用半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器實現(xiàn)汽車前后橋同時轉(zhuǎn)向

王貴

(江門市興江轉(zhuǎn)向器有限公司，廣東江門 529030)

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用半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器實現(xiàn)汽車前后橋同時轉(zhuǎn)向

王貴

(江門市興江轉(zhuǎn)向器有限公司，廣東江門 529030)

針對傳統(tǒng)前后橋轉(zhuǎn)向機構(gòu)復(fù)雜、零部件數(shù)量多、電子元器件可靠性差等問題，介紹了用半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器實現(xiàn)多橋汽車前后橋轉(zhuǎn)向的新方法，重點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。

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

0　引言

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

根據(jù)文獻提供的資料，實現(xiàn)多橋轉(zhuǎn)向的方法目前有4種，即機械式多橋轉(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種方式雖然在實際應(yīng)用中都廣泛存在，但在多橋車的后橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中卻應(yīng)用很少，原因在于：機械式桿系太長，布置困難；全液壓式通過流量閥來控制液壓缸的速度、方向及位置，準確度較差，且沒有路感；電控電動式全部由電機助力，不適用大噸位車橋；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，開發(fā)出一種新型的多橋車前后橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并成功應(yīng)用于五橋車的第一橋、第二橋及后橋轉(zhuǎn)向。以下是這種新方法的詳細介紹。

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

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、多橋特種車上，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)向控制閥與機械轉(zhuǎn)向器裝配在一起，轉(zhuǎn)向時輪胎阻力與轉(zhuǎn)向控制閥的關(guān)閉角度形成曲線對應(yīng)關(guān)系，保證轉(zhuǎn)向時的路感。

其優(yōu)勢在于：控制閥為滑閥結(jié)構(gòu)，通過的流量大，可以同時帶動多個助力缸工作，同時路感強度好，多應(yīng)用在前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中；由于車身過長等原因，用于控制后橋轉(zhuǎn)向時需要設(shè)計很長的桿系來保證轉(zhuǎn)向聯(lián)動，因此在后橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中基本沒有應(yīng)用。

2　半整體式液壓助力多橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述

為實現(xiàn)特種車轉(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，設(shè)計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，同時為保證前后橋轉(zhuǎn)向的同步性，對半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器進行了改進，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)方案見圖2。

當轉(zhuǎn)動方向盤時，角轉(zhuǎn)向器帶動半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器的輸入軸轉(zhuǎn)動，由于半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器的輸出軸通過轉(zhuǎn)向垂臂及拉桿與前橋聯(lián)結(jié)，前橋負荷大導(dǎo)致輸入軸轉(zhuǎn)不動，繼續(xù)施加力矩在方向盤上，此時半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器中的控制閥打開，系統(tǒng)產(chǎn)生高壓，高壓油進入前橋助力缸，推動活塞移動，前橋開始轉(zhuǎn)向；與此同時，半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器尾部的輸出螺桿帶動全液壓轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動將高壓油分配到后橋助力缸，推動后橋開始轉(zhuǎn)向。

3　后橋轉(zhuǎn)向角度控制

全液壓轉(zhuǎn)向器的特點為輸出流量與方向盤的轉(zhuǎn)動圈數(shù)成正比關(guān)系，即方向盤轉(zhuǎn)角與進入后橋助力缸的油量成正比。根據(jù)后橋負荷選擇合適的助力缸，確定其活塞腔面積和行程，設(shè)定方向盤轉(zhuǎn)角一定的情況下，再根據(jù)前后輪的轉(zhuǎn)彎半徑，準確計算出后輪轉(zhuǎn)角，結(jié)合已選擇的助力缸計算出全液壓轉(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)向器實現(xiàn)后橋轉(zhuǎn)向，需對半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)進行改造。改造后的半整體式液壓助力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)見圖3。

從改進前后的結(jié)構(gòu)對比可以看出：增加了輸出螺桿、連接體及軸承，同時加長了活塞及螺旋滾道，這些改動主要是將活塞的直線運動變?yōu)檩敵雎輻U的旋轉(zhuǎn)運動，同時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)，從而帶動全液壓轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動。

5　結(jié)束語

開發(fā)的多橋車前后橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

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

(2)與電控式相比，不用比例閥、電磁閥、控制器類元器件，安全可靠。

(3)與全液壓式相比，有明顯的路感。

(4)前后橋轉(zhuǎn)向同步進行，不存在滯后現(xiàn)象。

(5)制造成本低，維護方便。

自2014年8月產(chǎn)品設(shè)計以來，該產(chǎn)品已經(jīng)成功應(yīng)用于汽車輪式起重機130K的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上，完全滿足用戶的要求。

【1】張元胤，羅小虹，王東華.后橋主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其在全路面汽車起重機上的應(yīng)用[J].工程機械,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].起重運輸機械,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，從事汽車動力轉(zhuǎn)向器的設(shè)計開發(fā)工作。E-mail：wanggui0750@163.com。