专利名称：转向系统、车辆底盘及工程车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆工程领域，更具体而言，涉及一种转向系统、车辆底盘及工程车辆。
背景技术：
汽车在行驶过程中，需要按驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓的汽车转向。就轮式汽车而言，实现汽车转向的方法是，驾驶员通过一套专设的机构，使汽车上的车轮相对于汽车的纵轴线偏转一定角度，这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，就是汽车的转向系统。图1不出了一种车辆转向系统,包括方向盘1、万向传动轴2、角转向器3、方向机8、转向垂臂5、转向直拉杆6、转向轮和转向桥7。汽车转向传递路线为驾驶员作用到方向盘I上，通过万向传动轴2及角转向器3传递到方向机8，再通过转向直拉杆6作用到车桥7上的转向节臂17，如图2所示，从而实现转向轮4的转向。图2示出了一种转向车桥的结构示意图，包括车桥7、转向节臂17、主销15、转向梯形臂13及转向横拉杆14，图1中所示的转向直拉杆6作用到转向节臂17上，转向节臂17带动转向轮4绕主销15运动，实现一侧转向轮4的转向，转向梯形臂13和转向横拉杆14可以实现两侧转向轮4的同步转向。采用图1和图2中的转向形式，存在以下缺点I)当车桥7上、下跳动时，车桥7 —方面要绕板簧卷耳点或推力杆旋转，另一方面转向轮4需要绕转向直拉杆6前铰点旋转，因此，同一车桥需要绕两条不同的轨迹运动，当这两条轨迹不重合时，转向轮4就会发生摆振现象，从而引起磨胎或转向不稳的问题；2)转向垂臂5初始安装位置影响车桥左、右最大转角，而转向垂臂初始安装位置受制造误差影响较大；3)如转向垂臂5与转向直拉杆6之间安装角度不合适，易出现传动角为零度的“顶死”现象；4)为避开转向轮4，转向直拉杆6通常设计成弯曲形状，而弯曲的直拉杆在受力状态下易变形，不可避免的影响转向角。
发明内容
本发明的一个目的在于，提供一种转向系统，使得车桥跳动时不会引起转向轮摆振，车桥的左右最大转角不受制造误差的影响，转向过程中不会出现“死点”、转向过程中不会由于受拉力变形而影响转向角。本发明的另一个目的在于，提供一种车辆底盘。本发明的第三个目的在于，提供一种工程车辆。 一方面，本发明提供了 一种转向系统，包括方向盘、万向传动轴、方向机、转向轮、车桥、主销、转向梯形臂和转向横拉杆，所述转向轮和所述车桥通过所述主销可转动地连接，所述转向梯形臂、转向横拉杆和所述车桥组成转向梯形，还包括转向传动轴和转向输入轴，所述方向盘通过所述万向传动轴连接至所述方向机的输入端；所述方向机的输出端与所述转向传动轴的输入端连接；所述转向传动轴的输出端与所述转向输入轴的输入端连接；所述转向输入轴的输出端驱动所述转向轮绕所述主销转动。本发明采用转向传动轴取代现有转向系统中的转向直拉杆，避免因车桥跳动而使转向轮发生摆振现象，进而避免引起磨胎或转向不稳定的问题；由于不采用转向垂臂，转向系统受制造误差的影响小；由于不是采用转向直拉杆，因此在转向过程中无“死点”，使得转向系统的工作更稳定，也避免了弯曲的转向直拉杆在转向过程中变形而影响转向精度，转向精度更高。在上述技术方案中，优选地，所述转向传动轴包括第一传动轴、中转轴和第二传动轴，所述方向机的输出端与所述第一传动轴的输入端连接并可带动所述第一传动轴转动；所述第一传动轴可带动所述中转轴转动；所述中转轴可带动所述第二传动轴转动；所述第二传动轴的输出端与所述转向输入轴的输入端连接。这样，转向系统任何初始安装位置都不会影响车桥左、右最大转角，受制造误差影响小；采用传动轴进行传动，不会像转向直拉杆形式的转向系统出现转向“死点”，也不会出现转向直拉杆受拉力变形而影响转向角的现象。在上述技术方案中，优选地，所述第二传动轴的输出端与所述转向输入轴的输入端之间通过法兰连接。在上述技术方案中，优选地，所述转向输入轴的输出端与所述转向轮之间通过齿轮传动。在上述技术方案中，优选地，所述万向传动轴可沿其轴线方向伸缩。这样，车桥跳动时，传动轴可以伸缩，因而不会引起转向轮的摆振。在上述技术方案中，优选地，所述第二传动轴可沿其轴线方向伸缩。这样，车桥跳动时，传动轴可以伸缩，因而不会引起转向轮的摆振。在上述技术方案中，优选地，所述方向机的输出轴的轴线与水平面平行，所述中转轴的轴线与水平面平行，所述转向输入轴的轴线与水平面平行。在上述技术方案中，优选地，该转向系统还包括助力油缸，所述助力油缸的一端固定在所述车桥的桥壳上，另一端固定在所述转向梯形臂上，所述方向机可根据所述方向盘传递的转向力矩控制所述助力油缸的伸缩。这样，助力油缸可以在转向过程中提供助力，而不必由方向机提供助力，通过传动轴传递给车桥，避免为了提供助力力矩而将传动轴做的很粗很重，方向机仅需提供为助力油缸配油的功能，方向机内置的油缸可以取消，简化了方向机的结构，降低生产成本。另一方面，本发明还提供了一种车辆底盘，包括上述技术方案中的转向系统。再一方面，本发明还提供了一种工程车辆，包括所述的转向系统或所述的车辆底盘。综上所述，本发明提供的转向系统，采用转向传动轴代替了传统转向系统中的转向直拉杆，当车桥跳动时，传动轴通过伸缩改变长度，避免了由于车桥跳动引起的转向轮摆振；转向传动轴连接的转向系统的任何初始安装位置均不会影响车桥左、右最大转角，转向系统受制造误差及受力变形的影响小；由于不是转向直拉杆形式，因此转向过程中无“死点”，转向更加稳定、可靠；方向机可除去内置的油缸，结构更加简单，降低制造成本。
图1是相关技术中一种转向系统的结构示意图；图2是相关技术中一种转向车桥的结构示意图；图3是根据本发明的实施例的转向系统的主视示意图；图4是图3所示结构的俯视示意图；图5是图4所示结构的右视局部结构示意图。图1至图5中，附图标记与零部件名称之间的对应关系为I方向盘,2万向传动轴,3角转向器,4转向轮,5转向垂臂，6转向直拉杆,7车桥，8方向机，9第一传动轴，10中转轴，11第二传动轴，12助力油缸，13转向梯形臂，14转向横拉杆，15主销，16转向输入轴，17转向节臂，18齿轮。
具体实施例方式为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。如图3至图5所示，本发明提供了一种转向系统，包括方向盘1、万向传动轴2、方向机8、转向轮4、车桥7、主销15、转向梯形臂13和转向横拉杆14，所述转向轮4和所述车桥7通过所述主销15可转动地连接，所述转向梯形臂13、转向横拉杆14和所述车桥7组成转向梯形，还包括转向传动轴和转向输入轴16,所述方向盘I通过所述万向传动轴2连接至所述方向机8的输入端；所述方向机8的输出端与所述转向传动轴的输入端连接；所述转向传动轴的输出端与所述转向输入轴16的输入端连接；所述转向输入轴16的输出端驱动所述转向轮4绕所述主销15转动。本发明采用转向传动轴取代现有转向系统中的转向直拉杆，避免因车桥跳动而使转向轮发生摆振现象，进而避免引起磨胎或转向不稳定的问题；由于不采用转向垂臂，转向系统受制造误差的影响小；由于不是采用转向直拉杆，因此在转向过程中无“死点”，使得转向系统的工作更稳定，也避免了弯曲的转向直拉杆在转向过程中变形而影响转向精度，转向精度更高。如图3和图4所示，所述转向传动轴包括第一传动轴9、中转轴10和第二传动轴11，所述方向机8的输出端与所述第一传动轴9的输入端连接并可带动所述第一传动轴9转动；所述第一传动轴9可带动所述中转轴10转动；所述中转轴10可带动所述第二传动轴11转动；所述第二传动轴11的输出端与所述转向输入轴16的输入端连接。这样，转向系统任何初始安装位置都不会影响车桥左、右最大转角，受制造误差影响小；采用传动轴进行传动，不会像转向直拉杆形式的转向系统出现“死点”，也不会出现转向直拉杆受拉力变形而影响转向角的现象。如图4所示，所述第二传动轴11的输出端与所述转向输入轴16的输入端之间通过法兰连接。这样，车桥传统的转向节臂输入形式改为输入法兰的形式，能够实现转向传动轴与车桥的连接。如图5所示，所述转向输入轴16的输出端与所述转向轮4之间通过齿轮传动。这样，省去了传统转向系统中的转向节臂，转向系统结构简单，工作更加稳定、可
