CN114109958A - 液压式转向对中油缸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压式转向对中油缸，用于解决现有分体式结构导致转向***结构复杂，可靠性低的问题。包括底座、对中油缸、固定杆、活塞、转向油缸、油口焊座、浮动活塞、导向套、活塞杆，在底座、对中油缸、固定杆外壁和活塞之间形成了第一伸出油腔，由固定杆内孔和活塞杆内部盲孔形成了第四对中油腔，在转向油缸的内壁面以及浮动活塞小直径外圆和台阶处环形端面之间形成了第五伸出油腔，在导向套、活塞杆、转向油缸内壁面和浮动活塞大直径外圆端面之间形成了第三对中油腔，在活塞端面和转向油缸环形凸台之间形成了第二收缩油腔。本发明用一根油缸实现了转向和对中功能，具有结构简单紧凑、可靠性高的特点。

Description

液压式转向对中油缸
技术领域
本发明涉及一种液压式转向油缸，属于液压机械范畴。
背景技术
多轴车辆因为其马力大、承载性能好被广泛应用于军事领域，随着上装质量的增加，车辆的轴数也相应增加。轴数增加导致车架长度增加，使得车辆在转弯时轮胎磨损严重、转弯半径增大。为了提升车辆的转向能力，全轮转向技术应运而生。全轮转向技术的应用能够大幅提升车辆的转向机动性能、降低转向阻力，从而降低了车辆油耗，提升了车辆续驶里程。因此，针对于全轮转向技术的研究对于提高轮式车辆作战能力有着重要意义。
目前全轮转向技术主要有三种实现形式：机械式全轮转向、电动式全轮转向以及液压式全轮转向***。其中机械式全轮转向***通过齿轮传动来实现不同轴之间轮胎的转角不同，该***结构复杂，轴与轴之间需要通过转向中央轴连接，占用底盘空间较大，不适合用于轴数较多的车辆上；电动式全轮转向通过电机驱动转向杆，结构较为简单，控制比较灵活，但是对于重载车辆来说并不适用；液压全轮转向***通过液压执行机构驱动转向杆，液压油经油泵输入到控制阀系，根据电控单元(ECU)的指令，对各轴的轮胎偏转角进行控制，实现全轮转向。液压管路相对于中央轴布置更为方便，对布置空间要求较低；相同体积下，液压执行机构输出的力大于电机。因此，液压式全轮转向***在实现多轴式重载车辆的全轮转向上拥有广阔的前景。
由于在转弯后转向***需要回正对中，以确保车辆正常直线行驶，液压转向通常是在设置转向油缸的基础上再增加对中油缸或对中装置，但分体式的结构使得转向***结构较为复杂，不便于布置，同时由于液压缸数量的增加使***可靠性也有所降低。
发明内容
为了解决现有分体式结构导致转向***结构复杂，可靠性低的问题，本发明提出了一种液压式转向对中油缸，创造性的提出了一种液压转向对中一体化的油缸形式，用一根油缸即可实现转向功能和对中功能，具有结构简单紧凑、可靠性高的特点，不占用过多的车体布置空间，适用于轮式车辆转向机构。一种液压式转向油缸具体包括底座、对中油缸、固定杆、活塞、转向油缸、油口焊座、浮动活塞、导向套、活塞杆，底座与对中油缸固连，在底座朝向对中油缸的一侧装配有中空的固定杆，中空的活塞与活塞杆固连，活塞杆在与活塞连接的一侧中心处加工有盲孔，固定杆的自由端***活塞内孔和活塞杆的盲孔并置于对中油缸内，进而在底座、对中油缸、固定杆外壁和活塞之间形成了第一伸出油腔，由固定杆内孔和活塞杆内部盲孔形成了第四对中油腔；转向油缸的一端与相对于底座的对中油缸另一端固连，转向油缸的另一端与导向套固连，转向油缸的内壁面加工有环形凸台，浮动活塞为阶梯状截面的环形结构，其中小直径外圆穿过转向油缸的环形凸台中心孔，大直径外圆则与转向油缸的内壁面配合，从而在转向油缸的内壁面和环形凸台的第一端面，以及浮动活塞小直径外圆和台阶处环形端面之间形成了第五伸出油腔；活塞杆的自由端顺序从浮动活塞小直径外圆端面的中心通孔和导向套的中心孔穿过，进而在导向套、活塞杆、转向油缸内壁面和浮动活塞大直径外圆端面之间形成了第三对中油腔，在活塞端面和转向油缸环形凸台之间形成了第二收缩油腔。
