转向系统及汽车的制作方法

1.本实用新型涉及一种转向系统及汽车，属于汽车技术领域。


背景技术：

2.汽车行驶在颠簸路面上时，路面的振动通过轮胎传递到悬架系统，再经过转向系统传递到驾驶舱内部，驾驶员会感知到结构噪音和方向盘上的振动。
3.相关技术中的转向系统的转向管柱通过橡胶衬套总成与转向中间轴连接，转向管柱套装在橡胶衬套总成上，橡胶衬套总成套装在转向中间轴上。当汽车行驶在颠簸路面上时，橡胶衬套总成可以吸收转向系统传递的振动以及转向系统产生的噪音，从而驾驶者不会感受到转向系统的结构噪音以及方向盘发生振动。
4.然而，上述的转向系统的装配效率低。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种转向系统及汽车，解决了现有技术转向系统的装配效率低的问题。
6.第一方面，本实用新型提供一种转向系统，包括：转向中间轴、万向节以及橡胶组件；
7.所述橡胶组件套装在所述转向中间轴的第一端上并与所述转向中间轴紧固连接，所述转向中间轴的第二端用于与所述转向系统的转向管柱连接；
8.所述万向节包括相互配合的上节叉和下节叉；
9.所述下节叉用于与所述转向系统的转向器连接；
10.所述上节叉套装在所述橡胶组件上并与所述橡胶组件抵接，并且所述上节叉与所述转向中间轴的第一端紧固连接。
11.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述橡胶组件包括同轴设置的第一金属衬套、橡胶衬套以及第二金属衬套；
12.所述第一金属衬套套装在所述橡胶衬套上并与所述橡胶衬套紧固连接；
13.所述橡胶衬套套装在所述第二金属衬套上并与所述第二金属衬套紧固连接；
14.所述第二金属衬套套装在所述转向中间轴的第一端上并与所述转向中间轴紧固连接。
15.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述第一金属衬套、所述橡胶衬套以及所述第二金属衬套为一体结构。
16.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述第一金属衬套包括第一管状部以及多个第一齿形部；每个所述第一齿形部的中心线平行于所述第一管状部的中心线，多个所述第一齿形部沿所述第一管状部的周向方向间隔设置在所述第一管状部的内壁上。
17.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述第一管状部包括同轴设置的第一管状段和第二管状段；第一管状段位于第二管状段的上方，并且所述第一管状段的内壁与所述
第二管状段限定出与所述橡胶衬套和所述第二金属衬套抵接的台阶面；和/或，
18.所述第一齿形部的横截面为半圆形、半椭圆形或多边形。
19.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述第二金属衬套包括第二管状部以及多个第二齿形部；每个所述第二齿形部的中心线平行于所述第二管状部的中心线，多个所述第二齿形部沿所述第二管状部的周向方向间隔设置在所述第二管状部的外壁上。
20.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述第二齿形部的横截面为半圆形、半椭圆形或多边形。
21.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述转向中间轴包括杆状部以及两个相对的翻边部；
22.所述橡胶组件套装在所述杆状部的第一端上；
23.两个所述翻边部分别设置在所述杆状部的第一端的两个相对侧壁上，并且两个所述翻边部分别与所述上节叉的底端面抵接。
24.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述杆状部的侧壁与所述下节叉的内壁之间存在间隙。
25.第二方面，本实用新型还提供一种汽车，包括车轮以及上述任一所述的转向系统；
26.所述转向系统用于改变所述车轮与所述汽车的纵轴线之间的夹角。
