六轴汽车底盘起重机及其转向控制系统、方法

专利名称：六轴汽车底盘起重机及其转向控制系统、方法
技术领域：
本发明涉及汽车操控系统，具体涉及一种六轴汽车底盘起重机及其转向控制系 统及方法。
背景技术：
为了满足工程缩短工期、提高效率以及降低成本的需要，多轴大吨位汽车底盘 越来越广泛地应用于重型载重汽车以及全地面起重机械等工程机械。由于多轴汽车底盘 具有多根转向轴以适应多种不同的转向模式，因此，其转向控制系统也相对比较复杂， 以六轴全地面起重机为例，转向控制系统需要满足公路行驶和场地作业等多种转向工况 的需求。众所周知，汽车在行驶(直线行驶和转弯行驶)过程中，每个车轮的运动轨迹都 必须完全符合它的自然运动轨迹，从而保证轮胎与地面处于纯滚动而无滑动现象，这就 是阿克曼原理。《多轮重型车辆转向机构的设计分析》(机械科学与技术，2008年，第 27卷，第8期)，基于阿克曼原理提出了一种多轮重型车辆转向机构的设计方法，以实现 多轮重型车辆的转向控制，这也是目前六轴全地面起重机转向控制系统所普遍采用的一 种结构形式。图1为现有技术的六轴全地面起重机机械转向机构示意图，如图1所示，该现有 技术的六轴全地面起重机具有三种转向模式公路行驶转向模式、小转弯转向模式和蟹 行模式。在公路行驶转向模式下，转向锁死装置14锁定，使其等效为一个刚性的拉杆总 成，在此模式下转向时，转向中心位于第四转向轴L4的沿长线上，每个转向轴的转向角 度由整个转向机构的杆系布置所决定，第二转向轴L2和第三转向轴L3上的车轮与第一转 向轴Ll上的车轮的转向方向相同，第五转向轴L5和第六转向轴L6上的车轮与第一转向 轴Ll上的车轮的转向方向相反，第四转向轴L4上的车轮不参与转向，参见图2六轴全地 面起重机转向原理图。具体地说，在公路行驶转向模式下，顺时针转动方向盘1时，转 向信号由方向盘1传递至转向器2并带动其上的转向垂臂绕转向器2的输出轴转动相应的 角度，转向垂臂通过第一拉杆总成3拉动第一摇臂总成4绕铰点Al逆时针转动，于是在 第一摇臂总成4的带动下，第二拉杆总成5推动第二摇臂总成7绕铰点A2逆时针转动，这 样，第二摇臂总成7拉动第三拉杆总成6向右运动，从而拉动与第一转向轴Ll上的车轮 对应的转向节臂移动，使第一转向轴Ll上的车轮向右转向；同时，第二摇臂总成7拉动 第四拉杆总成8并使第三摇臂总成10绕铰点A3逆时针转动，第三摇臂总成10的转动， 一方面拉动第五拉杆总成9向右运动，进而拉动与第二轴转向轴L2上的车轮对应的转向 节臂移动，使第二转向轴L2上的车轮向右转向，另一方面通过第六拉杆总成11推动与第 三转向轴L3上车轮对应的转向节臂，使第三转向轴L3上的车轮向右转向。以此类推， 第三摇臂总成10拉动第七拉杆总成12使第四摇臂总成13绕铰点A4逆时针转动，推动转 向锁死装置14带动第五摇臂总成15绕铰点A5顺时针转动，第五摇臂总成15的转动，推动第八拉杆总成16使第六摇臂总成18绕铰点A6顺时针转动，于是，第九拉杆总成17 向左推动与第五转向轴L5上的车轮对应的转向节臂，使第五转向轴上的车轮向左转向， 第十拉杆总成19向左拉动与第六转向轴L6上的车轮对应的转向节臂，使第六转向轴上的 车轮向左转向。以上为车辆在公路行驶模式下，顺时针转动方向盘时，各转向轴上的车 轮转向变化过程，其中第四转向轴上的车轮不进行转向。逆时针操纵方向盘，第一、二 轴、第三、第五和第六转向轴上的车轮的转向方向与上述各车轮的转向方向相反，在此 不再赘述。在小转弯转向模式或蟹行模式下，转向锁死装置14被解锁，这时，转向锁死装 置14无法带动第五摇臂总成15转动，因此，第五转向轴L5和第六转向轴L6上的车轮不 再随第一转向轴Ll上的车轮转向而转向，而是通过液压助力式转向系统驱动实现。液压 助力式转向系统的具体结构如下，支腿液压系统向第五转向轴L5和第六转向轴L6上左、 右对称布置的两个左、右转向油缸提供动力油，通过切换三位四通电磁换向阀两端的得 电状态控制第五和第六转向轴上的车轮的转向方向。在小转弯转向模式下，转向中心在 第四转向轴前方，第五转向轴L5和第六转向轴L6上的车轮与第一转向轴Ll上的车轮的 转向方向相反，车辆的整体转向角度比公路行驶转向模式时的角度大。在蟹行模式下， 第五转向轴L5和第六转向轴L6上的车轮与第一转向轴Ll上的车轮的转向方向相同。根据以上描述可知，现有的六轴全地面起重机，通过机械转向机构控制第一、 第二、第三、第五和第六转向轴上的车轮进行转向，第四转向轴上的车轮不参与转向。 很明显，采用这种机械转向机构方式进行转向存在以下一些不足第一，转向传动机构的杆系结构复杂，连杆及铰点多，从而造成车轮的转向定 位精度较低；第二，若设置在某一转向轴上的车轮被卡住，或者转向传动机构与附近的零部 件存在运动干涉，液压助力系统会把左、右转向油缸提供的动力通过转向拉杆总成传递 到其他部件上，从而会导致局部转向杆系的受力超过其许用应力范围而出现断裂现象， 给驾驶员带来生命危险。第三，若机械转向机构的设计不合理，不同转向轴的转角彼此不协调，从而导 致轮胎局部非正常磨损以及产生车轮螺栓松动，降低车辆行驶安全性和转向性能。有鉴于此，亟待针对现有结构进行优化设计，以满足多轴车辆转向操纵的稳定 性以及弯道通过能力和机动灵活性的要求，并且当车速较高时，提高车辆防甩尾能力， 保证行驶安全。

发明内容
针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种六轴汽车通用底盘转向 控制系统，使六轴车辆具有多个转弯直径，同时具有灵敏的转向响应、操纵稳定性强并 且轮胎磨损量小。在此基础上，本发明还提供了一种六轴汽车通用底盘转向控制方法及 具有该转向控制系统的六轴汽车底盘起重机。本发明提供的六轴汽车底盘的转向控制系统，包括用于驱动车轮转向的机械驱 动装置和液压驱动装置以及转向控制装置，所述机械驱动装置包括方向盘和由方向盘驱 动的拉杆式转向传动机构，所述拉杆式转向传动机构具有两个输出端，分别用于连接驱动第一、第二转向轴上的车轮转向的转向节臂；所述液压驱动装置包括分别固定设置在 第三、第四、第五和第六转向轴上的中位锁定油缸和驱动相应转向轴上的车轮转向的转 向油缸；各转向轴上的所述中位锁定油缸和转向油缸的伸出端均与相应转向轴的转向节 臂连接，形成连锁机构；所述转向控制装置根据转向模式输出控制信号，以接通或断开 所述中位锁定油缸以及转向油缸的进油油路和回油油路。优选地，所述转向控制装置包括输入面板、检测单元和控制单元，所述输入面 板上设有小转弯转向模式、蟹行模式、防甩尾转向模式和后轴中位锁定转向模式四种工 况转向模式选择键；所述检测单元根据车速信号输出当前车辆处于低速、中速或者高速 公路行驶的转向模式信号，根据用户选择的相应选择键输出当前车辆所处的相应工况转 向模式信号；所述控制单元根据所述转向模式信号输出所述控制信号。优选地，所述输入面板上还设有后轴独立转向模式选择键及旋钮，所述控制单 元根据用户选择的后轴独立转向模式以及所述旋钮的转动方向、转动角度输出所述控制 信号。优选地，每个所述中位锁定油缸的进油油路上分别设置有进油电磁开关阀，接 收所述控制信号接通或断开相应所述中位锁定油缸的进油油路；每个所述转向油缸的进 油油路上分别设置有电磁比例换向阀，接收所述控制信号接通或断开相应所述转向油缸 的进油油路以及调整所述转向油缸的进油流量；每个转向轴的中位锁定与解锁，由相应 转向轴上的所述进油电磁开关阀、回油电磁开关阀以及所述电磁比例换向阀接收所述控 制信号接通或断开相应的进油、回油油路来实现。优选地，每个转向轴上的所述中位锁定油缸的回油油路上分别设有回油电磁开 关阀，且与该中位锁定油缸进油油路上的进油电磁开关阀以及相应向轴上的所述电磁比 例换向阀联动。