動力傳動系和轉向組件布置的製作方法
2023-06-02 14:09:26 1
動力傳動系和轉向組件布置的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種動力傳動系和轉向組件布置。一種車輛，包括配置為驅動車輛的發動機組件。該發動機組件限定第一發動機端部、和與第一發動機端部相對的第二發動機端部。第一發動機端部沿第一方向從第二發動機端部分隔開。該發動機組件限定第三發動機端部、和與第三發動機端部相對的第四發動機端部。第三發動機端部沿第二方向從第四發動機端部分隔開。第二方向基本垂直於第一方向。車輛還包括轉向組件，轉向組件定位為靠近發動機組件。轉向組件包括轉向體部，轉向體部定位為，相比於靠近第二發動機端部，其更靠近第一發動機端部。
【專利說明】動力傳動系和轉向組件布置
【技術領域】
[0001 ] 本公開涉及一種車輛，其包括用於最小化車輛半徑的轉向組件和動力傳動系。
【背景技術】
[0002]車輛包括動力傳動系，其通常包括發動機，比如內燃發動機、變速器和驅動系。內燃發動機產生驅動扭矩。變速器將驅動扭矩從發動機傳遞到驅動系。車輛還可包括轉向組件，其配置為使車輛沿希望的方向轉向。
【發明內容】
[0003]本公開涉及一種車輛，其包括用於最小化車輛轉彎半徑的轉向組件和動力傳動系。在一個實施例中，車輛包括配置為驅動車輛的發動機組件。該發動機組件限定第一發動機端部、和與第一發動機端部相對的第二發動機端部。第一發動機端部沿第一方向從第二發動機端部分隔開。該發動機組件限定第三發動機端部、和與第三發動機端部相對的第四發動機端部。第三發動機端部沿第二方向從第四發動機端部分隔開。第二方向基本垂直於第一方向。動力傳動系組件還包括轉向組件，轉向組件定位為靠近發動機組件。轉向組件包括轉向體部，轉向體部定位為，相比於靠近第二發動機端部，其更靠近第一發動機端部。轉向組件還包括設置在轉向體部內的齒條。齒條配置為沿第三方向穿過轉向體部運動。第三方向基本垂直於第一方向和第二方向。轉向組件還包括設置在轉向體部內的小齒輪。小齒輪與齒條嚙合，使得齒條配置為在小齒輪旋轉時縱向地運動。轉向組件還包括小齒輪軸，其旋轉地聯接到小齒輪。小齒輪軸限定第一軸端部、和與第一軸端部相對的第二軸端部。第一軸端部聯接到小齒輪。相比於靠近第二發動機端部，第一軸端部更靠近第一發動機端部。第二軸端部設置為，相比於靠近第一發動機端部，更靠近第二發動機端部，以便最小化車輛轉彎半徑。
[0004]在一個實施例中，轉向體部定位為，相比於靠近第三發動機端部，更靠近第四發動機端部。小齒輪軸可從第一發動機端部延伸到第二發動機端部。小齒輪軸相比於靠近第三發動機端部更靠近第四發動機端部。動力傳動系組件還可包括驅動軸，該驅動軸操作地聯接到發動機組件。驅動軸設置為相比於靠近第二發動機端部，更靠近第一發動機端部。相比於靠近第三發動機端部，驅動軸更靠近第四發動機端部。發動機組件包括曲軸，且驅動軸可設置為比曲軸更靠近第四發動機端部。相比於靠近第三發動機端部，曲軸可設置為更靠近第四發動機端部。動力傳動系組件還可包括動力輔助單元，動力輔助單元操作地聯接到小齒輪軸，使得動力輔助單元向轉向組件提供扭矩輔助。動力輔助單元可設置為鄰近第二軸端部。
[0005]在另一實施例中，車輛包括配置為驅動車輛的發動機組件。該發動機組件包括曲軸，且限定第一發動機端部和與第一發動機端部相對的第二發動機端部。第一發動機端部沿第一方向從第二發動機端部分隔開。該發動機組件限定第三發動機端部、和與第三發動機端部相對的第四發動機端部。第三發動機端部沿第二方向從第四發動機端部分隔開。第二方向基本垂直於第一方向。動力傳動系組件還包括驅動軸，驅動軸操作地聯接到發動機組件。驅動軸相比於靠近第二發動機端部更靠近第一發動機端部。車輛還包括轉向組件，轉向組件定位為靠近發動機組件。轉向組件包括轉向體部，轉向體部沿第三方向是細長的。第三方向基本垂直於第一方向和第二方向。轉向體部相比於靠近第二發動機端部，更靠近第一發動機端部，以便最小化車輛轉彎半徑。
