車輛轉向機構及其組裝的制作方法

專利名稱：車輛轉向機構及其組裝的制作方法
技術領域：
本發明涉及將轉向機構連接到車輛。
背景技術：
車輛的轉向系統允許操作員或駕駛員通過轉動方向盤或轉動車輛的車輪的類似 組件來轉動車輛。動力轉向系統通過向車輪處的轉向運動提供更多力量來協助駕駛員轉向 發動機。負載被從轉向輪轉移到車輛的車架或底盤，從而允許整個車輛基于駕駛員的命令 轉動。液壓動力轉向系統采用耦合到機動車的液壓轉向裝置的用于產生加壓液體的發 動機驅動液壓動力轉向泵(engine-driven hydraulic power steering pump)。電液動力 轉向系統(electrohydraulic power steering system)可被用來將動力轉向泵從發動機 去耦，并且通過使用電動機驅動液壓動力轉向泵來按需提供液壓。電動動力轉向系統的運 行無需使用任何液壓液。

發明內容
提供了一種用于車輛的轉向機構。轉向機構包括轉向裝置殼體和固定地連接到 轉向裝置殼體的第一安裝支架。第二安裝支架被關于轉向裝置殼體安裝，并且被配置有靈 活狀態和固定狀態。靈活狀態在轉向裝置殼體與第二安裝支架之間具有第一自由度，但固 定狀態在轉向裝置殼體與第二安裝支架之間沒有自由度。鎖定元件被關于第二安裝支架安 裝，并且被配置為在靈活狀態與固定狀態之間調整第二安裝支架。轉向機構的靈活狀態可在轉向裝置殼體與第二安裝支架之間進一步包括第二自 由度。第一自由度可以允許基本平行于轉向裝置殼體的軸的平移運動，第二自由度可以允 許基本圍繞所述軸的旋轉運動。一種將轉向機構組裝到車架的方法，包括將硬安裝支架(hard-mount bracket)剛 性地連接到轉向裝置殼體，從而硬安裝支架相對于轉向裝置殼體沒有自由度。柔性安裝支 架(flexible-mount bracket)被松散地連接到轉向裝置殼體，從而柔性安裝支架相對于轉 向裝置殼體具有至少一個自由度。硬安裝支架與車架上的第一耦合器(coupling)對齊并 且被連接到第一耦合器。柔性安裝支架與車架上的第二耦合器對齊并且被連接到第二耦合 器。柔性安裝支架然后被剛性地連接到轉向裝置殼體，從而消除柔性安裝支架相對于轉向 裝置殼體的所述至少一個自由度。本發明的上述特征和優勢以及其他特征和優勢從以下結合附圖對本發明最佳實 施方式以及其他實施例的詳細描述中容易顯而易見。本發明還提供了以下方案 1. 一種轉向機構，包括
轉向裝置殼體；
第一安裝支架，其被固定地連接到所述轉向裝置殼體；第二安裝支架，其被關于所述轉向裝置殼體安裝并且被配置有靈活狀態和固定狀態； 其中，所述靈活狀態在所述轉向裝置殼體與所述第二安裝支架之間具有第一自由度； 其中，所述固定狀態在所述轉向裝置殼體與所述第二安裝支架之間沒有自由度；以及 鎖定元件，其被關于所述第二安裝支架安裝并且被配置為在所述靈活狀態與所述固定 狀態之間調整所述第二安裝支架。2.根據方案1所述的機構，其中，所述靈活狀態在所述轉向裝置殼體與所述第二 安裝支架之間具有第二自由度。3.根據方案2所述的機構， 其中，所述轉向裝置殼體具有軸；
其中，所述第一自由度允許基本平行于所述軸的平移運動；以及 其中，所述第二自由度允許基本圍繞所述軸的旋轉運動。4.根據方案3所述的機構，其進一步包括
