CN102673334B - 独立行驶单元及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种独立行驶单元，包括油气弹簧缸、转向装置、托架、减速器、马达和车轮总成；所述油气弹簧缸与车架固定连接；所述转向装置安装在油气弹簧缸上并可绕油气弹簧缸旋转；所述托架的一端与油气弹簧缸的一端固定连接，另一端支撑所述马达；所述减速器安装在马达与车轮总成之间，可驱动所述车轮总成旋转。本发明还提供了一种包括该独立行驶单元的车辆。通过本发明提供的技术方案，动力系统和制动系统均由液压实现，油气弹簧缸与车架固定连接，实现了对不平路面的适应性和整车高度的可调性，实现了单胎转向及整车转向模式的多样化，结构简单，并减轻了车体的重量。

Description

独立行驶单元及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术，具体是涉及一种独立行驶单元，还涉及包括有该独立行驶单元的车辆。

背景技术

目前，国内油气悬架在多轴超重型车辆，尤其是在工程车辆的专用底盘上的应用十分广泛，但大多以油气弹簧匹配传统的非断开式车桥的形式实现传统钢板弹簧的替代。独立油气悬架的应用主要集中在乘用车及超大型的专用车辆上，如空用自卸车、大型平板运梁车等。

目前国内独立油气悬架行驶系统主要结构形式有：油气弹簧加双横臂加导向装置，其驱动方式采用传统的传动轴的机械传动方式。

从国际来看，专利DE3743203A1公开了一种车轮操纵单元，此车轮操纵单元包括油气弹簧、转向装置、传动轴、分动箱、车轮和轮胎总成等。

专利US5031732公开了一种卡车减震装置，该减震装置包括油气弹簧、转向装置、传动轴、分动箱及车轮和轮胎总成等。

以上现有技术存在的技术问题是整体重量重、结构复杂，不易实现模块化；油气弹簧的缸体与车架采用的是销轴或螺栓连接，这样销轴或螺栓承受垂直动载、承受横向剪切力，影响载荷和使用寿命；行驶过程中车轮跳动对传动轴的传动性能有影响；采用变速箱、分动箱、传动轴的驱动形式，结构复杂，车的整体重量重，且车架下部空间被占用；整车高度的调整收到传动轴的影响。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题或者至少之一，本发明提供了一种独立行驶单元，特别是提供一种油气悬架独立行驶单元，本发明通过采用此结构，实现了对不平路面的适应性和整车高度的可调性，实现了单胎转向及整车转向模式的多样化，简化了整车结构、减轻了重量，释放了车架下方的空间，还易于实现多轴重型车辆的设计，解决了上述现有问题的种种缺陷。

本发明提供的一种独立行驶单元，包括油气弹簧缸、转向装置、托架、马达和车轮总成；所述油气弹簧缸与所述车辆的车架固定连接；所述转向装置安装在所述油气弹簧缸上并与所述托架相连接，所述转向装置可绕所述油气弹簧缸转动，同时驱动所述托架转动；所述托架的一端与所述油气弹簧缸的下端固定连接，另一端支撑所述马达；所述马达与车轮总成连接，可驱动所述车轮总成旋转。

优选地，所述的独立行驶单元还包括减速机，所述减速机安装在所述马达和所述车轮总成之间。

优选地，所述减速机上设置有转动法兰和固定法兰，所述转动法兰与所述车轮总成固定连接，所述固定法兰与所述托架固定连接。

优选地，所述托架包括第一法兰和第二法兰，所述第一法兰的法兰面和所述第二法兰的法兰面之间的夹角为所述车辆的主销内倾角和车轮外倾角之和。

优选地，所述第一法兰与所述油气弹簧缸的下端面固定连接，且所述油气弹簧缸的中心线与第一法兰的法兰面垂直；所述第二法兰与所述减速机固定连接，减速机的旋转轴线与所述第二法兰的法兰面垂直。

优选地，所述油气弹簧缸为多缸筒油气弹簧缸。

进一步，所述油气弹簧缸包括外缸筒、套设于所述外缸筒内并可相对于所述外缸筒滑动和转动的中缸筒、以及位于所述中缸筒内的内缸筒；外缸筒与所述车辆的车架固定连接；内缸筒通过关节轴承与所述中缸筒连接；中缸筒的内壁面与所述内缸筒的外壁面之间具有间隙；所述油气弹簧缸的活塞位于所述内缸筒中。

