CN104159714A - 车辆转向系统传动装置 - Google Patents

Abstract

一种车辆转向系统传动装置包括：壳体；输入轴，该输入轴与壳体进行轴颈连接；电马达，该电马达与壳体连接，并与输入轴相联；输出轴，该输出轴与壳体进行轴颈连接，输入轴和输出轴通过第一对链轮而相联，该第一对链轮有在它们之间链接的第一皮带，并有第一比率，第一皮带和第一对链轮包括螺旋齿结构，输入轴和输出轴通过第二对链轮而相联，该第二对链轮有在它们之间链接的第二皮带，并有第二比率，输入轴和输出轴还通过第三对链轮而相联，该第三对链轮有在它们之间链接的第三皮带，并有第三比率。

Description

车辆转向系统传动装置

技术领域

本发明涉及一种车辆转向系统传动装置，更特别是涉及一种包括输入轴和输出轴的车辆转向系统传动装置，该输入轴和输出轴通过具有一定比率的第一对链轮、具有一定比率的第二对链轮和具有一定比率的第三对链轮来联接。

背景技术

电动力辅助转向系统(EPAS)自从二十世纪六十年代以来就存在。通常，液压动力辅助转向在市场上占支配地位。液压系统在液压泵进行泵送时(但不需要动力辅助)具有较高的寄生能量损失。试图消除这种寄生损失的早期努力包括将电马达装配在泵上，并只在需要时驱动该泵。

电液压辅助动力转向系统使用电马达来驱动液压泵，以便供给液压动力转向系统。这些系统是行业的中间阶段，它们的使用同样将随着越来越多地使用EPAS而消退。EPAS系统能够实现降低噪音、降低能量使用、主动安全特性和可调节性，以便满足驱动条件。不过，这些系统的使用仍然有限，直到最近C.A.F.E.的要求变得越来越难满足。这驱使汽车制造越来越转向EPAS系统，以便努力提高车辆的燃料经济性。EPAS系统消除了通常在液压辅助动力转向系统中看到的寄生损失。系统制造商(例如Nexteer)要求提高6％的燃料经济性。

例如，减慢EPAS系统的实施的一个难题是满足12伏电马达的动力需求。最近已经发展了成功解决该问题的系统。而且，所有的EPAS系统需要控制模块，以便检测驾驶员输入并控制电马达以提供合适的辅助。控制模块测量驾驶员的输入力矩，并使用它来确定所需的辅助量。能够根据驱动条件来调节辅助，以便满足驾驶员的需求。系统甚至能够有可用于驾驶员的可调节“感觉”。

尽管汽车EPAS的主要驱动力是提高燃料经济性，但是EPAS还有附加优点。即使在车辆的发动机不运行时系统也能够获得转向辅助。它还能够利用目前可获得的自动平行泊车系统。

主要有两种类型的EPAS系统：柱辅助和齿条辅助。齿条辅助EPAS系统有电马达，该电马达与转向齿条连接。电马达通常通过驱动丝杠机构来辅助齿条运动。柱辅助EPAS系统具有与转向柱连接的电马达。电马达通常通过蜗齿轮类型的结构来辅助柱轴的运动。这些类型的系统的一个优点是电马达能够布置在车厢内，从而释放在引擎罩下面的可用空间。这也使得任何敏感的电部件保持在引擎罩下面的苛刻环境之外。

蜗轮驱动柱辅助系统通常用于小汽车中，其中，辅助动力需求低于在大型和重型车辆中所需。这些系统受到方向盘的速度和蜗轮驱动的比率的限制。方向盘在它的最快速度下以大约60rpm相对较慢地旋转。通过方向盘的60rpm速度和15:1的蜗轮传动比，电马达的最大速度将只有900rpm。蜗轮传动被限制为低于20:1的比率，因为高于该比率将不能反向驱动。

转向系统必须能够在没有动力的情况下操作。这需要蜗轮驱动器能够在齿轮驱动蜗轮(反向驱动)的情况下操作。低马达速度和有限的蜗轮驱动比率导致需要高力矩马达。即使有高力矩马达，这些类型的系统也不能成功地用于重型车辆上。小型车辆较轻，需要更小的转向力，因此能够使用这些系统。蜗轮驱动柱辅助EPAS系统是最低成本的系统，因此使得它们适合更小和更便宜的车辆。

具有蜗轮驱动辅助的普通转向系统的效率有限。EPAS系统必须设计成在不能获得动力时操作。由于蜗轮驱动的、倾向于在比率超过大于20:1时在反向驱动过程中锁定的性质，蜗轮驱动EPAS系统的效率不会大于大约85％，在反向驱动状态中更接近65％。

