CN111098914A - 万向传动悬架系统 - Google Patents

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Abstract

一种万向传动悬架系统。由传动装置和转向装置两大部分组成，本发明的目的是要提供一种可以使驱动轮进行90°转向功能的悬架系统。

Description

万向传动悬架系统
技术领域
本专利涉及一种万向传动悬架系统，尤其适用于驱动轮需要90°旋转的车辆。
背景技术
目前市面上前驱车或四驱车的驱动轮(也就是既需要转向又需要传递动力的车轮)将半轴的转矩传递到车轮上需要一个万向传动装置。万向传动装置由万向节、中间支撑与传动轴组成，是在轴线相交且相互位置经常发生变化的两转轴之间传递动力的装置。万向节即万向接头，是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的“关节”部件。目前市面上存在的刚性万向节可分为不等速万向节(常用的为十字轴式)、准等速万向节(如双联式万向节)和等速万向节(如球笼式万向节)三种。由于前驱或四驱车辆的前轮既是驱动轮，又是转向轮，综合考虑前轮转向角度、发动机动力传输平稳度与角速度均匀度，故使用等速万向节，但此种万向节缺点明显，传递角度一般为0°～47°，这也很大程度上制约了汽车的转向角度。目前使用此种万向传动装置的小型汽车在拥挤的城市路段中停车不方便，大型工程车或特种车辆车身自身庞大，在复杂道路条件下转向更是一个棘手的问题。汽车如果可以达到最大转向角度为90°且全轮转向，汽车则可以实现全向行驶，甚至横向行驶，零半径掉头，尤其适用于城市狭窄路段、大型工程车在山区或野外作业路段，且可以提高驱动桥的离地高度，可极大的提高车辆的通过性。
发明内容：
一种万向传动悬架系统。由传动装置和转向装置两大部分组成，其特征在于：包括动力输入齿轮9、上固定壳3、回转支撑轴承4、双锥面齿轮10、下转向壳 7、动力输出齿轮11、转向主动齿轮8、弧形齿条14；传动装置由动力输入轴1、动力输入齿轮9、半轴壳2、上固定壳3、回转支撑轴承4、双锥面齿轮10、下转向壳7、动力输出齿轮11、动力输出轴5组成；动力输入轴1即正常车辆中的半轴，动力输入轴1与动力输入齿轮9进行花键连接，动力输入齿轮9为圆锥齿轮，位于上固定壳3中，上固定壳3一端与半轴壳2用螺栓连接，一端与回转支撑轴承4的内圈用螺栓连接，下转向壳7的一端与回转支撑轴承4的外圈用螺栓固定，一端与轮胎13立柱6用螺栓连接，下转向壳7中有动力输出齿轮11，动力输出齿轮11同样为圆锥齿轮，动力输出齿轮11与动力输出轴5进行花键连接，动力输入齿轮9与动力输出齿轮11之间通过双锥面齿轮10来进行连接，双锥面齿轮10具有上下两个表面，且上下表面均为圆锥齿轮，上表面圆锥齿轮与动力输入齿轮9啮合，下表面圆锥齿轮与动力输出齿轮11啮合，双锥面齿轮10的转动轴线与回转支撑轴承4的转动轴线重合，因下转向壳7与回转支撑轴承4外圈相固定，所以双锥面齿轮10的转动轴线与下转向壳7的转动轴线重合，且上固定壳3与下转向壳7共同对双锥面轴承进行了轴向以及径向的定位；动力输入齿轮9与动力输出齿轮11的转动轴线与地面平行但不同轴，两轴线之间的距离用来安放自转轴线与地面垂直的双锥面齿轮10；动力传递路线：动力输入轴1、动力输入齿轮9、双锥面齿轮10、动力输出齿轮11、动力输出轴5；转向装置由转向主动齿轮8、弧形齿条14、下转向壳7组成，转向主动齿轮8的固定轴销与半轴壳2为一体，即转向主动齿轮8除自转外不与半轴壳2发生相对运动，转向主动齿轮8与方向盘通过刚性传动连接受方向盘直接控制，弧形齿条14与下转向壳7为一体，连接方式可为焊接或螺栓连接，弧形齿条14的轴线与回转支撑轴承4的转动轴线重合，也与下转向壳7的转动轴线重合；该转向主动齿轮8与下转向壳7上的弧形齿条14进行外啮合，这样当方向盘控制转向主动齿轮8进行转动的是时候就会带动下转向壳7进行转动，从而对轮胎13进行一定角度的转动；转向主动齿轮8可以是直齿轮或是圆锥齿轮，则下转向壳上弧形齿条14的齿形与其一致即可。
在一些实施方式中，其中弹性元件如螺旋弹簧、气囊或是钢板弹簧安装于半轴壳或上固定壳上。
