CN205706839U - 一种车辆转向器 - Google Patents

Abstract

一种车辆转向器，包括左转向横拉杆，左推杆，转向主轴，右推杆，右转向横拉杆，转向器壳体，以及传动齿轮和导向定位销。本新型结构的车辆转向器类型为：中间输入两端输出式。传动齿轮左右转动使所述转向主轴平移旋转。平移产生角γ，旋转使所述左推杆、右推杆产生近似角(α‑β)/2。内转向轮转角约等于γ+(α‑β)/2，外转向轮转角约等于γ‑(α‑β)/2实现转向轮近似满足自然滚动或阿克曼转向原理，特别是大角度转向时增大内、外转向轮的角度差，使车辆转向时车轮最大限度作纯滚动，减小轮胎的额外磨损，延长轮胎的使用寿命。另外本转向器在体积、零件数等不变的前提下，通过改变设计以实现近似反阿克曼转向。

Description

一种车辆转向器

技术领域

本发明涉及一种车辆转向系统，特别涉及一种车辆转向器。

背景技术

汽车转向器把方向盘的旋转运动转换成横拉杆的直线运动，然后横拉杆又把直线运动换回主销轴的旋转运动使转向轮转向。驾驶员通过操纵转向系统使汽车保持在直线或转弯运动状态，或者是使两种运动状态的相互转换。上世纪70年代以来，汽车上普遍采用转向梯形机构以减小汽车转向半径，但在转向过程中无法保持让内、外转向轮转角的关系始终满足自然滚动或阿克曼转向原理，只是在小转角范围内比较接近。

发明内容

本发明提供一种新型结构的车辆转向器。该转向器可以使转向轮近似满足自然滚动或阿克曼转向原理，特别是大角度转向时增大内、外转向轮的角度差，使车辆转向时车轮最大限度作纯滚动，减小轮胎的额外磨损，延长轮胎的使用寿命。另外，本新型结构的车辆转向器在体积、零件数等不变的前提下，通过改变某些零件的设计参数可以实现近似反阿克曼转向，以应用在高速赛车上。

汽车直线行驶四轮均作直线运动，而当转向时由于瞬时转向中心的出现且连续变化，使内、外转向轮转角差也会连续发生改变。根据三角形中线理论(如图1)汽车瞬时转向中心O与转向轮距中心点P的连线将阿克曼角近似平分，也就是将OP线作为阿克曼角的平分线，内转向轮实际转角约等于γ+(α-β)/2，外转向轮实际转角约等于γ-(α-β)/2。这是本发明的核心思想。

本发明采用如下技术方案：

一种车辆转向器，包括左转向横拉杆，右转向横拉杆，转向主轴，所述转向主轴从中心到左侧分别设有左侧螺旋齿条、左侧螺旋齿条导向槽、左侧传动螺纹，所述转向主轴从中心到右侧分别设有右侧螺旋齿条、右侧螺旋齿条导向槽、右侧传动螺纹，左、右侧螺旋齿条，左、右侧螺旋齿条导向槽，左、右侧传动螺纹以转向主轴中心为对称点左右对称，且转向主轴中心左、右侧螺旋齿条呈“人”字型分布，转向主轴中心左、右侧螺旋齿条导向槽也呈“人”字型分布。

还包括一左推杆，所述左推杆为环形杆，内径设有内传动螺纹，与所述转向主轴左侧传动螺 纹相配合，外径为椭圆，一端与所述左转向横拉杆铰接；一右推杆，所述右推杆为环形杆，内径设有内传动螺纹，与所述转向主轴右侧传动螺纹相配合，外径为椭圆，一端与所述右转向横拉杆铰接。

基于上述特征还包括一转向器壳体，所述转向器壳体左侧内径呈椭圆形与所述转向器左推杆相配合，转向器壳体右侧内径呈椭圆形与所述转向器右推杆相配合；所述转向器壳体中心设有传动齿轮与所述转向主轴螺旋齿条啮合；所述转向器壳体中心还设有导向定位销嵌入所述转向主轴螺旋齿条导向槽内。

