CN103818427A

CN103818427A - 全封闭无间隙方向盘可倾式转向机构

Info

Publication number: CN103818427A
Application number: CN201410093720.7A
Authority: CN
Inventors: 施立平; 施敏; 张仕霖
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2014-05-28

Abstract

一种全封闭无间隙方向盘可倾式转向机构由固定支架、转向器总成、可倾转向轴总成组成。由固定支架12与前叉立柱套管13连接；转向器总成由转向臂4、销轴39、弧形齿条17、齿轮轴16、轴承12、轴承15、轴承26组成；由滚轮18、滚轮座19、预紧弹簧21、弹簧垫片20、限位螺钉23、弹簧盖22、盖型螺母24组成弹簧预紧部分；由上壳体27、下壳体10、密封垫25、油封28、防尘盖将传动部分和弹簧预紧部分密封起来；由上支架32、万向节31、转向轴37、管柱35、轴承34、锁紧手柄33、多头螺栓43、方向盘39、组合开关36、螺母38、螺钉44组成可倾转向轴总成。固定支架12、下壳体10、上支架32通过螺栓连接形成转向传动的有机整体。

Description

全封闭无间隙方向盘可倾式转向机构

技术领域

本发明涉及一种机动三轮车转向机构制造技术领域，尤其是实现全封闭无间隙方向盘可倾式转向机构。

背景技术

目前机动三轮车普遍采用的转向机构有：齿轮齿条式和齿轮齿圈式结构，其中齿轮齿条式转向机构只能应用于偏置布置，不能应用于方向盘的中置布置，偏置布置导致在前座只有驾驶员时三轮车重量分配不均，很容易造成车辆侧翻事故，现已不提倡方向盘的偏置布置；齿轮齿圈式转向机构虽然能用于方向盘的中置布置，但目前全是开式结构，齿轮和齿圈啮合完全暴漏在驾驶室内，很容易造成尘土杂质附着在齿面上并且润滑脂很快风化，导致齿轮和齿圈啮合面润滑性能很快恶化，直接影响转向机构寿命，同时运动部件在驾驶室内本身就存在对驾驶员造成人身伤害的安全隐患；以上两种结构都采用了齿轮直连转向轴形式，方向盘不能前后角度调整，仅适合部分驾驶员的身体状态，人机配合的舒适性较差；由于机动三轮车转向轮是独轮，没有转向梯形的相互约束，转向机构的传动过程存在间隙时，转向轮很容易出现摆振，导致方向盘打手和整车晃动，因此必须实现转向机构无间隙传动才能保证转向轮不振摆，方向盘不打手和整车行驶平稳，由于现有齿轮齿圈结构中齿轮和齿圈两体分别装配，啮合间隙调整不方便，不能保证转向行程内无间隙传动，经常出现前轮摆振、方向盘打手现象，行驶平稳性差。

发明内容

为了解决现有产品技术如齿轮齿条结构不能用于方向盘中置布置，三轮车重量分配不均，安全性能差，开式结构影响转向机构寿命、存在安全隐患和齿轮直连转向轴，方向盘不能调节角度造成人机配合的舒适性较差及无传动预紧机构，转向传动过程存在间隙，转向轮振摆，方向盘打手，转向平稳性差的不足。本发明提供了一种全封闭无间隙方向盘可倾式转向机构，实现了在机动三轮车上中置布置方向盘，使齿轮和弧形齿条的啮合副及其他运动部件全封闭且无间隙啮合传动，并且增加万向节连接和转向轴可调锁紧机构使方向盘前后角度可调，提高三轮车行驶的安全性、平稳性和驾驶的舒适性。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：总体结构是由固定支架、转向器总成、可倾转向轴总成三部分组成。其中固定支架部分是由固定支架、螺栓、螺母组成；转向器总成是由转向臂、销轴、弧形齿条、齿轮轴、轴承组成的传动部分和有滚轮、滚轮座、预紧弹簧、弹簧垫片、限位螺钉、弹簧盖、盖型螺母组成的弹簧预紧部分及上下壳体、密封垫、油封、防尘盖组成并将传动部分和弹簧预紧部分密封起来；可倾转向轴总成是由上支架、万向节、转向轴、管柱、轴承、锁紧手柄、多头螺栓、方向盘、组合开关、螺母、螺钉组成。

