独立悬架系统和工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种独立悬架系统和工程机械。

背景技术

随着对车辆行驶平顺性和越野性能要求的提高，独立悬架技术在对越野性能要求较高的多轴轮式重载车辆上逐渐被推广应用。与非独立悬架相比，独立悬架系统具有簧下质量小的特点，悬架受到的冲击载荷小，左右转向轮没有交互影响，可有效减少车身的倾斜和振动。公路行驶时，匹配独立悬架的车辆表现出优良的K-C悬架动力学特性，轮胎受力好，具有大转向角度特性等等。

相关技术中，独立悬架系统存在部件数量多、占用空间大，重量重，结构相对复杂等问题。

发明内容

本发明实施例提供一种独立悬架系统和工程机械，用于缓解独立悬架系统部件数量多的问题。

根据本发明的第一个方面，提供一种独立悬架系统，包括：

油缸，所述油缸包括：

壳体；

活塞杆，可移动地设于所述壳体内；

第一活塞，连接于所述活塞杆，并位于所述壳体内；和

连接件，部分部位设于所述壳体内，所述连接件相对于所述壳体可转动地设置；

其中，所述活塞杆和所述第一活塞被配置为同步相对于所述壳体运动，所述第一活塞被配置为驱动所述连接件相对于所述壳体转动；

传动机构，连接于所述连接件；和

轮毂安装部，连接于所述传动机构。

在一些实施例中，所述连接件包括啮合齿，所述第一活塞设有齿条，所述啮合齿和所述齿条相互啮合。

在一些实施例中，所述第一活塞的两端分别对应与所述壳体的两端部之间形成有第一液压腔和第二液压腔，所述第一液压腔和所述第二液压腔被配置为可选择性地通入液压油，以驱动所述第一活塞和所述活塞杆同步相对于所述壳体运动。

在一些实施例中，所述壳体包括位于所述第一活塞的径向一侧的容纳部，所述容纳部被配置为容纳所述连接件的部分部位，且所述容纳部的内壁与所述连接件之间具有间隙。

在一些实施例中，所述壳体内设有液压腔，所述容纳部与所述液压腔连通。

在一些实施例中，所述油缸还包括锁止机构，所述锁止机构设于所述壳体内，且被配置为使所述第一活塞保持在第一预设位置。

在一些实施例中，所述锁止机构包括活塞组件和液压腔，所述活塞组件与所述第一活塞沿所述活塞杆的轴向间隔设置，所述液压腔被配置为其内的液压力可调，以调节所述液压腔对所述活塞组件的作用力，使所述活塞组件保持在第二预设位置，进而使所述第一活塞保持在第一预设位置。

在一些实施例中，所述液压腔包括：

第三液压腔，设于所述活塞组件靠近所述第一活塞的一侧；和

第四液压腔，设于所述活塞组件远离所述第一活塞的一侧。

在一些实施例中，所述活塞组件包括：

第二活塞，连接于所述活塞杆；

第三活塞，相对于所述活塞杆可动地设于所述第二活塞的一侧，所述第三液压腔的液压力作用于所述第三活塞，所述第三活塞被配置为可推动所述活塞杆移动；和

第四活塞，相对于所述活塞杆可动地设于所述第二活塞的远离所述第三活塞的一侧，所述第四液压腔的液压力作用于所述第四活塞，所述第四活塞被配置为可推动所述活塞杆移动。

在一些实施例中，所述锁止机构还包括限位台，所述限位台设于所述壳体的内壁，且位于所述第三活塞和所述第四活塞之间；在所述第三液压腔的液压力作用于所述第三活塞，使所述第三活塞抵顶所述限位台，所述第四液压腔的液压力作用于所述第四活塞，使所述第四活塞抵顶所述限位台时，所述第二活塞同时与所述第三活塞和所述第四活塞抵接，此时所述活塞组件位于所述第二预设位置。

在一些实施例中，所述第三活塞与所述第四活塞之间形成第五液压腔，所述第二活塞位于所述第五液压腔。

在一些实施例中，所述油缸还包括挡块，所述挡块设于所述壳体内，且将所述壳体分隔为第一空间和第二空间，所述活塞杆可滑动地穿过所述挡块，且所述活塞杆的第一部位位于所述第一空间，第二部位位于所述第二空间，所述第一活塞位于所述第一空间，所述锁止机构位于所述第二空间。