固定杆与底座配合的圆周面加工有静密封槽和对置的圆形通孔，圆形通孔与底座周向的进油口同轴并装配有弹性开口销，并与固定杆的中心孔和第四对中油腔连通，弹性开口销可同时用作固定杆的轴向和周向定位，固定杆上圆周表面的静密封槽中装配有静密封圈。
在转向油缸与对中油缸的配合面周向加工有密封槽，并安装有静密封圈，与对中油缸内壁配合产生足够的压缩率用于防止缸筒内高压油液的渗漏。
在导向套与转向油缸的外圆配合面加工有密封槽，并安装有静密封圈，导向套加工有中心通孔，中心通孔内壁上加工有密封槽，并安装有导向带和组合密封，与活塞杆外圆配合用以密封第三对中油腔内的高压油液。
在转向油缸的环形凸台内壁面加工有密封槽，并装配有组合密封，用于隔离第二收缩油腔和第五伸出油腔中的高压油液。
在活塞外圆周向安装有导向带和动密封，在浮动活塞中心孔壁面上设置有密封槽，并装有组合密封实现第二收缩油腔与第三对中油腔中高压油液的分离，在浮动活塞的外圆处加工有密封槽，并装有组合密封以实现第五伸出油腔和第三对中油腔中高压油液的分离。
转向油缸的一端与相对于底座的对中油缸另一端通过螺纹或焊接连接，转向油缸的另一端与导向套通过螺纹或焊接连接。
活塞轴向中心处垂直于端面加工有台阶状通孔，直径大的台阶孔同轴装配有活塞杆，活塞杆通过螺纹或焊接连接在活塞上。
活塞的大直径台阶孔内周向开有密封槽并安装密封圈，与活塞杆外圆配合产生足够的压缩率防止油液从间隙渗漏，活塞的小直径台阶孔壁上安装有组合密封，与固定杆外壁配合实现了第一伸出油腔和第四对中油腔中高压油液的分离，活塞外圆处装配有导向带和组合密封。
转向油缸外壁径向加工有用作进油口的三个通孔，三个油口焊座通过螺纹或焊接方式分别固定在转向油缸外壁径向的三个通孔中，并分别与第三对中油腔、第五伸出油腔、第二收缩油腔连通。
第一伸出油腔、第二收缩油腔和第五伸出油腔存在单独的油管用于控制油腔内部油液压力，第三对中油腔和第四对中油腔利用管路连通，并与外部蓄能器连接，蓄能器提供对中初始压力P0。
本发明创新了转向与对中功能集成的一体化油缸结构，通过巧妙的设计实现了多个油腔的隔离和有序工作，每个车桥只需要装配一只转向对中油缸即可实现转向和对中的功能，与传统的分体式结构相比大幅简化了***布置的难度，且具有调节精度高等特点，且降低了成本，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为液压式转向对中油缸的整体结构图；
图2为底座截面图；
图3为底座各进油口截面图；
图4为液压式转向对中油缸工作原理图。
图中：1.底座；2.对中油缸；3.固定杆；4.活塞；5.转向油缸；6.油口焊座；7.浮动活塞；8.导向套；9.活塞杆；10.第四对中油腔进油口；11.第四对中油腔流道；12.第一伸出油腔；13.第二收缩油腔；14.第四对中油腔；15.第五伸出油腔；16.第三对中油腔；17.第三对中油腔进油口；18.第五伸出油腔进油口；19.第二收缩油腔进油口；20.接头A；21.接头B；22.第一伸出油腔进油口；23.第一伸出油腔流道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明设计了一种液压式转向对中油缸结构，利用各零部件的装配关系形成了第一伸出油腔12、第二收缩油腔13、第四对中油腔14、第五伸出油腔15和第三对中油腔16，分布在对中油缸2、转向油缸5以及活塞杆9内部，通过固定杆3、活塞4、转向油缸5内壁环形凸台、浮动活塞7以及活塞杆9实现各腔内的油液分离；同时，各油腔设有进油口和流道，通过外部液压控制回路进行油液的充放实现油缸活塞杆9的伸出、收缩以及复位对中的功能。
