CN207955772U - 转向油缸、液压助力转向系统、转向车桥及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种转向油缸、液压助力转向系统、转向车桥及车辆，其中转向油缸包括缸筒(105)、活塞杆(101)、第一活塞(109)和中位提示装置，第一活塞(109)设置在缸筒(105)内，第一活塞(109)与活塞杆(101)的第一端的端部固定连接，活塞杆(101)相对于缸筒(105)伸出或缩回，中位提示装置用于在活塞杆(101)回到其运动行程的中位时给予提示。本实用新型转向油缸可以省略中位锁死油缸，减少液压缸的数量，从而可以简化结构布置，避免由于安装不合理而造成的机构干涉以及受力异常等问题；也可以降低成本，简化液压管路的布置；避免液压余力干扰。

Description

转向油缸、液压助力转向系统、转向车桥及车辆

技术领域

本实用新型涉及多轴转向技术领域，尤其涉及一种转向油缸、液压助力转向系统、转向车桥及车辆。

背景技术

多轴转向技术涉及到军工产品和工程机械产品，国内研究起步较晚，发展还不够成熟。多轴转向具有转弯半径小、转向模式多、对恶劣路况具有较好的适应性等优点。目前，对于应用多轴转向的车辆来说，在随动轴的转向系统中，如图1所示，车轴a6的左右两侧各连接左车轮a5和右车轮a9，还连接有左转向节臂a1和右转向节臂a4，两个转向节臂之间连接有横拉杆a3，液压助力包括两个转向助力油缸，分别为左转向油缸a7和右转向油缸a8，还包含一个中位锁死油缸a2。当车轮需要转动一个角度时，控制器通过控制液压阀的接通，驱动转向助力油缸进行相应的伸缩，使转向车轮达到相应的转动角度；当车轮需要进行中位锁死动作时，控制器通过控制液压阀的接通，驱动中位锁死油缸达到中间位置，即车轮的转角为零。

这种结构形式的液压助力系统存在以下问题：

1、每个随动转向轴都有三个液压油缸，造成转向系统的机械结构相对复杂，如果安装不合理，会造成机构的干涉，使转向系统的机械结构出现受力异常的情况；

2、整车液压油缸的数量增多，生产成本大，也会在一定程度上增加液压管路布置的复杂度；

3、转向助力和中位锁死两个液压系统，在两个工况的转换过程中，会有一定的液压余力干扰的情况。

需要说明的是，公开于本实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种转向油缸、液压助力转向系统、转向车桥及车辆，以减少车辆转向系统中的液压缸数量，简化结构布置，降低成本。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种转向油缸，包括缸筒、活塞杆、第一活塞和中位提示装置，第一活塞设置在缸筒内，第一活塞与活塞杆的第一端的端部固定连接，活塞杆相对于缸筒伸出或缩回，中位提示装置用于在活塞杆回到其运动行程的中位时给予提示。

进一步地，中位提示装置包括挡块、第二活塞和设置在活塞杆上的沿径向延伸的凸台，挡块设置在缸筒内，挡块将缸筒分隔为第一腔和第四腔，第二活塞设置在第一腔内，第一活塞设置在第四腔内，且第一活塞将第四腔分隔为第二腔和第三腔，挡块设有第一通孔，第二活塞设有第二通孔，活塞杆穿过挡块和第二活塞，第二活塞能够相对于活塞杆移动，凸台的径向长度大于第二通孔的孔径且小于第一通孔的孔径。

进一步地，中位提示装置还包括传感器，传感器用于检测凸台是否与第二活塞接触以及第二活塞是否与挡块接触，并在凸台与第二活塞相互接触或第二活塞与挡块相互接触时发出活塞杆回到中位的信号。

进一步地，缸筒上设有第一油孔、第二油孔和第三油孔，第一油孔与第一腔连通，第二油孔与第二腔连通，第三油孔与第三腔连通。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种液压助力转向系统，包括控制器、控制阀组、左转向油缸和右转向油缸，左转向油缸和右转向油缸采用上述的转向油缸，控制阀组连接在油源与左转向油缸和右转向油缸之间，控制器用于根据左转向油缸和右转向油缸中的中位提示装置的提示而控制控制阀组的通断及换向，以控制左转向油缸和右转向油缸的伸缩。

进一步地，控制阀组包括第一换向阀，第一换向阀用于控制油源与左转向油缸和右转向油缸之间连接油路的通断和换向，以使左转向油缸和右转向油缸中的一个伸出而另一个缩回。

进一步地，控制阀组包括第二换向阀组，第二换向阀组用于控制油源与左转向油缸和右转向油缸之间连接油路的通断，以使左转向油缸的活塞杆和右转向油缸的活塞杆回到各自运动行程的中位。

