專利名稱：汽車轉(zhuǎn)向器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械式汽車轉(zhuǎn)向器。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)向器是汽車上的重要總成之一，它的主要作用是改變或者保持汽車的行駛方向，其性 能好壞更是衡量汽車操控穩(wěn)定性的重要標(biāo)志之一。目前實(shí)際中采用的主要結(jié)構(gòu)形式有循環(huán)球 式和齒輪齒條式，而齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器更是由于結(jié)構(gòu)簡單、輕巧，操縱靈敏性高，在各類輕
型客(貨)車、轎車、suv等類型的汽車中得到了廣泛的應(yīng)用。通常，汽車向左轉(zhuǎn)彎時(shí)，其
處于左側(cè)的轉(zhuǎn)向車輪稱之為內(nèi)輪，處于右側(cè)的轉(zhuǎn)向車輪稱之為外輪；相應(yīng)的，汽車在向右轉(zhuǎn) 彎時(shí)，其處于右側(cè)的轉(zhuǎn)向車輪稱之為內(nèi)輪，處于左側(cè)的轉(zhuǎn)向車輪稱之為外輪。理論上，為了 使得汽車轉(zhuǎn)向時(shí)的所有車輪均做純滾動(dòng)，不發(fā)生額外的磨損，內(nèi)輪、外輪、兩后輪三者的中
心延長線必須相交于一點(diǎn)(如圖2所示)，為此，內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角應(yīng)該是不相同的，它們
必須實(shí)時(shí)地滿足阿克曼曲線(如圖l所示)。但是現(xiàn)有的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器(包括轉(zhuǎn)向拉桿) 和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器均不能使得汽車轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角滿足阿克曼曲線，那么汽車轉(zhuǎn) 向時(shí)就有某個(gè)或者某幾個(gè)車輪處于邊滾動(dòng)邊滑動(dòng)的狀態(tài)，這樣必然加速了輪胎的磨損，使輪 胎的壽命大大降低。還有，要使得目前汽車轉(zhuǎn)向器滿足變傳動(dòng)比的要求比較困難，就是當(dāng)汽
車小角度轉(zhuǎn)向時(shí)，傳動(dòng)比要小一些，汽車的轉(zhuǎn)向靈敏度要大一些；當(dāng)汽車大角度轉(zhuǎn)向時(shí)，傳 動(dòng)比要大一些，方向盤操縱力要小一些。
但是現(xiàn)有的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器(包括轉(zhuǎn)向拉桿)和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器均不能使得汽車轉(zhuǎn)向 時(shí)內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角滿足阿克曼曲線，那么汽車轉(zhuǎn)向時(shí)就有某個(gè)或者某幾個(gè)車輪處于邊滾 動(dòng)邊滑動(dòng)的狀態(tài)，這樣必然加速了輪胎的磨損，使輪胎的壽命大大降低。
還有，為了提高汽車高速時(shí)的操控穩(wěn)定性和安全性，希望汽車轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比(相當(dāng)于 方向盤的轉(zhuǎn)角與車輪轉(zhuǎn)向角度的比值)是可變的。具體說，就是當(dāng)汽車小角度轉(zhuǎn)向時(shí)，傳動(dòng) 比要小一些，汽車的轉(zhuǎn)向靈敏度要大一些；當(dāng)汽車大角度轉(zhuǎn)向時(shí)，傳動(dòng)比要大一些，汽車的 轉(zhuǎn)向靈敏度要小一些，方向盤操縱力要小一些。但是這樣就會(huì)使齒條的加工難度變大，所以 在齒輪齒條轉(zhuǎn)向器中應(yīng)用不多，在循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中也不常見。
現(xiàn)有齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡圖如圖3和圖4所示主要由左轉(zhuǎn)向拉桿104、左防塵套 106、轉(zhuǎn)向輸入軸107 (可與小齒輪116加工為一體)、轉(zhuǎn)向器殼體108、右防塵套109、右轉(zhuǎn)向拉桿111、齒條115、小齒輪116等零件組成。左轉(zhuǎn)向拉桿104的一端連接球頭銷103，另 一端連接球頭105。右轉(zhuǎn)向拉桿111的一端連接球頭銷112，另一端連接球頭110。
