一種車輛橫向行駛轉向機構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種車輛橫向行駛轉向機構，其特征在于：在左側的前轉向臂和后轉向臂之間以及在右側的前轉向臂和后轉向臂之間鉸接有四工位雙作用油缸，在兩個前轉向輪的旁邊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最接近的轉向臂連接，另一端與機架連接，在左轉向油缸和右轉向油缸之間設有雙向液壓鎖，同時，在前轉向輪固定不動，后轉向輪發生轉向時，后轉向輪中的左轉向輪與右轉向輪的軸線相交于兩個前轉向輪的中心線的連線上。本實用新型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】一種車輛橫向行駛轉向機構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種轉向機構，尤其涉及一種車輛橫向行駛轉向機構，且特別適用于叉車的橫向轉向機構。
【背景技術】
[0002]一般車輛都只限于縱向行駛，車輛轉向需要較大空間，當遇到狹窄通道時，轉向極為不便，為此，出現了四輪四方向行駛車輛，對于四輪四方向行駛車輛，它同時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橫向轉向機構相對于于常規的四輪驅動車輛的轉向機構具有很大的不同，由于橫向轉向機構的存在，使得四輪四方向行駛車輛的轉向系統具有很高的技術含量和較高的技術要求。
[0004]此外，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聞。
實用新型內容
[0005]本實用新型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，成本低的車輛橫向行駛轉向機構。
[0006]本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種車輛橫向行駛轉向機構，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:在左側的前轉向臂和后轉向臂之間以及在右側的前轉向臂和后轉向臂之間鉸接有四工位雙作用油缸，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，同時，在兩個前轉向輪的旁邊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轉動連接，另一端與機架轉動連接，在左轉向油缸和右轉向油缸之間設有雙向液壓鎖，同時，在前轉向輪固定不動，后轉向輪發生轉向時，后轉向輪中的左轉向輪與右轉向輪的軸線相交于兩個前轉向輪的中心線的連線上。
[0007]作為液壓連接的一種方式，該橫向轉向機構還包括油泵和油箱，該油泵的第一工作油口與左側的后油缸的有桿腔相連通，左側的后油缸的無桿腔與右側的前油缸的無桿腔相連，右側的前油缸的有桿腔連接油箱；該油泵的第二工作油口與右側的后油缸的有桿腔相連通，右側的后油缸的無桿腔與左側的前油缸的無桿腔相連，左側的前油缸的有桿腔連接油箱，該液壓油路連接簡單，實現了通過液壓控制車輛橫向行駛的左右轉向功能。
[0008]作為液壓連接的另一種方式，該橫向轉向機構還包括液壓控制系統，該液壓控制系統包括第一單向順序閥和第二單向順序閥，液壓油從該液壓控制系統的第一工作油口流入后經分兩路，一路串聯第一單向順序閥后與左側的后油缸的有桿腔相通，左側的后油缸的無桿腔與右側的前油缸的無桿腔油路相通，右側的前油缸的有桿腔連通該液壓控制系統的第二工作油口，另一路與左側的前油缸的有桿腔相通，左側的前油缸的無桿腔與右側的后油缸的無桿腔油路相通，右側的后油缸的有桿腔串聯第二單向順序閥后與該液壓控制系統的第二工作油口相通。
[0009]作為改進，所述第一單向順序閥和第二單向順序閥分別包括一單向閥和與該單向閥并聯的二位三通換向閥，該二位三通換向閥的T 口接油箱，并通過P 口的壓力來控制換向，實現了順序閥的功能，當P 口壓力沒有達到設定的壓力值時，二位三通換向閥左位使能，液壓油不能從該二位三通換向閥通過，當P 口壓力上升到設定的壓力值時，二位三通換向閥實現換向，使得右位使能，從而液壓油通過該二位三通換向閥，這樣就實現了順序閥的功能。
