專利名稱：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。更具體而言，本發(fā)明涉及用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的齒輪齒條組件。
背景技術(shù)：
車輛通常包括諸如發(fā)動機(jī)、懸架和傳動部件以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等多種部件，這些部件一起組裝在車輛的發(fā)動機(jī)艙中。這些車輛部件相互間組裝成確定的體系結(jié)構(gòu)。
車輛部件安裝在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)的有限空間中。此安裝應(yīng)該以車輛距離地面的高度最小的方式進(jìn)行。此安裝還應(yīng)該以允許將小直徑車輪安裝在車輛上的方式進(jìn)行。而且，此安裝應(yīng)該確保在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)的最大空間利用率。這可以僅僅通過將車輛部件緊湊地組裝在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)實現(xiàn)。
由于車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用于通過操縱車輪來控制車輛的運(yùn)動方向，車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對于緊湊組裝來說是非常重要的部件。通過將諸如方向盤之類的手動轉(zhuǎn)向構(gòu)件的動作傳送至車輪而使車輪轉(zhuǎn)向。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括具有確定幾何形狀的多種連桿機(jī)構(gòu)。這些連桿機(jī)構(gòu)會對相對于發(fā)動機(jī)和傳動部件安裝懸架部件構(gòu)成限制。因此，需要一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供在發(fā)動機(jī)艙中將懸架部件相對于發(fā)動機(jī)和傳動部件緊湊安裝的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠相對于發(fā)動機(jī)和傳動部件緊湊地組裝懸架部件。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種緊湊組裝的發(fā)動機(jī)艙，以便使車輛距離地面的高度最小。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種能夠?qū)⑿≈睆杰囕啺惭b到車輛上的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有兩個拉桿，所述拉桿能夠定向為在發(fā)動機(jī)艙中組裝各種車輛部件時獲得最大幾何效益。
本發(fā)明提供一種使車輛的車輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括齒條和小齒輪以及兩個拉桿。該齒條具有齒條軸線。小齒輪與齒條嚙合，使得小齒輪的轉(zhuǎn)動驅(qū)動齒條在直線方向上運(yùn)動。兩個拉桿中的每個拉桿具有連接到齒條的第一端，使得拉桿的拉桿軸線偏離齒條軸線。而且，兩個拉桿中的每個拉桿具有連接到轉(zhuǎn)向節(jié)上的第二端，軸承附連到該轉(zhuǎn)向節(jié)上。車輛的車輪附連到該軸承上。
兩個拉桿能夠定向為在發(fā)動機(jī)艙中獲得緊湊組裝。而且，拉桿和齒條之間的偏置為在發(fā)動機(jī)艙中相對于發(fā)動機(jī)和傳動部件有效組裝懸架部件提供了選擇。此外，在發(fā)動機(jī)艙中有效組裝發(fā)動機(jī)、懸架部件和傳動部件有助于減少車輛距離地面的高度。此外，本發(fā)明的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供將小直徑的車輪安裝到車輛上的選擇。


下文將結(jié)合附圖對本發(fā)明的多種實施例進(jìn)行描述，旨在舉例說明而非限制本發(fā)明，其中相同的標(biāo)號代表相同的元件，而且這些附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明多種實施例的安裝在車輛的發(fā)動機(jī)艙中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的除去了波紋管的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的除去了殼體和波紋管的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的除去了殼體第一端的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；并且圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的殼體。
具體實施例方式
