一种重载型油气弹簧独立悬架转向驱动桥 【技术领域】
本发明涉及一种独立悬架转向驱动桥，特别涉及一种用于多轴超重型工程机械车辆的油气弹簧独立悬架转向驱动桥，属于机械技术领域。
背景技术
目前以全路面起重机为代表的工程机械车辆普遍采用油气弹簧非独立悬架，该悬架装置采用了以油气弹簧为弹性元件、推力杆为导向装置、整体式车桥为承载装置的布置形式。这种结构的悬架装置具有较好的行驶平顺性，也可以实现车架高度的调节。但是在不平路面行驶时，左右车轮相互影响，车轮外倾角变化较大，影响整车的操纵性能；并且调整车架高度时，不能调整离地间隙。另外，ZL200610164840.7公开的油气弹簧独立悬架的悬挂下置点布置在下横臂的一侧，而非整桥的中心上，易造成受力不均，影响整桥的刚度，从而影响承载能力。而本发明通过增加转向节座，不仅使整桥前后、左右两个方向上的受力都更趋均匀，合理，且有更高的行驶平顺性，同时还具有较好的操控性，车架高度调节的同时可以实现离地间隙的调节；由于下横臂不再作为油气弹簧独立悬架的悬挂下置点，使下横臂结构更加简单，加工方便、降低了成本，同时减轻了整个悬架转向驱动桥的质量，且具有更好的车轮提升性能。本发明的主要技术指标：单桥额定动态轴荷(80km/h车速)12000kg，单桥额定准静态轴荷(5km/h车速)：35000kg；车轮跳动量：±150mm；车轮最大转角：38°。
【发明内容】
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种承载能力强，具有高机动性、高平顺性、高操控性，并可实现高度调节和车轮提升功能的油气弹簧独立悬架装置，以适应全路面起重机、油田修井机等超重型工程机械车辆在大载荷、复杂路况下的使用要求。
本发明的技术解决方案是：一种重载型油气弹簧独立悬架转向驱动桥，包括中央主减速器总成、上横臂、下横臂、轮边减速器总成、双球笼式等速万向传动轴、转向节座、油气弹簧和转向杆系，中央主减速器总成位于转向驱动桥的中心位置并固定连接在车架上，上横臂、下横臂、轮边减速器总成、双球笼式等速万向传动轴、转向节座和油气弹簧分别左右对称地分布在中央主减速器总成的两端，且左右结构完全相同；
中央主减速器总成分别与上横臂、下横臂和双球笼式等速万向传动轴的一端机械连接，转向节座分别与上横臂、下横臂、双球笼式等速万向传动轴的另一端以及轮边减速器总成机械连接，油气弹簧沿轮边减速器总成的上下主销连线方向插入转向节座内，轮边减速器总成的另一端与转向杆系机械连接。
所述的转向节座水平方向加工有转向节座与上横臂接口和转向节座与下横臂接口，转向节座与上横臂接口和转向节座下横臂接口是平行分布的通孔，通过销轴分别与上横臂和下横臂相连；转向节座斜向上方向加工有两同轴的转向节座与转向节上接口和转向节座与转向节下接口，转向节座与转向节上接口和转向节座与转向节下接口为通孔，孔臂设有开口。
本发明与现有技术相比有益效果为：
(1)本发明采用转向节座，不仅使整桥前后、左右两个方向上的受力都更趋均匀，合理，且有更高的行驶平顺性，同时还具有较好的操控性，车架高度调节的同时可以实现离地间隙的调节；
(2)本发明上、下横臂分别为整体式结构，提高了结构刚度，上下横臂两端分别通过销轴与转向节座和主减速器壳体连接，摆臂连接点的合理优化使车轮上、下跳动到极限时轮距变化、车轮倾角变化最小，提高了底盘操纵性和稳定性；
(3)本发明采用双球笼式等速万向传动轴，保证了车轮在平衡位置、大幅度上/下跳动及大角度转动过程中仍能等速稳定转动；
(4)本发明采用油气弹簧，可提高整车的平顺性、舒适性和侧倾刚度，其自动调高功能可以使整车适应不同的作业需求；
