CN104608819A - 用于多轴车辆的多轴转向系统和多轴车辆 - Google Patents
用于多轴车辆的多轴转向系统和多轴车辆 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于多轴车辆及其多轴转向系统，其中，每个车轮上分别安装有一个该电控液压转向装置以控制该车轮的转向，电控液压转向装置包括电机、换向阀和转向液压缸，电子控制单元通过电机带动换向阀的阀芯在第一位置和第二位置之间运动，转向液压缸的活塞与阀芯连接。电机带动换向阀的阀芯的位置切换，使得转向液压缸的有杆腔或无杆腔进油，以控制转向液压缸的活塞运动，进而反向带动换向阀的阀芯运动以封闭换向阀的油孔，使得主油泵停止供油，从而使得转向液压缸的活塞停止运动。电控液压转向装置自身具有闭环控制功能，因此本发明的多轴转向系统只需要设置为简单的开环控制系统，结构简单并且能够实现对多轴车辆的准确的转向控制。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械，具体地，涉及一种用于多轴车辆的多轴转向系统和多轴车辆。
背景技术
随着工程建设和生产施工的需要，具有大功率和大承载能力的大型重载车辆得到了广泛应用。但是由于受到路面条件以及政策法规的限制，仅依靠增加车桥的承载能力和降低整车重量已经不能满足使用要求。同时，为了加强车辆的机动性、转向灵活性、操纵稳定性和通用性，多轴转向技术日益受到大型重载车辆厂商的青睐。
多轴重型车辆在转向时，为了减少轮胎的滑动磨损和降低行驶阻力，要求参与转向的所有车轮都能做纯滚动而无滑动的转动，即使有滑动，也只是极小的滑移。目前，多轴转向主要采用机械式液压助力转向和电控液压转向两种方式。
机械式液压助力转向通常采用机械拉杆式或机械摇臂式的定传动比转向机构来实现不同车桥车轮之间的转角关系，采用双回路液压助力转向系统来实现操作助力，以克服转向过程中较大的转向阻力。
机械式液压助力多轴转向系统具有较好的耐用性和稳定性，受外部因素影响小，安全可靠且成本低，但是转向杆系设计难度大、结构复杂、空间布局困难，并且四杆机构本身无法保证各轴转角完全符合阿克曼转向关系，控制精度难以保证，容易因受力过大而引发杆件弯曲或扭断等故障。
电控液压转向是目前最先进的多轴电液控制转向技术，一般为电液比例闭环反馈控制系统，其各转向轴与前转向轴没有机械连接，而是通过传感器与电子控制技术实现各轴的协调随动转向。主要由电控单元ECU、电磁比例换向阀、转向液压缸、电子转向操纵控制装置、车速传感器、位移传感器等组成。
如图1所示，其工作原理为：驾驶员转动方向盘给前轮一个转角输入，位移传感器将采集到的轴位移信号输入到转向控制器ECU中，转向控制器ECU将位移值转换为转角值，并根据转向控制算法计算出各后轴车轮的理论转角，然后将理论转角分别与各后轴位移传感器换算出的实际转角进行比较得出偏差，进而通过控制算法实时将偏差的变化转换为电压值的变化输入到伺服放大器中。伺服放大器则将电压信号转换为伺服阀可以识别的电流信号，控制伺服阀阀芯的开度变化，从而驱动各后轴上的油缸运动并将运动传递给车轮，最终使车轮实现所期望的转角。但是由于需要控制的车轮较多，闭环控制算法复杂，因此较难实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于多轴车辆的多轴转向系统，该多轴转向系统能够通过简单的结构更加准确地控制多轴车辆转弯。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于多轴车辆的多轴转向系统，该多轴车辆从前到后包括N个车桥，N为大于2的整数，其中，该多轴转向系统包括电子控制单元、电控液压转向装置和主油泵，所述多轴车辆的每个车轮上分别安装有一个该电控液压转向装置以控制该车轮的转向，
该电控液压转向装置包括电机、换向阀和转向液压缸，该电子控制单元分别向每个所述电控液压转向装置的电机发送控制信号并根据该控制信号控制所述电机的旋转和停止，所述电机能够带动该换向阀的阀芯在第一位置和第二位置之间运动，所述转向液压缸的活塞与所述阀芯连接，
当所述电机带动所述阀芯运动到所述第一位置时，所述主油泵通过进油管路与所述转向液压缸的无杆腔之间导通，所述转向液压缸的活塞带动所述阀芯朝向所述第二位置的方向运动直至所述主油泵与所述转向液压缸的无杆腔之间截止；
