CN114435463A - 用于循环球式转向齿轮的旋转辅助设备 - Google Patents

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CN114435463A CN202111289392.4A CN202111289392A CN114435463A CN 114435463 A CN114435463 A CN 114435463A CN 202111289392 A CN202111289392 A CN 202111289392A CN 114435463 A CN114435463 A CN 114435463A
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罗希特·卡达姆
詹尼弗·拉兹
约瑟夫·瓦什诺克
丹尼尔·史蒂文·佩恩
C·科拉鲁索
M·阿布达耶
M-E·勒克莱尔
杰克·E·巴里
T·P·科弗特
M·L·布里默
J·P·库珀
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Abstract

本公开提供了“用于循环球式转向齿轮的旋转辅助设备”。示例性机动车辆转向系统包括：输入轴，所述输入轴联接到机动车辆的转向轴；蜗轮，所述蜗轮的第一端联接到所述输入轴，所述蜗轮的第二端固定到斜齿正齿轮；滚珠螺母，所述滚珠螺母围绕所述蜗轮的一部分，所述滚珠螺母包括滚珠轴承和滚珠引导件；中间齿轮，所述中间齿轮固定到第一小齿轮，所述第一小齿轮与所述斜齿正齿轮接合；马达，所述马达固定到第二小齿轮，所述第二小齿轮与所述中间齿轮接合，所述马达用于使所述蜗轮旋转以使所述滚珠螺母平移；以及扇形齿轮，所述扇形齿轮与所述滚珠螺母接合，所述扇形齿轮随着所述滚珠螺母平移而旋转。

Description

用于循环球式转向齿轮的旋转辅助设备
技术领域
本公开总体上涉及转向系统，并且更具体地涉及一种用于循环球式转向齿轮的旋转辅助设备。
背景技术
已知的车辆通常包括将车辆的车轮连接到方向盘的机械连杆装置，其使得驾驶员通过旋转方向盘来调整前轮的取向。例如，许多已知的转向系统包括齿条和小齿轮，其将方向盘的旋转运动转换成连接到前轮的直拉杆和/或拉杆的线性致动或移动。当方向盘旋转时，直拉杆和/或拉杆改变车轮的角度取向并使车辆转向。
近年来，卡车已经利用液压辅助循环球(RCB)式转向系统。RCB转向系统的液压辅助由泵提供，所述泵将液压转向流体输送到RCB系统。在一些实现方式中，利用电子扭矩叠加机构来向液压系统提供电动转向感觉。
发明内容
本文公开了用于循环球式转向齿轮的示例性旋转辅助设备。示例性机动车辆转向系统包括用于联接到机动车辆的转向轴的输入轴。蜗轮具有联接到输入轴的第一端和固定到斜齿正齿轮的第二端。滚珠螺母围绕蜗轮的一部分。滚珠螺母还包括滚珠轴承和滚珠引导件。中间齿轮固定到与斜齿正齿轮接合的第一小齿轮。马达固定到与中间齿轮接合的第二小齿轮。马达用于使蜗轮旋转以使滚珠螺母平移。
本文公开的示例性转向致动器包括固定到斜齿正齿轮的蜗轮。转向致动器还包括第一齿轮组、第二齿轮组和第三齿轮组。第一齿轮组包括与中间齿轮接合的马达的小齿轮。第二齿轮组包括与斜齿正齿轮接合的中间齿轮的小齿轮。第三齿轮组包括与蜗轮的一部分接合的滚珠螺母。滚珠螺母在蜗轮旋转时平移。
本文公开的示例性转向设备包括固定到斜齿正齿轮的蜗轮。蜗轮和斜齿正齿轮沿着第一旋转轴线对准。中间齿轮固定到与斜齿正齿轮接合的第一小齿轮。中间齿轮和第一小齿轮沿着第二旋转轴线对准。马达固定到与中间齿轮接合的第二小齿轮。马达和第二小齿轮沿着与第二旋转轴线平行的第三旋转轴线对准。
附图说明
图1示出了车辆的发动机罩下环境中的转向系统的第一视图。
图2示出了图1的车辆的发动机罩下环境中的转向系统的第二视图。
图3示出了图1和图2的转向系统。
图4示出了图1、图2和图3的转向系统，其中壳体的一部分被移除。
图5示出了图1、图2、图3和图4的转向系统的一部分的俯视图。
图6示出了图1、图2、图3、图4和图5的转向系统的第一齿轮组。
图7示出了图1、图2和图3的转向系统的第二齿轮组的平面。
图8示出了图3的转向系统的示例性横截面。
