专利名称：特种车辆的全轮独立转向机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种特种车辆的全轮独立转向机构。
背景技术：
特种车辆包括各类动力平板车、大件运输车、工程车和消防车等；目前，两轴或多轴汽车转向时，一般是前轮主动转向，后轮依靠差速器被动转向。三轴以上的汽车，后轮一般采用机械转向连杆实现转向，转向连杆依次连接各车轮的转向臂，转向臂连接各车轮的悬挂体，悬挂体带动车轮转动。该形式的转向机构需要多次“倒车”才能够使车辆接近目标， 因此其机动性和接近性不足，效率也较低。包括动力平板车和大件运输车的转向装置，目前仍为机械转向连杆的推拉方式， 连杆在油缸的推动或拉动下，使各悬挂体按一定的几何关系做定轴转动，可实现“八字”转向，但悬挂体的最大转角一般不会超过60度，否则，连杆与悬挂体的回转轴干涉，所以此种以连杆转向的车辆，仅能够实现“八字”转向，无法实现斜行、横行、摆转及原地转向功能。此种车辆由于体积庞大，在车间等小区域地段内移动时，转向的机动性及接近性较差，所以该转向方式存在一定的局限性。采用此类连杆机构形成的“八字”转向模式，由于受各悬挂体之间连杆机构自身的关联性限制，使各车轮的实际转角与理论转角不能够重合，有时偏离较大，特别在大转角范围内更是如此，这是因为车辆转向时，其结构参数与各悬挂体所形成的转角之间并非线性关系，而是三角函数关系，使得每个悬挂体的实际转角与理论转角之间存在着较大偏差，不能满足车辆的阿克曼转向原理，这就势必加剧了轮胎的非正常性磨损，造成了经济上不必要的损失。以汽车地盘为基础的工程车和消防车，一般均为前轮主动转向，后轮被动转向，仍然不能够实现斜行、横行、摆转及原地转向功能，在区域狭小或火情危急的情形下，只能多次前进和后退来接近目标，遇到较为复杂地形时，更突显出其机动性、接近性不足的弊端， 这势必影响其工作效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种特种车辆的全轮独立转向机构，本转向机构克服了传统机械连杆转向机构的缺陷，实现车辆的转向、斜行、横行、摆转及原地转向功能，提高了车辆的机动性和接近性，避免了轮胎的非正常磨损。为解决上述技术问题，本发明特种车辆的全轮独立转向机构包括油缸支撑座、转向支撑座、转向油缸、弧形转向摆臂、平面摆杆、立轴和防松螺母，所述转向油缸、油缸支撑座和转向支撑座位于车架的箱型横梁内并两支撑座焊接于箱型横梁的内壁上，所述弧形转向摆臂两端分别铰接所述转向支撑座和平面摆杆一端，所述平面摆杆另一端开有通孔，所述立轴一端设有螺纹并穿入所述平面摆杆另一端的通孔内，所述立轴另一端通过焊接连接车辆悬挂体，所述防松螺栓拧于所述立轴的螺纹端并位于所述平面摆杆外侧，所述转向油缸两端分别铰接所述油缸支撑座和弧形转向摆臂的弧顶。
进一步，上述转向机构还包括若干加强筋，所述若干加强筋间隔焊接设于所述立轴的周边和车辆悬挂体上平面。由于本发明特种车辆的全轮独立转向机构采用了上述技术方案，即油缸支撑座和转向支撑座焊接于车架的箱型横梁上，弧形转向摆臂两端分别铰接转向支撑座和平面摆杆一端，平面摆杆另一端开有通孔，立轴一端设有螺纹并穿入平面摆杆另一端的通孔内，立轴另一端通过焊接连接车辆悬挂体，防松螺栓拧于立轴的螺纹端并位于平面摆杆外侧，转向油缸两端分别铰接油缸支撑座和弧形转向摆臂的弧顶。本转向机构克服了传统机械连杆转向机构的缺陷，实现车辆的转向、斜行、横行、摆转及原地转向功能，提高了车辆的机动性和接近性，避免了轮胎的非正常磨损。