CN101624064A

CN101624064A - 多轴转向工程机械及其转向装置

Info

Publication number: CN101624064A
Application number: CN200810130534A
Authority: CN
Inventors: 丁宏刚; 赵斌; 王东华; 朱亚夫
Original assignee: Xuzhou Heavy Machinery Co Ltd
Current assignee: Xuzhou Heavy Machinery Co Ltd
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2010-01-13

Abstract

本发明公开一种转向装置，用于多轴转向工程机械，包括至少一个与所述工程机械底盘相枢接的后侧转向摇臂；所述后侧转向摇臂通过传动纵拉杆连接位于所述工程机械底盘前部的前侧转向摇臂，并通过转向纵拉杆连接位于所述底盘后部的转向轴的转向节臂。本发明还公开一种包括上述转向装置的多轴转向工程机械。本发明将底盘后部的非转向轴更改为转向轴，并以机械连接这种简单、可靠的方式将底盘后部和前部的转向轮联动，这样即可以使转向中心线前移，从而减小前端外侧车轮的转弯半径，工程机械的弯道通过能力因此得到增强。此外，转向过程中底盘后部的转向轮和非转向轮的磨损程度均可以显著降低，节省了工程机械的维护成本。

Description

多轴转向工程机械及其转向装置

技术领域

本发明涉及工程机械转向技术，特别涉及一种多轴转向工程机械的转向装置。本发明还涉及一种包括上述转向装置的多轴转向工程机械。

背景技术

轮式工程机械具有机动灵活的特点，能够较为快速、方便地实现转场，因此通常应当具有较高的弯道通过能力。大型轮式工程机械的轴数较多，目前六轴甚至更多轴的工程机械已经大量出现，这些大型机械大多应用了多轴转向技术。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的多轴转向工程机械用转向装置的结构示意图。

现有技术中一种典型的多轴转向工程机械的转向装置包括两个枢接于该工程机械底盘前部的前侧转向摇臂，即第一转向摇臂111以及第二转向摇臂112；上述第一转向摇臂111设置于底盘第一轴L1和第二轴L2之间，第二转向摇臂112设置于第二轴L2和第三轴L3之间。

来自方向盘17的转向信号(扭矩)传递至转向器16，转向器16因而带动转向垂臂15绕转向器输出轴转动相应的角度。转向垂臂15通过第一传动纵拉杆121带动同样与底盘枢接的过渡转向摇臂14，过渡转向摇臂14进而通过第二传动纵拉杆122带动上述第一转向摇臂111转动相应的角度。

上述第一转向摇臂111的转动将通过第一转向纵拉杆131带动第一轴L1的转向节臂，进而使其转向轮转动；同时，第一转向摇臂111的转动还将通过第二转向纵拉杆132带动第二轴L2的转向节臂，进而使其转向轮同时转动。上述“传动纵拉杆”在各轴之间传递拉力(或者压力，下同)，上述“转向纵拉杆”在转向摇臂与转向节臂之间传递拉力。

此外，第一转向摇臂111通过第三传动纵拉杆123带动第二转向摇臂112随之转动，继而通过第三转向纵拉133带动第三轴L3的转向节臂，并使其转向轮转动。

可见，图1所示现有技术的工程机械，其前三轴为转向轴，后三轴为非转向轴。但是，这种转向方式存在较大的缺陷。

请参考图2，图2为图1所示现有技术的转向装置的原理图。

转向(例如左转)时，各转向轮的转角应当能够相匹配，以使各转向轮旋转轴的延长线交于点O1，且转向中心线大体竖直地经过第五轴L5。左转时，第一轴L1左侧(即内侧)转向轮的偏转角θ1大于其他转向轮的偏转角，同时，第一轴L1右侧(外侧)转向轮的转弯半径R1大于其他转向轮的转弯半径；右转时情况相反。

上述转弯半径R1的大小决定了工程机械的弯道通过能力，转弯半径R1越小工程机械的弯道通过能力越强。在上述偏转角θ1的最大值确定时，上述转弯半径R1的大小与工程机械的转向中心线的位置有关。图1以及图2所示转向装置的转向中心线大体位于第五轴L5附近，导致上述转弯半径R1相对较大，因此工程机械的弯道通过能力相对较低。

