可近似实现阿克曼转向）的同时降低其高速行驶时的风险，提升了多轴车辆 高速行驶的安全性。
【附图说明】
[0022] 图1是表征横向拉杆长度与两侧轮转角关系的示意图 图2是基于本发明的多轴车辆转向系统的简化示意图。
[0023] 图3是机液伺服控制阀的内部结构图。
[0024] 图4是图3在F-F方向的剖面示意图。
[0025] 图5是机液伺服控制阀内凸轮的曲线轮廓图。
[0026] 图6是角位移放大机构的内部机构示意图。
[0027] 图7是车辆转向轮由中位向右位旋转时本发明的工作原理图。
[0028] 图8是车辆转向轮由右位向中位回转时本发明的工作原理图。
[0029] 图9是补油回路工作原理图。
[0030] 图中：1、油箱，2、液压泵，3、开关阀，4、减压阀，5、第一单向阀，6、第二单向阀，7、左 转向轮，8、第一梯形臂，9、横向拉杆伸缩缸，10、第二梯形臂，11、右转向轮，12、转向节，13、 机液伺服控制阀，14、角位移放大机构，15、溢流阀，16、阀芯弹簧，17、弹簧座，18、横向阀体， 19、阀套，20、第一阀套环槽，21、第二阀套环槽，22、第三阀套环槽，23、第四阀套环槽，24、第 五阀套环槽，25、阀套右控制腔，26、右阀套弹簧，27、凸轮，28、阀芯顶杆头，29、阀芯，30、第 三阀芯环槽，31、第二阀芯环槽，32、第一阀芯环槽，33、阀套左控制腔，34、密封盖，35、左阀 套弹簧，36、上轴承盖，37、上轴承，38、凸轮键，39、下轴承，40、下轴承盖，41、阀套左阶梯端 面，42、凸轮轴，43、套筒，44、垂向阀体，45、阀套右阶梯端面，46、箱体，47、输出轴，48、输入 轴，49、限位销，50、限位槽，51、传动元件。
【具体实施方式】
[0031] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详 细说明如下。
[0032] 图1是表征横向拉杆长度与两侧轮转角关系的示意图。
[0033] 多轴车辆在转向时，所有车轮均处于纯滚动转向状态，即满足阿克曼转向定理， 轮胎的磨损会显著降低，由此可提高车辆行驶的稳定性和安全性。多轴车辆包括多个转向 桥(一般转向桥数η多3)，当在转向过程中，若要保证各转向轮纯滚动，可依据阿克曼定理 计算得出各轮所需要的转角。以第η桥转向桥为例，如图1所示，设经过阿克曼定理计算得 出的纯滚动条件下左右侧轮的转角分别为α η和βη，左右侧轮的梯形臂长度均为m，轮胎 处于中位时梯形臂与转向桥轴的夹角为r，两侧转向轮主销间的距离为K。
[0034] 传统多轴车辆转向系统均采用转向梯形机构进行驱动，但转向梯形机构驱动的转 向桥仅有一个转向自由度，仅能保证两侧转向轮中的一侧轮转角与目标完全一致；而另一 侧轮转角仅能通过转向梯形机构拟合，尽可能使两侧轮转角满足阿克曼条件，即传统转向 梯形机构不能严格实现左右侧的纯滚动转向。
[0035] 若考虑横向拉杆可自由伸缩，当左右侧轮实现纯滚动转向时，可依据相应转向模 式下的阿克曼定理，计算得出的满足阿克曼转角关系的第η桥左右侧轮转角值即α η和 βη。依据机构的几何尺寸和几何关系，可计算图中转向横拉杆所在位置CD段的长度，即：
【主权项】
1. 一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置，其特征在于：包括横向拉杆伸 缩缸（9)和机液伺服控制阀（13);横向拉杆伸缩缸（9)的活塞部分与一侧的第一梯形臂（8) 铰接，横拉杆伸缩缸（9)的缸体部分与另一侧的第二梯形臂（10)铰接； 所述的横向拉杆伸缩缸（9 )的左工作腔（D1)与机液伺服控制阀（13 )的右工作油口（ B ) 相连，右工作腔（D2 )与机液伺服控制阀（13 )的左工作油口（ A)相连；横向拉杆伸缩缸（9 )的 左反馈腔（El)与机液伺服控制阀（13)的右控制端口（C2)相连，右反馈腔（E2)与机液伺服 控制阀（13)的左控制端口（Cl)相连；机液伺服控制阀（13)的回油口（T)通回油箱（1)，进 油口（P)与液压泵（2)出口相连，机液伺服控制阀（13)的上机械控制端（Fl)与角位移放大 机构（14)相连；角位移放大机构（14)与车辆一侧转向节（12)连接；机液伺服控制阀（13) 的下机械控制端（F2)与开关阀（3)的机械控制端相连。
2. 根据权利要求1所述的一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置，其特 征在于：机液伺服控制阀（13)包括横向阀体（18)、垂向阀体（44)、阀套（19)、阀芯（29)、凸 轮（27 )、凸轮轴（42 )、阀芯弹簧（16 )、左阀套弹簧（35 )和右阀套弹簧（26 ); 横向阀体（18)上侧外表面开有四个阀口自左向右依次为：左控制端口（Cl )、第一工作 油口（A)、第二工作油口（B)、右控制端口（C2)，横向阀体（18)下侧外表面开有三个阀口自 左向右依次为：第一回油口（T1)、进油口（P)和第二回油口（T2); 阀套（19)安装在横向阀体（18)内且可沿轴向往复移动，阀套（19)左端与左阀套弹簧 (35 )接触，其右端与右阀套弹簧（26 )接触，且阀套（19 )上开有五个环槽自左向右依次为： 第一阀套环槽（20)、第二阀套环槽（21)、第三阀套环槽（22)、第四阀套环槽（23)和第五阀 套环槽（24);阀套左阶梯端面（41)与密封盖（34)和横向阀体（18)形成阀套左控制腔（33)， 阀套右阶梯端面（45)与横向阀体（18)内壁形成阀套右控制腔（25)，左控制端口（Cl)与阀 套左控制腔（33)连通，右控制端口（C2)与阀套右控制腔（25)连通； 阀芯（29)安装在阀套（19)内且可沿轴向往复移动，阀芯（29)左端与阀芯弹簧（16)接 触，阀芯弹簧（16)左端与弹簧座（17)接触；阀芯（29)的右端安装阀芯顶杆头（28)，阀芯顶 杆头（28)与凸轮（27)接触，且阀芯（29)外表面开有三个环槽自左向右依次为：第一阀芯环 槽（32)、第二阀芯环槽（31)、第三阀芯环槽（30)。
