CN109017972B - 车轮致动器组件 - Google Patents

Abstract

用于车轮致动器组件的滑轮组件包括从动滑轮组件、驱动滑轮和皮带。从动滑轮组件包括从动滑轮和保持器。从动滑轮至少部分地围绕滚珠螺母设置，该滚珠螺母可操作地连接至齿杆。保持器被容纳在从动滑轮内。皮带被布置成将从动滑轮组件连接至驱动滑轮。

Description

车轮致动器组件

技术领域

本公开涉及车辆动力辅助系统，特别涉及车轮致动器组件的滑轮组件。

背景技术

诸如电动助力转向系统的车辆动力辅助系统可以包括具有同步皮带的致动器，该同步皮带将来自电动马达的转矩传递到部件。致动器有助于施加转矩或荷载到部件以对车辆执行诸如转弯(turning，转动)或转向(steering)的功能。同步皮带的跳过或滑动可能影响由车辆动力辅助系统提供的用以帮助车辆的转弯或转向的辅助。

因此，期望提供一种强大的(robust，强健的)车辆动力辅助系统。

发明内容

根据本公开的实施例，提供了一种具有车轮致动器组件的转向辅助系统。该车轮致动器组件包括滑轮组件和沿着第一轴线延伸的齿杆(rack bar，齿条)。滑轮组件包括驱动滑轮和从动滑轮组件。驱动滑轮围绕驱动滑轮轴设置，该驱动滑轮轴沿着平行于第一轴线设置的第二轴线延伸。从动滑轮组件围绕齿杆设置，且包括滚珠螺母、从动滑轮和保持器。滚珠螺母围绕齿杆设置。从动滑轮至少部分地围绕滚珠螺母设置。保持器被至少部分地设置在从动滑轮内并且可操作地连接至滚珠螺母。

根据本公开的另一实施例，提供了一种车轮致动器组件的滑轮组件。滑轮组件包括从动滑轮组件、驱动滑轮和皮带。从动滑轮组件包括从动滑轮和保持器。从动滑轮至少部分地围绕滚珠螺母设置，该滚珠螺母可操作地连接至齿杆。保持器被容纳在从动滑轮内。皮带被布置成将从动滑轮组件连接至驱动滑轮。

从以下结合附图的描述中，这些和其他优点和特征将变得更加明显。

附图说明

在说明书之后的权利要求书中特别指出并清楚地要求保护本公开的主题。从以下结合附图的详细描述中，本公开的前述和其他特征以及优点是显而易见的，其中：

图1是具有车轮致动器组件的转向辅助系统的立体图；

图2是车轮致动器组件的从动滑轮组件的分解图；

图3是从动滑轮组件的侧面剖视图。

图4是在第一操作模式期间的从动滑轮组件的端面剖视图；以及

图5是在第二操作模式期间的从动滑轮组件的端面剖视图。

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公开而并非限制本公开，应当理解，所公开的实施例仅仅是可以以各种形式和替代形式具体化的本公开的示例。附图不一定是按比例的；一些特征可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅作为用于教导本领域技术人员多方面地采用本公开的代表性基础。

车辆设置有转向辅助系统，该转向辅助系统响应于由车辆的操作者提供的转向输入而枢转或转弯车辆轮(vehicle wheel)或车轮。参照图1，转向辅助系统包括被布置成使车辆轮或车辆车轮枢转的车轮致动器组件10。车轮致动器组件10包括齿杆20、小齿轮22和动力转向辅助机构24。

齿杆20沿着第一轴线30延伸并具有可操作地连接至拉杆(tie rod)的端部，所述拉杆有助于枢转、转向或转弯车辆车轮。齿杆20被构造成具有与小齿轮22接合的螺纹、齿等的滚珠螺杆。小齿轮22可操作地连接至输入轴并且响应于由车辆的操作者提供的转向输入而旋转。在与齿杆20啮合地接合的同时，小齿轮22的旋转使齿杆20沿着第一轴线30平移以枢转车辆车轮。

