[发明专利]一种汽车转向系统

说明书

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，特别涉及到一种汽车转向系统。

背景技术

汽车上用来改变行驶方向的机构称为汽车转向系，转向系统一般由方向盘、转向管柱、仪表板横梁等组成。在车辆行驶过程中，驾驶员通过控制方向盘带动转向系统使转向轮偏转一定角度以实现转向功能，所以转向系统的振动特性可以通过方向盘被驾驶员直接感知，特别是在怠速工况中，转向系统的振动特性是汽车NVH（Noise Vibration Harshness）性能的关键因素之一。

    引发方向盘怠速振动的原因是怠速时的发动机二阶激励频率与方向盘本身的模态频率重合，因此，如何避免激励源和转向系统本身固有频率耦合即成了改善汽车转向系统NVH性能的关键。一般来说，激励源的怠速激振频率是固定的，转向系统本身的模态频率也较容易得到控制（外购件，性能要求控制）。发动机怠速时激振主要是其二阶往复惯性力，其频率与车辆搭载的发动机转速和气缸数有关。发动机怠速时的二阶频率计算公式为：

                                                   (1)

方向盘本身固有频率计算公式为：

    (2)

式（2）中为角速度；K为刚度；M为质量。

发动机怠速转速一般为700-1000RPM，4气缸发动机的的怠速激振频率约为20-35Hz，6气缸的激振频率约为35-50Hz，发动机怠速工况下的激励频率高于行驶时的路面激励频率，为避免转向系统在怠速下产生共振，对其固有频率的要求为大于最高怠速激振频率（35Hz或50Hz）。

但是在实际生产中，转向系统与车身连接区域（横梁两端及前舱连接位置）多采用折弯成型件，此连接方式有如下缺点：1、转向系统固有频率会产生大幅度下降， 有可能产生怠速抖动现象；2、整个转向系统也会有局部模态,行驶过程会出现异响；3、转向系统刚度低，导致方向盘不能很好的回位。

发明内容

本发明的目的是提出一种可以有效改善汽车NVH性能的汽车转向系统。

本发明的汽车转向系统包括仪表板横梁、方向盘及与方向盘连接的方向盘转向管柱，所述仪表板横梁的两端通过横梁固定支架与汽车车身连接，仪表板横梁的中部通过前舱连接支架与汽车前舱及方向盘转向管柱连接固定，关键在于所述横梁固定支架和前舱连接支架均为带有主体及设置在主体两侧的翼板的盒式结构。

与传统的折弯成型件相比，盒式结构的连接支架在重量不会明显增加的同时，大大增加了截面积，连接刚度高，因此模态较高，可有效减少转向系统局部模态及各种振动异响等状况，即不会因为连接而显著降低转向系统本身固有频率，使其不会与发动机怠速工况下的激励频率相耦合；同时还提高了整个转向系统的刚度，有利于提高方向盘回位性。

所述横梁固定支架的主体与翼板形成槽体，所述翼板的边缘设置有固定孔，一侧翼板设置有可容纳、限位仪表板横梁的凹部，所述凹部与所述槽体的延伸方向垂直。凹部的设置不仅可以限位仪表板横梁，还有利于加强整体刚度，特别是凹部与所述槽体的延伸方向垂直，可以更稳固地支撑、固定仪表板横梁。

所述仪表板横梁的两端与横梁固定支架的翼板焊接固定，两者形成一个整体，有利于提高整体刚度。

所述前舱连接支架的主体与翼板形成截面积逐渐缩小的槽体，所述翼板的边缘设置有折边。折边的方向与主体近似平行，这样折边、翼板与主体形成的盒式结构就更加稳固，刚性更强。

为减轻重量，满足车身轻量化设计要求，所述前舱连接支架的主体设置有减重孔。

为提高刚度，所述前舱连接支架的主体及翼板通过弯折形成数条加强筋。

所述方向盘转向管柱安装于前舱连接支架的主体与翼板形成的槽体内，前舱连接支架的翼板的折边分别与仪表板横梁、汽车前舱焊接固定。焊接固定有利于提高整体刚度。

本发明的汽车转向系统通过盒式支架来连接固定各个部件，其自身刚度较大，能够保证转向系统的固有频率在安装过程中不会显著下降,以满足转向系统在整车状态下的NVH性能。

附图说明

    图1是本发明的汽车转向系统的整体结构示意图。

    图2、3是本发明的汽车转向系统的横梁固定支架的两个角度的结构示意图。

    图4是本发明的汽车转向系统的前舱连接支架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。

实施例1：