底座1与对中油缸2通过螺纹或焊接连接，保证其密封性能，在底座1朝向对中油缸2一侧的端面圆心处加工有光滑圆形盲孔，沿盲孔轴向装配有中空的固定杆3，固定杆3内部加工有轴向通孔作为第四对中油腔流道11，固定杆3与底座1接触的圆周面加工有静密封槽和对置的圆形通孔，通孔与底座1周向的第四对中油腔进油口10同轴并装配有可以使油液流入第四对中油腔流道11的弹性开口销，弹性开口销可同时用作固定杆3的轴向和周向定位，固定杆3上的静密封槽中装配有静密封圈与底座1的轴向内孔配合产生足够的压缩率用于密封对中油缸2的高压油液从固定杆3和底座1的配合间隙中泄漏。
活塞4轴向中心处垂直于端面加工有台阶状通孔，直径大的台阶孔同轴装配有活塞杆9，活塞杆9通过螺纹或焊接连接在活塞4上，活塞杆9在与活塞4连接的一侧中心处加工有盲孔，活塞杆9的盲孔与活塞4的小直径台阶通孔等大同轴，大直径台阶孔内周向开有密封槽并安装密封圈，与活塞杆9外圆配合产生足够的压缩率防止油液从间隙渗漏，活塞4外圆处装配有导向带和组合密封，用于分离不同油腔中的油液，上述活塞4、活塞杆9以及密封圈等零件共同组成了活塞杆总成；固定杆3的自由端***活塞4内孔和活塞杆9的盲孔并置于对中油缸2内，装配完成后由底座1端面、对中油缸2内壁、固定杆3外壁和活塞4端面形成了第一伸出油腔12，由固定杆3内孔和活塞杆9内部盲孔形成了第四对中油腔14；活塞4的小直径台阶孔壁上安装有组合密封，与固定杆3外壁配合实现了第一伸出油腔12和第四对中油腔14中高压油液的分离。
转向油缸5的一端与相对于底座1的对中油缸2另一端通过螺纹或焊接连接，在转向油缸5的配合面周向加工有密封槽，并安装有静密封圈，与对中油缸2内壁配合产生足够的压缩率用于防止缸筒内高压油液的渗漏；转向油缸5的另一端与导向套8通过螺纹或焊接连接，在导向套8外圆配合面加工有密封槽，并安装有静密封圈，实现高压油液的密封，导向套8加工有中心通孔。转向油缸5的内壁面加工有环形凸台，浮动活塞7为阶梯状截面的环形结构，其中小直径外圆穿过转向油缸5的环形凸台中心孔，大直径外圆则与转向油缸5的内壁面配合，从而在转向油缸5的内壁面和环形凸台的第一端面，以及浮动活塞7小直径外圆和台阶处环形端面之间形成了第五伸出油腔15；浮动活塞7中心部位加工有直径与活塞杆外径相当的通孔，活塞杆9的自由端顺序从浮动活塞7小直径外圆端面的中心通孔和导向套8的中心孔穿过，并可分别与浮动活塞7和导向套8产生相对滑动，进而在导向套8、活塞杆9转向油缸5内壁面和浮动活塞7大直径外圆端面之间形成了第三对中油腔16，在活塞4端面和转向油缸5环形凸台之间形成了第二收缩油腔13。在导向套8内孔开有密封槽，并安装有导向带和组合密封，与活塞杆9外圆配合用以密封第三对中油腔16内的高压油液；在转向油缸5的环形凸台内壁面加工有密封槽，并装配有组合密封，用于隔离第二收缩油腔13和第五伸出油腔15中的高压油液；在活塞4外圆周向安装的导向带和动密封实现了第一伸出油腔12和第二收缩油腔13中高压油液的分离；在浮动活塞7中心孔壁面上设置有密封槽，并装有组合密封实现第二收缩油腔13与第三对中油腔16中高压油液的分离，在浮动活塞7的外圆处加工有密封槽，并装有组合密封以实现第五伸出油腔15和第三对中油腔16中高压油液的分离。