动力转向辅助机构24可操作地连接至齿杆20并向齿杆20提供辅助转矩，该辅助转矩被转换成用于帮助枢转车辆车轮的轴向力。动力转向辅助机构24包括马达40、驱动滑轮轴42、滚珠螺母组件44和滑轮组件46。

马达40可以是电动马达、液压致动器、电动液压马达等，其可操作地连接至驱动滑轮轴42。驱动滑轮轴42通过柔性(compliant)马达联轴器50连接至马达40。驱动滑轮轴42沿着基本平行于第一轴线30设置的第二轴线52延伸。驱动滑轮轴42通过轴承94、96围绕第一轴线30自由旋转。

参照图1，滚珠螺母组件44围绕齿杆20设置。参照图2，滚珠螺母组件44包括轴承56，该轴承可操作地连接至滚珠螺母58，该滚珠螺母包括：第一滚珠螺母面60；第二滚珠螺母面62，与第一滚珠螺母面60相对设置；外滚珠螺母表面64，沿着第一轴线30在第一滚珠螺母面60与第二滚珠螺母面62之间延伸；以及内滚珠螺母表面66，与外滚珠螺母表面64同心地设置并沿着第一轴线30在第一滚珠螺母面60与第二滚珠螺母面62之间延伸。内部滚珠螺母表面66通过一组循环滚珠与齿杆20啮合，该循环滚珠有助于将由滑轮组件46施加的转矩转换成有助于转弯车辆车轮的轴向力。

参照图2和图3，滚珠螺母组件44的滚珠螺母58包括凹部或凹口70，其在第一滚珠螺母面60与内滚珠螺母表面66之间延伸或被限定在该第一滚珠螺母面与该内滚珠螺母表面之间。凹口70由第一表面72和第二表面74限定。第一表面72大致平行于第一轴线30设置，且从第一滚珠螺母面60朝向第二滚珠螺母面62延伸。第二表面74从第一表面72朝向内滚珠螺母表面66延伸。第二表面74被设置成与第一轴线30不平行且不垂直的关系。

参照图1，滑轮组件46在齿杆20与驱动滑轮轴42之间延伸。滑轮组件46将转矩从马达40传递到滚珠螺母组件44。滑轮组件46可以是双皮带滑轮系统，其包括主驱动滑轮80、主从动滑轮82、主皮带84、驱动滑轮86、从动滑轮组件88和皮带90。

主驱动滑轮80围绕驱动滑轮轴42设置。主从动滑轮82围绕齿杆20设置，并且可操作地连接至滚珠螺母组件44。更具体地，如图1所示，主从动滑轮82接合并可操作地连接至第二滚珠螺母面62。主皮带84围绕主驱动滑轮80和主从动滑轮82设置，并被布置成将主驱动滑轮80驱动地(drivably)连接至主从动滑轮82。主从动滑轮82可设置有凸缘，帮助保持主皮带84围绕主从动滑轮82。

驱动滑轮86围绕驱动滑轮轴42设置，并通过过盈配合而被固定至驱动滑轮轴42。从动滑轮组件88围绕齿杆20设置，并通过滚珠螺母组件44与主从动滑轮82间隔开。从动滑轮组件88可操作地连接至第一滚珠螺母面60。皮带90围绕驱动滑轮86和从动滑轮组件88设置，并被布置成将驱动滑轮86驱动地连接至从动滑轮组件88。

主皮带84和皮带90通过由偏心轴支撑的惰轮(idler pulley)张紧。滚珠螺母组件44在主皮带84与皮带90之间的居中便于皮带张力的平衡，且可减小可能施加至滚珠螺母组件44的轴承的力矩荷载。

滑轮组件46被布置或构造成以第一操作模式和第二操作模式操作。在滑轮组件46在第一操作模式下操作时，主皮带84将由马达40施加的荷载的基本上100％传递到主驱动滑轮80并通过主从动滑轮82传递到滚珠螺母组件44，从而提供辅助荷载以帮助至少一个车辆车轮的枢转。在滑轮组件46在第二操作模式下操作时，皮带90将由马达40施加的荷载的基本上100％传递到驱动滑轮86，并通过从动滑轮组件88传递到滚珠螺母组件44，从而提供辅助荷载以帮助至少一个车辆车轮的枢转。

