CN105216863B - 一种转向节及独立悬架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种转向节及独立悬架，该转向节包括转向节本体和轴杆，转向节本体上设置有上耳和下耳，上耳的顶部和下耳的底部均设置有多个螺栓孔，上耳和下耳之间设置有筋条，转向节本体和轴杆一体成型。本发明通过将转向节本体和轴杆设置为一体成型，避免了分体式结构焊接裂纹与焊接应力集中的问题，提高了转向节的强度，使得转向节能够承受更大的力和力矩。该独立悬架包括上述的转向节，能够将悬挂油缸、转向节臂、推力杆、制动器固定盘和传动半轴等部件紧凑可靠地连接在一起，能够承受更大的力和力矩，并且拆卸维修方便。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种转向节及独立悬架。
背景技术
目前，在汽车上，一般利用悬架把车身、车架与车轮弹性连接起来，悬架的主要任务是传递作用在车轮与车架之间的一切力和力矩，并缓和路面传给车架的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车行驶的平顺特性，使汽车高速、平稳地行驶。
悬架一般分为独立悬架和非独立悬架两种。独立悬架是一种单独地通过弹性悬挂系统将左右车轮悬挂在车架或车身下面的悬架，使得左右车轮单独跳动，互不相干。现在轿车大都是采用独立悬架系统，但由于其结构的复杂性，除一些国外工程机械企业外，很少有民用重型车辆(如起重机)采用这种结构。
独立悬架的占用空间小，弹性元件只承受垂直力，车身和车架的振动频率降低，可以改善起重机在转场崎岖路面行驶过程中的平顺性；独立悬架还可以降低发动机高度，使整车质心高度下降，改善全地面起重机转场行驶的平稳性；独立悬架还可以使左右两轮各自独立运动，互不影响，减小车身的倾斜和振动，同时在起伏路面上可以使轮胎获得良好的地面附着能力。将独立悬架应用于全地面起重机中可以保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高速行驶能力，因此将独立悬架应用于大型机械(如起重机)上有很重要的意义。
转向节作为独立悬架的一个组成部分，是一种支承并带动车轮转动而使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向、且能够承受汽车悬架传递的车轮与车架之间的一切力和力矩的重要零件，要求其具有较高的强度。由于转向节服役时的重要性和形状的特殊性，国内外技术人员对转向节的发展予以高度重视。
现有技术中有一种适用于采矿卡车上的独立悬架，其轴杆与转向节本体为分体式，转向节本体铸造成型，轴杆与转向节本体之间为过盈配合。这种结构的转向节主要存在以下问题：
(1)轴杆与转向节本体的分体式焊接结构容易产生焊接裂纹与焊接应力集中，可能会导致强度削弱；
(2)轴杆采用矩形键与连接盘连接，不能准确定位，且矩形键承受的力和力矩较大，容易造成矩形键的功用失效；
(3)转向节本体采用铸造工艺成型，铸造毛坯只能加工出适合单一产品的转向节，通用性较差。
发明内容
本发明的目的是提出一种转向节及独立悬架，尽力解决现有技术中的转向节应力集中的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种转向节，包括转向节本体1 和轴杆2，所述转向节本体1上设置有上耳4和下耳5，所述上耳4的顶部和所述下耳5的底部均设置有多个螺栓孔6，所述上耳4和所述下耳5之间设置有筋条，所述转向节本体1 和所述轴杆2一体成型。
进一步地，所述转向节为一体锻造成型。
进一步地，所述轴杆2具有中空结构，所述中空结构靠近所述转向节本体1的一端设置有安装孔7，所述安装孔7用于安装轴承和油封。
进一步地，所述轴杆2远离所述转向节本体1的一端的端部设置有外螺纹9。
进一步地，所述外螺纹9和所述轴杆2靠近所述转向节本体1的一端之间设置有花键8。
