一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置
本专利技术涉及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。
技术介绍
大型轮式车辆广泛应用于基础设施建设及军事重工领域，如大吨位全地面起重机、大型运梁车和矿用自卸车等民用装备和大型导弹运输车、重型电子发射车和牵引运载车等军用特种车辆。多轴转向可显著提升大型轮式车辆的低速行驶机动灵活性和高速行驶操纵稳定性，已成为衡量现代大型重载车辆发展水平的关键技术之一。同时，高性能多轴转向技术的发展有助于推动类车机器人、多轮月球车等前沿载运装备技术的发展。因此，突破多轴转向核心技术对推动高性能载运装备的发展有着重要意义。由于大型多轴车辆的转向负载大，且各轮转角间需保证一定的几何关系，传统的转向梯形机构虽然有助于保证各轮在转向时的转角关系，但梯形机构自身存在转向误差，随着转向角度的增大误差越明显，从而加大车辆转向阻力和车胎磨损程度，影响行车稳定性和驾驶舒适性。因此，具有转向控制精度高、可靠性强、安全性好的纯滚动转向技术是多轴车辆转向技术的发展方向之一。当前，车辆的纯滚动转向技术主要围绕纯滚动转向机构和电液控制回路两方面展开：（1）在纯滚动转向机构方面：采用优化方法（如通过虚拟样机技术）对梯形机构进行优化，使优化后的梯形机构逼近阿克曼机构，从而提高转向精度（如参考专利201110097127.6和93104300.x）；或添加辅助装置如通过在梯形机构中设置长度调节装置（如螺母、滑槽和凸轮板等），使横向拉杆杆长可变，实现车轮纯滚动转向，以减小车胎磨损（如参考专利201110154053.5和US7077232）；或设计新型转向装置如车辆转向时通过控制轨迹，使执行机构沿着纯滚动轨迹移动，使整车全轮绕着共同的瞬时转动中心转动，实现转向轮的阿克曼转向（如参考专利201010605436.6）。（2）在电液控制回路方面：采用直接横向拉杆驱动转向方式，如用双出杆液压缸替换横向拉杆作为执行器，并结合电液控制阀和抑制路面扰动载荷的控制方法，增强转向系统稳定性（如参考专利EP1852329A2）；或采用电液比例系统实现转向，如通过电控换向阀和比例节流阀分别实现换向和流量精确控制，从而通过各元件的匹配动作实现比例转向，其响应速度快且转向操作灵敏（如参考专利201210370470.8）；或采用电液伺服系统实现转向，如采用伺服比例阀控制双转向助力缸，驱动转向梯形转向，不仅驱动负载大且频响高、无零位死区（如参考专利201010255429.5）。现有的专利有助于提高多轴车辆的转向灵活性和动态转向精度，但仍存在以下一些不足，主要表现为：1）车辆纯滚动驱动的可靠性有待提高。在多轴车辆纯滚动转向设计中，一般采用电液或电控系统驱动转向梯形机构，使各转向轮（尽可能）满足阿克曼转向条件，实现纯滚动转向。同时为进一步提高响应速度和精度，采用高频响伺服阀或伺服电机驱动转向机构精确转向，但这种驱动方式涉及到电子闭环控制，而电子系统易受到环境、振动等影响而失效，导致转向系统无法正常工作，产生诸如转向失控等安全隐患。2）纯滚动转向梯形机构的优质设计遇到瓶颈。优质的转向梯形结构是多轴车辆实现纯滚动转向的关键，其结构特性直接决定着车辆转向精度。当前常利用外接长度调节装置（如螺母、滑槽和凸轮板等）通过改变横向拉杆长度以实现车辆的纯滚动转向，但由于转向轮转向角度小，调节装置的调节区域受限，导致车辆转向控制困难且精度低。为提高转向精度且实现纯滚动转向，也通过增大梯形结构的方法扩大有效控制区域，然而这却带来了转向梯形机构尺寸大、布置困难等不利因素（参考专利201110154053.5）。3）纯滚动状态下动态转向的安全性有待加强。针对当前常规转向梯形而言，车辆高速行驶时常在小转角范围内转向，若此时转向机构出现故障，易产生巨大危害（如轮胎侧滑、转向失控等），因此其安全性尤为重要。然而，现有具备纯滚动功能的转向机构，在车辆高速行驶转向安全性方面存在缺陷，有待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术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，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，实现车辆高响应和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，消除系统内负压，提高液压系统稳定性。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。本专利技术的技术方案在于：一种用于多轴车辆纯滚动转向的机液伺服控制装置，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E1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C1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F1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。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C1、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C1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。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和第一回油口T1始终保持相互连通状态；第三阀芯环槽30、第五阀套环槽24和第二回油口T2始终保持相互连通状态。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4本文档来自技高网...

【技术保护点】
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（E1）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（C1）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（F1）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。

【技术特征摘要】
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（E1）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（C1）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（F1）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（C1）、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（C1）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）和第一回油口（T1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜恒，黄彬，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35