CN202783347U - 装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统 - Google Patents

Abstract

一种装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统，装有油气悬挂系统，在车辆的车架（4）两侧各装有一个转向油缸（1）的一端，所述转向油缸（1）的另一端固定于车辆的后桥（3）两侧，在所述后桥（3）中部装有由球铰（5）连接的V形推力杆（2），所述V形推力杆（2）的外端分别连接于两侧的车架（4）。本实用新型可根据各种工况，按照阿克曼原理分别设计理想的转向运动模式，可减小转弯半径，显著减小轮胎的磨损，特别是在多桥转向的车辆上，可以显著提高转向轮轮胎的寿命。后桥主动转向系统还可以增加转向桥的牵引力及侧向力，增加了车辆转向行驶时的稳定性和行驶安全性。

Description

装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统

技术领域

本实用新型涉及汽车控制部件，具体说是一种装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统。

背景技术

目前国内军用越野车、全路面汽车起重机等重载车辆车桥数多，且多为多轴转向，应用路况复杂、恶劣，应用传统的机械连杆多桥转向系统，低速时整车多种转向模式很难同时达到最优。随着桥数的增加会加剧轮胎的磨损，增加车辆使用成本。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是解决上述不足，提供一种装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统，可以对车桥转向运动进行独立的模块化控制，并可根据多种行驶工况和转向模式分别进行主动转向控制和优化。

所述装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统，装有油气悬挂系统，其特征是：在车辆的车架两侧各装有一个转向油缸的一端，所述转向油缸的另一端固定于车辆的后桥两侧，在所述后桥中部装有由球铰连接的V形推力杆，所述V形推力杆的外端分别连接于两侧的车架。

所述油气悬挂系统的主要安装结构是：每根车轴的两侧与车架之间都安装有悬挂油缸，在车辆的左右两侧各装有一个液压蓄能器，左右两侧的液压蓄能器其蓄能器活塞侧分别与该侧的悬挂油缸活塞侧相通，两侧的悬挂油缸活塞杆侧分别连通，并直接或经过阀门与油箱连通，使得左右两侧各有一套独立的油气悬挂油路。

所述转向油缸包括活塞、浮动活塞、两个转向油路接口、两个应急转向油路接口、转向油路内腔和应急转向油路内腔，在应急转向油路内腔的活塞侧装有浮动活塞，所述浮动活塞与活塞固定，所述转向油路内腔被活塞的转向油路端面一、二隔离，并在该内腔的两端分别开口为转向油路接口一、二；所述应急转向油路内腔被活塞的末端端面和浮动活塞端隔离，浮动活塞端面的横截面积大于末端端面面积，在该应急转向油路内腔的两端分别开口为应急转向油路接口一、二。

所述转向油缸所在的液压油路包括左转向油缸、右转向油缸、电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四、电磁阀八、蓄能器以及悬挂油缸，其中左、右转向油缸的转向油路接口一、二分别与电磁阀二、三的A、B端口相连通，电磁阀二、三的T端口互连并连通到油箱，电磁阀二、三的P端口各依次通过一个单向阀的B端、A端互相连通，并经过电磁阀八与悬挂油缸连通，左、右转向油缸的应急转向油路接口一、二互连，并与蓄能器连通。

所述电磁阀一与电磁阀二共同组成一个三位四通阀，电磁阀一与电磁阀二分别控制交叉位和平行位，中间位截止；所述电磁阀三与电磁阀四共同组成一个三位四通阀，电磁阀三与电磁阀四分别控制交叉位和平行位，中间位截止；所述电磁阀八是一个两位两通阀，其动作位导通。

所述液压油路还包括电磁阀五一、电磁阀五二，所述电磁阀五一的T、P端分别与电磁阀二的T、P端连通，电磁阀五二的T、P端分别与电磁阀三的T、P端连通，电磁阀五一的A、B端分别与电磁阀二的A、B端连通，电磁阀五二的A、B端分别与电磁阀三的A、B端连通。

所述电磁阀五一、五二是两位四通阀，其复位位截止，动作位的A、B、T端相通。

所述液压油路还包括电磁阀七，所述电磁阀七是一个两位两通阀，其两端分别与蓄能器、左右转向油缸的应急转向油路接口相通，所述电磁阀七动作位连通，复位位是一个单向阀。

所述液压油路还包括压力开关，所述压力开关的压力控制端与电磁阀七和蓄能器之间的管路相通。

所述液压油路还包括溢流阀组，所述溢流阀组的A端经过节流阀、电磁阀八与悬挂油缸相通，B端与油箱相通。

本实用新型可根据各种工况，按照阿克曼原理分别设计理想的转向运动模式，可减小转弯半径，显著减小轮胎的磨损，特别是在多桥转向的车辆上，可以显著提高转向轮轮胎的寿命。后桥主动转向系统还可以增加转向桥的牵引力及侧向力，增加了车辆转向行驶时的稳定性和行驶安全性。

附图说明

图1油气悬挂系统装车示意图，

图2是后轴转向结构示意图，

图3是转向油缸结构示意图，

图4是后轴转向系统液压控制油路图。

图中：1—转向油缸，2—V形推力杆，3—后桥，4—车架纵梁，5—球铰，6—活塞，7—浮动活塞，8—转向油路接口一，9—转向油路接口二，10—应急转向油路接口一，11—应急转向油路接口二，12—左转向油缸，13—右转向油缸，14—电磁阀五二，15—电磁阀三，16—电磁阀四，17—溢流阀组，18—电磁阀一，19—电磁阀二，20—电磁阀五一，21—电磁阀七，22—蓄能器，23—压力开关，24—泵，25—油箱。26—车轮，27—车轴，28—悬挂油缸，29—电磁阀八，31—转向油路端面一，32—转向油路端面二，33—末端端面，34—转向油路内腔，35—应急转向油路内腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。电控后轴转向系统主要由两侧的转向油缸1、V型推力杆2、后桥3、油泵，油箱，各种液压控制阀，ECU控制单元，各种传感器（角度、长度）和转向、安全控制程序组成。

所述装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统，装有油气悬挂系统。

如图1，所述油气悬挂系统的主要安装结构是：每根车轴27的两侧与车架4之间都安装有悬挂油缸28，在车辆的左右两侧各装有一个液压蓄能器22，左右两侧的液压蓄能器22其蓄能器活塞侧分别与该侧的悬挂油缸活塞侧相通，两侧的悬挂油缸活塞杆侧分别连通，并直接或经过阀门与油箱25连通，使得左右两侧各有一套独立的油气悬挂油路。可见悬挂油缸在正常状态保持有一定的压力。

如图2所示后轴转向结构，该图是从车辆上方向地面的俯视成像。在车辆的车架4两侧各装有一个转向油缸1的一端，所述转向油缸1的另一端固定于车辆的后桥3两侧，在所述后桥3中部装有由球铰5连接的V形推力杆2，所述V形推力杆2的外端分别连接于两侧的车架纵梁4。由图中所示是当后桥左转的状态，此时，左侧转向油缸伸长，右侧转向油缸缩短。中间的V型推力杆2承担车桥3所受横向和纵向推力，而转向油缸1负责提供纵向推力。系统通过左右两侧的油缸伸缩来推动后轴转向。后轴转向时绕着V型推力杆2的球铰5转动。

如图3所示转向油缸的结构，所述转向油缸1包括活塞6、浮动活塞7、两个转向油路接口8、9、两个应急转向油路接口10、11、转向油路内腔34和应急转向油路内腔35，在应急转向油路内腔35的活塞侧装有浮动活塞7，所述浮动活塞7与活塞6固定，所述转向油路内腔34被活塞6的转向油路端面一、二31、32隔离，并在该内腔的两端分别开口为转向油路接口一、二8、9；所述应急转向油路内腔35被活塞6的末端端面33和浮动活塞7端隔离，浮动活塞7端面的横截面积大于末端端面33面积，在该应急转向油路内腔35的两端分别开口为应急转向油路接口一、二10、11。

转向油路接口8、9根据车辆意欲转向的方向通过转换电磁阀来接进出油口，并由此车辆两侧的转向油缸可以伸缩来控制后轴转向。应急转向系统通过应急转向油路接口10、11与应急油路相连。应急转向系统负责后轴回正及车辆高速行驶时将后轴锁止在中间位置。

如图4所示，所述转向油缸1所在的液压油路包括左转向油缸12、右转向油缸13、电磁阀一18、电磁阀二19、电磁阀三15、电磁阀四16、电磁阀八29、蓄能器22以及悬挂油缸28，其中左、右转向油缸12、13的转向油路接口一、二8、9分别与电磁阀二、三19、15的A、B端口相连通，电磁阀二、三19、15的T端口互连并连通到油箱25，电磁阀二、三19、15的P端口各依次通过一个单向阀的B端、A端互相连通，并经过电磁阀八29与悬挂油缸28连通，左、右转向油缸12、13的应急转向油路接口一、二10、11互连，并与蓄能器22连通。

所述电磁阀一18与电磁阀二19共同组成一个三位四通阀，电磁阀一18与电磁阀二19分别控制交叉位和平行位，中间位截止；所述电磁阀三15与电磁阀四16共同组成一个三位四通阀，电磁阀三15与电磁阀四16分别控制交叉位和平行位，中间位截止；所述电磁阀八29是一个两位两通阀，其动作位导通。