O在上述实施例中，优选地，所述万向传动轴2可沿其轴线方向伸缩。这样，车桥跳动时，传动轴可以伸缩，因而不会引起转向轮的摆振。进一步，所述第二传动轴11可沿其轴线方向伸缩。 这样，车桥跳动时，传动轴可以伸缩，因而不会引起转向轮的摆振。如图3所示，在上述实施例中，优选地，所述方向机8的输出轴的轴线与水平面平行，所述中转轴10的轴线与水平面平行，所述转向输入轴16的轴线与水平面平行。这样更加有利于传动轴系统的结构布置，提高转向平稳性。如图4所示，该转向系统还包括助力油缸12，所述助力油缸12的一端固定在所述车桥7的桥壳上，另一端固定在所述转向梯形臂13上，所述方向机8可根据所述方向盘I传递的转向力矩控制所述助力油缸12的伸缩。如果需要传递较大的扭矩，传动轴需要较大的截面，因而传动轴直径大，重量重，不利于转向。本发明提供的转向系统中，方向机不提供助力，助力需通过安装在车桥7上的助力油缸12提供，方向机只需提供配油的功能，其内置油缸可以取消，这样就简化了方向机的结构，降低制造成本和安装难度。转向梯形臂13和转向横拉杆14可实现左右转向轮的联动，如图4所示，转向梯形臂13的一端与一侧的转向轮4连接，另一端与转向横拉杆14铰接，助力油缸12通过驱动转向梯形臂13和转向横拉杆14运动，从而实现两侧转向轮的同步转向。如图4和图5所示，本发明还提供了一种车辆底盘，包括上述实施例中所述的转向系统。另外，本发明还提供了一种工程车辆，包括上述实施例中所述的转向系统或车辆
ο本发明提供的转向系统的工作原理如下转向传动线路为驾驶员的转向力矩作用到方向盘1，方向盘I通过万向传动轴2直接连接到方向机8,方向机8通过第一传动轴9连接一个中转轴10,中转轴10通过第二传动轴11连接到转向输入轴16，转向输入轴16驱动转向轮4绕主销15转动，从而实现对车桥7的转向。万向传动轴2和第二传动轴11可伸缩，在行驶过程中，车桥跳动时，万向传动轴2和第二传动轴11通过伸缩改变长度，因而不会引起转向轮4的摆动。为满足传动轴的输入形式，传统的车桥转向节臂输入形式需要改为输入法兰的形式，具体结构如图4所示。转向轮4的内侧设置有齿轮18，转向输入轴16的输出端也设置有轮齿，转向轮4通过齿轮18与转向输入轴16的输出端啮合。齿轮18的轴线与主销15的轴线平行。转向输入轴16的输入端为法兰，因而可以与第二传动轴11连接。
对于不同的转向系统，其方向机与转向轮之间的传动比不同，可通过改变齿轮18与转向输入轴16之间的传动比来实现。如果需要传递较大的扭矩，传动轴需要较大的截面，因而传动轴直径大，重量重，不利于转向。因此，在该新型转向系统中，方向机8不再提供助力，助力需通过安装在车桥7上的助力油缸12提供。方向机8仅仅只需提供为助力油缸12配油的功能，其内置油缸可以取消，极大地简化了方向机8的结构，降低了制造成本和安装难度，提高生产效益。综上，本发明提供的转向系统，采用转向传动轴代替了传统转向系统中的转向直拉杆，当车桥跳动时，传动轴通过伸缩改变长度，避免了由于车桥跳动引起的转向轮摆振；转向传动轴连接的转向系统的任何初始安装位置均不会影响车桥左、右最大转角，转向系统受制造误差及受力变形的影响小；由于不是转向直拉杆形式，因此转向过程中无“死点”，转向更加稳定、可靠；方向机可除去内置的油缸，结构更加简单，降低制造成本。