CN113165686B - 具有多个输入轴的转向器组件、再制造套件和再制造方法 - Google Patents

Abstract

一种转向器组件，该转向器组件利用了手动驱动的第一可旋转输入轴，该第一可旋转输入轴与用于控制到不同下游通道的液压流体的流动的可旋转阀构件联接，该转向器组件包括扭力管和在扭力管的内部延伸的传动轴，其中该传动轴被构造成从联接到马达或另一机械扭矩供应元件的第二可旋转输入轴接收旋转力。扭力管向可旋转阀构件施加旋转恢复力。用于转向器组件壳体的可移除的端盖包括旋转密封件，该旋转密封件允许传动轴和/或第二可旋转输入轴的旋转，其中第一可旋转输入轴和第二可旋转输入轴彼此相反。一种用于转向器组件的再制造套件包括所述扭力管、传动轴和端盖。还提供了一种用于再制造转向器组件的方法。

Description

具有多个输入轴的转向器组件、再制造套件和再制造方法

技术领域

本公开涉及一种允许手动操作和马达驱动(例如，自主)或马达辅助操作的液压转向器组件(尤其用于商业或工业车辆，例如卡车、公共汽车或建筑设备)。本公开还涉及一种再制造套件和再制造方法，所述再制造套件和再制造方法用于将现有的液压转向器组件适配成包括马达(或另一种机械扭矩供应元件)，以允许手动操作以及允许马达驱动或马达辅助的操作，无需重新定位转向器组件或相关联的输出部件。

背景技术

商业和工业车辆(例如，重型卡车、公共汽车、建筑设备等)的车队的运营商越来越多地寻求采用自主(例如，自动驾驶)车辆技术来降低人工成本，减轻操作员压力，提高车辆利用率，提高效率，并促进提高安全性。例如，出于安全原因，各个国家的法律都限制了卡车驾驶员和重型设备操作员每天能够工作的小时数，而自主驾驶功能可以使得此类法律对于驾驶员占用的车辆放宽，或者对于无人驾驶车辆无限制。

尽管自主车辆技术取得了进步，但仍然需要能够自主和手动操作的商业和工业车辆。例如，在具有受控的道路通行性(经由可预测的上坡和下坡)且交叉交通很少或没有交叉交通的长高速公路上，自主驾驶操作相对容易编程和实施，而在城市环境中，由于道路拥挤、存在行人和/或骑自行车的人并且交通模式变化很大，驾驶可能非常难以预测。可能希望卡车驾驶员手动控制卡车从城市拣货点到高速公路，然后将卡车设定成在高速公路上自主操作，然后让卡车驾驶员在从高速公路离开之后恢复对卡车的手动控制，直到到达城市送达点为止。

能够自主操作的新型车辆可以包括电操作转向系统(以及电操作加速和减速系统)；然而，许多较旧的车辆却没有这样配备。

多年来，助力转向系统已经是常规驾驶员操作式车辆的标准特征，尤其是在商用和工业车辆中。用于驾驶员操作的商用和工业车辆的最常见的前车轴转向装置包括再循环滚珠型液压转向器系统，在该再循环滚珠型液压转向器系统中，使用高压液压液来放大由方向盘机械地传递到车辆转向轮的力。助力转向系统允许驾驶员在转动方向盘时较不费力，因而使车辆易于操纵。目前，全世界范围内有大量的包括液压转向器系统的商用和工业车辆在运行。

已知将电动马达定位在方向盘和液压转向器之间，以允许控制系统和电动马达辅助液压转向器。这样的系统在由沃尔沃客车公司(瑞典哥德堡)和沃尔沃卡车(瑞典哥德堡)生产的新型商用和工业车辆中采用的沃尔沃动态转向(VDS)系统中实现。VDS系统读取各种信号(例如，车辆速度、转向角、由驾驶员供应的扭矩等)，并计算所有变量以获得最佳的转向输入。在低速下，可以向助力转向机构供应额外的力以使辅助适配每种情况下的实际需求。在直线向前行驶时，可以每秒几千次检测道路不规则性以及方向偏差，并且可以以相同的频率校正方向偏差，从而避免让驾驶员不断校正行驶方向。电动马达也可以使方向盘自动返回到驾驶员选择的操作的中心，从而避免驾驶员在紧张操作时劳累。由VDS系统提供的马达辅助操作可以有益地提高车辆稳定性并减少驾驶员疲劳。

再制造常规驾驶员操作式车辆以进行自主操作和/或包括动态转向控制(例如，包括由沃尔沃的VDS系统提供的功能)的一个障碍是更换或增强助力液压转向系统的成本和复杂性。常规的液压转向器组件具有单个输入轴。尽管已知(例如，如VDS系统中实现的那样)将电动马达定位在方向盘与液压转向器组件之间，但是再制造现有卡车的液压转向器组件以接纳电动马达并非易事。这是因为对转向系统进行改造以允许将电动转向马达安装在方向盘和转向器组件之间将需要重新定位转向器组件，由此产生了对新的转向器支架以及新的输出部件(例如新的转向臂、新的主拉杆等)的需求。这样的改造将需要新的工具，并且需要为再制造电动转向马达的每个车辆验证任何新的转向系统零件。

