CN106004993A - 驾驶杆辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及驾驶杆辅助系统，更具体地涉及一种动力辅助转向系统包括中间壳体、联接到中间壳体的马达锥形壳体，和沿控制轴线布置以用于围绕控制轴线旋转的控制轴。所述系统进一步包括在大致横向于控制轴线的平面中布置的辅助传动轴，所述辅助传动轴通过第一轴承组件和第二轴承组件相对于车辆结构被支撑并限定传动轴线，围绕辅助传动轴设置的蜗杆，以及联接到控制轴的蜗轮。蜗轮和控制杆经配置以围绕控制轴线旋转。

Description

驾驶杆辅助系统

相关申请的交叉参考

本申请要求2012年8月7号提交的美国专利申请序列号13/568,756的权益，所述申请的内容在此以参考的方式并入此处。

技术领域

本发明一般涉及用于驾驶杆的传动机构且更尤其涉及用于调整动力辅助转向系统的蜗杆传动齿轮相对于通过所述蜗杆传动齿轮传动的蜗轮的位置的系统和方法。

背景技术

在许多车辆中，转向系统包括转向轴（例如，通过驾驶杆支撑并联接到中间转向轴的方向盘），其中所述转向轴的旋转连接到一个或多个可转向的车轮。当转向轴诸如通过来自车辆操作员或自动转向控制器的输入旋转时，改变一个或多个可转向的车轮的定向以便引起车辆的方向改变。例如，车辆通常包括联接到车辆的一对前轮的齿条，其中所述齿条被引起以通过中间转向轴的动作从一侧到另一侧运动，所述中间转向轴被引起以随着方向盘旋转而围绕其中心轴线旋转。

现今的转向系统经常包括动力辅助系统以帮助旋转中间转向轴且因此帮助车辆的可转向轮从一个定向运动到另一定向。在此类系统中，转矩辅助系统可包括液压或电动传动机构（例如，转矩辅助马达或泵），其应用转矩到转向辅助传动轴，从而引起转向辅助传动轴围绕其中心轴线旋转。蜗杆可设置在转向辅助传动轴上以便促进转向辅助转矩应用到联接到中间转向轴的蜗轮。转矩的应用帮助改变车轮的定向。在可包括诸如电动辅助动力转向系统的动力辅助转向系统的此类车辆转向系统中，蜗杆和蜗轮之间的适合（即，啮合）可显著影响转向系统的响应性和感觉以及系统中游隙（即，滞后）的量。因此，具有与紧密啮合（即，展示两个部件的齿轮齿之间小的空隙水平）结合的蜗杆和蜗轮是可取的。

在大量部件的生产中，从一部分到下一部分可出现临界尺寸的变化。结果，在没有采取额外的措施匹配单个部件的情况下，特定蜗杆和随机选择的蜗轮的齿轮齿之间的空隙的不可取的变化与该蜗杆配对。为了解决此类生产变化，已采用许多技术。一个示例性技术涉及首先评估单个蜗杆和蜗轮的尺寸（即，“分级”）且然后匹配部件以产生与可取的适合特征（例如，蜗杆和蜗轮的齿之间的空隙水平）的组合。

根据该技术，蜗杆可被加工到严格的公差且然后分为多个（例如12个）大小分类中的一个。然后，来自互补类的齿轮可经匹配以产生展示可取的特征的组合。而且，可使用试错法，其中齿轮被组装，然后移除，交换并重装直到获得所需的合适。不幸地，这些技术可成本高昂，人力密集，耗时且不可靠。

