本發(fā)明屬于機動三輪車技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及機動三輪車的行駛系統(tǒng)。
背景技術(shù):
中國是全球第二大三輪車制造和使用國家(印度是第一生產(chǎn)國)。三輪車由于較低的使用成本和較高的使用效率,使其成為廣大農(nóng)村與城鄉(xiāng)結(jié)合部重要的交通工具,但同時也帶來了嚴(yán)峻的交通安全問題,行駛穩(wěn)定性問題突出,其中前輪擺振問題較為嚴(yán)重。
前輪擺振是指車輛在平坦的路面上直線行駛時,轉(zhuǎn)向輪以一定的幅度和頻率繞主銷持續(xù)振動的現(xiàn)象。前輪擺振會使車輛的直線穩(wěn)定性變差,嚴(yán)重時會出現(xiàn)“蛇形”現(xiàn)象,加劇輪胎的磨損,降低有關(guān)零件的使用壽命。此外,前輪擺振會引起方向盤的“彈手”現(xiàn)象,嚴(yán)重時駕駛員無法控制方向盤,還會惡化汽車的操縱性,使駕駛員精神緊張,疲勞加劇,從而影響行車安全。在這種情況下,駕駛員將被迫降低車速,以致不能充分發(fā)揮車輛的動力,因而影響了車輛的使用性能。
前輪擺振分為強迫型擺振和自激型擺振。強迫型擺振是由周期性干擾源引起的,擺振周期與干擾周期一致,而且會隨著干擾源的消失而消失。自激型擺振依靠系統(tǒng)外的來源補充能量,但能源是恒定的而不同于強迫振動,系統(tǒng)依靠自身運動狀態(tài)的反饋作用調(diào)節(jié)能量輸入,以維持系統(tǒng)的不衰減振動。振動的頻率和振幅均由系統(tǒng)的物理參數(shù)確定,與初始條件無關(guān)。強迫型擺振主要由車輛行駛時左右前輪及制動鼓端擺、徑擺等不平衡質(zhì)量在車輪轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生慣性力造成的。克服這類振動的方法也比較簡單,通過檢測消除不平衡質(zhì)量問題就可以得到解決。而車輛的自激型擺振則復(fù)雜得多,它與系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量、阻尼、剛度、前輪定位參數(shù)、車速、輪胎動態(tài)特性、車輪載荷以及路面情況等很多因素有關(guān)。目前在車輛產(chǎn)品開發(fā)階段還不能預(yù)測該自激擺振,而且在常規(guī)條件下,由于車輛的系統(tǒng)參數(shù)、路面情況等這些因素在行駛過程中難以改變,因此該自激擺振一旦出現(xiàn)危害大、解決難。
車輛中的自激擺振通常是系統(tǒng)發(fā)生Hopf分岔產(chǎn)生的。分岔現(xiàn)象是振動系統(tǒng)的定性行為隨系統(tǒng)參數(shù)改變而發(fā)生質(zhì)的變化,而Hopf分岔是系統(tǒng)參數(shù)變化經(jīng)過臨界值時,平衡點由穩(wěn)定變?yōu)椴环€(wěn)定并從中生長出極限環(huán),三輪車的自激擺振是發(fā)生了該極限環(huán)振動。
現(xiàn)有技術(shù)解決擺振通常采用在轉(zhuǎn)向系里安裝擺振阻尼器的方法,通過改變轉(zhuǎn)向系的阻尼,以達到抑制擺振的目的。但是擺振阻尼器通常具有以下的缺點:1、基于小液壓限制阻尼系數(shù)非常低,因為包含較高限制的會需要用篩網(wǎng)保護限流孔,這可能難以整合到現(xiàn)有設(shè)計中;2、液壓限制具有大的幾何公差,因為其通常是簡單鉆孔而不是精準(zhǔn)的校準(zhǔn)孔;3、液壓腔的油容積小,且在強烈擺振下油很快被加熱,使阻尼力下降;4、抗氣蝕閥通常是定制的,這使得如果在測試之后需要高頻響應(yīng),它們很難更換;5、液壓補償器螺紋連接到擺振阻尼體內(nèi),在振動疲勞下弱的機械連接很可能會失效;6、液壓限制受油溫變化大。