优选地，所述油气弹簧缸外缸筒的外壁面周向设置有连接法兰，所述连接法兰与所述车架固定连接。

优选地，所述转向装置包括转向节臂和转向拨叉，所述转向拨叉包括上叉臂和下叉臂，所述转向节臂由转向助力油缸或者转向拉杆驱动，绕所述油气弹簧缸的中心线转动，所述上叉臂的一端与所述转向节臂铰接，另一端与所述下叉臂的一端铰接，所述下叉臂的另一端与所述托架铰接。

优选地，所述马达为液压马达，驱动所述液压马达的液压系统中还包含有液压制动系统。

本发明给出的上述独立行驶单元，因采用独立的油气悬架，实现了对不平路面的适应性和整车高度的可调性；通过油气弹簧直接与车架相连，无其他任何导向和传力装置，结构简单；集成了转向功能，实现了单胎转向及整车转向模式的多样化；采用全液压驱动方式，去除了传统的传动系统，简化了整车结构、减轻了重量、释放了车架下方的大片空间，有利于整车布置；可直接采用液压制动，去除了传统的制动系统及其相关零部件、简化了正常结构；独立的行驶单元，可以实现模块化设计，使得整车行驶系统的设计简单快捷、易于实现多轴重型车辆的设计。

本发明还提供了一种车辆，其特征在于，包含有上述任一技术方案所述的独立行驶单元。具有上述独立行驶单元的全部有益效果，不再赘述。

附图说明

图1为本发明所述独立行驶单元一实施例的结构示意图；

图2a为图1所示独立行驶单元的主视示意图；

图2b为图2a的左视示意图；

图3为本发明所述独立行驶单元在整车上的装配示意图；

图4a为图1所示实施例中油气弹簧缸的剖视示意图；

图4b为图4a所示油气弹簧缸的俯视示意图；

图5a为图1所示实施例中托架的剖视示意图；

图5b为图5a所示托架的立体示意图；

图6a为图1所示实施例中减速机的主视示意图；

图6b为图6a所示减速机的左视示意图。

图中：

1油气弹簧缸   2转向装置    3托架         4减速机  5马达

6车轮总成     7车架        8连接法兰

11外缸筒      12中缸筒     13内缸筒      14活塞   15关节轴承

21梯形臂      22转向节臂

23转向拨叉    231上叉臂    232下叉臂

31第一法兰    32第二法兰

41转动部      42固定部     43转动法兰    44固定法兰

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

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，本发明还可以采用其他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受下面公开的具体实施例的限制。

图1为本发明所述独立行驶单元一实施例的结构示意图；图2ａ为图1所示独立行驶单元的主视示意图；图2ｂ为图2a的左视示意图；图3为本发明所述独立行驶单元在整车上的装配示意图；图4a为图1所示实施例中油气弹簧缸的剖视示意图；图4b为图4a所示油气弹簧缸的俯视示意图；图5a为图1所示实施例中托架的剖视示意图；图5b为图5a所示托架的立体示意图；图6 ａ为图1所示实施例中减速机的主视示意图；图6ｂ为图6a所示减速机的左视示意图。

如图1所示，本发明提供了一种独立行驶单元，包括油气弹簧  1、转向装置2、托架3、减速机4、马达5和车轮总成6；所述油气弹簧缸1与所述车辆的车架7固定连接；所述转向装置2安装在所述油气弹簧缸1上并与所述托架3相连接，所述转向装置2可绕所述油气弹簧  1转动，所述转向装置2与所述托架3连接，同时可驱动所述托架3转动；所述托架3的一端与所述油气弹簧缸1的下端固定连接，另一端支撑所述马达5；所述马达5与车轮总成6连接，可驱动所述车轮总成6旋转。本实施例中，所述马达5为可实现正反转的液压马达，驱动所述液压马达的液压系统中还包含有液压制动系统。