本发明的传动原理是：驾驶员根据自身情况，通过可倾转向轴总成上的锁紧手柄松开或锁紧动作，以万向节轴承为中心来调整方向盘前后位置直到合适为止，转动方向盘，带动转向轴旋转，并通过与转向轴焊接在一起的万向节，万向节又通过螺栓和螺母与转向器总成的齿轮轴连接，将方向盘的转动传递给转向器总成内的与齿轮轴啮合的弧形齿条，再通过弧形齿条与转向臂的铰接传递给转向臂，转向臂通过自身锥孔和键槽与前叉上端方向轴的锥轴和键槽配合，在平键、螺母、弹垫的作用下锁紧在前叉方向轴上，从而又将转向臂的旋转运动传递给前轮，由于采用的是齿轮和内齿轮传动，实现了前轮与方向盘同向转动，设置弹簧预紧机构目的是实现齿轮轴与弧形齿条的无间隙啮合传动，防止转向轮的摆振，上下壳体将传动部件封闭起来，通过转向器总成的下壳体与固定支架的连接和固定支架通过螺栓安装并锁紧在前叉套管上，从而将方向盘的转动转化为前轮的同向摆动，实现整机的转向过程。

本发明的结构特征之一：利用固定支架的下端开口圆套通过螺栓将其固定在前叉套管上，转向臂利用其锥孔与前叉方向轴上的锥轴配合通过平键、螺母、弹垫锁紧，固定支架与下壳体通过螺栓、弹垫、螺母预先连接在一起，其特点是不改变原三轮车零部件结构，连接方式简单实用、锁紧可靠，实现本实施例在机动三轮车上的中置布置，使得三轮车整机重量分配均衡，提高了三轮车行驶的安全性能。

本发明的结构特征之二：转向器总成由齿轮轴与通过销轴铰接在转向臂上的弧形齿条相啮合，并且被上壳体、下壳体通过密封垫、螺栓封闭在上下壳体形成的腔体内，齿轮轴和转向臂两端均有轴承支撑，齿轮轴伸出上壳体处用油封密封，上壳体安装孔内加装防尘盖，实现了齿轮传动和转向臂的运动不受外部环境影响，即保证了齿面啮合时润滑性能始终处于良好状态，又减少了驾驶室内的活动部件，提高了转向机构的使用寿命，同时减少了驾驶室内活动部件伤人的安全隐患。

本发明的结构特征之三：在下壳体上设置了弹性预紧机构，是由预紧弹簧、滚轮座、滚轮、弹簧盖和限位螺钉、盖型锁紧螺母组成，滚轮和滚轮座在滚轮座上导向键的限制下按设定方向移动，预紧弹簧的预紧力通过滚轮作用在弧形齿条的齿背上，将弧形齿条按弹簧设定的预紧力压紧在齿轮轴上，从而保证弧形齿条和齿轮轴传动始终处于无间隙啮合传动状态，同时在限位螺钉和弹簧座之间设定微量间隙，即防止过载时弧形齿条和齿轮轴啮合脱开，又防止弧形齿条和齿轮轴啮合卡死，保证弧形齿条和齿轮轴啮合传动处于安全状态，消除了转向轮的摆振和方向盘打手现象，提高了三轮车转向的平稳性。

本发明的结构特征之四：在转向轴和齿轮轴中间设置了万向节将两者连接在一起，实现转向轴以万向节轴承为中心作前后左右摆动，通过与上壳体用螺栓固定连接的上支架来约束由两个轴承支撑在转向轴上的管柱只能作前后一定范围内移动，松开锁紧手柄，驾驶员可根据自身情况调整与转向轴连接的方向盘角度合适后，再通过设置的锁紧手柄将管柱锁紧，实现方向盘前后可倾，提高驾驶的舒适性。

