一種四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于：在兩個前轉(zhuǎn)向輪的旁邊依次設(shè)置有左轉(zhuǎn)向油缸和右轉(zhuǎn)向油缸，車輛左側(cè)的前轉(zhuǎn)向輪和后轉(zhuǎn)向輪以及車輛右側(cè)的前轉(zhuǎn)向輪和后轉(zhuǎn)向輪的四根軸線相交于左轉(zhuǎn)向輪和右轉(zhuǎn)向輪之間的對稱軸線的一點上，另外，在左側(cè)的前轉(zhuǎn)向臂和后轉(zhuǎn)向臂之間以及在右側(cè)的前轉(zhuǎn)向臂和后轉(zhuǎn)向臂之間鉸接有四工位雙作用油缸，在前轉(zhuǎn)向輪固定不動，后轉(zhuǎn)向輪發(fā)生轉(zhuǎn)向時，后轉(zhuǎn)向輪中的左轉(zhuǎn)向輪與右轉(zhuǎn)向輪的軸線相交于兩個前轉(zhuǎn)向輪的中心線的連線上。本發(fā)明采用液壓和機械構(gòu)件的方式代替了計算機編程控制四個電機轉(zhuǎn)向的方式，提高了四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置的可靠性，同時降低了成本。
【專利說明】一種四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)向裝置，尤其涉及一種四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置，且特別 適用于叉車。

【背景技術(shù)】
[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(cè)面叉車，它具有平衡重式叉車、側(cè)面叉車、前移式叉車、固定平臺搬運車的功能，實現(xiàn) 了一機多用的目的，使其能適應于各種領(lǐng)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(yōu)勢。
[0003] 然而，四輪四方向行駛車輛的轉(zhuǎn)向機構(gòu)區(qū)別于常規(guī)的四輪驅(qū)動車輛的轉(zhuǎn)向機構(gòu)， 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(zhuǎn)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(zhuǎn)向機構(gòu)，由于其轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向機構(gòu)，不 能實現(xiàn)90度切換的要求，如圖3、4所示。
[0004] 相對于常規(guī)的四輪驅(qū)動車輛的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，四輪四方向行駛車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù) 要求和技術(shù)含量均較高，目前，國內(nèi)外能生產(chǎn)的廠家很小。對于現(xiàn)有的四輪四方向行駛車 輛的轉(zhuǎn)向裝置，生產(chǎn)廠家一般采用計算機編程的方式控制四個電機轉(zhuǎn)向，這種方法的參數(shù) 設(shè)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(zhuǎn)向阻力相差很大，使得四個轉(zhuǎn)向電機載荷差別很大，易造成個別電 機的堵轉(zhuǎn)，從而使電機和電控設(shè)備的故障出現(xiàn)率很大，使得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性差，且容易損 壞，同時，使用四個轉(zhuǎn)向電機和四套轉(zhuǎn)向電控設(shè)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(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種可靠性高，成本低的 四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝 置，包括機架、對稱設(shè)置在該機架前、后、左、右四個方向交匯處的轉(zhuǎn)向輪，每個轉(zhuǎn)向輪上鉸 接有轉(zhuǎn)向臂，其特征在于：在兩個前轉(zhuǎn)向輪的兩側(cè)依次設(shè)置有左轉(zhuǎn)向油缸和右轉(zhuǎn)向油缸，左 