CN108437784A - 任意角度转向驱动车桥 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种任意角度转向驱动车桥，包括车桥主体、驱动轮、行走传动装置和转向装置；驱动轮包括车轮半轴、轮轴套管、轴头；行走传动装置包括立轴传动箱和行走传动机构，行走传动机构包括立轴、连接立轴与车桥半轴的上部锥齿轮副、连接立轴与车轮半轴的下部锥齿轮副；转向装置包括套在立轴外的立轴套和由转向马达驱动的转向传动机构，立轴套上端与立轴传动箱转动连接，立轴套下端与轮轴套管固定连接,转向传动机构包括与转向马达连接的蜗杆和与蜗杆啮合的涡轮，涡轮固定于立轴套上；本发明实现了横向行走、原地旋转或急转弯、变窄轮距行走等多种功能，各种转向角度无死角，转向灵活，不损耗驱动功率，牵引力大，寿命长，使用范围广。

Description

任意角度转向驱动车桥
技术领域
本发明涉及车辆及其零部件技术领域，具体涉及一种任意角度转向驱动车桥。
背景技术
驱动桥是位于传动系末端能改变来自变速器的转速和转矩，并将它们传递给驱动轮的机构。驱动桥主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。转向驱动桥还承担转向任务，利用车桥中的转向节使两端的车轮偏转一定的角度，以实现车辆的转向功能。
现有技术的转向驱动桥，多采用球笼式万向联轴器或十字轴式万向联轴器实现转向功能，基于球笼式万向联轴器或十字轴式万向联轴器的结构限制，转向时的车轮偏转角度范围较小，一般在5-45°，不能实现横向行走功能，更不能实现180度原地掉头行驶，不能满足任意角度转向需要，超过转向角度极限时易造成阻力和损坏，转向灵活性差，且车桥离地高度只能靠轮胎半径大小改变，使用环境受到限制。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是：提供一种任意角度转向驱动车桥，转向灵活，无死角，能满足任意角度转向需要且不增加阻力。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：任意角度转向驱动车桥，所述任意角度转向驱动车桥包括：车桥主体和位于所述车桥主体两侧的驱动轮，所述驱动轮与所述车桥主体之间设置有行走传动装置和转向装置；
所述驱动轮包括车轮半轴、轮轴套管、轴头，所述轮轴套管套设于所述车轮半轴外并且与所述车轮半轴转动连接，所述轴头固定于所述车轮半轴的一端；
所述行走传动装置包括立轴传动箱和行走传动机构，所述立轴传动箱固定于所述车桥主体的端部,所述行走传动机构包括立轴、上部锥齿轮副、下部锥齿轮副，所述上部锥齿轮副位于所述立轴传动箱内并且传动连接所述立轴与所述车桥主体内的车桥半轴，所述下部锥齿轮副传动连接所述立轴与所述车轮半轴；
所述转向装置包括立轴套和由转向动力装置驱动的转向传动机构，所述立轴套套设于所述立轴外，所述立轴套上端与所述立轴传动箱转动连接，所述立轴套下端与所述轮轴套管固定连接,所述转向传动机构包括与所述转向动力装置连接的蜗杆和与所述蜗杆啮合的涡轮，所述涡轮固定于所述立轴套上。
以下是对本发明的任意角度转向驱动车桥的多项进一步改进之处：
其中，所述转向动力装置包括转向马达，所述转向马达的动力输出端与所述蜗杆连接。
其中，所述转向马达为通轴马达，所述通轴马达设置有两个所述动力输出端，其中一个所述动力输出端与所述车桥主体其中一侧的所述蜗杆直接连接，另一个所述动力输出端与所述车桥主体另一侧的所述蜗杆通过传动轴连接。
其中，所述车桥主体包括前桥主体和后桥主体，所述驱动轮包括位于所述前桥主体两侧的前驱动轮和位于所述后桥主体两侧的后驱动轮，所述转向马达包括设置于所述前桥主体的前转向马达和设置于所述后桥主体的后转向马达。
其中，所述前转向马达、所述后转向马达串接于液压回路中，所述液压回路中设置有电磁换向控制阀。
其中，所述电磁换向控制阀为三位四通换向阀，所述前转向马达、所述后转向马达皆受控于所述三位四通换向阀。
其中，所述立轴传动箱的底部设置有立轴套安装通孔，所述立轴套与所述立轴套安装通孔之间通过立轴套轴承转动连接，所述立轴与所述立轴套之间通过立轴轴承转动连接。