目前，通常可获得的柱辅助EPAS系统还没有使用除了蜗轮驱动之外的任何装置来方便该辅助。这些柱系统不能对于大型和重型车辆提供足够的辅助。

本领域的代表是美国专利No.7887446，该美国专利No.7887446公开了一种螺旋齿皮带传动装置。齿隙“D”在螺旋齿皮带传动装置中选择地放大，该螺旋齿皮带传动装置通过在螺旋齿皮带和螺旋齿带轮之间的啮合来传递驱动力，也就是，齿的螺旋角度“θ”设置在-0.2≤1-W×θ/Pt≤0.75的范围内，其中，“Pt”是齿节距，“θ”是齿螺旋角度，W是皮带的宽度。在螺旋齿皮带和螺旋齿带轮之间的齿隙“D”设置在齿节距“Pt”的1.6％-3％。

还需要一种包括输入轴和输出轴的车辆转向系统传动装置，该输入轴和输出轴通过具有一定比率的第一对链轮、具有一定比率的第二对链轮和具有一定比率的第三对链轮来联接。本发明满足这种需要。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种包括输入轴和输出轴的车辆转向系统传动装置，该输入轴和输出轴通过具有一定比率的第一对链轮、具有一定比率的第二对链轮和具有一定比率的第三对链轮来联接。

本发明的其它方面将由下面对本发明的说明和附图来指出，或者显然由它们可知。

本发明包括一种车辆转向系统传动装置，该车辆转向系统传动装置包括：壳体；输入轴，该输入轴与壳体进行轴颈连接；电马达，该电马达与壳体连接，并与输入轴相联；输出轴，该输出轴与壳体进行轴颈连接，输入轴和输出轴通过第一对链轮而相联，该第一对链轮有在它们之间链接的第一皮带，并有第一比率，第一皮带和第一对链轮包括螺旋齿结构，输入轴和输出轴通过第二对链轮而相联，该第二对链轮有在它们之间链接的第二皮带，并有第二比率，输入轴和输出轴还通过第三对链轮而相联，该第三对链轮有在它们之间链接的第三皮带，并有第三比率。

附图说明

包含在说明书中并形成说明书的一部分的附图示意表示了本发明的优选实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明的传动装置的横剖图。

图2是本发明的传动装置的透视图。

图3是本发明的传动装置的分解图。

图4是作为减速器的传动装置的效率的曲线图。

图5是作为倍速器的传动装置的效率的曲线图。

图6是现有技术的电动力辅助齿条系统的透视图。

图7是图6的详图。

图8是转向系统的示意图。

图9示意表示了安装在螺旋齿带轮上的环形螺旋齿皮带的结构(从皮带的后侧观察)。

图10是表示在螺旋齿带轮的齿轨迹和与它接合的螺旋齿皮带的齿轨迹之间的关系的示意放大图。

图11表示了皮带和带轮的一半齿型面。

图12表示了用于环形皮带上的螺旋齿的角度。

图13表示了螺旋齿皮带。

图14表示了一种形式的可压缩齿型面。

图15是皮带结构的详细视图。

图16是在转向系统中的本发明传动装置的透视图。

图17A是可选实施例的分解图。

图17B和17C是图17A的详细视图。

图18是可选实施例的剖视图。

图19A是偏心轴3000的透视图。

图19B是偏心轴3000的剖视图。

图20是可选实施例的外部透视图。

图21是可选实施例的剖视图。

具体实施方式

图1是本发明传动装置的剖视图。本发明传动装置1000包括壳体100。输入轴200容纳于该壳体中。输入轴与电马达201联接。电马达是本领域中已知的12V DC马达。电马达在马达安装件101处附接在壳体上。

输入轴200通过第一轴承201和第二轴承202而与壳体进行轴颈连接。

链轮206压配合装配在轴200上。链轮206包括有齿表面207，用于与有齿皮带400接合。

中间链轮203通过轴承208和滚针轴承205而与轴200进行轴颈连接。链轮203在轴200上自由旋转。中间链轮203与链轮204连接，换句话说，它们是单个单元。中间链轮203包括有齿表面209，链轮204包括有齿表面210，它们各自用于与有齿皮带接合。有齿表面209的直径大于有齿表面210的直径。链轮206的直径小于链轮204的直径。当然，可以有任意的直径组合，以便获得合适的比率。

输出轴300通过第一轴承301和第二轴承302而与壳体进行轴颈连接。

链轮306通过轴承308和滚针轴承305而与输出轴300进行轴颈连接。链轮306包括有齿表面307，用于与有齿皮带接合。链轮306与链轮309连接，该链轮309也包括用于与有齿皮带接合的表面。链轮306的直径大于链轮309的直径。链轮306的直径小于链轮303的直径。当然，可以有任意的直径组合，以便获得用于各对链轮的合适比率。

链轮303压配合装配在轴300上。链轮303包括有齿表面310，用于与有齿皮带接合。

有齿皮带400链接在第一对链轮(即链轮206和306)之间。在链轮306和206之间的比率为3.4:1。有齿皮带400包括螺旋皮带，该螺旋皮带将在本说明书的其它部分中更充分介绍。

有齿皮带500链接在第二对链轮(即链轮203和链轮309)之间。在链轮203和309之间的比率为3.0:1。有齿皮带600链接在第三对链轮(即链轮204和链轮303)之间。在链轮303和204之间的比率为3.0:1。有齿皮带500和有齿皮带600并不像有齿皮带400那样包括螺旋皮带。

在本说明书中给出的尺寸只是示例，并不是为了限制本发明的传动装置的范围。

螺旋皮带

下面介绍螺旋皮带400和螺旋链轮206、306。图9示意表示了安装在螺旋齿带轮上的环形螺旋齿皮带的结构，该图为从皮带的后侧观察。如图中所示，使得螺旋齿皮带400环绕一对螺旋齿带轮206和306，该对螺旋齿带轮206和306可环绕相应轴线“L1”和“L2”旋转。例如，螺旋齿带轮306是驱动带轮，螺旋齿带轮306的旋转动力通过螺旋齿皮带400而传递给从动带轮206。在图9中，由实线表示的螺旋齿皮带400表示刚刚在皮带安装之后螺旋齿皮带的结构。另一方面，由参考标号400'表示的虚线表示了在皮带驱动传动装置被驱动后该螺旋齿皮带400的位置。

刚刚在螺旋齿皮带400安装至螺旋齿带轮206和306上之后(在皮带驱动传动装置被驱动之前)，螺旋齿皮带400的齿轨迹与螺旋齿带轮206和306的齿轨迹重合，因此螺旋齿皮带400的纵向方向基本垂直于螺旋齿带轮206和306的旋转轴线“L1”和“L2”。不过，当螺旋齿带轮306或驱动带轮被驱动时，在螺旋齿皮带400上承受负载，螺旋齿皮带400沿带轮的齿轨迹滑动，因此产生推动。即，当皮带驱动传动装置被驱动时，螺旋齿皮带400沿旋转轴线“L1”沿“A”方向在螺旋齿带轮206上滑移，并沿旋转轴线“L2”沿“B”方向(该“B”方向与“A”方向相反)在螺旋齿带轮306上滑移，如图9中所示。因此，由实线表示的螺旋齿皮带400运动至由虚线表示的位置10'。当皮带驱动传动装置在较大负载或高速旋转下操作时，这种推动很显著。

图10是表示在皮带驱动传动装置的操作开始之后或者在发生推动之后在螺旋齿带轮306的齿轨迹和与其接合的螺旋齿皮带400的齿轨迹之间的关系的示意放大图。如图中所示，螺旋齿皮带400的齿轨迹411相对螺旋齿带轮306的齿轨迹31倾斜一定角度量，其中皮带已经通过滑移而倾斜，从而使齿轨迹411滑出齿轨迹31。当在螺旋齿皮带400的齿轨迹和螺旋齿带轮306的齿轨迹之间引入间隙时，在带轮和皮带之间产生不充分的接触。例如，带轮的凸肩(连接工作侧面和齿顶柱体的部分)接触皮带的匹配侧面等。这样的不充分接合产生噪音和振动。应当知道，由图9可见，在螺旋齿带轮206上引起相同的现象。

为了解决这种问题，在本发明的第一实施例中，选择地扩大在皮带和带轮之间的齿隙，以便防止在带轮齿和皮带齿之间的不充分接触，并降低噪音和振动。下面将参考图11解释在该实施例中齿隙的定义。

图11表示了皮带和带轮的一半齿型面。实线曲线“P1”说明带轮的齿型面，虚线曲线“P2”说明皮带的齿型面。直线“B”(点划线)是在皮带的齿槽底面上的基线，因此齿高度“H”由从基线B至皮带齿的顶端的高度来确定。而且，也由点划线表示的圆弧“C”是这样的圆弧，它经过离基线“B”的距离是齿高度“H”的一半距离(1/2H)的点，且它的中心与带轮的中心重合。即，圆弧“C”的直径等于从带轮的外径减去齿高度“H”的值。在皮带和带轮之间的齿隙由在沿圆弧“C”的位置处在带轮齿和皮带齿之间的距离“D”来确定(在曲线“P1”和圆弧“C”的交点以及曲线“P2”和圆弧“C”的交点之间的距离)。

下面将参考图12解释用于第一实施例的环形皮带上的螺旋齿角度。图12是螺旋齿皮带400的示意展开图的一部分，它用于第一实施例。螺旋齿皮带400的齿轨迹由斜实线表示，该斜实线沿皮带的横向方向布置。因此，皮带齿的节距由“Pt”表示，宽度由“W”表示。而且，当在沿皮带横向方向的线(或者垂直于皮带纵向方向的线)和齿轨迹之间的角度(齿螺旋角度)表示为“θ”时，在第一齿接合结束和相邻的第二齿接合开始之间的间距“d”将利用节距“Pt”、皮带宽度“W”和齿螺旋角度“θ”而表示为d＝Pt-W×θ。在第一实施例中，齿螺旋角度“θ”设置为满足：