所以,改變系統(tǒng)阻尼抑制車輛自激擺振的方法存在可靠性問題,而且三輪車輛不同于四輪車輛,并沒有轉(zhuǎn)向連桿機構(gòu),因此無法采用在轉(zhuǎn)向系里安裝擺振阻尼器的方法來抑制擺振。相反,三輪車輛由于其簡單的前橋結(jié)構(gòu),采用調(diào)節(jié)前輪定位參數(shù)的方法顯得更簡單有效。圖14為國產(chǎn)某三輪車取不同主銷后傾角值時前輪擺角關(guān)于速度的分岔圖。從圖14中可以看出,當(dāng)主銷后傾角減小時,前輪擺角的幅值也在不斷的變小,表明自激擺振的幅值在減小,同時還能看出發(fā)生自激擺振的速度區(qū)間也在減小。這為本發(fā)明提供了可靠的理論依據(jù)。
此外,現(xiàn)有技術(shù)中,針對擺振這一情況,所涉及的機構(gòu)裝置大都只能定性地表示能夠抑制擺振,并不能定量地說明抑制擺振到底能夠達到一個什么的程度,沒有涉及到擺振抑制最優(yōu)化的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,為了減小或抑制三輪車輛自激擺振,改善三輪車輛行駛穩(wěn)定性和操縱穩(wěn)定性,本發(fā)明提供一種具有主銷后傾角調(diào)整機構(gòu)的三輪車輛行駛系統(tǒng)。
具有主銷后傾角調(diào)整機構(gòu)的三輪車輛行駛系統(tǒng)包括前輪1、主銷機構(gòu)、車架4和貨箱5;車架4的前端設(shè)有直立狀扇形的安裝盒,座椅和貨箱5設(shè)于車架4的后部;主銷機構(gòu)包括主銷2和主銷套筒21,主銷2的下端連接著前輪1,主銷2的上部穿過安裝盒,使主銷套筒21位于安裝盒內(nèi),主銷2的上端通過轉(zhuǎn)向套管7連接著車把手。
所述安裝盒由盒體3和盒蓋8組成;
位于盒體3內(nèi)的主銷套筒21的一側(cè)設(shè)有第一自鎖機構(gòu),另一側(cè)設(shè)有第二自鎖機構(gòu);與第一自鎖機構(gòu)對應(yīng)的主銷套筒21一側(cè)還設(shè)有主銷調(diào)節(jié)機構(gòu);主銷調(diào)節(jié)機構(gòu)包括調(diào)節(jié)連桿15、主液壓缸16、輔助液壓缸17和液壓控制系統(tǒng);第一自鎖機構(gòu)、第二自鎖機構(gòu)和主銷調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)成主銷后傾角調(diào)整機構(gòu);
在主銷調(diào)整機構(gòu)的作用下,實現(xiàn)主銷2以前輪1的輪軸為圓心的前擺調(diào)節(jié)自鎖或后擺調(diào)節(jié)自鎖,從而減小或者抑制三輪車輛的自激擺振。
進一步限定的技術(shù)方案如下:
所述直立狀扇形的安裝盒為扁盒;所述盒體3的頂部為條狀的外圓弧面,底部為條狀的內(nèi)圓弧面,一側(cè)面為扇形面,扇形面的內(nèi)側(cè)面中部開設(shè)有弧形的導(dǎo)槽301,導(dǎo)槽301的弧形以前輪1的輪軸為圓心;所述盒蓋8為扇形面,配合位于盒體3的另一側(cè)面,盒蓋8的內(nèi)側(cè)面中部對應(yīng)開設(shè)有弧形的導(dǎo)槽;所述主銷套筒21的外圓柱面上對稱設(shè)兩只定位銷212,兩只定位銷212分別配合位于盒體3的導(dǎo)槽301和盒蓋8的導(dǎo)槽內(nèi),以限定主銷2的擺動調(diào)節(jié)范圍。
所述弧形的導(dǎo)槽的弦長為20~50mm。
