CN102069846B - 汽车的纯滚动转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车转向的新技术，实现了汽车的纯滚动转向。在两个转向节上，各对称地安装一条与转向轮内侧轮面成相同夹角的转向滑杆，并在该两条转向滑杆上，分别套上一个可滑动的滑杆套，当两个滑杆套同步作一定轨迹(二次曲线)运动时，两个转向轮便作纯滚动转向。特别是当转向滑杆与转向轮内侧轮面的夹角的正切值，等于左右两转向轮轮距的一半与车辆前后轴轴距之比时，滑杆套的运动轨迹为直线。从而使这种纯滚动转向装置的设计和制造，变得简单而方便。

Description

汽车的纯滚动转向装置

一、技术领域：本发明涉及汽车的转向装置，尤其与汽车的纯滚动转向有关。 

二、背景技术：

公知的汽车转向梯形，只能近似地满足转向关系式，无法保证转向轮绕转向中心作纯滚动转向，转向角度越大，误差越明显。因此汽车在低速行驶时，转向操作特别沉重费力，但在高速行驶时，转向操作却感觉漂浮发摆。转向梯形的这种转向误差，不但会加剧转向轮的磨损及增加转向阻力，更重要的是会造成车辆的侧滑，使行车的稳定性下降，严重时甚至会导致事故的发生。 

三、发明内容：

本发明的任务是提供一种能使汽车转向轮绕转向中心作纯滚动转向的转向装置。 

为了完成上述任务，本发明的解决方案是：在左右两个转向节上，同时朝向转向桥的前面或后面，分别固定安装一条转向滑杆，该两条转向滑杆又分别与转向节上的转向轮的内侧轮面成一相同大小的夹角(虽然，此两只夹角的大小不相等时，也可以实施本发明，但由于其两边不对称，会给设计和制造带来许多的不便，而且由于其工作原理相同，可以按照两个夹角相等时的例子进行类推，因此，本发明仅对两个夹角相等时的情形进行讨论)，并安装在与车辆底盘平行的平面上，使得在车辆直线前行时，两条转向滑杆相交于一点，此时，如果让两个转向轮作纯滚动转向，那么两条转向滑杆原来所成的交点，势必离开原来的位置而产生移动，留下一段交点的移动轨迹(本发明称该交点的移动轨迹为纯滚动转向轨迹)。显然，这个交点移动的纯滚动转向轨迹与转向轮的纯滚动转向是相互对应的，因为这个纯滚动 转向轨迹本身是在两个转向轮作纯滚动转向时作出的。因此要实现转向轮的纯滚动转向，只要先作出两条转向滑杆的交点移动的纯滚动转向轨迹，再制造出相应的轨迹机构，使得两条转向滑杆的交点始终落在该纯滚动转向轨迹上即可。本发明将这个能使两条转向滑杆的交点始终落在纯滚动转向轨迹上的机构，称为纯滚动转向轨迹的轨迹执行机构，也可以简称为轨迹执行机构。轨迹执行机构还可以因纯滚动转向轨迹的类型不同而有不同的称谓，如椭圆轨迹执行机构和直线轨迹执行机构，就是指纯滚动转向轨迹分别为椭圆和直线的两种轨迹执行机构。 

在了解了本发明的工作原理以后，对于上述的纯滚动转向轨迹的描绘，便是众所周知的技术：除了建立坐标，按照两个转向轮的纯滚动转向关系式求得两条转向滑杆交点移动的轨迹方程，再描点或借助信息技术得到图像外，尚可用最原始的放实样或缩小的实样的方法，即先依据两个转向轮的纯滚动转向关系式，计算出若干组转向轮作纯滚动转向时，两条转向滑杆的对应角度，再用实样得到各组的交点，然后连成图像等。 

经过实际计算，上述的纯滚动转向轨迹是人们熟知的二次曲线，曲线的图像，会因转向轮内侧轮面与转向滑杆之间的夹角大小的变化，而有多种不同的变化(前面已说过，本发明这里只讨论左右转向轮与转向滑杆之间所成两只夹角大小相等的情况，因此这里的“大小变化”是指两只夹角同时变大或变小，而两只夹角仍是相等的)。由于二次曲线的类型较多，本发明无法尽举，只选取了其中的椭圆和一条平行于X轴的直线(退缩圆锥曲线)。 

前述的纯滚动转向轨迹的轨迹执行机构的制造非常简单：将所需的纯滚动转向轨迹描绘在钢板上，并将该轨迹刻制成有一定宽度的槽(滑槽)，然后再将直径略小于槽宽(可在槽内活动，但间隙较小)的滚轮放入其中，使滚轮轮面与钢板板面平行，再在滚轮的中心安装 一根可相对于滚轮自由转动的轮轴(本发明称该轮轴为连接轴)。那么，无论滚轮在滑槽内如何运动，只要不抛出滑槽外，其中心的轮轴(连接轴)必定在纯滚动转向轨迹上。由于滚轮在滑槽内的运动，需要动力推动，因此需在滑槽边上安装一条与滑槽同步弯曲的齿条(本发明称其为曲线齿条)，再在滚轮中心的连接轴上固定安装上可与该弯曲的曲线齿条啮合的齿轮(本发明称其为滚动齿轮)。转向扭矩在钢板的上方，由转向盘及转向传动轴等通过万向节及既可摆动又可伸缩的摆轴传至滚轮中心的连接轴上(摆轴与连接轴之间也用万向节连接)，使连接轴转动，从而带动连接轴上的滚动齿轮旋转，使滚动齿轮沿着与其啮合的曲线齿条运动，最终带动连接轴及其上的滚轮沿着滑槽运动。由于滑槽是按照纯滚动转向轨迹刻制的，因此滑槽内滚轮中心上的连接轴势必作纯滚动转向轨迹的运动。这便制成了纯滚动转向轨迹的轨迹执行机构。显然，这个轨迹执行机构的输入端是与转向传动轴用万向节连接的摆轴，输出端是作纯滚动转向轨迹运动的连接轴。为了使两条转向滑杆与连接轴连接，还需在连接轴上可旋转地串接两只可分别在两条转向滑杆上自由滑动的套(本发明称其为滑杆套)，并将两条转向滑杆套入其中(这便制成了一个纯滚动的转向装置)。此时如果连接轴按照纯滚动转向轨迹运动，那么连接轴上的两个滑杆套也将随之而运动，因此将带动滑杆套内的两条转向滑杆绕各自的转向节转动，从而带动两边的转向轮作纯滚动转向。 

显然，上述轨迹执行机构中的滑槽，也可以是滑轨等，因此本发明将上述的这类轨迹执行机构(就其结构而言)，称之为槽轨式轨迹执行机构。同时上述的滑槽，在以下的说明中被改称为槽轨。 

槽轨式的轨迹执行机构，不但适用于椭圆等二次曲线，也可广泛地适用于其它多种曲线。 

另外，上述的转向滑杆和滑杆套，实际上是可以互换安装的，如将转向滑杆制成套状，而成滑杆套，安装于转向节上，而将转向滑杆 的一端与连接轴连接，另一端穿入滑杆套中，随着连接轴的运动，转向滑杆可相对于滑杆套作伸缩的抽动，这与滑杆套在转向滑杆上的滑动是等效的，因此，实际上滑杆套与转向滑杆只是一对滑动副，为此本发明将滑杆套与转向滑杆的这种滑动配伍，称之为转向滑动副，同时把该转向滑动副中的滑杆套和转向滑杆的两个连接端，称为内端和外端，把与连接轴连接的一端称为内端，另一端称为外端，但为了以后描述的简便，本发明仍可继续用转向滑杆和滑杆套来代表转向滑动副。 

