CN110979447A - 带直拉杆的转向*** - Google Patents

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CN110979447A CN201910950839.4A CN201910950839A CN110979447A CN 110979447 A CN110979447 A CN 110979447A CN 201910950839 A CN201910950839 A CN 201910950839A CN 110979447 A CN110979447 A CN 110979447A
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克里斯多夫·塞尔斯
约翰·韦斯利·史坦利
维贾伊·波克尔
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Abstract

本公开提供了“带直拉杆的转向***”。一种转向***包括安装支架、从可旋转地联接到所述安装支架的第一端伸长到第二端的直拉杆、可旋转地联接到所述第二端的转向臂、以及可旋转地联接到所述直拉杆的伸缩轴。所述直拉杆包括壳体和能够在所述壳体中滑动的齿条。所述伸缩轴可操作地联接到所述直拉杆，以在所述伸缩轴旋转时使所述齿条相对于所述壳体滑动。

Description

带直拉杆的转向***
技术领域
本公开总体上涉及车辆转向***。
背景技术
车辆包括控制车轮转向的转向***。传统的转向***包括带或不带电动助力转向的齿轮齿条***、循环滚珠螺母转向***和线控转向***。转向***可以包括与车辆计算机和/或人类驾驶员通信并接收来自车辆计算机和/或人类驾驶员的输入的电子控制单元(ECU)等。人类驾驶员可以经由例如方向盘来控制转向***。
发明内容
一种转向***包括安装支架、从可旋转地联接到所述安装支架的第一端伸长到第二端的直拉杆、可旋转地联接到所述第二端的转向臂、以及可旋转地联接到所述直拉杆的伸缩轴。所述直拉杆包括壳体和可在壳体中滑动的齿条。所述伸缩轴可操作地联接到直拉杆，以在伸缩轴旋转时使齿条相对于壳体滑动。
所述转向***还可以包括转向轴，所述转向轴联接到伸缩轴并且可与伸缩轴一起旋转。所述转向轴可以相对于安装支架平移固定。
所述转向***还可以包括转向轴支架，所述转向轴支架固定转向轴相对于安装支架的位置。
所述转向***还可以包括相对于转向轴固定的方向盘。
所述转向***还可以包括小齿轮，所述小齿轮可与伸缩轴一起旋转并与齿条啮合。
所述转向***还可以包括电动线性致动器，所述电动线性致动器固定到壳体并且可驱动地联接到齿条。所述线性致动器可以包括滚珠螺杆。
所述线性致动器可以包括固定到壳体的电动马达。
所述转向***还可以包括包含两个导轨的底盘，并且安装支架可以安装到所述导轨中的一个。所述转向***还可以包括可由转向臂转动的车轮，以及可旋转地联接到底盘并支撑车轮的实心车桥。
所述导轨可以包括第一导轨和第二导轨，所述安装支架可以安装到所述第一导轨，所述转向臂距离所述第二导轨可以比距离所述第一导轨更近，并且所述伸缩轴距离所述第一导轨可以比距离所述第二导轨更近。所述转向***还可以包括小齿轮，所述小齿轮可与所述伸缩轴一起旋转并与所述齿条啮合，并且所述小齿轮距离所述第一导轨可以比距离所述第二导轨更近。
所述转向臂可以是第二转向臂，所述转向***还可以包括可旋转地联接到第二转向臂的交叉连杆，以及可旋转地联接到交叉连杆的第一转向臂。
壳体和齿条中的一者可以包括直拉杆的第一端，而壳体和齿条中的另一者可以包括直拉杆的第二端。
一种车辆，包括安装支架、从可旋转地联接到安装支架的第一端伸长到第二端的直拉杆、可旋转地联接到第二端的转向臂、可旋转地联接到直拉杆的伸缩轴、可与伸缩轴一起旋转的转向轴、固定转向轴相对于安装支架的位置的转向轴支架、以及相对于转向轴固定的方向盘。
附图说明
图1是车辆底盘和转向***的透视图。
图2是图1的车辆底盘和转向***的仰视透视图。
图3是图1的车辆底盘和转向***的俯视图。
图4是图1的车辆底盘和转向***的仰视图。
图5是图1的转向***的直拉杆的横截面图。
具体实施方式
参考附图，用于车辆30的转向***32包括安装支架34、从可旋转地联接到安装支架34的第一端38伸长到第二端40的直拉杆36、可旋转地联接到第二端40的第二转向臂42和可旋转地联接到直拉杆36的伸缩轴44。直拉杆36包括壳体46和可在壳体46中滑动的齿条48。伸缩轴44可操作地联接到直拉杆36，以在伸缩轴44旋转时使齿条48相对于壳体46滑动。
