CN105774404B - 一种车辆的转向驱动结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆驱动桥领域，具体涉及一种车辆的转向驱动结构，包括安装在桥壳上的转向油缸及借助转向油缸驱动的转向机构，还包括桥壳内设置的传动轴机构，所述的传动轴机构包括沿其动力输入端到输出端方向依次设置的主动关节部件、第一传动块部件、中间关节部件、第二传动块部件、从动关节部件，相邻的两部件之间连接形成铰接结构，相邻的铰接结构中铰接轴所在的轴线垂直但不相交。采用具有铰接轴结构的传动轴机构进行轮毂侧半轴的驱动，使得在车辆转向时车轮具有较大的转向角度，并且在大角度转向时车辆依然具有较好的驱动力，使得车辆对恶劣路况具有良好的适应能力，提高车辆生存能力。

Description

一种车辆的转向驱动结构

技术领域

本发明属于车辆驱动桥领域，具体涉及一种车辆的转向驱动结构。

背景技术

现有车辆以叉车为例，叉车为了实现转向功能而设置的转向桥安装在叉车后侧，包括有外壳、油缸、连杆、转向节、滚针轴承和推力轴承，其中，转向节为一个垂直相交十字轴，借助油缸推拉连杆实现叉车的转向。其存在问题是：所采用转向节及摆杆组合的轮组结构，具有转向的同时带有驱动力的功能，但是由于其采用传统的十字轴转向节，导致其转向角度范围在±35°之内，导致叉车转弯半径较大、叉车转向灵活性差。目前部分叉车中也具有大角度±78°的转向结构，但通常没有驱动力。

可见，以上转向结构使得叉车在实际应用中因工作环境狭窄受到极大的限制，并且由于叉车采用后轮转向，前轮驱动，致使空载状态下，叉车的重量分布为后重前轻的重心偏移状态。当叉车空车行驶在泥洼路、砂石路、土坡路、山路、雪路、漫水路等路况较为恶劣的情况下，叉车前轮的附着力难以保证，造成叉车前轮打滑而失去动力造成抛锚等情况，使得叉车的生存能力差制约了叉车的适用范围。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种车辆的转向驱动结构，能够使得叉车驱动桥转向角度增大到±90°、减小了叉车转弯半径、提高转向灵活性，并且转向同时保持驱动力，使得叉车具有四驱能力，克服因叉车重心偏移带来的前轮附着力不足、叉车转向打滑、抛锚等问题，提高叉车对恶劣路况的适应性，提高生存能力，扩展了叉车的适用范围。

本发明采用的具体技术方案是：

一种车辆的转向驱动结构，设置于车辆的前或后驱动桥上，结构中包括借助于摆架固定在前或后驱动桥的桥壳上的转向机构，设置于前或后驱动桥的差速器与轮毂侧半轴之间的传动轴机构的结构中包括沿其动力输入端到输出端方向依次设置的主动关节部件、第一传动块部件、中间关节部件、第二传动块部件、从动关节部件，上述相邻的两部件之间首尾连接形成多元铰接结构，相邻的铰接结构所在的轴线垂直但不相交，差速器的输出端与传动轴机构中的主动关节连接，轮毂侧半轴与传动轴机构中的从动关节连接，轮毂侧半轴借助传动轴机构及转向机构具有±90°的旋转自由度。

所述的第一传动块及第二传动块上分别设置有两个铰接孔，两个铰接孔的轴线垂直但不相交，所述的中间关节为两端分别设置有铰接孔的双联万向节叉结构，中间关节上的铰接孔轴线垂直但不相交。

所述的主动关节部件、中间关节部件及从动关节部件，两两部件的端部之间距离至少为1mm。

所述的转向机构包括轴头、固定在轴头上的转向齿轮及转向齿条，桥壳的左右两端分别铰接有轴头，轴头呈套筒结构，轮毂侧半轴借助轴承安装在轴头内，转向齿轮的轴线与轴头及桥壳的铰接轴线重合设置，转向齿条与转向齿轮啮合并借助转向油缸的伸缩运动形成沿转向齿轮切向的移动副。