轨迹执行机构可以有多种，除槽轨式外，还可以用圆锥曲线的定义设计出定义式的轨迹执行机构，因为根据一个动点到一个定点(焦点)的距离和它到一条定直线(准线)的距离的比值大小可以画出曲线的图像，因此完全可以根据此原理设计出相应的轨迹执行机构：由从动点出发的两根齿条，其中一根可垂直准线上下及左右移动(将准线制成一根滑杆，在该滑杆上套上一个可在其上自由滑动的架子，齿条可垂直该架子伸缩，并与安装在该架子上的一个齿轮啮合)，另一根齿条通过焦点，可相对于焦点伸缩，并可绕焦点转动(在焦点上设置一个转盘，齿条安装在转盘上，可相对于转盘作伸缩移动，并与安装在转盘上的一个齿轮啮合)；然后再用传动机构对与两根齿条啮合的两只齿轮进行传动。如果要使动点到焦点的距离与动点到准线的距离相等，那么只要使与两根齿条啮合的两只齿轮的大小及转速均相同，并啮合在齿条的等长位置上，则两根齿条等长并等长地伸缩，得到的轨迹为抛物线。如果调节齿轮的传动比，则使动点到焦点的距离与动点到准线的距离的比值大于1的为双曲线，小于1的为椭圆。这便是一个按照圆锥曲线的定义而设计出来的轨迹执行机构，动点所在位置是该轨迹执行机构的输出端，可以安装上连接轴，再在连接轴上连接两只滑杆套，再将转向滑杆穿入滑杆套中，便可制成一个纯滚动转向装置。本发明称该类轨迹执行机构为定义式轨迹执行机构。 

除此之外，对于不同的二次曲线，还可以有各种不同的特定的轨迹执行机构，如对于双曲线，还可以用动点到两个定点的距离之差为定值而作出图像，而椭圆则可以象用圆规画圆那样地用椭圆规作出图像，因此轨迹执行机构有多种的结构变化，无法尽举。 

由于不同的圆锥曲线，还可以有各种不同的特定的轨迹执行机构，本发明在这些圆锥曲线中选取了二种，一种是椭圆轨迹，另一种是一条平行于X轴的直线轨迹(退缩圆锥曲线)。 

一、椭圆形轨迹的轨迹执行机构，除上述的槽轨式轨迹执行机构外，椭圆形的轨迹执行机构，可以参照椭圆规的方法设计：它主要有由横竖两滑槽构成的一个十字槽及一根带有二个滑块和一条连接轴的摇杆组成；连接轴安装于摇杆的一端，两滑块分别可旋转地安装在离连接轴不同距离的摇杆上(两个滑块与连接轴之间的两个不同距离分别代表了椭圆的半长轴和半短轴)，将两个滑块分别放入十字槽的横滑槽和竖滑槽中，当两个滑块分别在各自的滑槽中滑动时，摇杆端头上的连接轴的运动轨迹为椭圆，这便是一个椭圆轨迹的轨迹执行机构，它类似于圆规，因而本发明称其为椭圆规式轨迹执行机构。由于连接轴安装在摇杆的一端上，因此这种转向装置易于制成一种类似于转向梯形的形式。 

二、直线形的轨迹执行机构，除上述的槽轨式外对于直线形的轨迹，完全可以简单引用现有的齿轮齿条及螺杆螺母等转向器进行制造，因为齿条可在齿轮的驱动下，在滑槽内作直线运动，使齿条上的连接轴作直线轨迹运动；同样地螺杆的旋转可使其上不能转动的螺母沿螺杆直线移动，从而使螺母上的连接轴作直线轨迹运动(为了减小转向阻力及磨损，螺杆与螺母之间也可以安装循环球等)。 

对于上述的直线轨迹的轨迹执行机构，只要将两条转向滑杆安装到摇臂轴上，便可制纯滚动转向器，制造也非常简单，从外形看，与普通的转向器相比，只是多了一条转向摇臂。因而这种转向器的市场 前景会非常好。 

轨迹执行机构输出端上的连接轴，在连接两只套有转向滑杆的滑杆套后，便成了一个纯滚动转向装置，但如果按照汽车的庞大进行计算，转向滑杆势必需要很长，因此在实际应用时，是要有所改变的，然而这种改变也可以有多种：可以将轨迹执行机构分开成二个，分别安装于左右两只转向节附近，每个轨迹执行机构的连接轴上只有一个滑杆套，只对附近转向节上的一根转向滑杆进行驱动，两个轨迹执行机构之间用传动杆使其同步运动，由于两个轨迹执行机构是同步运动的，因此分别受两个轨迹执行机构驱动的两条转向滑杆之间的转角与两条转向滑杆同时受一个轨迹执行机构驱动时是相同的(由于这种结构有点象转向梯形，因此本发明称这种结构形式的纯滚动转向装置为梯形架式纯滚动转向装置)。除此之外，还可以按照相似原理进行缩小，制成纯滚动转向器的形式，可以将转向滑杆缩短到转向器内部，分别安装于左右两根摇臂轴上，由于摇臂轴上还安装有与转向节连接的转向摇臂，因此由转向盘传至轨迹执行机构上的转向力，会通过左右两条转向滑杆传至左右两根摇臂轴上，再通过左右两根摇臂轴上的左右两只转向摇臂传至左右两条横拉杆(或直接由左右摇臂轴通过左右传动轴等)分别传至左右两个转向节上的转向轮，实现纯滚动转向。 

综上所述的纯滚动转向装置，其转向角度的大小，均是准对现行普通车辆的。对于大角度的纯滚动转向(能使车辆的转弯半径逐步缩小，直至原地转向)尚需进行一些改变： 

首先是选取一条环形的椭圆曲线，作为大角度纯滚动转向轨迹，因为椭圆曲线是一个圆环形，因此只要滑杆套在转向滑杆上的滑动不受转向滑杆与转向节(或摇臂轴)的连接处的阻碍，便可实现大角度的纯滚动转向，为此需把转向滑杆制成“T”字形或“工”字形等，安装在转向节上面(或摇臂轴的顶端上)，再将滑杆套制成下面开通的滑槽形状，并使连接轴的下端可转动地连接在滑杆套的上面；同时为了防止二条转向滑杆相互阻挡，可采用前面提到的梯形架式纯滚动转向装置的形式，将轨迹执行机构分拆到两边的转向节附近，使之互不干扰。 