本发明实施例给出的上述独立行驶单元，因采用独立的油气弹簧缸1作为悬架，实现了对不平路面的适应性和整车高度的可调性；通过油气弹簧缸1直接与车架7固定相连，无其他任何导向和传力装置，结构简单；集成了转向功能，实现了单胎转向及整车转向模式的多样化；采用全液压驱动方式，去除了传统的传动系统，简化了整车结构、减轻了重量、释放了车架下方的大片空间，有利于整车布置；可直接采用液压制动，去除了传统的制动系统及其相关零部件、简化了正常结构；独立的行驶单元，可以实现模块化设计，使得整车行驶系统的设计简单快捷、易于实现多轴重型车辆的设计。采用可正反转的液压马达，则液压马达正转时驱动轮胎总成6转动、实现车辆前进，反转时实现车辆倒退；驱动液压马达的液压系统中设置有液压制动系统，则可以在车辆制动时，无需复杂的制动系统，可以直接通过液压系统中的制动系统，来控制液压马达即可实现车辆制动，结构大为简化、降低了成本。此外，驱动液压马达的液压系统可以车辆自带的原有液压系统，则此种情况下无需增加液压系统，进一步节省成本。

所述液压制动系统对本领域的技术人员来说是熟知的，可以将其他装置的液压制动系统移植到本独立行驶单元上，从而实现上述液压制动系统的制动功能，不再赘述。

优选地，本实施例中，还包括减速机4；所述减速机4安装在所述马达5和所述车轮总成6之间。通过在马达5和车轮总成6之间设置减速机4，可以调整马达5传输给车轮总成6的转速，并可增加驱动力。

优选地，所述减速机4包括转动部41和固定部42；所述转动部41和所述车轮总成6固定连接，所述固定部42与所述托架3固定连接。通过将减速机4的固定部安装在托架3上，则实现减速机4的安装，同时可以随托架3转动；通过转动部41与车轮总成6固定连接，可实现对车轮总车6的驱动。本实施例中，具体来说：减速机4的非转动部-固定部42安装在托架3上，马达5安装在减速机4的固定部42上，减速机4的转动部41安装车轮总成6，从而可驱动车轮总成6转动。

进一步，如图6a和图6b所示，所述减速机4的所述转动部41上设置有转动法兰43，所述固定部上42设置有固定法兰44；所述转动法兰43与所述车轮总称6固定连接，所述固定法兰44与所述托架3固定连接。采用固定法兰44与托架3固定连接，采用转动法兰43与车轮总成6固定连接，结构简单。

优选地，如图5a和5b所示，所述托架3包括第一法兰31和第二法兰32；所述第一法兰31的法兰面和所述第二法兰32的法兰面之间的夹角为车辆的主销内倾角和车轮外倾角之和；所述第一法兰31与所述油气弹簧缸1的下端面固定连接，且所述油气弹簧缸1的中心线与第一法兰31的法兰面垂直；所述第二法兰32与所述减速机4固定连接，且所述减速机4的旋转轴线与所述第二法兰32的法兰面垂直。

在托架3设置有成一定角度的第一法兰31和第二法兰32，且该角度为车辆的主销内倾角和车轮外倾角之和，则安装后，可以使与第一法兰31固定连接的油气弹簧缸1具有一定的倾斜角度，从而满足整车性能对车轮定位参数的要求；采用第二法兰32与减速机4固定连接，且减速机4的旋转轴线与第二法兰32的法兰面垂直，可以将马达安装在托架3内，进一步节省空间、提高整个独立行驶单元的紧凑性；采用第一法兰31与油气弹簧缸1的下端面固定连接，且油气弹簧缸1的中心线与第一法兰31的法兰面垂直，则可以让油气弹簧缸充分发挥减震功能，起到独立支撑和悬挂的作用。

优选地，所述油气弹簧缸1为多缸筒油气弹簧缸。采用多缸筒的油气弹簧缸可以改善油气弹簧缸内缸筒和活塞杆的受力、提高油气弹簧缸的寿命。进一步，如图4a和图4b所示，所述油气弹簧缸1包括外缸筒11、套设于所述外缸筒11内并可相对于所述外缸筒11滑动和转动的中缸筒12、以及位于所述中缸筒12内的内缸筒13；所述外缸筒11与所述车辆的车架7固定连接；所述第内缸筒13的通过关节轴承15与所述中缸筒12连接；所述中缸筒12的内壁面与所述内缸筒13的外壁面之间具有间隙；所述油气弹簧缸1的活塞14位于所述内缸筒13中。