进一步地，控制阀组还包括第三换向阀组，第三换向阀组用于控制第一换向阀与左转向油缸的第一腔之间连接油路的通断以及第一换向阀与右转向油缸的第一腔之间连接油路的通断。

进一步地，控制阀组还包括第四换向阀组，第四换向阀组用于控制第一换向阀与左转向油缸的第二腔之间连接油路的通断以及第一换向阀与右转向油缸的第二腔之间连接油路的通断。

进一步地，液压助力转向系统包括节流阀，节流阀设置在油源与控制阀组之间。

进一步地，液压助力转向系统包括蓄能器，蓄能器设置在油源与控制阀组之间。

进一步地，液压助力转向系统包括溢流阀，溢流阀设置在油源与油箱之间。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种转向车桥，包括车轴、左车轮、右车轮、左转向节臂、右转向节臂和液压助力转向系统，液压助力转向系统采用上述的液压助力转向系统，液压助力转向系统中左转向油缸的活塞杆与左转向节臂连接，液压助力转向系统中右转向油缸的活塞杆与右转向节臂连接，左转向节臂和右转向节臂与车轴连接，车轴与左车轮和右车轮连接，以控制车辆转向。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种车辆，包括机械转向车桥和至少一个电控转向车桥，电控转向车桥采用上述的转向车桥。

进一步地，车辆还包括转向控制器和角度传感器，电控转向车桥包括第一转向车桥和第二转向车桥，角度传感器用于检测机械转向车桥和电控转向车桥的转角，转向控制器用于根据机械转向车桥的转角计算第一转向车桥的目标转角，同时对目标转角与角度传感器所检测的实际转角进行比较，并根据比较结果控制第一转向车桥进行转向；以及，根据第一转向车桥的转角计算第二转向车桥的目标转角，同时对目标转角与角度传感器所检测的实际转角进行比较，并根据比较结果控制第二转向车桥进行转向。

基于上述技术方案，本实用新型转向油缸实施例中设有中位提示装置，在活塞杆运动到其运动行程的中间位置时，通过该中位提示装置能够给予提示，根据该提示，应用该转向油缸的转向系统就可以做出相应的动作，以使活塞杆能够保持在中间位置，实现转向油缸的中位锁定功能。本实用新型转向油缸实施例可以省略中位锁死油缸，减少液压缸的数量，从而可以简化结构布置，避免由于安装不合理而造成的机构干涉以及受力异常等问题；也可以降低成本，简化液压管路的布置；避免液压余力干扰。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中一种转向系统的结构示意图。

图2为本实用新型转向油缸一个实施例的第一截面视图。

图3为本实用新型转向油缸一个实施例的第二截面视图。

图4为本实用新型液压助力转向系统一个实施例的原理图。

图5为本实用新型转向车桥一个实施例的结构示意图。

图6为本实用新型车辆一个实施例中多轴转向结构示意图。

图7为本实用新型车辆一个实施例中多轴转向关系示意图。

图中：

a1、左转向节臂；a2、中位锁死油缸；a3、横拉杆；a4、右转向节臂；a5、左车轮；a6、车轴；a7、左转向油缸；a8、右转向油缸；a9、右车轮；

101、活塞杆；102、第一油孔；103、第二油孔；104、第三油孔；105、缸筒；106、端盖；107、第二活塞；108、挡块；109、第一活塞；110、凸台；

1、油源；2、节流阀；3、蓄能器；4、溢流阀；5、第一换向阀；6、第二换向阀；7、第三换向阀；8、第四换向阀；9、第五换向阀；14、第六换向阀；15、第七换向阀；

11、第一腔；12、第二腔；13、第三腔；21、第一腔；22、第二腔；23、第三腔；

10、左转向油缸；20、右转向油缸；30、左转向节臂；40、右转向节臂；50、横拉杆；60、车轴；70、左车轮；80、右车轮；90、控制器；91、主控制器；92、第一控制器；93、第二控制器；94、第三控制器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图2和图3所示，在本实用新型所提供的转向油缸的一个示意性实施例中，转向油缸包括缸筒105、活塞杆101、第一活塞109和中位提示装置，第一活塞109设置在缸筒105内，第一活塞109与活塞杆101的第一端的端部固定连接，活塞杆101相对于缸筒105伸出或缩回，中位提示装置用于在活塞杆101回到其运动行程的中位时给予提示。

在上述示意性实施例中，转向油缸设有中位提示装置，在活塞杆运动到其运动行程的中间位置时，通过该中位提示装置能够给予提示，根据该提示，应用该转向油缸的转向系统就可以做出相应的动作，以使活塞杆能够保持在中间位置，实现转向油缸的中位锁定功能。本实用新型转向油缸实施例可以省略中位锁死油缸，减少液压缸的数量，从而可以简化结构布置，避免由于安装不合理而造成的机构干涉以及受力异常等问题；也可以降低成本，简化液压管路的布置；避免液压余力干扰。

具体地，中位提示装置包括挡块108、第二活塞107和设置在活塞杆101上的沿径向延伸的凸台110，挡块108设置在缸筒105内，挡块108将缸筒105分隔为第一腔11、21和第四腔，第二活塞107设置在第一腔11、21内，第一活塞109设置在第四腔内，且第一活塞109将第四腔分隔为第二腔12、22和第三腔13、23，其中，第二腔12、22位于第一腔11、21和第三腔13、23之间，挡块108设有第一通孔，第二活塞107设有第二通孔，活塞杆101穿过挡块108和第二活塞107，第二活塞107能够相对于活塞杆101移动，凸台110的径向长度大于第二通孔的孔径且小于第一通孔的孔径，即凸台110能够穿过第一通孔，但不能穿过第二通孔。

