CN110914137A - 用于转动可转向车轮的设备 - Google Patents

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CN110914137A CN201880046728.4A CN201880046728A CN110914137A CN 110914137 A CN110914137 A CN 110914137A CN 201880046728 A CN201880046728 A CN 201880046728A CN 110914137 A CN110914137 A CN 110914137A
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凯文·E·波伊尔
马克·A·卡特莱特
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Abstract

一种用于转动可转向车轮的设备包括第一转向构件，第一转向构件能够相对于车辆线性移动，以实现可转向车轮的转动移动。小齿轮布置成与第一转向构件的齿条部分啮合。转向柱与小齿轮连接且与车辆转向轮连接，使得转向轮的旋转导致第一转向构件的线性移动。电动转向单元连接到第二转向构件，第二转向构件大体上平行于第一转向构件延伸，以向可转向轮提供转向辅助。

Description

用于转动可转向车轮的设备
技术领域
本发明涉及一种用于转动可转向车轮的设备。
背景技术
已知的车辆转向设备包括可线性移动以实现可转向车轮的转动移动的转向构件。小齿轮布置成与转向构件的齿条部分啮合。转向柱将小齿轮和车辆转向轮互连。
另外，这种已知的转向设备包括与转向构件的外螺纹部分连接的滚珠螺母组件。电动机与滚珠螺母组件连接。电动机可操作以实现滚珠螺母组件相对于转向构件的旋转，以便提供转向辅助。在美国专利号7,055,646中公开具有这种总体构造的转向设备。
发明内容
根据本发明，用于转动可转向车轮的设备包括第一转向构件，第一转向构件能够相对于车辆线性移动，以实现可转向车轮的转动移动。小齿轮布置成与第一转向构件的齿条部分啮合。转向柱与小齿轮连接且与车辆转向轮连接，使得转向轮的旋转导致第一转向构件的线性移动。电动转向单元连接到第二转向构件，第二转向构件大体上平行于第一转向构件延伸，以向可转向轮提供转向辅助。
附图说明
通过参考附图阅读以下描述，本发明的前述和其他特征和优点对于本领域的技术人员将变得显而易见。
图1是根据本发明制造的用于转动可转向车轮的设备的示意图；以及
图2是示出连接到图1的设备的转向构件的电动机的横截面视图。
具体实施方式
图1示出用于转动可转向车轮12转向的设备10。设备10包括通过转向连杆16连接到可转向车轮12的第一转向构件14。小齿轮20与第一转向构件14的齿条部分22啮合，使得小齿轮的旋转导致第一转向构件的轴向或线性移动。具体地，齿条部分22包括布置成与小齿轮20上的齿轮齿啮合的齿条齿轮齿24。小齿轮20连接到包括可旋转的转向轮30的转向柱28。
在转向轮30旋转时，力通过转向柱28传递到小齿轮20。由此，小齿轮20在通过转向柱28传递的力的影响下旋转。由于小齿轮20与齿条部分22之间的啮合，转向轮30的旋转以及因此小齿轮的旋转导致第一转向构件14的齿条部分的线性移动。因此，转向轮30的旋转导致可转向车轮12的转动。
电动转向单元36(EPS单元)提供转向辅助。支架或支撑构件38将EPS单元36机械地连接到第一转向构件14。EPS单元36包括可逆电动机40，可逆电动机40连接到第二转向构件42，第二转向构件42大体上平行于第一转向构件14延伸。支架38将第一转向构件14和第二转向构件42互连。操作EPS单元36以实现第二转向构件42的轴向或线性移动，以辅助第一转向构件14的齿条部分22的线性移动。更具体地说，EPS单元36包括联接到驱动机构44的电动机40，驱动机构44机械地连接到第二转向构件42，以通过向第二转向构件施加轴向力来实现第二转向构件的线性移动。
EPS单元36通过驱动机构44机械地联接到第二转向构件42。转向构件42具有外螺纹部分46(图2)。滚珠螺母组件48围绕外螺纹部分46延伸，并具有多个滚珠(未示出)，多个滚珠布置成与外螺纹部分接合。滚珠螺母组件48可围绕转向构件42的纵向延伸的中心轴线旋转。滚珠螺母组件48相对于转向构件42的旋转有效地使转向构件相对于连接到车辆的壳体52轴向地移动。壳体52包围转向构件42的至少一部分。
可逆电动机40可操作以使滚珠螺母组件48相对于转向构件42旋转。电动机40具有输出轴56，输出轴56大体上平行于第二转向构件42延伸并且连接到驱动皮带轮。驱动皮带轮通过驱动带58与滚珠螺母组件48连接。在电动机40的操作期间，驱动带58将力传递到滚珠螺母组件48以使滚珠螺母组件围绕转向构件42的中心轴线旋转。EPS单元36可以具有与美国专利号7,055,646和7,909,132中公开的构造相同的构造，所述美国专利的全部内容通过引用的方式并入本文中。EPS单元36可以具有将电动机40的旋转运动传递到第二转向构件42的轴向或线性运动的任何期望的构造。EPS单元36可以通过提供扭矩减小的皮带轮/带、行星齿轮和/或滚珠丝杠连接到第二转向构件42。
设备10(图1)可以包括两个车辆状况传感器60、62和用于基于感测到的车辆状况来控制EPS单元36的电子控制单元64(ECU)。车辆状况传感器60、62可以包括电连接到电子控制单元64的扭矩传感器60和位置传感器62。扭矩传感器60可以感测施加到转向轮30的扭矩并且生成指示扭矩的信号。位置传感器62可以感测转向轮30的旋转位置，并生成指示转向轮位置的电信号。来自扭矩传感器60和位置传感器62的电信号被发送到ECU 64。ECU 64分析传感器60、62的输出，并且根据传感器的输出来实现EPS单元36的电动机40的操作。位置传感器62可以感测第一转向构件14的轴向位置和/或第二转向构件42的轴向位置，以供ECU 64用于控制EPS单元36。还设想，仅扭矩传感器60或仅位置传感器62可以用于实现电动机40的操作。
另外，ECU 64可以具有根据感测到的车辆(未示出)的横向加速度或其他车辆操作状况而变化的输入。在任何情况下，ECU 64都接收由传感器生成的信号并致动EPS单元36，以便将轴向力施加到第二转向构件42，以辅助可转向车轮12的转动。
本发明的优点在于，EPS单元36向第二转向构件42提供转向辅助，第二转向构件42大体上平行于第一转向构件14的齿条部分22延伸。因此，EPS单元36的尺寸可以设计成用于重载的车轴。
从本发明的以上描述，本领域的技术人员将意识到改进、改变和修改。在本领域技术范围内的这种改进、改变和修改旨在由所附权利要求书覆盖。

Claims (7)

1.一种用于转动可转向车轮的设备，所述设备包括：
第一转向构件，其能够相对于所述车辆线性移动，以实现所述可转向车轮的转动移动；
小齿轮，其布置成与所述第一转向构件的齿条部分啮合；
转向柱，其与所述小齿轮连接且与车辆转向轮连接，使得所述转向轮的旋转导致所述第一转向构件的线性移动；以及
电动转向单元，其连接到第二转向构件，所述第二转向构件大体上平行于所述第一转向构件延伸，以向所述可转向轮提供转向辅助。根据权利要求1所述的用于转动可转向车轮的设备，其中所述第一转向构件通过支架连接到所述第二转向构件。
2.根据权利要求1所述的用于转动可转向车轮的设备，其中所述电动转向单元包括可逆电动机和将所述电动机联接到所述第二转向构件的驱动机构。
3.根据权利要求3所述的用于转动可转向车轮的设备，其中所述驱动机构包括与所述第二转向构件的外螺纹部分连接的滚珠螺母组件，所述电动机可操作以实现所述滚珠螺母组件相对于所述第二转向构件的旋转，并且引起所述第二转向构件相对于所述车辆的线性移动。
4.根据权利要求1所述的用于转动可转向车轮的设备，其中所述电动机的输出轴大体上平行于所述第二转向构件延伸。
5.根据权利要求1所述的用于转动可转向车轮的设备，还包括至少一个车辆状况传感器和与所述至少一个车辆状况传感器连接的控制单元，所述至少一个车辆状况传感器向所述控制单元提供输出，所述控制单元与所述电动机连接并且可操作以根据来自所述至少一个车辆状况传感器的所述输出来控制所述电动机的操作。
6.根据权利要求1所述的用于转动可转向车轮的设备，还包括：用于感测施加到所述转向轮的扭矩的扭矩传感器和用于感测所述转向轮的位置的位置传感器中的至少一个；以及与所述扭矩传感器和所述位置传感器中的所述至少一个连接的控制单元，所述扭矩传感器和所述位置传感器中的所述至少一个向所述控制单元提供输出，所述控制单元与所述电动机连接并且可操作以根据来自所述扭矩传感器和所述位置传感器中的所述至少一个的所述输出来控制所述电动机的操作。
7.根据权利要求7所述的用于转动可转向车轮的设备，其中扭矩传感器和位置传感器中的所述至少一个包括扭矩传感器和位置传感器，所述扭矩传感器和所述位置传感器向所述控制单元提供输出，所述控制单元可操作以根据来自所述扭矩传感器和所述位置传感器的所述输出来控制所述电动机的操作。
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