本发明的有益效果是：实现方向盘的中置布置，三轮车整机重量分配均衡，提高了行驶安全性能；封闭了齿轮传动和其它活动部件，相对摩擦部位润滑得到了保证，提高了转向机构的使用寿命和减少了驾驶室内活动部件伤人的安全隐患；设置弹簧预紧机构，消除了转向轮的摆振和方向盘打手现象，提高了三轮车转向的平稳性；转向轴通过万向节连接并配合管柱锁紧机构，实现了固定连接在转向轴上的方向盘前后可倾，提高了驾驶的舒适性。

附图说明

图1是本发明全封闭无间隙方向盘可倾式转向机构的全剖左视结构视图。

图2是图1的I-I剖视图。

图3是图1的俯视图。

图4是图2中B向局部剖视图。

图中1.防尘盖，2.螺母，3.弹垫，4.转向臂，5.平键，6.前叉方向轴，7.螺钉，8.弹垫，9.螺母，10.下壳体，11.轴承，12. 固定支架，13. 前叉立柱套管，14.螺栓、螺母，15.轴承，16.齿轮轴，17.弧形齿条，18.滚轮，19.滚轮座，20.弹簧垫片，21.预紧弹簧，22. 弹簧盖，23.限位螺钉，24.盖形锁紧螺母，25.密封垫，26.轴承，27.上壳体，28.油封，29.螺栓，30.螺母，31.万向节，32.上支架，33.锁紧手柄，34.轴承，35.管柱，36.组合开关，37.转向轴，38.螺母，39.方向盘，40.销轴，41.弹垫，42.螺钉，43.多头螺栓，44.内六角螺钉，45螺钉，A.凸起键。

具体实施方式

在图1、图2、图3中，本实施例由固定支架、转向器总成、可倾转向轴总成三部分组成。其中固定支架部分由固定支架12、螺栓12组成；转向器总成由转向臂4、销轴39、弧形齿条17、齿轮轴16、轴承12、轴承15、轴承26组成的传动部分和由滚轮18、滚轮座19、预紧弹簧21、弹簧垫片20、限位螺钉23、弹簧盖22、盖型螺母24组成的弹簧预紧部分及上壳体27、下壳体10、密封垫25、油封28、防尘盖1组成并将传动部分和弹簧预紧部分密封起来；可倾转向轴总成由上支架32、万向节31、转向轴37、管柱35、轴承34、锁紧手柄33、多头螺栓43、方向盘39、组合开关36、螺母38、螺钉44组成。由螺栓7、弹垫8、螺母9将固定支架12和下壳体10连接起来，由螺钉45将上支架32固定在上壳体上，万向节31通过螺栓29、螺母30与齿轮轴16的花键端固定连接，使三部分组成一个完成转向传动的有机整体。

在图1中，利用固定支架12下端开口圆套通过螺栓14将其固定在前叉套管13上，转向臂4利用其锥孔与前叉方向轴6上的锥轴配合通过平键5、螺母2、弹垫3锁紧在一起，固定支架12与转向器总成的下壳体10通过螺栓7、弹垫8、螺母9预先连接在一起，不改变原三轮车零部件结构，连接方式简单实用、锁紧可靠，实现本实施例在机动三轮车上的中置布置。

在图1图2图4中，转向器总成由齿轮轴16与弧形齿条17相啮合，弧形齿条17的一端通过销轴39铰接在转向臂4上一端的U型叉内，弧形齿条17的另一端在转向臂4上另一端的U型叉内移动，非铰接的一端只起导向作用，并且被上壳体27、下壳体10通过密封垫25、内六角螺钉44封闭在上壳体27、下壳体10形成的腔体内，齿轮轴16和转向臂4两侧均有轴承11、轴承15、轴承26支撑，齿轮轴16伸出上壳体27处用油封28密封，上壳体27安装孔内加装防尘盖1，实现了齿轮传动和转向臂的运动不受外部环境影响，即保证了齿面啮合时润滑性能始终处于良好状态，又减少了驾驶室内的活动部件，提高了转向机构的使用寿命，同时减少了驾驶室内活动部件伤人的安全隐患。