位于所述轉向裝置殼體內的轉向齒條，其中，所述轉向裝置殼體的所述軸與所述轉向 齒條基本一致。5.根據方案4所述的機構，其中，所述轉向機構被配置為在第一耦合器和第二耦 合器處可連接到車架，從而所述第一安裝支架配合所述第一耦合器并且所述第二安裝支架 配合所述第二耦合器。6.根據方案5所述的機構，其中，所述第一耦合器具有帶第一和第二固定錨點的 第一安裝面，以及其中，所述第二耦合器具有帶第三和第四固定錨點的第二安裝面。7.根據方案6所述的機構，
其中，所述第一和第二固定錨點接納第一和第二螺紋緊固件，使得所述第一和第二螺 紋緊固件在所述第一安裝面將所述第一安裝支架連接到所述第一耦合器；以及
其中，所述第三和第四固定錨點接納第三和第四螺紋緊固件，使得所述第三和第四螺 紋緊固件在所述第二安裝面將所述第二安裝支架連接到所述第二耦合器。8.根據方案7所述的機構，其中，所述鎖定元件是系緊螺栓。9. 一種將轉向機構組裝到車架的方法，包括
將硬安裝支架剛性地連接到轉向裝置殼體，使得所述硬安裝支架相對所述轉向裝置殼 體沒有自由度；
松散地將柔性安裝支架連接到所述轉向裝置殼體，使得所述柔性安裝支架相對于所述 轉向裝置殼體具有至少一個自由度；
將所述硬安裝支架與所述車架上的第一耦合器對齊； 將所述硬安裝支架連接到所述第一耦合器； 將所述柔性安裝支架與所述車架上的第二耦合器對齊； 將所述柔性安裝支架連接到所述第二耦合器；以及
將所述柔性安裝支架剛性地連接到所述轉向裝置殼體，并且消除所述柔性安裝支架相 對于所述轉向裝置殼體的所述至少一個自由度。10.根據方案9所述的方法，
其中，松散地將所述柔性安裝支架連接到所述轉向裝置殼體包括允許所述柔性安裝支 架相對于所述轉向裝置殼體具有至少兩個自由度；以及其中，將所述柔性安裝支架剛性地連接到所述轉向裝置殼體包括消除相對于所述轉向 裝置殼體的所述至少兩個自由度。11.根據方案10所述的方法，其中，將所述硬安裝支架剛性地連接到所述轉向裝 置殼體包括整體地將所述硬安裝支架和所述轉向裝置殼體形成為一個單體塊。12.根據方案11所述的方法，其中，所述硬安裝支架與所述車架的駕駛員側對齊 并且被連接到所述車架的駕駛員側，所述柔性安裝支架與所述車架的乘客側對齊并且被連 接到所述車架的乘客側。13. 一種轉向機構，其包括 轉向裝置殼體；
第一安裝支架，其被固定地連接到所述轉向裝置殼體；
第二安裝支架，其被關于所述轉向裝置殼體安裝并且被配置有靈活狀態和固定狀態； 其中，所述靈活狀態在所述轉向裝置殼體與所述第二安裝支架之間具有第一自由度， 以及在所述轉向裝置殼體與所述第二安裝支架之間具有第二自由度；
其中，所述固定狀態在所述轉向裝置殼體與所述第二安裝支架之間沒有自由度；以及 鎖定元件，其被配置為在所述靈活狀態與所述固定狀態之間調整所述第二安裝支架。14.根據方案13所述的機構，其中，所述轉向機構被配置為在第一耦合器和第二 耦合器處可連接到車架，使得所述第一安裝支架配合所述第一耦合器并且所述第二安裝支 架配合所述第二耦合器。15.根據方案14所述的機構， 其中，所述轉向裝置殼體具有軸；
其中，所述第一自由度允許基本平行于所述軸的平移運動；以及 其中，所述第二自由度允許基本圍繞所述軸的旋轉運動。


圖1是車架和轉向機構的一部分的示意等距圖2是具有兩個臨時自由度的柔性安裝支架的示意等距圖；以及 圖3是用于組裝車輛轉向機構的方法或算法的示意流程圖。
