王貴

(江門(mén)市興江轉(zhuǎn)向器有限公司，廣東江門(mén) 529030)

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用半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)汽車(chē)前后橋同時(shí)轉(zhuǎn)向

王貴

(江門(mén)市興江轉(zhuǎn)向器有限公司，廣東江門(mén) 529030)

針對(duì)傳統(tǒng)前后橋轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)復(fù)雜、零部件數(shù)量多、電子元器件可靠性差等問(wèn)題，介紹了用半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)多橋汽車(chē)前后橋轉(zhuǎn)向的新方法，重點(diǎn)介紹了半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器的改造及該方法的優(yōu)勢(shì)。

多橋汽車(chē)；半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器；前后橋同時(shí)轉(zhuǎn)向

0　引言

大噸位的工程車(chē)、特種車(chē)由于需要支撐的質(zhì)量或長(zhǎng)度方面的原因，往往設(shè)計(jì)為多橋形式，其轉(zhuǎn)向橋一般在二橋以上，更多的能達(dá)到五橋，各轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也不盡相同，非轉(zhuǎn)向橋前面的一般設(shè)計(jì)為同向，而后面的設(shè)計(jì)為逆向，這樣可以有效減小轉(zhuǎn)彎半徑，使車(chē)輛容易就位，改善多橋車(chē)低速轉(zhuǎn)向時(shí)的操縱輕便性和機(jī)動(dòng)性。

根據(jù)文獻(xiàn)提供的資料，實(shí)現(xiàn)多橋轉(zhuǎn)向的方法目前有4種，即機(jī)械式多橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、全液壓式多橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電控電動(dòng)式多橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電控液壓式多橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。這4種方式雖然在實(shí)際應(yīng)用中都廣泛存在，但在多橋車(chē)的后橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中卻應(yīng)用很少，原因在于：機(jī)械式桿系太長(zhǎng)，布置困難；全液壓式通過(guò)流量閥來(lái)控制液壓缸的速度、方向及位置，準(zhǔn)確度較差，且沒(méi)有路感；電控電動(dòng)式全部由電機(jī)助力，不適用大噸位車(chē)橋；電控液壓式采用電控單元、控制閥及傳感器等元器件，成本高且可靠性難以保證。基于上述原因，作者嘗試在全液壓多橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，改造傳統(tǒng)半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器，開(kāi)發(fā)出一種新型的多橋車(chē)前后橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并成功應(yīng)用于五橋車(chē)的第一橋、第二橋及后橋轉(zhuǎn)向。以下是這種新方法的詳細(xì)介紹。

1　傳統(tǒng)的半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

圖1所示為傳統(tǒng)的半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)的半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器是一種普遍應(yīng)用的成熟產(chǎn)品，主要用于大噸位輪式起重機(jī)、多橋特種車(chē)上，控制第一、第二或更多轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向；由轉(zhuǎn)向控制閥、機(jī)械轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向助力缸三大部分組成，轉(zhuǎn)向控制閥與機(jī)械轉(zhuǎn)向器裝配在一起，轉(zhuǎn)向時(shí)輪胎阻力與轉(zhuǎn)向控制閥的關(guān)閉角度形成曲線對(duì)應(yīng)關(guān)系，保證轉(zhuǎn)向時(shí)的路感。

其優(yōu)勢(shì)在于：控制閥為滑閥結(jié)構(gòu)，通過(guò)的流量大，可以同時(shí)帶動(dòng)多個(gè)助力缸工作，同時(shí)路感強(qiáng)度好，多應(yīng)用在前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中；由于車(chē)身過(guò)長(zhǎng)等原因，用于控制后橋轉(zhuǎn)向時(shí)需要設(shè)計(jì)很長(zhǎng)的桿系來(lái)保證轉(zhuǎn)向聯(lián)動(dòng)，因此在后橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中基本沒(méi)有應(yīng)用。

2　半整體式液壓助力多橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述

為實(shí)現(xiàn)特種車(chē)轉(zhuǎn)彎半徑小、轉(zhuǎn)向方便的需求，作者利用半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器和全液壓轉(zhuǎn)向器各自的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)由半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器控制前橋轉(zhuǎn)向，而由全液壓轉(zhuǎn)向器控制后橋轉(zhuǎn)向，同時(shí)為保證前后橋轉(zhuǎn)向的同步性，對(duì)半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器進(jìn)行了改進(jìn)，在其尾部增加輸出螺桿，與全液壓轉(zhuǎn)向器聯(lián)結(jié)，由半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器控制前橋轉(zhuǎn)向，全液壓轉(zhuǎn)向器控制后橋轉(zhuǎn)向。系統(tǒng)方案見(jiàn)圖2。

