CN105015486B - 转向锁 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转向锁，其利用可沿轴线在锁定和解锁位置之间运动的锁定螺栓锁定转向部件。具有第一凸轮表面的第一部件能够通过致动器在第一方向上转动以锁定该锁定螺栓。具有第二凸轮表面的第二部件与第一凸轮表面接合。通过第一部件的转动，第二部件能够在锁定方向上沿轴线平移。解锁弹簧可以在第一方向上在第二部件的运动范围内压缩，以存储增加的势能。凸轮表面接合以使得锁定螺栓的解锁由解锁弹簧中存储的能量实现，当第一部件通过致动器在与第一方向相反的第二方向上转动时，存储的能量以受致动器控制的持续增加的方式被释放。

Description

转向锁
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年4月29日提交的美国临时专利申请No.61/985,829的优先权，该临时专利申请的全部内容通过参考的方式结合到本文中。
技术领域
本发明涉及一种锁定(即防止未经许可的转动)转动转向部件(如车辆的方向盘、把手等)的锁定机构。
背景技术
常规的转向柱使用致动器机构来驱动锁定销与转向轴锁定接合和脱离与转向轴锁定的接合。通过直接驱动锁定销向后和向前，能够实现运动的有效传递。但是，在某些环境中，锁定销变成大致楔形的，抵靠转向轴中的凹部之一。为了考虑这种情况的出现，驱动锁定锁的电动马达和用于马达的相应电驱动电路的额定电流/功率必须显著大于正常操作(当锁定销不是楔形时)所需的额定电流/功率。而且，为了增加马达的扭矩输出，可能使用复杂的齿轮减速装置。不管何种情况，锁定装置做为整体变得更昂贵和复杂，并且可能产生过多的噪音。转向锁定控制器可能使用复杂的控制程序以进行多种尝试，并且在某些情况下，如果确定在最初的尝试中马达没有成功地释放锁定销，则改变电动马达的驱动信号。
发明内容
在一个方面中，本发明提供一种用于选择性地抑制具有肋的转动转向部件进行转动的转向锁。转向锁包括锁定螺栓，该锁定螺栓可沿着第一轴线在转向部件锁定位置和转向部件解锁位置之间运动，其中在转向部件锁定位置中，锁定螺栓的远侧末端定位成与肋干涉，在转向部件解锁位置中，锁定螺栓的远侧末端定位成不与肋干涉。致动器被供电以克服转向部件解锁弹簧的偏压而将锁定螺栓驱动到转向部件锁定位置。为了解锁转向部件，致动器反转，以允许转向部件解锁弹簧将锁定螺栓从转向部件锁定位置驱动到转向部件解锁位置。
在一个方面中，本发明提供一种用于选择性地抑制转动转向部件转动的转向锁。转向锁包括壳体、锁定螺栓和致动器。锁定螺栓可沿着第一轴线在转向部件锁定位置和转向部件解锁位置之间运动，其中在转向部件锁定位置中，锁定螺栓的远侧末端从壳体延伸以与转动转向部件接合，在转向部件解锁位置中，锁定螺栓相对于转向部件锁定位置缩回。第一部件可通过致动器在第一方向上转动，以使锁定螺栓运动到转向部件锁定位置。第一部件具有第一凸轮表面。第二部件具有与第一部件的第一凸轮表面接合的第二凸轮表面。第二部件能够响应于第一部件在第一方向上的转动而沿着第一轴线在第一锁定方向上平移。解锁弹簧可以在第一方向上在第二部件的运动范围内压缩，以存储增加的势能。第一和第二凸轮表面接合以使得锁定螺栓到转向部件解锁位置的运动由解锁弹簧中存储的能量实现，当第一部件通过致动器在与第一方向相反的第二方向上转动时，存储的能量以受致动器控制的持续增加的方式被释放。
在一个方面中，本发明提供一种选择性地抑制转动转向部件转动的转向锁。转向锁包括壳体、锁定螺栓和可操作以转动蜗杆的致动器。锁定螺栓可沿着第一轴线在锁定方向上从转向部件解锁位置运动到转向部件锁定位置，在转向部件解锁位置中，锁定螺栓缩回远离转动转向部件，在转向部件锁定位置中，锁定螺栓的远侧末端从壳体延伸以与转动转向部件接合。蜗轮具有与螺杆接合的齿，从而当供电时，蜗轮能够通过致动器进行转动。蜗轮具有第一凸轮表面。承载体与锁定螺栓接合，以与锁定螺栓一起在转向部件锁定位置和转向部件解锁位置之间运动。该承载体具有与蜗轮的第一凸轮表面接合的第二凸轮表面，从而该承载体只能在锁定方向上被蜗轮驱动。当处于转向部件解锁位置时，解锁弹簧可操作以保持存储的势能，以用于使锁定螺栓运动到转向部件解锁位置。解锁弹簧存储的势能在解锁方向上推压承载体，当致动器不工作时，蜗杆和蜗轮的齿之间的接合抵抗解锁弹簧存储的势能，以将锁定螺栓保持在转向部件锁定位置中。
在一个方面中，本发明提供一种用于选择性地抑制转动转向部件转动的转向锁。转向锁包括壳体、锁定螺栓和致动器。锁定螺栓可沿着第一轴线在转向部件锁定位置和转向部件解锁位置之间运动，其中在转向部件锁定位置中，锁定螺栓的远侧末端从壳体延伸以与转动转向部件接合，在转向部件解锁位置中，锁定螺栓相对于转向部件锁定位置缩回。第一部件可通过致动器在第一方向上转动，以使锁定螺栓运动到转向部件锁定位置。第一部件具有第一凸轮表面。第二部件具有与第一部件的第一凸轮表面接合的第二凸轮表面。第二部件能够响应于第一部件在第一方向上的转动而沿着第一轴线在第一锁定方向上平移。解锁弹簧可以在第一方向上在第二部件的运动范围内压缩，以存储增加的势能。锁定弹簧在锁定方向上偏压锁定螺栓。在第一部件在第一方向上转动期间，当第二部件压缩解锁弹簧时，锁定弹簧的偏压使锁定螺栓可从转向部件解锁位置运动到转向部件锁定位置。第一和第二凸轮表面接合以使得锁定螺栓到转向部件解锁位置的运动由解锁弹簧中存储的能量实现，当第一部件通过致动器在与第一方向相反的第二方向上转动时，存储的能量以受致动器控制的持续增加的方式被释放。
通过详细描述和附图，本发明的其它方面将变得明显。
附图说明
图1是转向锁的分解组装视图。
图2是图1的转向锁的透视图，盖子已经去掉。
图3是图1的转向锁的透视图，盖子和PCB均已去掉。
图4是图1的转向锁的透视图，盖子、PCB和承载体均已去掉。
图5是图1的转向锁的驱动器的透视图。
图6是图1的转向锁的锁定螺栓承载体的透视图。
图6A和6B是图1的转向锁的可供选择的锁定螺栓承载体的透视图。
图7是沿着图5的线7-7截取的驱动器的横截面图。
图8-11是图1的转向锁处于各种操作位置中的横截面图。
图12是图1的转向锁的PCB的前视图。
图13是根据另一种构造的锁定螺栓致动机构的透视图。
图14是沿着图13中的线14-14截取的锁定螺栓致动机构的横截面图。
图15是与图14类似的锁定螺栓致动机构的横截面图，但是描述了可供选择的位置状态。
图16是图13-15的锁定螺栓致动机构的驱动器的透视图。
图17是沿着图16的驱动器的线17-17截取的横截面图。
图18、18A和18B是图13-15的锁定螺栓致动机构的锁定螺栓承载体的透视图。
图19是图18的锁定螺栓承载体的俯视图。
图20和21是图16和17的驱动器的透视图，解释描述了致动的转动顺序。
具体实施方式
在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明并不将其应用限制到接下来的说明中列出的或附图中示出的详细构造和布置。本发明能够具有其它的实施例，也能够通过各种方式实践或实现。
图1和2示出了转向锁100，其可操作以选择性地锁定相邻的转向部件104，使其不能绕其轴线A转动。转向锁100包括安装在接近转向部件104的预定位置处的壳体108。如图所示，壳体108能够包括多个可连接部分或部件，如主壳体和锁定螺栓导引件，但是也可以选择其它的构造。盖子112可移除地联接到壳体108，以封闭转向锁100的致动装置116。如以下更详细地讨论的，致动装置116包括锁定螺栓120，该锁定螺栓可在转向部件锁定位置或简称为“锁定”位置与转向部件解锁位置或简称为“解锁”位置之间运动。在图示的构造中，锁定螺栓120可以沿着与转向部件104的轴线A基本上垂直的轴线B在锁定及解锁位置之间运动。提供防篡改锁定装置123，防止锁定螺拴120在壳体108破裂或损坏的情况下运动到解锁位置。
如图1所示，环形转向部件104包括平行于轴线A的长形的多个凹口或槽124。相邻的每对槽124用肋128分开。当转向锁100被锁定时，锁定螺栓120的远侧端部位于一个槽124中，锁定螺栓120和两个相邻肋128之间的干涉防止转向部件104绕轴线A的显著转动。根据特定应用的需要，槽124和肋128的大小、形状和数量能够与所示的构造不同。虽然在某些情况下当转向锁100锁定时转向部件104可能被限制转动，但是与转向部件104联接的转向机构(如方向盘、车把等)却不能用于具有转向锁100的车辆的正常操作。
除锁定螺栓120外，致动装置116包括致动器132。所示构造的致动器132是通过电路供应电流而提供动力的电动马达，但是也可以使用其它类型的致动器(如动力机械或流体类型的致动器)。致动器132包括输出轴140。在图示构造中，输出轴140固定保持与初级驱动部件142(如能够绕着由致动器132限定的轴线C转动的螺旋状齿轮或“蜗杆”)之间的驱动关系。
虽然用输出轴140作为从致动器132直接延伸的直接转动驱动部件，但是也可以使用动力传输装置，如具有一个或多个改变扭矩和速度的齿轮传动系。在这样的构造中，初级驱动部件142可以具有与致动器132的轴线不同的轴线，并可以相对于致动器的轴线线性地偏移或成一定角度。这样的布置不仅提供所需的齿轮比，并且还提供组件所需的定位(如，用于更有效的包装等)。
如图4所示，初级驱动部件142与次级驱动部件146接合，次级驱动部件146包括在其外周边的齿轮齿148，以与初级驱动部件142建立起驱动关系。例如，图示次级驱动部件146是与蜗杆142接合的蜗轮。次级驱动部件146也与锁定螺栓承载体121(图6)接合，该承载体与锁定螺栓120一起前后运动并且向锁定螺栓120传递力，以使锁定螺栓120在锁定和解锁位置之间运动。如下面更详细讨论的，次级驱动部件146能绕锁定螺栓轴线B或平行的轴线转动就位，锁定螺栓承载体121受到约束而不能绕轴线B转动，从而其随着次级驱动部件146的转动而沿着轴线B平移。第一偏压部件150(如图8-11中所示的螺旋弹簧，或者具有偏压特性的其它类型弹簧)位于锁定螺栓承载体121和壳体108之间，以沿着轴线B在锁定螺栓120的解锁位置的方向(如，远离转向部件104的轴线A的方向)上偏压锁定螺栓承载体121。锁定螺栓承载体121能够包括定位部分或凸缘127，以接纳第一偏压部件150的一部分。如图所述，凸缘127能够被分段成多个部分。第二偏压部件152(如螺旋弹簧，或具有偏压特性的其它类型弹簧)比第一偏压部件150弱，位于锁定螺栓120和壳体108之间。第二偏压部件152被构造成使得当锁定螺栓120从锁定位置运动到解锁位置时挠曲(如，压缩)，并且当锁定螺栓120位于解锁位置时，具有对应于最大存储能量的最大挠曲量(当锁定螺栓120位于锁定位置时，第二偏压部件152可以具有最小量的预载)。因此，当第一偏压部件150在解锁方向上没有向锁定螺栓120施加力时，第二偏压部件152将锁定螺栓120偏压到锁定位置。这会在以下情况下发生，锁定螺栓承载体121被致动以运动到锁定位置，并且锁定螺栓120位于“空转(deadhead)”状态，在该状态中防止座置到转向部件的槽124中，而是与一个肋128对准。这在图11中示出。第二偏压部件152也能以其它构造位于锁定螺栓120和螺定螺栓承载体121之间。转向部件104一转动以消除干涉，第二偏压部件152就提供使锁定螺栓120运动到锁定位置的力。除了这种情况，锁定螺栓120和锁定螺栓承载体121被固定或联接到一起作为一个单元而沿着轴线B运动。
锁定螺栓承载体121能够接合形成在锁定螺栓120中的狭槽154，在锁定螺栓轴B的方向上该狭槽是超大的，以用于承载体121的相应的接合部分156。接合部分156能够是与锁定螺栓承载体121一体成型或者固定(如压配合)在锁定螺栓承载体上的销部分，如图6和8-11所示。在其它构造中，接合部分156能够是钩部分，如图6A、6B、13-15和18-19所示。在图6A和6B中，示出了具有开放钩型接合部分156的锁定螺栓承载体121″。锁定螺栓承载体121″还包括在与钩部分156相对的轴向端部处的翅或肋181。翅或肋181能够被光学光闸(未示出)可操作地感知或检测，以检测承载体121″的位置。在图13-15和18-19中，示出了具有封闭钩型接合部分156的锁定螺栓承载体121′。在这种构造中，钩部分的边界处于三个侧边上，并且一个侧边是开放的。
承载体160用于相对于壳体108将次级驱动部件146固定就位。例如，支架160能够在次级驱动部件146上横穿延伸，并在多个位置被拧入到壳体108。壳体108可以形成(如模塑)为包括一个或多个托架，以支撑初级驱动部件142。如图1、2和12所示，印刷电路板(PCB)164位于盖子112中，并且在致动装置116旁边相对于壳体108固定。PCB 164能够包括控制器，该控制器被构造成用以控制致动器132的操作。控制器也可以被构造成用以基于一个或多个位置传感器确定次级驱动部件146绕轴线B的角度位置，并且在接收到来自位置传感器的适当的信号的情况下关闭致动器132。在图示构造中，位置传感器能够包括两个霍尔效应传感器170、172，霍尔效应传感器可操作以检测次级驱动部件146的磁体部分176。额外的传感器(如，霍尔效应传感器)178或“锁定螺栓传感器”设置在PCB上，并被构造成用以感知锁定螺栓120沿轴线B的位置。更精确地，锁定螺栓传感器178可操作以检测锁定螺栓承载体121是否位于解锁位置。为此，锁定螺栓承载体121包括磁体部分180(如图6所示)。
次级驱动部件146和锁定螺栓承载体121设置有驱动接口，其能够使次级驱动部件146克服第一偏压部件150的偏压而在锁定方向上驱动锁定螺栓承载体121、121，但是并不能使次级驱动部件146沿着轴线B在相反的解锁方向上致动或“拉动”锁定螺栓承载体121。所以，驱动接口可以被描述为只推的。例如，由次级驱动部件146和锁定螺栓承载体121的面对的表面形成凸轮或斜坡接口，在某些构造中这些表面包括次级驱动部件146的一对轴向凸轮表面184(其中一个凸轮表面184如图7所示)和锁定螺栓承载体121的一对互补轴向凸轮表面188(图6)。如图所示，凸轮表面184、188均跨越大约90度的弧。同样的，次级驱动部件146的两个凸轮表面184由非斜坡表面分开，在锁定螺栓承载体121的两个凸轮表面188之间存在间隙。凸轮表面184、188具有螺旋的或改型螺旋的轮廓。如图所示，锁定螺栓承载体121的至少一部分能够嵌套在次级驱动部件146的一部分内。具体地，锁定螺栓承载体121的中心圆柱部分190能够由形成于次级驱动部件146中的中心孔192接纳。这就允许形成更紧凑的机构。
在操作中，致动器132被控制成在两个相反的方向上操作以控制转向锁100在锁定螺栓120的锁定和解锁位置之间的状态。在车辆正常操作期间，转向锁100保持在解锁状态(图8)。在这种方式中，转向部件104能够自由地绕轴线A转动而不会受到锁定螺栓120的阻碍。根据操作者的命令或者车辆安全系统的预定功能自动发出的命令，转向锁100可以运动锁定状态(图10)。为了进行锁定，控制器发送锁定信号到致动器132，使得致动器132在第一方向上被驱动，从而驱动力从凸轮表面184传递到锁定螺栓承载体121的凸轮表面188。在操作的情况下，致动器132能够停止预定时间量、数个脉冲、或者直到位置反馈信号被确认(如，从霍尔效应传感器170)。由于凸轮表面184、188之间的接合，而使得锁定螺栓承载体121沿着轴线B运动预定量，以便次级驱动部件146绕轴线B转动给定量。因此，第一偏压部件150挠曲以存储预定量的势能。与大多数转向锁相比之下，转向锁100的致动器132被构造成用以在锁定期间而不是在解锁期间执行大量的工作。第一偏压部件150在锁定期间预加载，以便提供全部的解锁力，或者在某些构造中，提供大部分解锁力。当转向锁100到达锁定状态时，第一偏压部件150能够具有预定量的存储能量或者预载(如，150N)。虽然承载体121被驱动以压缩第一偏压部件150，但是由于锁定螺栓120中形成的狭槽154，而使得驱动力不可能通过致动器132和承载体121传递给锁定螺栓120。相反，承载体121使第一偏压部件150挠曲，同时解除由于克服第二偏压部件152中存储能量的释放而提供的阻碍或阻力。当锁定螺栓承载体121朝着转向部件104轴向运动时，第二偏压部件152将锁定螺栓120偏压到锁定位置。在锁定位置中，第一偏压部件150持续存储势能，该势能作用在锁定螺栓承载体121上，以在解锁方向上推压锁定螺栓承载体121，以及次级驱动部件146相应的返回转动。但是，通过凸轮表面184、188上的平坦部或者保压部(dwell)和/或通过次级驱动部件146的齿轮齿148和初级驱动部件142之间的机械接合，能够防止第一偏压部件150引起的次级驱动部件146向解锁位置的返回驱动。换句话说，当致动器132不工作(即，不启动)时，对于次级驱动部件146而言，第一偏压部件中存储的能量不足以驱动初级驱动动部件142。
上面描述的致动装置116如何使锁定螺栓120运动到锁定位置假定了锁定螺栓120与转向部件104的一个凹口124对准，而不是与一个中间肋128对准。但是，当致动器132被供电以使转向锁100从解锁状态运动到锁定状态时，锁定螺栓120将有较大的机会与一个肋128至少部分地对准。在当被致动时锁定螺栓120与一个肋128对准的情况下，致动器132仍然致动并移动锁定螺栓承载体121，正如锁定螺栓承载体121与一个凹口124对准的情况一样。但是，锁定螺栓120的运动会被过早地停止，并且第二偏压部件152保持挠曲，如图11所示。这允许锁定螺栓120在稍后运动到锁定位置，而不再进一步启动致动器132。转向部件104一稍稍运动以从锁定螺栓120的路径移除障碍肋128，存储在第二偏压部件152中的能量就被释放，以驱动锁定螺栓120进入锁定位置。由于锁定螺栓的狭槽154和承载体121的接合部分156之间的间隔，而使得第一偏压部件150对锁定螺栓120。