[0006]在一個實施例中，轉向組件包括齒條，齒條設置在轉向體部中。齒條配置為沿第三方向穿過轉向體部運動。轉向組件包括與齒條嚙合的小齒輪。小齒輪配置為旋轉，使得齒條配置為在小齒輪旋轉時縱向地運動。轉向組件還包括小齒輪軸，小齒輪軸旋轉地聯接到小齒輪，使得小齒輪配置為根據小齒輪軸的旋轉而旋轉。小齒輪軸基本沿第二方向伸長，且設置在發動機組件下方。小齒輪軸限定第一軸端部、和與第一軸端部相對的第二軸端部。相比於靠近第一發動機端部，第二軸端部更靠近第二發動機端部。第一軸端部相比於第二發動機端部更靠近第一發動機端部。小齒輪軸比靠近第三發動機端部更靠近第四發動機端部。動力傳動系組件還包括動力輔助單元，動力輔助單元操作地聯接到小齒輪軸，使得動力輔助單元配置為提供輔助小齒輪軸的扭矩。動力輔助單元設置為鄰近第二軸端部。
[0007]本公開還涉及製造車輛的方法。在一個實施例中，該方法包括提供配置為驅動車輛的發動機組件。該發動機組件限定第一發動機端部、和與第一發動機端部相對的第二發動機端部。第一發動機端部沿第一方向從第二發動機端部分隔開。該發動機組件限定第三發動機端部、和與第三發動機端部相對的第四發動機端部。第三發動機端部沿第二方向從第四發動機端部分隔開。第二方向基本垂直於第一方向。該方法還包括提供轉向組件。轉向組件包括轉向體部、設置在轉向體部內的齒條、與齒條嚙合的小齒輪、和聯接到小齒輪的小齒輪軸。該方法還包括將轉向組件定位為靠近發動機組件，使得轉向體部相比於靠近第二發動機端部更靠近第一發動機端部。另外，該方法包括將小齒輪軸定位為，相比於靠近第三發動機端部，更靠近第四發動機端部。
[0008]上文公開的車輛還具有這樣的布置，其將半軸(half shaft)到轉向杆接頭的水平距離最小化。為此，車輛轉彎半徑可以被最小化。
[0009]本發明的上述特徵和優勢及其他特徵和優勢將從用於實施如所附的權利要求中定義的本發明的一些最佳模式和其它實施例的以下詳細描述連同附圖時顯而易見。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是動力傳動系組件的示意性透視圖,其包括發動機組件和轉向組件；
[0011]圖2是圖1中所示動力傳動系組件的示意性側視圖；
[0012]圖3是圖1中所示動力傳動系組件的示意性剖切視圖；
[0013]圖4是圖1中所示動力傳動系組件的示意性後視圖。
【具體實施方式】
[0014]參考附圖，其中相似的附圖標記代表相似的部件，圖1示出了車輛10的一部分，所述車輛10包括動力傳動系組件12,該動力傳動系組件可具有橫向前輪驅動布置。動力傳動系組件12包括發動機組件13，發動機組件具有配置為給車輛10供能的內燃發動機14。發動機組件13限定第一或前發動機端部20、和與第一發動機端部20相對的第二或後發動機端部22。第二發動機端部22沿箭頭24所指示的第一方向從第一發動機端部20分隔開。第一發動機端部20比第二發動機端部22更靠近車輛10的前部(未示出)。發動機組件13還限定第三或上發動機端部26、和與第三發動機端部26相對的第四或下發動機端部28。第四發動機端部28沿箭頭30所指示的第二方向從第三發動機端部26分隔開。由箭頭30所指示的第二方向可以基本垂直於由箭頭24所指示的第一方向。例如，由箭頭30指示的第二方向可以相對於由箭頭24指示的第一方向以85至95範圍內的角度取向。第三發動機端部26比第四發動機端部28更靠近車輛10的引擎蓋(未示出)。