进一步地，所述转向节本体1靠近所述轴杆2的一端形成环状平面3，所述环状平面3的表面设置有多个螺栓孔6，用于安装制动器固定盘24。
为实现上述目的，本发明还提供了一种独立悬架，包括上述的转向节、悬挂油缸21、转向节臂22、推力杆23、制动器固定盘24和传动半轴25，其中所述转向节包括上耳4、下耳5和环状平面3，所述悬挂油缸21通过所述上耳4的顶部的多个螺栓孔6与所述转向节连接，所述转向节臂22通过所述下耳5的底部的多个螺栓孔6与所述转向节连接，所述推力杆23与所述转向节臂22连接，所述制动器固定盘24通过所述环状平面3上的多个螺栓孔6与所述转向节连接，所述传动半轴25插入所述轴杆2的中空结构。
进一步地，所述独立悬架还包括轮边总成26，所述转向节包括轴杆2，在所述轴杆2远离所述转向节本体1的一端的端部设置有外螺纹9，在所述外螺纹9和所述轴杆2靠近所述转向节本体1的一端之间设置有花键8，所述轮边总成26 套设在所述轴杆2上，并通过所述花键8进行卡合，所述轴杆2上的外螺纹9与紧固元件相互配合，限制所述轮边总成26 沿所述轴杆2的轴向运动。
进一步地，所述紧固元件为螺母27或者卡簧。
基于上述技术方案，本发明通过将转向节本体和轴杆设置为一体成型，避免了分体式结构焊接裂纹与焊接应力集中的问题，提高了转向节的强度，使得转向节能够承受更大的力和力矩。
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为本发明转向节一个实施例的剖面图。
图2为本发明转向节一个实施例的主视图。
图3为本发明转向节一个实施例的俯视图。
图4为本发明转向节一个实施例的仰视图。
图5为本发明转向节一个实施例的左视图。
图6为本发明独立悬架一个实施例的结构示意图。
图中：1-转向节本体，2-轴杆，3-环状平面，4-上耳，5-下耳，6- 螺栓孔，7-安装孔，8-花键，9-外螺纹，21-悬挂油缸，22-转向节臂， 23-推力杆，24-制动器固定盘，25-传动半轴，26-轮边总成，27-螺母， 28-主减速器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示，为本发明转向节一个实施例的剖面图。该转向节包括转向节本体1和轴杆2，所述转向节本体1上设置有上耳4和下耳5，所述上耳4的顶部和所述下耳5的底部均设置有多个螺栓孔6，如图3 和图4所示，所述上耳4和所述下耳5之间设置有筋条，所述转向节本体1和所述轴杆2一体成型。
本发明中的转向节本体和轴杆一体成型，可以克服分体式焊接结构容易产生的焊接裂纹与焊接应力集中的问题，提高转向节的强度，使得转向节可以承受更大的力和力矩。上耳和下耳之间设置有弧形结构的筋条，上耳、下耳和弧形结构的筋条构成箱型结构，该箱型结构强度高，抗扭性能好。
优选地，所述转向节可以为一体锻造成型。一体锻造成型的转向节更好地避免了焊接结构焊缝容易开裂的问题。转向节的锻造毛坯可以有很多种，比如可以采用40Cr整体锻造成型，调制处理。
在一个实施例中，所述轴杆2具有中空结构，所述中空结构靠近所述转向节本体1的一端可以设置有安装孔7，所述安装孔7用于安装轴承和油封。该安装孔设置在中空结构的末端，可以用于安装轴承和油封，通过轴承承载插入中空结构的轴；该安装孔内还可以注入润滑油，对轴承进行润滑，减小轴承的摩擦力，油封用于封闭该安装孔，防止润滑油的泄漏，同时还可以防止外部杂物进入该安装孔。
如图2所示，为本发明转向节一个实施例的主视图，从图中可看出，在所述轴杆2远离所述转向节本体1的一端的端部设置有外螺纹 9。该外螺纹可以与螺母或者卡簧相互配合，对套设在轴上的安装部件进行限位，避免安装部件沿轴杆的轴向运动。
优选地，所述外螺纹9和所述轴杆2靠近所述转向节本体1的一端之间设置有花键8。该花键可以对套设在轴上的安装部件进行卡合，避免安装部件绕轴杆转动，起到很好地约束与固定作用，使得轴杆能够承受更大的扭矩，并且相比于现有技术中采用矩形键容易造成失效，此处的花键具有更好的可靠性。
