特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置，即本裝置由旋轉(zhuǎn)架、擺臂、支撐油缸和車橋構(gòu)成獨(dú)立懸掛體，主柱軸設(shè)于車架橫梁并焊接連接，箱體和下蓋板套入主柱軸并設(shè)于車架橫梁底面，軸套套入主柱軸并通過兩個(gè)軸承連接，旋轉(zhuǎn)架頂端連接軸套外圈，軸套上端設(shè)有鑲嵌式動(dòng)態(tài)密封環(huán)，主柱軸下端設(shè)有墊圈和鎖緊螺母用于壓緊軸承，箱體兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)向槽，齒條和磨耗板設(shè)于導(dǎo)向槽內(nèi)，齒輪套入軸套位于箱體內(nèi)并與軸套固定連接，齒輪齒條嚙合，四個(gè)液壓油缸分別位于箱體四角并活塞桿連接兩根齒條的兩端。本轉(zhuǎn)向裝置能使特種車輛實(shí)現(xiàn)多模式轉(zhuǎn)向功能，且運(yùn)動(dòng)關(guān)系呈線性關(guān)系，使車輛按最理想的理論轉(zhuǎn)向軌跡運(yùn)行，最大限度減小輪胎的非正常磨損，降低運(yùn)輸成本。
【專利說明】特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]普通兩軸汽車或三軸卡車轉(zhuǎn)向，普遍采用前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向，后輪依靠差速器被動(dòng)轉(zhuǎn)向。三軸以上的汽車吊，前一、二軸一般為連桿轉(zhuǎn)向，后軸轉(zhuǎn)向與普通車輛相同。由于無法實(shí)現(xiàn)“全輪轉(zhuǎn)向”，故不足之處是最小轉(zhuǎn)彎半徑相對較大，狹窄地段接近目標(biāo)時(shí)，需要多次前進(jìn)、后退，轉(zhuǎn)向效率較低。
[0003]特種車輛，如動(dòng)力平板車和大件運(yùn)輸車輛的轉(zhuǎn)向裝置，目前存在多種形式，如圖1所示為油缸推動(dòng)雙四邊形連桿轉(zhuǎn)向裝置，該轉(zhuǎn)向裝置僅能實(shí)現(xiàn)“八字”轉(zhuǎn)向，用在轉(zhuǎn)向角度較小的場合，最大轉(zhuǎn)角一般小于60度,該轉(zhuǎn)向裝置受各懸掛體I之間連桿2自身的關(guān)聯(lián)性、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的非線性條件限制，車輛在較大角度轉(zhuǎn)向(20度以上)時(shí)，各車輪的實(shí)際運(yùn)行軌跡與理論純滾動(dòng)軌跡偏離較大，加劇了輪胎的非正常磨損，造成運(yùn)輸成本的提高。如圖2所示為油缸推動(dòng)四連桿獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置，該裝置主要由油缸3、連桿4、搖臂5、弧形擺臂6構(gòu)成。其中搖臂5的上部A點(diǎn)與連桿2鉸連，下部與車橋懸掛體的轉(zhuǎn)盤焊接成一體，搖臂3的B點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤中心為同一點(diǎn)。當(dāng)油缸I推、拉弧形擺臂6時(shí)，可實(shí)現(xiàn)車輛的獨(dú)立轉(zhuǎn)向功能。但存在的不足有二，其一，油缸3的支座、弧形擺臂6的支座、搖臂5的A點(diǎn)與車橋懸掛體的轉(zhuǎn)盤之間均為現(xiàn)場配焊，故，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度難以保證；其二，該機(jī)構(gòu)油缸3的行程與搖臂5的轉(zhuǎn)角之間，實(shí)屬于一種非線性函數(shù)關(guān)系，其輸入與輸出之間含有三角函數(shù)關(guān)系，當(dāng)車橋懸掛體的轉(zhuǎn)盤，即搖臂5處于兩個(gè)不同的初始位置，例如0°和10°，給油缸一個(gè)位移δ時(shí)，搖臂5的轉(zhuǎn)角卻不同，且隨著搖臂5的初始角的差距增大，其轉(zhuǎn)角差也在增大。