CN109278847A - 一种动力转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力转向系统，包括壳体、两个伞齿轮一和转向输入装置装及动力输入装置，壳体为方体形，壳体的内部沿左右方向水平设有一根连接轴，连接轴的两端分别通过壳体左右两侧的侧壁与轴承组件转动连接，壳体的左右两侧分别安装有一根水平设置的转轴，两根转轴同轴设置且分别与两个轴承组件相互远离一端连接；两个伞齿轮一均置于壳体内，并同轴安装在两个轴承组件相互靠近的一端，且两个伞齿轮一的细端相互靠近，且两个伞齿轮一分别通过对应的轴承组件与两个转轴传动连接；转向输入装置安装在壳体的前侧，其具有伞齿轮二，伞齿轮二位于壳体内且位于两个伞齿轮一之间，并与两个伞齿轮一相互啮合。本发明的有益效果是使用寿命长，维修方便。

Description

一种动力转向系统

技术领域

本发明涉及传动转向技术领域，具体涉及一种动力转向系统。

背景技术

转向系统是车辆的重要组成部分，转向系统是用来改变或保持车辆行驶方向的一系列装置，其中，方向盘和转向车轮的转向角度之比为转向传动比。现有车辆转向是通过液压拉杆拉动车轮使其与行驶方向偏转一定角度,利用车轮与地面的斜向摩擦达到车辆转向的目的，具体包括液压油、液压泵、杆拉、车轮转向悬挂、万向节、助力器等，其结构复杂，操作不便，容易损坏，维修困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种动力转向系统，结构简单，操作简便，方便维修。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种动力转向系统，包括壳体、两个伞齿轮一和转向输入装置，所述壳体为方体形，其内部中空且上端敞口，且沿前后方向水平设置在车辆的底盘上，所述壳体的内部沿左右方向水平设有一根连接轴，所述连接轴的两端分别通过所述壳体的左右两侧的侧壁与轴承组件转动连接，所述壳体的左右两侧分别安装有一根水平设置的转轴，两根所述转轴同轴设置且分别与两个所述轴承组件相互远离一端连接，车辆的两个车轮分别同轴固定安装在两根所述转轴相互远离的一端；两个所述伞齿轮一均置于所述壳体内，并同轴安装在两个所述轴承组件相互靠近的一端，且两个所述伞齿轮一的细端相互靠近，且两个所述伞齿轮一分别通过对应的所述轴承组件与两个所述转轴传动连接；所述转向输入装置安装在所述壳体的前侧，其具有伞齿轮二，所述伞齿轮二位于所述壳体内且位于两个所述伞齿轮一之间，并与两个所述伞齿轮一相互啮合；在外力作用下，转动所述转向输入装置由所述伞齿轮二旋转带动两个所述伞齿轮一同步反向旋转，且驱动两个所述转轴随车辆两个车轮同步反向旋转。

本发明的有益效果是：在外力作用下，转动转向输入装置由伞齿轮二旋转带动两个伞齿轮一同步反向旋转，且驱动两个转轴随车辆两个车轮同步反向旋转，使得行驶中的车辆因左右两个车轮产生的转速差而转变行驶方向。本发明结构简单，操作简便，转向方便快捷，维修方便。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述轴承组件分别包括从外至内依次同轴且间隔设置的轴承外圈、轴承中圈和轴承内圈，所述轴承外圈通过多组滚动体组件一与所述轴承中圈转动连接，且多组所述滚动体组件一沿圆周间隔均匀分布在二者之间，所述轴承中圈通过多组所述滚动体组件二与所述轴承内圈转动连接，且多组所述滚动体组件二沿周向间隔均匀分布在二者之间；每个所述轴承内圈外侧壁的左右两侧分别同轴安装有一个圆环形的外齿圈，每个所述轴承中圈内侧壁的左右两侧分别同轴安装有一个圆环形的内齿圈，且每个所述轴承中圈上的两个所述外齿圈分别与所述轴承内圈上的两个所述内齿圈相互齿合，两个所述轴承外圈分别嵌装在所述壳体内的对应侧，所述连接轴的两端分别与两个所述轴承内圈同轴连接固定，所述伞齿轮一的粗端与对应所述轴承中圈上靠近其的所述内齿圈的一侧连接，所述伞齿轮二转动带动两个所述伞齿轮一同步反向旋转，并带动车辆的两个车轮同步反向旋转。

采用上述进一步方案的有益效果是外力作用下，两个伞齿轮一分别带动两个内齿圈转动，两个内齿圈分别带动两个外齿圈转动，结构简单，操作简便；在伞齿轮一和伞齿轮二啮合力的作用下，伞齿轮二带动两个伞齿轮一作同步反向转动，两个伞齿轮一分别带动两个轴承组件作同步反向转动，并带动两个转轴作同步反向转动，从而带动车辆的两个车轮作相反方向的转动，利用车辆两个车轮的转速差改变行驶方向，结构简单，操作简便。

进一步，所述轴承组件还包括挡板，两个挡板分别同轴安装在两个所述轴承内圈相互远离的一侧，每个所述挡板的外边缘与对应的多组所述滚动体组件二连接固定，两个挡板分别通过两个所述转轴与车辆的两个车轮传动连接。

采用上述进一步方案的有益效果是通过两个挡板增加轴承组件的稳定性。

进一步，所述转向输入装置还包括转向轴，所述转向轴为管形，所述转向轴沿前后方向水平设置在所述壳体的前侧，且后端延伸至穿过所述壳体内，并与所述伞齿轮二的粗端同轴连接固定，其前端与车辆的方向盘传动连接，在外力作用下，转动所述转向轴带动所述伞齿轮二转动，并所述伞齿轮二带动两个所述伞齿轮一同步反向旋转。

采用上述进一步方案的有益效果是是外力作用使得方向盘转动，方向盘带动转向轴转动，从而带动伞齿轮二转动，操作简便。

进一步，所述壳体上端的敞口处设有一个盖板，所述盖板通过螺栓与所述壳体连接固定。

采用上述进一步方案的有益效果是拆装方便，同时盖板可阻挡灰尘进入壳体内。

进一步，还包括动力输入装置，所述动力输入装置包括一个动力输入轴和两个伞齿轮三，所述动力输入轴沿前后方向水平设置在所述壳体的前侧，且其后端向后延伸至穿过所述转向轴并伸入所述壳体内，并与任意一个所述伞齿轮三的粗端同轴连接固定，其前端与车辆的驱动动力端传动连接，余下一个所述伞齿轮三同轴安装在所述连接轴上，且两个所述伞齿轮三相互啮合，在驱动动力端下，转动所述动力输入轴带动两个所述伞齿轮三转动，使得车辆行驶并辅助两个所述伞齿轮一同步反向旋转。

采用上述进一步方案的有益效果是车辆动力输入装置驱动动力输入轴和伞齿轮三转动，利用两个伞齿轮三之间的啮合力带动连接轴转动，使得车辆行驶并为行驶车辆的左右两个车轮转向提供助力，确保有足够的力使得车辆转向，操作简便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中壳体的结构示意图；

图3为本发明中轴承组件和伞齿轮一安装的结构示意图；

图4为本发明中轴承组件的结构示意图之一；

图5为本发明中轴承组件的结构示意图之二；

图6为本发明中车轮转向行驶路线的原理图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、壳体，2、转向输入装置，21、转向轴，22、转向轴承，23、伞齿轮二，24、转向齿轮，3、伞齿轮一，4、转轴，5、轴承组件，51、轴承外圈，52、轴承中圈，53、轴承内圈，54、滚动体组件一，541、滚珠，542、保持架，55、滚动体组件二，551、鼓形滚珠，552、销轴，553、齿轮，554、消气孔，56、挡板，57、外齿圈，58、内齿圈，59、挡圈，6、连接轴，7、盖板，8、动力装置，81、动力输入轴，82、伞齿轮三，83、动力轴承。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图6所示，本发明提供一种动力转向系统，包括壳体1、两个伞齿轮一3和转向输入装置2及动力输入装置8，壳体1为方体形，其内部中空且上端敞口，且沿前后方向水平设置在车辆的底盘上，壳体1的内部沿左右方向水平设有一根连接轴6，连接轴6的两端分别通过壳体1的左右两侧的侧壁与轴承组件5转动连接，壳体1的左右两侧分别安装有一根水平设置的转轴4，两根转轴4同轴设置且分别与两个轴承组件5相互远离一端连接，车辆的两个车轮分别同轴固定安装在两根转轴4相互远离的一端；两个伞齿轮一3均置于壳体1内，并同轴安装在两个轴承组件5相互靠近的一端，且两个伞齿轮一3的细端相互靠近，且两个伞齿轮一3分别通过对应的轴承组件5与两个转轴4传动连接；转向输入装置2安装在壳体1的后侧，其具有伞齿轮二23，伞齿轮二23位于壳体1内且位于两个伞齿轮一3之间，并与两个伞齿轮一3相互啮合；在外力作用下，转动转向输入装置2由伞齿轮二23旋转带动两个伞齿轮一3同步反向旋转，且驱动两个转轴4使车辆两个车轮同步反向旋转。

本发明中，转向输入装置2还包括转向轴21，转向轴21为管形，转向轴21沿前后方向水平设置在壳体1的前侧，且后端延伸至穿过壳体1内，并与伞齿轮二23的粗端同轴连接固定，其前端与车辆的方向盘传动连接。在外力作用下，转动转向轴21带动伞齿轮二23转动，并伞齿轮二23带动两个伞齿轮一3同步反向旋转。

除上述结构外，转向轴21的前端还同轴安装有转向齿轮24，转向齿轮24与车辆的方向盘传动连接。

除上述结构外，壳体1前侧的具体结构为：设有贯穿壳体1内部的通孔，通孔内嵌装有转向轴承22，转向轴21通过转向轴承22与壳体1转动连接，通孔的前侧还设有盖板7，盖板7通过螺栓固定在壳体1的前侧上，盖板7的中部设有供转向轴21通过的圆孔，此处的盖板7可防止灰尘进入壳体1内。

本发明中，轴承组件5分别包括从外至内依次同轴且间隔设置的轴承外圈51、轴承中圈52和轴承内圈53，轴承外圈51通过多组滚动体组件一54与轴承中圈52转动连接，且多组滚动体组件一54沿圆周间隔均匀分布在二者之间，轴承中圈52通过多组滚动体组件二55与轴承内圈53转动连接，且多组滚动体组件二55沿周向间隔均匀分布在二者之间；每个轴承内圈53外侧壁的左右两侧分别同轴安装有一个圆环形的外齿圈57，每个轴承中圈52内侧壁的左右两侧分别同轴安装有一个圆环形的内齿圈58，且每个轴承中圈52上的两个外齿圈57分别与轴承内圈53上的两个内齿圈58相互齿合，两个轴承外圈51分别嵌装在壳体1内的对应侧，连接轴6的两端分别与两个轴承内圈53同轴连接固定，伞齿轮一3的粗端与对应轴承中圈52上靠近其的内齿圈58的一侧连接，伞齿轮二23转动带动两个伞齿轮一3同步反向旋转，并带动车辆的两个车轮同步反向旋转。车辆行驶过程中，外力作用下，车辆的方向盘带动转向轴21转动，转向轴21带动伞齿轮二23转动，伞齿轮二23利用啮合力带动两个伞齿轮一3和两个轴承中圈52作相反方向转动，两个伞齿轮一3分别同步带动两个外齿圈57和两个内齿圈58作相反方向的转动，从而同步带动车辆的两个车轮作相反方向的转动，利用车辆的两个车轮的转速差实现转向，减少车轮磨损，延长车轮的使用寿命；同时，两个内齿圈58和两个轴承中圈52分别同步带动多组滚动体组件一54转动。

需要说明的是，每两个伞齿轮一3的中部同轴设有通孔，连接轴6的两端分别穿过两个两个伞齿轮一3上的通孔后与两个轴承内圈58同轴连接固定。

本发明中，每组滚动体组件一54均包括一个滚珠541，多个滚珠541沿周向间隔均匀分布在对应的轴承外圈51和对应的轴承中圈52之间，多个滚珠541通过保持架542进行限定。

实施例1

本实施例中，每组滚动本体组件二55分别包括鼓形滚珠551，鼓形滚珠551的中部沿其轴向开设有通孔，通孔内转动设有销轴552，销轴552的两端分别延伸至鼓形滚珠551外，销轴552的两端分别套设有齿轮553，齿轮553与对应的内齿圈58和外齿圈57啮合，此处齿轮553为T形齿轮，T形齿轮细部的一端与鼓形滚珠551对应的端面抵接。

实施例2

本实施例中，每组滚动本体组件二55分别包括鼓形滚珠551，鼓形滚珠551的两端面的中部分别设有安装槽，鼓形滚珠551的两端分别设有齿轮553，齿轮553与对应的内齿圈58和外齿圈57啮合，齿轮553采用T形齿轮，T形齿轮的细部的一端与鼓形滚珠551的端面抵接，且其细部的中部设有一个与安装槽匹配的圆柱形凸起，凸起卡接在安装槽内；T形齿轮和凸起的中部沿轴向分别设有与安装槽连通的消气孔554，以便安装时将安装槽内的气体排出，方便安装。

需要说明的是，实施例一组合中鼓形滚珠551和销轴552之间存在磨损，因此采用实施例一和实施例二两种组合交替设置的方式二者之间的分布方式可根据实际需求进行设计，实施例一和实施例二之间可间隔设置，也可在两个实施例一之间设置两个或三个实施例二，只要能够满足传递力矩需求，实施例一组合的数量越少越好。

本发明还包括动力输入装置8，动力输入装置8包括一个动力输入轴81和两个伞齿轮三82，动力输入轴81沿前后方向水平设置在壳体1的后侧，且其后端向后延伸至穿过转向轴21并伸入壳体1内，此处动力输入轴81需要依次穿过转向轴21和伞齿轮二23，且动力输入轴81通过动力轴承83与伞齿轮二23转动连接；并与任意一个伞齿轮三82的粗端同轴连接固定，其前端与车辆的驱动动力端传动连接，余下一个伞齿轮三82同轴安装在连接轴6上，且两个伞齿轮三82相互啮合，在驱动动力下，转动动力输入轴81带动两个伞齿轮三82转动，使得车辆行驶并辅助两个所述伞齿轮一同步反向旋转。转向时，车辆的动力装置带动动力输入轴81转动，动力输入轴81通过两个伞齿轮三82带动连接轴6转动，并带动车辆行驶的同时也给车辆的左右两个车轮转向提供助力，从而带动车辆的左右两个车轮作相反方向转动，利用车辆的两个车轮的转速差实现车辆的转向。

需要说明的是，本发明中连接轴6与其中一个伞齿轮三82以及左右两个轴承内圈53之间、动力输入轴81与另一个伞齿轮三82之间、转向轴21与伞齿轮二23以及齿轮24之间均采用销键定位安装。

另外，本发明中的壳体1可做成封闭形式的，壳体1内注入润滑油。

本发明中，轴承组件5还包括环形的挡板56和挡圈59，两个挡板56分别同轴安装在两个轴承内圈53相互远离的一侧，两个挡圈59分别同轴安装在两个轴承内圈53相互靠近的一侧，且多个销轴552的两端分别与每个挡板56以及挡圈59的外边缘连接固定，两个挡板56分别通过两个转轴4与车辆的两个车轮传动连接，挡板56和挡圈59对鼓形滚珠551和齿轮553起到固定的作用，稳定性好。

本发明中，壳体1上端的敞口处也设有一个盖板，盖板通过螺栓与壳体1连接固定，盖板可阻挡灰尘进入壳体1内，拆装方便。安装时，采用四个螺栓从下至上将壳体1和盖体固定在车辆底盘上，四个螺栓分别位于壳体1的四个角处。

本发明是将转向机构与动力输出机构结合成一个整体。从动力输入到动力输出有降速设置，其降速比是内齿圈58与外齿圈57之比。

本发明中的动力输入装置8也可以在壳体1的后侧或上方安装。

本发明中因车轮垂直并与车辆前后方向同方向固定安装，车轮没有回位动作。且车辆转向时前进和后退的方向不在同一侧，车辆可以在小范围内原地转向，其转向原理如图6所示：

S1为车辆挂前进档方向盘左转方向行驶路线，行驶完成后车辆左转向45度；S2为车辆挂后退档方向盘左转方向行驶路线，行驶完成后车辆左转向90度；S3为车辆挂前进档方向盘左转方向行驶路线，行驶完成后车辆左转向135度；S4为车辆挂后退档方向盘左转方向行驶路线，行驶完成后车辆左转向180度；S5为车辆挂前进档方向盘左转方向行驶路线，行驶完成后车辆左转向225度；S6为车辆挂后退档方向盘左转方向行驶路线，行驶完成后车辆左转向270度；S7为车辆挂前进档方向盘左转方向行驶路线，行驶完成后车辆左转向315度；S8为车辆挂后退档方向盘左转方向行驶路线，行驶完成后车辆左转向360度，这种方案更方便车辆的转向和停放。

本发明能有效替代车辆原有转向系统，在车辆转向动作完成后方向盘不需要回位。因车轮垂直并与车辆同方向固定安装，车轮可以全部封闭的安装在车体内能有效的减少交通事故的发生。本发明可以手动控制方向盘转向，也可以电动控制方向盘转向，尤其适用于自动驾驶车辆。本转向机构转向是借助车辆驱动动力带动转向机构转向，属从动转向不需要额外增加动力。

本发明组装的过程如下：

先安装轴承外圈51、轴承中圈52、滚珠541和保持架542，再安装内齿圈58和伞齿轮一3并用连接铆钉定位铆接；安装轴承内圈53，外齿圈57并用连接铆钉定位铆接，将鼓形滚珠551侧身放入轴承中圈52和轴承内圈53的环形槽内，再将齿轮553固定安装在鼓形滚珠551上；将鼓形滚珠551侧身放入轴承中圈52和轴承内圈53的环形槽内，将销轴552插入鼓形滚珠551内，再将齿轮553套装在销轴552两端，然后在销轴552两端铆接上连接挡圈59和挡板56，从而形成轴承组件5。将左右两个轴承组件5分别安装在壳体1内的左右两侧，再安装连接轴6、转轴4、动力输入装置8和转向输入装置2，即完成整体安装。

本发明除了可应用与车辆转向外，还可应用于船舶转向，应用范围广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种动力转向系统，其特征在于：包括壳体(1)、两个伞齿轮一(3)和转向输入装置(2)，所述壳体(1)为方体形，其内部中空且上端敞口，且沿前后方向水平设置在车辆的底盘上，所述壳体(1)的内部沿左右方向水平设有一根连接轴(6)，所述连接轴(6)的两端分别通过所述壳体(1)的左右两侧的侧壁与轴承组件(5)转动连接，所述壳体(1)的左右两侧分别安装有一根水平设置的转轴(4)，两根所述转轴(4)同轴设置且分别与两个所述轴承组件(5)相互远离一端连接，车辆的两个车轮分别同轴固定安装在两根所述转轴(4)相互远离的一端；两个所述伞齿轮一(3)均置于所述壳体(1)内，并同轴安装在两个所述轴承组件(5)相互靠近的一端，且两个所述伞齿轮一(3)的细端相互靠近，且两个所述伞齿轮一(3)分别通过对应的所述轴承组件(5)与两个所述转轴(4)传动连接；所述转向输入装置(2)安装在所述壳体(1)的前侧，其具有伞齿轮二(23)，所述伞齿轮二(23)位于所述壳体(1)内且位于两个所述伞齿轮一(3)之间，并与两个所述伞齿轮一(3)相互啮合；在外力作用下，转动所述转向输入装置(2)由所述伞齿轮二(23)旋转带动两个所述伞齿轮一(3)同步反向旋转，且驱动两个所述转轴(4)随车辆两个车轮同步反向旋转。

2.根据权利要求1所述的一种动力转向系统，其特征在于：所述轴承组件(5)分别包括从外至内依次同轴且间隔设置的轴承外圈(51)、轴承中圈(52)和轴承内圈(53)，所述轴承外圈(51)通过多组滚动体组件一(54)与所述轴承中圈(52)转动连接，且多组所述滚动体组件一(54)沿圆周间隔均匀分布在二者之间，所述轴承中圈(52)通过多组所述滚动体组件二(55)与所述轴承内圈(53)转动连接，且多组所述滚动体组件二(55)沿周向间隔均匀分布在二者之间；每个所述轴承内圈(53)外侧壁的左右两侧分别同轴安装有一个圆环形的外齿圈(57)，每个所述轴承中圈(52)内侧壁的左右两侧分别同轴安装有一个圆环形的内齿圈(58)，且每个所述轴承中圈(52)上的两个所述外齿圈(57)分别与所述轴承内圈(53)上的两个所述内齿圈(58)相互啮合，两个所述轴承外圈(51)分别嵌装在所述壳体(1)内的对应侧，所述连接轴(6)的两端分别与两个所述轴承内圈(53)同轴连接固定，所述伞齿轮一(3)的粗端与对应所述轴承中圈(52)上靠近其的所述内齿圈(58)的一侧连接，所述伞齿轮二(23)转动带动两个所述伞齿轮一(3)同步反向旋转，并带动车辆的两个车轮同步反向旋转。

3.根据权利要求2所述的一种动力转向系统，其特征在于：所述轴承组件(5)还包括挡板(56)，两个挡板(56)分别同轴安装在两个所述轴承内圈(53)相互远离的一侧，每个所述挡板(56)的外边缘与对应的多组所述滚动体组件二(55)连接固定，两个挡板(56)分别通过两个所述转轴(4)与车辆的两个车轮传动连接。

4.根据权利要求1所述的一种动力转向系统，其特征在于：所述转向输入装置(2)还包括转向轴(21)，所述转向轴(21)为管形，所述转向轴(21)沿前后方向水平设置在所述壳体(1)的前侧，且后端延伸至穿过所述壳体(1)内，并与所述伞齿轮二(23)的粗端同轴连接固定，其前端与车辆的方向盘传动连接，在外力作用下，转动所述转向轴(21)带动所述伞齿轮二(23)转动，并由所述伞齿轮二(23)带动两个所述伞齿轮一(3)同步反向旋转。

5.根据权利要求4所述的一种动力转向系统，其特征在于：所述壳体(1)上端的敞口处设有一个盖板，所述盖板通过螺栓与所述壳体(1)连接固定。

6.根据权利要求4-5任一项所述的一种动力转向系统，其特征在于：还包括动力输入装置(8)，所述动力输入装置(8)包括一个动力输入轴(81)和两个伞齿轮三(82)，所述动力输入轴(81)沿前后方向水平设置在所述壳体(1)的前侧，且其后端向后延伸至穿过所述转向轴(21)并伸入所述壳体(1)内，并与任意一个所述伞齿轮三(82)的粗端同轴连接固定，其前端与车辆的驱动动力端传动连接，余下一个所述伞齿轮三(82)同轴安装在所述连接轴(6)上，且两个所述伞齿轮三(82)相互啮合，在驱动动力下，转动所述动力输入轴(81)带动两个所述伞齿轮三(82)转动，使得车辆行驶并辅助两个所述伞齿轮一(3)同步反向旋转。