转向油缸5外壁径向加工有用作进油口的三个通孔，三个油口焊座6通过螺纹或焊接方式分别固定在转向油缸5外壁径向的三个通孔中，其中第三对中油腔进油口17与第三对中油腔16连通、第五伸出油腔进油口18与第五伸出油腔15连通，第二收缩油腔进油口19与第二收缩油腔13连通；三个不同油腔的进油口通过油口焊座6分别与液压***管路连接。
液压式转向对中油缸的底座1设有接头A20，所述活塞杆一端设有接头B21，所述接头A20和接头B21与车辆连接，所述底座1在周向除了加工有第四对中油腔进油口10，还加工有第一伸出油腔进油口22，液压油通过第一伸出油腔进油口22流经第一伸出油腔流道23流入第一伸出油腔12。
本发明所涉及的液压式转向油缸共有三种工况：活塞杆9伸出、活塞杆9收缩以及活塞杆9复位对中。上述三种工况通过5个油腔的充放油实现。第一伸出油腔12、第二收缩油腔13和第五伸出油腔15存在单独的油管用于控制油腔内部油液压力，第三对中油腔16和第四对中油腔14利用管路连通，并与外部蓄能器连接，蓄能器提供对中初始压力P0。
工况1：活塞杆9伸出
液压油通过第五伸出油腔进油口18流入第五伸出油腔15，通过第一伸出油腔进油口22流经第一伸出油腔流道23流入第一伸出油腔12，第五伸出油腔15和第一伸出油腔12内油压P升高，当P＞P0时，浮动活塞7和活塞4被推动，因为浮动活塞7截面积小于活塞4截面积，浮动活塞7先于活塞4运动，活塞4运动推动活塞杆9伸出，实现活塞杆9伸出这一工况。
工况2：活塞杆9收缩
液压油通过第二收缩油腔进油口19流入第二收缩油腔13，第二收缩油腔13内油压P升高，当P＞P0时，油液推动活塞4收缩运动，第四对中油腔14体积减小，第三对中油腔16体积增大，浮动活塞7被向左推动，活塞杆9被活塞4带动，从而收缩。
工况3：活塞杆9复位对中
切断油源油液供给，蓄能器压力P0作为***对中压力，第三对中油腔16和第四对中油腔14处于压力高位，推动浮动活塞7、活塞4到初始标定中位，活塞杆9实现复位对中。需要说明的是，本领域技术人员可以容易地理解本发明所涉及的液压式转向油缸，并且在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种不同形式的更改和改变。

Claims (10)

1.液压式转向对中油缸，包括底座(1)、对中油缸(2)、固定杆(3)、活塞(4)、转向油缸(5)、油口焊座(6)、浮动活塞(7)、导向套(8)、活塞杆(9)，其特征在于：底座(1)与对中油缸(2)固连，在底座(1)朝向对中油缸(2)的一侧装配有中空的固定杆(3)，中空的活塞(4)与活塞杆(9)固连，活塞杆(9)在与活塞(4)连接的一侧中心处加工有盲孔，固定杆(3)的自由端***活塞(4)内孔和活塞杆(9)的盲孔并置于对中油缸(2)内，进而在底座(1)、对中油缸(2)、固定杆(3)外壁和活塞(4)之间形成了第一伸出油腔(12)，由固定杆(3)内孔和活塞杆(9)内部盲孔形成了第四对中油腔(14)；转向油缸(5)的一端与相对于底座(1)的对中油缸(2)另一端固连，转向油缸(5)的另一端与导向套(8)固连，转向油缸(5)的内壁面加工有环形凸台，浮动活塞(7)为阶梯状截面的环形结构，其中小直径外圆穿过转向油缸(5)的环形凸台中心孔，大直径外圆则与转向油缸(5)的内壁面配合，从而在转向油缸(5)的内壁面和环形凸台的第一端面，以及浮动活塞(7)小直径外圆和台阶处环形端面之间形成了第五伸出油腔(15)；活塞杆(9)的自由端顺序从浮动活塞(7)