为了解锁，控制器发送解锁信号到致动器132，使致动器132在第二方向上被驱动，从而次级驱动部件146的凸轮表面184被推压远离锁定螺栓121的凸轮表面188。在操作情况下，致动器132能够停止预定时间量、数个脉冲、或者直到位置反馈信号被确认(如，从霍尔效应传感器170)。当次级驱动部件146转动到解锁位置时，第一偏压部件150推压锁定螺栓承载体121在解锁方向上远离锁定位置，同时保持两组凸轮表面184、188之间的接触。因此，第一偏压部件150提供力以使锁定螺栓120从锁定位置运动，并且实现锁定螺栓120的即使非常快(如，小于180毫秒)但平滑、可控的解锁。虽然时间快速过去，但是转向锁100提供可控的解锁动作，这是因为致动器132在第二方向上的操作持续允许第一偏压部件150中存储的能量的释放量不断增加，以使锁定螺栓承载体121和锁定螺栓120运动。这种可控的动作与存储在第一偏压部件150中的所有能量的不可控的、瞬间的释放(其会发生在触发式释放机构中)形成对比。在解锁过程中，第一偏压部件150中存储能量的释放速率由致动器132的操作速度控制。在一些构造中，第一偏压部件150中存储能量的可控释放能使凸轮表面184、188在锁定螺栓120从锁定位置到解锁位置的整个运动过程中保持接触。
第一偏压部件150的释放也用于在解锁期间使第二偏压部件152挠曲。与大多数转向锁相比之下，转向锁100的致动器132没有被构造成用以在解锁期间执行大量工作，因此，使得动力消耗和噪音最小化。不管将锁定螺栓120从锁定位置抽离到解锁位置所需的力是多大，致动器132仅需要供给足够次级驱动部件146转动返回解锁位置的能量。致动器132不与锁定螺栓承载体121或锁定螺栓120以便于锁定螺拴120从锁定位置拉到解锁位置的方式联接。相反，次级驱动部件146的转动简单地释放第一偏压部件150的存储能量，并且使第一偏压部件150能够施加解锁力。
这在以下的情况下是有重大作用的，即当锁定螺栓120处于锁定位置时转向部件104的一个肋128变成楔形而靠着锁定螺栓120，称为“扭矩锁定”的情况。例如，当与转向部件104联接的一个或多个可转向轮成楔形靠着一个静止物体(如路边)时，会发生这种情况。当存在扭矩锁定情况并且需要使转向锁100从锁定状态运动到解锁状态时，致动器132正常操作以将次级驱动部件146驱动到相应的解锁位置，同时锁定螺栓120和锁定螺栓承载体121可以临时保持在锁定位置，如图9所示。正如正常的解锁过程，依靠第一偏压部件150从楔形情况释放锁定螺栓120。转向锁199不依靠致动器132提供的能量来抽离或“去楔化”锁定螺栓120。实际上，如上所述，致动器132能够提供锁定螺栓120的“只推”致动(在朝着锁定位置的锁定方向上)，并且不以能通过致动器132的动力将锁定螺栓120在解锁方向上朝着解锁位置推压的方式与锁定螺栓120或承载体121联接。因为致动器132未被设计成将锁定螺栓120从楔入情况中抽离出来，所以控制器不需要被编入任何致动策略以实现多个解锁尝试，也不需要被编程以提供任何增加动力的解锁尝试，在某些构造中，其被编程为不需要这样的能力。实际上，就控制器而言，涉及到致动器132和次级驱动部件146，每个解锁程序都被等同地执行。控制器可以感知到虽然次级驱动部件146已经到达相应的解锁位置，但是锁定螺栓承载体121还未到达解锁位置(如，通过传感器178)。控制器可以与车辆操作者通信，例如通过仪表板或者其它显示屏，以支持操作者操作方向盘，从而从锁定状态释放转向锁100。这可能是需要的，以使转向锁100的控制器将信号传送到车辆控制器，该车辆控制器能够起动和/或驾驶车辆。
