专利名称：一种断开式转向机构及矿用自卸车的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及车辆工程领域，特别涉及一种断开式转向机构，以及包括该断开式转向机构的矿用自卸车。
背景技术：
矿用自卸车是一种大型运输设备，主要用于矿山(煤矿、铁矿、金矿等)、水利工程以及能源领域的运输作业，对国民经济的快速发展发挥着重要作用。转向机构是矿用自卸车转向系统的重要组成部分，是保证整车转向特性和操纵稳定性的最关键的部件之一。转向机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使得两侧车轮按照一定的转角关系偏转，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。现有技术中，矿用自卸车的转向机构主要有整体式与断开式两种形式。整体式转向机构与整体式转向桥配合使用，断开式转向机构与断开式转向桥配合使用。对于整体式转向机构而言，在不平路面行驶时，其会引起另一侧车轮不断偏摆，增加车轮磨损。对于断开式转向机构而言，三一重机有限公司的申请号为201020161527. X的专利公开了一种结构形式，其包括转向臂、转向拉杆、双臂曲柄及转向油缸。转向机构动作时， 一侧的转向油缸收缩，另一侧的转向油缸伸出，带动双臂曲柄围绕铰接轴转动，双臂曲轴转动的同时带动与之左右铰接的转向拉杆转向，转向拉杆动作带动转向臂以及与转向臂连接的前车轴转向，最终完成转向动作。该断开式转向机构主要存在以下问题1)车辆转向时，转向缸通过双臂曲柄和横拉杆推动转向臂转向，转向轮阻力矩由转向缸传递到转向横拉杆上的力来克服。从力的运动及传递关系分析知，转向缸作为提供克服转向轮阻力矩的动力源，其推拉力需要经过双臂曲柄、横拉杆、转向臂后才传递至车轴上，该传递过程中需要进行力臂等效，导致转向缸力的传递效率降低、转向缸受力较大；2)转向缸布置在双臂曲柄与车架狭隘的空间内，与车架易发生干涉，车轮转角受到限制而不能太大，这样导致整车转弯半径大、转向性能较低；3)转向臂结构设计不合理，加工时基准面不好确定，加工工艺性差。
发明内容
本发明旨在提供一种断开式转向机构，该机构能够改善转向缸受力，优化整体空间布局。此外，本发明还可以解决加工工艺问题。本发明的断开式转向机构，包括固定于车辆前轴上的第一连接臂和第二连接臂；转向缸，所述转向缸的一端铰接于车架上，所述转向缸的另一端铰接于所述第一连接臂上；拉杆和曲柄，所述拉杆的两端分别铰接于第二连接臂和曲柄上，所述曲柄铰接于车架上。进一步地，所述第二连接臂上设置有互成夹角的第一固定部和第二固定部，所述第一固定部和第二固定部上均设置有螺栓孔。进一步地，所述第二连接臂上的第一铰接孔所在的平面与所述第一固定部和第二固定部的上下两端面平行。进一步地，所述第一连接臂上设置有互成夹角的第三固定部和第四固定部，所述第三固定部和第四固定部上均设置有螺栓孔。进一步地，所述转向缸的缸筒端与车架铰接，所述转向缸的活塞杆端与第一连接臂铰接。进一步地，所述转向缸的缸筒端铰接于车架纵梁上。进一步地，所述曲柄铰接于车架圈梁的中心位置处。进一步地，在车辆的前后位置上，转向缸与车架的铰接点位于曲柄与车架铰接点的斜前方，所述转向缸和曲柄均相对于其与车架的铰接点向后设置。进一步地，所述第一连接臂、第二连接臂、转向缸、拉杆对称设置于车架的左右两侧。根据本发明的另一个方面，还提供一种矿用自卸车，该矿用自卸车包括前述的断开式转向机构。本发明通过转向缸的伸缩动作推拉第一连接臂，从而带动车辆前轴及转向轮左右偏转，并通过第二连接臂、拉杆和曲柄形成的连杆机构保证左右转向轮按一定的转角关系转动，使得实际转向时车轮内外转角关系符合阿克曼转角特性，减少轮胎磨损。与现有技术相比，本发明转向缸提供的力直接作用在与车辆前轴固定的第一连接臂上来使车轮偏转， 转向缸力的传递效率提高，转向缸受力也相应减小；此外，本发明充分利用了车架纵梁外侧及圈梁前后方向的有效空间，可以实现车轮大转角转向，减小了整车转弯半径；而且，本发明还有利于确定第二连接臂的加工基准面，从而改善加工工艺性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明一实施例的断开式转向机构的主视图；图2是图1所示实施例的断开式转向机构的俯视图；图3是图1所示实施例的断开式转向机构的左侧部件的立体图；图4是本发明一实施例的第二连接臂的立体图；图5是图4所示实施例的第二连接臂的主视图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