轉(zhuǎn)向油缸和右轉(zhuǎn)向油缸一端與各自的轉(zhuǎn)向臂鉸接，另一端與機架鉸接，左轉(zhuǎn)向油缸的有桿 腔與右轉(zhuǎn)向油缸的無桿腔油路連接且截面積相等，在左轉(zhuǎn)向油缸和右轉(zhuǎn)向油缸之間設(shè)有雙 向液壓鎖，車輛在前后縱向行駛過程中，當發(fā)生左右轉(zhuǎn)向時，車輛左側(cè)的前轉(zhuǎn)向輪和后轉(zhuǎn)向 輪以及車輛右側(cè)的前轉(zhuǎn)向輪和后轉(zhuǎn)向輪的四根軸線相交于左轉(zhuǎn)向輪和右轉(zhuǎn)向輪之間的對 稱軸線的一點上；另外，在左側(cè)的前轉(zhuǎn)向臂和后轉(zhuǎn)向臂之間以及在右側(cè)的前轉(zhuǎn)向臂和后轉(zhuǎn) 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(cè)的 前油缸的無桿腔與右側(cè)的后油缸的無桿腔油路連接且截面積相等，左側(cè)的后油缸的無桿腔 與右側(cè)的前油缸的無桿腔油路連接且截面積相等，同時，在前轉(zhuǎn)向輪固定不動，后轉(zhuǎn)向輪發(fā) 生轉(zhuǎn)向時，后轉(zhuǎn)向輪中的左轉(zhuǎn)向輪與右轉(zhuǎn)向輪的軸線相交于兩個前轉(zhuǎn)向輪的中心線的連線 上。
[0007] 優(yōu)選地，針對叉車輪距規(guī)格，后轉(zhuǎn)向臂長度為222_，前轉(zhuǎn)向臂長度為198_，鉸接 在前轉(zhuǎn)向臂與后轉(zhuǎn)向臂之間的四工位雙作用油缸的活塞桿全部縮回時的長度為1408mm。
[0008] 作為改進，在每個四工位雙作用油缸的前油缸和后油缸的有桿腔和無桿腔之間設(shè) 有雙向液壓鎖，轉(zhuǎn)向輪在外部環(huán)境作用下，使得油缸不易出現(xiàn)竄動。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明的優(yōu)點在于：在車輛縱向行駛過程中，每個四工位雙 作用油缸的前、后油缸的活塞桿縮回并鎖定，作為連桿使用，在縱向行駛左右轉(zhuǎn)向時，左轉(zhuǎn) 向油缸或右轉(zhuǎn)向油缸進油，由于左轉(zhuǎn)向油缸的有桿腔與右轉(zhuǎn)向油缸的無桿腔截面積設(shè)置為 相等，同時左轉(zhuǎn)向油缸的有桿腔與右轉(zhuǎn)向油缸的無桿腔通過油路串聯(lián)在一起，保證了左轉(zhuǎn) 向油缸與右轉(zhuǎn)向油缸活塞桿的的同步動作，使得前轉(zhuǎn)向輪中的左轉(zhuǎn)向輪和右轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角 相等，同時，通過兩個四工位雙作用油缸的連桿作用，將前轉(zhuǎn)向輪中的左轉(zhuǎn)向輪和右轉(zhuǎn)向輪 的轉(zhuǎn)動傳遞給后轉(zhuǎn)向輪中的左轉(zhuǎn)向輪和右轉(zhuǎn)向輪，從而滿足左轉(zhuǎn)向輪和右轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角對 應相等，使得轉(zhuǎn)向輪的四根軸向相交于在左、右轉(zhuǎn)向輪的對稱軸線上，滿足了車輛縱向行駛 的要求；在車輛橫向行駛過程中，兩個前轉(zhuǎn)向輪固定，兩個后轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，兩個四工位雙作 用油缸經(jīng)過切換，四工位雙作用油缸的每個前油缸的活塞桿處于縮回工況，每個后油缸的 活塞桿全部伸出，此時，四個轉(zhuǎn)向輪在橫向行駛狀態(tài)下全部對正，當車輛右轉(zhuǎn)彎時，壓力油 流入左側(cè)的四工位雙作用油缸的后油缸的有桿腔，左側(cè)的后油缸的活塞桿縮回，使得左后 側(cè)的轉(zhuǎn)向輪逆時針轉(zhuǎn)動，同時，由于左側(cè)的后油缸的無桿腔與右側(cè)的前油缸的無桿腔油路 連接，在左側(cè)的后油缸的活塞桿縮回的過程中，左側(cè)的后油缸的無桿腔壓力油進入右側(cè)的 前油缸的無桿腔內(nèi)，從而推動右側(cè)的前活塞桿伸出，進而推動右后側(cè)的轉(zhuǎn)向輪逆時針轉(zhuǎn)動， 同時，由于左側(cè)的后油缸的無桿腔與右側(cè)的前油缸的無桿腔油路連接且截面積相等，使得 