CN201941837U - 八轴汽车底盘起重机及其转向控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种八轴汽车底盘的转向控制系统，该系统包括用于驱动车轮转向的机械驱动装置、液压驱动装置和转向控制装置，机械驱动装置分别驱动第一、第二、第三和第四转向轴上的车轮转向，第五、第六、第七和第八转向轴上分别设有中位锁定油缸和转向油缸，各中位锁定油缸和转向油缸的伸出端均与相应转向轴的转向节臂连接形成连锁机构，转向控制装置根据转向模式接通或断开相应的中位锁定油缸以及转向油缸的进油和回油油路，驱动相应转向轴上的车轮转向。本实用新型通过机械驱动装置和液压驱动装置分别驱动不同转向轴上的车轮转向，提供了包括公路行驶和场地作业等多种转向模式。在此基础上，本实用新型还提供一种应用该转向控制系统的起重机。

Description

八轴汽车底盘起重机及其转向控制系统

技术领域

本实用新型涉及汽车操控系统，具体涉及一种八轴汽车底盘起重机及其转向控制系统。

背景技术

为了满足工程缩短工期、提高效率以及降低成本的需要，多轴大吨位汽车底盘越来越广泛地应用于全地面起重机械等工程机械。

众所周知，多轴大吨位汽车底盘的转向控制系统是相当复杂的，以八轴全地面起重机为例，现有的八轴全地面起重机的转向装置一般均采用连杆式机械转向机构，并辅以液压助力系统，每个转向轴的转向角度由整个转向机构的转向杆系的布置决定。图1示出了现有技术的一种八轴全地面起重机的连杆式机械转向机构示意图，请参见图1，顺时针转动方向盘1时，转向信号由方向盘1传递至转向器2并带动其上的转向垂臂绕转向器2的输出轴转动相应的角度，转向垂臂通过第一拉杆总成3拉动第一摇臂4绕铰点A1逆时针转动，于是在第一摇臂4的带动下，第二拉杆总成5推动第二摇臂7绕铰点A2逆时针转动，这样，第二摇臂7拉动第三拉杆总成6向右运动，从而拉动与第一转向轴L1上的车轮对应的转向节臂移动，使第一转向轴L1上的车轮向右转向；第四拉杆总成8推动与第二轴转向轴L2上的车轮对应的转向节臂移动，使第二转向轴L2上的车轮向右转向；同时，第五拉杆总成9使第三摇臂10绕铰点A3逆时针转动，以此类推，第六拉杆总成11使第三转向轴L3上的车轮向右转向，第七拉杆总成12使第四摇臂13绕铰点A4逆时针转动，第八拉杆总成14推动第四转向轴L4上的车轮向右转向，第九拉杆总成15拉动第六摇臂16绕铰点A5逆时针转动，第十拉杆总成17和第十一拉杆总成19通过第六摇臂18铰接，于是，推动第七摇臂21绕铰点A6顺时针转动，第十二拉杆总成20向推动 第七转向轴L7上的车轮向左转向，第十三拉杆总成22拉动第八转向轴L8上的车轮向左转向。以上为车辆在公路行驶模式下，顺时针转动方向盘时，各转向轴上的车轮转向变化过程，逆时针操纵方向盘，第一、第二、第三、第四、第七和第八转向轴上的车轮的转向方向与前述各车轮的转向方向相反，在此不再赘述。

对于八轴全地面起重机而言，由于第五和第六轴转向轴位于其回转座圈前后，受空间的限制，机械转向机构无法布置到第五和第六转向轴，因此，现有的八轴全地面起重机第五和第六转向轴上的车轮不能参与转向过程；另外，同样是由于空间受限，第十拉杆总成17也无法由转向锁死装置替代(转向锁死装置是由前、后两个组件组合而成的杆件结构，能够提供前、后两个组件的锁死和解锁两种状态，在锁死状态下，前、后两个组件等效于一个刚性的拉杆，可以将转向角度向后面的转向轴传递，而在解锁的状态下，前、后两个组件之间可以自由转动，于是转向角度无法向后面的转向轴传递，转向锁死装置目前在六轴全地面起重机的转向控制系统中广泛采用，用于实现第五和第六转向轴机械驱动和液压驱动转向的切换)，因此，第七和第八转向轴上的车轮只能跟随第一转向轴上的车轮的转向而同时转向，并且第七和第八转向轴上的车轮的转向方向与第一转向轴上的车轮的转向方向相反。

根据以上描述可知，现有的八轴全地面起重机，通过机械转向机构控制第一、第二、第三、第四和第七、第八转向轴上的车轮进行转向，其中第五和第六转向轴上的车轮不参与转向。很明显，采用这种机械转向机构方式进行转向控制存在以下一些不足：

第一、只能提供一种转向模式，即公路行驶转向模式，不能获取更多的转弯直径，车辆的弯道通过能力弱；

第二，由机械转向机构控制相应转向轴上的车轮进行转向，如果设置在某一转向轴上的车轮被卡住，或者转向传动机构与附近的零部件存在运动干涉，液压助力系统会把转向油缸提供的动力通过转向拉杆总成传递到 其他部件上，从而会导致局部转向杆系的受力超过其许用应力范围而出现断裂现象，给驾驶员带来生命危险。

第三，若机械转向机构的设计不合理，不同转向轴的转角彼此不协调，会导致轮胎局部非正常磨损，降低车辆行驶安全性。

有鉴于此，亟待针对现有结构进行优化设计，以满足八轴汽车底盘转向操纵的稳定性以及弯道通过能力和机动灵活性的要求，减少轮胎局部非正常磨损，并且当车速较高时，使后四根转向轴上的车轮自动保持中位锁定状态，保证行驶安全。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种八轴汽车底盘的转向控制系统，使八轴车辆具有多个转弯直径，同时具有灵敏的转向响应、操纵稳定性强并且轮胎磨损量小。在此基础上，本实用新型还提供了一种具有该转向控制系统的八轴汽车底盘起重机。

