CN107235070B - 转向传动比控制方法和控制装置及转向系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆转向技术领域，提供转向传动比控制方法和控制装置及转向系统和车辆。所述转向传动比控制方法包括将变比驱动轮的外周面与用于输出转向动力的变比转盘的盘面接合，以使所述变比驱动轮转动时带动所述变比转盘转动，沿着所述变比转盘的径向方向，调整所述变比驱动轮和所述变比转盘的中心轴线之间的距离以改变传动比，从而根据不同的行驶状况相应地改变转向传动比，以实现便捷安全的转向。

Description

转向传动比控制方法和控制装置及转向系统和车辆

技术领域

本发明涉及车辆转向技术领域，特别涉及一种能够改变车辆转向力的转向传动比控制方法、一种转向传动比控制装置、一种转向系统和一种车辆。

背景技术

目前，随着车辆的普及，消费者对车辆的安全性及操控舒适性的要求不断提高。转向系统作为车辆操控性能中最为核心的系统之一，其同时也是车辆安全的重要因素之一，消费者对车辆转向的操控性要求也随之提高，即要便捷也要符合安全。

为此，各个车辆厂家对转向系统进行了大量的系统研发。例如，现有的一种以两组行星排实现转向角叠加的转向系统，以及另一种以谐波齿轮式减速机构实现转向角叠加的转向系统，这两种代表性的转向系统均是通过实现转向角的叠加来控制车辆的转向，即当车辆低速行驶时，在驾驶员转动方向盘对车辆进行转向时，方向盘通过中间转向传动机构带动转向器驱动车辆转向，由于中间转向传动机构的作用，其会产生一与方向盘旋转方向相同的转向角，这样，实际输出给转向器的旋转角度是将方向盘的旋转角度与中间转向传动机构旋转角度的叠加角，从而，在车辆低速行驶时，驾驶员只需旋转方向盘一个小角度即可实现对车辆大角度的转向，减少转向力的需求，方便驾驶员的操作。

而当车辆处于高速行驶时，在驾驶员旋转方向盘对车辆进行转向操作时，方向盘通过中间转向传动结构带动转向器驱动车辆转向，此时，由于中间转向传动机构的作用，会产生一与方向盘旋转方向相反的转向角，这样，实际输出给转向器的旋转角度同样是将方向盘的旋转的角度与中间转向传动机构旋转角度的叠加角，从而，车辆在高速行驶时，驾驶员需要旋转一个大于其转向意图的转向角，才能保证车辆按照驾驶员的意图进行转向。这样的目的在于防止车辆在高速行驶中由于转向过大而出现危险，从而能够保证车辆在高速行驶时的安全性。

然而，上述的两种转向系统虽然能够满足安全性和易操作性，但是由于采用双行星齿轮组的转向系统结构复杂，加工困难，技术精度要求高，且成本也较高，运行时的噪音大，降低了车辆的整体舒适性；而采用谐波齿轮结构的转向系统对材料及加工工艺的要求高，且同样存在成本高的问题，从而，这两种转向系统并未得到普及，这显然与目前车辆的普及程度并不相符。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种转向传动比控制方法和控制装置，以根据不同的行驶状况相应地改变转向传动比，以实现便捷安全的转向，同时，该控制装置结构简单，成本地，并且易于推广普及。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种转向传动比控制方法，所述转向传动比控制方法包括将变比驱动轮的外周面与用于输出转向动力的变比转盘的盘面接合，以使所述变比驱动轮转动时带动所述变比转盘转动，其中，沿着所述变比转盘的径向方向，调整所述变比驱动轮和所述变比转盘的中心轴线之间的距离以改变传动比。

相对于现有技术，本发明所述的转向传动比控制方法中，由于提供有变比驱动轮和变比转盘，并将变比驱动轮的外周面接合变比转盘的盘面，使得变比驱动轮绕自身的轴线转动的同时将向变比转盘的盘面施加驱动力，从而也带动变比转盘转动，同时，根据需求，变比驱动轮可以沿着变比转盘的径向方向调整其与变比转盘的中心轴线之间的距离以改变两者之间的传动比，从而，通过该转向传动比控制方法，当在径向方向移动变比驱动轮远离变比转盘的中心轴线时，变比转盘和变比驱动轮之间的传动比将变小，使得转向输入轴处输入的转速或转角将被缩小，此种情况适用于车速较高时，使得转向更间接，更安全；而当在径向方向移动变比驱动轮靠近变比转盘的中心轴线时，变比转盘和变比驱动轮之间的传动比将变大，使得转向输入轴处输入的转速或转角将被放大输出，此种情况适用于车速较低时，驾驶员只需旋转方向盘一个小角度即可实现对车辆大角度的转向，使得转向更直接、更灵活、更舒适。