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明图1为本发明特种车辆的全轮独立转向机构的结构示意图，图2为本转向机构安装于车辆车架的结构示意图，图3为车辆直行时本转向机构的位置示意图，图4为车辆八字转向时本转向机构的位置示意图，图5为车辆斜行时本转向机构的位置示意图，图6为车辆横行时本转向机构的位置示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明特种车辆的全轮独立转向机构包括油缸支撑座1、转向支撑座 2、转向油缸6、弧形转向摆臂3、平面摆杆4、立轴5和防松螺母9，所述转向油缸6、油缸支撑座1和转向支撑座2位于车架的箱型横梁内并两支撑座焊接于箱型横梁的内壁上，所述弧形转向摆臂3两端分别铰接所述转向支撑座2和平面摆杆4 一端，所述平面摆杆4另一端开有通孔，所述立轴5 —端设有螺纹并穿入所述平面摆杆4另一端的通孔内，所述立轴5另一端通过焊接连接车辆悬挂体8，所述防松螺栓9拧于所述立轴5的螺纹端并位于所述平面摆杆4外侧，所述转向油缸6两端分别铰接所述油缸支撑座1和弧形转向摆臂3的弧顶。进一步，上述转向机构还包括若干加强筋7，所述若干加强筋7间隔焊接设于所述立轴5的周边和车辆悬挂体8上平面，，以加强立轴5与车辆悬挂体8连接的可靠性，立轴 5和加强筋7随车辆悬挂体8一起做定轴转动。如图2所示，本转向机构通过油缸支撑座1和转向支撑座2设置于车辆各车轮12 附近的车架箱型横梁10上，并通过立轴5连接车辆悬挂体8，车辆悬挂体8通过回转支承 13与车架箱型横梁10连接，转向油缸6通过PLC程控系统和电液比例换向阀控制，转向油缸6动作带动弧形转向摆臂3和平面摆杆4作平面移动，设于平面摆杆4通孔内的立轴5 通过车辆悬挂体8和车桥11驱动车轮12实现转向。本转向机构是一套独立的转向机构，即车辆每个悬挂体及车桥的转向是独立进行的，各悬挂体之间没有机械上的相互制约关系，每个悬挂体及车桥的转向角度由PLC程控系统和电液比例换向阀通过驱动转向油缸控制，当车辆结构参数一定时，每个悬挂体及车桥的转角均为理论转角，符合车辆的阿克曼转向原理，这就使车辆每个轮胎在转向过程中均做纯滚动，减少了轮胎的非正常性磨损，提高了轮胎的使用寿命。车辆转向时，通过PLC程控系统选择所需的转向模式，此时，电液比例换向阀组获得信号，将各自流量阀的通流口按预先设定好的比例开度关系打开。转动方向盘，逆时针转动时为转向油缸大腔充油，小腔出油，顺时针转动时为转向油缸小腔充油，大腔出油，随着方向盘的转动，转向油缸活塞杆相对油缸体做直线运动，相对于车架做平面运动，转向油缸绕尾部支撑座做定轴转动；此时油缸活塞杆推动或拉动弧形转向摆臂绕转向支撑座做定轴转动；平面摆杆一端受弧形转向摆臂约束，围绕转向支撑座做定轴转动，平面摆杆另一端通过立轴连接车辆悬挂体并围绕悬挂体中心做定轴转动，同时通过立轴推动或拉动车辆悬挂体做定轴转动。从而实现各车桥及车轮的独立转向。本转向机构配以车辆独立悬挂可使多轴线或多轮特种车辆实现八字转向、斜行、 横行、摆转及原地转向等功能。与工程或消防车辆配套使用时，可增强车辆的机动性和接近性，显著提高工作效率。车辆转向的具体操作如下1.按车辆的构造参数及阿克曼转向理论，事先计算好不同转向模式下车辆各悬挂体的理论转角，以远端内侧车轮为基准，求得其他车轮的转角相对值，并以软件形式输入 PLC程控系统，作为电液比例换向阀获取信号的依据；2.转向作业前，可在驾驶室显示屏上点选“转向模式”，再通过方向盘向PLC程控系统发出转向指令，方向盘从零角度旋转，逆时针旋转为正角度转向，顺时针旋转为负角度转向；3.方向盘指令通过PLC程控系统控制各电液比例换向阀的流量，液压系统的压力油液通过电液比例换向阀充入对应的转向油缸。