如图5所示，为本发明转向节一个实施例的左视图，可看出在所述转向节本体1靠近所述轴杆2的一端形成环状平面3，所述环状平面3的表面设置有多个螺栓孔6，用于安装制动器固定盘24。该环形平面是在转向节靠近轴杆的一端形成的，也是与转向节和轴杆一体成型的，环状平面上的螺栓孔可以用于连接相应部件。
如图6所示，本发明还提供了一种独立悬架，该独立悬架包括上述的转向节、悬挂油缸21、转向节臂22、推力杆23、制动器固定盘24和传动半轴25，其中所述转向节包括上耳4、下耳5和环状平面3，所述悬挂油缸21通过所述上耳4的顶部的多个螺栓孔6与所述转向节连接，所述转向节臂22通过所述下耳5的底部的多个螺栓孔6与所述转向节连接，所述推力杆23与所述转向节臂22连接，所述制动器固定盘24通过所述环状平面3上的多个螺栓孔6与所述转向节连接，所述传动半轴25插入所述轴杆2的中空结构。其中，传动半轴25和推力杆23可以与主减速器28连接。
本发明的独立悬架将悬挂油缸、推力杆、传动半轴、制动器固定盘以及转向节臂等部件紧凑可靠地连接在一起，能够承受悬挂传递的力和力矩，并且拆卸维修方便。
在一个实施例中，所述独立悬架还包括轮边总成26，所述转向节包括轴杆2，在所述轴杆2远离所述转向节本体1的一端的端部设置有外螺纹9，在所述外螺纹9和所述轴杆2靠近所述转向节本体1的一端之间设置有花键8，所述轮边总成26套设在所述轴杆2上，并通过所述花键8进行卡合，所述轴杆2上的外螺纹9与紧固元件相互配合，限制所述轮边总成26沿所述轴杆2的轴向运动。
优选地，所述紧固元件为螺母27或者卡簧。
本发明中转向节与各部件的连接关系以及力和力矩的传递关系如下：
悬挂油缸通过设置在转向节上耳表面的螺栓孔相连接，整车在行驶以及静止过程中的上车的动载荷、静载荷可以通过悬挂油缸传递至转向节；
转向节臂通过设置在转向节下耳的螺栓孔相连接，整车在转向过程中转向扭矩通过转向节臂间接传递至转向节下耳,实现车辆的转向；
推力杆通过设置在转向节下耳的螺栓孔间接相连，整车在运动以及静止过程中，主减速器与轮边之间的距离通过推力杆来约束保证，推力杆将该约束力间接传递给转向节下耳。该推力杆可以为V型推力杆；
制动器固定盘通过设置在转向节环状平面上的螺栓孔相连接，整车在制动过程中的制动扭矩可以通过制动器固定盘传递到转向节环状平面，实现车辆的制动。同时轴杆末端设置有外螺纹，与螺母或卡簧等紧固元件配合，可以对制动器固定盘和转向节进行限位，使得制动器固定盘和转向节之间不产生相对的轴向运动；
传动半轴的动力通过轴杆的中空结构传递至轮边总成，实现动力对轮边减速器的驱动；
轮边总成通过轴杆以及轴杆末端上的花键相连接，整车在行驶过程中侧滑以及不平路面冲击力可以通过轮边总成均匀地传递给转向节轴杆以及轴杆末端上的花键，实现对轮边总成以及轮边减速器的约束与固定；
上下耳之间筋条的形状，如图1所示，通过对现有转向节的优化设计可以保证有足够强度承受悬挂油缸以及转向节臂传递的各种力与力矩；
综上所述，转向节将以上所述各部件采用螺栓、花键、螺纹紧凑的连接在一起，装配与维修方便，并且能够承受以上各部件传递的各种力以及力矩，保证独立悬架正常工作。
将本发明的转向节可以应用于独立悬架，能够将悬架系统中的各个元件紧凑且可靠的连接在一起，承受全地面起重机在转场过程中的制动、侧滑以及来自不平路面的力和力矩，而且采用模块化装配、结构紧凑、通用性好。该转向节不仅适用于独立悬架，还可以用于非独立悬架、转向桥、驱动桥等，并进一步应用于各类型起重机以及重卡等。
本发明将转向节应用于全地面起重机的独立悬架，通过转向节的上耳、底耳、圆盘、轴杆、轴杆外花键、轴杆末端外螺纹、轴杆中空结构分别将悬挂油缸、转向节臂、推力杆、制动器固定盘、轮边总成和传动半轴紧凑并且可靠的结合起来，很好地发挥了独立悬架的性能。本发明独立悬架的实施例至少具备以下一种或多种优点：
(1)由于本发明的上耳、下耳以及环状平面上均设置有螺栓孔，可以将悬挂油缸、推力杆、传动半轴、制动器固定盘、转向节臂以及轮边总成紧凑地连接在一起，拆卸维修方便。