27.本实用新型提供的转向系统，包括：转向中间轴、万向节以及橡胶组件；橡胶组件套装在转向中间轴的第一端上并与转向中间轴紧固连接，转向中间轴的第二端用于与转向系统的转向管柱连接；万向节包括相互配合的上节叉和下节叉；下节叉用于与转向系统的转向器连接；上节叉套装在橡胶组件上并与橡胶组件抵接，并且上节叉与转向中间轴的第一端紧固连接。本实用新型通过将橡胶组件安装在上节叉与转向中间轴之间，降低了橡胶组件与转向中间轴的装配难度，从而可以提高转向系统的装配效率。另外，汽车行驶在颠簸路面时，橡胶组件可以吸收振动和噪音，从而驾驶员感受不到方向盘的振动以及噪音。
附图说明
28.通过参照附图的以下详细描述，本实用新型实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本实用新型的多个实施例进行说明，其中：
29.图1为本实用新型实施例的转向系统的立体图；
30.图2为本实用新型实施例的转向系统的万向节处的局部立体图；
31.图3为本实用新型实施例的转向系统的万向节处的局部剖视图；
32.图4为本实用新型实施例的转向系统的局部爆炸图；
33.图5为本实用新型实施例的橡胶组件的剖视图；
34.图6为本实用新型实施例的第一金属衬套的剖视图；
35.图7为本实用新型实施例的第二金属衬套的剖视图；
36.图8为本实用新型实施例的转向系统的上节叉处的局部立体图；
37.图9为本实用新型实施例的转向中间轴的局部立体图；
38.图10为本实用新型实施例的汽车的局部立体图。
39.附图标记：
40.1000、转向系统；
41.100、转向中间轴；110、杆状部；111、第一杆状段；112、第二杆状段；113、第三杆状段；120、翻边部；
42.200、万向节；210、上节叉；211、第三管状部；212、板状部；220、下节叉；
43.300、橡胶组件；
44.310、第一金属衬套；311、第一管状部；312、第一齿形部；
45.320、橡胶衬套；
46.330、第二金属衬套；331、第二管状部；332、第二齿形部；
47.400、转向管柱；500、方向盘；
48.2000、车轮。
具体实施方式
49.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
50.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
51.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
52.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
53.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
54.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表
述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
55.汽车行驶在颠簸路面上时，路面的振动通过轮胎传递到悬架系统，再经过转向系统传递到驾驶舱内部，驾驶员会感知到结构噪音和方向盘上的振动。
56.为了隔绝噪音和抑制振动传递至方向盘，相关技术中的转向系统包括转向管柱、转向中间轴以及方向盘。方向盘紧固安装在转向管柱的第一端上，转向管柱的第二端与的转向中间轴的第一端连接，转向中间轴的第二端与转向器连接。转向中间轴包括转向管、橡胶衬套总成以及中间轴。转向管的第一端与转向管柱的第二端连接，转向管的第二端套装在橡胶衬套总成上。橡胶衬套总成套装在中间轴的第一端上，从而中间轴的部分位于转向管内。当汽车行驶在颠簸路面上时，橡胶衬套总成可以吸收转向系统传递的振动以及转向系统产生的噪音，从而驾驶者不会感受到转向系统的结构噪音以及方向盘发生振动。
57.然而，橡胶衬套总成安装在转向中间轴的内部时，会导致转向中间轴的结构复杂，导致转向中间轴的装配难度高，从而转向中间轴的装配效率低，进而转向系统的装配效率低。
58.有鉴于此，本公开的发明人将橡胶衬套总成安装在万向节与转向中间轴之间，一方面可以避免转向中间轴的结构复杂，以此提高转向中间轴的装配效率，另一方面可以提供转向中间轴与橡胶衬套总成的集成度，以此提高转向系统的装配效率。
59.具体地，本公开提供一种转向系统，该转向系统包括：转向中间轴、万向节以及橡胶组件。橡胶组件套装在转向中间轴的第一端上并与转向中间轴紧固连接，转向中间轴的第二端用于与转向系统的转向管柱连接。万向节包括相互配合的上节叉和下节叉。下节叉用于与转向系统的转向器连接。上节叉套装在橡胶组件上并与橡胶组件抵接，并且上节叉与转向中间轴的第一端紧固连接，如此设置，可以降低橡胶组件与转向中间轴的装配难度，从而可以提高转向系统的转配效率。
60.下面结合具体实施例对本实用新型提供的转向系统及汽车进行详细说明。
61.图1为本实施例的转向系统的立体图，图2为本实施例的转向系统的万向节处的局部立体图，图3为本实施例的转向系统的万向节处的局部剖视图。
62.本实施例提供一种转向系统1000，如图1所示，该转向系统1000至少包括：转向中间轴100、万向节200、橡胶组件300、转向器、转向管柱400以及方向盘500。其中，转向中间轴100的两端分别通过一个万向节200与转向管柱400的第一端和转向器连接，方向盘500安装在转向管柱400的第二端上。
63.如图2和图3所示，橡胶组件300套装在转向中间轴100的第一端上并与转向中间轴100紧固连接，从而橡胶组件300不会沿转向中间轴100上轴向方向运动。转向中间轴100的第二端用于与转向管柱400的第一端连接，可以理解的是，转向中间轴100的第二端可以通过一个万向节200与转向管柱400连接。
64.如图2所示，万向节200包括相互配合的上节叉210和下节叉220。其中，下节叉220用于与转向器连接。上节叉210套装在橡胶组件300上并与橡胶组件300抵接，并且上节叉210与转向中间轴100的第一端紧固连接。
65.需要说明的是，如图3所示，橡胶组件300为管状结构，使得上节叉210通过橡胶组件300套装在转向中间轴100上，因此，转向中间轴100的第一端的外壁与上节叉210的内壁之间限定出间隙。
66.由于橡胶组件300套设在转向中间轴100上，上节叉210套装在橡胶组件300上，从而在装配过程中，橡胶组件300可以先套装在转向中间轴100上并与转向中间轴100过盈配合，随后上节叉210套装在橡胶组件300上并与橡胶组件300过盈配合，最后将转向中间轴100与上节叉210固定，如此装配，一方面可以降低橡胶组件300与转向中间轴100的装配难度，以提高转向系统1000的生产效率，另一发面可以提高转向系统1000的集成化程度。
67.当汽车直线行驶或小转矩转向过程中，路面的激励沿着轮胎-悬架系统-转向系统1000的传递路径传递，当路面的激励传递至橡胶组件300时，橡胶组件300会吸收振动能量，从而转向管柱400不会振动，进而驾驶员不会感知到发生盘上的轻微振动。另外，由于橡胶组件300还可以吸收沿转向系统1000传递的结构噪音，从而驾驶员不会听到结构噪音，其中，结构噪音指的是转向系统1000振动所产生的振动噪音。其中，路面的激励指的是路面不平度激励时的车辆纵向振动。
68.当汽车在大转矩转向过程中，橡胶组件300会产生变形，从而转向中间轴100的第一端的外壁与上节叉210的内壁抵触，以此消除转向中间轴100与上节叉210之间的间隙s(如图3中s所示)，从而转向中间轴100与上节叉210直接接触并传递转向力矩，如此设置，一方面可以满足转向系统1000的使用要求，另一方面可以提高转向系统1000的可靠性和整体的强度。
69.图4为本实施例的转向系统的局部爆炸图，图5为本实施例的橡胶组件的剖视图。
70.在一种可能的实现方式中，如图4和图5所示，橡胶组件300包括同轴设置的第一金属衬套310、橡胶衬套320以及第二金属衬套330。其中，第一金属衬套310套装在橡胶衬套320上并与橡胶衬套320紧固连接。橡胶衬套320套装在第二金属衬套330上并与第二金属衬套330紧固连接。第二金属衬套330套装在转向中间轴100的第一端上并与转向中间轴100紧固连接。如此设置，一方面可以吸收振动和噪音，另一方面可以提高橡胶组件300的使用寿命。
71.如图5所示，沿转向中间轴100的径向方向，第一金属衬套310、橡胶衬套320以及第二金属衬套330由外到内依次设置。另外，第二金属衬套330可以与转向中间轴100过盈配合，以将橡胶组件300和转向中间轴100初步固定。
72.可以理解的是，第一金属衬套310和第二金属衬套330可以提高橡胶组件300的刚度，以提高橡胶组件300的使用寿命。
73.可以理解的是，在汽车转向或直线运动的过程中，橡胶衬套320会吸收振动能量以及转向系统1000所产生的结构噪音，以确保驾驶者不会感受到噪音和方向盘500发生振动。
74.可以理解的是，第一金属衬套310和第二金属衬套330是由金属材料制成，例如，第一金属衬套310和第二金属衬套330的材料为铜、不锈钢等金属材料，另外，第一金属衬套310和第二金属衬套330的材料可以相同或不相同。
75.可以理解的是，橡胶衬套320由橡胶材料制成，从而橡胶衬套320可发生形变并能够吸收噪音和振动能量。
76.在一些示例中，第一金属衬套310、橡胶衬套320以及第二金属衬套330为一体结
构，如此设置，一方面可以提高橡胶组件300的使用寿命，另一方面可以提高橡胶组件300与转向中间轴100的装配效率。
77.由于第一金属衬套310、橡胶衬套320以及第二金属衬套330为一体结构，在装配橡胶组件300和转向中间轴100之前，橡胶组件300可以事先预制，从而一步便将橡胶组件300套装在转向中间轴100上。
78.示例性地，第一金属衬套310、橡胶衬套320以及第二金属衬套330可以通过硫化工艺粘接在一起，从而橡胶组件300为一体件。
79.图6为本实施例的第一金属衬套的剖视图。
80.在一种可能的实现方式中，如图6所示，第一金属衬套310包括第一管状部311以及多个第一齿形部312。其中，每个第一齿形部312的中心线平行于第一管状部311的中心线，每个第一齿形部312的长度方向沿第一管状部311的轴向方向平行，第一齿形部312沿第一管状部311的轴向方向延伸。多个第一齿形部312沿第一管状部311的周向方向间隔设置在第一管状部311的内壁上，第一齿形部312与橡胶衬套320接触。如此设置，可以提高橡胶组件300的扭转刚度，从而可以提高转向系统1000的转向手感。
81.可以理解的是，第一金属衬套310的横截面为内齿轮状，其中，第一金属衬套310的横截面垂直于第一管状部311的轴线。
82.示例性地，第一管状部311的横截面可以为圆形，以匹配转向中间轴100的外形。
83.在一些示例中，第一管状部311与第一齿形部312为一体结构，一方面可以提高第一金属衬套310的制造效率，另一方面可以提高第一管状部311和第一齿形部312的连接强度。
84.在一些示例中，第一齿形部312的横截面为半圆形、半椭圆形或多边形。例如，第一齿形部312的横截面为四边形、五边形等多边形。其中，第一齿形部312的横截面垂直于第一管状部311的轴线。
85.在一些示例中，第一管状部311包括同轴设置的第一管状段和第二管状段。第一管状段位于第二管状段的上方，并且第一管状段的内壁与第二管状段限定出与橡胶衬套320和第二金属衬套330抵接的台阶面。如此设置，可以降低第一金属衬套310、橡胶衬套320和第二金属衬套330三者的制造难度。
86.橡胶衬套320和第二金属衬套330均与第一管状部311的内壁限定出的台阶面抵接，在橡胶组件300硫化过程中，第一金属衬套310、橡胶衬套320和第二金属衬套330的相对位置不会发生改变。
87.图7为本实施例的第二金属衬套的剖视图。
88.在一种可能的实现方式中，如图7所示，第二金属衬套330包括第二管状部331以及多个第二齿形部332。其中，每个第二齿形部332的中心线平行于第二管状部331的中心线，每个第二齿形部332的长度方形平行于第二管状部331的轴向方向，另外，第二齿形部332沿第二管状部331的轴向方向延伸设置。多个第二齿形部332沿第二管状部331的周向方向间隔设置在第二管状部331的外壁上，从而第二齿形部332与橡胶衬套320接触。如此设置，可以提高橡胶组件300的扭转刚度，从而可以提高转向系统1000的转向手感。
89.可以理解的是，第二金属衬套330的横截面为外齿轮状，其中，第二金属衬套330的横截面垂直于第二管状部331的轴线。
90.示例性地，第一管状部311的横截面可以为圆形，以匹配转向中间轴100的外形。
91.需要说明的是，当第一金属衬套310的横截面为内齿轮状时，第一金属衬套310的多个第一齿形部312与第一金属衬套310的多个第二齿形部332沿周向方向交替设置，一方面可以进一步地提高转向系统1000的扭转刚度，另一方面可以避免橡胶衬套320发生周向运动。其中，周向运动指的是橡胶衬套320沿轴向方向运动。
92.在一些示例中，第二齿形部332的横截面为半圆形、半椭圆形或多边形。例如，第二齿形部332的横截面为四边形、五边形等多边形。其中，第二齿形部332的横截面垂直于第二管状部331的轴线。
93.图8为本实施例的转向系统的上节叉处的局部立体图，图9为本实施例的转向中间轴的局部立体图。
94.在一种可能的实现方式中，如图8和图9所示，转向中间轴100包括杆状部110以及两个相对的翻边部120。其中，橡胶组件300套装在杆状部110的第一端上。两个翻边部120分别设置在杆状部110的第一端的两个相对侧壁上，并且两个翻边部120分别与上节叉210的底端面抵接，从而转向中间轴100的第一端与上节叉210紧固连接，可以避免转向中间轴100、上节叉210以及橡胶组件300三者脱离，进而可以提高橡胶组件300的可靠性。
95.为了满足大转向、小转向以及直线运动等情形，杆状部110的侧壁与下节叉220的内壁之间存在间隙，该间隙使得在汽车在小转向和直线运动的过程中，转向中间轴100与上节叉210不接触。当汽车大转向的过程中，该间隙被消除，转向中间轴100与上节叉210的内壁接触，如此可以直接传递转向力矩，可以提高转向系统1000的可靠性。
96.可以理解的是，翻边部120与杆状部110为一体结构，一方面可以提高翻边部120与杆状部110的连接强度，另一方面可以降低翻边部120的形成难度。
97.需要说明的是，在装配过程中，当上节叉210套装在橡胶组件300上时，可以在转向中间轴100的端部采用铆压的方式形成本技术中的翻边部120，以使翻边部120与上节叉210的内壁抵接。另外，铆压的方向为朝向上节叉210的内壁方向。
98.在一些示例中，翻边部120的纵截面为多边形，例如，翻边部120的纵截面为三边形、四边形等多边形。
99.在一些示例中，如图4所示，杆状部110包括第一杆状段111、第二杆状段112以及第三杆状段113。第二杆状段112的两端分别与第一杆状端的第一端和第三杆状段113的第一端连接。第一杆状段111的外径小于第三杆状段113的外径。
100.第一杆状段111的纵截面为多边形，例如，第一杆状段111的纵截面为四边形。
101.在一种可能的实现方式中，如图8所示，上节叉210包括第三管状部211以及两个板状部212。两个板状部212设置在第三管状部211的第一端端面上，并且板状部212垂直于第三管状部211的第一端端面。板状部212上设置有与下节叉220转动连接的通孔。
102.可以理解的是，橡胶组件300位于第三管状部211内，并且翻边部120与第三管状部211的内壁或第三管状部211的第一端端面抵接，以将上节叉210、橡胶组件300以及转向中间轴100固定。
103.图10为本实施例的汽车的局部立体图。
104.本实施例还提供一种汽车，如图10所示，该汽车至少包括车轮2000以及转向系统1000。其中，转向系统1000用于改变车轮2000与汽车的纵轴线之间的夹角。
105.转向系统1000的具体结构以及技术效果已经在上述内容中详细阐述了，在此不再详细描述。
106.最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本实用新型已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施方式技术方案的范围。