此外，由于工程机械的自重普遍较大，其轮胎磨损较为严重，维护成本高；特别是非转向的第四轴L4、第六轴L6，当转向中心线位于第五轴L5附近时，上述两轴的轮胎受到较大的侧向摩擦力，这将导致胎面磨损严重、维护成本高。此外，轮胎磨损严重对工程机械的安全性也存在较大的不利影响。

因此，如何简单、可靠地减小多轴转向工程机械的转弯半径以提高其的弯道通过能力，如何减轻非转向轮的磨损，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多轴转向工程机械的转向装置，具有较小的转弯半径，同时具有较低的成本和较高的可靠性。本发明的另一目的是提供一种包括上述转向装置的多轴转向工程机械。

为解决上述技术问题，本发明提供一种转向装置，用于多轴转向工程机械，包括至少一个与该工程机械的底盘相枢接的前侧转向摇臂；所述前侧转向摇臂在外力的带动下绕其枢接轴转动，并通过转向纵拉杆带动位于所述底盘前侧的转向轮转动；所述转向装置进一步包括至少一个与所述底盘相枢接的后侧转向摇臂；所述后侧转向摇臂通过传动纵拉杆连接所述前侧转向摇臂，并通过转向纵拉杆连接位于所述底盘后侧的转向轴的转向节臂，以便所述底盘前侧的转向轮转向时，所述底盘后侧的转向轮转向相反的方向。

优选地，所述多轴转向工程机械为六轴工程机械。

优选地，所述后侧转向摇臂的数目为一个，且其通过转向纵拉杆连接第六轴的转向轴的转向节臂。

优选地，所述底盘与所述后侧转向摇臂之间设置转向助力油缸。

优选地，所述后侧转向摇臂进一步通过转向纵拉杆连接第五轴的转向轴的转向节臂。

优选地，所述后侧转向摇臂设置于所述底盘的第五轴与第六轴之间。

优选地，所述前侧转向摇臂的数目为三个，三者分别设置于所述底盘第一轴与第二轴之间、第二轴与第三轴之间以及第三轴与第四轴之间。

本发明还提供一种多轴转向工程机械，包括如权利要求上述任一项所述的转向装置。

优选地，所述多轴转向工程机械具体为汽车起重机。

本发明所提供的用于多轴转向工程机械的转向装置，在前侧转向摇臂的基础上增加了枢接于底盘后部的后侧转向摇臂，所述后侧转向摇臂通过传动纵拉杆与所述前侧转向摇臂连接，同时，所述后侧转向摇臂通过转向纵拉杆连接位于底盘后部的转向轴的转向节臂。因此，所述前侧转向摇臂带动底盘前侧的转向轮转向时，还可以带动位于所述底盘后侧的转向轮转向相反的方向。

从本质上看，本发明将工程机械底盘后部的非转向轴更改为转向轴，并以机械连接这种简单、可靠的方式将底盘后部和前部的转向轮联动，从而使前者可以随后者的转动而相适应地转动。这样即可以使工程机械的转向中心线适当地前移；在前端内侧车轮的最大偏向角不变的前提下，转向中心线的前移可以减小前端外侧车轮的转弯半径，整个工程机械的弯道通过能力因此得到增强。另一方面，本发明采用机械方式连接底盘前部和后部的转向轮，因此具有较低的成本以及较高的可靠性。

此外，将底盘后部的非转向轴更改为转向轴后，转向过程中其转向轮的胎面基本只承受滚动摩擦，而不再承受侧向滑动摩擦，因此其磨损程度可以显著降低。对于前部转向轴和后部转向轴之间的非转向轴，其与所述转向中心线的距离从总体上看显著减小，因此转向过程中其转向轮的胎面所承诺的侧向滑动摩擦也将得到减轻。所以，本发明同时也显著减轻了轮胎的磨损，因而显著降低了工程机械的维护成本。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的多轴转向工程机械用转向装置的结构示意图；

图2为图1所示现有技术的转向装置的原理图；

图3为本发明所提供多轴转向工程机械用转向装置一种具体实施方式的结构示意图；

图4为图3所示多轴转向工程机械用转向装置的原理图；

图5为本发明所提供多轴转向工程机械用转向装置另一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本发明核心是提供一种多轴转向工程机械的转向装置，具有较小的转弯半径，同时具有较低的成本和较高的可靠性。本发明的另一核心是提供一种包括上述转向装置的多轴转向工程机械。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。需要特别指出的是，下文仅以六轴起重机为例对本发明的技术方案进行说明，但是，本发明所提供的技术方案显然也可以应用于具有其他轴数和其他功能的工程机械中，本发明的保护范围不应受到工程机械的轴数和功能的限制。