挡块108固定安装在缸筒105上，用于防止第二活塞107进入第四腔，防止运动不平衡现象发生，同时也可以使其支撑第一活塞109和第二活塞107，保证第一腔和第四腔的空间。

通过上述设置，可以方便地实现对活塞杆101回到中位进行提示。具体来说，如图2和图3所示，活塞杆101处于中位。当活塞杆101继续向左运动时，凸台110带动第二活塞107向左运动，在第二活塞107与缸筒105的左端设置的端盖106相接触时，第二活塞107运动到最左端，活塞杆101的伸出长度达到最大；当活塞杆101从伸出长度最大回到中位时，第二活塞107带动凸台110以及活塞杆101向右运动，在第二活塞107与挡块108相互接触时，活塞杆101回到中位，此时即为活塞杆101回到中位的一种提示；参考图4所示，当第一腔11、21压力继续增大时，活塞杆101继续向右运动，但第二活塞107被挡块108挡在挡块108的左侧，在第一活塞109与缸筒105的右端接触时，活塞杆101运动到最右端，活塞杆101的缩回到最短；当活塞杆101从缩回到最短的位置回到中位时，活塞杆101向左运动，当活塞杆101运动到凸台110与第二活塞107相互接触的位置时，活塞杆101回到中位，此时即为活塞杆101回到中位得了另一种提示。

进一步地，中位提示装置还包括传感器，传感器用于检测凸台110是否与第二活塞107接触以及第二活塞107是否与挡块108接触，并在凸台110与第二活塞107相互接触或第二活塞107与挡块108相互接触时发出活塞杆101回到中位的信号。通过设置传感器，可以实现中位提示装置的自动化控制，传感器可以将活塞杆101回到中位的信号传递至应用该转向油缸的转向系统中的控制器中，以通过控制器对转向油缸进行中位锁定。

可选地，缸筒105上设有第一油孔102、第二油孔103和第三油孔104，第一油孔102与第一腔11、21连通，第二油孔103与第二腔12、22连通，第三油孔104与第三腔13、23连通。

基于上述各个实施例中的转向油缸，本实用新型还提供了一种液压助力转向系统，如图4所示，该液压助力转向系统包括控制器90、控制阀组、左转向油缸10和右转向油缸20，左转向油缸10和右转向油缸20采用上述的转向油缸，控制阀组连接在油源1与左转向油缸10和右转向油缸20之间，控制器90用于根据左转向油缸10和右转向油缸20中的中位提示装置的提示而控制控制阀组的通断及换向，以控制左转向油缸10和右转向油缸20的伸缩，实现转向和中位锁定的功能。

通过设置控制器90和控制阀组，可以通过控制控制阀组的通断及换向来实现转向功能，也可以根据中位提示装置的提示而实现中位锁定功能。

可选地，控制阀组包括第一换向阀5，第一换向阀5用于控制油源1与左转向油缸10和右转向油缸20之间连接油路的通断和换向，以使左转向油缸10和右转向油缸20中的一个伸出而另一个缩回。

具体地，第一换向阀5为三位四通电磁换向阀，第一换向阀5的进油口与油源1连通，第一换向阀5的回油口与油箱连通，第一换向阀5的第一工作油口与左转向油缸10的第一腔11、左转向油缸10的第二腔12和右转向油缸20的第三腔23连通，第一换向阀5的第二工作油口与左转向油缸10的第三腔13、右转向油缸20的第一腔21和右转向油缸20的第二腔22连通。

当第一换向阀5处于中位时，油源1与左转向油缸10和右转向油缸20之间的连接油路截断；当第一换向阀5处于左位时，进油口与第一工作油口连通，第二工作油口与回油口连通，油源1的液压油可以通过第一换向阀5进入左转向油缸10的第一腔11、左转向油缸10的第二腔12和右转向油缸20的第三腔23，从而使左转向油缸10的活塞杆缩回，右转向油缸20的活塞杆伸出；当第一换向阀5处于右位时，进油口与第二工作油口连通，第一工作油口与回油口连通，油源1的液压油可以通过第一换向阀5进入左转向油缸10的第三腔13、右转向油缸20的第一腔11和右转向油缸20的第二腔22，从而使左转向油缸10的活塞杆伸出，右转向油缸20的活塞杆缩回。

可选地，控制阀组包括第二换向阀组，第二换向阀组用于控制油源1与左转向油缸10和右转向油缸20之间连接油路的通断，以使左转向油缸10的活塞杆和右转向油缸20的活塞杆回到各自运动行程的中位。

具体地，第二换向阀组包括第二换向阀6和第三换向阀7，第二换向阀6和第三换向阀7为二位四通电磁换向阀。第二换向阀6的进油口与油源1连通，第二换向阀6的回油口与油箱连通，第二换向阀6的第一工作油口与左转向油缸10的第一腔11连通，第二换向阀6的第二工作油口连接在第一换向阀5的第一工作油口和左转向油缸10及右转向油缸20之间的连接油路上。第三换向阀7的进油口与油源1连通，第三换向阀7的回油口与油箱连通，第三换向阀7的第一工作油口与右转向油缸20的第一腔21连通，第三换向阀7的第二工作油口连接在第一换向阀5的第二工作油口和左转向油缸10及右转向油缸20之间的连接油路上。

