[发明专利]六轴汽车底盘起重机及其转向控制系统、方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车操控系统，具体涉及一种六轴汽车底盘起重机及其转向控制系统及方法。

背景技术

为了满足工程缩短工期、提高效率以及降低成本的需要，多轴大吨位汽车底盘越来越广泛地应用于重型载重汽车以及全地面起重机械等工程机械。由于多轴汽车底盘具有多根转向轴以适应多种不同的转向模式，因此，其转向控制系统也相对比较复杂，以六轴全地面起重机为例，转向控制系统需要满足公路行驶和场地作业等多种转向工况的需求。

众所周知，汽车在行驶(直线行驶和转弯行驶)过程中，每个车轮的运动轨迹都必须完全符合它的自然运动轨迹，从而保证轮胎与地面处于纯滚动而无滑动现象，这就是阿克曼原理。《多轮重型车辆转向机构的设计分析》(机械科学与技术，2008年，第27卷，第8期)，基于阿克曼原理提出了一种多轮重型车辆转向机构的设计方法，以实现多轮重型车辆的转向控制，这也是目前六轴全地面起重机转向控制系统所普遍采用的一种结构形式。

图1为现有技术的六轴全地面起重机机械转向机构示意图，如图1所示，该现有技术的六轴全地面起重机具有三种转向模式：公路行驶转向模式、小转弯转向模式和蟹行模式。

在公路行驶转向模式下，转向锁死装置14锁定，使其等效为一个刚性的拉杆总成，在此模式下转向时，转向中心位于第四转向轴L4的沿长线上，每个转向轴的转向角度由整个转向机构的杆系布置所决定，第二转向轴L2和第三转向轴L3上的车轮与第一转向轴L1上的车轮的转向方向相同，第五转向轴L5和第六转向轴L6上的车轮与第一转向轴L1上的车轮的转向方向相反，第四转向轴L4上的车轮不参与转向，参见图2六轴全地面起重机转向原理图。具体地说，在公路行驶转向模式下，顺时针转动方向盘1时，转向信号由方向盘1传递至转向器2并带动其上的转向垂臂绕转向器2的输出轴转动相应的角度，转向垂臂通过第一拉杆总成3拉动第一摇臂总成4绕铰点A1逆时针转动，于是在第一摇臂总成4的带动下，第二拉杆总成5推动第二摇臂总成7绕铰点A2逆时针转动，这样，第二摇臂总成7拉动第三拉杆总成6向右运动，从而拉动与第一转向轴L1上的车轮对应的转向节臂移动，使第一转向轴L1上的车轮向右转向；同时，第二摇臂总成7拉动第四拉杆总成8并使第三摇臂总成10绕铰点A3逆时针转动，第三摇臂总成10的转动，一方面拉动第五拉杆总成9向右运动，进而拉动与第二轴转向轴L2上的车轮对应的转向节臂移动，使第二转向轴L2上的车轮向右转向，另一方面通过第六拉杆总成11推动与第三转向轴L3上车轮对应的转向节臂，使第三转向轴L3上的车轮向右转向。以此类推，第三摇臂总成10拉动第七拉杆总成12使第四摇臂总成13绕铰点A4逆时针转动，推动转向锁死装置14带动第五摇臂总成15绕铰点A5顺时针转动，第五摇臂总成15的转动，推动第八拉杆总成16使第六摇臂总成18绕铰点A6顺时针转动，于是，第九拉杆总成17向左推动与第五转向轴L5上的车轮对应的转向节臂，使第五转向轴上的车轮向左转向，第十拉杆总成19向左拉动与第六转向轴L6上的车轮对应的转向节臂，使第六转向轴上的车轮向左转向。以上为车辆在公路行驶模式下，顺时针转动方向盘时，各转向轴上的车轮转向变化过程，其中第四转向轴上的车轮不进行转向。逆时针操纵方向盘，第一、二轴、第三、第五和第六转向轴上的车轮的转向方向与上述各车轮的转向方向相反，在此不再赘述。

在小转弯转向模式或蟹行模式下，转向锁死装置14被解锁，这时，转向锁死装置14无法带动第五摇臂总成15转动，因此，第五转向轴L5和第六转向轴L6上的车轮不再随第一转向轴L1上的车轮转向而转向，而是通过液压助力式转向系统驱动实现。液压助力式转向系统的具体结构如下，支腿液压系统向第五转向轴L5和第六转向轴L6上左、右对称布置的两个左、右转向油缸提供动力油，通过切换三位四通电磁换向阀两端的得电状态控制第五和第六转向轴上的车轮的转向方向。在小转弯转向模式下，转向中心在第四转向轴前方，第五转向轴L5和第六转向轴L6上的车轮与第一转向轴L1上的车轮的转向方向相反，车辆的整体转向角度比公路行驶转向模式时的角度大。在蟹行模式下，第五转向轴L5和第六转向轴L6上的车轮与第一转向轴L1上的车轮的转向方向相同。

根据以上描述可知，现有的六轴全地面起重机，通过机械转向机构控制第一、第二、第三、第五和第六转向轴上的车轮进行转向，第四转向轴上的车轮不参与转向。很明显，采用这种机械转向机构方式进行转向存在以下一些不足：

第一，转向传动机构的杆系结构复杂，连杆及铰点多，从而造成车轮的转向定位精度较低；