左側(cè)的后活塞桿的縮短量與右側(cè)的前活塞桿的伸長量相等，此時，后左轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角小于 右后側(cè)轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角，兩個四工位雙作用油缸作為擺桿使用，實現(xiàn)了后轉(zhuǎn)向輪中的左轉(zhuǎn)向 輪與右轉(zhuǎn)向輪的軸線相交于兩個前轉(zhuǎn)向輪的中心線的連線上，滿足了車輛向右轉(zhuǎn)彎的動作 要求，當車輛向左轉(zhuǎn)彎時，其原理與右轉(zhuǎn)彎相同，本發(fā)明采用液壓和機械構(gòu)件的方式代替了 計算機編程控制四個電機轉(zhuǎn)向的方式，提高了四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置的可靠性，同 時降低了成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是現(xiàn)有平行四邊形轉(zhuǎn)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖2是現(xiàn)有平行四邊形轉(zhuǎn)向機構(gòu)的另一個結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖3是現(xiàn)有單梯形轉(zhuǎn)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖4是現(xiàn)有雙梯形轉(zhuǎn)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖5是本發(fā)明實施例中車輛縱向行駛時左轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)向時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖6是本發(fā)明實施例中車輛縱向行駛時左轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)向時的另一個結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0016] 圖7是本發(fā)明實施例中車輛縱向行駛時右轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)向時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖8是本發(fā)明實施例中車輛縱向行駛時四個轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)向時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖9是本發(fā)明實施例中車輛縱向行駛時四輪轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖10是本發(fā)明實施例中四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置縱向行駛轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0020] 圖11是本發(fā)明實施例中車輛橫向行駛時轉(zhuǎn)向輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖12是本發(fā)明實施例中車輛橫向行駛時轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)向時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖13是本發(fā)明實施例中車輛橫向行駛時后轉(zhuǎn)向輪軸線相交的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖14是本發(fā)明實施例中車輛橫向行駛時后轉(zhuǎn)四輪轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖15是本發(fā)明實施例中四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置橫向行駛轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0025] 圖16是本發(fā)明實施例中四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置的液壓原理圖。

