专利名称：转向系统的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及用于车辆的转向系统。更具体而言，本发明涉及用于转向系统的齿轮齿条组件。
背景技术：
车辆通常包括诸如发动机、悬架和传动部件以及转向系统等多种部件，这些部件一起组装在车辆的发动机舱中。这些车辆部件相互间组装成确定的体系结构。
车辆部件安装在发动机舱内的有限空间中。此安装应该以车辆距离地面的高度最小的方式进行。此安装还应该以允许将小直径车轮安装在车辆上的方式进行。而且，此安装应该确保在发动机舱内的最大空间利用率。这可以仅仅通过将车辆部件紧凑地组装在发动机舱内实现。
由于车辆的转向系统用于通过操纵车轮来控制车辆的运动方向，车辆的转向系统对于紧凑组装来说是非常重要的部件。通过将诸如方向盘之类的手动转向构件的动作传送至车轮而使车轮转向。该转向系统包括具有确定几何形状的多种连杆机构。这些连杆机构会对相对于发动机和传动部件安装悬架部件构成限制。因此，需要一种转向系统，该转向系统提供在发动机舱中将悬架部件相对于发动机和传动部件紧凑安装的可能性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于车辆的转向系统，该转向系统能够相对于发动机和传动部件紧凑地组装悬架部件。
本发明的另一目的在于提供一种紧凑组装的发动机舱，以便使车辆距离地面的高度最小。
本发明的又一目的在于提供一种能够将小直径车轮安装到车辆上的转向系统。
本发明的再一目的在于提供一种转向系统，该转向系统具有两个拉杆，所述拉杆能够定向为在发动机舱中组装各种车辆部件时获得最大几何效益。
本发明提供一种使车辆的车轮转向的转向系统。该转向系统包括齿条和小齿轮以及两个拉杆。该齿条具有齿条轴线。小齿轮与齿条啮合，使得小齿轮的转动驱动齿条在直线方向上运动。两个拉杆中的每个拉杆具有连接到齿条的第一端，使得拉杆的拉杆轴线偏离齿条轴线。而且，两个拉杆中的每个拉杆具有连接到转向节上的第二端，轴承附连到该转向节上。车辆的车轮附连到该轴承上。
两个拉杆能够定向为在发动机舱中获得紧凑组装。而且，拉杆和齿条之间的偏置为在发动机舱中相对于发动机和传动部件有效组装悬架部件提供了选择。此外，在发动机舱中有效组装发动机、悬架部件和传动部件有助于减少车辆距离地面的高度。此外，本发明的转向系统提供将小直径的车轮安装到车辆上的选择。
下文将结合附图对本发明的多种实施例进行描述，旨在举例说明而非限制本发明，其中相同的标号代表相同的元件，而且这些附图中图1示出了根据本发明多种实施例的安装在车辆的发动机舱中的转向系统；图2示出了根据本发明另一实施例的转向系统；图3示出了根据本发明实施例的除去了波纹管的转向系统；图4示出了根据本发明实施例的除去了壳体和波纹管的转向系统；图5示出了根据本发明实施例的除去了壳体第一端的转向系统；并且图6示出了根据本发明实施例的壳体。
具体实施例方式
本发明描述了一种带有齿条、小齿轮和两个拉杆的转向系统。该齿条具有齿条轴线并与小齿轮啮合，使得小齿轮的转动驱动该齿条在直线方向上运动。两个拉杆中的各个拉杆具有拉杆轴线。两个拉杆中的各个拉杆的第一端连接到齿条，使得拉杆轴线偏离齿条轴线。两个拉杆中的各个拉杆的第二端连接到与轴承附连的转向节。此外，车轮附连到轴承上。在实施例中，车辆的转向系统用来借助于转向构件(一般是方向盘)使车轮转向。