第三發動機端部26可以鄰近汽缸罩蓋27。第四發動機端部28鄰近內燃發動機14的油盤29。發動機組件13還限定第五發動機端部32、和與第五發動機端部32相對的第六發動機端部34。第六發動機端部34沿箭頭36所指示的第三方向從第五發動機端部32分隔開。由箭頭36所指示的第三方向可以基本垂直於由箭頭24所指示的第一方向以及由箭頭30指示的第二方向。例如，由箭頭36指示的第三方向可相對於由箭頭24指示的第一方向和由箭頭30指示的第二方向以85至95範圍內的角度取向。內燃發動機14包括曲軸42，曲軸沿由箭頭36指示的第三方向伸長。曲軸42限定曲軸中心C(圖2)。
[0015]參考圖1-3，動力傳動系組件12還限定第一驅動軸44(其還可稱為第一半軸(halfshaft))以及第二驅動軸46(其還可稱為第二半軸)。第一驅動軸44操作地聯接到輪，t匕如前輪。這樣，第一驅動軸44配置為將扭矩傳遞到那個輪。類似地，第二驅動軸46操作地聯接到另一輪，比如另一前輪。這樣，第二驅動軸46配置為將扭矩傳遞到所述另一個輪。第一驅動軸44和第二驅動軸46的每一個沿由箭頭36指示的第三方向伸長。在所示實施例中，第一驅動軸44和第二驅動軸46操作地聯接到相應的前輪，並共同限定驅動軸中心S (圖2)。此外，第一驅動軸44和第二驅動軸46可限定驅動軸軸線72 (圖1)，其與驅動軸中心S(圖2)重合。
[0016]在機動車輛中，重要的是將動力傳動系組件12在車輛10所佔據的空間最小化。曲軸中心C與驅動軸中心S之間的沿箭頭24指示的第一方向的距離X可以被最小化，以減小動力傳動系組件12的總體寬度，由此改善車輛12的封裝。
[0017]在所示實施例中，相比於靠近第二發動機端部20，第一驅動軸44和第二驅動軸46更靠近第一發動機端部20，由此將車輛儀表室(dash)和車輛乘客廂中的空間最大化，並最小化距離Y。如上所述，希望將距離Y最小化，以最小化車輛轉彎半徑。車輛轉彎半徑還可稱為車輛轉彎圓。相比於靠近第三發動機端部26，第一驅動軸44和第二驅動軸46還更靠近第四發動機端部28。因此相比於靠近第三發動機端部26，驅動軸中心S更靠近第四發動機端部28。而且，驅動軸中心S比曲軸中心C更靠近第四發動機端部28。由此，相比於曲軸中心C，第一驅動軸44和第二驅動軸46更靠近第四發動機端部28。
[0018]車輛10還包括配置為使車輛轉向的轉向組件16。轉向組件16靠近動力傳動系組件12封裝，且包括轉向體部18，該轉向體部沿箭頭36指示的第三方向伸長。具體地，轉向體部18可沿轉向體部軸線74為細長的。轉向體部18限定第一體部端部部分38、和與第一體部端部部分38相對的第二體部端部部分40。第二體部端部部分40沿箭頭36所指示的第三方向從第一體部端部部分38分隔開。
[0019]轉向組件16還包括齒條48和小齒輪50，二者都設置在轉向體部18內。小齒輪50配置為與齒條48嚙合。這樣，旋轉小齒輪50引起齒條48在轉向體部18內縱向地運動。例如，旋轉小齒輪50可引起齒條48沿箭頭36指示的第三方向運動。轉向組件16還包括第一桿52和第二桿54，其操作地聯接到齒條48。第一桿52可稱為拉杆(tie 1c!)，且聯接在輪(未示出)和齒條48之間。此外，第一桿52和第二桿54還可稱為轉向臂。轉向組件16可包括轉向杆接頭76，該轉向杆接頭位於第一桿52和第二桿54的每一個的端部處。轉向杆接頭76還可稱為轉向臂接頭。轉向杆接頭76可可操作地將第一桿52和第二桿54的每一個聯接到輪。第一桿52配置為隨著齒條48縱向地運動(由於小齒輪50的旋轉)而縱向運動，由此沿希望的方向令輪轉向。類似地，第二桿54聯接在齒條48和另一輪(未示出)之間。因此，第二桿54配置為隨著齒條48縱向地運動(由於小齒輪50的旋轉)而縱向運動，由此沿希望的方向令連接到第二桿54的輪轉向。