进一步地，在该转向传动比控制方法中，所述变比驱动轮沿着所述变比转盘的径向方向能够连续调整到任何所需位置。

另外，本发明还提供一种转向传动比控制装置，所述转向传动比控制装置包括壳体、变比转轴、变比驱动轮和输出转向动力的变比转盘，其中，所述变比转盘和所述变比转轴可转动地设置在所述壳体上，所述变比驱动轮设置在所述变比转轴上，所述变比驱动轮的外周面与所述变比转盘的盘面接合，使得所述变比驱动轮转动时带动所述变比转盘转动，并且，所述变比驱动轮能够沿着所述变比转轴的轴向方向调整位置，以改变所述变比驱动轮和所述变比转盘的中心轴线之间的距离。

这样，在该转向传动比控制装置中，由于变比驱动轮的外周面可以驱动变比转盘的盘面以带动变比转盘转动，而变比驱动轮则能够在变比转盘的径向方向上改变其与变比转盘的中心轴线之间的距离，这样，当在径向方向移动变比驱动轮远离变比转盘的中心轴线时，变比转盘和变比驱动轮之间的传动比将变小，使得转向输入轴处输入的转速或转角将被缩小，此种情况适用于车速较高时，使得转向更间接，更安全；而当在径向方向移动变比驱动轮靠近变比转盘的中心轴线时，变比转盘和变比驱动轮之间的传动比将变大，使得转向输入轴处输入的转速或转角将被放大输出，此种情况适用于车速较低时，驾驶员只需旋转方向盘一个小角度即可实现对车辆大角度的转向，使得转向更直接、更灵活、更舒适，同时，由于变比驱动轮的外周面与变比转盘的盘面的接合，能够显著地降低转向噪声，最后，在实现以上有益效果的同时，该转向传动比控制装置结构简单，成本地，且易于推广普及。

进一步地，所述转向传动比控制装置还包括有转向力输入装置，所述转向力输入装置的输出端与所述变比转轴传动连接以带动所述变比转轴转动；所述变比转轴通过所述变比转盘的中心轴线，使得所述变比驱动轮和所述转向力输入装置的输出端位于所述中心轴线的两侧。

在所述转向力输入装置的一种结构中，进一步地，所述转向力输入装置包括中间轴和一对啮合的锥齿轮，其中，所述中间轴可转动地设置在所述壳体上，一对锥齿轮中的第一锥齿轮装配在所述变比转轴上，第二锥齿轮装配在所述中间轴上。

可选择地，在所述转向力输入装置的另一种结构中，所述转向力输入装置包括蜗轮和蜗杆，其中，所述蜗轮设置在所述变比转轴上，所述蜗杆作为中间轴并可转动地设置在所述壳体上；或者，

所述蜗杆形成为所述变比转轴，所述蜗轮通过中间轴可转动地设置在所述壳体上。

进一步地，所述转向力输入装置还包括可转动地设置在所述壳体上的输入轴，其中，所述输入轴和所述中间轴通过啮合的直齿轮传动连接。

另外，所述转向传动比控制装置还包括可转动地设置在所述壳体上的输出轴，所述变比转盘设置在所述输出轴上并位于所述壳体内。

再一方面，本发明还提供一种转向系统，所述转向系统设置有以上任一所述的转向传动比控制装置。

如上所述的，通过本发明的转向传动比控制装置，该转向系统能够根据车辆的行驶状况提供可靠的转向性能。

最后，本发明提供一种车辆，所述车辆设置有以上所述的转向系统。

这样，如上所述的，通过该转向系统，该车辆在实现可靠转向的同时，显著地降低了生产成本，且转向噪声较低。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明具体实施方式提供的转向传动比控制装置的立体结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为图1中的变比转盘、变比转轴和变比驱动轮接合的示意图，其中，省略了图1中的其他部件；

图4为图1中的变比转轴和变比驱动轮接合的示意图，同样，省略了图1中的其他部件。

附图标记说明：

1-壳体，2-变比转轴，3-变比驱动轮，4-变比转盘，5-盘面，6-转向力输入装置，7-中间轴，8-第一锥齿轮，9-第二锥齿轮，10-输入轴，11-直齿轮，12-输出轴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并接合实施例来详细说明本发明。

