CN103043091B - 一种角传动器及转向操纵机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种角传动器及转向操纵机构，包括输入轴、第一输出轴、啮合机构、第一外壳和第二外壳，其中：输入轴的轴线与第一输出轴的轴线相垂直，输入轴通过啮合机构与第一输出轴转动连接；输入轴、第一输出轴分别通过第一轴承支承在第一外壳、第二外壳中；其还包括第二输出轴，与输入轴刚性连接于同一直线上；第二输出轴通过第二轴承支承在第一外壳中，且输入轴的输入端以及第一输出轴的输出端和第二输出轴的输出端均伸出壳体之外。本发明能够同时连接机械动力转向器和液压转向器，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车转向操纵装置，尤其涉及一种角传动器及设置该角传动器的转向操纵机构。
背景技术
近几年来，随着越来越多大型风电等新能源项目的建设、维护以及大型石化、电厂建设的需求，汽车起重机市场得到了长足的发展。为了满足车辆在短距离场地转移或者低速转弯时对机动灵活性、弯道通过能力的要求，目前生产的带伸缩式吊臂或者桁架式吊臂的汽车起重机一般具有三个甚至更多的车轴，其中大部分至少有一个后轴是可以主动转向或者随动转向的。
为了便于说明，给出一种三轴全地面起重机、六轴汽车起重机的外形示意图。图1为一种采用油气悬挂的全地面起重机外形，图2为采用板簧悬架的汽车起重机外形。如图1、图2所示，无论对于全地面起重机还是对于汽车起重机而言，不仅可以在建筑工地上行驶，而且也可以在公共道路上行驶。因此，在满足车辆机动灵活性的前提下，为了避免因单独的后轴转向系统造成的故障，所有主动转向的后轴必须都是可以控制的。
对于类似图1和图2的起重机，可以通过机械转向拉杆系或者电子液压转向装置实现后轴的转向。例如，图3是图1所示全地面起重机的转向操纵机构的一种实现示例，图4是图2所示汽车起重机的转向操纵机构的一种实现示例。转向操纵机构是将方向盘的动力经转向传动轴传递给转向器。
图3中，取消了后轴与前轴的机械拉杆的连接关系示意。图1示出的全地面起重机采用图3所示的转向操纵机构，正常道路行驶时，后轴由其上的转向锁死装置保持在中间位置，确保后轴直线行驶。只有在小场地转移时短时间内启动后轴转向。也就是说，图3所示的转向操纵机构，后轴并不能主动转向。
图2所示的汽车起重机采用图4所示的转向操纵机构时，后轴受转向杠杆约束，只能跟随前轴反向转向。力的转移和转向转移通过多个四连杆机构从一轴传递到六轴，进而实现六轴的转向。该转向操纵机构的缺点是：转向四连杆机构过多；力的传递、转向运动的转移，需要视具体的转向系统刚度来定，转向系统刚度越大，力的传递越快，后轴转向也快；使用一段时间后，转向拉杆总成两端的球头销会出现磨损，间隙增大，加大后轴转向的滞后量，从一定程度上也会带来轮胎的异常磨损。
因此，为了满足多轴汽车起重机对机动灵活性、弯道通过能力、操纵稳定性的需求，解决单一后轴主动转向问题，有必要寻找一种切实可行的、成本低廉的后轴转向技术。
但是，目前所使用的转向操纵机构，如图5中示出的申请号为200620075908.X、名称为《整体卧式转向器》的中国专利中公开的转向器，其集成了角传动器1’和转向器2’，角传动器1’和机械动力转向器2’通过连接盘3’刚性连接，角传动器1’的传动轴与转向器2’的转轴通过连接套4’连接。其中的角传动器1’仅具有一个输出端，只能跟一个机械动力转向器2’相连接。
还有，如图6中示出了申请号为200820191401.X、名称为《多级转向操纵机构》的中国专利中公开的多级转向操纵机构，其包括转向盘1”，转向轴2”，转向万向节3”，转向传动轴4”、5”、7”，角传动器6”和转向器8”。其中：转向盘1”与转向轴2”的一端相连，转向轴2”的另一端与转向器8”之间设有多根转向转动轴(转向传动轴4”、5”、7”)、多个角传动器以及多个转向万向节3”。该操纵机构适用于转向盘与转向器不在同轴线上且距离较远的底盘，借助多个转向传动轴和多个角传动器，确保转向操纵运动协调性。但是，其中所使用的角传动器仅具有一个输出端，只能跟一个机械动力转向器相连接。