四、附图说明：

图1是本发明的第一实施例的纯滚动转向装置转向原理示意图。 

图2是因转向滑杆与转向轮之间的夹角不同而得到两种椭圆的纯滚动转向轨迹示意图。 

图3是本发明第二实施例的纯滚动转向装置示意图。 

图4是本发明的图3中的槽轨式轨迹执行机构示意图。 

图5是本发明第三实施例槽轨式轨迹执行机构分两边成梯形架式布置的纯滚动转向装置示意图。 

图6是车辆实现大角度转向时一些相关机构的变化示意图。 

图7是本发明的第四实施例椭圆规式轨迹执行机构及其纯滚动转向装置(器)示意图。 

图8是本发明的第五实施例椭圆规式轨迹执行机构分两边成梯形架式布置的纯滚动转向装置示意图。 

图9是本发明的定义式轨迹执行机构示意图。 

图10是本发明的纯滚动转向轨迹为平行于X轴的直线示意图。 

图11是本发明第六实施例的齿轮齿条式的直线轨迹执行机构及其纯滚动转向器(装置)示意图。 

图12是本发明第七实施例的螺杆螺母式的直线轨迹执行机构及其纯滚动转向器(装置)示意图。 

图13是本发明的转向滑杆与滑杆套的互相变换示意图。 

图14是本发明第八实施例的滑杆滑槽式的直线轨迹执行机构及其作梯形架式布置的纯滚动转向装置示意图。 

图15是本发明第九实施例的齿轮齿条直线轨迹执行机构作梯形架式布置的纯滚转向装置示意图。 

图16是本发明第十实施例的梯形架式纯滚动转向装置作相似缩小成转向器形式的纯滚动转向装置(器)示意图。 

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。 

五、具体实施方式：

如图1，图1是本发明的转向装置工作原理示意图。图中建立了直角坐标，MN及JK分别代表汽车前面的两个转向轮，MN的中点A的坐标为(S，O)，JK的中点B的坐标为(-S，O)，汽车的两只后轮分别在点C(-S，-L)和点D(S，-L)的位置；AE与BF代表两条转向滑杆、AE与MN成一固定不变的夹角θ，BF与JK也成一固定不变的夹角θ；AE与BF相交于G点。当汽车向右作纯滚动转向并逐渐加大转向角度时，位于过CD两点向右延长线上的转向中心H点，便逐渐向Y轴靠近，使得AE与BF的交点G向Y轴的左上方移动(θ固定不变)，直至转向轮MN和JK停留在图中的M′N′和J′K′位置时，G点便运动到了G′的位置，在Y轴的左边留下了一段G点的运动轨迹GG′(图中用黑体实线表示的曲线)；同样地，当汽车向左作纯滚动转向时，G点将向Y轴的右上方移动，也会在Y轴的右边留下一段与GG′对称于Y轴的轨迹GG″(图中用实线表示的曲线)并与轨迹GG′组成一个完整的于Y轴对称的交点G的运动轨迹，本发明称其为纯滚动转向轨迹(1)。由于两转向滑杆AE和BF的交点G的纯滚动转向轨迹(1)是基于两转向轮MN和JK作纯滚动转向(MN和JK的两个转向轮的转向角度α和β符合纯滚动转向关系式)时作出的，因此，只要有这样一种机构(本发明称之为轨迹执行机构)，能使两条转向滑杆AE和BF的交点G始终落在纯滚动转向轨迹(1)上，则两个转向轮的转向角度，必定符合纯滚动转向关系式，也就实现了汽车的纯滚动转向。 

上述图1中的两条转向滑杆与转向轮的内侧轮面之间的夹角是相等的，都等于θ(特别指出，由于转向滑杆是安装在转向节上的，与转向轮有一定的距离，因此本发明所说的转向滑杆与转向轮内侧轮 面所成的夹角，实际上就是指转向滑杆的延长线与转向轮内侧轮面所在平面的夹角)，虽然这两个夹角不相等时也可以实施本发明，但由于其纯滚动转向轨迹曲线与Y轴不对称，不利于机械制造，因此本发明只讨论这两个夹角相等时的情况。 

根据图1及其工作原理，不难求出纯滚动转向轨迹的方程。因为图中的两个转向轮的轮距为2S，前后桥(轴)距为L，两转向滑杆与两转向轮内侧轮面的夹角均为θ，因此根据cotβ-cotα＝2S/L便可得到它的方程： 

(Ltanθ+S)x²+(Ltanθ-Stan²θ)y²+(SL-2S²tanθ-SLtan²θ)y-(S²Ltanθ+S³)＝0 

这是一条二次曲线，本发明称其为纯滚动转向轨迹方程，其曲线类型会因夹角θ的变化而发生变化(对于二次曲线的类型随θ如何变化，可参见数学教科书，这里限于篇幅，不再讨论)。本发明首先例举的是椭圆曲线，由于当(Ltanθ+S)(Ltanθ-Stan²θ)＞0时，是椭圆型的方程，因此椭圆图形的长轴可以在Y轴上，也可以因θ的变化而使短轴在Y轴上。图2便是这两种椭圆轨迹的示意图，图中，转向滑杆AE和BF为实线时，实线所作的椭圆图形便是夹角为θ时的纯滚动转向轨迹；转向滑杆AE′和BF′为虚线时，虚线所作的椭圆图形便是夹角为θ′时的纯滚动转向轨迹。这两种椭圆形纯滚动转向轨迹的长轴均在Y轴上，但转向滑杆AE″和BF″为点划线时，点划线所作的图形却是一个短轴在Y轴上的椭圆，这时转向滑杆朝向汽车的前进方向，与转向轮轮面所成的夹角为θ″。 

为了确切表示转向滑杆的朝向，本发明将上述用点划线表示的转向滑杆的朝向称为在转向桥的前面，而将实线和虚线表示的转向滑杆的朝向称为在转向桥的后面。 

图3是将图1进行相似缩小而成的纯滚动转向装置示意图，图中的左转向滑杆(2)(表示BF)与右转向滑杆(3)(表示AE)分别对应地安装在左摇臂轴(12)和右摇臂轴(13)上，而安装于左右两摇臂轴上的左 转向摇臂(8)和右转向摇臂(9)又分别通过左横拉杆(10)和右横拉杆(11)对应地与左转向臂(14)和右转向臂(15)连接，最终连接左转向节(6)和右转向节(7)及左转向轮(4)和右转向轮(5)。转向滑杆上的转向扭矩通过摇臂轴上的转向摇臂及横拉杆传至转向臂，从而驱动转向节上的转向轮，实现纯滚动转向。这种相似的缩小，可以使转向滑杆大幅度地缩短，从而制成纯滚动转向器(或转向装置)。 

图4是本发明的图3中的槽轨式轨迹执行机构示意图。图中的轨迹执行机构(24)由摆轴(23)、伸缩节(29)、万向节(28)、滚轮(19)、槽轨(18)、滚动齿轮(21)、曲线齿条(22)及连接轴(20)组成。滚轮(19)在槽轨(18)内，可沿槽轨(18)自由运动；滚动齿轮(21)与曲线齿条(22)啮合，并可沿着曲线齿条(22)滚动；连接轴(20)将滚轮(19)及滚动齿轮(21)串接在一起(其中滚动齿轮与连接轴固定连接)，并通过万向节(28)与摆轴(23)上的伸缩节(29)连接。轨迹执行机构(24)输入端上的摆轴(23)通过转向传动轴(25)及转向轴(26)与转向盘(27)连接；轨迹执行机构(24)输出端上的连接轴(20)还串接有左滑杆套(16)和右滑杆套(17)，左滑杆套(16)和右滑杆套(17)分别对应地套在左转向滑杆(2)和右转向滑杆(3)上。转向盘(27)上的转向扭矩由转向轴(26)和转向传动轴(25)等传至摆轴(23)，使摆轴(23)旋转，因而带动与摆轴(23)用万向节(28)连接的连接轴(20)转动，使与连接轴(20)固定安装的滚动齿轮(21)带着连接轴(20)及连接轴(20)上的滚轮(19)和左滑杆套(16)右滑杆套(17)一起，沿曲线齿条(22)滚动(滚轮沿槽轨运动)，从而使左滑杆套(16)内的左转向滑杆(2)与右滑杆套(17)内的右转向滑杆(3)的交点(图中用虚线表示)沿纯滚动转向轨迹(1)运动，最终由摇臂轴上的转向摇臂通过横拉杆及转向臂带动转向节上的转向轮作纯滚动转向。 