所述主銷調(diào)節(jié)機構(gòu)的主液壓缸16的缸體支撐座18固定設(shè)于安裝盒的盒體3內(nèi)的底部,主液壓缸16的活塞桿的桿端連接著調(diào)節(jié)連桿15的一端,形成調(diào)節(jié)連桿15的驅(qū)動端,調(diào)節(jié)連桿15的另一端連接著主銷套筒21的一側(cè);所述輔助液壓缸17的缸體固定設(shè)于安裝盒的盒體3內(nèi)的頂部,輔助液壓缸17的活塞桿的桿端設(shè)有導(dǎo)向滑槽172,導(dǎo)向滑槽172為槽鋼狀;所述調(diào)節(jié)連桿15的驅(qū)動端位于所述導(dǎo)向滑槽172內(nèi);在主液壓缸16的作用下,調(diào)節(jié)連桿15的驅(qū)動端沿導(dǎo)向滑槽172上下移動,實現(xiàn)主銷桿2以前輪1的輪軸為圓心的前擺調(diào)節(jié)或后擺調(diào)節(jié)。
所述輔助液壓缸17的缸體嵌裝在上端體19和下端體20中間,下端體20固定設(shè)于安裝盒的盒體3內(nèi)的頂部。
所述主液壓缸16和輔助液壓缸17均為活塞式液壓缸。
所述液壓控制系統(tǒng)包括第一電磁換向閥37、第二電磁換向閥38、電動柱塞泵30、液壓馬達31和液壓油箱41;其中第一電磁換向閥37和第二電磁換向閥38均為三位四通電磁閥。
所述第一電磁換向閥37的進油口T連通著第一單向閥32的出油口,第一電磁單向閥37的回油口P通過第二單向閥35連通著液壓油箱41;主液壓缸16的無桿腔串聯(lián)著第一液控單向閥39;第一電磁換向閥37的第一出油口A通過三通管分別連通著主液壓缸16的有桿腔和第一液控單向閥39的進口,第一電磁換向閥37的第二出油口B連通著第一液控單向閥39的進口;
所述第二電磁換向閥38的進油口P連通著第一單向閥32的出油口,第二電磁換向閥38的回油口T通過第三單向閥36連通著液壓油箱41;輔助液壓缸17的無桿腔串聯(lián)著第二液控單向閥40;第二電磁換向閥38的第一出油口A連通著第二液控單向閥40的進口,第二電磁換向閥38的第二出油口B連通過三通管分別通著輔助液壓缸17的有桿腔和第二液控單向閥40的進口;
所述液壓馬達31的輸出軸連接著電動柱塞泵30輸入軸,電動柱塞泵30的出油口設(shè)有第一單向閥32,第一單向閥32的出口通過三通管分別連通著第一電磁換向閥37的進油口T和第二電磁換向閥38的進油口P;電動柱塞泵30的進油口設(shè)有過濾器29。
所述第一自鎖機構(gòu)和第二自鎖機構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同;
所述第一自鎖機構(gòu)包括第一自鎖連桿9、第一滑套管11、第一環(huán)形磁鐵111和第一導(dǎo)桿303;第一自鎖連桿9的一端連接著主銷套筒21的上部,另一端連接著第一滑套管11;第一滑套管11套設(shè)在第一導(dǎo)桿303上,第一滑套管11的一端套設(shè)有第一環(huán)形磁鐵111;第一導(dǎo)桿303的兩端分別固定于安裝盒的盒體3的頂部和底部。
所述第二自鎖機構(gòu)包括第二自鎖連桿10、第二滑套管12、第二環(huán)形磁鐵121和第二導(dǎo)桿302;第一自鎖連桿9的一端連接著主銷套筒21的上部,另一端連接著第二滑套管12;第二滑套管12套設(shè)在第二導(dǎo)桿302上,第一滑套管12的一端套設(shè)有第二環(huán)形磁鐵121;第一導(dǎo)桿303的兩端分別固定于安裝盒的盒體3的頂部和底部。
所述第一導(dǎo)桿303的一端穿過第一短鐵管13固定于安裝盒的盒體3的底部;所述第二導(dǎo)桿302的一端穿過第二短鐵管14固定于安裝盒的盒體3的底部,第一短鐵管13上和第二短鐵管14上均套設(shè)有通電線圈。
所述主銷機構(gòu)上設(shè)有轉(zhuǎn)向機構(gòu),所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向套管7,所述轉(zhuǎn)向套管7的一端為花鍵管,轉(zhuǎn)向套管7通過花鍵配合設(shè)于主銷2的上端上;轉(zhuǎn)向套管7的另一端設(shè)有鎖緊件22,所述車把手的中部連接著轉(zhuǎn)向套管7;