所述的转向齿条与转向油缸之间借助软连接结构连接。

还设置有耐磨块，耐磨块设置在摆架上，耐磨块与转向齿条形成接触限位配合。

所述轴头上还设置有转向限位结构，转向限位机构包括设置在轴头两侧的限位螺栓及设置在桥壳两侧的耐磨片，在轮毂侧半轴转向角度达到±90°时限位螺栓与耐磨片接触限位。

所述的转向齿轮上、下盘面上分别设置限位板，限位板直径大于转向齿轮的直径，限位板与转向齿条的上下端面接触形成竖直方向的限位配合。

所述的传动轴机构中的主动关节连接在差速器的动力输出端，从动关节借助花键结构与轮毂侧半轴连接。

本发明的有益效果是：

本发明，采用具有铰接轴结构的传动轴机构进行轮毂侧半轴的驱动，使得在叉车转向时转向轮具有到达±90°的转向范围，并且在叉车进行90°的大角度转向时车轮依然具有驱动力，使得叉车能够顺利拐过驱动轮轴线与转向轮轴线夹角呈直角时的死角状态，本发明采用了齿轮齿条啮合传动的转向结构，在转向过程中齿轮齿条始终啮合，克服了现有采用转向推杆在转向角度达到90°时，推杆的连杆结构共线或者重合，致使推杆不能复位而导致转向轮卡死的问题，本发明公开的驱动桥转向结构，具有±90°的转向角度范围，驱动桥在转向时同时具有驱动力，克服了转向时卡死的问题，提高了装备本发明的叉车的转向灵活性，提高叉车对狭窄不便场所的适应性，同时由于叉车后轮存在驱动力而使得叉车具有较好的驱动力，克服了叉车在泥洼路、砂石路、土坡路、山路、雪路、漫水路等路况较为恶劣的情况下前轮打滑、车辆失去动力造成抛锚等问题，提高了叉车的生存能力。

附图说明

图1为发明的结构示意图；

图2为传动轴机构的示意图；

图3为传动轴机构的转向示意图；

图4为转向限位结构的示意图；

图5为本发明俯视方向的示意图；

附图中，1、桥壳，2、摆架，3、转向油缸，4、轴头，5、轮毂侧半轴，6、主动关节，7、第一传动块，8、中间关节，9、第二传动块，10、从动关节，11、转向齿轮，12、转向齿条，13、万向球头，14、耐磨块，15、限位螺栓，16、耐磨片，17、限位板，101、传动轴机构。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明：

具体实施例1,如图1所示，本发明为一种车辆的转向驱动结构，设置于车辆的前或后驱动桥上，结构中包括借助于摆架2固定在前或后驱动桥的桥壳1上的转向机构，设置于前或后驱动桥的差速器与轮毂侧半轴5之间的传动轴机构101的结构中包括：沿传动轴机构101的动力输入端到输出端方向依次设置的主动关节6部件、第一传动块7部件、中间关节8部件、第二传动块9部件、从动关节10部件，上述相邻的两部件之间首尾连接形成多元铰接结构，相邻的铰接结构的铰接轴所在的轴线垂直但不相交，差速器的输出端与主动关节6连接，轮毂侧半轴5与从动关节10连接，轮毂侧半轴5借助传动轴机构101及转向机构具有±90°的旋转自由度。如图2及图3所示，所述的主动关节6及从动关节10都为设置有单个铰接轴孔的万向节叉，所述的第一传动块7及第二传动块9为分别设置有两个铰接孔的矩形块状结构，铰接孔在传动块上呈通孔状，第一传动块7及第二传动块9上两个铰接孔的轴线垂直但不相交，所述的中间关节8为左右两端分别设置有铰接孔的双联万向节叉结构，中间关节8为两个万向节叉背靠背连接，中间关节8两侧万向节叉的铰接孔轴线相互垂直。其中传动块的宽度与相连的主动关节6、中间关节8、从动关节10上的万向节叉内径宽度小至少1mm。本发明在使用中，传动轴机构101因旋转、振动、受力、受热发生变形时，设置在传动块与万向节叉之间的间隙能避免传动轴机构101上相邻部件上的铰接结构卡死，以保证驱动桥传动的正常进行。