为了求简，图4中的槽轨只画了外边的部分，而里边的部分由滚动齿轮和曲线齿条作替代，同时摆轴上的伸缩节是因为椭圆有长短轴 之分，如果伸缩行程不大，可直接用带伸缩叉的万向节。 

上述这个轨迹执行机构的左滑杆套(16)和右滑杆套(17)分别套在左转向滑杆(2)和右转向滑杆(3)上后，便可与左摇臂轴(12)、右摇臂轴(13)及左转向摇臂(8)和右转向摇臂(9)连接，联合组成一个纯滚动转向器。与所有转向器一样，它可以通过左横拉杆(10)和右横拉杆(11)与左转向臂(14)和右转向臂(15)对应连接，驱动转向节上的转向轮转向，成为一个纯滚动转向装置。 

显然，上述的这种槽轨式轨迹执行机构，既可适用于长轴在Y轴上的椭圆轨迹，也可以适用于短轴在Y轴上的椭圆轨迹，实际上，这种槽轨式的轨迹执行机构，不但适用于二次曲线，也可广泛地适用于其它曲线。因为槽轨及曲线齿条几乎可以任意弯曲。 

图5是一只成梯形架形式的纯滚动转向装置工作原理示意图。与图3的相似缩小有所不同的是，这里用了两个轨迹执行机构，但每个轨迹执行机构各只有一条转向滑杆和一只滑杆套。从图中不难看出，G″点实际上就是左转向滑杆(BF)与右转向滑杆(AE)同时延长后的交点，G″点所运动的轨迹与G点和G′点所运动的轨迹是相似的，因此只要G点与G′点在各自的纯滚动转向轨迹(图中用实线表示的曲线)上的运动位置始终对应相同，G″点的运动轨迹便与G点及G′点的运动轨迹均相似(实际上这也是一种相似，是相似缩小后分别同步地对转向轮进行单个的转向驱动)，转向轮便可实现纯滚动转向。图中G点与G′点之间用一条传动杆(30)进行连接，显然，这条传动杆(30)代表了转向扭矩的传递，因此可以是传动轴或传动链，也可以是传动齿轮或传动拉杆等，可视实际需要而定。如将转向盘上的扭矩用齿轮一分为二，分别用摆轴对两边的两条连接轴进行同步传动，从而使G点及G′点在各自的纯滚动转向轨迹上互相对应地同步运动，这里用齿轮将转向扭矩一分为二，起到了传动杆的作用。因此，这类梯形架式的转向装置的结构形式，也可因这种传动方式的不同而有诸多 的不同(因为图5的这种纯滚动转向装置与现行的梯形转向架相似，因此本发明将其称为梯形架式的纯滚动转向装置)。 

在图5中，轨迹执行机构的输出端(连接轴)所作出的运动轨迹，严格地说，只是与纯滚动转向轨迹(1)相似的轨迹，只有当连接轴正好在两条转向滑杆所在直线的交点上时，连接轴的运动轨迹才由原来的相似变成了全等，成为真正的纯滚动转向轨迹。为此本发明为了既统一又简单地进行描述，凡是轨迹执行机构输出端作出的，无论是相似的轨迹，还是全等的轨迹，一律统称为纯滚动转向轨迹(1)。 

另外，如将图5缩小后，在A、B两点上，分别安装一条摇臂轴，使A、B两点上的转向滑杆与摇臂轴连接，转向扭矩由摇臂轴通过横拉杆等传递给两边的转向轮，这样便制成了一个梯形架式的纯滚动转向器。 

图6是在车辆进行大角度纯滚动转向时的一些机构的变动示意图，由于椭圆为环状，因此只要滑杆套能越过摇臂轴的所在位置，便可实现大角度的纯滚动转向，可为一些特种车辆提供方便，为求简单可以参照图5的这种转向装置，使得轨迹执行机构只需考虑一只滑杆套和一条转向滑杆，图6-A中只画出了右滑杆套(17)越过右摇臂轴(13)的情况(左边的情况也是相同的)。图中将右滑杆套(17)制成了下部开通的槽形，并安装于连接轴(20)的下端，同时将右转向滑杆(3)制成了“工”字形(也可“T”字形)，安装于摇臂轴(13)的顶端，右转向滑杆(3)可轻松地在右滑杆套(17)下部的滑槽中自由滑动，由于右滑杆套(17)已在摇臂轴(13)的上方，因此右滑杆套(17)在右转向滑杆(3)上的滑动不会受右摇臂轴(13)的阻挡，可以顺利地通过(像这种滑杆套与转向滑杆分上下互不干扰的搭配，本发明称其为上下搭配结构)。但是，当连接轴(20)位于右摇臂轴(13)的正上方时，此时连接轴(20)与右摇臂轴(13)成一直线，使得右转向滑杆(3)和右滑杆套(17)分别可绕各自的右摇臂轴(13)和连接轴(20)自由转动，失去了对右转 向轮的控制力矩，因此，在右滑杆套(17)的一端向下安装滚轮轴(32)并在滚轮轴(32)的下端安装滚轮(19)，同时在离右摇臂轴(13)不远处的对应于两只滚轮(19)的位置上，安装两段滑轨(33)，并使滑轨(33)上的与滚轮(19)接触处的曲线，正好满足当连接轴(20)位于右摇臂轴(13)上方及附近时，转向轮所需的纯滚动转向角度(滑轨一般很短，当连接轴与右摇臂轴错开时，就失去了作用)。 

上述是滑杆套越过摇臂轴的举例。显然，用同样的方法也可以让“工”字(或“T”字)形的转向滑杆直接安装在转向节上，此时槽形的滑杆套自然也可以在转向滑杆上自由滑动而不受转向滑杆与转向节连接处的干扰，因为转向滑杆与转向节的连接处在“工”字(“T”字)形的下面。 

由于右转向滑杆(3)与摆轴(23)都必须整周运动，因此，位于其中的曲线齿条及槽轨等都应布置在连接轴(20)的外围。图6-B便是曲线齿条(22)和槽轨(18)均安装在连接轴(20)外围(右边)的示意图。图中安装于运动块(31)上的连接轴(20)及滚轮轴(32)上分别安装有滚动齿轮(21)及滚轮(19)，滚动齿轮(21)与固连在转向器壳体上的曲线齿条(22)啮合，滚轮(19)可在固连于转向器壳体上的槽轨(18)中滚动。当转向扭矩使摆轴(23)与其下面的连接轴(20)一并转动时，滚动齿轮(21)将带动运动块(31)及滚轮(19)沿槽轨(18)运动，从而使连接轴(20)及其下端的右滑杆套(17)作椭圆轨迹的运动。 

如图6-C，这是一只适合大角度转向的槽轨式轨迹执行机构，它由转向传动齿轮(34)、转向齿盘(35)、运动槽(36)、运动块(31)、滚轮(19)、槽轨(18)及连接轴(20)组成。转向传动齿轮(34)与转向齿盘(35)啮合，运动槽(36)在转向齿盘(35)上作径向安装，运动块(31)可滑动地安装于运动槽(36)中，运动块(31)上安装有连接轴(20)，连接轴(20)的两端安装有滚轮(19)，滚轮(19)可滚动地安装于槽轨(18)内。当转向传动杆(25)带动该轨迹执行机构输入端上的转向传动齿轮 (34)旋转时，与其啮合的转向齿盘(35)便转动起来，并带动运动槽(36)内的运动块(31)及运动块(31)上的连接轴(20)一起运动，由于连接轴(20)两端的滚轮(19)在槽轨(18)内，因此连接轴(20)便沿槽轨(18)作纯滚动转向轨迹运动。图中的连接轴(20)下方安装了右滑杆套(17)，右滑杆套(17)上又向上安装了小(为与连接轴上的滚轮进行处分而加上一个“小”字)滚轮(19)(图6-A中的滚轮是向下的，可见上下均可安装)同时在轨迹执行机构(24)的壳体下面与小滚轮(19)对应的位置上安装了滑轨(33)，这些滚轮轴(32)、小滚轮(19)及滑轨(33)的作用均与图6-A所述的原理相同，这里不再重复了。显然这个槽轨式的轨迹执行机构上也可以像前述的轨迹执行机构一样地安装两个滑杆套，用于非大角度纯滚动转向。 