小直径外圆端面的中心通孔和导向套(8)的中心孔穿过，进而在导向套(8)、活塞杆(9)、转向油缸(5)内壁面和浮动活塞(7)大直径外圆端面之间形成了第三对中油腔(16)，在活塞(4)端面和转向油缸(5)环形凸台之间形成了第二收缩油腔(13)；转向油缸(5)外壁径向加工有用作进油口的三个通孔，三个油口焊座(6)通过螺纹或焊接方式分别固定在转向油缸(5)外壁径向的三个通孔中，并分别与第三对中油腔(16)、第五伸出油腔(15)、第二收缩油腔(13)连通，底座(1)上设有第一伸出油腔进油口(22)和第一伸出油腔流道(23)，用于与第一伸出油腔(12)连通，底座(1)上设有第四对中油腔进油口(10)，用于与第四对中油腔(14)连通。
2.根据权利要求1所述的液压式转向对中油缸，其特征在于：固定杆(3)与底座(1)配合的圆周面加工有静密封槽和对置的圆形通孔，圆形通孔与底座(1)周向的第四对中油腔进油口(10)同轴并装配有弹性开口销，弹性开口销可同时用作固定杆(3)的轴向和周向定位，固定杆(3)上圆周表面的静密封槽中装配有静密封圈。
3.根据权利要求1所述的液压式转向对中油缸，其特征在于：在转向油缸(5)与对中油缸(2)的配合面周向加工有密封槽，并安装有静密封圈，与对中油缸(2)内壁配合产生足够的压缩率用于防止缸筒内高压油液的渗漏。
4.根据权利要求1所述的液压式转向对中油缸，其特征在于：在导向套(8)与转向油缸(5)的外圆配合面加工有密封槽，并安装有静密封圈，导向套(8)加工有中心通孔，中心通孔内壁上加工有密封槽，并安装有导向带和组合密封，与活塞杆(9)外圆配合用以密封第三对中油腔(16)内的高压油液。
5.根据权利要求1所述的液压式转向对中油缸，其特征在于：在转向油缸(5)的环形凸台内壁面加工有密封槽，并装配有组合密封，用于隔离第二收缩油腔(13)和第五伸出油腔(15)中的高压油液。
6.根据权利要求1所述的液压式转向对中油缸，其特征在于：在活塞(4)外圆周向安装有导向带和动密封，在浮动活塞(7)中心孔壁面上设置有密封槽，并装有组合密封实现第二收缩油腔(13)与第三对中油腔(16)中高压油液的分离，在浮动活塞(7)的外圆处加工有密封槽，并装有组合密封以实现第五伸出油腔(15)和第三对中油腔(16)中高压油液的分离。
7.根据权利要求1所述的液压式转向对中油缸，其特征在于：转向油缸(5)的一端与相对于底座(1)的对中油缸(2)另一端通过螺纹或焊接连接，转向油缸(5)的另一端与导向套(8)通过螺纹或焊接连接。
8.根据权利要求1所述的液压式转向对中油缸，其特征在于：活塞(4)轴向中心处垂直于端面加工有台阶状通孔，直径大的台阶孔同轴装配有活塞杆(9)，活塞杆(9)通过螺纹或焊接连接在活塞(4)上。
9.根据权利要求1或8所述的液压式转向对中油缸，其特征在于：活塞(4)的大直径台阶孔内周向开有密封槽并安装密封圈，与活塞杆(9)外圆配合产生足够的压缩率防止油液从间隙渗漏，活塞(4)的小直径台阶孔壁上安装有组合密封，与固定杆(3)外壁配合实现了第一伸出油腔(12)和第四对中油腔(14)中高压油液的分离，活塞(4)外圆处装配有导向带和组合密封。
10.根据权利要求1所述的液压式转向对中油缸，其特征在于：第一伸出油腔(12)、第二收缩油腔(13)和第五伸出油腔(15)存在单独的油管用于控制油腔内部油液压力，第三对中油腔(16)和第四对中油腔(14)利用管路连通，并与外部蓄能器连接，蓄能器提供对中初始压力P0。
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