技术领域
[0001] 本实用新型涉及转向车桥用转向助力中位油缸，本实用新型还涉及具有转向助力中位油缸的车桥液压转向系统和流动式起重机。
背景技术
[0002] 大吨位或超大吨位发展的
汽车起重机或全地面起重机(统称为流动式起重机)必须具备多桥承载、多桥转向和多种转向模式行驶工况的功能，为实现最小
转弯半径和其它多种转向模式如蟹行、中后桥
锁定等工况，如何主动安全地保证车桥转向中位的
定位和锁定、转向系统的关联互锁和闭式控制是确保功能实现的必备条件。
[0003] 目前起重机底盘车桥中位主要依靠
连杆机构进行确保，安全性和可靠性差且安装布置复杂，不利于大吨位起重机朝线控转向和无杆系转向趋势发展，无法实现更小的转弯半径和更大的底盘承载能力和蟹行行走能力。实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种转向车桥用转向助力中位油缸，以实现车桥的转向助力和中位锁定功能。本实用新型的另一目的在于提供一种车桥液压转向系统，本实用新型的目的还在于提供一种具有车桥液压转向系统的流动式起重机。
[0005] 为此，本实用新型一方面提供了一种转向助力中位油缸，其包括：中间缸筒及对称地设置在中间缸筒两侧的带密封端盖的第一缸筒与第二缸筒；
支撑于中间缸筒中的中间
活塞和设置于中间活塞一侧的
活塞杆、支撑于第一缸筒中的第一活塞和支撑于第二缸筒中的
第二活塞，其中，第一活塞和第二活塞轴向定位中间活塞，中间活塞与贯穿第一活塞并伸出密封端盖的活塞杆固定连接；以及四个油口，包括在中间缸筒上设置的连通其有杆腔的第一油口和连通其无杆腔的第二油口、在第一缸筒上设置的连通其内腔的第三油口，在第二缸筒设置的连通其内腔的第四油口。
[0006] 进一步地，上述第一活塞和第二活塞分别具有伸入中间缸筒的活塞定位部。
[0007] 进一步地，上述中间缸筒上的与第一油口相通的油道通向与第一缸筒相面对的一侧端面、与第二油口相通的油道通向另一侧端面，第一活塞和第二活塞的活塞定位部呈套状，各套壁上设有通向中间活塞有杆腔或无杆腔的通油道或通
油槽。
[0008] 进一步地，上述中间活塞的两侧分别具有向所述第一缸筒和第二缸筒轴向延伸的活塞定位部。
[0009] 进一步地，上述中间缸筒的两侧端面分别形成轴向定位第一活塞和第二活塞的定位端面。
[0010] 进一步地，上述活塞杆的伸出第一端盖的一端设有定位安装螺杆，第二缸筒的密封端盖上设有定位安装螺杆。
[0011] 根据本实用新型的另一方面，提供了一种车桥液压转向系统，其包括：至少一上述构造的转向助力中位油缸，其一端铰接在车桥上、另一端铰接在车桥的转向梯形中的
转向节臂上；以及控制装置，用于使四个油口至少形成第一种连接关系、第二种连接关系和第三种连接关系，并且在四个油口处于第三种连接关系时使第一油口和第二油口的油压保持在中间活塞被锁定所需的设定压力状态，其中，第一种连接关系：第一油口和第三油口接通压力油，第二油口和第四油口接通回油；第二种连接关系：第一油口和第三油口接通回油，第二油口和第四油口接通压力油；以及第三种连接关系：第一油口和第二油口接通回油，第三油口和第四油口接通压力油。
[0012] 进一步地，上述液压控制装置包括：与第三油口和第四油口分别管路连接的两第一
阀组，其中，各第一阀组具有至少两种设定压力状态，其中的一设定压力状态对应于中间活塞自由移动的状态，另一设定压力状态对应于中间活塞被锁定的状态；以及与两第一阀组、第一油口和第四油口分别管路连接的第二阀组，用于四个油口在第一种连接关系、第二种连接关系和第三种连接关系之间切换。
[0013] 进一步地，上述第一阀组包括液压
截止阀，液压截止阀
串联在与第三油口相连的第一管路上，另一液压截止阀串联在与第四油口相连的第四管路上，第二阀组包括第一
电磁阀和第二电磁阀，各电磁阀包括第一进口、第二进口、第一出口和第二出口，在初始