转向***32可以在具有实心车桥64和/或车身车架分离式构造的车辆30中提供方便的包装。转向***32的运动与其他部件诸如与潘哈杆(panhard rod)70很好地配合并且向其提供平滑的悬架运动，所述潘哈杆70通常用于具有实心车桥64的车辆30。转向***32可以提供低顺应性。转向***32与电动助力转向很好地结合。
参考图1-图4，车辆30可以是任何乘用或商用汽车，诸如轿车、卡车、运动型多用途车、交叉型汽车、货车、小型货车、出租车、公共汽车等。车辆30可以包括左侧50和右侧52，左侧50和右侧52通过纵向和竖直延伸穿过车辆30的中部的平面P彼此分开，如图3和图4中最佳所示。下面描述为位于左侧50或右侧52的部件可以全部翻转到另一侧，例如，对于在通常在道路的左侧而不是右侧行驶的国家中销售的车辆30。
车辆30包括底盘54。车辆30可以具有车身车架分离式构造，其中底盘54支撑车身(未示出)，车身是与底盘54分开的部件，如图中所示。车辆30可以替代地具有一体式构造，其中车辆30的底盘54和车身为单个部件。底盘54和车身可以由任何合适的材料形成，例如钢、铝等。
底盘54包括两个导轨56、58，即，第一导轨56和第二导轨58。第一导轨56和第二导轨58沿着车辆30纵向伸长。第一导轨56可以沿着车辆30的左侧50延伸，并且第二导轨58可以沿着车辆30的右侧52延伸，如图中所示，或者反之亦然。车桥横梁60和前横梁62从第一导轨56横向伸长到第二导轨58。车桥横梁60可以定位在车桥64正上方。前横梁62位于车桥横梁60的前方。横梁60、62可以通过紧固件、焊接等附接到导轨56、58。
车桥64可旋转地联接到底盘54。车桥64是圆柱形的并且相对于底盘54横向伸长。车桥64可以是实心车桥，即，相同的车桥64可驱动地联接到车辆30的左侧50的第一车轮66和车辆30的右侧52的对应的第二车轮68。车桥64支撑车轮66、68。
潘哈杆70联接到底盘54并从底盘54伸长到车桥64。潘哈杆70为车桥64提供相对于底盘54的横向稳定性。潘哈杆70可以在车辆30的左侧50可旋转地附接到底盘54，即，距离第一导轨56比距离第二导轨58更近，并且潘哈杆70可以在车辆30的右侧52可旋转地附接到车桥64，即，距离第二导轨58比距离第一导轨56更近，如图所示，或反之亦然。
第一车轮66可旋转地联接到第一转向节72，而第二车轮68可旋转地联接到第二转向节74。第一转向节72可旋转地联接到车桥64，以在第一转向节-车桥接头76处围绕基本竖直的轴线V1旋转。第二转向节74可旋转地联接到车桥64，以在第二转向节-车桥接头78处围绕基本竖直的轴线V2旋转。第一转向节72包括从第一转向节-车桥接头76延伸到第一转向节-交叉接头82的第一转向臂80，并且第二转向节74包括从第二转向节-车桥接头78延伸到第二转向节-交叉接头84的第二转向臂42。
悬架总成86从第一转向节72和第二转向节74中的每一者延伸到底盘54。悬架总成86吸收并抑制从车轮66、68到底盘54的冲击和振动。悬架总成86允许车桥64相对于底盘54竖直移动。悬架总成86可以是用于实心车桥设计的任何合适类型，例如，四连杆、三连杆、板簧、半径臂等。
交叉连杆88在第一转向节-交叉接头82和第二转向节-交叉接头84处可旋转地联接到第一转向臂80和第二转向臂42。替代地，交叉连杆88可以可旋转地联接到直拉杆36而不是联接到第二转向臂42。交叉连杆88可相对于第一转向臂80和相对于第二转向臂42在转向节-交叉接头82、84处围绕基本竖直的轴线V3、V4旋转。交叉连杆88可以具有从第一转向节-交叉接头82到第二转向节-交叉接头84的固定长度。底盘54、第一转向臂80、第二转向臂42和交叉连杆88构成四连杆机构。转向臂42、80中的一者相对于底盘54的旋转引起交叉连杆88的横向运动，这引起转向臂42、80中的另一者相对于底盘54的旋转。
安装支架34安装到第一导轨56。安装支架34可以安装在第一导轨56的内表面上。安装支架34可以附接(例如，紧固、焊接等)到第一导轨56。安装支架34可以设置在车桥横梁60和前横梁62之间。
直拉杆36从第一端38伸长到第二端40。第一端38可旋转地联接到安装支架34。直拉杆36可以在第一端38处相对于安装支架34以一个自由度围绕基本水平的轴线H1旋转。第二端40在转向节-交叉接头处可旋转地联接到第二转向臂42。直拉杆36可以相对于第二转向臂42围绕与交叉连杆88相同的基本竖直的轴线V3旋转。
