專利名稱：汽車轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有可變轉(zhuǎn)換比的汽車轉(zhuǎn)向裝置和用于此種轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明涉及一種汽車轉(zhuǎn)向裝置(用于汽車轉(zhuǎn)向的裝置)，它能改變轉(zhuǎn)向操縱裝置的控制運(yùn)動和利用轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向的汽車部件的被控運(yùn)動之間轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換比，于此，轉(zhuǎn)換比的可改變性基本上是借助轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包含一個(gè)傳動部件和一個(gè)從動部件，它將傳動部件的運(yùn)動轉(zhuǎn)換成從動部件的運(yùn)動，與此同時(shí)，轉(zhuǎn)換比是可變的。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的傳動部件與轉(zhuǎn)向操縱裝置相耦聯(lián)，于此，轉(zhuǎn)向操縱裝置的運(yùn)動和傳動部件的運(yùn)動之間可能存在的轉(zhuǎn)換比基本上是恒定的。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的從動部件與被轉(zhuǎn)向的汽車部件相耦聯(lián)，于此，在從動部件的運(yùn)動和被轉(zhuǎn)向的汽車部件的運(yùn)動之間亦可能存在的轉(zhuǎn)換比基本上也是恒定的。
下文中出現(xiàn)的汽車一詞，應(yīng)廣義地理解為任何一種運(yùn)輸工具(陸上運(yùn)輸工具，水上運(yùn)輸工具，飛機(jī)，太空運(yùn)輸工具)，這里，為了便于說明起見，無論是本發(fā)明提出的還是已知的轉(zhuǎn)向裝置和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，都援引最廣泛普及的小轎車(PKW)作為例子。在一種陸上運(yùn)輸工具上，轉(zhuǎn)向操縱裝置通常由一個(gè)方向盤構(gòu)成，而被轉(zhuǎn)向的汽車部件則由車輪構(gòu)成。就一艘船而言，轉(zhuǎn)向操縱裝置和被轉(zhuǎn)向的船只部件可由方向盤或者方向操縱舵構(gòu)成，就飛機(jī)而言，轉(zhuǎn)向操縱裝置和被轉(zhuǎn)向的部件由操縱桿或者側(cè)向和/或橫向控制器構(gòu)成。
在小轎車(PKW)的轉(zhuǎn)向裝置上的使用中，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的傳動部件-通常以轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)主動軸的形式-與一個(gè)方向盤相耦聯(lián)。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的從動部件是經(jīng)過一個(gè)轉(zhuǎn)向拉桿與被轉(zhuǎn)向的車輪，通常是前輪，相耦聯(lián)的。轉(zhuǎn)向拉桿通常包括轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn)向縱拉桿、操縱桿和/或其他部件。在采用齒條轉(zhuǎn)向裝置的情況下，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包含一個(gè)齒輪-齒條機(jī)構(gòu)，于此，構(gòu)成轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的從動部件的齒條與轉(zhuǎn)向拉桿相連。在采用蝸桿轉(zhuǎn)向裝置和/或滾珠螺母-液壓轉(zhuǎn)向裝置的情況下，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的從動部件則由一個(gè)所謂的導(dǎo)輥軸構(gòu)成，在此導(dǎo)輥軸上固定著一個(gè)操縱轉(zhuǎn)向拉桿的轉(zhuǎn)向臂。
就具有方向盤和被轉(zhuǎn)向車輪的汽車來說，方向盤的角位以α表示，被轉(zhuǎn)向車輪的角位以β表示。于是，通過一個(gè)汽車轉(zhuǎn)向裝置全部地將方向盤繞旋轉(zhuǎn)角dα的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變換成被轉(zhuǎn)向車輪繞轉(zhuǎn)向角dβ的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在最常用的轉(zhuǎn)向裝置情況下，方向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和被轉(zhuǎn)向車輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動之間的轉(zhuǎn)換比，在從轉(zhuǎn)向裝置的一個(gè)擋到另一個(gè)擋的整個(gè)轉(zhuǎn)向范圍內(nèi)，基本上都是恒定的，也就是說，在方向盤的旋轉(zhuǎn)角dα和被轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角dβ之間存在一種線性關(guān)系。
鑒于汽車的條件，當(dāng)然所希望的是方向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和被轉(zhuǎn)向車輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動之間的轉(zhuǎn)換比可變。于此，根據(jù)車輛類型和/或行駛情況之不同，現(xiàn)時(shí)對這種轉(zhuǎn)換比的特性的要求是很不同的。因此，例如對高速范圍中汽車的安全控制來說，此時(shí)轉(zhuǎn)向裝置通常在一個(gè)窄的范圍內(nèi)圍繞直線布置被驅(qū)動，一個(gè)大的轉(zhuǎn)換比dα/dβ(方向盤的旋轉(zhuǎn)角dα和被轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角dβ之比)是所希望的，從而不會因有小的方向盤運(yùn)動便導(dǎo)致產(chǎn)生一種突然的方向變更。在以很低的速度操縱汽車時(shí)，特別在停車時(shí)，當(dāng)然希望小的轉(zhuǎn)換比dα/dβ,以便被轉(zhuǎn)向的車輪能夠快速地從一個(gè)轉(zhuǎn)向擋旋轉(zhuǎn)到另一個(gè)轉(zhuǎn)向擋。
當(dāng)轉(zhuǎn)換比dα/dβ(方向盤的旋轉(zhuǎn)角dα和被轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角dβ之比)為了適應(yīng)向右或向左旋轉(zhuǎn)方向盤直到止擋的直線駛出，從一個(gè)中性轉(zhuǎn)向位置減小時(shí)，所涉及的是一種遞增的轉(zhuǎn)向裝置。在一種遞增轉(zhuǎn)向裝置情況下(即具有遞增轉(zhuǎn)換比特性的轉(zhuǎn)向裝置)，方向盤的旋轉(zhuǎn)有一個(gè)一定的角度增量dα,從而在偏轉(zhuǎn)的車輪條件下比在直線定位的車輪條下使得被轉(zhuǎn)向車輪有一個(gè)較大的旋轉(zhuǎn)角dβ。事實(shí)證明，遞增的轉(zhuǎn)向裝置是有利的，尤其對賽車來說更是如此，這樣一方面在以高速直線行駛時(shí)可以實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)向，另一方面在汽車處于離心行駛情況下能夠?qū)Ρ晦D(zhuǎn)向車輪做出快速的轉(zhuǎn)向角調(diào)整反應(yīng)，從而使汽車脫離開離心力再次回復(fù)常態(tài)。