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种转向系统，包括方向盘(I)、万向传动轴(2)、方向机(8)、转向轮(4)、车桥(7)、主销(15)、转向梯形臂(13)和转向横拉杆(14)，所述转向轮(4)和所述车桥(7)通过所述主销(15 )可转动地连接，所述转向梯形臂(13 )、转向横拉杆(14)和所述车桥(7 )组成转向梯形，其特征在于，还包括转向传动轴和转向输入轴(16)， 所述方向盘(I)通过所述万向传动轴(2 )连接至所述方向机(8 )的输入端； 所述方向机(8)的输出端与所述转向传动轴的输入端连接； 所述转向传动轴的输出端与所述转向输入轴(16)的输入端连接； 所述转向输入轴(16)的输出端驱动所述转向轮(4)绕所述主销(15)转动。
2.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述转向传动轴包括第一传动轴(9)、中转轴(10)和第二传动轴(11)， 所述方向机(8)的输出端与所述第一传动轴(9)的输入端连接并可带动所述第一传动轴(9)转动； 所述第一传动轴(9)可带动所述中转轴(10)转动； 所述中转轴(10)可带动所述第二传动轴(11)转动； 所述第二传动轴(11)的输出端与所述转向输入轴(16)的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述第二传动轴(11)的输出端与所述转向输入轴(16)的输入端之间通过法兰连接。
4.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述转向输入轴(16)的输出端与所述转向轮(4)之间通过齿轮传动。
5.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述万向传动轴(2)可沿其轴线方向伸缩。
6.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述第二传动轴(11)可沿其轴线方向伸缩。
7.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述方向机(8)的输出轴的轴线与水平面平行，所述中转轴(10)的轴线与水平面平行，所述转向输入轴(16)的轴线与水平面平行。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的转向系统，其特征在于，还包括助力油缸(12)，所述助力油缸(12)的一端固定在所述车桥(7)的桥壳上，另一端固定在所述转向梯形臂(13)上，所述方向机(8)可根据所述方向盘(I)传递的转向力矩控制所述助力油缸(12)的伸缩。
9.一种车辆底盘，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的转向系统。
10.一种工程车辆，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的转向系统或权利要求9所述的车辆底盘。
全文摘要
本发明提供了一种转向系统、车辆底盘及工程车辆，转向系统包括方向盘、万向传动轴、方向机、转向轮、车桥、主销、转向梯形臂和转向横拉杆，还包括转向传动轴和转向输入轴，方向盘通过万向传动轴连接至方向机的输入端；方向机的输出端与转向传动轴的输入端连接；转向传动轴的输出端与转向输入轴的输入端连接；转向输入轴的输出端驱动转向轮绕主销转动。本发明采用转向传动轴代替传统转向系统中的转向直拉杆，传动轴通过伸缩改变长度，避免了由于车桥跳动引起的转向轮摆振；转向系统的任何初始安装位置均不会影响车桥左、右最大转角，转向系统受制造误差及受力变形的影响小；转向过程中无“死点”，转向更加稳定；方向机可除去内置的油缸，结构更加简单。
文档编号B62D5/06GK103010284SQ201210583690
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者皮秋生, 张金虎, 宋江泉 申请人:三一重工股份有限公司