在一些实施例中，所述第一活塞远离所述挡块的一端与所述壳体的端部之间形成第一液压腔，所述第一活塞靠近所述挡块的一端与所述挡块之间形成第二液压腔；所述活塞组件靠近所述挡块的一端与所述挡块之间形成第三液压腔，所述活塞组件远离所述挡块的一端与所述壳体的端部之间形成第四液压腔。

在一些实施例中，所述传动机构包括：

第一转向节臂，所述连接件设于所述第一转向节臂的第一端；

第一拉杆，所述第一拉杆的第一端连接于所述第一转向节臂的第二端；和

第二转向节臂，所述第二转向节臂的第一端连接于所述第一拉杆的第二端，所述第二转向节臂的第二端连接于所述轮毂安装部。

在一些实施例中，独立悬架系统还包括检测装置，所述检测装置用于检测所述连接件相对于所述壳体转动的角度。

在一些实施例中，独立悬架系统包括两个所述油缸、两个所述传动机构和两个所述轮毂安装部，每个油缸对应通过一传动机构连接一轮毂安装部。

在一些实施例中，独立悬架系统还包括第二拉杆，所述第二拉杆连接两个所述传动机构。

根据本发明的第二个方面，提供一种工程机械，其包括上述的独立悬架系统。

基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

在一些实施例中，独立悬架系统包括油缸，油缸包括壳体、第一活塞、连接件和活塞杆。连接件与第一活塞配合，在第一活塞在活塞杆的带动作用下相对于壳体运动时，第一活塞可以驱动连接件相对于壳体转动，以便于驱动与连接件连接的传动机构发生转动。本发明实施例将用于与传动机构连接的连接件与油缸集成在一起，提高了部件的集成程度，在与传动机构连接时可以简化活塞与连接件之间的连接步骤，提高装配效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明一些实施例提供的第一独立悬架系统的示意图。

图2为根据本发明一些实施例提供的第一油缸的结构示意图。

图3为根据本发明一些实施例提供的第一独立悬架系统处于左转状态的结构示意图。

图4为根据本发明一些实施例提供的第一独立悬架系统处于右转状态的结构示意图。

图5为根据本发明一些实施例提供的第二独立悬架系统的示意图。

图6为根据本发明一些实施例提供的第二油缸的结构示意图。

图7为根据本发明一些实施例提供的第二油缸的活塞杆向左运动的结构示意图。

图8为根据本发明一些实施例提供的第二油缸的活塞杆向右运动的结构示意图。

图9为根据本发明一些实施例提供的第二独立悬架系统处于左转状态的结构示意图。

图10为根据本发明一些实施例提供的第二独立悬架系统处于右转状态的结构示意图。

图11为根据本发明一些实施例提供的设置检测装置的结构示意图。

图12为根据本发明一些实施例提供的第三独立悬架系统的示意图。

图13为根据本发明一些实施例提供的独立悬架系统的油缸通过支架固定的示意图。

图中标号说明如下：

1-油缸；11-第一油缸；12-第二油缸；

101-壳体；101a-第二壳体；101b-第一壳体；

102-第四活塞；103-第二活塞；104-第三活塞；

105-活塞杆；

106-挡块；

107-第一活塞；107a-齿条；

108-第一液压腔；108a-第一油口；

109-连接件；109a-啮合齿；109b-输出端；

110-第二液压腔；110a-第二油口；110b-盖帽；110c-第六油口；

111-第三液压腔；111a-第三油口；

112-第五液压腔；112a-第五油口；

113-第四液压腔；113a-第四油口；

114-端盖；

115-容纳部；

116-限位台；

2-传动机构；

201-第一转向节臂；202-第一拉杆；203-第二转向节臂；204-第三转向节臂；205-第四转向节臂；

3-轮毂安装部；

4-第二拉杆；

5-检测装置；

6-支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1和图2所示，一些实施例提供了一种独立悬架系统，其包括油缸1、传动机构2和轮毂安装部3。

油缸1包括壳体101、活塞杆105、第一活塞107和连接件109。

活塞杆105可移动地设于壳体101内；第一活塞107连接于活塞杆105，并位于壳体101内。连接件109的部分部位设于壳体101内，连接件109相对于壳体101可转动地设置。