图1示出了根据本发明多种实施例的安装在车辆的发动机舱100中的转向系统。示出的发动机舱100除了包括其他部件之外还包括转向系统102、底盘104和包括减振器106、减振器U形夹(shockclevis)107及悬架连杆108的悬架系统。其他部件(未在图1中示出)包括发动机、传动部件、支撑杆、控制臂、制动部件等等。
发动机通过燃烧燃料来提供动力，实际上是该动力使车辆运动。可以将发动机安装在底盘104上。悬架系统将车轮连接到底盘104上，确保车辆乘客乘坐舒适并与马路噪音、颠簸和振动相当好地隔离。减振器U形夹107连接减振器106和悬架连杆108。传动部件包括齿轮箱，该齿轮箱能够传送来自发动机的动力，以转动用于车辆运动的前/后轴。转向系统102包括壳体110、两个诸如拉杆112的拉杆、两个诸如波纹管114的波纹管、多个诸如卡夹116和118的卡夹以及输入轴120。在实施例中，转向系统102包括两个拉杆和两个波纹管。壳体110封装齿条和小齿轮(该齿条和小齿轮未在图1中示出)。小齿轮的转动驱动齿条沿直线方向运动。在本发明的实施例中，该直线运动沿着齿条的长度进行。拉杆112的第一端连接到齿条，并且拉杆112的第二端连接到转向节。轴承附连到该转向节；而车轮122附连到轴承。波纹管114具有通过卡夹116夹到拉杆112第一端上的第一端。卡夹118将波纹管114的第二端夹到壳体110上。
图2示出了根据本发明实施例的转向系统102。转向系统102包括拉杆112和202，拉杆112和202可以连接到车辆的两个车轮。这两个车轮可以是车辆的前轮或后轮。转向构件可以连接到输入轴120。转向构件的示例包括但不限于防向盘、单杠杆式转向机构以及双杠杆式转向机构。转向构件通过转动输入轴120来对转向系统102提供控制。输入轴120的旋转运动转变为齿条的平移运动，其引导车辆的车轮。在本发明的实施例中，根据是左侧驾驶还是右侧驾驶，输入轴120在转向系统102中的位置可变。结合图3对转向系统102做进一步描述。
图3示出了根据本发明实施例的除去了波纹管114的转向系统102。除了拉杆112和输入轴120之外，转向系统102还包括齿条302、偏置板304、球窝接头306和至少一个诸如肋片308和310的肋片。齿条302具有齿条轴线312，拉杆112具有拉杆轴线314。在本发明的实施例中，齿条轴线312和拉杆轴线314分别是沿着齿条302和拉杆112的长度的中心轴线。齿条302与小齿轮(未在图3中示出)啮合。齿条302具有齿条齿，小齿轮具有小齿轮齿。齿条302与小齿轮啮合，使得齿条齿与小齿轮齿相啮合。小齿轮的转动使得齿条302在直线方向上运动。齿条302通过偏置板304连接到拉杆112上，偏置板304将齿条轴线312和拉杆轴线314偏置。偏置量基于预定值。确定该预定值的参数包括但不限于齿条302的长度、肋片308和310的长度、悬架部件的外形尺寸以及作用在转向系统102上的反作用力。该偏置量的示例值为25mm。偏置板304通过球窝接头306连接到拉杆112的第一端。波纹管114封装所述偏置板304和球窝接头306。拉杆112的第二端连接到车轮122。齿条302在直线方向上的运动引起拉杆112运动，从而使车轮122转向。