一般地，相同的附图标记在所有附图和随附的书面描述中将用来指代相同或相似的部分。如本文所使用，除非另有说明，否则连接参考(例如，附接、联接、连接和接合)可以包括连接参考所参考的元件之间的中间构件以及这些元件之间的相对移动。因此，连接参考不一定推断出两个元件直接地连接和/或彼此成固定关系。如本文所使用，陈述任何部分与另一部分“接触”定义为意味着在两个部分之间没有中间部分。
除非另外特别说明，否则本文使用的诸如“第一”、“第二”、“第三”等描述符不以任何方式强加或以其他方式指示优先级、物理顺序、列表中的排列和/或排序的任何含义，而仅用作标签和/或任意名称来区分元件，以便于理解所公开的示例。在一些示例中，描述符“第一”可以用于指代详细描述中的元件，而在权利要求中可使用诸如“第二”或“第三”的不同描述符来指代同一元件。在此类情况下，应理解，此类描述符仅用于清楚地标识那些例如可能以其他方式共享相同名称的元件。
具体实施方式
本文公开了用于循环球(RCB)式转向齿轮系统的示例性电动旋转辅助机构。传统上，一些重型卡车利用转向机构，包括液压辅助的RCB齿轮或蜗轮和车轮转向齿轮的转向机构。在一些情况下，泵通过将液压转向流体泵送通过转向系统来向RCB齿轮提供液压辅助。在一些这样的情况下，当转动方向盘时，转向轴旋转以使RCB齿轮的活塞线性移动。继而，活塞使联接到使车轮转动的转向摇臂的扇形齿轮旋转。基于转向轴的旋转泵送液压转向流体来辅助活塞的移动。然而，与电动转向相比，液压辅助RCB齿轮在转向感觉方面缺少精确度。此外，液压泵的连续泵送导致寄生发动机功率损失，并且因此降低发动机的效率。
已知的电动转向系统利用电动马达而不是液压泵和相关联的活塞来移动滚珠螺母。然而，与液压辅助转向相比，电动转向系统常常缺少动力。因此，较重型车辆(诸如卡车和/或公共汽车)通常利用液压辅助转向。
本文公开的示例提供了用于RCB转向齿轮的旋转辅助设备。示例性旋转辅助设备为诸如卡车等相对重型车辆产生足够的动力以利用电动转向系统。尽管用于RCB转向系统的旋转辅助设备产生足够的动力来使卡车转向，但是应当理解，本文公开的示例可以在任何其他可转向车辆中实现。本文公开的示例性转向系统(例如转向致动器)包括联接到机动车辆的转向轴的输入轴。在一些示例中，驾驶员通过转动可操作地联接到转向轴的方向盘来旋转输入轴。在一些示例中，输入轴联接到蜗轮的第一端，而蜗轮的第二端固定到斜齿正齿轮。在一些这样的示例中，蜗轮和斜齿正齿轮沿着第一旋转轴线对准。在一些示例中，中间齿轮固定到与斜齿正齿轮接合的第一小齿轮。在一些这样的示例中，中间齿轮和第一小齿轮沿着第二旋转轴线对准。
转向系统还包括围绕蜗轮的一部分的滚珠螺母。滚珠螺母包括滚珠轴承和滚珠引导件，以将蜗轮的旋转转换成滚珠螺母的平移。在一些示例中，与滚珠螺母接合的扇形齿轮随着滚珠螺母平移而旋转。在一些示例中，马达固定到与中间齿轮接合的第二小齿轮。在一些这样的示例中，马达和第二小齿轮沿着第三旋转轴线对准。
在一些示例中，第二旋转轴线和第三旋转轴线的布置相对于第一旋转轴线是轨道式的。具体地，考虑到第一小齿轮与斜齿正齿轮接合并且第二小齿轮与中间齿轮接合，故中间齿轮、第一小齿轮、马达和第二小齿轮可以定位在沿着蜗轮的360°轨道的任何位置。
在一些示例中，第二小齿轮使中间齿轮和相关联的第一小齿轮旋转。此外，第一小齿轮使斜齿正齿轮旋转，并且因此使蜗轮旋转。因此，蜗轮的旋转使滚珠螺母平移，这使扇形齿轮旋转。在一些示例中，转向摇臂的第一端联接到扇形齿轮，并且转向摇臂的第二端可操作地联接到直拉杆，并且进而可操作地联接到一个或多个拉杆。因此，转向摇臂将扇形齿轮的旋转转换成直拉杆和拉杆的移动，以转动机动车辆的车轮。例如，直拉杆和/或拉杆联接到前轮的转向节，从而当转向摇臂通过扇形齿轮移动时允许直拉杆和/或拉杆调整前轮的取向。
在一些示例中，扭杆的第一端联接到输入轴的内部，并且扭杆的第二端联接到蜗轮的内部。在一些示例中，扭矩传感器经由安装在输入轴和/或扭杆上的磁体测量输入轴相对于蜗轮的角旋转。此外，扭矩传感器将角旋转转换为由输入轴施加到扭杆的扭矩。继而，马达的输出基于由输入轴施加到扭杆的扭矩和/或磁体的角旋转。
在一些示例中，第二小齿轮与中间齿轮之间的接合提供第一齿轮减速。另外，第一小齿轮与斜齿正齿轮之间的接合提供第二齿轮减速。因此，第一齿轮减速和第二齿轮减速提供大于100:1的组合减速。尽管本文公开的示例可以提供大于100:1的齿轮减速，但是齿轮减速可以在1:1至大于100:1的任何范围内。