【具體實施方式】
[0026] 以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0027] 如圖1至16所示，本實施中的四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置，包括機架1，四個轉(zhuǎn) 向輪21、22、23、24，依次包括前左轉(zhuǎn)向輪22、前右轉(zhuǎn)向輪21、后左轉(zhuǎn)向輪23、后右轉(zhuǎn)向輪24， 四個轉(zhuǎn)向臂31、32、33、34，依次包括前左轉(zhuǎn)向臂32、前右轉(zhuǎn)向臂31、后左轉(zhuǎn)向臂33、后右轉(zhuǎn) 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，以及兩個轉(zhuǎn)向油缸51、52,依次為左轉(zhuǎn)向油缸52、右轉(zhuǎn)向油缸51。
[0028] 其中，四個轉(zhuǎn)向輪21、22、23、24對稱設(shè)置在該機架1前、后、左、右四個方向交匯 處，每個轉(zhuǎn)向輪21、22、23、24上鉸接有轉(zhuǎn)向臂31、32、33、34，具體為前左轉(zhuǎn)向輪22上鉸接前 左轉(zhuǎn)向臂32、前右轉(zhuǎn)向輪21上鉸接前右轉(zhuǎn)向臂31、后左轉(zhuǎn)向輪23上鉸接后左轉(zhuǎn)向臂33、后 右轉(zhuǎn)向輪24上鉸接后右轉(zhuǎn)向臂34,前轉(zhuǎn)向臂32、31與后轉(zhuǎn)向臂33、34的長度不等，且左轉(zhuǎn) 向臂32、33和右轉(zhuǎn)向臂31、34關(guān)于左轉(zhuǎn)向輪22、23和右轉(zhuǎn)向輪21、24的對稱軸線對稱布置， 在兩個前轉(zhuǎn)向輪22、21的兩側(cè)依次設(shè)置有左轉(zhuǎn)向油缸52和右轉(zhuǎn)向油缸51，左轉(zhuǎn)向油缸52 和右轉(zhuǎn)向油缸51 -端與各自的轉(zhuǎn)向臂鉸接，另一端與機架鉸接，具體為左轉(zhuǎn)向油缸52 -端 與前左轉(zhuǎn)向臂32鉸接，另一端機架1鉸接，同時，右轉(zhuǎn)向油缸51 -端與前右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向臂31鉸 接，另一端機架1，如圖8所示，另外，左轉(zhuǎn)向油缸52的有桿腔與右轉(zhuǎn)向油缸51的無桿腔油 路連接且截面積相等，在左轉(zhuǎn)向油缸52的無桿腔和右轉(zhuǎn)向油缸51的有桿腔之間設(shè)有雙向 液壓鎖，車輛在前后縱向行駛過程中，當發(fā)生左右轉(zhuǎn)向時，車輛的前左轉(zhuǎn)向輪22、前右轉(zhuǎn)向 輪21、后左轉(zhuǎn)向輪23和后右轉(zhuǎn)向輪24的四根軸線相交于左轉(zhuǎn)向輪22、23和右轉(zhuǎn)向輪21、 24之間的對稱軸線的一點上。
[0029] 另外，兩個四工位雙作用油缸41、42依次鉸接在左側(cè)的前轉(zhuǎn)向臂和后轉(zhuǎn)向臂之間 以及在右側(cè)的前轉(zhuǎn)向臂和后轉(zhuǎn)向臂之間，具體為左四工位雙作用油缸42鉸接在前左轉(zhuǎn)向 臂32和后左轉(zhuǎn)向臂33之間；右四工位雙作用油缸41鉸接在前右轉(zhuǎn)向臂31和后右轉(zhuǎn)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，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，同時，在前轉(zhuǎn)向輪22、21固定不動，后轉(zhuǎn)向輪23、24發(fā)生轉(zhuǎn)向時，后左轉(zhuǎn)向輪23與后 右轉(zhuǎn)向輪24的軸線相交于兩個前轉(zhuǎn)向輪22、21的中心線的連線上，如圖14所示。
[0030] 本實施例中的四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置采用液壓和機械構(gòu)件的方式，實現(xiàn)了 車輛縱向行駛和橫向行駛的功能，以下，針對車輛的縱向行駛功能和橫向行駛功能分別對 該四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置進行闡述。