为了提供本公开的主题的背景，在图1至图9B中示出了再循环滚珠型的常规液压转向器组件10及其各种部件。参考图1，液压转向器组件10包括具有第一端14和第二端16的壳体12。输入轴18延伸穿过壳体12的第一端，并且被布置成接收由车辆方向盘(未示出)提供的旋转力。液压流体入口20布置在壳体12的第一端14附近，并且液压流体再循环出口21布置在壳体12的第二端16附近。输入轴18与可旋转阀构件22联接，该可旋转阀构件22选择性地允许流体进入第一下游通道23和第二下游通道24中。第一下游通道23允许与部分地由滚珠螺母活塞30的第一端28界定的第一腔室26流体连通，并且第二下游通道24允许与部分地由滚珠螺母活塞30的第二端34界定的第二腔室32流体连通。滚珠螺母活塞30包括限定内部螺旋沟槽38的活塞孔36，其中活塞孔36接纳蜗杆轴40，该蜗杆轴40限定外部螺旋沟槽42，其中，内部螺旋沟槽38和外部螺旋沟槽42被构造成引导再循环滚珠44在滚珠螺母活塞30与蜗杆轴40之间移动。滚珠螺母活塞30还包括外齿46，所述外齿46被构造成接合扇形轴50的齿48，该扇形轴50能够绕旋转中心52旋转并且联接到转向臂54(其一部分以虚线示出)。滚珠螺母活塞30被构造成相对于蜗杆轴40平移。蜗杆轴40限定内孔56，该内孔56包含扭力杆58，该扭力杆58具有联接到可旋转阀构件22的第一端60并且具有联接到蜗杆轴40的第二端62，其中扭力杆58用于向可旋转阀构件22和输入轴18提供恢复力。扭力杆58能够通过第一连接销64(可选地延伸穿过第一中间结合构件，图1中未示出)联接到可旋转阀构件22，并且能够通过延伸穿过第二中间结合构件68的第二连接销66联接到蜗杆轴40。可移除的端盖70和螺栓72位于壳体12的第二端16处，其中液压流体再循环出口21延伸穿过布置在可移除的端盖70中或上的配件74。液压转向器组件10还包括布置在液压流体入口20与液压流体旁通管线78之间的旁通阀76，该液压流体旁通管线78延伸到液压流体再循环出口21。图1示出了液压转向器组件10处于中性位置或笔直位置，其中可旋转阀组件22被定位成不允许液压流体进入第一腔室26和第二腔室32，使得被供应到液压流体入口20的液压流体将穿过旁通阀76和液压流体旁通管线78，以通过液压流体再循环出口21流出液压转向器组件10，从而返回到液压流体泵(未示出)。

图2至图8示出了液压转向器组件10的各种部件。图2示出了可旋转阀构件22和输入轴18，从而将可旋转阀构件22示出为包括允许液压流体经过的第一流体端口23A和第二流体端口24A，并且还包括限定横向销接纳孔82的凹部80。图3示出了扭力杆58，该扭力杆58包括在第一端60附近的第一横向销接纳孔84，并包括在第二端62附近的第二横向销接纳孔86。图4示出了滚珠螺母活塞30的一部分，示出了沿其一侧的外齿46，并示出了限定内部螺旋沟槽38的活塞孔36。图5示出了扇形轴50，其具有多个齿48和旋转中心52。图6A是分解截面图，示出了扭力杆58和螺杆轴40的远端部、以及第二中间结合构件68和(第二)连接销66。蜗杆轴40包括外部螺旋沟槽42以及接纳扭力杆58的内孔56，并包括加宽的孔部56A，该加宽的孔部56A被构造成接纳第二中间结合构件68并且沿着蜗杆轴40的端部40A定位。第二中间结合构件68限定被构造成接纳(第二)连接销66的横向销接纳孔90、以及被构造成接纳扭力杆58的第二端62的纵向孔88。图6B示出了组装后的与图6A中所示相同的项目，其中连接销66延伸穿过分别限定在扭力杆58和第二中间结合构件68中的横向销接纳孔86、90，并且第二中间结合构件68被接纳在蜗杆轴40的加宽的孔部56A内。图7A是分解截面图，除了可旋转阀构件22和(第一)连接销64之外，还示出了扭力杆58的近端部(包括第一端60附近的横向销接纳孔84)。可旋转阀构件22包括第一流体端口23A和第二流体端口24A以及限定横向销接纳孔82的凹部80。图7B示出了组装后的与图7A中所示相同的项目，其中连接销64延伸穿过被限定在扭力杆58和可旋转阀构件22中的横向销接纳孔84、82。图8示出了蜗杆轴40，示出了限定在蜗杆轴40的外表面中的螺旋沟槽42，并且包括内孔56，该内孔56具有在端部40A附近的加宽的孔部56A。

图9A和图9B描绘了处于两种不同运行状态下的图1的液压转向器组件，从而引起扇形轴50在两个不同的方向(即，分别是逆时针和顺时针)上旋转。图9A和图9B中描绘的大部分元件都与图1中所述的相同，并且为了简洁起见将不再描述。

图9A示出了以下运行状态：其中，施加到输入轴18的扭矩(例如，通过对车辆方向盘(未示出)的操纵来提供)引起可旋转阀构件22在第一方向上转动，从而允许通过液压流体入口20供应的加压液压流体穿过可旋转阀构件22进入第一下游通道23中并进入第一腔室26中，以接触滚珠螺母活塞30的第一端28。该位置上的液压流体的存在会在滚珠螺母活塞30的第一端28上施加力F1(由指向下的小箭头表示)，从而使滚珠螺母活塞30在第一方向D1(由指向下的单个大箭头表示)上移动。滚珠螺母活塞30的这种移动导致滚珠螺母活塞30的外齿46接合扇形轴50的对应的齿48，由此使扇形轴50在壳体12的侧空腔92内经历逆时针旋转R1(由弯曲箭头表示)。在扇形轴50联接到转向臂54的情况下，扇形轴50的逆时针旋转会引起转向臂54经历枢转移动P1(由指向右的箭头表示)，并经由能够联接到转向臂54的一个或多个连杆(未示出)实现机动车辆的车轮的转向。在扭矩被施加输入轴18以允许车辆转向的同时，所施加的扭矩还用于使联接到可旋转阀构件22的扭力杆58成角度地变形(即，扭转)，从而引起扭力杆58施加旋转恢复力，该旋转恢复力趋向于使可旋转阀构件22恢复到上文结合图1所述的中性位置。

图9B示出了以下运行状态：其中，施加到输入轴的扭矩引起可旋转阀构件22在第二方向上转动，从而允许通过液压流体入口20供应的加压液压流体穿过可旋转阀构件22进入第二下游通道24中，穿过滚珠螺母活塞30的活塞孔36(沿蜗杆轴40的外表面)并进入第二腔室32中，以接触滚珠螺母活塞30的第二端34。该位置上的液压流体的存在会在滚珠螺母活塞30的第二端34上施加力F2(由指向上的小箭头表示)，从而使滚珠螺母活塞30在第二方向D2(由指向上的单个大箭头表示)上移动。滚珠螺母活塞30的这种移动导致滚珠螺母活塞30的外齿46接合扇形轴50的对应的齿48，由此引起扇形轴50在壳体12的侧空腔92内经历顺时针旋转R2(由弯曲箭头表示)。在扇形轴50联接到转向臂54的情况下，扇形轴50的顺时针旋转引起转向臂54经历枢转移动P2(由指向左的箭头表示)，并经由能够联接到转向臂54的一个或多个连杆(未示出)实现机动车辆的车轮的转向。如前所述，施加到输入轴18的扭矩用于使联接到可旋转阀构件22的扭力杆58成角度地变形或扭转，从而引起扭力杆58施加旋转恢复力，该旋转恢复力趋向于使可旋转阀构件22恢复到上文结合图1所述的中性位置。

从图1至图9B能够看出，常规液压转向器组件10非常适合于放大由车辆方向盘机械地传递到车辆的转向轮的力，同时提供旋转恢复力以帮助在转向操作完成后使车辆的转向轮返回到笔直位置或中性位置。然而，在不重新定位液压转向器组件和重新定位相关联的输出部件的情况下，将电动马达改装到该液压转向器组件并非易事，其中附加成本是重新认证经改进的转向系统。

鉴于前述内容，在本领域中对以下能力存在着需求：经济地再制造常规驾驶员操作式车辆的液压转向器组件以接纳马达(或其它机械扭矩供应元件)，从而实现自主和/或驾驶员辅助运行。

发明内容

一种转向器组件，该转向器组件采用与手动驱动的第一可旋转输入轴联接的可旋转阀构件以控制液压流体到不同下游通道的流量，其包括扭力管，该扭力管被构造成向可旋转阀构件和第一可旋转输入轴施加旋转恢复力；并且包括传动轴，该传动轴在扭力管的内部延伸并被构造成从联接到马达(例如，电动马达或液压马达)或另一机械扭矩提供元件的第二可旋转输入轴接收旋转力。该可旋转阀构件被构造成在从第一可旋转输入轴或第二可旋转输入轴中的任一个可旋转输入轴接收到扭矩时旋转。该转向器组件可以包括具有可移除端盖的壳体，该可移除端盖包括旋转密封件，以允许传动轴和/或第二可旋转输入轴相对于端盖旋转，其中第二可旋转输入轴与第一可旋转输入轴大致相对。用于转向器组件的再制造套件包括如上所述的扭力管、传动轴以及端盖。再制造转向器组件的方法包括：用扭力管替换被构造成向第一可旋转输入轴施加旋转恢复力的扭力杆，该扭力管被构造成施加这样的旋转恢复力；以及提供传动轴，该传动轴在扭力管的内部延伸并且联接到可旋转阀构件，其中传动轴在第二可旋转输入轴与可旋转阀构件之间延伸，并且该可旋转阀构件被构造成与第一可旋转输入轴和第二可旋转输入轴一起旋转。

用扭力管和其中所含的传动轴替换扭力杆会允许将第二可旋转输入轴(带有相关联的电动马达和液压马达)添加到转向器组件并被定位成与第一可旋转输入轴大致相对，而不需要重新定位该转向器组件(重新定位该转向器组件也将使得必需改动与转向器组件相关联的输出部件(例如，转向臂、主拉杆等))。以这种方式，可以通过电动马达或液压马达经济地再制造常规驾驶员操作式车辆的转向器组件，以使得能够进行自主和/或驾驶员辅助操作。

一方面，本公开涉及用于车辆的转向器组件，包括第一可旋转输入轴、可旋转阀构件、扭力管、第二可旋转输入轴、以及传动轴。该可旋转阀构件与第一可旋转输入轴联接，并被构造成控制来自液压流体入口的液压流体到第一下游通道和第二下游通道的流动。扭力管被构造成向可旋转阀构件和第一可旋转输入轴施加旋转恢复力。传动轴在扭力管内部延伸并且联接到可旋转阀构件和第二可旋转输入轴。可旋转阀构件被构造成在从第一可旋转输入轴或第二可旋转输入轴中的任一个可旋转输入轴接收到扭矩时旋转。

在某些实施例中，第一可旋转输入轴被构造成接收通过方向盘的手动旋转而提供的第一旋转力，第二可旋转轴被构造成接收由马达(例如，电动马达或液压马达)或另一机械扭矩供应元件提供的第二旋转力。

在某些实施例中，所述传动轴与第二可旋转输入轴一体形成。在某些实施例中，可旋转阀构件阀与第一可旋转输入轴一体形成。

在某些实施例中，所述传动轴直接联接到可旋转阀构件和第二可旋转输入轴二者中的一个或二者。在某些实施例中，所述传动轴间接联接到可旋转阀构件和第二可旋转输入轴二者中的一个或二者。

在某些实施例中，转向器组件还包括滚珠螺母活塞，该滚珠螺母活塞以可操作方式与扇形轴联接，以在滚珠螺母活塞在第一直线方向上移位时使扇形轴在第一旋转方向上旋转，并且在滚珠螺母活塞在第二直线方向上移位时使扇形轴在第二旋转方向上旋转。第二旋转方向与第一旋转方向相反，并且第二直线方向与第一直线方向相反。第一输入轴和第二输入轴的旋转使得可旋转阀构件选择性地允许流体进入第一下游通道或第二下游通道中，以使滚珠螺母活塞分别在第一直线方向或第二直线方向上移位。

在某些实施例中，滚珠螺母活塞限定活塞孔，该活塞孔具有内表面并限定第一螺旋沟槽，并且该转向器组件还包括蜗杆轴和多个再循环滚珠。蜗杆轴穿过活塞孔延伸，包括限定第二螺旋沟槽的外表面，并限定蜗杆轴孔，该蜗杆轴孔容纳扭力管、以及所述传动轴的至少一部分。再循环滚珠位于第一螺旋沟槽和第二螺旋沟槽之间。

在某些实施例中，转向器组件包括壳体，该壳体限定至少一个空腔，所述至少一个空腔包含滚珠螺母活塞、蜗杆轴、扇形轴、扭力管、可旋转阀构件以及传动轴。端盖以可移除方式联接到壳体，并界定所述空腔的至少一部分，其中，端盖包括旋转密封件，该旋转密封件允许所述传动轴和/或第二可旋转输入轴相对于端盖旋转。

在某些实施例中，所述端盖包括液压流体出口，该液压流体出口相对于旋转密封件移位。在某些实施例中，端盖包括端面和至少一个横向侧面，旋转密封件被定位在该端面中或上，液压流体出口被定位在所述至少一个横向侧面中或上。在某些实施例中，端盖包括凹部，该凹部被构造成接纳蜗杆轴的端部。