当所述电机1带动所述阀芯运动到所述第二位置时，所述主油泵通过该进油管路与所述转向液压缸的有杆腔之间导通，所述转向液压缸的活塞带动所述阀芯朝向所述第一位置的方向运动直至所述主油泵与所述转向液压缸的有杆腔之间截止。
优选地，所述电控液压转向装置还包括螺杆，该螺杆能够绕所述螺杆的中心轴线旋转且沿该中心轴线的长度方向固定，
所述螺杆的一端固定地连接有第一螺母并与该第一螺母共同旋转，所述换向阀设置在所述转向液压缸的无杆腔的一侧，且所述阀芯包括螺杆部，该螺杆部与所述第一螺母螺纹配合，
所述转向液压缸的活塞上形成有通孔，所述转向液压缸的活塞杆上形成有空腔，该通孔与该空腔相连通，所述活塞的通孔中设置有第二螺母，该第二螺母与所述活塞共同做直线运动，
所述螺杆的另一端穿入所述活塞的通孔中的所述第二螺母并延伸到所述活塞杆的空腔中，且所述螺杆与所述第二螺母之间螺纹配合。
优选地，所述第一螺母、所述螺杆、所述第二螺母和所述阀芯的螺杆部的螺纹设置为：
当所述电机带动所述阀芯远离所述转向液压缸运动到所述第一位置时，所述转向液压缸的活塞和所述第二螺母向有杆腔一侧运动，所述螺杆旋转并带动所述第一螺母旋转，所述阀芯的螺杆部相对于所述第一螺母旋入以带动所述阀芯向所述转向液压缸运动直至使所述主油泵与所述转向液压缸的无杆腔不连通；
当所述电机带动所述阀芯朝向所述转向液压缸运动到所述第二位置时，所述转向液压缸的活塞和所述第二螺母向无杆腔一侧运动，所述螺杆旋转并带动所述第一螺母旋转，所述阀芯的螺杆部相对于所述第一螺母旋出以带动所述阀芯远离所述转向液压缸运动直至使所述主油泵与所述转向液压缸的有杆腔不连通。
优选地，所述多轴转向系统还包括限流阀，所述主油泵通过该限流阀连接至所述转向液压缸。
优选地，所述多轴转向系统还包括高压过滤器，所述主油泵通过该高压过滤器连接至所述转向液压缸。
优选地，所述多轴转向系统还包括应急阀和应急泵，该应急阀包括两个进油口和一个出油口，该两个进油口分别与所述主油泵和该应急泵连接，该出油口与所述转向液压缸连接，所述主油泵包括相互串联的两个。
优选地，所述多轴转向系统还包括与所述电子控制单元连接的电子转向盘和模式选择装置，所述模式选择装置用于选择所述多轴车辆的行驶模式并传送到所述电子控制单元。
优选地，当所述多轴车辆处于八字转向模式时，所述电子转向盘向所述电子控制单元输入所述第一车桥的转向内侧车轮的转角信号θ11，所述多轴车辆的前后对称中心线为转向中心线，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角
第i车桥的转向外侧车轮的转向角
其中，i＝1,2,…,N，Li为第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离，B为所述多轴车辆的宽度。
优选地，当所述多轴车辆处于斜行模式时，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角θi1＝θ11，
第i车桥的转向外侧车轮的转向角θi2＝θ11，
其中，i＝1,2,…,N。
优选地，当所述多轴车辆处于原地中心旋转模式时，所述电子转向盘向所述电子控制单元输入所述第一车桥的转向内侧车轮的转角信号θ11，所述多轴车辆的前后对称中心线为转向中心线，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角
第i车桥的转向外侧车轮的转向角
其中，i＝1,2,…,N，Li为第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离，B为所述多轴车辆的宽度。
优选地，当所述多轴车辆处于前轴转向模式时，所述电子转向盘向所述电子控制单元输入所述第N车桥的转向内侧车轮的转角信号θN1，所述多轴车辆的第一车桥的转向轴为转向中心线，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角
第i车桥的转向外侧车轮的转向角
其中，i＝1,2,…,N，Li为第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离，B为所述多轴车辆的宽度。
