CN102712336A - 用于车辆的主动转向的设备以及具有这种设备的转向机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于设置有动力转向装置（50）的卡车的主动转向的设备，其包括差动型转向轮传动机构（10），用于将来自输入轴的转向轮角度偏转以及由定位装置叠加于转向轮角度偏转上的转向角度偏转传递至输出轴（34）。根据本发明，转向轮传动机构（10）中的转向轮角度偏转的传递由将转向轮角度偏转减档至输出轴（34）的齿轮级（a、b、c、d）来进行，齿轮级的比率使得卡车在动力转向装置（50）故障的情况下能手动地转向。

Description

用于车辆的主动转向的设备以及具有这种设备的转向机构
技术领域
本发明涉及用于设置有动力转向装置的卡车的主动转向的设备，其包括差动型转向轮传动机构，用于将来自输入轴的转向轮角度偏转以及从定位装置叠加于转向轮角度偏转上的转向角度偏转传递至输出轴。本发明还涉及具有这种设备的转向机构。
背景技术
在这种类型的已知设备中，由驾驶员进行的转向轮角度偏转因而形成差动齿轮的第一输入，以及叠加的转向角度偏转为第二输入。
这种用于主动转向的设备的优点在于，转向系统中仅需要小型电机，因为必要的转向力矩通过动力转向装置来提供。在这种已知设备用于汽车中时，驾驶员能在动力转向装置和电机故障时用1：1的转向比单纯地手动地继续转向车辆。
其原因在于，期望在没有外部控制信号用于叠加转向角度偏转之下不改变转向，而是将主动转向功能添加至现有转向系统以使得在呈电机形式的定位装置不运行时适用相同的标准比率1：1。因而存在着很多在驾驶期间帮助驾驶员的可能方式。例如，外部控制信号可用来持续地改变转向比以使得其随着车速增大而降低并且在车辆静止时增大。在汽车中，转向装置的整体比率可以例如是1：13，使得能在驱动期间使用电机来增加角度和动态地改变比率。机动车道上相当快速的驾驶将比率稍微降低至例如1：15-17。在停车时，驾驶员将不愿意转动转向轮太多。这种情形导致费力来实现相当直接的比率。另一可能是以各种方式使用主动转向来纠正转向轮偏转，例如抵消侧风或倾斜行车道或转向轮偏转背离行车道的偏差。
在卡车中使用相同技术的任何尝试遇到了车辆太重导致在液压动力转向装置故障时不能转向的问题。目前，在液压动力转向装置故障时通常仅能转向两轴卡车。更多轴并且尤其是更多被转向的轴导致太大以致难以克服的转动力矩。解决此问题的一种可能方式是在转向系统中安装额外的液压泵，这是相对昂贵的解决方案但是却是目前技术不可避免的。
发明内容
本发明的一个目标是进一步开发一种引言所述类型的设备，以使得其也能有利地用于重型卡车上。换言之，该设备必须能利用主动转向的所有潜能但是同时却能在动力转向装置功能故障时安全地操作。
根据本发明的一个形式，转向轮传动机构中的转向轮角度偏转的传递由将转向轮角度偏转减档至输出轴的齿轮级来进行，齿轮级的比率使得卡车在动力转向装置故障的情况下能手动地转向。
本发明所基于的理解在于，转向轮传动机构从输入至输出中不是1：1而是例如1：2的比率能将整个转向装置的比率从正常的通常为大约1：19降低至例如1：38。这使得驾驶员能在没有动力转向装置之下以及没有来自定位装置的辅助之下转向。所得到的协同效应是，当车辆装备有如此构造的主动转向装置时，转向系统中无需额外的泵来确保动力转向装置故障时的安全性。当然，定位装置/电机则需要在正常操作期间工作更多，但是这是小问题。
转向轮传动机构通常可具有大约1：1.3和1：3之间的比率，尤其为大约1：2。
由转向轮传动机构的定位装置所引起的转向角度偏转在定位装置和/或动力转向装置不操作时可被阻断。这确保了如果定位装置也不动作的话，转向轮传动机构的角度叠加步骤不会伴随着和导致转向轮传动机构不操作。这可例如借助于角度叠加步骤的自抑制蜗轮和小齿轮或者借助于弹簧加载的销来实现，它们在定位装置的动力供应故障时阻断角度叠加步骤。然而，也可期望在仅动力转向装置不动作时（即与定位装置的功能独立地进行）阻断这个角度叠加步骤。
转向轮传动机构可包括具有输入太阳轮、输出太阳轮以及一对布置为在太阳轮之间的公共轴上主动啮合的行星轮的双行星齿轮。所需的减档那么就能易于通过减少输入太阳轮相对于输出太阳轮的齿数以及相应地调节行星齿轮的相应齿数来实现。
本发明的其他特点和优点可由权利要求以及下面给出的对示例实施例的描述所表明。
附图说明
图1是具有根据本发明的转向轮传动机构的动力辅助转向装置的局部截面的示意性侧面图；
图2是根据本发明的转向轮传动机构的部分截面的示意性透视图；并且
