功能的同时承担位置锁定功能，从而无需另外设置中位锁定油缸，利于提高车辆转向系统的集成度、降低车辆转向系统的成本。
制动装置30可以包括盘式制动装置，通过对旋转运动的制动实现对活塞位置的锁定，控制方式可为液控、电控型制动装置。制动装置30也可以包括直线制动装置，如导轨式、电磁式直线制动机构。
在图1至图3所示的实施例中，制动装置30包括盘式制动装置，具体包括静摩擦片31和动摩擦片32。静摩擦片31与缸体10相对固定地设置。动摩擦片32与活塞21驱动连接。因此，通过动摩擦片32与静摩擦片31之间的配合和解除配合，可以实现对活塞21及活塞组件20的制动及解除制动。在活塞21及活塞组件20被制动装置30制动时，活塞21及活塞组件20相对于缸体10的位置被锁定，在活塞21及活塞组件20被解除制动时，活塞21及活塞组件20的位置受驱动该驱动缸动作的液压油路控制。
在一些实施例中，如图1和图2所示，驱动缸还包括传动装置50。制动装置30与活塞组件20通过传动装置50连接。传动装置50位于制动装置30与活塞组件20之间。
在一些实施例中，传动装置50例如可以包括丝杠螺母副。丝杠螺母副传动简单可靠，利于采用盘式制动装置实现长距离及可变距离制动，利于将驱动缸的活塞21及活塞组件20锁定于需要的目标锁定位置。
如图1至图3所示，在一些实施例中，驱动缸还包括位置检测装置40，位置检测装置40被配置为检测代表活塞21相对于缸体10的轴向位置的轴向位置信息。设置位置检测装置40利于确定活塞21的实时轴向位置，利于判断活塞21及活塞组件20是否到达需要锁定的位置，合理确定制动装置30的制动时机。
位置检测装置40可包括一个或多个位置监测传感器。所用位置监测传感器例如可以是接近开关、编码器43等，能够满足驱动缸的活塞21的特定位置或连续位置检测功能需要。位置检测装置40可集成于缸体10上，也可布放于外部结构件上，通过监测外部结构件的运动间接获取活塞21的位置。
如图1所示，在一些实施例中，位置检测装置40包括第一接近开关41和第二接近开关42。第一接近开关41设置于缸体10上，被配置为检测活塞21的第一轴向位置信息。第二接近开关42沿缸体的轴向间隔地设置于缸体10上，被配置为检测活塞21的第二轴向位置信息。轴向位置信息包括第一轴向位置信息和第二轴向位置信息。
在一些实施例中，第一接近开关41和第二接近开关42的轴向距离与活塞21的轴向长度相等。该设置利于判断活塞21是否到达指定的目标锁定位置。
如图2所示，在一些实施例中，驱动缸包括传动装置50，传动装置50位于制动装置30与活塞组件20之间，制动装置30与活塞组件20通过传动装置50连接，传动装置50包括丝杠螺母副；位置检测装置40可以包括编码器43，编码器43被配置为检测丝杠螺母副的丝杠52的转角信息，轴向位置信息包括转角信息。
如图2所示，在一些实施例中，位置检测装置40还包括锥齿轮副44，锥齿轮副44包括第一锥齿轮441和第二锥齿轮442。第一锥齿轮441固定设置于丝杠52的第一端。第二锥齿轮442与第一锥齿轮441啮合，编码器43与第二锥齿轮442同轴连接。
通过编码器43可以测得丝杠52的转动角度，而该转动角度可以进一步换算为与丝杠52配合的螺母51的轴向移动距离，也即可得出活塞21的移动距离，从而可以测算活塞21的轴向位置。其中，设置锥齿轮副44利于编码器的灵活布置。
如图1至图3所示，在一些实施例中，驱动缸还包括控制装置70。控制装置70与位置检测装置40和制动装置30信号连接，被配置为在轴向位置信息表明活塞21的当前轴向位置与目标锁定位置一致时向制动装置30发出操纵制动装置30执行制动动作的制动指令以制动活塞21。
本实施例中，控制装置70与位置检测装置40和制动装置30信号连接，根据活塞21的轴向位置信息与目标锁定位置向制动装置30发出制动指令以制动活塞21，可以使活塞21到达目标锁定位置时使活塞21及活塞组件20相对于缸体10的位置锁定，利于将活塞21及活塞组件20精准地锁定于目标锁定位置。
