CN104477238A - 360度四轮转向农用车 - Google Patents

Abstract

一种360度四轮转向农用车，它包括立柱式车轮轴，车轮轴包括从内到外依次套置的动力轴、转向轴和保护套，前驱动桥和后驱动桥的输出端分别经过齿轮换向器Ⅰ将水平方向动力变为竖直方向动力后传递给动力轴，动力轴的下端再经过齿轮换向器Ⅱ将竖直动力变为水平动力传递给轮毂的动力输入端；在车轮轴的转向轴上设置一个涡轮Ⅱ，四轮转向控制机构的涡轮Ⅰ带动与其配合的蜗杆，所述蜗杆带动与其配合的涡轮Ⅱ，从而带动所述转向轴转动。本发明实现了农用车四轮的360度转动，方便作业，动力性能好。

Description

360度四轮转向农用车

技术领域

本发明涉及农用车，具体地说是一种可以在360度任意角度内四轮转向的农用车。

背景技术

随着我国农业机械化步伐的加快，农用车在现代农业领域的地位举足轻重，例如，农用拖拉机在播种、施肥、耕整地、起垄、移栽、中耕培土、收割收获等方面都离不开它。但是，目前的农用拖拉机在实际使用过程中存在转向半径大、在小空间内无法转向的问题，给生产过程全程机械化带来一定制约。拖拉机在田地里工作时，由于受车轮转向范围的限制，在地头转向时转弯半径大，会剩余一小部分田地不能作业；同时，为了提高农田利用率，多数农田留有的操作车道很窄，造成拖拉机在转向时经常会压坏周围的农作物的现象。

现在很多人提出了四轮转向来解决这个问题，例如中国专利CN 201633774U公开了一种汽车四轮转向控制器，它实现了车辆四轮转向，而且可以通过操纵挡杆，同时控制后轮转向，且后轮既可与前轮向同一方向转动，也可向与前轮相反的方向转动，但该四轮转向控制器的末端依然连接转向拉杆，由转向拉杆带动汽车悬挂装置，从而带动车轮转向节转动，车辆的横向驱动桥结构并未改变，因此转向角度受驱动桥限制，不能任意转向，仍会留有部分田地没法作业。

针对车轮转向受驱动桥结构影响，不能360度转向的问题，中国专利CN202186422 U公开了一种可360度转向的转向机构，它通过链条链轮实现车轮转向，但该机构需要在车轮上安装电动机实现车轮驱动，整个装置动力性能差，链轮链条结构容易损坏故障，因此不适合农用车领域使用。

综上所述，要想在不改变农用机动力源的基础上实现车轮360度转向，需要提出一种对车轮转向没有妨碍的驱动桥结构，而且，还需要提出一种不采用转向拉杆带动车轮上的转向节的车轮转向执行机构。

发明内容

为解决在不改变农用车动力源的情况下实现车轮360度转向的问题，本发明提出了一种360度四轮转向农用车，它具有立柱式车轮轴和一种新型的车轮转向执行机构，实现了车轮无障碍360度旋转。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种360度四轮转向农用车，包括车架、轮毂、发动机、变速器、离合器、分动器、前驱动桥、后驱动桥及四轮转向控制机构，所述发动机的动力经分动器分别传递到前驱动桥和后驱动桥，其特征在于，还包括车轮轴，所述车轮轴竖直设置，车轮轴包括从内到外依次套置的动力轴、转向轴和保护套，所述前驱动桥和后驱动桥的输出端分别经过齿轮换向器Ⅰ将水平方向动力变为竖直方向动力后传递给所述动力轴，所述动力轴的下端再经过齿轮换向器Ⅱ将竖直动力变为水平动力传递给轮毂的动力输入端；所述四轮转向控制机构的前轮转向摇臂轴和后轮转向摇臂轴分别通过万向联轴器连接一个涡轮Ⅰ，在所述转向轴上设置一个涡轮Ⅱ，所述涡轮Ⅰ带动与其配合的蜗杆，所述蜗杆带动与其配合的涡轮Ⅱ，从而带动所述转向轴转动；所述转向轴的下端与轮毂的转向节固定连接，所述齿轮换向器Ⅱ的壳体与转向轴下端固定连接；所述车架设置在前驱动桥和后驱动桥上；所述分动器与前驱动桥和后驱动桥之间均通过万向联轴器连接。