优选地，第三和第四转向轴上的所述中位锁定油缸的回油油路连通，该连通油 路与系统回油油路连通且连通油路上设有第一回油电磁开关阀，第三和第四转向轴上的 至少一个所述中位锁定油缸进油油路上的进油电磁开关阀和所述第一回油电磁开关阀分 别接收所述控制信号，接通至少一个第三和第四转向轴上的所述中位锁定油缸的进油油 路；第五和第六转向轴上的所述中位锁定油缸的回油油路连通，该连通油路与系统回油 油路连通且连通油路上设有第二回油电磁开关阀，第五和第六转向轴上的至少一个所述 中位锁定油缸进油油路上的进油电磁开关阀和所述第二回油电磁开关阀分别接收所述控 制信号，接通至少一个第五、第六转向轴上的所述中位锁定油缸的进油油路。优选地，第三、第四、第五和第六转向轴上分别设有连杆，每个所述连杆的中 部分别铰接在相应的转向轴上，相应转向轴上的所述中位锁定油缸和转向油缸的伸出端 分别与所述连杆的两端部铰接；每个所述连杆分别与用于连接相应的转向节臂，以驱动 相应转向轴上的车轮转向。优选地，所述拉杆式转向传动机构包括摇臂、第一拉杆总成、第二拉杆总成和 第三拉杆总成，摇臂的中部用于与六轴汽车底盘铰接；第一拉杆总成的一端与所述摇臂 的上端铰接，另一端用于与六轴汽车底盘上的转向垂臂的输出端铰接；第二拉杆总成 的一端与所述摇臂的下端铰接，另一端用于与所述第一转向轴上的转向节臂的输入端铰 接；第三拉杆总成的一端与所述摇臂的下端铰接，另一端用于与所述第二转向轴上的转向节臂的输入端铰接。优选地，所述拉杆式转向传动机构包括摇臂、第一拉杆总成、第二拉杆总成和 第三拉杆总成，摇臂的上部用于与六轴汽车底盘铰接；第一拉杆总成的一端与所述摇臂 的中部铰接，另一端用于与六轴汽车底盘上的转向垂臂的输出端铰接；第二拉杆总成的 一端与所述摇臂的下端铰接，另一端与所述第一转向轴上的转向节臂的输入端铰接；第 三拉杆总成的一端与所述摇臂的下部铰接，另一端与所述第二转向轴上的转向节臂的输 入端铰接。优选地，在低速公路行驶转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号接通 每个所述中位锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路，且第三和第四转向轴上的车轮 在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同、第五和六转向轴上的车轮 在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相反；在中速公路行驶的转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号接通所述第 三和第六转向轴上的中位锁定油缸的进油油路，并断开所述第四和第五转向轴上的中位 锁定油缸的进油油路；接通驱动所述第三和第六转向轴上的车轮转向的转向油缸的进油 油路，并断开驱动所述第四和第五转向轴上的车轮转向的转向油缸的进油油路；第三转 向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同、第六转向轴 上的车轮在相应转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向相反；在高速公路行驶的转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号断开每个所 述中位锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路。优选地，在小转弯转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号接通每个所 述中位锁定油缸的进油油路和每个所述转向油缸的进油油路，且第三、第四、第五和第 六转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同。优选地，在蟹行模式下，所述控制单元分别输出控制信号接通每个所述中位 锁定油缸的进油油路和每个所述转向油缸的进油油路，且第三、第四、第五和第六转向 轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同。优选地，在防甩尾转向模式的转向模式下，所述控制单元输出控制信号接通 所述第三和第四转向轴上的中位锁定油缸的进油油路，并断开所述第五和第六转向轴上 的中位锁定油缸的进油油路；接通所述驱动第三和第四转向轴上的车轮转向的转向油缸 的进油油路，并断开所述驱动第五和第六转向轴上的车轮转向的转向油缸的进油油路； 使第三和第四转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相 同。优选地，在后轴独立转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号接通每个 所述中位锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路，所述输入面板采集后轴独立转向旋 钮的转动方向和转动角度并输出后轴独立转向控制信号至所述电磁比例换向阀，第三、 第四、第五和第六转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下转向相同。优选地，在后轴中位锁定转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号断开 每个所述中位锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路。优选地，还包括多个角度传感器，分别用于检测每个车轮的转向角度，所述检 测单元根据任一个角度传感器采集到该车轮的转向角度与该车轮转向角特征曲线所对应
9的标准值之间的差距是否大于设定值为依据，获得当前转向是否存在危险的判断结果； 当判断结果表明当前转向存在危险时，所述控制单元输出报警信号。本发明提供的六轴汽车底盘的转向控制方法包括以下步骤设置在第一、第二 转向轴上的车轮由方向盘通过拉杆式转向传动机构分别驱动其转向；第三、第四、第五 和第六转向轴上分别设有中位锁定油缸和转向油缸，且每个所述中位锁定油缸和转向油 缸的伸出端均与相应转向轴上的转向节臂连接，形成连锁机构，根据车辆当前所处的转 向模式，第三、第四、第五和第六转向轴上的所述中位锁定油缸锁定或解锁，并根据方 向盘的转动方向和转动角度控制相应的转向油缸驱动相应转向轴上的车轮转向。优选地，根据车速信号获得当前车辆处于低速、中速或者高速公路行驶的转向 模式；根据用户的选择获得当前车辆所处的工况的转向模式，可供用户选择的工况转向 模式包括小转弯转向模式、蟹行模式、防甩尾转向模式和后轴中位锁定转向模式四种。优选地，当车辆处于低速公路行驶转向模式时，每个所述中位锁定油缸解锁， 每个所述转向油缸随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三和第四转向轴上的 车轮与第一转向轴上的车轮的转向方向相同，第五和第六转向轴上的车轮与第一转向轴 上的车轮的转向方向相反；当车辆处于中速公路行驶转向模式时，所述第三和第六转向 轴上的中位锁定油缸解锁，第四和第五转向油缸上的中位锁定油缸锁定，第三和第六转 向轴上的转向油缸随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三转向轴上的车轮与 第一转向轴上的车轮的转向方向相同，第六转向轴上的车轮与第一转向轴上的车轮的转 向方向相反，第四和第五转向轴上的车轮无法转向；当车辆处于高速公路行驶转向模式 时，第三、第四、第五和第六转向轴上的中位锁定油缸锁定，相应转向轴上的车轮无法 转向。优选地，当车辆处于小转弯转向模式时，每个所述中位锁定油缸解锁，每个所 述转向油缸随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三转向轴上的车轮与第一转 向轴上的车轮的转向方向相同，第四、第五和第六转向轴上的车轮与第一转向轴上的车 轮的转向方向相反。优选地，当车辆处于蟹行模式时，每个所述中位锁定油缸解锁，每个所述转向 油缸随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三、第四、第五和第六转向轴上的 车轮与第一转向轴上的车轮的转向方向相同。优选地，当车辆处于防甩尾转向模式时，第三和第四转向轴上的所述中位锁定 油缸解锁，第五和第六转向油缸上的所述中位锁定油缸锁定，第三和第四转向轴上的所 述转向油缸随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三和第四转向轴上车轮与第 一转向轴上的车轮的转向方向相同，第五和第六转向轴上的车轮无法转向。优选地，当车辆处于后轴中位锁定转向模式时，每个所述中位锁定油缸锁定， 使第三、第四、第五和第六转向轴上的车轮无法转向。优选地，供用户选择的工况还包括后轴独立转向模式，当车辆处于后轴独立转 向模式时，每个所述中位锁定油缸解锁，每个所述转向油缸随后轴独立转向旋钮的转动 方向和转动角度进行伸缩，使第三、第四、第五和第六转向轴上的车轮的转向方向全部 相同。优选地，如果检测到任一个车轮的转向角度与该车轮的转向角特征曲线所对应
