CN207510494U - 一种四向行驶车辆转向控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种四向行驶车辆转向控制系统，包括机架、设置在所述机架前部的前轮驱动单元和设置在所述机架后部的后轮转向单元，所述前轮驱动单元包括安装在所述机架两侧的左驱动轮装置和右驱动轮装置，两个驱动轮装置分别通过转向臂与一对串联的同步油缸连接，所述后轮转向单元包括转向轮装置，所述转向轮装置设置在所述机架的中心线上。本实用新型提供一种可靠性高，成本低的四向行驶车辆转向装置，转向控制系统可以按照需要在前后两个转向执行单元之间切换，实现车辆的四向行驶，使用该转向装置的车辆转弯半径小，可以减小车辆的转向作业空间，提高灵活性。

Description

一种四向行驶车辆转向控制系统

技术领域

本实用新型涉及车辆转向装置领域，具体涉及一种四向行驶车辆转向控制系统。

背景技术

目前常用的叉车包括侧面叉车和前移式叉车，侧面叉车适合搬运长条形货物，由一个驱动桥和一个转向桥构成转向系统，可以实现纵向行驶，但不能原地转弯，不能横向行驶；前移式叉车适合对正方体的货物进行搬运和堆码垛，其驱动桥和转向桥合二为一，布置在叉车的后部，可以原地转弯和横向行驶，但不能纵向行驶。而四向行驶侧面叉车具有平衡重式叉车、侧面叉车、前移式叉车、固定平台搬运车的功能，实现了一机多用的目的，使其能适应于各种领域的物料搬运，尤其是在狭窄通道行驶以及对于装载长的物料，更显优势。

然而，现有的四向行驶车辆的转向机构采用四轮驱动，在纵向行驶过程中，要求两个前轮在左右转向时，两个车轮的轴线要求必须交在前、后轮的对称中心线上一点。对于现有的四轮四向行驶车辆的转向装置，生产厂家一般采用计算机编程的方式控制四个电机转向，这种方法的参数设定都依赖于理想的平坦的路面，然而，车辆在行驶过程中的实际路面远远偏离理想路面要求，导致四个车轮的转向阻力相差很大，使得四个转向电机载荷差别很大，易造成个别电机的堵转，从而使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。同时四轮转向装置的转弯半径大，车辆需要较大的转向空间，在狭窄空间转向不便。

鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本实用新型一种四向行驶车辆转向控制系统。

实用新型内容

为解决上述技术缺陷，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种四向行驶车辆转向控制系统，包括机架、设置在所述机架前部的前轮驱动单元和设置在所述机架后部的后轮转向单元，所述前轮驱动单元包括安装在所述机架两侧的左驱动轮装置和右驱动轮装置，两个驱动轮装置分别通过转向臂与一对串联的同步油缸连接，所述后轮转向单元包括转向轮装置，所述转向轮装置设置在所述机架的中心线上。

较佳的，所述同步油缸包括左油缸和右油缸，所述左油缸和右油缸均为双作用活塞油缸，所述左油缸的有杆腔与右油缸的无杆腔的有效面积相等且通过管路相连通，所述左油缸的无杆腔的油口和右油缸的有杆腔的油口作为进油口和出油口，左油缸和右油缸的活塞上安装有补油装置和放油装置，当活塞被推到极限位置时，补油装置和放油装置会自动工作，完成对油缸的补油或放油。

较佳的，所述补油装置和放油装置是在所述左油缸和右油缸的活塞中设置了允许有杆腔向无杆腔流动的单向阀。

较佳的，所述驱动轮装置由转盘、减速箱、驱动轮、驱动电机和制动器组成，所述驱动轮装置通过所示驱动电机和减速箱控制转动。

较佳的，所述驱动轮装置设有纵向和横向触碰开关。

较佳的，所述驱动电机采用交流变频电机，通过变频调速。

较佳的，所述转向轮装置包括后转向轮和用于控制所述后转向轮的转向桥，所述转向桥由一组后油缸、一转向齿轮和一转向齿条组成，所述后油缸设置在所述转向齿条两侧，能够推动所述转向齿条左右移动，所述转向齿轮和所述转向齿条的齿啮合。

较佳的，所述转向桥上装有一转向角传感器。

较佳的，所述后轮转向单元还包括对称设置在所述转向轮装置左右两侧的辅助轮。

与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：

1.提供一种可靠性高，成本低的四向行驶车辆转向装置，转向控制系统可以按照需要在前后两个转向执行单元之间切换，实现车辆的四向行驶，使用该转向装置的车辆转弯半径小，可以减小车辆的转向作业空间，提高灵活性。

2.通过一对互相串联的同步油缸实现两个油缸的工作行程始终保持同步，从而使两个驱动轮转向角度相等且方向相反。

3.两个驱动轮装置均设有纵向和横向触碰开关，使两侧驱动轮装置每转动90°可以将转向误差清零一次，防止电机荷载差异。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型四向行驶车辆转向控制系统的结构图；

图2是转向轮装置的结构图；

图3是车辆横向行驶时各车轮的位置示意图；

图4是车辆纵向行驶时各车轮的位置示意图；

图5是车辆横向行驶时车辆转动轨迹图；

图6是车辆纵向行驶时车辆转动轨迹图。

图中数字表示：

1.机架 2.左驱动轮装置 21.左驱动轮 3.右驱动轮装置 31.右驱动轮 4.后转向轮 41.转向桥 42.后油缸 43.转向齿轮 44.转向尺条 5.左油缸 6.右油缸 7.左辅助轮8.右辅助轮

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

如图1所示，一种四向行驶车辆转向控制系统，包括机架1，设置在所述机架1前部的前轮驱动单元和设置在所述机架1后部的后轮转向单元，车辆的控制系统在车辆纵向和横向行驶时分别控制前轮驱动单元和后轮转向单元，从而实现车辆的四向行驶。

所述前轮驱动单元包括安装在所述机架1两侧的左驱动轮装置2和右驱动轮装置3。两个所述驱动轮装置分别通过转向臂与一对串联的同步油缸连接，所述同步油缸包括左油缸5和右油缸6，分别连接所述左驱动轮装置2和右驱动轮装置3。左油缸5和右油缸6均为双作用活塞油缸，左油缸5的有杆腔与右油缸6的无杆腔的有效面积相等且通过管路相连通，使左油缸5的有杆腔与右油缸6的无杆腔及其联通管路中都充满液压油。所述左油缸5的无杆腔的油口和右油缸6的有杆腔的油口作为进油口和出油口，左油缸5和右油缸6的活塞上安装有补油装置和放油装置，所述补油装置和放油装置是在所述左油缸5和右油缸6的活塞中设置了允许有杆腔向无杆腔流动的单向阀。其工作原理为当左油缸5的进油口进油时，推动左油缸5的活塞运动，同时有杆腔中的油就会流向无杆腔，推动右油缸6的活塞运动，当有杆腔的有效面积与无杆腔的有效面积相等时，左油缸5活塞杆的运动行程就与右油缸6活塞杆的运动行程相等，使右油缸6保持同步，实现两个驱动轮装置转向角度相等且方向相反。当活塞被推到极限位置时，补油装置和放油装置会自动工作，完成对油缸的补油或放油。

所述驱动轮装置由转盘、减速箱、驱动轮、驱动电机和制动器，驱动轮装置通过所示驱动电机和减速箱控制转动，其驱动电机采用交流变频电机通过变频调速，来实现车辆的速度控制。

驱动轮装置还设置有纵向和横向触碰开关，所述触碰开关与驱动电机电路连接。驱动轮装置转动时，当一个驱动轮先转动至纵向或横向位置时，会与对应的触碰开关接触，触碰开关向车辆控制系统发出第一个到达信号，车辆控制系统使先转动到位的驱动轮装置停止转动。当另一个驱动轮装置也转动至纵向或横向位置，其与对应的触碰开关接触，该触碰开关向车辆控制系统发出第二个到达信号，车辆控制系统会控制驱动轮装置继续转动。这样两侧驱动轮装置每转动90°，就会将两者之间的转向误差清零一次，防止电机荷载差异，提高转向系统稳定性。

如图2所示，所述后轮转向单元包括转向轮装置，所述转向轮装置设置在所述机架1的中心线上。所述转向轮装置包括后转向轮4和用于控制后转向轮4的转向桥41。所述转向桥41由一组后油缸42、一转向齿轮43和一转向齿条44组成。车辆控制系统控制转向轮装置工作时，后油缸42推动转向齿条44左右移动，转向齿条44和转向齿轮43的齿啮合，带动转向齿轮43转动，从而带动后转向轮4转动。所述转向桥41上装有一转向角传感器，用来测量后转向轮4的旋转角度，并将旋转角度的参数传达给车辆控制系统。所述后轮转向单元还包括对称设置在转向轮装置两侧的左辅助轮7和右辅助轮8，可以与地面良好接触，实现车辆底部的五轮稳定支撑结构。两个辅助轮为万向轮，可以根据受力转动。