优选地，所述多轴车辆处于后轴转向模式时，所述电子转向盘向所述电子控制单元输入所述第一车桥的转向内侧车轮的转角信号θ11，所述多轴车辆的第N车桥的转向轴为转向中心线，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角
第i车桥的转向外侧车轮的转向角
其中，i＝1,2,…,N，Li为第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离，B为所述多轴车辆的宽度。
本发明还提供一种多轴车辆，其中，该多轴车辆包括本发明所述的多轴转向系统。
通过上述技术方案，本发明的电控液压转向装置包括电机、换向阀和转向液压缸，该电机带动换向阀的阀芯的位置切换，使得转向液压缸的有杆腔或无杆腔进油，以控制转向液压缸的活塞运动，进而反向带动换向阀的阀芯运动以封闭换向阀的油孔，使得主油泵不再向转向液压缸的有杆腔或无杆腔供油，从而使得转向液压缸的活塞停止运动。这样，该电控液压转向装置自身具有闭环控制功能，因此本发明的多轴转向系统只需要设置为简单的开环控制系统，结构简单并且能够实现对多轴车辆的准确的转向控制。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据现有技术的电控液压转向的工作原理示意图；
图2是根据本发明优选实施方式的多轴转向系统的工作原理示意图；
图3是根据本发明优选实施方式的多轴转向系统的示意图；
图4是根据本发明优选实施方式的电控液压转向装置的示意图；
图5是根据本发明优选实施方式的八字转向模式的各车轮转向示意图；
图6是根据本发明优选实施方式的直行模式的各车轮转向示意图；
图7是根据本发明优选实施方式的斜行模式的各车轮转向示意图；
图8是根据本发明优选实施方式的横行模式的各车轮转向示意图；
图9是根据本发明优选实施方式的原地中心旋转模式的各车轮转向示意图；
图10是根据本发明优选实施方式的后轴转向模式的各车轮转向示意图。
附图标记说明
1电子控制单元；2主油泵；31电机；32换向阀；321阀芯；322阀体；33转向液压缸；331无杆腔；332有杆腔；333螺杆；334第一螺母；335活塞；336活塞杆；337第二螺母；4限流阀；5高压过滤器；6应急阀；7应急泵；8电子转向盘；9模式选择装置；10发动机
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词应当结合多轴车辆的实际结构和附图所示理解。
本发明提供一种用于多轴车辆的多轴转向系统，该多轴车辆从前到后包括N个车桥，N为大于2的整数，其中，该多轴转向系统包括电子控制单元1、电控液压转向装置和主油泵2，所述多轴车辆的每个车轮上分别安装有一个该电控液压转向装置以控制该车轮的转向，
该电控液压转向装置包括电机31、换向阀32和转向液压缸33，该电子控制单元1分别向每个所述电控液压转向装置的电机发送控制信号并根据该控制信号控制所述电机31的旋转和停止，所述电机31能够带动该换向阀32的阀芯321在第一位置和第二位置之间运动，所述转向液压缸33的活塞335与所述阀芯321连接，
当所述电机31带动所述阀芯321运动到所述第一位置时，所述主油泵2通过进油管路与所述转向液压缸33的无杆腔331之间导通，所述转向液压缸33的活塞带动所述阀芯321朝向所述第二位置的方向运动直至所述主油泵2与所述转向液压缸33的无杆腔331之间截止；
当所述电机31带动所述阀芯321运动到所述第二位置时，所述主油泵2通过该进油管路与所述转向液压缸33的有杆腔332之间导通，所述转向液压缸33的活塞带动所述阀芯321朝向所述第一位置的方向运动直至所述主油泵2与所述转向液压缸33的有杆腔332之间截止。
本发明的多轴车辆通常指车桥的数量大于2的车辆，这种多轴车辆的车身较长，因此转向控制比较复杂，通常需要根据驾驶员输入的转向角度分别对各个车轮进行相应的转向控制，从而尽可能使多轴车辆在转向过程中各个车轮与底面之间为滚动摩擦而无滑移现象发生。
如图1所示，本发明的多轴转向系统包括电机31、换向阀32和转向液压缸33，其中，电机31优选地采用步进电机，并且该电机31与换向阀32的阀芯321连接从而驱动该阀芯321沿阀体322平移，如图2所示，该电机31带动阀芯321沿阀体322左右平移。优选地，所述电机31的输出轴通过连接键与所述阀芯321连接。