10的标准值之间的差距大于设定值，则发出报警信号。本发明提供的六轴汽车底盘的转向控制系统，第一、第二转向轴上的车轮转向 由机械驱动装置实现，第三、第四、第五和第六转向轴上的车轮分别根据转向控制装置 由液压驱动装置实现。与现有技术相比，本方案大大减少了杆系结构，并通过液压驱动 装置控制各后侧车轴上车轮的转向，大大提高了整机车轮的转向定位精度；同时，在保 证所有车轮的转向角度都近似满足阿克曼定理的条件下，提供了多种不同的转弯直径， 以适应不同转向模式的需要，大大减少了轮胎的磨损，进一步提高了车轮转向时的转向 角控制精度；另外，第三、第四、第五和第六转向轴上固定设有中位锁定油缸和驱动相 应转向轴上的车轮转向的转向油缸，且二者形成连锁机构，可有效规避非正常状态下转 向油缸的动力传递至其他部件而出现断裂的现象出现，因此，提高了控制系统的工作可 靠性。本发明提供的六轴汽车底盘的转向控制系统的一种优选方案中，还提供了一种 后轴独立转向模式，该模式适用于特定情况下车辆的转向，例如车辆在倒车进入仓库的 工况，用户倒车进入仓库时，一般是方向盘保持中位不动，只有后轴参与转向。本发明 采用的方案是，在输入面板上设置后轴独立转向模式选择键及旋钮，控制单元根据用户 选择的后轴独立转向模式以及旋钮的转动方向、转动角度输出控制信号，实现相应车轮 的转向。具体来说，在后轴独立转向模式下，由方向盘控制第一、第二转向轴上的车轮 处于直线状态，由液压驱动装置驱动的第三、第四、第五和第六转向轴上的车轮以前两 个转向轴的对称中心延长线上的某点作为转向中心进行转向。在本发明提供的六轴汽车底盘的转向控制系统的另一种优选方案中，每个转向 轴上的中位锁定油缸的回油油路上分别设有回油电磁开关阀，且与该中位锁定油缸进油 油路上设置的进油电磁开关阀以及相应转向轴上的电磁比例换向阀联动，从而保证了中 位锁定油缸在中位锁定时始终保持在中位状态，避免了由于系统压力损失导致的中位锁 定油缸活塞杆的波动。


图1是现有技术中的六轴全地面起重机机械转向机构示意图；图2是现有技术中的六轴全地面起重机转向原理图；图3是具体实施方式
中所述的实现第一、第二转向轴上的车轮转向的机械驱动 装置的第一种实施例示意图；图4是具体实施方式
中所述的实现第一、第二转向轴上的车轮转向的机械驱动 装置第二种实施例示意图；图5是第三转向轴上的中位锁定油缸和转向油缸组成的连锁机构的一种具体实 例示意图；图具体实施方式
中所述的实现第三、第四、第五和第六转向轴转向的液压驱 动装置液压原理图；图7是图6所示的液压驱动装置中中位锁定油缸和转向油缸与第一、第二控制阀 组的连接示意图；图8是具体实施方式
中所述低速公路行驶转向模式的转向原理示意图9是具体实施方式
中所述中速公路行驶转向模式的转向原理示意图；图10是具体实施方式
中所述高速公路行驶转向模式的转向原理示意图；图11是具体实施方式
中所述小转弯转向模式的转向原理示意图；图12是具体实施方式
中所述蟹行模式的转向原理示意图；图13是具体实施方式
中所述防甩尾转向模式的转向原理示意图；图14是具体实施方式
中所述后轴中位锁定转向模式的转向原理示意图；图15是具体实施方式
中所述后轴独立转向模式的转向原理示意图；图16是具体实施方式
中所述中位锁定油缸的结构示意图；图17图示出了该起重机的整体结构示意图。图中Ll-第一转向轴、L2-第二转向轴、L3-第三转向轴、L4-第四转向轴、L5-第 五转向轴、L6-第六转向轴；101-方向盘、102-传动轴、103-转向器、104-第一拉杆总成、105-第二拉杆总 成、106-摇臂、107-第三拉杆总成；201-方向盘、202-传动轴、203-转向器、204-第一拉杆总成、205-第二拉杆总 成、206-摇臂、207-第三拉杆总成；301、311-第三转向轴上的左、右车轮，302、312-第三转向轴上的左、右转向 油缸，402、412-第四转向轴上的左、右转向油缸，502、512-第五转向轴上的左、右转 向油缸，602、612-第六转向轴上的左、右转向油缸，304、404、504、604-第三、第 四、第五、第六转向轴上的中位锁定油缸，305-连杆，306-铰接轴，307-拉杆，308-第 一控制阀组，508-第二控制阀组，309、409、509、609-第三、第四、第五第六转向轴 用第三控制阀组；701-缸体，702-右活塞，703-活塞杆，704-中位腔，705-有杆腔，706-无杆 腔，707-中间活塞，708-中位定位块，709-左活塞。
具体实施例方式本发明的核心是提供一种六轴汽车底盘的转向控制装置及方法，以使采用该汽 车底盘的载重汽车或全地面起重机等工程机械具有多个转弯直径，从而具有灵敏的转向 响应、更强的操纵稳定性并且轮胎磨损量较小。下面结合说明书

本发明的具体 实施方式。不失一般性，本文以六轴全地面起重机为例进行详细说明，请参见图17，该图 示出了该起重机的整体结构示意图。需要说明的是，本发明提供的技术方案并不仅限于 应用在六轴全地面起重机上，对六轴载重汽车以及其他采用六轴汽车底盘的工程机械均 适用。本文中提到的六轴，自车头至车尾依次定义为第一转向轴Li、第二转向轴L2、第 三转向轴L3、第四转向轴L4、第五转向轴L5和第六转向轴L6。该六轴全地面起重机的 底盘、卷扬装置及吊臂装置等功能部件与现有技术相同，本领域的技术人员基于现有技 术完全可以实现，本文不再赘述。基于现有的六轴全地面起重机具有公路行驶转向模式、小转弯转向模式和蟹行 模式三种转向模式，本发明增加了防甩尾转向模式、后轴独立转向模式和后轴中位锁定转向模式三种；并且在公路行驶转向模式下，设置了低速、中速和高速公路行驶三种转 向模式，因此，采用本具体实施方式
的六轴汽车底盘共有八种转向模式，也就相当于提 供了八种转弯直径，大大提高了六轴汽车底盘的转向操控性能，具有灵敏的转向响应、 更强的操纵稳定性并且轮胎磨损量较小。在具体实施方式
