CN1576134A - 车辆转向系统 - Google Patents

Abstract

一种车辆转向系统，其在车轮被转向时可以避免车轮和轮室之间发生接触，并且可以增大最大转向角。该车轮转向系统具有一个支撑车轮使其绕着一个车轮轴线旋转且绕着一个转向轴线枢转运动的转向节。该转向节被连接到一个延长连杆的第一端部。该延长连杆的第二端部通过一个控制杆被连接到一个臂件。该延长连杆绕着一个转向轴线被枢转地保持。上述臂件通过一个横拉杆被连接到转向节臂的前端。当上述臂件转动时，延长连杆的第二端部通过控制杆被向内拉动，并且位于控制杆后端的转向节被向外推动。同时，上述臂件通过横拉杆转动转向节。

Description

车辆转向系统

技术领域

本发明大体涉及一种用于转动汽车车轮的车辆转向系统。本发明尤其涉及一种转向系统，其不需要增大车辆的轮室就可以增大最大转向角。

背景技术

通常，在小客车上使用的转向系统有两种基本的类型：机械型和动力型。在机械转向系统中，驾驶员转动方向盘的力是使转向轮在转向节上向左或向右转动的主要动力。对于动力转向系统，驾驶员的转动力通过液力或电液辅助系统被放大。无论是机械转向系统还是动力转向系统，常见的转向系统类型之一是齿轮齿条式转向系统。一个典型的齿轮齿条式转向系统主要包括一个小齿轮轴、齿条、齿轮壳体、两个横拉杆组件和两个转向节。

当一个车轮绕着主销或转向轴线转动时，通常该车轮的一部分沿着车辆宽度方向向内改变其位置。同时，该车轮的另一部分向车辆的外侧改变。因此，如果转向角很大，车轮就会接触到轮室。

为了避免发生上述接触，可以在宽度方向上加宽轮室，并且最大转向角可以因此变得更大。但是为了轮室牺牲了空间后将不能安装大的发动机或大的变速箱。日本特许公报No.62-19314中公开了一种车辆转向系统的例子，其试图不增加轮室的空间就增大可转向车轮的最大转向角。该日本公报中公开的车辆转向系统用来增加设置在车辆转向半径外侧的可转向车轮的最大转向角，即使设置在车辆转向半径内侧的可转向车轮达到其最大角度，通过在固定到转向节臂的每个连接部分安装一个伸缩结构也可以实现。

鉴于上述内容，本领域的技术人员由该公开内容可知需要一种改进的车辆转向系统。本发明针对本领域的该需要和其他需要，由本说明书的内容本领域的技术人员可以清楚的知道这些需要。

发明内容

人们已经发现在上述日本公报中公开的转向系统不能增加位于车辆转向半径内的可转向车轮的最大转向角。这样该转向系统不能从根本上解决由于轮室而限制最大转向角的问题。

本发明的一个目的是提供一种车辆转向系统，其无需沿着车辆宽度方向加大轮室并且无需牺牲发动机室的空间就能增大车辆的最大转向角。

为了实现前述目的，本发明的车辆转向系统主要包括一个车轮和一个转向组件。该车轮设置在车辆的一侧。

上述转向组件可转动地支撑上述车轮，该车轮绕着一个车轮旋转轴线，并且上述转向组件绕着一个转向轴线铰接地支撑上述车轮，这样转向轴线响应于车辆的转动而沿着车辆的宽度方向移动。

本领域的技术人员由下面结合附图，公开本发明优选实施例的详细的说明可以清楚本发明的这些以及其他目的、特征，方面和优点。

附图说明

现在参照构成原始公开的一部分的附图：

附图1是根据本发明第一实施例的车辆转向系统的部分俯视平面示意图；

附图2是附图1中所示的根据第一实施例的车辆转向系统延长连杆部分的放大俯视平面示意图；

附图3是附图1中所示的根据第一实施例的车辆转向系统向车辆左侧转向时的部分俯视平面示意图；

附图4是附图3所示的车辆转向系统运动状态的示意图；

附图5是附图1-4中所示的根据第一实施例的车辆转向系统向车辆右侧转向时的部分俯视平面示意图；

附图6是附图5所示的车辆转向系统运动状态的示意图；

附图7是根据本发明第二实施例的车辆转向系统的部分俯视平面示意图；

附图8是根据本发明第三实施例的车辆转向系统的部分俯视平面示意图；

附图9是根据本发明第三实施例的车辆转向系统的一部分的简化透视示意图；

附图10是根据本发明第四实施例的车辆转向系统的部分俯视平面示意图；

附图11是根据本发明第五实施例的车辆转向系统的部分俯视平面示意图；

附图12是根据本发明第六实施例的车辆转向系统的部分俯视平面示意图；

附图13是根据本发明第七实施例的车辆转向系统的部分俯视平面示意图；

附图14是根据本发明第八实施例的车辆转向系统的部分俯视平面示意图；

附图15是根据本发明第八实施例的车辆转向系统带有车辆悬架部分的部分俯视平面示意图；

附图16是根据本发明第八实施例的车辆转向系统向车辆左侧转向时的部分俯视平面示意图；

附图17是根据本发明第八实施例的车辆转向系统向车辆右侧转向时的部分俯视平面示意图；

附图18是根据本发明的车辆转向系统的一部分的简化透视示意图；

附图19是根据本发明第九实施例的车辆转向系统的部分俯视平面示意图；

附图20是根据本发明第九实施例的车辆转向系统向车辆左侧转向时的部分俯视平面示意图；

附图21是根据本发明第九实施例的车辆转向系统向车辆右侧转向时的部分俯视平面示意图；

附图22是根据本发明第一实施例的车辆转向系统在压力施加到每个件上时的部分俯视平面示意图；

附图23是根据本发明第三实施例的车辆转向系统在压力施加到每个件上时的部分俯视平面示意图。

具体实施方式

现在参照附图说明本发明选定的实施例。对于本领域的技术人员而言，下面说明本发明实施例的公开仅仅是示意性的并不限制由所附的权利要求和它们的等同物所限定的发明。

第一实施例

首先参见附图1，其中示出了根据本发明第一实施例的一种车辆转向系统。本发明的该转向系统避免一对可转向车轮1与车体的轮室之间发生接触，因为在车轮1绕着一对转向节2的主销轴线A转动时，其沿着车辆的宽度方向外变化。因此，该转向系统增加了最大转向角。特别地，附图1示出了根据本发明第一实施例的一种齿轮齿条式转向系统，其与烛式悬架结合使用。