其中，活塞杆105和第一活塞107被配置为同步相对于壳体101运动，第一活塞107被配置为驱动连接件109相对于壳体101转动。

传动机构2连接于连接件109。轮毂安装部3连接于传动机构2。

如图1所示，在本发明提供的油缸的一些实施例中，油缸包括壳体101、活塞杆105、第一活塞107和连接件109，活塞杆105可动地设于壳体101内，第一活塞107设于壳体101内并与活塞杆105连接，连接件109与第一活塞107相互配合，活塞杆105带动第一活塞107相对于壳体101运动以驱动连接件109相对于壳体101转动。连接件109通过传动机构2将转向动力传递给轮毂安装部3，以使轮毂安装部3上安装的转向轮转向。

在上述实施例中，油缸1包括与第一活塞107配合的连接件109，在第一活塞107在活塞杆105的带动作用下相对于壳体101运动时，第一活塞107可以驱动连接件109相对于壳体101转动，以便于驱动与连接件109连接的传动机构2发生转动。连接件109与油缸集成在一起，提高了部件的集成程度，连接件109与传动机构2连接时可以简化活塞与连接件之间的连接步骤，提高装配效率。

连接件109与第一活塞107之间的配合形式可以有多种选择。

在一些实施例中，连接件109包括啮合齿109a，第一活塞107设有齿条107a，啮合齿109a和齿条107a相互啮合。

连接件109与第一活塞107通过啮合齿109a和齿条107a相互配合，通过第一活塞107相对于壳体101的直线运动，可以实现连接件109相对于壳体101的转动。

如图2和图11所示，连接件109呈圆柱体形状，连接件109的第一端设有啮合齿109a，啮合齿109a与第一活塞107相互配合，啮合齿109a沿连接件109的旋转方向在周向布置一扇形段，啮合齿109a沿径向向外突出，连接件109的第一端位于壳体101的内部。连接件109的第一端，也就是输出端109b连接传动机构2。

在一些实施例中，连接件109可转动地安装在壳体101内。连接件109整体地位于壳体101的内部。

在另一些实施例中，连接件109部分地位于壳体101的内部，连接件109的输出端109b伸出壳体101并与传动机构2连接。

在一些实施例中，第一活塞107的两端分别对应与壳体101的两端部之间形成有第一液压腔108和第二液压腔110，第一液压腔108和第二液压腔110被配置为可选择性地通入液压油，以驱动第一活塞107和活塞杆105同步相对于壳体101运动。

在一些实施例中，壳体101包括位于第一活塞107的径向一侧的容纳部115，容纳部115被配置为至少容纳连接件109的部分部位，且容纳部115的内壁与连接件109之间具有间隙。这样可以在连接件109相对于壳体101转动时避免连接件109与壳体101发生碰磨。

在一些实施例中，壳体101内设有液压腔，容纳部115与液压腔连通，通过液压油对连接件109与第一活塞107之间的转动配合进行润滑，提高转动的顺畅性。

在一些实施例中，容纳部15设有油口，可以通过该油口向液压腔中通入液压油，在液压油进入液压腔之前会流经容纳部15的内部空间，利用液压油对连接件109与第一活塞107之间的转动配合进行润滑，提高转动的顺畅性。

在一些实施例中，如图6所示，油缸1还包括锁止机构，锁止机构设于壳体101内，且被配置为使第一活塞107保持在第一预设位置。第一预设位置为中位锁定位置。

可选地，该第一预设位置为第一活塞107的往复移动路线上的中间位置，通过锁止机构使第一活塞107在中位锁定，使油缸1具有中位锁定功能。

在一些实施例中，锁止机构包括活塞组件和液压腔，活塞组件与第一活塞107沿活塞杆105的轴向间隔设置，液压腔被配置为其内的液压力可调，以调节液压腔对活塞组件的作用力，使活塞组件保持在第二预设位置，进而使第一活塞107保持在第一预设位置。

在一些实施例中，活塞组件和液压腔被配置为使第一活塞107在第一位置和第二位置之间运动以及使第一活塞107保持在第一预设位置，第一预设位置位于第一位置和第二位置的中间。

第一活塞107在位于第一预设位置两侧的第一位置和第二位置之间运动，以第一预设位置作为中位参考位置，可以实现连接件109的转动和换向，并实现在中位位置的锁定。

在一些实施例中，液压腔包括第三液压腔111和第四液压腔113。

第三液压腔111设于活塞组件靠近第一活塞107的一侧。第四液压腔113设于活塞组件远离第一活塞107的一侧。

在一些实施例中，活塞组件包括第二活塞103、第三活塞104和第四活塞102。

第二活塞103连接于活塞杆105。

第三活塞104相对于活塞杆105可动地设于第二活塞103的一侧，第三液压腔111的液压力作用于第三活塞104，第三活塞104被配置为可推动活塞杆105移动。活塞杆105也可以推动第三活塞104移动。

第四活塞102相对于活塞杆105可动地设于第二活塞103的远离第三活塞104的一侧，第四液压腔113的液压力作用于第四活塞102，第四活塞102被配置为可推动活塞杆105移动。活塞杆105也可以推动第四活塞102移动。

在一些实施例中，锁止机构还包括限位台116，限位台116设于壳体101的内壁，且位于第三活塞104和第四活塞102之间。

在第三液压腔111的液压力作用于第三活塞104，使第三活塞104抵顶限位台116，第四液压腔113的液压力作用于第四活塞102，使第四活塞102抵顶限位台116时，第二活塞103同时与第三活塞104和第四活塞102抵接，此时活塞组件位于第二预设位置，第一活塞107位于第一预设位置。

在一些实施例中，第三活塞104与第四活塞102之间形成第五液压腔112，第二活塞103位于第五液压腔112。

在一些实施例中，油缸1还包括挡块106，挡块106设于壳体101内，且将壳体101分隔为第一空间和第二空间，活塞杆105可滑动地穿过挡块106，且活塞杆105的第一部位位于第一空间，第二部位位于第二空间，第一活塞107位于第一空间，锁止机构位于第二空间。

锁止机构包括活塞组件，活塞组件包括第二活塞103、第三活塞104和第四活塞102。第二活塞103与活塞杆105连接并设于第二空间内，第三活塞104可动地设于第二空间内并位于第一活塞107和第二活塞103之间，第四活塞102可动地设于第二空间内并位于第二活塞103的远离第三活塞104的一侧。

在一些实施例中，第一活塞107远离挡块106的一端与壳体101的端部之间形成第一液压腔108。第一活塞107靠近挡块106的一端与挡块106之间形成第二液压腔110。活塞组件靠近挡块106的一端与挡块106之间形成第三液压腔111，第三液压腔111位于第三活塞104的远离第二活塞103的一侧。活塞组件远离挡块106的一端与壳体101的端部之间形成第四液压腔113，第四液压腔113位于第四活塞102的远离第二活塞103的一侧。

在一些实施例中，壳体101为分体式结构，壳体101包括第一壳体101a和第二壳体101b，挡块106设于第一壳体101a和第二壳体101b之间，第一空间位于第一壳体101a内，第二空间位于第二壳体101b内。

在另一些实施例中，壳体101为一个整体式的壳体，挡块106设于壳体101的内部，以将壳体101的内部空间分隔为第一空间和第二空间。

在一些实施例中，如图1和图5所示，传动机构2包括第一转向节臂201、第一拉杆202和第二转向节臂203。

第一转向节臂201的第一端连接于连接件109，第一转向节臂201的第二端连接于第一拉杆202的第一端；第一拉杆202的第二端连接于第二转向节臂203的第一端，第二转向节臂203的第二端连接于轮毂安装部3。连接件109驱动第一转向节臂201转动，第一转向节臂201通过第一拉杆202驱动第二转向节臂203转动，第二转向节臂203驱动轮毂安装部3转动，进而驱动工程机械的转向轮转向。

在一些实施例中，如图11所示，独立悬架系统还包括检测装置5，检测装置5用于检测连接件109相对于壳体101转动的角度。检测装置5可以与控制装置信号连通，检测装置5检测到的转动角度可以发送至控制装置，以便控制装置对各个液压腔的油口开度进行控制。

可选地，检测装置5包括角度传感器，例如：光电式角度传感器。

在一些实施例中，如图1和图5所示，独立悬架系统包括两个油缸1、两个传动机构2和两个轮毂安装部3，每个油缸1对应通过一传动机构2连接一轮毂安装部3。

在一些实施例中，独立悬架系统还包括第二拉杆4，第二拉杆4连接两个传动机构2。

在一些实施例中，第二拉杆4的第一端连接其中一个传动机构2中的第一转向节臂201，第二拉杆的第二端连接另一个传动机构2中的第一转向节臂201。

第二拉杆2与第一转向节臂201的连接部位于第一转向节臂201的第一端与第二端之间。

在一些实施例中，独立悬架系统包括两个油缸1，两个油缸1的结构可以相同，也可以不同。

在一些实施例中，油缸1分为第一油缸11和第二油缸12。其中，第一油缸11不包括锁止机构，第一油缸11不具有中位锁定功能。第二油缸12包括锁止机构，第二油缸12具有中位锁定功能。

如图1所示，独立悬架系统中的两个油缸1可以为两个第一油缸11，即：两个油缸1均不具有中位锁定功能。

独立悬架系统中的两个油缸1也可以为两个第二油缸12(图中未示出)，即：两个油缸1均具有中位锁定功能。

如图5所示，独立悬架系统中的两个油缸1也可以一个为第一油缸11，另一个为第二油缸12。即：两个油缸1中的一个具有中位锁定功能。

在一些实施例中，如图12所示，独立悬架系统还包括第三转向节臂204和第四转向节臂205。两个油缸1中的至少一个油缸1的连接件9还连接于第三转向节臂204，第三转向节臂204连接于第四转向节臂205，第四转向节臂205用于与工程车辆中的方向盘、其他车桥，或者其他机械转向机构连接。

在一些实施例中，如图13所示，独立悬架系统还包括支架6，两个油缸1分别通过一支架6安装于工程车辆的车架的底部。

下面结合附图1至13对本发明提供的独立悬架系统的多个实施例的结构和工作过程进行说明：

如图1所示，在第一独立悬架系统中，第一独立悬架系统包括两个第一油缸11、两个传动机构2和两个轮毂安装部3。两个传动机构2之间通过第二拉杆4连接。传动机构2包括第一转向节臂201、第一拉杆202和第二转向节臂203。

每个第一油缸11通过一传动机构2连接于一轮毂安装部3。以其中一个第一油缸11、一传动机构2和一轮毂安装部3为例进行说明。

第一油缸11的连接件107连接于第一转向节臂201，第一转向节臂201连接于第一拉杆202，第一拉杆202连接于第二转向节臂203，第二转向节臂203连接于轮毂安装部3。

如图2所示，第一油缸11包括壳体101、活塞杆105、第一活塞107和连接件109。

活塞杆105可移动地设于壳体101内；第一活塞107连接于活塞杆105，并位于壳体101内。第一活塞107的两端分别对应与壳体101的两端部之间形成有第一液压腔108和第二液压腔110。壳体101内形成有用于容纳连接件9的容纳部115。第二液压腔110与容纳连接件109的容纳部115连通。

壳体101的第一端部设有第一油口108a，第一油口108a与第一液压腔108连通，用于向第一液压腔108内通入液压油。壳体101的容纳部115设有第二油口110a，第二油口110a用于向容纳部115注入液压油，容纳部115内的液压油进入第二液压腔110。壳体101的第二端设有第六油口110c，第六油口110c与第二液压腔108连通。

第一液压腔108和第二液压腔110被配置为可选择性地通入液压油，以驱动第一活塞107和活塞杆105同步相对于壳体101运动。

连接件109的部分部位设于壳体101内，连接件109相对于壳体101可转动地设置。

连接件109包括啮合齿109a，第一活塞107沿活塞杆105的轴向设有齿条107a，啮合齿109a和齿条107a相互啮合，在活塞杆105和第一活塞107同步相对于壳体101运动时，第一活塞107驱动连接件109相对于壳体101转动。

如图3和图4所示，定义：其中一个第一油缸11的第一油口108a为油口A，第二油口110a为油口B，另一个油缸11的第二油口110a为油口C，第一油口108a为油口D，独立悬架系统的转向方法如下：

如图3所示，当油口A、油口C与高压油源相通，油口B、油口D与回油相通时，第一活塞107移动，同时第一活塞107与啮合齿109a啮合，带动连接件109转动，连接件109带动第一转向节臂201转动，第一转向节臂201通过第一拉杆202带动第二转向节臂203转动，第二转向节臂203带动轮毂安装部3转动，实现转向轮的转向运动。

如图4所示，当油口B、油口D与高压油源相通，油口A、油口C与回油相通时，第一活塞107移动，同时第一活塞107与啮合齿109a啮合，带动连接件109转动，连接件109带动第一转向节臂201转动，第一转向节臂201通过第一拉杆202带动第二转向节臂203转动，第二转向节臂203带动轮毂安装部3转动，实现转向轮的转向运动。

如图5所示，在第二独立悬架系统中，第二独立悬架系统包括两个油缸1，两个传动机构2和两个轮毂安装部3。两个传动机构2之间通过第二拉杆4连接。传动机构2包括第一转向节臂201、第一拉杆202和第二转向节臂203。

两个油缸1分别为第一油缸11和第二油缸12。第一油缸11通过一传动机构2连接于一轮毂安装部3。第二油缸12通过另一传动机构2连接于另一轮毂安装部3。

第一油缸11的结构与第一独立悬架系统中的第一油缸11的结构相同，在此不再赘述。下面描述第二油缸12的结构。

如图6所示，第二油缸12包括壳体101、第四活塞102、第二活塞103、第三活塞104、活塞杆105、挡块106、第一活塞107、第一液压腔108、连接件109、第二液压腔110、第三液压腔111、第五液压腔112、第四液压腔113和端盖114。

壳体101包括第二壳体101a和第一壳体101b，挡块106设于第二壳体101a和第一壳体101b之间，第二壳体101a、挡块106和第一壳体101b通过螺栓进行连接和固定。第二壳体101a的远离挡块106的一端通过端盖114进行密封，端盖114、第二壳体101a和挡块106共同围成第二空间。第一壳体101b的远离挡块106的一端是基本封闭的结构，第一壳体101b和挡块106共同围成第一空间。

第二壳体101a整体呈筒状结构，第一壳体101b整体大致呈筒状，第一壳体101b包括容纳部115，容纳部115的内径大于第一壳体101b的其他部分的内径，容纳部115呈半圆形向外凸起，以便能够容纳连接件109，并为连接件109相对于第一壳体101b的转动提供足够的运动空间。

第一壳体101b上设有与第一液压腔108连通的第一油口108a和与第二液压腔110连通的第二油口110a。第二油口110a设于容纳部115上，液体通过第二油口110a进入第二液压腔110之前会流经连接件109上啮合齿109a与第一活塞107上的齿条107a之间的转动副，从而为转动副提供润滑作用，减小转动阻力。

第二油口110a处还设有盖帽110b，可以用于封闭第二油口110a，防止液体泄漏或者阻止灰尘等杂物进入液压腔内。

第二壳体101a上设有与第三液压腔111连通的第三油口111a、与第五液压腔112连通的第五油口112a和与第四液压腔113连通的第四油口113a。

活塞杆105的第一端与第一活塞107相连接紧固，第二端与第二活塞103相连接紧固，活塞杆105可以相对壳体101沿轴向平移，第一活塞107和第二活塞103随活塞杆105同步沿轴向平移。第一活塞107上设有齿条107a，连接件109上设有与齿条107a相啮合的啮合齿109a,活塞杆105相对于壳体101运动时，带动第一活塞107平移，第一活塞107进而带动连接件109相对壳体101绕其旋转轴线旋转。连接件109可转动地安装在壳体101的内部。

挡块106将壳体101分隔为第一空间和第二空间，第一活塞107将第一空间分隔为第一液压腔108和第二液压腔110，挡块106和第三活塞104之间为第三液压腔111，第三活塞104和第四活塞102之间为第五液压腔112，第二活塞103位于第五液压腔112中，第四活塞102和端盖114之间的空间为第四液压腔113。

第一液压腔108和第二液压腔110可以为连接件109提供转向助力；第三液压腔111和第四液压腔113可以为连接件109提供转向中位锁定力。

在第二油缸12的实施例中，至少有三个运动副：第一活塞107与连接件109之间的一对齿轮齿条啮合运动副、第一活塞107与第一壳体101b之间的一对轴向平移副；第四活塞102、第二活塞103、第三活塞104与第二壳体101a之间的轴向平移副。

该油缸实施例的工作原理是:

如图7所示，当与第一液压腔108连通的第一油口108a为进油口并接通压力油液，第二液压腔110、第三液压腔111、第五液压腔112和第四液压腔113的油口接回油时，第一活塞107在压力油液的作用下按图示方向向左移动，推动齿条107a带动连接件109按图示方向顺时针旋转摆动，与连接件109的输出端109b连接的传动机构2同步旋转摆动。与此同时，第一活塞107带动活塞杆105、活塞杆105带动第二活塞103，且推动第四活塞102按图示方向向左移动。

如图8所示，当与第二液压腔110连通的第二油口110a为进油口并接通压力油液，第一液压腔108、第三液压腔111、第五液压腔112和第四液压腔113的油口接回油时，第一活塞107在压力油液的作用下按图示方向向右移动，推动齿条107a带动连接件109按图示方向逆时针旋转摆动，实现与连接件109的输出端109b连接的传动机构2同步旋转摆动。与此同时，第一活塞107带动活塞杆105、活塞杆105带动第二活塞103、且推动第三活塞104按图示方向向右移动。

如图6所示，当第三液压腔111和第四液压腔113的油口接通压力油液，第一液压腔108、第二液压腔110和第五液压腔112的油口接回油时，第四活塞102、第二活塞103、第三活塞104在压力油液作用下回到图示位置，即：第三液压腔111的液压力作用于第三活塞104，使第三活塞104抵顶限位台116，第四液压腔113的液压力作用于第四活塞102，使第四活塞102抵顶限位台116，第二活塞103同时与第三活塞104和第四活塞102抵接，并保持在该位置，第一活塞107不移动，连接件109不再旋转摆动，实现中位锁定，实现转向轮的直线行驶。

如图9和图10所示，定义：第一油缸11的第一油口108a为油口A，第一油缸11的第二油口110a为油口B，第二油缸12的第二油口110a为油口C，第二油缸12的第一油口108a为油口D，第二油缸12的第三油口111a为油口E，第五油口112a为油口F，第四油口113a为油口G。

如图9所示，当油口A、油口C与高压油源相通、油口B、油口D与回油相通时，两个第二转向节臂203分别绕第一油缸11、第二油缸12的输出端轴线顺时针旋转转向，第一转向节臂201在第一拉杆202的运动传递下同轮毂安装部3绕其旋转轴线逆时针旋转转向，从而实现转向轮的转向运动。

如图10所示，当油口B、油口D与高压油源相通、油口A、油口C与回油相通时，两个第二转向节臂203分别绕第一油缸11、第二油缸12的输出端轴线逆时针旋转转向，第一转向节臂201在第一拉杆202的运动传递下同轮毂安装部3绕其旋转轴线顺时针旋转转向，从而实现转向轴的转向运动。

如图11所示，连接件109的输出端109b连接第一转向节臂201，第一转向节臂201的另一端连接第一拉杆202，第一转向节臂201可以绕连接件109的轴线与连接件109同步同角度旋转摆动。连接件109上安装有检测装置5，检测装置5可以用于检测连接件109的旋转摆动角度以及摆动方向，具体可以选用角度传感器等。

第二独立悬架系统中的第二油缸12集成了转向液压助力功能和转向中位锁定功能，一方面能够满足转向助力的需求，另一方面能按使用需求可靠地将左轮毂安装部、右轮毂安装部锁定在直线行驶位置上；还可以减少独立悬架用转向机构的零部件数量，降低独立悬架用转向机构的复杂程度，实现整机轻量化。

如图12所示，在第三独立悬架系统中，第三独立悬架系统与第一独立悬架系统的区别在于，第三独立悬架系统还包括第三转向节臂204和第五转向节臂205，其中一个第一油缸11的连接件109除了连接于第一转向节臂201，还连接于第三转向节臂204，第三转向节臂204连接于第五转向节臂205。

如图13所示，第一油缸11和第二油缸12均通过一支架6紧固在车架的下端面上，第一油缸11、第二油缸12的输出端朝下，两个传动机构2中的第一转向节臂201分别安装在第一油缸11、第二油缸12的输出端且位于第一油缸11、第二油缸12的下方。

一些实施例提供了一种工程机械，其包括上述实施例中的独立悬架系统。

本实施例提供的独立悬架系统在满足工程机械重载重型车辆转向助力或力矩的前提下，精简转向机构零部件的数量，降低转向机构的复杂程度，提高转向系统及其零部件的可靠性和使用寿命，实现整机重量轻量化。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本发明原理的前提下，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，这些修改和等同替换均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。