轉向系統和車輛的製作方法

2023-11-02 22:02:37

本實用新型涉及車輛轉向技術領域，特別涉及一種轉向系統和車輛。

背景技術：

現有車輛的轉向系統，通常利用包括轉向拉杆和轉向搖臂的轉向杆系實現由轉向器至各轉向車軸的轉矩傳遞，其中，轉向拉杆驅動連接於轉向器與各轉向車軸的車輪之間，而轉向搖臂則用作實現各轉向拉杆之間連接的過渡件，從而使得方向盤的轉矩能夠通過轉向器和轉向杆系傳遞至各轉向車軸的車輪，實現車輛的轉向。而且，為了防止車輛在轉向過程中發生打滑，現有的轉向杆系中通常還設有包括左右梯形臂和轉向橫拉杆等的轉向梯形機構，並利用該轉向梯形機構控制左右車輪之間的轉角關係，以防止車輛發生轉向打滑。對於獨立懸架車輛，轉向梯形機構的轉向橫拉杆為整體式的，稱為整體式轉向梯形機構；而對於非獨立懸架車輛，轉向梯形機構的轉向橫拉杆為斷開式的，則稱為斷開式轉向梯形機構。

這種設有轉向梯形機構的現有轉向系統，雖然能夠防止車輛發生轉向打滑，但由於其通過轉向梯形機構將用於控制左輪轉向的轉向機構和用於控制右輪轉向的轉向機構連接為一體，因此，一旦某一個或某幾個車輪被卡住，則未被卡住的各車輪的受力均會傳遞至被卡住的車輪所對應的轉向拉杆上，導致相應轉向拉杆的受力急劇增加。

以具有四個轉向車軸的八軸工程車輛為例，如果四個轉向車軸中的某一個或某幾個車輪被障礙物卡住，則車輪未被卡住的轉向車軸上的轉向助力油缸的壓力會在極短的時間內上升到系統最大壓力值，且各轉向助力油缸的作用力會傳遞到轉向搖臂之間的轉向拉杆上，並最終傳遞至被卡主的車輪所對應的轉向拉杆上，在被卡主的車輪所對應的轉向拉杆上進行疊加，造成對應的轉向拉杆受力急劇增加，以致於轉向拉杆容易出現塑性變形或桿身失穩彎曲現象，這不僅會降低轉向拉杆的可靠性，還會導致車輛輪胎發生異常磨損，縮短輪胎的使用壽命。

可見，這種現有的轉向系統，其受力狀態較差，工作可靠性較低。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的一個技術問題是：現有車輛的轉向系統，其受力狀態較差，工作可靠性較低。

為了解決上述技術問題，本實用新型第一方面提供了一種轉向系統。本實用新型的轉向系統，包括操縱傳動機構、左輪轉向機構和右輪轉向機構，左輪轉向機構和右輪轉向機構均通過操縱傳動機構與車輛的方向盤驅動連接，其中，左輪轉向機構用於與車輛的左輪驅動連接以驅動左輪轉向，右輪轉向機構用於與車輛的右輪驅動連接以驅動右輪轉向，且左輪轉向機構和右輪轉向機構之間彼此獨立設置。

可選地，左輪轉向機構和右輪轉向機構分別設置在車輛的車架的左側和右側。

可選地，左輪轉向機構包括左連杆轉向機構，右輪轉向機構包括右連杆轉向機構，左連杆轉向機構和右連杆轉向機構各自包括轉向拉杆和轉向搖臂，左連杆轉向機構通過其轉向拉杆和轉向搖臂將操縱傳動機構傳遞的轉矩傳遞至左輪，右連杆轉向機構通過其轉向拉杆和轉向搖臂將操縱傳動機構傳遞的轉矩傳遞至右輪，左連杆轉向機構和右連杆轉向機構之間彼此獨立設置。

可選地，左連杆轉向機構和/或右連杆轉向機構包括與車輛的各轉向車軸一一對應的連杆轉向機構，各個連杆轉向機構均包括轉向拉杆和轉向搖臂。

可選地，轉向拉杆均包括第一拉杆和第二拉杆，其中：沿著傳動方向位於最上遊的連杆轉向機構，其第一拉杆驅動連接於其轉向搖臂與操縱傳動機構之間，其第二拉杆驅動連接於其對應的車輪與沿著傳動方向位於其下遊且與其相鄰的連杆轉向機構的轉向搖臂之間；其餘各個連杆轉向機構的第一拉杆驅動連接於各自對應的轉向搖臂和沿著傳動方向位於其上遊並與其相鄰的連杆轉向機構的轉向搖臂之間，且其餘各個連杆轉向機構的第二拉杆均驅動連接於各自對應的轉向搖臂與各自對應的車輪之間。

可選地，左輪轉向機構還包括左液壓轉向機構，左液壓轉向機構用於為左輪提供轉向助力；和/或，右輪轉向機構還包括右液壓轉向機構，右液壓轉向機構用於為右輪提供轉向助力。

可選地，操縱傳動機構包括左輪操縱傳動機構和右輪操縱傳動機構，左輪操縱傳動機構和右輪操縱傳動機構分別用於與左輪轉向機構和右輪轉向機構驅動連接。

可選地，左輪操縱傳動機構和/或右輪操縱傳動機構包括沿著傳動方向依次驅動連接的角傳動器、第一傳動軸、轉向器和轉向垂臂。

可選地，操縱傳動機構還包絡第二傳動軸，左輪操縱傳動機構和右輪操縱傳動機構之間通過第二傳動軸連接，以使方向盤能夠通過第二傳動軸同時向左輪操縱傳動機構和右輪操縱傳動機構傳遞轉矩。

本實用新型第二方面還提供了一種車輛，其包括本實用新型的轉向系統。

可選地，車輛為工程車輛。

本實用新型取消了傳統的轉向梯形機構，並利用彼此獨立的左輪轉向機構和右輪轉向機構來對左輪轉角和右輪轉角進行分別控制，使得左輪轉向機構和右輪轉向機構的載荷傳遞能夠保持相對獨立，從而當車輪發生卡滯或懸空時，左輪轉向機構和右輪轉向機構中的一個不必再承擔另一個所傳遞的載荷，因此，本實用新型能夠有效改善轉向系統的受力狀態，提高轉向系統的工作可靠性。

通過以下參照附圖對本實用新型的示例性實施例進行詳細描述，本實用新型的其它特徵及其優點將會變得清楚。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示出本實用新型一實施例的轉向系統的結構示意圖。

圖中：

11、角傳動器；12、第一傳動軸；13、轉向器；14、轉向垂臂；15、第二傳動軸；

21、第一拉杆；22、轉向搖臂；23、第二拉杆；24、轉向助力油缸。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本實用新型及其應用或使用的任何限制。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有開展創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，使用「第一」、「第二」等詞語來限定零部件，僅僅是為了便於對相應零部件進行區別，如沒有另行聲明，上述詞語並沒有特殊含義，因此不能理解為對本實用新型保護範圍的限制。

圖1示出了本實用新型的一個實施例。參照圖1，本實用新型所提供的轉向系統，包括操縱傳動機構、左輪轉向機構和右輪轉向機構，左輪轉向機構和右輪轉向機構均通過操縱傳動機構與車輛的方向盤驅動連接，其中，左輪轉向機構用於與車輛的左輪驅動連接以驅動左輪轉向，右輪轉向機構用於與車輛的右輪驅動連接以驅動右輪轉向，且左輪轉向機構和右輪轉向機構之間彼此獨立設置。

本實用新型通過設置左輪轉向機構和右輪轉向機構實現對左輪轉角和右輪轉角的分別控制，由於左輪轉向機構和右輪轉向機構彼此獨立設置，也即取消了傳統的轉向梯形機構，因此，當某一個或某幾個車輪發生卡滯或懸空時，左輪轉向機構和右輪轉向機構之間不再互相傳遞載荷，左輪轉向機構和右輪轉向機構均只需承擔自身的未被卡住的車輪所傳遞的載荷，而無需再承擔對方未被卡住的車輪所傳遞的載荷，所以，本實用新型能夠有效改善轉向系統的受力狀態，提高轉向系統的工作可靠性。

圖1示出應用於具有四個轉向車軸的全地面起重機的轉向系統。下面結合該實施例來對本實用新型進行進一步地說明。為了描述方便，以下以由車頭至車尾的方向為由前至後的方向，並將沿由前至後依次布置的四個轉向車軸分別稱為第一轉向車軸、第二轉向車軸、第三轉向車軸和第四轉向車軸。