左轉(zhuǎn)向拉桿104的左端與左轉(zhuǎn)向節(jié)102用球頭銷103鉸接，右端與齒條115用球頭105 鉸接。左防塵套106左端和左轉(zhuǎn)向拉桿104連接，左防塵套106的右端和轉(zhuǎn)向器殼體108連 接。轉(zhuǎn)向輸入軸107與小齒輪116固定連接并裝入轉(zhuǎn)向器殼體108中，齒條115穿過轉(zhuǎn)向器 殼體108并與小齒輪116嚙合。轉(zhuǎn)向器殼體108與副車架或車身固定連接(圖中未畫出副車 架與車身)。右防塵套109的左端和轉(zhuǎn)向器殼體108固定連接，右防塵套109的右端和右轉(zhuǎn)向 拉桿lll固定連接。右轉(zhuǎn)向拉桿111的左端與齒條115用球頭110鉸接，右端與右轉(zhuǎn)向節(jié)113 用球頭銷112鉸接。
工作原理如圖5所示當(dāng)汽車向左轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)向輸入軸107和小齒輪116接受來自經(jīng)過 轉(zhuǎn)向管柱傳來的方向盤操縱力，此操縱力驅(qū)動(dòng)小齒輪116逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，小齒輪116驅(qū)動(dòng)齒條 115向右運(yùn)動(dòng)，齒條115帶動(dòng)左轉(zhuǎn)向拉桿104向右運(yùn)動(dòng)，從而左轉(zhuǎn)向拉桿104帶動(dòng)左轉(zhuǎn)向節(jié) 102繞主銷101逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，同樣地，齒條115帶動(dòng)右轉(zhuǎn)向拉桿111向右運(yùn)動(dòng)，從而 右轉(zhuǎn)向拉桿111帶動(dòng)右轉(zhuǎn)向節(jié)113繞主銷114逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。這樣，就使得固定連接于 左、右轉(zhuǎn)向節(jié)102、 113的左、右車輪(圖中未畫出車輪)繞著主銷101、 114向左旋轉(zhuǎn)一個(gè) 角度，完成了汽車左轉(zhuǎn)彎的操作。汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，各個(gè)零件的運(yùn)動(dòng)情況正好與作轉(zhuǎn)彎時(shí)完全 相反。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新型汽車轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以使汽車轉(zhuǎn)向時(shí) 的車輪轉(zhuǎn)角滿足阿克曼曲線。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案 一種汽車轉(zhuǎn)向器，包括左、右轉(zhuǎn)向拉桿、轉(zhuǎn)向器殼體、轉(zhuǎn)向 輸入軸和固連在轉(zhuǎn)向輸入軸上的小齒輪，還包括 一凸輪，凸輪中央設(shè)有一與所述小齒輪嚙 合的內(nèi)齒圈，內(nèi)齒圈的中心可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在所述轉(zhuǎn)向器殼體上，內(nèi)齒圈的外圍設(shè)有一段左側(cè) 曲線槽和一段右側(cè)曲線槽； 一根左推桿，左推桿的一端設(shè)有左銷軸，左銷軸插入左側(cè)曲線槽 內(nèi)，左推桿的另一端與左轉(zhuǎn)向拉桿相鉸接； 一根右推桿，右推桿的一端設(shè)有右銷軸，右銷軸 插入右側(cè)曲線槽內(nèi)，右推桿的另一端與右轉(zhuǎn)向拉桿相鉸接。
優(yōu)選地，所述左側(cè)曲線槽和右側(cè)曲線槽關(guān)于一個(gè)中心平面左右對稱。 優(yōu)選地，所述左側(cè)曲線槽和右側(cè)曲線槽相互連接，組成一環(huán)形槽。
