转向桥总成及使用转向桥总成的车辆的制作方法

本实用新型涉及车辆领域，特别涉及一种车辆的转向桥总成及使用转向桥总成的车辆。

背景技术：

车辆在转弯行驶的过程中，由于车轮的转角不同，使得各个车轮的轴线没有相交于同一点，这时，就无法保证每个车轮处于纯滚动的状态，而会处于滑动状态，从而增大了地面对车轮的磨损程度，也增加了车辆的转向控制难度，给驾驶员和乘客带来了安全隐患。

技术实现要素：

为克服上述问题，本实用新型提供一种转向桥总成及使用所述转向桥总成的车辆，能够简单有效的减少车辆转弯时的滑动情况，减轻地面对车轮的磨损程度，提高车辆的转向控制性能。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种转向桥总成，包括：前轴；分别铰接于所述前轴两端的两转向节；分别连接于所述转向节下端的两梯形臂；两端分别可转动连接于两所述梯形臂的横拉杆；所述前轴、两所述梯形臂、所述横拉杆构成转向梯形机构，所述横拉杆的中心距小于所述前轴的主销中心距，所述梯形臂与所述前轴构成的梯形底角为73.8°，所述横拉杆的中心距为1749mm，所述梯形臂的长度为175mm。

优选地，所述梯形臂上远离连接转向节的一端设有第一锥孔；所述横拉杆包括：拉杆本体及分别连接在所述拉杆本体两端的拉杆接头，两所述拉杆接头由下向上的分别穿设于两所述第一锥孔内。

优选地，还包括转向节臂，所述转向节臂的一端设有第一安装孔，中间设有第二安装孔，所述转向节臂通过所述第一安装孔和所述第二安装孔512连接在所述转向节上，所述转向节臂的另一端设有用于连接竖拉杆的第二锥孔；所述第二安装孔及所述第二锥孔所在所述转向节臂处的横截面的周长长于所述第一安装孔所在所述转向节处的横截面的周长。

优选地，所述第一安装孔的中轴线与所述第二安装孔的中轴线平行，所述第二锥孔的中轴线垂直于所述第一安装孔的中轴线与所述第二安装孔的中轴线所确定的平面；所述第一安装孔处延中轴线方向上所述转向节臂的厚度为40mm，所述第二安装孔处延中轴线方向上所述转向节臂的厚度为55mm。

优选地，所述第一安装孔处所述转向节臂的宽度小于所述第二安装孔处所述转向节臂的宽度。

优选地，从所述第二安装孔到所述第二锥孔处所述转向节臂的厚度逐渐减小。

优选地，还包括主销，所述转向节通过所述主销可转动地连接在所述前轴上。

优选地，所述拉杆接头包括球头销及与球头销螺纹连接的球头座，所述球头销穿设于所述第一锥孔。

优选地，所述梯形臂上邻近连接转向节的部分设有用于将所述梯形臂连接在所述转向节上的第三安装孔和第四安装孔。

本实用新型还提供一种车辆，包括车架、车轮、直拉杆，其特征是，还包括上述的转向桥总成，所述转向节与车轮连接，所述转向节臂与所述直拉杆连接，所述前轴与所述车架连接。

由上述技术方案可知，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的转向桥总成中，构成梯形机构的横拉杆中心距设定为1749mm，梯形臂的长度设定为175mm，梯形臂与前轴构成的梯形底角为73.8°，相比现有技术中的其它参数设定更符合阿克曼原理，使得车辆在转弯过程中所有的车轮轴线能够更好的交于一点，减少了车辆转弯时车轮的滑动状态，保证了车辆转弯时所有车轮更好的处于纯滚动的状态。

附图说明

图1是本实用新型转向桥总成的结构示意图；

图2是图1转向桥总成的另外一个角度结构示意图；

图3是图1和图2中转向节臂的结构示意图；

图4是图3中转向节臂的另外一个角度结构示意图；

图5是应用现有转向桥总成的外轮转向角的测试结果；

图6是应用本实用新型转向桥总成的外轮转向角的测试结果；

图7是阿克曼理论的转向几何示意图。

附图标记说明如下：1、前轴；2、梯形臂；3、横拉杆；31、拉杆本体；32、拉杆接头；4、转向节；5、转向节臂；51、第一端臂；511、第一安装孔512、第二安装孔；52、第二端臂；521、第二锥孔；6、轮辋。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

