CN103707920A - 驾驶转向调节装置和调节驾驶转向的方法 - Google Patents

Abstract

用于车辆的驾驶转向调节装置包括具有开口的插入套管，开口被构造为使得，插入套管在拉杆球头螺栓延伸通过该开口时具有与拉杆球头螺栓的干涉配合。插入套管具有外螺纹，且构造为在外螺纹处旋拧到关节转向臂。关节转向臂和拉杆之间的距离通过在外螺纹处相对于关节转向臂转动插入套管而可被调节。调节关节转向臂和拉杆之间的距离改变拉杆的角度，且由此改变驾驶转向。

Description

驾驶转向调节装置和调节驾驶转向的方法

技术领域

本发明大体包括调节车辆中的驾驶转向的装置和调节驾驶转向的方法。

背景技术

车辆转向系统和悬挂系统包括多个互连的部件。部件的尺寸变化和在接头处引入的几何变化可产生大于临界量的驾驶转向的变化，由此需要调节以矫正驾驶转向。“驾驶转向”是车轮的束角的变化，其随悬挂驾驶行程（即，车轮的前束或后束，从顶部到底部，由于当车辆在道路上行驶时悬挂系统上下移动而发生）发生。

汽车悬挂系统设计为在产生方向控制（路径跟随）所需的侧向力时最小化垂直力到车体（悬挂）中的传递。典型的悬挂链接机构被构造为，当在转弯中车体相对于地面滚动时，随着车轮上移以保持轮胎对道路表面的期望取向，使内侧轮胎（变化弯度）的顶部倾斜。因为汽车轮胎产生侧向力（主要是因为轮胎滚动的方向和跨过地面的行程的方向之间的差别（偏离角）），当车轮垂直移动时，悬挂机构必须还控制任何驾驶转向（束角变化）。驾驶转向对于拉杆的角度较敏感。

组装以产生悬挂系统的底盘部件的数量加上零件的尺寸变化和接头处引入的几何变化可产生大于优化可接受量的驾驶转向的变化。

过去的球接头已经包括外螺纹裂开套管，其旋拧到关节转向臂中。锥形的球头螺栓则接合裂开套管的锥形内直径，以扩张套管，将其锁定到关节转向臂。但是，这样的套管没有构造为调节驾驶转向高度，因为，由于套管裂开属性，其仅在初始组装位置处牢固地接合到关节转向臂。驾驶转向不能在不拆卸裂开套管、关节转向臂和锥形球头螺栓的情况下被调节。

一些悬挂系统使用现行的悬挂技术，其通过在控制器的指引下上拉轮胎或下推轮胎一控制量以跟随道路轮廓变化而最小化车体的垂直扰动，其中主动（即，可控制的）力产生部件代替弹簧使用。在最小的垂直扰动的情况下，侧向扰动更容易感受到。另外，因为当相对于行程方向以偏离角滚动时轮胎产生侧向力，主动悬挂需要接近零的驾驶转向，以最小化不期望的侧向力扰动。

发明内容

提供了一种用于车辆转向组件的驾驶转向调节装置，其使得车辆上的驾驶转向被容易和精确地调节，而不需要转向系统的任何拆卸以及不用牺牲耐用性。驾驶转向调节装置包括具有中心开口的环形插入套管，中心开口被构造为使得插入套管在拉杆球头螺栓延伸通过中心开口时具有与拉杆球头螺栓的干涉配合。插入套管具有外螺纹，该外螺纹被构造为旋拧到内螺纹，该内螺纹在关节转向臂的内表面处限定在关节转向臂中的开口处。关节转向臂和拉杆之间的距离通过转动插入套管以将外螺纹相对于关节转向臂的内螺纹移动而可被调节。相应地，调节关节转向臂和拉杆之间的距离改变拉杆的角度，由此改变驾驶转向。

插入套管可在外边缘处具有凸缘，所述凸缘限定凹部。当插入套管旋拧到关节转向臂时，凸缘被构造为定位在关节转向臂和拉杆之间。驾驶转向调节装置可还包括销，所述销延伸通过关节转向臂中的邻近拉杆球头螺栓的另外的开口。销在此还称为定时螺栓或定时销，且构造为可选择性地定位，以在任何一个凹部处接触凸缘，以锁定插入套管，且可选择性地缩回以允许插入套管被转动。关节转向臂和拉杆之间的距离由此通过转动凸缘并沿关节转向臂的内螺纹移动外螺纹而可被调节。