相反地，涉及的是一種遞減轉(zhuǎn)向裝置(即具有遞減轉(zhuǎn)換比特性的轉(zhuǎn)向)，這時(shí)的轉(zhuǎn)換比dα/dβ(方向盤的旋轉(zhuǎn)角dα和被轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角dβ之比)，為了適應(yīng)向右或向左旋轉(zhuǎn)方向盤直到止擋的直線駛出，從一個(gè)中性轉(zhuǎn)向位置逐漸增大。在一種遞減轉(zhuǎn)向裝置的情況下，方向盤的旋轉(zhuǎn)有一個(gè)一定的角度增量dα,使得在偏轉(zhuǎn)的車輪條件下比在直線定位的車輪條件下，被轉(zhuǎn)向車輪有一個(gè)較小的旋轉(zhuǎn)角dβ。遞減的轉(zhuǎn)向裝置例如可以在下述情況下使用希望放棄轉(zhuǎn)向裝置的侍服或輔助支持，而且即使在低速條件下要使重型車輛依然能進(jìn)行轉(zhuǎn)向。在上述情況下，遞減轉(zhuǎn)向裝置可以使操縱輕松，例如在以低速就位停車時(shí)，這樣，在車輪偏轉(zhuǎn)大時(shí)的轉(zhuǎn)向較之在直線駛出范圍中的轉(zhuǎn)向要靈活一些。
一種具有可變轉(zhuǎn)換比的汽車轉(zhuǎn)向裝置例如是由德國“ZFFriedrichshafen AG”公司以具有遞減或遞增特性的齒條轉(zhuǎn)向裝置的形式提供的。這種轉(zhuǎn)向裝置的遞減性或遞增性基于一種齒條，該齒條的齒加工是以不同的模數(shù)和嚙合角完成的。齒條的最大和最小轉(zhuǎn)換之差，最多為大約30％。
專利DE19519588A1(Honda)中公開過一種具有遞增特性的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上的轉(zhuǎn)換比的可變性基于下述措施轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的從動軸相對于它的主動軸而言，雖然是與之平行地伸展的，但卻是相錯(cuò)開地(即偏心地)安置的。為了實(shí)現(xiàn)主動軸和從動軸的耦聯(lián)，在這兩個(gè)軸之間安置了一個(gè)中間部件，該部件基本上起著一個(gè)曲柄的功能作用(聯(lián)桿與鉸鏈接頭聯(lián)合)，而且將主動軸的即與主動軸抗扭轉(zhuǎn)地相連的延長部的轉(zhuǎn)矩傳遞到從動軸上。就這樣一種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)來說，一個(gè)主要的問題在于不在結(jié)構(gòu)上花很大成本，是不能無間隙地制造出來的。
在專利EP0008305A(BMW)的說明書中介紹了一種基于萬向接頭的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，它為了獲得可變的轉(zhuǎn)換比而利用萬向接頭的萬向接合誤差。由于萬向接頭的被限制在大約40度的偏轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)換比可達(dá)的最大可變度在30％的這個(gè)數(shù)量級上。
在專利EP0737612A(Caterpillar)中介紹了一種用于控制調(diào)節(jié)閥的控制機(jī)構(gòu)，該調(diào)節(jié)閥本身又控制一個(gè)或幾個(gè)液壓汽缸。上述控制機(jī)構(gòu)包含一個(gè)套管式伸縮軸，在該軸的兩個(gè)縱向端上各自如此地安置了一個(gè)萬向接頭，使得兩個(gè)萬向接頭的萬向接合誤差不但未消除，反而更大了。這種控制機(jī)構(gòu)由于從兩個(gè)萬向接頭所積累起來的間隙之故，很不適合作為固有的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，這是因?yàn)樗荒軣o間隙地加以調(diào)節(jié)。
此外，還有一些具有可變轉(zhuǎn)換比的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是眾所周知的，這些轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換比的可變度是借助使用橢圓齒輪加以實(shí)現(xiàn)的。
迄今已知的所有具有可變轉(zhuǎn)換比的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和/或轉(zhuǎn)向裝置，與常用的具有基本上不變轉(zhuǎn)換比的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相比，仍有某些系統(tǒng)上的特定缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)妨礙了迄今的早期轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的推廣應(yīng)用。
由于被限制的最小轉(zhuǎn)換比之故，大多數(shù)已知的具有可變轉(zhuǎn)換比的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)都要求安置一個(gè)附加的減速器，以便獲得對汽車轉(zhuǎn)向裝置通常所需的轉(zhuǎn)換比dα/dβ(方向盤的旋轉(zhuǎn)角dα和被轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向角dβ之比)。這一情況所引起的問題，涉及到可以達(dá)到的能量傳遞元件的機(jī)械剛性，從而也涉及到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的間隙的可調(diào)節(jié)性。此外，無論對橢圓齒輪的制造，抑或?qū)哂锌勺兡?shù)和嚙合角的齒條的制造，都需要專用的昂貴的工具和設(shè)備，才能達(dá)到制造上所要求的精密度。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種具有可變轉(zhuǎn)換比的轉(zhuǎn)向裝置，它可以在整個(gè)轉(zhuǎn)向范圍內(nèi)基本上無間隙地加以調(diào)節(jié)，它構(gòu)造簡單，使汽車轉(zhuǎn)向裝置能獲得適合于它的轉(zhuǎn)換比。
按本發(fā)明的一種汽車轉(zhuǎn)向裝置具有可變轉(zhuǎn)換比，它有一個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)有一個(gè)可繞一個(gè)第一回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的傳動部件，該傳動部件經(jīng)過一個(gè)中間部件而與一個(gè)可繞一個(gè)第二回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的從動部件相耦聯(lián)，于此，可繞一個(gè)第三回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的傳動部件鉸連在中間部件上，而此中間部件又可繞一個(gè)第四回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地鉸連在從動部件上。傳動部件、中間部件、從動部件以及四個(gè)回轉(zhuǎn)軸是這樣安裝的，使得這四個(gè)回轉(zhuǎn)軸在唯一的一個(gè)點(diǎn)上相交，而且在第一回轉(zhuǎn)軸和第四回轉(zhuǎn)軸之間所成的最小角在0.1度至40度的范圍內(nèi)。
本發(fā)明提出的用于具有可變轉(zhuǎn)換比的汽車轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，它有一個(gè)可繞一個(gè)第一回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的傳動部件，該傳動部件經(jīng)過一個(gè)中間部件而與一個(gè)可繞一個(gè)第二回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的從動部件相耦聯(lián)，于此，傳動部件可以繞一個(gè)第三回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地鉸連在中間部件上，而此中間部件又可繞一個(gè)第四回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地鉸連在從動部件上。傳動部件、中間部件、從動部件以及四個(gè)回轉(zhuǎn)軸是這樣安裝的，使得四個(gè)回轉(zhuǎn)軸在唯一的一點(diǎn)上相交，而且在第一回轉(zhuǎn)軸和第四回轉(zhuǎn)軸之間所包封的最小角在0.1度至40度的范圍內(nèi)。
對于在兩個(gè)軸(即回轉(zhuǎn)軸)之間所成的角，通常應(yīng)理解為在一個(gè)點(diǎn)上相交的兩個(gè)直線性軸(即回轉(zhuǎn)軸)之間處于零度和90度之間的角。
