用半整體式液壓助力轉向器實現汽車前后橋同時轉向

王貴

(江門市興江轉向器有限公司，廣東江門 529030)

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用半整體式液壓助力轉向器實現汽車前后橋同時轉向

王貴

(江門市興江轉向器有限公司，廣東江門 529030)

針對傳統前后橋轉向機構復雜、零部件數量多、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向器實現多橋汽車前后橋轉向的新方法，重點介紹了半整體式液壓助力轉向器的改造及該方法的優勢。

多橋汽車；半整體式液壓助力轉向器；前后橋同時轉向

0　引言

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

根據文獻提供的資料，實現多橋轉向的方法目前有4種，即機械式多橋轉向系統、全液壓式多橋轉向系統、電控電動式多橋轉向系統、電控液壓式多橋轉向系統。這4種方式雖然在實際應用中都廣泛存在，但在多橋車的后橋轉向系統中卻應用很少，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向系統的基礎上，改造傳統半整體式液壓助力轉向器，開發出一種新型的多橋車前后橋轉向系統，并成功應用于五橋車的第一橋、第二橋及后橋轉向。以下是這種新方法的詳細介紹。

1　傳統的半整體式液壓助力轉向器結構和特點

圖1所示為傳統的半整體式液壓助力轉向器結構。

傳統的半整體式液壓助力轉向器是一種普遍應用的成熟產品，主要用于大噸位輪式起重機、多橋特種車上，控制第一、第二或更多轉向橋的轉向；由轉向控制閥、機械轉向器和轉向助力缸三大部分組成，轉向控制閥與機械轉向器裝配在一起，轉向時輪胎阻力與轉向控制閥的關閉角度形成曲線對應關系，保證轉向時的路感。

其優勢在于：控制閥為滑閥結構，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，多應用在前橋轉向系統中；由于車身過長等原因，用于控制后橋轉向時需要設計很長的桿系來保證轉向聯動，因此在后橋轉向系統中基本沒有應用。

2　半整體式液壓助力多橋轉向系統概述

為實現特種車轉彎半徑小、轉向方便的需求，作者利用半整體式液壓助力轉向器和全液壓轉向器各自的特點，設計由半整體式液壓助力轉向器控制前橋轉向，而由全液壓轉向器控制后橋轉向，同時為保證前后橋轉向的同步性，對半整體式液壓助力轉向器進行了改進，在其尾部增加輸出螺桿，與全液壓轉向器聯結，由半整體式液壓助力轉向器控制前橋轉向，全液壓轉向器控制后橋轉向。系統方案見圖2。

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

3　后橋轉向角度控制

全液壓轉向器的特點為輸出流量與方向盤的轉動圈數成正比關系，即方向盤轉角與進入后橋助力缸的油量成正比。根據后橋負荷選擇合適的助力缸，確定其活塞腔面積和行程，設定方向盤轉角一定的情況下，再根據前后輪的轉彎半徑，準確計算出后輪轉角，結合已選擇的助力缸計算出全液壓轉向器的排量，選擇合適的全液壓轉向器，這樣就可以控制后橋轉向角度。

4　半整體式液壓助力轉向器的改造

為聯結全液壓轉向器實現后橋轉向，需對半整體式液壓助力轉向器結構進行改造。改造后的半整體式液壓助力轉向器結構見圖3。

從改進前后的結構對比可以看出：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為輸出螺桿的旋轉運動，同時保證輸出螺桿的旋轉與輸入軸的同步，而輸出螺桿的花鍵又與全液壓轉向器聯結，從而帶動全液壓轉向器轉動。

5　結束語

開發的多橋車前后橋轉向系統具有以下優點：

(1)與機械式相比，避免了長桿系的應用，節省底盤布置空間。

(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)前后橋轉向同步進行，不存在滯后現象。

(5)制造成本低，維護方便。

自2014年8月產品設計以來，該產品已經成功應用于汽車輪式起重機130K的轉向系統上，完全滿足用戶的要求。

【1】張元胤，羅小虹，王東華.后橋主動轉向系統及其在全路面汽車起重機上的應用[J].工程機械,2010,4(4):49-51.

【2】高秀華，張春秋，李炎亮，等.多輪轉向系統轉向控制模式綜述[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，從事汽車動力轉向器的設計開發工作。E-mail：wanggui0750@163.com。