本发明第一实施例以及本发明所有其他实施例的车辆转向系统用来从车体的轮室向外改变转向节2以增加最大转向角。特别地，当驾驶员驱动方向盘转向时，主销轴线A和转向节2沿着车辆宽度方向向外变化，这样可转向的车轮远离车辆变化。因此，即使驾驶员转向很大且车轮的前端或后端向内变化，车轮也不会接触到轮室。

基本上，齿轮齿条式转向系统响应驾驶员的输入来回转动可转向的车轮1。齿轮齿条式转向系统(只在左侧有附图标记)包括两个带有转向节臂3的转向节2以及两个延长连杆6，上述转向节臂通过球铰或连接点4铰接到外横拉杆，上述延长连杆在其后端部分6a与转向节2铰接。延长连杆6的前端6b分别与一对控制杆9相连。每个延长连杆6通过球铰10铰接安装到烛式悬架的下臂11。该齿轮齿条式转向系统还包括一对臂件12，它们铰接安装到附图中未示出的固定的车辆车侧件上。特别是，每个臂件12有一个带枢转固定点P1的中心旋转轴线大致沿着垂直方向延伸的销连接或连接点13的后端。如下所述，臂件12的铰接运动移动控制杆9，其反过来绕着枢转轴线P2枢转延长连杆6。

转向节2在车辆的横向侧面支撑转向轮1，使其绕着车轮旋转轴线R旋转并且绕着主销或转向轴线A转动。每个转向节2包括一个从转向节2前端部分2f沿着车辆前纵向延伸的转向节臂3。转向节臂3的前端通过中心枢转轴线大致沿着垂直方向延伸的销或球铰4枢接到横拉杆5。

延长连杆6的后端部分6a从转向轴线A向后延伸，并且比转向节2更靠近车辆中心。转向节2通过一个销连接7枢接到延长连杆6的后端部分6a，上述销连接形成大致沿着垂直方向延伸的主销或转向轴线A。同时，延长连杆6的前端部分6b通过一个球铰或连接点8被连接到控制杆9。转向轴线A位于后端部分6a和前端部分6b之间。这样，延长连杆6位于烛式悬架的一端通过一个球铰10枢转。此外，后端部分6a在前端部分6b与转向轴线A之间的线的外侧，通过在转向轴线A处弯曲延长连杆6形成一个肘形件。而且，在附图2中以延长连杆6的水平突出部分示出，延长连杆6这样布置，转向轴线A与后端部分6a之间的距离“a”大于转向轴线A与前端部分6b之间的距离“b”。换句话说，延长连杆6的连接点10与转向节2的连接点7之间的距离“a”大于连接点10与控制杆9之间的距离“b”。因此，即使连接点8向车辆内侧变化的量很小，由于高的杠杆比也可以使连接点7向车辆外侧变化。这样，即使转向角很大并且车轮1的一部分朝车辆中心向内变化，也可以确保避免车轮1与轮室相接触。

每个臂件12的后部有一个带有连接点13的后端部分，该连接点形成枢转固定点P1。每个臂件12的后部通过形成后连接点或铰接14的一球铰被连接到控制杆9的内侧端。这样，连接点14比连接点13离车辆中心更远。此外，两个前连接点或铰接15和16位于臂件12的前端部分上。每个臂件12的前部带有连接点15，该连接点15设置在连接点16的外侧。连接点15通过一个销被枢转地连接到横拉杆5宽度方向上的内侧端部，上述销的轴线大致沿着垂直方向延伸。另一方面，连接点16通过一个球铰枢转地连接到一个大体沿着车身宽度方向延伸的连杆或连接件17的外端。

连杆或连接件17的内端通过一个球铰或连接点18被枢转地连接到转向齿条19的外端。另一方面，连杆17的外端被连接到转向系统的臂件12上，以便响应转向齿条19的往复运动转向车轮1。在附图1中转向系统的右侧是转向系统左侧的镜像。

转向齿条19与小齿轮20啮合，小齿轮20被连接到转向轴21的一端。当驾驶员转动方向盘22时，方向盘22的旋转运动被转换成沿着车身宽度方向上的直线运动。臂件12通过连杆17被连接到转向齿条19，以便于在向车辆左侧转时沿着逆时针方向旋转，在向车辆右侧转时沿着顺时针方向旋转。转向节2通过横拉杆5和转向节臂3被连接到臂件12，以便于向车辆的左侧或右侧转动车轮1。

如图4所示，为了通过延长连杆6的后端部分6a获得需要的推动车轮1的效果，可以用很大的力量向内拉控制杆9，通过使枢转固定点P1和连接点14之间的距离“c”小于枢转固定点P1和连接点16之间的距离“d”。而且，仍如图4所示，在获得上述推动效果的同时，需要使枢转固定点P1和连接点14之间的距离“c”小于转动中心和连接点15之间的距离“e”。而且，距离“a”，距离“b”，以及转向节臂3的长度必需如上提及的适当构成。

附图3是方向盘22被转动使车轮1向车辆左侧转动时车辆转向系统的部分俯视平面示意图。当驾驶员向左转动方向盘22时，通过齿轮齿条式转向系统的作用转向齿条19沿着车辆的宽度方向向车辆左侧变化。臂件12通过连杆17被连接到转向齿条19，以便于在向车辆左侧转时沿着逆时针方向旋转。在向车辆左侧转的情况下，转向节2通过横拉杆5和转向节臂3被连接到臂件12，这样它们将车轮1转向车辆的左侧。因此，车轮1在向车辆左侧转时由转向节2整体支持。

