一种原地转向系统及工程机械

技术领域

本发明涉及车辆转向技术领域，尤其涉及一种原地转向系统及工程机械。

背景技术

现阶段，为满足风电、核电等大型工程的工程需求，工程机械的车桥数量在不断增加，车体宽度及体积也在不断增大，因此导致车辆转弯半径的增加。为了方便转场、提高工程机械地形通过性，车辆的转向系统转弯半径越小越好。同时随着经济技术的快速发展，城市拥堵情况越来越严重，尤其是城市中的一些街头小巷，地面交通情况复杂，转场空间小，在发生突发事件时，对采用工程机械底盘的应急救援车辆等特种车辆的机动性要求日益严苛，因此，这些车辆也需要越来越小的转弯半径。

专利号CN 114735108B的专利公开了一种兼具阿克曼转向和原地转向的六轮底盘结构及方法，包括车架，车架中部的两侧设有对称分布的直行模块，车架两端的两侧均设有对称分布的转向模块。使用方法为：各个转向模块独立通过控制车架前后两端各个转向模块的转动角度和方向，来实现阿克曼转向和原地转向；当4个转向模块构成的转向大圆与2个直行模块构成的转向小圆同心时，实现原地转向；控制车架一侧的两个转向模块与同侧的直行模块构成内转向圆弧，控制车架另一侧的两个转向模块与同侧的直行模块构成外转向圆弧，实现阿克曼转向。该发明两侧车轮转向为相互独立的转向模块，转向同步性及稳定性差，两套转向结构，结构复杂，工程机械车辆难以布置。

发明内容

发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种实现车辆原地转向、减少绕弯烧胎及轮胎滑动并具有较高稳定性的原地转向系统及工程机械。

技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种原地转向系统，包括伸缩拉杆，所述伸缩拉杆两端各连接有一个转向摇臂，所述转向摇臂上连接有转向拉杆，所述转向拉杆端部连接有转向轮，还设有用于控制伸缩拉杆伸缩的控制元件；进行原地转向时，控制元件控制伸缩拉杆缩短，转向摇臂及转向拉杆带动转向轮转动，使转向轮的转向中心为同一点。

进一步的，所述伸缩拉杆具有两个且一前一后设置，转向轮设有四个，每个伸缩拉杆所配合的两个转向拉杆上均铰接有一个转向轮；原地转向时，控制元件控制两个伸缩拉杆同时缩短，使四个转向轮的转向中心为同一点。

进一步的，所述转向摇臂的一端与伸缩拉杆铰接而另一端为可原地转动端，转向摇臂的中部设置与转向拉杆铰接的转向铰接点，转向拉杆一端与转向铰接点铰接而另一端与转向轮内侧铰接。

进一步的，所述伸缩拉杆包括连接段和伸缩段，所述伸缩段位于伸缩拉杆中部，伸缩段两端与连接段铰接，伸缩段与控制元件铰接所述伸缩段包括等长的第一伸缩杆和第二伸缩杆，所述第一伸缩杆一端与第二伸缩杆一端铰接，第一伸缩杆另一端与连接段铰接，第二伸缩杆另一端也与连接段铰接，控制元件铰接在第一伸缩杆和第二伸缩杆铰接的铰接点上。

进一步的，还包括伸缩拉杆安装槽，所述伸缩拉杆安装于伸缩拉杆安装槽内，伸缩拉杆安装槽一侧设有供伸缩段伸出的开口；所述伸缩拉杆安装槽内径等于连接段外径。

进一步的，所述连接段包括第一连接段和第二连接段，所述第一连接段一端与第一伸缩杆铰接，第二连接段一端与第二伸缩杆铰接。

进一步的，所述控制元件包括换向阀、与换向阀连接的油缸，所述油缸与伸缩拉杆连接；未接通换向阀时，油缸的活塞杆处于伸出状态，伸缩段与连接段位于同一直线上，接通换向阀时，油缸的活塞杆缩回，拉动第一伸缩杆和第二伸缩杆，使伸缩拉杆缩短。

进一步的，还包括与伸缩拉杆安装槽连接的锁止装置，所述锁止装置包括锁止气缸和与锁止气缸连接的锁止销，伸缩拉杆安装槽和伸缩拉杆上均开有供锁止销插入的凹槽；非原地转向状态下，锁止气缸推动锁止销插入凹槽内，原地转向状态下，锁止销不插入凹槽内。

进一步的，还包括与锁止气缸连接的电磁阀，所述电磁阀另一端与气源连接，当电磁阀接通时，锁止气缸带动锁止销缩回，锁止销不插入凹槽内，当电磁阀不接通时，锁止气缸连通大气，锁止气缸带动锁止销插入凹槽内。

本发明还提供一种包括上述原地转向系统的工程机械。

有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是通过设置伸缩拉杆、转向拉杆、转向摇臂将两侧车轮连为一体，同步控制，提高车辆转向同步性及稳定性；原地转向状态下，伸缩拉杆缩短，进一步减小车辆转弯半径；采用换向阀、电磁阀自动化控制，增加转向灵活性；同时，车辆各轮胎绕同一转向中心转向，符合阿克曼转向，转向时能有效减少轮胎的滑移，减少烧胎现象同时增大转弯稳定性。

附图说明

图1为本发明原地转向状态下的整体结构示意图；

图2为本发明正常行驶转向状态下的整体结构示意图；

图3为本发明正常行驶直行状态下的整体结构示意图；

图4为本发明伸缩拉杆正常长度状态的整体结构示意图；

图5为本发明伸缩拉杆缩短状态的整体结构示意图。

具体实施方法

如图1所示，本实施例中的一种原地转向系统，包括转向轮1、转向拉杆2、转向摇臂3、伸缩拉杆4，伸缩拉杆4两端各铰接有一个转向摇臂3，转向摇臂3一端与伸缩拉杆4铰接，转向摇臂3另一端为可原地转动端，转向摇臂3中部设有转向铰接点31，用于与转向拉杆2进行铰接，转向拉杆2一端铰接于转向铰接点31上，另一端与转向轮1内侧铰接，转向拉杆2和转向摇臂3用于调节转向轮1的行驶角度，车辆上设有两根前后设置的伸缩拉杆4、与伸缩拉杆对应设置的四根转向拉杆2、四根转向摇臂3及四个转向轮1。如图4和图5所示，伸缩拉杆4包括连接段41和伸缩段42，伸缩段42位于伸缩拉杆4中部，包括等长的第一伸缩杆421和第二伸缩杆422，连接段41包括等长的第一连接段411和第二连接段412。第一连接段411与第一伸缩杆421一端铰接，第一伸缩杆421另一端与第二伸缩杆422一端铰接，第二伸缩杆422另一端与第二连接段412铰接。第一伸缩杆421与第二伸缩杆422铰接的铰接点上还铰接有油缸8，油缸8还与换向阀6连接，换向阀6与液压油路连接。

本发明的原地转向系统还设有伸缩拉杆安装槽9，伸缩拉杆安装槽9内径等于连接段41外径，且伸缩拉杆安装槽9长度大于伸缩段42长度，伸缩拉杆4安装于伸缩拉杆安装槽9内，伸缩拉杆安装槽9一侧设有供伸缩段42伸出的开口。伸缩拉杆安装槽9可使伸缩拉杆4在伸缩运动时更加稳定。同时，为保证非原地转向状态下，伸缩拉杆4不发生伸缩，设置锁止装置7，锁止装置7包括锁止气缸71和与锁止气缸71连接的锁止销72，伸缩拉杆安装槽9和伸缩拉杆4上均开有供锁止销72插入的凹槽。锁止气缸71与电磁阀5连接，电磁阀5另一端与气源连接。

本发明的原地转向系统工作原理如下：如图2和图3所示，车辆处于正常行驶状态时，换向阀6处于中位，油缸8的大腔和小腔连通，油缸无压力，处于随动状态，伸缩拉杆4的伸缩段42不伸出，伸缩拉杆4处于正常长度，连接段41和伸缩段42处于同一直线方向上。同时，电磁阀5控制锁止气缸71通大气，锁止气缸71内设置的弹簧推动锁止销72插入伸缩拉杆安装槽9和伸缩拉杆4的凹槽内，将伸缩拉杆4锁定，使伸缩拉杆无法进行伸缩，确保车辆正常行驶。如图5和图1所示，原地转向状态下，首先电磁阀5得电控制锁止气缸71通气源，压力气体进入锁止气缸71并抵消内部弹簧的弹力，使锁止销72缩回，不插入伸缩拉杆安装槽9和伸缩拉杆4的凹槽内，伸缩拉杆4可进行伸缩。接着换向阀6得电，使油缸8缩回，油缸8的缩回带动第一伸缩杆421和第二伸缩杆422伸出伸缩拉杆安装槽9的开口，伸缩拉杆4缩短，再控制转向摇臂3及转向拉杆2带动转向轮1转动，使转向轮1的转向中心为同一点，此时车辆的转弯半径最小且可实现原地转向。原地转向完成后，通过电磁阀6控制油缸8的活塞杆再次伸出，时伸缩拉杆4回归正常长度状态，再通过电磁阀5控制锁止气缸通大气，锁止销72锁定伸缩拉杆4，车辆回归正常行驶状态。