某些实施例涉及一种包括本文所述的转向器组件的陆地车辆(例如，包括转向轮的公路车辆或越野车辆)。

另一方面，本公开涉及一种用于转向器组件的再制造套件，该转向器组件能够由第一可旋转输入轴控制以使转向组件能够由第一可旋转输入轴控制，并能够由与第一可旋转输入轴大致相对的第二可旋转输入轴控制，该再制造套件包括扭力管、传动轴和端盖。扭力管被构造成将接纳在转向器组件的蜗杆轴的内孔内，被构造成在其第一端附近联接到转向器组件的可旋转阀构件，并被构造成在其第二端处沿蜗杆轴的内孔联接。传动轴被构造成将接纳在扭力管的内孔内，并被构造成在其第一端处联接到可旋转阀构件和扭力管的第一端。端盖被构造成以可移除方式联接到转向器组件的壳体，其中，端盖包括旋转密封件，该旋转密封件被构造成允许传动轴相对于端盖旋转。

在某些实施例中，端盖包括相对于旋转密封件移位的液压流体出口。

在某些实施例中，传动轴包括第二可旋转输入轴或与其联接，并且第二可旋转输入轴被构造用于联接到马达(例如，电动马达或液压马达)或另一机械扭矩供应元件。在某些实施例中，传动轴包括第二可旋转输入轴或与其联接，并且所述再制造套件还包括能够联接到第二可旋转输入轴的马达或另一机械扭矩供应元件。

在某些实施例中，中间结合构件被构造成布置在扭力管的第二端与蜗杆轴的内表面之间。中间结合构件包括纵向孔、第一横向销接纳孔以及第二横向销接纳孔，其中，纵向孔被构造成接纳扭力管的第二端部。第一远端固位销被构造成延伸穿过扭力管的第一远端销接纳孔并穿过中间结合构件的第一横向销接纳孔，并且第二远端固位销被构造成延伸穿过扭力管的第二远端销接纳孔并穿过中间结合构件的第二横向销接纳孔。

在某些实施例中，扭力管包括第一近端销接纳孔和第二近端销接纳孔，并且传动轴包括传动轴销接纳孔。扭力管和传动轴被构造成将经由近端固位销联接到可旋转阀构件，该近端固位销延伸穿过第一近端销接纳孔、传动轴销接纳孔、第二近端销接纳孔以及被限定在可旋转阀构件中的销接纳孔。

另一方面，本公开涉及一种用于再制造转向器组件的方法，该转向器组件能够由第一可旋转输入轴控制以使车辆转向系统能够由第一可旋转输入轴控制，并能够由与第一可旋转输入轴大致相对的第二可旋转输入轴控制。该方法包括用(ii)被构造成将旋转恢复力施加到第一可旋转输入轴的扭力管替换(i)被构造成将旋转恢复力施加到第一可旋转输入轴的扭力杆，其中，第一可旋转输入轴与可旋转阀构件联接，该可旋转阀构件布置在液压流体入口与第一和第二下游通道之间。可旋转阀构件被构造成将液压流体选择性地引导到第一下游通道或第二下游通道。该方法进一步包括提供传动轴，该传动轴在扭力管的内部延伸并联接到可旋转阀构件。传动轴在第二可旋转输入轴与可旋转阀构件之间延伸，并且该可旋转阀构件被构造成在从第一可旋转输入轴或第二可旋转输入轴中的任一个可旋转输入轴接收到扭矩时旋转。

在某些实施例中，该方法进一步包括用替换端盖来替换转向器组件的壳体的端盖，其中该替换端盖包括旋转密封件，该旋转密封件允许传动轴和/或第二可旋转输入轴相对于该替换端盖旋转。

在某些实施例中，该方法进一步包括：在蜗杆轴的内表面与扭力管的在该替换端盖附近的端部之间提供中间结合构件；以及，通过中间结合构件利用多个固位销。具体而言，该方法包括：将第一远端固位销插入穿过扭力管的第一远端销接纳孔并穿过中间结合构件的第一横向销接纳孔；以及将第二远端固位销插入穿过扭力管的第二远端销接纳孔并穿过中间结合构件的第二横向销接纳孔。

在某些实施例中，扭力管包括第一近端销接纳孔和第二近端销接纳孔，并且传动轴包括传动轴销接纳孔。根据这样的实施例，该方法进一步包括：通过将近端固位销插入穿过第一近端销接纳孔、传动轴销接纳孔、第二近端销接纳孔以及限定在可旋转阀构件内的销接纳孔来联接所述传动轴、扭力管以及可旋转阀构件。

另一方面，可以结合本文所述的任何前述方面和/或各种单独的方面和特征以获得附加优点。除非本文相反地指出，否则本文所公开的各种特征和元素中的任一个都可以与一个或多个其它所公开的特征和元素组合。

在结合附图阅读以下对优选实施例的详细描述之后，本领域技术人员将明白本公开的范围并认识到本公开的其他方面。

附图说明

并入本说明书中并形成本说明书的一部分的附图示出了本公开的几个方面，并且与说明一起用于解释本公开的原理。

图1是常规液压转向器组件的截面图，该常规液压转向器组件具有与用于控制液压流体的流动的可旋转阀构件联接的单个输入轴，扭力杆联接到再循环轴并被构造成向可旋转阀和输入轴提供恢复力，并且转向器组件处于中性位置或笔直位置。

图2是图1的常规转向器组件的可旋转阀的局部截面图。

图3是图1的常规转向器组件的扭力杆的局部截面图。

图4是图1的常规转向器组件的滚珠螺母活塞的一部分的截面图。

图5是图1的常规转向器组件的扇形轴的截面图。

图6A是分解截面图，示出了扭力杆和蜗杆轴的远端部(即，输入轴的远端)、以及中间结合构件和连接销，从而允许扭力杆联接到蜗杆轴，其中所有前述各项都是图1的常规转向器组件的一部分。

图6B是处于组装状态的图6A的部件的截面图。

图7A是分解截面图，示出了扭力杆的近端部分(即，靠近输入轴)以及除了可旋转阀构件和连接销之外，其中前述各项是图1的常规转向器组件的一部分。

图7B是处于组装状态的图7A的部件的截面图。

图8是图1的常规转向器组件的蜗杆轴的截面图。

图9A是图1的常规转向器组件的截面图，其发生在将液压流体引入到第一(近端)腔室内以在滚珠螺母活塞上施加力从而开始扇形齿轮的逆时针旋转之后。

图9B是图1的常规转向器组件的截面图，其发生在将液压流体引入到第二(远端)腔室内以在滚珠螺母活塞上施加力从而开始扇形齿轮的顺时针旋转之后。

图10是根据本公开的实施例的液压转向器组件的截面图，该液压转向器组件包括：第一输入轴，其与用于控制液压流体的流动的可旋转阀构件联接；扭力管，其联接到再循环轴并被构造成向可旋转阀和输入轴提供恢复力；传动轴，其延伸穿过扭力管的内部并与阀构件和扭力管二者联接；以及第二输入轴，其联接到传动轴。

图11是图10的液压转向器组件的扭力管的截面图。

图12是图10的液压转向器组件的传动轴和第二输入轴的局部截面图。

图13A是扭力管和蜗杆轴的远端(即，远离第一输入轴)、以及中间结合构件和允许将扭力管联接到蜗杆轴的第一连接销和第二连接销的分解截面图，所有前述各项都是图10的转向器组件的一部分。

图13B是处于组装状态的图13A的部件的截面图，其中传动轴被插入到扭力管的孔中。

图14A是示出了传动轴和扭力管的近端部分(即，靠近第一输入轴)的分解截面图，另外还有可旋转阀构件以及允许传动轴、扭力管以及可旋转阀之间的连接的连接销，前述各项都是图10的液压转向器组件的一部分。

图14B是处于组装状态的图14A的部件的截面图。

图15是示出了包括根据本公开的实施例的液压转向器组件的转向系统的部件的上部示意图，该液压转向器组件接收来自方向盘和马达的输入，并与车辆的转向轮联接。

具体实施方式

本公开涉及转向器组件、再制造套件和再制造方法，其将具有手动驱动的第一(单个)可旋转输入轴的常规液压转向器组件增强成包括可联接到马达的第二可旋转输入轴，由此允许手动操作以及马达驱动(例如，自主)或马达辅助的操作。代替使用常规的扭力杆来提供旋转恢复力，根据本公开的转向器组件利用了扭力管和包含在该扭力管中的传动轴，从而允许第二可旋转输入轴与第一可旋转输入轴大致相反地定位，而无需重新定位转向器或无需修改与转向器组件相关联的输出部件。以这种方式，可以经济地再制造常规驾驶员操作式车辆的转向器组件以允许进行自主和/或驾驶员辅助操作。

下面阐述的实施例表示使得本领域技术人员能够实践实施例的必要信息，并且示出了实践实施例的最佳模式。在根据附图阅读以下说明时，本领域技术人员将理解本公开的概念，并且将认识到本文中未特别针对的这些概念提出的应用。应理解，这些概念和应用落入本公开和所附权利要求书的范围内。

应理解，虽然在本文中可能使用术语第一、第二等来描述各个元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一元件。例如，在不偏离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。本文使用的术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和全部组合。

应理解，当将一个元件称为“连接”或“联接”到另一元件时，该元件能够直接连接或联接到另一元件，或者可能存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接联接”到另一元件时，则不存在中间元件。

本文中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且无意限制本公开。除非上下文另有明确说明，否则本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。应进一步理解，当在本文中使用时，术语“包含(comprises)…”、“包含(comprising)…”、“包括(includes)…”和/或“包括(including)…”指定存在所述特征、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加了一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。

除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的相同含义。应进一步理解，除非本文明确地定义，否则本文中使用的术语都应被解释为具有与其在本说明书和现有技术的背景中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过度正式的意义来解释。

图10是根据本公开的实施例的液压转向器组件100的截面图。转向器组件100的大多数元件与图1中公开的那些元件相同，其中相同元件在图10中被对应地编号。图10的转向器组件100与图1的转向器组件10之间的显著区别包括存在扭力管102(具有第一端104、第二端106和孔107)和传动轴108(具有第一端110和第二端部112，并被容纳在扭力管的孔107内)，二者都经由在其第一端104、110处的连接销64联接到可旋转阀构件22。另外，转向器组件100包括联接到壳体12的第二端106的不同的端盖114。端盖114包括旋转密封件116(可选地包括一个或多个轴承)，以允许传动轴108的延伸穿过端盖114的第二端部112旋转。传动轴108的第二端部112还联接到第二输入轴118或与第二输入轴118一体形成，该第二输入轴118能够联接(或联接)马达120(例如，电动马达或液压马达)。端盖114还包括内部液压流体通道122，其被布置成从液压流体旁通管线78接收液压流体，其中内部液压流体通道122被布置在配件124和液压流体出口126的上游。如图所示，端盖114包括端面128和横向侧面130，其中液压流体出口126位于横向侧面130上，并且相对于旋转密封件116并相对于传动轴108的第二端部112移位(或侧向偏移)。端盖114进一步限定有凹部132，蜗杆轴40的端部40A被接纳在该凹部132内。在蜗杆轴40的端部40A附近，提供了中间结合构件134，以利用第一远端销136A和第二远端销136B固位扭力管102的第二端106。

如前所述，图10的转向器组件100包括与图1的转向器组件10相同的许多特征。参考图10，转向器组件100包括具有第一端14和第二端16的壳体12。输入轴18延伸穿过壳体12的第一端，并被布置成接收由车辆方向盘(未示出)提供的旋转力。壳体12的第一端14附近布置有液压流体入口20。输入轴18与可旋转阀构件22联接，该可旋转阀构件22选择性地允许流体进入第一下游通道23和第二下游通道24中。第一下游通道23与部分地由滚珠螺母活塞30的第一端28界定的第一腔室26联接，第二下游通道24与部分地由滚珠螺母活塞30的第二端34界定的第二腔室32联接。滚珠螺母活塞30包括限定有内部螺旋沟槽38的活塞孔36，其中活塞孔36接纳蜗杆轴40，该蜗杆轴40限定有外部螺旋沟槽42，其中，内部螺旋沟槽38和外部螺旋沟槽42被构造成引导再循环滚珠44在滚珠螺母活塞30和蜗杆轴40之间的移动。滚珠螺母活塞30还包括外齿46，这些外齿46被构造成与扇形轴50的齿48啮合，该扇形轴50能够绕旋转中心52旋转并联接到转向臂54。滚珠螺母活塞30被构造成相对于蜗杆轴40平移。蜗杆轴40不能相对于壳体12移动，并限定有容纳扭力管102的内孔56，其中，扭力管102包括容纳传动轴108的孔107。扭力管102用于向可旋转阀构件22、第一输入轴18和第二输入轴118提供恢复力。端盖114使用螺栓72附接到壳体12的第二端16。旁通阀76布置在液压流体入口20和液压流体旁通管线78之间，该液压流体旁通管线78延伸到与液压流体再循环出口21流体连通的内部液压流体通道122。

