CN1727243A - 一种履带式车辆的操纵控制装置 - Google Patents

Abstract

一种履带式车辆的操纵控制装置，适用于双流传动的液压传动机构，属于工程机械领域。包括一个操纵控制箱和一个可与液压无级变速器配用的两侧可以反向输出的差动传动变速箱，操纵控制箱由方向盘控制转向部分，由无级变速杆通过操纵控制箱控制变速、换向部分；操纵控制箱转向部分包括位于方向盘连接轴下的一对啮合齿轮、主轴、与主轴连接的半万向节、万向节十字轴上的控制盘、滑球、外滑套轨及带动软轴动作的转向滑轴；变速、换向部分是由无级变速杆带动软轴，通过摇臂驱动转轴；转轴上固定的拨盘、控制盘、滑球、内滑套轨；本发明机构的操作方式与轮式车辆相仿，能提高履带车辆的转向行驶灵活性，操作轻便，实现车辆转向期间自动无级降速，减轻操作者劳动强度提高驾驶舒适性，能够完成原地转向。

Description

一种履带式车辆的操纵控制装置

技术领域

本发明涉及履带式车辆操纵装置，特别是涉及一种双流传动履带式车辆的传动机构。

背景技术

由于履带式车辆和轮式车辆行动装置的不同，导致了车辆转向特性的差异。从车辆平移运动和旋转运动两方面考虑，阻力可分为履带接地段地面变形阻力和履带接地段转向阻力。转向过程中，履带接地段要受到地面的横向阻力，这个阻力远大于直线行驶时的阻力，并且转向过程对牵引力的要求相应增大，这就需要车辆所配用的发动机要有足够的功率储备，而发动机功率为车辆速度的函数，适当的降低车速可以增大车辆的驱动力矩和操纵的安全性，因此履带车辆在转向期间适当的自动降速，提高车辆的转向动力性能很有必要。

以往的履带式车辆(如推土机和联合收割机)转向一般采用单边离合和制动的方式实现转向，而且车辆操纵机构为多杆式操纵机构，变速与换向用一根操纵杆，转向用两根操纵杆，驾驶过程中需频繁地操作不同的操纵杆，驾驶员劳动强度大、易疲劳、效率较低，此外驾驶室中的多操纵杆势必难保证最佳操作位置，从而降低了操作舒适性与安全性。

由专利号为03257959.4提供了一种履带式车辆单杆控制操纵机构可以代替传统的多杆操纵，简化了以上的多杆操作，通过一个操纵杆控制整车的前进、后退、左转向及右转向，但该装置对驾驶操作习惯性及车辆转向的同时自动无级减速的问题没有解决。

本发明综合现今的多档变速箱的自动换档技术，操作方式与轮式车辆相仿并可以实现车辆转向的同时自动无级减速，保证车辆在转向时发动机有较好的动力性和经济性和整车转向的平顺性。

发明内容

本发明就是鉴于上述现有技术存在的问题及综合现今的多档变速箱的自动换档技术提出的，其目的在于提供一种构造简单、结构合理，性能优良，且工作效率高的履带式车辆的操纵控制装置。

为解决上述课题，本发明的履带式车辆的操纵控制装置通过由方向盘控制转向，液压无级变速杆控制的控制变速、换向的操纵系统组成。

本发明通过下述装置来实现发明的目的，该操纵控制机构包括一个操纵控制箱和一个可与液压无级变速器配用的两侧可以反向输出的齿轮差动传动变速箱，操纵控制箱由方向盘控制转向部分，由无级变速杆通过操纵控制箱控制变速、换向部分；操纵控制箱转向部分具有位于方向盘连接轴下的一对啮合齿轮、固定于支撑架的主轴、与主轴连接的半万向节、控制盘、滑球、外滑套轨、带动钢丝软轴动作的转向滑轴；变速、换向部分是通过无级变速杆带动钢丝软轴通过摇臂驱动转轴；其特征在于，固定于支撑架的主轴上安装有限位回位盘，万向节十字轴上安装的控制盘、滑球、外滑套轨，转轴上固定的拨盘装置，并与控制盘、滑球、内滑套轨相连，主轴(3)与内滑套轨(14)及内滑套轨(14)与外滑套轨(7)均为滑动摩擦副。