其中，所述立轴套下端设置有立轴套容置腔，所述下部锥齿轮副位于所述立轴套容置腔内。
其中，所述轴头与所述驱动轮的轮辋固定连接。
其中，所述车桥主体包括桥壳和与所述桥壳固定连接的半轴套管。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果如下：
由于本发明的任意角度转向驱动车桥包括车桥主体、驱动轮、行走传动装置和转向装置；驱动轮包括车轮半轴、轮轴套管、轴头；行走传动装置包括立轴传动箱和行走传动机构，行走传动机构包括立轴、传动连接立轴与车桥半轴的上部锥齿轮副、传动连接立轴与车轮半轴的下部锥齿轮副；转向装置包括套设于立轴外的立轴套和由转向动力装置驱动的转向传动机构，立轴套上端与立轴传动箱转动连接，立轴套下端与轮轴套管固定连接,转向传动机构包括与转向动力装置连接的蜗杆和与蜗杆啮合的涡轮，涡轮固定于立轴套上；通过行走传动装置将动力传递给驱动轮，使车辆正常直行；需要转向时，转向动力装置驱动蜗杆，蜗杆驱动涡轮360度旋转，涡轮通过立轴套带动驱动轮旋转实现任意角度转向，没有任何角度限制，在任何角度转向时都可满负荷正常运转，没有任何阻力，不会卡死，可以轻松实现直行至横行之间的任何转向，横向行走功能，原地掉头行驶功能，以及宽轮距变窄轮距功能；当将立轴、立轴套高度根据需要加高后，可以使车桥具有高地隙，提高通过性能，满足对农田作物进行打药、施肥、稻田等各种场合的高度要求，不必通过增加轮胎半径的方式来提高车桥离地高度；180度转向又可改变整车轮距，可在较窄的路面通过和窄田地作业；当将立轴、立轴套高度根据需要缩到最短后，可以使车桥具有矮地隙，提高稳定性和承载力，用于各种工程车辆设备、军工装甲车等。
综上所述，本发明的任意角度转向驱动车桥，任意转向角度无死角，不损耗驱动功率，牵引力大，转向操作灵活，寿命长，能360度任意角度转向，使用范围广。
附图说明
图1是本发明的任意角度转向驱动车桥(高地隙宽轮距)结构剖视图；
图2是图1俯视图；
图3是本发明的任意角度转向驱动车桥(矮地隙宽轮距)结构剖视图；
图4是图3分解结构示意图(省去转向动力装置与蜗杆涡轮传动副后)；
图5是本发明的任意角度转向驱动车桥直行状态示意图；
图6是本发明的任意角度转向驱动车桥横行状态示意图；
图7是本发明的任意角度转向驱动车桥原地旋转或急转弯示意图；
图8是本发明的任意角度转向驱动车桥原地转圈调头示意图；
图9是本发明的任意角度转向驱动车桥180度转向成窄轮距示意图；
图10是本发明的任意角度转向驱动车桥液压回路连接示意图；
图中，1-车桥主体；11-桥壳；12-半轴套管；2-车桥半轴；21-半轴锥齿轮；3-立轴传动箱；4-立轴；41-立轴上端锥齿轮；42-立轴下端锥齿轮；43-立轴轴承；5-立轴套；51-立轴套轴承；6-驱动轮；6a1-左前轮；6a2-右前轮；6b1-左后轮；6b2-右后轮；61-车轮半轴；611-轮轴锥齿轮；62-轮轴套管；63-轴头；71-转向马达；71a-前转向马达；71b-后转向马达；72-右侧蜗杆；73-右侧涡轮；74-传动轴；75-左侧蜗杆；76-左侧涡轮；77-三位四通换向阀；8-差速器；81-动力输入端。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的非限制性说明。
本文中，“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等表示方位的用语含义，与通常驾驶时的方位关系一致。
如图1和图2所示，本实施例的任意角度转向驱动车桥包括：车桥主体1和位于车桥主体1两侧的驱动轮6，驱动轮6与车桥主体1之间设置有行走传动装置和转向装置。
其中，车桥主体1内设置有车桥半轴2，车桥半轴2与差速器8连接，车桥主体1包括桥壳11和与桥壳11固定连接的半轴套管12。
其中，驱动轮6包括车轮半轴61、轮轴套管62、轴头63及车轮，轮轴套管62套设于车轮半轴61外并且与车轮半轴61通过轴承转动连接，轴头63固定于车轮半轴61的一端，轴头63与车轮的轮辋固定连接。
其中，行走传动装置包括立轴传动箱3和行走传动机构。立轴传动箱3固定于半轴套管12的端部。行走传动机构包括立轴4、上部锥齿轮副、下部锥齿轮副；上部锥齿轮副位于立轴传动箱3内，包括安装于车桥半轴2端部的半轴锥齿轮21和安装于立轴4上端的立轴上端锥齿轮41，通过半轴锥齿轮21与立轴上端锥齿轮41啮合实现立轴4与车桥半轴2的传动连接；下部锥齿轮副包括安装于立轴4下端的立轴下端锥齿轮42和安装于车轮半轴61另一端的轮轴锥齿轮611，通过立轴下端锥齿轮42与轮轴锥齿轮611啮合实现立轴4与车轮半轴61的传动连接。
其中，转向装置包括立轴套5和由转向动力装置驱动的转向传动机构。立轴套5套设于立轴4外，立轴套5的上端与立轴传动箱3转动连接；其中，立轴传动箱3的底部设置有立轴套安装通孔，立轴套5与立轴套安装通孔之间通过立轴套轴承51转动连接，立轴4与立轴套5之间通过立轴轴承43转动连接，立轴套5与立轴套安装通孔之间设置有密封圈，立轴传动箱3内注有润滑油；立轴套5的下端设置有立轴套容置腔，下部锥齿轮副位于立轴套容置腔内，立轴套容置腔的侧部开口与轮轴套管62固定连接。转向传动机构包括与转向动力装置连接的蜗杆和与蜗杆啮合的涡轮，涡轮固定于立轴套5上，位于立轴传动箱3下方，如图1所示，蜗杆涡轮传动副包括右侧蜗杆涡轮传动副和左侧蜗杆涡轮传动副，右侧蜗杆涡轮传动副包括啮合的右侧蜗杆72与右侧涡轮73，左侧蜗杆涡轮传动副包括啮合的左侧蜗杆75与左侧涡轮76。
其中，转向动力装置包括转向马达71，转向马达71的动力输出端与蜗杆连接。转向马达71优选采用通轴马达，通轴马达设置有两个动力输出端，如图1所示，其中一个动力输出端与车桥主体右侧的右侧蜗杆72直接连接，另一个动力输出端通过传动轴74与车桥主体左侧的左侧蜗杆75连接。
如图5所示，其中，车桥主体包括前桥主体和后桥主体，驱动轮包括位于前桥主体两侧的前驱动轮和位于后桥主体两侧的后驱动轮，前驱动轮包括左前轮6a1和右前轮6a2，后驱动轮包括左后轮6b1和右后轮6b2；转向马达71包括设置于前桥主体的前转向马达71a和设置于后桥主体的后转向马达71b。
如图10所示，其中，前转向马达71a、后转向马达71b串接于液压回路中，液压回路中设置有电磁换向控制阀，电磁换向控制阀优选采用三位四通换向阀77，前转向马达71a、后转向马达71b皆受控于三位四通换向阀77，三位四通换向阀77具有进油口P、回油口T、工作油口A、工作油口B。
图1和图2所示的是将立轴4、立轴套5高度根据需要加高后的高地隙宽轮距的任意角度转向驱动车桥，可以使车桥具有高地隙，通过性好，用于农田作业机械，满足对农田作物进行打药、施肥、水田作业等各种场合的高度要求，不必通过增加轮胎半径的方式来提高车桥离地高度；并且180度转向时可改变轮距，在较窄路面和较近作物田埂通过。
图3和图4所示的是将立轴4、立轴套5高度根据需要缩到最短后的矮地隙宽轮距的任意角度转向驱动车桥，可以提高车桥稳定性和承载力，用于各种工程车辆设备、军工装甲车等。
本发明的任意角度转向驱动车桥工作原理如下：
直向行驶时，如图1和图2所示，行走动力传动路线为：动力输入端81→差速器8→车桥半轴2→半轴锥齿轮21→立轴上端锥齿轮41→立轴4→立轴下端锥齿轮42→轮轴锥齿轮611→车轮半轴61→轴头63→车轮轮辋。三位四通换向阀77处于中位，工作油口A与工作油口B相通，其他都关闭，也就是在直行状况下关闭前桥转向泵油路，前桥保持直行状态，只有后桥可转向，适应高速行走。
需要车辆横向行驶时，如6所示，三位四通换向阀77的进油口P与工作油口B相通，回油口T与工作油口A相通，处于右位，前桥与后桥转向相同，各驱动轮由图5的直行状态逆时针转动90度时，车辆即可横向行驶。此状态下，图5中的左前轮6a1成为右前轮，右前轮6a2成为右后轮；左后轮6b1成为左前轮，右后轮6b2成为左后轮。
需要原地旋转或急转弯时，如7所示，三位四通换向阀77的进油口P与工作油口A相通，回油口T与工作油口B相通，处于左位，前桥与后桥转向相反，前轮逆时针转，后轮顺时针转；各转90度时，如8所示，左前轮6a1、左后轮6b1皆转至内侧，右前轮6a2、右后轮6b2皆转至外侧，实现原地转圈调头功能，尤其适用于在狭窄单行道上有可能遭遇前方突发情况需要车辆原地掉头的情况。
窄轮距行走模式时，如图9所示，由图1所示的四个驱动轮6皆位于车桥主体1外侧的宽轮距模式，左前轮6a1、左后轮6b1、右前轮6a2、右后轮6b2分别旋转180度，转至车桥主体1内侧，即成为图9所示的窄轮距行走模式，大大提高了车辆的通过性能，尤其适合于狭窄场合。
综上所述，本发明的任意角度转向驱动车桥，利用锥齿轮传动、涡轮360度转向，在任何角度转向时都可满负荷正常运转，彻底改变了传统的球笼转向、十字节转向及现有的各种转向驱动车桥结构，实现了所有转向驱动车桥达不到的横向行走、原地旋转或急转弯、变窄轮距行走等多种功能，具有各种转向角度无死角，不损耗驱动功率，牵引力大，操作灵活，寿命长的优点；通过将立轴、立轴套高度根据需要加高后，可以使车桥具有高地隙，提高通过性能，满足对农田作物进行打药、施肥、水稻插秧等各种场合的高度要求；通过将立轴、立轴套高度根据需要缩到最短后，可以使车桥具有矮地隙，提高稳定性和承载力，用于各种工程车辆设备、军工装甲车等，使用范围极广。

Claims (10)

1.任意角度转向驱动车桥，所述任意角度转向驱动车桥包括：车桥主体和位于所述车桥主体两侧的驱动轮，所述驱动轮与所述车桥主体之间设置有行走传动装置和转向装置；其特征在于，
所述驱动轮包括车轮半轴、轮轴套管、轴头，所述轮轴套管套设于所述车轮半轴外并且与所述车轮半轴转动连接，所述轴头固定于所述车轮半轴的一端；
所述行走传动装置包括立轴传动箱和行走传动机构，所述立轴传动箱固定于所述车桥主体的端部,所述行走传动机构包括立轴、上部锥齿轮副、下部锥齿轮副，所述上部锥齿轮副位于所述立轴传动箱内并且传动连接所述立轴与所述车桥主体内的车桥半轴，所述下部锥齿轮副传动连接所述立轴与所述车轮半轴；
所述转向装置包括立轴套和由转向动力装置驱动的转向传动机构，所述立轴套套设于所述立轴外，所述立轴套上端与所述立轴传动箱转动连接，所述立轴套下端与所述轮轴套管固定连接,所述转向传动机构包括与所述转向动力装置连接的蜗杆和与所述蜗杆啮合的涡轮，所述涡轮固定于所述立轴套上。
2.如权利要求1所述的任意角度转向驱动车桥，其特征在于，所述转向动力装置包括转向马达，所述转向马达的动力输出端与所述蜗杆连接。
3.如权利要求2所述的任意角度转向驱动车桥，其特征在于，所述转向马达为通轴马达，所述通轴马达设置有两个所述动力输出端，其中一个所述动力输出端与所述车桥主体其中一侧的所述蜗杆直接连接，另一个所述动力输出端与所述车桥主体另一侧的所述蜗杆通过传动轴连接。
4.如权利要求3所述的任意角度转向驱动车桥，其特征在于，所述车桥主体包括前桥主体和后桥主体，所述驱动轮包括位于所述前桥主体两侧的前驱动轮和位于所述后桥主体两侧的后驱动轮，所述转向马达包括设置于所述前桥主体的前转向马达和设置于所述后桥主体的后转向马达。
5.如权利要求4所述的任意角度转向驱动车桥，其特征在于，所述前转向马达、所述后转向马达串接于液压回路中，所述液压回路中设置有电磁换向控制阀。
6.如权利要求5所述的任意角度转向驱动车桥，其特征在于，所述电磁换向控制阀为三位四通换向阀，所述前转向马达、所述后转向马达皆受控于所述三位四通换向阀。
7.如权利要求1所述的任意角度转向驱动车桥，其特征在于，所述立轴传动箱的底部设置有立轴套安装通孔，所述立轴套与所述立轴套安装通孔之间通过立轴套轴承转动连接，所述立轴与所述立轴套之间通过立轴轴承转动连接。
8.如权利要求1所述的任意角度转向驱动车桥，其特征在于，所述立轴套下端设置有立轴套容置腔，所述下部锥齿轮副位于所述立轴套容置腔内。
9.如权利要求1所述的任意角度转向驱动车桥，其特征在于，所述轴头与所述驱动轮的轮辋固定连接。
10.如权利要求1所述的任意角度转向驱动车桥，其特征在于，所述车桥主体包括桥壳和与所述桥壳固定连接的半轴套管。
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