CN109808763A - 转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个目的是提供一种转向装置，该转向装置便于减速器解除接合，使得例如当减速器发生故障时，可以使减速器解除接合，从而能够仅利用手动操作力来使车辆的轮胎转向。本申请涉及设置有转向机构(20)和减速器(32)的转向装置(1)。转向机构(20)在来自方向盘(11)的转向力的作用下使车辆的轮胎(18)转向。减速器(32)连接到用于输出与转向力相对应的转向辅助力的马达(31)。减速器(32)增大转向辅助力并将增大了的转向辅助力传递到转向机构(20)。减速器(32)经由减速器臂(6)连接至转向机构(20)。

Description

转向装置
技术领域
本发明涉及一种转向装置。
背景技术
转向辅助装置安装在各种车辆上以辅助驾驶员的转向。作为这种转向辅助装置，已经使用了通过使用扭矩传感器、马达和减速器来将转向辅助力传递到转向机构的装置。
扭矩传感器检测通过驾驶员的转向在转向轴中产生的扭矩。马达产生与检测到的扭矩相对应的驱动力。驱动力通过减速器传递到转向机构。由于减速器增大了从马达传递到转向机构的扭矩，因此驾驶员可以利用轻的力来使车辆转向。专利文献1提出了使用行星齿轮装置作为减速器。
专利文献1公开了一种使用摆动内接触式行星齿轮装置(oscillating internalcontact-type planetary gear device)并且需要较小安装空间的电动转向装置。
相关参照文献
相关专利文献列表
专利文献1：日本特开2013-35475号公报
发明内容
然而，减速器存在以下问题。即，特别地，在内置于重量大的车辆(例如，五吨卡车)中所安装的转向辅助装置的情况下，减速器承受极大的负荷。然而，利用传统的构造，在减速器发生故障的情况下，由于减速器的小齿轮与齿条轴啮合，因此从故障中恢复需要拆卸减速器以使小齿轮从齿条轴解除接合，因此过度耗时且麻烦。
本发明解决了上述情形，并且本发明的目的是提供如下转向装置：该转向装置便于减速器解除接合，使得例如当减速器发生故障时，可以使减速器解除接合，以使得能够仅利用手动操作力来使车辆转向。
根据本发明的一个实施方式的转向装置设置有用于接收转向力的方向盘、用于在转向力的作用下使车辆的轮胎转向的转向机构、用于输出与转向力相对应的转向辅助力的马达、以及用于增大转向辅助力并将增大了的转向辅助力传递到转向机构的减速器。减速器经由减速器臂连接到转向机构。
根据本发明的一个实施方式的转向装置被构造为：通过使减速器从减速器臂解除接合或通过使转向机构从减速器臂解除接合而使减速器从转向机构断开连接。
根据本发明的一个实施方式的转向装置被构造为：在从减速器断开连接的情况下，转向机构仅利用方向盘的转向力来使轮胎转向。
根据本发明的一个实施方式的转向装置还设置有齿轮箱，该齿轮箱具有齿轮箱臂，该齿轮箱设置在方向盘和转向机构之间，并且齿轮箱臂和减速器臂两者经由联接杆连接到转向机构。
根据本发明的一个实施方式的转向装置还设置有齿轮箱，该齿轮箱具有齿轮箱臂，该齿轮箱设置在方向盘和转向机构之间，并且齿轮箱臂经由齿轮箱联接杆连接到转向机构，而减速器臂经由减速器联接杆连接到转向机构。
根据本发明的一个实施方式的转向装置被构造为：转向机构是横拉杆(tie rod)。
有益效果
根据本发明的一个实施方式的转向装置，便于减速器的解除接合，使得例如当减速器发生故障时，可以使减速器解除接合，从而能够仅利用手动操作力来使车辆转向。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的转向装置的示意性框图。
图2是根据本发明的一个实施方式的转向装置的示意图。
图3是根据本发明的一个实施方式的另一转向装置的示意图。
图4是根据本发明的一个实施方式的电动齿轮箱的示意图。
图5是图4所示的电动齿轮箱的减速器的示意性截面图。
具体实施方式
现在将参照附图来说明本发明的实施方式。
图1是示出根据本发明的一个实施方式的转向装置1的示意性框图。
所示的转向装置1包括操作部10、转向机构20、控制部21和电动齿轮箱30。
操作部10被构造为包括方向盘11和转向轴12。驾驶员把持方向盘11。为了使车辆(未示出)转向，驾驶员转动方向盘11。转向轴12机械地连接到方向盘11和转向机构20。通过驾驶员所进行的转动操作施加到方向盘11的转向力通过转向轴12传递到转向机构20。齿轮箱(例如，稍后说明的齿轮箱2)和联接杆(例如，稍后说明的联接杆8)可以设置在转向轴12和转向机构20之间。
