CN1373717A - 用于提高驱动桥可转向性的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于提高驱动桥可转向性的装置。一套中央齿轮机构通过传动轴将驱动扭矩传递到转向轮处。其中的中央齿轮机构以这样的方式安装:使得其可绕一垂直轴线转动。

Description

用于提高驱动桥可转向性的装置
                     本发明背景技术
1.本发明领域
本发明涉及一种用于提高驱动桥转向性能的装置，在该驱动桥中，一套中央齿轮机构通过传动轴将驱动扭矩传递到转向车轮上。更具体来讲，本发明可被应用到在转向桥上具有独立悬挂驱动轮的多桥车辆上—例如应用到移动式吊车上。
2.对现有技术的描述
类似于这种移动式吊车的情况，两桥或三桥车辆的驱动桥上车轮所能达到的最大偏转角目前一般约为38.5度，也就是说，虽然连接中央齿轮机构与车轮驱动件的万向节轴实际上所能允许的最大偏转角为42度，但是，对于单轮独立悬挂，转向运动还伴有减震器弹簧的偏移运动(excursion)，从而，由于弹簧的最大偏移绕过角(diffraction)为42度，所以能达到的最大转向角仅为37.5度。但为了提高这些车辆的机动灵活性，设计人员应当尽力达到更大可能的转向角。
德国文献DE 3602400 A1公开了一种用于车轮悬挂系统中的车轴布置方案。该文献建议将中央齿轮机构从车轴线的中点处水平移位，以此来优化转向角。但尽管采用这些措施，最大转向角也只能增加到39度左右，该数值仍然有待提高。
                         本发明概述
因而，本发明的目的是设计一种装置，通过该装置，具有多个驱动桥的车辆的机动灵活性能显著提高，尤其是通过实现大得多的转向角而极大地提高了车辆的可转向性。
根据本发明，上述目的得以实现，本发明在于各个驱动桥的中央齿轮机构绕一条垂直轴线可转动的进行安装，有利之处在于：对于大转向角的情况，中央齿轮机构绕所说轴线的转动能改善驱动元件相互之间的位置关系，从而可以实现非常大的合成转向角，这样，就能远不止弥补由于减震器弹簧的偏移而造成的最大转向角损失。换言之，通过使中央齿轮机构处于一个回转后的位置，能使万向节轴(其通过万向节固接到中央齿轮机构和车轮驱动件上)等驱动元件处于能加大转向角的有利位置上。因而，为中央齿轮机构再另外形成这样一个转动运动自由度能使转向角进一步得以优化，甚至是在采用常规驱动部件的情况下，这样的设计例如可以达到45度的转向角。从而，装备了对应装置的车辆的机动灵活性能得到显著地提高。
在根据本发明的装置的一个实施例中，中央齿轮机构通过一个转动轴承而安装在车架下方，其中的转动轴承固定到车架上。在这样的布置中，中央齿轮机构可这样进行安装：其能在绕垂直轴线的正反两个方向上转过至少10度左右的角。
在本发明的一种优选实施例中，中央齿轮机构是这样与转向机构相连接的：使得其能在车轮偏转方向的相反方向上、与车桥的转向动作成比例地转动，也就是说，其能以这样的方式进行枢轴偏摆。由于该枢摆运动与车轮的偏转相反，驱动万向节轴就具有了实现更大的合成转向角所必需的位置布置自由度。在这样的布置中，可以想象：在本发明的范围中，可将中央齿轮机构连接到转向机构上，并通过联接/脱开来使得根据本发明的转向机构的应用是可控的，也就是说，例如在快速直向前行时停止中央齿轮机构的转动，而在田野路况或小角度拐弯的情况下启用此功能。
在根据本发明装置的另一个实施例中，中央齿轮机构通过一联接杆和一偏转臂而实现枢轴偏转，其中的联接杆枢轴安装到车轮的转向臂上，而偏转臂则枢轴连接到联接杆上。尤其是，与联接杆相连接的转向臂是某一车轴的转向臂，而该车轴上的转向力矩是通过转向横直拉杆从对侧车轮的转向臂传递来的。
为了能进一步加大合成转向角，根据本发明，还可以将中央齿轮机构从车轴线的中点水平移位后再进行固定布置，更具体来讲，其布置位置在车辆纵向方向上前移，以此来优化转向角。还可以将中央齿轮机构向上布置或向下移位布置，以此来优化车轮弹簧偏移的摆角。再采用这样的另加特征，则可达到48度左右的转向角，这样的角度对于普通布置的车桥结构布置是不可能的。
                         附图简要描述
下面将参照附图通过示例性的实施例对本发明作详细的描述，在附图中：
图1的视图表示了一个驱动桥，该车桥的中央齿轮机构是按照本发明方案进行布置的；
图2是对初始状态下的车桥从上方所作的俯视图；
图3的视角与图2相同，表示了在中央齿轮机构固定不动情况下，车轮以38度偏转角进行拐弯时的情形；
图4中的车桥是按照本发明设置的，该附图的视角与图3相同，表示了拐弯时中央齿轮机构发生偏摆，且车轮偏转角达到了最大；
图5表示了本发明的一种实施方式，在该实施方式中，中央齿轮机构是可转动地布置的，且还向前固定移位，图中中央齿轮机构发生偏摆，且车轮的偏转角达到最大(车轮偏转角为48度)；以及
图6中详细的位置视图表示了转向机构和驱动部件在直向前行状态和最大偏转状态时的直接对比。
                            详细描述
参见图1，图中表示了在车辆两车轮4之间的一转向驱动桥，在此情况下，该车辆是一台移动式吊车。在车架18上安装了两个减震器7，车轮固接在这两个减震器上，因而，车轮是独立悬挂的，并包括行星齿轮形式的车轮驱动件3。这两个车轮通过减震器7下方的部件而实现转向，也即是通过一套转向机构，从图1中可清楚地看到转向机构中的转向臂10和横直拉杆14。下文将参照图6对该转向机构的功能进行描述。
两个车轮4都是通过万向节轴2进行驱动的，万向节轴的两端各有一个万向节。驱动扭矩是从中央齿轮机构1传送来的，发动机的扭矩通过常规的方式和装置传递到该中央齿轮机构1上。
中央齿轮机构1通过紧固件5固定到车架18上，紧固件5的下端是一个转动连接件6。因而，该转动连接件6将中央齿轮机构可转动地联接到紧固件5上，使得其可绕垂直轴线20正反向枢摆。
这样的布置是通过联接杆8来产生转摆动作的，其中的联接杆8被连接到右轮4的转向臂上，且同样还被枢轴连接到偏移臂9上，而偏移臂9的另一端则固定地落座在中央齿轮机构1上。
借助于这样的结构，按照本发明的设计，中央齿轮机构1通过偏移臂9而与转向偏转运动响应，从而绕轴线20转动，由此实现所希望的高转向偏转度。在下文中，将参照图6对所利用的转向运动学进行更为详细的描述。
下面将参照图2到图5对根据本发明装置的主要功能进行描述。图2到图5都是对两驱动轮独立悬挂的车桥的俯视图。如图2到图5中所简单表示的那样，转向运动是经转向杆13传到图中下方车轮4的转向臂10的一支臂上，从图3到图5中可清楚地看出这一内容。与转向臂另一支臂相接合的是横直拉杆14，横直拉杆14将转向力传向图中上方车轮的转向臂，并使其在转向动作中随动。对于图4和图5中所示的内容，应当理解中央齿轮机构1是被联接到转向机构上的。在图6中详细地表示了本发明一个实施例中的该联接关系，对其中的实施例将在下文进行解释。结合图2到图5，无须过多的详细描述，就可对本发明的基本原理得到全面的理解。
图2中车桥所处的状态未受到任何具体驱动状态的影响，该状态可被称为“初始”状态。如果将两车轮转向轴投影点的连线称为车轴线，则在该“初始状态”下，中央齿轮机构1的垂直轴线位于所示的车轴线上，其中的垂直轴线在图中用虚线表示，且转向杆13、转向臂10、横直拉杆14、以及万向节轴2被布置成这样：使车轮4在中央齿轮机构1未偏转时不会发生偏摆。这就是当车辆直向前行时车桥所处的状态。
在图3中所示的车桥中，车轮发生了偏转以使车辆转向右侧，但该转向仍然没有涉及通过中央齿轮机构1转动而实现可能的最大转向角的内容，因而，从这种普通类型的“完全偏转”可显然地看出：转向角仅能达到38度。在此情况下，转向角被定义为枢接车轮的枢转轴线与两车轮转向枢轴中心点之间连线的夹角，枢轴中心点通常是位于对应减震器的纵向轴线上。
参见图4和图5，从图中可很显然地看到根据本发明的设计是如何通过将中央齿轮机构1转动安装来增大合成转向角的，由此，在图4所示的状态中，中央齿轮机构1的垂直轴线20位于一条直线上，在该图的表示中，该直线连接了两减震器7的纵长轴线，也即是连接了两车轮的转向轴线。这两图中也同样表示的是完全转向右侧的最大偏转状态，但现在所能达到的合成转向角为45度。其原因在于：根据本发明的设计，中央齿轮机构1通过其可转动的安装方式而能发生偏转，也就是说可以在与车轮偏转方向相反的方向上转动。因而，当如图4所示那样车轮在逆时针方向上转动时，中央齿轮机构就绕垂直轴线20在顺时针方向上转动，在该实施例中，中央齿轮机构的转角约为10度。此时，万向节轴2上那些与中央齿轮机构1直接相连的万向节就会在它们的纵向方向上移动；图4中，位于上方的、在中央齿轮机构1与万向节轴2之间的连接点将进一步移向右(后)方，而连接在万向节轴2与中央齿轮机构1之间的下位连接点则轻微地移向左(前)方。这种移位以及此移位所涉及的万向节轴转动使得万向节轴与车轮驱动件的两个连接点处都产生一定的自由角，可利用该自由角来进一步增大车轮的偏转。由于中央齿轮机构1的转动，从而使车轮驱动件处的万向节额外具有一定的运动范围，以使得车轮4具有更大的偏转角。
这就是能使合成转向角高达45度的原因。
在如图5所示的结构中，转向偏转角还能得到进一步的优化。在此车桥中，中央齿轮机构是这样布置的：使垂直轴线20刚好位于两车轮转向轴线7投影点连线的前方，由此能实现更大的运动学移位，导致图中下方的车轮4偏转所能达到的合成转向角为48度。但这也是在中央齿轮机构1的偏转角仅为10度的情况下实现的。
参见图6，下面将详细解释根据本发明的设计是如何进行转向的。图6中表示了两个状态：也就是图中粗实线所表示的枢转后的状态；以及虚线所示的直向前行的状态，从该图可清楚地看出各个部件的位置是如何变化的。液压转向动力源17产生的推拉力通过转向杆13传递到下方的转向臂10上(也就是该转向臂的左支臂上)。类似地，在该转向臂10的左支臂上还枢轴连接了转向助力油缸11，油缸11的另一端可摆动地固定到车辆的一个固定点上。
转向动作通过转向臂10的右支臂、由横支拉杆14传递到另一个车轮的转向臂10＇，该车轮在图中位于上方，这样就使得两个车轮都在同一方向上转向。
转向臂10＇还具有一个用于与联接杆12连接的枢轴安装紧固件，联接杆12的另一端再与偏转臂16相连，从而可实现摆转。该偏转臂16的另一端然后再固定连接到中央齿轮机构1上，因而，在转向动作过程中，转向臂10＇、联接杆12以及偏转杆16的转动会导致转动安装的中央齿轮机构1发生摆转，也就是说，使中央齿轮机构1的转动始终与车轮的偏转方向相反。根据本发明，正是该中央齿轮机构的转动使得车轮偏转角得以加大和优化，其具体方式在上文已参照图5进行了描述。车轮偏转角的增大会带来车轮在机动灵活性方面的改善。

Claims (8)

1.一种用于提高驱动桥可转向性的装置，在该驱动桥中，一套中央齿轮机构(1)通过传动轴(2)将驱动扭矩传递到转向车轮上，其特征在于：所说中央齿轮机构(1)绕一垂直轴线(20)可转动地安装着。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所说中央齿轮机构(1)通过一个转动轴承(6)安装在车架(18)下方，该转动轴承固定到所说的车架(18)上。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于所说中央齿轮机构(1)是这样安装的：其能在绕所说垂直轴线(20)的正反两个方向上转过至少10度左右的角。
4.根据权利要求1到3之一所述的装置，其特征在于：所说中央齿轮机构(1)与一套转向机构相连接，更具体来讲是与一套转向机构相连或与该转向机构分离，使得其能在车轮偏转方向的相反方向上、与车桥的转向动作成比例地转动。
5.根据权利要求1到4之一所述的装置，其特征在于：所说中央齿轮机构(1)通过一联接杆(12)和一偏转臂(16)而实现枢轴偏转，其中的联接杆(12)枢接安装到车轮(4)的转向臂(10、10＇)上，而偏转臂(16)则枢轴连接到所说联接杆(12)上。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：与所说联接杆(12)相连接的所说转向臂(10、10＇)是某一车轴的转向臂，而该车轴上的转向力矩是通过转向横直拉杆(14)从对侧车轮的转向臂(10)传递来的。
7.根据权利要求1到6之一所述的装置，其特征在于：所说中央齿轮机构(1)的固定布置位置距离车轴线中点具有水平或垂直移位，更具体来讲，其布置位置在车辆纵向方向上前移，以此来进一步优化转向角。
8.根据权利要求1到7之一所述的装置，其特征在于：所说中央齿轮机构(1)的枢轴摆转可使得所说车轮(4)的转向角达到45度，且在根据权利要求7所述的对所述中央齿轮机构(1)的优化布置方案中，能实现相对于车轴线成48度的转向角。
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