如图2所示，该换向阀32为二位四通换向阀，其中换向阀32的进油口P与主油泵2之间通过进油管路连通，出油口T与油箱通过回油管路连通，第一工作油口A与转向液压缸33的有杆腔332连通，第二工作油口B与转向液压缸33的无杆腔331连通。发动机10驱动主油泵2对转向液压缸33供油。
当电机31带动阀芯321沿阀体322运动时，阀芯321在第一位置和第二位置之间运动，并且转向液压缸33的活塞335与换向阀32的阀芯321之间连接：
当阀芯321在如图2所示的位于阀体322的左侧的第一位置时，进油口P与第二工作油口B连通，此时主油泵2通过进油管路和换向阀32向转向液压缸33的无杆腔331内注油，转向液压缸33的活塞335向右移动，并相应地带动阀芯321向右移动，即朝向位于阀体322的右侧的第二位置移动，使得进油口P与第二工作油口B之间连通的阀口逐渐关小，该阀芯321运动到将该阀口完全关闭的位置时，进油口P和第二工作油口B完全断开，此时活塞335停止运动；
当阀芯321在如图2所示的位于阀体322的右侧的第二位置时，进油口P与第一工作油口A连通，此时主油泵2通过进油管路和换向阀32向转向液压缸33的有杆腔332内注油，转向液压缸33的活塞335向左移动，并相应地带动阀芯321向左移动，即朝向位于阀体322的左侧的第一位置移动，使得进油口P与第一工作油口A之间的连通的阀口逐渐关小，该阀芯321运动到将该阀口完全关闭的位置时，进油口P和第一工作油口A安全断开，此时活塞335停止运动。
从以上描述可见，本发明的电控液压转向装置本身具有闭环控制的功能，即当有杆腔或无杆腔充油以使活塞335运动时，活塞335会带动换向阀32的阀芯321反向运动，从而使得换向阀32内部的阀口关闭以停止对转向液压缸33注油，转向液压缸33的活塞335因此通过电控液压转向装置自身的内部的闭环控制结构而停止运动。
为了实现上述控制，优选地，所述换向阀32设置在所述转向液压缸33的无杆腔的一侧。一方面能够避免干扰转向液压缸33的活塞杆336的伸缩，另一方面，换向阀32应当设置为阀芯321的第一位置远离转向液压缸33且此时主油泵2与无杆腔331连通，阀芯321的第二位置靠近转向液压缸33且此时主油泵2与有杆腔332连通。
通过上述技术方案，该电控液压转向装置自身具有闭环控制功能，因此本发明的多轴转向系统只需要设置为简单的开环控制系统，结构简单，成本较低，还能够实现对多轴车辆的准确的转向控制，
优选地，所述电控液压转向装置还包括螺杆333，该螺杆333能够绕所述螺杆333的中心轴线旋转且沿该中心轴线的长度方向固定，
所述螺杆333的一端固定地连接有第一螺母334并与该第一螺母334共同旋转，所述阀芯321包括螺杆部，该螺杆部与所述第一螺母334螺纹配合，
所述转向液压缸33的活塞335上形成有通孔，所述转向液压缸33的活塞杆336上形成有空腔，该通孔与该空腔相连通，所述活塞335的通孔中设置有第二螺母337，该第二螺母与所述活塞335共同做直线运动，
所述螺杆333的另一端穿入所述活塞335的通孔中的所述第二螺母337并延伸到所述活塞杆336的空腔中，且所述螺杆333与所述第二螺母337之间螺纹配合。
本优选实施方式示例性地提供了一种电控液压转向装置中转向液压缸33的活塞335与换向阀32的阀芯321之间的连接方式。
本发明中，螺杆333与第二螺母337组成的螺旋副，具体可以是滚珠丝杆、滑动丝杆或其它螺旋传动形式。
其中，螺杆333和第一螺母334固定地连接并共同旋转，该螺杆333的一端穿过活塞335上的通孔并在活塞杆336的空腔中延伸。这样，螺杆333一端通过活塞335的通孔中的第二螺母337而与活塞335连接，另一端通过第一螺母334与阀芯321的螺杆部的配合而与阀芯321连接。
当有杆腔332或无杆腔331充油而导致活塞335移动时，由于螺杆333沿该中心轴线的长度方向固定，因此第二螺母337与螺杆333之间相对地旋转，并通过第一螺母334与阀芯321的螺杆部的旋转而带动阀芯321反向地运动以封闭换向阀32内部的阀口。
如图2所示为本发明根据上述优选实施方式的工作原理的示意图，根据上文所述的螺杆333与第二螺母337之间的连接关系，即可以实现：当所述电机31带动所述阀芯321运动到所述第一位置时，所述主油泵2通过进油管路与所述转向液压缸33的无杆腔331之间导通，所述转向液压缸33的活塞带动所述阀芯321朝向所述第二位置的方向运动直至所述主油泵2与所述转向液压缸33的无杆腔331之间截止；当所述电机31带动所述阀芯321运动到所述第二位置时，所述主油泵2通过该进油管路与所述转向液压缸33的有杆腔332之间导通，所述转向液压缸33的活塞带动所述阀芯321朝向所述第一位置的方向运动直至所述主油泵2与所述转向液压缸33的有杆腔332之间截止。