为了进一步说明本实用新型的原理和结构，现结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。

请参阅图1，本实用新型提供一种转向桥总成，包括：一个前轴1、两个转向节4、两个梯形臂2、一个横拉杆3。其中，前轴1、横拉杆3、梯形臂2构成转向梯形机构。设置转向梯形机构的目的是保证车辆转弯时所有的车轮都绕一个转向中心作纯滚动。

请参阅图7，车辆转弯时，内外轮转向角度不同，内轮转向角较大，外轮转向角较小，内轮转向角与外轮转向角的关系可以用阿克曼理论描述，阿克曼理论的数学表达式为：

式中：α—前轴外轮转角；β—前轴内轮转角；m—前轴主销中心距；l—轴距。

如果在车辆转弯时，内外论转向角度不符合阿克曼理论，则会致使车轮处于滑动状态，此时车轮与地面的滚动摩擦变为滑动摩擦，车轮容易受到摩擦损伤。为了使内外转向轮获得不同的转向角，且内轮转向角与外轮转向角按照符合阿克曼理论所描述的转向角度，使得车辆转弯时所有的车轮都绕一个转向中心o作纯滚动，因而在车辆的转向系统中设置由前轴1、左右两梯形臂2、横拉杆3构成的呈梯形的转向梯形机构。其中，前轴1为梯形的下底边，横拉杆3为梯形的上底边，左右两个梯形臂2为梯形的两个腰边。转向节4一方面用于将转向梯形机构中的梯形臂2与前轴1铰接在一起，另一方面转向节4还固定安装在轮辋6上，从而使得前轴1两侧的两个车轮的转向角度通过转向梯形机构相关联。

在本实用新型的优选实施方式中，两个转向节4分别铰接于前轴1的两端，两个梯形臂2的一端分别连接于两个转向节4的下端，两个梯形臂2的另一端分别可转动连接于横拉杆3的两端，前轴1、两梯形臂2、横拉杆3构成转向梯形机构。

具体地，转向桥总成还包括主销(图中未示出)，主销用于将转向节4可转动的连接在前轴1上。前轴1的中部向下弯曲，前轴1的两端设有用于安装转向节4的通孔。转向节4为叉形部件，上、下两叉开设有同轴销孔，转向节4的上部设有用于安装转向节臂5的两个节臂固定孔，转向节4的下部设有用于安装梯形臂2的两个梯形臂固定孔。转向节4的同轴销孔通过主销可转动地连接在前轴1的通孔中。梯形臂2的一端设有第三安装孔和第四安装孔，第三安装孔和第四安装孔正对着转向节4上的两个梯形臂固定孔，由螺栓将梯形臂2安装连接在转向节4上。梯形臂2上远离连接转向节4的一端设有第一锥孔，横拉杆3包括拉杆本体31及分别连接在拉杆本体31两端的拉杆接头32，拉杆接头32包括球头销及与球头销螺纹连接的球头座，横拉杆3两端的球头销由下向上的分别穿设于两个梯形臂2的第一锥孔内，由球头座加以固定，使得梯形臂2可转动地与横拉杆3相连接。横拉杆3两端的球头销由下向上的分别穿设于两个梯形臂2的第一锥孔内的方式相比于传统的由上而下的方式，保证了横拉杆球头到轮辋6之间足够的距离。

在本实用新型的优选方式中，转向梯形机构的横拉杆3的中心距小于前轴1的主销中心距。当转向梯形机构呈等腰梯形的状态时，梯形臂2与前轴1构成的梯形底角为73.8°，梯形臂2的长度为175mm，横拉杆3的中心距为1749mm。从上述阿克曼理论可以明显的看出，梯形机构的结构和各个杆件的长度决定了车辆在转弯时，车轮是否能够更加准确的符合阿克曼理论，从而使得车轮处于纯滚动状态，避免车轮的滑动。

请参阅图5和图6，通过试验得知，本实用新型公开的技术方案相比于传统的技术方案，使得车辆在转弯过程中，实际外轮转角值与阿克曼理论公式求出的理想外轮转角值之间的误差总体上最小，此差值在常用的30度转向角内，优化前最大误差为0.91度(请参阅图5)，优化后最大误差为0.27度(请参阅图6)，即使得车辆的所有车轮的转向角更接近阿克曼理论，减轻了轮胎与地面之间滑动摩擦产生的磨损，达到了优化目的。

