一種車輛縱向行駛轉向機構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種車輛縱向行駛轉向機構，其特征在于：在兩個前轉向輪的兩側依次設置有左轉向油缸和右轉向油缸，左轉向油缸和右轉向油缸一端與各自的轉向臂鉸接，另一端與機架鉸接，左轉向油缸的有桿腔與右轉向油缸的無桿腔油路連接且截面積相等，在車輛左側的前轉向臂和后轉向臂之間以及車輛右側的前轉向臂和后轉向臂之間各設置有橫拉桿，當發生左右轉向時，車輛左側的前轉向輪和后轉向輪以及車輛右側的前轉向輪和后轉向輪的四根軸線相交于左轉向輪和右轉向輪之間的對稱軸線的一點上。本發明采用液壓和機械構件的方式代替了計算機編程控制四個電機轉向的方式，提高了車輛縱向行駛轉向機構的可靠性，同時降低了成本。
【專利說明】一種車輛縱向行駛轉向機構
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種轉向裝置，尤其涉及一種車輛縱向行駛轉向機構，且特別適用于叉車的縱向行駛轉向機構。
【背景技術】
[0002]對于四輪四方向行駛車輛具有縱向行駛和橫向行駛功能，特別是對于四輪四方向行駛側面叉車，它具有平衡重式叉車、側面叉車、前移式叉車、固定平臺搬運車的功能，實現了一機多用的目的，使其能適應于各種領域的物料搬運，尤其是在狹窄通道行駛以及對于裝載長的物料，更顯優勢。
[0003]然而，四輪四方向行駛車輛的轉向機構區別于常規的四輪驅動車輛的轉向機構，四輪四方向行駛車輛在縱向行駛過程中，要求兩個前輪在左右轉向時，兩個車輪的軸線要求必須交在前、后輪的對稱中心線上一點。對于平行四邊形轉向機構，由于其轉角相等，不能滿足車輪的軸線交在中心線上的一點，如圖1、2所示；對于單梯形和雙梯形轉向機構，不能實現90度切換的要求，如圖3、4所示。
[0004]相對于常規的四輪驅動車輛的轉向機構，四輪四方向行駛車輛的轉向系統的技術要求和技術含量均較高，目前，國內外能生產的廠家很小。對于現有的四輪四方向行駛車輛的轉向裝置，生產廠家一般采用計算機編程的方式控制四個電機轉向，這種方法的參數設定都依賴于理想的平坦的路面，然而，車輛在行駛過程中的實際路面遠遠偏離理想路面要求，導致四個車輪的轉向阻力相差很大，使得四個轉向電機載荷差別很大，易造成個別電機的堵轉，從而使電機和電控設備的故障出現率很大，使得轉向系統的可靠性差，且容易損壞，同時，使用四個轉向電機和四套轉向電控設備的費用較高，也造成了車輛的購車成本和維修費用大大提高。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是針對現有技術的現狀，提供一種可靠性高，成本低的縱向行駛轉向機構。
[0006]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種車輛縱向行駛轉向機構，包括機架、對稱設置在該機架前、后、左、右四個方向交匯處的轉向輪，每個轉向輪上鉸接有轉向臂，其特征在于:在兩個前轉向輪的兩側依次設置有左轉向油缸和右轉向油缸，左轉向油缸和右轉向油缸一端與各自的轉向臂鉸接，另一端與機架鉸接，左轉向油缸的有桿腔與右轉向油缸的無桿腔油路連接且截面積相等，在車輛左側的前轉向臂和后轉向臂之間以及車輛右側的前轉向臂和后轉向臂之間各設置有橫拉桿，當發生左右轉向時，車輛左側的前轉向輪和后轉向輪以及車輛右側的前轉向輪和后轉向輪的四根軸線相交于左轉向輪和右轉向輪之間的對稱軸線的一點上。
[0007]作為改進，在左轉向油缸的無桿腔和右轉向油缸的有桿腔之間設有雙向液壓鎖，有效防止油缸的活塞桿的竄動。
[0008]優選地，針對叉車輪距規格，后轉向臂長度為222mm，前轉向臂長度為198mm，橫拉桿的長度為1408mm。
[0009]再改進，所述橫拉桿為四工位雙作用油缸，每個四工位雙作用油缸包括前油缸和后油缸，左側的前油缸的無桿腔與右側的后油缸的無桿腔油路連接且截面積相等，左側的后油缸的無桿腔與右側的前油缸的無桿腔油路連接且截面積相等。
[0010]再改進，還包括油泵和油箱，油泵的第一工作油口與左轉向油缸的無桿腔相連通，左轉向油缸的有桿腔與右轉向油缸的無桿腔相連，右轉向油缸的有桿腔與油泵的第二工作油口相連。
[0011]與現有技術相比，由于本發明的優點在于:車輛縱向行駛過程中，當縱向行駛左右轉向時，左轉向油缸或右轉向油缸進油，由于左轉向油缸的有桿腔與右轉向油缸的無桿腔截面積設置為相等，同時左轉向油缸的有桿腔與右轉向油缸的無桿腔通過油路串聯在一起，保證了左轉向油缸與右轉向油缸活塞桿的的同步動作，使得前轉向輪中的左轉向輪和右轉向輪的轉角相等，同時，通過兩個橫拉桿的連桿作用，將前轉向輪中的左轉向輪和右轉向輪的轉動傳遞給后轉向輪中的左轉向輪和右轉向輪，從而滿足左轉向輪和右轉向輪的轉角對應相等，使得轉向輪的四根軸向相交于在左、右轉向輪的對稱軸線上，滿足了車輛縱向行駛的要求，本發明采用液壓和機械構件的方式代替了計算機編程控制四個電機轉向的方式，提高了縱向行駛轉向機構的可靠性，同時降低了成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是現有平行四邊形轉向機構的結構示意圖；
[0013]圖2是現有平行四邊形轉向機構的另一個結構示意圖；
[0014]圖3是現有單梯形轉向機構的結構示意圖；
[0015]圖4是現有雙梯形轉向機構的結構示意圖；
[0016]圖5是本發明實施例中車輛縱向行駛時左轉向輪左右轉向時的結構示意圖；
[0017]圖6是本發明實施例中車輛縱向行駛時左轉向輪左右轉向時的另一個結構示意圖；
[0018]圖7是本發明實施例中車輛縱向行駛時右轉向輪左右轉向時的結構示意圖；
[0019]圖8是本發明實施例中車輛縱向行駛時四個轉向輪左右轉向時的結構示意圖；
[0020]圖9是本發明實施例中車輛縱向行駛時四輪轉向的結構示意圖；
[0021]圖10是本發明實施例中車輛縱向行駛轉向機構的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0023]如圖1至10所示，本實施中的車輛縱向行駛轉向機構，包括機架1，四個轉向輪21、22、23、24，依次包括前左轉向輪22、前右轉向輪21、后左轉向輪23、后右轉向輪24，四個轉向臂31、32、33、34，依次包括前左轉向臂32、前右轉向臂31、后左轉向臂33、后右轉向臂34，兩個四工位雙作用油缸41、42，依次為左四工位雙作用油缸42和右四工位雙作用油缸41，以及兩個個轉向油缸51、52，依次為左轉向油缸52、右轉向油缸51。
[0024]其中，四個轉向輪21、22、23、24對稱設置在該機架I前、后、左、右四個方向交匯處，每個轉向輪21、22、23、24上鉸接有轉向臂31、32、33、34，具體為前左轉向輪22上鉸接前左轉向臂32、前右轉向輪21上鉸接前右轉向臂31、后左轉向輪23上鉸接后左轉向臂33、后右轉向輪24上鉸接后右轉向臂34，前轉向臂32、31與后轉向臂33、34的長度不等，且左轉向臂32、33和右轉向臂31、34關于左轉向輪22、23和右轉向輪21、24的對稱軸線對稱布置，在兩個前轉向輪22、21的兩側依次設置有左轉向油缸52和右轉向油缸51，左轉向油缸52和右轉向油缸51 —端與各自的轉向臂鉸接，另一端與機架鉸接，具體為左轉向油缸52一端與前左轉向臂32鉸接，另一端機架I鉸接，同時，右轉向油缸51 —端與前右轉轉向臂31鉸接，另一端機架1，如圖9所示，另外，左轉向油缸52的有桿腔與右轉向油缸51的無桿腔油路連接且截面積相等，在左轉向油缸52的無桿腔和右轉向油缸51的有桿腔之間設有雙向液壓鎖，車輛在前后縱向行駛過程中，當發生左右轉向時，車輛的前左轉向輪22、前右轉向輪21、后左轉向輪23和后右轉向輪24的四根軸線相交于左轉向輪22、23和右轉向輪21、24之間的對稱軸線的一點上，此外，在車輛的前左轉向臂32和后左轉向臂33以及車輛前右轉向臂21和后右轉向臂24之間分別設置有左四工位雙作用油缸42和右四工位雙作用油缸41，每個四工位雙作用油缸41、42包括前油缸和后油缸，分別為前左油缸421、后左油缸422、前右油缸411和后右油缸412，前左油缸421的無桿腔與后右油缸412的無桿腔油路連接且截面積相等，后左油缸422的無桿腔與前右油缸411的無桿腔油路連接且截面積相等。
[0025]另外，還包括油泵和油箱，油泵的第一工作油口與左轉向油缸52的無桿腔相連通，左轉向油缸52的有桿腔與右轉向油缸51的無桿腔相連，右轉向油缸51的有桿腔與油泵的第二工作油口相連。
[0026]車輛在縱向行駛過程中的工作原理為:在車輛縱向行駛過程中，四工位雙作用油缸41、42的前左油缸421、后左油缸422、前右油缸411和后右油缸412的活塞桿縮回并鎖定，作為連桿使用，在縱向行駛左右轉向時，左轉向油缸52或右轉向油缸51進油，由于左轉向油缸52的有桿腔與右轉向油缸51的無桿腔截面積設置為相等，同時左轉向油缸52的有桿腔與右轉向油缸51的無桿腔通過油路串聯在一起，保證了左轉向油缸52與右轉向油缸51活塞桿的的同步動作，使得前左轉向輪22和前右轉向輪21的轉角相等，同時，通過兩個四工位雙作用油缸41、42的連桿作用，將前左轉向輪22和前右轉向輪21的轉動傳遞給后左轉向輪23和后右轉向輪24，從而滿足左轉向輪22、23和右轉向輪21、24的轉角對應相等，使得轉向輪的四根軸向相交于在左轉向輪22、23和右轉向輪21、24的對稱軸線上，滿足了車輛縱向行駛的要求。
[0027]接著對車輛縱向行駛過程中的機構參數作簡要分析。
[0028]根據四輪四方向行駛車輛的縱向行駛功能，在縱向行駛過程中車輛左右轉向，要求轉向輪的軸線交在左轉向輪22、23和右轉向輪21、24之間的對稱軸線上。具體包括三種情形:第一種，當兩個左轉向輪22、23在左右轉向時，前左轉向輪22與后左轉向輪23的軸線相交于左轉向輪22、23和右轉向輪21、24之間的對稱軸線上，如圖5、6所示；第二種，當兩個右轉向輪21、24在左右轉向時，前右轉向輪21與后右轉向輪24的軸線相交于左轉向輪22、23和右轉向輪21、24之間的對稱軸線上，如圖7所示；第三種，當四個轉向輪21、22、23、24在同時發生左右轉向時，前左轉向輪22、前右轉向輪21、后左轉向輪23與后右轉向輪24的四根軸線相交于左轉向輪22、23和右轉向輪21、24之間的對稱軸線的同一點上，如圖8所示。
[0029]首先，針對第一種情形，兩個左轉向輪22、23在左右轉向時，轉向機構滿足以下運動方程:
[0030]ctg β -ctg a = 2M/L(1)
[0031]式中，α為內輪轉角，β為外輪轉角，M為前轉向輪21、22與后轉向輪23、24之間的輪距，L為左轉向輪22、23與右轉向輪21、24之間輪距。
[0032]對于式(I)，它是前左轉向輪22與后左轉向輪23的軸線相交于左轉向輪22、23和右轉向輪21、24之間的對稱軸線上的必要條件。由此可確定轉向機構的幾何參數，具體為針對叉車輪距規格，由于M和L為已經確定的輪距，故還有后左轉向臂33的長度ml，后左轉向臂33的轉向臂角Θ 1，前左轉向臂32的長度m2，前左轉向臂32的轉向臂角Θ 2，四個參數待確定，而這四個參數可通過圖解法反復作圖確定，同時結合式(I)中的運動方程進行驗算，求得的結果為，后左轉向臂33的長度ml = 222mm，后左轉向臂33的轉向臂角Θ I =47°，前左轉向臂32的長度m2 = 198mm，前左轉向臂32的轉向臂角Θ 2 = 54°，當這四個參數確定之后，鉸接在前轉向臂31、32與后轉向臂33、34之間的四工位雙作用油缸41、42的活塞桿全部縮回時的長度η也就確定了，結果n = 1408mm。
[0033]針對第二種情形，對于兩個右轉向輪21、24在左右轉向時的要求，由于前右轉向臂31和后右轉向臂34的具體位置關系滿足:在右轉向輪21、24發生轉向時，前右轉向輪21與后右轉向輪24的軸線相交于左轉向輪22、23和右轉向輪21、24之間的對稱軸線上，由于，右轉向臂31、34以左轉向臂32、33關于該左轉向輪22、23和右轉向輪21、24之間的對稱軸線對稱布置，因此，一方面，它們的機構參數相同，另一方面，在車輛縱向行駛時，只要第一種情形能夠滿足要求，第二種情形也能滿足要求。
[0034]針對第三種情形，對于前后四個轉向輪22、21、23、24在左右轉向時的要求，由于轉向輪22、21、23、24和轉向臂32、31、33、34的對稱布置，以及通過將左轉向油缸52的有桿腔與右轉向油缸51的無桿腔截面積設置為相等，同時左轉向油缸52的有桿腔與右轉向油缸51通過油路串聯在一起，保證了左轉向油缸52與右轉向油缸51的活塞桿的動作同步，并且使得左轉向輪22、23和右轉向輪21、24的轉角對應相等，從而使得轉向輪22、21、23、24的四根軸線交在左轉向輪22、23和右轉向輪21、24的對稱軸線上的一點，滿足了車輛縱向行駛的要求。
[0035]綜上，本發明采用液壓和機械構件的方式代替了計算機編程控制四個電機轉向的方式，提高了車輛縱向行駛轉向機構的可靠性，同時降低了成本。
【權利要求】
1.一種車輛縱向行駛轉向機構，包括機架、對稱設置在該機架前、后、左、右四個方向交匯處的轉向輪，每個轉向輪上鉸接有轉向臂，其特征在于:在兩個前轉向輪的兩側依次設置有左轉向油缸和右轉向油缸，左轉向油缸和右轉向油缸一端與各自的轉向臂鉸接，另一端與機架鉸接，左轉向油缸的有桿腔與右轉向油缸的無桿腔油路連接且截面積相等，在車輛左側的前轉向臂和后轉向臂之間以及車輛右側的前轉向臂和后轉向臂之間各設置有橫拉桿，當發生左右轉向時，車輛左側的前轉向輪和后轉向輪以及車輛右側的前轉向輪和后轉向輪的四根軸線相交于左轉向輪和右轉向輪之間的對稱軸線的一點上。
2.根據權利要求1所述的車輛縱向行駛轉向機構，其特征在于:在左轉向油缸的無桿腔和右轉向油缸的有桿腔之間設有雙向液壓鎖。
3.根據權利要求1或2所述的車輛縱向行駛轉向機構，其特征在于:后轉向臂長度為222mm,前轉向臂長度為198mm,橫拉桿的長度為1408mm。
4.根據權利要求1或2所述的車輛縱向行駛轉向機構，其特征在于:所述橫拉桿為四工位雙作用油缸，每個四工位雙作用油缸包括前油缸和后油缸，左側的前油缸的無桿腔與右側的后油缸的無桿腔油路連接且截面積相等，左側的后油缸的無桿腔與右側的前油缸的無桿腔油路連接且截面積相等。
5.根據權利要求1或2所述的車輛縱向行駛轉向機構，其特征在于:還包括油泵和油箱，油泵的第一工作油口與所述左轉向油缸的無桿腔相連通，左轉向油缸的有桿腔與右轉向油缸的無桿腔相連，右轉向油缸的有桿腔與油泵的第二工作油口相連。
【文檔編號】B62D5/06GK104071218SQ201410269937
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月17日 優先權日:2014年6月17日
【發明者】楊崇光, 張巍, 鄔建來, 賀華 申請人:寧波如意股份有限公司