特别指出：对于大角度转向的转向角度的传递，实际上不适用于横拉杆，需要用传动轴或传动齿轮等进行传递，但考虑这类变化是众所周知的，因此本发明不再进行处分，为了说明的便利，本发明均仍用横拉杆表示。 

图7是一个含有椭圆规式轨迹执行机构的纯滚动转向器示意图。图中的椭圆规式轨迹执行机构(24)由十字槽(37)、摇杆(38)、顶滑块(39)、中滑块(40)、公知转向器(41)、传动杆(30)及连接轴(20)组成。顶滑块(39)可转动地安装在摇杆(38)的一端上，连接轴(20)安装在摇杆(38)上，与顶滑块(39)相距正好等于椭圆轨迹的半长轴；中滑块(40)可转动地安装于顶滑块(39)和连接轴(20)之间的摇杆(38)上，并与连接轴(20)相距正好等于椭圆轨迹的半短轴；顶滑块(39)只限于在十字槽(37)中的横槽中滑动，中滑块(40)只限于在十字槽(37)中的竖槽中滑动；摇杆(38)的另一端与传动杆(30)的一端连接，传动杆(30)的另一端与公知转向器(41)连接，当转向扭矩作用在轨迹执行机构(24)输入端的公知转向器(41)(公知转向器是指现在车辆上普遍使用的非纯滚动转向器，如解放CA1091中型货车上的循环球齿条齿扇式转向 器等。这里实际上可以不用公知转向器，用可以十字槽为中心运转的齿环或转臂，对传动杆进行圆弧形的传动，效果会更好，但为了方便说明，这里不再过多地例举这些变化)上时，摇杆(38)便跟随传动杆(30)运动，此时顶滑块(39)作横向滑行，中滑块(40)作竖向滑行，使得摇杆(38)上的连接轴(20)沿图中的椭圆轨迹(虚线表示)运动。因为轨迹执行机构(24)输出端的连接轴(20)上活络连接有左滑杆套(16)和右滑杆套(17)，因此，左右两个滑杆套便带动其内的左右两条转向滑杆，使安装左右两条转向滑杆的左右两条摇臂轴及其上的左右两个转向摇臂的转向角度，满足纯滚动转向的要求。 

上述的这种椭圆轨迹执行机构，形如一个用来画椭圆的椭圆规，因此本发明称其为椭圆规式轨迹执行机构，显然它也可用于短轴在Y轴上的椭圆轨迹，只是顶滑块在十字槽中的竖槽中滑动，中滑块在十字槽的横槽中滑动。这里所提到的十字槽中的横槽和竖槽只是根据图中所画的图形而言的，容易出现错误，为此本发明根据十字槽的位置正好与所作椭圆轨迹的长轴和短轴所构成的十字位置重合的规律，将十字槽中的横槽称为十字槽中的短轴位置上的滑槽，是顶滑块(39)滑动的滑槽，将十字槽中的竖槽称为十字槽中的长轴位置上的滑槽，是中滑块滑动的滑槽。 

另外，曲于这种椭圆规式的轨迹执行机构中的连接轴(20)的一端上，如果只安装一只滑杆套，并带动一条转向滑杆进行整周运动时，是不会影响十字槽的安装的，因此还可以制成形如图5的那种梯形架布置的纯滚动转向器，从而实现大角度的纯滚动转向。 

图8是二只由椭圆规式轨迹执行机构组成的梯形架式纯滚动转向装置示意图。图8-A的椭圆轨道的长轴在Y轴上，因此顶滑块(39)在十字槽(37)的横槽中，而中滑块(40)在竖槽中，这里的十字槽(37)实际上已成了丁字槽，因为不是进行大角度的转向，因此本装置可适用于现行的普通车辆；两条摇杆(38)的一端分别与传动杆(30)连接， 传动杆(30)的两端安装有连接轴(20)，两端的连接轴(20)上分别安装有左滑杆套(16)和右滑杆套(17)、横拉杆(10)连接在与两条摇杆(38)端头连接的传动杆(30)上，当转向力通过横拉杆(10)作用在两条摇杆(38)端头时，摇杆(38)端头便作椭圆轨迹的运动，从而使传动杆(30)两端上的连接轴(20)作椭圆的纯滚转向轨迹运动。 

图8-B的椭圆轨道的短轴在Y轴上，因此顶骨块(39)在十字槽的竖槽中，而滑杆(42)在横槽中；这里的十字槽已发生了很大的变化，变成了二个短槽，滑杆(42)既可作为传动杆又替代了中滑块(40)的滑动作用，左滑杆套(16)和右滑杆套(17)通过连接轴(20)分别安装于两摇杆(38)的端头上。当转向力作用于与滑杆(42)连接的横拉杆(10)上时，滑杆(42)将推动两边的摇杆(38)摆动，从而使安装于摇杆(38)端头上的连接轴(20)及与之连接的左滑杆套(16)和右滑杆套(17)作椭圆轨迹的运动，最终使转向轮作纯滚动转向。 

显然，无论图8-A中的传动杆(30)还是图8-B中的滑杆(42)，实际上均可以连接在两滑杆套之间或连接在横槽中的两滑块之间。连接在两滑杆套之间时，传动杆运动的行程较大，但转向力可较小，比较轻便，而连接于横槽中的两滑块之间时，滑杆的运动行程较小却较重，但有利的一面是，滑杆是作直线运动的。因此可根据实际所需而选用。 

前面讨论了椭圆曲线的轨迹执行机构及其转向装置，并例举了一些变化。对于通常的圆锥曲线如抛物线等，除槽轨式的轨迹执行机构外，也可以有多种的结构变化，可以运用它的定义而设计出轨迹执行机构。图9是一个定义式的轨迹执行机构，图中建立了直角坐标(虚线表示)，准线滑杆(53)固定于转向器外壳，这里代表了坐标上的准线(定直线)位置；准线齿条(44)安装于齿条架子(48)上，可相对于齿条架子(48)伸缩，并与位于齿条架子(48)上的准线齿轮(46)啮合，齿条架子(48)可在准线滑杆(53)上滑动；传动滑轴(52)安装于准线滑 杆(53)上，它的一端安装有准线传动齿轮(51)，中间可轴向滑动地穿入了位于齿条架子(48)上的准线齿轮(46)，可带动准线齿轮(46)转动；准线传动齿轮(51)与准线传动齿条(50)啮合，准线传动齿条(50)又与曲柄连杆机构(54)上的左活塞(55)固定连接；焦点转盘(47)可旋转地安装于X轴上的焦点位置上，代表了坐标上的焦点(定点)位置；焦点齿条(43)安装于焦点转盘(47)上，可相对于焦点转盘(47)伸缩，并与安装在焦点转盘(47)上的焦点齿轮(45)啮合；焦点传动齿条(49)的一端与曲柄连杆机构(54)上的右活塞(56)可转动地连接，中间与焦点齿轮(45)啮合；连接轴(20)将焦点齿条(43)的一端与准线齿条(44)的一端可转动地连接在一起，成为坐标上的动点位置。当曲柄连杆机构(54)运转(这里是曲柄连杆机构，其实也可以是齿轮齿条等，只要能两边同步往复的机构均可用)使左活塞(55)和右活塞(56)同步上下往复时，焦点传动齿条(49)及准线传动齿条(50)也将跟随两活塞上下运动，则准线齿轮(46)及焦点齿轮(45)也随之转动，使得与焦点齿轮(45)啮合的焦点齿条(43)和与准线齿轮(46)啮合的准线齿条(44)同时向连接轴(20)的方向伸长或缩短，从而使焦点齿条(43)和准线齿条(44)连接处的连接轴(20)作坐标中的曲线轨迹(虚线表示)运动，这条曲线轨迹就是圆锥曲线。因为根据一个动点(连接轴所在位置)到一个定点(焦点转盘所在位置)的距离和它到一条定直线(准线滑杆所在位置)的距离之比的大小，可以得到不同类型的圆锥曲线，因此改变准线齿轮等的传动比，即可获得不同类型的圆锥曲线。 