对于所有没有扭矩锁定的解锁情况，解锁力的大小总是相同的(即，锁定期间施加到第一偏压部件150的预定预载)，并且不依靠于提供给致动器132的动力，这是因为致动器132的驱动只是作为消除次级驱动部件146的干涉的一个工具，该干涉阻止锁定螺栓120和锁定螺栓承载体121的解锁动作。在这些成功的解锁流程中，保持锁定螺栓承载体121和次级驱动部件146的凸轮表面184、188的物理接触能够防止致动机构116的各组件之间的冲击负载或弹簧释放冲击。实际上，次级驱动部件146的凸轮表面184，虽然不为解锁位置提供任何驱动输入，但是用作运动控制装置，使得锁定螺栓承载体121不具有自由行程以在第一偏压部件150的全部预载下卡扣到解锁位置。
由于来自第一偏压部件150的较强的偏压力，所以第二偏压部件152可以显著强于常规的转向锁空转弹簧。如上面提到的，第二偏压部件152在解锁位置中挠曲(当较强的第一偏压部件150被允许卸载时，如图8所示)并且当第一偏压部件150的力足够通过锁定螺栓承载体121的运动从锁定螺栓120移除时，第二偏压部件152将锁定螺栓152驱动到锁定位置。虽然解锁期间的第二偏压部件152的挠曲从第一偏斜部件150提供到锁定螺栓120的解锁力减去，但是第一偏压部件150将克服第二偏压部件152，并且用来解锁锁定螺栓120，即使当第二偏压部件152的弹簧系数较高时。在实践中，在锁定位置中的第一偏压部件150的预载(如，150N)和解锁位置中的第二偏压部件152的预载之间提供预定的过量弹簧系数，以便为锁定螺栓120提供足够的解锁力，同时还使得第二偏压元件152比常规空转弹簧强。例如，第二偏压部件152可以具有超过10N的预载，在某些情况下，甚至可以超过20N或超过50N，如大约为70N。因为依靠第二偏压部件152来防止锁定螺栓120滑出或偏出与转向部件104的接合，所以第二偏压部件的极强的特性提供了转向锁100的针对通过施加到转向部件104的扭矩而进行的非授权解锁的增大的安全性。另一方面，如果第二偏压部件152位于锁定螺栓120和承载体121之间，则第二偏压部件152的挠曲将用于满足当空转发生时锁定期间的致动器132的要求，从而当第二偏压部件152的强度增加时，必须考虑总的负荷。
图16-21描述了次级驱动部件146′和锁定螺栓承载体121′的可替换构造，其与上述的组件是相同的，除了下面提到的组件或者从附图中能够清楚的组件。虽然在上述构造的第二驱动部件146和锁定螺栓承载体121每个上的凸轮表面184、188均是两个相同的圆周间隔开的表面，但是图16-21的次级驱动部件146′和锁定螺栓承载体121′包括圆周重叠但是径向隔开的凸轮表面。具体地，次级驱动部件146′包括径向内部第一凸轮表面184A和径向外部第二凸轮表面184B，锁定螺栓承载体121′包括与凸轮表面184A接合的径向内部第一凸轮表面188A和与凸轮表面184B接合的径向外部第二凸轮表面188B。每个凸轮表面184A、184B、188A、188B能够沿着180度或者更多的弧绕轴线B延伸，在各组件上的两个凸轮表面具有180度的同步或相位差。在其它构造中，能够使用其它数量的凸轮表面和其它相位角(如，3个凸轮表面，120度同步差，或4个凸轮表面，90度同步差)。在各凸轮表面184A、184B、188A、188B的每个端部上均具有保压或平坦部分185、189，其对应于当次级驱动部件146′已经将锁定螺栓承载体121′致动到锁定位置时主动彼此接合的端部。因此，通过锁定致动而预加载的第一偏压部件150不会向次级驱动部件146施加任何返回到解锁位置的推压。
如图20和21中所提到的，致动器132能够被构造成用以在对应于平坦部分185、189之间的接合的起点的位置处切断(也就是说，在平坦部分185开始与平坦部分189接合并且次级驱动部件146′的转动不再产生锁定螺栓承载体121的轴向运动)。沿着次级驱动部件146′的转动位置X1表示当致动器132使次级驱动部件146′在锁定方向上转动时平坦部分189到达平坦部分185的位置。然后，在驱动次级驱动部件146′进一步的角度后，致动器132可以逐渐停止(其中平坦部分189沿着次级驱动部件146′到达转动位置X2)。在该位置，保持相应平坦部分185、189之间的接合。次级驱动部件146′的轴向表面200具有止挡件202以限制次级驱动部件146的任何进一步的行程，该进一步的行程将导致平坦部分185、189之间的超程(也就是说，平坦部分189到达超过转动位置X3的位置)。止挡件202(如，形成为终端槽端)能够抵靠壳体108上的相应止挡件(如，形成为凸起)。止挡件202止挡次级驱动部件146′的锁定轴向转动。另外一个止挡件204位于次级驱动部件146′的内部，紧靠凸轮表面184A、184B中的一个。在所述的构造中，止挡件204位于径向外部凸轮表面184B的轴向延伸端表面上，在平坦部分185的端部处。止挡件204被定位成干涉或紧靠形成在锁定螺栓承载体121′上的相应止挡件206(如，设置在径向外部凸轮表面188B的轴向延伸端表面上，在平坦部分189的端部处)，以物理地阻碍次级驱动部件146′的过多转动。当次级驱动部件146′在解锁方向上运动时(图21)，致动器132被构造成用以在次级驱动部件146′被驱动到一个点之前切断，在该点处止挡件204接合锁定螺栓承载体121′的相应止挡件206。转动位置Y1被设计作为当致动器132被切断时沿着次级驱动部件146′的相应止挡件206的点。然后，在驱动次级驱动部件146′进一步的角度后，致动器132可以逐渐停止(其中平坦部分206沿着次级驱动部件146′到达转动位置Y2)。如果发生过度转动，则止挡件204阻止止挡件206转动超过转动位置Y3。

Claims (28)

1.一种用于选择性地抑制转动转向部件的转动的转向锁，该转向锁包括：
壳体；
锁定螺栓，该锁定螺栓能够沿着第一轴线在转向部件锁定位置和转向部件解锁位置之间运动，在转向部件锁定位置中，锁定螺栓的远侧末端从壳体延伸以与转动转向部件接合，在转向部件解锁位置中，锁定螺栓相对于转向部件锁定位置缩回；
致动器；
其特征在于，该转向锁还包括：
第一部件，该第一部件能够通过致动器在第一方向上转动，以便锁定螺栓运动到转向部件锁定位置，第一部件具有第一凸轮表面；
第二部件，该第二部件具有第二凸轮表面，该第二凸轮表面与第一部件的第一凸轮表面接合，第二部件能够响应于第一部件在第一方向上的转动而沿着第一轴线在第一锁定方向上平移；以及
解锁弹簧，该解锁弹簧能够在第二部件的运动范围内在第一方向上压缩，以存储增加的势能，
其中，第一凸轮表面和第二凸轮表面接合以使得通过解锁弹簧中存储的能量实现锁定螺栓到转向部件解锁位置的运动，当第一部件通过致动器在与第一方向相反的第二方向上转动时，该存储的能量以受致动器控制的持续增加的方式被释放。
2.如权利要求1所述的转向锁，其中第一凸轮表面和第二凸轮表面之间的接合限定了只推交界面，该只推交界面不能将第二部件和第一部件一起拉到解锁位置。
3.如权利要求1所述的转向锁，其还包括锁定弹簧，该锁定弹簧被布置成用以将锁定螺栓朝向转向部件锁定位置偏压。
4.如权利要求1所述的转向锁，其还包括位置传感器，该位置传感器能够操作以检测第一部件的位置，其中第一部件包括至少一个能被位置传感器检测到的磁体部分。
5.如权利要求1所述的转向锁，其中第一部件设置有至少一个止挡件，所述至少一个止挡件能够操作以限制第一部件在第一方向或第二方向上的转动范围。
6.如权利要求5所述的转向锁，其中第一部件设置有第一止挡件，该第一止挡件能够与壳体的止挡件接合，以限制第一部件在第一方向或第二方向中的一个方向上的转动，第一部件还设置有第二止挡件，该第二止挡件能够与第二部件的止挡件接合，以限制第一部件在第一方向和第二方向中的另一个方向上的转动。
7.如权利要求1所述的转向锁，其中第一部件是蜗轮，该蜗轮包括与致动器的输出蜗杆接合的齿。
8.如权利要求1所述的转向锁，其中第一凸轮表面和第二凸轮表面是互补的轴向面对的凸轮表面。
9.如权利要求8所述的转向锁，其中第一凸轮表面和第二凸轮表面是螺旋形的。
10.一种用于选择性地抑制转动转向部件的转动的转向锁，该转向锁包括：
壳体；
锁定螺栓，该锁定螺栓能够沿着第一轴线在锁定方向上从转向部件解锁位置运动到转向部件锁定位置，在转向部件解锁位置中，锁定螺栓缩回而远离转动转向部件，在转向部件锁定位置中，锁定螺栓的远侧末端从壳体延伸以与转动转向部件接合；
致动器，该致动器能够操作以转动蜗杆；
蜗轮，该蜗轮具有与蜗杆接合的齿，从而当供电时致动器能够转动蜗轮，
其特征在于，蜗轮具有第一凸轮表面；并且
该转向锁还包括：承载体，该承载体与锁定螺栓接合，以便与锁定螺栓一起在转向部件锁定位置和转向部件解锁位置之间运动，承载体具有第二凸轮表面，该第二凸轮表面与蜗轮的第一凸轮表面接合，使得承载体只能在锁定方向上由蜗轮驱动；以及
解锁弹簧，该解锁弹簧能够操作以便当处于转向部件锁定位置时保持存储的势能，以用于使锁定螺栓运动到转向部件解锁位置，
