CN109050660B - 一种汽车转向轮的转向节、转向装置及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种汽车转向轮的转向节、转向装置及汽车，所述转向节包括连接转向轮的转向端和连接所述转向轮的转向驱动部件的驱动端，所述驱动端位于所述转向端一侧的上方或下方；所述转向端设置有第一连接孔，所述驱动端设置有第二连接孔；所述第二连接孔的轴线与所述第一连接孔的轴线在同一平面，且所述第二连接孔的轴线与所述第一连接孔的轴线非平行。本发明的转向节、转向装置及汽车，取消了转向横拉杆及转向臂，使得结构更简单，占用空间更小。
Description
技术领域
本发明涉及车辆的转向系统技术，具体涉及一种汽车转向轮的转向节、转向装置及汽车。
背景技术
随着技术的进步和用户的消费升级，汽车的智能化，已成为一种不可阻挡的趋势。汽车的智能化，对汽车的转向系统提出了新的要求。所述汽车的转向系统，用于在汽车行驶的过程中，改变汽车的行驶方向。
在汽车诞生以来的百年历史中，汽车转向系统得到了很大的发展，所述汽车转向系统的种类大致包括：机械式转向系统、液压助力转向系统(HPS，Hydraulic PowerSteering)、电控液压助力式转向系统(EHPS，Electronic Hydrostatic Power Steering)、电动助力式转向系统(EPS，Electric Power Steering)和线控转向系统(SBW，Steer ByWire)这五种方式。其中，线控转向系统取消了方向盘与汽车转向轮之间的机械连接，取而代之的是通过通讯网络让转向控制部件与转向执行部件建立联系，即转向控制部件根据用户指令控制转向执行部件，转向执行部件驱动所述汽车转向轮转向。因此，线控转向系统具有能对驾驶意图快速做出判断，车辆转向快速、灵活，同时具有占据的空间小、降低在车辆发生碰撞时对驾驶员造成的伤害程度等优点，非常适合汽车智能化要求，因此，线控转向系统已经成为了当今汽车转向系统的研究热点和未来的发展趋势。
然而现有的转向装置中，设置有转向横拉杆与转向节连接，转向节设置有与转向臂连接的结构及与转向轮连接的轴，导致现有的转向装置存在结构复杂、占用空间大的问题，不能满足当今社会对汽车智能化及轻量化的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结构简单、占用空间小的转向装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种汽车转向轮的转向节，所述转向节包括连接转向轮的转向端和连接所述转向轮的转向驱动部件的驱动端，所述驱动端位于所述转向端一侧的上方或下方，所述转向端和所述驱动端固定连接；所述转向端设置有第一连接孔，所述驱动端设置有第二连接孔；
所述第二连接孔的轴线与所述第一连接孔的轴线在同一平面，且所述第二连接孔的轴线与所述第一连接孔的轴线非平行。
上述方案中，所述转向节还包括连接汽车的车身的减震端，所述减震端位于所述转向端一侧的上方，所述驱动端位于所述转向端一侧的下方；所述减震端、所述转向端和所述驱动端均固定连接，且所述减震端、所述转向端和所述驱动端构成C形形状。
上述方案中，所述减震端设置有第三连接孔，所述第二连接孔与所述第三连接孔的轴线位于同一直线上。
上述方案中，所述第一连接孔、所述第二连接孔和所述第三连接孔的轴线均在同一平面上，所述第二连接孔和所述第三连接孔的轴线均与所述第一连接孔的轴线非垂直相交，且所述第二连接孔和所述第三连接孔的轴线的上端向远离所述第一连接孔的一侧倾斜预设角度。
上述方案中，所述转向节还包括至少两个制动卡钳安装部，所述制动卡钳安装部设置于所述转向端的一侧，所述制动卡钳安装部设置有至少一个安装孔。
本发明还提供了一种汽车转向轮的转向装置，所述转向装置包括转向驱动部件和上面所述的任意一种转向节；所述转向驱动部件包括固定部和驱动部，所述固定部一端安装有所述驱动部，另一端连接于汽车的车身；所述驱动部与所述第二连接孔固定连接，所述驱动部转动时，所述转向节随所述驱动部的转动而转动。
上述方案中，所述转向节还包括连接所述汽车的车身的减震端，所述减震端位于所述转向端一侧的上方，所述驱动端位于所述转向端一侧的下方；所述减震端设置有连接所述车身的第三连接孔，所述第二连接孔与所述第三连接孔的轴线位于同一直线上；所述减震端、所述转向端和所述驱动端均固定连接，且所述减震端、所述转向端和所述驱动端构成C形形状。
上述方案中，所述第一连接孔、所述第二连接孔和所述第三连接孔的轴线均在同一平面上，所述第二连接孔和所述第三连接孔的轴线均与所述第一连接孔的轴线非垂直相交，且所述第二连接孔和所述第三连接孔的轴线的上端向远离所述第一连接孔的一侧倾斜预设角度。
上述方案中，所述转向驱动部件为电机，所述电机的壳体为所述固定部，所述电机的输出轴为所述驱动部。
上述方案中，所述电机的壳体下端设置有轴承，所述输出轴可转动的穿设在所述轴承中，并穿过所述轴承连接于所述转向节；所述转向装置还设置有固定所述转向节和所述转向驱动部件的轴向固定零件，所述轴向固定零件套设固定于所述输出轴的下端，所述轴向固定零件的上端抵靠于所述转向节的底端。
上述方案中，所述转向装置还包括上横臂和下横臂；所述上横臂设置在所述转向节的上方，并与所述减震端连接；所述下横臂设置在所述转向节的下方，并与所述固定部连接；所述上横臂能以所述上横臂和所述减震端的连接点为枢轴上下或前后转动，所述下横臂能以所述下横臂和所述固定部的连接点为枢轴上下转动；所述上横臂和所述下横臂之间设置有减震器，所述减震器位于所述电机背向所述第一连接孔的一侧；所述减震器的下端连接于所述下横臂，所述减震器的预设受力方向为竖直方向。
本发明还提供了一种汽车，所述汽车包括转向轮和上面所述的任意一种转向装置；所述转向轮的轮轴通过所述第一连接孔连接于所述转向节。
本发明的汽车转向轮的转向节、转向装置及汽车，包括连接转向轮的转向端和连接所述转向轮的转向驱动部件的驱动端，所述驱动端位于所述转向端一侧的上方或下方；所述转向端设置有第一连接孔，所述驱动端设置有第二连接孔；所述第二连接孔的轴线与所述第一连接孔的轴线在同一平面，且所述第二连接孔的轴线与所述第一连接孔的轴线非平行；可见，本发明的一种汽车转向轮的转向节、转向装置及汽车，取消了转向横拉杆及转向臂，使得结构更简单，占用空间更小。
本发明的其他有益效果将在具体实施方式中结合具体技术方案进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例一汽车转向轮的转向节的示意图；
图2为本发明实施例二汽车转向轮的转向装置的示意图；
图3为本发明实施例二汽车转向轮的转向装置的转向驱动部分分解示意图。
附图标记说明：
1转向节 11转向端
111第一连接孔 12驱动端
121第二连接孔 13减震端
131第三连接孔 14制动卡钳安装部
2转向轮 3转向驱动部件
31固定部 32驱动部
4轴承 5轴向固定零件
6上横臂 7下横臂
701减震器座 8减震器
9支承件 10销。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种汽车转向轮的转向节，所述转向节包括连接转向轮的转向端和连接所述转向轮的转向驱动部件的驱动端，所述驱动端位于所述转向端一侧的上方或下方；所述转向端设置有连接转向轮的第一连接孔，所述驱动端设置有连接转向驱动部件的第二连接孔；所述第二连接孔的轴线与所述第一连接孔的轴线在同一平面，且所述第二连接孔的轴线与所述第一连接孔的轴线非平行。
本发明实施例的汽车转向轮的转向节取消了原有用于连接转向横拉杆及转向臂的连接结构，使得结构更简单，占用空间更小。
本发明实施例的转向节，相比现有技术的转向节，是一种省略发明，在结构更简单、占用空间更小的情况下，能获得和现有技术一样的功能。
有关本发明的详细技术方案，下面将结合附图和具体实施例进行说明，应该理解，所附附图及实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
为清楚的描述本发明实施例的详细技术方案，以下描述的上、下、前、后等方向均为本发明实施例的转向节及转向装置安装在汽车上后的方向。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供了一种汽车转向轮的转向节，所述转向节1包括转向端11和驱动端12，驱动端12位于转向端11一侧的下方。转向端11设置有第一连接孔111，所述第一连接孔111用于连接所述转向轮2(参见图2)；驱动端12设置有第二连接孔121，所述第二连接孔121用于连接所述转向驱动部件3(参见图2)。所述第二连接孔121的轴线与所述第一连接孔111的轴线在同一平面，且所述第二连接孔121的轴线与所述第一连接孔111的轴线非平行。
本实施例中，所述驱动端12位于转向端11一侧的下方的目的在于：给安装转向驱动部件留出足够空间；本领域技术人员能够理解，所述驱动端12位于转向端11一侧的上方也是可以的。
本实施例中，所述第二连接孔121的轴线与所述第一连接孔111的轴线在同一平面的目的在于：最大程度的减少转向轮与所述第二连接孔的距离，即减少阻力臂的长度；所述第二连接孔121的轴线与所述第一连接孔111的轴线非平行的目的在于：便于设置转向驱动部件，一般地，转向驱动部件提供的运动都是回转运动，因此，为了实现转向轮的转向运动即水平转动，那么转向驱动部件的回转运动的轴线为竖直方向是最佳的，当然，在实际实施中，考虑到其它因素，所述转向驱动部件的回转运动的轴线不是竖直的，会向汽车的两侧倾斜，但是，能够理解，所述第二连接孔121的轴线与所述第一连接孔111的轴线不能是平行的，否则无法实现转向轮的转向运动。
本实施例中，转向节1还包括连接汽车的车身的减震端13，所述减震端13位于转向端11一侧的上方；所述减震端13、转向端11和驱动端12均固定连接，且所述减震端13、转向端11和驱动端12构成C形形状，即所述转向端11在所述C形形状的中间，所述减震端13和驱动端12分别在C形形状的上下两端。所述减震端13、转向端11和驱动端12构成C形形状，使转向节的两端更接近于对称，受力更均衡，有助于提高所述转向节的使用寿命。本领域技术人员能够理解，所述转向节为用于转向轮转向，不设置减震端也不影响转向节的功能。
具体地，所述减震端13、转向端11和驱动端12为一体成型，这样，强度更好，且制造效率高、成本低；但能够理解，所述减震端13、转向端11和驱动端12分开制造后组装也是可以的。更具体地，所述减震端13、转向端11和驱动端12一体成型的方式可以是铸造，因此，所述转向节会根据铸造工艺设置相应的铸造圆角、脱模斜度等工艺特征，应该理解，这些工艺特征不影响所述转向节的功能。
本实施例中，减震端13设置有第三连接孔131，第三连接孔131位于减震端13的端部，第三连接孔131与第二连接孔121的轴线位于同一直线上。当转向驱动部件3驱动转向节1转动时，由第二连接孔121和第三连接孔131共同限定转向节1的两端，避免所述转向节成为悬臂梁，使转向节的转动更稳定。另外，转向节1通过驱动端12和减震端13连接到汽车上，由两端同时受力，降低了转向节转动时的摩擦力，降低了转向节的磨损，提高了转向节的寿命。能够理解，所述减震端13也可以不设置第三连接孔131，而是通过其它结构连接到汽车的车身，例如可以在减震端13设置销轴，通过所述销轴连接到汽车的车身。
本实施例中，第一连接孔111、第二连接孔121和第三连接孔131的轴线均在同一平面上，第二连接孔121和第三连接孔131的轴线均与第一连接孔111的轴线非垂直相交，且所述第二连接孔121和第三连接孔131的轴线的上端向远离所述第一连接孔111的一侧倾斜预设角度。这样，能起到与现有技术中主销内倾技术同样的技术效果，即有利于转向轮自动回正。较佳地，所述预设角度为5°～8°，即转向节的转动轴线相对汽车的转向轮向内倾斜5°～8°。
本实施例中，第一连接孔111和第二连接孔121均为平键槽孔或花键槽孔，这样，在转向轮轮轴或转向驱动部件的驱动轴上设置键，即可稳定的传递转矩，避免驱动时发生周向滑动，且结构简单，但能够理解，第一连接孔111和第二连接孔121也可以是其它形状的孔，例如可以是通过圆锥孔传递转矩，还可以是圆柱孔加销钉传递转矩。
本实施例中，第三连接孔131为圆锥孔，用于安装球头销，所述圆锥孔可以借由汽车重力产生自紧力，使球头销与第三连接孔131连接更紧固；但能够理解，所述第三连接孔131也可以是其它形状的孔，例如可以是圆柱孔加孔用挡圈等。
本实施例中，转向节1还包括至少两个制动卡钳安装部14，制动卡钳安装部14设置于转向端11的一侧，制动卡钳安装部14设置有一个安装孔。所述制动卡钳安装部14，用于安装制动卡钳。这样，所述转向节1能方便的安装制动卡钳，这是和汽车的制动装置设计相匹配的，如果汽车的制动装置设计不需要在转向节设置制动卡钳安装部，那么所述制动卡钳安装部14也可以没有。能理解，所述制动卡钳安装部14也可以根据需要设置两个或两个以上的安装孔。
实施例二
如图2和图3所示，本发明实施例还提供一种汽车转向轮的转向装置，所述转向装置包括转向驱动部件3和实施例一所述的转向节1。转向驱动部件3包括固定部31和驱动部32，固定部31一端安装有所述驱动部32，另一端连接于汽车的车身。驱动部32与第二连接孔121固定连接，驱动部32转动时，转向节1随驱动部32的转动而转动。
本实施例中，转向驱动部件3为电机，所述电机的壳体为固定部31，所述电机的输出轴为驱动部32，即所述电机的壳体内壁安装有所述电机，所述电机的输出轴伸出所述电机的壳体外；所述电机转动时，转向节1跟随所述输出轴转动，即转向节1以所述第二连接孔121的轴线为转动轴线转动。这样，结构简单、可靠，控制方便；具体地，所述电机可以是永磁直流电机，永磁直流电机与他励式直流电动机相比，具有体积小、效率高、结构简单、用铜量少等优点，是小功率直流电动机的主要类型。更具体地，所述电机可以是直流无刷电机，并配有行星齿轮减速箱及伺服电机驱动器；能够理解，所述转向驱动部件也可以是其它动力部件，例如可以是液压马达。
另外，为了防止所述电机的输出轴自由转动，可通过使所述电机保持通电，通过电机的保持转矩限制所述电机的输出轴的自由转动，也可通过在所述电机内部增加锁止装置来限制所述电机的输出轴的自由转动，但本发明并不限定于此。
本实施例中，所述电机的壳体下端设置有轴承4，所述输出轴可转动的穿设在轴承4中，并穿过轴承4连接于转向节1。所述转向装置还设置有轴向固定零件5，轴向固定零件5套设固定于所述输出轴的下端，轴向固定零件5的上端抵靠于转向节1的底端，这样，将所述转向节1和所述转向驱动部件3的轴向固定。较佳地，所述轴承4为圆锥滚子轴承，这样，除了能承受径向载荷，也能承受轴向载荷；所述输出轴通过平键与第二连接孔121固定连接，所述第二连接孔121为平键槽孔(参见实施例一)，以更稳定、可靠的传递转矩；所述轴向固定零件5为螺母，所述输出轴的下端表面设有与所述螺母配合的外螺纹；能够理解，所述轴承4也可以为其它类型的轴承，例如，可以是角接触球轴承；所述输出轴与第二连接孔121通过平键和平键槽孔固定连接，也可以是其它方式，参见实施例一；所述轴向固定零件5也可以设置其它固定方式，例如设置轴用挡圈固定所述轴向固定零件，需要在输出轴下端设置挡圈槽。
进一步地，所述转向装置还可设置有支承件9，支承件9固定连接于所述电机的壳体的下端，下横臂7通过销轴或螺栓连接支承件9，支承件9的底部开设有凹槽，轴承4固定于所述凹槽中。相比电机壳体，所述支撑件9强度更高，固定更可靠。
本实施例中，所述转向装置还包括上横臂6和下横臂7。上横臂6设置在转向节1的上方，并与减震端13连接。下横臂7设置在转向节1的下方，并与固定部31连接。上横臂6能以上横臂6和减震端13的连接点为枢轴上下或前后转动，下横臂7能以下横臂7和固定部31的连接点为枢轴上下转动。上横臂6和下横臂7之间设置有减震器8，减震器8位于所述电机背向所述第一连接孔111的一侧。减震器8的下端连接于下横臂7，减震器8的预设受力方向为竖直方向。通过上横臂6和下横臂7，更便于安装所述减震器8；能够理解，也可以通过其它方式安装减震器，例如减震器直接与所述电机的壳体连接。还能够理解，所述下横臂7也可以连接到所述转向节的驱动端。
具体地，上横臂6的一端通过销10连接第三连接孔131，下横臂7的一端通过销轴或螺栓连接所述电机的壳体，上横臂6和下横臂7的另一端分别与车身铰接。下横臂7上设置有用于连接减震器8的减震器座701。销10可为球头销，这样，上横臂6能以上横臂6和减震端13的连接点为枢轴上下或前后转动；减震器8可为弹簧减震器，弹簧减震器实施简单，使用可靠；能够理解，所述销10也可以是其它类型，例如可以是两个圆柱销在不同的方向组合，减震器8也可以是液压减震器等其它减震器。
所述转向装置的部分工作过程：当转向轮遇到障碍物时，转向轮上抬，带动固定在一起的转向节、电机及球头销向上移动，球头销将上横臂与球头销连接的一端绕上横臂的另一端的铰接轴向上转动，同时电机将下横臂与电机连接的一端绕下横臂的另一端的铰接轴向上转动，压缩减震器。上横臂和下横臂连接车身的铰接轴上下位置设置，当遇到障碍物，下横臂的一端在向上转动的同时拉动转向节的驱动端向内移动，进而使转向轮向上抬起时依然保持垂直于地面的状态。
实施例三
本发明实施例还提供了一种汽车，所述汽车包含转向轮2和实施例二所述的转向装置，转向轮2的轮轴通过第一连接孔111连接于转向节1。
转向轮的轮轴上设置有至少一个车轮前进驱动部件，所述车轮前进驱动部件包括车轮固定部和车轮驱动部，所述车轮固定部固定于所述转向轮的轮轴，所述车轮驱动部内端可转动的套设于所述车轮固定部，所述车轮驱动部外端固定于所述汽车的转向轮。
具体地，所述车轮前进驱动部件为轮毂电机，所述轮毂电机的定子为所述车轮固定部，所述轮毂电机的转子为所述车轮驱动部。相比传统汽车通过一个发动机驱动两个前轮或驱动四个车轮的结构，采用轮毂电机的技术方案结构更简单，不会对本发明实施例的汽车转向装置的结构上产生阻碍和干扰，能更好的发挥汽车转向装置的作用。能够理解，所述转向轮的轮轴上不设置车轮前进驱动部件，而是采用传统的方式驱动转向轮前进也是可以的。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例的具体说明，并非用以限定本发明的保护范围，其它任何等效变换均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种汽车转向轮的转向装置，其特征在于，所述转向装置包括转向驱动部件和转向节；
所述转向节包括连接转向轮的转向端和连接所述转向轮的转向驱动部件的驱动端，所述驱动端位于所述转向端一侧的下方，所述转向端和所述驱动端固定连接；所述转向端设置有第一连接孔，所述驱动端设置有第二连接孔；所述第二连接孔的轴线与所述第一连接孔的轴线在同一平面，且所述第二连接孔的轴线与所述第一连接孔的轴线非平行；所述转向节还包括至少两个制动卡钳安装部，所述制动卡钳安装部设置于所述转向端的一侧，所述制动卡钳安装部设置有至少一个安装孔；
所述转向驱动部件包括固定部和驱动部，所述固定部一端安装有所述驱动部，另一端连接于汽车的车身；所述驱动部与所述第二连接孔固定连接，所述驱动部转动时，所述转向节随所述驱动部的转动而转动；
所述转向驱动部件为电机，所述电机的壳体为所述固定部，所述电机的输出轴为所述驱动部；
所述电机的壳体下端设置有轴承，所述输出轴可转动的穿设在所述轴承中，并穿过所述轴承连接于所述转向节；所述转向装置还设置有固定所述转向节和所述转向驱动部件的轴向固定零件，所述轴向固定零件套设固定于所述输出轴的下端，所述轴向固定零件的上端抵靠于所述转向节的底端。
2.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述转向节还包括连接汽车的车身的减震端，所述减震端位于所述转向端一侧的上方，所述驱动端位于所述转向端一侧的下方；所述减震端、所述转向端和所述驱动端均固定连接，且所述减震端、所述转向端和所述驱动端构成C形形状。
3.根据权利要求2所述的转向装置，其特征在于，所述减震端设置有第三连接孔，所述第二连接孔与所述第三连接孔的轴线位于同一直线上。
4.根据权利要求3所述的转向装置，其特征在于，所述第一连接孔、所述第二连接孔和所述第三连接孔的轴线均在同一平面上，所述第二连接孔和所述第三连接孔的轴线均与所述第一连接孔的轴线非垂直相交，且所述第二连接孔和所述第三连接孔的轴线的上端向远离所述第一连接孔的一侧倾斜预设角度。
5.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述转向节还包括连接所述汽车的车身的减震端，所述减震端位于所述转向端一侧的上方，所述驱动端位于所述转向端一侧的下方；所述减震端设置有连接所述车身的第三连接孔，所述第二连接孔与所述第三连接孔的轴线位于同一直线上；所述减震端、所述转向端和所述驱动端均固定连接，且所述减震端、所述转向端和所述驱动端构成C形形状。
6.根据权利要求5所述的转向装置，其特征在于，所述第一连接孔、所述第二连接孔和所述第三连接孔的轴线均在同一平面上，所述第二连接孔和所述第三连接孔的轴线均与所述第一连接孔的轴线非垂直相交，且所述第二连接孔和所述第三连接孔的轴线的上端向远离所述第一连接孔的一侧倾斜预设角度。
7.根据权利要求2所述的转向装置，其特征在于，所述转向装置还包括上横臂和下横臂；所述上横臂设置在所述转向节的上方，并与所述减震端连接；所述下横臂设置在所述转向节的下方，并与所述固定部连接；所述上横臂能以所述上横臂和所述减震端的连接点为枢轴上下或前后转动，所述下横臂能以所述下横臂和所述固定部的连接点为枢轴上下转动；所述上横臂和所述下横臂之间设置有减震器，所述减震器位于所述电机背向所述第一连接孔的一侧；所述减震器的下端连接于所述下横臂，所述减震器的预设受力方向为竖直方向。
8.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括转向轮和权利要求1所述的转向装置；所述转向轮的轮轴通过所述第一连接孔连接于所述转向节。
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