本实用新型提供的八轴汽车底盘的转向控制系统，包括用于驱动车轮转向的机械驱动装置和液压驱动装置以及转向控制装置，所述机械驱动装置包括方向盘和由方向盘驱动的拉杆式转向传动机构，所述拉杆式转向传动机构具有四个输出端，分别用于连接驱动第一、第二、第三和第四转向轴上的车轮转向的转向节臂；所述液压驱动装置包括分别固定设置在第五、第六、第七和第八转向轴上的中位锁定油缸和驱动相应转向轴上的车轮转向的转向油缸；各转向轴上的所述中位锁定油缸和转向油缸的伸出端均与相应转向轴的转向节臂连接，形成连锁机构；所述转向控制装置根据转向模式输出控制信号，以接通或断开所述中位锁定油缸以及转向油缸的进油油路和回油油路。

优选地，所述转向控制装置包括输入面板、检测单元和控制单元，所述输入面板上设有小转弯转向模式、蟹行模式和后轴中位锁定转向模式三种工况转向模式选择键；所述检测单元根据车速信号输出当前车辆处于低 速、中速或者高速公路行驶的转向模式信号，根据用户选择的相应选择键输出当前车辆所处的相应工况转向模式信号；所述控制单元根据所述转向模式信号输出所述控制信号。

优选地，每个所述中位锁定油缸的进油油路上分别设置有进油电磁开关阀，接收所述控制信号接通或断开相应所述中位锁定油缸的进油油路；每个所述转向油缸的进油油路上分别设置有电磁比例换向阀，接收所述控制信号接通或断开相应所述转向油缸的进油油路以及调整所述转向油缸的进油流量；第五、第六、第七和第八转向轴的中位锁定与解锁，由相应转向轴上的所述进油电磁开关阀、回油电磁开关阀以及所述电磁比例换向阀接收所述控制信号接通或断开相应的进油、回油油路来实现。

优选地，每个转向轴上的所述中位锁定油缸的回油油路上分别设有回油电磁开关阀，且与该中位锁定油缸进油油路上的进油电磁开关阀以及相应转向轴上的所述电磁比例换向阀联动。

优选地，第五和第六转向轴上的所述中位锁定油缸的回油油路连通，该连通油路与系统回油油路连通且连通油路上设有第一回油电磁开关阀，第五和第六转向轴上的至少一个所述中位锁定油缸的进油油路上的进油电磁开关阀和所述第一回油电磁开关阀分别接收所述控制信号，接通至少一个第五和第六转向轴上的所述中位锁定油缸的进油油路；第七和第八转向轴上的所述中位锁定油缸的回油油路连通，该连通油路与系统回油油路连通且连通油路上设有第二回油电磁开关阀，第七和第八转向轴上的至少一个所述中位锁定油缸的进油油路上的进油电磁开关阀和所述第二回油电磁开关阀分别接收所述控制信号，接通至少一个第七和第八转向轴上的所述中位锁定油缸的进油油路。

优选地，第五、第六、第七和第八转向轴上分别设有连杆，每个所述连杆的中部分别铰接在相应的转向轴上，相应转向轴上的所述中位锁定油缸和转向油缸的伸出端分别与所述连杆的两端部铰接；每个所述连杆分别与用于连接相应的转向节臂，以驱动相应转向轴上的车轮转向。

优选地，所述拉杆式转向传动机构包括第一摇臂、第二摇臂和第三摇臂以及第一拉杆总成、第二拉杆总成、第三拉杆总成、第四拉杆总成、第五拉杆总成、第六拉杆总成和第七拉杆总成，第一摇臂位于第一、第二转向轴之间且其中部用于与八轴汽车底盘铰接；第二摇臂位于第二、第三转向轴之间且其上端用于与八轴汽车底盘铰接；第三摇臂位于第四、第五转向轴之间且其上端用于与八轴汽车底盘铰接；第一拉杆总成的一端与所述第一摇臂的上端铰接，另一端用于与八轴汽车底盘上的转向垂臂的输出端铰接；第二拉杆总成的一端与所述第一摇臂的下端铰接，另一端用于与所述第一转向轴上的转向节臂的输入端铰接；第三拉杆总成的一端与所述第一摇臂的下端铰接，另一端用于与所述第二转向轴上的转向节臂的输入端铰接；第四拉杆总成的两端分别与所述第一、第二摇臂的下端铰接；第五拉杆总成的一端与所述第二摇臂的下端铰接，另一端与所述第三转向轴上的转向节臂的输入端铰接；第六拉杆总成的两端分别与所述第二、第三摇臂的中部铰接；第七拉杆总成的一端与所述第三摇臂的下端铰接，另一端用于与所述第四转向轴上的转向节臂的输入端铰接。

优选地，在低速公路行驶转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号：接通每个所述中位锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路，且第五转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同、第六、第七和第八转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相反；

在中速公路行驶转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号：接通第五、第七和第八转向轴上的所述中位锁定油缸的进油油路，并断开第六转向轴上的所述中位锁定油缸的进油油路；接通驱动第五、第六和第七转向轴上的车轮转向的所述转向油缸的进油油路，并断开驱动第六转向轴上的车轮转向的所述转向油缸的进油油路；第五转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同，第七、第八转向轴上的车轮在相应转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向相反，第六转 向轴上的车轮不进行转向；

在高速公路行驶的转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号：断开每个所述中位锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路。

优选地，在小转弯转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号：接通每个所述中位锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路，且第五转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同、第六、第七和第八转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相反。