参照图2和图3，在滑轮组件46在第一种操作模式下操作时，从动滑轮组件88被允许预定量的旋转自由运动，以使得皮带90与主皮带84一起旋转，但皮带90保持空载且荷载不被传递。从动滑轮组件88包括从动滑轮100、轴承构件102、保持器104、阻尼器106和偏置构件108。

从动滑轮100围绕齿杆20设置并与该齿杆间隔开。从动滑轮100轴向地位于滚珠螺母组件44与保持器104之间。从动滑轮100至少部分地围绕滚珠螺母组件44设置。从动滑轮100包括外表面120和与外表面120相对设置的内表面122。外表面120和内表面122均在第一从动滑轮端部124与第二从动滑轮端部126之间延伸。外表面120接合皮带90的一部分。内表面122设置有从内表面122朝向第一轴线30延伸的突起、突片或延伸部128。延伸部128围绕内表面122的一部分周向地延伸。

延伸部128可将内表面122分成第一内表面122a和第二内表面122b。第一内表面122a从延伸部128延伸至第一从动滑轮端部124，第二内表面122b从延伸部128延伸至第二从动滑轮端部126。

从动滑轮100可具有穿过与第一从动滑轮端部124靠近的第一内表面122a测量的第一内直径，且可具有穿过(横穿)与第二从动滑轮端部126靠近的第二内表面122b测量的第二内直径。第一直径可不同于第二直径。例如，第一直径可大于或可小于第二直径。

外表面120限定靠近第一从动滑轮端部124设置的第一凹口130和靠近第二从动滑轮端部126设置的第二凹口132。第一凹口130从第一从动滑轮端部124朝向第二从动滑轮端部126轴向地延伸。第一凹口130从外表面120朝向内表面122径向延伸。第二凹口132从第二从动滑轮端部126朝向第一从动滑轮端部124轴向地延伸。第二凹口132从外表面120朝向内表面122径向地延伸。

从动滑轮100限定或设置有从动滑轮突起136。从动滑轮突起136可以从内表面122朝向第一轴线30和保持器104直接地径向延伸，或可以从延伸部128朝向该第一轴线和该保持器径向地延伸。从动滑轮突起136轴向地设置在第一从动滑轮端部124与第二从动滑轮端部126之间。从动滑轮突起136被构造为围绕从动滑轮100的内表面122的一部分周向地延伸的柄脚(tang)。从动滑轮突起136可以从延伸部128延伸。

轴承构件102被设置在滚珠螺母组件44与从动滑轮100之间。轴承构件102可被构造成具有主体140和从主体140延伸的延伸部142的衬套(bushing)。主体140接合外滚珠螺母表面64和从动滑轮100的内表面122。延伸部142被设置成大致垂直于主体140，并且至少部分地被设置在从动滑轮突起136与滚珠螺母组件44之间。延伸部142接合第一滚珠螺母面60和从动滑轮突起136。

保持器104至少部分地设置在从动滑轮100内，并与该从动滑轮间隔开。保持器104包括围绕齿杆20设置的保持器本体150。保持器本体150包括外表面152和与外表面152相对设置的内表面154。外表面152和内表面154均沿着第一轴线30在第一保持器端部156与第二保持器端部158之间延伸。第二保持器端部158接合第一滚珠螺母面60。

保持器104的外表面152与从动滑轮100的内表面径向间隔开，使得在从动滑轮100与保持器104之间限定有间隙槽160。从动滑轮100通过间隙槽160与滚珠螺母组件44旋转地隔离。

保持器104通过至少一个紧固件162可操作地连接至滚珠螺母组件44，所述紧固件延伸穿过保持器本体150并延伸到第一滚珠螺母面60中或穿过第一滚珠螺母面。所述至少一个紧固件162使滚珠螺母组件44和保持器104能够围绕第一轴线30一起旋转。