這種非線性機(jī)構(gòu)，使懸掛體轉(zhuǎn)盤的實(shí)際轉(zhuǎn)角與所需的理論轉(zhuǎn)角之間會(huì)形成較大的差異，轉(zhuǎn)向過程中加劇了輪胎的非正常磨損，增加了運(yùn)輸成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置，利用本轉(zhuǎn)向裝置能使特種車輛實(shí)現(xiàn)直行、斜行、橫行、中心回轉(zhuǎn)及擺轉(zhuǎn)等多模式轉(zhuǎn)向功能，且主動(dòng)件與被動(dòng)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系呈線性關(guān)系，可使車輛各懸掛體及每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)角按最理想的理論轉(zhuǎn)向軌跡運(yùn)行，轉(zhuǎn)向時(shí)具有角度精準(zhǔn)、反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向后具有轉(zhuǎn)角不漂移等特性，可最大限度地減小輪胎的非正常磨損，降低運(yùn)輸成本，增加經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置包括車架橫梁、旋轉(zhuǎn)架、擺臂、支撐油缸和車橋，所述旋轉(zhuǎn)架底端與所述擺臂一端鉸接，所述擺臂另一端通過連接軸連接所述車橋，所述支撐油缸兩端分別鉸接于所述旋轉(zhuǎn)架上部和擺臂中部；本轉(zhuǎn)向裝置還包括主柱軸、軸套、鑲嵌式動(dòng)態(tài)密封環(huán)、兩個(gè)軸承、墊圈、鎖緊螺母、箱體、下蓋板、齒輪、第一液壓油缸、第二液壓油缸、第三液壓油缸、第四液壓油缸、兩根磨耗板和兩根齒條，所述主柱軸頂端設(shè)于所述車架橫梁的圓套內(nèi)并焊接連接，所述主柱軸臺(tái)階上平面與所述車架橫梁下平面焊接為一體，所述箱體和下蓋板中心開有通孔并依次套入所述主柱軸，所述箱體通過螺栓設(shè)于所述車架橫梁底面，所述下蓋板通過螺釘設(shè)于所述箱體開口面，所述軸套套入所述主柱軸并位于主柱軸臺(tái)階下平面，所述旋轉(zhuǎn)架頂端連接所述軸套外圈，所述兩個(gè)軸承分別設(shè)于所述軸套與主柱軸之間并分別位于所述軸套的上端和下端，所述鑲嵌式動(dòng)態(tài)密封環(huán)設(shè)于所述軸套與主柱軸之間并位于所述軸套上端，所述墊圈套入所述主柱軸下端并位于所述軸套底端，所述主柱軸下端設(shè)有外螺紋并所述鎖緊螺母擰于所述主柱軸下端外螺紋，所述箱體內(nèi)兩側(cè)面分別設(shè)有導(dǎo)向槽，所述兩根齒條分別設(shè)于所述箱體兩側(cè)的導(dǎo)向槽內(nèi)并沿導(dǎo)向槽移動(dòng)，所述兩根磨耗板分別設(shè)于所述箱體兩側(cè)的導(dǎo)向槽內(nèi)并位于導(dǎo)向槽與齒條之間，所述齒輪中心開有通孔并套入所述軸套位于所述箱體內(nèi)，所述齒輪與軸套通過螺栓固定連接并與兩根齒條嚙合，所述第一液壓油缸和第二液壓油缸分別設(shè)于箱體一側(cè)并位于箱體兩端，所述第一液壓油缸和第二液壓油缸的活塞桿分別連接同側(cè)齒條的兩端，所述第三液壓油缸和第四液壓油缸分別設(shè)于箱體另一側(cè)并位于箱體兩端，所述第三液壓油缸和第四液壓油缸的活塞桿分別連接同側(cè)齒條的兩端。
[0006]進(jìn)一步，本裝置還包括四個(gè)關(guān)節(jié)軸承，所述四個(gè)關(guān)節(jié)軸承分別設(shè)于所述兩根齒條的兩端并兩根齒條兩端分別通過所述四個(gè)關(guān)節(jié)軸承連接所述第一液壓油缸、第二液壓油缸、第三液壓油缸和第四液壓油缸的活塞桿。
[0007]進(jìn)一步，本裝置還包括密封圈，所述密封圈套入所述主柱軸下端并位于所述墊圈與軸套之間。
[0008]進(jìn)一步，本裝置還包括緊定螺釘，所述緊定螺釘擰于所述主柱軸底端并固定擰于所述主柱軸下端的鎖緊螺母。
[0009]進(jìn)一步，本裝置還包括潤滑油嘴，所述潤滑油嘴設(shè)于所述軸套中部并連通軸套內(nèi)腔。
[0010]進(jìn)一步，所述磨耗板在與所述齒條的接觸面上設(shè)有噙油槽。