电控后轴转向系统启用后，在不超过时速25km时后轴转向。在车速25—45km/h时，后轴转向角根据前轴转向角度持续下降。在45km/h时后轴液压锁止在竖直向前的位置。超过45km/h，后桥不再转向，以保证车辆转向时的行驶稳定性。

本实用新型包括的蓄能器22，其为一个压力容器，由上下两部分组成，中间由隔膜隔开，上部充满液压油，下部充满一定初始压力的氮气。

蓄能器主要用于调节系统内部油路的压力，保持系统工作稳定。

如图4所示，蓄能器22的压力通过应急转向油路接口一、二10、11分别施加在转向油缸的活塞6、浮动活塞7上。因为浮动活塞7的横截面积比活塞杆横截面积大，活塞将做收缩运动直到浮动活塞顶死。这时转向油缸1锁止不动。

如图4所示，当车辆左转向时，后轴绕着球铰5右转向，电磁阀八29通电接通油路，油开始由悬挂油缸进入系统。电磁阀二19、电磁阀三15、电磁阀七21通电。油液一部分通过电磁阀二19流入右转向油缸13的转向油路接口一8，一部分通过电磁阀三15流入左转向油缸12的转向油路接口二9。油进入右转向油缸13的转向油路接口一8推动转向油缸的活塞伸出，油缸伸长，同时将转向油路接口二9中油挤出排入油箱。浮动活塞7向外运动，转向油缸中应急转向油路接口二11侧油受到挤压，一部分进入应急转向油路接口一10，一部分通过电磁阀七21进入蓄能器22。左转向油缸12运动方向与右转向油缸13相反，长度缩短，主活塞左移，转向油路接口一8的液压油进入油箱，应急转向油路接口一10侧油被挤出，通过电磁阀七21进入到蓄能器22中。

当车辆右转向时，后轴绕着球铰5旋转左转向，电磁阀八29通电接通油路，油开始进入系统。电磁阀一18、电磁阀四16通电。具体作用原理同上。

所述液压油路还包括电磁阀五一20、电磁阀五二14，所述电磁阀五一20的T、P端分别与电磁阀二19的T、P端连通，电磁阀五二14的T、P端分别与电磁阀三15的T、P端连通，电磁阀五一20的A、B端分别与电磁阀二19的A、B端连通，电磁阀五二14的A、B端分别与电磁阀三15的A、B端连通。

所述电磁阀五一、五二20、14是两位四通阀，其复位位截止，动作位的A、B、T端相通。

所述液压油路还包括电磁阀七21，所述电磁阀七21是一个两位两通阀，其两端分别与蓄能器22、左右转向油缸12、13的应急转向油路接口10、11相通，所述电磁阀七21动作位连通，复位位是一个单向阀。

当车辆直线运动时，或车辆很小角度的转向，后轴是不转向的，电磁阀一18、二19、三15、四16不工作，处于截止位。电磁阀五一20、五二14工作，左右两侧的转向油缸接口一8、二9都与油箱相通。电磁阀七21不工作，应急转向油缸接口一10、二11侧与蓄能器22只能单向流动，转向油缸活塞两侧压力平衡，转向油缸长度保持恒定，控制后轴处于中间位置。

当车辆时速超过45KM/h时，为确保车辆的行驶稳定性，电磁阀八29等所有的电磁阀都不工作，转向油缸接口一8、二9连接关闭，后轴转向油缸双重锁止，转向油缸长度保持恒定，不能转向。

所述液压油路还包括压力开关23，所述压力开关23的压力控制端与电磁阀七21和蓄能器22之间的管路相通。

所述液压油路还包括溢流阀组17，所述溢流阀组17的A端经过节流阀、电磁阀八29与悬挂油缸28相通，B端与油箱25相通。

当系统油路发生故障时，如油路泄漏，系统还带有应急转向功能。应急转向系统由蓄能器、压力开关、节流阀、单向阀和两位两通阀七21等元件组成。

蓄能器压力由压力开关23监测，通过电磁阀七，应急转向油缸接口一10、二11侧始终是有压力的，所以后轴始终受到回正力的控制。当电磁阀七21通电，如果应急转向系统管路中油压高于蓄能器油压，油流入到蓄能器。当电磁阀七21不通电时，油只能单向流向油缸。

万一有油路发生泄漏，为确保应急转向系统油路油压正常，压力开关23和车载控制单元ECU共同作用控制溢流阀组17工作，使得油单向流入而不能流出应急转向油缸，使油路保持一定的预设压力。因此，油泵仍然可以在应急转向系统油路发生严重泄漏时为正常的转向提供保障。