如果将现有的以上的转向操纵机构应用到图1和图2中示出的多轴汽车起重机中，则需要根据实际需要的机械动力转向器和液压转向器的位置和数目，布置多个角传动器，这种布置方式难度较大，而且成本也偏高。
发明内容
本发明的目的是提出一种能够同时连接机械动力转向器和液压转向器并且成本较低的角传动器及转向操纵机构。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种转向操纵机构，包括角传动器，所述角传动器包括输入轴(2)、第一输出轴(3)、啮合机构、第一外壳(4)和第二外壳(5)，其中：所述输入轴(2)的轴线与所述第一输出轴(3)的轴线相垂直，所述输入轴(2)通过所述啮合机构与所述第一输出轴(3)转动连接；所述输入轴(2)、第一输出轴(3)分别通过第一轴承(6)支承在第一外壳(4)、第二外壳(5)中；所述角传动器还包括第二输出轴(7)，与所述输入轴(2)刚性连接于同一直线上；所述第二输出轴(7)穿设在所述第一外壳(4)中，并通过第二轴承(8)支承在第一外壳(4)中，且所述输入轴(2)的输入端(21)以及所述第一输出轴(3)的输出端(31)和第二输出轴(7)的输出端(71)均伸出壳体之外；
所述角传动器中输入轴(2)的输入端(21)依次通过第一转向传动轴(F1)、第一转向万向节(E1)、转向管柱(D)与方向盘(A)连接；
所述角传动器中第一输出轴(3)的输出端(31)依次通过第二转向万向节(E2)、第二转向传动轴(F2)与机械动力转向器(B)连接；
所述角传动器中第二输出轴(7)的输出端(71)与全液压转向器(C)连接。
进一步地，所述角传动器还包括连接所述第二输出轴(7)和所述输入轴(2)的机构，该机构包括衬套(9)和螺母(10)，其中：所述衬套(9)套设在所述第二输出轴(7)和所述输入轴(2)相连接的部位并通过所述螺母(10)顶紧固定在所述输入轴(2)侧壁伸出的台阶上。
进一步地，所述螺母(10)与所述第二输出轴(7)的侧壁螺纹连接。
进一步地，所述啮合机构包括分别与所述第二输出轴(7)和所述输入轴(2)固定连接的、并且相互啮合的两个齿轮(11)。
进一步地，所述输入轴(2)的输入端(21)为花键。
进一步地，所述第一输出轴(3)的输出轴(31)为花键。
进一步地，所述第二输出轴(7)的输出轴(71)为花键。
进一步地，所述第二输出轴(7)位于第一外壳(4)端口的部分与第一外壳(4)之间的空隙设置有第一密封圈(13)并用第一卡环(14)紧固。
进一步地，所述角传动器还包括上盖(15)和侧盖(16)，其中：所述输入轴(2)穿过所述上盖(15)，所述输入轴(2)与所述上盖(15)的端口之间的空隙设置有第二密封圈(17)并用第二卡环(18)紧固；所述第一输出轴(3)穿过所述侧盖(16)，所述第一输出轴(3)与所述侧盖(16)的端口之间的空隙设置有第三密封圈(19)并用第三卡环(20)紧固。
基于上述技术方案中的任一技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
本发明所提供的角传动器在原有的第一输出轴的基础上，还增设了第二输出轴，借助第一输出轴和第二输出轴，本发明的转向操纵机构能够同时连接机械动力转向器和液压转向器，从而克服了多轴汽车起重机中需要布置多个角传动器而布置方式难度较大的困难，满足了多轴汽车起重机对机动灵活性、弯道通过能力、操纵稳定性的需求，解决单一后轴主动转向控制的问题，与已公开的电液比例或伺服转向操纵系统相比，成本更低。