本实施例中，油气弹簧缸1采用三级缸筒的结构，且中缸筒12和内缸筒13径向具有间隙、内缸筒13通过关节轴承15与中缸筒12球铰连接，则中缸筒12对内缸筒13构成保护，各种载荷均由中缸筒12来承担而不会对内缸筒13造成影响，从而不会影响油气弹簧缸1的正常工作。同时，利用中缸筒12和外缸筒11之间的转动来实现转向、利用中缸筒12和外缸筒11之间的上下移动实现减震，并可吸收轮胎总成6和路面跳动的影响。此外，中缸筒12和内缸筒13间关节轴承15的作用，当中缸筒12受到径向载荷时，中缸筒12的刚性位移由关节轴承15弥补，而不会让内筒13产生位移，能够保证内缸筒13和活塞14的杆的同轴度，同时可以降低制造精度、节约成本。因此，本方案中，油气弹簧缸1采用多缸筒的组合设计，使油气弹簧缸1本身能够承受径向载荷，但又不影响油气弹簧缸1本身的密封性能和活塞使用寿命。

进一步，所述油气弹簧缸1的所述外缸筒11的外壁面周向设置有连接法兰8，所述连接法兰8与所述车架7固定连接。

采用连接法兰8将油气弹簧缸的外缸筒11与车架7固定连接，则可以使油气弹簧缸承受各个方向的载荷，克服现有技术中油气弹簧缸1与车架铰接或者螺接，仅能承受垂直载荷和横向力并易损坏的缺陷。

在上述技术方案中，优选地，如图2a和2b所示，所述转向装置2包括转向节臂22和转向拨叉23，所述转向拨叉23包括上叉臂231和下叉臂232；所述转向节臂22由转向助力油缸或者转向拉杆驱动绕所述油气弹簧缸1的中心线转动；所述上叉臂231的一端与所述转向节臂22铰接，另一端与所述下叉臂232的一端铰接，所述下叉臂232的另一端与所述托架3铰接。

本实施例中，转向节臂22装配于油气弹簧缸1上，并能绕油气弹簧缸1的轴线旋转，转向过程中由转向助力油缸或转向直拉杆推动转向节臂22绕油气弹簧缸1的轴线转动，同时由转向拨叉23带动托架3同步绕油气弹簧缸1的轴线转动，从而实现转向功能；在车辆的行驶过程中由转向拨叉23的上、下叉臂闭合与张开来适应车轮的上下跳动，从而保证转向节臂22相对于车身高度方向的位置相对静止。

如图1和图3所示，本发明上述独立行驶单元的工作原理是：将整个行驶单元通过连接法兰8与车架7固定连接，并通过其传递所有的载荷；油气弹簧缸1与车架7成一定的倾斜角安装，以满足整车车轮定位需要，同时油气弹簧缸采用多个缸筒的设计方法，使得油气弹簧具备承受各个方向载荷的能力，从而取消了传统悬架系统的导向装置，使整车系统结构简化；油气弹簧缸的下端面固定连接托架3，且托架3的两个安装法兰面间成一定的倾斜角度，从而形成一定的车轮外倾角；托架3的第二法兰32与减速机4的固定法兰61相连；液压马达5通过螺栓固定连接在减速机的固定法兰62上；车轮及轮胎总成6与减速机4的转动法兰43固定连接。车辆行驶过程中由液压马达5通过驱动减速机4直接带动车轮总成6转动，从而实行车辆的行驶功能。车辆行驶过程中，制动工况可由液压制动来实现，同时还可通过调节液压马达4的排量和溢流压力等来调节制动力的大小，实现车辆制动的需要。行驶过程中路面对车辆的冲击由油气弹簧缸吸收，同时在制动和转向等各种工况下产生的各向载荷均由油气弹簧缸承受，并通过油气弹簧缸上的连接法兰8传递到车架7上。采用液压马达5通过减速机4直接驱动车轮总成6的方式，取消传统变速箱、传动轴、分动箱等，释放车架下部空间，并达到减轻整车重量和简化整车结构的目的；同时也解决了传动轴对车轮跳动和整车姿态调整的影响。