因此，具有用于组装蜗杆和蜗轮组合以产生具有方便调整适合的动力辅助转向系统的改进的系统和方法将是可取的。

发明内容

在示例性实施例中，提供动力辅助转向系统。动力辅助转向系统包括中间壳体、联接到中间壳体的马达锥形壳体，和沿控制轴线布置以用于围绕控制轴线旋转的控制轴。所述系统进一步包括布置在大致横向于控制轴线的平面中的辅助传动轴，所述辅助传动轴通过第一轴承组件和第二轴承组件相对于车辆结构被支撑并限定传动轴线，围绕辅助传动轴设置的蜗杆，和联接到控制轴的蜗轮。蜗轮和控制轴经配置以围绕控制轴线旋转，且蜗轮经配置以用于接合蜗杆以使得蜗杆和辅助传动轴围绕传动轴线的旋转引起蜗轮和控制轴围绕控制轴线的旋转。第一轴承组件被配置为偏心轴承组件，包括蜗杆的辅助传动轴的第一部分设置在中间壳体中，且辅助传动（轴）的第二部分设置在马达锥形壳体中。

结合附图，这些和其它优点和特征将从下面的描述中更清楚。

附图说明

被认为是本发明的主题在本说明书结尾处的权利要求中被特别指出并被清楚地要求。结合附图，本发明的前述和其它特征，和优点从下面的详细描述中是清楚的，其中：

图1示出示例性动力辅助转向系统的一部分的透视图；

图2示出示例性动力辅助转向系统的一部分的剖视图；

图3示出示例性动力辅助转向系统的一部分的剖视图；

图4示出示例性动力辅助转向系统的一部分的剖视图；

图5示出示例性动力辅助转向系统的一部分的剖视图；

图6示出示例性动力辅助转向系统的示例性壳体的透视图；

图7是示例性动力辅助转向系统的侧视图；

图8是示例性动力辅助转向系统的一部分的剖视图；

图9是示例性动力辅助转向系统的一部分的剖视图；

图10是示例性动力辅助转向系统的一部分的透视图。

具体实施方式

现在参考附图，其中将参考具体实施例描述本发明，但不限制本发明，图1示出示例性驾驶杆组件100的一部分。如图1所示，示例性动力辅助转向系统100包括沿控制轴线104布置并联接到车辆结构106以用于围绕控制轴线104旋转的控制轴102。辅助传动轴108布置在大致横向于控制轴线104的辅助传动平面110中。蜗轮120联接到控制轴102（例如，设置在控制轴102上），且蜗轮120和控制轴102经配置以围绕控制轴线104旋转。应该明白，蜗轮120和控制轴102可经配置以用于旋转以响应诸如附接的方向盘的操作员启动的旋转的控制输出，从而通过自动转向控制机构（未示出）引起控制轴102的旋转或转矩在控制轴102上的应用。

如图2所示，辅助传动轴108通过第一轴承组件112和第二轴承组件114相对于车辆结构106被支撑。辅助传动轴108限定辅助传动轴线116。蜗杆118在辅助传动轴线116周围对称地设置在辅助传动轴108上。在示例性实施例中，蜗杆118设置在第一轴承组件112和第二轴承组件114之间。

如图1所示，蜗杆118被配置成接合蜗轮120以使得辅助传动轴108且因此蜗杆118围绕传动辅助轴线116的旋转引起蜗轮120且因此控制轴102围绕控制轴线104的旋转。在示例性实施例中，控制轴102围绕控制轴线104的旋转引起至少一个可转向的车轮（未示出）的定向的相应变化。

如图3所示，第一轴承组件112被配置为偏心轴承组件。换句话说，轴承组件112经配置以使得轴承组件的旋转轴线（即，轴承组件112围绕其设置并旋转的控制轴线104）相对于轴承组件112的外表面122的位置取决于轴承组件的一个或多个部件的角定向。因此，第一轴承组件112经配置以使得轴承组件112的旋转轴线116相对于轴承组件112的外表面122的位置可通过修改轴承组件112的一个或多个部件的定向来调整。由于在示例性实施例中辅助传动轴线116的位置与第一轴承组件112的旋转轴线116的位置吻合，且由于第一轴承组件112被配置为偏心轴承组件，在该实施例中蜗杆118的位置可通过修改轴承组件112的一个或多个部件的定向来调整。