转向机构20被构造为将施加到方向盘11的转向力传递到车辆的轮胎(未示出)以使车辆的轮胎转向。根据驾驶员的转向力的大小来调节用于使轮胎转向的力。对于方向盘11、转向轴12、转向机构20和轮胎，可以想到各种设计形式的机械联接结构，并且这些设计形式可以被适当地应用。转向机构20可包括横拉杆(例如，稍后说明的横拉杆9)。
控制部21被构造为包括扭矩传感器22和控制装置23。扭矩传感器22检测在转向轴12中产生的扭矩。可以想到各种形式的扭矩传感器22，而不限于其特定类型。
为了检测转向轴12中产生的扭矩，扭矩传感器22可以直接连接到转向轴12，但不是必须直接连接到转向轴12。可以想到扭矩传感器22和转向轴12之间的各种形式的机械或电连接结构，而不限于特定的连接结构。
控制装置23根据扭矩信号来控制电动齿轮箱30。根据由扭矩信号表示的扭矩的大小，控制装置23控制电动齿轮箱30以输出转向辅助力。转向辅助力最终传递到转向机构20。因此，驾驶员可以用小的力来使车辆转向。控制装置23能够处理扭矩信号并产生用于驱动电动齿轮箱30的驱动信号。可以想到控制装置23的各种形式的操作，而不限于特定形式。
电动齿轮箱30被构造为包括马达31和减速器32。上述驱动信号从控制装置23输出到马达31。马达31根据驱动信号转动，并输出由驱动信号指定的转向辅助力。从马达31输出的转向辅助力根据施加到转向轴12的转向力而变化。
来自马达31的转向辅助力被输入到减速器32。减速器32增大来自马达31的转向辅助力，并将增大了的转向辅助力传递到转向机构20。因此，驾驶员可以通过转向辅助力的辅助用小的力来使车辆的轮胎转向。
在所示的转向装置1中，对于操作部10、转向机构20、控制部21和电动齿轮箱30可以想到各种结构，而不限于特定构造。
接着，图2示出根据本发明的一个实施方式的转向装置1的示意图。
根据本发明的一个实施方式所示的转向装置1包括方向盘11、转向轴12、齿轮箱2、电动齿轮箱30、联接杆8和横拉杆9。横拉杆9是转向机构20的示例。在图2中，省略了控制部21。
驾驶员操作方向盘11以施加转向力，然后经由转向轴12将转向力传递到齿轮箱2。齿轮箱2由已知类型的齿轮箱形成，并且典型地包括诸如齿轮齿条、滚珠丝杠和蜗轮等的各种类型的构成构件。根据本发明的一个实施方式的齿轮箱2设置有齿轮箱臂7并且经由齿轮箱臂7连接到联接杆8。这种连接可以通过包括螺钉紧固的任何方法建立，而不限于特定方法。
从齿轮箱2输出的扭矩经由联接杆8传递到横拉杆9并用于使车辆的轮胎18转向。
另一方面，电动齿轮箱30包括马达31、减速器(偏心摆动减速器)32和减速器臂(转向摇臂(pitman arm))6。从马达31输出的转向辅助力通过减速器32而增大，并且增大了的转向辅助力传递到减速器臂6。减速器臂6将电动齿轮箱30连接到联接杆8。这种连接可以通过包括螺钉紧固的任何方法建立，而不限于特定方法。转向辅助力经由联接杆8从减速器臂6传递到横拉杆9。因此，驾驶员可以通过转向辅助力的辅助用小的力来使车辆的轮胎转向。
通过使减速器32从减速器臂6解除接合或通过使横拉杆9从减速器臂6解除接合，可以使减速器32与横拉杆9断开连接。因此，便于减速器的解除接合，使得例如当减速器发生故障时，可以使减速器解除接合，从而能够仅利用手动操作力来使车辆转向。
如上所述，在所示的示例中，齿轮箱臂7和减速器臂6两者都经由共用的联接杆8连接到横拉杆9。通过以这种方式共用联接杆，可以减少转向装置1的组成部件的数量。
接着，图3示出根据本发明的一个实施方式的另一转向装置1的示意图。
与图2所示的情况相同，根据本发明的一个实施方式所示的转向装置1包括方向盘11、转向轴12、齿轮箱2、电动齿轮箱30、联接杆8和横拉杆9。
驾驶员操作方向盘11以施加转向力，然后经由转向轴12将转向力传递到齿轮箱2。
从齿轮箱2输出的扭矩经由作为齿轮箱联接杆的联接杆8传递到横拉杆9并且用于使车辆的轮胎18转向。
另一方面，电动齿轮箱30包括马达31、减速器(偏心摆动减速器)32和减速器臂(转向摇臂)6。从马达31输出的转向辅助力通过减速器32而增大，并且增大了的转向辅助力传递到减速器臂6。减速器臂6连接到与联接杆8不同的减速器联接杆13。这种连接可以通过包括螺钉紧固的任何方法建立，而不限于特定方法。转向辅助力从减速器臂6经由联接杆13传递到横拉杆9。因此，驾驶员可以通过转向辅助力的辅助以小的力使车辆的轮胎转向。
在根据本发明的一个实施方式所示的转向装置1中，齿轮箱臂7经由齿轮箱联接杆8连接到横拉杆9，并且减速器臂6经由减速器联接杆13连接到横拉杆9。
通过使减速器32从减速器臂6解除接合或通过使横拉杆9从减速器臂6解除接合，可以使减速器32从横拉杆9断开连接。因此，便于减速器的解除接合，使得例如当减速器发生故障时，可以使减速器解除接合，从而能够仅利用手动操作力来使车辆转向。
如上所述，在图示的示例中，齿轮箱臂7和减速器臂6分别经由不同的联接杆8和13连接到横拉杆9。因此，可以将包括减速器32的电动齿轮箱30配置在任何位置处，从而改善设计车辆的自由度。
接着，图4是电动齿轮箱30的示意性截面图。
电动齿轮箱30包括马达31、减速器(偏心摆动减速器)32和减速器臂6。如上所述，减速器臂6通过包括螺钉紧固的已知方法安装到减速器32。此外，电动齿轮箱30包括安装筒40，并且安装筒40用于将马达31安装到减速器32。
马达31包括壳体210和马达轴220。在壳体210中，配置有传统马达中使用的各种组成部件(例如，线圈和定子芯)。本实施方式的原理不限于壳体210中的特定结构。
马达轴220朝向减速器32延伸。齿部221形成在马达轴220的端部。齿部221与减速器32啮合。结果，由马达31产生的扭矩传递到减速器32。
如图4所示，减速器32包括外筒50、托架600、齿轮部700、三个驱动机构800(图4示出三个驱动机构800中的一个)以及两个主轴承900(未示出)。
如图5所示，外筒50包括具有大致圆筒形状的壳体510和多个内齿销520。壳体510限定了配置托架600、齿轮部700和驱动机构800的圆筒形内部空间。多个内齿销520沿着壳体510的内周面圆形地配置，形成内齿环。在本实施方式中，内齿销520是内齿的示例。
图5示出托架600和马达轴220的转动中心轴线RCX。各个内齿销520均由沿着转动中心轴线RCX的延伸方向延伸的圆柱状构件形成。各个内齿销520均装配在形成于壳体510的内壁中的凹槽中。因此，各个内齿销520均被壳体510适当地保持。
如图5所示，多个内齿销520以大致等间隔围绕转动中心轴线RCX配置。各个内齿销520均具有从壳体510的内壁朝向转动中心轴线RCX突出的半圆面。因此，多个内齿销520用作与齿轮部700啮合的内齿。
如图4所示，托架600包括基部610和端板部620。基部610配置在端板部620和减速器臂6之间。端板部620配置在基部610和马达31之间。托架600整体具有圆筒形状。托架600在外筒50内绕转动中心轴线RCX转动。
基部610包括具有环形状的基板部611。端板部620包括具有环形状的基板部621和均从基板部621朝向基部610延伸的三个轴部622。基部610连接到三个轴部622各自的基端面。基部610可以通过密配合螺栓(reamer bolt)、定位销或其它技术连接到三个轴部622的各个基端面。
齿轮部700配置在基部610的基板部611和端板部620的基板部621之间。三个轴部622延伸贯穿齿轮部700并连接到端板部620。
齿轮部700包括第一余摆线齿轮(trochoid gear)710和第二余摆线齿轮720。第一余摆线齿轮710配置在基板部611和第二余摆线齿轮720之间。第二余摆线齿轮720配置在端板部620和第一余摆线齿轮710之间。如图5所示，第一余摆线齿轮710的多个外齿中的一部分与由多个内齿销520形成的内齿环啮合。
马达轴220的转动通过驱动机构800传递到第一余摆线齿轮710和第二余摆线齿轮720。结果，第一余摆线齿轮710和第二余摆线齿轮720以水平摆动的方式转动。
图4示出第一余摆线齿轮710的中心轴线CX1和第二余摆线齿轮720的中心轴线CX2。中心轴线CX1和线CX2大致与托架600的转动中心轴线RCX平行地延伸。图5示出第一余摆线齿轮710的中心轴线CX1。在上述摆动转动期间，中心轴线CX1和CX2围绕托架600的转动中心轴线RCX旋转。因此，第一余摆线齿轮710和第二余摆线齿轮720在与内齿销520啮合的状态下在壳体510内旋转。同时，第一余摆线齿轮710和第二余摆线齿轮720与托架600的三个轴部622接触，并使托架600绕其转动中心轴线RCX转动。
第二余摆线齿轮720的中心轴线CX2可以与第一余摆线齿轮710的中心轴线CX1异相地围绕齿轮架600的转动中心轴线RCX旋转。
基部610在其端部处安装到减速器臂6。这种安装可以通过如图4所示那样紧固螺钉6a或通过任何其它方法来完成。由此，从马达31输出的转向辅助力通过减速器32传递到减速器臂6。
如图4所示，三个驱动机构800均包括输入齿轮810、曲轴820、两个轴颈轴承830和两个曲轴轴承840。输入齿轮810与马达轴220的齿部221啮合并且从马达31接收扭矩。与第一余摆线齿轮710以及第二余摆线齿轮720不同，输入齿轮810是正齿轮(spur gear)。可选地，输入齿轮810可以是其它类型的齿轮部件。本实施方式的原理不限于用作输入齿轮810的特定类型的齿轮部件。
由输入齿轮810和马达轴220的齿部221确定的减速比可以小于由上述内齿环和齿轮部700确定的减速比。在本发明的一个实施方式中，第一减速比被说明为由输入齿轮810和马达轴220的齿部221确定的减速比。此外，第二减速比被说明为由内齿环和齿轮部700确定的减速比。
当输入齿轮810转动时，曲轴820转动。结果，第一偏心部823和第二偏心部824偏心地转动。同时，经由曲轴轴承840中的一个连接到第一偏心部823的第一余摆线齿轮710可以在与多个内齿销520啮合的同时在外筒50内旋转。同样地，经由另一曲轴轴承840连接到第二偏心部824的第二余摆线齿轮720可以在与多个内齿销520啮合的同时在外筒50内旋转。结果，第一余摆线齿轮710和第二余摆线齿轮720能够以在外筒50内水平摆动的方式转动。在本实施方式中，曲柄机构被说明为包括曲轴820和两个曲轴轴承840。
图4所示的曲轴820包括第一轴颈821、第二轴颈822、第一偏心部823和第二偏心部824。第一轴颈821被托架600的基板部611围绕。第二轴颈822被托架600的端板部620的基板部621围绕。两个轴颈轴承830中的一个配置在第一轴颈821和基板部611之间。两个轴颈轴承830中的另一个配置在第二轴颈822和端板部620之间。另外，上述输入齿轮810安装于第二轴颈822。
上面已经说明了本发明的实施方式的示例。上述各种实施方式不限于上述构造，并且可以适用于各种类型的转向装置。针对上述各种实施方式中的任何一个所说明的各种特征中的一些特征可以适用于针对另一实施方式所说明的转向装置。
附图标记列表
1 转向装置
2 齿轮箱
6 减速器臂
7 齿轮箱臂
8 联接杆
9 横拉杆
10 操作部
11 方向盘
12 转向轴
13 减速器联接杆
18 车辆的轮胎
20 转向机构
21 控制部
30 电动齿轮箱
31 马达
32 减速器

Claims (6)

1.一种转向装置(1)，其包括：
转向机构(20)，其用于在来自方向盘(11)的转向力的作用下使车辆的轮胎(18)转向；以及
减速器(32)，其连接到用于输出与所述转向力相对应的转向辅助力的马达(31)，所述减速器(32)被构造为增大所述转向辅助力并将增大了的所述转向辅助力传递到所述转向机构(20)，
其中，所述减速器(32)经由减速器臂(6)连接到所述转向机构(20)。
2.根据权利要求1所述的转向装置(1)，其特征在于，通过使所述减速器(32)从所述减速器臂(6)解除接合或通过使所述转向机构(20)从所述减速器臂(6)解除接合而使所述减速器(32)从所述转向机构(20)断开连接。
3.根据权利要求2所述的转向装置(1)，其特征在于，在从所述减速器(32)断开连接的情况下，所述转向机构(20)仅利用所述方向盘(11)的所述转向力来使所述轮胎(18)转向。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的转向装置(1)，其特征在于，所述转向装置(1)还包括：
齿轮箱(2)，其具有齿轮箱臂(7)，所述齿轮箱(2)设置在所述方向盘(11)和所述转向机构(20)之间，
其中，所述齿轮箱臂(7)和所述减速器臂(6)两者经由联接杆(8)连接到所述转向机构(20)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的转向装置(1)，其特征在于，所述转向装置(1)还包括：
齿轮箱(2)，其具有齿轮箱臂(7)，所述齿轮箱(2)设置在所述方向盘(11)和所述转向机构(20)之间，
其中，所述齿轮箱臂(7)经由齿轮箱联接杆(8)连接到所述转向机构(20)，而所述减速器臂(6)经由减速器联接杆(13)连接到所述转向机构(20)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的转向装置(1)，其特征在于，
所述转向机构(20)包括横拉杆(9)，并且
所述减速器臂(6)连接到所述横拉杆(9)。
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