在向车辆左侧转的情况下，臂件12绕着中心旋转轴线P1旋转，以便于通过控制杆9将延长连杆6的前端部分6b拉向车身内侧。当该前端部分6b沿着车辆宽度方向向内时，带有转向轴线A的后端部分6a沿着车辆宽度方向向外变化，这样转向节2和车轮1在车辆宽度方向上被向外推动。

如上所述，当车轮1和转向节2被向左转动时，它们沿着车辆宽度方向向外变换或变化。附图4是一个部分俯视平面示意图，其示出了车轮1向车辆左侧转动时一个延长连杆6、一个控制杆9以及一个臂件12的运动。

附图5一个部分的俯视平面示意图，其示出了车辆转向系统将车轮1向车辆右侧转动时的情况。当驾驶员向右转动方向盘22时，通过齿轮齿条式转向系统的作用转向齿条19沿着车辆的宽度方向向车辆右侧变化。臂件12通过连杆17被连接到转向齿条19，以便于在向车辆右侧转时沿着顺时针方向旋转。在向车辆右侧转动的情况下，转向节2通过横拉杆5和转向节臂3被连接到臂件12，这样它们将车轮1转向车辆的右侧。因此，车轮1在向车辆右侧转时由转向节2整体支持。

在向车辆右侧转动的情况下，臂件12绕着中心旋转轴线P1旋转，以便于通过控制杆9将延长连杆6的前端部分6b拉向车身内侧。当该前端部分6b沿着车辆宽度方向向内时，后端部分6a沿着车辆宽度方向向外变化，这样转向节2和车轮1在车辆宽度方向上被向外推动。

如上所述，当车轮1和转向节2如图3所示向左转动时，车轮1和转向节2沿着车辆宽度方向向外变换或变化。附图4是一个部分俯视平面示意图，其示出了车轮1向车辆左侧转动时一个延长连杆6、一个控制杆9以及一个臂件12的运动。类似地，当车轮1和转向节2如图5所示向右转动时，车轮1和转向节2沿着车辆宽度方向向外变换或变化。附图6是一个部分俯视平面示意图，其示出了车轮1向车辆右侧转动时一个延长连杆6、一个控制杆9以及一个臂件12的运动。

当驾驶员从车辆左侧或右侧将方向盘22转回到中间位置(即，车辆沿直线行驶的位置)时，车轮1沿着相反的方向转动，以便向内变化，并且使转向角变小。当驾驶员完成将方向盘22转回中间位置时，本发明的车辆转向系统的每个件，包括转向轮1，转向节2，横拉杆5，控制杆9和臂件12都从如图3至6所示的用来转动车辆的从前位置变换到如图1所示的用于直线行驶的位置。

如本发明的车辆转向系统该实施例所示，车轮1被布置在车辆的侧面从车身的轮室向外推动。因此，当驾驶员向左或向右转动车辆并且使转向角更大时，可以避免车轮1与车身的轮室之间发生接触。

根据本发明的第一实施例，在转向系统的每一半中，转向节2，延长连杆6和臂件12都从车轮1向车辆中心顺序布置。延长连杆6大体沿着车辆长度方向延伸，转向节2枢转地连接在其后端部分6a。延长连杆6在前端部分6b处通过控制杆9与球铰8和14被连接到臂件12。延长连杆6通常在枢转轴线P2处被固定到悬架臂的下臂11。臂件12在比枢转固定点P1更外侧的连接点处被连接到延长连杆6的前端部分6b，同时臂件12通过连接点4和15由横拉杆5连接到转向节臂3。因此，当臂件12向右转动时，车轮向右转动。换句话说，车轮1沿着车辆宽度方向被向外推。另一方面，当臂件12向左转动时，车轮1向左转动。换句话说，车轮1沿着车辆宽度方向被向外推。因此，即使转向角很大且每个车轮1的一部分朝车辆中心向内变化，也可以避免车轮1与轮室(未示出)之间发生接触，并且可以使转向半径更小。换句话说，可以不需要牺牲发动机室的空间地减小轮室的设计空间。因此，即使车辆不宽，也可以采用大的发动机或变速箱。

第二实施例

现在参见附图7，其中示出了根据第二实施例的车辆转向系统。由于第一和第二实施例的相似性，第二实施例与第一实施例相同或大致相同的部件采用与第一实施例的部件相同的附图标记。此外，为了简洁，省略第二实施例中与第一实施例相同或大致相同的部件的说明。

附图7是车辆转向系统左侧的部分俯视平面示意图。车辆转向系统的右侧是左侧的镜像，因此，没有示出车辆转向系统的右侧。车辆转向系统通过转向器27和转向摇臂28机械连接到转向轴21上，这样一个烛式前悬架和一个齿轮齿条式前轮转向系统结合使用。

转向轴21的前端部分与转向器27接合，且转向轴21的后端部分被连接到方向盘22。而且，转向器27被连接到转向摇臂28。摇臂28与第一实施例中的臂件12的作用相同。转向摇臂28通过球铰或连接点15连接到转向传动机构29的左侧，上述转向传动机构沿着车辆的宽度方向从中心处向车辆左侧延伸。另一方面，转向传动机构29的右侧(未示出)被连接到车辆转向系统的转向摇臂28，以转向右侧车轮。右侧与左侧是对称布置的。

转向轴21的一端通过转向器27机械地连接到转向摇臂28。当驾驶员向左或向右转动方向盘22时，转向摇臂28由转向轴21的旋转运动转动。当转向摇臂28如图7所示向左上或右上转动时，通过横拉杆5和转向节2连接到转向摇臂28的车轮1，如上所述向左或向右转动。这样，车轮1同时通过控制杆9和延长连杆6在车辆宽度方向上被向外推动。因此，类似于第一实施例，当驾驶员从车轮1是直的中心位置向左或向右转动方向盘22时，转向轴线A在车辆宽度方向上变化。换句话说，当驾驶员向车辆左侧或右侧转向并使转向角很大时，可以避免车轮1和车身的轮室之间发生接触。

第三实施例

现参见附图8和9，其中示出了第三实施例的车辆转向系统。由于第一和第三实施例的相似性，第三实施例中与第一实施例相同或大致相同的部件采用与第一实施例的部件相同的附图标记。此外，为了简洁，省略第三实施例中与第一实施例相同或大致相同的部件的说明。

附图8是车辆转向系统左侧的部分俯视平面示意图。车辆转向系统的右侧是左侧的镜像，因此，没有示出车辆转向系统的右侧。附图9是附图8所示的车辆转向系统的右侧结合烛式前悬架的透视图。当然，附图9也示出了之前和之后的实施例的车辆转向系统与烛式前悬架结合的情况。这样，本发明每个实施例与烛式前悬架结合时，在车辆宽度方向上变换转向节2位置的延长连杆6均被安装到烛式前悬架的下臂11上，以允许转向节2相对于车身垂直运动。而且，本发明每个实施例的车辆转向系统均可以与附图18中所示的双横臂悬架结合使用，下面将对此进行说明。

除了采用如图7所示的转向器27、转向摇臂28和转向传动机构29，还可以通过采用动力转向机构实现相同的功能。特别是，一个转向角度传感器31通过连杆17被连接到球铰18，该传感器检测方向盘22的角度并将转向角度的信息传送给执行器32。执行器32在车辆宽度方向上来回移动连杆17。因此，臂件12向左或向右转动。臂件12的这种运动使横拉杆5和转向节2，如上所述，将车轮1向左或向右转动，同时臂件12的运动通过控制杆9和延长连杆6在车辆宽度方向上推动车轮1。因此，类似在前的实施例，当驾驶员从车轮1是直的中心位置向左或向右转动方向盘22时，转向轴线A在车辆宽度方向上变化。

类似于上述第一和第二实施例，在转向系统每侧，转向节2、延长连杆6和臂件12从车轮1向车辆中心沿着一条线顺序布置。延长连杆6通常沿着车辆纵向延伸，转向节2铰接到延长连杆的后端部分6a。延长连杆6在其前端部分6b通过控制杆9和球铰或连接点8和14被连接到臂件12。延长连杆6通常在枢轴P2处被固定到悬架臂的下臂11。臂件12在比枢转固定点P1更外侧的连接点处被连接到延长连杆6的前端部分6b，同时臂件12通过横拉杆5经连接点4和15被连接到转向节臂3。因此，当臂件12向右侧转动时，车轮1向右侧转动。换句话说，车轮1在车辆宽度方向上被向外推动。另一方面，当臂件12向左侧转动时，车轮1向左侧转动。换句话说，车轮1在车辆宽度方向上被向外推动。因此，即使转向角很大并且每个车轮1的一部分朝车辆中心向内变化，也可以避免车轮1和轮室(未示出)之间发生接触并且使转向半径更小。换句话说，可以不需要牺牲发动机室空间地减小轮室的设计空间。因此，即使车辆不宽，也可以采用大的发动机或变速箱。

这样，类似于前述实施例，当驾驶员从车轮1是直的中间位置向左或向右转动方向盘时，转向轴线A在车辆宽度方向上变化。换句话说，当驾驶员向左或向右转动车辆并且使转向角很大时，可以避免车轮1和车身的轮室之间发生接触。

第四实施例

现参照附图10，其示出了第四实施例的车辆转向系统。由于第一和第四实施例的的相似性，第四实施例中与第一实施例相同或大致相同的部件采用与第一实施例的部件相同的附图标记。

附图10是带有烛式前悬架和本发明不同实施例的齿轮齿条式前轮转向系统的车辆转向系统左侧的部分俯视平面视图。车辆转向系统的右侧是左侧的镜向，因此，未示出车辆转向系统的右侧。

该实施例的基本构造与附图1，3和5中所示的相同，但是转向节臂43从转向节2的后端部分2r向后凸出。而且，延长连杆46和臂件42在车身侧面对称地前后(翻转位置)布置。

更特别地是，延长连杆46的前端部分6a被枢转地连接到转向节2，同时其后端部分6b被枢转地连接到控制杆9。臂件42在上述前端部分6a通过连接点13被枢转地安装到车辆侧向件(未示出)上，上述连接点具有大致沿着垂直方向延伸的中心枢转轴线。在车辆宽度方向上连接点14位于比连接点13更外侧的位置，其在车辆宽度方向上被连接到控制杆9的内侧。

而且，两个连接点15和16位于臂件42的后端部分上。在车辆宽度方向上连接点15位于比连接点16更外侧的位置。连接点15被枢转地连接到横拉杆5，并且具有一个大致沿着垂直方向延伸的中心枢转轴线。另一方面，在车辆宽度方向上连接点16更靠近中心位置，并且被枢转地连接到大致沿着车辆宽度方向延伸的连杆17上。连接点16具有一个大致沿着垂直方向延伸的中心枢转轴线。

当驾驶员向车辆左侧或右侧转动方向盘22时，臂件42绕着作为一支撑点的枢转固定点P1向左或向右转动。然后，类似于前面所述的实施例，通过横拉杆5和转向节臂43连接到臂件42的车轮1向左或向右转动。同时，车轮1在车辆宽度方向上通过控制杆9和延长连杆6被向外推动。特别是，当驾驶员向车辆左侧或右侧转动方向盘22时，连接到方向盘22的小齿轮40在车辆宽度方向上向右或向左变换转向齿条19。臂件42通过连杆17被连接到转向齿条19，这样臂件42绕着连接点13(即，枢转固定点P1)顺时针或逆时针旋转。然后，，类似于前面所述的实施例，通过横拉杆5和转向节臂43连接到臂件42的车轮1向车辆左侧或右侧转动，同时，车轮在车辆宽度方向上通过控制杆9和延长连杆6被向外推动。

在该实施例中，当转向节臂43的方向向后时，臂件42也从枢转固定点P1向后延伸。但是，如果臂件42相对于连接点13向前延伸，那么通过适当地设置连接点14、连接点15和固定点13与旋转轴线中心P1的位置，车轮1向左或向右转动，并且在车辆宽度方向上被向外推动。

在该实施例中，与前述实施例相同，当车轮1向车辆左侧或右侧转动时，它们在车辆宽度方向上变换或向外被推动。因此，与前面的实施例类似，当驾驶员从车轮1是直的中间位置向左或向右转动方向盘时，转向轴线A在车辆宽度方向上变换。换句话说，当驾驶员向车辆左侧或右侧转向且使得转向角很大时，可以避免车轮1与车身轮室之间发生接触。

第五实施例

现参见附图11，其中示出了第五实施例的车辆转向系统。由于第五实施例和前面的实施例的相似性，第五实施例中与第一实施例相同或大致相同的部件采用与前面的实施例的部件相同的附图标记。此外，为了简洁，省略第五实施例中与第一实施例相同或大致相同的部件的说明。而且，车辆转向系统的右侧是左侧的镜像，因此未示出车辆转向系统的右侧。

除了臂件12、连杆17和转向齿条19的位置是在比主销轴线A更靠前的位置，附图11所示的车辆转向系统与第一实施例的相同。更特别地是，由于发动机/变速箱结构23布置在车辆前部，所以该实施例中臂件12、连杆17和转向齿条19的位置更靠前。这样，连接点15布置得比在转向节臂3最前端的连接点4更靠前。

驾驶员没有转向时，如果没有改变第一实施例中车辆转向系统中臂件12的尺寸，连接点15和连接点16向前变化，那么转向节臂3和横拉杆5的交角“α”将大于90度，上述连接点15将臂件12与横拉杆5连接在一起，上述连接点16将臂件12与连杆17连接在一起。由于附图11中所示的车辆转向系统的交角“α”大于90度，所以该车辆转向系统没有利用梯形原理，其相对于其他利用梯形原理的实施例改变了车辆的转向能力。

这样，类似于前述实施例，当驾驶员从车轮1是直的中间位置向左或向右转动方向盘时，转向轴线A在车辆宽度方向上变换。换句话说，当驾驶员向车辆左侧或右侧转向且使得转向角很大时，可以避免车轮1与车身轮室之间发生接触。

第六实施例

现参见附图12，其中示出了第六实施例的车辆转向系统。由于第六实施例和前面的实施例的相似性，第六实施例中与前面的实施例相同或大致相同的部件采用与前面的实施例的部件相同的附图标记。此外，为了简洁，省略第六实施例中与第一实施例相同或大致相同的部件的说明。而且，车辆转向系统的右侧是左侧的镜像，因此未示出车辆转向系统的右侧。

除了该实施例中的转向齿条19相对于转向节2位置向前变化，附图12所示的车辆转向系统与附图11的相同。更特别地是，在该实施例中，发动机/变速箱结构23的前端靠近转向齿条19，转向齿条带有设置在发动机/变速箱结构23前边缘后侧部分的臂件12。而且，转向节臂3和横拉杆5之间的连接点14比臂件12和横拉杆5之间的连接点15位置稍靠前，这样，在驾驶员未转向时，转向节臂3和横拉杆之间形成一个锐角“α”(即，小于90度)。但是，由于该实施例与附图11的实施例相比，连接点15和16设置在转向齿条19的后侧，且连接点16比连接点15的位置更靠前，所以连杆17更加靠近发动机/变速箱结构23的前边缘。换句话说，连接点15和16比发动机/变速箱结构23的前左端的位置更靠后，这样，在连杆17和发动机/变速箱结构23的前侧端之间形成一个间隔“k”。因此，连杆17和转向齿条19之间的连接点的位置位于靠近发动机/变速箱结构23前侧端处从而在连杆17和发动机/变速箱结构23的前侧端之间形成间隔“k”很重要。否则，在转向过程中，连杆17会接触到发动机/变速箱结构23，从而限制车辆的转向角。

由于驾驶者未转向时(车辆沿直线行驶的状态)，附图12中所示的车辆转向系统的交角“α”小于90度(锐角)，该车辆转向系统利用梯形原理，相对于附图11所示的实施例改进车辆的转向能力。但是，如上所述，连杆17和发动机/变速箱结构23之间的间隔“k”应当足够大，这样可以在转向齿条在车辆宽度方向上向外变化时，避免连杆17与发动机/变速箱结构23发生接触。

在任何情况下，与前述实施例相同，当驾驶员从车轮1是直的中心位置向左或向右转动方向盘时，转向轴线A在车辆宽度方向上变化。换句话说，当驾驶员向车辆左侧或右侧转向且使得转向角很大时，可以避免车轮1与车身轮室之间发生接触。

第七实施例

现参见附图13，其中示出了第七实施例的车辆转向系统。由于第六实施例和前面的实施例的相似性，第七实施例中与前面的实施例相同或大致相同的部件采用与前面的实施例的部件相同的附图标记。此外，为了简洁，省略第七实施例中与前面的实施例相同或大致相同的部件的说明。而且，车辆转向系统的右侧是左侧的镜像，因此未示出车辆转向系统的右侧。

除了该实施例中的臂件12发生改变使得转向齿条19相对于转向节2位置向前变化，附图13所示的车辆转向系统与附图12的相同。更特别地是，在该实施例中，发动机/变速箱结构23的前端靠近转向齿条19，转向齿条带有设置在发动机/变速箱结构23前边缘侧面的臂件12，这样连接点15位于转向齿条19的后面，连接点16与转向齿条19大致共线。特别是，连杆17和臂件12之间的连接点16从横拉杆5和臂件12之间的连接点15向前突出距离“g”。而且，带有连接点16的臂件12的部分相对于发动机/变速箱结构23向前突出。这样，这种布置使得连杆17不会接触发动机/变速箱结构23的前边缘。

这样，附图13所示的车辆转向系统的这种布置可以使交角“α”小于90度(即，锐角)。从而，由于梯形原理，可以防止车轮1发生侧滑并且能够实现平稳转向，因为前轮驱动车辆和四轮驱动车辆具有设置在车辆前部靠近转向齿条19处的发动机/变速箱结构23。而且，驾驶员转向，转向齿条19在车辆宽度方向上变化时，由于连杆17不会接触到发动机和变速箱23，所以可以扩大转向角。

但是，在该实施例中，由于连接点15和连接点16之间的距离“g”相对于连接点13和连接点16的全长变大，所以，由于杠杆作用，转动车轮1至所需量需要转向齿条19运动更大的长度。换句话说，连接点15和连接点16之间的距离“g”被车辆的宽度所限制，其反过来限制了转向齿条19的运动长度。

在任何情况下，与前述实施例相同，当驾驶员从车轮1是直的中心位置向左或向右转动方向盘时，转向轴线A在车辆宽度方向上变化。换句话说，当驾驶员向车辆左侧或右侧转向且使得转向角很大时，可以避免车轮1与车身轮室之间发生接触。

第八实施例

现参见附图14-18，其中示出了第八实施例的车辆转向系统。由于第八实施例和前面的实施例的相似性，第八实施例中与前面的实施例相同或大致相同的部件采用与前面的实施例的部件相同的附图标记。此外，为了简洁，省略第八实施例中与前面的实施例相同或大致相同的部件的说明。而且，车辆转向系统的右侧是左侧的镜像，因此未示出车辆转向系统的右侧。

除了该实施例中的每个臂件12发生改变使得转向齿条19重新位于臂件12的前部，转向齿条19的外端相对于臂件12向外延伸，且代替如图9所示的烛式前悬架采用了双横臂式悬架，附图14-18所示的车辆转向系统与第一实施例的相同。更特别地是，在该实施例中，在驾驶员未转向时(即，车辆沿直线行驶的中间位置)，转向齿条19外端与连杆17之间的连接点18比臂件12更靠前。在该实施例中，转向齿条19布置成转向齿条19的两个外端均位于臂件12的外侧。这样，由于连杆17不接触发动机/变速箱结构23，且连接点15和16间隔更近，所以可以布置臂件12使交角“α”小于90度(即，锐角)。因此，在该实施例中，即使转向齿条19在车辆长度方向上布置得比连接点4更靠前，也可以获得梯形结构防止驾驶员转向时车轮1侧滑，并且能够实现平稳转向。而且，在该实施例中，转向齿条19可以在车辆长度方向上位于连接点4的前部并且靠近发动机/变速箱结构23，而不会产生连接杆17接触发动机/变速箱结构23的问题，或者是用来增加转向齿条19的运动长度的车辆宽度不足的问题。

附图15-17示出了安装到烛式前悬架的一部分上的附图14中的车辆转向系统。特别是，附图15所示的车辆转向系统在车辆沿直线行驶的中间位置，而附图16示出了驾驶员向车辆左侧转向时的车辆转向系统，且附图17示出了驾驶员向右转向时的车辆转向系统。如图15-17所示，由于该实施例中的车辆转向系统的每个件都没有接触到发动机/变速箱结构23并且车轮1被向外推动，因此可以实现大的转向。换句话说，由于转向齿条19的外端在车辆宽度方向上位于比臂件12更外侧的位置，所以可以向外推动车轮1，并且这样，转向系统中的每个件无需接触发动机/变速箱结构23就可以具有一个大的转向角，如图15至17所示。

前面每个车辆转向系统的实施例均是随烛式前悬架示出的，但是本发明的车辆转向系统不限于上述实施例。本发明的车辆转向系统可以与双横臂式悬架或其他类型合适的悬架结合。

如图18所示，附图14-17中的车辆转向系统示意性地与一个双横臂式悬架结合。该车辆转向系统的具有与附图9中所示的与烛式前悬架结合使用的系统或者是与附图18中所示的双横臂式悬架结合使用的系统大致相同的结构。在双横臂式悬架中，在下臂11上增加一个上臂51。下臂11和上臂51垂直地支撑垂直运动的车轮，车轮布置在下臂11上。下臂11和上臂51枢转地连接到车身的一部分或者其他支撑件上，附图中未示出。下臂11在其外端处枢转地连接到延长连杆6上。上臂51在其外端处枢转地连接到延长连杆56上。延长连杆6和56在它们的前端分别被连接到控制杆9和59的外端，并且在它们的后端分别被连接到转向节2的上端和下端。

臂件12的连接点14包括从臂件12沿着相反的方向垂直延伸的一对臂部52和53。臂部52向下伸出的底端通过一个球铰被连接到控制杆9的内端。类似地，臂部53向上伸出的顶端通过一个球铰被连接到控制杆59的侧端。

在附图14-18所示的车辆转向系统中，且在以前的实施例中的相同，臂件12绕着连接点13旋转，以移动横拉杆5和转向节臂3，它们转动转向节2。而且，臂件12通过臂部52和53、以及控制杆9和59推动延长连杆6和56的前端，这样由于杠杆作用，当它们的前端向内变化时，延长连杆6和56向内变化，并且因此向外推动转向节2。

在任何情况下，与前述实施例相同，当驾驶员从车轮1是直的中心位置向左或向右转动方向盘时，转向轴线A在车辆宽度方向上变化。换句话说，当驾驶员向车辆左侧或右侧转向且使得转向角很大时，可以避免车轮1与车身轮室之间发生接触。

第九实施例

现参见附图19-21，其中示出了第九实施例的车辆转向系统。由于第九实施例和前面的实施例的相似性，第九实施例中与前面的实施例相同或大致相同的部件采用与前面的实施例的部件相同的附图标记。此外，为了简洁，省略第九实施例中与前面的实施例相同或大致相同的部件的说明。而且，车辆转向系统的右侧是左侧的镜像，因此未示出车辆转向系统的右侧。

附图19示出了驾驶员保持方向盘在中间位置车轮1是直的情况下本发明的车辆转向系统。附图20示出了驾驶员向车辆左侧转向时本发明的车辆转向系统，且附图21示出了驾驶员向车辆右侧转向时本发明的车辆转向系统。对该实施例而言，当驾驶员转向时，象在其他实施例中那样，为了转向，车轮1沿着车辆宽度方向被向外推动。

由图19可见，除了每个臂件12被安装在一个下臂11上，该实施例的车辆转向系统与第八实施例的相同。更特别地是，在该实施例中，下臂11的内端被安装到车身或沿着纵向延伸线“0”的支撑件上，这样车轮1垂直运动时下臂11绕着线“0”枢转。因此，驾驶员没有转向时(即，车辆沿着直线行驶的中间位置)，臂件12的连接点15和16最好位于线“0”上。

这样当车轮1跳动、下臂11运动时，臂件12最好围绕着线“0”布置，因此安装在下臂11上的件12也随之运动。在这种情况下，由于连接到臂件12上的连杆17在车辆宽度方向上被向内拉动或向外推动且随后影响到连接到连杆17的方向盘，所以会给驾驶员带来负担。而且当车轮1跳动时，由于固定到下臂11上的臂件12垂直运动并且绕着固定点13旋转，所以会影响行驶稳定性，因此横拉杆5和控制杆9在车辆宽度方向上被向内拉动或向外推动。通过围绕着线“0”布置臂件12并且使连接点16大致位于线“0”上，可以避免这些问题并保证车辆直线行驶的能力，即使在不平路面上。

换句话说，与前述实施例相同，当驾驶员从车轮1是直的中心位置向左或向右转动方向盘时，转向轴线A在车辆宽度方向上变化。换句话说，当驾驶员向车辆左侧或右侧转向且使得转向角很大时，可以避免车轮1与车身轮室之间发生接触。

现参见附图22和23，其中示意性地示出了将本发明的车辆转向系统的臂件12安装在下臂11上(附图22)和将本发明的车辆转向系统的臂件12安装在一个支撑件上(附图23)的区别。本发明附图19-21所示的实施例可以比本发明附图1-18所示的将臂件12安装到车身或一个车辆支撑件上的实施例具有更好的行驶稳定性。

附图22示出了一个更近的反作用力路径，其中产生在车轮1上沿着车辆宽度方向的力“F”通过下臂11被传递到车身或车架25上。换句话说，车轮1上的力“F”被传递到延长连杆6、控制杆9和臂件12，反之臂件又将力“F”传递到下臂11。在所示的实施例中，下臂11通过两个连接点24a和24b被连接到车身或车架上。因此，影响车身或车架25与下臂11之间的连接点24a和24b的力“F”被一个与力“F”相等的反作用力“F1”平衡。

另一方面，附图23示出了一个开放的反作用力路径，其中车轮1上的力“F”通过下臂11和臂件12被传递到车身或车架25。因此，当臂件12被直接连接到车身或车架25时，没有封闭的反作用力路径。这导致一个影响车身或车架25与下臂11之间的连接点24a和24b的反作用力F2。用于杠杆作用，该反作用力F2是力“F”的两倍。如上所述，在附图22中可以产生影响附图23中的连接点24a和24b的力。这样，由于防止来自路面的震动在连接点24a和24b处弹性衬套的变形被减半，所以可以减少对驾驶稳定性的破坏。换句话说，如图22所示，通过将臂件12直接连接到下臂11，而不是如图23所示直接连接到车身或车架25，可以防止大的反作用力作用到带有弹性衬套的连接点24a和24b。而且，路面的震动在带有弹性衬套的连接点24a和24b处终止，且由于防止了路面噪音而提高了行驶性能。

臂件12沿着线“0”布置，下臂11的端部位于该线上。因此，可以避免由于横拉杆5或连杆17向内拉动或向外推动的力而使驾驶员失去控制或车轮1无意地转向。

在此使用描述前述实施例的下述术语“向前、向后、向上、向下、垂直、水平、下面和横向”以及任何其他类似的方向术语是指装备本发明的装置的车辆的那些方向。相应地，用来描述本发明的这些术语应当针对装有本发明的装置的车辆解释。此外，在权利要求中以“装置加功能”表达的那些术语应当包括能够实现本发明的那部分结构所能实现的功能的任何结构。而且，在此使用的程度术语例如“大致”，“大约”和“大概”表示被修饰的术语的合理的偏移量，其最终结果不会有很大改变。例如，这些术语可以被设定成包括对所修饰的术语至少±5％的偏移量，如果该偏移量不会使所修改的内容没有效果。

本申请要求日本专利申请Nos.2003-200438和2004-163338的优先权。日本专利申请Nos.2003-200438和2004-163338公开的全部内容在此结合作为参考。

只选择了精选的实施例来示出本发明，本领域的技术人员从该公开可知，不脱离所附权利要求确定的本发明的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。此外，本发明前述实施例的说明只是示意性的，不是为了限制由所附权利要求及其等同物所确定的本发明。因此，本发明的范围不限于所公开的实施例。

Claims (20)

1.一种车辆转向系统，包括：

设置在车辆侧面的一个车轮；以及

一个绕着车轮旋转轴线可旋转地支撑该车轮的转向组件，且该组件绕着一个转向轴线枢转地支撑上述车轮，这样该转向轴线响应车辆的转向沿着车辆宽度方向移动。

2.如权利要求1所述的车辆转向系统，其特征在于，上述转向组件包括一个转向节和连接到该转向节上的一个连杆，该连杆具有绕着上述转向轴线枢转地连接到上述转向节的一个第一连接点和一个第二连接点，该第二连接点位于一个枢转地连接到车辆上的枢转固定点的相对侧。

3.如权利要求2所述的车辆转向系统，其特征在于，上述转向组件还包括：

一个横拉杆，其连接到上述转向节上，以响应横拉杆的运动绕着上述转向轴线转动车轮；

一个臂件，其绕着一个枢转轴线枢转地连接到车辆支撑结构上并且可动地连接于上述横拉杆，使横拉杆响应臂件的枢转运动而移动；以及

一个控制杆，其可操作地连接在连杆和臂件之间，以便在车辆宽度方向上通过连杆的转动向外推动转向节。

4.如权利要求3所述的车辆转向系统，其特征在于，上述连杆具有一个第一长度和一个第二长度，上述第一长度在连杆的连接到转向节的第一连接点和连杆的枢转固定点之间延伸，上述第二长度在上述连杆的枢转固定点和被连接到上述控制杆的连杆的第二连接点之间延伸，且第一长度比第二长度更长。

5.如权利要求4所述的车辆转向系统，其特征在于，上述转向节通过一个连接点被连接到横拉杆，且横拉杆具有一个纵向轴线，该轴线与一个垂直于车轮旋转轴线延伸的假象的线相交，并且经过转向节和横拉杆之间的连接点，这样，当车轮沿着直线方向朝向车辆前部时，上述纵向轴线和假象线之间形成一个锐角。

6.如权利要求5所述的车辆转向系统，其特征在于，上述转向组件还包括一个在车辆宽度方向上延伸的转向齿条，该转向齿条具有一个在车辆宽度方向上比上述臂件位于更外侧的外端，且上述臂件通过一个连接件被连接到转向齿条的外端，这样臂件响应于转向齿条在车辆宽度方向上的运动而枢转。

7.如权利要求6所述的车辆转向系统，其特征在于，还包括一个悬架件，其在外部枢转地支撑上述连杆，并且在内部枢转地支撑上述臂件，这样转向节与该悬架件一起垂直可动。

8.如权利要求7所述的车辆转向系统，其特征在于，上述连接件和横拉杆在大致处于经过上述悬架件的一个枢转轴线的垂直平面内的位置被连接到上述臂件。

9.如权利要求3所述的车辆转向系统，其特征在于，上述转向节通过一个连接点被连接到横拉杆，并且横拉杆具有一个纵向轴线，该轴线与一个垂直于车轮旋转轴线延伸的假象的线相交，并且经过转向节和横拉杆之间的连接点，这样，当车轮沿着直线方向朝向车辆前部时，上述纵向轴线和假象线之间形成一个锐角。

10.如权利要求9所述的车辆转向系统，其特征在于，上述转向组件还包括一个在车辆宽度方向上延伸的转向齿条，该转向齿条具有一个在车辆宽度方向上比上述臂件处于更外侧的外端，且上述臂件通过一个连接件被连接到转向齿条的外端，这样臂件响应于转向齿条在车辆宽度方向上的运动而枢转。

11.如权利要求10所述的车辆转向系统，其特征在于，还包括一个悬架件，其枢转地支撑上述转向节并且枢转地支撑上述臂件，这样转向节与该悬架件一起垂直可动。

12.如权利要求11所述的车辆转向系统，其特征在于，上述连接件和横拉杆在经过大致处于上述悬架件的一个枢转轴线垂直平面内的位置被连接到上述臂件。

13.如权利要求3所述的车辆转向系统，其特征在于，上述转向组件还包括一个在车辆宽度方向上延伸的转向齿条，该转向齿条具有一个在车辆宽度方向上比上述臂件处于更外侧的外端，且上述臂件通过一个连接件被连接到转向齿条的外端，这样臂件响应于转向齿条在车辆宽度方向上的运动而枢转。

14.如权利要求3所述的车辆转向系统，其特征在于，还包括一个悬架件，其枢转地支撑上述转向节并且枢转地支撑上述臂件，这样转向节与该悬架件一起垂直可动。

15.如权利要求14所述的车辆转向系统，其特征在于，上述连接件和横拉杆在大致处于经过上述悬架件的一个枢转轴线的垂直平面内的位置被连接到上述臂件。

16.一种车辆转向系统，包括

一个转向节，其具有一个转向轴线；

一个臂件，其绕着一个第一枢转点被枢转地支撑到一个车辆上；

一个横拉杆，其操作连接在臂件和转向节之间，以便绕着转向轴线响应于臂件的枢转运动而枢转转向节；

一个控制杆，其枢转地连接到臂件上，以便响应臂件的枢转运动而运动；以及

一个连杆，其绕着一个第二枢转点被枢转地支撑到上述车辆上，并且该连杆具有一个第一端部和一个第二端部，该第一端部被枢转地连接到转向节，该第二端部被枢转地连接到带有第二枢转点的控制杆，该第二枢转点位于该第一和第二端部之间，这样转向节的转向轴线在车辆宽度方向上响应臂件的枢转运动而运动。

17.如权利要求16所述的车辆转向系统，其特征在于，上述连杆具有一个第一长度和一个第二长度，上述第一长度从上述第二枢转点延伸到将转向节和连杆连接在一起的一个第一连接点，上述第二长度从上述第二枢转点延伸到将控制杆连接到连杆的一个第二连接点，第一长度比第二长度更长。

18.如权利要求17所述的车辆转向系统，其特征在于，上述控制杆在一个第一枢转轴线处被连接到上述臂件，并且在一个第二枢转轴线处被连接到连杆的第二端，控制杆的第一和第二枢转轴线在一个平面内，当转向节被布置成支撑一个平行于车辆纵向轴线的车轮时，该平面包括臂件的第一枢转点。

19.如权利要求16所述的车辆转向系统，其特征在于，上述控制杆在一个第一枢转轴线处被连接到上述臂件，并且在一个第二枢转轴线处被连接到连杆的第二端，控制杆的第一和第二枢转轴线在一个平面内，当转向节被布置成支撑一个平行于车辆纵向轴线的车轮时，该平面包括臂件的第一枢转点。

20.一种车辆转向系统包括：

转向节装置，其绕着一个转向轴线枢转地支撑一个车轮；以及

变换装置，其响应车辆的转向在车辆的宽度方向上向外横向变换转向节的转向轴线。

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