基于上述技术特征所述转向主轴螺旋齿条为可变距螺旋，相应地所述螺旋齿条导向槽也为可变距螺旋。

基于上述技术特征所述导向定位销接触面呈圆或圆弧。

基于上述技术特征所述转向主轴至少设有一条或若干条所述螺旋齿条导向槽和相应的所述导向定位销。

优选的，所述左推杆内传动螺纹与所述转向主轴左侧传动螺纹之间置放有滚珠，并使用保持架将滚珠均匀地固定于所述转向主轴左传动螺纹上，所述右推杆内传动螺纹与所述转向主轴右侧传动螺纹之间置放有滚珠，并使用保持架将滚珠均匀地固定于所述转向主轴右传动螺纹上。

优选的，所述左推杆与左转向横拉杆之间通过球头铰接，所述右推杆与右转向横拉杆之间通过球头铰接。

本新型结构的车辆转向器类型为：中间输入两端输出式。传动齿轮左右转动使所述转向主轴平移旋转。平移产生角γ(如图1)，旋转使所述左推杆、右推杆产生近似角(α-β)/2。内转向轮转角约等于γ+(α-β)/2，外转向轮转角约等于γ-(α-β)/2实现转向轮近似满足自然滚动或阿克曼转向原理，特别是大角度转向时增大内、外转向轮的角度差，使车辆转向时车轮最大限度作纯滚动，减小轮胎的额外磨损，延长轮胎的使用寿命。

另外，通过改变所述转向主轴左侧传动螺纹、左推杆内传动螺纹方向；右侧传动螺纹、右推杆内传动螺纹方向，使内转向轮转角等于γ-(α-β)/2，外转向轮转角等于γ+(α-β)/2实现转向轮近似反阿克曼转向，以应用在高速赛车上。

附图说明

图1是本发明车辆转向原理结构示意图

图2是本发明实施例结构示意图

图3是本发明实施例转向主轴示意图

图4是本发明实施例左推杆或右推杆剖面图

图5是本发明实施例左推杆或右推杆横截面示意图

图6是本发明实施例优选例滚珠，保持架，固定销示意图

附图标记：11左转向横拉杆，12左推杆，13左推杆内传动螺纹，14转向器壳体，15滚珠，17转向主轴，16左侧传动螺纹，18导向定位销，19螺旋齿条导向槽，20螺旋齿条，21右侧传动螺纹，22滚珠，23右推杆内传动螺纹，24右推杆，25右转向横拉杆，26转向器固定脚，27传动齿轮，28固定销，29保持架。

具体实施方式

下面将通过附图中所示的实施例来介绍本发明，但本发明不局限于所介绍的实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围：

如图2所示，本发明一种车辆转向器的转向主轴17左侧为左侧传动螺纹16，中段是以中心为对称点呈“人”结构的螺旋齿条导向槽19和呈“人”结构的螺旋齿条20，右侧为右侧传动螺纹21。转向主轴17上的螺旋齿条20与转向器壳体14中心设置的传动齿轮27啮合，转向器壳体14中心设置导向定位销18嵌入转向主轴17上的螺旋齿条导向槽19内。转向主轴17的左侧传动螺纹16通过左推杆内传动螺纹13与左推杆12连接，螺纹中间设置滚珠15以降低摩擦；右侧传动螺纹21通过右推杆内传动螺纹23与右推杆24连接，螺纹中间设置滚珠22以降低摩擦.左推杆12另一端与左转向横拉杆11通过球头铰接；右推杆24另一端与右转向横拉杆25通过球头铰接.转向器壳体14通过转向器固定脚26固定副车架或车身上。