优选地，所述第一螺母334、所述螺杆333、所述第二螺母337和所述阀芯321的螺杆部的螺纹设置为：
当所述电机31带动所述阀芯321远离所述转向液压缸运动到所述第一位置时(即所述电机31带动所述阀芯321向图2所示的左侧移动时)，所述转向液压缸的活塞335和所述第二螺母337向有杆腔一侧运动，所述螺杆333旋转并带动所述第一螺母334旋转，所述阀芯321的螺杆部相对于所述第一螺母334旋入以带动所述阀芯321向所述转向液压缸33运动直至使所述主油泵2与所述转向液压缸33的无杆腔331不连通；
当所述电机31带动所述阀芯321朝向所述转向液压缸运动到所述第二位置时，所述转向液压缸的活塞335和所述第二螺母337向无杆腔一侧运动，所述螺杆333旋转并带动所述第一螺母334旋转，所述阀芯321的螺杆部相对于所述第一螺母334旋出以带动所述阀芯321远离所述转向液压缸33运动直至使所述主油泵2与所述转向液压缸33的有杆腔332不连通。
需要说明的是，以上仅例举了一种电控液压转向装置的一种优选实施方式，本发明并不限于此，现有技术中任意一种适用的结构都能够应用与本发明中。
在本发明的多轴转向系统中，电子控制单元1与电控液压转向装置的电机31(电控部分)连接，主油泵2与电控液压转向装置的转向液压缸33(液压部分)相连。
在该多轴转向系统中的电气系统部分，驾驶员输入的转向信号以及车辆的其他相关状态信号输入到电子控制单元1，并通过该电子控制单元1产生各个车轮的转角控制信号并根据各个车轮的转角控制信号控制各个车轮的电控液压装置的电机31的转速和转角。
在该多轴转向系统中的液压系统部分，在换向阀32的控制下使得主油泵2与转向液压缸33的有杆腔332或无杆腔331连通。在主油泵2与转向液压缸33之间可以连接其他液压元件以使得液压系统性能更加稳定。
优选地，所述多轴转向系统还包括限流阀4，所述主油泵2通过该限流阀4连接至所述转向液压缸，该限流阀4能够使得液压管路中的液压油的流量稳定，以保证多轴转向系统的安全。优选地，所述多轴转向系统还包括高压过滤器5，所述主油泵2通过该高压过滤器5连接至所述转向液压缸，该高压过滤器5能够过滤液压油，以保证液压油的清洁度，提高液压元件的使用寿命和液压系统的可靠性。
因此，在多轴转向系统的液压系统部分中，优选地，液压油从主油泵2的出油口输出后首先经过高压过滤器5，然后在进入限流阀4，
优选地，所述主油泵2包括相互串联的两个。串联的两个主油泵2在液压系统中通常可以在限流阀4之后进行合流，并一起为转向液压缸33提供动力，该串联双泵能够保证当任意一个主油泵2发生故障时系统仍然能够正常工作。
优选地，所述多轴转向系统还包括应急阀6和应急泵7，该应急阀6包括两个进油口和一个出油口，该两个进油口分别与所述主油泵2和该应急泵7连接，该出油口与所述转向液压缸33连接。
在本优选实施方式中，为了避免主油泵2发生故障时对多轴车辆转向安全性带来的影响，在多轴转向系统中增加应急阀6和应急泵7。在上文所述的优选实施方式的基础上，在液压油经过限流阀4之后合流并进入应急阀6，在主油泵2正常工作时，应急泵7处于卸载状态，实现节能。并且在主油泵2发生故障时(在两个主油泵串联的情况下，两个主油泵2均发生故障时)，该应急阀6能够打开应急回路，此时应急泵7通过应急阀6向转向液压缸33供油。
优选地，所述多轴转向系统还包括与所述电子控制单元1连接的电子转向盘8和模式选择装置9，所述模式选择装置9用于选择所述多轴车辆的行驶模式并传送到所述电子控制单元1。
在本优选实施方式中，该电子转向盘8给出转向的方向和其中一个车桥的转向内侧车轮的转向角度。而且，由于多轴车辆通常具有多个转向行驶模式，不同模式下具有不同的转向中心，而且电子转向盘8给出的转角所对应的车轮也与该转向行驶模式相对应，因此需要根据该转向行驶模式和电子转向盘8给出的转角来确定各个车桥的各个车轮的转角值。