进一步的，为了提高车体的减震性能，所述车架与前驱动桥和后驱动桥之间设置有减震器。

作为转向节与转向轴固定的优选实施例，在所述转向节上设置有弧形连接件，弧形连接件的弧面与所述转向轴的弧面相配合，在所述弧形连接件的两端分别设置一个凸耳Ⅰ，在所述转向轴的两侧也分别设置一个与凸耳Ⅰ对应的凸耳Ⅱ，在凸耳Ⅰ和凸耳Ⅱ上设置有相匹配的通孔。

进一步的，在每一所述车轮轴的下部左右对称固定两个车轮，所述齿轮换向器Ⅱ有两个输出轴，分别为两个车轮提供动力。

本发明的有益效果在于：它通过立柱式车轮转轴解决了车轮转向过程中受驱动桥限制的弊端，而且，驱动桥的动力经车轮转轴中的动力轴传递给轮毂的动力输入端，动力依然采用原有的发动机动力；它的转向系统通过蜗杆带动立柱式车轮转轴的转向轴，进而带动车轮旋转，因此实现了车轮的360度旋转；在驱动桥与分动器之间，四轮转向控制机构的输出端与涡轮之间均通过万向联轴器连接，保证了前轮部分和后轮部分之间为软连接，再加上车架与驱动桥之间的减震器，保证了车辆具有较好的减震性能。

附图说明

图1是本发明的结构简图；

图2是本发明车轮转向部分结构示意图；

图3是本发明转向节与转向轴固定的第一实施例结构示意图；

图4是本发明转向节与转向轴固定的第二实施例结构示意图；

图5是本发明的车轮轴设置两个车轮的结构示意图；

图6是本发明的车轮轴原理结构图；

图7是本发明四轮转向控制器的结构示意图。

图中，1四轮转向控制机构、11方向盘、12万向联轴器、12＇万向联轴器、12＇＇万向联轴器、13转向控制器、1301壳体、1302转向万向节轴、1303前轮转向摇臂轴、1304第一主动齿轮、1305蜗轮、1306第一被动齿轮、1307双向齿式离合器、1308挡杆、1309花键、1310第二被动齿轮、1311后轮转向摇臂轴、1312过轮、1313第二主动齿轮、2前涡轮蜗杆组、2＇后蜗轮蜗杆组、21、涡轮Ⅰ、22蜗杆、3前驱动桥、3＇后驱动桥、4车轮轴、41动力轴、42转向轴、421涡轮Ⅱ、422凸耳Ⅱ、43保护套、5齿轮换向器Ⅰ、6齿轮换向器Ⅱ、61锥齿轮、62锥齿轮、63壳体、7轮毂、71动力输入端、72转向节、721弧形连接件、7211凸耳Ⅰ、9车轮。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细的描述。

如图1至图7所示，本发明包括四轮转向控制机构1，分别连接在四轮转向控制机构两个输出端的前涡轮蜗杆组2和后蜗轮蜗杆组2＇，前驱动桥3，后驱动桥3＇，连接车轮与驱动桥动力输出端的车轮轴4。本发明的发动机部分依然沿用现有的拖拉机发动机系统，变速器和离合器也并未作改变，因此图中并未画出。前驱动桥3和后驱动桥3＇的动力输出端分别与分动器的输出端连接，前驱动桥3和后驱动桥3＇包括差速器和减速器。在分动器(在四驱车系统中将变速器输出的动力分配到各驱动桥的结构，因此采用四驱车的四轮驱动系统)与前驱动桥3和后驱动桥3＇之间分别通过万向联轴器连接。

下面对本发明的各部分逐一详细说明：

四轮转向控制机构1包括方向盘11、万向联轴器和转向控制器13，方向盘11通过一个万向联轴器12与转向控制器13的输入端连接，由于方向盘11传递的转向力不是水平方向，因此，转向控制器13的前轮转向摇臂轴和后轮转向摇臂轴分别通过万向联轴器12＇和万向联轴器12＇＇与前蜗轮蜗杆组2、后蜗轮蜗杆组2＇的输入端连接(即连接在涡轮Ⅰ21上)。转向控制器13采用中国专利CN 202186422 U中公开的转向控制器，如图7所示，它包括壳体1301，壳体1301内装有转向万向节轴1302、前轮转向摇臂轴1303和后轮转向摇臂轴1311，前轮转向摇臂轴1302的一端伸出壳体外并与万向联轴器12＇相连，后轮转向摇臂轴1311的一端伸出壳体外并与万向联轴器12＇＇相连，前轮转向摇臂轴1303上固装有蜗轮1305、第一主动齿轮1304和第二主动齿轮1313，第一主动齿轮1304和第二主动齿轮1313位于蜗轮的两侧，蜗轮1305与转向万向节轴1302相啮合，转向万向节轴1302的另一端与万向联轴器12相连，后轮转向摇臂轴1311上装有双向齿式离合器1307、第一被动齿轮1306和第二被动齿轮1310，第一被动齿轮1306和第二被动齿轮1310位于双向齿式离合器1307的两侧，双向齿式离合器1307上装有挡杆1308，第一被动齿轮1306和第二被动齿轮1310上均有可与双向齿式离合器相配合的花键1309，第一主动齿轮1304与第一被动齿轮1306相啮合，在壳体内还装有过轮1312，第二主动齿轮1313与过轮1312啮合，第二被动齿轮1310也与过轮1312啮合。当双向齿式离合器1307处于中间位置时，第一被动齿轮1306与第二被动齿轮1310均可在后轮转向摇臂轴1311上自由转动而不会带动后轮转向摇臂轴1311转动，方向盘11只能控制前轮转向摇臂轴1303转动，此时第一被动齿轮1306的转动方向与第一主动齿轮1304的转动方向相反，第二被动齿轮1310的转动方向与第二被动齿轮1310的转动方向相同。当扳动挡杆使双向齿式离合器1307与第一被动齿轮1306上的花键结合时，第一被动齿轮1306即可带动后轮转向摇臂轴1311转动，这时，后轮转向摇臂轴1311的转动方向与前轮转向摇臂轴1303的转动方向相反，当前轮向左转动时，后轮则向右转动，实现了前后轮同步转向。当扳动挡杆使双向齿式离合器1307与第二被动齿轮1310上的花键结合时，第二被动齿轮1310可带动后轮转向摇臂轴1311转动，这时，后轮转向摇臂轴1311的转动方向与前轮转向摇臂轴1303的转动方向相同，当前轮向左转动时，后轮也向左转动，即可实现四轮平行移位。

对于本发明的前蜗轮蜗杆组2和后蜗轮蜗杆组2＇，其结构和原理与现在的汽车上的转向机构的蜗轮蜗杆结构相同，不同的是，蜗杆22的两端不再连接转向拉杆，而是蜗杆22的两端分别设置有与转向轴42上的涡轮Ⅱ421啮合的螺旋齿。

如图6所示，车轮轴4包括从内到外依次套置的动力轴41、转向轴42和保护套43，前驱动桥和后驱动桥的动力输出轴均通过齿轮换向器Ⅰ5将动力由水平方向变为垂直方向，进而传递给车轮轴4的动力轴41，动力轴41的下端再通过一组齿轮换向器Ⅱ6(图3中的锥齿轮61和锥齿轮62配合成齿轮换向器Ⅱ)将动力由垂直方向变为水平方向后传递给轮毂7的动力输入端71。齿轮换向器Ⅱ6位于转向轴42的下端，齿轮换向器Ⅱ6的壳体63与转向轴42固定连接，这样，转向轴42转动时即可带动齿轮换向器Ⅱ6转动。齿轮换向器Ⅰ和齿轮换向器Ⅱ的结构相同，均有两个锥齿轮配合而成，实现动力在水平方向和垂直方向的变换。

在每一个转向轴42上均套置一个涡轮Ⅱ421，涡轮蜗杆组的蜗杆横向水平设置，其左右两侧分别与左右车轮轴的转向轴上的涡轮Ⅱ421啮合，转向轴42的下端固定在转向节72上。所述车轮轴4的保护套与蜗轮蜗杆组中蜗杆的保护套固定连接，车轮轴4的保护套上端还与齿轮换向器Ⅰ5的外壳固定连接。

优选的，转向轴与轮毂转向节的连接方式如图4所示，在轮毂转向节上设置有弧形连接件721，弧形连接件721的弧面与转向轴42的弧面相配合，在所述弧形连接件721的两端分别设置一个凸耳Ⅰ7211，在转向轴42的两侧也分别设置一个与弧形连接件721上的凸耳Ⅰ7211对应的凸耳Ⅱ422，在凸耳Ⅰ7211和凸耳Ⅱ422上均设置有相互对应匹配的通孔，转向轴42和弧形连接件721通过螺栓固定连接。

本实施例中，在车轮轴4的下端设置了一个车轮9，为了提高稳定性和转弯性能，如图5所示，设计了第二实施例，在车轮轴的下端设置两个车轮9，两个车轮9对称固定在转向轴两侧。在轮毂的转向节上采用如图4所示的弧形连接件，两个车轮轮毂上的弧形连接件和转向轴上的凸耳对接。对于车轮上的动力传输，需要将齿轮换向器Ⅱ6适应性的该为两个输出端的齿轮换向器，两个输出端分别为两个车轮提供动力，两个输出端的齿轮换向器为公知技术，因此不再详述其内部结构。

本发明的车架设置在前驱动桥和后驱动桥上，优选的，在前、后驱动桥与车架之间设置有减震。

以上所述结合附图对本发明的优选实施方式和实施例作了详述，但是本发明并不局限于上述实施方式和实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种360度四轮转向农用车，包括车架、轮毂、发动机、变速器、离合器、分动器、前驱动桥、后驱动桥及四轮转向控制机构，所述发动机的动力经分动器分别传递到前驱动桥和后驱动桥，其特征在于，还包括车轮轴，所述车轮轴竖直设置，车轮轴包括从内到外依次套置的动力轴、转向轴和保护套，所述前驱动桥和后驱动桥的输出端分别经过齿轮换向器Ⅰ将水平方向动力变为竖直方向动力后传递给所述动力轴，所述动力轴的下端再经过齿轮换向器Ⅱ将竖直动力变为水平动力传递给轮毂的动力输入端；所述四轮转向控制机构的前轮转向摇臂轴和后轮转向摇臂轴分别通过万向联轴器连接一个涡轮Ⅰ，在所述转向轴上设置一个涡轮Ⅱ，所述涡轮Ⅰ带动与其配合的蜗杆，所述蜗杆带动与其配合的涡轮Ⅱ，从而带动所述转向轴转动；所述转向轴的下端与轮毂的转向节固定连接，所述齿轮换向器Ⅱ的壳体与转向轴下端固定连接；所述车架设置在前驱动桥和后驱动桥上；所述分动器与前驱动桥和后驱动桥之间均通过万向联轴器连接。

2.根据权利要求1所述的360度四轮转向农用车，其特征在于，所述车架与前驱动桥和后驱动桥之间设置有减震器。

3.根据权利要求1或2所述的360度四轮转向农用车，其特征在于，在所述转向节上设置有弧形连接件，弧形连接件的弧面与所述转向轴的弧面相配合，在所述弧形连接件的两端分别设置一个凸耳Ⅰ，在所述转向轴的两侧也分别设置一个与凸耳Ⅰ对应的凸耳Ⅱ，在凸耳Ⅰ和凸耳Ⅱ上设置有相匹配的通孔。

4.根据权利要求3所述的360度四轮转向农用车，其特征在于，在每一所述车轮轴的下部左右对称固定两个车轮，所述齿轮换向器Ⅱ有两个输出轴，分别为两个车轮提供动力。