優(yōu)選地，左推桿與左轉(zhuǎn)向拉桿通過球頭相鉸接；右推桿與右轉(zhuǎn)向拉桿通過球頭相鉸接。優(yōu)選地，所述左側(cè)曲線槽和右側(cè)曲線槽互不相連，為兩個(gè)獨(dú)立的半環(huán)形槽。 本發(fā)明采用了小齒輪-內(nèi)齒圈機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪上具有不規(guī)則的曲線凹槽，該曲線凹 槽的形狀根據(jù)滿足內(nèi)、外側(cè)車輪轉(zhuǎn)角角度關(guān)系的阿克曼曲線設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)向器工作，小齒輪帶動(dòng) 內(nèi)齒圈，繼而帶動(dòng)凸輪運(yùn)動(dòng)，軸銷在凹槽內(nèi)沿著凹槽的軌跡移動(dòng)，帶動(dòng)拉桿機(jī)構(gòu)一起運(yùn)動(dòng)， 就實(shí)現(xiàn)了車輪轉(zhuǎn)向，且左右轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)角符合阿克曼曲線，均做純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，減少了輪胎 在轉(zhuǎn)向時(shí)的非正常磨損，使得輪胎壽命大大提高。并且，只要合理地設(shè)計(jì)曲線凹槽的形狀， 就可以使轉(zhuǎn)向器也能夠?qū)崿F(xiàn)可變傳動(dòng)比，當(dāng)汽車小角度轉(zhuǎn)向時(shí)，傳動(dòng)比要小一些，汽車的轉(zhuǎn) 向靈敏度要大一些；當(dāng)汽車大角度轉(zhuǎn)向時(shí)，傳動(dòng)比要大一些，汽車的轉(zhuǎn)向靈敏度要小一些， 操縱力小一些，從而提高了汽車行駛時(shí)的操控穩(wěn)定性與安全性。


圖l是現(xiàn)有轉(zhuǎn)向器的車輪轉(zhuǎn)角曲線與理論轉(zhuǎn)角曲線(阿克曼曲線)的對比示意圖。
圖2是汽車轉(zhuǎn)向原理示意圖。
圖3是現(xiàn)有齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器主視圖。
圖4是現(xiàn)有齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器俯視圖。
圖5是現(xiàn)有齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器工作時(shí)的示意圖。
圖6是本發(fā)明一種汽車轉(zhuǎn)向器的示意圖。
圖7是圖6中凸輪安裝部位的局部放大圖。
圖8是圖7中沿A-A向的局部剖視圖。
圖9是本發(fā)明轉(zhuǎn)向器工作時(shí)的示意圖。
圖10是本發(fā)明中的左推桿21和左銷軸20的裝配示意圖。
圖11是本發(fā)明中的凸輪17的三維示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡圖如圖6所示主要包括左轉(zhuǎn)向節(jié)2、左轉(zhuǎn)向拉桿4、左防塵套6、左推 桿21、左銷軸20、軸7、轉(zhuǎn)向器殼體8、右銷軸16、右推桿15、右防塵套9、右轉(zhuǎn)向拉桿11、 右轉(zhuǎn)向節(jié)13、凸輪17 (包括內(nèi)齒圈23)、轉(zhuǎn)向輸入軸18 (可與小齒輪19加工為一體)、小齒 輪19等零件組成。
結(jié)合圖6、圖7、圖8、圖ll，凸輪17的中心加工形成內(nèi)齒圈23，與小齒輪19嚙合，內(nèi)齒圈的中心通過軸7可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在轉(zhuǎn)向器殼體8上。凸輪17的端面上、在內(nèi)齒圈23的外 圍刻有一圈環(huán)形凹槽22，它包括一段左側(cè)曲線槽221和一段右側(cè)曲線槽222 (如圖7所示)， 左側(cè)曲線槽221和右側(cè)曲線槽222關(guān)于一個(gè)中心平面B左右對稱。凹槽22對于本發(fā)明非常關(guān) 鍵，實(shí)際上轉(zhuǎn)向器能否使得左右轉(zhuǎn)向車輪在轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)角滿足阿克曼曲線和實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向器的的 變傳動(dòng)比要求，完全是靠凹槽22的軌跡曲線(也就是左側(cè)曲線槽221和右側(cè)曲線槽222的形 狀)決定的。
左轉(zhuǎn)向拉桿4的一端通過球頭銷3與左轉(zhuǎn)向節(jié)2連接，另一端通過球頭5與左推桿21連 接。右轉(zhuǎn)向拉桿11的一端通過球頭銷12與右轉(zhuǎn)向節(jié)13連接，另一端通過球頭10與右推桿 15連接。左防塵套6左端和左轉(zhuǎn)向拉桿4固定連接，左防塵套6的右端和轉(zhuǎn)向器殼體8固定 連接。軸7與凸輪17固定連接并裝入轉(zhuǎn)向器殼體8中，凸輪17可繞軸7轉(zhuǎn)動(dòng)。左銷軸20固 定在左推桿21的右端，見圖10，左推桿21的右端插入轉(zhuǎn)向器殼體8內(nèi)，左銷軸20插入凸輪 的左側(cè)曲線槽221內(nèi)，并可以沿左側(cè)曲線槽221的曲線軌跡滑動(dòng)。