与现有的角传动器只有一个输出轴相比，本发明解决了现有技术中的问题。
除此之外，本发明的优选技术方案至少还存在以下优点：
1、由于本发明在第二输出轴和输入轴相连接的部位套设了衬套，因此可以起到提高第二输出轴的刚度的作用。
2、由于本发明采用螺母与第二输出轴螺纹连接的方式，因此可以使得装配和调节变得更加方便。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为采用油气悬挂的全地面起重机的外形示意图；
图2为采用板簧悬架的汽车起重机的外形示意图；
图3是图1所示全地面起重机的转向操纵机构的一实施例的结构示意图；
图4是图2所示汽车起重机的转向操纵机构的一实施例的结构示意图；
图5为现有技术中一种转向器的结构示意图；
图6为现有技术中一种多级转向操纵机构的结构示意图；
图7为本发明所提供的角传动器一实施例的正面示意图；
图8为图7的剖面示意图；
图9为本发明所提供的转向操纵机构的结构示意图；
图中标记：1’、角传动器；2’、转向器；3’、连接盘；4’、连接套；1”、转向盘；2”、转向轴；3”、转向万向节；4”、转向传动轴；5”、转向传动轴；6”、角传动器；7”、转向传动轴；8”、转向器；1、角传动器；2、输入轴；21、输入端；3、第一输出轴；31、输出端；4、第一外壳；5、第二外壳；6、第一轴承；7、第二输出轴；71、输出端；8、第二轴承；9、衬套；10、螺母；11、齿轮；13、第一密封圈；14、第一卡环；15、上盖；16、侧盖；17、第二密封圈；18、第二卡环；19、第三密封圈；20、第三卡环；100、端盖；
A、方向盘；B机械动力转向器；C、全液压转向器；D、转向管柱；E、转向万向节；F、转向传动轴；G、转向直拉杆；H、转向节臂；I、前轮。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图7为本发明所提供的角传动器一实施例的正面示意图，图8为图7的剖面示意图。如图7、图8所示，本发明所提供的角传动器1与现有技术中的角传动器相比，均包括输入轴2、第一输出轴3、啮合机构、第一外壳4和第二外壳5。其中：输入轴2的轴线与第一输出轴3的轴线相垂直，输入轴2通过所述啮合机构与第一输出轴3转动连接。
但是，鉴于第一输出轴3仅能够连接一个转向器，本发明所提供的角传动器1增设有第二输出轴7，第二输出轴7与输入轴2刚性连接，并且第二输出轴7与输入轴2的轴线位于同一直线上。第二输出轴7穿设在第一外壳4中，并通过第二轴承8支承在第一外壳4中。借助第一输出轴3和第二输出轴7，本发明能够同时连接机械动力转向器和液压转向器，从而克服了多轴汽车起重机中需要布置多个角传动器而布置方式难度较大的困难，满足了多轴汽车起重机对机动灵活性、弯道通过能力、操纵稳定性的需求，解决单一后轴主动转向控制的问题。
上述实施例中，本发明所提供的角传动器1还包括连接所述第二输出轴7和输入轴2的机构，该机构包括衬套9和螺母10。其中：衬套9套设在第二输出轴7和输入轴2相连接的部位，以起到提高第二输出轴7的刚度的作用。
由于输入轴2的侧壁设置有止位棱，以起到对衬套9的位置进行限制的作用。本实施例中，该止位棱可以是沿输入轴2的侧壁周向设置的台阶，也可以是间隔设置的突出部(图中未示出)。
第二输出轴7的侧壁设置有外螺纹，因此旋紧螺母10，可以将衬套9顶紧固定在输入轴2侧壁伸出的止位棱上。螺母10与第二输出轴7螺纹连接的方式使得装配和调节变得更加方便。
上述各实施例中，输入轴2的输入端21以及第一输出轴3的输出端31和第二输出轴7的输出端71均伸出所述壳体之外。输入轴2的输入端21可以是花键，其可以依次通过转向万向节、转向传动轴、转向管柱与方向盘A连接。第一输出轴3的输出端31也可以是花键，其可以依次通过转向万向节、转向传动轴与机械动力转向器B连接。而第二输出轴7的输出端71可以是花键，也可以不是花键。当第二输出轴7为花键的时候，其直接与全液压转向器C连接。当第二输出轴7不是花键的时候，其可以采用花键与全液压转向器C连接。
上述各实施例中，第二输出轴7位于第一外壳4端口的部分与第一外壳4之间的空隙设置有第一密封圈13，然后采用第一卡环14对第一密封圈13进行卡紧固定，这样不仅有利于对外壳内部空间实施密封，而且还能起到在第二输出轴7的径向方向对第二输出轴7加以固定的作用。
上述各实施例中，所述啮合机构包括两个齿轮11，两齿轮11相互啮合，分别与第一输出轴3和输入轴2固定连接，因此，输入轴2转动将会通过两啮合的齿轮11输入给第一输出轴3，从而带动连接第一输出轴3的转向器转动。当然，使用其他传动机构以代替上述公开的传动方式的技术方案也在本发明的保护范围之内。
输入轴2穿设在第一外壳4中，第一外壳4顶部的敞口上设置有一个端盖100。端盖100具有中心台阶孔，用于放置第一轴承6。输入轴2通过第一轴承6支承在端盖100的中心台阶孔的内壁面上。
端盖100的上方还设置有一个上盖15，输入轴2的输入端21穿过上盖15，伸出上盖15之外。上盖15、端盖100和第一外壳4之间通过螺纹连接件(例如螺栓、螺钉等)固定连接在一起，也可以采用焊接固定的方式，但是，螺纹连接的方式使得拆卸更加方便。
上盖15的端口与输入轴2之间的空隙设置有第二密封圈17，然后采用第二卡环18对第二密封圈17进行卡紧固定，这样不仅有利于对外壳内部空间实施密封，而且还能起到在输入轴2的径向方向对输入轴2加以固定的作用。
第一输出轴3穿设在第二外壳5中，与输入轴2相同，第一输出轴3通过两个第一轴承6支承在的内壁面上。
由于输入轴2的轴线与第一输出轴3的轴线相垂直，因此，第一外壳4和第二外壳5的通孔中心线也相互垂直，二外壳通过螺纹连接件(例如螺栓、螺钉等)固定连接在一起，也可以采用焊接固定的方式，但是，螺纹连接的方式使得拆卸更加方便。
第二外壳5的端口也设置有一个侧盖16，第一输出轴3穿过侧盖16，第一输出轴3与侧盖16的端口之间的空隙设置有第三密封圈19，然后采用第三卡环20对第三密封圈19进行卡紧固定，这样不仅有利于对外壳内部空间实施密封，而且还能起到在第一输出轴3的径向方向对第一输出轴3加以固定的作用。
侧盖16和第二外壳5之间通过螺纹连接件(例如螺栓、螺钉等)固定连接在一起，也可以采用焊接固定的方式，但是，螺纹连接的方式使得拆卸更加方便。
基于本发明提供的具有两个输出端的角传动器1，本发明还提供一种转向操纵机构。如图9所示，方向盘A依次通过转向管柱D、第一转向万向节E1、第一转向传动轴F1，与角传动器1的输入端2的输入端21相连接。
角传动器1中的第一输出轴3的输出端31依次通过第二转向万向节E2、第二转向传动轴F2与机械动力转向器B连接。机械动力转向器B则通过转向直拉杆G与转向节臂H固定连接，转向节臂H通过前转向节与车辆的前转向轮I相连接。
角传动器1中的第二输出轴7的输出端71与全液压转向器C连接。
转向操纵机构的工作过程如下：
当车辆转向的时候，驾驶员对转向盘A施加一个转向力矩。该力矩通过转向管柱D、第一转向万向节E1、第一转向传动轴F1输入角传动器1。再经由角传动器1转向后依次第二转向万向节E2、第二转向传动轴F2，使该转向力矩的一部分传到机械动力转向器B。经机械动力转向器B放大后的力矩和减速后的运动传到转向直拉杆G，再经过转向直拉杆G传给固定于前转向节的转向节臂H，使前转向节和它所支承的转向轮I偏转。
同样，驾驶员施加的另外一部分转向力矩则经角传动器1传递到全液压转向器C。通过转动全液压转向器C，压力油流向转向油缸，也控制转向轮I偏转。
以上转向操纵机构适应于多轴汽车起重机，满足了多轴汽车起重机对机动灵活性、弯道通过能力、操纵稳定性的需求，解决单一后轴主动转向控制的问题，与已公开的电液比例或伺服转向操纵系统相比，成本更低。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种转向操纵机构，其特征在于：包括角传动器，其中：