4本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1-图3是本发明一实施例的断开式转向机构的结构图。本发明的断开式转向机构可以用于矿用自卸车等车辆的转向，并可以保证左右转向轮按一定的转角关系转动。从图中可知，本发明的断开式转向机构包括第一连接臂1、第二连接臂2、转向缸4、拉杆5及曲柄6。第一连接臂1和第二连接臂2固定于车辆前轴3上。该车辆前轴3分别连接车辆的左前车轮和右前车轮，从而使得本发明的断开式转向机构可以作为车辆的前轮转向机构。如图1-图3所示，车辆前轴3可以包括横轴和竖轴。在横轴上安装车轮，车轮的轴心与横轴的轴心一致；在竖轴上可以固定第一连接臂1和第二连接臂2。车辆前轴3的结构可以参考现有技术，本文在此不再赘述。应当清楚，多种现有及改制的车辆前轴均可以适用于本发明的断开式转向机构，本发明并不受限于此。如图4和图5所示，为了将第二连接臂2固定于车辆前轴3上，第二连接臂2上设置有互成夹角的第一固定部21和第二固定部22，第一固定部21和第二固定部22上均设置有螺栓孔。车辆前轴3被夹持在第一固定部21和第二固定部22中间，并通过螺栓连接与第二连接臂2固定。在图4和图5所示的实施例中，第一固定部21和第二固定部22上分别设置有4个螺栓孔，其也可以是其它的数量。另外，为了与拉杆5进行铰接，第二连接臂2上还开设有与拉杆5铰接的上下两个第一铰接孔加。拉杆5位于两个第一铰接孔加中间。设置第一固定部21、第二固定部22 以及第一铰接孔加的第二连接臂2整体上形成Y型结构。应当清楚，为了方便确定第二连接臂2的加工基准面，本发明第二连接臂2上的两个第一铰接孔加所在的平面(图5所示水平面)与第一固定部21和第二固定部22的上下两端面平行，从而可以改善其加工工艺性。前述所指上下是相对于第二连接臂2安装完成后所在的方位(同时也是图4和图5所示的方位)而言。进一步地，参考图3，为了将第一连接臂1固定于车辆前轴3上，第一连接臂1上设置有互成夹角的第三固定部和第四固定部。第三固定部和第四固定部上分别设置有4个螺栓孔，其也可以是其它的数量。车辆前轴3被夹持在第三固定部和第四固定部中间，并通过螺栓连接与第一连接臂1固定。同样地，第一连接臂1上也可以设置与转向缸4铰接的铰接孔，从而整体上形成Y型结构。应当清楚，除了前述螺栓连接外，第一连接臂1、第二连接臂2还可以通过焊接、铆接、一体形成等多种连接方式与车辆前轴3进行固定，本发明并不受限于此。转向缸4的一端铰接于车架上，转向缸4的另一端铰接于第一连接臂1上。在转向缸4的一端为缸筒端时，则其另一端为活塞杆端；反之，在转向缸4的一端为活塞杆端时， 则其另一端为缸筒端。只要转向缸4能够在车架和第一连接臂1之间进行伸缩动作，即可以实现本发明的技术效果。优选地，转向缸4的缸筒端与车架铰接，转向缸4的活塞杆端与第一连接臂1铰接。转向缸4的缸筒端可以铰接在车架上的多个位置。优选地，如图2所示，转向缸4的缸筒端铰接于车架纵梁7上。拉杆5的两端分别铰接于第二连接臂2和曲柄6上，曲柄6铰接于车架上。通过第二连接臂2、拉杆5和曲柄6形成的连杆机构可以保证左右转向轮按一定的转角关系转动。曲柄6可以铰接于车架的多个位置，优选曲柄6铰接于如图1和图2所示的车架圈梁 8的中心位置处。另外，在车辆的前后位置上(在图2所示的方位中，上方为车辆的前方)，优选转向缸4与车架的铰接点位于曲柄6与车架铰接点的斜前方，转向缸4和曲柄6均相对于其与车架的铰接点向后设置。在该技术方案的基础上，本发明可以充分利用车架纵梁7外侧及圈梁8前后方向的有效空间，避免了因转向缸的伸缩行程增大而与车架发生干涉的问题，可以增大转向缸4 的伸缩行程，实现车轮大转角转向，减小整车转弯半径，以提高转向性能。应当清楚，本发明的断开式转向机构整体上形成对称结构，如图1和图2所示，第一连接臂1、第二连接臂2、转向缸4、拉杆5对称设置于车架的左右两侧。