按本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，傳動部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和所屬從動部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動之間的轉(zhuǎn)換比(與萬向接頭的情況相似)，是依傳動部件的角位函數(shù)關(guān)系來變改的。視角位之不同，即根據(jù)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相應(yīng)于轉(zhuǎn)向裝置的中立直線布置而安裝在轉(zhuǎn)向裝置中所處的角位，可利用依本發(fā)明的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)獲得一種遞增的或遞減的轉(zhuǎn)向裝置。轉(zhuǎn)換比基本上是由轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的角位和由第一回轉(zhuǎn)軸與第四回轉(zhuǎn)軸之間所成的角來決定的，而這個(gè)角又依轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的角位函數(shù)來改變。根據(jù)本發(fā)明，傳動部件、中間部件、從動部件以及四個(gè)回轉(zhuǎn)軸須這樣安置，使得在操縱轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)時(shí)，在整個(gè)可利用的轉(zhuǎn)向范圍中，第一回轉(zhuǎn)軸和第四回轉(zhuǎn)軸之間所成的角的最小值在0.1度和40度之間。特別優(yōu)選的一種安置是，使上述的角在30度和0.1之間。而較理想的安置則是使上述的角大約為5度。這樣，與迄今已知的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相比，可以實(shí)現(xiàn)小得多的最小轉(zhuǎn)換比，因而可以放棄為汽車轉(zhuǎn)向裝置安裝附加的減速機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)基本上僅由三個(gè)部分即傳動部件、中間部件和從動部件以及第一鉸連件和第二鉸連件組成，第一鉸連件用于將傳動部件可以回轉(zhuǎn)地鉸連到中間部件上，第二鉸連件用于將中間部件可以回轉(zhuǎn)地鉸連到從動部件上。因此，本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)具有非常簡單的構(gòu)造。本發(fā)明的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)所需要的全部鉸連件可包括可調(diào)節(jié)的軸承例如圓錐滾柱軸承，因此本發(fā)明的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在整個(gè)轉(zhuǎn)向范圍中基本上可以無間隙地進(jìn)行調(diào)節(jié)。
依照本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，傳動部件和從動部件是彼此相應(yīng)地這樣安置的，使得在第一回轉(zhuǎn)軸和第二回轉(zhuǎn)軸之間所成的角在50度和89.9度之間的范圍內(nèi)。上述安置最好是使上述的角在60度和89.9度之間。特別優(yōu)選的安置則是使上述的角大約為70度。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例包括用于轉(zhuǎn)向裝置操縱的一個(gè)方向盤，為了限制方向盤的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，該方向盤配備有回轉(zhuǎn)角限制部件。這些回轉(zhuǎn)角限制部件可以包括例如一個(gè)固定地安置在方向盤上的凸輪，該凸輪與一個(gè)安置在方向盤支承件上的凸輪止擋配合以達(dá)到限制向右和向左回轉(zhuǎn)運(yùn)動的目的。本發(fā)明的這一實(shí)施例在用于伺服轉(zhuǎn)向裝置(輔助轉(zhuǎn)向裝置)方面證明是特別有利的。在傳統(tǒng)的伺服轉(zhuǎn)向裝置上，一方面是最大轉(zhuǎn)向角由被轉(zhuǎn)向車輪的止擋來限制；另一方面，典型的方式是，用于控制伺服驅(qū)動裝置的液壓旋轉(zhuǎn)分流閥由從方向盤一側(cè)安置在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上的機(jī)構(gòu)主動軸來加以控制。這樣，就存在伺服轉(zhuǎn)向裝置的液壓裝置超載荷的危險(xiǎn)，例如當(dāng)停車時(shí)車輪已經(jīng)處于碰上止擋的位置，而方向盤卻繼續(xù)被回轉(zhuǎn)，這時(shí)便會有上述危險(xiǎn)。依本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置，由于能夠限制方向盤上的回轉(zhuǎn)角，所以可避免伺服裝置超載荷的危險(xiǎn)。如同傳統(tǒng)的小轎車(PKW)伺服轉(zhuǎn)向裝置一樣，本發(fā)明提出的一種小轎車(PKW)伺服轉(zhuǎn)向裝置即使在伺服中斷的情況下也總是能用手操縱。
本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，其特征在于中間部件相應(yīng)于從動部件是這樣加以安置的，使得第四回轉(zhuǎn)軸相對于第二回轉(zhuǎn)軸所成的一個(gè)角為25度至85度，最好是一個(gè)介于70度和80度之間的角。使得上述的角達(dá)到大約75度的那種安置是特別值得優(yōu)選的。按照本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的上述實(shí)施例，有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的一個(gè)角位(相位)范圍，依此，傳動部件圍繞一個(gè)半圓角(以相位為中心)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動與從動部件圍繞一個(gè)小于半圓角的角的回轉(zhuǎn)運(yùn)動相耦合。上述角位范圍被定義為傳動部件的長相位范圍或者從動部件的短相位范圍。然后，傳動部件圍繞另一個(gè)半圓角的回轉(zhuǎn)運(yùn)動與從動部件圍繞一個(gè)相應(yīng)地大于半圓角的角的回轉(zhuǎn)運(yùn)動相耦合，這是因?yàn)楹茏匀坏?，傳動部件圍繞一個(gè)全圓角的回轉(zhuǎn)運(yùn)動總是與從動部件圍繞一個(gè)全圓角的回轉(zhuǎn)運(yùn)動相耦合的。在小轎車轉(zhuǎn)向裝置上采用符合本發(fā)明上述實(shí)施例的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的情況下，最好是如此安置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，使得在被轉(zhuǎn)向車輪的直線布置中傳動部件處于它的長相位范圍的中心，從動部件處于它的短相位范圍的中心。于是可達(dá)到下述目的在一個(gè)預(yù)先給定的、被轉(zhuǎn)向車輪的角位B可以在其界限內(nèi)改變的轉(zhuǎn)向角范圍條件下，方向盤的角位α可以在其界限內(nèi)改變的可用旋轉(zhuǎn)角范圍將達(dá)到最大。
依本發(fā)明的上述那種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)最好包括一些構(gòu)件，以之用于有選擇地調(diào)節(jié)第四回轉(zhuǎn)軸和第二回轉(zhuǎn)軸之間所成的角。
按本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例，傳動部件相對于中間部件是如此安置的，使得第一回轉(zhuǎn)軸相對于第三回轉(zhuǎn)軸形成一個(gè)45度至90度的角，這個(gè)角最好是大約90度。
傳動部件最好包含一個(gè)具有兩個(gè)叉臂(叉鞘)的叉形部(與自行車叉件的形狀相似)，依此，這兩個(gè)叉臂各自配有第一鉸接件，以之用于將叉臂可以回轉(zhuǎn)地鉸連在中間部件上。這些第一鉸接件可以包含軸頸，軸頸可用螺紋擰入叉臂中，并與相應(yīng)地安置在中間件部上的軸套和圓錐滾柱軸承相配合而起作用。利用可擰入的軸頸便能調(diào)節(jié)圓錐滾柱軸承的間隙。此外，叉臂可以沿叉臂的縱向開出槽口，并配一個(gè)橫向地通過該槽口設(shè)置的孔，在此孔中可擰入一個(gè)固定螺釘，以此可將軸頸固定。
當(dāng)然也可使用其他合適的可回轉(zhuǎn)鉸鏈接頭，將傳動部件可以圍繞第三回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)地鉸連在中間部件上。這樣，例如可將軸套安置在傳動部件上，將軸頸安置在中間部件上。
按本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，為了將中間部件可回轉(zhuǎn)地鉸連在從動部件上，將一個(gè)軸頸單側(cè)固定地安置在由中間部件和從動部件組成的部件對的兩個(gè)部件之一上，該部件對的兩個(gè)部件中的另一個(gè)利用軸承件可回轉(zhuǎn)地支承在該軸頸上。換句話說，要么將軸頸單側(cè)固定地安置在從動部件上，將中間部件支承在軸頸上；要么將軸頸單側(cè)固定地安置在中間部件上，將從動部件支承在軸頸上。也就是說，軸頸與軸承件相連接而形成第二個(gè)鉸鏈連接件，以實(shí)現(xiàn)中間部件和從動部件之間可圍繞第四回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的連通。在此情況下，第四回轉(zhuǎn)軸由軸頸的中心來定界。軸頸的僅單側(cè)的固定的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)具有大的運(yùn)動自由度因此，例如軸頸的與固定地安置在從動部件上的端頭相對峙的自由端就不需要安置在中間部件上的承載件和/或支撐件了，這種承載件有可能妨礙轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。上述之點(diǎn)例如與常用的十字形鉸鏈接頭的那種結(jié)構(gòu)是截然不同的。
軸頸最好具有圓錐形斷面，支承件包括一個(gè)或多個(gè)圓錐滾柱軸承，被支承在軸頸上的部件利用可軸向推移的定位件可扣定在它的軸向位置上，于是，借助定位件的軸向移動便可調(diào)節(jié)支承件的(從而第二個(gè)鉸接件的)間隙。定位件可包含一個(gè)具有內(nèi)螺紋的正孔螺母，該正孔螺母可以擰緊在軸頸的具有外螺紋的自由端上，以便將支承在軸頸上的部件固定在其軸向位置上。
從動部件最好具有一個(gè)第一臂形件和一個(gè)第二臂形件以及一個(gè)將此兩個(gè)臂形件連接起來的橋接件，于此，軸頸單側(cè)固定地安置橋接件上，而且兩個(gè)臂形件各自配有第三鉸接件，以實(shí)現(xiàn)對從動部件可圍繞第二回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的支承。上述第三鉸接件可以包括固定地安置在從動部件上的軸頸，以便與軸套配合而起作用，軸套例如安置在汽車的一個(gè)承載座的連桿上。第三鉸接件最好也包括可以無間隙地調(diào)節(jié)的圓錐滾柱軸承。
當(dāng)然，為了將中間部件可以圍繞第四回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地鉸連在傳動部件上，也可以使用其他合適的可回轉(zhuǎn)鉸鏈接頭。于是，例如從動部件便可僅單側(cè)地鉸連到汽車的一個(gè)支承座連桿上。
除了上述的鐮刀形狀(即以橋接件連接起來的兩個(gè)臂件)，從動部件也可以有其他形狀。這樣，從動部件例如也可以設(shè)計(jì)成角形，使之具有一個(gè)第一臂件和一個(gè)與第二臂件成一個(gè)角度而安置在其上的第二臂件。在角形從動部件情況下，一個(gè)軸頸為了可回轉(zhuǎn)地將中間部件鉸連在從動部件上，可以單側(cè)固定地安置在第一臂形件上，而第二臂形件可配有一些鉸接件，以實(shí)現(xiàn)對從動部件的可圍繞第二回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的支承。
本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)向裝置的另一個(gè)實(shí)施例，其特征在于第一回轉(zhuǎn)軸和第二回轉(zhuǎn)軸之間所成的角可以進(jìn)行有變化的調(diào)節(jié)，依此，傳動部件的安置可以相對于從動部件的安置加以調(diào)整。這樣，就可以改變轉(zhuǎn)換比依傳動部件的回轉(zhuǎn)角而變所依從的函數(shù)關(guān)系。第一回轉(zhuǎn)軸和第二回轉(zhuǎn)軸之間所成的角最好是無級可調(diào)的。這樣就可達(dá)到轉(zhuǎn)向裝置的遞增性的可調(diào)性的目的。按本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，上述的角可以依汽車行駛速度的函數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而獲得與行駛速度有關(guān)的轉(zhuǎn)向裝置的遞增性。
按本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，第四回轉(zhuǎn)軸相應(yīng)于第二回轉(zhuǎn)軸形成一個(gè)偏離90度的角，而且第一回轉(zhuǎn)軸和第二回轉(zhuǎn)軸之間所成的角是可以進(jìn)行有變化的調(diào)節(jié)的。按本發(fā)明的這一實(shí)施例，第一回轉(zhuǎn)軸和第二回轉(zhuǎn)軸之間的角可以調(diào)節(jié)到一個(gè)第一值，依此值，傳動部件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動總是與從動部件的同向回轉(zhuǎn)運(yùn)動相耦合；也可以調(diào)節(jié)到一個(gè)第二值，依此值，在傳動部件的回轉(zhuǎn)角位的一定范圍內(nèi)，傳動部件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動與從動部件的反向回轉(zhuǎn)運(yùn)動相耦合。本發(fā)明的這一實(shí)施例例如可以使用來減輕汽車的倒車向后行駛，為此在向后行駛時(shí)則調(diào)節(jié)方向盤的回轉(zhuǎn)運(yùn)動和被轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向運(yùn)動之間的反向耦合。此外，本發(fā)明的這一實(shí)施例還可用于全車輪轉(zhuǎn)向裝置，以便例如在小的行駛速度條件下能夠調(diào)定出前、后車輪的反方向偏轉(zhuǎn)，在大的速度條件下則調(diào)定出同方向偏轉(zhuǎn)。
以下對本發(fā)明的各優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，與附圖相結(jié)合，僅作為更好地理解本發(fā)明的例子而已，而不能理解為對本發(fā)明的保護(hù)范圍的局限，如在專利權(quán)要求書中所定義的。對專業(yè)人員來說，根據(jù)以下的說明并結(jié)合附圖和權(quán)利要求書的全部內(nèi)容，便可毫無問題地看出理所當(dāng)然地也屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的其他優(yōu)越的結(jié)構(gòu)形式和特征組合。
各附圖示明本發(fā)明的一些優(yōu)選的結(jié)構(gòu)形式。附圖中

圖1是符合于本發(fā)明的一個(gè)第一優(yōu)選結(jié)構(gòu)形式的一種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)側(cè)視圖；圖2是沿著通過圖1所示轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的B-B線的一個(gè)橫截面；圖3是圖1所示轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的一個(gè)分解圖；圖4是符合于本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)形式的一種伺服轉(zhuǎn)向裝置示意圖；圖5是沿著通過圖4所示轉(zhuǎn)向裝置的A-A線的局部截面正視圖；圖6是圖1至3中所示轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換比和運(yùn)動學(xué)曲線圖；圖7是符合本發(fā)明的一個(gè)第二優(yōu)選結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)簡化局部截面?zhèn)纫晥D；圖8是沿著通過圖7所示轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的C-C線的橫截面圖；圖9是符合本發(fā)明的一個(gè)第三優(yōu)選結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)簡化局部截面?zhèn)纫晥D；圖10是符合本發(fā)明的一個(gè)第四優(yōu)選結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)簡化局部截面?zhèn)纫晥D。
在附圖中相同的部件原則上都用相同的代號。
圖1中示明的是依本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10的一個(gè)實(shí)施例側(cè)視圖。圖2所示是沿著B-B折線(即通過第一回轉(zhuǎn)軸50和第四回轉(zhuǎn)軸56的線)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10的橫截面。圖3所示是轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10的一個(gè)分解圖。
圖1至3中所示的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10有一個(gè)可圍繞一個(gè)第一回轉(zhuǎn)軸50旋轉(zhuǎn)的傳動部件20，該傳動部件經(jīng)過一個(gè)中間部件30同一個(gè)可圍繞一個(gè)第二回轉(zhuǎn)軸52旋轉(zhuǎn)的從動部件40相耦聯(lián)。傳動部件20可圍繞一個(gè)第三回轉(zhuǎn)軸54回轉(zhuǎn)地鉸連在中間部件30上。中間部件30本身可圍繞一個(gè)第四回轉(zhuǎn)軸56回轉(zhuǎn)地鉸連在從動部件40上。
傳動部件20具有一個(gè)叉形部，后者與自行車叉相似有兩個(gè)叉臂(叉套)21、22。這兩個(gè)叉臂21、22各自有一個(gè)具有內(nèi)螺紋的孔23、24。在這兩個(gè)孔23、24中分別擰入一個(gè)具有外螺紋的軸頸25、26。軸頸25、26各自有一個(gè)外側(cè)的較粗的部分，其上有外螺紋，以便與孔23、24的內(nèi)螺紋相配合；還有一個(gè)內(nèi)側(cè)的較細(xì)長的部分，該細(xì)長部份經(jīng)過叉臂21、22的內(nèi)側(cè)而伸至傳動部件20的內(nèi)側(cè)。軸頸25、26的內(nèi)側(cè)部份配合在第一圓錐滾柱軸承27、28中，后者被安置在中間部件30上的相應(yīng)的孔中。借助鉸接構(gòu)件23、24、25、26、27、28，傳動部件20經(jīng)過兩個(gè)叉臂21、22可圍繞第三回轉(zhuǎn)軸54回轉(zhuǎn)地鉸連在中間部件30上。
圓錐滾柱軸承27、28的間隙也就是可圍繞回轉(zhuǎn)軸54回轉(zhuǎn)的鉸接頭的間隙，可以利用軸頸25、26的螺釘來加以調(diào)節(jié)。為了將軸頸25、26固定在所調(diào)定的位置上，叉臂21、22配有從孔23、24直到叉臂頂端走向的長槽口23a、24a，并各自配有一個(gè)橫穿此長槽口而設(shè)置的孔29a、29b，在這兩個(gè)孔中可分別擰入一個(gè)固定螺釘。
從動部件40具有一個(gè)第一臂部41、一個(gè)第二臂部42以及連接這兩個(gè)臂部41、42的橋接部43。在這兩個(gè)臂部41、42上分別安置了一個(gè)軸頸44、45。軸頸44、45配入第三圓錐滾柱軸承(圖中未示出)中，以便將從動部件可圍繞第二回轉(zhuǎn)軸52旋轉(zhuǎn)地加以支承。上述第三圓錐滾柱軸承可以與軸承套相配合，這些軸承套例如被安置在汽車的支承桿上。
另一個(gè)軸頸31單側(cè)固定地安置在從動部件40的橋接件43上。利用圓錐滾柱軸承32、33，中間部件30可以圍繞第四回轉(zhuǎn)軸56旋轉(zhuǎn)地被支承在軸頸31上。軸頸31僅單側(cè)地固定在從動部件40上，其優(yōu)點(diǎn)在于這種固定方式可以保證轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10獲得大的運(yùn)動自由度，因?yàn)樵谳S頸31的自由(運(yùn)動)端沒有支承件或支撐件來妨礙轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10的運(yùn)動了。
軸頸31有一個(gè)圓錐形的節(jié)段34。為了以圓錐滾柱軸承32、33而被支承在軸頸31上的中間部件30能軸向移動和固定，軸頸31在其自由端35上有外螺紋。一個(gè)具有配有內(nèi)螺紋的孔的正孔螺母36可以擰在該軸頸的自由端35上，以便將支承在該軸頸上的中間部件30固定在其軸向位置上。利用端面螺母36便可調(diào)節(jié)圓錐滾柱軸承32、33的間隙，從而調(diào)節(jié)可圍繞第四回轉(zhuǎn)軸56旋轉(zhuǎn)的可旋動鉸接頭的間隙。
如在圖1中可以看出的，傳動部件20相對于從動部件40是這樣安置的，使得第一回轉(zhuǎn)軸50相對于第二回轉(zhuǎn)軸52形成一個(gè)偏離于零度的70度角κ。這樣，便獲得一個(gè)依角位φ(傳動部件20圍繞第一回轉(zhuǎn)軸50的回轉(zhuǎn)角)的函數(shù)而變的轉(zhuǎn)換比dφ/dψ(傳動部件20的回轉(zhuǎn)角dψ和從動部件40的回轉(zhuǎn)角dψ之比)，這里的ψ表示從動部件40的角位(從動部件40圍繞第二回轉(zhuǎn)軸52的回轉(zhuǎn)角)。
若將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的各個(gè)組件彼此相應(yīng)地如此安置，使得第一回轉(zhuǎn)軸和第三回轉(zhuǎn)軸之間所成的角及第二回轉(zhuǎn)軸和第四回轉(zhuǎn)軸之間所成的角基本上都是90度，那么，傳動部件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動和所屬從動部件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動之間的轉(zhuǎn)換比即可按照通常的萬向節(jié)傳動方式(基于一種常用的十字鉸接頭)而變化。
按圖1至3所示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式，在第二回轉(zhuǎn)軸52和第四回轉(zhuǎn)軸56之間形成一個(gè)75度的角λ。第一回轉(zhuǎn)軸50和第三回轉(zhuǎn)軸54之間的角μ為90度，其結(jié)果是在操縱轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10時(shí)，一旦第四回轉(zhuǎn)軸56處于由第一回轉(zhuǎn)軸50和第二回轉(zhuǎn)軸52所成的平面內(nèi)，側(cè)在整個(gè)可用轉(zhuǎn)向范圍內(nèi)第一回轉(zhuǎn)軸50和第四回轉(zhuǎn)軸56之間所形成的角達(dá)到一個(gè)最小值ν。與此同時(shí)，下面所描述的轉(zhuǎn)換比dφ/dψ也達(dá)到它的最大值。此外，在此情況下，在第一回轉(zhuǎn)軸50和第二回轉(zhuǎn)軸52之間所形成的角κ、第二回轉(zhuǎn)軸52和第四回轉(zhuǎn)軸56之間所形成的角λ和第一回轉(zhuǎn)軸50和第四回轉(zhuǎn)軸56之間所形成的角的最小值ν之間，有一個(gè)簡單的關(guān)系式，即ν=λ-κ圖1至3中所示轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10如此地安置在一種符合本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置上，使得在第一回轉(zhuǎn)軸50和第二回轉(zhuǎn)軸52之間所成的角κ大約為70度。所示轉(zhuǎn)向裝置10的運(yùn)動學(xué)關(guān)系92(即從動部件40的角位ψ對傳動部件20的角位φ的依賴關(guān)系)和轉(zhuǎn)換比dφ/dψ94(傳動部件的旋轉(zhuǎn)角增量dφ和從動部件的旋轉(zhuǎn)角增量dψ之比)，在圖6中以曲線92、94表示。