在一些示例中，第一齿轮组包括沿着第一平面与中间齿轮接合的马达的小齿轮。在一些示例中，第二齿轮组包括沿着第二平面与斜齿正齿轮接合的中间齿轮的小齿轮。此外，假设中间齿轮的小齿轮与斜齿正齿轮接合并且中间齿轮与马达的小齿轮接合，则中间齿轮的小齿轮可以定位在第二平面内的任何位置。在一些示例中，第三齿轮组包括与蜗轮的一部分接合的滚珠螺母。在一些示例中，第一平面和第二平面与蜗轮的旋转轴线(例如，第一旋转轴线)正交。在一些示例中，第一平面不与蜗轮相交。
图1示出了车辆的发动机罩下环境100中的机动车辆转向系统(例如转向设备、转向致动器)102的第一视图。在图1中，转向系统102定位在壳体104内。在一些示例中，壳体104包括被联接以保护转向系统102的一个或多个壳体，如结合图3进一步讨论的。在一些示例中，转向系统102的输入轴106从壳体104突出。在一些示例中，输入轴106经由连接件110联接到转向轴108。在一些示例中，转向轴108可操作地联接到车辆的方向盘。因此，当驾驶员旋转方向盘时，输入轴106与转向轴108一起旋转。进而，转向系统102将方向盘的旋转转换为车辆的车轮的旋转以使车辆转向。
在图1中，转向系统102在发动机罩下环境中定位在车辆的车架112与风扇114之间。通常，车辆包括风扇114以使空气通过散热器并维持车辆的发动机118的操作温度。因此，风扇114、散热器和发动机118占据发动机罩下环境100中的大量空间。有利地，转向系统102的堆叠的齿轮和马达120的位置使得转向系统102能够定位在发动机罩下环境100中的相对较小的空间内，同时仍然产生足够的动力来转动重型卡车的车轮。具体地，堆叠的齿轮提供大于100:1的组合减速，以产生足够的力来转动车轮。
在一些示例中，转向系统102的马达120的位置能够适应发动机罩下环境100的可用空间。例如，考虑到马达120的小齿轮与中间齿轮接合并且中间齿轮的小齿轮与固定到蜗轮的斜齿正齿轮接合，故马达120可以定位在转向系统102的蜗轮的360°轨道内的任何位置。另外，可以减小转向系统102的尺寸以适应发动机罩下环境100。
图2示出了图1的发动机罩下环境100中的转向系统102的第二视图。在图2中，未示出图1的发动机118以更清楚地示出转向系统102的花键轴202、转向摇臂204和直拉杆206。在图2中，花键轴202从壳体104内的扇形齿轮延伸。在图2中，花键轴202从壳体104的底部部分突出以联接到转向摇臂204。在一些示例中，转向摇臂204的开口包括与花键轴202的花键配合的花键。此外，转向摇臂204联接到直拉杆206，所述直拉杆连接到车辆的车轮。
在图2中，转向系统102使花键轴202响应于转向轴108的旋转而旋转。进而，花键轴202使转向摇臂204移动(例如，枢转)。此外，转向摇臂204将花键轴202的旋转转换成直拉杆206的线性移动。在一些示例中，直拉杆206连接到车辆的车轮的转向节。在一些这样的示例中，直拉杆206的线性移动调整转向节的取向以转动车轮。因此，转向系统102将转向轴108的旋转转换为车轮的移动以使车辆转向。
在一些示例中，必须产生足够量的力来转动较重型车辆(诸如卡车)的车轮。因此，转向系统102提供大于100:1的组合齿轮减速，以在利用电动转向时产生使卡车转向所需的足够量的力。
图3示出了图1和图2的转向致动器102。在图3中，转向致动器102包括第一壳体302、第二壳体304、第三壳体306、扭矩传感器307和马达120。在图3中，马达120设置在第三壳体306中。在图3中，转向致动器102的输入轴106、蜗轮、滚珠螺母、斜齿正齿轮、扇形齿轮和花键轴202设置在第一壳体302中。在图3中，马达120的小齿轮、中间齿轮和转向致动器102的中间齿轮的小齿轮设置在第二壳体304中。
在一些示例中，花键轴202从第一壳体302的底部部分突出。在一些示例中，输入轴106从第一壳体302的前部部分突出。在图3中，扭矩传感器307围绕输入轴106的从第一壳体302的前部部分突出的一部分。在一些示例中，扭矩传感器307基于安装在输入轴106上的磁体的磁场来测量输入轴106相对于蜗轮的角旋转，如结合图4进一步所讨论。