更具体地，在如图3所示的示例性实施例中，第一轴承组件112经配置以当辅助传动轴108围绕辅助传动轴线116旋转时维持辅助传动轴线116的位置和定向。第一轴承组件112包括第一轴承内圈124、第一轴承128、第一轴承外圈130，和第一轴承壳体134。第一轴承内圈124围绕辅助传动轴108设置并限定径向向外的内圈表面126，其具有围绕辅助传动轴线116对称设置的大致圆形横截面。内圈表面126适于促进第一轴承128相对于第一轴承内圈124并从第一轴承内圈124径向向外的运动，但不引起辅助传动轴线116的位置的实质变化。应该明白，第一轴承128可为本领域所熟知的任何类型的轴承，诸如滚珠轴承或滚针轴承或滚柱轴承或滑动轴承。第一轴承外圈130从第一轴承128径向向外设置并限定径向向内的外圈表面132，其具有大致圆形的横截面且也围绕辅助传动轴线116对称设置。

第一轴承外圈130设置在被限定在第一轴承壳体134中的圆形轴承容座140中，所述第一轴承壳体134经配置以限定外安装表面136以用于固定第一轴承壳体134和第一轴承组件112相对于车辆结构的位置。第一轴承壳体134经配置以使得圆形轴承容座140的中心144隔开第一轴承壳体134的偏心环148的圆形径向向外表面139的环中心137地安置。偏心环148围绕辅助传动轴线116并相对于第一轴承壳体134可固定到其的车辆结构可旋转。结果，从辅助传动轴线116到安装表面136的径向距离138随辅助传动轴线116周围的位置（即，角定向）而变化。因此，辅助传动轴线116相对于车辆结构的位置可通过围绕辅助传动轴线116旋转第一轴承壳体134的偏心环148来调整。

在示例性实施例中，如图3所示，第一轴承壳体134提供从辅助传动轴线116到安装表面136的径向距离138的可调整性的能力（例如，通过围绕辅助传动轴线116调制偏心环148的位置（即，角定向））引起第一轴承组件112作为偏心轴承组件操作。辅助传动轴线116的位置的可调整性通过第一轴承壳体134促进，所述第一轴承壳体134围绕隔开第一轴承壳体134的偏心环148的径向向外表面139的环中心137（即，与所述环中心137分开有限距离）的中心144限定其圆形轴承容座140。

操作中，当第一轴承壳体134的偏心环148围绕偏心环148的径向向外表面139的环中心137旋转时，圆形轴承容座140的中心144在偏心环148的径向向外表面139的环中心137周围运动，所述环中心137对应于第一轴承壳体134的中心。因此，辅助传动轴线116相对于车辆结构的位置可通过围绕辅助传动轴线116旋转第一轴承壳体134的偏心环148调整。这样，偏心轴承组件112为辅助传动轴线116和在其上安置的蜗杆118提供调整范围146。

应该明白，仅提供单一偏心环148促进辅助传动轴线116的位置在第一方向（诸如竖直方向150）上的调整，其中辅助传动轴线116的位置可运动的程度取决于调整范围146（即，第一轴承壳体134内在的偏心程度）。然而，还应注意的是，第一轴承壳体134的偏心环148围绕辅助传动轴线116旋转，辅助传动轴线116的位置不仅沿竖直方向150运动，而且在垂直于竖直方向150的方向上运动。因此，当第一轴承壳体134围绕辅助传动轴线116旋转时，除辅助传动轴线116的位置在竖直方向150上的变化之外，辅助传动轴线116也在垂直于竖直方向150的方向上运动。

为了解决辅助传动轴线116在这两个方向上的运动的上述联接，在如图4所示的示例性实施例中，示例性第一轴承壳体134包括多个嵌套的偏心环148（例如，双偏心布置）。该配置促进嵌套的偏心环148中的每个所作的调整贡献的累积。因此，第一方向（诸如竖直方向150）上的偏差可通过来自嵌套的偏心环148中的每个在竖直方向150上的贡献加强，而来自嵌套的偏心环148中的每个在正交方向上的贡献可经配置以便彼此对立并抵消。