本发明图1-图3所示实施例的断开式转向机构的工作原理如下车辆向右转向时，左侧转向缸4伸出，右侧转向缸4收缩，左右转向缸4的伸缩动作分别推拉左右两侧的第一连接臂1，使得与其固定的左右两侧的车辆前轴3相对于旋转中心顺时针旋转，实现车辆右转；与此同时，与车辆前轴3固接的左右两侧第二连接臂2也随车辆前轴3 —起旋转，通过设置曲柄3、第二连接臂2的长度及拉杆5的两个铰点位置，使由左右拉杆5、曲柄3及左右第二连接臂2组成的连杆机构保证左右侧车轮按一定的角度偏转。左转与右转相反，本文在此不再赘述。除了前述断开式转向机构外，本发明还提供一种包括该断开式转向机构的矿用自卸车，优选其为大型矿用自卸车。该矿用自卸车的其它结构参考现有技术，本文在此不再赘述。综上所述，本发明通过转向缸4的伸缩动作推拉第一连接臂1，从而带动车辆前轴 3及转向轮左右偏转，并通过第二连接臂2、拉杆5和曲柄6形成的连杆机构保证左右转向轮按一定的转角关系转动，使得实际转向时车轮内外转角关系符合阿克曼转角特性，减少轮胎磨损。与现有技术相比，本发明具有以下优点1)受力状况较优本发明转向缸4的推拉力直接通过第一连接臂1传递至车辆前轴3上，不需要进行现有技术中复杂的杆系传递及力臂等效，改善了转向缸力效率，减小了转向缸受力，提高了使用可靠性及工作寿命。2)车轮转角大本发明在车架纵梁7前后方向分别布置转向缸4与转向连杆机构，并充分利用了车架圈梁8前后有效空间，转向缸4的伸缩行程增大时也不会与车架发生干涉，可以实现车轮大转角转向，减小了整车转弯半径，提高了其转向性能。3)加工工艺性好本发明第二连接臂2上的两个第一铰接孔加所在的平面与第一固定部21和第二固定部22的上下两端面平行，有利于确定第二连接臂2的加工基准面，从而改善加工工艺性。因此，本发明的有益效果是显而易见的。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种断开式转向机构，其特征在于，包括固定于车辆前轴(3)上的第一连接臂(1)和第二连接臂O)；转向缸G)，所述转向缸(4)的一端铰接于车架上，所述转向缸(4)的另一端铰接于所述第一连接臂(1)上；拉杆(5)和曲柄(6)，所述拉杆(5)的两端分别铰接于第二连接臂(2)和曲柄(6)上， 所述曲柄(6)铰接于车架上。
2.根据权利要求1所述的断开式转向机构，其特征在于，所述第二连接臂(2)上设置有互成夹角的第一固定部和第二固定部(22)，所述第一固定部和第二固定部02) 上均设置有螺栓孔。
3.根据权利要求2所述的断开式转向机构，其特征在于，所述第二连接臂(2)上的第一铰接孔Oa)所在的平面与所述第一固定部和第二固定部0 的上下两端面平行。
4.根据权利要求1所述的断开式转向机构，其特征在于，所述第一连接臂(1)上设置有互成夹角的第三固定部和第四固定部，所述第三固定部和第四固定部上均设置有螺栓孔。
5.根据权利要求1所述的断开式转向机构，其特征在于，所述转向缸(4)的缸筒端与车架铰接，所述转向缸的活塞杆端与第一连接臂(1)铰接。
6.根据权利要求5所述的断开式转向机构，其特征在于，所述转向缸(4)的缸筒端铰接于车架纵梁(7)上。
7.根据权利要求1所述的断开式转向机构，其特征在于，所述曲柄(6)铰接于车架圈梁 (8)的中心位置处。
8.根据权利要求1-7任一项所述的断开式转向机构，其特征在于，在车辆的前后位置上，转向缸⑷与车架的铰接点位于曲柄(6)与车架铰接点的斜前方，所述转向缸⑷和曲柄(6)均相对于其与车架的铰接点向后设置。
9.根据权利要求1-7任一项所述的断开式转向机构，其特征在于，所述第一连接臂 (1)、第二连接臂0)、转向缸、拉杆( 对称设置于车架的左右两侧。
10.一种矿用自卸车，其特征在于，所述矿用自卸车包括权利要求1-9任一项所述的断开式转向机构。
全文摘要
本发明提出了一种断开式转向机构及矿用自卸车。该转向机构包括固定于车辆前轴上的第一连接臂和第二连接臂；转向缸，所述转向缸的一端铰接于车架上，所述转向缸的另一端铰接于所述第一连接臂上；拉杆和曲柄，所述拉杆的两端分别铰接于第二连接臂和曲柄上，所述曲柄铰接于车架上。本发明通过转向缸的伸缩动作推拉第一连接臂，从而带动车辆前轴及转向轮左右偏转，具有受力状况较优、车轮转角大、加工工艺性好等优点。
文档编号B62D7/16GK102501899SQ201110366590
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者唐春喜, 潘玉斌, 陈娜 申请人:三一重型装备有限公司