请参考图3，图3为本发明所提供多轴转向工程机械用转向装置一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的多轴转向工程机械的转向装置包括三个枢接于该工程机械底盘前部的前侧转向摇臂，即第一转向摇臂211、第二转向摇臂212以及第三转向摇臂213；上述第一转向摇臂211设置于底盘第一轴L1和第二轴L2之间，第二转向摇臂212设置于第二轴L2和第三轴L3之间，第三转向摇臂213设置于第二轴L2和第三轴L3之间。

通过操纵方向盘27可以将转向信号(扭矩)传递至转向器26，转向器26因而带动转向垂臂25绕转向器输出轴转动相应的角度。转向垂臂25继而通过第一传动纵拉杆221带动上述第一转向摇臂211转动相应的角度。

第一转向摇臂211通过第一转向纵拉杆231连接第一轴L1的转向节臂，进而带动一轴转向轮转动。同时，第一转向摇臂211还通过第二转向纵拉杆232连接第二轴L2的转向节臂，进而带动二轴转向轮转动。

上述“传动纵拉杆”在各轴之间传递拉力，上述“转向纵拉杆”在转向摇臂与转向节臂之间传递拉力。

第三转向摇臂213通过第二传动纵拉杆222连接上述第一转向摇臂211，因此，第三转向摇臂213可以由第一转向摇臂211的带动而转动。

第二转向摇臂212通过第三传动纵拉杆223连接第三转向摇臂213，因此第二转向摇臂212将在第三转向摇臂213的带动下转动。由于第三轴L3的转向轴的转向节臂通过第三转向纵拉杆233与第二转向摇臂212连接，因此三轴转向轮也将随上述一轴转向轮和二轴转向轮转动。

所述工程机械底盘的后部进一步枢接至少一个后侧转向摇臂，本具体实施方式中所述后侧转向摇臂的数目是一个，即第四转向摇臂214，且第四转向摇臂214设置于第五轴L5和第六轴L6之间。

第四转向摇臂214通过第四传动纵拉杆224与第三转向摇臂213连接，因而可以随着第三转向摇臂213的转动而转动。由于第四转向摇臂214同时通过第四转向纵拉杆234连接第六轴L6转向轴的转向节臂，因此六轴转向轮可以随着位于底盘前部的转向轮同时转动。

显然，上述各转向轮的转向角之间应当具有恰当的关系，从而确保各转向轮轴线的延长线交于一点。此外，上述第一至第三轴的转向轮的偏转方向相同，但偏转角度通常各不相同，各转向轮的偏转角应当根据设计目标合理确定；上述第六轴的转向轮的旋转方向与上述第一至第三轴的转向轮的偏转方向相反。

还可以在上述转向摇臂与所述工程机械底盘之间设置转向助力油缸，即在第一转向摇臂211与底盘之间设置第一转向助力油缸241，在第二转向摇臂212与底盘之间设置第二转向助力油缸242，在第四转向摇臂214与底盘之间设置第三转向助力油缸243；这样可以更为顺利地完成转向操作。

此外，由于转向轮主要受滚动摩擦，因此转向轴可以是单胎轴；而非转向轮通常还受到侧向滑动摩擦，因此可以将非转向轴设置为双胎轴。

请参考图4，图4为图3所示多轴转向工程机械用转向装置的原理图。

当图3所示工程车辆转向时，通过匹配各转向轮的转角可以使各转向轮旋转轴的延长线交于点O2。

由于第六轴L6为转向轴，因此本发明中工程机械的转向中心线前移；本具体实施方式中上述转向中心线前移至第四轴L4与第五轴L5之间。

左转时，第一轴L1左侧的转向轮为内轮，其偏转角θ2可以达到转向轮所能实现的最大偏转角，其他转向轮的偏转角通常都小于该最大偏转角。第一轴L1右侧的转向轮为外轮，其转弯半径R2通常大于其他转向轮的转弯半径。