更具体地，如图4所示，第一轴承壳体134包括嵌套的壳体152和嵌套壳体154。嵌套壳体154限定围绕嵌套容座中心158对称设置的圆形嵌套容座156。嵌套容座中心158离如嵌套壳体154的径向向外圆形表面所限定的嵌套壳体154的中心162有限距离160安置。嵌套的壳体152设置在嵌套壳体154的嵌套容座156内。当嵌套壳体154围绕嵌套壳体154的中心162旋转时，嵌套容座中心158和嵌套的壳体152设置在嵌套壳体154的嵌套容座156内，围绕嵌套壳体154的中心162运动。

嵌套的壳体152限定围绕嵌套的容座中心166对称设置的圆形嵌套的容座164。嵌套的容座中心166离如嵌套的壳体152的径向向外圆形表面所限定的嵌套的壳体152的中心170有限距离168安置。当嵌套的壳体152在嵌套壳体154内旋转时，嵌套的容座中心166围绕嵌套的壳体152的中心170运动。因此，配置有多个嵌套的偏心环148的第一轴承壳体134可提供第一方向上的调整贡献的抵消，同时诸如通过在不同于嵌套壳体的方向上旋转嵌套的壳体加强第二方向上的调整贡献。

应该明白，第二轴承组件114也可被配置为偏心轴承组件。因此，本文所述的系统和方法促进对辅助传动轴线116和在其上安置的蜗杆118的位置的调整。

如图5所示，在示例性实施例中，第一轴承组件112通过卡环174被保留在转向辅助传动壳体172内。六边形传动保持器176促进偏心环148（图1）的旋转和蜗杆118（设置在辅助传动轴108（图1）上）相对于蜗轮120（图1）的位置的调整。虽然六边形传动保持器176用于促进偏心环148（图3）的旋转，辅助传动轴108（图1）通过转向辅助马达（未示出）传动直到满足关于蜗杆的正确定位的预定标准。示例性标准包括蜗杆118和蜗轮120之间所需的空隙的获得，蜗轮120和蜗杆118之间所需的力水平的获得，或由于蜗杆118和蜗轮120之间相互作用的所需的作用力水平（即，阻力矩）的获得。一旦满足所需标准，夹具178被激活以便固定偏心环148（图3）和辅助传动轴线116（图1）相对于控制轴线104的位置且因此固定蜗杆118相对于蜗轮120的位置。蜗杆118沿辅助传动轴线116的轴向力通过卡环174抵制。

在示例性实施例中，各种机构可被实施以促进偏心环148的调整。例如，螺栓180可经配置以便促进偏心环148的操纵。根据一个此类实施例，偏心环148被配置有一系列围绕其周向布置的齿，其经安置以便与螺栓180的螺纹相互作用。当螺栓旋转时，螺栓的螺纹与偏心环148的齿相互作用，从而引起偏心环的齿旋转。在示例性实施例中，螺栓180到偏心环148的啮合经配置以提供110:1的传动比率，其已被发现从而提供精确调整偏心环的相对平稳且可靠的方法。

操作时，在调整模式中，螺母仅以最小的转矩接合到螺栓180以使得螺栓180保持自由旋转。一旦蜗杆118和轴承112安装到转向辅助传动壳体172中，蜗杆118通过马达（未示出）旋转，而螺旋180也旋转，从而引起偏心环148旋转，这引起蜗杆118的位置被调整。一旦得到偏心环148和蜗杆118的所需位置，螺母相对于螺栓180被传动到足够的转矩以固定偏心环148的位置。

图6至图10示出类似于转向系统100的示例性动力辅助转向系统200，除了系统200包括机构壳体250、中间壳体260，和马达锥形壳体280。在所示的实施例中，机构壳体250与中间壳体260整体形成。然而，壳体250，260可分别形成且其后联接。本文所述的偏心整合到马达锥形壳体280中，从而减少来自图1至图5的实施例的部件。系统200允许马达锥形壳体280中的马达接口和支撑辅助传动轴208的轴承组件212之间的偏心的方便调整和密封。其不包括引擎罩应用所要求的外部特征，所述外部特征允许偏心调整系统变化。

