用半整体式液压助力转向器实现汽车前后桥同时转向

王贵

(江门市兴江转向器有限公司，广东江门 529030)



用半整体式液压助力转向器实现汽车前后桥同时转向

王贵

(江门市兴江转向器有限公司，广东江门 529030)

针对传统前后桥转向机构复杂、零部件数量多、电子元器件可靠性差等问题，介绍了用半整体式液压助力转向器实现多桥汽车前后桥转向的新方法，重点介绍了半整体式液压助力转向器的改造及该方法的优势。

多桥汽车；半整体式液压助力转向器；前后桥同时转向

0　引言

大吨位的工程车、特种车由于需要支撑的质量或长度方面的原因，往往设计为多桥形式，其转向桥一般在二桥以上，更多的能达到五桥，各转向桥的转动方向也不尽相同，非转向桥前面的一般设计为同向，而后面的设计为逆向，这样可以有效减小转弯半径，使车辆容易就位，改善多桥车低速转向时的操纵轻便性和机动性。

根据文献提供的资料，实现多桥转向的方法目前有4种，即机械式多桥转向系统、全液压式多桥转向系统、电控电动式多桥转向系统、电控液压式多桥转向系统。这4种方式虽然在实际应用中都广泛存在，但在多桥车的后桥转向系统中却应用很少，原因在于：机械式杆系太长，布置困难；全液压式通过流量阀来控制液压缸的速度、方向及位置，准确度较差，且没有路感；电控电动式全部由电机助力，不适用大吨位车桥；电控液压式采用电控单元、控制阀及传感器等元器件，成本高且可靠性难以保证。基于上述原因，作者尝试在全液压多桥转向系统的基础上，改造传统半整体式液压助力转向器，开发出一种新型的多桥车前后桥转向系统，并成功应用于五桥车的第一桥、第二桥及后桥转向。以下是这种新方法的详细介绍。

1　传统的半整体式液压助力转向器结构和特点

图1所示为传统的半整体式液压助力转向器结构。

传统的半整体式液压助力转向器是一种普遍应用的成熟产品，主要用于大吨位轮式起重机、多桥特种车上，控制第一、第二或更多转向桥的转向；由转向控制阀、机械转向器和转向助力缸三大部分组成，转向控制阀与机械转向器装配在一起，转向时轮胎阻力与转向控制阀的关闭角度形成曲线对应关系，保证转向时的路感。

其优势在于：控制阀为滑阀结构，通过的流量大，可以同时带动多个助力缸工作，同时路感强度好，多应用在前桥转向系统中；由于车身过长等原因，用于控制后桥转向时需要设计很长的杆系来保证转向联动，因此在后桥转向系统中基本没有应用。

2　半整体式液压助力多桥转向系统概述

为实现特种车转弯半径小、转向方便的需求，作者利用半整体式液压助力转向器和全液压转向器各自的特点，设计由半整体式液压助力转向器控制前桥转向，而由全液压转向器控制后桥转向，同时为保证前后桥转向的同步性，对半整体式液压助力转向器进行了改进，在其尾部增加输出螺杆，与全液压转向器联结，由半整体式液压助力转向器控制前桥转向，全液压转向器控制后桥转向。系统方案见图2。

当转动方向盘时，角转向器带动半整体式液压助力转向器的输入轴转动，由于半整体式液压助力转向器的输出轴通过转向垂臂及拉杆与前桥联结，前桥负荷大导致输入轴转不动，继续施加力矩在方向盘上，此时半整体式液压助力转向器中的控制阀打开，系统产生高压，高压油进入前桥助力缸，推动活塞移动，前桥开始转向；与此同时，半整体式液压助力转向器尾部的输出螺杆带动全液压转向器转动将高压油分配到后桥助力缸，推动后桥开始转向。

3　后桥转向角度控制

全液压转向器的特点为输出流量与方向盘的转动圈数成正比关系，即方向盘转角与进入后桥助力缸的油量成正比。根据后桥负荷选择合适的助力缸，确定其活塞腔面积和行程，设定方向盘转角一定的情况下，再根据前后轮的转弯半径，准确计算出后轮转角，结合已选择的助力缸计算出全液压转向器的排量，选择合适的全液压转向器，这样就可以控制后桥转向角度。

4　半整体式液压助力转向器的改造

为联结全液压转向器实现后桥转向，需对半整体式液压助力转向器结构进行改造。改造后的半整体式液压助力转向器结构见图3。

从改进前后的结构对比可以看出：增加了输出螺杆、连接体及轴承，同时加长了活塞及螺旋滚道，这些改动主要是将活塞的直线运动变为输出螺杆的旋转运动，同时保证输出螺杆的旋转与输入轴的同步，而输出螺杆的花键又与全液压转向器联结，从而带动全液压转向器转动。

5　结束语

开发的多桥车前后桥转向系统具有以下优点：

(1)与机械式相比，避免了长杆系的应用，节省底盘布置空间。

(2)与电控式相比，不用比例阀、电磁阀、控制器类元器件，安全可靠。

(3)与全液压式相比，有明显的路感。

(4)前后桥转向同步进行，不存在滞后现象。

(5)制造成本低，维护方便。

自2014年8月产品设计以来，该产品已经成功应用于汽车轮式起重机130K的转向系统上，完全满足用户的要求。

【1】张元胤，罗小虹，王东华.后桥主动转向系统及其在全路面汽车起重机上的应用[J].工程机械,2010,4(4):49-51.

【2】高秀华，张春秋，李炎亮，等.多轮转向系统转向控制模式综述[J].起重运输机械,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

王贵，男，本科，从事汽车动力转向器的设计开发工作。E-mail：wanggui0750@163.com。