(2)毛坯整体锻造成型，提高了转向节的安全系数。
(3)由于在轴杆上设置有花键，可对轮边总成的装配进行精确定位与固定，增强扭矩承受能力。
(4)轴杆末端设置有外螺纹，通过与螺母或卡簧的配合可以保证转向节与轮边总成不发生相对轴向运动。
(5)结构对称紧凑，不同的机械加工方案可适用于独立悬挂、非独立悬挂、驱动桥和转向桥，减少模具开发费用。
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 (7)
1.一种独立悬架，其特征在于，包括转向节、悬挂油缸(21)、转向节臂(22)、推力杆(23)、制动器固定盘(24)和传动半轴(25)，其中所述转向节包括转向节本体(1)和轴杆(2)，所述转向节本体(1)上设置有上耳(4)和下耳(5)，所述上耳(4)的顶部和所述下耳(5)的底部均设置有多个螺栓孔(6)，所述上耳(4)和所述下耳(5)之间设置有筋条，所述转向节本体(1)和所述轴杆(2)一体成型，所述筋条为弧形结构，所述上耳(4)、所述下耳(5)与所述筋条形成箱型结构，所述悬挂油缸(21)通过所述上耳(4)的顶部的多个螺栓孔(6)与所述转向节的所述上耳(4)的顶部连接，所述转向节臂(22)通过所述下耳(5)的底部的多个螺栓孔(6)与所述转向节的所述下耳(5)的底部连接，所述推力杆(23)与所述转向节臂(22)连接，所述转向节本体(1)靠近所述轴杆(2)的一端形成环状平面(3)，所述制动器固定盘(24)通过所述环状平面(3)上的多个螺栓孔(6)与所述转向节连接，所述传动半轴(25)插入所述轴杆(2)的中空结构。
2.根据权利要求1所述的独立悬架，其特征在于，所述转向节为一体锻造成型。
3.根据权利要求1所述的独立悬架，其特征在于，所述轴杆(2)具有中空结构，所述中空结构靠近所述转向节本体(1)的一端设置有安装孔(7)，所述安装孔(7)用于安装轴承和油封。
4.根据权利要求1所述的独立悬架，其特征在于，所述轴杆(2)远离所述转向节本体(1)的一端的端部设置有外螺纹(9)。
5.根据权利要求4所述的独立悬架，其特征在于，所述外螺纹(9)和所述轴杆(2)靠近所述转向节本体(1)的一端之间设置有花键(8)。
6.根据权利要求1所述的独立悬架，其特征在于，所述独立悬架还包括轮边总成(26)，所述转向节包括轴杆(2)，在所述轴杆(2)远离所述转向节本体(1)的一端的端部设置有外螺纹(9)，在所述外螺纹(9)和所述轴杆(2)靠近所述转向节本体(1)的一端之间设置有花键(8)，所述轮边总成(26)套设在所述轴杆(2)上，并通过所述花键(8)进行卡合，所述轴杆(2)上的外螺纹(9)与紧固元件相互配合，限制所述轮边总成(26)沿所述轴杆(2)的轴向运动。
7.根据权利要求6所述的独立悬架，其特征在于，所述紧固元件为螺母(27)或者卡簧。
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| CN105216863A (zh) | 2016-01-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20160106 Assignee: XUZHOU XCMG DRIVETRAIN Co.,Ltd. Assignor: Xuzhou Heavy Machinery Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980050634 Denomination of invention: A type of steering joint and independent suspension Granted publication date: 20180213 License type: Common License Record date: 20231209 |