CN203920886U - 一种基于四工位双作用油缸的横向转向机构的液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于四工位双作用油缸的横向转向机构的液压控制系统，其特征在于：液压油从该液压控制系统的第一工作油口流入后经分两路，一路串联第一单向顺序阀后与左后油缸的有杆腔相通，左后油缸的无杆腔与右前油缸的无杆腔油路相通，右前油缸的有杆腔连通该液压控制系统的第二工作油口，另一路则与左前油缸的有杆腔相通，左前油缸的无杆腔与右后油缸的无杆腔油路相通，右后油缸的有杆腔串联第二单向顺序阀后与该液压控制系统的第二工作油口相通。本实用新型采用液压控制系统实现了四轮四方向行驶车辆横向行驶过程中的大幅度左右转向功能，相比电控方式，具有更好的可靠性，同时制造和维护成本低，维护方便。

Description

一种基于四工位双作用油缸的横向转向机构的液压控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种转向液压控制系统，特别是一种基于四工位双作用油缸的横向行驶转向机构的液压控制系统。

背景技术

传统的四轮驱动车辆只有纵向行驶功能，而四轮四方向行驶车辆顾名思义，其具有纵向行驶功能的同时，还需具有横向行驶的功能，由于四轮四方向行驶车辆的转向机构及其控制方式具有纵向和横向行驶功能，故四轮四方向行驶车辆的转向系统相对于常规的四轮驱动车辆的转向机构具有很大的不同。

由于，四轮四方向行驶车辆的转向系统的技术要求和技术含量均较高。目前，国内外能生产的厂家都很小。对于现有的四轮四方向行驶车辆的转向系统，生产厂家一般采用计算机编程的方式控制四个电机转向，由于四个车轮的转向阻力相差很大，当遇到路面不好时，易产生个别电机的超载或者堵转的现象，同时，由于电机和电控设备的故障出现率很大，使得转向系统的可靠性差，且容易损坏，使得四个转向电机和电控设备的费用较高，也造成了车辆的购车成本和维修费用大大提高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种可靠性好、成本低、维护方便且转动幅度大的基于四工位双作用油缸的横向行驶转向机构的液压控制系统。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于四工位双作用油缸的横向行驶转向机构的液压控制系统，其特征在于：包括设置在车辆左前车轮和左后车轮之间的左四工位双作用油缸、设置在车辆右前车轮和右后车轮之间的右四工位双作用油缸、第一单向顺序阀、第二单向顺序阀、双向液压锁，该左四工位双作用油缸包括左前油缸和左后油缸，该右四工位双作用油缸包括右前油缸和右后油缸；液压油从该液压控制系统的第一工作油口流入后经分两路，一路串联第一单向顺序阀后与左后油缸的有杆腔相通，左后油缸的无杆腔与右前油缸的无杆腔油路相通，右前油缸的有杆腔连通该液压控制系统的第二工作油口，另一路则与左前油缸的有杆腔相通，左前油缸的无杆腔与右后油缸的无杆腔油路相通，右后油缸的有杆腔串联第二单向顺序阀后与该液压控制系统的第二工作油口相通，另外，还包括用于固定左前车轮和右前车轮的锁定装置。

作为改进，在左后油缸的有杆腔与右前油缸的有杆腔之间设置有双向液压锁，在右 后油缸的有杆腔与左前油缸的有杆腔之间设置有双向液压锁。

再改进，所述左前油缸和右前油缸的活塞上设置有补油阀和泄油阀，左后油缸和右后油缸内的活塞上设置有补油阀，通过在油缸自身上设置补油和泄油机构，一方面，省去了多余的管路，节省了一些电器开关元件；另一方面，克服了因油缸的内泄产生的运动误差，提高了串连油缸运动的精度和可靠性。

再改进，所述第一单向顺序阀和第二单向顺序阀分别包括一单向阀和与该单向阀并联的二位三通换向阀，该二位三通换向阀的T口接油箱，并通过P口的压力来控制换向，其中并联的单向阀便于液压油回流到油箱，同时，利用P口的压力来控制二位三通换向阀的换向，实现了顺序阀的功能，当P口压力没有达到设定的压力值时，二位三通换向阀左位使能，液压油不能从该二位三通换向阀通过，当P口压力上升到设定的压力值时，二位三通换向阀实现换向，使得右位使能，从而液压油通过该二位三通换向阀，这样就实现了顺序阀的功能。

再改进，所述锁定装置包括控制左前车轮转动的左转向油缸、控制右前车轮转动的右转向油缸、第一二位四通电磁阀、油泵和液压转向器，油泵的出油口与液压转向器的P口相连，液压转向器的A口和B口分别与第一二位四通电磁阀的P口和T口相连，第一二位四通电磁阀的A口与左转向油缸的无杆腔相连，左转向油缸的有杆腔与右转向油缸的无杆腔相连，右转向油缸的有杆腔与第一二位四通电磁阀的B口相连，同时，在左转向油缸的无杆腔与右转向油缸的有杆腔之间设有双向液压锁。当2DT得电，第一二位四通电磁阀右位使能，压力油进入左转向油缸的无杆腔推动活塞杆顶出，因为左转向油缸的有杆腔与右转向油缸的无杆腔是串联起来的，左转向油缸有杆腔的压力油进入右转向油缸的无杆腔，把右转向油缸的活塞杆推出，左、右转向油缸的活塞杆同时推动左前车轮和右前车轮转动，左前车轮和右前车轮分别带动左后车轮和右后车轮转动，左、右转向油缸把左前车轮和右前车轮推转到位后，左前车轮和右前车轮在横向对正，左、右转向油缸被双向液压锁锁定，此时左前车轮和右前车轮处在固定状态。

再改进，还包括液压转向器和油泵，油泵的出油口与液压转向器的P口相连，液压转向器的A口与B口分别连接第一工作油口和第二工作油口，提高液压系统结构的紧凑性。

再改进，还包括第二二位四通电磁阀，该第二二位四通电磁的P口和T口分别与液压转向器的A口和B口相连，该第二二位四通电磁的A口和B口分别连接第一工作油口和第二工作油口，利用第二二位四通电磁阀来控制横向转向的使能。

再改进，还包括一溢流阀，该溢流阀设置在油泵的出油口的旁路上，实现过压保护。

与现有技术相比，由于本实用新型的优点在于：根据四轮四方向行驶车辆的要求，在横向行驶时，需要左前车轮和右前车轮的轴线在前后方向上对正，并在横向行驶过程中保持固定不动，左、右四工位双作用油缸做为摆杆使用，当左后车轮和右后车轮在左 右转动时，左后车轮和右后车轮的轴线交于左前车轮和右前车轮的的中心线的连线上，因此，在横向转向时，首先，需要利用锁定装置将左前车轮和右前车轮固定，当车辆右转弯时，压力油从第一工作油口流入，此时，由于第一单向顺序阀的隔断，液压油只能流入左四工位双作用油缸的左前油缸的有杆腔，左前油缸的活塞杆缩回，推动左后车轮逆时针转动，同时，左前油缸的有杆腔的液压油进入右后油缸的无杆腔，右后油缸的活塞杆伸出，推动右后车轮逆时针转动，由于左前油缸和右后油缸的活塞杆是同步动作的，因此，左前油缸的活塞杆的缩回量与右后油缸的活塞杆的伸出量相等，左后车轮的转角小于右后车轮的转角，通过设定两个四工位双作用油缸的长度，实现了左后车轮与右后车轮的轴线相交于左前车轮和右前车轮的的中心线的连线上，随着压力油的持续供给，当左前油缸的活塞杆与左前油缸的缸壁相抵时，第一工作油口的压力升高，第一单向顺序阀打开，压力油进入左后油缸的有杆腔，推动左后油缸的活塞杆缩回，使得左后车轮继续逆时针转动，同时，由于左后油缸的无杆腔与右前油缸的无杆腔油路连接，在左后油缸的活塞杆缩回的过程中，左后油缸的无杆腔压力油进入右前油缸的无杆腔内，从而推动右前油缸的活塞杆伸出，使得推动右后车轮同时继续逆时针转动，同样地，左后油缸的活塞杆的缩短量与右前油缸的活塞杆的伸长量相等，依然满足了车辆向右转弯的动作要求；同理，当车辆向左转弯时，压力油从第二工作油口流入，从第一工作油口流回，其原理与右转弯相同，本实用新型采用液压控制系统实现了四轮四方向行驶车辆横向行驶过程中的大幅度左右转向功能，相比电控方式，具有更好的可靠性，同时制造和维护成本低，维护方便。