优选地，所述控制单元分别输出控制信号：接通每个所述中位锁定油缸的进油油路和每个所述转向油缸的进油油路，且第五、第六、第七和第八转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同。

优选地，在后轴中位锁定转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号：断开每个所述中位锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路。

本实用新型提供的八轴汽车底盘起重机，具有控制各轴车轮转向的转向控制系统，所述转向控制系统具体如前所述的八轴汽车底盘的转向控制系统。

本实用新型提供的八轴汽车底盘的转向控制系统，第一、第二、第三和第四转向轴上的车轮转向由机械驱动装置实现，第五、第六、第七和第八转向轴上的车轮分别根据转向控制装置由液压驱动装置实现。与现有技术相比，本方案大大减少了杆系结构，并通过液压驱动装置控制各后侧车轴上车轮的转向，大大提高了整机车轮的转向定位精度；同时，在保证所有车轮的转向角度都近似满足阿克曼定理的条件下，提供了多种不同的转弯直径，以适应不同转向模式的需要，大大减少了轮胎的磨损，进一步提高了车轮转向时的转向角控制精度；另外，第五、第六、第七和第八转向轴上的中位锁定油缸和驱动相应转向轴上的车轮转向的转向油缸形成连锁机构，可有效规避非正常状态下转向油缸的动力传递至其他部件而出现断 裂的现象出现，因此，提高了控制系统的工作可靠性。

本实用新型提供的八轴汽车底盘的转向控制系统的一种优选方案中，根据车速信号自动获得当前车辆处于低速、中速或者高速公路行驶的转向模式，并发出控制信号控制相应的第五、第六、第七和第八转向轴上的车轮进行相应的转向，特别是在高速公路行驶转向模式下，自动锁定第五、第六、第七和第八转向轴上的中位锁定油缸，使这些转向轴上的车轮保持直线行驶状态，不参与转向，大大提高了高速行车的安全性。

本实用新型提供的八轴汽车底盘的转向控制系统的一种优选方案中，提供了后轴中位锁定转向模式，在后轴中位锁定转向模式下，控制单元分别输出控制信号：断开每个中位锁定油缸和每个转向油缸的进油油路，也就是说，在后轴中位锁定转向模式下，第五、第六、第七和第八转向轴上的车轮只能沿直线行驶，从而确保行车安全。后轴中位锁定转向模式适用于以下三种情形：(1)当车辆高速行驶时，车辆自动启动后轴中位锁定转向模式；(2)当液压驱动装置或转向控制装置等任何一个环节出现故障、第一与第二转向轴上的车轮的转角误差大、角度传感器线束脱落等等，为确保车辆行驶安全性，车辆自动启动后轴中位锁定模式，第五、第六、第七、第八转向轴上的车轮不再参与转向；(3)根据车辆带载情况，驾驶员在车辆静止时，也可以手动切换转向模式开关到后轴中位锁定模式。

在本实用新型提供的八轴汽车底盘的转向控制系统的另一种优选方案中，每个转向轴上的中位锁定油缸的回油油路上分别设有回油电磁开关阀，且与该中位锁定油缸进油油路上设置的进油电磁开关阀以及相应转向轴上的电磁比例换向阀联动，从而保证了中位锁定油缸在中位锁定时始终保持在中位状态，避免了由于系统压力损失导致的中位锁定油缸活塞杆的波动。

附图说明

图1是现有技术中的八轴全地面起重机机械转向机构示意图；

图2是现有技术中的八轴全地面起重机转向原理图；

图3是具体实施方式中所述的实现第一、第二、第三和第四转向轴上的车轮转向的机械驱动装置的示意图；

图4是第五转向轴上的中位锁定油缸和转向油缸组成的连锁机构的一种具体实例示意图；

图5具体实施方式中所述的实现第五、第六、第七和第八转向轴上的车轮转向的液压驱动装置液压原理图；

图6是图5所示的液压驱动装置中的中位锁定油缸和转向油缸与第一、第二控制阀组的连接示意图；

图7是具体实施方式中所述低速公路行驶转向模式的转向原理示意图；

图8是具体实施方式中所述中速公路行驶转向模式的转向原理示意图；

图9是具体实施方式中所述高速公路行驶转向模式的转向原理示意图；

图10是具体实施方式中所述小转弯转向模式的转向原理示意图；

图11是具体实施方式中所述蟹行模式的转向原理示意图；

图12是具体实施方式中所述后轴中位锁定转向模式的转向原理示意图；

图13是具体实施方式中所述中位锁定油缸的结构示意图；

图14图示出了该起重机的整体结构示意图。

图中：

L1-第一转向轴、L2-第二转向轴、L3-第三转向轴、L4-第四转向轴、L5-第五转向轴、L6-第六转向轴、L7-第七转向轴、L8-第八转向轴；

1-方向盘、2-转向器、3-第一拉杆总成、4-第一摇臂、5-第二拉杆总成、6-第三拉杆总成、7-第二摇臂、8-第四拉杆总成、9-第五拉杆总成、10-第三摇臂、11-第六拉杆总成、12-第七拉杆总成、13-第四摇臂、14-第八拉杆 总成、15-第九拉杆总成、16-第六摇臂、17-第十拉杆总成、18-第六摇臂、19-第十一拉杆总成、20-第十二拉杆总成、21-第七摇臂、22-第十三拉杆总成；

101-方向盘、102-转向器、103-第一拉杆总成、104-第二拉杆总成、105-第一摇臂、106-第三拉杆总成、107-第四拉杆总成、108-第二摇臂、109-第五拉杆总成、110-第六拉杆总成、111-第七拉杆总成、112-第三摇臂；

501、511-第五转向轴上的左、右车轮，502、512-第五转向轴上的左、右转向油缸，602、612-第六转向轴上的左、右转向油缸，702、712-第七转向轴上的左、右转向油缸，802、812-第八转向轴上的左、右转向油缸，504、604、704、804-第五、第六、第七、第八转向轴上的中位锁定油缸，505-连杆，506-铰接轴，507-拉杆，508-第一控制阀组，808-第二控制阀组，509、609、709、809-第五、第六、第七、第八转向轴用第三控制阀组；

901-缸体，902-右活塞，903-活塞杆，904-中位腔，905-有杆腔，906-无杆腔，907-中间活塞，908-中位定位块，909-左活塞。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种八轴汽车底盘的转向控制系统，以使采用该汽车底盘的载重汽车或全地面起重机等工程机械具有多个转弯直径，从而具有灵敏的转向响应、更强的操纵稳定性并且轮胎磨损量较小。下面结合说明书附图说明本实用新型的具体实施方式。

不失一般性，本文以八轴全地面起重机为例进行详细说明，请参见图14，该图示出了该起重机的整体结构示意图。需要说明的是，本实用新型提供的技术方案并不仅限于应用在八轴全地面起重机上，对其他采用八轴汽车底盘的工程机械均适用。本文中提到的八轴，自车头至车尾依次定义为第一转向轴L1、第二转向轴L2、第三转向轴L3、第四转向轴L4、第五转向轴L5、第六转向轴L6、第七转向轴L7和第八转向轴L8。该八轴全地面起重机的底盘、卷扬装置及吊臂装置等功能部件与现有技术相同，本 领域的技术人员基于现有技术完全可以实现，本文不再赘述。

基于现有的八轴全地面起重机仅具有公路行驶转向模式一种转向模式，本实用新型增加了小转弯转向模式、蟹行模式和后轴中位锁定转向模式三种；并且在公路行驶转向模式下，设置了低速、中速和高速公路行驶三种转向模式，因此，采用本具体实施方式的八轴汽车底盘共有六种转向模式，也就相当于提供了六种转弯直径，大大提高了八轴汽车底盘的转向操控性能，具有灵敏的转向响应、更强的操纵稳定性并且轮胎磨损量较小。

在具体实施方式中，该八轴汽车底盘的转向控制系统包括用于驱动车轮转向的机械驱动装置和液压驱动装置以及转向控制装置。第一、第二、第三和第四转向轴上的车轮分别由机械驱动装置驱动其转向，第五、第六、第七和第八转向轴上的车轮分别由液压驱动装置驱动其转向。

机械驱动装置包括方向盘和由方向盘驱动的拉杆式转向传动机构，拉杆式转向传动机构具有四个输出端，分别用于连接驱动第一、第二、第三和第四转向轴上的车轮转向的转向节臂。请参见图3，该图示出了实现第一、第二、第三和第四转向轴上的车轮转向的机械驱动装置的示意图。

如图3所示，机械驱动装置包括方向盘101和拉杆式转向传动机构。拉杆式转向传动机构包括第一摇臂105、第二摇臂108和第三摇臂112以及第一拉杆总成103、第二拉杆总成104、第三拉杆总成106、第四拉杆总成107、第五拉杆总成109、第六拉杆总成110和第七拉杆总成111，第一摇臂105设置在第一、第二转向轴L1、L2之间且其中部用于与八轴汽车底盘铰接，第二摇臂108设置在第二、第三转向轴L2、L3之间且其上端用于与八轴汽车底盘铰接，第三摇臂位于第四、第五转向轴之间且其上端用于与八轴汽车底盘铰接，方向盘101通过转向传动器102将转向信号传递至转向器，并带动转向器上的转向垂臂绕转向器的输出轴转动相应的角度。第一拉杆总成103的一端连接在转向垂臂的输出端上，另一端与第一摇臂105的上端铰接，第一摇臂105的下端分别与第二拉杆总成104和第三拉杆总成106的一端铰接，第二拉杆总成104的另一端作为拉杆式转向 传动机构的第一个输出端，与驱动第一转向轴上的车轮转向的转向节臂铰接，第三拉杆总成106的另一端作为拉杆式转向传动机构的第二个输出端，与驱动第二转向轴上的车轮转向的转向节臂铰接。第四拉杆总成107的两端分别与第一、第二摇臂105、108的下端铰接，第六拉杆总成110的两端分别与第二、第三摇臂108、112的中部铰接，第五拉杆总成109的一端与第二摇臂108的下端铰接，另一端作为拉杆式转向传动机构的第三个输出端，与驱动第三转向轴上的车轮转向的转向节臂铰接，第七拉杆总成111的一端与第三摇臂112的下端铰接，另一端作为拉杆式转向传动机构的第四个输出端，与驱动第四转向轴上的车轮转向的转向节臂铰接。当第一摇臂105随方向盘101的顺时针转动进行顺时针转动时，在第一拉杆总成103的带动下，第一摇臂105绕其中部的铰点转动一定的角度，于是，第二拉杆总成104带动第一转动轴上的车轮向右转向，第三拉杆总成106带动第二转向轴上的车轮向右转向，第五拉杆总成109带动第三转向轴上的车轮向右转向，第七拉杆总成111带动第四转向轴上的车轮向右转向。反之，当摇臂106随方向盘逆时针转动而进行逆时针转动时，第一、第二、第三、第四转向轴上的车轮均分别向左转向。

液压驱动装置包括分别设置在第五、第六、第七和第八转向轴上的中位锁定油缸和驱动相应转向轴上的车轮进行转向的转向油缸。每个中位锁定油缸和转向油缸的伸出端均与相应转向轴的转向节臂连接形成连锁结构，即如果中位锁定油缸的进油和回油油路均断开，则中位锁定油缸处于锁定状态，由于转向节臂与中位锁定油缸的伸出端连接，因此，转向节臂就被锁定了不能移动，此时，即使接通转向油缸的进油和回油油路，也无法带动转向节臂移动从而驱动相应的车轮实现转向。下面以其中的一根转向轴(第五转向轴)为例，对实现这种连锁机构的一种具体实施例加以说明。

请参见图4，图4是第五转向轴上的中位锁定油缸和转向油缸组成的连锁机构的一种具体实施例示意图。左、右车轮501、511分别通过转向节 设置在第五转向轴503(即L5)的两端，中位锁定油缸504和转向油缸分别固定设置在第五转向轴503的两侧，其中，左、右转向油缸502、512分别用于驱动左、右车轮501、511转向(以图4中图面的上方为右，下方为左)。连杆505的中部铰接在第五转向轴503的右端部，中位锁定油缸504和右转向油缸512的伸出端分别铰接在连杆505的两端，连杆505与右车轮511的转向节臂连接，用于驱动右车轮511实现转向。左转向油缸502的伸出端连接在左车轮501的转向节臂上，左、右车轮501、511上的转向节臂通过拉杆507连接形成连杆机构，以此实现左、右转向节臂之间的联动。当中位锁定油缸504的进油和回油油路均接通时，如果在方向盘的控制下右转向油缸512伸出，则在拉杆507的作用下左转向油缸502缩回，连杆505绕铰接轴506逆时针转动，于是带动中位锁定油缸504缩回，从而带动左、右车轮501、511向左转向；反之，如果右转向油缸512缩回，则在拉杆507的作用下左转向油缸502伸出，连杆505绕铰接轴506顺时针转动，带动中位锁定油缸504伸出，带动左、右车轮501、511向右转向。但是，如果中位锁定油缸504的进油和回油油路均断开，则中位锁定油缸504锁死，于是连杆505的位置固定，不能绕铰接轴506转动，因此左、右转向油缸502、512无法实现伸缩，也就不能带动转向节臂使左、右车轮501、511进行转向，从而实现了只有在中位锁定油缸504解锁(进油和回油油路均接通)的情况下，才能操纵车轮进行转向。

转向控制装置根据转向模式输出的控制信号，接通或断开中位锁定油缸以及转向油缸的进油油路和回油油路，从而控制相应转向轴上的车轮进行转向。转向控制装置包括检测单元、输入面板和控制单元，检测单元和控制单元的功能分别由单片机通过编程实现。输入面板上设有小转弯转向模式、蟹行模式和后轴中位锁定转向模式三种工况转向模式选择选择键。检测单元根据车辆当前的发动机转速以及变速箱的档位实时采集获得当前车辆的车速信号，并自动输出当前车辆处于低速、中速或者高速公路行驶的转向模式信号(这里所提到的低速、中速或者高速需根据某一具体车型 在不同带载工况下的行驶姿态，综合车辆的操纵稳定性以及最佳行驶姿态的角度来考虑确定，当然，这对于本领域的普通技术人员而言是容易做到的，即使不能获得最佳的速度设定值，也不会影响到本实用新型的实质内容)；根据用户选择的相应选择键输出当前车辆所处的相应转向模式信号；控制单元根据所述控制信号，接通或断开所述中位锁定油缸以及转向油缸的进油油路和回油油路，以使相应的第五、第六、第七和第八转向轴上的车轮随方向盘的转动进行转向或不进行转向。

实现车轮转向的具体方案是：每一个转向油缸的伸缩由一个电磁比例换向阀控制，每一个中位锁定油缸的伸缩由至少一个进油电磁开关阀控制，当仅采用一个进油电磁开关阀时，该进油电磁开关阀设置在中位锁定油缸的进油油路上，当需要提高系统工作可靠性时，中位锁定油缸的进油和回油油路上各设有一个电磁开关阀，即在中位锁定油缸的进油油路上设有进油电磁开关阀，回油油路上设有回油电磁开关阀，且进油电磁开关阀与回油电磁开关阀联动，通过进油电磁开关阀与回油电磁开关阀联动，使中位锁定油缸的进油、回油油路同时接通或断开。控制单元根据车辆当前所处的转向模式分别输出控制信号至相应的进油电磁开关阀和回油电磁开关阀，并根据检测单元采集到的方向盘的转动方向和转动角度信号分别输出控制信号，调整相应电磁比例换向阀的工作方向和阀口开度大小，从而实现车辆在不同转向模式下的转向。各转向轴上的内、外侧车轮的转向角度应满足阿克曼原理，本领域的技术人员基于现有技术完全可以实现，本文不再赘述。

图5是具体实施方式中所述的实现第五、第六、第七和第八转向轴上的车轮转向的一种液压驱动装置液压原理图，图6是图5所示的液压驱动装置中位锁定油缸和转向油缸与第一、第二控制阀组的连接示意图，图7至图12分别为前述六种转向模式对应的转向原理示意图。下面结合图5、图6和图7至图12对每一种转向模式逐一进行介绍。