3. 根据权利要求2所述的一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置，其特 征在于：第二阀芯环槽（31)、第三阀套环槽（22)和进油口（P)始终保持相互连通状态；第一 阀芯环槽（32)、第一阀套环槽（20)和第一回油阀口（Tl)始终保持相互连通状态；第三阀芯 环槽（ 30)、第五阀套环槽（24)和第二回油阀口（T2)始终保持相互连通状态。
4. 根据权利要求2所述的一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置，其特征 在于：所述的机液伺服控制阀的凸轮轴（42)依靠上轴承（37)和下轴承（39)安装在垂向阀 体（44)内部，凸轮（27)安装在凸轮轴（42)的轴肩上，通过凸轮键（38)进行圆周定位，且通 过套筒（43)对凸轮（27)进行轴向定位；并由上轴承盖（36)和下轴承盖（40)共同保证垂向 阀体（44)的密封性。
5. 根据权利要求2所述的一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置，其特 征在于：所述的凸轮（27)的轮廓曲线分为有效作用区域圆弧段（QS)、（WV)、（UT)和过渡圆 弧段（TQ)、（SW)、（VU);其中圆弧段（QS)又可分为圆弧段（QH)和（SH)，两圆弧段对应的圆 心角a 3、a 4均大于30°，圆弧段（GH)和（PH)所对应的圆心角a 1、a 2为临界锁定转角 且其值范围为5° ~30° ;圆弧段（GH)和（PH)的半径均为（R1)，圆弧段（GQ)的半径从（Rl) 均匀变化至（R2)，（Rl)和（R2)的差值为0.2~8mm，圆弧段（PS)的半径从（Rl)均匀变化至 (R3)，（Rl)和（R3)的差值为 0? 2~8mm。
6. 根据权利要求2所述的一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置，其特 征在于：所述的机液伺服控制阀（13)是三位四通机液换向阀，该阀也是零开口四边滑阀； 所述的左工作腔（Dl)和右工作腔（D2)的有效工作面积相等，左反馈腔（El)和右反馈腔 (E2)的有效工作面积相等，左控制腔（33)和右控制腔（25)的有效作用面积相等。
7. 根据权利要求1所述的一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置，其特 征在于：该角位移放大机构（14)的输入轴（48)与转向节（12)连接，输出轴（47)与机液伺 服控制阀上机械控制端（Fl)连接，角位移放大机构（14)的传动比为1~10,角位移放大机构 的箱体（46)内壁上设有限位销（49)，且限位销（49)位于传动元件（51)的限位槽（50)内。
8. 根据权利要求1所述的一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置，其特征 在于：所述的开关阀（3)进油口与液压泵（2)出口相连，开关阀（3)的出油口与减压阀（4) 的进油口相连，减压阀（4)的出油口同时与第一单向阀（5)和第二单向阀（6)的进油口相 连，第一单向阀的（5)的出油口与左反馈腔（El)相连，第二单向阀（6)的出油口与右反馈腔 (E2)相连。
9. 根据权利要求2所述的一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置，其特 征在于：开关阀（3)为常闭的二位二通机动阀；当车桥转向轮回复至中位时，凸轮（27)触发 开关阀（3)换向至接通状态。
10. 根据权利要求1所述的一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置，其特 征在于：所述的减压阀（4)为定值减压阀，其压力定值为l~20MPa。
【专利摘要】本发明公开了一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置，应用于汽车转向领域，该装置主要包括开关阀，减压阀、单向阀、横向拉杆伸缩缸、机液伺服控制阀、角位移放大机构等元件。通过机液伺服控制阀对横向拉杆伸缩缸进行伺服控制，有效保证了各转向轮满足阿克曼转向条件；通过横向拉杆伸缩缸和机液伺服控制阀的负反馈控制，实现车辆高精度的动态纯滚动转向；通过开关阀、减压阀和单向阀自动对反馈腔进行补油，消除负压的产生。优选地，机液伺服控制装置中的分段多级凸轮曲线，可实现横向拉杆伸缩缸机液锁定，保障系统纯滚动转向效应的同时降低了其高速行驶时的风险，由此提升多轴车辆高速行驶的安全性。
【IPC分类】B62D5-06, B62D7-20, B62D7-09
【公开号】CN104742966
【申请号】CN201510115342
【发明人】杜恒, 黄彬
【申请人】福州大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月17日