控制装置70可以实现为用于执行本公开所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称：PLC)、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，简称：DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称：ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称：FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
相关技术的车辆转向系统中位锁定油缸只能把车辆行驶位置锁定在直线行驶状态，而本公开实施例的驱动缸由于设置了控制装置70和位置检测装置40，可以设置为根据控制装置70给定的目标锁定位置锁定活塞组件20的位置，利于满足更多位置锁定的功能需求。由于将活塞21的轴向位移信息采集功能集成到驱动缸中，该驱动缸作为车辆转向系统的转向缸使用时，可以无须单独布置检测车轮转动量的角度传感器，利于提高车辆转向系统的集成度、降低车辆转向系统的成本。
本公开还提供一种车辆转向系统，包括前述实施例的驱动缸。采用该驱动缸的车辆转向系统具有前述实施例的驱动缸具有的优点。由于无需设置中位锁定油缸，集成度相对较高，利于缩减空间和节省成本。
本公开实施例还提供一种车辆，包括前述实施例的车辆转向系统。例如，车辆转向系统用于驱动后桥转动的后桥转向系统。该车辆典型地可以为工程车辆。该车辆与本公开实施例的车辆转向系统具有相同的优点。
以下结合图1至图3对本公开一些实施例的驱动缸的结构和工作原理作进一步说明。
如图1至图3所示，驱动缸包括缸体10、活塞组件20、制动装置30、位置检测装置40、传动机构50、丝杠支承及密封装置60和控制装置70。
缸体10具有活塞腔14，包括缸筒11和分别位于缸筒11的轴向两端的第一端盖12和第二端盖13。如图1和图2所示，第一端盖12位于缸筒的左端，第二端盖13位于缸筒11的右端。缸筒11的中心孔构成活塞腔14。第一端盖12内部具有内部空间123。第一端盖12外侧右端连接有球头连接结构G。在车辆转向系统中采用该驱动缸作为转向缸时，该球头连接结构G与车辆转向系统的其它部件，如拉杆连接。
活塞组件20包括活塞21及与活塞21连接的活塞杆22。活塞组件20沿缸体10的轴向可往复移动地设置，活塞21位于缸体10的活塞腔14内。活塞杆22的第一端与活塞21固定连接，活塞杆22例如可以与活塞一体设置。活塞组件20内部具有轴向安装孔23。轴向安装孔23为从活塞组件20的第一端延伸至第二端的盲孔。活塞杆22的第二端穿过第二端盖13向右伸出。如图1和图2所示，活塞杆22的第二端连接有球头连接结构G，在车辆转向系统中采用该驱动缸作为转向缸时，该球头连接结构G与车辆转向系统的其它部件，如拉杆连接。
制动装置30与活塞21驱动连接。制动装置30用于制动活塞21和对活塞21解除制动。如图1和图2所示，制动装置30为盘式制动装置，具体包括静摩擦片31和动摩擦片32。制动装置30位于第一端盖12的内部空间123内。静摩擦片31与缸体10相对固定地设置，如图1和图2所示，静摩擦片31固定在第一端盖12上。动摩擦片32与活塞21通过作为传动装置50的丝杠螺母副与活塞21驱动连接。因此，通过控制装置70对动摩擦片32与静摩擦片31之间的配合和解除配合，可以实现对活塞21及活塞组件20的制动及解除制动。如图1和图2所示，制动装置30通过液控方式操作。在活塞21及活塞组件20被制动装置30制动时，活塞21及活塞组件20的位置被锁定，在活塞组件20被解除制动时，活塞21及活塞位置受驱动该驱动缸动作的液压油路控制。液压油路包括设置于第一端盖12上的用于流通控制制动装置30的动摩擦片32动作的液压油的制动油道121。
位置检测装置40被配置为检测活塞21相对于缸体10的轴向位置信息。如图1所示，位置检测装置40包括第一接近开关41和第二接近开关42。
传动装置50位于制动装置30与活塞组件20之间，制动装置30与活塞组件20通过传动装置50连接。如图1和图2所示，传动机构50包括丝杠螺母副。丝杠螺母副包括螺母51和丝杠52。螺母51与活塞组件20通过螺钉可拆卸地同轴设置于活塞组件20的轴向安装孔23内。丝杠52的第一端与制动装置30的动摩擦片32固定连接，第二端位于轴向安装孔23内，且丝杠52与螺母51螺纹配合或通过滚珠配合。该设置使传动装置结构简单，传动稳定，易于准确锁定活塞的位置以及及时解除锁定。