-0.2≤d/Pt＝1-W×θ/Pt≤0.75

在普通的螺旋齿皮带传动装置中，尽管齿隙“D”相对于齿节距“Pt”设置为大约1.5％，但是第一实施例的螺旋齿皮带传动装置的齿隙“D”设置在齿节距“Pt”的1.6％至3％(D/Pt×100)的范围内。

即，在第一实施例的螺旋齿皮带传动装置中，通过设置较宽的齿隙“D”(宽齿隙)，例如齿节距“Pt”的1.6％至3％，即使当在操作过程中较大负载置于皮带上时在该皮带上引起推动，也防止在带轮和皮带的齿之间的不充分接触。而且，对于满足-0.2≤d/Pt≤0.75的齿螺旋角度“θ”，这特别有效。即，在较宽范围的齿螺旋角度“θ”中(即使对于较小角度，该较小角度对于可压缩齿型面并不很有效)都能够降低噪音和振动。如上所述，根据第一实施例，对于在较大负载或高速旋转下驱动的螺旋齿皮带传动装置，也有效降低噪音和振动。

下面将参考图13和图14介绍本发明第二实施例的皮带驱动传动装置。图13是用于第二实施例的螺旋齿皮带400的示意展开图的一部分。螺旋齿皮带400的齿轨迹由沿皮带的横向方向的斜实线来表示。而且，图14表示了用于第二实施例中的一种形式的可压缩齿型面。

在第二实施例的皮带驱动传动装置的皮带中，齿螺旋角度“θ”设置在d/Pt＝1-Wtanθ/Pt≤0。即，如图13中所示，“d”值为“0”或负数，因此在第一齿接合结束之前(或者在该接合结束的同时)相邻的第二齿开始接合。

在图14中，由实线表示的曲线“P3”表示第二实施例的螺旋齿带轮206和306的齿型面，由虚线表示的曲线“P4”表示第二实施例的螺旋齿皮带400的齿型面。而且，点划线“B”表示当安装皮带时该皮带的基线。槽深度“Dp”(从基线“B”至带轮的齿根柱体的深度)比皮带的齿高度“H”小“h”。因此，当使得螺旋齿皮带400环绕螺旋齿带轮206和306并给出拉伸时，皮带齿压靠在带轮的齿根柱体上并被压缩。因此，各皮带齿与带轮槽的定位精度提高，从而降低在皮带齿和带轮齿之间的累积误差，并防止在皮带齿和带轮齿之间的不充分接触。应当知道，在第二实施例中，螺旋齿皮带的可压缩性(h/H×100)设置在1.5％至5％。

如上所述，根据第二实施例，通过防止在皮带齿和带轮齿之间的不充分接触，噪音和振动由于螺旋齿皮带传动装置而有效降低，其中，齿螺旋角度“θ”在d/Pt＝1-Wθ/Pt≤0的范围内，且装置在较大负载或在高速旋转下被驱动。应当知道，第二实施例的螺旋齿皮带传动装置在谐振频率的跨度周围特别有效。

转向比是前轮每运动一度的方向盘运动度数的比率。20:1的转向比需要使得方向盘运动20度来使得前轮运动一度。大部分的动力转向系统有在12:1和24:1之间某处的比率。12:1的比率用于跑车。大型货车可以有接近24:1的比率。

本发明的系统包括布置在两个公共轴(即输入和输出轴)上的一系列皮带。本发明的系统提供了从电马达至输出轴300的、30.6:1的力矩放大比率。这通过3.4:1、3:1和3:1的三级来完成。

最接近电马达201的初始级设置成3.4:1的比率。第一级链轮206和306利用螺旋链轮和螺旋皮带来减小在该高速皮带上的噪音。随后的两级链轮利用5mm节距的有齿皮带。链轮齿的组合选择为使得两种节距设计能够保持相同的中心距离。

图6是现有技术的电动力辅助齿条系统的透视图。系统通常包括转向柱(S)和齿条(R)。方向盘与转向柱连接，驾驶员的输入由该转向柱接收，以便使得车辆转向。在本领域中，齿条也称为“齿条和小齿轮”转向系统。

齿条和小齿轮通常由齿条在小齿轮每转一圈时的行程英寸数来确定。恰好需要的齿条比率取决于转向的几何形状。24:1和12:1的转向比可以分别有1.57:1和2.62:1的齿条比率。齿条和小齿轮的比率能够在齿条上变化。这通过沿齿条改变该齿条的齿的型面来实现。这改变了与小齿轮的接触半径。接触半径的改变使得小齿轮每转一圈的齿条行程量变化。这种比率变化被限制为横过齿条最大为15％。

图7是图6的详细视图。现有技术的电动力辅助转向系统包括由电马达(M)驱动的皮带(B)。皮带链接在两个链轮(S1)和(S2)之间，并驱动蜗轮齿条(WG)。当驾驶员转动方向盘时，控制模块(未示出)接收信号，该控制模块再因此使得马达(M)通电，以便驱动皮带。当皮带旋转时，链轮(S2)轴向驱动蜗齿轮齿条，以便使得车轮转向。

当车辆不运动时，用于使得车辆的前轮转向所需的动力最大。更重的车辆也需要更大动力来转向。下面是计算使得停止的车辆的前轮转向所需的动力的实例。

需要说明当用于转向系统时的几何术语。最小有效半径臂长度(A)是从转动中心(B)至拉杆(C)的最短有效距离。通常这在轮充分转动时获取。中心销偏离(D)是从轮(E)的中心线至转动中心(B)的距离。轮胎宽度(F)是在轮胎和道路表面之间的接触部分的宽度。

为了示例说明本发明，给出以下信息：

在前轴上的车辆重量       900Kg  GS

轮胎宽度                 200mm  B

摩擦系数；轮胎与道路     0.8    μ

用于转向的最小有效半径臂 0.1m   r

中心销偏离               100mm  e

用于使得轮转向所需的力矩M能够使用以下公式来计算：

$M=0.05*\mathrm{Gs}*\frac{1}{(1+\frac{e}{B})}*\frac{B}{200}*\frac{\mathrm{\μ}}{0.7}$

M＝336Nm

当人们假定轮的总角度位移是85度，且它花费2秒来使得方向盘从锁定转至锁定时，所需的功率能够计算如下：

轮角度位移           85度

从锁定转至锁定的时间 2秒

然后，在转动过程中轮的角速度为：

$\mathrm{\ω}=\frac{\mathrm{angular\; displacement}\left(\mathrm{rev}\right)}{\mathrm{time}(\sec .)}*60\left(\frac{\sec .}{\min }\right)$

$\mathrm{\ω}=\frac{\left(\frac{85}{360}\right)}{2}*60$

ω＝7.08rpm

在没有任何系统损失的情况下所需的功率为：

$P=T*\mathrm{\ω}*\left(\frac{2\mathrm{\π}}{60}\right)$

$P=336*7.08*\left(\frac{2\mathrm{\π}}{60}\right)$

P＝249watt

当假定车辆转向系统的效率为70％，系统的效率为80％，且蜗齿轮的效率为80％时，所需的功率为：

$P=\frac{P}{e}$

$P=\frac{249}{(0.7*0.8*0.8)}$

P＝556watt

另一方面，本发明系统使用三级皮带。图4是作为减速器的传动装置的效率的曲线图。图5是作为倍速器的传动装置的效率的曲线图。当使用这些信息作为代替信息来用于确定所述系统的效率时，预计本发明系统将有一直高于95％的效率。

操作、电马达辅助模式

在操作中，驾驶员将转动与轴300连接的车辆方向盘。普通的车辆系统将包括控制模块，以便检测驾驶员的输入，并控制电马达201，以便通过传动装置1000来提供合适的辅助。例如，控制模块测量驾驶员输入的力矩，并利用它来确定由电马达201所需的辅助量。能够根据驱动条件来调节辅助，以便满足驾驶员的需求。

当由控制模块或ECU要求了辅助时，通电的电马达将向轴200施加力矩，这又向链轮206提供力矩。在操作过程中，输入轴200可以以高达1800RPM的速度旋转。这导致输出轴的转速为大约60RPM(通过30.6:1的传动装置来减速而给出)，这表示了普通的上限。使用螺旋皮带400和螺旋链轮206、306使得皮带的相对高速操作明显地安静。直的有齿皮带(例如皮带500和600)能够在操作和高速时产生噪音或呜呜声。螺旋齿设计能够在操作过程中使得皮带的齿和链轮槽之间更逐渐地啮合。

对于皮带500和皮带600，轴速度并不是较大问题，因为它们操作的最大速度为1800/3.4＝529RPM(皮带400)和529/3.0＝176RPM(皮带500)和176/3.0＝58RPM(皮带600)。

有齿皮带400将力从链轮206传送至链轮306，该链轮306再向链轮309施加力矩。链轮309通过皮带500来驱动链轮203。链轮204通过皮带600来驱动链轮303。

因此，在辅助模式中，力矩流是从电马达201至轴200至链轮206至皮带400至链轮306至链轮309至皮带500至链轮203至链轮204至皮带600至链轮303至轴300。

操作、无辅助模式

当控制模块不需要电辅助时，驾驶员的输入将向轴300施加力矩。尽管轴300旋转，但是因为电马达201并不通电，因此它将自由地旋转，且系统将进行操作，就像没有电马达一样。

图2是本发明传动装置的透视图。电马达201安装在壳体100上。壳体100包围链轮和皮带，以便保护它们防止碎屑。

图3是本发明传动装置的分解图。本发明系统相当紧凑。三级皮带容纳于单个壳体100中。壳体足够紧凑，以便允许安装在车辆转向系统中。根据力矩需要，各皮带的宽度也可以增大或减小。