當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，角轉(zhuǎn)向器帶動(dòng)半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器的輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器的輸出軸通過(guò)轉(zhuǎn)向垂臂及拉桿與前橋聯(lián)結(jié)，前橋負(fù)荷大導(dǎo)致輸入軸轉(zhuǎn)不動(dòng)，繼續(xù)施加力矩在方向盤(pán)上，此時(shí)半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器中的控制閥打開(kāi)，系統(tǒng)產(chǎn)生高壓，高壓油進(jìn)入前橋助力缸，推動(dòng)活塞移動(dòng)，前橋開(kāi)始轉(zhuǎn)向；與此同時(shí)，半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器尾部的輸出螺桿帶動(dòng)全液壓轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動(dòng)將高壓油分配到后橋助力缸，推動(dòng)后橋開(kāi)始轉(zhuǎn)向。

3　后橋轉(zhuǎn)向角度控制

全液壓轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)為輸出流量與方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)成正比關(guān)系，即方向盤(pán)轉(zhuǎn)角與進(jìn)入后橋助力缸的油量成正比。根據(jù)后橋負(fù)荷選擇合適的助力缸，確定其活塞腔面積和行程，設(shè)定方向盤(pán)轉(zhuǎn)角一定的情況下，再根據(jù)前后輪的轉(zhuǎn)彎半徑，準(zhǔn)確計(jì)算出后輪轉(zhuǎn)角，結(jié)合已選擇的助力缸計(jì)算出全液壓轉(zhuǎn)向器的排量，選擇合適的全液壓轉(zhuǎn)向器，這樣就可以控制后橋轉(zhuǎn)向角度。

4　半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器的改造

為聯(lián)結(jié)全液壓轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)后橋轉(zhuǎn)向，需對(duì)半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。改造后的半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

從改進(jìn)前后的結(jié)構(gòu)對(duì)比可以看出：增加了輸出螺桿、連接體及軸承，同時(shí)加長(zhǎng)了活塞及螺旋滾道，這些改動(dòng)主要是將活塞的直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)檩敵雎輻U的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)保證輸出螺桿的旋轉(zhuǎn)與輸入軸的同步，而輸出螺桿的花鍵又與全液壓轉(zhuǎn)向器聯(lián)結(jié)，從而帶動(dòng)全液壓轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動(dòng)。

5　結(jié)束語(yǔ)

開(kāi)發(fā)的多橋車(chē)前后橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)與機(jī)械式相比，避免了長(zhǎng)桿系的應(yīng)用，節(jié)省底盤(pán)布置空間。

(2)與電控式相比，不用比例閥、電磁閥、控制器類(lèi)元器件，安全可靠。

(3)與全液壓式相比，有明顯的路感。

(4)前后橋轉(zhuǎn)向同步進(jìn)行，不存在滯后現(xiàn)象。

(5)制造成本低，維護(hù)方便。

自2014年8月產(chǎn)品設(shè)計(jì)以來(lái)，該產(chǎn)品已經(jīng)成功應(yīng)用于汽車(chē)輪式起重機(jī)130K的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上，完全滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。

【1】張?jiān)罚_小虹，王東華.后橋主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其在全路面汽車(chē)起重機(jī)上的應(yīng)用[J].工程機(jī)械,2010,4(4):49-51.

【2】高秀華，張春秋，李炎亮，等.多輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向控制模式綜述[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2006(6):5-8.

RealizationofFrontandRearAxlesSteeringSimultaneouswithSemi-integralHydraulicPowerSteeringGear

WANGGui

(JiangmenXingjiangSteeringGearCo.,Ltd.,JiangmenGuangdong529030,China)

Thesteeringstructureoftraditionalfrontandrearaxlesarecomplexandhavetoomanycomponents,electroniccomponentsreliabilityarelow.Toovercometheproblems,anewmethodtorealizemulti-axlesteeringbythesemi-integralhydraulicpowersteeringgearwasintroduced.Thetransformationofsemi-integralhydraulicpowersteeringgearandtheadvantagesofthismethodwerehighlighted.

Multi-axlevehicle;Semi-integralhydraulicpowersteeringgear;Frontandrearaxlessteeringsimultaneous

2015-04-22

王貴，男，本科，從事汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作。E-mail：wanggui0750@163.com。