关节转向臂可具有毂箍，毂箍具有缝隙并限定开口，该开口具有内螺纹表面。所述装置可包括系紧螺栓，所述系紧螺栓跨过缝隙延伸通过毂箍。系紧螺栓被构造为沿一个方向可转动，以松开围绕插入套管的毂箍，使得易于调节插入套管，且在调节插入套管之后沿相反方向可转动，以围绕插入套管拧紧毂箍。

因为驾驶转向调节装置用于调节关节转向臂和拉杆之间的距离，仅连接至关节转向臂的车轮的驾驶转向被影响。即，调节装置不影响两个前轮的驾驶转向，这是调节需要提高转向组件的中心连杆等时的情况。因此确保更精确的驾驶转向调节。

调节装置允许调节车辆驾驶转向的方法，该方法包括测量表示对准机器上的车轮的驾驶转向的参数，基于被测量的参数确定对拉杆和关节转向臂之间的距离的调节，以获得预定的优化驾驶转向。延伸通过关节转向臂的销则被缩回，以解锁凸缘，该凸缘从旋拧到关节转向臂中的插入套筒延伸。凸缘则可被转动，以相对于关节转动臂移动插入套管和适配到插入套管的拉杆球头螺栓，由此调节拉杆和关节转向臂之间的距离。例如，凸缘可沿预定方向被转动预定数量的凸缘凹部经过被缩回的销。显然，该调节方法不要求悬挂或转向部件中任一个的拆卸。

本教导的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本教导的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。

附图说明

图1是车辆悬挂系统和转向系统的一部分的示意性局部透视图，显示出驾驶转向调节装置。

图2是悬挂系统、转向系统和驾驶转向调节装置的沿图1的线2-2截取的示意性局部透视截面图。

图3是图1和2的驾驶转向调节装置的示意性局部透视图。

图4是车辆的前部部分的示意图，图1的转向系统在对准机器上。

图5是调节驾驶转向的方法的流程图。

具体实施方式

参考附图，其中在几幅图中相同的附图标记指向相同的构件。图1示出车辆10的一部分，具有转向系统12和悬挂系统13的一部分，悬挂系统包括驾驶转向调节装置14。如在此解释的，驾驶转向调节装置14允许在车辆10寿命期间任何时候被组装车辆10上的驾驶转向的容易和精确的调节，而不需要车辆10的任何部分的拆卸。

具体地，转向系统12具有拉杆20，拉杆20连接到转向关节15的关节转向臂16。制动转子19连接到转向关节15。制动转子19安装到图4的司机侧的前轮18A。如图4所示，转向系统12具有拉杆20，拉杆20操作地连接到转向中心连杆22，转向中心连杆22经由齿轮和其他部件连接到转向柱21并最终由方向盘23控制。如图2最佳地所示，拉杆球头螺栓24具有球部分26，球部分26位于拉杆20的球袋25中。在随关节转向臂16相对于拉杆20移动时，球部分26可相对于拉杆20旋转。如图2所示，衬套27装在袋25中，以减小球部分26相对于拉杆20的旋转阻力。衬套27可以是尼龙、塑料或其他适当材料。帽31支撑袋25内的衬套27。

装置14包括插入套管28，插入套管定位在拉杆球头螺栓24和关节转向臂16之间。插入套管28可以是钢或任何其他适当材料。插入套管28包括具有外螺纹30的部分29，外螺纹与关节转向臂16的毂箍34的开口33中的关节转向臂16的内表面35的内螺纹32啮合。开口33在此称为关节转向臂16的第一开口。这允许在车辆10的初始组装时插入套管28旋拧到关节转向臂16至预定的初始位置。该预定的初始位置建立了关节转向臂16和拉杆20之间的初始距离D，如以下进一步讨论的。拉杆球头螺栓24、插入套管28和关节转向臂16在车辆10的操作期间没有相对于彼此移动，尽管插入套管28和拉杆球头螺栓24相对于关节转向臂16的相对位置可以被调节，如在此描述的，以提供期望的驾驶转向。

插入套管28是大体环形的，具有与外螺纹30同轴的中心开口36。中心开口36被构造使得，当拉杆球头螺栓24延伸通过中心开口36时，插入套管28具有与拉杆球头螺栓24的螺栓部分38的干涉配合。具体地，螺栓部分28具有大体截头圆锥形形状。插入套管28被成形为使得，中心开口36成锥形，具有匹配的截头圆锥形形状，以提供与拉杆球头螺栓24的干涉配合。即，当在组装中拉杆球头螺栓24从关节转向臂16下面插入到开口36中时，拉杆球头螺栓24的外表面将在开口36处接触插入套管28的内表面，产生干涉配合。拉杆球头螺栓24的螺纹部分39延伸超过插入套管28。螺纹螺母41在螺纹部分39处围绕拉杆球头螺栓24布置，以保持拉杆球头螺栓24相对于插入套管28的位置。

一旦插入套管28和拉杆球头螺栓24安装在关节转向臂16中，且球部分26搁置在拉杆20的球袋25中，可在不拆卸部件的情况下进行对驾驶转向的调节。即，插入套管28和拉杆球头螺栓24可通过将插入套管28相对于关节转向臂16转动以沿内螺纹32移动外螺纹30而沿通过拉杆球头螺栓24的垂直轴线A上下移动。为了辅助转动插入套管28，插入套管28可构造有凸缘40，凸缘40从插入套管28的环形本体部分42径向地延伸。凸缘40可围住整个拉杆球头螺栓24，如图3最佳地显示。凸缘40具有限定凹部46的外边缘44，且当插入套管28旋拧到关节转向臂16时定位在关节转向臂16和拉杆20之间。

关节转向臂16具有另外的螺纹开口48，该螺纹开口邻近毂箍34的开口33并与之大体平行。螺纹开口48在此称为关节转向臂16的第二开口。螺纹销50，也称为定时螺栓（clocking bolt）或定时销（clocking pin），延伸通过螺纹开口48。凸缘40和销50被构造为使得，销50可定位为与凸缘40接触，以接合凹部46，来防止插入套管28相对于关节转向臂16的旋转。接触凸缘40的销50的端部部分52没有螺纹。销50可通过插入在头部部分54中的工具缩回，从而销50的底部53通过处于高于凸缘40的上表面55的位置而让出凸缘40，由此解锁凸缘40。解锁的凸缘40则可转动，沿外螺纹30移动插入套管28沿着轴线A上下净运动。随着插入套管28的运动，干涉配合到插入套管28的拉杆球头螺栓24也移动，而拉杆20也由于捕获在球袋25中的球部分26而同样移动。关节转向臂16和拉杆20之间的距离D因此也将改变。替换地，距离D可在拉杆20的有效中心轴线A2和关节转向臂16的有效中心轴线A3之间测量，或在拉杆20至关节转向臂16之间测定的任何其他大体垂直距离。随着距离D改变，拉杆20的有效中心轴线A2与关节转向臂16的有效中心轴线A3的角A1必然也改变，由此改变车轮18A的最终的驾驶转向。

为了增加插入套管28可被转动的容易度，关节转向臂16的毂箍34可以是开口环。即，毂箍34可具有缝隙56，如图3所示。毂箍34可被构造为使得，系紧螺栓58可跨过缝隙56延伸通过毂箍34。系紧螺栓58可被构造为可沿一个方向转动，诸如顺时针，以通过允许缝隙56略微变宽而松开围绕插入套筒28的毂箍34。内螺纹32和外螺纹30之间的空隙通过松开系紧螺栓58和允许毂箍34略微扩张而增加，而减小通过凸缘40的转动调节插入套管28的阻力。在插入套管28的位置的期望调节之后，系紧螺栓58则可沿相反方向转动，诸如逆时针，以绕插入套管28拧紧毂箍34，减小螺纹30、32之间的空隙，且确保插入套管28、拉杆球头螺栓24和拉杆20相对于关节转向臂16的相对位置。

凸缘40的凹部46的数量和外螺纹30的螺纹节距P可被选择为通过在插入套管28转动时经过缩回的销50的每个凹部46获得距离D的期望调节。例如，凸缘40可具有二十个凹部46，外螺纹30可具有两毫米的螺纹节距P。转动插入套管28从而一个凹部46经过销50将导致距离D被调节有大约十分之一毫米。缩回的销50由此用作视觉参照指示器，以帮助获得期望的调节。在插入套管28的凸缘40被转动到期望的调节位置之后，缩回的销50重新定位为通过转动插入在头部54中的工具（未示出）而接触凸缘凹部46，以将凸缘40、插入套管28和拉杆球头螺纹24锁定在调节位置。

图4示出布置在对准机器60上的车辆10的前部部分。对准机器60操作地连接到司机侧前轮18A和乘客侧前轮18B的每个。计算机62接收关于由对准机器60确定的每个轮18A、18B相对于车辆10上的其他部件的对准的信息。例如，计算机62可接收关于每个轮18A、18B的驾驶转向的信息。转向系统12和悬挂系统13的部分在图4中仅示意性地示出。转向系统12示出拉杆20、关节转向臂16和具有调节装置14的拉杆球头螺栓24。拉杆20连接到转向系统18的中心转向连杆22。乘客侧车轮18B具有操作性地连接到其的大体相同的部件，包括关节转向臂16、拉杆20和具有单独的调节装置14的拉杆球头螺栓24。悬挂系统13在每个轮18A、18B处包括上控制臂66A和下控制臂66B。每个控制臂66A、66B可枢转地连接到车体70的框架部分和转向关节72，关节转向臂16是该转向关节的一个部分。关节转向臂16延伸到图4的页面之外。轮轴承74连接转向关节72至车轮18A或18B，且允许轮18A或18B相对于转向关节72旋转。轮胎76A、76B安装在车轮18A、18B上。对准机器60的各传感器传递车轮18A相对于静止构件61（诸如底板或其他水平表面）的相对位置，和车轮18B相对于静止构件的相对位置。驾驶束和驾驶转向可通过存储在计算机62中的算法基于被传感的信息计算。算法则可确定对图2的距离D的必要调节，其将导致期望的驾驶转向。

调节图2的距离D以改变司机侧车轮18A上的驾驶转向不影响乘客侧车轮18B的驾驶转向。靠近乘客侧车轮18B的调节装置14可被单独调节。

如图4所示，主动悬挂系统（AS）64操作地连接到车体70和司机侧车轮18A的上控制臂66A和乘客侧车轮18B的上控制臂66B。主动悬挂系统64可以是任何类型的可控制悬挂系统，诸如磁流变（magnetorheological）柱等，其可由控制器68控制，基于来自位置传感器的被传感反馈，以提供受控力在车体70上来抵消道路力，并基本消除车体70的所有驾驶导致的上下运动。由于被主动悬挂系统64消除的垂直力，前后和侧向力可对车辆乘客更明显。通过允许实现优化的驾驶转向，调节装置14可减小车体70上的侧向力。

在图5的流程图中示出调节驾驶转向的方法100。方法100可用在具有任意种类的悬挂系统（包括主动悬挂系统）的车辆上。方法100在块102处开始，测量表示对准机器60上的车辆10的车轮18A（或18B）的驾驶转向的参数。在方法100下，对拉杆20和关节转向臂16之间的距离D的调节则在块104中被确定。调节基于块102的被测参数，且是获得预定驾驶转向所需的调节。预定的驾驶转向和使驾驶转向与拉杆20和关节转向臂16之间的距离D相关的算法被存储在执行该算法的计算机62的处理器中。

一旦调节在块104中被计算，销50可在块106中缩回以解锁凸缘40。销50的缩回和定位可通过被插入到销50的头部部分54中的工具（未示出）实现。在块108中，关节转向臂16的裂开毂箍34上的系紧螺栓则可松开，以提供外螺纹30和内螺纹32之间的增大的空隙。增大的空隙将允许容易地移动插入套管28，所述移动插入套管在块110中通过转动凸缘40而实现，该凸缘从旋拧到关节转向臂16中的插入套管28延伸。转动凸缘40不仅移动插入套管28，还移动装配到插入套管28的拉杆球头螺栓24和拉杆20，拉杆球头螺栓24搁置在拉杆20中，以获得计算的调节。

可选地，在块110之前，转动凸缘40的所需方向和必须经过缩回的销50的凹部46的数量可通过存储在控制器68中的算法计算，块110可基于凹部46的被计算的数量执行。替换地，转动凸缘40可基于读取转换表，或在控制器62的情况下，读取查找表，该转换表或查找表使调节距离与必须经过被缩回的销50的凹部46的数量相关。在块110中转动凸缘40之后，定时销50被重新定位，以在块112中接合凸缘凹部46，来相对于关节转向臂16锁定插入套管28和拉杆球头螺栓24，并由此保持被调节距离D。系紧螺栓58在块114中拧紧以去除螺纹接头空隙。

尽管已经对执行本教导的许多方面的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实践本教导的许多替换方面。

Claims (10)

1.一种用于转向组件的驾驶转向调节装置，所述转向组件具有关节转向臂，该关节转向臂限定第一开口且具有与第一开口同轴延伸的内表面，其中，内螺纹通过内表面限定，转向组件还具有拉杆，和将关节转向臂和拉杆操作地连接的拉杆球头螺栓，该装置包括：

环形插入套管，具有中心开口，所述中心开口被构造为使得插入套管在拉杆球头螺栓延伸通过中心开口时具有与拉杆球头螺栓的干涉配合；且

其中，插入套管具有外螺纹，该外螺纹与所述中心开口同轴，且被构造为旋拧到关节转向臂的内螺纹，关节转向臂和拉杆之间的距离由此通过转动插入套管以将外螺纹相对于关节转向臂的内螺纹移动而可被调节。

2.如权利要求1所述的驾驶转向调节装置，其中关节转向臂具有邻近第一开口的第二开口，该装置还包括：；

销，延伸通过关节转向臂的该第二开口；

其中，插入套管具有与中心开口同轴的本体部分，且具有从本体部分径向向外延伸的凸缘；其中，凸缘具有外边缘并在外边缘处限定凹部；其中，当插入套管旋拧到关节转向臂中时，凸缘被定位在关节转向臂和拉杆之间；

其中，销被构造为可选择性地定位为接合任何一个凹部，由此锁定插入套管，且被构造为可选择性缩回以允许凸缘被转动，距离由此是通过转动凸缘以沿关节转向臂的内螺纹移动插入套管的外螺纹而可被调节的。

3.如权利要求2所述的驾驶转向调节装置，其中凸缘围住拉杆球头螺栓。

4.如权利要求2所述的驾驶转向调节装置，其中凹部被构造为使得，充分转动凸缘以导致一个凹部经过销使距离调节有大约十分之一毫米。

5.如权利要求4所述的驾驶转向调节装置，其中凸缘具有二十个凹部，外螺纹具有两毫米的螺纹节距。

6.如权利要求2所述的驾驶转向调节装置，其中关节转向臂具有毂箍，所述毂箍限定所述第一开口；其中，毂箍具有缝隙；且还包括：

系紧螺栓，跨过缝隙延伸通过毂箍，且被构造为沿一个方向可转动，以松开围绕插入套管的毂箍，使得易于调节插入套管，且在调节插入套管之后沿相反方向可转动，以围绕插入套管拧紧毂箍。

7.如权利要求1所述的驾驶转向调节装置，其中拉杆球头螺栓包括具有截头圆锥形形状的螺栓部分；且

其中，插入套管的中心开口足够锥形，以允许与螺栓部分的干涉配合。

8.一种调节车辆上的驾驶转向的方法，包括：

测量表示对准机器上的车轮的驾驶转向的参数；

确定对拉杆和关节转向臂之间的距离的调节，以获得预定的驾驶转向；其中，所述确定基于被测量的参数；其中，关节转向臂操作地连接到车轮；其中，拉杆操作地连接至转向柱；

缩回延伸通过关节转向臂的销，以由此解锁从插入套管的本体部分径向延伸的凸缘；其中，所述本体部分具有外螺纹，该外螺纹旋拧到内螺纹，该内螺纹在关节转向臂中的开口处由关节转向臂的内表面限定；其中，拉杆球头螺栓在插入套管的中心开口处适配到插入套管，且操作地连接拉杆和关节转向臂；和

在销缩回之后，转动凸缘以沿关节转向臂的内螺纹移动插入套管的外螺纹，从而获得对距离的调节。

9.如权利要求8所述的方法，还包括：

在转动凸缘之前，松开关节转向臂的裂开毂箍上的系紧螺栓，插入套管延伸通过该毂箍；

在转动凸缘之后，将销定位为接触凸缘，由此锁定插入套管，且保持对距离的调节；和

拧紧系紧螺栓，以固定拉杆球头螺栓。

10.如权利要求8所述的方法，还包括：

计算要获得对距离的调节而需要移动经过可缩回销沿凸缘的外边缘限定的凹部的数量；并且其中，所述转动凸缘是转动使得被计算数量的凹部移动经过销。

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