所述主銷2的中部設(shè)有定位凸環(huán)202,所述主銷套筒21兩端分別通過軸承組件設(shè)于定位凸環(huán)202和轉(zhuǎn)向套管7內(nèi)端之間的主銷2上,使主銷2實現(xiàn)相對主銷套筒21的轉(zhuǎn)動,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。
本發(fā)明中建立減擺控制算法步驟如下:
步驟(1):以國產(chǎn)某三輪車輛為樣車,將其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡化為二自由度力學(xué)模型,如圖13所示,圖13中為三輪車輛前輪繞其旋轉(zhuǎn)軸線的側(cè)傾角,θ為前輪繞轉(zhuǎn)向主銷的擺角。運用拉格朗日方程推導(dǎo)出三輪車輛前輪轉(zhuǎn)向運動微分方程
式中的字母說明如下:
I1為前輪繞其縱軸的轉(zhuǎn)動慣量,I2為前輪繞其旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量,I3為前輪繞轉(zhuǎn)向柱的轉(zhuǎn)動慣量,R為車輪滾動半徑,u為三輪車輛前進速度,F(xiàn)z為車輪所受垂直載荷,F(xiàn)y1為車輪所受側(cè)向力,Mf為轉(zhuǎn)向柱與車架總成間的干摩擦力矩,ld為前輪回轉(zhuǎn)力臂,l為前輪左(右)減震器至車輪縱向中心平面之間的距離,β為轉(zhuǎn)向柱后傾角,F(xiàn)k1為右減震器彈性力,F(xiàn)k2為左減震器彈性力,F(xiàn)c1為右減震器阻尼力,F(xiàn)c2為左減震器阻尼力,k1為轉(zhuǎn)向系當(dāng)量扭轉(zhuǎn)角剛度,e為前輪拖距,sd為轉(zhuǎn)向柱偏移距,k為左(右)減震器角剛度,c為左(右)減震器阻尼,大寫字母B、C、D、E分別為側(cè)向力魔術(shù)公式中的剛度因子、形狀因子、峰值因子、曲率因子,α為前輪側(cè)偏角,a為輪胎印跡半長度,τ為輪胎松弛長度,μ為路面附著系數(shù)。
步驟(2):根據(jù)三輪車輛前輪轉(zhuǎn)向運動微分方程建立含5個變量的耦合系統(tǒng)狀態(tài)方程,其中然后求系統(tǒng)狀態(tài)系統(tǒng)的雅克比矩陣A(u,μ,β)。
步驟(3):工程中的自激擺振主要表現(xiàn)為Hopf分岔形式(Hopf分岔指的系統(tǒng)參數(shù)變化經(jīng)過臨界值時,平衡點由穩(wěn)定變?yōu)椴环€(wěn)定并從中生長出極限環(huán)現(xiàn)象),因此可以用Hopf分岔代數(shù)判據(jù)求得某一車速、某一路面附著系數(shù)條件下主銷后傾角的分岔臨界值β=h(u,μ),以此分岔臨界值作為主銷后傾角的理想值。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面:
1.本發(fā)明解決了三輪車輛的擺振問題。本發(fā)明根據(jù)三輪車輛自激擺振的機理,提出了一種減擺的控制算法:以某三輪車輛為樣車,將其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡化為二自由度力學(xué)模型,如圖13所示,并建立三輪車輛前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運動微分方程。運用Hopf分岔代數(shù)判據(jù)對系統(tǒng)狀態(tài)方程平衡點處的雅克比矩陣進行求解,求得某一車速、某一路面附著系數(shù)條件下主銷后傾角的分岔臨界值,以此臨界值作為主銷后傾值理想目標(biāo)值,實現(xiàn)擺振抑制并得以優(yōu)化。