本发明系统完全可缩放。根据小汽车系统转向力的计算，蜗轮驱动系统提供使得停止的车辆转向所需的力矩的大约80％。现有的蜗轮系统提供大约30Nm的辅助。本发明系统设计成对于重型货车类型的车辆提供辅助，因此需要70Nm的辅助。为了提供与现有蜗轮驱动系统相同水平的力矩辅助，皮带宽度可以变窄，以便优化它们的设计宽度，且由于本发明传动装置的30.6:1比率的附加机械优点，马达的力矩需求可以降低。预计本发明的传动装置可以提供高达大约150Nm的辅助。

皮带还能够制成为更宽，以便提供用于例如重型卡车和公共汽车的用途的更大辅助。估计大型货车需要大约90Nm来使得停止的车辆上的轮转动，这意味着需要大约70Nm的辅助。

图15是皮带装置的详细视图。有齿皮带400链接在第一对链轮(即链轮206和链轮306)之间。有齿皮带500链接在第二对链轮(即链轮203和链轮309)之间。有齿皮带600链接在第三对链轮(即链轮204和链轮303)之间。

图16是在转向系统中的本发明传动装置的透视图。转向柱(S)与轴300的一端连接。轴300的另一端与转向齿条(R)的输入部分连接。转向齿条(R)在本领域中已知，并通常包含在称为“齿条和小齿轮”转向系统的系统中。转向柱(S)通常与方向盘连接，驾驶员通过该方向盘来转向车辆。

图17是可选实施例的分解图。在该可选实施例中，本发明装置设置成使得驱动链轮在公共中心上，但是各链轮安装轴线可调节，以便合适地拉伸各皮带。这通过使得各链轮安装在有偏离或偏心直径的轴上而实现。合适的皮带拉伸很重要，以便防止松脱(ratcheting)(齿滑移)并以其它方式使得皮带的工作寿命最长。

特别是，第一偏心轴2000和第二偏心轴3000各自设置成使得轴安装直径在公共轴线上，具有中间链轮安装直径，该中间链轮安装直径有第二轴线，该第二轴线与轴安装轴线偏离但平行。第二偏心轴3000设置成使得孔3001在与轴303同轴的公共轴线上。该孔使得输出轴303能够穿过第二偏心轴3000。输出轴303与车辆的转向轴相联。

参考图17，偏心轴2000与马达201相联。偏心轴2000通过轴承202而与壳体100进行轴颈连接。链轮203通过轴承208和轴承250而与偏心轴2000进行轴颈连接。

偏心轴3000包括孔3001。输出轴300接合入孔3001中。链轮306通过轴承308和滚针轴承251而与偏心轴3000轴颈连接。偏心轴3000与壳体100可滑动地接合，以使得偏心轴3000能够在皮带拉伸调节过程中旋转。

锁定盘280通过锁定盘孔284而与偏心轴3000接合。锁定盘280利用紧固件281而紧固在壳体100上。锁定盘280用作调节部件，以便可旋转地调节和固定偏心轴3000相对于壳体100的位置，以便调节皮带拉伸。

锁定盘290通过锁定盘孔294而与偏心轴2000接合。锁定盘290利用紧固件291而固定在壳体100上。锁定盘290用作调节部件，以便可旋转地调节和固定偏心轴2000相对于壳体100的位置，以便调节皮带拉伸。

各皮带的拉伸的调节通过使得各偏心轴2000、3000旋转来实现，从而独立地调节各皮带的拉伸。各轴2000、3000的位置再分别使用各锁定盘290、280来固定，以便保持拉伸。对于各皮带的合适拉伸能够通过已知方式来确定，例如频率分析或跨距偏移。皮带400将首先拉伸，随后是中间皮带500，然后是安装在马达链轮207上的皮带600。壳体100能够设有进入孔，以便允许拉伸测量。马达201安装在壳体100上，以使得它能够运动，从而调节链轮207的中心距离，以便合适地拉伸皮带600。

固定各偏心轴的调节位置通过使用各锁定盘280、290和紧固件281、291(通常为螺栓)来实现。各锁定盘280、290设置成使得它与它的相应偏心轴一起旋转。各锁定盘有径向狭槽282、292，该径向狭槽282、292与壳体100中的螺栓安装凸台110对齐。径向狭槽282、292和螺栓安装凸台110的周向间距为这样，即，不管锁定盘的旋转位置如何，都将总是有两个螺栓孔(凸台)暴露和可以使用。

为了使轴旋转位置固定，设置皮带拉伸，然后驱动螺栓穿过在各锁定盘中的径向狭槽并进入螺栓安装凸台中。

图17B和17C是图17A的细节。

图18是可选实施例的剖视图。来自马达100的轴102与偏心轴2000对齐，但是它们并不机械连接，因此马达轴102独立于偏心轴2000地旋转。工具接合部分2005布置在轴2000的一端处，并用于与工具(未示出)接合，从而使得轴2000旋转。