[0020]在機動車輛中，比如汽車，希望的是最小化轉彎半徑。轉彎半徑指的是車輛能夠轉彎的最小圓。為了最小化轉彎半徑，重要的是優化車輛軸距以及沿箭頭24指示的第一方向從驅動軸中心S到轉向杆接頭76的距離Y。例如，軸距可以被最小化以減小車輛轉彎半徑。然而，從消費者和款式的視角，希望的是對於給定的總體車輛長度，將輪距最大化，這導致更大的車輛轉彎圓。這裡公開的動力傳動系和轉向組件布置允許車輛製造商通過橫向安裝的發動機加長車輛的軸距，同時仍保持或提高車輛轉彎圓。這裡公開的動力傳動系和轉向組件布置允許距離Y被優化，使得車輛轉彎半徑被最小化。優化距離Y可包括最小化距離Y。然而，所述最小化距離Y需要被控制，因為其可以增大令車輛轉彎所需要的轉彎力。車輛軸距表示前和後輪的中心之間的距離。距離Y還對應於沿箭頭24指示的第一方向從驅動軸軸線72到轉向體部軸線74的距離。通常，在齒條48定位在發動機組件13前部的情況下難以最小化動力傳動系中的距離Y。如下文詳細討論的，通過將轉向組件16的小齒輪軸56定位在發動機14下方，連同本公開中所描述的非常規發動機位置，距離Y可被優化(例如最小化)，由此最小化車輛轉彎半徑。還希望將車輛儀表室(未示出)和車輛乘客廂(未示出)內的空間最大化，以便將更多的車輛部件放置為更靠近第一發動機端部20。
[0021]轉向組件16還包括小齒輪軸56，該小齒輪軸旋轉地聯接到小齒輪50。小齒輪軸56設置在發動機組件13下方。在操作中，旋轉小齒輪軸56引起小齒輪50旋轉。繼而，小齒輪軸56旋轉地聯接到轉向輪(未示出)。由此，旋轉轉向輪使得小齒輪軸56旋轉。在小齒輪軸56旋轉時，小齒輪50旋轉，使得齒條48縱向地運動。此外，轉向組件16包括圍繞小齒輪軸56的軸殼體58。軸殼體58為基本中空的，且可由基本剛性的材料製成，比如金屬材料。
[0022]軸殼體58以及小齒輪軸56定位為，相比於靠近第三發動機端部26，更靠近第四發動機端部28。在所示實施例中，軸殼體58和小齒輪軸56設置在第四發動機端部28和油盤29附近。換句話說，小齒輪軸56和軸殼體58的至少一部分可設置在內燃發動機14下方。此外，軸殼體58和小齒輪軸56基本沿箭頭24所指示的第一方向伸長。例如，軸殼體58和小齒輪軸56可沿第四發動機端部28從第一發動機端部20延伸到第二發動機端部22。
[0023]小齒輪軸56限定第一軸端部60、和與第一軸端部60相對的第二軸端部62。第二軸端部62基本沿箭頭24所指示的第一方向從第一軸端部60分隔開。相比於靠近第二發動機端部22，第一軸端部60更靠近第一發動機端部20。相比於靠近第一發動機端部20，第二軸端部62更靠近第二發動機端部22。
[0024]軸殼體58限定第一殼體端部64、和與第一殼體端部64相對的第二殼體端部66。第二殼體端部66基本沿箭頭24所指示的第一方向從第一殼體端部64分隔開。相比於靠近第二發動機端部22，第一殼體端部64更靠近第一發動機端部20。相比於靠近第一發動機端部20，第二殼體端部66更靠近第二發動機端部22。
[0025]動力傳動系組件12還包括輸出扭矩軸70，該輸出扭矩軸操作地聯接到車輛10的後輪(未示出)，以實現全輪驅動。相比於靠近第三發動機端部26，輸出扭矩軸70可布置為更靠近第四或下發動機端部28。此外，相比於靠近第一發動機端部20，輸出扭矩軸70可布置為更靠近第二發動機端部22。