由于二輪車輛主銷結(jié)構(gòu)與三輪車輛類似,該裝置同樣可以用于二輪車輛以及出現(xiàn)前輪擺振的飛機,用途廣泛。
2.本發(fā)明能夠使擺振抑制效果達到較為理想的程度。
3.本發(fā)明提出了主銷摩擦自鎖機構(gòu)以及改進的轉(zhuǎn)向機構(gòu),自鎖機構(gòu)的自鎖角范圍為0°~15°。
4.本發(fā)明提出的主銷調(diào)整機構(gòu),其主銷的調(diào)節(jié)范圍為18°~24°。
附圖說明
圖1為具有調(diào)整裝置的三輪車結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為安裝盒結(jié)構(gòu)外觀圖;
圖3為安裝盒的盒體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為調(diào)整機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5為輔助液壓缸和安裝結(jié)構(gòu)件配合的結(jié)構(gòu)裝配示意圖;
圖6為輔助液壓缸和導(dǎo)向滑槽的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖7為撤開導(dǎo)向滑槽兩邊側(cè)板之后,調(diào)節(jié)連桿的驅(qū)動端與導(dǎo)向滑槽的位置關(guān)系圖,其中圖7a表示主銷靜止時的位置關(guān)系圖;圖7b表示主銷后擺過程中某一時刻的位置關(guān)系圖;圖7c表示主銷前擺過程中某一時刻的位置關(guān)系圖;
圖8為主銷機構(gòu)爆炸圖;
圖9為主銷機構(gòu)裝配剖視圖;
圖10為轉(zhuǎn)向套管的橫剖圖;
圖11為主銷機構(gòu)初始位置以及運動之后位置平面示意圖,其中實線表示初始位置,圖11a中虛線表示后擺的位置;圖11b中虛線表示前擺的位置;
圖12為本發(fā)明調(diào)整裝置的液壓系統(tǒng)的原理圖;
圖13為三輪車輛前輪擺振系統(tǒng)力學(xué)模型,圖13a表示前輪擺振正視圖;圖13b表示前輪擺振側(cè)視圖;圖13c表示前輪擺俯視圖;
圖14為某國產(chǎn)三輪車輛前輪擺角關(guān)于速度的分岔圖(虛線表示后傾角為21°時分岔圖,點劃線表示18°,實線表示15°)。
上圖中序號:前輪1、主銷機構(gòu)2、定位凸環(huán)202、定位銷212、盒體3、導(dǎo)槽301、第二導(dǎo)桿302、第一導(dǎo)桿303、車架4、貨箱5、轉(zhuǎn)向套管7、盒蓋8、第一自鎖連桿9、第二自鎖連桿10、第一滑套管11、第一環(huán)形磁鐵111、第二滑套管12、第二環(huán)形磁鐵121、第一短鐵管13、第二短鐵管14、調(diào)節(jié)連桿15、主液壓缸16、輔助液壓缸17、導(dǎo)向滑槽172、上端體19、下端體20、主銷套筒21、定位凸環(huán)202、鎖緊件22、上檔環(huán)23、下檔環(huán)24、上滾子軸承25、下滾子軸承26、上碗組27、下碗組28、過濾器29、電動柱塞泵30、液壓馬達31、第一單向閥32、第一溢流閥33、第二溢流閥34、第二單向閥35、第三單向閥36、第一電磁換向閥37、第二電磁換向閥38、第一液控單向閥39、第二液控單向閥40、油箱41。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖,通過實施例對本發(fā)明作進一步地描述。
參見圖1,具有主銷后傾角調(diào)整機構(gòu)的三輪車輛行駛系統(tǒng)包括前輪1、主銷機構(gòu)、車架4和貨箱5;車架的前端設(shè)有直立狀扇形的安裝盒,座椅和貨箱5設(shè)于車架4的后部;主銷機構(gòu)包括主銷2和主銷套筒21,主銷2的下端連接著前輪1,主銷2的上部穿過安裝盒3,使主銷套筒21位于安裝盒3內(nèi),主銷2的上端通過轉(zhuǎn)向套管7連接著車把手。
參見圖2和圖3,安裝盒由盒體3和盒蓋8組成,呈扁盒;盒體3的頂部為條狀的外圓弧面,底部為條狀的內(nèi)圓弧面,一側(cè)面為扇形面,扇形面的內(nèi)側(cè)面中部開設(shè)有弧形的導(dǎo)槽301,導(dǎo)槽301的弧形以前輪1的輪軸為圓心。盒蓋8為扇形面,配合位于盒體3的另一側(cè)面,盒蓋8的內(nèi)側(cè)面中部對應(yīng)開設(shè)有弧形的導(dǎo)槽;盒體3上的導(dǎo)槽301和盒蓋8上的導(dǎo)槽相互對應(yīng),導(dǎo)槽的弦長為35mm。主銷套筒21的外圓柱面上對稱設(shè)兩只定位銷212,兩只定位銷212分別配合位于盒體3的導(dǎo)槽301和盒蓋8的導(dǎo)槽內(nèi),以限定主銷2的擺動調(diào)節(jié)范圍。
參見圖4,位于盒體3內(nèi)的主銷套筒21的一側(cè)設(shè)有第一自鎖機構(gòu),另一側(cè)設(shè)有第二自鎖機構(gòu);與第一自鎖機構(gòu)對應(yīng)的主銷套筒21一側(cè)還設(shè)有主銷調(diào)節(jié)機構(gòu);主銷調(diào)節(jié)機構(gòu)包括調(diào)節(jié)連桿15、主液壓缸16、輔助液壓缸17和液壓控制系統(tǒng),其中主液壓缸16和輔助液壓缸17均為活塞式液壓缸。第一自鎖機構(gòu)、第二自鎖機構(gòu)和主銷調(diào)節(jié)機構(gòu)構(gòu)成主銷后傾角調(diào)整機構(gòu)。
參見圖4,第一自鎖機構(gòu)和第二自鎖機構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同。
第一自鎖機構(gòu)包括第一自鎖連桿9、第一滑套管11、第一環(huán)形磁鐵111和第一導(dǎo)桿303;第一自鎖連桿9的一端連接著主銷套筒21的上部,另一端連接著第一滑套管11;第一滑套管11套設(shè)在第一導(dǎo)桿303上,第一滑套管11一端套設(shè)有第一環(huán)形磁鐵111;第一導(dǎo)桿303的一端固定于安裝盒的盒體3的頂部,第一導(dǎo)桿303的另一端穿過第一短鐵管13固定于安裝盒的盒體3的底部;
第二自鎖機構(gòu)包括第二自鎖連桿10、第二滑套管12、第二環(huán)形磁鐵121和第二導(dǎo)桿302;第二自鎖連桿10的一端連接著主銷套筒21的上部,另一端連接著第二滑套管12;第二滑套管12套設(shè)在第二導(dǎo)桿302上,第一滑套管12的一端套設(shè)有第二環(huán)形磁鐵121;第一導(dǎo)桿303的一端固定于安裝盒的盒體3的頂部,第二導(dǎo)桿302的另一端穿過第二短鐵管14固定于安裝盒的盒體3的底部。
第一短鐵管13上和第二短鐵管12上均套裝有通電線圈。
參見圖4和圖11,根據(jù)機構(gòu)的機械自鎖條件以及滑套管與導(dǎo)桿之間的摩擦系數(shù),第一自鎖機構(gòu)、第二自鎖機構(gòu)中滑套管與導(dǎo)桿之間的自鎖角范圍為0°~15°;第一滑套管11與第一導(dǎo)桿303的夾角δ1在自鎖角范圍內(nèi)時,第一滑套管11在第一導(dǎo)桿303上無法后移,第一自鎖機構(gòu)實現(xiàn)后擺自鎖;第二滑套管12與第二導(dǎo)桿302的夾角δ2在自鎖角范圍內(nèi)時,第二滑套管12在第二導(dǎo)桿302上無法前移,第二自鎖機構(gòu)實現(xiàn)前擺自鎖。
參見圖4、圖5和圖6,主銷調(diào)節(jié)機構(gòu)的主液壓缸16的缸體支撐座18固定安裝于盒體3內(nèi)的底部,主液壓缸16的活塞桿的桿端連接著調(diào)節(jié)連桿15的一端,形成調(diào)節(jié)連桿15的驅(qū)動端,調(diào)節(jié)連桿15的另一端連接著主銷套筒21的一側(cè)。輔助液壓缸17的缸體嵌裝在上端體19和下端體20中間,通過下端體20固定安裝于盒體3內(nèi)的頂部,輔助液壓缸17的活塞桿的桿端安裝有導(dǎo)向滑槽172,導(dǎo)向滑槽172為槽鋼狀。調(diào)節(jié)連桿15的驅(qū)動端位于導(dǎo)向滑槽172內(nèi);在主液壓缸16的作用下,調(diào)節(jié)連桿15的驅(qū)動端沿導(dǎo)向滑槽172上下往復(fù)移動,實現(xiàn)主銷桿2以前輪1的輪軸為圓心的前擺調(diào)節(jié)或后擺調(diào)節(jié)。
參見圖12,液壓控制系統(tǒng)包括第一電磁換向閥37、第二電磁換向閥38、電動柱塞泵30、液壓馬達31和液壓油箱41;其中第一電磁換向閥37和第二電磁換向閥38均為三位四通電磁閥。
第一電磁換向閥37的進油口T連通著第一單向閥32的出油口,第一電磁換向閥37的回油口P通過第一溢流閥33連通著液壓油箱41;主液壓缸16的無桿腔串聯(lián)著第一液控單向閥39;第一電磁換向閥37的第一出油口A通過三通管分別連通著主液壓缸16的有桿腔和第一液控單向閥39的進口,第一電磁換向閥37的第二出油口B連通著第一液控單向閥39的進口;
第二電磁換向閥38的進油口P連通著第一單向閥32的出油口,第二電磁換向閥38的回油口T通過第三單向閥36連通著液壓油箱41;輔助液壓缸17的無桿腔串聯(lián)著第二液控單向閥40;第二電磁換向閥38的第一出油口A連通著第二液控單向閥40的進口,第二電磁換向閥38的第二出油口B連通過三通管分別通著輔助液壓缸17的有桿腔和第二液控單向閥40的進口;
液壓馬達31的輸出軸連接著電動柱塞泵30輸入軸,電動柱塞泵30的出油口安裝有第一單向閥32,第一單向閥32的出口通過三通管分別連通著第一電磁換向閥37的進油口T和第二電磁換向閥38的進油口P;電動柱塞泵30的進油口安裝有過濾器29。
參見圖8和圖9,主銷機構(gòu)上設(shè)有轉(zhuǎn)向機構(gòu),轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向套管7;轉(zhuǎn)向套管7的一端為花鍵管,轉(zhuǎn)向套管7通過花鍵配合安裝于主銷2的上端上,見圖10;轉(zhuǎn)向套管7的另一端安裝有鎖緊件22,車把手的中部連接著轉(zhuǎn)向套管7。
參見圖9,主銷2的中部設(shè)有定位凸環(huán)202,主銷套筒21兩端分別通過軸承組件安裝于定位凸環(huán)202和轉(zhuǎn)向套管7內(nèi)端之間的主銷桿2上,使主銷桿2實現(xiàn)相對主銷套筒21的轉(zhuǎn)動,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。主銷套筒21一端的軸承組件為上碗組27、上滾子軸承25和上檔環(huán)23,另一端的軸承組件為下碗組28、下滾子軸承26和下檔環(huán)24。
結(jié)合圖7和圖11,詳細(xì)說明本發(fā)明的工作原理:
(1)調(diào)節(jié)主銷后擺
(a)解除主銷自鎖:
參見圖11b,輔助液壓缸17工作,活塞桿伸出,此時調(diào)節(jié)連桿15的驅(qū)動端與導(dǎo)向滑槽172接觸,輔助液壓缸17停止工作。由于此時第一滑套管11在第一導(dǎo)桿303上摩擦自鎖,而且第一滑套管11受到通過第一自鎖連桿9傳遞過來的主銷2以及主銷套筒21的重力分力作用,使得第一滑套管11與第一導(dǎo)桿303之間的摩擦力較大。為了調(diào)大主銷后傾角,應(yīng)先解除第一滑套管11與第一導(dǎo)桿303的摩擦自鎖并減小兩者之間的摩擦力。因此,在液壓控制系統(tǒng)作用下主液壓缸16先工作一會,使主液壓缸16的活塞桿外伸一段長度,由于此時導(dǎo)向滑槽172固定不動,調(diào)節(jié)連桿15的驅(qū)動端始終與導(dǎo)向滑槽172接觸,導(dǎo)向滑槽172的左右側(cè)板限制調(diào)節(jié)連桿15的驅(qū)動端的左右運動,使其只能沿著導(dǎo)向滑槽172方向移動,故主液壓缸16的活塞桿能夠替第一滑套管11承受大部分主銷2以及主銷套筒21的重力分力,使第一滑套管11與第一導(dǎo)桿303之間的摩擦力變得很小,便于第一滑套管11的移動。然后,第一短鐵管13上的通電線圈得電,產(chǎn)生磁極,對套設(shè)在第一滑套管11一端上的第一環(huán)形磁鐵111的產(chǎn)生排斥力,使第一滑套管11沿著第一導(dǎo)桿303遠(yuǎn)離第一短鐵管13,同時繞著第一自鎖連桿9與主銷套筒21的鉸接點發(fā)生微小的擺動。當(dāng)?shù)谝换坠?1與第一導(dǎo)桿303之間的壓力為0時,第一滑套管11與第一導(dǎo)桿303之間沒有摩擦力,因此解除了摩擦自鎖;
(b)調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)主銷后擺:
解除摩擦自鎖后,主液壓缸16進行換向工作,活塞桿收縮,此時調(diào)節(jié)連桿15的驅(qū)動端沿著導(dǎo)向滑槽172向下移動,參見圖7b,實現(xiàn)主銷機構(gòu)以前輪1的輪軸為圓心進行后擺調(diào)節(jié),由于主銷套筒21的兩只定位銷212分別配合位于盒體3的導(dǎo)槽301以及盒蓋8的導(dǎo)槽內(nèi),限制了主銷套筒21在安裝盒內(nèi)的左右移動,主銷套筒21在安裝盒內(nèi)只能前后移動;在調(diào)節(jié)連桿15的驅(qū)動端沿著導(dǎo)向滑槽172向下移動的過程中,控制第一短鐵管13上通電線圈的電流大小,使第一滑套管11與第一導(dǎo)桿303之間的壓力始終保持為0;在主銷機構(gòu)后擺的過程中,第二滑套管12與第二導(dǎo)桿302之間的夾角δ2始終在自鎖角度范圍內(nèi),使第二滑套管12在第二導(dǎo)桿302上無法前移,第二自鎖機構(gòu)保持前擺方向的摩擦自鎖;
(c)主銷調(diào)節(jié)后摩擦自鎖:
當(dāng)主銷2調(diào)至目標(biāo)理想位置時,主液壓缸16停止工作,輔助液壓缸17工作,活塞桿收縮,調(diào)節(jié)連桿15的驅(qū)動端脫離與導(dǎo)向滑槽172的接觸,參見圖7a,以避免主液壓缸16內(nèi)的液壓沖擊對主銷2位置產(chǎn)生影響;同時,第一短鐵管13上的通電線圈失電,對第一環(huán)形磁鐵111的排斥力消失,在第一滑套管11自身重力以及主銷機構(gòu)重力分力作用下,第一滑套管11與第一導(dǎo)桿303重新接觸,兩者之間的夾角δ1仍在自鎖角度范圍內(nèi),第一自鎖機構(gòu)重新實現(xiàn)后擺方向的摩擦自鎖。
(2)調(diào)節(jié)主銷前擺
參見圖11a和圖7c,主銷2對第二滑套管12沒有重力作用,調(diào)節(jié)時無需先使主液壓缸16工作,讓其活塞桿伸出,其余控制方式與調(diào)節(jié)主銷后擺類似;在主銷機構(gòu)前擺的過程中,第一滑套管11與第一導(dǎo)桿301之間的夾角δ1始終在自鎖角度范圍內(nèi),使第一滑套管11在第一導(dǎo)桿301上無法后移,第一自鎖機構(gòu)包材后擺方向的摩擦自鎖。