(5)本发明中央主减速器壳体与上下横臂设计为一体成型结构，又通过壳体固连于车架上，使整体结构更加简化、紧凑，在节省空间、减轻重量的同时大大提高了结构刚度和底盘的离地间隙；
(6)本发明通过对轮边减速器总成的转向节等关键件的优化，实现了气压式盘式制动器、ABS传感速器等的合理安装布置，减轻重量、使结构更加紧凑，保证了采用大尺寸宽断面轮胎转角达到最大要求值，同时盘式制动器、ABS传感速器的应用保证了整车具有良好的制动效能和稳定性。
(7)本发明油气弹簧安装在转向节座上方并沿上、下主销连线方向布置，使结构布置更加紧凑，更容易实现车轮大转角、大跳动量的要求，同时使整桥受力更趋合理，满足大载荷需求。
【附图说明】
图1为本发明整体结构示意图a；
图2为图1的左边部分的放大图；
图3为图1的右边部分的放大图；
图4为本发明整体结构示意图b；
图5为图4的左边部分的放大图；
图6为图4的右边部分的放大图；
图7为本发明中央主减速器总成结构示意图；
图8为本发明上横臂结构示意图；
图9为本发明下横臂结构示意图；
图10为本发明轮边减速器总成结构示意图；
图11为本发明双球笼式等速万向传动轴结构示意图；
图12为图11A处局部放大图；
图13为本发明转向节座结构示意图；
图14为本发明油气弹簧结构示意图；
图15为本发明转向节结构示意图；
图16为本发明上压盖结构示意图；
图17为本发明下压盖结构示意图。
【具体实施方式】
本发明如图1～6所示，包括中央主减速器总成1、上横臂2、下横臂3、轮边减速器总成4、双球笼式等速万向传动轴5、转向节座6、油气弹簧8和转向杆系9，中央主减速器总成1位于转向驱动桥的中心位置并固定连接在车架7上，上横臂2、下横臂3、轮边减速器总成4、双球笼式等速万向传动轴5、转向节座6和油气弹簧8分别左右对称地分布在中央主减速器总成1的两端，且左右结构完全相同。
中央主减速器总成1如图7所示，包括壳体11、差速装置12和输入法兰13。中央主减速器总成1设置于驱动桥中央，通过壳体11上地平面螺纹孔用螺栓固定安装自车架7上，差速装置12和输入法兰13连接后再固连在壳体11上。
壳体11的左右两侧安装有中央减速器总成与双球笼式等速万向传动轴接口14，分别与左右双球笼式等速万向传动轴5的一端连接；壳体11的上侧两顶点处加工有两个中央减速器总成与上横臂接口15，通过销轴分别与左右上横臂2的一端连接；壳体11的下侧两顶点处加工有两个中央减速器总成与下横臂接口16，通过销轴分别与下横臂3连接。中央主减速器总成1与左右上横臂2和下横臂3设计为一体成型结构，在节省空间、减轻重量的同时大大提高了结构刚度。
差速装置12可根据需要采用强制锁止式行星齿轮差速器或牙嵌式自锁防滑差速器两种不同结构，对其接口进行了通用化设计，可实现两种结构无缝替换。此外，牙嵌式差速器在该驱动桥上的应用因其锁紧系数随机可调、具有自锁防滑的特性大大提高底盘的机动性、通过性和越野性。
上横臂2如图8所示，为一端叉形的Y形整体结构，叉形端开有两个同轴的上横臂与转向节座接口21，通过销轴与转向节座6连接，上横臂2另一端开有上横臂与中央主减速器总成接口22，通过销轴与中央主减速器总成1连接。
下横臂3如图9所示，为两端叉形的整体结构，下横臂3一端开有两个同轴的下横臂与转向节座接口31，通过销轴与转向节座6连接，下横臂3另一端开有两个同轴的下横臂与中央主减速器总成接口32，通过销轴与中央主减速器总成1连接。