在图3中，第一壳体302经由第一连接件308联接到第二壳体304。此外，第二壳体304经由第二连接件310联接到第三壳体。例如，第一连接件308和第二连接件310可以包括螺钉、螺栓、螺母等，以将第一壳体302联接到第二壳体304并且将第二壳体304联接到第三壳体306。
图4示出了图1、图2和图3的转向系统102，其中第一壳体302、第三壳体306和扭矩传感器307被移除。在一些示例中，转向系统102包括输入轴106、花键轴202、蜗轮402、滚珠螺母404、扇形齿轮405、斜齿正齿轮406、安装在输入轴106上的磁体412和定位在第一壳体302内的第一轴承(例如，轴承和相关联的密封圈)410。在一些示例中，转向系统102还包括位于第二壳体304内的中间齿轮408和第二轴承414。在图4中，未示出定位在第三壳体306内的马达120和定位在第二壳体304内的马达120的小齿轮。此外，在图4中，中间齿轮408的小齿轮被第二壳体304隐藏。
在图4中，输入轴106的一部分定位在蜗轮402内。在其他示例中，蜗轮402的一部分定位在输入轴106内。在一些示例中，定位在蜗轮402内的输入轴106的一部分包括外齿轮齿。在一些这样的示例中，蜗轮402包括与输入轴106的外齿轮齿啮合的内齿轮齿，以联接蜗轮402和输入轴106。此外，扭杆(未示出)的第一端联接到输入轴106的内部，并且扭杆的第二端联接到蜗轮402的内部，如结合图8进一步所讨论。因此，输入轴106也经由扭杆联接到蜗轮402。在一些示例中，蜗轮402的内齿轮齿在输入轴106的特定角旋转处提供紧急停止以限制施加到扭杆的扭矩。在一些这样的示例中，当达到紧急停止时，输入轴106和蜗轮402一起旋转。因此，紧急停止维持转向系统102的安全操作，同时允许扭杆保持足够的扭转以便由扭矩传感器307进行精确和准确的测量。
在一些示例中，滚珠螺母404围绕蜗轮402的一部分。在图4中，斜齿正齿轮406固定到蜗轮402的与输入轴106相对的一端。因此，斜齿正齿轮406和蜗轮402一起旋转。在图4中，中间齿轮408的小齿轮与斜齿正齿轮406接合。在一些示例中，中间齿轮408的小齿轮固定到中间齿轮408，使得中间齿轮408和中间齿轮408的小齿轮能够一起旋转。在一些示例中，中间齿轮408与马达120的小齿轮接合。
在图4中，扭矩传感器307基于安装在输入轴106上的磁体412的角旋转来确定由输入轴106施加到扭杆的扭矩。在其他示例中，磁化输入轴106而不是磁体412。此外，马达120的输出基于由输入轴106施加到扭杆的扭矩，并且因此基于磁体412的角旋转。因此，马达120的小齿轮基于由输入轴106施加到扭杆的扭矩和/或磁体412的角旋转来驱动中间齿轮408和中间齿轮408的小齿轮的旋转。因此，中间齿轮408的小齿轮使斜齿正齿轮406旋转，并且因此使蜗轮402旋转。在图4中，滚珠螺母404随着蜗轮402旋转而平移。例如，当蜗轮402沿图4的取向顺时针旋转时，滚珠螺母404朝向斜齿正齿轮406移动，并且随着蜗轮402逆时针旋转而朝向输入轴106移动。在一些示例中，扇形齿轮405随着滚珠螺母404平移而旋转。因此，扇形齿轮405的旋转使转向摇臂204枢转并移动直拉杆206，从而使车辆的车轮枢转。
在图4中，第二轴承414设置在中间齿轮408的小齿轮的与中间齿轮408相对的一侧上，以向中间齿轮408和第二壳体304内的中间齿轮408的小齿轮提供支撑。在一些示例中，附加的轴承设置在中间齿轮408与中间齿轮408的小齿轮之间，以在第二壳体304内提供附加的支撑，如结合图5进一步所讨论。在图4中，第一轴承410设置在蜗轮402周围，以向蜗轮402以及进而向第一壳体302内的滚珠螺母404和斜齿正齿轮406提供支撑。
图5示出了图1、图2、图3和图4的转向系统102的一部分。在图5中，转向系统102包括中间齿轮408的小齿轮502、第三轴承504、第一旋转轴线506、第二旋转轴线508、第一平面510和第二平面512。在图5中，转向系统102还包括图4的蜗轮402、滚珠螺母404、斜齿正齿轮406、中间齿轮408和第一轴承410。
在图5中，蜗轮402和斜齿正齿轮406沿着第一旋转轴线506对准。在图5中，中间齿轮408和中间齿轮408的小齿轮502沿着第二旋转轴线508对准。在一些示例中，第二旋转轴线508平行于第一旋转轴线506。在一些示例中，马达120和马达120的小齿轮沿着第三旋转轴线对准，如结合图8进一步所讨论。在一些这样的示例中，第三旋转轴线平行于第二旋转轴线508。在一些示例中，第二旋转轴线508和第三旋转轴线的布置相对于第一旋转轴线506是轨道式的。换句话说，考虑到中间齿轮408的小齿轮502与斜齿正齿轮406接合并且马达120的小齿轮与中间齿轮408接合，故第二旋转轴线508和第三旋转轴线可以定位在第一旋转轴线506的360°轨道内的任何位置。
在一些示例中，第一齿轮组包括与中间齿轮408接合的马达120的小齿轮，如结合图7进一步所讨论。在一些示例中，第一齿轮组沿着第一平面510对准。在一些这样的示例中，第一平面510不与蜗轮402相交。在图5中，第二齿轮组514包括与斜齿正齿轮406接合的中间齿轮408的小齿轮502。在一些示例中，第二齿轮组514沿着第二平面512对准。此外，第一平面510和第二平面512与蜗轮402和/或斜齿正齿轮406的旋转轴线(例如第一旋转轴线506)正交。在图5中，第三齿轮组516包括与蜗轮402的一部分接合的滚珠螺母404。
在图5中，第三轴承504设置在中间齿轮408的小齿轮502与中间齿轮408之间，以向中间齿轮408和第二壳体304内的中间齿轮408的小齿轮502提供支撑。因此，第三轴承504设置在第一齿轮组与第二齿轮组514之间，并且图4的第二轴承414设置在第二齿轮组514的与第三轴承504相对的一侧上。
图6示出了沿着图1、图2、图3、图4和图5的转向系统102的第二平面512对准的第二齿轮组514。在图6中，第二壳体304包括开口602，以允许中间齿轮408的小齿轮502与斜齿正齿轮406接合。因此，开口602允许第二齿轮组514通过不同的壳体(例如，第一壳体302和第二壳体304)接合。在一些示例中，中间齿轮408的小齿轮502使斜齿正齿轮406旋转，并且因此使蜗轮402旋转，以平移滚珠螺母404。
图7示出了沿着图1、图2、图3、图4和图5的转向系统102的第一平面510对准的第一齿轮组704。在图7中，转向系统102包括在第一平面510内与中间齿轮408接合的马达120的小齿轮702。在一些示例中，第一平面510与蜗轮402的旋转轴线(例如第一旋转轴线506)正交。在图7中，第一平面510不与蜗轮402或斜齿正齿轮406相交。
在图7中，马达120设置在第三壳体306中，而马达120的小齿轮702与中间齿轮408和中间齿轮408的小齿轮502一起定位在第二壳体304内。在图7中，花键轴202的一部分与蜗轮402、滚珠螺母404、扇形齿轮405和斜齿正齿轮406一起设置在第一壳体302内。
在图7中，马达120响应于输入轴106的角旋转和/或由输入轴106施加到扭杆的扭矩来驱动马达120的小齿轮702。在图7中，马达120的小齿轮702使中间齿轮408旋转，并且因此使中间齿轮408的小齿轮502旋转。此外，中间齿轮408的小齿轮502使斜齿正齿轮406旋转，并且因此使蜗轮402旋转，以平移滚珠螺母404。因此，滚珠螺母404的平移使扇形齿轮405旋转，并且进而使花键轴202旋转，以使车辆的车轮转动。
图8示出了图3的转向致动器102的横截面A-A(图3)。在图8中，转向致动器102包括第三旋转轴线802和扭杆804，所述扭杆包括第一端806和第二端808。在图8中，转向致动器102还包括输入轴106、磁体412、蜗轮402、滚珠螺母404、斜齿正齿轮406、中间齿轮408、扭矩传感器307、第一旋转轴线506、第二旋转轴线508、第一平面510和第二平面512。在图8中，滚珠螺母404包括滚珠轴承810和滚珠引导件812。在图8中，马达120定位在第三壳体306内，并且马达120的小齿轮702定位在第二壳体304内。在图8中，中间齿轮408的小齿轮502定位在第二壳体304内的斜齿正齿轮406的后面。
在图8中，马达120和马达120的小齿轮702沿着第三旋转轴线802对准。在图8中，第二旋转轴线508和第三旋转轴线802的布置相对于第一旋转轴线506是轨道式的。换句话说，马达120和马达120的小齿轮702以及中间齿轮408和中间齿轮408的小齿轮502的位置可以放置在蜗轮402和/或斜齿正齿轮406周围的360°轨道内的任何位置。
在图8中，扭杆804的第一端806联接到输入轴106的内部。在图8中，扭杆804的第二端808联接到蜗轮402的内部。在图8中，扭矩传感器307测量安装在输入轴106上的磁体412的角旋转。例如，扭矩传感器307内的霍尔效应传感器可以测量磁场和/或磁体412的磁场变化，所述磁场随着磁体412旋转而改变。在一些其他示例中，扭矩传感器307测量扭杆804的第一端806相对于扭杆804的第二端808的角旋转。在一些这样的示例中，霍尔效应传感器测量扭杆804的磁场，所述磁场随着扭杆804的第一端806或第二端808旋转而改变。在一些示例中，扭矩传感器307利用游标算法来基于磁体412和/或扭杆804的磁场来确定输入轴106的角旋转。此外，扭矩传感器307将所确定的角旋转转换为由输入轴106施加到扭杆804的扭矩。
在一些示例中，马达120的输出基于由输入轴106施加到扭杆804的扭矩和/或磁体412的角旋转。在一些示例中，扭矩传感器307的齿轮814与蜗轮402一起旋转，从而允许扭矩传感器307在达到目标旋转时向马达120提供指示。例如，由输入轴106施加到扭杆804的扭矩和/或由扭矩传感器307确定的磁体412的角旋转可以对应于蜗轮402的目标角旋转。因此，马达120经由第一齿轮组704和第二齿轮组514使蜗轮402旋转，并且继而使扭矩传感器307的齿轮814旋转。此外，扭矩传感器307可以将齿轮814的旋转与蜗轮402的目标角旋转进行比较以确定何时达到目标旋转。
如图8所示，包括马达120的小齿轮702和中间齿轮408的第一齿轮组704沿着不与蜗轮402和/或斜齿正齿轮406相交的第一平面510对准。在图8中，第三壳体306内的马达120驱动马达120的小齿轮702以使中间齿轮408旋转。在图8中，中间齿轮408的小齿轮502随着中间齿轮408旋转而旋转。此外，中间齿轮408的小齿轮502使斜齿正齿轮406旋转。
在其他示例中，中间齿轮408的小齿轮502可以定位在斜齿正齿轮406内。在一些这样的示例中，螺旋正齿轮406被实施为在其内部上包括齿轮齿以与中间齿轮408的小齿轮502接合的环形齿轮。因此，中间齿轮408的小齿轮502使斜齿正齿轮(例如环形齿轮)406旋转，以使蜗轮402旋转。
在图8中，蜗轮402旋转，从而使滚珠轴承810移动通过滚珠引导件812，这使滚珠螺母404平移。在图8中，扇形齿轮405随着滚珠螺母404平移而旋转。因此，花键轴202与扇形齿轮405一起旋转以转动车辆的车轮。
“包括”和“包含”(及其所有形式和时态)在本文中用作开放式术语。因此，每当权利要求将任何形式的“包括”或“包含”(例如，包含、包括、具有等)用作前序或用在任何种类的权利要求引用内时，将理解，可以存在附加的要素、项等，而不落在对应的权利要求或引用的范围外。如本文所使用，当短语“至少”被用作例如权利要求的前序中的过渡项时，它以与术语“包含”和“包括”具有开放式含义相同的方式具有开放式含义。术语“和/或”在例如以诸如A、B和/或C的形式使用时是指A、B、C的任何组合或子集，诸如(1)仅A、(2)仅B、(3)仅C、(4)A与B、(5)A与C、(6)B与C以及(7)A与B与C。如本文中在描述结构、部件、物品、对象和/或事物的背景中使用，短语“A和B中的至少一者”旨在指代包括(1)至少一个A、(2)至少一个B以及(3)至少一个A和至少一个B中的任一者的实现方式。类似地，如本文中在描述结构、部件、物品、对象和/或事物的背景中使用，短语“A或B中的至少一者”旨在指代包括(1)至少一个A、(2)至少一个B以及(3)至少一个A和至少一个B中的任一者的实现方式。如本文中在描述过程、指令、动作、活动和/或步骤的进行或执行的背景中使用，短语“A和B中的至少一者”旨在指代包括(1)至少一个A、(2)至少一个B以及(3)至少一个A和至少一个B中的任一者的实现方式。类似地，如本文中在描述过程、指令、动作、活动和/或步骤的进行或执行的背景中使用，短语“A或B中的至少一者”旨在指代包括(1)至少一个A、(2)至少一个B以及(3)至少一个A和至少一个B中的任一者的实现方式。