如图5所示，第五和第六转向轴上的中位锁定油缸504、604分别通过 相应的第三阀组509、609连接到第一控制阀组508上，第七和第八转向轴上的中位锁定油缸704、804分别通过相应的第三阀组709、809连接到第二控制阀组808上，第一、第二控制阀组508、808的结构完全相同，具体结构和连接方式如图6所示，第一控制阀组508包括两个具有压力补偿功能的电液比例换向阀Y813、Y814和三个电磁开关阀Y834、Y823、Y824，电磁开关阀Y834作为第一回油电磁开关阀，用于控制中位锁定油缸504、604的回油油路的通断，电磁开关阀Y823和Y824分别作为进油电磁开关阀，用于控制第五和第六转向轴上的中位锁定油缸504、604的进油油路的通断。每个电液比例换向阀控制通过一个转向轴上的转向油缸的流量及方向，转向油缸分别包括两个左右对称布置的转向油缸502、512，等效为一个双出杆式的液压油缸，保证执行负载进、回油腔的面积比为1。通过控制施加在电液比例换向阀Y813、Y814的a、b两端电磁铁的顺序和得电电流的大小，来控制比例阀的阀口开度，进而控制流向转向油缸的流量，以实现相应车轮转向角度大小的调节。中位锁定油缸504、604的回油油路连通并且第一电磁开关阀Y834设置在该连通油路上，该连通油路连通至系统回油油路，通过第一电磁开关阀Y834控制中位锁定油缸504、604的回油油路的通断，进油电磁开关阀Y823设置在第五转向轴上的中位锁定油缸504的进油油路上，进油电磁开关阀Y824设置在第六转向轴上的中位锁定油缸604的进油油路上，三个电磁开关阀的得电与否控制第五和第六转向轴上的车轮能否进行转向。当第一电磁开关阀Y834得电时，第五和第六转向轴上中位锁定油缸504、604的回油油路均与系统回油油路相通，于是第五和第六转向轴上中位锁定油缸504、604均解锁，这时，电磁开关阀Y823、Y824中的任一个得电，相应的中位锁定油缸的进油油路与系统高压油路相通，配合电液比例换向阀Y813、Y814实现相应转向油缸的伸缩，从而带动相应转向轴上的车轮进行转向。如果第一电磁开关阀Y834失电，则第五和第六转向轴上中位锁定油缸504、604的回油油路均与系统回油油路断开，于是中位锁定油缸504、604均锁定，无法实现伸缩，这样， 由于中位锁定油缸504与相应的左、右转向油缸502、512形成连锁机构，中位锁定油缸604与相应的左、右转向油缸602、612形成连锁机构，因此，即使电液比例换向阀Y813和/或Y814得电，转向油缸502、512、602、612也无法进行伸缩，第五、第六转向轴上的车轮只能沿直线行驶，无法进行转向。同样地，第二控制阀组808包括两个具有压力补偿功能的电液比例换向阀Y815、Y816和三个电磁开关阀Y865、Y825、Y805，电磁开关阀Y865作为第二回油电磁开关阀，用于控制第七和第八转向轴上的两个中位锁定油缸704、804的回油油路的通断，电磁开关阀Y825和Y805分别作为进油电磁开关阀，用于控制中位锁定油缸704、804的进油油路的通断。电液比例换向阀Y815、Y816控制通过第七和第八转向轴上的左、右转向油缸702、712和802、812的流量及方向，三个电磁开关阀的得电与否控制第五和第六转向轴上的车轮能否进行转向。电磁开关阀Y865与电磁开关阀Y834功能相同，电磁开关阀Y825、Y805与电磁开关阀Y823、Y824功能相同。第二控制阀组808的控制原理与第一控制阀组508的控制原理相同，在此不再赘述。

上述方案中，第五和第六、第七和第八转向轴上的中位锁定油缸分别通过第一、第二控制阀组508、808中的第一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865控制其回油油路的通断，显然，各中位锁定油缸均通过一个电磁开关阀实现其回油油路的通断也可以实现本技术方案。或者，仅控制中位锁定油缸的进油或回油油路的通断也可以实现本技术方案。

请参见图7，当检测单元检测到当前车辆处于低速公路行驶转向模式时，通过控制第一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865以及进油电磁开关阀Y823、Y824和Y805、Y825，接通第五、第六、第七和第八转向轴上的中位锁定油缸504、604、704和804的进油和回油油路，所有的中位锁定油缸均解锁。此时，检测单元不断检测方向盘的转动方向和转动角度的大小，并根据方向盘的转动方向和转动角度分别控制相应的电液比例换向阀，例如，当方向盘顺时针转动时，控制单元输出控制信号使电液比例换 向阀Y813的a端得电、电液比例换向阀Y814、Y815、Y816的b端得电，并根据方向盘转动角度的大小调节电液比例换向阀Y813、Y814、Y815和Y816的比例阀口的开度，使第五转向轴上的车轮在其转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向方向相同，第六、第七和第八转向轴上的车轮在各自转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向方向相反。当方向盘逆时针转动时，控制单元输出控制信号使电液比例换向阀Y813的b端得电、电液比例换向阀Y814、Y815、Y816的a端得电，使车辆沿逆时针转向。

请参见图8，当检测单元检测到车辆处于中速公路行驶转向模式时，通过控制第一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865和进油电磁开关阀Y823、Y825、Y805，接通第五、第七和第八转向轴上的中位锁定油缸504、704和804的进油和回油油路，中位锁定油缸504、704和804解锁，通过控制第一回油电磁开关阀Y834和进油电磁开关阀Y824，断开第六转向轴上的中位锁定油缸604的进油油路，使中位锁定油缸604锁定。此时，检测单元不断检测方向盘的转动方向和转动角度的大小，并根据方向盘的转动方向和转向角度分别控制相应的电液比例换向阀Y813和Y816，使第五转向轴上的车轮在其转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向方向相同、第七和第八转向轴上的车轮在各自转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向方向相反，第六转向轴上的车轮始终沿直线行驶不参与转向。

请参见图9，当检测单元检测到车辆处于高速公路行驶转向模式时，通过控制第一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865以及进油电磁开关阀Y823、Y824和Y805、Y825，断开第五、第六、第七和第八转向轴上的中位锁定油缸504、604、704和804的进油和回油油路，所有的中位锁定油缸锁定，这样，第五、第六、第七和第八转向轴上的车轮不能够随着方向盘的转动而进行转向，以避免高速公路行驶状态下转向时，由于转向直径过小而发生侧翻危险。