此外，该多轴转向系统还可以包括例如车速传感器等其他检测装置，用于检测车辆行驶的各种参数并传送到电子控制单元1，电子控制单元1综合车辆行驶的各项参数对车辆的转向进行控制，例如对各个车轮的转角进行相应地修正和调整。
优选地，当所述多轴车辆处于八字转向模式时，所述电子转向盘8向所述电子控制单元1输入所述第一车桥的转向内侧车轮的转角信号θ11，所述多轴车辆的前后对称中心线为转向中心线，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角
第i车桥的转向外侧车轮的转向角
其中，i＝2,3,…,N，Li为第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离，B为所述多轴车辆的宽度。
如图3所示，此时的多轴车辆的转向中心线为前后对称中心线，转向中心位于该转向中心线上。由于本优选实施方式的转向角计算公式中涉及到第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离Li，对于多轴车辆来说，如果其中第i车桥位于该转向中心线上，那么这个车桥到该转向中心线的距离Li就为0，根据上述公式θi1的值为0度，cotθi1为无穷大，因此θi2也为0。因此，上述公式能够应用与八字转向模式下的多轴车辆的各个车轮的转向角的计算。
优选地，如图4所示，当所述多轴车辆处于直行模式时，所述多轴车辆的各个车轮的转向角均为0度，此时车辆向前或向后沿直线行驶并无转向。
优选地，如图5所示，当所述多轴车辆处于斜行模式时，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角θi1＝θ11，
第i车桥的转向外侧车轮的转向角θi2＝θ11。
此时，多轴车辆保持车身姿态不变整体斜向前方行驶。
优选地，如图6所示，当所述多轴车辆处于横行模式时，所述多轴车辆的各个车轮的转向角均为90度。
此时，多轴车辆保持车身姿态不变整体横向向左或向右行驶。
优选地，如图7所示，当所述多轴车辆处于原地中心旋转模式时，所述电子转向盘8向所述电子控制单元1输入所述第一车桥的转向内侧车轮的转角信号θ11，所述多轴车辆的前后对称中心线为转向中心线，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角
第i车桥的转向外侧车轮的转向角
其中，i＝2,3,…,N，Li为第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离，B为所述多轴车辆的宽度。
此时，多轴车辆的转向中心位于转向中心线上且位于车辆的中心。由于本优选实施方式的转向角计算公式中涉及到第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离Li，对于多轴车辆来说，如果其中第i车桥位于该转向中心线上，那么这个车桥到该转向中心线的距离Li就为0，根据上述公式θi1的值为0度，cotθi1为无穷大，因此θi2也为0。因此，上述公式能够应用与原地中心旋转模式下的多轴车辆的各个车轮的转向角的计算。
优选地，当所述多轴车辆处于前轴转向模式时，所述电子转向盘8向所述电子控制单元1输入所述第N车桥的转向内侧车轮的转角信号θN1，所述多轴车辆的第一车桥的转向轴为转向中心线，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角
第i车桥的转向外侧车轮的转向角
其中，i＝1,2,…,N，Li为第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离，B为所述多轴车辆的宽度。
当多轴车辆处于前轴转向模式时，前桥(即第一车桥)两侧车轮的转向角为0，此时电子转向盘8输入的转角信号为后桥(即第N车桥)的转向内侧车轮的转向角。
由于本优选实施方式的转向角计算公式中涉及到第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离Li，对于多轴车辆来说，第一车桥位于该转向中心线上，那么第一车桥到该转向中心线的距离L1就为0，根据上述公式θ11的值为0度，cotθ11为无穷大，因此θ12也为0。因此，上述公式能够应用与前轴转向模式下的多轴车辆的各个车轮的转向角的计算。