如图7和图8所示，转向系统200包括沿控制轴线204布置并联接到车辆结构（例如，机构壳体250）以用于围绕控制轴线204旋转的控制轴202。辅助传动轴208布置在大致横向于控制轴线204的辅助传动平面中。蜗轮220联接到控制轴202（例如，设置在控制轴202上），且蜗轮220和控制轴202经配置以围绕控制轴线204旋转。应该明白，蜗轮220和控制轴202可经配置以用于旋转以响应诸如附接的方向盘的操作员启动的旋转的控制输出，从而通过自动转向控制机构（未示出）引起控制轴202的旋转或转矩在控制轴202上的应用。

如图8和图9所示，辅助传动轴208通过第一轴承组件212和第二轴承组件214相对于车辆结构被支撑。在示例性实施例中，第一轴承组件212被配置为具有与本文所述的那些（诸如第一轴承组件112）以及如图2至图4所示的相同或相似的结构和功能的偏心轴承组件。

辅助传动轴208限定辅助传动轴线216。蜗杆螺纹218围绕辅助传动轴线216对称地设置在辅助传动轴208上。在示例性实施例中，蜗杆螺纹218设置在第一轴承组件212和第二轴承组件214之间。

蜗杆螺纹218经配置以接合蜗轮220以使得辅助传动轴208且因此蜗杆218围绕辅助传动轴线218的旋转引起蜗轮220且因此控制轴202围绕控制轴线204的旋转。在示例性实施例中，控制轴202围绕控制轴线204的旋转引起至少一个可转向的车轮（未示出）的定向的相应变化。

如图6至图8所示，机构壳体250限定内腔252并包括第一端254和第二端256。内腔252接收并容纳蜗轮220和一部分控制轴202。第一端254经配置以联接到驾驶杆（未示出），且第二端256包括一对安装凸缘258，其被配置到车辆主结构（例如，横梁）。

如图6、图8，和图9所示，中间壳体260为细长壳体，其限定内腔262并包括第一端264、第二端266，和通道268（图8）。内腔262接收并容纳辅助传动轴208、第一轴承组件212，和第二轴承组件214（图8）。通道268允许一部分蜗轮220延伸到内腔262中以啮合地接合蜗杆218。

壳体第一端264经密封以包围辅助传动轴208和第二轴承组件214从而阻止废弃物或污染物进入中间壳体260。壳体第二端266包括凸缘270，其具有多个孔272（图6和图8）以接收紧固件274。凸缘279经配置以联接到马达锥形壳体280。

在示例性实施例中，马达锥形壳体280限定内腔282并包括第一端284和第二端286。内腔282接收并容纳一部分辅助传动轴208。联接器210在辅助传动轴208和马达（未示出）之间联接，所述马达经配置以通过联接器210传送旋转运动到轴208。在其它实施例中，马达可直接联接到传动轴208。如所示，马达锥形壳体280通常为锥形的。

壳体第一端284是开口的且经配置以联接到马达壳体（未示出）。第二端286包括限定多个细长孔290的密封壁288和限定轴承座294的内壁292。密封壁288经配置以紧贴凸缘270设置从而密封壳体第二端286并包围中间壳体260和马达锥形壳体280内的辅助传动轴208和第一轴承组件212从而阻止废弃物或污染物进入壳体260，280并干扰转向系统200。

马达锥形壳体280通过穿过对齐孔272和细长孔290插入紧固件274联接到中间壳体260。然而，马达锥形壳体280可通过其它方法（例如，焊接）联接到中间壳体260。在示例性实施例中，细长孔290使马达锥形壳体280能够相对于凸缘270旋转式可调整从而在其间提供正确定向并旋转地且轴向地弥补偏心。