在本发明的实施例中，所述偏置会使得扭转力和弯曲力作用于转向系统102上。在本发明的另一实施例中，车辆载荷影响转向系统102。为了平衡转向系统102上的扭转和弯曲载荷以及车辆载荷，将肋片附连到齿条302上。在本发明的实施例中，肋片308和310附连到齿条302。齿条行程是齿条302在一个方向上行进的总长度。齿条偏置量为齿条轴线312和拉杆轴线314之间的偏置量。肋片与齿条302一起运动。通过与肋片一起安装至少一个轴承来使肋片的运动平稳并对该运动进行控制(轴承未在图3中示出)。肋片的外形尺寸基于预定参数。该外形尺寸的示例包括但不限于长度、横截面积和表面接触面积。在本发明的实施例中，表面接触是肋片、至少一个轴承和壳体110内存在的至少一个槽之间的接触。预定参数的示例包括但不限于齿条行程、齿条偏置量、车辆产生的载荷、反作用力以及扭转和弯曲载荷。
图4示出了根据本发明实施例的除去了壳体110和波纹管114的转向系统102。示出的转向系统102包括至少一个诸如肋片308和310的肋片和至少一个诸如轴承402和404的轴承。轴承402和404分别为肋片308和310提供滑动路径，从而确保肋片的运动平稳且受控。轴承类型的示例包括但不限于滚珠轴承、滚柱轴承和圆锥滚柱轴承以及非滚柱轴承。所述至少一个轴承的外形尺寸(诸如轴承长度)基于肋片长度、所述至少一个轴承的材料、齿条行程以及扭转和弯曲载荷中的一个或多个。
图5示出了根据本发明实施例的除去了壳体110第一端的转向系统102。该图示出了从壳体110的第一端露出的肋片308和310以及齿条302。肋片308和310分别在轴承402和404中滑动。壳体110具有至少一个槽，所述至少一个槽围绕诸如轴承402和404的至少一个轴承。在本发明的实施例中，该槽为围绕轴承402和404的U形槽502。在本发明的实施例中，该U形槽502可加工于壳体110的第一端上。U形槽502的外形尺寸可以根据肋片的尺寸、轴承的尺寸、轴承的类型等等而定。
图6示出了根据本发明实施例的壳体110。壳体110包括处于其第一端的U形槽502和齿条腔602。U形槽502从轴承402的第一侧为轴承402提供支撑。轴承402的第二侧形成肋片308的滑动路径。同样，U形槽502支撑轴承404的第一侧。轴承404的第二侧形成肋片310的滑动路径。肋片308和310在滑动路径上做直线运动。齿条302位于壳体110内呈现的齿条腔602中。齿条腔602的形状和尺寸取决于齿条302以及肋片308和310的外形尺寸。在本发明的实施例中，齿条腔602具有圆形形状。
本发明的各种实施例还说明了一种用于车辆转向轮的齿轮齿条组件。该齿轮齿条组件包括齿条和小齿轮。该齿条具有齿条轴线。该小齿轮与齿条啮合，使得小齿轮的转动驱动齿条在直线方向上运动。而且，该齿条包括两个拉杆，各拉杆具有拉杆轴线。两个拉杆中的每个拉杆都附连到齿条，使得拉杆轴线与齿条轴线偏置。该齿轮齿条组件能够用作车辆中的转向系统，以控制车辆的运动。
本发明中描述的转向系统包括齿轮齿条组件。使用该转向系统的优点在于，它提供了一种在发动机舱中将悬架部件相对于发动机和传动部件进行安装的新选择。偏置的拉杆在定位齿条和小齿轮时提供了附加挠性。通过在转向系统中相对于齿条偏置拉杆的方式能够提供紧凑的组装。该拉杆可基于在发动机舱中获得最大几何效益而定向。发动机舱中的紧凑安装使得车辆距离地面的高度减小。此外，本发明中提供的用于安装车辆部件的新选择还提供了将小直径车轮安装到车辆上的选择。
权利要求
1.一种用于车辆的转向系统，该转向系统包括齿条，其具有齿条轴线；小齿轮，其与所述齿条啮合，使得小齿轮的转动驱动齿条在直线方向上运动；以及两个拉杆，这两个拉杆中的每个拉杆具有相对于所述齿条轴线偏置的拉杆轴线，这两个拉杆中的每个拉杆包括连接到所述齿条的第一端和连接到车轮的第二端。
2.根据权利要求1所述的转向系统，还包括至少一个肋片，该至少一个肋片为齿轮齿条组件提供稳定性。
3.根据权利要求2所述的转向系统，还包括至少一个轴承，该至少一个轴承为所述至少一个肋片提供滑动路径。
4.根据权利要求3所述的转向系统，其中，所述至少一个轴承的外形尺寸基于所述至少一个肋片的长度、所述至少一个轴承的材料、齿条行程以及由于所述偏置引起的扭转和弯曲载荷中的一个或多个。
5.根据权利要求3所述的转向系统，还包括壳体，该壳体封装所述齿条、所述小齿轮以及所述至少一个轴承。
6.根据权利要求5所述的转向系统，其中，所述壳体包括至少一个槽，该至少一个槽围绕所述至少一个轴承。
7.根据权利要求2所述的转向系统，其中，所述至少一个肋片的外形尺寸基于预定参数，所述预定参数选自包括齿条行程、齿条偏置量、车辆产生的载荷、反作用力以及由于所述偏置引起的扭转和弯曲载荷的组。
8.根据权利要求1所述的转向系统，还包括偏置板，该偏置板将拉杆连接到齿条，该偏置板还提供所述拉杆轴线相对于所述齿条轴线的偏置。
9.根据权利要求8所述的转向系统，其中，所述偏置板包括球窝接头，该球窝接头将所述偏置板和所述拉杆的第一端相连接。
10.根据权利要求8所述的转向系统，还包括两个波纹管，各波纹管封装所述偏置板。
11.一种齿轮齿条组件，包括具有齿条轴线的齿条，该齿条包括两个拉杆，这两个拉杆中的每个拉杆均具有相对于所述齿条轴线偏置的拉杆轴线；和小齿轮，该小齿轮与所述齿条啮合，使得小齿轮的转动驱动齿条在直线方向上运动。
12.根据权利要求11所述的齿轮齿条组件，还包括至少一个肋片，该至少一个肋片为所述齿轮齿条组件提供稳定性；以及至少一个轴承，该至少一个轴承为所述至少一个肋片提供滑动路径。
13.根据权利要求12所述的齿轮齿条组件，其中，所述至少一个肋片附连到所述齿条。
14.根据权利要求12所述的齿轮齿条组件，还包括壳体，该壳体封装所述齿条、所述小齿轮以及所述至少一个轴承。
15.根据权利要求14所述的齿轮齿条组件，其中，所述壳体包括至少一个槽，该至少一个槽围绕所述至少一个轴承。
16.根据权利要求12所述的齿轮齿条组件，其中，所述至少一个肋片的外形尺寸基于预定参数，所述预定参数选自包括齿条行程、齿条偏置量、由车辆产生的作用于所述齿轮齿条组件上的外部载荷、反作用力以及由于所述偏置引起的扭转和弯曲载荷的组。
17.根据权利要求11所述的齿轮齿条组件，还包括偏置板，该偏置板将拉杆连接到所述齿条，该偏置板还提供拉杆轴线相对于所述齿条轴线的偏置。
18.根据权利要求17所述的齿轮齿条组件，其中，所述偏置板包括球窝接头，该球窝接头将所述偏置板和所述拉杆的第一端相连接。
19.根据权利要求18所述的齿轮齿条组件，还包括两个波纹管，每个波纹管都封装所述偏置板。
20.根据权利要求11所述的齿轮齿条组件，其中，所述齿轮齿条组件用作车辆中的转向系统。
全文摘要
本发明提供一种包括齿条和小齿轮以及两个拉杆的转向系统。该齿条具有齿条轴线，两个拉杆中的每个拉杆都具有拉杆轴线。齿条与小齿轮啮合，使得小齿轮的转动驱动齿条在直线方向上运动。两个拉杆中的每个拉杆都具有连接到齿条的第一端，使得拉杆轴线偏置于齿条轴线。此外，两个拉杆中的每个拉杆均具有连接到车辆车轮的第二端。
文档编号B62D3/12GK101066681SQ200710103018
公开日2007年11月7日 申请日期2007年4月29日 优先权日2006年5月4日
发明者阿德里安·万·坎彭豪特, 斯瓦沃米尔·J·赫尔曼, 约翰·O·亨贝谢 申请人:戴姆勒-克莱斯勒公司