在一些实施方式中，其中轮胎13进行转向时动力输出齿轮11可围绕双锥面齿轮10的自转轴线进行转动，转向装置与传动装置独立运行互不干涉。
附图说明
图1为含轮胎的整体构架图；
图2为万向传动悬架系统整体系统外观图。
图3为去除上固定壳的万向传动悬架系统的整体系统外观图。
图4为核心传动部件图。
图5为核心传动部件万向传动悬架系统的外观轴测图。
图6为未进行转向时的局部剖视图。
图7为进行45°转向时的局部剖视图。
图8为进行90°转向时的局部剖视图。
图中标记：
1、动力输入轴；2、半轴壳；3、上固定壳；4、回转支撑轴承；5、动力输出轴； 6、轮胎立柱；7、下转向壳；8、转向主动齿轮；9、动力输入齿轮；10、双锥面齿轮；11、动力输出齿轮；12、轮毂；13、轮胎；14、弧形齿条
具体实施方式
为了更好地理解本发明的技术特点，下面结合附图对本发明作进一步地说明。
本发明提供了一种可以实现汽车驱动轮进行九十度转向的汽车悬架系统。其由传动装置和转向装置两大部分组成：包括动力输入轴1、半轴壳2、上固定壳 3、支撑轴承4、动力输出轴5、轮胎立柱6、下转向壳7、转向主动齿轮8、动力输入齿轮9、双锥面齿轮10、动力输出齿轮11、轮毂12、轮胎13、弧形齿条 14。
传动装置由动力输入轴1、动力输入齿轮9、半轴壳2、上固定壳3、支撑轴承4、双锥面齿轮10、下转向壳7、动力输出齿轮11、动力输出轴5组成；发动机动力经由变速器、主减速器、传递给动力输入轴1，动力输入轴1即正常车辆中的半轴，用于传递来自于差速器和主减速器的转矩，动力输入轴1位于半轴壳 2内，动力输入轴1与动力输入齿轮9进行花键连接，动力输入齿轮9为圆锥齿轮，位于上固定壳3中，上固定壳3的一端与半轴壳2用螺栓连接，下端与支撑轴承4的内圈用螺栓连接；上固定壳3与半轴壳2固定在一起形成车桥；支撑轴承4是一种可以承受轴向拉压载荷的轴承，分为内圈和外圈，且内圈与外圈可以围绕公共轴线进行独立转动，类似于一个缩小的挖掘机上所使用的转动支撑轴承；下转向壳7的一端与支撑轴承4的外圈用螺栓固定，一端与轮胎立柱6用螺栓连接，这样下转向壳7就可以围绕支撑轴承4的转动轴线进行转动，轮胎13、立柱6是正常车辆中很常见的零件，用于固定卡钳等部件，又称转向节臂；下转向壳7中有动力输出齿轮11，动力输出齿轮11同样为圆锥齿轮，动力输出齿轮11与动力输出轴5进行花键连接，动力输入齿轮9与动力输出齿轮11之间通过双锥面齿轮10来进行连接，双锥面齿轮10具有上下两个表面，且上下表面均为圆锥齿轮，上表面圆锥齿轮与动力输入齿轮9啮合，下表面圆锥齿轮与动力输出齿轮11啮合，双锥面齿轮10的转动轴线与支撑轴承4的转动轴线重合，因下转向壳7与支撑轴承4外圈相固定，所以双锥面齿轮10的转动轴线与下转向壳7 的转动轴线重合，且上固定壳3与下转向壳7共同对双锥面轴承进行了轴向以及径向的定位；动力输入齿轮9与动力输出齿轮11的转动轴线与地面平行但不同轴，两轴线之间的距离用来安放轴线与地面垂直的双锥面齿轮10；动力传递路线：动力输入轴1、动力输入齿轮9、双锥面齿轮10、动力输出齿轮11、动力输出轴5；
转向装置由转向主动齿轮8、弧形齿条14、下转向壳7组成，转向主动齿轮 8的固定轴销与半轴壳2为一体，即转向主动齿轮8除自转外不与半轴壳2发生相对运动，转向主动齿轮8与方向盘通过刚性传动链接，但具体连接方式不做特定要求，弧形齿条14与下转向壳7为一体，连接方式可为焊接或螺栓连接，弧形齿条14的轴线与支撑轴承4的转动轴线重合，也与下转向壳7的转动轴线重合；该转向主动齿轮8与下转向壳7上的弧形齿条14进行外啮合，这样当转向主动齿轮8由方向盘或控制器进行转动控制的是时候也会带动下转向壳7进行转动，从而对轮胎13进行一定角度的转动；转向主动齿轮8可以是直齿轮或是圆锥齿轮，则下转向壳上弧形齿条14的齿形与其一致即可。
弹性元件如螺旋弹簧、气囊或是钢板弹簧安装于半轴壳或上固定壳上。
原理：轮胎13进行转向时动力输出齿轮11可围绕双锥面齿轮10的自转轴线进行转动，这样可以保证无论动力输出齿轮11在什么样的转角下，双锥面齿轮10的下表面齿轮始终与动力输出齿轮11啮合，始终可以保证动力输入的连续性，这样当轮胎13进行转向的时候动力依然可以稳定的从半轴传递给车轮。转向装置与传动装置互不干涉，各组独立运转。

