CN112776876A - 一种多轴车辆及其双前轴齿轮齿条式转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多轴车辆及其双前轴齿轮齿条式转向系统，该转向系统包括转向轴、两个换向器、两个齿轮齿条转向器和万向传动轴；第一换向器的输入端口与转向轴连接，第一齿轮齿条转向器的输入端口与第一换向器的第一输出端口连接，且第一齿轮齿条转向器的两个输出端口与第一轴的两侧转向轮传动连接；万向传动轴的两端分别与第一换向器的第二输出端口和第二换向器的输入端口连接；第二换向器的输出端口与第二齿轮齿条转向器的输入端口连接；第二齿轮齿条转向器的两个输出端口分别与第二轴的两侧转向轮传动连接。本发明通过结构优化实现转向盘对两个齿轮齿条转向器的合理控制，结构简单可靠及传动效率较高，还能够全面保障传动平顺性和操纵稳定性。

Description

一种多轴车辆及其双前轴齿轮齿条式转向系统

技术领域

本发明涉及汽车转向控制技术领域，具体涉及一种多轴车辆及其双前轴齿轮齿条式转向系统。

背景技术

现有多轴车辆的双前轴转向系统大多使用循环球式转向器，其控制机构主要由一个转向器、助力机以及双前轴之间串联的拉杆和拐臂构成，由此通过多个空间四边形的相互位移，最大限度地满足两轴转向轮不同转角的需要。

随着人们对车辆行驶平顺性和操纵稳定性要求的提高，独立悬架在大型客车等多轴车辆的使用逐步增加。然而，与独立悬架相匹配的转向器一般为齿轮齿条转向器。因此，转向盘如何合理控制两个齿轮齿条转向器工作的问题亟待解决。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种多轴车辆及其双前轴齿轮齿条式转向系统，以通过结构优化实现转向盘对两个齿轮齿条转向器的合理控制。

本发明提供的双前轴齿轮齿条式转向系统，用于所述双前轴的第一轴和第二轴，包括与转向盘传动连接的转向轴；还包括两个换向器、两个齿轮齿条转向器和万向传动轴；其中：第一换向器的输入端口与所述转向轴连接，且所述第一换向器具有两个输出端口；第一齿轮齿条转向器的输入端口与所述第一换向器的第一输出端口连接，且所述第一齿轮齿条转向器的两个输出端口分别与所述第一轴的两侧转向轮传动连接；万向传动轴的两端分别与所述第一换向器的第二输出端口和第二换向器的输入端口连接；第二换向器的输出端口与第二齿轮齿条转向器的输入端口连接；第二齿轮齿条转向器的两个输出端口分别与所述第二轴的两侧转向轮传动连接。

优选地，所述第一换向器的第一输出端口沿竖向布置、第二输出端口沿纵向布置。

优选地，所述第一换向器的输入端口竖向布置，且与所述第一输出端口同轴。

优选地，所述第一换向器的第一输出端口和第二输出端口之间通过锥齿轮啮合传动。

优选地，以所述第一轴的外轮转角为10°时所述第二轴的外轮转角满足理论值为条件，确定所述第一换向器输入输出的第一速比和所述第二换向器输入输出的第二速比。

优选地，所述第一速比与所述第二速比的乘积为1时配置为：通过转向节臂长度的确定，以满足双前轴转向轮不同转角理论值。

优选地，所述第一速比与所述第二速比的乘积为大于1时配置为：通过所述第一速比与所述第二速比的乘积大小调整所述第一齿轮齿条转向器和所述第二齿轮齿条转向器的输入转速，以满足双前轴转向轮不同转角理论值。

本发明还提供一种多轴车辆，包括双前轴，还包括如前所述的双前轴齿轮齿条式转向系统。

优选地，所述多轴车辆具体为客车、货车或特种车辆。

与现有技术相比，本发明创新性地提出一种通过两个换向器和万向传动轴传动，实现两组转向器并联后统一由转向盘进行控制。具体地，本方案的第一换向器具有两个输出端口，其第一输出端口输出动力至第一齿轮齿条转向器，其第二输出端口通过万向传动轴与第一换向器的输入端口连接，进而输出动力至第二齿轮齿条转向器。本方案中，第一换向器、万向传动轴、和第二换向器构成转向轴向第二齿轮齿条转向器传递动力的传动机构，具有结构简单可靠及传动效率较高的特点；与此同时，应用本方案还能够全面保障传动平顺性和操纵稳定性。

附图说明

图1为具体实施方式所述双前轴齿轮齿条式转向系统的整体结构示意图；

图2为图1中所示第一换向器的结构简图；

图3为图1中所示第二换向器的结构简图。

图中：

转向盘1、转向轴2、第一换向器3、输入端口31、第一输出端口32、第二输出端口33、第一齿轮齿条转向器4、万向传动轴5、第二换向器6、第二齿轮齿条转向器7。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

不失一般性，本实施方式以图中所示的独立悬架转向系统作为描述主体，详细说明本方案提供的双前轴齿轮齿条式转向系统。应当理解，该双轴的轴间距及转向轮间距等参数，对本申请请求保护的双前轴齿轮齿条式转向系统未构成实质性限制。

请参见图1，该图示出了本实施方式所述双前轴齿轮齿条式转向系统的整体结构示意图。

该双前轴齿轮齿条式转向系统用于采用独立悬架的多轴车辆双前轴，以通过转向盘1合理控制第一轴和二轴的相应配置的齿轮齿条转向器。需要说明的是，“第一轴”、“第二轴”沿车辆纵向前后依次设置，显然，这里及下文所使用的“第一”、“第二”等序数词仅用于区别功能相同的结构，对所指代对象不具备限制作用。

如图所示，该系统的转向盘1与转向轴2传动连接，并通过转向轴2与第一换向器3的输入端口31传动连接。该第一换向器3具有两个输出端口：第一输出端口32和第二输出端口33；其中，第一换向器3的第一输出端口32与第一齿轮齿条转向器4的输入端口传动连接，第二换向器3的第二输出端口33与万向传动轴5的一端传动连接；该万向传动轴5的另一端与第二换向器3的输入端口传动连接，且第二换向器3的输出端口与第二齿轮齿条转向器7的输入端口传动连接。

由此，第一齿轮齿条转向器4的动力由转向轴2直接输入；第二齿轮齿条转向器7的动力间接来自转向轴2，转向轴2的动力依次通过第一换向器3、万向传动轴5、第二换向器6传递到第二齿轮齿条转向器7；也就是说，通过两个换向器(3、6)和万向传动轴5传动，实现两组齿轮齿条转向器(4、7)并联后统一由转向盘2进行控制。也就是说，

具体地，第一齿轮齿条转向器4两个输出端口分别与第一轴的两侧转向轮(图中未示出)传动连接，第二齿轮齿条转向器7两个输出端口分别与第二轴的两侧转向轮(图中未示出)传动连接。本方案中，第一换向器3、万向传动轴5和第二换向器6构成转向轴2向第二齿轮齿条转向器7传递动力的传动机构，具有结构简单可靠及传动效率较高的特点。

可以理解的是，两齿轮齿条转向器与相应前轴之间的传动原理与现有技术相同，分别通过转向横拉杆产生位移带动转向节臂实现相应转向车轮转向控制，本文不再赘述。

为了更好的利用空间布局，作为优选，第一换向器3的第一输出端口32沿竖向布置，第一换向器3的第一输出端口32与第一齿轮齿条转向器4的输入端口上下相对设置，由此，可将第一齿轮齿条转向器4可布置在第一换向器3的下方；第二输出端口33沿纵向布置，与其传动连接的万向传动轴5可大体沿平行于车体纵向布置，整体上动态配合构件间结构布局更加紧凑、合理。具体请一并参见图2和图3，其中，图2示出了第一换向器的结构简图，图3示出了第二换向器的结构简图。

进一步地，第一换向器3的输入端口31竖向布置，且与其第一输出端口32同轴。在第一换向器3的第一输出端口32和第二输出端口33之间通过锥齿轮啮合传动，具有传动可靠、结构紧凑的特点。

应当理解，理论上所有转向轮的转向瞬心应交于一点，第一轴外转向轮转角永远大于第二轴外转向轮转角，且比值随着转角的变化一直在改变。试验数据表明，车辆在行驶过程中常用转角为10°以内，作为优选，以第一轴的外轮转角为10°时第二轴的外轮转角满足理论值为条件，确定第一换向器3输入输出的第一速比和第二换向器6输入输出的第二速比。也就是说，本方案提供的转向系统设计为第一轴外轮转角为10°时，第二轴外轮转角满足理论值作为设计基础。

基于上述设计原理，本实施方式进一步提供两种优选实现方式。

第一方式：第一换向器3输入输出的第一速比与第二换向器6输入输出的第二速比的乘积为1(传动机构的整体速比为1)时，具体配置为：通过转向节臂长度的确定，以满足上述双前轴转向轮不同转角理论值。

第二种方式：第一换向器3输入输出的第一速比与第二换向器6输入输出的第二速比的乘积为大于1时，具体配置为：通过第一速比与第二速比的乘积大小调整第一齿轮齿条转向器4和第二齿轮齿条转向器7的输入转速，以满足上述双前轴转向轮不同转角理论值。

当然，第二轴齿轮齿条转向器7也可取消机械连接，具体采用线控转向，也即根据转向盘1转角实时调整该转向器行程，同样可以确保系统传动平顺性和操纵稳定性。

除前述双前轴齿轮齿条式转向系统外，本实施方式还提供一种具有双前轴的多轴车辆，该多轴车辆的独立悬架转向系统采用前述双前轴齿轮齿条式转向系统。需要说明的是，该多辆车辆为客车或货车，也可以为其他特种车辆，例如但不限于如救护车、消防车、警车、工程救险车、军事监理车等。

此外，该车辆的底盘、车架、动力系统及电控系统等其他功能构成非本申请的核心发明点所在，本领域普通技术人员可以采用现有技术实现，故本文不再赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.双前轴齿轮齿条式转向系统，用于所述双前轴的第一轴和第二轴，包括与转向盘传动连接的转向轴；其特征在于，还包括两个换向器、两个齿轮齿条转向器和万向传动轴；其中：

第一换向器，其输入端口与所述转向轴连接，且所述第一换向器具有两个输出端口；

第一齿轮齿条转向器，其输入端口与所述第一换向器的第一输出端口连接，且所述第一齿轮齿条转向器的两个输出端口分别与所述第一轴的两侧转向轮传动连接；

万向传动轴，两端分别与所述第一换向器的第二输出端口和第二换向器的输入端口连接；

第二换向器，其输出端口与第二齿轮齿条转向器的输入端口连接；

第二齿轮齿条转向器，其两个输出端口分别与所述第二轴的两侧转向轮传动连接。

2.根据权利要求1所述的双前轴齿轮齿条式转向系统，其特征在于，所述第一换向器的第一输出端口沿竖向布置、第二输出端口沿纵向布置。

3.根据权利要求2所述的双前轴齿轮齿条式转向系统，其特征在于，所述第一换向器的输入端口竖向布置，且与所述第一输出端口同轴。

4.根据权利要求3所述的双前轴齿轮齿条式转向系统，其特征在于，所述第一换向器的第一输出端口和第二输出端口之间通过锥齿轮啮合传动。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的双前轴齿轮齿条式转向系统，其特征在于，以所述第一轴的外轮转角为10°时所述第二轴的外轮转角满足理论值为条件，确定所述第一换向器输入输出的第一速比和所述第二换向器输入输出的第二速比。

6.根据权利要求5所述的双前轴齿轮齿条式转向系统，其特征在于，所述第一速比与所述第二速比的乘积为1时配置为：通过转向节臂长度的确定，以满足双前轴转向轮不同转角理论值。

7.根据权利要求5所述的双前轴齿轮齿条式转向系统，其特征在于，所述第一速比与所述第二速比的乘积为大于1时配置为：通过所述第一速比与所述第二速比的乘积大小调整所述第一齿轮齿条转向器和所述第二齿轮齿条转向器的输入转速，以满足双前轴转向轮不同转角理论值。

8.多轴车辆，包括双前轴，其特征在于，还包括如权利要求1至7中任一项所述的双前轴齿轮齿条式转向系统。

9.根据权利要求8所述的多轴车辆，其特征在于，所述多轴车辆具体为客车、货车或特种车辆。

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