本发明借助摆架2安装在叉车后侧，转向油缸3与叉车液压转向系统连接，叉车行进时，即轮毂侧半轴5处于转动的状态下，此时轴头4转动进行叉车转向，轮毂侧半轴5随轴头4转动方向，借助传动轴机构101上的四组铰接轴，持续将从主动关节6输入的动力传导到连接在从动关节10上的轮毂侧半轴5，借此实现了转向时保持车轮转动的效果，现有技术中采用的万向节为两侧的万向节叉借助轴线垂直并重合的十字轴铰接，由于两侧万向节叉的距离近，万向节叉与十字轴之间紧密配合，导致转向角度过大时万向节叉之间、万向节与十字轴之间发生干涉，目前其最大转向角度为±35°并带驱动，本发明使用设置的第一传动块7及第二传动块9延长了各个关节之间的距离，使得所述的主动关节6部件、中间关节8部件及从动关节10部件，相邻两部件之间的距离至少为1mm。使得各关节之间不能发生干涉，并且借助第一传动块7及第二传动块9分别与中间关节8及主、从动关节形成四组转向轴结构，其中第一传动块7及其两侧的关节形成第一万向节，第二传动块9及其两侧的关节形成第二万向节，使得传动轴机构101累计转向能够达到±90°；本发明既能够保证大角度转向又能保证在转向时，转向轮具有驱动力，作为本发明的改进点，转向轮在转向同时存在驱动力，即使发生大角度如±90°转向，借助转向轮的驱动，叉车能够顺利转弯，避免转向时转向轮与驱动轮的死点产生，提高叉车在狭窄空间的灵活机动性能。

进一步的，为了避免现有技术的转向推杆在较大角度时转向推杆因其连杆结构共线或者重合，进而使得推杆不能自主复位，导致转向结构中存在死点、卡死的问题，如图5所示，转向机构对称设置在桥壳1两端，本发明所述的转向机构包括转向齿轮11及转向齿条12，转向齿轮11固定在轴头4上，转向齿轮11的轴线与轴头4及桥壳1铰接处的轴线重合设置，转向齿条12与转向齿轮11啮合并借助转向油缸3的伸缩运动形成沿转向齿轮11切向的移动副，转向油缸3为双向油缸并连接叉车的液压转向系统，转向齿条12驱动转向齿轮11转动，而转向齿轮11与轴头4共同转动，轴头4承载轮毂侧半轴5转动，采用齿轮齿条啮合传动，通过转向齿条12推拉的长度调整连接有转向齿轮11的轴头4转动，在转动的过程中，齿轮齿条始终啮合、连续传动，不存在死点，即使采用大角度±90°，甚至超过±90°转向也不会卡死，保证转向的灵活可靠。

进一步的，为了避免齿条与齿轮发生错位、振动问题，所述的转向齿条12与转向油缸3之间借助软连接结构连接，软连接结构优选为万向球头13，万向球头13为两侧套环结构借助中间穿插的螺栓的柔性连接结构，在振动、错位时齿条能够借助柔性连接的万向球头13复位，防止错齿咬伤，在叉车转向时后轮的受力过大时，万向球头13缓冲内力，保证万向球头13后侧的转向油缸3受力在合理范围内，防止成本较高的油缸被破坏，也避免因内力过大造成齿轮齿条错齿咬伤的问题发生。