附图说明

图1是本实用新型实施例中基于四工位双作用油缸的横向行驶转向机构的横向行驶时左右转向的液压控制原理图；

图2是本实用新型实施例中包含液压转向器和利用左、右转向油缸进行前轮锁定的液压控制原理图；

图3是本实用新型实施例中包含液压转向器的液压控制原理图；

图4是本实用新型实施例中基于四工位双作用油缸的横向行驶转向机构的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中四轮四方向行驶车辆从横向切换至纵向后两个四工位双作用油缸以及四个车轮的初始状态示意图；

图6是本实用新型实施例中四轮四方向行驶车辆从纵向切换至横向后两个四工位双作用油缸以及四个车轮的初始状态示意图；

图7是本实用新型实施例中四轮四方向行驶车辆在横向行驶状态中右转弯时两个四工位双作用油缸以及四个车轮的示意图；

图8是本实用新型实施例中四轮四方向行驶车辆在横向行驶状态中左转弯时两个四工位双作用油缸以及四个车轮的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

首先，对本实施例中基于四工位双作用油缸的横向行驶转向机构的液压控制系统所应用于的四轮四方向行驶车辆的横向转向机构做简要说明，该四轮四方向行驶车辆的横向转向机构包括机架1，在该机架1的前、后、左、右四个方向交汇处分别设置有左前车轮22、右前车轮21、左后车轮23和右后车轮24，在该左前车轮22、右前车轮21、左后车轮23和右后车轮24依次铰接有左前转向臂32、右前转向臂31、左后转向臂33和右后转向臂34，在左前转向臂32和左后转向臂33之间设置有左四工位双作用油缸42，在右前转向臂31和右后转向臂34之间设置有右四工位双作用油缸41，在左前车轮22和右前车轮21的旁边依次设置有左转向油缸52和右转向油缸51，左转向油缸52和右转向油缸51一端与最接近的转向臂连接，另一端与机架1连接。在车辆横向行驶时，前车轮22、21固定，后车轮23、24转动，且后车轮23、24在左右转动时，两个后车轮23、24的轴线交于前车轮22、21的的中心线的连线上，如图4所示。

如图1至8所示，本实施中的基于四工位双作用油缸的横向行驶转向机构的液压控制系统，包括设置在车辆左前车轮22和左后车轮23之间的左四工位双作用油缸42、设置在车辆右前车轮21和右后车轮24之间的右四工位双作用油缸41、第一单向顺序阀13、第二单向顺序阀14、双向液压锁12，该左四工位双作用油缸42包括左前油缸421和左后油缸422，该右四工位双作用油缸41包括右前油缸411和右后油缸412；液压油从该液压控制系统的第一工作油口流入后经分两路，一路串联第一单向顺序阀13后与左后油缸422的有杆腔相通，左后油缸422的无杆腔与右前油缸411的无杆腔油路相通，右前油缸411的有杆腔连通该液压控制系统的第二工作油口，另一路与左前油缸421的有杆腔相通，左前油缸421的无杆腔与右后油缸412的无杆腔油路相通，右后油缸412的有杆腔串联第二单向顺序阀14后与该液压控制系统的第二工作油口相通，同时，在左后油缸422的有杆腔与右前油缸411的有杆腔之间设置有双向液压锁12；液压油从该液压控制系统的第二工作油口流入后经分两路，一路经第二单向顺序阀14后进入右后油缸412的有杆腔，右后油缸412的无杆腔与左前油缸421的无杆腔油路相通，左前油缸421的有杆腔连通该液压控制系统的第一工作油口，另一路则进入右前油缸411的有杆腔，右前油缸411的无杆腔与左后油缸422的无杆腔油路相通，液压油从左后油缸422的有杆腔经第二单向顺序阀14后与该液压控制系统的第一工作油口相通，同时，在右后油缸412的有杆腔与左前油缸421的有杆腔之间设置有双向液压锁12；另外，还包括用于固定左前车轮22和右前车轮21的锁定装置。