如從圖6可以看出的，無論在傳動部件20向右旋動(遞增的傳動部件角φ)還是在傳動部件20向左旋轉(zhuǎn)(遞減的傳動部件角φ)的情況下，轉(zhuǎn)換比dφ/dψ94都是從傳動部件角φ的零位(相當(dāng)直線出車行駛所用的中性轉(zhuǎn)向位置)開始逐遞減小。這一情況意味著轉(zhuǎn)向裝置具有遞增特性。按圖1至3中所示的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10，轉(zhuǎn)換比dφ/dψ94從在φ的零位時(shí)的一個(gè)最大值11減小到在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10的止擋時(shí)的一個(gè)最小值0.37。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10的止擋無論在傳動部件20從其零位向右或向左旋轉(zhuǎn)一個(gè)約104度的旋轉(zhuǎn)角dφ的情況下，都可以達(dá)到。這時(shí)，從動部件40從其零位被回轉(zhuǎn)一個(gè)90度的旋轉(zhuǎn)角dψ。之所以獲得從-104度至+104度的大的可利用旋轉(zhuǎn)角范圍，是因?yàn)樵趶膭硬考?0上如此安置了中間部件30，使得第二回轉(zhuǎn)軸52和第四回轉(zhuǎn)軸56之間的角度偏離90度。
按圖1至3中所示本發(fā)明的實(shí)施例(即ν=5度，κ=70度，λ=75度，μ=90度)，下面的關(guān)系式可用于運(yùn)動學(xué)關(guān)系(即從動部件40的角位ψ對傳動部件20的角位φ的依賴關(guān)系)ψ(φ)=2*atan(cos(φ)*sin(λ)-cos2(φ)*sin2(λ)+sin2(φ)*cos2(κ)*sin2(λ)-sin2(φ)*sin2(κ)*cos2(λ)-sin(φ)*cos(κ)*sin(λ)-sin(φ)*sin(κ)*cos(λ))]]>圖4示明本發(fā)明提出的一種轉(zhuǎn)向裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，它配有一個(gè)用于轉(zhuǎn)向裝置伺服助力裝置。
一個(gè)方向盤70抗扭轉(zhuǎn)地安置在方向盤軸73上，該軸可旋轉(zhuǎn)地支承在方向盤支承部件72中。為了限制方向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，轉(zhuǎn)向裝置配備了旋轉(zhuǎn)角限制部件74。如圖5所示，旋轉(zhuǎn)角限制部件74包括一個(gè)固定地安置在方向盤軸73上的凸輪78,該凸輪與一個(gè)安置在方向盤支持部件72上的凸輪止擋76相配合，從而限制方向盤70向右或向左的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
方向盤軸73經(jīng)過十字鉸接頭80、82和一個(gè)所謂的減震器84及一個(gè)液壓旋轉(zhuǎn)閥85,而被聯(lián)結(jié)到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10上，此轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)經(jīng)過一個(gè)轉(zhuǎn)向鉸接桿系81操縱一個(gè)轉(zhuǎn)向拉桿，從而對汽車的可轉(zhuǎn)向車輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向。經(jīng)過液壓旋轉(zhuǎn)閥85來控制一伺服裝置，該伺服裝置主要包括一個(gè)壓力限制閥86、一個(gè)液壓罐87、一個(gè)液壓泵88及一個(gè)工作汽缸89。液壓旋轉(zhuǎn)閥85在主動側(cè)向安置在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10上，而工作汽缸89則在傳動側(cè)安置在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10上。通過上述安置，結(jié)合旋轉(zhuǎn)角限制部件74，便可防止伺服裝置超載的危險(xiǎn)，這種危險(xiǎn)在采用常用的伺服轉(zhuǎn)向裝置時(shí)，特別是停車時(shí)曲折繞行情況下往往發(fā)生。
圖7所示是符合本發(fā)明的第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)110的簡化局部截面?zhèn)纫晥D，與圖1中所示的相似。圖8所示是圖7所示的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)110的沿折線C-C(即通過第一回轉(zhuǎn)軸150和第四回轉(zhuǎn)軸156的線)的橫截面，與圖2相似地表示出。圖7和8中所示的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)110代表著本發(fā)明的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)上特別簡單而緊湊的實(shí)施例。
圖7和8中所示的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)110有一個(gè)可圍繞第一回轉(zhuǎn)軸150旋轉(zhuǎn)的傳動部件120，此傳動部件經(jīng)過一個(gè)中間部件130而與一個(gè)可圍繞第二回轉(zhuǎn)軸152旋轉(zhuǎn)的從動部件140相聯(lián)。傳動部件120可以圍繞第三回轉(zhuǎn)軸154旋轉(zhuǎn)地鉸接在中間部件130上。中間部件130本身又可以圍繞第四回轉(zhuǎn)軸156旋轉(zhuǎn)地而被鉸連在從動部件140上。
縱的傳動部件120的朝鉸接方向的端部有兩個(gè)平的外側(cè)，在它們上面各有一個(gè)軸頸125,126。上述傳動部件120的朝鉸接方向的端部被安置在中間部件130的兩個(gè)板狀的凸肩121、122之間。軸頸125、126被容納在適配的軸承132、133中，這兩個(gè)軸承被安置在中間部件130的板狀凸肩121、122上的相應(yīng)的孔中，以便將傳動部件120可以圍繞第三回轉(zhuǎn)軸154旋轉(zhuǎn)地鉸連在中間部件130上。
中間部件130在其與板狀凸肩121、122相對的一端上配有一個(gè)凸出的軸頸131，該軸頸被容納在軸承132、133中，這兩個(gè)軸承被安置在從動部件140上的相應(yīng)軸承套內(nèi)。這樣，便將中間部件130可以圍繞第四回轉(zhuǎn)軸156旋轉(zhuǎn)地鉸連在從動部件140上。
從動部件140是設(shè)計(jì)成角形的，它具一個(gè)第一臂部141和一個(gè)第二臂部142。在第二臂部142中，安置了上述的軸承套和軸承132、133,這些軸承與中間部件130的軸頸131相配合而起作用。在從動部件140的第一臂部141上，安置了一個(gè)軸頸145。該軸頸145配在軸承(圖中未示出)中，以便將從動部件140可以圍繞第二回轉(zhuǎn)軸152旋轉(zhuǎn)地加以支承，于此，該軸承可以安置在汽車底盤上的相應(yīng)軸承套內(nèi)、汽車則利用轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)110進(jìn)行轉(zhuǎn)向。第一臂部141具有一個(gè)延長部146，該延長部從與第二臂部143的連通角經(jīng)過第二回轉(zhuǎn)軸152伸出，它的用途是操縱包含轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)110的轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向拉桿。
如圖7所示，傳動部件120對應(yīng)于從動部件140如此安置，使得第一回轉(zhuǎn)軸150相對于第二回轉(zhuǎn)軸152形成一個(gè)大約30度的角κ。在第二回轉(zhuǎn)軸152和第四回轉(zhuǎn)軸156之間構(gòu)成一個(gè)大約60度的角λ。第一回轉(zhuǎn)軸150和第三回轉(zhuǎn)軸154之間的角μ是90度。這樣，第一回轉(zhuǎn)軸150和第四回轉(zhuǎn)軸156之間所構(gòu)成的角得到一個(gè)大約為30度的最小值ν。