具體實施例方式參考附圖，其中，相同的附圖標記在幾個圖中對應相同的或類似的組件，在圖1中 示意性地示出車輛10的一部分。車輛10包括車架或底盤12 (僅部分被示出)，轉向機構 14被安裝或準備好組裝到車架或底盤12上。所示出的底盤12 —般可被稱為框架車身 (body-on-frame)或梯形車架(ladder frame)。然而，轉向機構14可連接到單片式車身 (unibody)、整體框架車身(body frame integral )、無骨架式車身(monocoque)或類似車輛 結構。此外，轉向機構14也可連接到或者單片式車身或者全承載車身車架底盤12的子架 (sub frame)部分。盡管關于汽車應用詳細描述了本發明，本領域技術人員將認識到本發明有更廣泛 的適用性。本領域普通技術人員將認識到，諸如“以上”、“以下”、“向上”、“向下”等等的術 語是用來說明附圖，并不表示對本發明范圍的限制，本發明范圍由所附權利要求限定。
轉向機構14將車輛10的駕駛員的方向信號(通常來自駕駛艙中的方向盤)轉換成 車輛10的轉向輪(未示出，通常是前輪)的運動。轉向機構14可以是但不限于液壓動力轉 向系統、電動動力轉向系統、電液動力轉向系統、手動轉向系統或使用齒輪齒條式轉向裝置 (rack and pinion steering gear)的其他轉向系統。如圖1所示，轉向機構14包括轉向 裝置殼體16。轉向機構14被配置為通過連接或附著到轉向裝置殼體16的安裝結構被組裝 到底盤12。第一安裝支架18被固定地連接到轉向裝置殼體16的左側，如圖1所示。第二安 裝支架20被安裝在轉向裝置殼體16的右側上，如圖1所示。安裝支架18或安裝支架20 每一個均可被稱為第一或第二安裝支架。在圖1所示的配置中，車輛10的前面和前行方向由箭頭F表示。因此，如果車輛 10是左側駕駛車輛，則圖1的左側和右側分別對應車輛10的駕駛員側和乘客側。不過，安 裝支架18不一定要位于左側上，安裝支架20也不一定要位于右側上。此外，轉向機構14 可用于其它車輛中，諸如但不限于右側駕駛車輛、重型和建筑設備、以及具有中心駕駛配 置的車輛。安裝支架18可被稱為硬安裝支架。在圖1所示的配置中，安裝支架18與轉向裝 置殼體16 —起被整體地形成為單個單體塊。然而，安裝支架18也可以是單獨組件，其然后 被剛性地并且固定地安裝到轉向裝置殼體16。安裝支架20可被稱為柔性安裝支架，并且被配置有靈活狀態和固定狀態。在靈活 狀態下，轉向裝置殼體16與安裝支架20之間有至少一個自由度，第一自由度。然而，在固 定狀態下，轉向裝置殼體16與安裝支架20之間沒有自由度，從而轉向裝置殼體16的位置 相對于底盤12是固定的。轉向齒條(steering rack)(未示出)位于轉向裝置殼體16內，并且轉向裝置殼體 16的軸22基本平行于該齒條，這可能是多片式構造。而在靈活狀態下，第一自由度允許安 裝支架20相對于轉向裝置殼體16的基本平行于軸22的平移運動。安裝支架20可進一步 配置有第二自由度，第二自由度允許安裝支架20相對于轉向裝置殼體16的基本圍繞軸22 的旋轉運動。如圖1所示，底盤12包括第一耦合器沈和第二耦合器觀以接受轉向機構14的 連接。安裝支架18被配置為配合耦合器沈，安裝支架20被配置為配合耦合器觀。無論耦 合器26或耦合器觀均可被稱為第一或第二耦合器。現在參考圖2并繼續參考圖1，示出了安裝支架20的示意等距圖。轉向裝置殼體 16例如通過螺紋緊固件被連接到底盤12的耦合器沈和耦合器觀。在安裝支架18配備耦合器沈并且安裝支架20配備耦合器觀后，安裝支架20被 從靈活狀態調整到固定狀態，從而消除或鎖住第一和第二自由度。鎖定元件30被配置為在 靈活狀態和固定狀態之間調整安裝支架20。在圖1所示的安裝支架20的配置中，鎖定元件 30是系緊螺栓32。然而，鎖定元件30可以是被配置為在靈活狀態和固定狀態之間調整安 裝支架20的任何其他組件或裝置。底盤12的耦合器沈具有帶第一和第二固定錨點(圖1中被隱藏了)的第一安裝面 (在圖1中主要被安裝支架18隱藏，圖2中未示出)。耦合器觀具有帶第三和第四固定錨點 43,44的第二安裝面40。無論是耦合器沈還是耦合器28上的安裝面均可被互換地稱為第一或第二安裝面。錨點可以是螺紋孔、鉆孔或被配置為允許轉向機構14與底盤12之間的 負載轉移的其他插孔。為了將轉向裝置殼體16配合到底盤12，安裝支架18必須與耦合器沈的安裝面基 本對齊。安裝面可以是連續平面、多個平面或被配置為結合安裝支架18的一部分的其他形 狀。第一和第二錨點也必須與安裝支架18中的安裝孔基本對齊。否則，螺紋緊固件可能與 第一和第二錨點不對齊，并且可能連接不到第一和第二錨點。類似地，安裝支架20必須與耦合器觀的安裝面40基本對齊。安裝面40也可以 是連續平面、多個平面或被配置為與安裝支架20的一部分緊密配合的其他形狀(諸如圓錐 形或部分球形)。第三和第四固定錨點43、44也必須與安裝支架20中的各自的安裝孔基本 對齊。盡管在靈活狀態下，安裝支架20的第一自由度允許沿軸22 (基本是左和右，如圖 2所示)的運動。如果耦合器沈、28與安裝支架18、20之間的預期關系不具有非常高的公 差，則制造變化會導致難以組裝。第一自由度允許底盤12和轉向裝置殼體16中的制造變 化，所述制造變化導致耦合器26和耦合器觀相對于安裝支架18和安裝支架20的差異。此外，安裝支架20的第二自由度允許圍繞軸22的旋轉，如箭頭23所示。該第二 自由度還允許底盤12和轉向裝置殼體16中的制造變化。第二自由度調整安裝面和第二安 裝面40中的變化。第一和第二自由度允許轉向裝置殼體16被組裝到底盤12，不考慮顯著 的制造變化。一旦第一和第二自由度已被用來將安裝支架18配備到耦合器沈以及將安裝支架 20配備到耦合器觀，安裝支架20被從靈活狀態調整到固定狀態。為了將安裝支架20調整 到固定狀態，鎖定元件30可被關閉或擰緊。除了圖2所示的系緊螺栓32外，其他可用的鎖 定結構可包括但不限于多個系緊螺栓；固定螺釘或封閉固定螺絲(blind set screw)(可 能與轉向裝置殼體16上的D-平板協作);與轉向裝置殼體16中的插孔協作的螺紋緊固件； 轉向裝置殼體16中的銷子和配套插孔；或本領域普通技術人員可識別的其他裝置。在固定狀態下，安裝支架20在轉向裝置殼體16與安裝支架20之間提供基本剛性 的負載轉移。因此，固定狀態可以就好像安裝支架20被形成為轉向裝置殼體16的單體塊一 樣行動或反應。安裝支架18和安裝支架20可進一步包括一個或多個套管。不過要注意， 套管提供的任何彈性從預組裝到最后組裝是一致的，而不是通過在靈活狀態與固定狀態之 間調整安裝支架20來改變。現在參考圖3并繼續參考圖1和圖2，示出了用于組裝車輛轉向機構的算法或方法 100。方法100可以與圖1-2中所示的結構的一些或全部一起使用。不過，也可將方法100 納入其他車輛和動力系配置、控制方案、或控制結構中，它具有超出圖1-2示意性示出的組 件的適用性。