在图6至图10所示的实施例中，第一轴承组件212的偏心环通过相对于保留轴承组件212的中间壳体260旋转马达锥形壳体280且因此其中的马达轴调整。

因此，本发明提供用于组装蜗杆和蜗轮组合以产生具有方便调整适合的动力辅助转向系统的改进的系统和方法。虽然仅结合数量有限的实施例详细描述本发明，应该容易理解，本发明不限于此类公开的实施例。相反，本公开可被修改以包括到目前为止未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变化、改变、替换，或等效物布置。此外，虽然已描述本发明的各种实施例，应该理解，本发明的方面可仅包括所述实施例中的一些。因此，本发明不应视为受限于上述描述。

Claims (15)

1. 一种动力辅助转向系统，其包括：

中间壳体；

联接到所述中间壳体的马达锥形壳体；

沿控制轴线布置以用于围绕所述控制轴线旋转的控制轴；

在大致横向于所述控制轴线的平面中布置的辅助传动轴，所述辅助传动轴通过第一轴承组件和第二轴承组件相对于车辆结构被支撑并限定传动轴线；

围绕所述辅助传动轴设置的蜗杆；以及

联接到所述控制轴的蜗轮，所述蜗轮和控制轴经配置以围绕所述控制轴线旋转，所述蜗轮经配置以用于接合所述蜗杆以使得所述蜗杆和所述辅助传动轴围绕所述传动轴线的旋转引起所述蜗轮和所述控制轴围绕所述控制轴线的旋转，所述第一轴承组件被配置为偏心轴承组件，包括所述蜗杆的所述辅助传动轴的第一部分设置在所述中间壳体中，且所述辅助传动轴的第二部分设置在所述马达锥形壳体中。

2. 如权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中所述中间壳体包括密封的第一端和第二端，其中所述第二端通过马达锥形壳体密封。

3. 如权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中所述中间壳体包括凸缘，且所述马达锥形壳体包括紧贴所述凸缘设置的密封壁。

4. 如权利要求3所述的动力辅助转向系统，其中所述凸缘包括第一多个孔，且所述密封壁包括第二多个被配置成与所述第一多个孔对齐的第二多个孔。

5. 如权利要求4所述的动力辅助转向系统，进一步包括多个紧固件，其穿过对齐的所述第一和第二多个孔插入以使所述马达锥形壳体联接到所述中间壳体。

6. 如权利要求5所述的动力辅助转向系统，其中所述第二多个孔是细长孔，其经配置以允许所述马达锥形壳体相对于所述凸缘的旋转调整所述偏心轴承组件。

7. 如权利要求3所述的动力辅助转向系统，其中所述密封壁包括限定座的内壁，其中所述第一轴承组件设置在所述座中。

8. 如权利要求1所述的动力辅助转向系统，进一步包括联接到所述辅助传动轴的末端的联接，所述联接经配置以联接到马达。

9. 如权利要求1所述的动力辅助转向系统，进一步包括联接到所述中间壳体的机构壳体，其中所述控制轴和所述蜗轮设置在所述机构壳体中，且其中所述蜗轮的一部分延伸到所述中间壳体中。

10. 如权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中所述第二轴承组件被配置为偏心轴承组件。

11. 如权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中所述辅助传动轴布置在大致横向于所述控制轴线的平面中。

12. 如权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中所述控制轴围绕所述控制轴线的旋转引起至少一个可转向的车轮的定向的相应变化。

13. 如权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中所述第一轴承组件经配置以使得所述控制轴线相对于所述第一轴承组件的外表面的位置取决于所述第一轴承组件的一个或多个部件的定向。

14. 如权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中所述第一轴承组件经配置以使得所述蜗杆的位置能够通过修改所述第一轴承组件的一个或多个部件的定向来调整。

15. 如权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中所述第一轴承组件包括第一轴承壳体，所述第一轴承壳体具有带有圆形的并限定环中心的径向向外表面的偏心环；其中所述第一轴承壳体限定圆形轴承容座，所述控制轴线设置在所述圆形轴承容座的环中心处；其中所述第一轴承壳体限定外安装表面以用于固定所述第一轴承壳体相对于所述车辆结构的位置；且其中所述圆形轴承容座的中心隔开所述环中心安置。