CN114007922A - 用于使可转向车轮转弯的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于使可转向车轮转弯的设备包括连接到至少一个可转向车轮的转向构件。该转向构件轴向运动以实现该至少一个可转向车轮的转弯运动。该转向构件具有带有外螺纹的部分。球式螺母组件与该转向构件的带有外螺纹的部分连接。该球式螺母组件可相对于该转向构件旋转以使该转向构件轴向运动。第一齿轮构件可响应于方向盘的旋转而旋转。被设置成与该第一齿轮构件啮合式接合的第二齿轮构件响应于该第一齿轮构件的旋转而旋转。该球式螺母组件响应于该第二齿轮构件的旋转而相对于该转向构件旋转。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于使可转向车轮转弯的设备,更具体地,涉及一种用于使车辆(特别是如重型卡车等商用车辆)的可转向轮转弯的电动动力转向齿轮机构。
背景技术
已知的车辆转向设备包括可轴向运动以实现可转向车轮的转弯运动的转向构件。小齿轮被设置成与转向构件的齿条部分啮合式接合。转向柱使小齿轮和车辆方向盘互相连接。球式螺母组件与转向构件的带有外螺纹的部分连接。马达与球式螺母组件连接。马达可操作以实现球式螺母组件相对于转向构件的旋转,以使转向构件相对于车辆轴向运动。美国专利号7,055,646中公开了一种具有此通用构造的转向设备。
发明内容
本发明涉及一种用于使可转向车轮转弯的设备,该设备包括连接到至少一个可转向车轮的转向构件。该转向构件轴向运动以实现该至少一个可转向车轮的转弯运动。该转向构件具有带有外螺纹的部分。球式螺母组件与该转向构件的带有外螺纹的部分连接。该球式螺母组件可相对于该转向构件旋转以使该转向构件轴向运动。第一齿轮构件可响应于方向盘的旋转而旋转。被设置成与该第一齿轮构件啮合式接合的第二齿轮构件响应于该第一齿轮构件的旋转而旋转。该球式螺母组件响应于该第二齿轮构件的旋转而相对于该转向构件旋转。
用于使可转向车轮转弯的该设备可以包括与该球式螺母组件连接的电动马达。该马达可操作以向该球式螺母组件施加旋转力,以促使该球式螺母组件相对于该转向构件旋转。
该第二齿轮构件可以具有与该第一齿轮构件啮合式接合的第一齿轮和与第三齿轮构件啮合式接合的第二齿轮,该第三齿轮构件与该球式螺母组件连接。该第三齿轮构件可以连接到该球式螺母组件并且可与该球式螺母组件一起相对于该转向构件旋转。
附图说明
在阅读以下参考附图的描述之后,本发明的前述和其他特征对于本发明所属领域的技术人员将变得更加显而易见,在附图中:
图1是根据本发明的第一实施例而构造的用于使可转向车轮转弯的设备的示意性图示;以及
图2是图1的设备的放大部分。
具体实施方式
图1和图2中展示了根据本发明而构造的用于使可转向车轮转弯的设备10。设备10包括连接到方向盘16的转向柱14。转向柱14还连接到齿轮箱20的输入构件18。输入构件18(图2)由轴承22支撑以相对于齿轮箱20的壳体26绕输入构件的轴线24进行旋转。在方向盘16进行旋转时,力通过转向柱14传递到输入构件18,以使输入构件相对于壳体26进行旋转。
输入构件18连接到扭杆30的第一端部。扭杆30的第二端部连接到第一齿轮构件32。第一齿轮构件32由轴承34支撑以相对于壳体26绕轴线24进行旋转。扭杆30允许输入构件18与第一齿轮构件32之间的相对旋转。虽然设备10被描述为包括允许输入构件18与第一齿轮构件32之间的相对旋转的扭杆30,但是设想到了该第一齿轮构件可以直接连接到输入构件18。第一齿轮构件32可以是可在通过转向柱14和输入构件18传递的力的作用下相对于壳体26旋转的锥齿轮。
第一齿轮构件32可以与第二齿轮构件42的第一轴向端部上的齿轮40啮合。第二齿轮构件42由轴承46支撑以相对于壳体26绕轴线44进行旋转。轴线44横向于轴线24延伸并且可以大致垂直于轴线24延伸。第二齿轮构件42上的齿轮40可以是可在通过转向柱14、输入构件18和第一齿轮构件32传递的力的作用下相对于壳体26绕轴线44旋转的锥齿轮。齿轮构件32、42可以使施加到输入构件18和转向柱14的扭矩增大。