位置时第一出口和第一进口连通、第二出口和第二进口断开，在换向位置时第一出口和第二进口连通、第二出口和第一进口连通，其中，第一管路连接至第一电磁阀的第一出口，第四管路连接至第二电磁阀的第一出口，第一电磁阀的第一进口连接至与第一油口相连的第二管路，第二电磁阀的第一进口连接至与第二油口相连的第三管路，第一电磁阀和第二电磁阀的第二进口均连接至供油管路，其第二出口均连接至回油管路，第二阀组还包括在第二管路和第三管路上设置的用于切换进油和回油的电磁换向阀。
[0014] 进一步地，上述第一阀组还包括气控截止阀、溢流阀和
气动电磁阀，其中，液压截止阀的泄油侧经由气控截止阀择一地连接至溢流阀或回油油路，气控截止阀的控制回路连接至气动电磁阀。
[0015] 进一步地，上述第二管路和第三管路上设置的用于切换进油和回油的电磁换向阀为比例流量阀。
[0016] 进一步地，上述第二阀组还包括与比例流量阀并联的另一电磁换向阀。
[0017] 进一步地，上述第二阀组还包括串联在第一电磁阀的第一进口和回油管路之间的第一单向溢流阀和串联在第二电磁阀的第一进口和回油管路之间的第二单向溢流阀。
[0018] 进一步地，上述各转向车桥对称分布有两转向助力中位油缸，其中的一转向助力中位油缸的第一油口、第二油口、第三油口和第四油口与另一转向助力中位油缸的第二油口、第一油口、第四油口和第三油口分别连通。
[0019] 根据本实用新型的另一方面，提供了一种流动式起重机，其包括上述结构的转向助力中位油缸。
[0020] 本实用新型还提供了一种流动式起重机，包括前转向车桥和多个后转向车桥，该多个后转向车桥中的至少一转向车桥中设置有上述构造的车桥液压转向系统。
[0021] 进一步地，上述车桥液压转向系统由
控制器控制，该控制器用于根据转向模式、车速
信号和前转向车桥的转向
角信号中的至少一信号来控制转向助力中位油缸的活塞杆至少处于转向助力状态、自由移动状态和中位锁定状态中的某一状态。
[0022] 进一步地，上述控制器还用于在转向助力中位油缸处于转向助力状态时控制其活塞杆的伸出或缩短长度，并且根据各车桥反馈的转向角信号实现转向的闭环控制。
[0023] 与同时设置转向油缸和助力油缸实现转向助力和中位锁定的形式相比，本实用新型的转向中位助力油缸可实现瞬间精确定位，体积小，重量轻，结构布置简单，方便大吨位车辆进行线控转向和无杆系转向设计和布置。
[0024] 本实用新型的车桥液压转向系统解决了多桥车辆的车桥独立和联合转向的转向助力、中位定位、回位和锁定一体化问题、关联互锁问题，极大地提高车辆转向的主动安全性能。
[0025] 除了上面所描述的目的、特征、和优点之外，本实用新型具有的其它目的、特征、和优点，将结合
附图作进一步详细的说明。
附图说明
[0026] 构成本
说明书的一部分、用于进一步理解本实用新型的附图示出了本实用新型的优选
实施例，并与说明书一起用来说明本实用新型的原理。图中：
[0027] 图1示出了根据本实用新型的转向助力中位油缸安装于转向车桥的一种安装形式；
[0028] 图2示出了根据本实用新型的转向助力中位油缸安装于转向车桥的另一种安装形式；
[0029] 图3示出了根据本实用新型的转向助力中位油缸的结构示意图；
[0030] 图4示出了图3所示转向助力中位油缸的局部放大示意图；
[0031] 图5示出了根据本实用新型的用于控制转向车桥的车桥转向系统的结构原理示意图；
[0032] 图6示出了图5所示车桥转向系统中的一
控制阀组的结构原理示意图；
[0033] 图7示出了图5所示车桥转向系统中的另一控制阀组的结构原理示意图；以及[0034] 图8示出了根据本实用新型的流动式起重机的车桥转向控制的逻辑
框图。
具体实施方式
[0035] 以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由
权利要求限定和
覆盖的多种不同方式实施。
[0036] 图1示出了根据本实用新型的转向助力中位油缸安装于转向车桥的一种安装形式。如图1所示，转向横拉杆21和梯形节臂23、25构成转向梯形，一转向助力中位油缸10安装于车桥50和梯形节臂23之间，另一转向助力中位油缸10安装于车桥50和梯形节臂25之间。