由于本發(fā)明特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置采用了上述技術(shù)方案，即本裝置由旋轉(zhuǎn)架、擺臂、支撐油缸和車橋構(gòu)成獨(dú)立懸掛體，主柱軸設(shè)于車架橫梁并焊接連接，箱體和下蓋板套入主柱軸并設(shè)于車架橫梁底面,軸套套入主柱軸并通過兩個(gè)軸承連接,旋轉(zhuǎn)架頂端連接軸套外圈，軸套上端設(shè)有鑲嵌式動(dòng)態(tài)密封環(huán)，主柱軸下端設(shè)有墊圈和鎖緊螺母用于壓緊軸承，箱體兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)向槽，齒條和磨耗板設(shè)于導(dǎo)向槽內(nèi)，齒輪套入軸套位于箱體內(nèi)并與軸套固定連接，齒輪齒條嚙合，四個(gè)液壓油缸分別位于箱體四角并活塞桿連接兩根齒條的兩端。本轉(zhuǎn)向裝置能使特種車輛實(shí)現(xiàn)直行、斜行、橫行、中心回轉(zhuǎn)及擺轉(zhuǎn)等多模式轉(zhuǎn)向功能，且主動(dòng)件與被動(dòng)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系呈線性關(guān)系，可使車輛各懸掛體及每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)角按最理想的理論轉(zhuǎn)向軌跡運(yùn)行，轉(zhuǎn)向時(shí)具有角度精準(zhǔn)、反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向后具有轉(zhuǎn)角不漂移等特性，可最大限度地減小輪胎的非正常磨損，降低運(yùn)輸成本，增加經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
圖1為傳統(tǒng)車輛的油缸推動(dòng)雙四邊形連桿轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為傳統(tǒng)車輛的油缸推動(dòng)四連桿獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖3的側(cè)視圖；
圖5為圖3的A-A向視圖；
圖6為圖5的B-B向放大圖；
圖7為本特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置的液壓控制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖3、圖4、圖5和圖6所示，本發(fā)明特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置包括車架橫梁11、旋轉(zhuǎn)架12、擺臂13、支撐油缸15和車橋16，所述旋轉(zhuǎn)架12底端與所述擺臂13 —端鉸接，所述擺臂13另一端通過連接軸14連接所述車橋16，所述支撐油缸15兩端分別鉸接于所述旋轉(zhuǎn)架12上部和擺臂13中部；本轉(zhuǎn)向裝置還包括主柱軸21、軸套22、鑲嵌式動(dòng)態(tài)密封環(huán)27、兩個(gè)軸承23、墊圈24、鎖緊螺母25、箱體31、下蓋板32、齒輪33、第一液壓油缸37、第二液壓油缸38、第三液壓油缸39、第四液壓油缸40、兩根磨耗板35和兩根齒條34，所述主柱軸21頂端設(shè)于所述車架橫梁11的圓套內(nèi)并焊接連接,所述主柱軸21的臺(tái)階28上平面與所述車架橫梁11下平面焊接為一體，所述箱體31和下蓋板32中心開有通孔并依次套入所述主柱軸21，所述箱體31通過螺栓51設(shè)于所述車架橫梁11底面，所述下蓋板32通過螺釘52設(shè)于所述箱體31開口面，所述軸套22套入所述主柱軸21并位于主柱軸21的臺(tái)階28下平面，所述旋轉(zhuǎn)架12頂端連接所述軸套22外圈，所述兩個(gè)軸承23分別設(shè)于所述軸套22與主柱軸21之間并分別位于所述軸套22的上端和下端，所述鑲嵌式動(dòng)態(tài)密封環(huán)27設(shè)于所述軸套22與主柱軸21之間并位于所述軸套22上端，所述墊圈24套入所述主柱軸21下端并位于所述軸套22底端，所述主柱軸21下端設(shè)有外螺紋并所述鎖緊螺母25擰于所述主柱軸21下端外螺紋，所述箱體31內(nèi)兩側(cè)面分別設(shè)有導(dǎo)向槽55，所述兩根齒條34分別設(shè)于所述箱體31兩側(cè)的導(dǎo)向槽55內(nèi)并沿導(dǎo)向槽55移動(dòng)，所述兩根磨耗板35分別設(shè)于所述箱體31兩側(cè)的導(dǎo)向槽55內(nèi)并位于導(dǎo)向槽55與齒條34之間,所述齒輪33中心開有通孔并套入所述軸套22位于所述箱體31內(nèi)，所述齒輪33與軸套22通過螺栓26固定連接并與兩根齒條34 