如图6所示，保持架29均匀将滚珠15或滚珠22通过固定销28固定于转向主轴17的左侧传动螺纹16或右侧传动螺纹21上。

图中为了明了清晰，略去了部分轴承，螺栓螺母，密封圈，防尘罩等零件，特别是螺旋齿条20、螺旋齿条导向槽19的变距螺旋结构图中未画出。

该车辆转向器工作原理如图2所示，以转向器在前轴之前为例：当车辆直行时，传动齿轮27啮合螺旋齿条中心“人”字结构顶点，导向定位销18嵌入螺旋齿条导向槽19中心“人”字结构顶点处。左推杆12和右推杆24分别与转向主轴17保持最小行程。当车辆左转弯时，传动齿轮27接受方向盘操纵力矩，传递给螺旋齿条20使转向主轴17向左移动的同时，受到导向定位销18的阻力又按照螺旋齿条导向槽19的轨迹旋转。左推杆12上的左推杆内传动螺纹13接受到转向主轴17向左的推力和左侧传动螺纹16螺旋力矩，因左推杆12外径为椭圆受力于转向器壳体14只能轴向移动，因此左推杆12向左运动的同时和转向主轴17增大了行程产生相对向左位移，与左推杆12铰接的左转向横拉杆11得到相对大的推力位移。右推杆24上的右推杆内传动螺纹23接受到转向主轴17向左的拉力和右侧传动螺纹21螺旋力矩，因右推杆24外径为椭圆受力于转向器壳体14只能轴向移动，因此右推杆24向左运动的同时和转向主轴17增大了行程产生相对向右位移，与右推杆24铰接的右转向横拉杆25得到相对小的 推力位移.这样左转弯时，内转向轮受到左转向横拉杆11的相对大的推力位移，产生近似自然滚动或阿克曼转向原理的内转向角，外转向轮受到右转向横拉杆24的相对小的推力位移，产生近似自然滚动或阿克曼转向原理的外转向角，车辆顺利左转。

另外，将设计改为左推杆12向左运动的同时和转向主轴17减小了行程产生相对向右位移，右推杆24向左运动的同时和转向主轴17减小行程产生相对向左位移时，转向轮近似以反阿克曼转向。

当车辆右转弯时，各个零件的运动情况正好和左转时相反。

Claims (5)

1.一种车辆转向器，包括左转向横拉杆，右转向横拉杆，转向主轴，所述转向主轴从中心到左侧分别设有左侧螺旋齿条、左侧螺旋齿条导向槽、左侧传动螺纹，所述转向主轴从中心到右侧分别设有右侧螺旋齿条、右侧螺旋齿条导向槽、右侧传动螺纹，所述左、右侧螺旋齿条，左、右侧螺旋齿条导向槽，左、右侧传动螺纹以所述转向主轴中心为对称点左右对称，且转向主轴中心左、右侧螺旋齿条呈“人”字型分布，转向主轴中心左、右侧螺旋齿条导向槽呈“人”字型分布；

一左推杆，所述左推杆为环形杆，内径设有内传动螺纹，与所述转向主轴左侧传动螺纹相配合，外径为椭圆，一端与所述左转向横拉杆铰接；

一右推杆，所述右推杆为环形杆，内径设有内传动螺纹，与所述转向主轴右侧传动螺纹相配合，外径为椭圆，一端与所述右转向横拉杆铰接。

2.根据权利要求1所述的车辆转向器，其特征在于还包括：一转向器壳体，所述转向器壳体左侧内径呈椭圆形与所述转向器左推杆外径相配合，转向器壳体右侧内径呈椭圆形与所述转向器右推杆外径相配合；

所述转向器壳体中心设有一传动齿轮与所述转向主轴螺旋齿条啮合；

所述转向器壳体中心设有导向定位销嵌入所述转向主轴螺旋齿条导向槽内。

3.根据权利要求1所述的车辆转向器，其特征在于：所述转向主轴螺旋齿条为可变距螺旋，相应地所述螺旋齿条导向槽为可变距螺旋。

4.根据权利要求2所述的车辆转向器，其特征在于：所述导向定位销接触面呈圆或圆弧。

5.根据权利要求1所述的车辆转向器，其特征在于：所述左推杆内传动螺纹与所述转向主轴左侧传动螺纹之间置放有滚珠，并使用保持架将滚珠均匀地固定于所述转向主轴左传动螺纹上；所述右推杆内传动螺纹与所述转向主轴右侧传动螺纹之间置放有滚珠，并使用保持架将滚珠均匀地固定于所述转向主轴右传动螺纹上。