所述角传动器包括输入轴(2)、第一输出轴(3)、啮合机构、第一外壳(4)和第二外壳(5)，其中：所述输入轴(2)的轴线与所述第一输出轴(3)的轴线相垂直，所述输入轴(2)通过所述啮合机构与所述第一输出轴(3)转动连接；所述输入轴(2)、第一输出轴(3)分别通过第一轴承(6)支承在第一外壳(4)、第二外壳(5)中；
所述角传动器还包括第二输出轴(7)，与所述输入轴(2)刚性连接于同一直线上；所述第二输出轴(7)穿设在所述第一外壳(4)中，并通过第二轴承(8)支承在第一外壳(4)中，且所述输入轴(2)的输入端(21)以及所述第一输出轴(3)的输出端(31)和第二输出轴(7)的输出端(71)均伸出壳体之外；
所述角传动器中输入轴(2)的输入端(21)依次通过第一转向传动轴(F1)、第一转向万向节(E1)、转向管柱(D)与方向盘(A)连接；
所述角传动器中第一输出轴(3)的输出端(31)依次通过第二转向万向节(E2)、第二转向传动轴(F2)与机械动力转向器(B)连接；
所述角传动器中第二输出轴(7)的输出端(71)与全液压转向器(C)连接。
2.如权利要求1所述的转向操纵机构，其特征在于：
所述角传动器还包括连接所述第二输出轴(7)和所述输入轴(2)的机构，该机构包括衬套(9)和螺母(10)，其中：所述衬套(9)套设在所述第二输出轴(7)和所述输入轴(2)相连接的部位并通过所述螺母(10)顶紧固定在所述输入轴(2)侧壁伸出的台阶上。
3.如权利要求2所述的转向操纵机构，其特征在于：
所述螺母(10)与所述第二输出轴(7)的侧壁螺纹连接。
4.如权利要求3所述的转向操纵机构，其特征在于：
所述啮合机构包括分别与所述第二输出轴(7)和所述输入轴(2)固定连接的、并且相互啮合的两个齿轮(11)。
5.如权利要求1所述的转向操纵机构，其特征在于：
所述输入轴(2)的输入端(21)为花键。
6.如权利要求5所述的转向操纵机构，其特征在于：
所述第一输出轴(3)的输出端(31)为花键。
7.如权利要求5或6所述的转向操纵机构，其特征在于：
所述第二输出轴(7)的输出端(71)为花键。
8.如权利要求1所述的转向操纵机构，其特征在于：
所述第二输出轴(7)位于第一外壳(4)端口的部分与第一外壳(4)之间的空隙设置有第一密封圈(13)并用第一卡环(14)紧固。
9.如权利要求8所述的转向操纵机构，其特征在于：
所述角传动器还包括上盖(15)和侧盖(16)，其中：所述输入轴(2)穿过所述上盖(15)，所述输入轴(2)与所述上盖(15)的端口之间的空隙设置有第二密封圈(17)并用第二卡环(18)紧固；所述第一输出轴(3)穿过所述侧盖(16)，所述第一输出轴(3)与所述侧盖(16)的端口之间的空隙设置有第三密封圈(19)并用第三卡环(20)紧固。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 221000 Jiangsu city of Xuzhou Province Economic and Technological Development Zone of High Road No. 68 Patentee after: Xuzhou Heavy Machinery Co., Ltd. Address before: 221004 No. 165 Copper Mountain Road, Jiangsu, Xuzhou Patentee before: Xuzhou Heavy Machinery Co., Ltd. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder |