CN104527779B - 通用泵芯扭矩叠加组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通用泵芯扭矩叠加组件。在本发明的一个方面中，提供了一种动力转向助力系统。所述系统包括壳体、致动器组件、旋转阀组件、轴承组件、差动压力变换器和联接器。所述联接器包括第一端部和自由的第二端部，所述自由的第二端部从所述壳体延伸，并且被构造成联接至转向齿轮系统的部件。

Description

通用泵芯扭矩叠加组件
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2013年8月15日提交的美国临时专利申请No.61/866,111的优先权，其通过引用整体并入本文。
技术领域
以下描述涉及交通工具转向系统，并且更特别地涉及用于连接至液压转向齿轮的通用转向助力系统。
背景技术
在一些交通工具中，动力转向系统被设计成提供液压助力，以允许驾驶员完成交通工具的转弯。例如，驾驶员通过旋转地连接至第一轴的转向盘施加转向输入。第一轴旋转地联接至第二轴，其进而连接至转向机构。第一轴和第二轴通过顺从性构件被传递扭矩地联接在一起，所述顺从性构件比如为扭力杆，其允许第一轴相对于第二轴旋转。
一些已知的液压转向系统使用循环球风格的转向齿轮或齿轮磁条风格的转向齿轮，其中的每个可能不具有执行以下功能的能力：比如驻车辅助、车道保持、侧偏和拉力补偿、驾驶提醒、主动返回到中心、主动减阻、或稳定性控制辅助。通常，为了提供这类附加性能特征，需要比如液压可变努力转向系统等系统。然而，加工全新的转向齿轮来与转向系统接合是昂贵的且耗时的。
相应地，希望提供一种通用的转向系统，其可适应于多种现有转向齿轮系统。
发明内容
在本发明的一个方面中，提供了一种动力转向助力系统。所述系统包括壳体、致动器组件、旋转阀组件、轴承组件、差动压力变换器和联接器。所述联接器包括第一端部和自由的第二端部，所述自由的第二端部从所述壳体延伸，并且被构造成联接至转向齿轮系统的部件。
在本发明的另一方面，提供了一种用于向交通工具提供转向助力的套件。所述套件被构造成联接至交通工具转向齿轮系统，并包括壳体、致动器组件、旋转阀组件、轴承组件、差动压力变换器和联接器。所述联接器包括第一端部和自由的第二端部，所述自由的第二端部从所述壳体延伸，并且被构造成联接至转向齿轮系统的部件。
结合附图从以下描述中，这些以及其它优点和特征将变得更加清楚明了。
附图说明
被看作本发明的主题在说明书结束时的权利要求书中被具体指出并被清楚地要求。结合附图从以下详细描述中本发明的前述以及其它特征和优点将变得清楚明了，附图中：
图1是一示例性转向助力泵芯系统的侧视图；
图2是图1中示出的系统的仰视图；
图3是图1中示出的系统的截面图；并且
图4是图1-3中示出的系统的示例性联接器的截面图。
具体实施方式
本文描述了用于动力转向系统的扭矩叠加组件的系统和方法。许多转向系统不能执行诸如驻车辅助和稳定性控制辅助等功能。然而，本文描述的扭矩叠加组件通过提供用以独立于驾驶员输入施加扭矩的磁性致动器来允许这类功能。扭矩叠加组件包括多功能(例如，通用)联接器，其可连接至任何风格的液压转向齿轮(或机构)。因此，扭矩叠加组件在本质上是模块化的，并且可普遍地用于与许多类型的转向齿轮组件。
现在参考附图，其中将参考特定实施例来描述本发明，而不是限制本发明，用于交通工具的模块化液压助力动力转向泵芯(cartridge)系统10的示例性实施例在图1-3中示出。系统10通常包括阀壳体12和关联的盖14，其通常容纳磁性致动器组件20、液压旋转阀组件22、轴承组件24、差动压力变送器或变换器26、和通用联接器28。