本發(fā)明描述了一種帶有齒條、小齒輪和兩個拉桿的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該齒條具有齒條軸線并與小齒輪嚙合，使得小齒輪的轉(zhuǎn)動驅(qū)動該齒條在直線方向上運(yùn)動。兩個拉桿中的各個拉桿具有拉桿軸線。兩個拉桿中的各個拉桿的第一端連接到齒條，使得拉桿軸線偏離齒條軸線。兩個拉桿中的各個拉桿的第二端連接到與軸承附連的轉(zhuǎn)向節(jié)。此外，車輪附連到軸承上。在實施例中，車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用來借助于轉(zhuǎn)向構(gòu)件(一般是方向盤)使車輪轉(zhuǎn)向。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明多種實施例的安裝在車輛的發(fā)動機(jī)艙100中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。示出的發(fā)動機(jī)艙100除了包括其他部件之外還包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102、底盤104和包括減振器106、減振器U形夾(shockclevis)107及懸架連桿108的懸架系統(tǒng)。其他部件(未在圖1中示出)包括發(fā)動機(jī)、傳動部件、支撐桿、控制臂、制動部件等等。
發(fā)動機(jī)通過燃燒燃料來提供動力，實際上是該動力使車輛運(yùn)動。可以將發(fā)動機(jī)安裝在底盤104上。懸架系統(tǒng)將車輪連接到底盤104上，確保車輛乘客乘坐舒適并與馬路噪音、顛簸和振動相當(dāng)好地隔離。減振器U形夾107連接減振器106和懸架連桿108。傳動部件包括齒輪箱，該齒輪箱能夠傳送來自發(fā)動機(jī)的動力，以轉(zhuǎn)動用于車輛運(yùn)動的前/后軸。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102包括殼體110、兩個諸如拉桿112的拉桿、兩個諸如波紋管114的波紋管、多個諸如卡夾116和118的卡夾以及輸入軸120。在實施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102包括兩個拉桿和兩個波紋管。殼體110封裝齒條和小齒輪(該齒條和小齒輪未在圖1中示出)。小齒輪的轉(zhuǎn)動驅(qū)動齒條沿直線方向運(yùn)動。在本發(fā)明的實施例中，該直線運(yùn)動沿著齒條的長度進(jìn)行。拉桿112的第一端連接到齒條，并且拉桿112的第二端連接到轉(zhuǎn)向節(jié)。軸承附連到該轉(zhuǎn)向節(jié)；而車輪122附連到軸承。波紋管114具有通過卡夾116夾到拉桿112第一端上的第一端?？▕A118將波紋管114的第二端夾到殼體110上。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102包括拉桿112和202，拉桿112和202可以連接到車輛的兩個車輪。這兩個車輪可以是車輛的前輪或后輪。轉(zhuǎn)向構(gòu)件可以連接到輸入軸120。轉(zhuǎn)向構(gòu)件的示例包括但不限于防向盤、單杠桿式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)以及雙杠桿式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動輸入軸120來對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102提供控制。輸入軸120的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的平移運(yùn)動，其引導(dǎo)車輛的車輪。在本發(fā)明的實施例中，根據(jù)是左側(cè)駕駛還是右側(cè)駕駛，輸入軸120在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102中的位置可變。結(jié)合圖3對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102做進(jìn)一步描述。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的除去了波紋管114的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102。除了拉桿112和輸入軸120之外，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102還包括齒條302、偏置板304、球窩接頭306和至少一個諸如肋片308和310的肋片。齒條302具有齒條軸線312，拉桿112具有拉桿軸線314。在本發(fā)明的實施例中，齒條軸線312和拉桿軸線314分別是沿著齒條302和拉桿112的長度的中心軸線。齒條302與小齒輪(未在圖3中示出)嚙合。齒條302具有齒條齒，小齒輪具有小齒輪齒。齒條302與小齒輪嚙合，使得齒條齒與小齒輪齒相嚙合。小齒輪的轉(zhuǎn)動使得齒條302在直線方向上運(yùn)動。齒條302通過偏置板304連接到拉桿112上，偏置板304將齒條軸線312和拉桿軸線314偏置。偏置量基于預(yù)定值。確定該預(yù)定值的參數(shù)包括但不限于齒條302的長度、肋片308和310的長度、懸架部件的外形尺寸以及作用在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102上的反作用力。該偏置量的示例值為25mm。偏置板304通過球窩接頭306連接到拉桿112的第一端。波紋管114封裝所述偏置板304和球窩接頭306。拉桿112的第二端連接到車輪122。齒條302在直線方向上的運(yùn)動引起拉桿112運(yùn)動，從而使車輪122轉(zhuǎn)向。