请参见图10，当用户选择输入面板上的小转弯转向模式选择键时，通 过控制第一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865以及进油电磁开关阀Y823、Y824和Y805、Y825，接通第五、第六、第七和第八转向轴上的中位锁定油缸504、604、704和804的进油和回油油路，所有的中位锁定油缸均解锁。此时，检测单元不断检测方向盘的转动方向和转动角度的大小，并根据方向盘的转动方向和转动角度分别控制相应的电液比例换向阀，使第五转向轴上的车轮在其转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向方向相同，第六、第七和第八转向轴上的车轮在各自转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向方向相反。该模式具有比低速公路行驶转向模式更小的转弯直径。

请参见图11，当用户选择输入面板上的蟹行模式选择键时，通过控制第一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865以及进油电磁开关阀Y823、Y824和Y825、Y805，接通第五、第六、第七和第八转向轴上的中位锁定油缸504、604、704和804的进油和回油油路均接通，所有的中位锁定油缸解锁。此时，检测单元不断检测方向盘的转动方向和转动角度的大小，并根据方向盘的转动方向和转动角度控制电液比例换向阀，使第五、第六、第七和第八转向轴上的车轮在各自转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向方向相同。

请参见图12，当用户选择输入面板上的后轴中位锁定转向模式时，通过控制第一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865以及进油电磁开关阀Y823、Y824和Y825、Y805，断开第五、第六、第七和第八转向轴上的中位锁定油缸504、604、704和804的进油和回油油路，所有的中位锁定油缸锁定，这样，第五、第六、第七和第八转向轴上的车轮不能够随着方向盘的转动而进行转向。

后轴中位锁定转向模式属于一种手动保护模式。一般在正常公路行驶情况下，转向控制器会根据当前车速自动切换相应的低速、中速或高速公路行驶转向模式，以使车辆在行进过程中保持车辆姿态平稳，当然，如果此时车辆载荷较大，驾驶员可以通过输入面板上的后轴中位锁定转向模式 选择键，使车辆的第五、第六、第七和第八转向轴上的中位锁定油缸锁定，这些转向轴上的车轮只能沿直线行驶，不能够进行主动转向，从而避免车辆因为转向直径过小而发生倾覆的危险。

为了提高中位锁定油缸的工作可靠性，本实用新型中所采用的中位锁定油缸的具体结构如图13所示，采用活塞杆与双活塞分离式的结构型式，包括缸体901，缸体901的内腔中间隔地设置左、右活塞909、902，通过左、右活塞909、902将缸体901的内腔分隔成有杆腔905、中间腔和无杆腔906三个部分，活塞杆903呈台阶轴状且大直径部置于中间腔内，小直径部依次穿过右活塞902和缸体右端盖后伸出，中间腔的内壁上固定设置管状的中位定位块908，活塞杆903的大直径部分的外圆周面上套装有中间活塞907，中间活塞907的外圆周面与中位定位块908内壁之间的间隙形成中位腔904，中间活塞907的长度大于等于中位定位块908的长度，中间活塞907的左端面与左活塞909的中间部的右端面相抵且左活塞909右端面的外周部与中位定位块908的左端面相抵，中位腔904始终接系统回流，有杆腔905和无杆腔906通过相应的进油和回油电磁开关阀同时连通系统的压力油路或回油油路，当有杆腔905和无杆腔906均接通系统回油油路时，中位锁定油缸处于解锁状态时，施加在活塞杆903上的外力推动活塞杆903伸出或缩回；当中位锁定油缸的有杆腔905、无杆腔906与系统的压力油路相通，而中位腔904与系统的回油油路相通时，中位锁定油缸处于锁定状态时，此时，在压力油的作用下，右活塞902向左移动直到与中位定位块908相抵，左活塞909在压力油的作用下向右移动，与中间活塞907或中位定位块908中的至少一个相接触，确保了相应转向轴上的车轮保持直线行驶。通过调整中位定位块908的位置和中间活塞907的长度，可以调整中位锁定油缸锁定时的具体位置，并且中间活塞908和中位定位块908相当于提供了双重定位保护。

为了确保转向控制系统工作的可靠性，避免由于电气、液压或者机械零部件的故障而出现危险，转向控制系统还具备应急措施。具体措施是， 第一、第二、第五、第六、第七和第八转向轴上的车轮上都设置角度传感器，检测单元根据任一个角度传感器采集到车轮的转向角度与该车轮转向角特征曲线所对应的标准值之间的差距是否大于设定值为依据，例如设定值为3°，获得当前转向是否存在危险的判断结果，这里的转向角特征曲线是指在当前转向模式下，当判断结果表明当前转向存在危险时，控制单元输出报警信号，提示用户停车检查，使所有车轮复位至直线行驶状态。

另外，为避免出现转向系统失效、行驶失控故障，车辆倾翻等情况，转向控制系统还具备应急措施，当电气、液压或者机械零部件出现故障时，自动启动后轴中位锁定转向模式，比如，一旦后轴转向液压系统中出现角度测量错误、总线控制器死机、转向控制器死机、电磁比例换向阀故障、液压系统油路污染或堵塞等状况，即报警并自动启动后轴中位锁定转向模式。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.八轴汽车底盘的转向控制系统，包括用于驱动车轮转向的机械驱动装置和液压驱动装置以及转向控制装置，所述机械驱动装置包括方向盘和由方向盘驱动的拉杆式转向传动机构，其特征在于，

所述拉杆式转向传动机构具有四个输出端，分别用于连接驱动第一、第二、第三和第四转向轴上的车轮转向的转向节臂；

所述液压驱动装置包括分别固定设置在第五、第六、第七和第八转向轴上的中位锁定油缸和驱动相应转向轴上的车轮转向的转向油缸；各转向轴上的所述中位锁定油缸和转向油缸的伸出端均与相应转向轴的转向节臂连接，形成连锁机构；

所述转向控制装置根据转向模式输出控制信号，以接通或断开所述中位锁定油缸以及转向油缸的进油油路和回油油路。

2.根据权利要求1所述的八轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，所述转向控制装置包括：

输入面板，其上设有小转弯转向模式、蟹行模式和后轴中位锁定转向模式三种工况转向模式选择键；

检测单元，根据车速信号输出当前车辆处于低速、中速或者高速公路行驶的转向模式信号；根据用户选择的相应选择键输出当前车辆所处的相应工况转向模式信号；

控制单元，根据所述转向模式信号输出所述控制信号。

3.根据权利要求2所述的八轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，

每个所述中位锁定油缸的进油油路上分别设置有进油电磁开关阀，接收所述控制信号接通或断开相应所述中位锁定油缸的进油油路；

每个所述转向油缸的进油油路上分别设置有电磁比例换向阀，接收所述控制信号接通或断开相应所述转向油缸的进油油路以及调整所述转向油缸的进油流量；

第五、第六、第七和第八转向轴的中位锁定与解锁，由相应转向轴上的 所述进油电磁开关阀、回油电磁开关阀以及所述电磁比例换向阀接收所述控制信号接通或断开相应的进油、回油油路来实现。

4.根据权利要求3所述的八轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，

每个转向轴上的所述中位锁定油缸的回油油路上分别设有回油电磁开关阀，且与该中位锁定油缸进油油路上的进油电磁开关阀以及相应转向轴上的所述电磁比例换向阀联动。

5.根据权利要求3所述的八轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，

第五和第六转向轴上的所述中位锁定油缸的回油油路连通，该连通油路与系统回油油路连通且连通油路上设有第一回油电磁开关阀，第五和第六转向轴上的至少一个所述中位锁定油缸的进油油路上的进油电磁开关阀和所述第一回油电磁开关阀分别接收所述控制信号，接通至少一个第五和第六转向轴上的所述中位锁定油缸的进油油路；

第七和第八转向轴上的所述中位锁定油缸的回油油路连通，该连通油路与系统回油油路连通且连通油路上设有第二回油电磁开关阀，第七和第八转向轴上的至少一个所述中位锁定油缸的进油油路上的进油电磁开关阀和所述第二回油电磁开关阀分别接收所述控制信号，接通至少一个第七和第八转向轴上的所述中位锁定油缸的进油油路。

6.根据权利要求1所述的八轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，第五、第六、第七和第八转向轴上分别设有连杆，每个所述连杆的中部分别铰接在相应的转向轴上，相应转向轴上的所述中位锁定油缸和转向油缸的伸出端分别与所述连杆的两端部铰接；每个所述连杆分别用于连接相应的转向节臂，以驱动相应转向轴上的车轮转向。

7.根据权利要求1所述的八轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，所述拉杆式转向传动机构包括：

第一摇臂，位于第一、第二转向轴之间且其中部用于与八轴汽车底盘铰接；

第二摇臂，位于第二、第三转向轴之间且其上端用于与八轴汽车底盘铰 接；

第三摇臂，位于第四、第五转向轴之间且其上端用于与八轴汽车底盘铰接；

第一拉杆总成，一端与所述第一摇臂的上端铰接，另一端用于与八轴汽车底盘上的转向垂臂的输出端铰接；

第二拉杆总成，一端与所述第一摇臂的下端铰接，另一端用于与所述第一转向轴上的转向节臂的输入端铰接；

第三拉杆总成，一端与所述第一摇臂的下端铰接，另一端用于与所述第二转向轴上的转向节臂的输入端铰接；

第四拉杆总成，两端分别与所述第一、第二摇臂的下端铰接；

第五拉杆总成，一端与所述第二摇臂的下端铰接，另一端与所述第三转向轴上的转向节臂的输入端铰接；

第六拉杆总成，两端分别与所述第二、第三摇臂的中部铰接；

第七拉杆总成，一端与所述第三摇臂的下端铰接，另一端用于与所述第四转向轴上的转向节臂的输入端铰接。

8.根据权利要求3、4或5所述的八轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，

在低速公路行驶转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号：接通每个所述中位锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路，且第五转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同、第六、第七和第八转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相反；

在中速公路行驶转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号：接通第五、第七和第八转向轴上的所述中位锁定油缸的进油油路，并断开第六转向轴上的所述中位锁定油缸的进油油路；接通驱动第五、第六和第七转向轴上的车轮转向的所述转向油缸的进油油路，并断开驱动第六转向轴上的车轮转向的所述转向油缸的进油油路；第五转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动 下与第一转向轴上的车轮的转向相同，第七、第八转向轴上的车轮在相应转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向相反，第六转向轴上的车轮不进行转向；

在高速公路行驶的转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号：断开每个所述中位锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路。

9.根据权利要求3、4或5所述的八轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，

在小转弯转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号：接通每个所述中位锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路，且第五转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同、第六、第七和第八转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相反。

10.根据权利要求3、4或5所述的八轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，

在蟹行模式下，所述控制单元分别输出控制信号：接通每个所述中位锁定油缸的进油油路和每个所述转向油缸的进油油路，且第五、第六、第七和第八转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同。

11.根据权利要求3、4或5所述的八轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，

在后轴中位锁定转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号：断开每个所述中位锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路。

12.八轴汽车底盘起重机，具有控制各轴车轮转向的转向控制系统，其特征在于，所述转向控制系统具体如权利要求1至11任一项所述的八轴汽车底盘的转向控制系统。 

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