首先，为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供一种改变转向传动比的方法，该方法能够根据车辆的行驶状况而相应地改变转向传动比，以提供更省力、更安全的转向。

具体地，本发明的转向传动比控制方法包括将变比驱动轮的外周面与用于输出转向动力的变比转盘的盘面接合，以使所述变比驱动轮转动时带动所述变比转盘转动，其中，沿着所述变比转盘的径向方向，调整所述变比驱动轮和所述变比转盘的中心轴线之间的距离以改变传动比。

这样，在该转向传动比控制方法中，由于提供有变比驱动轮和变比转盘，同时将变比驱动轮的外周面接合变比转盘的盘面，使得变比驱动轮绕自身的轴线转动的同时将向变比转盘的盘面施加驱动力，从而也带动变比转盘也绕自身的中心轴线转动，同时，根据需求，变比驱动轮可以沿着变比转盘的径向方向调整其与变比转盘的中心轴线之间的距离以改变两者之间的传动比，从而，通过该转向传动比控制方法，当在径向方向移动变比驱动轮远离变比转盘的中心轴线时，变比转盘和变比驱动轮之间的传动比将变小，使得转向输入轴处输入的转速或转角将被缩小，此种情况适用于车速较高时，使得转向更间接，更安全；而当在径向方向移动变比驱动轮靠近变比转盘的中心轴线时，变比转盘和变比驱动轮之间的传动比将变大，使得转向输入轴处输入的转速或转角将被放大输出，此种情况适用于车速较低时，驾驶员只需旋转方向盘一个小角度即可实现对车辆大角度的转向，使得转向更直接、更灵活、更舒适。

当然，根据以上说明的原理，变比驱动轮可以沿径向方向在几个预定的位置点之间来回移动切换，例如，可以预定设置三个驱动点，内侧驱动点靠近变比转盘的中心轴线，外侧驱动点则靠近变比转盘的边缘，而中部驱动点则位于内侧驱动点和外侧驱动点之间的中点位置，这样，车辆高速行驶时，变比驱动轮位于外侧驱动点以驱动变比转盘，当车辆低速时，变比驱动轮则位于内侧驱动点，而当车辆处于适当的中间范围速度时，变比驱动轮则位于中部驱动点来驱动变比转盘，从而通过这三个预定的位置点来提供较宽的转向选择范围。

在此基础上，更优选地，变比驱动轮可以沿径向方向在更多个预定的位置点之间来回移动切换，当更多个预定的位置很多时，将使得所述变比驱动轮沿着所述变比转盘的径向方向能够连续调整到任何所需位置，也就是，在变比转盘的径向盘面上，变比驱动轮可以根据需求向外或向内调整到任何所需位置，从而提供更宽的可变传动比的选择范围。

其次，为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供一种转向传动比控制装置，该转向传动比控制装置的优选结构如图1所示，但应当理解的是，图1所示的结构仅是示例性的，这种结构并不对本发明的转向传动比控制装置构成具体限制，而本领域技术人员在此基础上可以对其进行任何变形或替换来解决上述技术问题，这同样属于本发明要求保护的范围。

具体地，参考图1，本发明的转向传动比控制装置包括壳体1、变比转轴2、变比驱动轮3和变比转盘4，变比转盘4则输出转向动力，其中，变比转盘4和变比转轴2可转动地设置在壳体1上，变比驱动轮3设置在变比转轴2上，变比驱动轮3的外周面与变比转盘4的盘面5接合，使得变比驱动轮3转动时带动变比转盘4转动，例如，利用外周面与盘面5之间的摩擦作用而带动变比转盘4转动，而摩擦程度则可以根据需求来调整，并且，变比驱动轮3能够沿着变比转轴2的轴向方向调整位置，以改变变比驱动轮3和变比转盘4的中心轴线之间的距离。

变比驱动轮3的转动可以通过多种方式来实现，例如，变比驱动轮3可以随变比转轴2同步转动，也就是，变比转轴2在外力的驱动下转动时将同步带动变比驱动轮3转动，又或者，变比转轴2仅起到支撑变比驱动轮3的作用，外力作用部件可以作用于变比驱动轮3以带动其绕变比转轴2转动。如图1和4所示，变比转轴2上形成有多边形段，变比驱动轮3套装在多边形段上并可以优选地在自身的电机的带动下沿该多边形段移动，又或者，变比转轴2和变比驱动轮3可以通过键槽的形式配合。当然，变比驱动轮3也可以通过其他的牵引机构来轴向移动。

这样，在该转向传动比控制装置中，由于变比驱动轮3的外周面可以驱动变比转盘4的盘面5以带动变比转盘4转动，而变比驱动轮3则能够在变比转盘4的径向方向上改变其与变比转盘4的中心轴线之间的距离，从而，当在径向方向移动变比驱动轮3远离变比转盘4的中心轴线时，变比转盘4和变比驱动轮3之间的传动比将变小，使得转向输入轴处输入的转速或转角将被缩小，此种情况适用于车速较高时，使得转向更间接，更安全；而当在径向方向移动变比驱动轮3靠近变比转盘4的中心轴线时，变比转盘4和变比驱动轮3之间的传动比将变大，使得转向输入轴处输入的转速或转角将被放大输出，此种情况适用于车速较低时，驾驶员只需旋转方向盘一个小角度即可实现对车辆大角度的转向，使得转向更直接、更灵活、更舒适，同时，由于变比驱动轮3的外周面与变比转盘4的盘面5的接合，能够显著地降低转向噪声，最后，在实现以上有益效果的同时，该转向传动比控制装置结构简单，成本地，且易于推广普及。

进一步地，如上所述的，变比驱动轮3的转动可以通过变比转轴2来实现，例如，如图1所示，本发明的转向传动比控制装置还包括有转向力输入装置6，转向力输入装置6的输出端与变比转轴2传动连接以带动变比转轴2转动，以同步带动变比驱动轮3转动。

而变比转轴2可以仅布置在变比转盘4的盘面5的半部分上而不用通过其中心轴线，也就是，变比转轴2的一部分伸入到盘面5内并在径向方向延伸靠近变比转盘4的中心轴线，以便于变比驱动轮3在其上沿径向方向调整位置，此时，转向力输入装置6可能会设置在盘面5边缘的外侧。

然而，为了提高结构的紧凑性，在更优选的结构形式中，如图3所示，变比转轴2通过变比转盘4的中心轴线，使得变比驱动轮3和转向力输入装置6的输出端位于中心轴线的两侧，从而，通过这样的布置，可以显著地减小本发明的转向传动比控制装置占用的空间，并使得变比转轴2的受力更均衡。

当然，为了向变比转轴2提供转向力，转向力输入装置6可以具有多种结构形式，具体地，

在一种结构形式中，如图1所示，转向力输入装置6包括中间轴7和一对啮合的锥齿轮，其中，中间轴7可转动地设置在壳体1上，而一对锥齿轮中的第一锥齿轮8装配在变比转轴2上，第二锥齿轮9装配在中间轴7上，这样，中间轴7转动提供的转向力通过该一对锥齿轮的转向而传递给变比转轴2以带动变比转轴2转动。

此时，中间轴7可以直接作为起始的转向力输入轴。

而在另一种结构形式中，虽然该另一种结构形式并未图示，但根据以下的描述，本领域技术人员也是能够理解并能够实现的，具体地，在该另一种结构形式中，转向力输入装置6包括蜗轮和蜗杆，其中，蜗轮设置在变比转轴2上，蜗杆作为中间轴并可转动地设置在壳体1上，此时，蜗杆可以作为起始的转向力输入轴而通过蜗轮带动变比转轴2转动；或者，

蜗杆形成为变比转轴2，此时，蜗杆上形成有一段光滑段，使得变比驱动轮3能够在该光滑段上移动来调整位置，而蜗轮通过中间轴7可转动地设置在壳体1上，从而通过蜗轮来带动蜗杆转动，此时，设置有蜗轮的中间轴7可以直接作为起始的转向力输入轴。

因此，如上所述的，本发明的转向力输入装置6可以通过多种结构形式来实现，其并不限于以上所述的两种结构形式。

更进一步地，为了便于驾驶员更容易地提供转向力，优选地，如图1和2所示，转向力输入装置6还包括可转动地设置在壳体1上的输入轴10，该输入轴10的一端位于壳体1外部，另一端设置在壳体1内部的支撑壁上，此时，中间轴7则支撑在壳体1的壁和内部的支撑壁之间，其中，输入轴10和中间轴7通过啮合的直齿轮11传动连接，这样，通过啮合的直齿轮11的传递，使得转向力的输入更容易，更便捷。

在蜗杆作为中间轴的情形下，一个齿轮轮11可以设置在蜗杆上。

优选地，转速或转角从输入轴10到中间轴7和从中间轴7到变比转轴2都是1:1传递。

此外，如图1和2所示，该转向传动比控制装置还包括可转动地设置在壳体1上的输出轴12，而变比转盘4设置在输出轴12上并位于壳体1内，这样，输出轴12的中心轴线形成为变比转盘4的中心轴线，从而最终输出转向力。