相應(yīng)地，右銷軸16固定在 右推桿15的左端，右推桿15的左端插入轉(zhuǎn)向器殼體8內(nèi)，右銷軸16插入凸輪的右側(cè)曲線槽 222內(nèi)，并可以沿右側(cè)曲線槽222的曲線軌跡滑動(dòng)。轉(zhuǎn)向器殼體8與副車架或車身(圖中未示 出)固定連接。右防塵套9的左端和轉(zhuǎn)向器殼體8固定連接，右防塵套9的右端和右轉(zhuǎn)向拉 桿11固定連接。轉(zhuǎn)向輸入軸18和小齒輪19固定連接并裝入轉(zhuǎn)向器殼體8中，小齒輪19與 凸輪17中的內(nèi)齒圈23嚙合。圖中為了明了清晰，略去了軸承、螺栓螺母、左、右推桿的導(dǎo) 向套和密封圈等零件。所述的左、右防塵套6、 9的材料可以為橡膠、塑料、熱塑性彈性體等 彈性材料，其它零件的材料不做限制，可以用鋼鐵、鋁等金屬材料制作，也可以是陶瓷等非 金屬材料，只要能夠滿足功能要求即可。文中所述的"固定連接(或固連)"方式不做限制， 可以為螺紋連接、焊接、鉚接、粘合等方式。
本發(fā)明的工作原理如圖9所示當(dāng)汽車向左轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)向輸入軸18和小齒輪19接受來 自經(jīng)過轉(zhuǎn)向管柱傳來的方向盤操縱力，此操縱力驅(qū)動(dòng)小齒輪19逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，小齒輪19驅(qū)動(dòng) 凸輪17逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，凸輪17上的左側(cè)曲線槽221在與左銷軸20相對滑動(dòng)的過程中拉動(dòng)左推 桿21向右運(yùn)動(dòng)，從而左轉(zhuǎn)向拉桿4帶動(dòng)左轉(zhuǎn)向節(jié)2繞主銷1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度；同時(shí)，右 側(cè)曲線槽222在與右銷軸16相對滑動(dòng)的過程中推動(dòng)右推桿15向右運(yùn)動(dòng)，從而右轉(zhuǎn)向拉桿11 蒂動(dòng)右轉(zhuǎn)向節(jié)13繞主銷14也逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。這樣，就使得固定連接于左、右轉(zhuǎn)向節(jié)2、 13上的左、右轉(zhuǎn)向車輪(圖中未畫出車輪)繞著主銷l、 14向左旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，完成了汽車 左轉(zhuǎn)彎的操作。汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)，各個(gè)零件的運(yùn)動(dòng)情況正好與左轉(zhuǎn)彎時(shí)完全相反。
根據(jù)左、右輪轉(zhuǎn)角關(guān)系設(shè)計(jì)本轉(zhuǎn)向器中凸輪17上左側(cè)曲線槽221和右側(cè)曲線槽222的形狀，就能使得左、右轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)角實(shí)時(shí)地滿足阿克曼曲線，使汽車轉(zhuǎn)向時(shí)每個(gè)車輪均做純 滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，輪胎壽命大大提高。并且轉(zhuǎn)向器也能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)汽車小角度轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比要 小一些，汽車的轉(zhuǎn)向靈敏度要大一些，當(dāng)汽車大角度轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比要大一些，操縱力 小一些這一變傳動(dòng)比要求，提高了汽車行駛時(shí)的操控穩(wěn)定性與安全性。
本發(fā)明的汽車轉(zhuǎn)向器之所以能夠?qū)崿F(xiàn)左、右轉(zhuǎn)向車輪在轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)角滿足阿克曼曲線(從 而提高輪胎的使用壽命)，還能滿足轉(zhuǎn)向器的的變傳動(dòng)比要求，是因?yàn)楸景l(fā)明利用了凸輪上的 曲線槽來控制左、右推桿的運(yùn)動(dòng)距離，進(jìn)而控制左、右車輪的轉(zhuǎn)向角度。而眾所周知，凸輪 機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)任意軌跡的運(yùn)動(dòng)曲線，因此總能夠設(shè)計(jì)出一個(gè)凸輪，利用凸輪上的曲線槽形狀 配上合適的推桿機(jī)構(gòu)，使得左右轉(zhuǎn)向車輪在轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)角」下好滿足阿克曼曲線(從而提高輪 胎的使用壽命)，還能滿足轉(zhuǎn)向器的的變傳動(dòng)比要求。