当第二换向阀6处于左位时，油源1与左转向油缸10的第一腔11之间的连接油路截断；当第二换向阀6处于右位时，进油口与第一工作油口连通，回油口与第二工作油口连通，油源1的液压油可以通过第二换向阀6进入左转向油缸10的第一腔11中，而左转向油缸10的第二腔12和右转向油缸20的第三腔23中的液压油可以通过第二换向阀6回油，从而使左转向油缸10中的活塞杆101回到中位。当第三换向阀7处于左位时，油源1与右转向油缸20的第一腔21之间的连接油路截断；当第三换向阀7处于右位时，进油口与第一工作油口连通，回油口与第二工作油口连通，油源1的液压油可以通过第三换向阀7进入右转向油缸20的第一腔21中，而右转向油缸20的第二腔22和左转向油缸10的第三腔13中的液压油可以通过第三换向阀7回油，从而使右转向油缸20中的活塞杆101回到中位。

进一步地，控制阀组还包括第三换向阀组，第三换向阀组用于控制第一换向阀5与左转向油缸10的第一腔11之间连接油路的通断以及第一换向阀5与右转向油缸20的第一腔21之间连接油路的通断。

具体地，第三换向阀组包括第四换向阀8和第五换向阀9，第四换向阀8和第五换向阀9为二位二通电磁换向阀。第四换向阀8的进油口与第一换向阀5的第一工作油口连通，第四换向阀8的出油口与左转向油缸10的第一腔11连通，第二换向阀6的第一工作油口连接在第四换向阀8的出油口与左转向油缸10的第一腔11之间的连接油路上，第二换向阀6的第二工作油口连接在第一换向阀5的第一工作油口与第四换向阀8的进油口之间的连接油路上。第五换向阀9的进油口与第一换向阀5的第二工作油口连通，第五换向阀9的出油口与右转向油缸20的第一腔21连通，第三换向阀7的第一工作油口连接在第五换向阀9的出油口与右转向油缸20的第一腔21之间的连接油路上，第三换向阀7的第二工作油口连接在第一换向阀5的第二工作油口与第五换向阀9的进油口之间的连接油路上。

当第四换向阀8处于左位时，进油口和出油口连通，通过第一换向阀5的第一工作油口的液压油可以通过第四换向阀8进入左转向油缸10的第一腔11；当第四换向阀8处于右位时，进油口和出油口不连通，第一换向阀5的第一工作油口与左转向油缸10的第一腔11之间的连接油路截断，同时第二换向阀6的第二工作油口与左转向油缸10的第一腔11之间的连接油路也被截断。当第五换向阀9处于左位时，进油口和出油口连通，通过第一换向阀5的第二工作油口的液压油可以通过第五换向阀9进入右转向油缸20的第一腔21；当第五换向阀9处于右位时，进油口和出油口不连通，第一换向阀5的第一工作油口与右转向油缸20的第一腔21之间的连接油路截断，同时第三换向阀7的第二工作油口与右转向油缸20的第一腔21之间的连接油路也被截断。

进一步地，控制阀组还包括第四换向阀组，第四换向阀组用于控制第一换向阀5与左转向油缸10的第二腔12之间连接油路的通断以及第一换向阀5与右转向油缸20的第二腔22之间连接油路的通断。

具体地，第四换向阀组包括第六换向阀14和第七换向阀15，第六换向阀14和第七换向阀15为二位二通电磁换向阀。第六换向阀14的进油口与第一换向阀5的第一工作油口连通，第六换向阀14的出油口与左转向油缸10的第二腔12连通，第二换向阀6的第二工作油口连接在第六换向阀14的出油口与左转向油缸10的第二腔12之间的连接油路上。第七换向阀15的进油口与第一换向阀5的第二工作油口连通，第七换向阀15的出油口与右转向油缸20的第二腔22连通，第三换向阀7的第二工作油口连接在第七换向阀15的出油口与右转向油缸20的第一腔21之间的连接油路上。

当第六换向阀14处于上位时，进油口和出油口连通，通过第一换向阀5的第一工作油口的液压油可以通过第六换向阀14进入左转向油缸10的第二腔12；当第六换向阀14处于下位时，进油口和出油口不连通，第一换向阀5的第一工作油口与左转向油缸10的第二腔12之间的连接油路截断。当第七换向阀15处于上位时，进油口和出油口连通，通过第一换向阀5的第二工作油口的液压油可以通过第七换向阀15进入右转向油缸20的第二腔22；当第七换向阀15处于下位时，进油口和出油口不连通，第一换向阀5的第二工作油口与右转向油缸20的第二腔22之间的连接油路截断。

可选地，第一换向阀5、第二换向阀6、第三换向阀7、第四换向阀8、第五换向阀9、第六换向阀14和第七换向阀15均为电比例控制阀，可以根据输入电流的大小调节开口大小，从而控制流量。

可选地，液压助力转向系统包括节流阀2，节流阀2设置在油源1与控制阀组之间。具体地，节流阀2设置在油源1和第一换向阀5之间。通过设置节流阀2可以对油源1流出的液压油进行缓冲，防止液压冲击和流量不稳定。