如本文所使用，单数引用(例如，“一”、“一个”、“第一”、“第二”等)不排除复数。如本文所使用的术语“一”或“一个”实体是指该实体中的一个或多个。术语“一”(或“一个”)、“一个或多个”和“至少一个”在本文中可互换使用。此外，尽管单独列出，但是多个装置、元件或方法动作可以由例如单个单元或处理器实现。另外，虽然单独的特征可以包括在不同的示例或权利要求中，但是这些可能被组合，并且包括在不同的示例或权利要求中并不意味着特征的组合是不可行的和/或不利的。
从上述内容可以理解，已经公开了提供用于RCB转向齿轮的旋转辅助设备的示例性方法、设备和制品。因此，RCB转向齿轮能够在使用电动转向时产生足够用于较重型车辆(诸如卡车)的转向动力。此外，旋转辅助设备提供了有利于在不同的发动机罩下环境内实施的通用布局。具体地，第二旋转轴线508和第三旋转轴线802的布置对于第一旋转轴线506是轨道式的，中间齿轮408和中间齿轮408的小齿轮502沿着所述第二旋转轴线对准，马达120和马达120的小齿轮702沿着所述第三旋转轴线对准，并且蜗轮402和斜齿正齿轮406沿着所述第一旋转轴线对准。
本文公开了用于循环球式转向齿轮的示例性旋转辅助设备。另外的示例及其组合包括以下内容：
示例1包括一种机动车辆转向系统，所述机动车辆转向系统包括：输入轴，所述输入轴联接到机动车辆的转向轴；蜗轮，所述蜗轮的第一端联接到所述输入轴，所述蜗轮的第二端固定到斜齿正齿轮；滚珠螺母，所述滚珠螺母围绕所述蜗轮的一部分，所述滚珠螺母包括滚珠轴承和滚珠引导件；中间齿轮，所述中间齿轮固定到第一小齿轮，所述第一小齿轮与所述斜齿正齿轮接合；马达，所述马达固定到第二小齿轮，所述第二小齿轮与所述中间齿轮接合，所述马达用于使所述蜗轮旋转以使所述滚珠螺母平移；以及扇形齿轮，所述扇形齿轮与所述滚珠螺母接合，所述扇形齿轮随着所述滚珠螺母平移而旋转。
示例2包括示例1所述的机动车辆转向系统，其中所述第二小齿轮使所述中间齿轮和所述第一小齿轮旋转，并且所述第一小齿轮使所述斜齿正齿轮旋转以使所述蜗轮旋转并使所述滚珠螺母平移。
示例3包括示例2所述的机动车辆转向系统，所述机动车辆转向系统还包括联接到所述扇形齿轮的转向摇臂，所述转向摇臂联接到直拉杆以在所述扇形齿轮旋转时转动机动车辆的车轮。
示例4包括示例1所述的机动车辆转向系统，其中所述第二小齿轮与所述中间齿轮之间的接合提供第一齿轮减速，并且所述第一小齿轮与所述斜齿正齿轮之间的接合提供第二齿轮减速。
示例5包括示例4所述的机动车辆转向系统，其中所述第一齿轮减速和所述第二齿轮减速提供大于100:1的组合减速。示例6包括示例1所述的机动车辆转向系统，所述机动车辆转向系统还包括扭杆，其中所述扭杆的第一端联接到所述输入轴，并且所述扭杆的第二端联接到所述蜗轮。
示例7包括示例1所述的机动车辆转向系统，所述机动车辆转向系统还包括扭矩传感器以测量所述输入轴相对于所述蜗轮的角旋转。
示例8包括示例7所述的机动车辆转向系统，其中所述马达的输出基于所述输入轴相对于所述蜗轮的所述角旋转。
示例9包括一种转向致动器，所述转向致动器包括：蜗轮，所述蜗轮固定到斜齿正齿轮；第一齿轮组，所述第一齿轮组包括与中间齿轮接合的马达的小齿轮；第二齿轮组，所述第二齿轮组包括与所述斜齿正齿轮接合的所述中间齿轮的小齿轮；和第三齿轮组，所述第三齿轮组包括与所述蜗轮的一部分接合的滚珠螺母，所述滚珠螺母随着所述蜗轮旋转而平移。
示例10包括示例9所述的转向致动器，所述转向致动器还包括扭杆，其中所述扭杆的第一端联接到所述蜗轮的内部，并且所述扭杆的第二端联接到所述输入轴的内部。
示例11包括示例10所述的转向致动器，所述转向致动器还包括扭矩传感器，所述扭矩传感器用于基于所述扭杆的角旋转来确定由所述输入轴施加到所述扭杆的扭矩。
示例12包括示例11所述的转向致动器，其中所述马达的输出基于所述扭矩。
示例13包括示例9所述的转向致动器，其中所述第一齿轮组沿着第一平面对准并且所述第二齿轮组沿着第二平面对准，所述第一平面和所述第二平面正交于所述蜗轮的旋转轴线。
示例14包括示例13所述的转向致动器，其中第一平面不与所述蜗轮相交。
示例15包括示例9所述的转向致动器，所述转向致动器还包括设置在第一齿轮组与第二齿轮组之间的第一轴承和相对于所述第一轴承设置在所述第二齿轮组的相对侧上的第二轴承。