Claims (10)

1.一种装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统，装有油气悬挂系统，其特征是：在车辆的车架（4）两侧各装有一个转向油缸（1）的一端，所述转向油缸（1）的另一端固定于车辆的后桥（3）两侧，在所述后桥（3）中部装有由球铰（5）连接的V形推力杆（2），所述V形推力杆（2）的外端分别连接于两侧的车架（4）。

2.根据权利要求1所述的装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统，其特征是：所述油气悬挂系统的主要安装结构是：每根车轴（27）的两侧与车架（4）之间都安装有悬挂油缸（28），在车辆的左右两侧各装有一个液压蓄能器（22），左右两侧的液压蓄能器（22）其蓄能器活塞侧分别与该侧的悬挂油缸活塞侧相通，两侧的悬挂油缸活塞杆侧分别连通，并直接或经过阀门与油箱（25）连通，使得左右两侧各有一套独立的油气悬挂油路。

3.根据权利要求1所述的装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统，其特征是：所述转向油缸（1）包括活塞（6）、浮动活塞（7）、两个转向油路接口（8、9）、两个应急转向油路接口（10、11）、转向油路内腔（34）和应急转向油路内腔（35），在应急转向油路内腔（35）的活塞侧装有浮动活塞（7），所述浮动活塞（7）与活塞（6）固定，所述转向油路内腔（34）被活塞（6）的转向油路端面一、二（31、32）隔离，并在该内腔的两端分别开口为转向油路接口一、二（8、9）；所述应急转向油路内腔（35）被活塞（6）的末端端面（33）和浮动活塞（7）端隔离，浮动活塞（7）端面的横截面积大于末端端面（33）面积，在该应急转向油路内腔（35）的两端分别开口为应急转向油路接口一、二（10、11）。

4.根据权利要求3所述的装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统，其特征是：所述转向油缸（1）所在的液压油路包括左转向油缸（12）、右转向油缸（13）、电磁阀一（18）、电磁阀二（19）、电磁阀三（15）、电磁阀四（16）、电磁阀八（29）、蓄能器（22）以及悬挂油缸（28），其中左、右转向油缸（12、13）的转向油路接口一、二（8、9）分别与电磁阀二、三（19、15）的A、B端口相连通，电磁阀二、三（19、15）的T端口互连并连通到油箱（25），电磁阀二、三（19、15）的P端口各依次通过一个单向阀的B端、A端互相连通，并经过电磁阀八（29）与悬挂油缸（28）连通，左、右转向油缸（12、13）的应急转向油路接口一、二（10、11）互连，并与蓄能器（22）连通。

5.根据权利要求4所述的装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统，其特征是：所述电磁阀一（18）与电磁阀二（19）共同组成一个三位四通阀，电磁阀一（18）与电磁阀二（19）分别控制交叉位和平行位，中间位截止；所述电磁阀三（15）与电磁阀四（16）共同组成一个三位四通阀，电磁阀三（15）与电磁阀四（16）分别控制交叉位和平行位，中间位截止；所述电磁阀八（29）是一个两位两通阀，其动作位导通。

6.根据权利要求4所述的装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统，其特征是：所述液压油路还包括电磁阀五一（20）、电磁阀五二（14），所述电磁阀五一（20）的T、P端分别与电磁阀二（19）的T、P端连通，电磁阀五二（14）的T、P端分别与电磁阀三（15）的T、P端连通，电磁阀五一（20）的A、B端分别与电磁阀二（19）的A、B端连通，电磁阀五二（14）的A、B端分别与电磁阀三（15）的A、B端连通。

7.根据权利要求6所述的装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统，其特征是：所述电磁阀五一、五二（20、14）是两位四通阀，其复位位截止，动作位的A、B、T端相通。

8.根据权利要求4所述的装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统，其特征是：所述液压油路还包括电磁阀七（21），所述电磁阀七（21）是一个两位两通阀，其两端分别与蓄能器（22）、左右转向油缸（12、13）的应急转向油路接口（10、11）相通，所述电磁阀七（21）动作位连通，复位位是一个单向阀。

9.根据权利要求8所述的装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统，其特征是：所述液压油路还包括压力开关（23），所述压力开关（23）的压力控制端与电磁阀七（21）和蓄能器（22）之间的管路相通。

10.根据权利要求4所述的装有油气悬挂车辆的后轴主动转向系统，其特征是：所述液压油路还包括溢流阀组（17），所述溢流阀组（17）的A端经过节流阀、电磁阀八（29）与悬挂油缸（28）相通，B端与油箱（25）相通。

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