在本發(fā)明的實施例中，所述偏置會使得扭轉(zhuǎn)力和彎曲力作用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102上。在本發(fā)明的另一實施例中，車輛載荷影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102。為了平衡轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102上的扭轉(zhuǎn)和彎曲載荷以及車輛載荷，將肋片附連到齒條302上。在本發(fā)明的實施例中，肋片308和310附連到齒條302。齒條行程是齒條302在一個方向上行進(jìn)的總長度。齒條偏置量為齒條軸線312和拉桿軸線314之間的偏置量。肋片與齒條302一起運(yùn)動。通過與肋片一起安裝至少一個軸承來使肋片的運(yùn)動平穩(wěn)并對該運(yùn)動進(jìn)行控制(軸承未在圖3中示出)。肋片的外形尺寸基于預(yù)定參數(shù)。該外形尺寸的示例包括但不限于長度、橫截面積和表面接觸面積。在本發(fā)明的實施例中，表面接觸是肋片、至少一個軸承和殼體110內(nèi)存在的至少一個槽之間的接觸。預(yù)定參數(shù)的示例包括但不限于齒條行程、齒條偏置量、車輛產(chǎn)生的載荷、反作用力以及扭轉(zhuǎn)和彎曲載荷。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的除去了殼體110和波紋管114的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102。示出的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102包括至少一個諸如肋片308和310的肋片和至少一個諸如軸承402和404的軸承。軸承402和404分別為肋片308和310提供滑動路徑，從而確保肋片的運(yùn)動平穩(wěn)且受控。軸承類型的示例包括但不限于滾珠軸承、滾柱軸承和圓錐滾柱軸承以及非滾柱軸承。所述至少一個軸承的外形尺寸(諸如軸承長度)基于肋片長度、所述至少一個軸承的材料、齒條行程以及扭轉(zhuǎn)和彎曲載荷中的一個或多個。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的除去了殼體110第一端的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)102。該圖示出了從殼體110的第一端露出的肋片308和310以及齒條302。肋片308和310分別在軸承402和404中滑動。殼體110具有至少一個槽，所述至少一個槽圍繞諸如軸承402和404的至少一個軸承。在本發(fā)明的實施例中，該槽為圍繞軸承402和404的U形槽502。在本發(fā)明的實施例中，該U形槽502可加工于殼體110的第一端上。U形槽502的外形尺寸可以根據(jù)肋片的尺寸、軸承的尺寸、軸承的類型等等而定。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的殼體110。殼體110包括處于其第一端的U形槽502和齒條腔602。U形槽502從軸承402的第一側(cè)為軸承402提供支撐。軸承402的第二側(cè)形成肋片308的滑動路徑。同樣，U形槽502支撐軸承404的第一側(cè)。軸承404的第二側(cè)形成肋片310的滑動路徑。肋片308和310在滑動路徑上做直線運(yùn)動。齒條302位于殼體110內(nèi)呈現(xiàn)的齒條腔602中。齒條腔602的形狀和尺寸取決于齒條302以及肋片308和310的外形尺寸。在本發(fā)明的實施例中，齒條腔602具有圓形形狀。
本發(fā)明的各種實施例還說明了一種用于車輛轉(zhuǎn)向輪的齒輪齒條組件。該齒輪齒條組件包括齒條和小齒輪。該齒條具有齒條軸線。該小齒輪與齒條嚙合，使得小齒輪的轉(zhuǎn)動驅(qū)動齒條在直線方向上運(yùn)動。而且，該齒條包括兩個拉桿，各拉桿具有拉桿軸線。兩個拉桿中的每個拉桿都附連到齒條，使得拉桿軸線與齒條軸線偏置。該齒輪齒條組件能夠用作車輛中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以控制車輛的運(yùn)動。
本發(fā)明中描述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括齒輪齒條組件。使用該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，它提供了一種在發(fā)動機(jī)艙中將懸架部件相對于發(fā)動機(jī)和傳動部件進(jìn)行安裝的新選擇。偏置的拉桿在定位齒條和小齒輪時提供了附加撓性。通過在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中相對于齒條偏置拉桿的方式能夠提供緊湊的組裝。該拉桿可基于在發(fā)動機(jī)艙中獲得最大幾何效益而定向。發(fā)動機(jī)艙中的緊湊安裝使得車輛距離地面的高度減小。此外，本發(fā)明中提供的用于安裝車輛部件的新選擇還提供了將小直徑車輪安裝到車輛上的選擇。