其变速、换向部分主要包括所述液压无级变速杆通过钢丝软轴控制转轴11带动拨盘12转动，所述拨盘带动控制盘舌部绕Y轴正旋或反旋，位于X轴上的所述控制盘上的滑球13将绕着Y轴正旋或反旋，由于所述滑球位于所述内滑套轨之中，所述拨盘的转动将通过所述控制盘带动所述滑球产生绕Y轴正旋或反旋的牵连运动和所述控制盘上短臂的相对运动，通过所述滑球的牵连运动和相对运动共同作用在内滑套轨上产生使内滑套轨带动行驶滑轴15在Z轴方向产生向上或向下的位移。此位移通过钢丝软轴到行驶液压无级变速器的摇臂使行驶液压无级变速器输出正、反不同的旋向，从而进行整车前进和后退的换向操作。在此操作过程中，所述拨盘带动控制盘绕Y轴正旋或反旋时，位于Y轴上的控制盘长臂上的滑球6的位置无变化，所以受限于滑球6的所述外滑套轨亦无位置变化，故变速、换向的动作不影响转向液压无级变速器的工作，车辆稳定前进或后退。

其转向部分主要包括所述方向盘通过所述连接轴下的一对啮合的减速齿轮1、2，使固定于所述支撑架的主轴下的半万向节及与连接在所述半万向节内的十字轴相联接的控制盘转动，所述控制盘的舌部将在所述拨盘的环形轨道内滑动，所述控制盘长臂上的滑球6将绕着由所述转轴引起的偏转后的拨盘的垂心做旋转运动，所述滑球将产生绕偏转后的拨盘的垂心转动的牵连运动和在控制盘长臂上的相对运动，通过所述滑球的牵连运动和相对运动共同作用在外滑套轨上，使所述外滑套轨在Z轴上产生向上或向下的位移，所述转向滑轴将由外滑套轨在Z轴上产生的位移带动钢丝软轴8通过转向液压无级变速器的摇臂使转向液压无级变速器输出正、反不同的旋向，从而进行整车向左转和向右转的转向操作。

在旋转方向盘的过程中，所述控制盘也将使控制盘短臂上的滑球绕偏转后的所述拨盘的垂心做旋转运动，控制盘短臂上的所述滑球将产生与原来在Z轴上位移方向相反的运动，即是将原来的位移减小的过程。并以此变化后的位移通过钢丝软轴到行驶液压无级变速器的摇臂使行驶液压无级变速器输出较变化前小的转速，从而达到车体转向过程的自动无级减速。由于所述控制盘自身既可以摆动又可以转动，车体转向自动无级减速的过程中，所述液压无级变速杆不会随着车体的减速而摆动。

所述主轴上的限位回位盘通过支撑架上的限位螺栓使主轴可以绕Z轴顺时针和逆时针各旋转的最大角度为90°，所述滑动芯轴上的小轮23通过固定滑套和弹簧将滑动芯轴压靠在限位回位盘的曲面上。方向盘旋转时，将带动主轴和限位回位盘绕Z轴旋转，所述滑动芯轴上的所述小轮将压缩所述固定滑套内的弹簧，当不需要转向时，弹簧上的反力将使所述限位回位盘回中位，即不转向的位置。

所述方向盘经过减速齿轮使主轴可以绕Z轴顺时针和逆时针各旋转90°，为了对车辆的转向半径进行精确的修正，方向盘的转角可以正方向、反方向各旋转360°。

因车辆转向的同时车辆有自动无级减速的功能，并且减速的过程和减速的大小由独立于液压无级变速杆之外的方向盘控制，因此车辆的操作性与可控性提高。

按照上述构造，就可实现既简化操作、提高控制精度使车辆的动力性提高并且车辆在转向期间自动无级减速，使转向过程得以平顺完成，给驾驶员有一个类似轮式车辆的舒适、安全的操作空间降低驾驶员的劳动强度。所以与现有的履带式车辆的操纵控制装置相比可以提高车辆转向的动力性能和转向的平顺性。

本发明的技术方案是引入人机工程学，使其操纵动作符合人们传统共识的操纵动作，向前推动液压无级变速杆，车前进；向后拉液压无级变速杆，车后退；液压无级变速杆置中，车停；向左向右旋转方向盘，车向左向右减速转向行驶，即实现了类似轮式车辆的操纵方式。当车转向期间自动无级减速时，液压无级变速杆不是随着车速的减小而回中位，自动减速过程是独立于液压无级变速杆装置之外的操控装置。

附图说明

图1是表示发明实施例的控制简图。

图2是该操纵机构的正面剖视机械装配图。

图3是该操纵机构的水平局部剖视机械装配图。

图4是该操纵机构的侧面剖视机械装配图。

图5是车辆不动时控制盘及相联部件的位置图

图6是车辆接驶时控制盘及相联部件的位置图

图7是车辆行驶中转向控制盘及相联部件的位置图

图8是车辆原地转向时控制盘及相联部件的位置图

图9是实施例的控制部分具体结构示意图。

具体实施方式

参照图1、图2、图3、图4和图9对实施例进行详细说明。

该车辆的操纵控制装置包括一个操纵控制箱和一个可与液压无级变速器配用的两侧可以反向输出的齿轮差动传动变速箱，操纵控制箱由方向盘控制转向部分，由无级变速杆通过操纵控制箱控制变速、换向部分，操纵控制箱转向部分具有位于方向盘连接轴下的一对啮合齿轮1和2、固定于支撑架17的主轴3、与主轴连接的半万向节4、带动钢丝软轴8动作的转向滑轴9；变速、换向部分是通过钢丝软轴10带动行驶滑轴15驱动转轴11；其特征在于，固定于支撑架17的主轴3上安装有限位回位盘16，万向节十字轴上安装有控制盘5、滑球6、外滑套轨7，转轴11上固定有装置拨盘12，并与控制盘5、滑球13、内滑套轨14连接，主轴(3)与内滑套轨(14)及内滑套轨(14)与外滑套轨(7)均为滑动摩擦副。

该履带式车辆操纵控制装置通过限位回位盘16及支撑架上安装的限位螺栓18限制方向盘左旋、右旋的最大角度，防止方向盘转过而失效，由此完成限位。

这种履带式车辆的操纵控制装置的限位回位盘16一侧安装有固定滑套20，固定滑套20内安装有滑动芯轴19及弹簧21。所述滑动芯轴上的小轮23通过固定滑套和弹簧将滑动芯轴压靠在限位回位盘的曲面上。方向盘旋转时，将带动主轴和限位回位盘绕Z轴旋转，所述滑动芯轴上的所述小轮将压缩所述固定滑套内的弹簧，当不需要转向时，弹簧的反力将使所述限位回位盘回中位，即把所述小轮压靠在所述限位回位盘上设计的凹槽内，完成该转向操纵控制机构完成自动回中位和限位的功能。

该设计所述外滑套轨7及所述内滑套轨14可为圆环形滑道，所述控制盘长臂上的滑球6及所述控制盘短臂上的滑球13分别镶嵌在所述外滑套轨及所述内滑套轨的圆环形滑道内。

根据该装置设计的履带式车辆的操纵控制机构，其控制盘长臂上的滑球6及所述控制盘短臂上的滑球13可在所述外滑套轨及所述内滑套轨上的圆弧形滑道内完成绕偏转后的所述拨盘的垂心旋转运动的牵连运动和在所述控制盘长臂及所述控制盘短臂上的相对运动。

在操纵该机构时，所述控制盘长臂上的滑球6在外滑套轨7的轨道内牵连运动时，能够完成与所述控制盘长臂沿臂向的相对运动，确保所述外滑套轨可以产生纵向的位移；所述控制盘短臂上的滑球13在内滑套轨14的轨道内牵连运动时，能够完成与控制盘短臂有沿臂向的相对运动，确保所述内滑套轨可以产生纵向的位移。

该装置中所述拨盘12通过无级变速杆带动相关部件使控制盘偏转，且当方向盘通过相关部件使控制盘转动时，控制盘的舌部受控于偏转后的拨盘上的滑道能够绕着偏转后的控制盘的垂心做旋转运动，使控制盘上的两个滑球通过内、外滑套轨的轨道内的牵连运动和控制盘短、长臂沿臂向的相对运动共同作用使内、外滑套轨本体能够完成上下运动的规定设计值，该规定值即是使行进液压无级变速器和转向液压无级变速器有从零到最大转速的变化范围。

在设计上，用于连接所述控制盘5、所述万向节的十字轴、所述控制盘长臂上的滑球6、所述控制盘短臂上的滑球13、所述控制盘的舌部及所述拨盘的内滑轨应当处于一个平面上。

为进一步说明该操纵机构动作时拨盘、控制盘及方向盘之间的位置结构现以图5、图6、图7、图8四个视图详细说明：

图5：所述万向节上连接的十字轴，控制盘的舌部，控制盘的长臂、短臂及与其连接的两个滑球和拨盘的内滑轨处于一个平面上，此时方向盘和液压无级变速杆置中位，车辆无任何运动。

图6：在图5所述位置上使液压无级变速杆前推通过相关关联部件使所述拨盘处于偏转位置，此时，受控于拨盘的控制盘将使其短臂上的滑球13产生相对于初始位置的相对位移差，该位移差通过滑球13作用在该滑球所镶嵌的内滑套轨14的圆环形滑道上，使内滑套轨14也产生一个相对于原始位置的位移差，该位移差通过内滑套轨14连接的滑轴15、钢丝软轴10作用在行进液压无级变速器的摇臂上使其工作，此时车辆前进。

在此操作过程中，所述拨盘带动控制盘旋转时，位于控制盘长臂上的滑球6的位置无变化，因此受限于滑球6的所述外滑套轨亦无位置变化，故该操作的动作不会影响转向液压无级变速器的工作，车辆稳定前进。

图7：在图6所述位置上转动方向盘，该动作将使主轴下的半万向节及与连接在所述半万向节内的十字轴相联接的控制盘转动，所述控制盘的舌部将在所述拨盘的环形轨道内滑动，所述控制盘长臂上的滑球6将绕着由所述转轴引起的偏转后的拨盘的垂心做旋转运动，使滑球6在纵向上产生向上的位移，该位移通过与之相关联的部件作用在转向液压无级变速器的摇臂上使其工作，此时车辆前进中转向。

在旋转方向盘的过程中，所述控制盘也将使控制盘短臂上的滑球绕偏转后的所述拨盘的垂心做旋转运动，控制盘短臂上的所述滑球将产生与原来在纵方向上的相对位移减小的变化。并以此变化后的位移通过与之相关联的部件作用在前进液压无级变速器的摇臂上使其工作转速减小，此时车辆前进速度减小，转向过程的无级减速得以完成。

图8：在图7所述位置上继续旋转方向盘直至最大，在该位置上控制盘5上的长臂上的滑球6相对于初始位置产生最大位移，滑球13则因控制盘5的转动而回到初始位置，此时，车辆无前进动作仅转向，即实现车辆原地转向的功能。

Claims (9)

1.一种履带式车辆的操纵控制装置，包括一个操纵控制箱和一个可与液压无级变速器配用的两侧可以反向输出的齿轮差动传动变速箱，操纵控制箱由方向盘控制转向部分，由无级变速杆通过操纵控制箱控制变速、换向部分，操纵控制箱转向部分具有位于方向盘连接轴下的一对啮合齿轮(1，2)、固定于支撑架(17)的主轴(3)、与主轴连接的半万向节(4)、带动钢丝软轴(8)动作的转向滑轴(9)；变速、换向部分是通过钢丝软轴(10)带动行驶滑轴(15)驱动转轴(11)；其特征在于，固定于支撑架(17)的主轴(3)上安装有限位回位盘(16)，万向节十字轴上安装有控制盘(5)、滑球(6)、外滑套轨(7)，转轴(11)上固定有装置拨盘(12)，并与控制盘(5)、滑球(13)、内滑套轨(14)连接，主轴(3)与内滑套轨(14)及内滑套轨(14)与外滑套轨(7)均为滑动摩擦副。

2.根据权利要求1所述的一种履带式车辆的操纵控制装置，其特征在于，所述限位回位盘(16)通过支撑架上安装的限位螺栓(18)完成限位。

3、根据权利要求1或2所述的一种履带式车辆的操纵控制机构，其特征在于，限位回位盘(16)一侧安装有固定滑套(20)装置，固定滑套(20)内安装有滑动芯轴(19)及弹簧(21)。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种履带式车辆的操纵控制机构，其特征在于，所述限位回位盘(16)设计有凹槽，通过限位螺栓(18)、滑动芯轴(19)及弹簧(21)使该操纵控制机构方向盘完成自动回中位和限位。

5.根据权利要求1所述的一种履带式车辆的操纵控制机构，其特征在于，所述外滑套轨(7)及所述内滑套轨(14)可为圆环形滑道，所述控制盘长臂上的滑球(6)及所述控制盘短臂上的滑球(13)分别镶嵌在所述外滑套轨及所述内滑套轨的圆环形滑道内。

6.根据权利要求1或5所述的一种履带式车辆的操纵控制机构，其特征在于，所述控制盘长臂上的滑球(6)及所述控制盘短臂上的滑球(13)可在所述外滑套轨及所述内滑套轨上的圆弧形滑道内完成相对运动的规定值。

7.根据权利要求1或5所述的一种履带式车辆的操纵控制机构，其特征在于，所述控制盘长臂上的滑球(6)在外滑套轨(7)的轨道内牵连运动时，能够完成与所述控制盘长臂沿臂向相对运动规定值；所述控制盘短臂上的滑球(13)在内滑套轨(14)的轨道内牵连运动时，与控制盘短臂有沿臂向的相对运动规定值。

8.根据权利要求1所述的一种履带式车辆的操纵控制机构，其特征在于当所述拨盘(12)通过无级变速杆带动相关部件使控制盘偏转，且当方向盘通过相关部件使控制盘转动时，控制盘的舌部受控于偏转后的拨盘上的滑道能够绕着偏转后的控制盘做垂心转动，使控制盘上的两个滑球通过内、外滑套轨的轨道内的牵连运动和控制盘短、长臂沿臂向的相对运动共同作用使内、外滑套轨本体能够完成上下运动的规定设计值。

9.根据权利要求1或4所述的一种履带式车辆的操纵控制机构，其特征在于，用于连接所述控制盘(5)、所述万向节的十字轴、所述控制盘长臂上的滑球(6)、所述控制盘短臂上的滑球(13)、所述控制盘的舌部及所述拨盘的滑轨处于一个平面上。

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