[0037] 图2示出了根据本实用新型的转向助力中位油缸安装于转向车桥的另一种安装形式。如图2所示，与图1所示的安装形式相比，本图中的转向助力中位油缸10安装于转向梯形的外侧，其一端铰接于车桥上，另一端分别铰接于转向节臂23、25的延伸端，该布局有助于简化转向车桥的结构。
[0038] 在图1和图2中，转向助力中位油缸10至少有两个作用，其作用之一是可将转向车桥刚性地锁定在中位进行直线行驶，确保车辆的高速行驶稳定，另一作用是：当中位锁定解除(即自由脱开)时可方便转向车桥进行助力转向，以实现更小的转弯半径和更大的底盘承载能力和蟹行行走能力，符合大吨位起重机朝线控转向和无杆系转向发展的趋势。
[0039] 图3示出了图1或图2所示转向助力中位油缸的结构示意图。如图3所示，转向助力中位油缸包括
液压缸缸体、中间活塞102、活塞杆103、第一活塞107、第二活塞111、左端盖109、右端盖115以及若干
密封件。
[0040] 如图4所示，液压缸缸体包括内径较小的中间缸筒101、对称地固定设置在中间缸筒101左右两端的两个相同内径的第一缸筒113和第二缸筒105，两个缸筒105、113保持同心，该中间缸筒101用于定位、润滑和支撑中间活塞102以及中间活塞102的无杆腔102a和有杆腔102b的进出油，其长度尺寸大于活塞杆103左右
滑行长度要求。
[0041] 中间缸筒101上设计有第一油口A和第二油口B，中间缸筒101中的与该第一油口A连通的油道通向中间缸筒101的定位端面101b，与第二油口B连通的油道通向中间缸筒101的定位端面101a。
[0042] 中间缸筒101的定位端面101a用于第二活塞111的轴向定位，定位端面101b用于第一活塞107的轴向定位。中间活塞102可左右移动地支撑于中间缸筒101中，并且与活塞杆103固定连接，活塞杆103贯穿第一活塞107和密封端盖115，向外伸出。
[0043] 第一缸筒113设计有连通内腔的第三油口C，第二缸筒105设计有连通内腔的第四油口D，第一缸筒113的外端由右端盖115密封。该右端盖115上设置有用于密封的
密封圈、防尘圈和支撑圈。第二缸筒105的外端由密封端盖109密封，该密封端盖109上设置有用于密封的密封圈和定位安装螺杆117。
[0044] 第一活塞107具有伸入中间缸筒101的活塞定位部108，第二活塞111具有伸入中间缸筒101的活塞定位部112，活塞定位部108和活塞定位部112的长度设计成正好使中间活塞102能够保持在中间缸筒101的中间位置。
[0045] 活塞定位部112优选呈套状，套壁上开设有连通无杆腔102a和第二油口B的通油口或通油槽111a；活塞定位部108优选也呈套状，套壁上开设有连通有杆腔102b和第一油口A的通油口或通油槽112a。
[0046] 转向助力中位油缸10的总体长度可通过左端盖109和活塞杆103的定位安装螺杆117、119依靠外接零组件
螺纹旋进旋出进行调整，以在车桥50上实现精确的定位位置。
[0047] 在上述转向助力中位油缸中，第一油口、第二油口、第三油口、第四油口形成三种连接关系。即在第一油口A和第三油口C通回油时，活塞杆103在第二油口B和第四油口D压力油推动下可助力伸出；在第二油口B和第四油口D通回油时，活塞杆103在第一油口A和第三油口C的压力油推动下可助力回缩；在第三油口C和第四油口D通压力油，第一油口A和第二油口B通回油时，液压油推动第一活塞111和第二活塞107进而间接推动活塞杆103回至中位位置。
[0048] 上述四个油口的三种连接关系分别对应于活塞杆103伸出、缩回和中位锁定三种状态，具有这三种状态的转向助力中位油缸，再配合控制装置，则可实现转向车桥的转向控制。
[0049] 图5至图7示出了根据本实用新型的用于控制转向车桥的车桥液压转向系统的结构原理示意图。如图5至图7所示，车桥液压转向系统包括两个转向助力中位油缸10和控制该两个转向助力中位油缸10动作的控制装置。
[0050] 两转向助力中位油缸(以下简称为第一油缸和第二油缸)10中的第一油缸的第四油口D和第二油缸的第三油口C相连通，第一油缸的第三油口C和第二油缸的第四油口D相连通，第一油缸的第一油口A和第二油缸的第二油口B相连通，第一油缸的第二油口B和第二油缸的油口A相连通，以实现两转向助力中位油缸10的联动。