在图1图2中，在下壳体10上设置了弹性预紧机构，该预紧机构是由预紧弹簧21、弹簧垫片20、滚轮座19、滚轮18、弹簧盖22和限位螺钉23、盖型螺母24组成，滚轮座19外圆上设有凸起键A卡在下壳体10上容纳弹性预紧机构孔的键槽内，限制滚轮座只能在孔轴线上移动，不能沿圆周方向转动，限定滚轮18只能做滚动而不能转动，预紧弹簧21的预紧力通过滚轮18作用在弧形齿条17的齿背上，将弧形齿条17按预紧弹簧21设定的预紧力压紧在齿轮轴16上，从而保证弧形齿条17和齿轮轴16始终处于无间隙啮合传动状态，同时在限位螺钉23和弹簧垫片20之间设定微量间隙，即防止过载时弧形齿条17和齿轮轴16啮合传动脱开，又防止弧形齿条17和齿轮轴16啮合传动卡死，保证传动处于安全状态，消除了转向轮的摆振和方向盘打手现象，提高了三轮车转向的平稳性。

在图1、图3中，转向轴37和齿轮轴16中间设置了万向节31将两者连接在一起，实现转向轴37以万向节31轴承为中心作前后左右摆动，通过与上壳体27用螺钉45固定连接的上支架32的开口槽来约束由两个轴承34支撑在转向轴37上的管柱35只能作前后一定范围内移动，松开锁紧手柄33，驾驶员可根据自身情况调整与转向轴37连接的方向盘39角度合适后，再通过设置的锁紧手柄33将管柱35锁住，实现方向盘39前后一定范围内可倾，提高驾驶的舒适性。

Claims

1.一种全封闭无间隙方向盘可倾式转向机构由固定支架、转向器总成、可倾转向轴总成三部分组成，其特征是固定支架部分由固定支架12、螺栓12组成；转向器总成由转向臂4、销轴39、弧形齿条17、齿轮轴16、轴承12、轴承15、轴承26组成的传动部分和由滚轮18、滚轮座19、预紧弹簧21、弹簧垫片20、限位螺钉23、弹簧盖22、盖型螺母24组成的弹簧预紧部分组成，并且由上壳体27、下壳体10、密封垫25、油封28、防尘盖1将传动部分和弹簧预紧部分密封起来；可倾转向轴总成由上支架32、万向节31、转向轴37、管柱35、轴承34、锁紧手柄33、多头螺栓43、方向盘39、组合开关36、螺母38、螺钉44组成，由螺栓7、弹垫8、螺母9将固定支架12和下壳体10连接起来，由螺钉45将上支架32固定在上壳体上，万向节31通过螺栓29、螺母30与齿轮轴16的花键端固定连接，使三部分组成一个整体。

2.根据权利要求1所述的全封闭无间隙方向盘可倾式转向机构，其特征是：利用固定支架12下端开口圆套通过螺栓14将其固定在前叉套管13上，转向臂4利用其锥孔与前叉方向轴6上的锥轴配合通过平键5、螺母2、弹垫3锁紧在一起，实现中置连接布置。

3.根据权利要求1所述的全封闭无间隙方向盘可倾式转向机构，其特征是：弧形齿条17的一端通过销轴39铰接在转向臂4上一端的U型叉内，弧形齿条17的另一端在转向臂4上另一端的U型叉内移动。

4.根据权利要求1所述的全封闭无间隙方向盘可倾式转向机构，其特征是：弹性预紧机构的滚轮座19外圆上设有凸起键A卡在下壳体10上容纳弹性预紧机构孔的键槽内，限制滚轮座只能在孔轴线上移动，不能沿圆周方向转动，限定滚轮18只能做滚动而不能转动。

5.根据权利要求1所述的全封闭无间隙方向盘可倾式转向机构，其特征是：弹性预紧机构的在限位螺钉23和弹簧垫片20之间设定微量间隙，即防止过载时弧形齿条17和齿轮轴16啮合传动脱开，又防止弧形齿条17和齿轮轴16啮合传动卡死，保证传动处于安全状态。