中，该六轴汽车底盘的转向控制系统包括用于驱动车轮转向的 机械驱动装置和液压驱动装置以及转向控制装置。第一、第二转向轴上的车轮分别由机 械驱动装置驱动其转向，第三、第四、第五和第六转向轴上的车轮分别由液压驱动装置 驱动其转向。机械驱动装置包括方向盘和由方向盘驱动的拉杆式转向传动机构，拉杆式转向 传动机构具有两个输出端，分别用于连接驱动第一、第二转向轴上的车轮转向的转向节 臂。请参见图3，该图示出了实现第一、第二转向轴上的车轮转向的机械驱动装置的第一 种实施例示意图。如图3所示，机械驱动装置包括方向盘101和拉杆式转向传动机构。拉杆式转 向传动机构主要由摇臂106、第一拉杆总成104、第二拉杆总成105和第三拉杆总成107 组成。摇臂106设置在第一转向轴Ll和第二转向轴L2之间，其中部铰接在六轴汽车底 盘上，方向盘101通过转向传动轴102将转向信号传递至转向器103，并带动转向器103 上的转向垂臂绕转向器103的输出轴转动相应的角度。第一拉杆总成104的一端连接在 转向垂臂的输出端上，另一端与摇臂106的上端铰接，摇臂106的下端分别与第二拉杆总 成105和第三拉杆总成107的一端铰接，第二拉杆总成105的另一端作为拉杆式转向传动 机构的一个输出端，与驱动第一转向轴上的车轮转向的转向节臂铰接，第三拉杆总成107 的另一端作为拉杆式转向传动机构的另一个输出端，与驱动第二转向轴上的车轮转向的 转向节臂铰接。当摇臂106随方向盘101的顺时针转动进行顺时针转动时，在第一拉杆 总成104的带动下，摇臂106绕其中部的铰点转动一定的角度，于是，第二拉杆总成105 带动第一转动轴Ll上的车轮向右转向，同时，第三拉杆总成107带动第二转向轴L2上的 车轮向右转向。反之，当摇臂106随方向盘逆时针转动而进行逆时针转动时，第一、第 二转向轴上的车轮均分别向左转向。当然，上述各构件的连接关系不局限于图3中所示，请参见图4，该图示出了实 现第一、第二转向轴上的车轮转向的机械驱动装置的第二种实施例。如图4所示，摇臂206设置在第一转向轴Ll和第二转向轴L2之间，且其上部铰 接在六轴汽车底盘上，第一拉杆总成204的一端与六轴汽车底盘上的转向垂臂的输出端 铰接，另一端与摇臂206的中部铰接，摇臂206的下端分别与第二拉杆总成205和第三拉 杆总成207的一端铰接，第二拉杆总成205的另一端与第一转向轴上的转向节臂的输入端 铰接，第三拉杆总成207的另一端与第二转向轴上的转向节臂的输入端铰接。与图3所 示的实施例的工作原理相似，方向盘201的转动经转向传动轴202和转向器203传递给第 一拉杆总成204，从而带动摇臂206绕其上部的铰点摆动，摇臂206的摆动分别带动第二 拉杆总成205和第三拉杆总成207移动，从而分别带动第一、第二转向轴Li、L2上的车 轮进行转向。液压驱动装置包括分别设置在第三、第四、第五和第六转向轴上的中位锁定油 缸和驱动相应转向轴上的车轮进行转向的转向油缸。每个中位锁定油缸和转向油缸的
13伸出端均与相应转向轴的转向节臂连接形成连锁结构，即如果中位锁定油缸的进油和回 油油路均断开，则中位锁定油缸处于锁定状态，由于转向节臂与中位锁定油缸的伸出端 连接，因此，转向节臂就被锁定了不能移动，此时，即使接通转向油缸的进油和回油油 路，也无法带动转向节臂移动从而驱动相应的车轮实现转向。下面以其中的一根转向轴 (第三转向轴)为例，对实现这种连锁机构的一种具体实施例加以说明。请参见图5，图5是第三转向轴上的中位锁定油缸和转向油缸组成的连锁机构的 一种具体实施例示意图。左、右车轮301、311分别通过转向节设置在第三转向轴303 (即 L3)的两端，中位锁定油缸304和转向油缸分别固定设置在第三转向轴303的两侧，其 中，左、右转向油缸302、312分别用于驱动左、右车轮301、311转向(以图5中图面的 上方为右，下方为左)。连杆305的中部铰接在第三转向轴303的右端部，中位锁定油缸 304和右转向油缸312的伸出端分别铰接在连杆305的两端，连杆305与右车轮311的转 向节臂连接，用于驱动右车轮311实现转向。左转向油缸302的伸出端连接在左车轮301 的转向节臂上，左、右车轮301、311上的转向节臂通过拉杆307连接形成连杆机构，以 此实现左、右转向节臂之间的联动。当中位锁定油缸304的进油和回油油路均接通时， 如果在方向盘的控制下右转向油缸312伸出，则在拉杆307的作用下左转向油缸302缩 回，连杆305绕铰接轴306逆时针转动，于是带动中位锁定油缸304缩回，从而带动左、 右车轮301、311向左转向；反之，如果右转向油缸312缩回，则在拉杆307的作用下左 转向油缸302伸出，连杆305绕铰接轴306顺时针转动，带动中位锁定油缸304伸出，带 动左、右车轮301、311向右转向。但是，如果中位锁定油缸304的进油和回油油路均断 开，则中位锁定油缸304锁死，于是连杆305的位置固定，不能绕铰接轴306转动，因此 左、右转向油缸302、312无法实现伸缩，也就不能带动转向节臂使左、右车轮301、311 进行转向，从而实现了只有在中位锁定油缸304解锁(进油和回油油路均接通)的情况 下，才能操纵车轮进行转向。转向控制装置根据转向模式输出的控制信号，接通或断开中位锁定油缸以及转 向油缸的进油油路和回油油路，从而控制相应转向轴上的车轮进行转向。转向控制装置 包括检测单元、输入面板和控制单元，检测单元和控制单元的功能分别由单片机通过编 程实现。输入面板上设有小转弯转向模式、蟹行模式、防甩尾转向模式、后轴独立转 向模式和后轴中位锁定转向模式五种工况转向模式选择选择键以及后轴独立转向旋钮。 检测单元根据车辆当前的发动机转速以及变速箱的档位实时采集获得当前车辆的车速信 号，并自动输出当前车辆处于低速、中速或者高速公路行驶的转向模式信号(这里所提 到的低速、中速或者高速需根据某一具体车型在不同带载工况下的行驶姿态，综合车辆 的操纵稳定性以及最佳行驶姿态的角度来考虑确定，当然，这对于本领域的普通技术人 员而言是容易做到的，即使不能获得最佳的速度设定值，也不会影响到本发明的实质)； 根据用户选择的相应选择键输出当前车辆所处的相应转向模式信号；控制单元根据所述 控制信号，接通或断开所述中位锁定油缸以及转向油缸的进油油路和回油油路，以使相 应的第三、第四、第五和第六转向轴上的车轮随方向盘的转动进行转向或不进行转向， 并且在不同的转向模式下，不同转向轴上的车轮与第一转向轴上的车轮的转向方向有的 相同、有的不同。特别地，在后轴独立转向模式，方向盘不动，通过后轴独立转向旋钮 的旋转方向和旋转角度带动相应的转向油缸驱动相应车轮的进行转向。
实现车轮转向的具体方案是每一个转向油缸的伸缩由一个电磁比例换向阀控 制，每一个中位锁定油缸的伸缩由至少一个进油电磁开关阀控制，当仅采用一个进油电 磁开关阀时，该进油电磁开关阀设置在中位锁定油缸的进油油路上，当需要提高系统工 作可靠性时，中位锁定油缸的进油和回油油路上各设有一个电磁开关阀，即在中位锁定 油缸的进油油路上设有进油电磁开关阀，回油油路上设有回油电磁开关阀，且进油电磁 开关阀与回油电磁开关阀联动，通过进油电磁开关阀与回油电磁开关阀联动，使中位锁 定油缸的进油、回油油路同时接通或断开。控制单元根据车辆当前所处的转向模式分别 输出控制信号至相应的进油电磁开关阀和回油电磁开关阀，并根据检测单元采集到的方 向盘的转动方向和转动角度信号分别输出控制信号，调整相应电磁比例换向阀的工作方 向和阀口开度大小，从而实现车辆在不同转向模式下的转向。各转向轴上的内、外侧车 轮的转向角度应满足阿克曼原理，本领域的技术人员基于现有技术完全可以实现，本文 不再赘述。图6是具体实施方式
中所述的实现第三、第四、第五和第六转向轴上的车轮转 向的一种液压驱动装置液压原理图，图7是图6所示的液压驱动装置中位锁定油缸和转向 油缸与第一、第二控制阀组的连接示意图，图8-图15分别为前述八种转向模式对应的转 向原理示意图。下面结合图6、图7和图8-图15对每一种转向模式逐一进行介绍。如图6所示，第三和第四转向轴上的中位锁定油缸304、404分别通过相应的第 三阀组309、409连接到第一控制阀组308上，第五和第六转向轴上的中位锁定油缸504、 604分别通过相应的第三阀组509、609连接到第二控制阀组508上，第一、第二控制阀 组308、508的结构完全相同，具体结构和连接方式如图7所示，第一控制阀组308包括 两个具有压力补偿功能的电液比例换向阀Y813、Y814和三个电磁开关阀Y834、Y823、 Y824，电磁开关阀Y834作为第一回油电磁开关阀，用于控制中位锁定油缸304、404的 回油油路的通断，电磁开关阀Y823和Y824分别作为进油电磁开关阀，用于控制第三和 第四转向轴上的中位锁定油缸304、404的进油油路的通断。每个电液比例换向阀控制 通过一个转向轴上的转向油缸的流量及方向，转向油缸分别包括两个左右对称布置的转 向油缸302、312，等效为一个双出杆式的液压油缸，保证执行负载进、回油腔的面积比 为1。通过控制施加在电液比例换向阀Y813、Y814的a、b两端电磁铁的顺序和得电 电流的大小，来控制比例阀阀口的开度，进而控制流向转向油缸的流量，以实现相应车 轮转向角度大小的调节。中位锁定油缸304、404的回油油路连通并且第一电磁开关阀 Y834设置在该连通油路上，该连通油路连通至系统回油油路，通过第一电磁开关阀Y834 控制中位锁定油缸304、404的回油油路的通断，进油电磁开关阀Y823设置在第三转向 轴上的中位锁定油缸304的进油油路上，进油电磁开关阀Y824设置在第四转向轴上的中 位锁定油缸404的进油油路上，三个电磁开关阀的得电与否控制第三和第四转向轴上的 车轮能否进行转向。当第一电磁开关阀Y834得电时，第三和第四转向轴上中位锁定油 缸304、404的回油油路均与系统回油油路相通，于是第三和第四转向轴上中位锁定油缸 304、404均解锁，这时，电磁开关阀Y823、Y824中的任一个得电，相应的中位锁定油 缸的进油油路与系统高压油路相通，配合电液比例换向阀Y813、Y814实现相应转向油缸 的伸缩，从而带动相应转向轴上的车轮进行转向。如果第一电磁开关阀Y834失电，则第 三和第四转向轴上中位锁定油缸304、404的回油油路均与系统回油油路断开，于是中位锁定油缸304、404均锁定，无法实现伸缩，这样，由于中位锁定油缸304与相应的左、 右转向油缸302、312形成连锁机构，中位锁定油缸404与相应的左、右转向油缸402、 412形成连锁机构，因此，即使电液比例换向阀Y813和/或Y814得电，转向油缸302、 312、402、412也无法进行伸缩，第三、第四转向轴上的车轮只能沿直线行驶，无法进行 转向。同样地，第二控制阀组508包括两个具有压力补偿功能的电液比例换向阀Y815、 Y816和三个电磁开关阀Y865、Y825、Y805,电磁开关阀Y865作为第二回油电磁开关 阀，用于控制第五和第六转向轴上的两个中位锁定油缸504、604的回油油路的通断，电 磁开关阀Y825和Y805分别作为进油电磁开关阀，用于控制中位锁定油缸504、604的进 油油路的通断。电液比例换向阀Y815、Y816控制通过第五和第六转向轴上的左、右转 向油缸502、512和602、612的流量及方向，三个电磁开关阀的得电与否控制第五和第六 转向轴上的车轮能否进行转向。电磁开关阀Y865与电磁开关阀Y834功能相同，电磁开 关阀Y825、Y805与电磁开关阀Y823、Y824功能相同。第二控制阀组508的控制原理 与第一控制阀组308的控制原理相同，在此不再赘述。上述方案中，第三和第四、第五和第六转向轴上的中位锁定油缸分别通过第 一、第二控制阀组308、508中的第一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865控制其回油油 路的通断，显然，各中位锁定油缸均通过一个电磁开关阀实现其回油油路的通断也可以 实现本技术方案。或者，仅控制中位锁定油缸的进油或回油油路的通断也可以实现本技 术方案。请参见图8，当检测单元检测到当前车辆处于低速公路行驶转向模式时，通过控 制第一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865以及进油电磁开关阀Y823、Y824和Y805、 Y825，接通第三、第四、第五和第六转向轴上的中位锁定油缸304、404、504和604的进 油和回油油路，所有的中位锁定油缸均解锁。此时，检测单元不断检测方向盘的转动方 向和转动角度的大小，并根据方向盘的转动方向和转动角度分别控制相应的电液比例换 向阀，例如，当方向盘顺时针转动时，控制单元输出控制信号使电液比例换向阀Y813、 Y814的a端得电、电液比例换向阀Y815、Y816的b端得电，并根据方向盘转动角度的 大小调节电液比例换向阀Y813、Y814、Y815和Y816的比例阀口的开度，使第三和第四 转向轴上的车轮在各自转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向方向相同，第五 和第六转向轴上的车轮在转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向方向相反，此 时，车辆沿顺时针转向，车辆的回转中心O位于第四、第五转向轴之间的延长线上。当 方向盘逆时针转动时，控制单元输出控制信号使电液比例换向阀Y813、Y814的b端得 电、电液比例换向阀Y815、Y816的a端得电，使车辆沿逆时针转向。请参见图9，当检测单元检测到车辆处于中速公路行驶转向模式时，通过控制第 一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865和进油电磁开关阀Y823、Y805,接通第三和第六 转向轴上的中位锁定油缸304和604的进油和回油油路，中位锁定油缸304和604解锁， 通过控制第一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865和进油电磁开关阀Y824、Y825，断 开第四和第五转向轴上的中位锁定油缸404和504的进油油路，使中位锁定油缸404和 504锁定。此时，检测单元不断检测方向盘的转动方向和转动角度的大小，并根据方向盘 的转动方向和转向角度分别控制相应的电液比例换向阀Y813和Y816，使第三转向轴上 的车轮在其转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向方向相同、第六转向轴上的车轮在其转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向方向相反，回转中心O位于第 四、第五转向轴之间的延长线上。请参见图10，当检测单元检测到车辆处于高速公路行驶转向模式时，通过控制 第一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865以及进油电磁开关阀Y823、Y824和Y805、 Y825，断开第三、第四、第五和第六转向轴上的中位锁定油缸304、404、504和604的进 油和回油油路，所有的中位锁定油缸锁定，这样，第三、第四、第五和第六转向轴上的 车轮不能够随着方向盘的转动而进行转向，以避免高速公路行驶状态下转向时，由于转 向直径过小而发生侧翻危险，回转中心O位于第四、第五转向轴之间的延长线上。请参见图11，当用户选择输入面板上的小转弯转向模式选择键时，通过控制 第一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865以及进油电磁开关阀Y823、Y824和Y825、 Y805,接通第三、第四、第五和第六转向轴上的中位锁定油缸304、404、504和604的 进油和回油油路，所有的中位锁定油缸解锁。此时，检测单元不断检测方向盘的转动方 向和转动角度的大小，并根据方向盘的转动方向和转动角度分别控制相应的电液比例换 向阀，使第三转向轴上的车轮在其转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向方向 相同，第四、第五和第六转向轴上的车轮在各自转向油缸的作用下与第一转向轴上的车 轮的转向方向相反，回转中心O位于第三、第四转向轴之间且靠近第四转向轴的延长线 上。请参见图12，当用户选择输入面板上的蟹行模式选择键时，通过控制第一、第 二回油电磁开关阀Y834、Y865以及进油电磁开关阀Y823、Y824和Y825、Y805,接通 第三、第四、第五和第六转向轴上的中位锁定油缸304、404、504和604的进油和回油油 路均接通，所有的中位锁定油缸解锁。此时，检测单元不断检测方向盘的转动方向和转 动角度的大小，并根据方向盘的转动方向和转动角度控制电液比例换向阀，使第三、第 四、第五和第六转向轴上的车轮在各自转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向 方向相同。请参见图13，当用户选择输入面板上的防甩尾转向模式选择键时，通过控制第 一回油电磁开关阀Y834和进油电磁开关阀Y823、Y824，接通第三和第四转向轴上的中 位锁定油缸304和404的进油和回油油路，中位锁定油缸304和404解锁，通过控制第二 回油电磁开关阀Y865和进油电磁开关阀Y825、Y805,断开第五和第六转向轴上的中位 锁定油缸504和604的进油油路，使中位锁定油缸504和604锁定。此时，检测单元不 断检测方向盘的转动方向和转动角度的大小，并根据方向盘的转动方向和转动角度分别 控制相应的电液比例换向阀，使第三、第四转向轴上的车轮在其转向油缸的作用下与第 一转向轴上的车轮的转向方向相同，第五、第六转向轴上的车轮不进行转向，此时回转 中心O位于第五、第六转向轴之间的延长线上。请参见图14，当用户选择输入面板上的后轴中位锁定转向模式时，通过控制 第一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865以及进油电磁开关阀Y823、Y824和Y825、 Y805,断开第三、第四、第五和第六转向轴上的中位锁定油缸304、404、504和604的进 油和回油油路，所有的中位锁定油缸锁定，这样，第三、第四、第五和第六转向轴上的 车轮不能够随着方向盘的转动而进行转向。请参见图15，当用户选择输入面板上的后轴独立转向模式选择键时，通过控制第一、第二回油电磁开关阀Y834、Y865以及进油电磁开关阀Y823、Y824和Y825、 Y805,接通第三、第四、第五和第六转向轴上的中位锁定油缸304、404、504和604的进 油和回油油路，所有的中位锁定油缸解锁。检测单元不断检测输入面板上的后轴独立转 向旋钮的旋转方向和旋转角度，并根据后轴独立转向旋钮的转动方向和转动角度控制电 液比例换向阀，使第三、第四、第五和第六转向轴上的车轮在各自转向油缸的作用下的 转向方向相同，第一和第二转向轴上的车轮禁止转向，如图15所示。为了提高中位锁定油缸的工作可靠性，本发明中所采用的中位锁定油缸的具体 结构如图16所示，采用活塞杆与双活塞分离式的结构型式，包括缸体701，缸体701的内 腔中间隔地设置左、右活塞709、702，通过左、右活塞709、702将缸体701的内腔分隔 成有杆腔705、中间腔和无杆腔706三个部分，活塞杆703呈台阶轴状且大直径部置于中 间腔内，小直径部依次穿过右活塞702和缸体右端盖后伸出，中间腔的内壁上固定设置 管状的中位定位块708，活塞杆703的大直径部分的外圆周面上套装有中间活塞707，中 间活塞707的外圆周面与中位定位块708内壁之间的间隙形成中位腔704，中间活塞707 的长度大于等于中位定位块708的长度，中间活塞707的左端面与左活塞709的中间部的 右端面相抵且左活塞709右端面的外周部与中位定位块708的左端面相抵，中位腔704始 终接系统回流，有杆腔705和无杆腔706通过相应的进油和回油电磁开关阀同时连通系统 的压力油路或回油油路，当有杆腔705和无杆腔706均接通系统回油油路时，中位锁定油 缸处于解锁状态时，施加在活塞杆703上的外力推动活塞杆703伸出或缩回；当中位锁定 油缸的有杆腔705、无杆腔706与系统的压力油路相通，而中位腔704与系统的回油油路 相通时，中位锁定油缸处于锁定状态时，此时，在压力油的作用下，右活塞702向左移 动直到与中位定位块708相抵，左活塞709在压力油的作用下向右移动，与中间活塞707 或中位定位块708中的至少一个相接触，确保了相应转向轴上的车轮保持直线行驶。通 过调整中位定位块708的位置和中间活塞707的长度，可以调整中位锁定油缸锁定时的具 体位置，并且中间活塞708和中位定位块708相当于提供了双重定位保护。为了确保转向控制系统工作的可靠性，避免由于电气、液压或者机械零部件的 故障而出现危险，转向控制系统还具备应急措施。具体措施是，在每个车轮上都设置角 度传感器，检测单元根据任一个角度传感器采集到车轮的转向角度与该车轮转向角特征 曲线所对应的标准值之间的差距是否大于设定值为依据，例如设定值为3°，获得当前转 向是否存在危险的判断结果，这里的转向角特征曲线是指在当前转向模式下，当判断结 果表明当前转向存在危险时，控制单元输出报警信号，提示用户停车检查，使所有车轮 复位至直线行驶状态。另外，为避免出现转向系统失效、行驶失控故障，车辆倾翻等情况，转向控制 系统还具备应急措施，当电气、液压或者机械零部件出现故障时，自动启动后轴中位锁 定转向模式，比如，一旦后轴转向液压系统中出现角度测量错误、总线控制器死机、转 向控制器死机、电磁比例换向阀故障、液压系统油路污染或堵塞等状况，即报警并自动 启动后轴中位锁定转向模式。本发明还提供了一种六轴汽车通用底盘转向控制方法，包括以下步骤设置在第一、第二转向轴上的车轮由方向盘通过拉杆式转向传动机构分别驱动 其转向；
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第三、第四、第五和第六转向轴上分别设有中位锁定油缸和转向油缸，且每个 所述中位锁定油缸和转向油缸的伸出端均与相应转向轴上的转向节臂连接，形成连锁机 构；根据车辆当前所处的转向模式，第三、第四、第五和第六转向轴上的所述中位 锁定油缸锁定或解锁，并根据方向盘的转动方向和转动角度控制相应的转向油缸驱动相 应转向轴上的车轮转向。在上述方法中，根据车速信号获得当前车辆处于低速、中速或者高速公路行驶 的转向模式；根据用户的转向模式选择指令获得当前车辆所处的工况的转向模式，供用 户选择的工况的转向模式包括小转弯转向模式、蟹行模式、防甩尾转向模式和后轴中位 锁定转向模式四种。具体来说，对应不同的转向模式，控制相应转向轴上的车轮进行不同的转向， 但前提是相应转向轴上的中位锁定油缸首先解锁。当车辆处于低速公路行驶转向模式时，每个所述中位锁定油缸解锁，每个所述 转向油缸随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三和第四转向轴上的车轮与第 一转向轴上的车轮的转向方向相同，第五和第六转向轴上的车轮与第一转向轴上的车轮 的转向方向相反；当车辆处于中速公路行驶转向模式时，所述第三和第六转向轴上的中位锁定油 缸解锁，第四和第五转向油缸上的中位锁定油缸锁定，第三和第六转向轴上的转向油缸 随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三转向轴上的车轮与第一转向轴上的车 轮的转向方向相同，第六转向轴上的车轮与第一转向轴上的车轮的转向方向相反，第四 和第五转向轴上的车轮无法转向；当车辆处于高速公路行驶转向模式时，第三、第四、第五和第六转向轴上的中 位锁定油缸锁定，相应转向轴上的车轮无法转向。当车辆处于小转弯转向模式时，每个所述中位锁定油缸解锁，每个所述转向油 缸随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三转向轴上的车轮与第一转向轴上的 车轮的转向方向相同，第四、第五和第六转向轴上的车轮与第一转向轴上的车轮的转向 方向相反。当车辆处于蟹行模式时，每个所述中位锁定油缸解锁，每个所述转向油缸随方 向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三、第四、第五和第六转向轴上的车轮与第 一转向轴上的车轮的转向方向相同。当车辆处于防甩尾转向模式时，所述第三和第四转向轴上的中位锁定油缸解 锁，所述第五和第六转向油缸上的中位锁定油缸锁定，所述第三和第四转向轴上的转向 油缸随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三和第四转向轴上车轮与第一转向 轴上的车轮的转向方向相同，第五和第六转向轴上的车轮无法转向。当车辆处于后轴中位锁定转向模式时，每个所述中位锁定油缸锁定，使第三、 第四、第五和第六转向轴上的车轮无法转向。供用户选择的工况还包括后轴独立转向模式，当车辆处于后轴独立转向模式 时，每个所述中位锁定油缸解锁，每个所述转向油缸随后轴独立转向旋钮的转动方向和 转动角度进行伸缩，使第三、第四、第五和第六转向轴上的车轮的转向方向全部相同。