如圖1所示，在該實施例中，轉向系統包括操縱傳動機構、左輪轉向機構和右輪轉向機構，其中，左輪轉向機構和右輪轉向機構分別與各轉向車軸的左輪和右輪驅動連接，並均通過操縱傳動機構與方向盤(圖中未示出)驅動連接。

左輪轉向機構用於驅動各轉向車軸的左輪進行轉向。在該實施例中，左輪轉向機構設置在車架的左側，也即布置在車架的左輪所在的一側，其包括左連杆轉向機構和左液壓轉向機構，其中：左連杆轉向機構包括轉向拉杆和轉向搖臂22，其驅動連接於操縱傳動機構與各轉向車軸的左輪之間，用於將操作傳動機構所傳遞的轉矩傳遞至各左輪；左液壓轉向機構用於為各左輪提供轉向助力。可見，在該實施例中，各左輪在左連杆轉向機構和左液壓轉向機構的共同作用下實現轉向。

右輪轉向機構用於驅動各轉向車軸的右輪進行轉向。在該實施例中，右輪轉向機構設置在車架的右側，也即布置在車架的右輪所在的一側，其包括右連杆轉向機構和右液壓轉向機構，其中：右連杆轉向機構包括轉向拉杆和轉向搖臂22，其驅動連接於操縱傳動機構與各轉向車軸的右輪之間，用於將操作傳動機構所傳遞的轉矩傳遞至各右輪；右液壓轉向機構用於為各右輪提供轉向助力。可見，在該實施例中，各右輪在右連杆轉向機構和右液壓轉向機構的共同作用下實現轉向。

在該實施例中，左液壓轉向機構和右液壓轉向機構的結構相同，均包括與四個轉向車軸一一對應的四個轉向助力油缸24，左液壓轉向機構的轉向助力油缸24和右液壓轉向機構的轉向助力油缸24對稱也設置在車架的左右兩側，分別為對應的轉向車軸的左輪和右輪提供轉向助力。

而為了改善轉向系統的受力，在該實施例中，左連杆轉向機構和右連杆轉向機構之間彼此獨立設置，也即彼此之間不通過轉向梯形機構連接，而是彼此獨立地設置在車架的左右兩側。由於通過左連杆轉向機構和右連杆轉向機構對左輪轉角和右輪轉角進行分開控制，取消了轉向梯形機構，因此，當某一個或某幾個車輪發生卡滯或懸空時，只有車架同側的轉向拉杆之間能夠傳遞載荷，而車架不同側的轉向拉杆之間不能再傳遞載荷，也即左拉杆轉向機構和右拉杆轉向機構之間無法互相傳遞載荷，所以，一側的轉向拉杆只需承擔同側的未發生卡滯或懸空的車輪所傳遞的載荷，而無需承擔另一側的未發生卡滯或懸空的車輪所傳遞的載荷，從而相對於現有技術中需要承擔兩側所有未發生卡滯或懸空的車輪所傳遞載荷的情況，能夠有效減少轉向拉杆的受力，降低轉向拉杆發生塑性變形或桿身失穩彎曲的風險，進而能夠提高轉向系統的工作可靠性，並較少輪胎的異常磨損，延長輪胎的使用壽命。

現有技術中的轉向杆系，通常設置在車架的下側或者設置在車架的左側和右側中的一側，而該實施例將左輪轉向機構和右輪轉向機構分別布置在車架的左右兩側，不僅更便於實現左輪轉向機構和右輪轉向機構與左輪和右輪的分別驅動連接，而且也能夠更加方便地獨立布置左輪轉向機構和右輪轉向機構，結構較為簡單。

在該實施例中，左連杆轉向機構和右連杆轉向機構的結構相同，對稱地布置在車架的左右兩側。為了描述簡便，以下僅以其中的左連杆轉向機構為例進行說明，右連杆轉向機構可以參照理解。

如圖1所示，該實施例的左連杆轉向機構包括四個連杆轉向機構，這四個連杆轉向機構與全地面起重機的四個轉向車軸一一對應設置，分別用於控制各對應的轉向車軸的左輪進行轉向。由圖1可知，四個連杆轉向機構均包括轉向拉杆和轉向搖臂22，每個連杆轉向機構的轉向拉杆又均包括第一拉杆21和第二拉杆22，不同的連杆轉向機構之間通過第一拉杆21及轉向搖臂22連接，而各連杆轉向機構與各自對應的左輪之間則通過第二拉杆23及轉向搖臂22連接，從而使得左連杆轉向機構能夠通過其轉向拉杆和轉向搖臂22將轉矩傳遞至各轉向車軸的左輪，控制各左輪進行轉向。