综上，本发明给出的上述独立行驶单元，采用独立的油气悬架，实现了对不平路面的适应性和整车高度的可调性；通过油气弹簧直接与车架相连，无其他任何导向和传力装置，结构简单；集成了转向功能，实现了单胎转向及整车转向模式的多样化；采用全液压驱动方式，去除了传统的传动系统，简化了整车结构、减轻了重量、释放了车架下方的大片空间，有利于整车布置，并可利用车辆的原有液压系统、降低成本；直接采用液压制动，去除了传统的制动系统及其相关零部件、简化了结构；该独立的行驶单元，可以实现模块化设计，使得整车行驶系统的设计简单快捷、易于实现多轴重型车辆的设计。

将上述独立行驶单元的实施例应用于车辆上，即到本发明所述车辆的实施例，显而易见，该车辆具有上述独立行驶单元实施例的全部有益效果，不再赘述。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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。

Claims (10)

1.一种独立行驶单元，用于车辆，其特征在于，

包括：油气弹簧缸（1）、转向装置（2）、托架（3）、马达（5）和车轮总成（6）；

所述油气弹簧缸（1）与所述车辆的车架（7）固定连接；

所述转向装置（2）安装在所述油气弹簧缸（1）上并与所述托架（3）相连接，所述转向装置（2）可绕所述油气弹簧缸（1）转动，同时驱动所述托架（3）转动；

所述托架（3）的一端与所述油气弹簧缸（1）的下端固定连接，另一端支撑所述马达（5）；

所述马达（5）与车轮总成（6）连接，可驱动所述车轮总成（6）旋转。

2.根据权利要求1所述的独立行驶单元，其特征在于，

还包括减速机（4）；

所述减速机（4）安装在所述马达（5）和所述车轮总成（6）之间。

3.根据权利要求2所述的独立行驶单元，其特征在于，

所述减速机（4）上设置有转动法兰（43）和固定法兰（44）；

所述转动法兰（43）与所述车轮总成（6）固定连接，所述固定法兰（44）与所述托架（3）固定连接。

4.根据权利要求2所述的独立行驶单元，其特征在于，

所述托架（3）包括第一法兰（31）和第二法兰（32）；

所述第一法兰（31）的法兰面和所述第二法兰（32）的法兰面之间的夹角为所述车辆的主销内倾角和车轮外倾角之和；

所述第一法兰（31）与所述油气弹簧缸（1）的下端面固定连接，且所述油气弹簧缸（1）的中心线与第一法兰（31）的法兰面垂直；所述第二法兰（32）与所述减速机（4）固定连接，且所述减速机（4）的旋转轴线与所述第二法兰（32）的法兰面垂直。

5.根据权利要求1所述的独立行驶单元，其特征在于，

所述油气弹簧缸（1）为多缸筒油气弹簧缸。

6.根据权利要求5所述的独立行驶单元，其特征在于，

所述油气弹簧缸（1）包括外缸筒（11）、套设于所述外缸筒（11）内并可相对于所述外缸筒（11）滑动和转动的中缸筒（12）、以及位于所述中缸筒（12）内的内缸筒（13）；

所述外缸筒（11）与所述车辆的车架（7）固定连接；

所述内缸筒（13）的通过关节轴承（15）与所述中缸筒（12）连接；

所述中缸筒（12）的内壁面与所述内缸筒（13）的外壁面之间具有间隙；

所述油气弹簧缸（1）的活塞（14）位于所述内缸筒（13）中。

7.根据权利要求6所述的独立行驶单元，其特征在于，

所述油气弹簧缸（1）的所述外缸筒（11）的外壁面周向设置有连接法兰（8），所述连接法兰（8）与所述车架（7）固定连接。

8.根据权利要求1所述的独立行驶单元，其特征在于，

所述转向装置（2）包括转向节臂（22）和转向拨叉（23），所述转向拨叉（23）包括上叉臂（231）和下叉臂（232）；

所述转向节臂（22）由转向助力油缸或者转向拉杆驱动绕所述油气弹簧缸（1）的中心线转动；

所述上叉臂（231）的一端与所述转向节臂（22）铰接，另一端与所述下叉臂（232）的一端铰接，所述下叉臂（232）的另一端与所述托架（3）铰接。

9.根据权利要求1至8任一所述的独立行驶单元，其特征在于，

所述马达（5）为液压马达，驱动所述液压马达的液压系统中还包含有液压制动系统。

10.一种车辆，其特征在于，包含有如权利要求1至9任一项所述的独立行驶单元。