优选地，如图8所示，所述多轴车辆处于后轴转向模式时，所述电子转向盘8向所述电子控制单元1输入所述第一车桥的转向内侧车轮的转角信号θ11，所述多轴车辆的第N车桥的转向轴为转向中心线，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角
第i车桥的转向外侧车轮的转向角
其中，i＝1,2,…,N，Li为第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离，B为所述多轴车辆的宽度。
当多轴车辆处于后轴转向模式时，后桥(即第N车桥)两侧车轮的转向角为0，此时电子转向盘8输入的转角信号为前桥(即第一车桥)的转向内侧车轮的转向角。
由于本优选实施方式的转向角计算公式中涉及到第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离Li，对于多轴车辆来说，第N车桥位于该转向中心线上，那么第N车桥到该转向中心线的距离LN就为0，根据上述公式θN1的值为0度，cotθN1为无穷大，因此θN2也为0。因此，上述公式能够应用与后轴转向模式下的多轴车辆的各个车轮的转向角的计算。
本发明还提供一种多轴车辆，其中，该多轴车辆包括本发明所述的多轴转向系统。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (13)
1.一种用于多轴车辆的多轴转向系统，该多轴车辆从前到后包括N个车桥，N为大于2的整数，其特征在于，该多轴转向系统包括电子控制单元(1)、电控液压转向装置和主油泵(2)，所述多轴车辆的每个车轮上分别安装有一个该电控液压转向装置以控制该车轮的转向，
该电控液压转向装置包括电机(31)、换向阀(32)和转向液压缸(33)，该电子控制单元(1)分别向每个所述电控液压转向装置的电机(31)发送控制信号并根据该控制信号控制所述电机(31)的旋转和停止，所述电机(31)能够带动该换向阀(32)的阀芯(321)在第一位置和第二位置之间运动，所述转向液压缸(33)的活塞(335)与所述阀芯(321)连接，
当所述电机(31)带动所述阀芯(321)运动到所述第一位置时，所述主油泵(2)通过进油管路与所述转向液压缸(33)的无杆腔(331)之间导通，所述转向液压缸(33)的活塞(335)带动所述阀芯(321)朝向所述第二位置的方向运动直至所述主油泵(2)与所述转向液压缸(33)的无杆腔(331)之间截止；
当所述电机(1)带动所述阀芯(321)运动到所述第二位置时，所述主油泵(2)通过该进油管路与所述转向液压缸(33)的有杆腔(332)之间导通，所述转向液压缸(33)的活塞(335)带动所述阀芯(321)朝向所述第一位置的方向运动直至所述主油泵(2)与所述转向液压缸(33)的有杆腔(332)之间截止。
2.根据权利要求1所述的多轴转向系统，其特征在于，所述电控液压转向装置还包括螺杆(333)，该螺杆(333)能够绕所述螺杆(333)的中心轴线旋转且沿该中心轴线的长度方向固定，
所述螺杆(333)的一端固定地连接有第一螺母(334)并与该第一螺母(334)共同旋转，所述换向阀(32)设置在所述转向液压缸(33)的无杆腔的一侧，且所述阀芯(321)包括螺杆部，该螺杆部与所述第一螺母(334)螺纹配合，
所述转向液压缸(33)的活塞(335)上形成有通孔，所述转向液压缸(33)的活塞杆(336)上形成有空腔，该通孔与该空腔相连通，所述活塞(335)的通孔中设置有第二螺母(337)，该第二螺母(337)与所述活塞(335)共同做直线运动，
所述螺杆(333)的另一端穿入所述活塞(335)的通孔中的所述第二螺母(337)并延伸到所述活塞杆(336)的空腔中，且所述螺杆(333)与所述第二螺母(337)之间螺纹配合。
3.根据权利要求2所述的多轴转向系统，其特征在于，所述第一螺母(334)、所述螺杆(333)、所述第二螺母(337)和所述阀芯(321)的螺杆部的螺纹设置为：
当所述电机(31)带动所述阀芯(321)远离所述转向液压缸运动到所述第一位置时，所述转向液压缸的活塞(335)和所述第二螺母(337)向有杆腔一侧运动，所述螺杆(333)旋转并带动所述第一螺母(334)旋转，所述阀芯(321)的螺杆部相对于所述第一螺母(334)旋入以带动所述阀芯(321)向所述转向液压缸(33)运动直至使所述主油泵(2)与所述转向液压缸(33)的无杆腔(331)不连通；