轮边减速器总成4如图10所示，包括行星齿轮结构41、盘式制动器42、ABS传感器43、上压盖44、下压盖45、转向节46、上主销47、下主销48、推力轴承49、轮毂50、齿圈总成51和支承轴52，上主销47、下主销48通过过盈配合安装在转向节46的上、下主销孔461、462内，上下两个推力轴承49分别套置在上主销47和下主销48上，并分别被上压盖44和下压盖45固定压紧在转向节46的上、下主销孔461、462表面，上压盖44和下压盖45通过上主销47和下主销48将转向节46与转向节座6固定，盘式制动器42与支承轴52分别通过螺栓与转向节46螺纹连接，轮毂50通过螺栓与盘式制动器42的制动盘固定安装，并通过一对圆锥滚子轴承53支承安装在支承轴52上，行星齿轮机构41通过齿圈总成51被圆锥滚子轴承53支承安装在轮毂50上。左右两侧的轮边减速器总成4分别设置于中央主减速器总成1两侧的车轮上。轮边减速器总成4的行星齿轮结构41与双球笼式等速万向传动轴5连接。
转向节46如图15所示，上下两端面各加工有上、下主销孔461、462，两个上、下主销孔461、462是同轴的通孔，通过上、下主销47、48与转向节座6连接。转向节46与转向杆系9中的转向节臂94用螺栓联接固定，整套杆系通过ADAMS运动分析实现最终结构的优化。
上压盖44如图16所示，上端面上加工有两个与油气弹簧连接的上压盖与油气弹簧接口31。下压盖45如图17所示，上压盖44和下压盖45通过上主销47和下主销48将转向节46与转向节座6固定。
双球笼式等速万向传动轴5如图11、12所示，一端为花键55，一端为端面齿法兰盘54，双球笼式等速万向传动轴5通过花键55与轮边减速器总成4的行星齿轮结构41相连，用来传递扭矩，从而带动左右车轮转动。另一端通过端面齿法兰盘54与中央主减速器总成1的中央主减速器总成与双球笼式等速万向传动轴接口14相连。
转向节座6如图13所示，水平方向加工有转向节座与上横臂接口63和转向节座与下横臂接口64，转向节座与上横臂接口63和转向节座与下横臂接口64是平行分布的通孔，通过销轴分别与上横臂2和下横臂3相连；转向节座6斜向上方向加工有两同轴的转向节座与转向节上接口61和转向节座与转向节下接口62，转向节座与转向节上接口61和转向节座与转向节下接口62为通孔，孔臂设有开口，装配时通过孔臂上的开口使轮边减速器总成4的上、下主销47、48对准销孔中心，再将上、下压盖44、45及推力轴承49沿主销方向装入孔内。
油气弹簧8如图14所示，包括外缸筒总成81、外缸筒支耳82、内缸筒总成83和内缸筒支耳84，采用串通式可自动调高油气弹簧，油气弹簧8内缸筒支耳84沿轮边减速器总成4的上下主销连线方向安装在上压盖44上，并通过螺栓螺接固定，外缸筒支耳82通过螺栓螺接在车架7上。
转向杆系9如图4、5、6所示，包括边拉杆91、折拉杆92、横拉杆93和转向节臂94，转向节臂94一端与轮边减速器总成4的转向节46连接，另一端与边拉杆91的一端连接，边拉杆91的另一端与折拉杆92的一端连接，折拉杆92的另一端与横拉杆93的一端连接，横拉杆93的两端的连接结构对称相同，左右两端的边拉杆91和折拉杆92各构成一个开放的梯形，且两梯形相互对称，横拉杆93与左右两侧的折拉杆92构成两对顶的开放梯形。
工作原理：发动机输出扭矩在经过一系列的传动比后，通过中央主减速器总成1的输入法兰13将扭矩传递并分配到左右双球笼式等速万向传动轴5，左右双球笼式等速万向传动轴5将扭矩分别穿递到轮边减速器总成4的行星齿轮结构41，进而带动左右两侧车轮，驱动车辆行驶；左右两侧的油气弹簧8通过各自的液压控制单元自行调整高度，从而满足左右车轮的上下跳以及整车在高度上的作业需求。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。