其中，解锁弹簧存储的势能在解锁方向上推压承载体，当致动器不工作时，蜗轮的齿和蜗杆之间的接合抵抗解锁弹簧存储的势能，以将锁定螺栓保持在转向部件锁定位置中。
11.如权利要求10所述的转向锁，其中在承载体在锁定方向上运动期间，在解锁弹簧中构建势能。
12.如权利要求10所述的转向锁，其中解锁弹簧仅仅用于使锁定螺栓从转向部件锁定位置运动到转向部件解锁位置。
13.如权利要求10所述的转向锁，其中第一凸轮表面和第二凸轮表面之间的接合限定了只推交界面，该只推交界面不能将承载体或锁定螺栓与致动器、蜗杆和蜗轮一起拉到解锁位置。
14.如权利要求10所述的转向锁，还包括锁定弹簧，该锁定弹簧被布置成用以将锁定螺栓朝向转向部件锁定位置偏压。
15.如权利要求10所述的转向锁，还包括位置传感器，该位置传感器能够操作以检测蜗轮的位置，其中蜗轮包括至少一个能被位置传感器检测到的磁体部分。
16.如权利要求10所述的转向锁，其中蜗轮设置有至少一个止挡件，所述至少一个止挡件能够操作以限制蜗轮的转动范围。
17.如权利要求16所述的转向锁，其中蜗轮设置有第一止挡件，该第一止挡件能够与壳体的止挡件接合，以限制蜗轮在第一方向或第二方向中的一个方向上的转动，蜗轮还设置有第二止挡件，该第二止挡件能够与承载体的止挡件接合，以限制蜗轮在第一方向和第二方向中的另一个方向上的转动。
18.如权利要求10所述的转向锁，其中致动器能够操作以使蜗杆在第一方向上转动以用于进行锁定，并且其中致动器能够操作以使蜗杆在第二方向上转动以用于进行解锁。
19.如权利要求10所述的转向锁，其中第一凸轮表面和第二凸轮表面是互补的轴向面对的凸轮表面。
20.如权利要求19所述的转向锁，其中第一凸轮表面和第二凸轮表面是螺旋形的。
21.一种用于选择性地抑制转动转向部件的转动的转向锁，该转向锁包括：
壳体；
锁定螺栓，该锁定螺栓能够沿着第一轴线在转向部件锁定位置和转向部件解锁位置之间运动，在转向部件锁定位置中，锁定螺栓的远侧末端从壳体延伸以与转动转向部件接合，在转向部件解锁位置中，锁定螺栓相对于转向部件锁定位置缩回；
致动器；
其特征在于，该转向锁还包括：
第一部件，该第一部件能够通过致动器在第一方向上转动，以便锁定螺栓运动到转向部件锁定位置，第一部件具有第一凸轮表面；
第二部件，该第二部件具有第二凸轮表面，该第二凸轮表面与第一部件的第一凸轮表面接合，第二部件能够响应于第一部件在第一方向上的转动而沿着第一轴线在第一锁定方向上平移；
解锁弹簧，该解锁弹簧能够在第二部件的运动范围内在第一方向上压缩，以存储增加的势能；以及
锁定弹簧，该锁定弹簧在锁定方向上偏压锁定螺栓，
其中在第一部件在第一方向上转动期间，当第二部件压缩解锁弹簧时，锁定螺栓能够经由锁定弹簧的偏压而从转向部件解锁位置运动到转向部件锁定位置，并且
其中，第一凸轮表面和第二凸轮表面接合以使得通过解锁弹簧中存储的能量实现锁定螺栓到转向部件解锁位置的运动，当第一部件通过致动器在与第一方向相反的第二方向上转动时，该存储的能量以受致动器控制的持续增加的方式被释放。
22.如权利要求21所述的转向锁，其中第一凸轮表面和第二凸轮表面之间的接合限定了只推交界面，该只推交界面不能将第二部件和第一部件一起拉到解锁位置。
23.如权利要求21所述的转向锁，还包括位置传感器，该位置传感器能够操作以检测第一部件的位置，其中第一部件包括至少一个能被位置传感器检测到的磁体部分。
24.如权利要求21所述的转向锁，其中第一部件设置有至少一个止挡件，所述至少一个止挡件能够操作以限制第一部件在第一方向或第二方向上的转动范围。
25.如权利要求24所述的转向锁，其中第一部件设置有第一止挡件，该第一止挡件能够与壳体的止挡件接合，以限制第一部件在第一方向或第二方向中的一个方向上的转动，第一部件还设置有第二止挡件，该第二止挡件能够与第二部件的止挡件接合，以限制第一部件在第一方向和第二方向中的另一个方向上的转动。
26.如权利要求21所述的转向锁，其中第一部件是蜗轮，该蜗轮包括与致动器的输出蜗杆接合的齿。
27.如权利要求21所述的转向锁，其中第一凸轮表面和第二凸轮表面是互补的轴向面对的凸轮表面。
28.如权利要求27所述的转向锁，其中第一凸轮表面和第二凸轮表面是螺旋形的。
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