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括齒條，其具有齒條軸線；小齒輪，其與所述齒條嚙合，使得小齒輪的轉(zhuǎn)動驅(qū)動齒條在直線方向上運(yùn)動；以及兩個拉桿，這兩個拉桿中的每個拉桿具有相對于所述齒條軸線偏置的拉桿軸線，這兩個拉桿中的每個拉桿包括連接到所述齒條的第一端和連接到車輪的第二端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，還包括至少一個肋片，該至少一個肋片為齒輪齒條組件提供穩(wěn)定性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，還包括至少一個軸承，該至少一個軸承為所述至少一個肋片提供滑動路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，所述至少一個軸承的外形尺寸基于所述至少一個肋片的長度、所述至少一個軸承的材料、齒條行程以及由于所述偏置引起的扭轉(zhuǎn)和彎曲載荷中的一個或多個。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，還包括殼體，該殼體封裝所述齒條、所述小齒輪以及所述至少一個軸承。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，所述殼體包括至少一個槽，該至少一個槽圍繞所述至少一個軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，所述至少一個肋片的外形尺寸基于預(yù)定參數(shù)，所述預(yù)定參數(shù)選自包括齒條行程、齒條偏置量、車輛產(chǎn)生的載荷、反作用力以及由于所述偏置引起的扭轉(zhuǎn)和彎曲載荷的組。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，還包括偏置板，該偏置板將拉桿連接到齒條，該偏置板還提供所述拉桿軸線相對于所述齒條軸線的偏置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，所述偏置板包括球窩接頭，該球窩接頭將所述偏置板和所述拉桿的第一端相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，還包括兩個波紋管，各波紋管封裝所述偏置板。
11.一種齒輪齒條組件，包括具有齒條軸線的齒條，該齒條包括兩個拉桿，這兩個拉桿中的每個拉桿均具有相對于所述齒條軸線偏置的拉桿軸線；和小齒輪，該小齒輪與所述齒條嚙合，使得小齒輪的轉(zhuǎn)動驅(qū)動齒條在直線方向上運(yùn)動。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的齒輪齒條組件，還包括至少一個肋片，該至少一個肋片為所述齒輪齒條組件提供穩(wěn)定性；以及至少一個軸承，該至少一個軸承為所述至少一個肋片提供滑動路徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的齒輪齒條組件，其中，所述至少一個肋片附連到所述齒條。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的齒輪齒條組件，還包括殼體，該殼體封裝所述齒條、所述小齒輪以及所述至少一個軸承。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的齒輪齒條組件，其中，所述殼體包括至少一個槽，該至少一個槽圍繞所述至少一個軸承。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的齒輪齒條組件，其中，所述至少一個肋片的外形尺寸基于預(yù)定參數(shù)，所述預(yù)定參數(shù)選自包括齒條行程、齒條偏置量、由車輛產(chǎn)生的作用于所述齒輪齒條組件上的外部載荷、反作用力以及由于所述偏置引起的扭轉(zhuǎn)和彎曲載荷的組。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的齒輪齒條組件，還包括偏置板，該偏置板將拉桿連接到所述齒條，該偏置板還提供拉桿軸線相對于所述齒條軸線的偏置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的齒輪齒條組件，其中，所述偏置板包括球窩接頭，該球窩接頭將所述偏置板和所述拉桿的第一端相連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的齒輪齒條組件，還包括兩個波紋管，每個波紋管都封裝所述偏置板。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的齒輪齒條組件，其中，所述齒輪齒條組件用作車輛中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包括齒條和小齒輪以及兩個拉桿的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該齒條具有齒條軸線，兩個拉桿中的每個拉桿都具有拉桿軸線。齒條與小齒輪嚙合，使得小齒輪的轉(zhuǎn)動驅(qū)動齒條在直線方向上運(yùn)動。兩個拉桿中的每個拉桿都具有連接到齒條的第一端，使得拉桿軸線偏置于齒條軸線。此外，兩個拉桿中的每個拉桿均具有連接到車輛車輪的第二端。
文檔編號B62D3/12GK101066681SQ200710103018
公開日2007年11月7日 申請日期2007年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月4日
發(fā)明者阿德里安·萬·坎彭豪特, 斯瓦沃米爾·J·赫爾曼, 約翰·O·亨貝謝 申請人:戴姆勒-克萊斯勒公司