[0031] 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(zhuǎn)向時，左轉(zhuǎn)向油缸52或右轉(zhuǎn)向油缸51進油，由于左轉(zhuǎn) 向油缸52的有桿腔與右轉(zhuǎn)向油缸51的無桿腔截面積設(shè)置為相等，同時左轉(zhuǎn)向油缸52的有 桿腔與右轉(zhuǎn)向油缸51的無桿腔通過油路串聯(lián)在一起，保證了左轉(zhuǎn)向油缸52與右轉(zhuǎn)向油缸 51活塞桿的的同步動作，使得前左轉(zhuǎn)向輪22和前右轉(zhuǎn)向輪21的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向輪22和前右轉(zhuǎn)向輪21的轉(zhuǎn)動傳遞給后 左轉(zhuǎn)向輪23和后右轉(zhuǎn)向輪24,從而滿足左轉(zhuǎn)向輪22、23和右轉(zhuǎn)向輪21、24的轉(zhuǎn)角對應相 等，使得轉(zhuǎn)向輪的四根軸向相交于在左轉(zhuǎn)向輪22、23和右轉(zhuǎn)向輪21、24的對稱軸線上，滿足 了車輛縱向行駛的要求。
[0032] 接著對車輛縱向行駛過程中的機構(gòu)參數(shù)作簡要分析。
[0033] 根據(jù)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(zhuǎn)向，要 求轉(zhuǎn)向輪的軸線交在左轉(zhuǎn)向輪22、23和右轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向輪22、23在左右轉(zhuǎn)向時，前左轉(zhuǎn)向輪22與后左轉(zhuǎn)向輪23的軸 線相交于左轉(zhuǎn)向輪22、23和右轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向輪21、24在左右轉(zhuǎn)向時，前右轉(zhuǎn)向輪21與后右轉(zhuǎn)向輪24的軸線相交于左轉(zhuǎn)向 輪22、23和右轉(zhuǎn)向輪21、24之間的對稱軸線上，如圖7所示；第三種，當四個轉(zhuǎn)向輪21、22、 23、24在同時發(fā)生左右轉(zhuǎn)向時，前左轉(zhuǎn)向輪22、前右轉(zhuǎn)向輪21、后左轉(zhuǎn)向輪23與后右轉(zhuǎn)向輪 24的四根軸線相交于左轉(zhuǎn)向輪22、23和右轉(zhuǎn)向輪21、24之間的對稱軸線的同一點上，如圖 8所示。
[0034] 首先，針對第一種情形，兩個左轉(zhuǎn)向輪22、23在左右轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向機構(gòu)滿足以下運 動方程：
[0035] ctg β-ctg a = 2M/L (1)
[0036] 式中，α為內(nèi)輪轉(zhuǎn)角，β為外輪轉(zhuǎn)角，Μ為前轉(zhuǎn)向輪21、22與后轉(zhuǎn)向輪23、24之間 的輪距，L為左轉(zhuǎn)向輪22、23與右轉(zhuǎn)向輪21、24之間輪距。
[0037] 對于式（1)，它是前左轉(zhuǎn)向輪22與后左轉(zhuǎn)向輪23的軸線相交于左轉(zhuǎn)向輪22、23和 右轉(zhuǎn)向輪21、24之間的對稱軸線上的必要條件。由此可確定轉(zhuǎn)向機構(gòu)的幾何參數(shù)，具體為 針對叉車輪距規(guī)格，由于Μ和L為已經(jīng)確定的輪距，故還有后左轉(zhuǎn)向臂33的長度ml，后左轉(zhuǎn) 向臂33的轉(zhuǎn)向臂角Θ1，前左轉(zhuǎn)向臂32的長度m2,前左轉(zhuǎn)向臂32的轉(zhuǎn)向臂角Θ 2,四個參 數(shù)待確定，而這四個參數(shù)可通過圖解法反復作圖確定，同時結(jié)合式（1)中的運動方程進行 驗算，求得的結(jié)果為，后左轉(zhuǎn)向臂33的長度ml = 222mm，后左轉(zhuǎn)向臂33的轉(zhuǎn)向臂角θ 1 = 47°，前左轉(zhuǎn)向臂32的長度m2 = 198mm，前左轉(zhuǎn)向臂32的轉(zhuǎn)向臂角Θ2 = 54°，當這四個 參數(shù)確定之后，鉸接在前轉(zhuǎn)向臂31、32與后轉(zhuǎn)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(jié)果n = 1408mm。