如前所述，在第一轴L1内侧转向轮的最大偏转角θ2确定的情况下，第一轴L1外侧转向轮的转弯半径R2与所述转向中心线相关；而在本具体实施方式中所述转向中心线前移至第四轴L4与第五轴L5之间，因此更加接近底盘的几何中心，这样，上述外侧转向轮的转弯半径R2也得到显著减小；因此，工程机械的弯道通过能力得到显著提升。

另一方面，由于本发明采用机械的方式连接底盘前部和后部的转向轮，因此具有较低的成本，同时也具有较高的可靠性。

此外，底盘后部的第六轴(即末轴)更改为转向轴后，转向过程中其转向轮胎面基本只承受滚动摩擦，而不再承受侧向滑动摩擦，因此其磨损程度可以显著降低。对于前部转向轴和后部转向轴之间的非转向轴(即第四轴和第五轴)，其与所述转向中心线的距离从总体上看显著减小，因此转向过程中其转向轮的胎面所承受的侧向滑动摩擦也将得到减轻。所以，本发明同时也显著减轻了轮胎的磨损，因而降低了工程机械的维护成本。

可以对图3所示转向装置进行进一步的改进。

请参考图5，图5为本发明所提供多轴转向工程机械用转向装置另一种具体实施方式的结构示意图。

图5所示具体实施方式是在图3所示具体实施方式的基础上所作的改进。

在另一种具体实施方式中，工程机械底盘后部的转向轴不再仅为第六轴L6一个，第五轴L5也可以成为转向轴。

具体地说，可以在第四转向摇臂214与第五轴L5的转向节臂之间安装第五转向纵拉杆235，因此当第四转向摇臂214转动时可以同时带动第五轴L5的转向节臂，并使其转向轮发生偏转。显然，五轴转向轮的偏转方向与六轴转向轮的偏转方向相同。

将第五轴L5也设置为转向轴可以将工程机械的转向中心线进一步前移，例如，所述转向中心线可以位于第四轴L4附近；这样，如前所述，上述外侧转向轮的转弯半径R2将得到进一步的减小，工程机械的弯道通过能力可以得到进一步的提升。此外，前部转向轴和后部转向轴之间的非转向轴所承受的侧向滑动摩擦也将得到进一步的减轻，工程机械的维护成本可以进一步降低。

本发明所提供的多轴转向工程机械包括上述任一项所述的转向装置，其他部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

上述多轴转向工程机械具体可以是轮式起重机，当然也可以是其他轮式工程机械。

以上对本发明所提供的多轴转向工程机械及其转向装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1、一种转向装置，用于多轴转向工程机械，包括至少一个与该工程机械的底盘相枢接的前侧转向摇臂；所述前侧转向摇臂在外力的带动下绕其枢接轴转动，并通过转向纵拉杆带动位于所述底盘前侧的转向轮转动；其特征在于，进一步包括至少一个与所述底盘相枢接的后侧转向摇臂；所述后侧转向摇臂通过传动纵拉杆连接所述前侧转向摇臂，并通过转向纵拉杆连接位于所述底盘后侧的转向轴的转向节臂，以便所述底盘前侧的转向轮转向时，所述底盘后侧的转向轮转向相反的方向。

2、如权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述多轴转向工程机械为六轴工程机械。

3、如权利要求2所述的转向装置，其特征在于，所述后侧转向摇臂的数目为一个，且其通过转向纵拉杆连接第六轴的转向轴的转向节臂。

4、如权利要求3所述的转向装置，其特征在于，所述底盘与所述后侧转向摇臂之间设置转向助力油缸。

5、如权利要求4所述的转向装置，其特征在于，所述后侧转向摇臂进一步通过转向纵拉杆连接第五轴的转向轴的转向节臂。

6、如权利要求5所述的转向装置，其特征在于，所述后侧转向摇臂设置于所述底盘的第五轴与第六轴之间。

7、如权利要求2所述的转向装置，其特征在于，所述前侧转向摇臂的数目为三个，三者分别设置于所述底盘第一轴与第二轴之间、第二轴与第三轴之间以及第三轴与第四轴之间。

8、一种多轴转向工程机械，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的转向装置。

9、如权利要求8所述的多轴转向工程机械，其特征在于，具体为汽车起重机。