图3是具有根据本发明的变型转向轮传动机构的动力辅助转向装置的示意性截面图；
具有相同或类似功能的部件在全部附图中具有相同的参考编号。
具体实施方式
图1中所示的转向装置具有转向轮传动机构10以及连接至转向轮传动机构10的动力转向装置50。
在所示的示例中，动力转向装置50大致以下面的方式布置。
输入轴52能转换动力转向装置50的示意性地示出的液压阀60中的未示出的可旋转阀体。阀60由液压马达62供应加压液压流体以将液压流体经由管道64、66分配至液压气缸70的相反端部。液压气缸70容纳紧固于此以便与之一起旋转并且呈能线性地运动的液压活塞形式的滚珠螺母衬套72，其与动力转向装置50的滚珠丝杠74螺纹地啮合。滚珠丝杠74自身经由未示出的扭杆连接至输入轴52，在没有转动力矩施加于输入轴52上时，扭杆将阀60返回至不操作的打开中心位置。
在转动力矩由转向轮传动机构10施加于输入轴52上时，阀60在一个方向或另一个方向上转换。同时，转动力矩作用于试图在相应方向上旋转的滚珠丝杠74上。阀60将控制压力分配至滚珠螺母衬套72的相应下端或上端以使得滚珠丝杠74上的转动力矩放大并且使得滚珠丝杠74在滚珠螺母衬套72移动时旋转。为了将滚珠螺母衬套72的线性运动转换为一对车轮的转向运动，滚珠螺母衬套72在一侧上与杠杆82的一端齿状啮合，所述杠杆的另一端连接至用于车轮86的拉杆机构80中的连杆84。在输入轴52的转动力矩由于转向轮传动机构10通过不提供进一步的角度输入至输出轴52来释放动力转向装置上的压力而停止时，输入轴在上述扭杆的帮助下弹回以使得阀60返回至不操作的中心位置并且转向运动停止。
转向轮传动机构10具有传动机构壳体12，其旋转地支持紧固至转向轮90以便与之一起旋转的输入轴14，以及紧固至动力转向装置50的输入轴52以便与之一起旋转的输出轴34。
虽然根据本发明的转向轮传动机构能以其他方式构造，图1和2中所示的示例中的转向轮传动机构10大致以如下方式布置为差动型行星齿轮机构。
输入轴14在其内端处形成有输入太阳轮a，其与多个彼此相同的输入行星轮b齿状啮合。行星轮b安装为在行星轮载体22的主轴24的一端处旋转。行星轮还与形成于壳体12的内侧上的环形齿轮20齿状啮合。
类似地，输出轴34在其内端处形成有输出太阳轮c，其与多个彼此相同的输出行星轮d齿状啮合。太阳轮a和c安装于中心主轴26上，中心主轴26可连接至行星轮载体22以便与之一起旋转。行星轮d安装为在行星轮载体22的主轴24的另一端处旋转。行星轮d还与环形蜗轮30的内部齿状啮合，环形蜗轮30的外部与小蜗轮42相啮合。小蜗轮42可由电机40形式的定位装置驱动为旋转。
转向轮传动机构10采用差动齿轮的形式，其中齿轮a、b、c、d可认为形成齿轮级以将转向轮角度偏转减档至输出轴。小蜗轮42连同蜗轮30和齿轮c、d一起然后可认为形成齿轮级，用于由电机40实现的辅助转向角度偏转。转向轮传动机构10因而能连续地改变输入轴14与输出轴34之间的比率。
输入轴14可提供来自驾驶员的第一角度输入并且电机40可经由外部控制信号提供第二角度输入至转向轮传动机构10。独立地将提供输出轴34的角度输出α的输入轴14的第一输入因而可由来自独立地提供输出轴34的角度输出β的电机40的第二输入修正，从而产生输出轴34的差动或叠加的角度输出α±β。
如图1中的齿轮a、b、c、d之间的相互尺寸差异所暗示，减速传动出现于根据本发明的转向轮传动机构10的输入轴14和输出轴34之间。
更具体地，在电机40不操作时，输入轴14与输出轴34之间的比率是大约1：1.3和1：3之间，尤其大约1：2。这通过适当地选择相应齿轮a、b、c、d的齿数z来实现，输入轴14和输出轴34之间的期望比率可通过关系i=（za/zb）×（zd/zc）获得。
在图3中以简化形式示出的转向轮传动机构10中，行星齿轮与图2中所示的齿轮的主要不同之处在于，行星齿轮b和d经由公共轴24相互连接以便一起旋转，并且行星齿轮载体22连接至由电机40经由小齿轮43驱动的齿轮23以便与之一起旋转。
如果动力转向装置并且可能地还有电机40不能动作，行星齿轮载体22如图3中的示例中示意性地示出的那样由弹簧加载的锁定设备44锁定，锁定设备44例如通过齿轮23与小齿轮43之间的双向啮合而释放和适当地阻挡行星轮载体22的旋转。在图1和2中所示的实施例中，锁定功能可由蜗轮30与小蜗轮42之间的啮合自抑制来实现以使得小蜗轮42不能由蜗轮30驱动。
上面给出的描述主要意在便于理解并且不是要由此推断出对本发明的不必要限制。对于研读本描述的本领域技术人员而言将是显而易见的变型可在不背离本发明概念或所附权利要求的范围之下实施。

Claims (8)

1.一种用于设置有动力转向装置（50）的卡车的主动转向的设备，其包括差动型转向轮传动机构（10），用于将来自输入轴（14）的转向轮角度偏转以及由定位装置（40）叠加于该转向轮角度偏转上的转向角度偏转传递至输出轴（34），其特征在于，转向轮传动机构（10）中的转向轮角度偏转的传递由将转向轮角度偏转减档至输出轴（34）的齿轮级（a、b、c、d）来进行，齿轮级的比率使得卡车在动力转向装置（50）故障的情况下能手动地转向。
2.根据权利要求1的设备，齿轮级（a、b、c、d）具有大约1：1.3和1：3之间的比率。
3.根据权利要求1或2的设备，齿轮级（a、b、c、d）具有大约1：2的比率。
4.根据任一前述权利要求的设备，叠加的转向角度偏转布置为在定位装置（40）和/或动力转向装置（50）不操作时被阻断。
5.根据权利要求4的设备，叠加的转向角度偏转的传递布置有自抑制动作。
6.根据权利要求4的设备，叠加的转向角度偏转的传递布置为在动力转向装置（50）故障的情况下由锁定设备（44）阻断。
7.根据权利要求1的设备，转向轮传动机构（10）包括具有输入太阳轮（a）、输出太阳轮（c）以及布置为在太阳轮之间的公共轴上主动啮合的一对行星轮（b、d）的双行星齿轮。
8.一种用于卡车的转向机构，其包括根据任一前述权利要求的设备。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20160601

C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned