CN110588763A - 一种高强度新能源汽车转向系统 - Google Patents

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张勇
刘建辉
刘小娟
龚一凡
胡延明
杨成云
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Abstract

本发明公开了一种高强度新能源汽车转向系统，涉及到新能源汽车领域，包括方向盘，方向盘的中部固定连接有转向杆，转向杆的一端固定连接有螺纹杆，螺纹杆的外侧螺纹连接有滑块，滑块的一侧中部通过销轴活动连接有第一拉杆，第一拉杆的一端通过销轴活动连接有第一连接板，第一连接板的一侧中部通过销轴活动连接有第二拉杆，第二拉杆的一端通过销轴活动连接有第二连接板，第二连接板的中部固定连接有连接杆，连接杆的两端均活动连接有轮子。本发明通过螺纹杆、滑块、第一拉杆、第一连接板、第二拉杆和第二连接板的配合设置，能够降低转向结构的生产成本，且能够降低转向时因摩擦力消耗的力。

Description

一种高强度新能源汽车转向系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车的转向技术领域，特别是涉及一种高强度新能源汽车转向系统。
背景技术
车辆的转向装置，它是汽车转向系中最重要的部件。它的作用是增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。在保证行驶安全性、稳定性、乘坐舒适性等方面具有重要的影响。为了实现车辆的转向，现有技术中常用的有以下几种技术方案：
中国专利申请CN201420010698.0公开了一种新型横拉杆转向系统，如图1所述，包括左转向轮毂1、右转向轮毂2、左转向横杆3、右转向横杆4、左转向节6、右转向节7、转向桥5以及转向拉杆9，所述转向拉杆9一端连接汽车方向机，转向拉杆9另一端连接右转向横杆4，右转向横杆4铰接右转向节7一端，右转向节7另一端固定在右转向轮毂2上；所述左转向横杆3铰接左转向节6一端，左转向节6另一端固定在左转向轮毂1上；左转向横杆3与右转向横杆4之间连接有转向桥5，转向桥5中间铰接右轮毂轴8，所述右轮毂轴8另一端固定在右轮毂2中心，所述左转向横杆3的左端与右转向横杆4的右端均设有螺纹连接部分，即左转向横杆3与右转向横杆4均分为两段，两段通过螺母10连接，所述螺母10为横截面为正六边形，通过转动螺母10可以调节左转向横杆3与右转向横杆4的长度，以调节车轮前束。
中国专利申请CN201220607583.0一种汽车转向器，包括转向壳体1、扇形转向齿轮2、转向轴3、转向齿轮轴4和转向齿条5，所述转向齿条5设置在转向轴3上，所述转向轴3上设有一个凹形部6，所述转向齿条5设置在凹形部6上。
但是由于新能源汽车动力足，响应速度快，对转向系统的强度要求高，上述现有技术中的转向装置由于结构布局的刚度，以及整体的强度已经不能满足新能源汽车对转向装置的强度等要求。
因此，本发明提供一种高强度新能源汽车转向系统，来解决上述技术问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度新能源汽车转向系统，以解决上述背景技术中提出的结构复杂，操作不便的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度新能源汽车转向系统，包括方向盘，所述方向盘的中部固定连接有转向杆，所述转向杆的一端连接有螺纹杆，所述螺纹杆的外侧螺纹连接有滑块，所述滑块的一侧中部通过销轴活动连接有第一拉杆，所述第一拉杆的一端通过销轴活动连接有第一连接板，所述第一连接板的一侧中部通过销轴活动连接有第二拉杆，所述第二拉杆的一端通过销轴活动连接有第二连接板，所述第二连接板的中部连接有连接杆，所述连接杆的两端均活动连接有轮子，所述连接杆的中部设置有套管，所述套管的中部连接有转动杆，所述转动杆的顶部设置有固定板。
可选的，所述螺纹杆的外侧一端连接有轴承，所述轴承的外侧连接有第一固定桩；所述第一固定桩的底端与车身连接。
可选的，所述螺纹杆的外侧另一端连接有轴承座，所述轴承座的外侧连接有第二固定桩；所述第二固定桩的底端与车身连接。
可选的，所述第一连接板的中部与连接杆的一端连接；所述第一连接板和第二连接板平行设置。
可选的，所述第二拉杆与连接杆平行设置；所述轮子设置有两个，两个所述轮子关于连接杆对称。
可选的，所述套管的内部与连接杆的中部固定连接；所述固定板的两侧均与车身固定连接。
可选的，所述转动杆的顶部设置有卡槽；所述卡槽的内部与固定板的中部活动连接。
可选的，所述第一固定桩和第二固定桩均固定在车架上。
可选的，所述高强度新能源汽车转向系统还包括控制器和电机，所述方向盘与控制器连接，所述控制器与电机连接。所述电机带动螺纹杆转动。
可选的，所述方向盘与控制器之间设置有角度传感器，所述角度传感器检测方向盘的转动角度A，并将角度A传输至控制器，所述控制器根据角度数据控制电机带动螺纹杆转动对应的角度。
可选的，所述第一连接板与左边的轮子联动，控制其的转向；所述第二连接板与右边的轮子联动，控制其的转向。所述第一连接板和第二连接板通过第二拉杆实现联动。
可选的，所述螺纹杆和滑块之间采用传动螺纹配合，所述传动螺纹为矩形螺纹或者梯形螺纹。
可选的，为了提高所述转向系统的强度，所述转向杆、螺纹杆、第一拉杆、第一连接板、第二拉杆、第二连接板、连接杆、套管、转动杆等的材料均采用铝合金或者高强度钢。
可选的，为了保证传动精度，以实现准确转向，所述螺纹杆和滑块之间的配合间隙δ为0.03-0.08mm；所述螺纹配合的配合面的硬度Y1为54-62HRC；特别是，所述配合间隙δ与配合面的硬度Y之间满足δ·Y1大于等于1.65小于等于4.92。
可选的，在满足传动系统的高强度的同时，实现对外部冲击等激励的反馈，提高安全性和舒适性，所述转向杆、螺纹杆、第一拉杆、第一连接板、第二拉杆、第二连接板、连接杆、转动杆的内部硬度Y2小于其外部硬度Y3，特别是Y2＝α·δ1/2·Y3；
其中，α为硬度因子，取值范围为2.4-4.5。
可选的，所述转向杆、螺纹杆、第一拉杆、第一连接板、第二拉杆、第二连接板、连接杆、转动杆的抗拉强度Q为585-975MPa，特别是，所述抗拉强度Q、配合间隙δ、内部硬度Y2、外部硬度Y3之间满足以下关系：
Y3/Y2＝μ·δ1/2·Q1/3；
其中，μ为关系系数，取值范围为0.25-0.52。
与现有技术相比，本发明的技术效果和优点：
1、本发明的高强度新能源汽车转向系统，通过螺纹杆、滑块、第一拉杆、第一连接板、第二拉杆和第二连接板的配合设置，能够降低转向结构的生产成本，且能够降低转向时因摩擦力消耗的力。
2、本发明的高强度新能源汽车转向系统，通过套管，转动杆和固定板能够使连接杆便于转动，从而能够提高轮子的灵活性，通过第一固定桩和第二固定桩能够防止螺纹杆与车身分离，从而提高系统的可靠性。
3、本发明的高强度新能源汽车转向系统，通过设置配合间隙δ与配合面的硬度Y之间满足的关系，保证传动精度，以实现准确转向。
4、本发明的高强度新能源汽车转向系统，通过设置内部硬度Y2与外部硬度Y3的大小关系，尤其是精确的关系公式，在满足传动系统的高强度的同时，实现对外部冲击等激励的反馈，提高安全性和舒适性。
5、本发明的高强度新能源汽车转向系统，通过设置所述抗拉强度Q、配合间隙δ、内部硬度Y2、外部硬度Y3之间满足的关系，以更好的提高转型系统的强度，实现对外部冲击等激励的反馈，提高安全性和舒适性。
附图说明
图1为现有技术中的一种新型横拉杆转向系统示意图。
图2为现有技术中的一种汽车转向器示意图。
图3为本发明的高强度新能源汽车转向系统主视示意图。
图4为本发明的高强度新能源汽车转向系统主视剖视示意图。
图5为本发明的高强度新能源汽车转向系统套管结构的主视示意图。
图中：1、方向盘；2、转向杆；3、螺纹杆；4、滑块；5、第一拉杆；6、第一连接板；7、第二拉杆；8、第二连接板；9、连接杆；10、轮子；11、套管；12、转动杆；13、固定板；14、第一固定桩；15、第二固定桩。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1
如图2-5所示，一种高强度新能源汽车转向系统，包括方向盘1，方向盘1的中部固定连接有转向杆2，转向杆2的一端固定连接有螺纹杆3，螺纹杆3的外侧一端固定连接有轴承，轴承的外侧固定连接有第一固定桩14，第一固定桩14的底端与车身固定连接，螺纹杆3的外侧另一端固定连接有轴承座，轴承座的外侧固定连接有第二固定桩15，第二固定桩15的底端与车身固定连接，通过第一固定桩14和第二固定桩15能够防止螺纹杆3与车身分离，从而提高系统的可靠性。
所述螺纹杆3的外侧螺纹连接有滑块4，滑块4的一侧中部通过销轴活动连接有第一拉杆5，第一拉杆5的一端通过销轴活动连接有第一连接板6，第一连接板6的中部与连接杆9的一端固定连接，第一连接板6和第二连接板8平行设置，第一连接板6的一侧中部通过销轴活动连接有第二拉杆7，第二拉杆7的一端通过销轴活动连接有第二连接板8，通过螺纹杆3、滑块4、第一拉杆5、第一连接板6、第二拉杆7和第二连接板8的配合设置，能够降低转向结构的生产成本，且能够降低转向时因摩擦力消耗的力。
所述第二连接板8的中部固定连接有连接杆9，第二拉杆7与连接杆9平行设置，连接杆9的两端均活动连接有轮子10，所述轮子10设置有两个，两个轮子10关于连接杆9对称，连接杆9的中部设置有套管11，套管11的内部与连接杆9的中部固定连接，套管11的中部固定连接有转动杆12，转动杆12的顶部设置有固定板13，转动杆12的顶部设置有卡槽，卡槽的内部与固定板13的中部活动连接，固定板13的两侧均与车身固定连接，通过套管11，转动杆12和固定板13能够使连接杆9便于转动，从而能够提高轮子10的灵活性。
所述第一固定桩和第二固定桩均固定在车架上。
所述高强度新能源汽车转向系统还包括控制器和电机，所述方向盘与控制器连接，所述控制器与电机连接。所述电机带动螺纹杆转动。
所述方向盘与控制器之间设置有角度传感器，所述角度传感器检测方向盘的转动角度A，并将角度A传输至控制器，所述控制器根据角度数据控制电机带动螺纹杆转动对应的角度。
所述第一连接板与左边的轮子联动，控制其的转向；所述第二连接板与右边的轮子联动，控制其的转向。所述第一连接板和第二连接板通过第二拉杆实现联动。
所述螺纹杆和滑块之间采用传动螺纹配合，所述传动螺纹为矩形螺纹或者梯形螺纹。
为了提高所述转向系统的强度，所述转向杆、螺纹杆、第一拉杆、第一连接板、第二拉杆、第二连接板、连接杆、套管、转动杆等的材料均采用铝合金或者高强度钢。
为了保证传动精度，以实现准确转向，所述螺纹杆和滑块之间的配合间隙δ为0.03-0.08mm；所述螺纹配合的配合面的硬度Y1为54-62HRC；特别是，所述配合间隙δ与配合面的硬度Y之间满足δ·Y1大于等于1.65小于等于4.92。
本实用工作原理：当车身需要转向时，转动方向盘1，通过方向盘1带动转向杆2转动，通过转向杆2带动螺纹杆3转动，通过螺纹杆3能够调动滑块4在螺纹杆3滑动，从而能够调节滑块4和第一连接板6之间的距离，通过第二拉杆7和第二连接板8的配合，能够使两个轮子10的角度一致，通过这样的设置，能够降低转向时消耗力，从而提高转向系统的可靠性。
实施例2
一种高强度新能源汽车转向系统，包括方向盘1，方向盘1的中部固定连接有转向杆2，转向杆2的一端固定连接有螺纹杆3，螺纹杆3的外侧一端固定连接有轴承，轴承的外侧固定连接有第一固定桩14，第一固定桩14的底端与车身固定连接，螺纹杆3的外侧另一端固定连接有轴承座，轴承座的外侧固定连接有第二固定桩15，第二固定桩15的底端与车身固定连接，通过第一固定桩14和第二固定桩15能够防止螺纹杆3与车身分离，从而提高系统的可靠性。
所述螺纹杆3的外侧螺纹连接有滑块4，滑块4的一侧中部通过销轴活动连接有第一拉杆5，第一拉杆5的一端通过销轴活动连接有第一连接板6，第一连接板6的中部与连接杆9的一端固定连接，第一连接板6和第二连接板8平行设置，第一连接板6的一侧中部通过销轴活动连接有第二拉杆7，第二拉杆7的一端通过销轴活动连接有第二连接板8，通过螺纹杆3、滑块4、第一拉杆5、第一连接板6、第二拉杆7和第二连接板8的配合设置，能够降低转向结构的生产成本，且能够降低转向时因摩擦力消耗的力。
所述第二连接板8的中部固定连接有连接杆9，第二拉杆7与连接杆9平行设置，连接杆9的两端均活动连接有轮子10，轮子10设置有两个，两个轮子10关于连接杆9对称，连接杆9的中部设置有套管11，套管11的内部与连接杆9的中部固定连接，套管11的中部固定连接有转动杆12，转动杆12的顶部设置有固定板13，转动杆12的顶部设置有卡槽，卡槽的内部与固定板13的中部活动连接，固定板13的两侧均与车身固定连接，通过套管11，转动杆12和固定板13能够使连接杆9便于转动，从而能够提高轮子10的灵活性。
所述第一固定桩和第二固定桩均固定在车架上。
所述高强度新能源汽车转向系统还包括控制器和电机，所述方向盘与控制器连接，所述控制器与电机连接。所述电机带动螺纹杆转动。
所述方向盘与控制器之间设置有角度传感器，所述角度传感器检测方向盘的转动角度A，并将角度A传输至控制器，所述控制器根据角度数据控制电机带动螺纹杆转动对应的角度。
所述第一连接板与左边的轮子联动，控制其的转向；所述第二连接板与右边的轮子联动，控制其的转向。所述第一连接板和第二连接板通过第二拉杆实现联动。
所述螺纹杆和滑块之间采用传动螺纹配合，所述传动螺纹为矩形螺纹或者梯形螺纹。
为了提高所述转向系统的强度，所述转向杆、螺纹杆、第一拉杆、第一连接板、第二拉杆、第二连接板、连接杆、套管、转动杆等的材料均采用铝合金或者高强度钢。
为了保证传动精度，以实现准确转向，所述螺纹杆和滑块之间的配合间隙δ为0.03-0.08mm；所述螺纹配合的配合面的硬度Y1为54-62HRC；特别是，所述配合间隙δ与配合面的硬度Y之间满足δ·Y1大于等于1.65小于等于4.92。
在满足传动系统的高强度的同时，实现对外部冲击等激励的反馈，提高安全性和舒适性，所述转向杆、螺纹杆、第一拉杆、第一连接板、第二拉杆、第二连接板、连接杆、转动杆的内部硬度Y2小于其外部硬度Y3，特别是Y2＝α·δ1/2·Y3；
其中，α为硬度因子，取值范围为2.4-4.5。
实施例3
一种高强度新能源汽车转向系统，包括方向盘1，方向盘1的中部固定连接有转向杆2，转向杆2的一端固定连接有螺纹杆3，螺纹杆3的外侧一端固定连接有轴承，轴承的外侧固定连接有第一固定桩14，第一固定桩14的底端与车身固定连接，螺纹杆3的外侧另一端固定连接有轴承座，轴承座的外侧固定连接有第二固定桩15，第二固定桩15的底端与车身固定连接，通过第一固定桩14和第二固定桩15能够防止螺纹杆3与车身分离，从而提高系统的可靠性。
所述螺纹杆3的外侧螺纹连接有滑块4，滑块4的一侧中部通过销轴活动连接有第一拉杆5，第一拉杆5的一端通过销轴活动连接有第一连接板6，第一连接板6的中部与连接杆9的一端固定连接，第一连接板6和第二连接板8平行设置，第一连接板6的一侧中部通过销轴活动连接有第二拉杆7，第二拉杆7的一端通过销轴活动连接有第二连接板8，通过螺纹杆3、滑块4、第一拉杆5、第一连接板6、第二拉杆7和第二连接板8的配合设置，能够降低转向结构的生产成本，且能够降低转向时因摩擦力消耗的力。
所述第二连接板8的中部固定连接有连接杆9，第二拉杆7与连接杆9平行设置，连接杆9的两端均活动连接有轮子10，轮子10设置有两个，两个轮子10关于连接杆9对称，连接杆9的中部设置有套管11，套管11的内部与连接杆9的中部固定连接，套管11的中部固定连接有转动杆12，转动杆12的顶部设置有固定板13，转动杆12的顶部设置有卡槽，卡槽的内部与固定板13的中部活动连接，固定板13的两侧均与车身固定连接，通过套管11，转动杆12和固定板13能够使连接杆9便于转动，从而能够提高轮子10的灵活性。
所述第一固定桩和第二固定桩均固定在车架上。
所述高强度新能源汽车转向系统还包括控制器和电机，所述方向盘与控制器连接，所述控制器与电机连接。所述电机带动螺纹杆转动。
所述方向盘与控制器之间设置有角度传感器，所述角度传感器检测方向盘的转动角度A，并将角度A传输至控制器，所述控制器根据角度数据控制电机带动螺纹杆转动对应的角度。
所述第一连接板与左边的轮子联动，控制其的转向；所述第二连接板与右边的轮子联动，控制其的转向。所述第一连接板和第二连接板通过第二拉杆实现联动。
所述螺纹杆和滑块之间采用传动螺纹配合，所述传动螺纹为矩形螺纹或者梯形螺纹。
为了提高所述转向系统的强度，所述转向杆、螺纹杆、第一拉杆、第一连接板、第二拉杆、第二连接板、连接杆、套管、转动杆等的材料均采用铝合金或者高强度钢。
为了保证传动精度，以实现准确转向，所述螺纹杆和滑块之间的配合间隙δ为0.03-0.08mm；所述螺纹配合的配合面的硬度Y1为54-62HRC；特别是，所述配合间隙δ与配合面的硬度Y之间满足δ·Y1大于等于1.65小于等于4.92。
在满足传动系统的高强度的同时，实现对外部冲击等激励的反馈，提高安全性和舒适性，所述转向杆、螺纹杆、第一拉杆、第一连接板、第二拉杆、第二连接板、连接杆、转动杆的内部硬度Y2小于其外部硬度Y3，特别是Y2＝α·δ1/2·Y3；
其中，α为硬度因子，取值范围为2.4-4.5。
所述转向杆、螺纹杆、第一拉杆、第一连接板、第二拉杆、第二连接板、连接杆、转动杆的抗拉强度Q为585-975MPa，特别是，所述抗拉强度Q、配合间隙δ、内部硬度Y2、外部硬度Y3之间满足以下关系：
Y3/Y2＝μ·δ1/2·Q1/3；
其中，μ为关系系数，取值范围为0.25-0.52。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高强度新能源汽车转向系统，包括方向盘(1)、转向杆(2)、螺纹杆(3)，其特征在于：所述方向盘(1)的中部固定连接有转向杆(2)，所述转向杆(2)的一端固定连接有螺纹杆(3)，所述螺纹杆(3)的外侧螺纹连接有滑块(4)，所述滑块(4)的一侧中部活动连接有第一拉杆(5)，所述第一拉杆(5)的一端活动连接有第一连接板(6)，所述第一连接板(6)的一侧中部活动连接有第二拉杆(7)，所述第二拉杆(7)的一端活动连接有第二连接板(8)，所述第二连接板(8)的中部连接有连接杆(9)，所述连接杆(9)的两端均活动连接有轮子(10)，所述连接杆(9)的中部设置有套管(11)，所述套管(11)的中部连接有转动杆(12)，所述转动杆(12)的顶部设置有固定板(13)。
2.根据权利要求1所述的一种高强度新能源汽车转向系统，其特征在于：所述螺纹杆(3)的外侧一端连接有轴承，所述轴承的外侧连接有第一固定桩(14)；所述第一固定桩(14)的底端与车身连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强度新能源汽车转向系统，其特征在于：所述螺纹杆(3)的外侧另一端连接有轴承座，所述轴承座的外侧连接有第二固定桩(15)；所述第二固定桩(15)的底端与车身连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种高强度新能源汽车转向系统，其特征在于：所述第一连接板(6)的中部与连接杆(9)的一端连接；所述第一连接板(6)和第二连接板(8)平行设置。
5.根据权利要求1所述的一种高强度新能源汽车转向系统，其特征在于：所述第二拉杆(7)与连接杆(9)平行设置；所述轮子(10)设置有两个，两个所述轮子(10)关于连接杆(9)对称。
6.根据权利要求1所述的一种高强度新能源汽车转向系统，其特征在于：所述套管(11)的内部与连接杆(9)的中部连接；所述固定板(13)的两侧均与车身连接。
7.根据权利要求1所述的一种高强度新能源汽车转向系统，其特征在于：所述转动杆(12)的顶部设置有卡槽；所述卡槽的内部与固定板(13)的中部活动连接。
8.根据权利要求1所述的一种高强度新能源汽车转向系统，其特征在于：所述第一固定桩(14)和第二固定桩(15)均固定在车架上。
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