在本发明提供的六轴汽车底盘的转向控制方法中，如果检测到任一个车轮的转 向角度与该车轮的转向角特征曲线所对应的标准值之间的差距大于设定值，则发出报警信号。以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和 润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.六轴汽车底盘的转向控制系统，包括用于驱动车轮转向的机械驱动装置和液压驱 动装置以及转向控制装置，所述机械驱动装置包括方向盘和由方向盘驱动的拉杆式转向 传动机构，其特征在于，所述拉杆式转向传动机构具有两个输出端，分别用于连接驱动第一、第二转向轴上 的车轮转向的转向节臂；所述液压驱动装置包括分别固定设置在第三、第四、第五和第六转向轴上的中位锁 定油缸和驱动相应转向轴上的车轮转向的转向油缸；各转向轴上的所述中位锁定油缸和 转向油缸的伸出端均与相应转向轴的转向节臂连接，形成连锁机构；所述转向控制装置根据转向模式输出控制信号，以接通或断开所述中位锁定油缸以 及转向油缸的进油油路和回油油路。
2.根据权利要求1所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，所述转向控制 装置包括输入面板，其上设有小转弯转向模式、蟹行模式、防甩尾转向模式和后轴中位锁定 转向模式四种工况转向模式选择键；检测单元，根据车速信号输出当前车辆处于低速、中速或者高速公路行驶的转向模 式信号；根据用户选择的相应选择键输出当前车辆所处的相应工况转向模式信号； 控制单元，根据所述转向模式信号输出所述控制信号。
3.根据权利要求2所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，所述输入面板 上还设有后轴独立转向模式选择键及旋钮，所述控制单元根据用户选择的后轴独立转向 模式以及所述旋钮的转动方向、转动角度输出所述控制信号。
4.根据权利要求3所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，每个所述中位锁定油缸的进油油路上分别设置有进油电磁开关阀，接收所述控制信 号接通或断开相应所述中位锁定油缸的进油油路；每个所述转向油缸的进油油路上分别设置有电磁比例换向阀，接收所述控制信号接 通或断开相应所述转向油缸的进油油路以及调整所述转向油缸的进油流量；每个转向轴的中位锁定与解锁，由相应转向轴上的所述进油电磁开关阀、回油电磁 开关阀以及所述电磁比例换向阀接收所述控制信号接通或断开相应的进油、回油油路来 实现。
5.根据权利要求4所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，每个转向轴上的所述中位锁定油缸的回油油路上分别设有回油电磁开关阀，且与 该中位锁定油缸进油油路上的进油电磁开关阀以及相应向轴上的所述电磁比例换向阀联动。
6.根据权利要求4所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，第三和第四转向轴上的所述中位锁定油缸的回油油路连通，该连通油路与系统回油 油路连通且连通油路上设有第一回油电磁开关阀，第三和第四转向轴上的至少一个所述 中位锁定油缸进油油路上的进油电磁开关阀和所述第一回油电磁开关阀分别接收所述控 制信号，接通至少一个第三和第四转向轴上的所述中位锁定油缸的进油油路；第五和第六转向轴上的所述中位锁定油缸的回油油路连通，该连通油路与系统回油 油路连通且连通油路上设有第二回油电磁开关阀，第五和第六转向轴上的至少一个所述中位锁定油缸进油油路上的进油电磁开关阀和所述第二回油电磁开关阀分别接收所述控 制信号，接通至少一个第五、第六转向轴上的所述中位锁定油缸的进油油路。
7.根据权利要求1所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，第三、第四、 第五和第六转向轴上分别设有连杆，每个所述连杆的中部分别铰接在相应的转向轴上， 相应转向轴上的所述中位锁定油缸和转向油缸的伸出端分别与所述连杆的两端部铰接； 每个所述连杆分别用于连接相应的转向节臂，以驱动相应转向轴上的车轮转向。
8.根据权利要求1所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，所述拉杆式转 向传动机构包括摇臂，其中部用于与六轴汽车底盘铰接；第一拉杆总成，一端与所述摇臂的上端铰接，另一端用于与六轴汽车底盘上的转向 垂臂的输出端铰接；第二拉杆总成，一端与所述摇臂的下端铰接，另一端用于与所述第一转向轴上的转 向节臂的输入端铰接；和，第三拉杆总成，一端与所述摇臂的下端铰接，另一端用于与所述第二转向轴上的转 向节臂的输入端铰接。
9.根据权利要求1所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，所述拉杆式转 向传动机构包括摇臂，其上部用于与六轴汽车底盘铰接；第一拉杆总成，一端与所述摇臂的中部铰接，另一端用于与六轴汽车底盘上的转向 垂臂的输出端铰接；第二拉杆总成，一端与所述摇臂的下端铰接，另一端与所述第一转向轴上的转向节 臂的输入端铰接；和，第三拉杆总成，一端与所述摇臂的下部铰接，另一端与所述第二转向轴上的转向节 臂的输入端铰接。
10.根据权利要求4所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，在低速公路行驶转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号接通每个所述中位 锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路，且第三和第四转向轴上的车轮在相应转向油 缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同、第五和六转向轴上的车轮在相应转向油 缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相反；在中速公路行驶转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号接通所述第三和第 六转向轴上的中位锁定油缸的进油油路，并断开所述第四和第五转向轴上的中位锁定油 缸的进油油路；接通所述驱动第三和第六转向轴上的车轮转向的转向油缸的进油油路， 并断开所述驱动第四和第五转向轴上的车轮转向的转向油缸的进油油路；第三转向轴上 的车轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同、第六转向轴上的车 轮在相应转向油缸的作用下与第一转向轴上的车轮的转向相反；在高速公路行驶的转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号断开每个所述中 位锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路。