转向阻尼器90可以可旋转地联接到交叉连杆88和车桥64或底盘54。转向阻尼器90是可伸缩的，即，具有可变长度。转向阻尼器90从变化的长度吸收能量，这可以减少通过转向***32的振荡。替代地，转向阻尼器90可以可旋转地联接到直拉杆36或随着车轮66、68的转动而移动的另一部件而不是联接到交叉连杆88。
稳定杆92在前横梁62下方可旋转地联接到底盘54，并且在左侧50可旋转地联接到车桥64以及在右侧52可旋转地联接到车桥64。稳定杆92包括在前横梁62下方伸长的中间部分以及在左侧50和右侧52从中间部段延伸到车桥64的杠杆臂。稳定杆92可相对于底盘54围绕由稳定杆92的中间部段限定的基本水平的横向轴线H1旋转。稳定杆92可以通过将车轮66、68中的一者的竖直运动传递到车轮66、68中的另一者来减小车辆30的车身侧倾。
伸缩轴44从联接到直拉杆36的第一端94伸长到第二端96。伸缩轴44的第一端94可旋转地联接到直拉杆36。伸缩轴44可相对于直拉杆36围绕由其伸长方向限定的轴线旋转。伸缩轴44是可伸缩的，即，具有可变长度。伸缩轴44可以包括内部部段98和外部部段100，外部部段100围绕内部部段98同心地定位，并且内部部段98可在外部部段100内滑动。
转向轴102联接到伸缩轴44并且可与伸缩轴44一起旋转。伸缩轴44的第二端96可以通过万向接头104(即，限定基本上垂直的旋转轴线的两个铰链的接头)联接到转向轴102。因此，转向轴102围绕其长度的旋转传递到伸缩轴44围绕其长度的旋转。
转向轴102相对于底盘54平移固定，并因此相对于安装支架34平移固定。转向轴支架106附接到底盘54，例如，附接到第一导轨56，并且固定转向轴102相对于底盘54的位置。转向轴支架106允许转向轴102围绕其长度旋转，并防止其他自由度的移动。转向轴支架106可以紧固、焊接至底盘54等，例如至第一导轨56。
方向盘108相对于转向轴102固定。方向盘108允许操作者操纵车辆30。方向盘108可以是可与转向轴102一起旋转的刚性环。
参考图5，直拉杆36包括壳体46、齿条48和小齿轮110。齿条48可在壳体46内滑动，并且壳体46可以阻挡齿条48相对于壳体46的其他自由度。壳体46和齿条48中的一者包括直拉杆36的第一端38，而壳体46和齿条48中的另一者包括直拉杆36的第二端40。如图所示，壳体46包括直拉杆36的第一端38，并且齿条48包括直拉杆36的第二端40。
伸缩轴44可操作地联接到直拉杆36，以在伸缩轴44旋转时使齿条48相对于壳体46滑动。伸缩轴44可以经由小齿轮110可操作地联接到直拉杆36。小齿轮110可以在壳体46内旋转。小齿轮110可以与齿条48啮合，即，可以包括与齿条48的齿轮齿啮合的齿轮齿，将小齿轮110相对于壳体46的旋转运动转换成齿条48相对于壳体46的平移运动。小齿轮110设置在车辆30的左侧50，即，车辆30的与伸缩轴44相同的侧，即，距离第一导轨56比距离第二导轨58更近。
线性致动器112可以固定到壳体46并且可驱动地联接到齿条48。例如，线性致动器112可以包括滚珠螺杆114，即，滚珠轴承通过螺纹轴的运动引起螺纹轴的平移的机构，螺纹轴可以固定到齿条48。线性致动器112可以包括固定到壳体46的电动马达116，例如用于驱动滚珠螺杆114或等效机构。线性致动器112可以提供电动助力转向，即，线性致动器112可以在由方向盘108的运动指示的方向上平移齿条48，使得乘员更容易旋转方向盘108。线性致动器112可以与检测方向盘108或转向轴102的运动的传感器(未示出)(例如旋转编码器、霍尔效应传感器等)通信。
已经以说明性方式描述了本公开，并且应当理解，已经使用的术语旨在本质上是描述性的词语而不是限制性的词语。形容词“第一”和“第二”贯穿本文用作标识符，而并非旨在表示重要性或顺序。如本文使用的“基本上”意指尺寸、持续时间、形状或其他形容词可能由于物理缺陷、电源中断、加工或其他制造的变化等而与所描述的内容略有不同。根据上述教示，本公开的许多修改和变化是可行的，并且可以以不同于具体描述的方式来实践本公开。
根据本发明，提供了一种转向***，其具有：安装支架；从可旋转地联接到安装支架的第一端伸长到第二端的直拉杆，所述直拉杆包括壳体和可在壳体中滑动的齿条；可旋转地联接到第二端的转向臂；以及可旋转地联接到直拉杆的伸缩轴，其中伸缩轴可操作地联接到直拉杆，以在伸缩轴旋转时使齿条相对于壳体滑动。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于转向轴，其联接到伸缩轴并且可与伸缩轴一起旋转。