[0051] 该液压控制装置包括两个第一阀组60和一个第二阀组80，各第一阀组60优选地由气控截止阀61、液压截止阀62和溢流阀63组成。
[0052] 液压截止阀62的泄油侧经由气控截止阀61择一地连接至溢流阀63或直接连接至回油管路T。各气控截止阀61的控制回路分别连接至一个气动电磁阀64，气动电磁阀64用于控制供气管路与气控截止阀61之间的通断。
[0053] 第二阀组80优选由闭式比例流量阀81、三位四通双控电磁阀82、两单向溢流阀83、以及两个两位四通电磁阀84、84’组成。其中，两电磁阀84、84’用于切换转向助力中位油缸10的四个油口的三种连接关系，该闭式
比例电磁阀81、三位四通双控电磁阀82用于切换进油管路和回油管路，单向溢流阀83提供系统压力安全和系统补油。
[0054] 下面对车桥液压转向系统中各液压部件和四个油口的连接关系进行说明。由于两个转向助力中位油缸10是联动的，以下是参照图5中右侧油缸的油口名称进行描述的。
[0055] 液压截止阀62串联在与第三油口C相连的管路L1上，另一液压截止阀62串联在与第四油口D相连的管路L4上。
[0056] 各电磁阀(即下文的第一电磁阀84和第二电磁阀84’)包括第一进口A1、第二进口A2、第一出口B1和第二出口B2。在初始位置时第一出口B1和第一进口A1连通、第二出口和第二进口断开；在换向位置时第一出口和第二进口连通、第二出口和第一进口连通。
[0057] 其中，管路L1连接至第一电磁阀84的第一出口B1，管路L4连接至第二电磁阀84’的第一出口B1，第一电磁阀84的第一进口A1连接至与第一油口A1相连的管路L2，第二电磁阀84’的第一进口A1连接至与第二油口相连的管路L3，第一电磁阀和第二电磁阀的第二进口均连接至供油管路P，其第二出口B2均连接至回油管路T。
[0058] 管路L2和管路L3通过比例流量阀81连接至进油管路P和回油管路T，比例流量阀81用于切换进油和回油。三位四通双控电磁阀82与比例流量阀81并联，同样可用于切换进油和回油。
[0059] 可以理解，还可以有其它功能的阀与比例流量阀81进行并联，以获得其它的控制效果。
[0060] 下面对液压控制装置所完成的功能进行描述。
[0061] 在两电磁阀84、84’处于初始位置时，第二油口B和第四油口D连通，第一油口A和第三油口C连通，此时，管路L2和管路L3中的油路走向由三位四通双控电磁阀82和比例流量阀81控制，比例流量阀和三位四通双控电磁阀分别有三种切换状态：管路L2和管路L3均与进油管路P和回油管路T断开、管路L2和进油管路P连通(对应于活塞杆伸出)、管路L2和回油管路T连通(对应于活塞杆回缩)。比例流量阀81在后两种状态时还可根据
控制信号调节供油量，该特性可以实现油缸10的闭环控制。
[0062] 上述第二阀组80可以使第一缸筒和第二缸筒中的液压油和中间活塞有杆腔和无杆腔的液压油可选择地处于三个设定压力状态和至少五个流量
开关状态以及至少两个比例流量控制状态。
[0063] 其中，三个设定压力状态中的一设定压力状态对应于油缸的活塞杆活动伸出状态和另一压力设定状态对应于油缸的活塞杆活动缩回的状态以及第三压力设定状态对应于转向助力中位油缸的活塞杆被锁定的状态。
[0064] 其中，五个流量开关状态中的一设定开关状态对应于油缸活塞杆的活动伸出状态和另一开关设定状态对应于油缸活塞杆的活动缩回状态、第三个开关设定状态对应于油缸活塞杆的活动定止状态、第四开关设定状态对应于某个开关状态出现故障时进行替补以及第五压力设定状态对应于油缸活塞杆的被锁定状态。
[0065] 其中，两个比例流量控制状态中的一设定比例流量控制状态对应于油缸在闭环控制时活塞杆活动伸出的状态和另一比例流量控制设定状态对应于油缸在闭环控制时活塞杆活动缩回的状态。