11.根据权利要求4所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，在小转弯转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号接通每个所述中位锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路，且第三转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下与 第一转向轴上的车轮的转向方向相同，第四、第五和第六转向轴上的车轮在相应转向油 缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相反。
12.根据权利要求4所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，在蟹行模式下，所述控制单元分别输出控制信号接通每个所述中位锁定油缸的进 油油路和每个所述转向油缸的进油油路，且第三、第四、第五和第六转向轴上的车轮在 相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同。
13.根据权利要求4所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，在防甩尾转向模式下，所述控制单元输出控制信号接通第三和第四转向轴上的所 述中位锁定油缸的进油油路，并断开第五和第六转向轴上的所述中位锁定油缸的进油油 路；接通驱动第三和第四转向轴上的车轮转向的所述转向油缸的进油油路，并断开驱动 第五和第六转向轴上的车轮转向的所述转向油缸的进油油路；第三和第四转向轴上的车 轮在相应转向油缸的驱动下与第一转向轴上的车轮的转向相同。
14.根据权利要求4所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，在后轴中位锁定转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号断开每个所述中位 锁定油缸和每个所述转向油缸的进油油路。
15.根据权利要求5所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其特征在于，在后轴独立转向模式下，所述控制单元分别输出控制信号接通每个所述中位锁定 油缸和每个所述转向油缸的进油油路，所述输入面板采集后轴独立转向旋钮的转动方向 和转动角度并输出后轴独立转向控制信号至所述电磁比例换向阀，第三、第四、第五和 第六转向轴上的车轮在相应转向油缸的驱动下转向均相同。
16.根据权利要求2至15项任一项权利要求所述的六轴汽车底盘的转向控制系统，其 特征在于，还包括多个角度传感器，分别用于检测每个车轮的转向角度，所述检测单元 根据任一个角度传感器采集到车轮的转向角度与该车轮转向角特征曲线所对应的标准值 之间的差距是否大于设定值为依据，获得当前转向是否存在危险的判断结果；当判断结 果表明当前转向存在危险时，所述控制单元输出报警信号。
17.六轴汽车底盘的转向控制方法，其特征在于包括以下步骤设置在第一、第二转向轴上的车轮由方向盘通过拉杆式转向传动机构分别驱动其转向；第三、第四、第五和第六转向轴上分别设有中位锁定油缸和转向油缸，且每个所述 中位锁定油缸和转向油缸的伸出端均与相应转向轴上的转向节臂连接，形成连锁机构；根据车辆当前所处的转向模式，使第三、第四、第五和第六转向轴上的所述中位锁 定油缸锁定或解锁，并根据方向盘的转动方向和转动角度控制相应的转向油缸驱动相应 转向轴上的车轮转向。
18.根据权利要求17所述的六轴汽车底盘的转向控制方法，其特征在于， 根据车速信号获得当前车辆处于低速、中速或者高速公路行驶的转向模式； 根据用户的选择获得当前车辆所处的工况的转向模式，可供用户选择的工况转向模式包括小转弯转向模式、蟹行模式、防甩尾转向模式和后轴中位锁定转向模式四种。
19.根据权利要求17所述的六轴汽车底盘的转向控制方法，其特征在于，当车辆处于低速公路行驶转向模式时，每个所述中位锁定油缸解锁，每个所述转向 油缸随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三和第四转向轴上的车轮与第一转 向轴上的车轮的转向方向相同，第五和第六转向轴上的车轮与第一转向轴上的车轮的转 向方向相反；当车辆处于中速公路行驶转向模式时，第三和第六转向轴上的所述中位锁定油缸解 锁，第四和第五转向油缸上的所述中位锁定油缸锁定，第三和第六转向轴上的所述转向 油缸随方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三转向轴上的车轮与第一转向轴上 的车轮的转向方向相同，第六转向轴上的车轮与第一转向轴上的车轮的转向方向相反， 第四和第五转向轴上的车轮无法转向；当车辆处于高速公路行驶转向模式时，第三、第四、第五和第六转向轴上的中位锁 定油缸锁定，使相应转向轴上的车轮无法转向。
20.根据权利要求17所述的六轴汽车底盘的转向控制方法，其特征在于，当车辆处于小转弯转向模式时，每个所述中位锁定油缸解锁，每个所述转向油缸随 方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三转向轴上的车轮与第一转向轴上的车轮 的转向方向相同，第四、第五和第六转向轴上的车轮与第一转向轴上的车轮的转向方向 相反。
21.根据权利要求17所述的六轴汽车底盘的转向控制方法，其特征在于，当车辆处于蟹行模式时，每个所述中位锁定油缸解锁，每个所述转向油缸随方向盘 的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三、第四、第五和第六转向轴上的车轮与第一转 向轴上的车轮的转向方向相同。
22.根据权利要求17所述的六轴汽车底盘的转向控制方法，其特征在于，当车辆处于防甩尾转向模式时，第三和第四转向轴上的所述中位锁定油缸解锁，第 五和第六转向油缸上的所述中位锁定油缸锁定，第三和第四转向轴上的所述转向油缸随 方向盘的转动方向和转动角度进行伸缩，使第三和第四转向轴上车轮与第一转向轴上的 车轮的转向方向相同，第五和第六转向轴上的车轮无法转向。
23.根据权利要求17所述的六轴汽车底盘的转向控制方法，其特征在于，当车辆处于后轴中位锁定转向模式时，每个所述中位锁定油缸锁定，使第三、第 四、第五和第六转向轴上的车轮无法转向。
24.根据权利要求17所述的六轴汽车底盘的转向控制方法，其特征在于，供用户选择的工况还包括后轴独立转向模式，当车辆处于后轴独立转向模式时，每 个所述中位锁定油缸解锁，每个所述转向油缸随后轴独立转向旋钮的转动方向和转动角 度进行伸缩，使第三、第四、第五和第六转向轴上的车轮的转向方向全部相同。
25.根据权利要求11至24项任一项权利要求所述的六轴汽车底盘的转向控制方法， 其特征在于，如果检测到任一个车轮的转向角度与该车轮的转向角特征曲线所对应的标准值之间 的差距大于设定值，则发出报警信号。
26.六轴汽车底盘起重机，具有控制各轴车轮转向的转向控制系统，其特征在于，所 述转向控制系统具体如权利要求1-16任一项所述的六辆汽车底盘的转向控制系统。
全文摘要
本发明公开一种六轴汽车底盘的转向控制系统及方法，该系统包括用于驱动车轮转向的机械驱动装置、液压驱动装置和转向控制装置，机械驱动装置分别驱动第一、第二转向轴上的车轮转向，第三、第四、第五和第六转向轴上分别设有中位锁定油缸和转向油缸，各中位锁定油缸和转向油缸的伸出端均与相应转向轴的转向节臂连接形成连锁机构，转向控制装置根据转向模式接通或断开相应的中位锁定油缸以及转向油缸的进油和回油油路，驱动相应转向轴上的车轮转向。本发明通过机械驱动装置和液压驱动装置分别驱动不同转向轴上的车轮转向，提供了包括公路行驶和场地作业等多种转向模式。在此基础上，本发明还提供一种应用该转向控制系统的起重机。
文档编号B62D7/16GK102019958SQ20101057574
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者丁宏刚, 刘东宏, 朱亚夫, 朱长建, 王东华, 王志芳 申请人:徐州重型机械有限公司