一种汽车机械式四轮转向系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种汽车机械式四轮转向系统。现有汽车的转向装置由于其结构复杂和成本高昂，不适于在整车质量较轻的电动汽车上使用。一种汽车机械式四轮转向系统，包括转向盘、输入转向轴、前齿轮齿条式转向器、后齿轮齿条式转向器及传输动力的中间传动轴，前齿轮齿条式转向器上设置有输出转向小齿轮，转向齿条上设置有两段斜齿，分别为转向齿条输入斜齿和转向齿条输出斜齿，转向齿条输入斜齿与输入转向小齿轮啮合，转向齿条输出斜齿与输出转向小齿轮啮合，输出转向小齿轮通过花键与中间传动轴连接。使用本实用新型四轮转向系统的电动汽车，能源的有效利用率高，外观尺寸小，可以更好地适应日益繁杂的交通状况。
【专利说明】一种汽车机械式四轮转向系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于车辆工程机械领域，涉及一种汽车机械式四轮转向系统。
【背景技术】
[0002]随着社会的进步和科技的发展，私家车增长迅速，大城市汽车泛滥的情况已经造成很多问题，再加上街道窄、车位少，使汽车的灵活性受到很大的考验，如何让驾驶员不再困扰于视野或越来越小的车位，以及在狭窄路中如何快速掉头而不会影响正常交通，是现阶段面临的新问题。
[0003]城市工况复杂，汽车很难将车速提高，汽车的燃油利用率很难提高，而微型的电动汽车，车速慢，机动灵活，适合城市的复杂工况，且电能的有效利用率高，符合节能环保的要求。因此，发展微型电动汽车符合社会发展的潮流。
[0004]面对复杂的城市工况，必须提高汽车的灵活性，而影响汽车灵活性的主要因素是外观尺寸和转弯半径，微型电动汽车的尺寸有利于灵活性的提高；而减小汽车转弯半径的最主要的方式就是采用四轮转向系统。
[0005]现有汽车的转向装置多为液压助力式转向装置和电动助力式转向装置，这两种转向装置虽然能够起到相应的助力转向效果，但是由于其结构复杂和成本高昂，因此不适于在整车质量较轻的电动汽车上使用。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提出了一种机械式四轮转向系统，以克服传统汽车二轮转向转弯半径过大和城市工况汽车的能源利用率低的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:一种汽车机械式四轮转向系统，包括转向盘、输入转向轴、控制前轮偏转的前齿轮齿条式转向器、控制后轮偏转的后齿轮齿条式转向器及传输动力的中间传动轴，转向盘通过万向节与输入转向轴连接，后齿轮齿条式转向器与中间传动轴连接，所述前齿轮齿条式转向器包括输入转向小齿轮和转向齿条，输入转向小齿轮与转向齿条啮合，所述输入转向轴通过花键与输入转向小齿轮连接，所述前齿轮齿条式转向器上设置有输出转向小齿轮，输出转向小齿轮通过轴承固定在前齿轮齿条式转向器上，转向齿条上设置有两段斜齿，分别为转向齿条输入斜齿和转向齿条输出斜齿，转向齿条输入斜齿与输入转向小齿轮啮合，转向齿条输出斜齿与输出转向小齿轮啮合，输出转向小齿轮通过花键与中间传动轴连接。
[0008]所述转向齿条输入斜齿和转向齿条输出斜齿分别位于转向齿条异面的左右两侧，所述转向齿条输出斜齿齿顶平面与水平面平行时，转向齿条输入斜齿齿顶平面与转向齿条轴线所在的垂直平面的夹角是10°?20°。
[0009]所述转向齿条输入斜齿和转向齿条输出斜齿分别包括数个小齿,每个斜齿上的小齿数量分别为25个；转向齿条输入斜齿和转向齿条输出斜齿的长度分别为190mm。
[0010]与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是:本实用新型是在前齿轮齿条式转向器上设置输出转向小齿轮，转向齿条上设置转向齿条输入斜齿和转向齿条输出斜齿，通过转向齿条输入斜齿与输入小齿轮哨合将方向盘的转向扭矩传递到前齿轮齿条式转向器上；前齿轮齿条式转向器齿条输出斜齿与输出小齿轮的哨合，使动力通过中间传动轴传动传递到后齿轮齿条式转向器上，完成动力的传动，本实用新型结构简单、可靠，生产成本低，可有效的减小汽车转弯半径，提高汽车的灵活性；使用该四轮转向系统的电动汽车，能源的有效利用率高，外观尺寸小，可以更好地适应日益繁杂的交通状况。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为传统汽车转向系统结构示意图；
[0012]图2为本实用新型结构示意图的俯视图；
[0013]图3为本实用新型结构示意图的左视图；
[0014]图4为前齿轮齿条转向器的结构图；
[0015]图5为前转向器上齿条两段斜齿的结构示意图；
[0016]图6为图5中转向齿条输出斜齿的A-A剖视图；
[0017]图7为两段斜齿的齿形图；
[0018]图8为斜齿的放大图。
[0019]图中标记:1、转向盘；2、转向轴；3、转向小齿轮；4、转向齿条；5、转向横拉杆；6、转向节；7、盘式制动器；8、半轴；9、差速器；10、车轮；11、转向小齿轮；12、中间传动轴；13、中间支撑；14、万向节；15、后齿轮齿条式转向器；16、前齿轮齿条式转向器；17、驱动电机；18、麦佛逊独立悬架；19、转向齿条输入斜齿；20、转向齿条输出斜齿。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型做进一步说明:
[0021]参见图2、图3和图4，一种汽车机械式四轮转向系统，包括转向盘1、转向轴2、控制前轮偏转的前齿轮齿条式转向器16、控制后轮偏转的后齿轮齿条式转向器15及传输动力的中间传动轴12，转向盘I通过万向节与转向轴2连接，后齿轮齿条式转向器15与中间传动轴12连接，所述前齿轮齿条式转向器16包括输入转向小齿轮3和转向齿条4，输入转向小齿轮3与转向齿条4啮合，所述转向轴2通过花键与输入转向小齿轮3连接，前齿轮齿条式转向器16上还设置有输出转向小齿轮11，输出转向小齿轮11通过轴承与前齿轮齿条式转向器16连接，转向齿条4上设置有两段斜齿，分别为转向齿条输入斜齿和转向齿条输出斜齿，转向齿条输入斜齿与输入转向小齿轮3啮合，转向齿条输出斜齿与输出转向小齿轮11啮合，输出转向小齿轮11通过花键与中间传动轴12连接。
[0022]参见图5、图6和图7，转向齿条输入斜齿和转向齿条输出斜齿分别错位分布在位于转向齿条左右两侧，所述转向齿条输出斜齿齿顶平面与水平面平行时，转向齿条输入斜齿齿顶平面与齿条轴线所在的垂直平面的夹角是10°?20°。
[0023]本实用新型中的转向齿条输入斜齿19和转向齿条输出斜齿20分别包括数个均匀间隔排列的小齿，每段斜齿上的小齿数量分别为25个，每个小齿顶端左侧与垂直面的夹角为10° (参见图8);转向齿条输入斜齿19和转向齿条输出斜齿20的长度分别为190mm。
[0024]在前齿轮齿条式转向器16中的转向齿条4上加工有两段斜齿，从而保证将转向动力同步的传到转向小齿轮11上，进而通过中间传动轴12将转向动力传到后齿轮齿条式转向器15。
[0025]中间传动轴12通过中间支撑13安装在车架上。
[0026]在安装时，在汽车的各车轮10上安装盘式制动器7，转向节6和车架之间安装麦佛逊独立悬架18，安装在车架上的驱动电机17通过差速器9将动力传到半轴8上，进而驱动车轮10旋转。
[0027]机械式四轮转向系统如图2所示:驾驶员由转向盘I输入转向动力，通过转向轴2带动输入转向小齿轮3转动，驱动转向齿条4左右运动，同时通过输出转向小齿轮11将转向动力的传递到中间传动轴12上,从而使后齿轮齿条式转向器15的齿条与前齿轮齿条式转向器的齿条同步的运动，进而推动与前后齿条铰接的左右转向横拉杆5移动，从而推动左右转向节6绕主销转动，最后实现后轮与前轮反向旋转的四轮转向。
[0028]电动汽车安装机械式四轮转向系统后，如图2-3所示，包括车轮10和驱动车轮转向的机械式四轮转向系统，还包括安装在各车轮上的盘式制动器7，以及安装在转向节6和车架之间的麦佛逊独立悬架18，安装在车架上的驱动电机17和差速器9，差速器9与车轮10之间的半轴8。装有机械式四轮转向系统的电动汽车驱动的实施:驱动电机17通过车载电源带动，通过锥齿轮啮合减速，将动力传递到差速器9，差速器9通过花键连接将动力传到半轴8，进而驱动与半轴8通过花键连接的车轮，使车轮旋转。驾驶员踩动制动踏板，通过盘式制动器7的摩擦阻力将车轮10制动，安装在车架和转向节6之间的麦佛逊独立悬架18使电动汽车在运动时传递到驾驶员的震动减轻。
【权利要求】
1.一种汽车机械式四轮转向系统，包括转向盘(I)、输入转向轴(2)、 控制前轮偏转的前齿轮齿条式转向器(16)、控制后轮偏转的后齿轮齿条式转向器(15 )及传输动力的中间传动轴(12 )，转向盘(I)通过万向节与输入转向轴(2 )连接，后齿轮齿条式转向器(15)与中间传动轴(12)连接，所述前齿轮齿条式转向器(16)包括输入转向小齿轮(3)和转向齿条(4)，输入转向小齿轮(3)与转向齿条(4)啮合，所述输入转向轴(2)通过花键与输入转向小齿轮(3)连接，其特征在于:所述前齿轮齿条式转向器(16)上设置有输出转向小齿轮(11 )，输出转向小齿轮(11)通过轴承固定在前齿轮齿条式转向器(16)上,转向齿条(4)上设置有两段斜齿,分别为转向齿条输入斜齿和转向齿条输出斜齿，转向齿条输入斜齿与输入转向小齿轮(3 )啮合，转向齿条输出斜齿与输出转向小齿轮(11)啮合，输出转向小齿轮(11)通过花键与中间传动轴(12 )连接。
2.根据权利要求1所述的一种汽车机械式四轮转向系统，其特征在于:所述转向齿条输入斜齿(19)和转向齿条输出斜齿(20)分别位于转向齿条(4)异面的左右两侧，当转向齿条输出斜齿(20)齿顶平面与水平面平行时，转向齿条输入斜齿(19)齿顶平面与转向齿条(4)轴线所在的垂直平面的夹角是10°?20°。
3.根据权利要求1所述的一种汽车机械式四轮转向系统，其特征在于:所述转向齿条输入斜齿(19)和转向齿条输出斜齿(20)分别包括数个小齿,每个斜齿上的小齿数量分别为25个；转向齿条输入斜齿(19)和转向齿条输出斜齿(20)的长度分别为190mm。
【文档编号】B62D3/12GK204077780SQ201420532038
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】张君安, 刘贺 申请人:西安工业大学