[0066] 当两电磁阀84、84’处于换向位置时，第三油口C和第四油口D连通并且直接连接至供油管路P，第一油口A和第二油口B连通并且直接连接至回油管路T，此时三位四通双控电磁阀82和比例流量阀81不起作用，而第一阀组60此时则起作用，通过设置第一阀组60，可使第一缸筒和第二缸筒中的液压油可选择地处于两个设定压力状态，其中的一设定压力状态对应于转向助力中位油缸的活塞杆自由移动状态和另一压力设定状态对应于转向助力中位油缸的活塞杆被锁定的状态。
[0067] 下面对液压控制装置在车辆转向过程中的控制过程进行描述。
[0068] 在车辆正常转向时，电磁阀84、84’和三位四通双控电磁阀82处于初始位置，气动电磁阀64和闭式比例流量阀81处于控制位置，油缸10在闭式比例流量阀81的控制下实现比例流量输出直接控制油缸伸出或缩回的长度。
[0069] 在车辆需要车桥此时不参与转向时，经电磁阀84、84’和气动电磁阀64控制，压力油经电磁阀84推开液压截止阀62进入的油缸10的油口D、C，在气动电磁阀64控制下气控截止阀61使油缸10的进油口D、C腔油液切换到保持设定压力的状态，油缸中间活塞102在活塞液压力的推动下瞬时到达中位并被锁定，在转向助力中位油缸10油口A、B腔卸荷情况下，车桥被锁定在直行状态即中位锁定状态。
[0070] 图8示出了根据本实用新型的流动式起重机的车桥转向控制的逻辑框图。如图8所示，以七个转向车桥中后四个转向车桥都安装车桥转向系统为例，在一桥(第一转向车桥，依次类推)转向时，二、三桥在转向助力中位油缸10(如图1所示)等液助力或机械助力(简称机械液助力)的作用下随动转向。一桥至七桥转向的转向角信号通过感测元件检测并传送至可编程控制器(PLC)，同时车速信号和转向模式传送至PLC，PLC根据控制程序控制转向液压系统各阀组，实现各转向助力中位油缸的转向、位置定位和锁定功能。
[0071] PLC可存储控制程序，实现对各桥的转向、中位锁定的逻辑控制。例如，PLC可选择地控制四桥转向或四桥中高速转向中位锁定、五桥转向或五桥中高速转向中位锁定、六桥转向或六桥高速转向中位锁定、七桥转向或七桥高速转向中位锁定；也可实现成组车桥转向助力状态、自由移动状态或中位锁定状态的关联互锁；还可所有车桥根据安全要求和转向模式的转向助力状态、自由移动状态或中位锁定状态和自动关联互锁状态。
[0072] 本实用新型的车桥转向系统的自动关联互锁，主要是指三方面：1)单独车桥转向助力状态、自由移动状态或中位锁定状态的关联互锁；2)成组车桥转向助力状态、自由移动状态或中位锁定状态的关联互锁；3)所有车桥根据安全要求和转向模式的转向助力状态、自由移动状态或中位锁定状态的关联互锁。
[0073] 一桥至七桥转向的转向信号和转向角信号通过感测元件检测并传送至可编程控制器(PLC)，同时车速信号和转向模式以及关联互锁信号传送至PLC，PLC根据控制程序控制转向液压系统各阀组，实现各转向助力中位油缸的比例转向、位置定位，同时根据转向信号、转向角信号、车速信号和转向模式以及关联互锁信号对各桥转向需求和实际工况进行不断修正。
[0074] 本实用新型在乘驾舒适性和安全性方面的优越性表现如下：
[0075] 1、稳妥地解决了多桥车辆的车桥独立和联合转向的转向助力、中位定位、回位和锁定一体化问题、关联互锁问题，极大地提高车辆转向的主动安全性能；
[0076] 2、稳妥地解决了多桥车辆的车桥独立和联合转向的闭式控制问题，实现了线控转向微动、精确、安全控制和实时修正；
[0077] 3、操作简单、方便、逻辑性强，所有动作均可由底盘控制系统自动完成；
[0078] 4、使用安全、可靠：使用截止阀和气控阀控制具有更长时间稳定的液压锁定功能；依靠缸体中部左右端面进行定位，左右定位力大小有别、可实现瞬间精确定位；
[0079] 5、定位位置精确尺寸的确定可通过密封端盖和活塞杆的定位安装螺杆依靠外接零组件螺纹旋进旋出进行调整；
[0080] 6、体积小，重量轻，结构布置简单，方便大吨位车辆进行线控转向和无杆系转向设计和布置。
[0081] 以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