每个转向油缸所获得的流量是根据不同的转向模式，以及不同转向模式下各转向油缸所在悬挂体的理论转角计算而得到，由于分管每个转向油缸的比例换向阀所得到的电控信号互不相同，故各转向油缸得到的液压油的流量也不同(该情形在转向模式为横行时除外)。4.按照预先选择的转向模式，各转向油缸推动各自的弧形转向摆臂带动各悬挂体及车轮转动；悬挂体上安装有角位移传感器，可将转向角度反馈给PLC程控系统，并在驾驶室监视屏上显示车轮转角。随着方向盘的转动，驾驶员可判断此次转向是否到位，从而确定方向盘是否追加角度或停止转动。本转向机构可使车辆实现各种转向模式，现分述如下1.直行如图3所示，转向机构的弧形转向摆臂3、平面摆杆4及转向油缸6在初始位置时，为直行模式；2.八字转向如图4所示，转向机构转向油缸6动作并带动弧形转向摆臂3和平面摆杆4作定轴平面运动，通过立轴5带动悬挂体8和车桥11转动α角度，实现八字转向，八字转向是最常用的一种转向模式，它与一般机动车辆的区别是在转弯时，所有车轮同时按各自的理论转角形成“八”字形状，可使车辆获得最小转弯半径；3.斜行如图5所示，将方向盘旋转到β角度，车辆的所有车轮12在转向油缸6、 弧形转向摆臂3和平面摆杆4的驱动下均会转动至该角度，车轮12转角到位后车轮12都朝着一个方向运行；
4.横行如图6所示，当转向模式置为“横行”时，悬挂体8转角不再响应方向盘旋转信号控制，各转向油缸6在PLC程控系统和电液比例换向阀的统一控制下驱动车轮12 正向或反向旋转90度，车轮12转角到位后，即可使车辆横向运行；5.原地转向将转向模式切换到该档，转动方向盘，车辆就会绕自身的几何中心位置作原地转向。本转向机构可广泛应用于钢厂、船厂的动力平板车以及大件运输车辆，该类车辆的共同特点是，载重量大，速度慢，运输距离短，转向频繁，地域环境不宽敞而且较复杂，经常工作在车间和码头之间，满足车辆转向的机动性和接近性，提高了车辆的作业效率。
权利要求
1.一种特种车辆的全轮独立转向机构，其特征在于所述转向机构包括油缸支撑座、 转向支撑座、转向油缸、弧形转向摆臂、平面摆杆、立轴和防松螺母，所述转向油缸、油缸支撑座和转向支撑座位于车架的箱型横梁内并两支撑座焊接于箱型横梁的内壁上，所述弧形转向摆臂两端通过销轴分别铰接所述转向支撑座和平面摆杆一端，所述平面摆杆另一端开有通孔，所述立轴一端设有螺纹并穿入所述平面摆杆另一端的通孔内，所述立轴另一端通过焊接连接车辆悬挂体，所述防松螺栓拧于所述立轴的螺纹端并位于所述平面摆杆外侧， 所述转向油缸两端通过销轴分别铰接所述油缸支撑座和弧形转向摆臂的弧顶。
2.根据权利要求1所述的特种车辆的全轮独立转向机构，其特征在于所述转向机构还包括若干加强筋，所述若干加强筋间隔焊接设于所述立轴的周边和车辆悬挂体上平面。
全文摘要
本发明公开了一种特种车辆的全轮独立转向机构，其油缸支撑座和转向支撑座焊接于车架的箱型横梁上，弧形转向摆臂两端分别铰接转向支撑座和平面摆杆一端，平面摆杆另一端开有通孔，立轴一端设有螺纹并穿入平面摆杆另一端的通孔内，立轴另一端通过焊接连接车辆悬挂体，防松螺栓拧于立轴的螺纹端并位于平面摆杆外侧，转向油缸两端分别铰接油缸支撑座和弧形转向摆臂的弧顶。本转向机构克服了传统机械连杆转向机构的缺陷，实现车辆的转向、斜行、横行、摆转及原地转向功能，提高了车辆的机动性和接近性，避免了轮胎的非正常磨损。
文档编号B62D7/06GK102285375SQ20101020219
公开日2011年12月21日 申请日期2010年6月17日 优先权日2010年6月17日
发明者樊建平 申请人:上海宝钢设备检修有限公司