B齒合,所述第一液壓油缸37和第二液壓油缸38分別設(shè)于箱體31 —側(cè)并位于箱體31兩端，所述第一液壓油缸37和第二液壓油缸38的活塞桿分別連接同側(cè)齒條的兩端，所述第三液壓油缸39和第四液壓油缸40分別設(shè)于箱體31另一側(cè)并位于箱體31兩端，所述第三液壓油缸39和第四液壓油缸40的活塞桿分別連接同側(cè)齒條的兩端。
[0013]進(jìn)一步，本裝置還包括四個(gè)關(guān)節(jié)軸承36，所述四個(gè)關(guān)節(jié)軸承36分別設(shè)于所述兩根齒條34的兩端并兩根齒條34兩端分別通過所述四個(gè)關(guān)節(jié)軸承36連接所述第一液壓油缸37、第二液壓油缸38、第三液壓油缸39和第四液壓油缸40的活塞桿。
[0014]進(jìn)一步，為避免灰塵等進(jìn)入軸套下端軸承，本裝置還包括密封圈29，所述密封圈29套入所述主柱軸21下端并位于所述墊圈24與軸套22之間。
[0015]進(jìn)一步，為避免鎖緊螺母25松動(dòng)，本裝置還包括緊定螺釘53，所述緊定螺釘53擰于所述主柱軸21底端并固定擰于所述主柱軸21下端的鎖緊螺母25。
[0016]進(jìn)一步，本裝置還包括潤滑油嘴54，所述潤滑油嘴54設(shè)于所述軸套22中部并連通軸套22內(nèi)腔。潤滑油嘴為軸套內(nèi)軸承提供所需的潤滑油。
[0017]進(jìn)一步,所述磨耗板35在與所述齒條34的接觸面上設(shè)有噙油槽。噙油槽的設(shè)置可集聚一定的潤滑油，為齒條的運(yùn)動(dòng)提供可靠的潤滑作用。[0018]本純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置配以液壓和電氣控制系統(tǒng)，能使特種車輛實(shí)現(xiàn)直行、斜行、橫行、中心回轉(zhuǎn)及擺轉(zhuǎn)等多模式轉(zhuǎn)向功能。本裝置中主動(dòng)件與被動(dòng)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系呈線性關(guān)系，其不含三角函數(shù)及二次項(xiàng)，即液壓油缸的進(jìn)、排油量及其行程與懸掛體轉(zhuǎn)角之間的函數(shù)關(guān)系為純粹的線性關(guān)系，當(dāng)油缸的進(jìn)、排油量受電液比例閥線性控制時(shí)，可使各懸掛體及每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)角按最理想的理論轉(zhuǎn)向軌跡運(yùn)行，轉(zhuǎn)向時(shí)具有角度精準(zhǔn)、反應(yīng)靈敏，在液壓控制系統(tǒng)設(shè)置液壓鎖時(shí)，車輛轉(zhuǎn)向后具有轉(zhuǎn)角不漂移等特性，克服了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中主動(dòng)件與被動(dòng)件之間的非線性運(yùn)動(dòng)關(guān)系的弊端，可最大限度地減小輪胎的非正常磨損，降低運(yùn)輸成本，增加經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。
[0019]本轉(zhuǎn)向裝置中，車架橫梁用于傳遞載荷，旋轉(zhuǎn)架、擺臂、連接軸、支撐油缸、主柱軸、軸套構(gòu)成車輛的獨(dú)立懸掛體，立柱軸為機(jī)加工件并固定設(shè)于車架橫梁，構(gòu)成轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的固定軸，軸套套入主柱軸并上下兩端通過兩個(gè)軸承連接，軸套構(gòu)成轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)體，軸套上端設(shè)置的鑲嵌式動(dòng)態(tài)密封圈與主柱軸聯(lián)合形成動(dòng)態(tài)密封，防止灰塵進(jìn)入軸承。主柱軸下部裝有用來壓緊軸承的墊圈和鎖緊螺母。軸承可采用大錐角單列圓錐滾子軸承，用來承受和傳遞以軸向載荷為主的徑向、軸向聯(lián)合載荷。安裝于車架橫梁底面的箱體內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括齒輪、兩根齒條和四個(gè)液壓油缸，齒輪與軸套固定連接，兩根齒條設(shè)于箱體兩側(cè)的導(dǎo)向槽內(nèi)并與齒輪嚙合，四個(gè)液壓油缸分別驅(qū)動(dòng)兩根齒條移動(dòng)并帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪帶動(dòng)軸套轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向，液壓油缸的行程應(yīng)滿足獨(dú)立懸掛體旋轉(zhuǎn)±95度，液壓油缸的有桿腔和無桿腔分別進(jìn)出油時(shí)，推動(dòng)齒條在導(dǎo)向槽內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立懸掛體的轉(zhuǎn)向。齒輪和齒條的齒形為直齒，模數(shù)由獨(dú)立懸掛體的轉(zhuǎn)向力矩而定。齒條兩端可采用關(guān)節(jié)軸承連接液壓油缸的活塞桿，齒條兩端設(shè)有叉形耳板，兩耳板上開有安裝銷軸的圓孔，通過銷軸連接外螺紋桿端關(guān)節(jié)軸承，叉形耳板與銷軸之間為過度配合，并用銷釘將銷軸與叉形耳板鎖緊，關(guān)節(jié)軸承另一端用螺紋與液壓油缸的活塞桿相連接。該關(guān)節(jié)軸承除具有軸承的功能外，還具有5度偏擺角，可向齒條及液壓油缸的活塞桿提供兩個(gè)自由度，一是繞耳板內(nèi)銷軸中心線的旋轉(zhuǎn)自由度，二是垂直于銷軸中心線的擺動(dòng)自由度。進(jìn)而對液壓油缸和齒條的制造誤差和裝配誤差引起的不同心起到調(diào)節(jié)自動(dòng)作用，避免齒條叉形耳板處產(chǎn)生不必要的內(nèi)應(yīng)力。磨耗板開有沉孔，通過螺釘固定在箱體的導(dǎo)向槽內(nèi)，磨耗板與齒條接觸面上加工有噙油槽。設(shè)置磨耗板具有多重作用，一是通過噙油槽集聚潤滑油脂，為運(yùn)動(dòng)副提供潤滑，二是當(dāng)齒條磨損后可在磨耗板背面增加墊板來調(diào)節(jié)齒輪與齒條的徑向間隙，三是當(dāng)齒條磨損超過限度時(shí)，可以方便更換磨耗板，實(shí)現(xiàn)齒條與齒輪的可靠嚙合。箱體開口面的下蓋板用于防止灰塵進(jìn)入箱體，并方便箱體內(nèi)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的維護(hù)檢修。
[0020]本轉(zhuǎn)向裝置在特種車輛上可視車輛橫向軸距及縱向跨距尺寸安裝，液壓油缸中心線可與車輛縱向中心線垂直或平行布置，箱體組件用螺栓固定在車輛橫梁底面，使箱體組件與車架形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度及剛度足以滿足所有車輛轉(zhuǎn)向模式下的受力情況。
[0021]液壓油缸行程滿足使獨(dú)立懸掛體旋轉(zhuǎn)±95度。車輛未轉(zhuǎn)向的初始位時(shí),液壓油缸活塞處于中間位，活塞桿預(yù)伸出量約為n D/4，D為齒輪節(jié)圓直徑。油缸直徑及活塞桿直徑由各獨(dú)立懸掛體的轉(zhuǎn)向力矩、液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的壓力等參數(shù)求得。齒輪、齒條模數(shù)依據(jù)各獨(dú)立懸掛體的轉(zhuǎn)向力矩求得。齒條與導(dǎo)向槽、磨耗板之間留有適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行及潤滑間隙。
[0022]如圖7所示，本轉(zhuǎn)向裝置的液壓控制由第一液壓油缸37、第二液壓油缸38、第三液壓油缸39、第四液壓油缸40、兩根齒條34、齒輪33以及電液比例換向閥塊62、鎖緊油路63、截止閥61等組成，截止閥61僅在液壓系統(tǒng)初始調(diào)整時(shí)打開，其余時(shí)間關(guān)閉。其中，第一液壓油缸37與第四液壓油缸40、第二液壓油缸38與第三液壓油缸39的無桿腔并聯(lián)，第一液壓油缸37與第二液壓油缸38、第三液壓油缸39與第四液壓油缸40的有桿腔并聯(lián)，并與兩根齒條34、齒輪33構(gòu)成執(zhí)行機(jī)構(gòu)，鎖緊油路63構(gòu)成各液壓油缸的“液壓鎖”。
[0023]為使車輛每個(gè)輪胎均做純滾動(dòng)，則要求每個(gè)獨(dú)立懸掛體車橋的轉(zhuǎn)角符合阿克曼轉(zhuǎn)向原理，即每個(gè)車橋的轉(zhuǎn)角各不相同。車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，通過PLC程控系統(tǒng)首先選擇所需的轉(zhuǎn)向模式，如“八字”轉(zhuǎn)向、斜行、橫行、擺轉(zhuǎn)或中心回轉(zhuǎn)。通過轉(zhuǎn)動(dòng)車輛方向盤(轉(zhuǎn)向器)，帶動(dòng)其中的角位移傳感器發(fā)出實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)向信號，經(jīng)過電氣控制系統(tǒng)處理后，傳遞給電液比例換向閥組(每個(gè)獨(dú)立懸掛體各配置一個(gè)電液比例換向閥塊)，該閥組將各自流量閥(屬電液比例換向閥的一部分)的通流口面積按所給信號大小設(shè)定好的比例開度關(guān)系打開，使液壓油缸的大小腔充、排油，推動(dòng)齒條往復(fù)運(yùn)動(dòng)，齒條驅(qū)動(dòng)齒輪作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)軸套及旋轉(zhuǎn)架一同轉(zhuǎn)動(dòng)，從而精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)每個(gè)車橋的獨(dú)立轉(zhuǎn)向和車輛的整體轉(zhuǎn)向。且從電液比例換向閥塊控制電流輸入到油缸伸縮位移量，再到車橋轉(zhuǎn)向角度輸出，三個(gè)參數(shù)之間完全呈線性關(guān)系變化，能夠使車輛按最理想的理論轉(zhuǎn)向軌跡運(yùn)行，最大限度地減小輪胎的非正常磨損，降低運(yùn)輸成本。
[0024]車輛方向盤順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，為電液比例換向閥提供了 “ + ”或不同方向的電信號，使液壓油缸的充、排油方向發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)車輛左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)的目的。當(dāng)車橋及旋轉(zhuǎn)架或齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度為β時(shí)，則齒條及活塞桿的位移量為β JiD/360，其中D為齒輪節(jié)圓直徑。
[0025]當(dāng)特種車輛的結(jié)構(gòu)參數(shù)(如軸距、跨距、轉(zhuǎn)心等)確定后，依據(jù)阿克曼轉(zhuǎn)向原理，可得到不同轉(zhuǎn)向模式下車輛各獨(dú)立懸掛體的理論轉(zhuǎn)角，即以距車輛轉(zhuǎn)向中心遠(yuǎn)端的內(nèi)側(cè)獨(dú)立懸掛體的轉(zhuǎn)角為基準(zhǔn)，可求得其它任一獨(dú)立懸掛體的相對轉(zhuǎn)角值。在直行、斜行、橫行轉(zhuǎn)向模式下，各獨(dú)立懸掛體的轉(zhuǎn)角相同，在“八字”轉(zhuǎn)向、擺轉(zhuǎn)、中心回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向模式下，獨(dú)立懸掛體的轉(zhuǎn)角各不相同。
[0026]分別以實(shí)現(xiàn)直行、“八字”轉(zhuǎn)向、斜行、橫行、擺轉(zhuǎn)及中心回轉(zhuǎn)等功能為目的，對源于車輛方向盤產(chǎn)生的角位移信號的方向、大小，即電流信號的方向及強(qiáng)弱，以及每個(gè)電液比例換向閥塊所需信號的方向、大小及其與之所對應(yīng)的通流口開度的大小等參數(shù)進(jìn)行編程，并以程序形式預(yù)先植入電氣控制系統(tǒng)的PLC控制器內(nèi)，作為各電液比例換向閥通流口開啟面積大小的控制依據(jù)。
通過電氣控制系統(tǒng)，選擇好所需的車輛轉(zhuǎn)向模式，即從PLC控制器調(diào)用某個(gè)所需的轉(zhuǎn)向控制程序段準(zhǔn)備執(zhí)行。
[0027]轉(zhuǎn)動(dòng)車輛方向盤，PLC控制器得到運(yùn)行指令。方向盤的順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，以及轉(zhuǎn)動(dòng)角度的大小為角位移傳感器、電液比例換向閥提供“ + ”或不同方向、不同強(qiáng)弱的電信號。該信號確定了電液比例換向閥通流口開啟面積的大小。
[0028]高壓液壓油按照液壓控制系統(tǒng)的路線進(jìn)入液壓油缸。此時(shí)，如果第一液壓油缸與第四液壓油缸的大腔進(jìn)油，則第二液壓油缸與第三液壓油缸的大腔回油，同時(shí)，第二液壓油缸小腔液壓油進(jìn)入第一液壓油缸小腔，第三液壓油缸小腔液壓油進(jìn)入第四液壓油缸小腔。四個(gè)油缸分別推、拉兩根齒條以相反方向運(yùn)動(dòng)，其中與第一液壓油缸和第二液壓油缸活塞桿連接的齒條向右移動(dòng)，與第三液壓油缸和第四液壓油缸活塞桿連接的齒條向左移動(dòng)，進(jìn)而兩根齒條同時(shí)驅(qū)動(dòng)齒輪按順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0029]齒輪將轉(zhuǎn)向力矩傳遞給軸套及旋轉(zhuǎn)架，驅(qū)動(dòng)獨(dú)立懸掛體及車橋做繞立柱軸中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了車橋的獨(dú)立轉(zhuǎn)向和車輛的整體轉(zhuǎn)向。
[0030]隨著方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，駕駛員可判斷此次轉(zhuǎn)向是否到位，從而確定方向盤是否追加角度或停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0031]以八軸線車輛為例，采用本轉(zhuǎn)向裝置可使車輛實(shí)現(xiàn)多種轉(zhuǎn)向模式。
[0032]車輛直行時(shí)，液壓油缸活塞處在中間位置，活塞桿伸出量約為JiD/4，D為齒輪節(jié)圓直徑。液壓控制系統(tǒng)中的“液壓鎖”鎖緊液壓油缸活塞桿伸出量，設(shè)定車輛直線行駛，即直行模式。
[0033]車輛“八字”轉(zhuǎn)向時(shí)，獨(dú)立懸掛體為每個(gè)車輪提供的轉(zhuǎn)角恰好是車輪在各自轉(zhuǎn)向半徑下做純滾動(dòng)所需的轉(zhuǎn)角。“八字”轉(zhuǎn)向是最常用的一種轉(zhuǎn)向模式，可使車輛獲得最小轉(zhuǎn)彎半徑，并使輪胎磨損最小。
[0034]車輛斜行時(shí)，所有獨(dú)立懸掛體及車輪朝同一方向運(yùn)行，運(yùn)行方向與車輛縱向中心線夾角為Ct ,而且α古O, α=0時(shí)則為直行模式。
[0035]車輛橫行時(shí)，所有獨(dú)立懸掛體及車輪轉(zhuǎn)至與車輛縱向中心線成90度夾角方向，當(dāng)選擇橫行模式時(shí)，轉(zhuǎn)角不再響應(yīng)方向盤，可使所有獨(dú)立懸掛體及車輪自行轉(zhuǎn)動(dòng)+90度或-90度。
[0036]車輛中心回轉(zhuǎn)時(shí)，所有獨(dú)立懸掛體及車輪的轉(zhuǎn)角繞車輛平臺(tái)面的幾何中心做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，車輛就會(huì)繞自身平臺(tái)的幾何中心位置作中心回轉(zhuǎn)。
[0037]車輛擺轉(zhuǎn)時(shí)，車輛繞某鉛垂線做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該鉛垂線可在車輛平臺(tái)面之內(nèi)或之外，當(dāng)該鉛垂線在車輛平臺(tái)面的幾何中心時(shí)，車輛做中心回轉(zhuǎn)。此時(shí)，需要輸入轉(zhuǎn)心與車輛平臺(tái)面的幾何中心之間的相對坐標(biāo)值，由程序計(jì)算每個(gè)獨(dú)立懸掛體的轉(zhuǎn)角及其所對應(yīng)的電液比例換向閥塊的電流值，控制各通流口的開度大小。