圖9所示的是符合本發(fā)明第三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)210的局部截面?zhèn)纫晥D，與圖1和7中所示的相似。圖9中所示的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)210的特征在于第二回轉(zhuǎn)軸252和第四回轉(zhuǎn)軸256之間的角λ是可以有選擇地調(diào)節(jié)的，從而轉(zhuǎn)換比也是可以有選擇地調(diào)節(jié)的。
圖9中所示的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)210，與圖1至3中所示的相似，具有一個(gè)可圍繞第一回轉(zhuǎn)軸250旋轉(zhuǎn)的傳動部件220，該傳動部件經(jīng)過一個(gè)中間部件230而與一個(gè)可圍繞第二回轉(zhuǎn)軸252旋轉(zhuǎn)的從動部件240相耦聯(lián)。傳動部件220可以圍繞一個(gè)第三回轉(zhuǎn)軸254旋動地鉸連在中間部件230上。中間部件230本身又可以圍繞一個(gè)第四回轉(zhuǎn)軸256旋轉(zhuǎn)地鉸連在從動部件240上。
細(xì)長的傳動部件220的朝鉸連一側(cè)的端頭配有兩個(gè)叉臂。這兩個(gè)叉臂各配有一個(gè)孔和軸承，基本上安置在這兩個(gè)叉臂之間的中間部件230的兩個(gè)軸頸226便是被容納在該軸承中，以便將傳動部件220可圍繞第三回轉(zhuǎn)軸254旋轉(zhuǎn)地鉸連在中間部件230上。
從動部件240具有一個(gè)第一臂部241、一個(gè)第二臂部242,以及一個(gè)連接這兩個(gè)臂部241、242的橋接部243,橋接部在圖9所示側(cè)視圖中基本上呈半圓形。在這兩個(gè)臂部241、242上分別安置了一個(gè)軸頸244、245。軸頸244、245配入軸承246、247中，以便將從動部件240可圍繞第二回轉(zhuǎn)軸252旋轉(zhuǎn)地支承著，于此，上述軸承246、247便可以安置在汽車底盤上的相應(yīng)軸承套中，汽車是利用轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)210進(jìn)行轉(zhuǎn)向的。第一臂部241具有一個(gè)從橋接部243、經(jīng)過第二回轉(zhuǎn)軸252而伸出的延長部246，該延長部是用來操縱包含轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)210的轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向拉桿的。
橋接部243由一個(gè)基本上呈半筒形的壁243構(gòu)成，于此，壁243是如此安置的，使得圓筒軸通過四個(gè)回轉(zhuǎn)軸250、252、254、256的交點(diǎn)。在半筒形的壁上如此設(shè)計(jì)了一個(gè)沿其周邊走向的長槽，使得由此圓弧形長槽定界的平面貫穿四個(gè)回轉(zhuǎn)軸250、252、254、256的交點(diǎn)。在此長槽中利用一個(gè)固定法蘭239可選擇或松或緊地將軸頸231如此定位，使得該軸頸也貫穿四個(gè)回轉(zhuǎn)軸250、252、254、256的交點(diǎn)。相對于半筒形的壁243總是依徑向安置的軸頸231于是可以在沿長槽的任一位置上被安置在半筒形的壁243上，在此條件下，由軸頸231所確定的第四回轉(zhuǎn)軸256總是貫穿四個(gè)回轉(zhuǎn)軸250、252、254、256的共同交點(diǎn)。這樣，就可以有選擇地調(diào)節(jié)第二回轉(zhuǎn)軸252和第四回轉(zhuǎn)軸256之間的角λ，從而可以有選擇地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)210的轉(zhuǎn)換比。
利用圓錐滾柱軸承232、233,將具有一個(gè)適應(yīng)于軸頸231的中心孔的中間部件230可圍繞第四回轉(zhuǎn)軸256旋轉(zhuǎn)地支承在軸頸231上。
圖10所示是符合本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施例的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)310的簡化局部截面?zhèn)纫晥D，與圖1和9中所示的相似。圖10中所示的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)310的特征在于；縱的傳動部件320支承在中間部件330外面的兩側(cè)。
圖10中所示的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)310，與圖1至3中所示的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10相似，具有一個(gè)可圍繞第一回轉(zhuǎn)軸350旋轉(zhuǎn)的傳動部件320，該傳動部件經(jīng)過一個(gè)中間部件330而與一個(gè)可圍繞第二回轉(zhuǎn)軸352旋轉(zhuǎn)的從動部件340相耦聯(lián)。傳動部件320是可以圍繞第三回轉(zhuǎn)軸354旋轉(zhuǎn)地鉸連在中間部件330上。中間部件330本身則可以圍繞第四回轉(zhuǎn)軸356旋轉(zhuǎn)地鉸連在從動部件340上。
在中間部件330的范圍內(nèi)，傳動部件320是設(shè)計(jì)成弧形的，依此，中間部件330基本上安置在傳動部件320的弧形段所包含的范圍內(nèi)。在中間部件的兩邊，傳動部件320可圍繞第一回轉(zhuǎn)軸350旋轉(zhuǎn)地被支承在軸承328、329中。軸承328、329的軸承套被安置在汽車底盤的一個(gè)部件390上的相應(yīng)軸承套內(nèi)，汽車是利用轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)310來進(jìn)行轉(zhuǎn)向的。
細(xì)長的傳動部件320的弧形段配有兩個(gè)凸耳形的凸出部321。這兩個(gè)凸出部321各自配有一個(gè)孔和兩個(gè)軸承，基本上安置在這兩個(gè)凸出部之間的中間部件330的兩個(gè)軸頸326便是被容納在上述兩個(gè)軸承中，以便將傳動部件320可以圍繞第三回轉(zhuǎn)軸354旋轉(zhuǎn)地鉸連在中間部件330上。
從動部件340是設(shè)計(jì)成角形的，并具有一個(gè)第一臂部341和一個(gè)第二臂部343。在第二臂部343上配有一個(gè)軸頸331。利用圓錐滾柱軸承332、333，配有一個(gè)適應(yīng)于軸頸331的中心孔的中間部件330可圍繞由軸頸331確定的第四回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地被支承在軸頸331上。
在從動部件340的第一臂部341上安置了一個(gè)軸頸345。軸頸345配入軸承347、348中，以便將從動部件340可圍繞第二回轉(zhuǎn)軸352旋轉(zhuǎn)地加以支承，于此，上述軸承347、348被安置在汽車底盤的一個(gè)部件390上的相應(yīng)軸承套中，汽車是利用轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)310來進(jìn)行轉(zhuǎn)向的。第一臂件341由與第二臂部343形成的連接角經(jīng)過第二回轉(zhuǎn)軸352延長出去，以便用來操縱包含轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)110的轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向拉桿。
總起來說，通過本發(fā)明提供了一種具有可變轉(zhuǎn)換比的汽車轉(zhuǎn)向裝置，和一種可用于此種轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，在此，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)基本上僅由一個(gè)傳動部件、一個(gè)中間部件和一個(gè)從動部件組成，還包含一些鉸接件，用來將傳動部件可旋轉(zhuǎn)地鉸連在中間部件上，將中間部件可旋轉(zhuǎn)地鉸連在從動部件上。因此，本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是非常簡單的。在使用合適的鉸接件的條件下，本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在整個(gè)轉(zhuǎn)向范圍中基本上都是無間隙地可調(diào)的，而且它能使各汽車轉(zhuǎn)向裝置獲得所需的足夠的轉(zhuǎn)換比。