在示例性实施例中，系统10包括由轴承40可旋转地支承的输入轴38。输入轴38包括用以接收扭力杆44的孔42、第一端部46和第二端部48。扭力杆的第一端部46联接至用于以常规方式旋转的交通工具的转向盘(未示出)，并且第二端部48联接至联接器28，其被构造成联接至现有的转向齿轮(未示出)，如本文更详细地描述的。输入轴38对联接器28的取向例如由驱动销(未示出)控制，所述驱动销压入联接器28中，并与形成在致动器组件20中的相应驱动插槽(未示出)配合。
磁性致动器组件20包括联接至轴38的永久磁体环50和用以产生磁通的线圈52。磁通使环50旋转并在轴38上产生扭矩，其改变扭力杆44的有效对中扭矩，以改变转向助力(即，转向助力增压压力)的水平，其被实现用于在交通工具的转向盘处施加的给定手动转向输入。
在示例性实施例中，液压旋转阀组件22被构造成向交通工具的转向操作提供液压助力。液压旋转阀组件22包括端口54、56和58以及密封件60。
在示例性实施例中，轴承组件24包括用于保持轴承的螺母62、一个或多个滚子64、用于联接至转向齿轮的扳手螺母66、隔板68和用以分隔轴承72和74(例如，推力轴承)的间隔物70。轴承组件24被构造成支持通用联接器28的旋转运动。轴承72、74和螺母62沿轴向方向预加载通用联接器28(即，通用联接器28沿轴向被加载)。然而，轴承组件24有助于径向浮动，以适应通用联接器28与转向齿轮之间的错位。需要注意的是，轴承组件24不被定尺寸为应对转向齿轮的推力载荷，比如道路事件(例如，静态转向或凹坑碰撞)。轴承组件24只需定尺寸为应对组装期间的作用力和组件自身内的液压流体，其与交通工具转向齿轮上的作用力相比是极小的。
在示例性实施例中，差动压力变换器26在液压旋转阀组件22附近联接至壳体12。差动压力变换器26将压力转换为电信号。一种示例类型的压力变换器是基于应变计的变换器，其中通过应变计或结合到压力变换器的膜片中的计量仪的物理变形来实现压力向电信号的转换。膜片可以帮助防止传感器元件比如应变计免受正被测量的流体的影响。应变计是一种电阻元件，其电阻随置于其上的应变量而改变。施加至变换器的压力可以造成膜片的挠曲，其向计量仪引入应变，所述计量仪产生与压力成正比的电阻变化。
参考图3和4，在示例性实施例中，联接器28包括联接至扭力杆44和/或轴38的第一端部76，以及伸出壳体12的自由的第二端部78。联接器28被构造成向交通工具的转向齿轮通用施加特定联接。例如，联接器28可以包括蜗杆、小齿轮或花键，用于可操作地联接至转向齿轮(例如，循环球风格的转向齿轮、齿条和小齿轮风格的转向齿轮等)。此外，联接器28可以被设计成与转向齿轮压力配合，或者被钻入或销接于转向齿轮。然而，联接器28可以包括任何类型的联接，其允许系统10如本文所描述那样发挥功能。需要注意的是，联接器28被可变地设计成可操作地联接至现有转向齿轮(未示出)，以便交通工具可装配或改装有系统10，以向转向齿轮提供附加的特征。这样，制造商不必加工新的转向齿轮来适配提供这类功能的现有转向系统。附加的特征可以包括例如驻车辅助、车道保持、侧偏和拉力补偿、驾驶员提醒、主动返回到中心、主动减阻、稳定性控制辅助、或希望增加至交通工具的任何其它特征。在一个示例中，系统10被提供为构造成可操作地联接至交通工具的现有转向盘和转向齿轮的套件(kit)。
