CN102145707A

CN102145707A - 车辆转向机构及其组装

Info

Publication number: CN102145707A
Application number: CN2011100355927A
Authority: CN
Inventors: B·C·科尔曼; G·E·德尔
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2011-08-10
Also published as: US20110192673A1; DE102011010114A1

Abstract

本发明涉及车辆转向机构及其组装。具体地，一种转向机构，包括转向齿轮壳体和固定地连接到所述转向齿轮壳体的第一安装支架。第二安装支架被关于所述转向齿轮壳体安装并且被配置有灵活状态和固定状态。所述灵活状态在所述转向齿轮壳体与所述第二安装支架之间具有第一自由度，而所述固定状态没有自由度。锁定元件在所述灵活状态和所述固定状态之间调整所述第二安装支架。所述转向机构的所述灵活状态在所述转向齿轮壳体与所述第二安装支架之间可进一步包括第二自由度。所述第一自由度可以允许基本平行于所述转向齿轮壳体的轴的平移运动，以及所述第二自由度可以允许基本围绕所述轴的旋转运动。

Description

车辆转向机构及其组装

技术领域

本发明涉及将转向机构连接到车辆。

背景技术

车辆的转向系统允许操作员或驾驶员通过转动方向盘或转动车辆的车轮的类似组件来转动车辆。动力转向系统通过向车轮处的转向运动提供更多力量来协助驾驶员转向发动机。负载被从转向轮转移到车辆的车架或底盘，从而允许整个车辆基于驾驶员的命令转动。

液压动力转向系统采用耦合到机动车的液压转向装置的用于产生加压液体的发动机驱动液压动力转向泵（engine-driven hydraulic power steering pump）。电液动力转向系统（electrohydraulic power steering system）可被用来将动力转向泵从发动机去耦，并且通过使用电动机驱动液压动力转向泵来按需提供液压。电动动力转向系统的运行无需使用任何液压液。

发明内容

提供了一种用于车辆的转向机构。转向机构包括转向装置壳体和固定地连接到转向装置壳体的第一安装支架。第二安装支架被关于转向装置壳体安装，并且被配置有灵活状态和固定状态。灵活状态在转向装置壳体与第二安装支架之间具有第一自由度，但固定状态在转向装置壳体与第二安装支架之间没有自由度。锁定元件被关于第二安装支架安装，并且被配置为在灵活状态与固定状态之间调整第二安装支架。

转向机构的灵活状态可在转向装置壳体与第二安装支架之间进一步包括第二自由度。第一自由度可以允许基本平行于转向装置壳体的轴的平移运动，第二自由度可以允许基本围绕所述轴的旋转运动。

一种将转向机构组装到车架的方法，包括将硬安装支架（hard-mount bracket）刚性地连接到转向装置壳体，从而硬安装支架相对于转向装置壳体没有自由度。柔性安装支架（flexible-mount bracket）被松散地连接到转向装置壳体，从而柔性安装支架相对于转向装置壳体具有至少一个自由度。硬安装支架与车架上的第一耦合器（coupling）对齐并且被连接到第一耦合器。柔性安装支架与车架上的第二耦合器对齐并且被连接到第二耦合器。柔性安装支架然后被刚性地连接到转向装置壳体，从而消除柔性安装支架相对于转向装置壳体的所述至少一个自由度。

本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势从以下结合附图对本发明最佳实施方式以及其他实施例的详细描述中容易显而易见。

本发明还提供了以下方案：

1. 一种转向机构，包括：

转向装置壳体；

第一安装支架，其被固定地连接到所述转向装置壳体；

第二安装支架，其被关于所述转向装置壳体安装并且被配置有灵活状态和固定状态；

其中，所述灵活状态在所述转向装置壳体与所述第二安装支架之间具有第一自由度；

其中，所述固定状态在所述转向装置壳体与所述第二安装支架之间没有自由度；以及

锁定元件，其被关于所述第二安装支架安装并且被配置为在所述灵活状态与所述固定状态之间调整所述第二安装支架。

2. 根据方案1所述的机构，其中，所述灵活状态在所述转向装置壳体与所述第二安装支架之间具有第二自由度。

3. 根据方案2所述的机构，

其中，所述转向装置壳体具有轴；

其中，所述第一自由度允许基本平行于所述轴的平移运动；以及

其中，所述第二自由度允许基本围绕所述轴的旋转运动。

4. 根据方案3所述的机构，其进一步包括：

位于所述转向装置壳体内的转向齿条，其中，所述转向装置壳体的所述轴与所述转向齿条基本一致。

5. 根据方案4所述的机构，其中，所述转向机构被配置为在第一耦合器和第二耦合器处可连接到车架，从而所述第一安装支架配合所述第一耦合器并且所述第二安装支架配合所述第二耦合器。

6. 根据方案5所述的机构，其中，所述第一耦合器具有带第一和第二固定锚点的第一安装面，以及其中，所述第二耦合器具有带第三和第四固定锚点的第二安装面。

7. 根据方案6所述的机构，

其中，所述第一和第二固定锚点接纳第一和第二螺纹紧固件，使得所述第一和第二螺纹紧固件在所述第一安装面将所述第一安装支架连接到所述第一耦合器；以及

其中，所述第三和第四固定锚点接纳第三和第四螺纹紧固件，使得所述第三和第四螺纹紧固件在所述第二安装面将所述第二安装支架连接到所述第二耦合器。

8. 根据方案7所述的机构，其中，所述锁定元件是系紧螺栓。

9. 一种将转向机构组装到车架的方法，包括：

将硬安装支架刚性地连接到转向装置壳体，使得所述硬安装支架相对所述转向装置壳体没有自由度；

松散地将柔性安装支架连接到所述转向装置壳体，使得所述柔性安装支架相对于所述转向装置壳体具有至少一个自由度；

将所述硬安装支架与所述车架上的第一耦合器对齐；

将所述硬安装支架连接到所述第一耦合器；

将所述柔性安装支架与所述车架上的第二耦合器对齐；

将所述柔性安装支架连接到所述第二耦合器；以及

将所述柔性安装支架刚性地连接到所述转向装置壳体，并且消除所述柔性安装支架相对于所述转向装置壳体的所述至少一个自由度。

10. 根据方案9所述的方法，

其中，松散地将所述柔性安装支架连接到所述转向装置壳体包括允许所述柔性安装支架相对于所述转向装置壳体具有至少两个自由度；以及

其中，将所述柔性安装支架刚性地连接到所述转向装置壳体包括消除相对于所述转向装置壳体的所述至少两个自由度。

11. 根据方案10所述的方法，其中，将所述硬安装支架刚性地连接到所述转向装置壳体包括整体地将所述硬安装支架和所述转向装置壳体形成为一个单体块。

12. 根据方案11所述的方法，其中，所述硬安装支架与所述车架的驾驶员侧对齐并且被连接到所述车架的驾驶员侧，所述柔性安装支架与所述车架的乘客侧对齐并且被连接到所述车架的乘客侧。

13. 一种转向机构，其包括：

转向装置壳体；

第一安装支架，其被固定地连接到所述转向装置壳体；

其中，所述灵活状态在所述转向装置壳体与所述第二安装支架之间具有第一自由度，以及在所述转向装置壳体与所述第二安装支架之间具有第二自由度；

锁定元件，其被配置为在所述灵活状态与所述固定状态之间调整所述第二安装支架。

14. 根据方案13所述的机构，其中，所述转向机构被配置为在第一耦合器和第二耦合器处可连接到车架，使得所述第一安装支架配合所述第一耦合器并且所述第二安装支架配合所述第二耦合器。

15．根据方案14所述的机构，

其中，所述转向装置壳体具有轴；

其中，所述第二自由度允许基本围绕所述轴的旋转运动。

附图说明

图1是车架和转向机构的一部分的示意等距图；

图2是具有两个临时自由度的柔性安装支架的示意等距图；以及

图3是用于组装车辆转向机构的方法或算法的示意流程图。

具体实施方式

参考附图，其中，相同的附图标记在几个图中对应相同的或类似的组件，在图1中示意性地示出车辆10的一部分。车辆10包括车架或底盘12（仅部分被示出），转向机构14被安装或准备好组装到车架或底盘12上。所示出的底盘12一般可被称为框架车身（body-on-frame）或梯形车架（ladder frame）。然而，转向机构14可连接到单片式车身（unibody）、整体框架车身（body frame integral）、无骨架式车身（monocoque）或类似车辆结构。此外，转向机构14也可连接到或者单片式车身或者全承载车身车架底盘12的子架（sub frame）部分。

尽管关于汽车应用详细描述了本发明，本领域技术人员将认识到本发明有更广泛的适用性。本领域普通技术人员将认识到，诸如“以上”、“以下”、“向上”、“向下”等等的术语是用来说明附图，并不表示对本发明范围的限制，本发明范围由所附权利要求限定。

转向机构14将车辆10的驾驶员的方向信号（通常来自驾驶舱中的方向盘）转换成车辆10的转向轮（未示出，通常是前轮）的运动。转向机构14可以是但不限于液压动力转向系统、电动动力转向系统、电液动力转向系统、手动转向系统或使用齿轮齿条式转向装置（rack and pinion steering gear）的其他转向系统。如图1所示，转向机构14包括转向装置壳体16。转向机构14被配置为通过连接或附着到转向装置壳体16的安装结构被组装到底盘12。

第一安装支架18被固定地连接到转向装置壳体16的左侧，如图1所示。第二安装支架20被安装在转向装置壳体16的右侧上，如图1所示。安装支架18或安装支架20每一个均可被称为第一或第二安装支架。

在图1所示的配置中，车辆10的前面和前行方向由箭头F表示。因此，如果车辆10是左侧驾驶车辆，则图1的左侧和右侧分别对应车辆10的驾驶员侧和乘客侧。不过，安装支架18不一定要位于左侧上，安装支架20也不一定要位于右侧上。此外，转向机构14可用于其它车辆中，诸如但不限于：右侧驾驶车辆、重型和建筑设备、以及具有中心驾驶配置的车辆。

安装支架18可被称为硬安装支架。在图1所示的配置中，安装支架18与转向装置壳体16一起被整体地形成为单个单体块。然而，安装支架18也可以是单独组件，其然后被刚性地并且固定地安装到转向装置壳体16。

安装支架20可被称为柔性安装支架，并且被配置有灵活状态和固定状态。在灵活状态下，转向装置壳体16与安装支架20之间有至少一个自由度，第一自由度。然而，在固定状态下，转向装置壳体16与安装支架20之间没有自由度，从而转向装置壳体16的位置相对于底盘12是固定的。

转向齿条（steering rack）（未示出）位于转向装置壳体16内，并且转向装置壳体16的轴22基本平行于该齿条，这可能是多片式构造。而在灵活状态下，第一自由度允许安装支架20相对于转向装置壳体16的基本平行于轴22的平移运动。安装支架20可进一步配置有第二自由度，第二自由度允许安装支架20相对于转向装置壳体16的基本围绕轴22的旋转运动。

如图1所示，底盘12包括第一耦合器26和第二耦合器28以接受转向机构14的连接。安装支架18被配置为配合耦合器26，安装支架20被配置为配合耦合器28。无论耦合器26或耦合器28均可被称为第一或第二耦合器。

现在参考图2并继续参考图1，示出了安装支架20的示意等距图。转向装置壳体16例如通过螺纹紧固件被连接到底盘12的耦合器26和耦合器28。

在安装支架18配备耦合器26并且安装支架20配备耦合器28后，安装支架20被从灵活状态调整到固定状态，从而消除或锁住第一和第二自由度。锁定元件30被配置为在灵活状态和固定状态之间调整安装支架20。在图1所示的安装支架20的配置中，锁定元件30是系紧螺栓32。然而，锁定元件30可以是被配置为在灵活状态和固定状态之间调整安装支架20的任何其他组件或装置。

底盘12的耦合器26具有带第一和第二固定锚点（图1中被隐藏了）的第一安装面（在图1中主要被安装支架18隐藏，图2中未示出）。耦合器28具有带第三和第四固定锚点43、44的第二安装面40。无论是耦合器26还是耦合器28上的安装面均可被互换地称为第一或第二安装面。锚点可以是螺纹孔、钻孔或被配置为允许转向机构14与底盘12之间的负载转移的其他插孔。

为了将转向装置壳体16配合到底盘12，安装支架18必须与耦合器26的安装面基本对齐。安装面可以是连续平面、多个平面或被配置为结合安装支架18的一部分的其他形状。第一和第二锚点也必须与安装支架18中的安装孔基本对齐。否则，螺纹紧固件可能与第一和第二锚点不对齐，并且可能连接不到第一和第二锚点。

类似地，安装支架20必须与耦合器28的安装面40基本对齐。安装面40也可以是连续平面、多个平面或被配置为与安装支架20的一部分紧密配合的其他形状（诸如圆锥形或部分球形）。第三和第四固定锚点43、44也必须与安装支架20中的各自的安装孔基本对齐。

尽管在灵活状态下，安装支架20的第一自由度允许沿轴22（基本是左和右，如图2所示）的运动。如果耦合器26、28与安装支架18、20之间的预期关系不具有非常高的公差，则制造变化会导致难以组装。第一自由度允许底盘12和转向装置壳体16中的制造变化，所述制造变化导致耦合器26和耦合器28相对于安装支架18和安装支架20的差异。

此外，安装支架20的第二自由度允许围绕轴22的旋转，如箭头23所示。该第二自由度还允许底盘12和转向装置壳体16中的制造变化。第二自由度调整安装面和第二安装面40中的变化。第一和第二自由度允许转向装置壳体16被组装到底盘12，不考虑显著的制造变化。

一旦第一和第二自由度已被用来将安装支架18配备到耦合器26以及将安装支架20配备到耦合器28，安装支架20被从灵活状态调整到固定状态。为了将安装支架20调整到固定状态，锁定元件30可被关闭或拧紧。除了图2所示的系紧螺栓32外，其他可用的锁定结构可包括但不限于：多个系紧螺栓；固定螺钉或封闭固定螺丝（blind set screw）（可能与转向装置壳体16上的D-平板协作）；与转向装置壳体16中的插孔协作的螺纹紧固件；转向装置壳体16中的销子和配套插孔；或本领域普通技术人员可识别的其他装置。

在固定状态下，安装支架20在转向装置壳体16与安装支架20之间提供基本刚性的负载转移。因此，固定状态可以就好像安装支架20被形成为转向装置壳体16的单体块一样行动或反应。安装支架18和安装支架20可进一步包括一个或多个套管。不过要注意，套管提供的任何弹性从预组装到最后组装是一致的，而不是通过在灵活状态与固定状态之间调整安装支架20来改变。

现在参考图3并继续参考图1和图2，示出了用于组装车辆转向机构的算法或方法100。方法100可以与图1-2中所示的结构的一些或全部一起使用。不过，也可将方法100纳入其他车辆和动力系配置、控制方案、或控制结构中，它具有超出图1-2示意性示出的组件的适用性。

方法100被示出为示意性流程图。图3所示的方法100的步骤的确切顺序并不是必需的。可以重新排序步骤，可以省略步骤，以及可以包括额外步骤。方法100是将车辆转向机构（诸如此处所示出和描述的转向机构14）组装到底盘（诸如车架或底盘12）的基本的说明性的方法，但可以补充本领域普通技术人员可识别的附加特征。

方法100始于启动或开始步骤110，其可以包括设置或预备组装区、制造方法100中所用的组件中的一些、或本领域普通技术人员可识别的其他初始过程。

在步骤112，硬安装支架（诸如安装支架18）被刚性地连接到转向装置壳体（诸如转向装置壳体16），从而硬安装支架相对转向装置壳体没有自由度。该连接步骤可以包括将硬安装支架与转向装置壳体制造为整体的一个块的结构，或者可以包括以独地制造然后相对彼此固定地配备两个组件。

在步骤114，柔性安装支架（诸如安装支架20）被松散地连接到转向装置壳体，从而柔性安装支架相对转向装置壳体具有至少一个自由度。柔性安装支架可被配置为相对转向装置壳体具有至少两个自由度。松散地连接柔性安装支架允许柔性安装支架支持转向装置壳体以用于移动和组装转向装置壳体。在接下来的步骤114，转向机构可被完全组装、或者可以具有需要随后组装的额外组件（诸如拉杆或电气连接）。

然后在可选步骤116，转向机构与硬安装支架和柔性安装支架一起可被移动或运送。转向机构可在一个工厂组装，然后运送到另一工厂，或者可以仅在同一制造或组装工厂的不同区域移动。替代地，底盘可被运送到转向机构的位置。

在步骤118，硬安装支架与底盘上的第一耦合器对齐（诸如耦合器26），然后硬安装支架被连接到第一耦合器。硬安装支架和第一耦合器可以在最终车辆的驾驶员侧。在步骤120，柔性安装支架与底盘上的第二耦合器（诸如耦合器28）对齐，然后柔性安装支架被连接到第二耦合器。将两个支架连接到底盘完成了将转向装置壳体配备到底盘。

在步骤122，通过调整锁定元件或卡环（诸如锁定元件30或一个实施例中的系紧螺栓32），柔性安装支架被刚性地连接到转向装置壳体。这消除了柔性安装支架相对于转向装置壳体的自由度（至少一个，但可能是两个或多个），并允许转向装置壳体与底盘之间的基本刚性的负载转移。结束步骤124可以包括将底盘和转向机构移动到另一工厂或同一工厂内的其他地方以进一步组装车辆。

尽管已详细描述了本发明的最佳实施方式以及其他实施例，本发明所涉及领域的技术人员将意识到用于在所附权利要求范围内实践本发明的各种替代设计和实施例。

Claims

1.一种转向机构，包括：

转向装置壳体；

第一安装支架，其被固定地连接到所述转向装置壳体；

2.根据权利要求1所述的机构，其中，所述灵活状态在所述转向装置壳体与所述第二安装支架之间具有第二自由度。

3.根据权利要求2所述的机构，

其中，所述转向装置壳体具有轴；

其中，所述第二自由度允许基本围绕所述轴的旋转运动。

4.根据权利要求3所述的机构，其进一步包括：

5.根据权利要求4所述的机构，其中，所述转向机构被配置为在第一耦合器和第二耦合器处可连接到车架，从而所述第一安装支架配合所述第一耦合器并且所述第二安装支架配合所述第二耦合器。

6.根据权利要求5所述的机构，其中，所述第一耦合器具有带第一和第二固定锚点的第一安装面，以及其中，所述第二耦合器具有带第三和第四固定锚点的第二安装面。

7.根据权利要求6所述的机构，

8.根据权利要求7所述的机构，其中，所述锁定元件是系紧螺栓。

9.一种将转向机构组装到车架的方法，包括：

将所述硬安装支架与所述车架上的第一耦合器对齐；

将所述硬安装支架连接到所述第一耦合器；

将所述柔性安装支架与所述车架上的第二耦合器对齐；

将所述柔性安装支架连接到所述第二耦合器；以及

10.一种转向机构，其包括：

转向装置壳体；

第一安装支架，其被固定地连接到所述转向装置壳体；