从动滑轮突起136的一部分接合保持器本体150的外表面152。在至少一个实施例中，从动滑轮突起136的一部分接合由保持器本体150限定的搁板164，所述搁板被设置为大致平行于第一滚珠螺母面60、从动滑轮突起136以及第一保持器端部156和第二保持器端部158中的至少一个。

保持器104包括保持器突起170、保持器导向件172和保持器凸缘174。保持器突起170被设置成靠近第二保持器端部158，并从保持器本体150的外表面152朝向从动滑轮100的延伸部128径向地延伸。保持器突起170被构造为围绕保持器本体150的外表面152的一部分周向地延伸的柄脚。

保持器导向件172从第二保持器端部158轴向地延伸，并至少部分地被容纳在滚珠螺母组件44的凹口70内。保持器导向件172接合滚珠螺母组件44的凹口70的第一表面72和第二表面74中的至少一个。保持器导向件172是将保持器104同轴于滚珠螺母组件44定位的导向特征。

保持器凸缘174被设置成靠近第一保持器端部156，并从保持器本体150的外表面152朝向从动滑轮100的内表面122径向地延伸。保持器凸缘174与保持器突起170轴向地间隔开。

阻尼器106围绕保持器突起170的一部分设置。阻尼器106包括阻尼器本体176，具有从阻尼器本体176延伸的至少一个阻尼器臂178。阻尼器本体176和至少一个阻尼器臂178接合保持器突起170以将阻尼器106保持在适当位置。阻尼器106是柔性构件，其被布置成当阻尼器106和保持器突起170接合从动滑轮突起136时吸收脉冲、冲击或震动，以减少皮带对驱动滑轮的切向力，并在滑轮组件46从第一操作模式过渡到第二操作模式期间降低皮带90滑动或跳过的风险。

从动滑轮100与滚珠螺母组件44之间的相对角运动由与阻尼器106接触的从动滑轮突起136限制。例如，当滑轮组件46在第一操作模式下操作时，阻尼器106和保持器突起170与从动滑轮突起136径向地或成角度地间隔开，以使得从动滑轮突起136在间隙槽160内大致居中，且不将转矩传递至保持器104和滚珠螺母组件44中的任一个，促进从动滑轮100与滚珠螺母组件44之间围绕第一轴线30的相对角旋转或运动，并促进主从动滑轮82和从动滑轮组件88之间的相对角旋转，如图4所示。此外，当主皮带84和皮带90张紧时，从动滑轮突起136可移动得稍微偏离中心以适应(accommodate，调节)滑轮的螺旋之间的未对准，从而消除了使主驱动滑轮80和驱动滑轮86彼此合拍(time)的需要并消除了使主从动滑轮82和从动滑轮组件88彼此合拍的需要以实现期望的皮带张力。

在另一示例中，响应于主皮带84的滑动或跳过或主皮带84的张力的减小或损失，阻尼器106和保持器突起170中的至少一个朝向从动滑轮突起136旋转。如图5所示，响应于保持器突起170与阻尼器106和保持器突起170中的至少一个之间的接合，保持器104、从动滑轮100和滚珠螺母组件44有助于围绕第一轴线30一起旋转，以使得能够通过皮带90转移荷载并将滑轮组件46的操作模式从第一操作模式改变到第二操作模式。

参照图1，车辆监控系统180可以与滑轮组件46通信，并被布置成检测主皮带84和皮带90中的至少一个的滑动或跳过事件或张力损失。车辆监控系统180与第一位置传感器182和第二位置传感器184通信。第一位置传感器182被定位成提供指示齿杆20的位置的第一信号，如图1所示；或者可被定位成提供指示从动滑轮突起136的位置的第一信号，如图3所示。第二位置传感器184被定位成提供指示马达40或驱动滑轮轴42的位置的第二信号，如图1所示；或者可被定位成提供指示保持器突起170的位置的第二信号，如图3所示。车辆监控系统180被构造成响应于第一信号与第二信号之间的差大于阈值而向车辆的操作者输出指示器或警告灯。指示器通知操作者维修车辆或者通知操作者滑轮组件46的操作模式从第一操作模式改变为第二操作模式。

偏置构件108设置在保持器凸缘174与从动滑轮突起136之间。偏置构件108被布置成推进从动滑轮突起136朝向与轴承构件102的延伸部142接合，和/或偏置构件108被布置成推进从动滑轮突起136朝向与滚珠螺母组件44的第一滚珠螺母面60接合。

偏置构件108可以是占据保持器104、从动滑轮100、轴承构件102的延伸部142和滚珠螺母组件44之间的轴向间隙的弹簧。偏置构件108的尺寸被设定为以大于皮带90轴向推力的力预加载从动滑轮100进入轴承构件102和滚珠螺母组件44，以保持从动滑轮100与轴承构件102接触。偏置构件108的尺寸可被设定为当在带90上操作时实现指定的从动滑轮滑动转矩以限定滑轮滑动发生期间的转向操纵。偏置构件108预加载的改变使得能够控制哪个滑轮可能发生滑动。例如，较小的偏置构件预加载允许在较高车速/较低辅助操纵期间从动滑轮滑动，而较大的偏置构件预加载延迟从动滑轮滑动，直到较低车速/高荷载停车操纵。

在至少一个实施例中，驱动滑轮86可以以与上述从动滑轮组件88类似的方式构造，以使得当滑轮组件46在第一操作模式下操作时，驱动滑轮86被允许预定量的旋转自由运动，使得皮带90与主皮带84一起旋转，皮带90保持空载且荷载不被传递。

尽管本公开仅结合了有限数量的实施例进行详细描述，但应当容易理解的是，本公开并不限于这些公开的实施例。相反，可以修改本公开以并入之前未描述但与本公开的范围相当的任何数量的变化、更改、替换或等同布置。另外，虽然已经描述了本公开的各种实施例，但应理解的是，本公开的各方面可以仅包括所描述的实施例中的一些或各种实施例的组合。因此，本公开不被视为由前面的描述限制。

Claims (9)

1.一种车轮致动器组件的滑轮组件，包括：

从动滑轮组件，所述从动滑轮组件包括：

从动滑轮，所述从动滑轮至少部分地围绕滚珠螺母设置，所述滚珠螺母能操作地连接至齿杆，所述从动滑轮包括朝向保持器延伸的从动滑轮突起，

轴承构件，设置在所述滚珠螺母与所述从动滑轮之间，和

保持器，所述保持器容纳在所述从动滑轮内且能操作地连接至所述滚珠螺母，所述保持器包括朝向所述从动滑轮延伸的保持器突起和与所述保持器突起间隔开并朝向所述从动滑轮延伸的保持器凸缘；

驱动滑轮；

偏置构件，设置在所述保持器凸缘与所述从动滑轮突起之间；以及

皮带，所述皮带被布置成将所述从动滑轮组件连接至所述驱动滑轮。

2.根据权利要求1所述的滑轮组件，其中，所述轴承构件至少部分地设置在所述从动滑轮突起与所述滚珠螺母之间。

3.根据权利要求1所述的滑轮组件，其中，所述偏置构件朝向与所述轴承构件的接合推进所述从动滑轮突起。

4.根据权利要求1所述的滑轮组件，还包括围绕所述保持器突起设置的阻尼器。

5.根据权利要求1所述的滑轮组件，其中，所述保持器与所述从动滑轮径向间隔开且能操作地连接至所述滚珠螺母。

6.根据权利要求5所述的滑轮组件，其中，在所述从动滑轮突起与所述保持器突起间隔开的同时，所述从动滑轮相对于所述保持器旋转。

7.根据权利要求6所述的滑轮组件，其中，在所述从动滑轮突起接合所述保持器突起的同时，所述从动滑轮和所述保持器一起旋转。

8.一种转向辅助系统，包括：

齿杆，所述齿杆沿着第一轴线延伸；以及

根据权利要求1所述的滑轮组件，其中，所述驱动滑轮围绕驱动滑轮轴设置，所述驱动滑轮轴沿着平行于所述第一轴线设置的第二轴线延伸。

9.根据权利要求8所述的转向辅助系统，其中，所述从动滑轮的内表面与所述保持器的外表面间隔开，限定一间隙槽。

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