方法100被示出為示意性流程圖。圖3所示的方法100的步驟的確切順序并不是 必需的。可以重新排序步驟，可以省略步驟，以及可以包括額外步驟。方法100是將車輛轉 向機構(諸如此處所示出和描述的轉向機構14)組裝到底盤(諸如車架或底盤12)的基本的 說明性的方法，但可以補充本領域普通技術人員可識別的附加特征。方法100始于啟動或開始步驟110，其可以包括設置或預備組裝區、制造方法100 中所用的組件中的一些、或本領域普通技術人員可識別的其他初始過程。
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在步驟112，硬安裝支架(諸如安裝支架18)被剛性地連接到轉向裝置殼體(諸如 轉向裝置殼體16)，從而硬安裝支架相對轉向裝置殼體沒有自由度。該連接步驟可以包括將 硬安裝支架與轉向裝置殼體制造為整體的一個塊的結構，或者可以包括以獨地制造然后相 對彼此固定地配備兩個組件。在步驟114，柔性安裝支架(諸如安裝支架20)被松散地連接到轉向裝置殼體，從 而柔性安裝支架相對轉向裝置殼體具有至少一個自由度。柔性安裝支架可被配置為相對轉 向裝置殼體具有至少兩個自由度。松散地連接柔性安裝支架允許柔性安裝支架支持轉向裝 置殼體以用于移動和組裝轉向裝置殼體。在接下來的步驟114，轉向機構可被完全組裝、或 者可以具有需要隨后組裝的額外組件(諸如拉桿或電氣連接)。然后在可選步驟116，轉向機構與硬安裝支架和柔性安裝支架一起可被移動或運 送。轉向機構可在一個工廠組裝，然后運送到另一工廠，或者可以僅在同一制造或組裝工廠 的不同區域移動。替代地，底盤可被運送到轉向機構的位置。在步驟118，硬安裝支架與底盤上的第一耦合器對齊(諸如耦合器沈)，然后硬安 裝支架被連接到第一耦合器。硬安裝支架和第一耦合器可以在最終車輛的駕駛員側。在步 驟120，柔性安裝支架與底盤上的第二耦合器(諸如耦合器28)對齊，然后柔性安裝支架被 連接到第二耦合器。將兩個支架連接到底盤完成了將轉向裝置殼體配備到底盤。在步驟122，通過調整鎖定元件或卡環(諸如鎖定元件30或一個實施例中的系緊 螺栓32)，柔性安裝支架被剛性地連接到轉向裝置殼體。這消除了柔性安裝支架相對于轉向 裝置殼體的自由度(至少一個，但可能是兩個或多個)，并允許轉向裝置殼體與底盤之間的 基本剛性的負載轉移。結束步驟1 可以包括將底盤和轉向機構移動到另一工廠或同一工 廠內的其他地方以進一步組裝車輛。盡管已詳細描述了本發明的最佳實施方式以及其他實施例，本發明所涉及領域的 技術人員將意識到用于在所附權利要求范圍內實踐本發明的各種替代設計和實施例。
權利要求
1.一種轉向機構，包括 轉向裝置殼體；第一安裝支架，其被固定地連接到所述轉向裝置殼體；第二安裝支架，其被關于所述轉向裝置殼體安裝并且被配置有靈活狀態和固定狀態； 其中，所述靈活狀態在所述轉向裝置殼體與所述第二安裝支架之間具有第一自由度； 其中，所述固定狀態在所述轉向裝置殼體與所述第二安裝支架之間沒有自由度；以及 鎖定元件，其被關于所述第二安裝支架安裝并且被配置為在所述靈活狀態與所述固定 狀態之間調整所述第二安裝支架。
2.根據權利要求1所述的機構，其中，所述靈活狀態在所述轉向裝置殼體與所述第二 安裝支架之間具有第二自由度。
3.根據權利要求2所述的機構， 其中，所述轉向裝置殼體具有軸；其中，所述第一自由度允許基本平行于所述軸的平移運動；以及 其中，所述第二自由度允許基本圍繞所述軸的旋轉運動。
4.根據權利要求3所述的機構，其進一步包括位于所述轉向裝置殼體內的轉向齒條，其中，所述轉向裝置殼體的所述軸與所述轉向 齒條基本一致。
5.根據權利要求4所述的機構，其中，所述轉向機構被配置為在第一耦合器和第二耦 合器處可連接到車架，從而所述第一安裝支架配合所述第一耦合器并且所述第二安裝支架 配合所述第二耦合器。
6.根據權利要求5所述的機構，其中，所述第一耦合器具有帶第一和第二固定錨點的 第一安裝面，以及其中，所述第二耦合器具有帶第三和第四固定錨點的第二安裝面。
7.根據權利要求6所述的機構，其中，所述第一和第二固定錨點接納第一和第二螺紋緊固件，使得所述第一和第二螺 紋緊固件在所述第一安裝面將所述第一安裝支架連接到所述第一耦合器；以及其中，所述第三和第四固定錨點接納第三和第四螺紋緊固件，使得所述第三和第四螺 紋緊固件在所述第二安裝面將所述第二安裝支架連接到所述第二耦合器。
8.根據權利要求7所述的機構，其中，所述鎖定元件是系緊螺栓。
9.一種將轉向機構組裝到車架的方法，包括將硬安裝支架剛性地連接到轉向裝置殼體，使得所述硬安裝支架相對所述轉向裝置殼 體沒有自由度；松散地將柔性安裝支架連接到所述轉向裝置殼體，使得所述柔性安裝支架相對于所述 轉向裝置殼體具有至少一個自由度；將所述硬安裝支架與所述車架上的第一耦合器對齊； 將所述硬安裝支架連接到所述第一耦合器； 將所述柔性安裝支架與所述車架上的第二耦合器對齊； 將所述柔性安裝支架連接到所述第二耦合器；以及將所述柔性安裝支架剛性地連接到所述轉向裝置殼體，并且消除所述柔性安裝支架相 對于所述轉向裝置殼體的所述至少一個自由度。
10. 一種轉向機構，其包括轉向裝置殼體；第一安裝支架，其被固定地連接到所述轉向裝置殼體；第二安裝支架，其被關于所述轉向裝置殼體安裝并且被配置有靈活狀態和固定狀態； 其中，所述靈活狀態在所述轉向裝置殼體與所述第二安裝支架之間具有第一自由度， 以及在所述轉向裝置殼體與所述第二安裝支架之間具有第二自由度；其中，所述固定狀態在所述轉向裝置殼體與所述第二安裝支架之間沒有自由度；以及 鎖定元件，其被配置為在所述靈活狀態與所述固定狀態之間調整所述第二安裝支架。
全文摘要
本發明涉及車輛轉向機構及其組裝。具體地，一種轉向機構，包括轉向齒輪殼體和固定地連接到所述轉向齒輪殼體的第一安裝支架。第二安裝支架被關于所述轉向齒輪殼體安裝并且被配置有靈活狀態和固定狀態。所述靈活狀態在所述轉向齒輪殼體與所述第二安裝支架之間具有第一自由度，而所述固定狀態沒有自由度。鎖定元件在所述靈活狀態和所述固定狀態之間調整所述第二安裝支架。所述轉向機構的所述靈活狀態在所述轉向齒輪殼體與所述第二安裝支架之間可進一步包括第二自由度。所述第一自由度可以允許基本平行于所述轉向齒輪殼體的軸的平移運動，以及所述第二自由度可以允許基本圍繞所述軸的旋轉運動。
文檔編號B62D5/00GK102145707SQ20111003559
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月10日 優先權日2010年2月10日
發明者B·C·科爾曼, G·E·德爾 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司