如图1和图2所示，制动装置30位于第一端盖12的内部空间123内，丝杠52的第一端的端头伸入第一端盖12的内部空间123内，活塞杆22穿过第二端盖13。该设置利于驱动缸各运动部件的合理布局，利于防止驱动缸各运动部件之间发生干涉。
如图1和图2所示，丝杠螺母副将活塞21的平动以丝杠52转动的形式传递到制动装置30，丝杠52的第一端连接制动装置30的动摩擦片32上，动摩擦片32固定不动则可实现对丝杠52的制动，即实现驱动缸的活塞位置锁定。
丝杠支承及密封装置60设置于第一端盖12上，丝杠52的第一端密封地支撑于丝杠支承及密封装置60上以使内部空间123与活塞腔14隔离。该设置利于防止丝杠52与第一端盖12之间的间隙发生泄漏，利于驱动缸稳定工作，也利于使活塞21处于准确的工作位置。
如图1和图2所示，丝杠支承及密封装置60位于第一容纳腔内并固定于第一端盖12上，丝杠支承及密封装置60具有中心孔，丝杠52穿设于支承及密封装置60的中心孔内，从而支撑于支承及密封装置60上。在支承及密封装置60的中心孔与丝杠52之间可以设置密封结构，如密封圈、石墨盘根等，以实现二者之间的密封，防止丝杠与第一端盖12之间的间隙发生泄漏。
如图1和图2所示，第一端盖12的内部空间123的内壁远离缸筒的一端设有安装槽122，丝杠52的第一端的端头位于安装槽122内。该设置利于丝杠52得到更好的支撑，从而利于减少丝杠52的变形，例于防止活塞21沿轴向运动时发生卡滞现象。
控制装置70与制动装置30和位置检测装置40信号连接。在位置检测装置40检测的轴向位置信息表明活塞21的当前轴向位置与目标锁定位置一致时，控制装置70向制动装置30发出操纵制动装置30执行制动动作的制动指令以制动活塞21。
在图1所示的实施例中，位置检测装置40的第一接近开关41与控制装置70信号连接，被配置为检测活塞21的第一轴向位置信息，轴向位置信息包括第一轴向位置信息，位置检测装置40的第二接近开关42与控制装置70信号连接，被配置为检测活塞21的第二轴向位置信息，轴向位置信息包括第二轴向位置信息。
本实施例中，控制装置70与位置检测装置40和制动装置30信号连接，根据活塞21的轴向位置信息和目标锁定位置向制动装置30发出操纵制动装置30执行制动动作的制动指令，可以锁定活塞21及活塞组件20相对于缸体10的位置，从而在有驱动缸位置锁定的需求时无需在驱动缸外再单独设置位置锁定油缸，如中位锁定油缸。
在采用图1所示实施例的驱动缸作为转向缸的车辆转向系统中，位置检测装置40包括第一接近开关41和第二接近开关42的设置方式，适于将活塞21锁定于特定的目标锁定位置。
如图1和图3所示，在一般转向情况下，制动装置30不工作(不执行制动动作)，丝杠52在螺母51带动下自由转动，活塞21在油液作用下被左右推动，与活塞21连接的球头连接结构G随之作相对于缸体10伸缩运动，带动车辆转向系统的其它部件动作，实现正常的左右转向。
当需要对活塞21的位置锁定时，控制装置70首先根据活塞21的轴向位置信息判断活塞21的位置并发送控制指令使活塞21向目标锁定位置运动，直到活塞21运动到目标锁定位置图1所示实施例中为两接近开关中间的位置，当控制装置70检测到两个接近开关的信号后，即控制驱动活塞21运动的液压油路的液压阀关闭以停止油液供给，并打开制动装置30的制动油路，静摩擦片31和动摩擦片32贴合，丝杠52、活塞21及活塞组件20、与活塞杆22连接的球头连接结构G的位置被锁定。
设置两个接近开关检测活塞21的轴向位置可以实现特定目标锁定位置锁定活塞21，既可满足活塞21准确定位的要求，又能在锁定指令下达后，使活塞21向正确的方向运动到目标锁定位置。由于在活塞21轴向长度范围内接近开关均有信号，因此无法通过一个接近开关是否有信号来准确判断活塞21是否运动到锁定位置，布放两个接近开关，并使两者轴向距离等于活塞21的轴长长度，此时控制装置70只在同时接收到两个接近开关信号的情况下才判定活塞21处于指定位置，其他情况判定活塞21均并未达到指定锁定位置。
设置两个开关的另一个重要原因在于控制系统收到指定目标锁定位置锁定活塞21的指令后，能够控制活塞21第一时间朝指定的目标锁定位置运动，而不会向相反方向运动而远离目标锁定位置。实现这种功能的逻辑是：在控制装置70收到指定的目标锁定位置锁定活塞21的信号后，首先确定最后一次采集到活塞21位置的接近开关，如为左侧的第一接近开关41，可判断活塞21处于左侧，则控制油液推动活塞21向右运动直到达到目标锁定位置，反之亦然。
图1中设置两个接近开关只是位置检测装置的一个示例，位置检测装置的设置方式可以有多种，只要能提供活塞的轴向位置信息即可。例如，图1所示的实施例的基础上，如果要实现在多个特定的目标锁定位置锁定活塞的位置，可以增加与控制装置70信号连接的接近开关的数量，并合理设置接近开关的位置，即可选择将活塞锁定于哪一个目标锁定位置。
图2所示的实施例与图1所示实施例的区别在于位置检测装置40的结构不同。如图2所示，位置检测装置40包括编码器43和锥齿轮副44。
如图2所示，编码器43被配置为检测丝杠52的转角信息，轴向位置信息包括转角信息。锥齿轮副44包括第一锥齿轮441和第二锥齿轮442。第一锥齿轮441位于内部空间123内，固定设置于丝杠52的第一端。第二锥齿轮442位于内部空间123内，与第一锥齿轮441啮合。编码器43与第二锥齿轮442同轴连接。编码器43通过测量第二锥齿轮442的转动角度可以测得丝杠22的转动角度并作为转角信息实时反馈至控制装置70，控制装置70可以转角信息测算出活塞21的轴向位置。
在采用图2所示实施例的驱动缸作为转向缸的车辆转向系统中，位置检测装置40包括编码器43的设置方式，适于将活塞21锁定于一定范围内任意的目标锁定位置。由于编码器43采集的是丝杠52连续的转角信息，且丝杠52的转动量、活塞21的伸缩量与车轮的转动角度具有一一对应关系，可通过获取转角信息和上述传动关系计算出车轮的转动量，因此车辆转向系统中实际上已将车轮角度的监测功能集成到驱动缸中。
如图2和图3所示，在一般转向情况下，活塞21在油液作用下被推动，制动装置30不工作，丝杠螺母副跟随活塞21运动，车辆转向系统实现正常的左右转向，同时控制装置70实时采集编码器43的数据判断车轮的转动量，当车轮已转动指定偏转量后停止油液供给，实现对转向的实时反馈和精准控制。
在收到在某一目标锁定位置锁定活塞21的指令后，控制装置70采集编码器43的数据以获得活塞21的当前轴向位置，经过计算得出下一步活塞21的运动方向和运动量，控制油液推动活塞21到达预定的目标锁定位置后，发出制动指令使制动装置30执行制动动作，活塞21的位置锁定。
在需要在轮胎到达某一轮胎目标位置锁定时，控制装置70首先采集编码器43的数据，计算活塞21和轮胎的位置，根据这些信息，判断活塞21下一步的运动方向和速度，以此控制油液的方向和流量，待控制装置70检测到轮胎运动到指定位置后，控制装置70即向制动装置30下达制动指令，操纵制动装置30执行制动动作使活塞21位置锁定，从而锁定车轮位置。
根据以上描述可知，本公开以上实施例提出了一种集成特定位置或一定范围内任意位置锁定功能的驱动缸。该驱动缸例如可以应用于车辆，如工程车辆的车辆转向系统中作为转向缸使用，由于转向缸中集成了中位锁定油缸的中位锁定功能，从而无需设置中位锁定油缸，可以提高车辆转向系统的集成度，降低生产成本。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。

Claims (18)

1.一种驱动缸，其特征在于，包括：
缸体(10)，具有活塞腔(14)；
活塞组件(20)，包括位于所述活塞腔(14)内的活塞(21)及与所述活塞(21)连接的活塞杆(22)，所述活塞组件(20)沿所述缸体(10)的轴向可往复移动地设置；和
制动装置(30)，与所述活塞(21)驱动连接，被配置为制动所述活塞(21)和对所述活塞(21)解除制动。
2.根据权利要求1所述的驱动缸，其特征在于，所述制动装置(30)包括盘式制动装置或直线制动装置。
3.根据权利要求1所述的驱动缸，其特征在于，所述制动装置(30)包括：
静摩擦片(31)，与所述缸体(10)相对固定地设置；和
动摩擦片(32)，与所述活塞(21)驱动连接。
4.根据权利要求1所述的驱动缸，其特征在于，还包括传动装置(50)，所述制动装置(30)与所述活塞组件(20)通过所述传动装置(50)连接。
5.根据权利要求4所述的驱动缸，其特征在于，所述传动装置(50)包括丝杠螺母副。
6.根据权利要求5所述的驱动缸，其特征在于，所述活塞组件(20)具有轴向安装孔(23)，所述丝杠螺母副包括：
螺母(51)，与所述活塞组件(20)同轴地设置于所述活塞组件(20)的所述轴向安装孔(23)内；和
丝杠(52)，第一端与所述制动装置(30)固定连接，第二端位于所述轴向安装孔(23)内，所述丝杠(52)与所述螺母(51)螺纹配合或通过滚珠配合。
7.根据权利要求6所述的驱动缸，其特征在于，所述缸体(10)包括缸筒(11)和分别位于所述缸筒(11)的轴向两端的第一端盖(12)和第二端盖(13)，所述第一端盖(12)具有内部空间(123)，所述制动装置(30)位于所述内部空间(123)内，所述丝杠(52)的第一端的端头伸入所述第一端盖(12)的内部空间(123)内，所述活塞杆(22)穿过所述第二端盖(13)。
8.根据权利要求7所述的驱动缸，其特征在于，所述第一端盖(12)的所述内部空间(123)的内壁远离所述缸筒的一端设有安装槽(122)，所述丝杠(52)的第一端的端头位于所述安装槽(122)内。
9.根据权利要求7所述的驱动缸，其特征在于，所述驱动缸还包括丝杠支承及密封装置(60)，所述丝杠支承及密封装置(60)设置于所述第一端盖(12)上，所述丝杠(52)的第一端密封地支撑于所述丝杠支承及密封装置(60)上以使所述内部空间(123)与所述活塞腔(14)隔离。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的驱动缸，其特征在于，还包括位置检测装置(40)，所述位置检测装置(40)被配置为检测代表所述活塞(21)相对于所述缸体(10)的轴向位置的轴向位置信息。
11.根据权利要求10所述的驱动缸，其特征在于，所述位置检测装置(40)包括：
第一接近开关(41)，设置于所述缸体(10)上，被配置为检测所述活塞(21)的第一轴向位置信息，所述轴向位置信息包括所述第一轴向位置信息；和
第二接近开关(42)，沿所述缸体的轴向间隔地设置于所述缸体(10)上，被配置为检测所述活塞(21)的第二轴向位置信息，所述轴向位置信息包括所述第二轴向位置信息。
12.根据权利要求11所述的驱动缸，其特征在于，所述第一接近开关(41)和所述第二接近开关(42)的轴向距离与所述活塞(21)的轴向长度相等。
13.根据权利要求10所述的驱动缸，其特征在于，
所述驱动缸包括传动装置(50)，所述传动装置(50)位于所述制动装置(30)与所述活塞组件(20)之间，所述制动装置(30)与所述活塞组件(20)通过所述传动装置(50)连接，所述传动装置(50)包括丝杠螺母副；
所述位置检测装置(40)包括编码器(43)，所述编码器(43)被配置为检测所述丝杠螺母副的丝杠(52)的转角信息。
14.根据权利要求13所述的驱动缸，其特征在于，所述位置检测装置(40)还包括锥齿轮副(44)，所述锥齿轮副(44)包括：
第一锥齿轮(441)，固定设置于所述丝杠(52)的第一端；和
第二锥齿轮(442)，与所述第一锥齿轮(441)啮合，所述编码器(43)与所述第二锥齿轮(442)同轴连接。
15.根据权利要求1至9中任一项所述的驱动缸，其特征在于，还包括控制装置(70)，所述控制装置(70)与所述位置检测装置(40)和所述制动装置(30)信号连接，被配置为在所述轴向位置信息表明所述活塞(21)的当前轴向位置与目标锁定位置一致时向所述制动装置(30)发出操纵所述制动装置(30)执行制动动作的制动指令以制动所述活塞(21)。
16.一种车辆转向系统，包括转向缸，其特征在于，所述转向缸为根据权利要求1至15中任一项所述的驱动缸。
17.一种车辆，包括车辆转向系统，其特征在于，所述车辆转向系统包括权利要求16所述的车辆转向系统。
18.根据权利要求17所述的车辆，其特征在于，所述车辆转向系统用于所述车辆的后桥转向。
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