CN103796903A - 具有可释放连接装置的转向系统布置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于车辆的转向系统布置，所述转向系统布置包括提供转向输入的第一部分，和提供转向输出的第二部分，第一部分和第二部分由连接装置连接，所述连接装置选择性地可释放以允许选择转向输入和转向输出之间的相对定位。本发明也提供一种将转向系统布置改装到车辆的相关方法。

Description

具有可释放连接装置的转向系统布置

技术领域

本发明涉及一种转向系统布置。

背景技术

具有它们的原始转向配置的老款车辆的驾驶员在驾驶期间常常经历转向的不明确。这是由于磨损部件、例如原始转向箱和转向连杆的结果。

常常被称为肌肉车的20世纪60年代和70年代的车辆典型地具有循环球式转向布置，已知所述循环球式转向布置具有在中心的“死点”。该死点意味着方向盘的小转动不影响车辆的行驶方向。

此外老式车辆的转向常常呈现出机械游隙、反应迟钝和定心能力差。

这些车辆典型地不包括助力转向系统。这与它们的重量组合导致需要相当大的力气来转动方向盘，尤其在低速的情况下。

使用新的齿轮、轴承和连杆简单地改造这些车辆的现有转向系统可以减小机械游隙。然而转向的感觉不能与现代助力齿条和小齿轮转向系统的性能相比。因此许多车主选择用齿条和小齿轮助力转向替换原始机械转向系统，其使用液压泵来增加低速下转向的容易性。

常规齿条和小齿轮转向系统包括沿着一侧具有齿的齿条，所述齿适合于啮合小齿轮轴的齿端。小齿轮轴的相对端通过万向接头连接到方向盘轴。

齿条通过相应的横拉杆连接到相对前轮。这意味着方向盘和小齿轮轴的圆形运动被转换成齿条和横拉杆端部的直线运动。现代齿条和小齿轮转向系统有许多优点，包括它们消除中心点并且提供改善的转向精度、减小的用力和显著改善的循迹能力。

流行类型的齿条和小齿轮转向系统是中心分导（takeoff）系统，其允许正确的几何形状以及正和直接转向的最佳水平。中心分导系统包括小齿轮和具有齿部分和轴部分的齿条，其中齿条连接到牵引杆，牵引杆又连接到横拉杆端部。该构造比横拉杆直接连接到齿条的相对端的“端驱动”设计齿条和小齿轮系统更紧凑。

由于它们的许多优点，助力齿条和小齿轮转换已成为诸如PontiacGTO、Ford Mustang和Chevrolet Corvette的汽车的车主的流行选择。当汽车在左侧和右侧驾驶之间转换时尤其如此，原因是车主已经需要替换或修改转向系统。

现有的中心分导齿条和小齿轮组件的问题之一是它们典型地需要针对车辆的每个品牌和款式进行定制。这是由于针对不同类型的齿轮小齿轮需要成不同角以考虑Y形框架的特定限制、引擎室的配置和其中的部件的放置。

此外中心分导齿条和小齿轮系统必须允许将转向齿条放置成为长和短管排气歧管或引擎室内的零配件提供足够的间隙。也可能存在由在左侧和右侧驾驶之间转换车辆产生的物理限制。

本发明的目的是减轻一个或多个上述困难或至少提供上述类型的转向布置的有用替代选择。

本发明的其它优点将从结合附图进行的以下描述变得明显，其中通过图示和例子公开本发明的若干实施例。

发明内容

在本发明的一个方面中，提出一种用于车辆的转向系统布置，所述转向系统布置包括提供转向输入的第一部分，和提供转向输出的第二部分，所述第一部分和所述第二部分由连接装置连接，所述连接装置选择性地可释放以允许选择所述转向输入和所述转向输出之间的相对定位。

当未释放（即，固定）时，所述选择性可释放连接装置将所述第一部分和所述第二部分固定在相对于彼此的选定取向。

在一个形式中，所述连接装置选择性地可释放以允许这些部分中的一个或两者相对于另一个旋转使得所述转向输入相对于所述转向输出的位置可以通过该旋转被调节。

在一个形式中，所述转向输入是旋转输入。

在一个形式中，所述转向输出是线性输出。

在一个形式中，所述转向系统布置还包括第三部分，所述第三部分容纳用于减小实现指定转向输出所需的转向输入的装置（即，转向辅助装置）。

在一个形式中，所述第三部分包括用于连接转向辅助控制装置的至少一个连接点。

在一个形式中，所述第三部分通过连接装置连接到所述第一部分或所述第二部分中的一个，所述连接装置选择性地可释放以允许选择所述或每个连接点相对于所述转向系统布置的剩余部分的相对定位。

在一个形式中，所述转向系统布置的所述第一部分包括小齿轮壳体，小齿轮轴具有用于与方向盘轴连接的第一端和与由所述小齿轮壳体部分容纳的长形齿条的相应齿部分啮合的第二齿端。

在一个形式中，所述转向系统布置的所述第二部分包括围绕所述长形齿轮的至少一部分的中心壳体，中心转向块延伸通过所述中心壳体的侧壁中的纵向延伸槽并且通过由所述第一部分中的所述小齿轮的旋转导致的转向输入沿着所述纵向延伸槽可滑动。

在一个形式中，所述小齿轮壳体和所述中心壳体同轴地对准并且由连接装置连接。

在一个形式中，所述转向系统布置的所述第三部分包括用于活塞组件的活塞壳体，其中所述活塞壳体和所述中心壳体同轴地对准并且由所述连接装置连接，所述连接装置选择性地可释放以允许这些中的一个或两者相对于另一个的旋转。

当未释放时，所述选择性可释放连接装置将所述活塞壳体和所述中心壳体固定在相对于彼此的选定取向。

在一个形式中，所述活塞组件包括连接到所述长形齿条并且与所述长形齿条同轴对准的活塞杆，以及由所述活塞杆承载并且位于所述活塞壳体内的孔腔中的活塞。

在一个形式中，所述中心转向块由所述齿条承载，但是可以相对于所述齿条旋转。

在一个形式中，所述齿条延伸通过穿过所述中心转向块的通道。

在一个形式中，所述中心转向块由形成到所述齿条中的肩部和固定到所述齿条的端部的螺母定位并且俘获在形成到所述齿条中的肩部与固定到所述齿条的端部的螺母之间。

在一个形式中，所述活塞壳体和活塞组件形成双作用液压缸。

在一个形式中，所述双作用液压缸由所述转向辅助控制装置控制。

在一个形式中，所述转向辅助控制装置包含到与所述小齿轮壳体关联的轴环中并且所述轴环围绕所述小齿轮轴可旋转。

在一个形式中，所述转向辅助控制装置可操作地连接到所述转向辅助装置（即，所述双作用液压缸）以响应提供给所述小齿轮轴的转向输入实现该控制。

在本发明的另一方面中，提出一种用于车辆的转向系统布置，所述转向系统布置包括提供转向输入的第一部分，提供转向输出的第二部分，和提供用于减小实现指定转向输出所需的转向输入的装置的第三部分，所述第一部分和所述第三部分由连接装置连接到所述第二部分，所述连接装置选择性地可释放以允许每个部分相对于其它部分的旋转。

在本发明的另一方面中，提出一种用于车辆的转向系统布置，所述转向系统布置包括：小齿轮轴，所述小齿轮轴具有用于与方向盘轴连接的第一端和与长形齿条的相应齿部分啮合的第二齿端；小齿轮壳体和中心壳体，均围绕所述齿条的至少一部分；中心转向块，所述中心转向块延伸通过所述中心壳体的侧壁中的纵向延伸槽并且通过由所述小齿轮的旋转导致的转向作用沿着所述纵向延伸槽可滑动，所述小齿轮壳体和所述中心壳体同轴地对准并且由连接装置连接，所述连接装置选择性地可释放以允许这些中的一个或两者相对于另一个的旋转。

在本发明的另一方面中，提出一种将上述转向布置改装到车辆的方法，所述方法包括以下步骤：将所述布置定位在车辆中的适当位置，释放所述连接装置并且旋转所述第一部分和所述第二部分中的一个或两者直到所述转向输入和输出定位成用于连接到车辆，固定所述连接装置，然后将所述转向输入和输出连接到车辆。

在一个形式中，所述方法还包括以下步骤：释放用于所述第三部分的所述连接装置并且旋转所述第三部分直到用于所述转向辅助装置的所述或每个连接点定位成用于连接到所述转向辅助控制装置，固定所述连接装置，然后将所述转向辅助装置连接到所述转向辅助控制装置。

在一个形式中，所述方法还包括以下步骤：旋转与所述小齿轮壳体关联的所述轴环直到所述转向辅助控制装置定位成用于连接到所述转向辅助装置，然后将所述转向辅助装置连接到所述转向辅助控制装置。

附图说明

为了更好地理解本公开，现在将参考一个或多个示例性实施例描述本公开，所述实施例将在本文中借助于附图进行描述，其中：

图1是转向系统布置的透视图；

图2是配置用于左侧驾驶车辆的转向系统布置的平面图；

图3是配置用于右侧驾驶车辆的转向系统布置的平面图；

图4是在通过转向系统布置的长度方向上获得的横截面图；

图5是转向系统布置的侧视图；以及

图6至30是转向系统布置的组成部分的详图。

在以下描述中，在附图的若干视图中相似的附图标记始终表示相似或相应的部分。

具体实施方式

现在参考图1至5，并且特别地参考图4，其中示出用于车辆的转向系统布置10，所述转向系统布置包括小齿轮轴（未显示），所述小齿轮轴具有用于通过万向接头（类似地未显示）与方向盘轴连接的第一端和用于与长形齿条22（参见图9）的相应齿部分20啮合的第二齿端。

有承载在长形齿条22上的中心转向块24和围绕所述长形齿条22的至少一部分的中心壳体28，所述中心壳体28包括在其侧壁中的纵向延伸槽30（参见图22），中心转向块24通过所述纵向延伸槽向外延伸。中心转向块24包括成形为用滑动配合配合在中心壳体28内的主体100（也参见图23）。

配置成容纳小齿轮轴的齿端和齿条22的齿部分20的小齿轮壳体34（也参见图7）可旋转地连接到中心壳体28的一个端部。齿条22从小齿轮壳体34延伸到管状中心壳体28中。

波纹管36通过波纹管保持环39（也参见图13）固定到小齿轮壳体34上的环形肩部38。当转向完全锁定时齿条22的齿部分20延伸到波纹管36中。

小齿轮壳体34通过选择性地可释放以允许旋转的连接装置、例如环形锁环或夹子35（也参见图8）保持就位，抵靠中心壳体28，所述环形锁环或夹子可以使用锁环扳手200（也参见图19）释放和固定。

活塞壳体86（也参见图21）可旋转地连接到中心壳体28的远端。类似于小齿轮壳体34，活塞壳体86通过选择性地可释放以允许旋转的连接装置、例如另一环形锁环或夹子37（也参见图25）保持就位，抵靠中心壳体28。

该主体100固定地位于齿条22中的肩部23和导螺母部件26（也参见图24）之间并且可以相对于齿条22旋转。导衬套27（也参见图24）布置在导螺母部件26上并且用于沿着中心壳体28中的孔腔引导导螺母部件26，由此为齿条22和活塞杆74提供滑动引导。

牵引杆连接块104（也参见图16）固定地位于主体100上的一对肩部之间并且通过中心壳体28中的槽30伸出。

外部滑动轴环50（也参见图15）在中心壳体28上滑动并且包括槽51，牵引杆连接块104延伸通过所述槽。

防尘套72固定到外部滑动轴环50从而从牵引杆连接块104的相对端部延伸到中心壳体28的相对端部并且防止污物通过中心壳体28中的槽30进入。

牵引杆32（也参见图18）通过螺栓64附连到中心转向块24，所述螺栓穿过牵引杆32和牵引杆连接块104中的孔并且与中心转向块24中的螺纹孔接合。以该方式中心转向块24保持牵引杆32和齿条22成平行、间隔关系。牵引杆32连接到两个横拉端（未显示），所述横拉端又连接到车辆的前轮，这在本领域中是已知的。

小齿轮轴（未显示）和齿条22的齿相应地配置成彼此啮合以将方向盘轴的圆形运动转换成齿条22、中心转向块24、牵引杆连接块104、牵引杆32和横拉端的直线运动，这又实现车辆的前轮的转动。

转向系统布置10包括连接到齿条22以提供动力辅助的液压活塞组件46。

长形齿条22和活塞杆74由导螺母部件26同轴地连接和对准。活塞杆74的远端78通过密封件84延伸到活塞壳体86中并且承载活塞80。附加密封件（在图30中示出）密封并且引导液压活塞组件46。

活塞壳体86、密封件84和活塞80限定第一室88，并且活塞80和活塞壳体86的盲端中的端帽89限定第二室90。两个室88、90经由供应端口92、94（参见图2和3）和管52、54连接到包含到壳体48中的液压装置（即，液压控制阀），所述壳体兼作用于小齿轮轴的轴环。因此，壳体48与小齿轮壳体34关联，它包括管52、54所连接的阀罩端口49，并且围绕小齿轮轴可旋转。

方向盘的旋转导致壳体48中的液压控制阀控制液压流体分配到室88或90中的一个以帮助齿条22的直线驱动和由此前轮的转动。

布置10通过安装块56、58（也参见图11）固定到车辆底盘或车身。

根据本发明的布置10提供许多明显的优点，这样的很大程度的调节能力适合于车辆的几乎任何品牌和款式，而不管它的转向部件的定位和几何形状。此外，通过根据需要按比例扩大布置10，它可以适合于装配更大的商用车辆。

第一，通过相应地装配两个备选小齿轮壳体34a或34a（也参见图6和7）中的一个，该布置可以用于左侧（参见图2）或右侧（参见图3）驾驶车辆。

第二，通过围绕小齿轮轴12旋转阀罩48，阀罩端口49的定位和取向可以被选择成适合。

第三，通过释放锁环35，小齿轮壳体34和它带有的小齿轮轴和阀罩48可以相对于转向布置10的剩余部分旋转并且小齿轮轴（其将穿过阀罩48）的取向被选择成适合，并且通过固定锁环35固定在它的选定位置。

第四，通过释放锁环37，活塞壳体86可以相对于转向布置10的剩余部分旋转并且供应端口92、94和因此的连接器（参见图10）的取向被选择成适合，并且通过固定锁环37固定在它的选定位置。

第五，通过释放锁环35和37，中心壳体28可以相对于转向布置10的剩余部分旋转并且中心转向块24、牵引杆连接块104和牵引杆32的取向被选择成适合，并且通过固定锁环35和37固定在它们的选定位置。

读者现在将领会，由布置10提供的很大程度的调节能力意味着在测试装配到车辆期间许多部件的位置和/或取向可以变化（如上所述），并且配置成适合车辆并且为排气歧管和定位在引擎室内的其它车辆部件提供间隙。

而且，布置10不具有内部或外部焊接部件，并且它完全可维护，因此决不需要丢弃，原因是可以替换任何磨损部件。

在说明书和以下的权利要求中，除非上下文相反地指出，词语“包括”和“包含”及其变型将被理解为暗示包括所陈述的整体或整体的组，但是不排除任何其它整体或整体的组。

在该说明书中对任何现有技术的引用不被视为并且不应当被视为承认这样的现有技术形成公知常识的一部分的任何提议。

本领域的技术人员将领会本发明在它的用途上不限于所述的特定应用。本发明也不在本文中所述和所示的特定元件和/或特征方面被限制它的优选实施例。将领会可以进行各种修改而不脱离本发明的原理。所以，本发明应当被理解为在它的范围上包括所有这样的修改。

Claims (26)

1.一种用于车辆的转向系统布置，所述转向系统布置包括提供转向输入的第一部分，和提供转向输出的第二部分，所述第一部分和所述第二部分由连接装置连接，所述连接装置选择性地可释放以允许选择所述转向输入和所述转向输出之间的相对定位。

2.根据权利要求1所述的转向系统，其中当未释放（即，固定）时，所述选择性可释放连接装置将所述第一部分和所述第二部分固定在相对于彼此的选定取向。

3.根据前述权利要求中任一项所述的转向系统，其中所述连接装置选择性地可释放以允许这些部分中的一个或两者相对于另一个旋转使得所述转向输入相对于所述转向输出的位置可以通过该旋转被调节。

4.根据前述权利要求中任一项所述的转向系统，其中所述转向输入是旋转输入。

5.根据前述权利要求中任一项所述的转向系统，其中所述转向输出是线性输出。

6.根据前述权利要求中任一项所述的转向系统，其还包括第三部分，所述第三部分容纳用于减小实现指定转向输出所需的转向输入的装置（即，转向辅助装置）。

7.根据权利要求6所述的转向系统，其中所述第三部分包括用于将转向辅助控制装置连接于其上的至少一个连接点。

8.根据权利要求6或7所述的转向系统，其中所述第三部分通过连接装置连接到所述第一部分或所述第二部分中的一个，所述连接装置选择性地可释放以允许选择所述或每个连接点相对于所述转向系统布置的剩余部分的相对定位。

9.根据前述权利要求中任一项所述的转向系统，其中所述转向系统布置的所述第一部分包括小齿轮壳体，小齿轮轴具有用于与方向盘轴连接的第一端和与由所述小齿轮壳体部分容纳的长形齿条的相应齿部分啮合的第二齿端。

10.根据前述权利要求中任一项所述的转向系统，其中所述转向系统布置的所述第二部分包括围绕所述长形齿轮的至少一部分的中心壳体，中心转向块延伸通过所述中心壳体的侧壁中的纵向延伸槽并且通过由所述第一部分中的所述小齿轮的旋转导致的转向输入沿着所述纵向延伸槽可滑动。

11.根据权利要求10所述的转向系统，其中所述小齿轮壳体和所述中心壳体同轴地对准并且由连接装置连接。

12.根据权利要求10或11所述的转向系统，其中所述转向系统布置的所述第三部分包括用于活塞组件的活塞壳体，其中所述活塞壳体和所述中心壳体同轴地对准并且由所述连接装置连接，所述连接装置选择性地可释放以允许这些中的一个或两者相对于另一个的旋转。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的转向系统，其中所述选择性可释放连接装置将所述活塞壳体和所述中心壳体固定在相对于彼此的选定取向。

14.根据权利要求12或13所述的转向系统，其中所述活塞组件包括连接到所述长形齿条并且与所述长形齿条同轴对准的活塞杆，以及由所述活塞杆承载并且位于所述活塞壳体内的孔腔中的活塞。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的转向系统，其中所述中心转向块由所述齿条承载，但是可以相对于所述齿条旋转。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的转向系统，其中所述齿条延伸通过穿过所述中心转向块的通道。

17.根据权利要求10至16中任一项所述的转向系统，其中所述中心转向块被形成到所述齿条中的肩部与固定到所述齿条的端部的螺母定位并且俘获在形成到所述齿条中的肩部与固定到所述齿条的端部的螺母之间。

18.根据权利要求10至17中任一项所述的转向系统，其中所述活塞壳体和活塞组件形成双作用液压缸。

19.根据权利要求18所述的转向系统，其中所述双作用液压缸由所述转向辅助控制装置控制。

20.根据权利要求19所述的转向系统，其中所述转向辅助控制装置被包含到与所述小齿轮壳体关联的轴环中并且所述轴环围绕所述小齿轮轴可旋转。

21.根据权利要求20所述的转向系统，其中所述转向辅助控制装置可操作地连接到所述转向辅助装置（即，所述双作用液压缸）以响应提供给所述小齿轮轴的转向输入实现该控制。

22.一种用于车辆的转向系统布置，所述转向系统布置包括提供转向输入的第一部分，提供转向输出的第二部分，和提供用于减小实现指定转向输出所需的转向输入的装置的第三部分，所述第一部分和所述第三部分由连接装置连接到所述第二部分，所述连接装置选择性地可释放以允许每个部分相对于其它部分的旋转。

23.一种用于车辆的转向系统布置，所述转向系统布置包括：小齿轮轴，所述小齿轮轴具有用于与方向盘轴连接的第一端和与长形齿条的相应齿部分接合的第二齿端；小齿轮壳体和中心壳体，所述小齿轮壳体和中心壳体的每一个均围绕所述齿条的至少一部分；中心转向块，所述中心转向块延伸通过所述中心壳体的侧壁中的纵向延伸槽并且通过由所述小齿轮的旋转导致的转向作用沿着所述纵向延伸槽可滑动，所述小齿轮壳体和所述中心壳体同轴地对准并且由连接装置连接，所述连接装置选择性地可释放以允许这些中的一个或两者相对于另一个的旋转。

24.一种将根据前述权利要求中任一项所述的转向布置改装到车辆的方法，所述方法包括以下步骤：将所述布置定位在车辆中的适当位置，释放所述连接装置并且旋转所述第一部分和所述第二部分中的一个或两者直到所述转向输入和输出定位成用于连接到车辆，固定所述连接装置，然后将所述转向输入和输出连接到车辆。

25.根据权利要求24所述的方法，其还包括以下步骤：释放用于所述第三部分的所述连接装置并且旋转所述第三部分直到用于所述转向辅助装置的所述或每个连接点定位成用于连接到所述转向辅助控制装置，固定所述连接装置，然后将所述转向辅助装置连接到所述转向辅助控制装置。

26.根据权利要求25所述的方法，所述方法还包括以下步骤：旋转与所述小齿轮壳体关联的所述轴环直到所述转向辅助控制装置定位成用于连接到所述转向辅助装置，然后将所述转向辅助装置连接到所述转向辅助控制装置。

Images