本文描述的液压助力动力转向泵芯系统使用螺栓紧固风格的阀壳体，具有磁性致动器组件、液压旋转阀组件、推力轴承组件和差动压力变换器。泵芯系统可以包括Magnasteer扭矩叠加，其使用磁性致动器独立于驾驶员输入向液压阀施加扭矩。泵芯系统是模块化组件，其使用通用联接器，其被设计或修改为连接至任何风格的液压转向齿轮。其包括齿条和小齿轮以及一体化的齿轮，并且在不用向转向系统增加损害转向感觉、增加惯性或增加摩擦的附加部件的情况下实现之。通用联接器可为特定于应用的，以包括蜗杆、小齿轮、花键、压入配合，或被钻入和销接以连接转向齿轮。泵芯系统允许交通工具级的制造商和液压转向齿轮制造商使附加技术(例如，Magnasteer扭矩叠加技术)适于交通工具，而不用替换整个液压系统。此外，因为泵芯系统被提供为独立于转向齿轮的系统，所以各自可以被独立地维修或替换，从而节省时间和金钱。
虽然只关联于有限数量的实施例详细描述了本发明，但是应该容易明白的是本发明并不局限于所公开的这些实施例。相反，本发明可以被改进以包含未在前面描述的任何数量的变型、变更、代替方案或者等同配置，但是它们应该与本发明的精神和范围相称。此外，虽然已经描述了本发明的多个实施例，但是应该明白的是本发明的方案可以只包括所描述实施例的一部分。因此，本发明不应看作被前面的描述所限制。

Claims (11)

1.一种动力转向助力系统，包括：
壳体；
致动器组件；
旋转阀组件；
轴承组件；
差动压力变换器；和
联接器，其包括第一端部和自由的第二端部，所述自由的第二端部从所述壳体延伸，并且被构造成联接至转向齿轮系统的部件，
所述轴承组件设置在所述壳体中，并包括被构造成可旋转地支承所述联接器的第一轴承和第二轴承以及联接至所述壳体的螺母，从而有助于所述联接器的径向浮动和轴向预加载。
2.如权利要求1所述的动力转向助力系统，其中，所述致动器组件是磁性致动器组件。
3.如权利要求1所述的动力转向助力系统，其中，所述旋转阀组件是液压旋转阀组件。
4.如权利要求1所述的动力转向助力系统，进一步包括：
输入轴，其至少部分地设置在所述壳体内，所述输入轴具有孔、被构造成联接至交通工具转向盘的第一端部、和被构造成联接至所述联接器的第一端部的第二端部；和
扭力杆，其设置在所述输入轴的孔内。
5.如权利要求4所述的动力转向助力系统，其中，所述扭力杆包括第一端部和第二端部，其中所述扭力杆的第一端部延伸到形成于所述联接器的第一端部中的孔中。
6.如权利要求1所述的动力转向助力系统，其中，所述动力转向助力系统是模块化的泵芯。
7.一种用于向交通工具提供转向助力的套件，所述套件被构造成联接至交通工具转向齿轮系统，所述套件包括：
壳体；
致动器组件；
旋转阀组件；
轴承组件；
差动压力变换器；和
联接器，其包括第一端部和自由的第二端部，所述自由的第二端部从所述壳体延伸，并且被构造成联接至转向齿轮系统的部件，
所述轴承组件设置在所述壳体中，并包括被构造成可旋转地支承所述联接器的第一轴承和第二轴承以及联接至所述壳体的螺母，从而有助于所述联接器的径向浮动和轴向预加载。
8.如权利要求7所述的套件，其中，所述致动器组件是磁性致动器组件。
9.如权利要求7所述的套件，其中，所述旋转阀组件是液压旋转阀组件。
10.如权利要求7所述的套件，进一步包括：
输入轴，其至少部分地设置在所述壳体内，所述输入轴具有孔、被构造成联接至交通工具转向盘的第一端部、和被构造成联接至所述联接器的第一端部的第二端部；和
扭力杆，其设置在所述输入轴的孔内。
11.如权利要求10所述的套件，其中，所述扭力杆包括第一端部和第二端部，其中所述扭力杆的第一端部延伸到形成于所述联接器的第一端部中的孔中。
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