Claims (3)

1.一种万向传动悬架系统；由传动装置和转向装置两大部分组成，其特征在于：包括动力输入齿轮9、上固定壳3、回转支撑轴承4、双锥面齿轮10、下转向壳7、动力输出齿轮11、转向主动齿轮8、弧形齿条14；传动装置由动力输入轴1、动力输入齿轮9、半轴壳2、上固定壳3、回转支撑轴承4、双锥面齿轮10、下转向壳7、动力输出齿轮11、动力输出轴5组成；动力输入轴1即正常车辆中的半轴，动力输入轴1与动力输入齿轮9进行花键连接，动力输入齿轮9为圆锥齿轮，位于上固定壳3中，上固定壳3一端与半轴壳2用螺栓连接，一端与回转支撑轴承4的内圈用螺栓连接，下转向壳7的一端与回转支撑轴承4的外圈用螺栓固定，一端与轮胎13立柱6用螺栓连接，下转向壳7中有动力输出齿轮11，动力输出齿轮11同样为圆锥齿轮，动力输出齿轮11与动力输出轴5进行花键连接，动力输入齿轮9与动力输出齿轮11之间通过双锥面齿轮10来进行连接，双锥面齿轮10具有上下两个表面，且上下表面均为圆锥齿轮，上表面圆锥齿轮与动力输入齿轮9啮合，下表面圆锥齿轮与动力输出齿轮11啮合，双锥面齿轮10的转动轴线与回转支撑轴承4的转动轴线重合，因下转向壳7与回转支撑轴承4外圈相固定，所以双锥面齿轮10的转动轴线与下转向壳7的转动轴线重合，且上固定壳3与下转向壳7共同对双锥面轴承进行了轴向以及径向的定位；动力输入齿轮9与动力输出齿轮11的转动轴线与地面平行但不同轴，两轴线之间的距离用来安放自转轴线与地面垂直的双锥面齿轮10；动力传递路线：动力输入轴1、动力输入齿轮9、双锥面齿轮10、动力输出齿轮11、动力输出轴5；转向装置由转向主动齿轮8、弧形齿条14、下转向壳7组成，转向主动齿轮8的固定轴销与半轴壳2为一体，即转向主动齿轮8除自转外不与半轴壳2发生相对运动，转向主动齿轮8与方向盘通过刚性传动连接受方向盘直接控制，弧形齿条14与下转向壳7为一体，连接方式可为焊接或螺栓连接，弧形齿条14的轴线与回转支撑轴承4的转动轴线重合，也与下转向壳7的转动轴线重合；该转向主动齿轮8与下转向壳7上的弧形齿条14进行外啮合，这样当方向盘控制转向主动齿轮8进行转动的是时候就会带动下转向壳7进行转动，从而对轮胎13进行一定角度的转动；转向主动齿轮8可以是直齿轮或是圆锥齿轮，则下转向壳上弧形齿条14的齿形与其一致即可。
2.根据权利要求1所述万向传动悬架系统；其特征是弹性元件如螺旋弹簧、气囊或是钢板弹簧安装于半轴壳或上固定壳上。
3.根据权利要求1所述万向传动悬架系统；其特征是在轮胎13进行转向时动力输出齿轮11可围绕双锥面齿轮10的自转轴线进行转动，转向装置与传动装置独立运行互不干涉。
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