图10示出了处于中性位置或笔直位置的转向器组件100，其中可旋转阀组件22被定位成不允许液压流体穿入到第一腔室26和第二腔室32内，使得供应到液压流体入口20的液压流体将经过旁通阀76、液压流体旁通管线78以及内部液压流体通道122，以通过液压流体出口126离开液压转向器组件10，从而返回到液压流体泵(未示出)。

图11至图14B示出了图10中所示的液压转向器组件100的各种部件。图11示出了扭力管102，该扭力管102包括孔107(恒定宽度或直径)、在第一端104附近的第一横向销接纳孔140、以及在第二端106附近的第二横向销接纳孔142。扭力管102可以还包括在第二端102附近的外径扩大部144。图12示出了传动轴108和第二输入轴118。如前文所指出的，传动轴108和第二输入轴118可以彼此联接，或者可以彼此一体形成。传动轴108包括在第一端110附近的横向销接纳孔146，并且在传动轴108的第二端部112附近联接或附接到第二输入轴118。

图13A是分解截面图，示出了扭力管102和蜗杆轴40的远端部、以及中间结合构件134和相关联的连接销136A、136B。蜗杆轴40包括外部螺纹沟槽42和接纳扭力管102的内孔56，并且包括加宽的孔部56A，该加宽的孔部56A被构造成接纳中间结合构件134并沿蜗杆轴40的端部40A定位。中间结合构件134限定被构造成接纳连接销136A、136B的横向销接纳孔148A、148B，并包括被构造成接纳扭力管102的第二端106的纵向孔150。相对于单个更长的连接销(例如，图6A中所示的连接销66)，使用两个相对短的连接销136A、136B是有必要的，以防止阻挡扭力管102的孔107，从而允许传动轴108(图13B中所示)在孔107内旋转。图13B示出了组装后的图13A中所示的相同项目，其中连接销136A、136B延伸穿过分别在扭力管102和中间结合构件134中限定的横向销接纳孔142、148A、148B，并且中间结合构件134被接纳在蜗杆轴40的加宽的孔部56A内。图13B还示出了插入到扭力管102的孔107中的传动轴108，其中传动轴108的第二端部112与第二输入轴118结合或联接。

图14A是示出了传动轴108和扭力管102的近端部分的分解截面图，另外还有可旋转阀构件22和允许传动轴108、扭力管102以及可旋转阀22之间的连接的连接销64。可旋转阀构件22包括第一流体端口23A和第二流体端口24A、以及限定横向销接纳孔82的凹部80。扭力管102包括孔107以及在其第一端104附近的横向销接纳孔140。传动轴108包括在其第一端104附近的横向销接纳孔146。可旋转阀构件22的凹部80被设定尺寸以接纳扭力管102的第一端104。图14B示出了组装之后的与图14A中所示相同的项目，其中连接销64延伸穿过分别在扭力管102、传动轴108和可旋转阀构件22中限定的横向销接纳孔140、146、82。以这种方式，连接销64用于将扭力管102和传动轴108二者的第一端部联接到可旋转阀构件22。如前所述，可旋转阀构件22联接到第一输入轴18(图10中示出)，传动轴108联接到第二输入轴108(图10中示出)，并且扭力管102联接到蜗杆轴40。通过扭力管102、传动轴108和可旋转阀构件22的机械联接，并且扭力管102能够向可旋转阀构件22(以及第一输入轴)施加旋转恢复力，并且也向传动轴108(以及第二输入轴)施加旋转恢复力。

在图10的转向器组件100的运行期间，可以通过操纵车辆方向盘(未示出)将扭矩施加到第一输入轴18，和/或通过马达120将扭矩施加到第二输入轴118。在某些实施例中，马达120包括电动马达。在某些实施例中，马达120可以与控制系统和传感器(未示出)联接，以允许车辆在没有人类驾驶员的输入的情况下自主地转向。在其它实施例中，马达120可以被配置成提供动态转向控制(例如，包括由前文所述的沃尔沃VDS系统提供的功能)。第一输入轴18和/或第二输入轴118以及与其联接的可旋转阀构件22的旋转会引起加压的液压流体穿过可旋转阀构件22到达第一下游通道23或第二下游通道24和对应的第一下游腔室26或第二下游腔室32，从而引起滚珠螺母活塞30平移，由此引起扇形轴50和与其联接的转向臂54旋转。一旦第一输入轴18和/或第二输入轴118旋转，扭力管102提供的旋转恢复力就趋向于引起可旋转阀构件22(和整个转向器组件100)恢复到中性位置。除了增加了电动马达120、传动轴108、扭力管102和端盖14之外，图10的转向器组件100的操作基本上是根据结合图1、图9A和图9B所述的转向器10的操作。

图15是示出了示例性转向系统160的部件的上部示意图，包括根据本公开的实施例的从方向盘162和马达120接收输入的液压转向器组件100。转向器组件100的第一输入轴18延伸到壳体12中，并与从方向盘162接收扭矩的中间转向轴164联接。转向器组件100的第二输入轴118被布置成与第一输入轴18相反(二者之间布置有转向器组件100)，并且联接到电动马达120。转向器组件100的扇形轴50与转向臂54联接，该转向臂54被主拉杆166联接到横拉杆168，该横拉杆168在第一转向拉杆172A和第二转向拉杆172B之间延伸。横拉杆168的一端还联接到随动臂170，该随动臂170被布置成大致平行于转向臂54。第一转向拉杆172A和第二转向拉杆172B与转向臂174A、174B联接，所述转向臂174A、174B被布置成分别调整车辆的转向轮176A、176B的转向角。应明白，转向系统160仅代表可以包括该转向器组件100的系统的一个示例，并且，根据其它构造的转向系统可以采用转向器组件100以允许常规驾驶员操作式车辆的转向器组件被再制造并与马达(或其它机械扭矩供应元件)联接，从而允许进行自主和/或驾驶员辅助操作。