在本實(shí)施例中，左側(cè)曲線槽221和右側(cè)曲線槽222相互連接構(gòu)成了一個(gè)封閉的環(huán)形槽。 但可以很容易地理解，在左側(cè)曲線槽221和右側(cè)曲線槽222不是相互封閉的情況下，只要合 理設(shè)計(jì)它們的形狀，也可以使左、右車輪在轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)角正好滿足阿克曼曲線，也可以實(shí)施 本發(fā)明。
本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于各類汽車，而且可以應(yīng)用于各類工程車輛、拖拉機(jī)等。
權(quán)利要求
1. 一種汽車轉(zhuǎn)向器，包括左、右轉(zhuǎn)向拉桿、轉(zhuǎn)向器殼體、轉(zhuǎn)向輸入軸和固連在轉(zhuǎn)向輸入軸上的小齒輪，其特征是還包括一凸輪，凸輪中央設(shè)有一與所述小齒輪嚙合的內(nèi)齒圈，內(nèi)齒圈的中心可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在所述轉(zhuǎn)向器殼體上，內(nèi)齒圈的外圍設(shè)有一段左側(cè)曲線槽和一段右側(cè)曲線槽；一根左推桿，左推桿的一端設(shè)有左銷軸，左銷軸插入左側(cè)曲線槽內(nèi)，左推桿的另一端與左轉(zhuǎn)向拉桿相鉸接；一根右推桿，右推桿的一端設(shè)有右銷軸，右銷軸插入右側(cè)曲線槽內(nèi)，右推桿的另一端與右轉(zhuǎn)向拉桿相鉸接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車轉(zhuǎn)向器，其特征是所述左側(cè)曲線槽和右側(cè)曲線槽關(guān)于一個(gè)中 心平面左右對稱。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車轉(zhuǎn)向器，其特征是所述左側(cè)曲線槽和右側(cè)曲線槽相互連接， 組成一環(huán)形槽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車轉(zhuǎn)向器，其特征是左推桿與左轉(zhuǎn)向拉桿通過球頭相鉸接；右 推桿與右轉(zhuǎn)向拉桿通過球頭相鉸接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車轉(zhuǎn)向器，其特征是所述左側(cè)曲線槽和右側(cè)曲線槽互不相連， 為兩個(gè)獨(dú)立的半環(huán)形槽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車轉(zhuǎn)向器。包括左、右轉(zhuǎn)向拉桿、轉(zhuǎn)向器殼體、轉(zhuǎn)向輸入軸和小齒輪、左推桿、右推桿及一凸輪，凸輪中央設(shè)有一與小齒輪嚙合的內(nèi)齒圈，內(nèi)齒圈的中心可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在轉(zhuǎn)向器殼體上，內(nèi)齒圈的外圍設(shè)有一段左側(cè)曲線槽和一段右側(cè)曲線槽；左推桿的一端設(shè)有左銷軸，左銷軸插入左側(cè)曲線槽內(nèi)，左推桿的另一端與左轉(zhuǎn)向拉桿相鉸接；右推桿的一端設(shè)有右銷軸，右銷軸插入右側(cè)曲線槽內(nèi)，右推桿的另一端與右轉(zhuǎn)向拉桿相鉸接。本發(fā)明運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)，使得左、右轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)角實(shí)時(shí)地滿足阿克曼曲線，使汽車轉(zhuǎn)向時(shí)每個(gè)車輪均做純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，減少了輪胎在轉(zhuǎn)向時(shí)的非正常磨損，使得輪胎壽命大大提高。并且也能夠?qū)崿F(xiàn)可變傳動(dòng)比，提高了操控穩(wěn)定性與安全性。
文檔編號B62D3/02GK101417669SQ20081020388
公開日2009年4月29日 申請日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者平 張 申請人:上海汽車集團(tuán)股份有限公司