上述的定义式轨迹执行机构，在曲柄连杆机构位于上死点位置时，准线齿条正好重叠在X轴上。此时，光靠曲柄的旋转很难控制准线齿条是向X轴的上方还是向X轴的下方移动，在实际的运用中可将手工转向力作用在曲柄连杆机构的转动上，而将转向加力装置产生的作用力用在对齿条架子沿准线滑杆的推动上。如果没有加力装置，可将转向力一分为二，同时用来对曲柄机构进行转动及对齿条架子进行 平移。 

前面本发明已以椭圆轨迹为例，对其轨迹执行机构及转向器或转向装置作了说明。由于其它的二次曲线如抛物线等，其理大致相同，没有再作举例的必要。为此本发明的第二例曲线选择了一条退缩圆锥曲线——直线，因为直线轨迹极易实现，而且制造也容易。下面就此进行说明。 

根据图1所得到的纯滚动转向轨迹方程可知，当tanθ＝-S/L时，纯滚动转向轨迹方程可变为Y＝L的直线方程。如图10所示，图中的四个车轮(与图1相同)分别在坐标的A、B、C、D四个位置上，由于tanθ为负值，而且等于-S/L，因此θ＞90°，左转向滑杆(BF)与右转向滑杆(AE)的交点G在车辆转向桥前面的Y＝L的直线上。当车辆直线前行时，两条转向滑杆的交点G的坐标为(O，L)，该点是直线Y＝L与Y轴的交点。图中用虚线表示的转向轮及转向滑杆，是车辆向右(向左时道理也一样)方向转向时的情形，此时G点已沿着Y＝L的直线运行到了G′点位置，同时垂直于转向轮轮面的点划线表示了此时车辆的转向中心H的位置(在CD的延长线上)。 

因为图10中的两条转向滑杆的交点的运动轨迹为直线，因此其轨迹执行机构根本用不上槽轨式等，完全可以参照现行的齿轮齿条式或螺杆螺母式(公知的直线机构较多，这里限于篇幅不作过多的举例)等这些传动方式进行设计和制作。同时，因为图10中的平行于X轴的线段QR与虚线表示的线段Q′R′在同一直线上且等长，因此对于梯形架式的纯滚动转向装置的设计及制造也变得非常简单。 

图11是一个含有齿轮齿条式直线轨迹执行机构的纯滚动转向器示意图。图中的直线轨迹执行机构(24)由转向传动齿轮(34)、转向传动齿条(58)、滑槽(57)及连接轴(20)组成转向传动齿轮(34)与可在滑槽(57)中左右滑动的转向传动齿条(58)啮合，转向传动齿条(58)上安装有连接轴(20)。转向传动齿轮(34)是该轨迹执行机构的输入端 上的机件可通过转向传动轴(25)及转向轴(26)与转向盘(27)连接，连接轴(20)是该轨迹执行机构的输出端上的机件，可与转向滑杆及滑杆套和摇臂轴上的转向摇臂等直至转向轮连接。当转向盘(27)上的转向扭矩由转向传动轴(25)送至转向传动齿轮(34)使其转动时，与转向传动齿轮(34)啮合的转向传动齿条(58)带动其上的连接轴(20)及左转向滑杆(2)和右转向滑杆(3)沿滑槽(57)作直线运动，从而迫使左滑杆套(16)及其下安装的左摇臂轴(12)和右滑杆套(17)及其下安装的右摇臂轴(13)作满足纯滚动转向角度的转动。左摇臂轴(12)和右摇臂轴(13)是这个转向器的两条转向输出轴，其上对应安装的左、右转向摇臂(图中未画出)将通过横拉杆带动左右两个转向轮作纯滚动转向。 

图11中的转向传动齿轮(34)的转动方向与车辆的实际转向不一致，可在转向盘(27)与转向传动齿轮(34)的传动连接之间加装一对齿轮予以纠正，使转向盘与车辆的实际转向保持一致。 

图12是一个含有螺杆螺母式直线轨迹执行机构的纯滚动转向器示意图，图中的直线轨迹执行机构由转向螺杆(59)、转向螺母(60)及连接轴(20)组成。转向螺母(60)套在可转动的转向螺杆(59)上，转向螺母(60)上安装有连接轴(20)。转向螺杆(59)是该轨迹执行机构的输入端上的机件，可通过转向传动轴(25)及转向轴(26)等与转向盘(27)连接；连接轴(20)是该轨迹执行机构的输出端上的机件，可与转向滑杆及滑杆套等直至转向轮连接。当转向盘(27)上的转向扭矩由转向传动轴(25)送至转向螺杆(59)使其转动时，套在转向螺杆(59)上的转向螺母(60)带动其上的连接轴(20)及左转向滑杆(2)和右转向滑杆(3)沿转向螺杆(59)作直线运动，从而迫使左滑杆套(16)及其下安装的左摇臂轴(12)和右滑杆套(17)及其下安装的右摇臂轴(13)作满足纯滚动转向角度的转动。左摇臂轴(12)和右摇臂轴(13)是这个转向器的两条转向输出轴，其上对应安装的左右转向摇臂(图中未画出)将通过横拉杆带动左右两个转向轮作纯滚动转向。 

上述图11和图12中的摇臂轴上没有安装转向滑杆，而是安装了滑杆套，显然是可以实施的。其实本发明中的转向滑杆与滑杆套只是一对滑动副而已，是一种滑动配伍，可以互换地安装。如果将滑杆套制成较长的槽形，安装于摇臂轴上，同时将转向滑杆制得较短并放入滑杆套的滑槽中，然后再用连接轴连接转向滑杆，这样便可以替换到前述的实施例中去。当然有时候由于结构的原因，滑杆套中的滑槽需要两面开通等，会显得有些复杂。因此转向滑杆与滑杆套在摇臂轴或转向节上如何安装，应视实际的设计需要而定。 

图13是二幅转向滑杆与滑杆套的互换示意图。 

图13-A中，制成槽形的左滑杆套(16)和右滑杆套(17)分别安装于左摇臂轴(12)和右摇臂轴(13)上；左转向滑杆(2)和右转向滑杆(3)可分别在左滑杆套(16)和右滑杆套(17)的槽中自由滑动，并一起串接在连接轴(20)上。当连接轴(20)按图中的纯滚动转向轨迹(1)运动时，左摇臂轴(12)和右摇臂轴(13)也将与上述的图4中一样地作纯滚动转向的角度转动。因此转向滑杆与滑杆套互换后同样地可以实施。 

图13-B是转向滑杆与滑杆套互换后，针对图6-A中的大角度转向时的连接轴(20)需要越过摇臂轴(13)的情形，制成沟形(底下不开通)的滑杆套(17)安装于摇臂轴(13)上，转向滑杆(3)安装于连接轴(20)上，并可在滑杆套(17)的沟形滑槽中滑动，转向滑杆(3)的向土的一端(如图中)上安装有轴架(61)，轴架(61)的两端伸展到滑杆套(17)的两边缘的外面，并在两端上安装了滚轮轴(32)，滚轮轴(32)上还安装了滚轮(19)，与图6-A一样当连接轴(20)在摇臂轴(13)的正上方及附近时，滚轮(19)也可与两边的滑轨(33)接触，而使摇臂轴(13)不能随意转动，从而使转向轮准确地进行纯滚动转向。 

由于上述转向滑杆与滑杆套可以互换地安装，为求简单，本发明将上述提到的滑杆套与转向滑杆所构成的滑动副称为转向滑动副，并将其分为左转向滑动副(62)和右转向滑动副(63)；同时还将该转向滑 动副与转向节(或摇臂轴)的连接端称为(该转向滑动副的)外端(即如果是转向滑杆与转向节或摇臂轴连接的，则转向滑杆的一端成为该转向滑动副的外端，如果是滑杆套与转向节或摇臂轴连接的，则滑杆套的一端成了该转向滑动副的外端)，而将转向滑动副与连接轴连接的一端称为内端。 

图14是一只纯滚动转向轨迹为直线的梯形架式纯滚动转向装置示意图，如图14，这里的轨迹执行机构(24)由滑槽(57)、滑杆(42)、传动杆(30)、公知转向器(41)及连接轴(20)组成；滑杆(42)可滑动地安装于滑槽(57)中，滑杆(42)的两端安装有连接轴(20)，滑杆(42)的中间与传动杆(30)的一端活络连接，传动杆(30)的另一端与公知转向器(41)活络连接；公知转向器(41)是该轨迹执行机构的输入端上的机件，可与转向传动轴(25)及转向轴(26)和转向盘(27)连动；连接轴(20)是该轨迹执行机构的输出端上的机件，可与左滑杆套(16)和右滑杆套(17)连接，并通过左右对应的左转向滑杆(2)及右转向滑杆(3)与转向节及转向轮连接。当转向盘(27)转动时，公知转向器(41)推动与其连接的传动杆(30)使滑杆(42)两端的连接轴(20)进行直线运动，从而使连接轴(20)上的两只滑杆套，带动各自的转向滑杆及其转向节上的转向轮作纯滚动转向。 

这里的轨迹执行机构非常简单。它的输入端是公知转向器(41)，输出端是滑杆(42)两端的连接轴(20)，从输入动力到输出动力的路径看也非常直接，而且这种结构适合于公知转向器(41)的作用，因此这种纯滚动转向装置可适用于现行的普通车辆。 

由于转向滑杆与滑杆套是转向滑动副，它可以倒过来使用，也可以让滑杆套安装于转向节上，转向滑杆安装于连接轴上进行实施。 

图15是一只由齿轮齿条驱动的梯形架式的纯滚动转向装置示意图。图中，在转向桥上的滑槽(57)内安装了一条可滑动的滑杆(42)，滑杆(42)的两端的连接轴(20)上分别安装有左转向滑动副(62)和右 转向滑动副(63)，该两转向滑动副的外端分别与两边安装有转向轮的转向节相连；滑杆(42)的中间安装了一条与转向传动齿轮(34)啮合的转向传动齿条(58)、转向传动齿轮(34)通过转向传动轴(25)等与转向盘(27)相连。当转向盘(27)转动时，转向扭矩作用在转向传动齿轮(34)上，驱动滑杆(42)上的转向传动齿条(58)带动滑杆(42)及其两端的连接轴(20)作直线运动，从而使连接轴(20)上的左右两个转向滑动副连同与其连接的左右两个转向节及其上的转向轮作纯滚动转向。图15的这个转向装置实际上与图14是相同的，只是对滑杆(42)的驱动方法不同而已，因此属于同一类型。 

这里的轨迹执行机构也非常简单，仅由转向传动齿轮(34)、转向传动齿条(58)、滑杆(42)、滑槽(57)及连接轴(20)构成。从输入端的转向传动齿轮(34)到输出端的连接轴(20)，其传动也非常直接。因此也与图14一样，能很好地运用于现行的普通车辆上。 

图16是一个梯形架式的纯滚动转向装置进行相似缩小后变成一个转向器形式的纯滚动转向装置的示意图。图中虚线界内的结构形式，实际上与图14及图15是一样的，本发明称之为梯形架式的纯滚动转向器(工作原理不再赘述)，由此可见图11及图12中的左右两条转向滑杆的两个端头不一定要在转向传动齿条(或转向螺母)中间的同一条连接轴上，也可以适当地分开，安装于转向传动齿条(或转向螺母)的两端而制成梯形架式的纯滚动转向器。同样地对于图5的这种结构形式也可以进行相似缩小而变换成梯形架式的纯滚动转向器的形式等。凡此种种，变化非常多，一切熟习此技者均可以作出多种不同的结构布置，因此本发明无法一一尽详。 

Claims (8)

1.一种包括转向盘(27)、转向轴(26)、转向传动轴(25)、左转向节(6)、右转向节(7)及左转向轮(4)和右转向轮(5)的纯滚动转向装置，其特征在于：它还由左转向滑杆(2)与左滑杆套(16)构成的左转向滑动副(62)及右转向滑杆(3)与右滑杆套(17)构成的右转向滑动副(63)和作纯滚动转向轨迹(1)输出的轨迹执行机构(24)联合组成；左转向滑动副(62)的外端与左转向节(6)连接，并与左转向节(6)上的左转向轮(4)的内侧轮面成一夹角，右转向滑动副(63)的外端与右转向节(7)连接，并与右转向节(7)上的右转向轮(5)的内侧轮面成一夹角，左转向滑动副(62)的内端及右转向滑动副(63)的内端的朝向同时在转向桥的前面或后面，左转向滑动副(62)与左转向轮(4)内侧轮面所成夹角的大小等于右转向滑动副(63)与右转向轮(5)内侧轮面所成的夹角大小，且夹角大小的正切值不等于车辆上的左转向节(6)到右转向节(7)之间的距离的负值与车辆前后两轴轴距的两倍之比，并使得当车辆直线前行时，左转向滑动副(62)的滑动方向所在的直线与右转向滑动副(63)的滑动方向所在的直线相交于一点；轨迹执行机构(24)是一个输出端能作纯滚动转向轨迹(1)运动的机构，它的输出端分别与左转向滑动副(62)的内端和右转向滑动副(63)的内端活络连接，它的输入端与转向传动轴(25)和转向轴(26)及转向盘(27)连动；转向盘(27)上的转向扭矩，由转向轴(26)和转向传动轴(25)送至轨迹执行机构(24)，轨迹执行机构(24)的输出端便带动与其活络连接的左转向滑动副(62)和右转向滑动副(63)一起，作纯滚动转向轨迹(1)的运动，使得左转向滑动副(62) 的滑动方向所在的直线与右转向滑动副(63)的滑动方向所在的直线的交点，作满足与左转向滑动副(62)成一夹角的左转向轮(4)和与右转向滑动副(63)成一夹角的右转向轮(5)作纯滚动转向所需要的纯滚动转向轨迹(1)运动，从而使左转向轮(4)和右转向轮(5)作纯滚动转向。

2.根据权利要求1所述的纯滚动转向装置，其特征在于：在左转向节(6)与左转向滑动副(62)外端的连接之间及右转向节(7)与右转向滑动副(63)外端的连接之间，还左右对应地安装有左转向臂(14)、右转向臂(15)、左横拉杆(10)、右横拉杆(11)、左转向摇臂(8)、右转向摇臂(9)及左摇臂轴(12)和右摇臂轴(13)；左转向节(6)上安装有左转向臂(14)，左转向臂(14)与左摇臂轴(12)上安装的左转向摇臂(8)用左横拉杆(10)连接，左转向滑动副(62)的外端安装在左摇臂轴(12)上；右转向节(7)上安装有右转向臂(15)，右转向臂(15)与右摇臂轴(13)上安装的右转向摇臂(9)用右横拉杆(11)连接，右转向滑动副(63)的外端安装在右摇臂轴(13)上。

3.根据权利要求1或2所述的纯滚动转向装置，其特征在于：轨迹执行机构(24)是一个输出端所作的纯滚动转向轨迹(1)为椭圆的椭圆轨迹执行机构(24)。

4.根据权利要求3所述的纯滚动转向装置，其特征在于：椭圆轨迹执行机构(24)由摆轴(23)、伸缩节(29)、万向节(28)、滚轮(19)、槽轨(18)、滚动齿轮(21)、曲线齿条(22)及连接轴(20)组成；滚轮(19)在槽轨(18)内，可沿槽轨(18)自由运动，滚动齿轮(21)与曲线齿条(22)啮合，并可沿着曲线齿条(22)滚动；连接轴(20)与滚动齿轮(21)固定连接，并将滚轮(19)串接在一起，连接轴(20)的一端通过万向节(28)与摆轴(23)上的伸缩节(29)连接；摆轴 (23)是椭圆轨迹执行机构(24)的输入端，连接轴(20)是椭圆轨迹执行机构(24)的输出端。

5.根据权利要求3所述的纯滚动转向装置，其特征在于：椭圆轨迹执行机构(24)由十字槽(37)、摇杆(38)、顶滑块(39)、中滑块(40)、公知转向器(41)、传动杆(30)及连接轴(20)组成；顶滑块(39)可转动地安装于摇杆(38)的一端上，摇杆(38)的另一端与传动杆(30)的一端活络连接，传动杆(30)的另一端与公知转向器(41)连接；连接轴(20)安装在摇杆(38)上，与顶滑块(39)相距正好等于椭圆轨迹的半长轴，中滑块(40)可转动地安装于顶滑块(39)和连接轴(20)之间的摇杆(38)上，并与连接轴(20)相距正好等于椭圆轨迹的半短轴；顶滑块(39)在十字槽(37)中的短轴位置上的滑槽中滑动，中滑块(40)在十字槽(37)中的长轴位置上的滑槽中滑动；公知转向器(41)是椭圆轨迹执行机构(24)的输入端，连接轴(20)是椭圆轨迹执行机构(24)的输出端。

6.根据权利要求3所述的纯滚动转向装置，其特征在于：椭圆轨迹执行机构(24)由转向传动齿轮(34)、转向齿盘(35)、运动槽(36)、运动块(31)、滚轮(19)、槽轨(18)、传动杆(30)及连接轴(20)组成；转向传动齿轮(34)与转向齿盘(35)啮合，运动槽(36)在转向齿盘(35)上作径向安装，运动块(31)可滑动地安装于运动槽(36)中，运动块(31)上安装有连接轴(20)，连接轴(20)上安装有滚轮(19)，滚轮(19)可滚动地安装于槽轨(18)内；椭圆轨迹执行机构(24)作梯形架安装，其两边的转向传动齿轮(34)通过传动杆(30)连动而成为椭圆轨迹执行机构(24)的输入端；椭圆轨迹执行机构(24)输出端的两条连接轴(20)下端面分别与采用滑杆套与转向滑杆分上下互不干扰搭配的上下搭配结构的左转向滑动副(62)和右转向滑动副(63)的内端活络连接；左转向滑动副(62)及 右转向滑动副(63)上安装有滚轮轴(32)，滚轮轴(32)上安装有小滚轮(19)，左摇臂轴(12)和右摇臂轴(13)附近与小滚轮(19)相对应的位置上还安装有滑轨(33)，左转向滑动副(62)及右转向滑动副(63)的外端分别左右对应地安装于左摇臂轴(12)及右摇臂轴(13)的端面上。

7.一种包括转向盘(27)、转向轴(26)、转向传动轴(25)、左转向节(6)、右转向节(7)及左转向轮(4)和右转向轮(5)的纯滚动转向装置，其特征在于：它还由左转向滑杆(2)与左滑杆套(16)构成的左转向滑动副(62)及右转向滑杆(3)与右滑杆套(17)构成的右转向滑动副(63)和作纯滚动转向轨迹(1)输出的轨迹执行机构(24)联合组成；左转向滑动副(62)的外端与左转向节(6)连接，并与左转向节(6)上的左转向轮(4)的内侧轮面成一夹角，右转向滑动副(63)的外端与右转向节(7)连接，并与右转向节(7)上的右转向轮(5)的内侧轮面成一夹角，左转向滑动副(62)与左转向轮(4)内侧轮面所成夹角的大小不等于右转向滑动副(63)与右转向轮(5)内侧轮面所成的夹角大小，左转向滑动副(62)的内端及右转向滑动副(63)的内端的朝向同时在转向桥的前面或后面，并使得当车辆直线前行时，左转向滑动副(62)的滑动方向所在的直线与右转向滑动副(63)的滑动方向所在的直线相交于一点；轨迹执行机构(24)是一个输出端能作纯滚动转向轨迹(1)运动的机构，它的输出端分别与左转向滑动副(62)的内端和右转向滑动副(63)的内端活络连接，它的输入端与转向传动轴(25)和转向轴(26)及转向盘(27)连动；转向盘(27)上的转向扭矩，由转向轴(26)和转向传动轴(25)送至轨迹执行机构(24)，轨迹执行机构(24)的输出端便带动与其活络连接的左转向滑动副(62)和右转向滑动副 (63)一起，作纯滚动转向轨迹(1)的运动，使得左转向滑动副(62)的滑动方向所在的直线与右转向滑动副(63)的滑动方向所在的直线的交点，作满足与左转向滑动副(62)成一夹角的左转向轮(4)和与右转向滑动副(63)成一夹角的右转向轮(5)作纯滚动转向所需要的纯滚动转向轨迹(1)运动，从而使左转向轮(4)和右转向轮(5)作纯滚动转向。

8.根据权利要求7所述的纯滚动转向装置，其特征在于：在左转向节(6)与左转向滑动副(62)外端的连接之间及右转向节(7)与右转向滑动副(63)外端的连接之间，还左右对应地安装有左转向臂(14)、右转向臂(15)、左横拉杆(10)、右横拉杆(11)、左转向摇臂(8)、右转向摇臂(9)及左摇臂轴(12)和右摇臂轴(13)；左转向节(6)上安装有左转向臂(14)，左转向臂(14)与左摇臂轴(12)上安装的左转向摇臂(8)用左横拉杆(10)连接，左转向滑动副(62)的外端安装在左摇臂轴(12)上；右转向节(7)上安装有右转向臂(15)，右转向臂(15)与右摇臂轴(13)上安装的右转向摇臂(9)用右横拉杆(11)连接，右转向滑动副(63)的外端安装在右摇臂轴(13)上。 

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