请再次参阅图2，在本实用新型的一实施方式中，转向桥总成还包括转向节臂5，转向节臂5的一端安装连接在转向节4上，转向节臂5的另一端与直拉杆(图中未示出)连接。转向节臂5的作用是：当车辆在转向时，驾驶员对转向盘施加一个转向力矩，该转向力矩通过转向轴、传动轴、转向器，经转向器放大后传入转向摇臂，再通过转向直拉杆传给转向节臂5，进而由转向节臂5传递到转向节4上，最后传入轮辋6，使车轮偏转。

请参阅图3和图4，具体地，转向节臂5分为两部分：第一端臂51及第二端臂52，第一端臂51与第二端臂52呈钝角的连接在一起(请参阅图4)。转向节臂5的第一端臂51的端头设有第一安装孔511，转向节臂5的第一端臂51的中间邻近第二端臂52处设有第二安装孔512，第一安装孔511的中轴线与第二安装孔512的中轴线平行(即第一安装孔511与第二安装孔512的方向一致)。第一安装孔511和第二安装孔512用于将转向节臂5安装连接在转向节4上。转向节臂5的第二端臂52的端头设有第二锥孔521，第二锥孔521的中轴线垂直于第一安装孔511的中轴线与第二安装孔512的中轴线所确定的平面(即第二锥孔521与第一安装孔511、第二安装孔512的方向垂直)，第二锥孔521用于将转向节臂5可旋转连接在竖拉杆的一端上。

第二安装孔512及第二锥孔521处转向节臂5的横截面的周长长于第一安装孔511处转向节臂5的横截面的周长。具体地，在一实施例中，第二安装孔512处转向节臂5的宽度大于第一安装孔511处转向节臂5的宽度。在一实施例中，第二安装孔512处转向节臂5的厚度大于第一安装孔511处转向节臂5的厚度。在一实施例中，第二安装孔512处转向节臂5的宽度与厚度都对应的大于第一安装孔511处转向节臂5的宽度与厚度。在一实施例中，转向节臂5的厚度从第二安装孔512到第二锥孔521逐渐减小。在一实施例中，转向节臂5的宽度从第二安装孔512到第二锥孔521逐渐减小。在一实施例中，转向节臂5的宽度和厚度从第二安装孔512到第二锥孔521都对应的逐渐减小。

请参阅图3，本实用新型的一优选实施方式中，第一安装孔511处延中轴线方向上转向节臂5的厚度a为40mm，第二安装孔512处延中轴线方向上转向节臂5的厚度b为55mm。

在车辆转向过程中，转向力矩由直拉杆传给转向节臂5，进一步传给转向节4。转向节臂5的第二安装孔512处所受转向力矩最大，此处的应力集中较多，在受到冲击载荷时存在发生转向节臂5断裂的可能性。因此提高第二安装孔512处转向节臂5的厚度或者宽度达到增加转向节臂5强度的目的，从而降低了转向节臂5在受冲击载荷时发生断裂的可能性，保障了车辆行驶安全。

本实用新型还提供一种车辆，包括车架、车轮、直拉杆和上述的转向桥总成。车轮与转向桥总成中的转向节4固定连接，直拉杆与转向桥总成中的转向节臂5可旋转连接，车架与转向桥总成中的前轴1固定连接。

当车辆在转向时，驾驶员对转向盘施加一个转向力矩，该转向力矩通过转向轴、传动轴、转向器，经转向器放大后传入转向摇臂，再通过转向直拉杆传给转向节臂5，进而由转向节臂5传递到其中一个转向节4上，最后传入前轴1一侧的轮辋6和车轮，使得此轮辋6和车辆发生偏转。当转向力矩传到其中一个转向节4上的同时，此转向节4将转向力矩传给与此转向节4连接的梯形臂2，再由此梯形臂2传给横拉杆3，由横拉杆3传给另外一个梯形臂2，最后传给另外一个转向节4，带动另外一个车毂及车轮的偏转。此时，前轴1两侧的车辆的转角符合阿克曼理论，从而实现了车辆的良好转向。

由上述技术方案可知，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的转向桥总成中，构成梯形机构的横拉杆3中心距设定为1749mm，梯形臂2的长度设定为175mm，梯形臂2与前轴1构成的梯形底角为73.8°，相比现有技术中的其它参数设定更符合阿克曼理论，使得车辆在转弯过程中所有的车轮轴线能够更好的交于一点，减少了车辆转弯时车轮的滑动状态，保证了车辆转弯时所有车轮更好的处于纯滚动的状态。其次，横拉杆3两端的球头销由下向上的分别穿设于两个梯形臂2的第一锥孔内的方式相比于传统的由上而下的方式，保证了横拉杆球头到轮辋6之间足够的距离。另外，通过提高第二安装孔512处转向节臂5的厚度或者宽度达到增加转向节臂5强度的目的，从而降低了转向节臂5在受冲击载荷时发生断裂的可能性，保障了车辆行驶安全。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

技术特征：

1.一种转向桥总成，其特征是，包括：

前轴；

分别铰接于所述前轴两端的两转向节；

分别连接于所述转向节下端的两梯形臂；

两端分别可转动连接于两所述梯形臂的横拉杆；

所述前轴、两所述梯形臂、所述横拉杆构成转向梯形机构，所述横拉杆的中心距小于所述前轴的主销中心距，所述梯形臂与所述前轴构成的梯形底角为73.8°，所述横拉杆的中心距为1749mm，所述梯形臂的长度为175mm。

2.根据权利要求1所述的转向桥总成，其特征是，所述梯形臂上远离连接转向节的一端设有第一锥孔；

所述横拉杆包括：拉杆本体及分别连接在所述拉杆本体两端的拉杆接头，两所述拉杆接头由下向上的分别穿设于两所述第一锥孔内。

3.根据权利要求1所述的转向桥总成，其特征是，还包括转向节臂，所述转向节臂的一端设有第一安装孔，中间设有第二安装孔，所述转向节臂通过所述第一安装孔和所述第二安装孔连接在所述转向节上，所述转向节臂的另一端设有用于连接竖拉杆的第二锥孔；所述第二安装孔及所述第二锥孔所在所述转向节臂处的横截面的周长长于所述第一安装孔所在所述转向节处的横截面的周长。

4.根据权利要求3所述的转向桥总成，其特征是，所述第一安装孔的中轴线与所述第二安装孔的中轴线平行，所述第二锥孔的中轴线垂直于所述第一安装孔的中轴线与所述第二安装孔的中轴线所确定的平面；所述第一安装孔处延中轴线方向上所述转向节臂的厚度为40mm，所述第二安装孔处延中轴线方向上所述转向节臂的厚度为55mm。

5.根据权利要求3所述的转向桥总成，其特征是，所述第二安装孔处所述转向节臂的宽度大于所述第一安装孔处所述转向节臂的宽度。

6.根据权利要求4所述的转向桥总成，其特征是，从所述第二安装孔到所述第二锥孔处所述转向节臂的厚度逐渐减小。

7.根据权利要求1所述的转向桥总成，其特征是，还包括主销，所述转向节通过所述主销可转动地连接在所述前轴上。

8.根据权利要求2所述的转向桥总成，其特征是，所述拉杆接头包括球头销及与球头销螺纹连接的球头座，所述球头销穿设于所述第一锥孔。

9.根据权利要求1所述的转向桥总成，其特征是，所述梯形臂上邻近连接转向节的部分设有用于将所述梯形臂连接在所述转向节上的第三安装孔和第四安装孔。

10.一种车辆，包括车架、车轮、直拉杆，其特征是，还包括权利要求1-9任一所述的转向桥总成，所述转向桥总成还包括转向节臂，所述转向节臂与所述转向节连接；所述转向节与车轮连接，所述转向节臂与所述直拉杆连接，所述前轴与所述车架连接。

技术总结

本实用新型提供一种转向桥总成，包括：前轴；分别铰接于所述前轴两端的两转向节；分别连接于所述转向节下端的两梯形臂；两端分别可转动连接于两所述梯形臂的横拉杆；所述前轴、两所述梯形臂、所述横拉杆构成转向梯形机构，所述横拉杆的中心距小于所述前轴的主销中心距，所述梯形臂与所述前轴构成的梯形底角为73.8°，所述横拉杆的中心距为1749mm，所述梯形臂的长度为175mm。本实用新型的技术方案使得车辆在转弯过程中所有的车轮轴线能够更好的交于一点，减少了车辆转弯时车轮的滑动状态，保证了车辆转弯时所有车轮更好的处于纯滚动的状态，从而减轻了车轮的磨损。

技术研发人员：乐玉兵;刘贤彪;张琦;唐家智;何敏曦;杨桂侠;张磊

受保护的技术使用者：集瑞联合重工有限公司;中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司

技术研发日：.05.05

技术公布日：.02.18

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