根据一个实施例，转向轴相对于安装支架平移固定。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于转向轴支架，其固定转向轴相对于安装支架的位置。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于方向盘，其相对于转向轴固定。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于小齿轮，所述小齿轮可与伸缩轴一起旋转并与齿条啮合。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于电动线性致动器，其固定到壳体并可驱动地联接到齿条。
根据一个实施例，线性致动器包括滚珠螺杆。
根据一个实施例，线性致动器包括固定到壳体的电动马达。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于底盘，所述底盘包括两个导轨，其中安装支架安装到所述导轨中的一个。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于可通过转向臂转动的车轮，以及可旋转地联接到底盘并支撑车轮的实心车桥。
根据一个实施例，所述导轨包括第一导轨和第二导轨，所述安装支架安装到第一导轨，转向臂距离第二导轨比距离第一导轨更近，并且伸缩轴距离第一导轨比距离第二导轨更近。
根据一个实施例，上述发明的特征还在于小齿轮，所述小齿轮可与伸缩轴一起旋转并与齿条啮合，其中小齿轮距离第一导轨比距离第二导轨更近。
根据一个实施例，转向臂是第二转向臂，转向***还包括可旋转地联接到第二转向臂的交叉连杆，以及可旋转地联接到交叉连杆的第一转向臂。
根据一个实施例，壳体和齿条中的一者包括直拉杆的第一端，而壳体和齿条中的另一者包括直拉杆的第二端。
根据本发明，提供了一种车辆，其具有：安装支架；从可旋转地联接到安装支架的第一端伸长到第二端的直拉杆；可旋转地联接到第二端的转向臂；可旋转地联接到直拉杆的伸缩轴；可与伸缩轴一起旋转的转向轴；固定转向轴相对于安装支架的位置的转向轴支架；以及相对于转向轴固定的方向盘。

Claims (15)

1.一种转向***，其包括：
安装支架；
从可旋转地联接到所述安装支架的第一端伸长到第二端的直拉杆，所述直拉杆包括壳体和能够在所述壳体中滑动的齿条；
可旋转地联接到所述第二端的转向臂；以及
可旋转地联接到所述直拉杆的伸缩轴，其中所述伸缩轴可操作地联接到所述直拉杆，以在所述伸缩轴旋转时使所述齿条相对于所述壳体滑动。
2.如权利要求1所述的转向***，其还包括小齿轮，所述小齿轮能够与所述伸缩轴一起旋转并与所述齿条啮合。
3.如权利要求1所述的转向***，其还包括电动线性致动器，所述电动线性致动器固定到所述壳体并可驱动地联接到所述齿条。
4.如权利要求3所述的转向***，其中所述线性致动器包括滚珠螺杆。
5.如权利要求3所述的转向***，其中所述线性致动器包括固定到所述壳体的电动马达。
6.如权利要求1所述的转向***，其还包括底盘，所述底盘包括两个导轨，其中所述安装支架安装到所述导轨中的一个。
7.如权利要求6所述的转向***，其还包括能够由所述转向臂转动的车轮，以及可旋转地联接到所述底盘并支撑所述车轮的实心车桥。
8.如权利要求6所述的转向***，其中所述导轨包括第一导轨和第二导轨，所述安装支架安装到所述第一导轨，所述转向臂距离所述第二导轨比距离所述第一导轨更近，并且所述伸缩轴距离所述第一导轨比距离所述第二导轨更近。
9.如权利要求8所述的转向***，其还包括小齿轮，所述小齿轮能够与所述伸缩轴一起旋转并与所述齿条啮合，其中所述小齿轮距离所述第一导轨比距离所述第二导轨更近。
10.如权利要求1所述的转向***，其中所述转向臂是第二转向臂，所述转向***还包括可旋转地联接到所述第二转向臂的交叉连杆，以及可旋转地联接到所述交叉连杆的第一转向臂。
11.如权利要求1所述的转向***，其中所述壳体和所述齿条中的一者包括所述直拉杆的所述第一端，并且所述壳体和所述齿条中的另一者包括所述直拉杆的所述第二端。
12.如权利要求1-11中一项所述的转向***，其还包括转向轴，所述转向轴联接到所述伸缩轴并且可与所述伸缩轴一起旋转。
13.如权利要求12所述的转向***，其中所述转向轴相对于所述安装支架平移地固定。
14.如权利要求12所述的转向***，其还包括转向轴支架，所述转向轴支架固定所述转向轴相对于所述安装支架的位置。
15.如权利要求12所述的转向***，其还包括相对于所述转向轴固定的方向盘。
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