当所述电机(31)带动所述阀芯(321)朝向所述转向液压缸运动到所述第二位置时，所述转向液压缸的活塞(335)和所述第二螺母(337)向无杆腔一侧运动，所述螺杆(333)旋转并带动所述第一螺母(334)旋转，所述阀芯(321)的螺杆部相对于所述第一螺母(334)旋出以带动所述阀芯(321)远离所述转向液压缸(33)运动直至使所述主油泵(2)与所述转向液压缸(33)的有杆腔(332)不连通。
4.根据权利要求1所述的多轴转向系统，其特征在于，所述多轴转向系统还包括限流阀(4)，所述主油泵(2)通过该限流阀(4)连接至所述转向液压缸。
5.根据权利要求1所述的多轴转向系统，其特征在于，所述多轴转向系统还包括高压过滤器(5)，所述主油泵(2)通过该高压过滤器(5)连接至与所述转向液压缸。
6.根据权利要求1所述的多轴转向系统，其特征在于，所述多轴转向系统还包括应急阀(6)和应急泵(7)，该应急阀(6)包括两个进油口和一个出油口，该两个进油口分别与所述主油泵(2)和该应急泵(7)连接，该出油口与所述转向液压缸(33)连接，所述主油泵(2)包括相互串联的两个。
7.根据权利要求1所述的多轴转向系统，其特征在于，所述多轴转向系统还包括与所述电子控制单元(1)连接的电子转向盘(8)和模式选择装置(9)，所述模式选择装置(9)用于选择所述多轴车辆的行驶模式并传送到所述电子控制单元(1)。
8.根据权利要求7所述的多轴转向系统，其特征在于，当所述多轴车辆处于八字转向模式时，所述电子转向盘(8)向所述电子控制单元(1)输入所述第一车桥的转向内侧车轮的转角信号θ11，所述多轴车辆的前后对称中心线为转向中心线，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角
第i车桥的转向外侧车轮的转向角
其中，i＝1,2,…,N，Li为第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离，B为所述多轴车辆的宽度。
9.根据权利要求7所述的多轴转向系统，其特征在于，当所述多轴车辆处于斜行模式时，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角θi1＝θ11，
第i车桥的转向外侧车轮的转向角θi2＝θ11，
其中，i＝1,2,…,N。
10.根据权利要求7所述的多轴转向系统，其特征在于，当所述多轴车辆处于原地中心旋转模式时，所述电子转向盘(8)向所述电子控制单元(1)输入所述第一车桥的转向内侧车轮的转角信号θ11，所述多轴车辆的前后对称中心线为转向中心线，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角
第i车桥的转向外侧车轮的转向角
其中，i＝1,2,…,N，Li为第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离，B为所述多轴车辆的宽度。
11.根据权利要求7所述的多轴转向系统，其特征在于，当所述多轴车辆处于前轴转向模式时，所述电子转向盘(8)向所述电子控制单元(1)输入所述第N车桥的转向内侧车轮的转角信号θN1，所述多轴车辆的第一车桥的转向轴为转向中心线，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角
第i车桥的转向外侧车轮的转向角
其中，i＝1,2,…,N，Li为第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离，B为所述多轴车辆的宽度。
12.根据权利要求7所述的多轴转向系统，其特征在于，所述多轴车辆处于后轴转向模式时，所述电子转向盘(8)向所述电子控制单元(1)输入所述第一车桥的转向内侧车轮的转角信号θ11，所述多轴车辆的第N车桥的转向轴为转向中心线，
第i车桥的转向内侧车轮的转向角
第i车桥的转向外侧车轮的转向角
其中，i＝1,2,…,N，Li为第i车桥的转向轴到所述多轴车辆的转向中心线的距离，B为所述多轴车辆的宽度。
13.一种多轴车辆，其特征在于，该多轴车辆包括上述权利要求1-12中任意一项所述的多轴转向系统。
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