为了提高设备的耐用性，防止齿条推拉而造成安装齿条的摆架2过度磨损，还设置有耐磨块14，耐磨块14与转向齿条12的背面接触配合，耐磨块14借助调整螺栓装设在摆架2上。耐磨块14、转向油缸3都安装在摆架2，摆架2为焊接的整体结构，实际使用时，叉车行进在路况恶劣的工况下，摆架2与桥壳1虽然固定为一整体结构，但是在自重很大的叉车压迫下、在车辆发生颠簸时，摆架2与桥壳1存在错位问题，此时将耐磨块14安装在摆架2上，能够避免耐磨块14与驱动齿条12发生撞击，保护齿条安全，耐磨块14后侧设置有调整螺栓，借助调整螺栓推压耐磨块14，调节耐磨块14与转向齿条12之间的距离，确保转向齿条12与转向齿轮11的啮合准确，在发生颠簸，耐磨块14与转向齿条12、转向齿轮11撞击时，相对较软的螺栓被挤压破坏，吸收大部分冲击力，以保证耐磨块14、转向齿条12、转向齿轮11的结构完整、不损坏。

所述的转向齿轮11上、下盘面上分别设置限位板17，限位板17直径大于转向齿轮11的直径，限位板17与转向齿条12的上下端面接触形成竖直方向的限位配合。本发明在使用时，设置的耐磨块14在水平向上推挤齿条，使得齿轮齿条相互啮合，设置的限位板17在竖直方向上对齿条限位，保证齿牙啮合准确、不错位，防止错齿咬伤。

具体实施例2，作为本发明的进一步改进，如图4所示，在进行大角度转向时，轴头4存在撞击桥壳1的可能，为了避免撞击还设置有转向限位结构，转向限位机构包括设置在轴头4上的第一限位装置及设置在桥壳1上的第二限位装置，第一限位装置及第二限位装置形成限位配合；

所述的轴头4左右两侧分别设置第一限位装置，第一限位装置为螺纹连接在轴头4上的限位螺栓15，限位螺栓15为全螺纹六角螺栓，桥壳1上左右两侧分别设置第二限位装置，第二限位装置为耐磨片16，耐磨片1设置在桥壳1的侧面，耐磨片16与限位螺栓15位于同一圆弧上，此圆弧所在平面与轴头4及桥壳1铰接轴的轴线垂直，并且圆弧的圆心与铰接轴的轴线重合，使得在轴头4转向到极限位置时限位螺栓15与耐磨片16形成接触限位配合。

限位螺栓15借助螺纹调整从轴头4一侧伸出的长度，在限位螺栓15伸出在轴头4一侧的螺帽与耐磨片16接触限位时，轴头4停止转动，使得轴头4在±90°范围内转向，避免转向角度过大而造成车辆位移不受控制的情况发生，同时避免轴头4与桥壳1直接接触而撞击的问题，保证轴头4及安装在轴头4上轮胎、轮毂的安全性，借助限位螺栓5旋出长度的不同，提供了在±90°范围内调节驱动桥转向角度的能力，在大角度转向导致转向限位结构发生限位时，限位螺栓15与耐磨片16承载撞击力，比轴头4与桥壳1直接相撞受力、振动小，从而降低了转向油缸3所受到的推拉力，保证了转向油缸3的使用安全。

由于采用了传动轴机构101传动，在使用时机构因铰接轴旋转后而导致机构的连接长度变化，为了避免长度变化导致传动轴内力过大而损坏、卡死连接结构，所述的主动关节6连接在差速器的动力输出端，从动关节10借助花键结构与驱动桥端部设置的轮毂侧半轴5连接。在传动轴长度发生变化时，借助花键结构中花键与花键套的抽拉、错位运动而抵消这种长度变化，有效解决了长度变化导致的内力。