本公开的一方面涉及用于转向器组件的再制造套件，该转向器组件能够由第一可旋转输入轴控制，以使转向器组件能够由第一可旋转输入轴和与该第一可旋转输入轴大致相对的第二可旋转输入轴控制。在某些实施例中，这样的再制造套件包括两个或多个部件的任何组合，其允许图1的转向器组件10被转换成图10的转向器组件100。在某些实施例中，该再制造套件包括如图10中所示的扭力管102、传动轴108以及端盖114。该再制造套件可以还包括如图10中所示的中间结合构件134以及第一远端销136A和第二远端销136B，和/或图10的马达120。

本公开的另一方面涉及用于再制造转向器组件的方法，该转向器组件能够由第一可旋转输入轴控制，以使车辆转向系统能够由第一可旋转输入轴并由与该第一可旋转输入轴大致相对的第二可旋转输入轴控制。通常，这样的方法可以包括：用(ii)被构造成向第一可旋转输入轴施加旋转恢复力的扭力管替换(i)被构造成向第一可旋转输入轴施加旋转恢复力的扭力杆，其中，第一可旋转输入轴与布置在液压流体入口与第一和第二下游通道之间的可旋转阀构件联接；以及，提供传动轴，该传动轴在扭力管的内部延伸并联接到可旋转阀构件，其中，该传动轴在第二可旋转输入轴与可旋转阀构件之间延伸。可旋转阀构件被构造成将液压流体选择性地引导到第一下游通道或第二下游通道。更具体地，所述再制造方法可以包括拆卸步骤，该拆卸步骤包括移除常规转向器组件的现有端盖、以及将扭力杆从可旋转阀构件脱离。所述再制造方法可以包括再组装步骤，其包括将扭力管和传动轴(其中传动轴的至少一部分被布置在扭力管内)联接到可旋转阀构件，并且其中扭力管和传动轴穿过蜗杆轴的孔延伸。这样的再制造方法的再组装步骤可以进一步包括在转向器组件的壳体上安装新的端盖(例如，使用螺栓)，其中该传动轴和/或第二可旋转输入轴的一部分与穿过所述新的端盖的旋转密封件延伸的传动轴相关联。同时或之后，可以将电动马达联接到第二可旋转输入轴(该第二可旋转输入轴可以与传动轴一体形成或以其它方式联接到传动轴)。

利用根据本文公开的各个实施例的再制造套件和再制造方法可以提供下列技术益处中的一个或多个：使常规驾驶员操作式车辆的转向器组件能够用电动马达增强，以便能够以低成本、有限的停机时间实现自主或驾驶员辅助操作，和/或不需要再定位转向器组件或输出部件，并且不需要随之而来的对整个转向系统的重新认证。

虽然本文已经参考特定方面、特征和说明性实施例描述了本发明，但应明白，本发明的效用并不因而受到限制，而是扩展到并涵盖本发明所属领域的普通技术人员自己基于本文的公开内容将想到的许多其它变型、修改和替代实施例。考虑了本文所述结构的各种组合和子组合，并且这些组合和子组合对于具有本公开的知识的本领域技术人员而言将是明显的。除非本文相反地指出，否则本文所公开的各种特征和元素中的任一种都可以与一个或多个其它所公开的特征和元素组合。相应地，所附权利要求书要求保护的本发明旨在被广泛地理解和解释为在其范围和包括权利要求书的等效物内包括所有这些变型、修改和替代实施例。

Claims (20)

1.一种用于车辆的转向器组件，所述转向器组件包括：

第一可旋转输入轴；

可旋转阀构件，所述可旋转阀构件与所述第一可旋转输入轴联接，其中，所述可旋转阀构件被构造成控制来自液压流体入口的液压流体到第一下游通道和第二下游通道的流动；

扭力管，所述扭力管被构造成向所述可旋转阀构件和所述第一可旋转输入轴施加旋转恢复力；

第二可旋转输入轴；以及

传动轴，所述传动轴在所述扭力管的内部延伸，并且联接到所述可旋转阀构件和所述第二可旋转输入轴，使得所述可旋转阀构件被构造成在从所述第一可旋转输入轴或所述第二可旋转输入轴中的任一个接收到扭矩时旋转。

2.根据权利要求1所述的转向器组件，其中，所述第一可旋转输入轴被构造成接收通过方向盘的手动旋转而提供的第一旋转力，并且所述第二可旋转输入轴被构造成接收由马达或另一机械扭矩供应元件提供的第二旋转力。

3.根据权利要求1所述的转向器组件，其中，所述传动轴与所述第二可旋转输入轴一体形成。

4.根据权利要求1所述的转向器组件，其中，所述可旋转阀构件阀与所述第一可旋转输入轴一体形成。

5.根据权利要求1所述的转向器组件，还包括：

滚珠螺母活塞，所述滚珠螺母活塞以可操作方式与扇形轴联接，以在所述滚珠螺母活塞沿第一直线方向移位时使所述扇形轴在第一旋转方向上旋转，并在所述滚珠螺母活塞沿第二直线方向移位时使所述扇形轴在第二旋转方向上旋转，其中，所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反，并且所述第二直线方向与所述第一直线方向相反；

其中，所述第一可旋转输入轴和所述第二可旋转输入轴的旋转使所述可旋转阀构件选择性地允许流体进入所述第一下游通道或所述第二下游通道中，以使所述滚珠螺母活塞分别在所述第一直线方向或所述第二直线方向上移位。

6.根据权利要求5所述的转向器组件，其中：

所述滚珠螺母活塞限定有活塞孔，所述活塞孔具有内表面并限定有第一螺旋沟槽；

所述转向器组件还包括蜗杆轴，所述蜗杆轴延伸穿过滚珠螺母活塞孔，包括限定有第二螺旋沟槽的外表面，并限定有容纳所述传动轴的至少一部分和所述扭力管的蜗杆轴孔；以及

多个再循环滚珠，所述多个再循环滚珠被定位在所述第一螺旋沟槽和所述第二螺旋沟槽之间。

7.根据权利要求6所述的转向器组件，还包括：

壳体，所述壳体限定至少一个空腔，所述至少一个空腔容纳所述滚珠螺母活塞、所述蜗杆轴、所述扇形轴、所述扭力管、所述可旋转阀构件以及所述传动轴；以及

端盖，所述端盖以可移除方式联接到所述壳体，并且界定所述空腔的至少一部分，其中，所述端盖包括旋转密封件，所述旋转密封件允许所述传动轴和所述第二可旋转输入轴中的至少一个相对于所述端盖的旋转。

8.根据权利要求7所述的转向器组件，其中，所述端盖包括液压流体出口，所述液压流体出口相对于所述旋转密封件偏移。

9.根据权利要求8所述的转向器组件，其中，所述端盖包括端面和至少一个横向侧面，所述旋转密封件被定位在所述端面中或所述端面上，并且所述液压流体出口被定位在所述至少一个横向侧面中或所述至少一个横向侧面上。

10.根据权利要求7所述的转向器组件，其中，所述端盖包括凹部，所述凹部被构造成收容所述蜗杆轴的端部。

11.一种用于转向器组件的再制造套件，所述转向器组件能够由第一可旋转输入轴控制，以便使所述转向器组件能够由所述第一可旋转输入轴并由与所述第一可旋转输入轴大致相对的第二可旋转输入轴控制，所述再制造套件包括：

扭力管，所述扭力管被构造成收容在所述转向器组件的蜗杆轴的内孔内，被构造成在所述扭力管的第一端附近联接到所述转向器组件的可旋转阀构件，并且被构造成在所述扭力管的第二端处沿着所述蜗杆轴的所述内孔联接；

传动轴，所述传动轴被构造成收容在所述扭力管的内孔内，并且被构造成在所述传动轴的第一端处联接到所述扭力管的所述第一端和所述可旋转阀构件；以及

端盖，所述端盖被构造成以可移除方式联接到所述转向器组件的壳体，其中，所述端盖包括旋转密封件，所述旋转密封件被构造成允许所述传动轴相对于所述端盖的旋转。

12.根据权利要求11所述的再制造套件，其中，所述端盖包括液压流体出口，所述液压流体出口相对于所述旋转密封件偏移。

13.根据权利要求11所述的再制造套件，其中，所述传动轴包括第二可旋转输入轴或与所述第二可旋转输入轴联接，并且所述第二可旋转输入轴被构造用于联接到马达或另一机械扭矩供应元件。

14.根据权利要求11所述的再制造套件，其中，所述传动轴包括第二可旋转输入轴或与所述第二可旋转输入轴联接，并且所述再制造套件还包括电动马达，所述电动马达能够联接到所述第二可旋转输入轴。

15.根据权利要求11所述的再制造套件，还包括：

中间结合构件，所述中间结合构件被构造成布置在所述扭力管的所述第二端与所述蜗杆轴的内表面之间，其中，所述中间结合构件包括纵向孔、第一横向销接纳孔以及第二横向销接纳孔，其中，所述纵向孔被构造成接纳所述扭力管的第二端部；

第一远端固位销，所述第一远端固位销被构造成延伸穿过所述扭力管的第一远端销接纳孔并穿过所述中间结合构件的所述第一横向销接纳孔；以及

第二远端固位销，所述第二远端固位销被构造成延伸穿过所述扭力管的第二远端销接纳孔并穿过所述中间结合构件的所述第二横向销接纳孔。

16.根据权利要求11所述的再制造套件，其中：

所述扭力管限定有第一近端销接纳孔和第二近端销接纳孔；

所述传动轴包括传动轴销接纳孔；

所述扭力管和所述传动轴被构造成经由近端固位销联接到所述可旋转阀构件，所述近端固位销延伸穿过所述第一近端销接纳孔、所述传动轴销接纳孔、所述第二近端销接纳孔、以及被限定在所述可旋转阀构件中的销接纳孔。

17.一种用于再制造转向器组件的方法，所述转向器组件能够由第一可旋转输入轴控制，以使车辆转向系统能够由所述第一可旋转输入轴控制并由与所述第一可旋转输入轴大致相对的第二可旋转输入轴控制，所述方法包括：

用(ii)被构造成将旋转恢复力施加到所述第一可旋转输入轴的扭力管替换(i)被构造成将旋转恢复力施加到所述第一可旋转输入轴的扭力杆，其中，所述第一可旋转输入轴与可旋转阀构件联接，所述可旋转阀构件布置在液压流体入口与第一下游通道和第二下游通道之间，其中所述可旋转阀构件被构造成将液压流体选择性地引导到所述第一下游通道或所述第二下游通道；以及

提供传动轴，所述传动轴在所述扭力管的内部延伸并且联接到所述可旋转阀构件，其中，所述传动轴在所述第二可旋转输入轴与所述可旋转阀构件之间延伸，并且所述可旋转阀构件被构造成在从所述第一可旋转输入轴或所述第二可旋转输入轴中的任一个接收到扭矩时旋转。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：用替换端盖来替换所述转向器组件的壳体的端盖，其中，所述替换端盖包括旋转密封件，所述旋转密封件允许所述传动轴和所述第二可旋转输入轴中的至少一个相对于所述替换端盖的旋转。

19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：

在蜗杆轴的内表面与所述扭力管的在所述替换端盖附近的端部之间提供中间结合构件；

将第一远端固位销插入穿过所述扭力管的第一远端销接纳孔并穿过所述中间结合构件的第一横向销接纳孔；以及

将第二远端固位销插入穿过所述扭力管的第二远端销接纳孔并穿过所述中间结合构件的第二横向销接纳孔。

20.根据权利要求17所述的方法，其中：

所述扭力管包括第一近端销接纳孔和第二近端销接纳孔；

所述传动轴包括传动轴销接纳孔；并且

所述方法进一步包括：通过将近端固位销插入穿过所述第一近端销接纳孔、所述传动轴销接纳孔、所述第二近端销接纳孔以及被限定在所述可旋转阀构件中的销接纳孔来联接所述传动轴、所述扭力管和所述可旋转阀构件。