其中，锁定装置包括控制左前车轮22转动的左转向油缸52、控制右前车轮21转动的右转向油缸51、第一二位四通电磁阀61、油泵10和液压转向器9，油泵10的出油口与液压转向器9的P口相连，液压转向器9的A口和B口分别与第一二位四通电磁阀61的P口和T口相连，第一二位四通电磁阀61的A口与左转向油缸52的无杆腔相连，左转向油缸52的有杆腔与右转向油缸51的无杆腔相连，右转向油缸51的有杆腔与第一二位四通电磁阀61的B口相连，同时，在左转向油缸52的无杆腔与右转向油缸51的有杆腔之间设有双向液压锁12。当2DT得电，第一二位四通电磁阀61右位使能，压力油进入左转向油缸52的无杆腔推动活塞杆顶出，因为左转向油缸52的有杆腔与右转向油缸51的无杆腔是串联起来的，左转向油缸52有杆腔的压力油进入右转向油缸51的无杆腔，把右转向油缸51的活塞杆推出，左、右转向油缸52、51的活塞杆同时推动左前车轮22和右前车轮21转动，左前车轮22和右前车轮21分别带动左后车轮23和右后车轮24转动，左、右转向油缸52、51把左前车轮22和右前车轮21推转到位后，左前车轮22和右前车轮21在横向对正，左、右转向油缸52、51被双向液压锁锁定，此时左前车轮22和右前车轮21处在固定状态。

另外，左前油缸421和右前油缸411的活塞上设置有补油阀11和泄油阀15，左后油缸422和右后油缸412内的活塞上设置有补油阀11，通过在油缸自身上设置补油和泄油机构，一方面，省去了多余的管路，节省了一些电器开关元件；另一方面，克服了因油缸的内泄产生的运动误差，提高了串连油缸运动的精度和可靠性。

此外，第一单向顺序阀13和第二单向顺序阀14分别包括一单向阀和与该单向阀并联的二位三通换向阀，该二位三通换向阀的T口接油箱，并通过P口的压力来控制换向。具体为第一单向顺序阀13包括第一单向阀131和与第一单向阀131并联的第一二位三通换向阀132，该第一二位三通换向阀132的T口接油箱，并通过第一二位三通换向阀132的P口的压力来控制换向，其中，并联的第一单向阀131便于液压油回流到油箱，另外，利用第一二位三通换向阀132的P口的压力来控制第一二位三通换向阀132的换向，来实现顺序阀的功能，当第一二位三通换向阀132的P口压力没有达到设定的压力值时，第一二位三通换向阀132左位使能，液压油不能从该第一二位三通换向阀132通过，当第一二位三通换向阀132的P口压力上升到设定的压力值时，第一二位三通换向阀132实现换向，使得右位使能，从而液压油通过该第一二位三通换向阀132，这样就实现了顺序阀的功能；同理，第二单向顺序阀14包括第二单向阀141和与该第二单向阀141并联的第二二位三通换向阀142，该第二单向顺序阀14与第一单向顺序阀13具有相同的油路结构，在此不再累述。

最后，为了提高液压系统结构的紧凑性，还可以直接利用液压转向器9和油泵10为液压控制系统的第一工作油口和第二工作油口供油，具体为油泵10的出油口与液压转向器9的P口相连，液压转向器9的A口与B口分别连接第一工作油口和第二工作 油口；为了实现对横向转向机构的左右转向的使能控制，该液压控制系统还包括第二二位四通电磁阀62，该第二二位四通电磁62的P口和T口分别与液压转向器9的A口和B口相连，该第二二位四通电磁62的A口和B口分别连接第一工作油口和第二工作油口；为了实现过压保护，该液压控制系统还包括一溢流阀10，该溢流阀10设置在油泵8的出油口的旁路上。

以下结合图5至8，对左、右四工位双作用油缸42、41的四个工况做简要说明：

第一种工况，左前油缸421和右前油缸411活塞完全缩回，左后油缸422和右后油缸412的活塞杆也完全缩回，左、右四工位双作用油缸42、41作为连杆使用，此工况为四轮四方向行驶车辆在纵向行驶时，左、右四工位双作用油缸42、41的工作状态，如图5所示。

第二种工况，左前油缸421和右前油缸411活塞完全缩回，左后油缸422和右后油缸412的活塞杆全部伸出，左前车轮22和右前车轮21在锁定装置的作用下，横向对正，并被锁定不动，同时，左后车轮23和右后车轮24在横向对正，此工况为四轮四方向行驶车辆横向行驶的初始状态，如图6所示。

第三种工况，左前油缸421和左后油缸422的活塞杆全部缩回，右前油缸411和右后油缸412的活塞杆全部伸出，左后车轮23和右后车轮24向右转动，此工况为四轮四方向行驶车辆在横向行驶状态下右转弯时，左、右四工位双作用油缸42、41的工作状态，如图7所示。

第四种工况，左前油缸421和左后油缸422的活塞杆全部伸出，右前油缸411和右后油缸412的活塞杆全部缩回，左后车轮23和右后车轮24向左转动，此工况为四轮四方向行驶车辆在横向行驶状态下左转弯时，左、右四工位双作用油缸42、41的工作状态，如图7所示。

根据四轮四方向行驶车辆的要求，在横向行驶时，需要左前车轮22和右前车轮21的轴线在前后方向上对正，并在横向行驶过程中保持固定不动，左、右四工位双作用油缸42、41做为摆杆使用，当左后车轮23和右后车轮24在左右转动时，左后车轮23和右后车轮24的轴线交于左前车轮22和右前车轮21的的中心线的连线上。

以下根据本实施例，结合图2，对该液压控制系统的工作原理做简要说明：

在进入横向行驶状态时，首先，需要利用锁定装置将左前车轮22和右前车轮21固定。具体为2DT得电，第一二位四通电磁阀61的右位使能，压力油进入左转向油缸52的无杆腔，推动活塞杆顶出，因为左转向油缸52的有杆腔与右转向油缸51的无杆腔是串联起来的，左转向油缸52有杆腔的压力油进入右转向油缸51的无杆腔，把右转向油缸51的活塞杆推出，左、右转向油缸52、51的活塞杆同时推动左前车轮22和右前车轮21转动，此时左、右四工位双作用油缸42、41作为连杆使用，左前车轮22和右前车轮21分别带动左后车轮23和右后车轮24转动，左、右转向油缸52、51把左前车 轮22和右前车轮21推转到位后，左前车轮22和右前车轮21在横向对正，左、右转向油缸52、51被双向液压锁锁定，此时左前车轮22和右前车轮21处在固定状态。

接着，1DT得电，第一二位四通电磁阀61的右为使能，车辆横向行驶的转向机构使能，当车辆右转弯时，压力油从液压转向器9的A口流出，从第一工作油口流入，此时，由于第一单向顺序阀13的隔断，液压油只能流入左四工位双作用油缸42的左前油缸421的有杆腔，左前油缸421的活塞杆缩回，推动左后车轮23逆时针转动，同时，左前油缸421的有杆腔的液压油进入右后油缸412的无杆腔，右后油缸412的活塞杆伸出，推动右后车轮24逆时针转动，由于左前油缸421和右后油缸412的活塞杆是同步动作的，因此，左前油缸421的活塞杆的缩回量与右后油缸412的活塞杆的伸出量相等，左后车轮23的转角小于右后车轮24的转角，通过设定两个四工位双作用油缸的长度，实现了左后车轮23与右后车轮24的轴线相交于左前车轮22和右前车轮21的的中心线的连线上，随着压力油的持续供给，当左前油缸421的活塞杆与左前油缸421的缸壁相抵时，同时，在设置左前油缸421的有杆腔与右后油缸412的有杆腔之间的双向液压锁的作用下，左前油缸421与右后油缸412被锁定；随着，第一工作油口的压力继续升高，使得第一单向顺序阀13打开，压力油进入左后油缸422的有杆腔，推动左后油缸422的活塞杆缩回，使得左后车轮23继续逆时针转动，同时，由于左后油缸422的无杆腔与右前油缸411的无杆腔油路连接，在左后油缸422的活塞杆缩回的过程中，左后油缸422的无杆腔压力油进入右前油缸411的无杆腔内，从而推动右前油缸411的活塞杆伸出，继而推动右后车轮24同时继续逆时针转动，同样地，左后油缸422的活塞杆的缩短量与右前油缸411的活塞杆的伸长量相等，依然满足了车辆向右转弯的动作要求；同理，当车辆向左转弯时，压力油从第二工作油口流入，从第一工作油口流回，其原理与右转弯相同。

综上，本实用新型采用液压控制系统实现了四轮四方向行驶车辆横向行驶过程中的大幅度左右转向功能，相比电控方式，具有更好的可靠性，同时制造和维护成本低，维护方便。

Claims (9)

1.一种基于四工位双作用油缸的横向行驶转向机构的液压控制系统，其特征在于：包括设置在车辆左前车轮和左后车轮之间的左四工位双作用油缸、设置在车辆右前车轮和右后车轮之间的右四工位双作用油缸、第一单向顺序阀、第二单向顺序阀、双向液压锁，该左四工位双作用油缸包括左前油缸和左后油缸，该右四工位双作用油缸包括右前油缸和右后油缸；液压油从该液压控制系统的第一工作油口流入后经分两路，一路串联第一单向顺序阀后与左后油缸的有杆腔相通，左后油缸的无杆腔与右前油缸的无杆腔油路相通，右前油缸的有杆腔连通该液压控制系统的第二工作油口，另一路则与左前油缸的有杆腔相通，左前油缸的无杆腔与右后油缸的无杆腔油路相通，右后油缸的有杆腔串联第二单向顺序阀后与该液压控制系统的第二工作油口相通，另外，还包括用于固定左前车轮和右前车轮的锁定装置。

2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于：在所述的左后油缸的有杆腔与右前油缸的有杆腔之间设置有双向液压锁，在右后油缸的有杆腔与左前油缸的有杆腔之间设置有双向液压锁。

3.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于：所述左前油缸和右前油缸的活塞上设置有补油阀和泄油阀，左后油缸和右后油缸内的活塞上设置有补油阀。

4.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于：所述第一单向顺序阀和第二单向顺序阀分别包括一单向阀和与该单向阀并联的二位三通换向阀，该二位三通换向阀的T口接油箱，并通过P口的压力来控制换向。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的液压控制系统，其特征在于：所述锁定装置包括控制左前车轮转动的左转向油缸、控制右前车轮转动的右转向油缸、第一二位四通电磁阀、油泵和液压转向器，油泵的出油口与液压转向器的P口相连，液压转向器的A口和B口分别与第一二位四通电磁阀的P口和T口相连，第一二位四通电磁阀的A口与左转向油缸的无杆腔相连，左转向油缸的有杆腔与右转向油缸的无杆腔相连，右转向油缸的有杆腔与第一二位四通电磁阀的B口相连，同时，在左转向油缸的无杆腔与右转向油缸的有杆腔之间设有双向液压锁。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的液压控制系统，其特征在于：还包括液压转向器和油泵，油泵的出油口与液压转向器的P口相连，液压转向器的A口与B口分别连接所述第一工作油口和第二工作油口。

7.根据权利要求5所述的液压控制系统，其特征在于：还包括第二二位四通电磁阀，该第二二位四通电磁的P口和T口分别与液压转向器的A口和B口相连，该第二二位四通电磁的A口和B口分别连接第一工作油口和第二工作油口。

8.根据权利要求6所述的液压控制系统，其特征在于：还包括一溢流阀，该溢流阀设置在所述油泵的出油口的旁路上。

9.根据权利要求7所述的液压控制系统，其特征在于：还包括一溢流阀，该溢流阀设置在所述油泵的出油口的旁路上。