權(quán)利要求
1．具有可變轉(zhuǎn)換比的汽車轉(zhuǎn)向裝置，配有一個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(10,110,210,310)，該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)有一個(gè)可圍繞一個(gè)第一回轉(zhuǎn)軸(50,150,250,350)旋轉(zhuǎn)的傳動部件(20,120,220,320)，該傳動部件經(jīng)過一個(gè)中間部件(30,130,230,330)而與一個(gè)可圍繞一個(gè)第二回轉(zhuǎn)軸(52,152,252,352)旋轉(zhuǎn)的從動部件(40,140,240,340)相耦聯(lián)，于此，傳動部件(20,120,220,320)可圍繞一個(gè)第三回轉(zhuǎn)軸(54,154,254,354)旋轉(zhuǎn)地被鉸連在中間部件(30,130,230,330)上，而中間部件又可以圍繞一個(gè)第四回轉(zhuǎn)軸(56,156,256,356)旋轉(zhuǎn)地被鉸連在從動部件上(40,140,240,340)，其特征是四個(gè)回轉(zhuǎn)軸是這樣安置的，使得四個(gè)回轉(zhuǎn)軸在唯一的點(diǎn)上相交，而且在第一回轉(zhuǎn)軸(50,150,250,350)和第四回轉(zhuǎn)軸(56,156,256,356)之間所成的最小角(ν)在0.1度至40度范圍內(nèi)。
2．如權(quán)利要求1中所述的汽車轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于傳動部件(20,320)相對于從動部件(40,340)是這樣安置的，使得第一回轉(zhuǎn)軸(50,350)和第二回轉(zhuǎn)軸(52,352)之間所成的角(κ)在50度和89.9度范圍內(nèi)。
3．如權(quán)利要求1或2中所述的汽車轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于為操縱轉(zhuǎn)向裝置，它還包括一個(gè)方向盤(70),方向盤為了限制方向盤(70)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而配有旋轉(zhuǎn)角限制件(74,76,78)。
4．按照權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)中所述的汽車轉(zhuǎn)向裝置用的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(10,110,210,310)，它配有一個(gè)可圍繞一個(gè)第一回轉(zhuǎn)軸(50,150,250,350)旋轉(zhuǎn)的傳動部件(20,120,220,320)，該傳動部件經(jīng)過一個(gè)中間部件(30,130,230,330)而與一個(gè)可圍繞一個(gè)第二回轉(zhuǎn)軸(52,152,252,352)旋轉(zhuǎn)的從動部件(40,140,240,340)相耦聯(lián)，于此，傳動部件(20,120,220,320)可圍繞一個(gè)第三回轉(zhuǎn)軸(54,154,254,354)旋轉(zhuǎn)地鉸連在中間部件(30,130,230,330)上，而中間部件又可以圍繞一個(gè)第四回轉(zhuǎn)軸(56,156,256,356)旋轉(zhuǎn)地鉸連在從動部件(40,140,240,340)上，其特征在于四個(gè)回轉(zhuǎn)軸是這樣安置的，使得四個(gè)回轉(zhuǎn)軸在唯一的點(diǎn)上相交，而且第一回轉(zhuǎn)軸(50,150,250,350)和第四回轉(zhuǎn)軸(56,156,256,356)之間所成的最小角(ν)在0.1度至40度范圍內(nèi)。
5．按照權(quán)利要求4中所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(10,110,210,310)，其特征在于中間部件(30,130,230,330)相對于從動部件(40,140,240,340)是這樣安置的，使得第四回轉(zhuǎn)軸(56,156,256,356)相應(yīng)于第二回轉(zhuǎn)軸(52,152,252,352)所成的一個(gè)角(λ)在25度至85度范圍內(nèi)。
6．按照權(quán)利要求4或5中所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(210)，其特征在于它的部件(239,243)，以此可有選擇地調(diào)節(jié)第四回轉(zhuǎn)軸(256)和第二回轉(zhuǎn)軸(252)之間所形成的角(λ)。
7．按照權(quán)利要求4至6的任一項(xiàng)中所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(10)，其特征在于傳動部件(20)包括一個(gè)具有兩個(gè)叉臂(21,22)的叉形部，而兩個(gè)叉臂(21,22)各自配有第一鉸連件(23,24,25,26,27,28)，用于將叉臂(21,22)可旋轉(zhuǎn)地鉸連在中間部件(30)上。
8．按照權(quán)利要求4至7的任一項(xiàng)中所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(10)，其特征在于為了將中間部件(30)可旋轉(zhuǎn)地鉸連在從動部件(40)上，將一個(gè)軸頸(31)單側(cè)固定地安置在由中間部件(30)和從動部件(40)組成的部件對的兩個(gè)部件之一上，此部件對的兩個(gè)部件中的另一個(gè)可利用軸承件(32,33)可旋轉(zhuǎn)地支承在軸頸(31)上。
9．按照權(quán)利要求8中所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(10)，其特征在于軸頸(31)具有一個(gè)圓錐形的區(qū)段(34)，軸承件(32,33)包含一個(gè)或幾個(gè)圓錐滾柱軸承(32,33)，而且被支承在軸頸(31)上的部件(30)利用可軸向移動的定位保持件(36)而被定位在它的軸向位置上，于是，利用定位保持件(36)的軸向移動便可調(diào)節(jié)軸承件(32,33)的間隙。
10．按照權(quán)利要求8或9中所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(10)，其特征在于從動部件(40)具有一個(gè)第一臂部(41)、一個(gè)第二臂部(42)及一個(gè)連接這兩個(gè)臂部(41、42)的橋接部(43)，于此，軸頸(31)單側(cè)地固定在橋接部(43)上，而且兩個(gè)臂部(41、42)各自配有第三鉸連件(44,45)，用以實(shí)現(xiàn)對從動部件(40)的可圍繞第二回轉(zhuǎn)軸(52)旋轉(zhuǎn)的支承。
全文摘要
具有可變轉(zhuǎn)換比的一種汽車轉(zhuǎn)向裝置,它有一個(gè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(10,110,210,310),其傳動部件(20,120,220,320)、中間部件(40,140,240,340)、從動部件(40,140,240,340)以及四個(gè)回轉(zhuǎn)軸(50,52,54,56)是如此安置的,使得四個(gè)回轉(zhuǎn)軸在唯一的點(diǎn)上彼此相交,而且第一回轉(zhuǎn)軸(50,150,250,350)和第四回轉(zhuǎn)軸(46)之間所成的角(ν)在0.1度至40度的范圍中。本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(10,110,210,310)具有非常簡單的構(gòu)造,而且能夠?qū)崿F(xiàn)各汽車轉(zhuǎn)向裝置所需要的足夠轉(zhuǎn)換比。
文檔編號F16D3/26GK1217272SQ9812411
公開日1999年5月26日 申請日期1998年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月7日
發(fā)明者E·伯恩哈德 申請人:旺德弗盧股份公司