第二齿轮构件42在第二轴向端部上具有齿轮48。齿轮48与齿轮40和第二齿轮构件42一起相对于壳体26绕轴线44旋转。齿轮48与第三齿轮构件50啮合,该第三齿轮构件与球式螺母组件52连接。球式螺母组件52与第三齿轮构件50一起在通过转向柱14、输入构件18和以及第一齿轮构件32和第二齿轮构件42传递的力的作用下旋转。虽然第三齿轮构件50被描述为与球式螺母组件52连接,但是设想到了该第三齿轮构件可以形成于球式螺母组件52上。
球式螺母组件52在管状壳体60内延伸。球式螺母组件52由轴承62支撑以相对于壳体60进行旋转。轴承62支撑球式螺母组件52绕大致与第二齿轮构件42的轴线44平行延伸的轴线64进行旋转。轴承62与在壳体60的内部的肩台66和该壳体的端盖68接合以防止球式螺母组件52相对于该壳体进行轴向运动。
球式螺母组件52围绕转向构件72的带有外螺纹的部分70延伸。转向构件72以任何期望的方式连接到至少一个可转向车轮。转向构件72可在壳体60内沿轴线64轴向运动。球式螺母组件52包括被设置成与转向构件72的带有外螺纹的部分70接合的多个球体。球式螺母组件52相对于壳体60和转向构件72的旋转有效地使该转向构件相对于该球式螺母组件轴向运动并相对于该壳体轴向运动。
可逆电动马达80可操作以向球式螺母组件52施加旋转力,以促使该球式螺母组件相对于转向构件72和壳体60旋转。电动马达80(图2)具有连接到驱动带轮84的输出轴82。驱动带轮84通过驱动带90与从动带轮88连接。从动带轮88连接到球式螺母组件52。设想到了从动带轮88可以连接到齿轮50。因此,从动带轮88与球式螺母组件52一起相对于壳体60和转向构件72旋转。驱动带90将力传递到球式螺母组件52以使该球式螺母组件在马达进行操作和驱动带轮84进行旋转期间绕轴线64旋转。设想到了马达80可以以任何期望的方式将旋转力施加到球式螺母组件52。
设想到了齿轮箱20可以连接到用于驱动带90和带轮84、88的盖96。盖96可以连接到支撑构件或板98。电动马达80和壳体60可以连接到支撑构件98。电动马达80可以随着输出轴82大致平行于转向构件72延伸而连接到支撑构件98。支撑构件98使齿轮箱20、壳体60和马达80连接到车辆。
设备10(图1)可以包括两个车辆状况传感器100、102以及用于基于感测到的车辆状况控制马达80的电子控制单元104(ECU)。车辆状况传感器100、102可以包括扭矩传感器100和电连接到ECU104的位置传感器102。扭矩传感器100可以感测施加到方向盘16的扭矩并生成指示该扭矩的信号。位置传感器102可以感测方向盘16的旋转位置并生成指示方向盘位置的电信号。来自扭矩传感器100和位置传感器102的电信号会发送到ECU 104。ECU104对传感器100、102的输出进行分析并根据这些传感器的输出实现马达80的操作。虽然传感器100和102被示出为连接到齿轮箱20,但是设想到了这些传感器可以连接到转向柱14。还设想到了,可以仅使用扭矩传感器100或可以仅使用位置传感器102来实现马达80的操作。
另外,ECU 104可以具有根据车辆(未示出)的感测到的侧向加速度或车辆其他操作条件而变化的输入。ECU 104接收由传感器生成的信号并致动马达80以便将轴向力施加到转向构件72,以辅助可转向车轮进行转弯。
从本发明的以上描述,本领域技术人员将意识到改进、变化和修改。所附权利要求旨在涵盖在本领域技术范围内的这种改进、变化和修改。
Claims (17)
1.一种用于使可转向车轮转弯的设备,所述设备包括:
转向构件,所述转向构件连接到至少一个可转向车轮,所述转向构件轴向运动以实现所述至少一个可转向车轮的转弯运动,所述转向构件具有带有外螺纹的部分;
球式螺母组件,所述球式螺母组件与所述转向构件的带有外螺纹的部分连接,所述球式螺母组件可相对于所述转向构件旋转以使所述转向构件轴向运动;
第一齿轮构件,所述第一齿轮构件可响应于方向盘的旋转而旋转;
第二齿轮构件,所述第二齿轮构件被设置成与所述第一齿轮构件啮合式接合,所述第二齿轮构件响应于所述第一齿轮构件的旋转而旋转,所述球式螺母组件响应于所述第二齿轮构件的旋转而相对于所述转向构件旋转。
2.如权利要求1所述的用于使可转向车轮转弯的设备,进一步包括电动马达,所述电动马达与所述球式螺母组件连接,所述马达可操作以向所述球式螺母组件施加旋转力,以促使所述球式螺母组件相对于所述转向构件旋转。
3.如权利要求1所述的用于使可转向车轮转弯的设备,其中,所述第二齿轮构件具有与所述第一齿轮构件啮合式接合的第一齿轮和与第三齿轮构件啮合式接合的第二齿轮,所述第三齿轮构件与所述球式螺母组件连接,所述第三齿轮构件连接到所述球式螺母组件并且可与所述球式螺母组件一起相对于所述转向构件旋转。
4.如权利要求3所述的用于使可转向车轮转弯的设备,其中,所述第一齿轮构件和所述第二齿轮构件的第一齿轮是锥齿轮。
5.如权利要求4所述的用于使可转向车轮转弯的设备,其中,所述第一齿轮构件和所述第二齿轮构件的第一齿轮使施加到所述转向柱的扭矩增大。
6.如权利要求1所述的用于使可转向车轮转弯的设备,其中,所述第一齿轮构件可绕第一轴线旋转,并且所述第二齿轮构件可绕横向于所述第一轴线延伸的第二轴线旋转。
7.如权利要求6所述的用于使可转向车轮转弯的设备,其中,所述第二轴线大致平行于所述转向构件的轴线延伸。
8.如权利要求6所述的用于使可转向车轮转弯的设备,其中,齿轮箱支撑所述第一齿轮构件和所述第二齿轮构件绕所述第一轴线和所述第二轴线旋转。
9.如权利要求8所述的用于使可转向车轮转弯的设备,其中,所述齿轮箱具有连接到所述第一齿轮构件的输入轴,所述输入轴连接到方向盘并且可响应于所述方向盘的旋转而相对于所述齿轮箱的壳体旋转。
10.如权利要求8所述的用于使可转向车轮转弯的设备,其中,支撑构件使所述齿轮箱、所述电动马达和支撑所述球式螺母组件旋转的壳体连接到车辆。
11.如权利要求2所述的用于使可转向车轮转弯的设备,进一步包括至少一个车辆状况传感器以及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马达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控制所述马达的操作。
12.如权利要求2所述的用于使可转向车轮转弯的设备,进一步包括扭矩传感器和位置传感器中的至少一个以及控制单元,所述扭矩传感器用于感测施加到所述方向盘的扭矩,所述位置传感器用于感测所述方向盘的位置,所述控制单元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,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马达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控制所述马达的操作。
13.如权利要求1所述的用于使可转向车轮转弯的设备,其中,所述球式螺母组件在管状壳体内延伸,所述球式螺母组件受到支撑以相对于所述壳体进行旋转,并且所述球式螺母组件相对于所述壳体轴向运动受到限制。
14.如权利要求1所述的用于使可转向车轮转弯的设备,进一步包括电动马达,所述电动马达与所述球式螺母组件连接,所述马达可操作以向所述球式螺母组件施加旋转力以促使所述球式螺母组件相对于所述转向构件旋转,所述第二齿轮构件具有与所述第一齿轮构件啮合式接合的第一齿轮和与第三齿轮构件啮合式接合的第二齿轮,所述第三齿轮构件与所述球式螺母组件连接,所述第三齿轮构件连接到所述球式螺母组件并且可与所述球式螺母组件一起相对于所述转向构件旋转。
15.如权利要求14所述的用于使可转向车轮转弯的设备,其中,所述第一齿轮构件和所述第二齿轮构件的第一齿轮是锥齿轮。
16.如权利要求14所述的用于使可转向车轮转弯的设备,其中,所述第一齿轮构件和所述第二齿轮构件的第一齿轮使施加到所述转向柱的扭矩增大。
17.如权利要求14所述的用于使可转向车轮转弯的设备,其中,所述第一齿轮构件可绕第一轴线旋转,并且所述第二齿轮构件可绕横向于所述第一轴线延伸的第二轴线旋转。
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