本发明提供一种转向系统，该转向系统设置有以上任一所述的转向传动比控制装置，从而，如上所述的，通过本发明的转向传动比控制装置，该转向系统能够根据车辆的行驶状况提供可靠的转向性能。

本发明最后提供一种车辆，该车辆设置有以上所述的转向系统。这样，如上所述的，通过该转向系统，该车辆在实现可靠转向的同时，显著地降低了生产成本，且转向噪声较低。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转向传动比控制方法，其特征在于，所述转向传动比控制方法包括将变比驱动轮的外周面与用于输出转向动力的变比转盘的盘面摩擦接合，以使所述变比驱动轮转动时利用摩擦作用带动所述变比转盘转动，变比驱动轮的外周面和变比转盘的盘面之间的摩擦程度能够调整，其中，沿着所述变比转盘的径向方向，调整所述变比驱动轮和所述变比转盘的中心轴线之间的距离以改变传动比；

其中，所述变比驱动轮设置在变比转轴上，变比转轴通过所述变比转盘的中心轴线，使得所述变比驱动轮和所述变比转轴的转向动力输入端分别位于所述变比转盘的中心轴线的两侧。

2.根据权利要求1所述的转向传动比控制方法，其特征在于，所述变比驱动轮沿着所述变比转盘的径向方向能够连续调整到任何所需位置。

3.一种转向传动比控制装置，其特征在于，所述转向传动比控制装置包括壳体(1)、变比转轴(2)、变比驱动轮(3)和输出转向动力的变比转盘(4)，其中，

所述变比转盘(4)和所述变比转轴(2)可转动地设置在所述壳体(1)上，所述变比驱动轮(3)设置在所述变比转轴(2)上，所述变比驱动轮(3)的外周面与所述变比转盘(4)的盘面(5)摩擦接合，使得所述变比驱动轮(3)转动时利用摩擦作用带动所述变比转盘(4)转动，变比驱动轮的外周面和变比转盘的盘面之间的摩擦程度能够调整，并且，

所述变比驱动轮(3)能够沿着所述变比转轴(2)的轴向方向调整位置，以改变所述变比驱动轮(3)和所述变比转盘(4)的中心轴线之间的距离；

其中，所述变比转轴通过所述变比转盘的中心轴线，使得所述变比驱动轮和所述变比转轴的转向动力输入端分别位于所述变比转盘的中心轴线的两侧。

4.根据权利要求3所述的转向传动比控制装置，其特征在于，所述转向传动比控制装置还包括有转向力输入装置(6)，所述转向力输入装置(6)的输出端与所述变比转轴(2)的转向动力输入端传动连接以带动所述变比转轴(2)转动；

所述变比驱动轮(3)和所述转向力输入装置(6)的输出端位于所述中心轴线的两侧。

5.根据权利要求4所述的转向传动比控制装置，其特征在于，所述转向力输入装置(6)包括中间轴(7)和一对啮合的锥齿轮，其中，所述中间轴(7)可转动地设置在所述壳体(1)上，一对锥齿轮中的第一锥齿轮(8)装配在所述变比转轴(2)上，第二锥齿轮(9)装配在所述中间轴(7)上。

6.根据权利要求4所述的转向传动比控制装置，其特征在于，所述转向力输入装置(6)包括蜗轮和蜗杆，其中，

所述蜗轮设置在所述变比转轴(2)上，所述蜗杆作为中间轴并可转动地设置在所述壳体(1)上；或者，

所述蜗杆形成为所述变比转轴(2)，所述蜗轮通过中间轴(7)可转动地设置在所述壳体(1)上。

7.根据权利要求5或6所述的转向传动比控制装置，其特征在于，所述转向力输入装置(6)还包括可转动地设置在所述壳体(1)上的输入轴(10)，其中，所述输入轴(10)和所述中间轴(7)通过啮合的直齿轮(11)传动连接。

8.根据权利要求3所述的转向传动比控制装置，其特征在于，所述转向传动比控制装置还包括可转动地设置在所述壳体(1)上的输出轴(12)，所述变比转盘(4)设置在所述输出轴(12)上并位于所述壳体(1)内。

9.一种转向系统，其特征在于，所述转向系统设置有根据权利要求3-8中任意一项所述的转向传动比控制装置。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆设置有根据权利要求9所述的转向系统。

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