[0038] 針對第二種情形，對于兩個右轉(zhuǎn)向輪21、24在左右轉(zhuǎn)向時的要求，由于前右轉(zhuǎn)向 臂31和后右轉(zhuǎn)向臂34的具體位置關(guān)系滿足：在右轉(zhuǎn)向輪21、24發(fā)生轉(zhuǎn)向時，前右轉(zhuǎn)向輪 21與后右轉(zhuǎn)向輪24的軸線相交于左轉(zhuǎn)向輪22、23和右轉(zhuǎn)向輪21、24之間的對稱軸線上，由 于，右轉(zhuǎn)向臂31、34以左轉(zhuǎn)向臂32、33關(guān)于該左轉(zhuǎn)向輪22、23和右轉(zhuǎn)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(gòu)參數(shù)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。
[0039] 針對第三種情形，對于前后四個轉(zhuǎn)向輪22、21、23、24在左右轉(zhuǎn)向時的要求，由于 轉(zhuǎn)向輪22、21、23、24和轉(zhuǎn)向臂32、31、33、34的對稱布置，以及通過將左轉(zhuǎn)向油缸52的有桿 腔與右轉(zhuǎn)向油缸51的無桿腔截面積設(shè)置為相等，同時左轉(zhuǎn)向油缸52的有桿腔與右轉(zhuǎn)向油 缸51通過油路串聯(lián)在一起，保證了左轉(zhuǎn)向油缸52與右轉(zhuǎn)向油缸51的活塞桿的動作同步， 并且使得左轉(zhuǎn)向輪22、23和右轉(zhuǎn)向輪21、24的轉(zhuǎn)角對應相等，從而使得轉(zhuǎn)向輪22、21、23、24 的四根軸線交在左轉(zhuǎn)向輪22、23和右轉(zhuǎn)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。
[0040] 另外，根據(jù)四輪四方向行駛車輛的橫向行駛功能，在橫向行駛時，兩前轉(zhuǎn)向輪22、 21固定，后轉(zhuǎn)向輪23、24轉(zhuǎn)向，同時，兩個后轉(zhuǎn)向輪23、24在左右轉(zhuǎn)向時，后左轉(zhuǎn)向輪23與 后右轉(zhuǎn)向輪24的軸線相交于兩個前轉(zhuǎn)向輪22、21的中心線的連線上，如圖11所示。
[0041] 首先，根據(jù)在橫向行駛轉(zhuǎn)向時，后左轉(zhuǎn)向輪23與后右轉(zhuǎn)向輪24的軸線相交于兩個 前轉(zhuǎn)向輪22、21的中心線的連線上的要求，對于橫向行駛時，轉(zhuǎn)向機構(gòu)的幾何參數(shù)進行論 述。
[0042] 由于本實施例中的轉(zhuǎn)向裝置同時滿足縱向和橫向行駛時的要求，因此，縱向行駛 的幾何參數(shù)必須同時滿足橫向行駛轉(zhuǎn)向的要求。Μ和L為已經(jīng)確定的輪距，后左轉(zhuǎn)向臂33 的長度ml、后左轉(zhuǎn)向臂33的轉(zhuǎn)向臂角θ 1、前左轉(zhuǎn)向臂32的長度m2、前左轉(zhuǎn)向臂32的轉(zhuǎn)向 臂角Θ 2以及四工位雙作用油缸41、42的活塞桿全部縮回時的長度n，這五個參數(shù)在縱向行 駛時都已確定。同時，在縱向行駛時，兩個四工位雙作用油缸42、41的前油缸421、411和后 油缸422、412的活塞桿都是處于縮回狀態(tài)，并被鎖定，作為四桿機構(gòu)的連桿使用；而在橫向 行駛時，由于前轉(zhuǎn)向輪22、21固定，后轉(zhuǎn)向輪23、24轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向機構(gòu)由曲柄連桿機構(gòu)變?yōu)閿[ 桿機構(gòu)，四工位雙作用油缸42、41的功用由連桿變?yōu)閿[桿。當車輛右轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向輪23的轉(zhuǎn)角小，后右轉(zhuǎn)向輪24的轉(zhuǎn)角大，從而實現(xiàn)兩個后轉(zhuǎn)向輪23、24的軸 線交點在兩前轉(zhuǎn)向輪22、21的中心線的連線上的要求。通過圖解法反復作圖確定，同時結(jié) 合運動方程：ctgP -ctga = M/L進行驗算，求得的結(jié)果為，車輛后方的轉(zhuǎn)向臂ml' = 222mm, 車輛后方的轉(zhuǎn)向臂角ΘΓ = 47°，轉(zhuǎn)向輪中位時四工位雙作用油缸的長度η' = 1408mm， 經(jīng)驗算，車輛的轉(zhuǎn)角誤差小于1%。達到了較高的轉(zhuǎn)向精度，如圖13所示。
[0043] 現(xiàn)將橫向行駛過程和機理再做進一步描述。
[0044] 在車輛橫向行駛過程中，左轉(zhuǎn)向油缸52和右轉(zhuǎn)向油缸51全部伸出，推動前左轉(zhuǎn)向 輪22和前右轉(zhuǎn)向輪21轉(zhuǎn)動，在90°切換后，利用雙向液壓鎖鎖定，使得前左轉(zhuǎn)向輪22和前 右轉(zhuǎn)向輪21固定，后左轉(zhuǎn)向輪23和后右轉(zhuǎn)向輪24轉(zhuǎn)向，同時，兩個四工位雙作用油缸42、 41經(jīng)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(tài)下全部對正。
[0045] 當車輛右轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向輪23逆時針轉(zhuǎn)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412的無桿腔壓力油進入前右油缸411的無桿腔內(nèi)，從而推動前右油缸的活塞桿伸出， 進而推動后右轉(zhuǎn)向輪24逆時針轉(zhuǎn)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，使得后左油缸的活塞桿的縮短量與前右油缸的活塞桿的伸 長量相等，此時，后左轉(zhuǎn)向輪23的轉(zhuǎn)角小于后右轉(zhuǎn)向輪24的轉(zhuǎn)角，通過設(shè)定兩個四工位雙 作用油缸42、41的長度，實現(xiàn)了后左轉(zhuǎn)向輪23與后右轉(zhuǎn)向輪24的軸線相交于兩個前轉(zhuǎn)向 輪22、21的中心線的連線上，滿足了車輛向右轉(zhuǎn)彎的動作要求，當車輛向左轉(zhuǎn)彎時，壓力油 從P1 口流入右側(cè)四工位雙作用油缸41的后右油缸412的有桿腔，從T1 口流回，其原理與 右轉(zhuǎn)彎相同，如圖12、15所示。
[0046] 由于車輛具有縱向行駛和橫向行駛功能，最后，結(jié)合圖16,對車輛的縱向和橫向行 駛的切換進行介紹。
[0047] 縱向到橫向的切換，2DT通電，第一二位四通電磁閥61由常開狀態(tài)轉(zhuǎn)成關(guān)閉狀態(tài)， 4DT通電，第一三位四通電磁閥71左位使能，壓力油進入左轉(zhuǎn)向油缸52的無桿腔推動活塞 桿頂出，因為左轉(zhuǎn)向油缸52的有桿腔與右轉(zhuǎn)向油缸51的無桿腔是串聯(lián)起來的，左、右轉(zhuǎn)向 油缸52、51的同步動作，具體為左轉(zhuǎn)向油缸52有桿腔的壓力油進入右轉(zhuǎn)向油缸51的無桿 腔，把右轉(zhuǎn)向油缸51的活塞桿推出，左、右轉(zhuǎn)向油缸52、51的活塞桿同時推動前轉(zhuǎn)向輪22、 21轉(zhuǎn)動，前轉(zhuǎn)向輪22、21與后轉(zhuǎn)向輪23、24通過兩個四工位雙作用油缸42、41連接，此時 四工位雙作用油缸42、41作為連桿使用，兩個前轉(zhuǎn)向輪22、21分別帶動兩個后轉(zhuǎn)向輪23、 24轉(zhuǎn)動，左右轉(zhuǎn)向油缸52和右轉(zhuǎn)向油缸51把前左轉(zhuǎn)向輪22和前右轉(zhuǎn)向輪21推轉(zhuǎn)到位， 前轉(zhuǎn)向輪22、21在橫向?qū)φ?，左、右轉(zhuǎn)向油缸52、51被雙向液壓鎖鎖定，此時兩前轉(zhuǎn)向 輪22、21處在固定狀態(tài)。接著7DT通電，第二三位四通電磁閥72左位使能，兩個四工位雙 作用油缸42、41的后左油缸422和后右油缸412的無桿腔進油，后左油缸422和后右油缸 412的活塞桿推動兩個后轉(zhuǎn)向輪23、24繼續(xù)轉(zhuǎn)動，活塞桿到位后，此時后轉(zhuǎn)向輪23、24在橫 向?qū)φ?，從而回到橫向行駛狀態(tài)，同時，利用設(shè)置在后左油缸422的無桿腔和有桿腔之間以 及后右油缸412的無桿腔和有桿腔之間的雙向液壓鎖，后轉(zhuǎn)向輪23、24在外部環(huán)境作用下， 使得油缸不易出現(xiàn)竄動。