[0010]與現有技術相比，由于本實用新型的優點在于:在車輛橫向行駛過程中，左轉向油缸和右轉向油缸的活塞桿全部伸出，推動前左轉向輪和前右轉向輪轉動，在900切換后，利用雙向液壓鎖鎖定，同時，兩個四工位雙作用油缸經過切換，前左油缸和前右油缸的活塞桿處于縮回工況，前左轉向輪和前右轉向輪固定，后左轉向輪和后右轉向輪轉向，在后左油缸和后右油缸的活塞桿伸出時，四個車輪在橫向行駛狀態下全部對正；當車輛右轉彎時，壓力油流入左側的四工位雙作用油缸的后油缸的有桿腔，左側的的后油缸的活塞桿縮回，使得左后側的轉向輪逆時針轉動，同時，由于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，在左側的后油缸的活塞桿縮回的過程中，左側的后油缸的無桿腔壓力油進入右側的前油缸的無桿腔內，從而推動右側的前活塞桿伸出，進而推動右后側的轉向輪逆時針轉動，同時，由于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，使得左側的后活塞桿的縮短量與右側的前活塞桿的伸長量相等，此時，后左轉向輪的轉角小于后右轉向輪的轉角，通過設定兩個四工位雙作用油缸的長度，實現了后轉向輪中的左轉向輪與右轉向輪的軸線相交于兩個前轉向輪的中心線的連線上，滿足了車輛向右轉彎的動作要求，當車輛向左轉彎時，其原理與右轉彎相同，本實用新型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，提高了車輛橫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】
[0011]圖1是本實用新型實施例中車輛橫向行駛轉向機構的結構示意圖；
[0012]圖2是本實用新型實施例中車輛橫向行駛過程中右轉轉向時四輪轉向的結構示意圖；
[0013]圖3是本實用新型實施例中車輛橫向行駛時后轉向輪軸線相交示意圖；
[0014]圖4是本實用新型實施例中四工位雙作用油缸控制后轉向輪轉動的原理圖；
[0015]圖5是本實用新型實施例中車輛橫向行駛時后轉向輪軸線相交的結構示意圖；
[0016]圖6是本實用新型實施例中車輛在橫向行駛時四工位雙作用油缸以及轉向輪的初始狀態示意圖；
[0017]圖7是本實用新型實施例中車輛橫向行駛過程中右轉彎時四工位雙作用油缸以及轉向輪的示意圖；
[0018]圖8是本實用新型實施例中車輛橫向行駛過程中左轉彎時四工位雙作用油缸以及轉向輪的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0020]如圖1至8所示，本實施中的車輛橫向行駛轉向機構，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，以及左轉向油缸52、右轉向油缸51。
[0021]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34，兩個四工位雙作用油缸41、42依次鉸接在左側的前轉向臂和后轉向臂之間以及在右側的前轉向臂和后轉向臂之間，具體為左四工位雙作用油缸42鉸接在前左轉向臂32和后左轉向臂33之間，右四工位雙作用油缸41鉸接在前右轉向臂31和后右轉向臂34之間，每個四工位雙作用油缸41、42包括前油缸和后油缸，左四工位雙作用油缸42包括前左油缸421和后左油缸422，右四工位雙作用油缸41包括前右油缸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，同時，在兩個前轉向輪21、22的旁邊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 —端與最接近的轉向臂轉動連接，另一端與機架I轉動連接，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，同時，在前轉向輪21、22固定不動，后轉向輪23、24發生轉向時，后左轉向輪23與后右轉向輪24的軸線相交于兩個前轉向輪21、22的中心線的連線上。
[0022]根據四輪四方向行駛車輛的橫向行駛的要求，在橫向行駛時，兩前轉向輪22、21固定，后轉向輪23、24轉向，同時，兩個后轉向輪23、24在左右轉向時，后左轉向輪23與后右轉向輪24的軸線相交于兩個前轉向輪22、21的中心線的連線上，如圖4所示。
[0023]首先，根據在橫向行駛轉向時，后左轉向輪23與后右轉向輪24的軸線相交于兩個前轉向輪22、21的中心線的連線上的要求，對于橫向行駛時，轉向機構的幾何參數進行論述。
[0024]在橫向行駛時，由于前轉向輪22、21固定，后轉向輪23、24轉向，轉向機構由曲柄連桿機構變為擺桿機構，四工位雙作用油缸42、41的功用由連桿變為擺桿。當車輛右轉彎時，左四工位雙作用油缸42的長度nl縮短，右四工位雙作用油缸41的長度n2伸長，且左、右四工位雙作用油缸42、41也是同步動作的，故左、右四工位雙作用油缸42、41的伸長量和縮短量相等，此時車輛后左轉向輪23的轉角小,后右轉向輪24的轉角大,從而實現兩個后轉向輪23、24的軸線交點在兩前轉向輪22、21的中心線的連線上的要求。
[0025]當兩個后轉向輪23、24在左右轉向時，轉向機構滿足以下運動方程:
[0026]ctg β -ctg a = 2M/L(1)
[0027]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。
[0028]通過圖解法反復作圖確定，同時結合該運動方程進行驗算，求得的結果為，車輛后方的轉向臂ml’ = 222mm，車輛后方的轉向臂角Θ I’ = 47°，如圖5所示。
[0029]在車輛橫向行駛過程中，左轉向油缸52和右轉向油缸51的活塞桿全部伸出，推動前左轉向輪22和前右轉向輪21轉動，在90°切換后，利用雙向液壓鎖鎖定，使得前左轉向輪22和前右轉向輪21固定，后左轉向輪23和后右轉向輪24轉向，同時，兩個四工位雙作用油缸42、41經過切換，前左油缸421和前右油缸411的活塞桿處于縮回工況，后左油缸422和后右油缸412的活塞桿伸出時，四個車輪在橫向行駛狀態下全部對正，左、右四工位雙作用油缸42、41處在橫向行駛的初始狀態，如圖6所示。
[0030]接著，針對兩種液壓連接方式，對橫向行駛轉向機構的工作原理做進一步的描述。
[0031]第一種連接方式，該橫向轉向機構還包括油泵和油箱，該油泵的第一工作油口與后左油缸422的有桿腔相連通，后左油缸422的無桿腔與前右油缸411的無桿腔相連，前右油缸411的有桿腔連接油箱；該油泵的第二工作油口與后右油缸412的有桿腔相連通，后右油缸412的無桿腔與前左油缸421的無桿腔相連，前左油缸421的有桿腔連接油箱。該液壓油路連接簡單，實現了通過液壓控制車輛橫向行駛的左右轉向功能，具體為:
[0032]當車輛右轉彎時，壓力油從P 口流入左四工位雙作用油缸42的后左油缸422的有桿腔，后左油缸422的活塞桿縮回，使得后左轉向輪23逆時針轉動，同時，由于后左油缸422的無桿腔與前右油缸411的無桿腔油路連接，在后左油缸422的活塞桿縮回的過程中，后左油缸422的無桿腔壓力油進入前右油缸411的無桿腔內，從而推動前右油缸411的活塞桿伸出，從而推動后右轉向輪24逆時針轉動，同時，由于后左油缸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，使得后左油缸422的活塞桿的縮短量與前右油缸411的活塞桿的伸長量相等，此時，后左轉向輪23的轉角小于后右轉向輪24的轉角，通過設定兩個四工位雙作用油缸42、41的長度，實現了后左轉向輪23與后右轉向輪24的軸線相交于兩個前轉向輪22、21的中心線的連線上，滿足了車輛向右轉彎的動作要求，當車輛向左轉彎時，壓力油從Pl 口流入右側四工位雙作用油缸41的后右油缸412的有桿腔，從Tl 口流回，其原理與右轉彎相同，如圖1、4所示。
[0033]第二種連接方式，該橫向轉向機構還包括液壓控制系統，該液壓控制系統包括第一單向順序閥13和第二單向順序閥14，當液壓油從該液壓控制系統的第一工作油口流入后經分兩路，一路串聯第一單向順序閥13后與后左油缸422的有桿腔相通，后左油缸422的無桿腔與前右油缸411的無桿腔油路相通，前右油缸411的有桿腔連通該液壓控制系統的第二工作油口，另一路與前左油缸421的有桿腔相通，前左油缸421的無桿腔與后右油缸412的無桿腔油路相通，后右油缸412的有桿腔串聯第二單向順序閥14后與該液壓控制系統的第二工作油口相通，當液壓油從該液壓控制系統的第二工作油口流入后經分兩路，一路經第二單向順序閥14后進入后右油缸412的有桿腔，后右油缸412的無桿腔與前左油缸421的無桿腔油路相通，前左油缸421的有桿腔連通該液壓控制系統的第一工作油口，另一路則進入前右油缸411的有桿腔，前右油缸411的無桿腔與后左油缸422的無桿腔油路相通，液壓油從后左油缸422的有桿腔經第二單向順序閥14后與該液壓控制系統的第一工作油口相通，其中，第一單向順序閥13和第二單向順序閥14分別包括一單向閥和與該單向閥并聯的二位三通換向閥，該二位三通換向閥的T 口接油箱，并通過P 口的壓力來控制換向，實現了順序閥的功能，當P 口壓力沒有達到設定的壓力值時，二位三通換向閥左位使能，液壓油不能從該二位三通換向閥通過，當P 口壓力上升到設定的壓力值時，二位三通換向閥實現換向，使得右位使能，從而液壓油通過該二位三通換向閥，這樣就實現了順序閥的功能.針對第二種連接方式，通過將該液壓控制系統的第一工作油口和第二工作油口分別并聯兩路油路，同時設置有第一單向順序閥13和第二單向順序閥14，增大了后轉向輪23、24的左右轉向的幅度，具體為:
[0034]液壓油從第一工作油口流入，此時，由于第一單向順序閥13的隔斷，液壓油只能流入左四工位雙作用油缸42的前左油缸421的有桿腔，前左油缸421的活塞桿縮回，推動后左轉向輪23逆時針轉動，同時，前左油缸421的有桿腔的液壓油進入后右油缸412的無桿腔，后右油缸412的活塞桿伸出，推動后右轉向輪24逆時針轉動，由于前左油缸421和后右油缸412的活塞桿是同步動作的，因此，前左油缸421的活塞桿的縮回量與后右油缸412的活塞桿的伸出量相等，后左轉向輪23的轉角小于后右轉向輪24的轉角，通過設定兩個四工位雙作用油缸的長度，實現了后左轉向輪23與后右轉向輪24的軸線相交于前轉向輪22、21的的中心線的連線上，隨著壓力油的持續供給，當前左油缸421的活塞桿與前左油缸421的缸壁相抵時，同時，在設置前左油缸421的有桿腔與后右油缸412的有桿腔之間的雙向液壓鎖的作用下，前左油缸421與后右油缸412被鎖定；隨著，第一工作油口的壓力繼續升高，使得第一單向順序閥13打開，壓力油進入后左油缸422的有桿腔，推動后左油缸422的活塞桿縮回，使得后左轉向輪23繼續逆時針轉動，同時，由于后左油缸422的無桿腔與前右油缸411的無桿腔油路連接，在后左油缸422的活塞桿縮回的過程中，后左油缸422的無桿腔壓力油進入前右油缸411的無桿腔內，從而推動前右油缸411的活塞桿伸出，繼而推動后右轉向輪24同時繼續逆時針轉動，同樣地，后左油缸422的活塞桿的縮短量與前右油缸411的活塞桿的伸長量相等，依然滿足了車輛向右轉彎的動作要求；同理，當車輛向左轉彎時，壓力油從第二工作油口流入，從第一工作油口流回，其原理與右轉彎相同，如圖7、8所示。
[0035]綜上，本實用新型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】
1.一種車輛橫向行駛轉向機構,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:在左側的前轉向臂和后轉向臂之間以及在右側的前轉向臂和后轉向臂之間鉸接有四工位雙作用油缸，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，同時，在兩個前轉向輪的旁邊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轉動連接，另一端與機架轉動連接，在左轉向油缸和右轉向油缸之間設有雙向液壓鎖，同時，在前轉向輪固定不動，后轉向輪發生轉向時，后轉向輪中的左轉向輪與右轉向輪的軸線相交于兩個前轉向輪的中心線的連線上。
2.根據權利要求1所述的車輛橫向行駛轉向機構，其特征在于:還包括油泵和油箱，該油泵的第一工作油口與左側的所述后油缸的有桿腔相連通，左側的后油缸的無桿腔與右側的前油缸的無桿腔相連，右側的前油缸的有桿腔連接油箱；該油泵的第二工作油口與右側的后油缸的有桿腔相連通，右側的后油缸的無桿腔與左側的前油缸的無桿腔相連，左側的前油缸的有桿腔連接油箱。
3.根據權利要求1所述的車輛橫向行駛轉向機構，其特征在于:還包括液壓控制系統，該液壓控制系統包括第一單向順序閥和第二單向順序閥，液壓油從該液壓控制系統的第一工作油口流入后經分兩路，一路串聯第一單向順序閥后與左側的后油缸的有桿腔相通，左側的后油缸的無桿腔與右側的前油缸的無桿腔油路相通，右側的前油缸的有桿腔連通該液壓控制系統的第二工作油口，另一路與左側的前油缸的有桿腔相通，左側的前油缸的無桿腔與右側的后油缸的無桿腔油路相通，右側的后油缸的有桿腔串聯第二單向順序閥后與該液壓控制系統的第二工作油口相通。
4.根據權利要求3所述的車輛橫向行駛轉向機構，其特征在于:所述第一單向順序閥和第二單向順序閥分別包括一單向閥和與該單向閥并聯的二位三通換向閥，該二位三通換向閥的T 口接油箱，并通過P 口的壓力來控制換向。
【文檔編號】B62D3/14GK203920897SQ201420322907
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月17日 優先權日:2014年6月17日
【發明者】王軍, 朱歡樂, 楊崇光, 吳良柱 申請人:寧波如意股份有限公司