可选地，液压助力转向系统包括蓄能器3，蓄能器3设置在油源1与控制阀组之间。具体地，蓄能器3的进油口连接在油源1与第一换向阀5之间的连接油路上。通过设置蓄能器3可以对油源1的高压油液进行吸收，使油源1流出的液压油流量更加稳定。

可选地，液压助力转向系统包括溢流阀4，溢流阀4设置在油源1与油箱之间。具体地，溢流阀4设置在油源1与第一换向阀5之间。通过设置溢流阀4，可以防止油路受到高压冲击。

基于上述的液压助力转向系统，本实用新型还提供了一种转向车桥，如图5所示，该转向车桥包括车轴60、左车轮70、右车轮80、左转向节臂30、右转向节臂40和液压助力转向系统，液压助力转向系统采用上述的液压助力转向系统，液压助力转向系统中左转向油缸10的活塞杆与左转向节臂30连接，液压助力转向系统中右转向油缸20的活塞杆与右转向节臂40连接，左转向节臂30和右转向节臂40与车轴60连接，车轴60与左车轮70和右车轮80连接，以控制车辆转向。

通过采用上述的包含本实用新型转向油缸的液压助力转向系统，可以减少转向车桥中的液压缸数量，简化结构布置。

本实用新型还提供了一种车辆，该车辆包括机械转向车桥和至少一个电控转向车桥，电控转向车桥采用上述的转向车桥。

如图6所示，该车辆中包括三个电控转向车桥，转向控制器包括主控制器91、第一控制器92、第二控制器93和第三控制器94，主控制器91用于对三个电控转向车桥的转向进行总体控制，第一控制器92、第二控制器93和第三控制器94用于分别对三个电控转向车桥的转向进行控制。

进一步地，车辆还包括转向控制器和角度传感器，电控转向车桥包括第一转向车桥和第二转向车桥，角度传感器用于检测机械转向车桥和电控转向车桥的转角，转向控制器用于根据机械转向车桥的转角计算第一转向车桥的目标转角，同时对目标转角与角度传感器所检测的实际转角进行比较，并根据比较结果控制第一转向车桥进行转向；以及，根据第一转向车桥的转角计算第二转向车桥的目标转角，同时对目标转角与角度传感器所检测的实际转角进行比较，并根据比较结果控制第二转向车桥进行转向。

具体来说，以机械转向车桥的右侧转角作为输入，主控制器91可以对各轴的目标转角进行计算，并将计算结果传输给各轴控制器，各轴控制器通过角度传感器检测车轴的实际转角，各轴控制器对目标转角与实际转角进行比较，计算出执行值，根据执行值，启动相应的转向模式，通过控制阀组使车轮左转或右转，完成转向。

在其他实施例中，机械转向车桥的数量可以包括一个以上，电控转向车桥的数量也可以根据实际需要灵活设置。

上述的车辆可以为卡车、起重机、消防车等具有多轴转向系统的轮式车辆，增加转向灵活性，节省成本。

上述各个实施例中转向油所具有的积极技术效果同样适用于液压助力转向系统、转向车桥及车辆，这里不再赘述。

下面结合图2～图7对本实用新型转向油缸、液压助力转向系统、转向车桥及车辆的一个实施例的工作过程进行说明：

如图2和图3所示，转向油缸包括缸筒105、活塞杆101、端盖106、挡块108、第一活塞109和第二活塞107。缸筒105的一端封闭，另一端利用端盖106封堵。缸筒105的封闭端外部设有连接杆，连接杆上设有安装孔，用于与车辆上的部件连接。活塞杆101的伸出端设有安装孔，用于与转向节臂连接，以通过活塞杆101的伸缩来调节转向节臂的转角。活塞杆101的右端与第一活塞109固定连接，第一活塞109与活塞杆101没有相对运动。活塞杆101上设有凸台110，凸台110与第一活塞109之间的距离与活塞杆101的运动行程的一半大致相等。缸筒105内设有挡块108，挡块108在缸筒105内的安装位置固定不变，挡块108将缸筒105分隔为第一腔和第四腔，第二活塞107设置在第一腔内，第一活塞109设置在第四腔内，并将第四腔分隔为第二腔和第三腔。凸台110可以带动第二活塞107移动，凸台110可以穿过挡块108上的第一通孔，但无法穿过第二活塞107上的第二通孔。

转向油缸的缸筒105上设有三个油孔，分别为与第一腔连通的第一油孔102、与第二腔连通的第二油孔103和与第三腔连通的第三油孔104。第一油孔102设置在缸筒105的左端，第二油孔103设置在挡块108上，第三油孔104设置在缸筒105的右端。

如图4所示，液压助力转向系统主要包括油源1、节流阀2、蓄能器3、溢流阀4、第一换向阀5、第二换向阀6、第三换向阀7、第四换向阀8、第五换向阀9、第六换向阀14和第七换向阀15。油源1为液压助力转向系统提供动力；节流阀2起到缓流的作用；蓄能器3可以在一定程度上起到缓冲以及高压油源补充的作用。

如图5所示，转向车桥包括左转向油缸10、右转向油缸20、左转向节臂30、右转向节臂40、横拉杆50、车轴60、左车轮70和右车轮80。

当车轮需要向左转向时，左转向油缸10需要进行“伸”的动作，右转向油缸20需要进行“缩”的动作。油源1经过节流阀2缓流以及蓄能器3的缓冲后，控制器90控制第一换向阀5、第二换向阀6、第三换向阀7、第四换向阀8、第五换向阀9、第六换向阀14和第七换向阀15，使第一换向阀5处于右位，第四换向阀8和第五换向阀9处于左位接通，第二换向阀6和第三换向阀7处于左位断开，第六换向阀14和第七换向阀15处于上位接通。此时，左转向油缸10的第三腔13、右转向油缸20的第一腔21和右转向油缸20的第二腔22接通高压油源，处于高压状态；左转向油缸10的第一腔11、左转向油缸10的第二腔12和右转向油缸20的第三腔23与油箱接通，处于低压状态。左转向油缸10中的活塞在第三腔13高压的作用下，对左转向油缸10的活塞杆有向左的作用力，使左转向油缸10的活塞杆伸出；右转向油缸20的活塞在第一腔11和第二腔22高压的作用下，对右转向油缸20的活塞杆有向左的作用力，使右转向油缸20的活塞杆缩回，从而使车轮向左转动。

当车轮需要向右转向时，左转向油缸10需要进行“缩”的动作，右转向油缸20需要进行“伸”的动作。油源1经过节流阀2缓流以及蓄能器3的缓冲后，控制器90控制第一换向阀5、第二换向阀6、第三换向阀7、第四换向阀8、第五换向阀9、第六换向阀14和第七换向阀15，使第一换向阀5处于左位，第四换向阀8和第五换向阀9处于左位接通，第二换向阀6和第三换向阀7处于左位断开，第六换向阀14和第七换向阀15处于上位接通。此时，左转向油缸10的第一腔11、左转向油缸10的第二腔12和右转向油缸20的第三腔23接通高压油源，处于高压状态；左转向油缸10的第三腔13、右转向油缸20的第一腔21和右转向油缸20的第二腔22与油箱接通，处于低压状态。左转向油缸10中的活塞在第一腔11和第二腔12高压的作用下，对左转向油缸10的活塞杆有向右的作用力，使左转向油缸10的活塞杆缩回；右转向油缸20的活塞在第三腔23高压的作用下，对右转向油缸20的活塞杆有向右的作用力，使右转向油缸20的活塞杆伸出，从而使车轮向右转动。

实现中位锁死要保证如下条件：左转向油缸10的第二活塞107处于第一腔11的最右端，右转向油缸20的第二活塞107处于第一腔21的最左端，此时左、右车轮处于中位位置。

当进行中位锁死时，应该使左转向油缸10的第二活塞107处于最右端，右转向油缸20的第二活塞107处于最左端。油源1经过节流阀2的缓流和蓄能器3的缓冲后，控制器通过控制第一换向阀5、第二换向阀6、第三换向阀7、第四换向阀8、第五换向阀9、第六换向阀14和第七换向阀15的开闭使左转向油缸10的活塞杆101和右转向油缸20的活塞杆101均回到中位位置。具体分以下两种情况：

当车轮处于左转状态时：

对于左转向油缸10来说，其活塞杆101处于左伸出状态，控制器使第一换向阀5处于左位，第二换向阀6处于右位接通，第四换向阀8处于右位断开，第六换向阀14处于下位断开，左转向油缸10的第一腔11通过第二换向阀6接通高压油，处于高压状态；第二腔12通过第二换向阀6与油箱连通，处于低压状态；第三腔13通过第一换向阀5与油箱接通，处于低压状态。凸台110及缸筒105内第二活塞107位于挡块108的左端，在第一腔11的高压作用下，第二活塞107带动凸台110及活塞杆101向右运动，直至第二活塞107卡在挡块108上停止，活塞杆101回到中位。

对于右转向油缸20来说，其活塞杆101处于左缩回状态，第一换向阀5处于左位，控制器使第三换向阀7处于右位接通，第五换向阀9处于右位断开，第七换向阀15处于上位接通，右转向油缸20的第一腔21通过第三换向阀7接通高压油，处于高压状态；第二腔22通过第三换向阀7与油箱连通，处于低压状态；第三腔23通过第一换向阀5接通高压油，处于高压状态。凸台110位于挡块108的左端，缸筒105内第二活塞107位于挡块108的右端，在第一腔21和第三腔23接通高压油时，由于第三腔23的油液体积大于第一腔21的油液体积，因此活塞杆101向右运动，同时第二活塞107向左运动，但由于凸台110会比第二活塞107先到达挡块108所在的位置，因此凸台110会越过挡块108，在凸台110与第二活塞107接触后，控制器控制第一换向阀5换到中位且第六换向阀14换到上位接通，使第三腔23通过第六换向阀14和第二换向阀6与油箱连通，第三腔23处于低压状态，在第一腔21的高压作用下，第二活塞107继续向左运动，同时推动凸台110向左运动，当第二活塞107卡在挡块108上时，活塞杆101回到中位。