本发明提供了一种转向角度能够达到±90°的转向机构，并且在转向的同时保持传动轴顺利转动的桥壳转向结构，相比于现有的采用前驱结构并且采用传统±35°转向结构的普通叉车，使得装备了本发明的叉车具有四驱能力，提升了叉车的驱动能力，使得叉车转向灵活，转弯半径小，能够适用于狭窄的仓库等场所，当叉车空车行驶在泥洼路、砂石路、土坡路、山路、雪路、漫水路等路况较为恶劣的情况下，四轮驱动的叉车具有良好的行动能力，即使在路况颠簸、上下坡及路面湿滑、漫水情况下，本发明所提供的驱动桥转向结构，使得后轮具有良好的驱动及转向能力，增强了叉车的生存能力，避免叉车因前轮打滑失去动力而抛锚的情况发生，扩展了叉车的适用范围。

Claims (10)

1.一种车辆的转向驱动结构，设置于车辆的前或后驱动桥上，结构中包括借助于摆架(2)固定在前或后驱动桥的桥壳(1)上的转向机构，其特征在于：设置于前或后驱动桥的差速器与轮毂侧半轴(5)之间的传动轴机构(101)的结构中包括：沿传动轴机构(101)的动力输入端到输出端方向依次设置的主动关节(6)部件、第一传动块(7)部件、中间关节(8)部件、第二传动块(9)部件、从动关节(10)部件，上述相邻的两部件之间首尾连接形成多元铰接结构，相邻的铰接结构的铰接轴所在的轴线垂直但不相交，差速器的输出端与主动关节(6)连接，轮毂侧半轴(5)与从动关节(10)连接，轮毂侧半轴(5)借助传动轴机构(101)及转向机构具有±90°的旋转自由度。

2.根据权利要求1所述的一种车辆的转向驱动结构，其特征在于：所述的第一传动块(7)及第二传动块(9)上分别设置有两个铰接孔，两个铰接孔的轴线垂直但不相交，主动关节(6)及从动关节(10)分别为单向万向节叉结构，中间关节(8)为两侧轴线相互垂直的双联万向节叉结构。

3.根据权利要求1所述的一种车辆的转向驱动结构，其特征在于：所述的主动关节(6)部件、中间关节(8)部件及从动关节(10)部件，两两部件的端部之间距离至少为1mm。

4.根据权利要求1所述的一种车辆的转向驱动结构，其特征在于：所述的转向机构包括轴头(4)、转向齿轮(11)及转向齿条(12)，转向齿轮(11)固定在轴头(4)上，轴头(4)呈套筒结构铰接在桥壳(1)的两端，轮毂侧半轴(5)借助轴承安装在轴头(4)内，转向齿轮(11)的轴线与轴头(4)及桥壳(1)的铰接轴线重合设置，转向齿条(12)与转向齿轮(11)啮合并借助设置在摆架(2)上的转向油缸(3)的伸缩运动形成沿转向齿轮(11)切向的移动副。

5.根据权利要求4所述的一种车辆的转向驱动结构，其特征在于：所述的转向齿条(12)与转向油缸(3)之间借助软连接结构连接。

6.根据权利要求4所述的一种车辆的转向驱动结构，其特征在于：所述的摆架(2)上还设置有耐磨块(14)，耐磨块(14)与转向齿条(12)形成接触限位配合。

7.根据权利要求4所述的一种车辆的转向驱动结构，其特征在于：所述轴头(4)上还设置有转向限位结构，转向限位机构包括设置在轴头(4)两侧的限位螺栓(15)及设置在桥壳(1)两侧的耐磨片(16)，限位螺栓(15)与耐磨片(16)接触形成转向限位结构。

8.根据权利要求4所述的一种车辆的转向驱动结构，其特征在于：所述的转向齿轮(11)上、下盘面上分别设置限位板(17)，限位板(17)直径大于转向齿轮(11)的直径，限位板(17)与转向齿条(12)的上下端面接触形成竖直方向的限位配合。

9.根据权利要求1所述的一种车辆的转向驱动结构，其特征在于：所述的传动轴机构(101)中的主动关节(6)连接在差速器的动力输出端，从动关节(10)借助花键结构与轮毂侧半轴(5)连接。

10.根据权利要求5所述的一种车辆的转向驱动结构，其特征在于：所述的软连接为万向轴头(13)。