[0048] 橫向到縱向的切換，2DT通電，第一二位四通電磁閥61由常開狀態(tài)轉(zhuǎn)成關(guān)閉狀態(tài)， 3DT通電，第一三位四通電磁閥71右位使能，壓力油進入右轉(zhuǎn)向油缸51的有桿腔推動活塞 桿縮回，同理由于左、右轉(zhuǎn)向油缸52、51的同步動作，左、右轉(zhuǎn)向油缸51、52的活塞桿同時縮 回，拉動前轉(zhuǎn)向輪22、21轉(zhuǎn)動，到位后，前轉(zhuǎn)向輪22、21在縱向?qū)φ?DT通電，第二二位四 通電磁閥62左位使能，壓力油進入兩個四工位雙作用油缸42、41的前左油缸421和前右油 缸411的有桿腔，使兩根前活塞桿全部縮回，接著6DT通電，第二三位四通電磁閥72右位使 能，兩個四工位雙作用油缸42、41的后左油缸422和后右油缸412的有桿腔進油，兩個后油 缸的活塞桿全部縮回到位，拉動兩個后轉(zhuǎn)向輪23、24轉(zhuǎn)動，此時兩個后轉(zhuǎn)向輪23、24在縱 向?qū)φ?，從而回到縱向行駛狀態(tài)，同時，利用設(shè)置在后左油缸422的無桿腔和有桿腔之間、 后右油缸412的無桿腔和有桿腔之間、前左油缸421的無桿腔和有桿腔之間以及前右油缸 411的無桿腔和有桿腔之間的雙向液壓鎖，轉(zhuǎn)向輪21、22、23、24在外部環(huán)境作用下，使得油 缸不易出現(xiàn)竄動。
[0049] 綜上，本發(fā)明采用液壓和機械構(gòu)件的方式代替了計算機編程控制四個電機轉(zhuǎn)向的 方式，提高了四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置的可靠性，同時降低了成本。
【權(quán)利要求】
1. 一種四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置，包括機架、對稱設(shè)置在該機架前、后、左、右四個 方向交匯處的轉(zhuǎn)向輪，每個轉(zhuǎn)向輪上鉸接有轉(zhuǎn)向臂，其特征在于：在兩個前轉(zhuǎn)向輪的兩側(cè)依 次設(shè)置有左轉(zhuǎn)向油缸和右轉(zhuǎn)向油缸，左轉(zhuǎn)向油缸和右轉(zhuǎn)向油缸一端與各自的轉(zhuǎn)向臂鉸接， 另一端與機架鉸接，左轉(zhuǎn)向油缸的有桿腔與右轉(zhuǎn)向油缸的無桿腔油路連接且截面積相等， 在左轉(zhuǎn)向油缸和右轉(zhuǎn)向油缸之間設(shè)有雙向液壓鎖，車輛在前后縱向行駛過程中，當發(fā)生左 右轉(zhuǎn)向時，車輛左側(cè)的前轉(zhuǎn)向輪和后轉(zhuǎn)向輪以及車輛右側(cè)的前轉(zhuǎn)向輪和后轉(zhuǎn)向輪的四根軸 線相交于左轉(zhuǎn)向輪和右轉(zhuǎn)向輪之間的對稱軸線的一點上；另外，在左側(cè)的前轉(zhuǎn)向臂和后轉(zhuǎn) 向臂之間以及在右側(cè)的前轉(zhuǎn)向臂和后轉(zhuǎn)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(cè)的前油缸的無桿腔與右側(cè)的后油缸的無桿腔油路連接 且截面積相等，左側(cè)的后油缸的無桿腔與右側(cè)的前油缸的無桿腔油路連接且截面積相等， 同時，在前轉(zhuǎn)向輪固定不動，后轉(zhuǎn)向輪發(fā)生轉(zhuǎn)向時，后轉(zhuǎn)向輪中的左轉(zhuǎn)向輪與右轉(zhuǎn)向輪的軸 線相交于兩個前轉(zhuǎn)向輪的中心線的連線上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于：后轉(zhuǎn)向臂長度 為222mm，前轉(zhuǎn)向臂長度為198mm，鉸接在前轉(zhuǎn)向臂與后轉(zhuǎn)向臂之間的四工位雙作用油缸的 活塞桿全部縮回時的長度為1408mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的四輪四方向行駛車輛轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于：在每個四 工位雙作用油缸的前油缸和后油缸的有桿腔和無桿腔之間設(shè)有雙向液壓鎖。
【文檔編號】B62D7/00GK104058002SQ201410268784
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】朱歡樂, 鄭振華, 葉青云, 鄔建來 申請人:寧波如意股份有限公司