【權(quán)利要求】
1.一種特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置，包括車架橫梁、旋轉(zhuǎn)架、擺臂、支撐油缸和車橋，所述旋轉(zhuǎn)架底端與所述擺臂一端鉸接，所述擺臂另一端通過連接軸連接所述車橋，所述支撐油缸兩端分別鉸接于所述旋轉(zhuǎn)架上部和擺臂中部，其特征在于:本轉(zhuǎn)向裝置還包括主柱軸、軸套、鑲嵌式動(dòng)態(tài)密封環(huán)、兩個(gè)軸承、墊圈、鎖緊螺母、箱體、下蓋板、齒輪、第一液壓油缸、第二液壓油缸、第三液壓油缸、第四液壓油缸、兩根磨耗板和兩根齒條，所述主柱軸頂端設(shè)于所述車架橫梁的圓套內(nèi)并焊接連接，所述主柱軸臺(tái)階上平面與所述車架橫梁下平面焊接為一體，所述箱體和下蓋板中心開有通孔并依次套入所述主柱軸，所述箱體通過螺栓設(shè)于所述車架橫梁底面，所述下蓋板通過螺釘設(shè)于所述箱體開口面，所述軸套套入所述主柱軸并位于主柱軸臺(tái)階下平面，所述旋轉(zhuǎn)架頂端連接所述軸套外圈，所述兩個(gè)軸承分別設(shè)于所述軸套與主柱軸之間并分別位于所述軸套的上端和下端，所述鑲嵌式動(dòng)態(tài)密封環(huán)設(shè)于所述軸套與主柱軸之間并位于所述軸套上端，所述墊圈套入所述主柱軸下端并位于所述軸套底端，所述主柱軸下端設(shè)有外螺紋并所述鎖緊螺母擰于所述主柱軸下端外螺紋，所述箱體內(nèi)兩側(cè)面分別設(shè)有導(dǎo)向槽，所述兩根齒條分別設(shè)于所述箱體兩側(cè)的導(dǎo)向槽內(nèi)并沿導(dǎo)向槽移動(dòng)，所述兩根磨耗板分別設(shè)于所述箱體兩側(cè)的導(dǎo)向槽內(nèi)并位于導(dǎo)向槽與齒條之間，所述齒輪中心開有通孔并套入所述軸套位于所述箱體內(nèi)，所述齒輪與軸套通過螺栓固定連接并與兩根齒條嚙合，所述第一液壓油缸和第二液壓油缸分別設(shè)于箱體一側(cè)并位于箱體兩端，所述第一液壓油缸和第二液壓油缸的活塞桿分別連接同側(cè)齒條的兩端，所述第三液壓油缸和第四液壓油缸分別設(shè)于箱體另一側(cè)并位于箱體兩端，所述第三液壓油缸和第四液壓油缸的活塞桿分別連接同側(cè)齒條的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于:本裝置還包括四個(gè)關(guān)節(jié)軸承，所述四個(gè)關(guān)節(jié)軸承分別設(shè)于所述兩根齒條的兩端并兩根齒條兩端分別通過所述四個(gè)關(guān)節(jié)軸承連接所述第一液壓油缸、第二液壓油缸、第三液壓油缸和第四液壓油缸的活塞桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于:本裝置還包括密封圈，所述密封圈套入所述主柱軸下端并位于所述墊圈與軸套之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于:本裝置還包括緊定螺釘，所述緊定螺釘擰于所述主柱軸底端并固定擰于所述主柱軸下端的鎖緊螺母。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于:本裝置還包括潤滑油嘴，所述潤滑油嘴設(shè)于所述軸套中部并連通軸套內(nèi)腔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的特種車輛的純線性獨(dú)立轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于:所述磨耗板在與所述齒條的接觸面上設(shè)有噙油槽。
【文檔編號】B62D5/10GK103625547SQ201210310847
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月29日
【發(fā)明者】樊建平, 史江蘇 申請人:上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司