為了更清楚地對左連杆轉向機構的四個連杆轉向機構進行說明，以下將與第一轉向車軸對應的連杆轉向機構稱為第一連杆轉向機構，將與第二轉向車軸對應的連杆轉向機構稱為第二連杆轉向機構，將與第三轉向車軸對應的連杆轉向機構稱為第三連杆轉向機構，將與第四轉向車軸對應的連杆轉向機構稱為第四連杆轉向機構。

如圖1所示，第一連杆轉向機構，也即沿著傳動方向位於最上遊的連杆轉向機構，其第一拉杆21驅動連接於其轉向搖臂22與操縱傳動機構之間，其第二拉杆23驅動連接於第一轉向車軸的左輪與第二連杆轉向機構的轉向搖臂22之間；第二連杆轉向機構，其第一拉杆21連接於其轉向搖臂22與第一連杆轉向機構的轉向搖臂22之間，其第二連杆23則連接於其轉向搖臂22與第二轉向車軸的左輪之間；第三連杆轉向機構，其第一拉杆21連接於其轉向搖臂22與第二連杆轉向機構的轉向搖臂22之間，其第二拉杆23則連接於其轉向搖臂22與第三轉向車軸的左輪之間；第四連杆轉向機構，其第一拉杆21連接於其轉向搖臂22與第三連杆轉向機構的轉向搖臂22之間，其第三拉杆23則連接於其轉向搖臂22與第四轉向車軸的左輪之間。

而且，由圖1可知，在該實施例中，第四連杆轉向機構的轉向搖臂22與第三連杆轉向機構的轉向搖臂22之間還設有一額外的轉向搖臂22，也即第四連杆轉向機構的第一拉杆21通過該額外的轉向搖臂22連接於第四連杆轉向機構的轉向搖臂22與第三連杆轉向機構的轉向搖臂22之間，這是為了更好地適應第三轉向車軸與第四轉向車軸之間較遠的距離而設計的，而並非必須的。

可見，在各個連杆轉向機構中，沿著傳動方向位於最上遊的連杆轉向機構，其第一拉杆21驅動連接於其轉向搖臂22與操縱傳動機構之間，其第二拉杆23驅動連接於其對應的車輪與沿著傳動方向位於其下遊且與其相鄰的連杆轉向機構的轉向搖臂22之間；其餘各個連杆轉向機構的第一拉杆21驅動連接於各自對應的轉向搖臂22和沿著傳動方向位於其上遊並與其相鄰的連杆轉向機構的轉向搖臂22之間，且其餘各個連杆轉向機構的第二拉杆23均驅動連接於各自對應的轉向搖臂22與各自對應的車輪之間。這樣設置，可以使得轉向系統的結構較為簡單，部件較少，重量較輕。

操縱傳動機構用於將方向盤的轉矩傳遞至左輪轉向機構和右輪轉向機構。如圖1所示，在該實施例中，操縱傳動機構包括左輪操縱傳動機構和右輪操縱傳動機構，左輪操縱傳動機構和右輪操縱傳動機構分別用於與左連杆轉向機構和右連杆轉向機構驅動連接，以將方向盤的轉矩分別傳遞至左連杆轉向機構和右連杆轉向機構。

由圖1可知，該實施例的左輪操縱傳動機構和右輪操縱傳動機構的結構也相同，二者對稱設置。具體地，在該實施例中，左輪操縱傳動機構和右輪操縱傳動機構包括沿著傳動方向依次驅動連接的角傳動器11、第一傳動軸12、轉向器13和轉向垂臂14，其中：左輪操縱傳動機構的角傳動器11與方向盤驅動連接，且左輪操縱傳動機構的轉向垂臂14與左連杆轉向機構的第一連杆轉向機構的第一連杆21 連接，從而使方向盤的轉矩能夠依次通過左輪操縱傳動機構和左連杆轉向機構傳遞至各轉向車軸的左輪，控制各左輪進行轉向；類似地，右輪操縱傳動機構的角傳動器11與方向盤驅動連接，且右輪操縱傳動機構的轉向垂臂14與右連杆轉向機構的第一連杆轉向機構的第一連杆21連接，從而使方向盤的轉矩能夠依次通過右輪操縱傳動機構和右連杆轉向機構傳遞至各轉向車軸的右輪，控制各右輪進行轉向。

而且，如圖1所示，在該實施例中，操縱傳動機構還包絡第二傳動軸15，該第二傳動軸15連接於左輪操縱傳動機構的角傳動器11與右輪操縱傳動機構的角傳動器11之間。基於此，方向盤能夠通過第二傳動軸15同時向左輪操縱傳動機構和右輪操縱傳動機構傳遞轉矩，可以進一步保證左輪和右輪轉向時的同步性。

基於該實施例的轉向系統，在轉向過程中，方向盤的轉角一方面通過右輪操縱傳動機構的角傳動器11、第一傳動軸12、轉向器13和轉向垂臂14傳遞至右連杆轉向機構的各轉向拉杆和各轉向搖臂22上，另一方面通過第二傳動軸15及左輪操縱傳動機構的角傳動器11、第一傳動軸12、轉向器13和轉向垂臂14傳遞至左連杆轉向機構的各轉向拉杆和各轉向搖臂22上，分別控制各轉向車軸的左輪和右輪按照一定的關係進行偏轉，實現全地面起重機的平穩轉向。

由於全地面起重機的使用工況比較惡劣，可能出現某橋懸空的情況，基於該實施例的轉向系統，可以有效減少轉向系統在車橋懸空時的受力狀況。例如，當第一轉向車軸懸空時，基於該實施例的轉向系統，左拉杆轉向機構的第一拉杆21和右拉杆轉向機構的第一拉杆21需各承受第二轉向車軸、第三轉向車軸、第四轉向車軸單側的三個轉向助力油缸24的作用力，而如果採用傳統的轉向杆系，則第一轉向車軸對應的轉向拉杆需承受第二轉向車軸、第三轉向車軸、第四轉向車軸兩側共六個轉向助力油缸24的載荷。可見，通過設置該實施例的轉向系統，可以使布置在車架兩側的轉向搖臂22和轉向拉杆的受力減小50％左右，有效降低轉向拉杆產生塑性變形或桿身失穩彎曲等現象的風險，減少輪胎的異常磨損，提高轉向系統的可靠性，並延長輪胎的使用壽命。

需要說明的是，在上述實施例中，車架一側的連杆轉向機構和轉向助力油缸24的數量均為四個，但本領域技術人員應當理解，這並不構成對本實用新型的限制，實際上，車架一側的連杆轉向機構和轉向助力油缸24的數量可以根據車輛的轉向車軸的數量進行設計，只需連杆轉向機構及轉向助力油缸24與轉向車軸一一對應即可；另外，上述實施例中，左輪轉向機構與右輪轉向機構的結構相同，左輪操縱傳動機構與右輪操縱傳動機構的結構也相同，這樣設置的好處在於，結構簡單，且轉向控制精度較高，左右車輪轉角關係更容易控制，但在本實用新型的其他實施例中，左輪轉向機構與右輪轉向機構的結構以及左輪操縱傳動機構與右輪操縱傳動機構的結構也可以不同。

本實用新型的轉向系統，可以應用於各種車輛，其中尤其適用於多軸車輛，並尤其適用於多軸工程車輛，例如四軸、八軸或九軸起重機等。

另外，本實用新型的轉向系統，既可以應用於獨立懸架車輛，也可以應用於非獨立懸架車輛，而現有的轉向系統，其必須針對獨立懸架車輛和非獨立懸架車輛分別設置整體式梯形機構和斷開式梯形機構，以致於同一現有的轉向系統無法既應用於獨立懸架車輛，又應用於非獨立懸架車輛，所以，本實用新型的轉向系統還具有更好的通用性。而且，本實用新型的轉向系統應用於獨立懸架車輛時，相對於現有獨立懸架車輛的具有斷開式轉向梯形機構的轉向系統，由於結構更加簡單，部件更少，因此，還可以有效減少轉向系統的重量，實現轉向系統的輕量化。

因此，本實用新型還提供了一種車輛，其包括本實用新型的轉向系統。

以上所述僅為本實用新型的示例性實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。