[0026]參考圖4，轉向組件16還可包括至少一個動力輔助單元68，該動力輔助單元聯接在轉向輪(未示出)與小齒輪軸56之間。動力輔助單元68可以是電動機，且配置為提供輔助轉向輪和轉向組件16的扭矩，以降低通過駕駛員進行的轉向輪的轉彎力，如本領域已知的。在本公開中，動力輔助單元68設置在第二軸端部62附近。即，動力輔助單元68不位於車輛儀表室(未示出)內。因此，車輛儀表室(未示出)存在更多的空間用於其他部件，比如加熱、通風和空氣調節管道。而且，因為動力輔助單元68設置在第二軸端部62附近，使動力輔助單元68和轉向輪軸(未示出)相互連接的接頭(未示出)可以定位得更遠離儀表室，由此將限定在轉向輪軸和動力輔助單元68的輸出軸之間的角度最小化。此外，動力輔助單元68可以完全地或部分地由基本剛性的材料製成，以便為動力傳動系組件12提供附加的結構支撐。該方法可包括將轉向組件16定位為靠近發動機組件，使得轉向體部18相比於靠近第二發動機端部22更靠近第一發動機端部20。該方法還包括將小齒輪軸56定位為，相比於靠近第三發動機端部26，更靠近第四發動機端部28。
[0027]詳細描述和附圖或視圖支持和描述本發明，但是本發明的範圍僅由權利要求限定。儘管已詳細描述了用於執行要求保護的發明的最佳模式和其他實施例，但存在各種替換設計和實施例，用於實踐限定在所附權利要求中的本發明。
【權利要求】
1.一種車輛,包括: 發動機組件，配置為給車輛供能，該發動機組件限定第一發動機端部和與第一發動機端部相對的第二發動機端部，第一發動機端部沿第一方向從第二發動機端部分隔開，該發動機組件限定第三發動機端部和與第三發動機端部相對的第四發動機端部，第三發動機端部沿第二方向從第四發動機端部分隔開，第二方向基本垂直於第一方向； 轉向組件，定位為靠近發動機組件，該轉向組件包括: 轉向體部，其定位為相比於靠近第二發動機端部，更靠近第一發動機端部； 齒條，設置在轉向體部內，該齒條配置為沿第三方向穿過轉向體部運動，所述第三方向基本垂直於第一方向和第二方向； 小齒輪，設置在轉向體部內，該小齒輪與齒條嚙合，使得齒條配置為在小齒輪旋轉時縱向地運動；和 小齒輪軸，旋轉地聯接到小齒輪，該小齒輪軸限定第一軸端部和與第一軸端部相對的第二軸端部，第一軸端部聯接到小齒輪，第一軸端部定位為相比於靠近第二發動機端部更靠近第一發動機端部，且第二軸端部定位為相比於靠近第一發動機端部更靠近第二發動機端部，以便最小化車輛轉彎半徑。
2.如權利要求1所述的車輛，其中，所述轉向體部定位為，相比於靠近第三發動機端部，更靠近第四發動機端部。
3.如權利要求1所述的車輛，其中，所述小齒輪軸從第一發動機端部延伸到第二發動機端部。
4.如權利要求1所述的車輛，其中，所述小齒輪軸定位為相比於靠近第三發動機端部更靠近第四發動機端部。
5.如權利要求1所述的車輛，其還包括驅動軸，該驅動軸操作地聯接到發動機組件，該驅動軸定位為相比於靠近第二發動機端部更靠近第一發動機端部。
6.如權利要求5所述的車輛，其中，所述驅動軸定位為相比於靠近第三發動機端部更靠近第四發動機端部。
7.如權利要求6所述的車輛，其中所述發動機組件包括曲軸，且所述驅動軸比所述曲軸更靠近第四發動機端部。
8.如權利要求7所述的車輛，其中，所述曲軸定位為相比於靠近第三發動機端部更靠近第四發動機端部。
9.如權利要求1所述的車輛，其還包括動力輔助單元，所述動力輔助單元操作地聯接到小齒輪軸，使得所述動力輔助單元向所述轉向組件提供扭矩輔助。
10.如權利要求9所述的車輛，其中所述動力輔助單元定位為鄰近第二軸端部。
【文檔編號】B60K5/00GK104163196SQ201410205927
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月15日 優先權日:2013年5月15日
【發明者】A.W.海曼, W.A.貝爾 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司