当车轮处于右转状态时：

对于右转向油缸20来说，其活塞杆101处于右伸出状态，控制器使第一换向阀5处于右位，第三换向阀7处于右位接通，第五换向阀9处于右位断开，第七换向阀15处于下位断开，右转向油缸20的第一腔21通过第三换向阀7接通高压油，处于高压状态；第二腔22通过第三换向阀7与油箱连通，处于低压状态；第三腔23通过第一换向阀5与油箱接通，处于低压状态。凸台110及缸筒105内第二活塞107位于挡块108的右端，在第一腔21的高压作用下，第二活塞107带动凸台110及活塞杆101向左运动，直至第二活塞107卡在挡块108上停止，活塞杆101回到中位。

对于左转向油缸10来说，其活塞杆101处于右缩回状态，第一换向阀5处于右位，控制器使第二换向阀6处于右位接通，第四换向阀8处于右位断开，第六换向阀14处于上位接通，左转向油缸10的第一腔11通过第二换向阀6接通高压油，处于高压状态；第二腔12通过第二换向阀6与油箱连通，处于低压状态；第三腔13通过第一换向阀5接通高压油，处于高压状态。凸台110位于挡块108的右端，缸筒105内第二活塞107位于挡块108的左端，在第一腔11和第三腔13接通高压油时，由于第三腔13的油液体积大于第一腔11的油液体积，因此活塞杆101向左运动，同时第二活塞107向右运动，但由于凸台110会比第二活塞107先到达挡块108所在的位置，因此凸台110会越过挡块108，在凸台110与第二活塞107接触后，控制器控制第一换向阀5换到中位且第七换向阀15换到上位接通，使第三腔13通过第七换向阀15和第三换向阀7与油箱连通，第三腔13处于低压状态，在第一腔11的高压作用下，第二活塞107继续向右运动，同时推动凸台110向右运动，当第二活塞107卡在挡块108上时，活塞杆101回到中位。

如图6所示，该多轴转向控制系统包括三个电控转向系统，三个电控转向系统采用转向控制器进行转向控制，转向控制器包括主控制器91、第一控制器92、第二控制器93和第三控制器94。

如图7所示，多轴转向控制系统包括一个机械转向车桥和四个电控转向车桥。

在车辆转向过程中，如果后轮转角与前轮的偏转角相同，将会使前后桥车轮的瞬时转动中心不一致，车轮将发生侧滑，造成轮胎磨损量增加，行驶阻力变大，转向比较困难，因此可以按照以下思路来计算车轮的转角。

对于第一轴设置为机械转向轴，其他轴设置为电控转向轴的多轴转向系统来说，以第一轴右侧转角作为输入，设定向右侧转弯转向角为正，其他轴的右侧转角及转向满足阿克曼定理，具体为：

其他轴右侧转角为：

δ_i右＝arctan(L_i/L₁*tan(δ_1右))

其中，L_i为两主销中心线到地面的交点连线与转向中心O之间的距离。

根据转向中心位置，可以确定转角的方向。如图7所示，同一轴左侧转角根据阿克曼转向梯形及阿克曼定理确定转角大小。

同时，同一轴的左右两轮转角满足阿克曼定理，左右两侧转角关系为：

cotδ_i左-cotδ_i右＝M＇/L_i

由此计算，可得出左侧转角为：

δ_i左＝arccot(M＇/L_i+cotδ_i右)

其中：δ_i左为第i轴左侧转角，δ_i右为第i轴右侧转角，M＇为两主销中心线到地面的交点之间的距离，L_i为两主销中心线到地面的交点联系与转向中心O的距离。

由此，根据第一轴的右侧转角，可以依次获得各轴的右侧转角和左侧转角。

通过对本实用新型转向油缸、液压助力转向系统、转向车桥及车辆的多个实施例的说明，可以看到本实用新型转向油缸、液压助力转向系统、转向车桥及车辆实施例至少具有以下一种或多种优点：

1、转向油缸设有中位提示装置，可以省略中位锁死油缸，简化了机械结构，节省了布置空间，使转向系统的机械布置更加合理，便于安装生产，便于维修，提高生产效率及使用成本；还可以一定程度上解决液压管路的相互影响的问题，中位回正性能在一定程度上得到改善；

2、中位提示装置采用凸台、挡块与相对于活塞杆可活动的第二活塞的结构形式，结构简单，可靠性好；

3、车辆采用多轴转向控制策略，可以实现多轴车辆的各种转向模式，保证转向灵活，且减少轮胎磨损。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型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；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (15)

1.一种转向油缸，其特征在于，包括缸筒(105)、活塞杆(101)、第一活塞(109)和中位提示装置，所述第一活塞(109)设置在所述缸筒(105)内，所述第一活塞(109)与所述活塞杆(101)的第一端的端部固定连接，所述活塞杆(101)相对于所述缸筒(105)伸出或缩回，所述中位提示装置用于在所述活塞杆(101)回到其运动行程的中位时给予提示。

2.根据权利要求1所述的转向油缸，其特征在于，所述中位提示装置包括挡块(108)、第二活塞(107)和设置在所述活塞杆(101)上的沿径向延伸的凸台(110)，所述挡块(108)设置在所述缸筒(105)内，所述挡块(108)将所述缸筒(105)分隔为第一腔(11、21)和第四腔，所述第二活塞(107)设置在所述第一腔(11、21)内，所述第一活塞(109)设置在所述第四腔内，且所述第一活塞(109)将所述第四腔分隔为第二腔(12、22)和第三腔(13、23)，所述挡块(108)设有第一通孔，所述第二活塞(107)设有第二通孔，所述活塞杆(101)穿过所述挡块(108)和所述第二活塞(107)，所述第二活塞(107)能够相对于所述活塞杆(101)移动，所述凸台(110)的径向长度大于所述第二通孔的孔径且小于所述第一通孔的孔径。

3.根据权利要求2所述的转向油缸，其特征在于，所述中位提示装置还包括传感器，所述传感器用于检测所述凸台(110)是否与所述第二活塞(107)接触以及所述第二活塞(107)是否与所述挡块(108)接触，并在所述凸台(110)与所述第二活塞(107)相互接触或所述第二活塞(107)与所述挡块(108)相互接触时发出所述活塞杆(101)回到中位的信号。

4.根据权利要求2所述的转向油缸，其特征在于，所述缸筒(105)上设有第一油孔(102)、第二油孔(103)和第三油孔(104)，所述第一油孔(102)与所述第一腔(11、21)连通，所述第二油孔(103)与所述第二腔(12、22)连通，所述第三油孔(104)与所述第三腔(13、23)连通。

5.一种液压助力转向系统，其特征在于，包括控制器(90)、控制阀组、左转向油缸(10)和右转向油缸(20)，所述左转向油缸(10)和所述右转向油缸(20)采用如权利要求1～4任一项所述的转向油缸，所述控制阀组连接在油源(1)与所述左转向油缸(10)和所述右转向油缸(20)之间，所述控制器(90)用于根据所述左转向油缸(10)和所述右转向油缸(20)中的中位提示装置的提示而控制所述控制阀组的通断及换向，以控制所述左转向油缸(10)和所述右转向油缸(20)的伸缩。

6.根据权利要求5所述的液压助力转向系统，其特征在于，所述控制阀组包括第一换向阀(5)，所述第一换向阀(5)用于控制油源(1)与所述左转向油缸(10)和所述右转向油缸(20)之间连接油路的通断和换向，以使所述左转向油缸(10)和所述右转向油缸(20)中的一个伸出而另一个缩回。

7.根据权利要求5所述的液压助力转向系统，其特征在于，所述控制阀组包括第二换向阀组，所述第二换向阀组用于控制油源(1)与所述左转向油缸(10)和所述右转向油缸(20)之间连接油路的通断，以使所述左转向油缸(10)的活塞杆和所述右转向油缸(20)的活塞杆回到各自运动行程的中位。

8.根据权利要求6所述的液压助力转向系统，其特征在于，所述控制阀组还包括第三换向阀组，所述第三换向阀组用于控制所述第一换向阀(5)与所述左转向油缸(10)的第一腔(11)之间连接油路的通断以及所述第一换向阀(5)与所述右转向油缸(20)的第一腔(21)之间连接油路的通断。

9.根据权利要求6所述的液压助力转向系统，其特征在于，所述控制阀组还包括第四换向阀组，所述第四换向阀组用于控制所述第一换向阀(5)与所述左转向油缸(10)的第二腔(12)之间连接油路的通断以及所述第一换向阀(5)与所述右转向油缸(20)的第二腔(22)之间连接油路的通断。

10.根据权利要求5所述的液压助力转向系统，其特征在于，所述液压助力转向系统包括节流阀(2)，所述节流阀(2)设置在所述油源(1)与所述控制阀组之间。

11.根据权利要求5所述的液压助力转向系统，其特征在于，所述液压助力转向系统包括蓄能器(3)，所述蓄能器(3)设置在所述油源(1)与所述控制阀组之间。

12.根据权利要求5所述的液压助力转向系统，其特征在于，所述液压助力转向系统包括溢流阀(4)，所述溢流阀(4)设置在所述油源(1)与油箱之间。

13.一种转向车桥，其特征在于，包括车轴(60)、左车轮(70)、右车轮(80)、左转向节臂(30)、右转向节臂(40)和液压助力转向系统，所述液压助力转向系统采用如权利要求5～12任一项所述的液压助力转向系统，所述液压助力转向系统中左转向油缸(10)的活塞杆与所述左转向节臂(30)连接，所述液压助力转向系统中右转向油缸(20)的活塞杆与所述右转向节臂(40)连接，所述左转向节臂(30)和所述右转向节臂(40)与所述车轴(60)连接，所述车轴(60)与所述左车轮(70)和所述右车轮(80)连接，以控制车辆转向。

14.一种车辆，其特征在于，包括机械转向车桥和至少一个电控转向车桥，所述电控转向车桥采用如权利要求13所述的转向车桥。

15.根据权利要求14所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括转向控制器和角度传感器，所述电控转向车桥包括第一转向车桥和第二转向车桥，所述角度传感器用于检测所述机械转向车桥和所述电控转向车桥的转角，所述转向控制器用于根据所述机械转向车桥的转角计算所述第一转向车桥的目标转角，同时对所述目标转角与所述角度传感器所检测的实际转角进行比较，并根据比较结果控制所述第一转向车桥进行转向；以及，根据所述第一转向车桥的转角计算所述第二转向车桥的目标转角，同时对所述目标转角与所述角度传感器所检测的实际转角进行比较，并根据比较结果控制所述第二转向车桥进行转向。