各链轮203和306与它们的相应偏心轴进行轴颈连接，因此各自绕它的相应偏心轴2000、3000旋转。各偏心轴2000、3000在装置的操作过程中并不旋转。相反，各偏心轴只在安装过程中为了调节皮带拉伸而可旋转。然后，各偏心轴通过它的相应锁定盘290、280而锁定就位。

链轮207压配合装配在马达轴上。链轮303压配合装配在输出轴300上。输出轴300可在轴承套筒310中旋转。

图19A是偏心轴3000的透视图。轴安装直径3002、3003与壳体100接合。轴承308和305安装在链轮安装直径3004上。工具接合部分3005布置在轴3000的一端处，并用于与工具(未示出)接合，从而使得轴3000旋转。

图19B是偏心轴3000的剖视图。轴安装直径3002、3003绕轴线A-A定心。链轮安装直径3004绕轴线B-B定心。轴线A-A与轴线B-B偏离或偏心预定距离。

图20是可选实施例的外部透视图。锁定盘290使用紧固件291而紧固在壳体100上。各紧固件(螺栓)被驱动穿过径向狭槽292进入相应凸台110中。偏心轴2000在部分2005处与锁定盘290接合。塞299覆盖孔299A，该孔299A允许穿过壳体100接近皮带。

马达201通过紧固件1011而安装在安装件101上。各紧固件1011与安装件101中的狭槽1010接合。狭槽1010允许马达201的位置在调节和固定皮带拉伸时运动。

图21是可选实施例的剖视图。在该实施例中，有齿皮带400、有齿皮带500和有齿皮带600分别由多肋皮带4000、多肋皮带5000和多肋皮带6000来代替。在多肋皮带中，多个肋沿皮带的环形方向延伸。在链轮上的相应皮带接合表面也变化成适应该多肋皮带。

链轮303的有齿表面由多肋表面3030代替。链轮203的有齿表面由多肋表面2030代替。链轮306的有齿表面由多肋表面3060代替。链轮204的有齿表面由多肋表面2040代替。链轮309的有齿表面由多肋表面3090代替。链轮206的有齿表面由多肋表面2060代替。皮带4000与多肋表面带轮2070接合，该多肋表面带轮2070再与电马达201连接。并不对本发明装置进行其它变化。在可选实施例中，多肋表面带轮2070由有齿链轮207代替，多肋表面3060由有齿表面链轮306代替，因此传动装置包括链接在链轮306和链轮207之间的有齿皮带400、以及在多肋带轮2030和3090之间的多肋皮带5000和链接在多肋带轮2040和3030之间的多肋皮带6000。

为了适应较宽的应用范围，下面的示例皮带组合可以用于本发明的传动装置中。这些示例组合并不是为了限制可用于该传动装置的多种组合。各标号是指如本说明书中所述的皮带。

由皮带标号设置的皮带组合

使得各皮带环绕在相应有齿链轮或多肋带轮组合上，如这里所述，即，各皮带链接在所述链轮或带轮之间：

请注意，尽管偏心调节可用作图21中所示的实施例的一部分，但是在可选实施例中，轴不需要偏心调节。实际上，第一、第二和第三多肋皮带能够纵向拉伸很小量，以便允许各皮带链接在合适链轮上。能够纵向拉伸的多肋皮带称为“低模量”皮带，如本领域已知。

尽管这里已经介绍了本发明的多种形式，但是本领域技术人员显然知道，在不脱离这里所述的本发明精神和范围的情况下，可以对部件的结构和关系进行变化。

Claims (25)

1.一种车辆转向系统传动装置，包括：

壳体：

输入轴，该输入轴与壳体进行轴颈连接；

电马达，该电马达与壳体连接，并与输入轴相联；

输出轴，该输出轴与壳体进行轴颈连接，

输入轴和输出轴通过第一对链轮而相联，该第一对链轮有在它们之间链接的第一皮带，并有第一比率，第一皮带和第一对链轮包括螺旋齿结构；

输入轴和输出轴通过第二对链轮而相联，该第二对链轮有在它们之间链接的第二皮带，并有第二比率；以及

输入轴和输出轴还通过第三对链轮而相联，该第三对链轮有在它们之间链接的第三皮带，并有第三比率。

2.根据权利要求1所述的车辆转向系统传动装置，其中：第二皮带和第三皮带有齿。

3.根据权利要求1所述的车辆转向系统传动装置，其中：第一比率为3.4:1。

4.根据权利要求3所述的车辆转向系统传动装置，其中：第二比率为3:1。

5.根据权利要求3所述的车辆转向系统传动装置，其中：第三比率为3:1。

6.根据权利要求1所述的车辆转向系统传动装置，其中：电马达包括12V DC马达。

7.一种车辆转向系统，包括：

壳体：

输入轴，该输入轴与壳体进行轴颈连接；

转向柱，该转向柱与输出轴联接；

输出轴与转向齿条联接；

电马达，该电马达与壳体连接，并与输入轴相联；

输出轴，该输出轴与壳体进行轴颈连接，

输入轴和输出轴通过第一对链轮而相联，该第一对链轮有在它们之间链接的第一皮带，并有第一比率；

输入轴和输出轴通过第二对链轮而相联，该第二对链轮有在它们之间链接的第二皮带，并有第二比率；以及

输入轴和输出轴还通过第三对链轮而相联，该第三对链轮有在它们之间链接的第三皮带，并有第三比率。

8.根据权利要求7所述的车辆转向系统，其中：第一皮带和第一对链轮包括螺旋齿结构。

9.根据权利要求7所述的车辆转向系统，其中：第二皮带和第三皮带有齿。

10.根据权利要求7所述的车辆转向系统，其中：第一比率为3.4:1。

11.根据权利要求10所述的车辆转向系统，其中：第二比率为3:1。

12.根据权利要求10所述的车辆转向系统，其中：第三比率为3:1。

13.一种车辆转向系统传动装置，包括：

壳体：

输入轴，该输入轴与壳体进行轴颈连接；

电马达，该电马达与壳体连接，并与输入轴相联；

输出轴，该输出轴与壳体进行轴颈连接，

输入轴和输出轴通过第一对链轮而相联，该第一对链轮有在它们之间链接的第一皮带，并有3.4:1的比率，第一皮带和第一对链轮包括螺旋齿结构；

输入轴和输出轴通过第二对链轮而相联，该第二对链轮有在它们之间链接的第二皮带，并有3:1的比率；以及

输入轴和输出轴还通过第三对链轮而相联，该第三对链轮有在它们之间链接的第三皮带，并有3:1的比率。

14.根据权利要求13所述的车辆转向系统传动装置，其中：电马达包括12V DC马达。

15.一种车辆转向系统传动装置，包括：

壳体：

电马达，该电马达与壳体可调节地连接；

第一偏心轴，该第一偏心轴绕输出轴同轴地接合；

电马达和第一偏心轴通过第一对链轮而相联，该第一对链轮有在它们之间链接的第一皮带，并有第一比率，第一皮带和第一对链轮包括螺旋齿结构；

输出轴与壳体进行轴颈连接；

第一偏心轴和第二偏心轴通过第二对链轮而相联，该第二对链轮有在它们之间链接的第二皮带，并有第二比率，第一偏心轴安装成用于在壳体中偏心调节；以及

第二偏心轴和输出轴通过第三对链轮而相联，该第三对链轮有在它们之间链接的第三皮带，并有第三比率，第二偏心轴安装成用于在壳体中偏心调节。

16.根据权利要求15所述的车辆转向系统传动装置，还包括：

第一调节部件，该第一调节部件与第一偏心轴接合，该第一调节部件有用于接收紧固件的径向狭槽，因此第一偏心轴的位置可以相对于壳体可旋转地调节和固定；以及

第二调节部件，该第二调节部件与第二偏心轴接合，该第二调节部件有用于接收紧固件的径向狭槽，因此第二偏心轴的位置可以相对于壳体可旋转地调节和固定。

17.根据权利要求15所述的车辆转向系统传动装置，其中：第一偏心轴和第二偏心轴各自包括工具接合部分。

18.根据权利要求15所述的车辆转向系统传动装置，其中：壳体包括用于接近皮带的开口。

19.根据权利要求15所述的车辆转向系统传动装置，其中：第二皮带和第三皮带各自包括有齿皮带。

20.根据权利要求15所述的车辆转向系统传动装置，其中：电马达包括12V DC马达。

21.一种车辆转向系统传动装置，包括：

壳体：

电马达，该电马达与壳体可调节地连接；

第一轴，该第一轴绕输出轴同轴地接合；

电马达和第一轴通过第一对链轮而相联，该第一对链轮有在它们之间链接的第一皮带，并有第一比率；

输出轴与壳体进行轴颈连接；

第一轴和第二轴通过第二对链轮而相联，该第二对链轮有在它们之间链接的第二皮带，并有第二比率，第二皮带和第二对链轮包括多肋表面；以及

第二轴和输出轴通过第三对链轮而相联，该第三对链轮有在它们之间链接的第三皮带，并有第三比率，第三皮带和第三对链轮包括多肋表面。

22.根据权利要求21所述的车辆转向系统传动装置，其中：壳体包括用于接近皮带的开口。

23.根据权利要求21所述的车辆转向系统传动装置，其中：电马达包括12V DC马达。

24.根据权利要求21所述的车辆转向系统传动装置，其中：第一皮带和第一对链轮包括多肋表面。

25.根据权利要求21所述的车辆转向系统传动装置，其中：第一皮带和第一对链轮包括有齿表面。