该四向行驶车辆转向控制系统工作原理为：

如图3所示，当车辆需要横向行驶时，左驱动轮21和右驱动轮31旋转到如图示方向并锁定不动，车辆的控制系统控制后轮转向单元，转向桥41作用实现后转向轮4的转动，转向桥41上的转向角传感器测量后转向轮4的旋转角度，并将旋转角度的参数传达给车辆控制系统，车辆控制系统根据后转向轮4旋转角度的参数和车辆机架1的几何尺寸，对两侧驱动轮装置的驱动电机的速率差进行计算，并控制驱动电机转速以实现车辆在横向行驶时的控制。如图4所示，当车辆需要纵向行驶时，后转向轮4旋转到图示方向并锁定不动，车辆的控制系统控制前轮驱动单元，左驱动轮21和右驱动轮31发生同步旋转，在同步油缸作用下旋转角度相等、方向相反，即形成对称的“八”字形，使得两个驱动电机不会出现差速。车辆控制系统可以按照需要在前轮驱动单元和后轮转向单元之间切换，以实现车辆的四向行驶。

如图5所示，当车辆横向行驶时，两侧驱动轮锁定不动，由转向桥41控制车辆的转向，如图所示O点为车辆运动的速度瞬心，随方向盘的转动，O点将在前轮驱动单元的中心线上左右移动。车辆每个轮子的运动轨迹都是以O点为圆心的同心圆，所以理论上没有寄生的功率损耗。如图6所示，当车辆纵向行驶时，转向桥41锁定不动，由两侧驱动轮控制车辆的转向，如图所示O’点为车辆运动的速度瞬心，随方向盘的转动，O’点将在机架1的中心线上上下移动。车辆每个轮子的运动轨迹都是以O’点为圆心的同心圆，所以理论上没有寄生的功率损耗。由图可知，使用该转向装置的车辆在横向和纵向行驶时，均可以缩短转弯半径，即可以减小叉车的转向作业空间，提高灵活性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种四向行驶车辆转向控制系统，其特征在于，包括机架、设置在所述机架前部的前轮驱动单元和设置在所述机架后部的后轮转向单元，所述前轮驱动单元包括安装在所述机架两侧的左驱动轮装置和右驱动轮装置，两个驱动轮装置分别通过转向臂与一对串联的同步油缸连接，所述后轮转向单元包括转向轮装置，所述转向轮装置设置在所述机架的中心线上。

2.如权利要求1所述的四向行驶车辆转向控制系统，其特征在于，所述同步油缸包括左油缸和右油缸，所述左油缸和右油缸均为双作用活塞油缸，所述左油缸的有杆腔与右油缸的无杆腔的有效面积相等且通过管路相连通，所述左油缸的无杆腔的油口和右油缸的有杆腔的油口作为进油口和出油口，左油缸和右油缸的活塞上安装有补油装置和放油装置，当活塞被推到极限位置时，补油装置和放油装置会自动工作，完成对油缸的补油或放油。

3.如权利要求2所述的四向行驶车辆转向控制系统，其特征在于，所述补油装置和放油装置是在所述左油缸和右油缸的活塞中设置了允许有杆腔向无杆腔流动的单向阀。

4.如权利要求3所述的四向行驶车辆转向控制系统，其特征在于，所述驱动轮装置由转盘、减速箱、驱动轮、驱动电机和制动器组成，所述驱动轮装置通过所示驱动电机和减速箱控制转动。

5.如权利要求4所述的四向行驶车辆转向控制系统，其特征在于，所述驱动轮装置设有纵向和横向触碰开关。

6.如权利要求5所述的四向行驶车辆转向控制系统，其特征在于，所述驱动电机采用交流变频电机，通过变频调速。

7.如权利要求4-6任一所述的四向行驶车辆转向控制系统，其特征在于，所述转向轮装置包括后转向轮和用于控制所述后转向轮的转向桥，所述转向桥由一组后油缸、一转向齿轮和一转向齿条组成，所述后油缸设置在所述转向齿条两侧，能够推动所述转向齿条左右移动，所述转向齿轮和所述转向齿条的齿啮合。

8.如权利要求7所述的四向行驶车辆转向控制系统，其特征在于，所述转向桥上装有一转向角传感器。

9.如权利要求8所述的四向行驶车辆转向控制系统，其特征在于，所述后轮转向单元还包括对称设置在所述转向轮装置左右两侧的辅助轮。