示例16包括示例9所述的转向致动器，所述转向致动器还包括与所述滚珠螺母接合的扇形齿轮，所述扇形齿轮随着所述滚珠螺母平移而旋转。
示例17包括示例16所述的转向致动器，所述转向致动器还包括第一壳体和第二壳体，所述蜗轮、所述滚珠螺母、所述斜齿正齿轮和所述扇形齿轮设置在所述第一壳体中，并且所述马达的所述小齿轮、所述中间齿轮和所述中间齿轮的所述小齿轮设置在所述第二壳体中。
示例18包括一种转向设备，所述转向设备包括：蜗轮，所述蜗轮固定到斜齿正齿轮，所述蜗轮和所述斜齿正齿轮沿着第一旋转轴线对准；中间齿轮，所述中间齿轮固定到第一小齿轮，所述中间齿轮和所述第一小齿轮沿着平行于所述第一旋转轴线的第二旋转轴线对准，所述第一小齿轮与所述斜齿正齿轮接合；和马达，所述马达固定到第二小齿轮，所述马达和所述第二小齿轮沿着平行于所述第二旋转轴线的第三旋转轴线对准，所述第二小齿轮与所述中间齿轮接合。
示例19包括示例18所述的转向设备，其中所述第二旋转轴线和所述第三旋转轴线的布置相对于所述第一旋转轴线是轨道式的。
示例20包括示例18所述的转向设备，所述转向设备还包括联接到所述蜗轮的转向轴。
尽管本文中已经公开了某些示例方法、设备和制品，但是本专利的涵盖范围不限于此。相反，本专利涵盖公正地落入本专利的权利要求范围内的所有方法、设备和制品。
所附权利要求特此以引用方式结合到具体实施方式中，其中每项权利要求独立地作为本公开的单独的实施例。

Claims (15)

1.一种机动车辆转向系统，其包括：
输入轴，所述输入轴联接到机动车辆的转向轴；
蜗轮，所述蜗轮的第一端联接到所述输入轴，所述蜗轮的第二端固定到斜齿正齿轮；
滚珠螺母，所述滚珠螺母围绕所述蜗轮的一部分，所述滚珠螺母包括滚珠轴承和滚珠引导件；
中间齿轮，所述中间齿轮固定到第一小齿轮，所述第一小齿轮与所述斜齿正齿轮接合；
马达，所述马达固定到第二小齿轮，所述第二小齿轮与所述中间齿轮接合，所述马达用于使所述蜗轮旋转以使所述滚珠螺母平移；以及
扇形齿轮，所述扇形齿轮与所述滚珠螺母接合，所述扇形齿轮随着所述滚珠螺母平移而旋转。
2.如权利要求1所述的机动车辆转向系统，其还包括联接到所述扇形齿轮的转向摇臂，所述转向摇臂联接到直拉杆以在所述扇形齿轮旋转时转动机动车辆的车轮。
3.如权利要求1所述的机动车辆转向系统，其中所述第二小齿轮与所述中间齿轮之间的接合提供第一齿轮减速，并且所述第一小齿轮与所述斜齿正齿轮之间的接合提供第二齿轮减速。
4.如权利要求3所述的机动车辆转向系统，其中所述第一齿轮减速和所述第二齿轮减速提供大于100:1的组合减速。
5.如权利要求1所述的机动车辆转向系统，其还包括扭矩传感器以测量所述输入轴相对于所述蜗轮的角旋转。
6.如权利要求5所述的机动车辆转向系统，其中所述马达的输出基于所述输入轴相对于所述蜗轮的所述角旋转。
7.一种转向致动器，其包括：
蜗轮，所述蜗轮固定到斜齿正齿轮；
第一齿轮组，所述第一齿轮组包括与中间齿轮接合的马达的小齿轮；
第二齿轮组，所述第二齿轮组包括与所述斜齿正齿轮接合的所述中间齿轮的小齿轮；以及
第三齿轮组，所述第三齿轮组包括与所述蜗轮的一部分接合的滚珠螺母，所述滚珠螺母随着所述蜗轮旋转而平移。
8.如权利要求7所述的转向致动器，其还包括扭杆，其中所述扭杆的第一端联接到所述蜗轮的内部，并且所述扭杆的第二端联接到所述输入轴的内部。
9.如权利要求7所述的转向致动器，其中所述第一齿轮组沿着第一平面对准并且所述第二齿轮组沿着第二平面对准，所述第一平面和所述第二平面正交于所述蜗轮的旋转轴线。
10.如权利要求9所述的转向致动器，其中所述第一平面不与所述蜗轮相交。
11.如权利要求7所述的转向致动器，其还包括设置在所述第一齿轮组与所述第二齿轮组之间的第一轴承和相对于所述第一轴承设置在所述第二齿轮组的相对侧上的第二轴承。
12.如权利要求7所述的转向致动器，其还包括与所述滚珠螺母接合的扇形齿轮，所述扇形齿轮随着所述滚珠螺母平移而旋转。
13.如权利要求12所述的转向致动器，其还包括：
第一壳体，所述蜗轮、所述滚珠螺母、所述斜齿正齿轮和所述扇形齿轮设置在所述第一壳体中；和
第二壳体，所述马达的所述小齿轮、所述中间齿轮和所述中间齿轮的所述小齿轮设置在所述第二壳体中。
14.一种转向设备，其包括：
蜗轮，所述蜗轮固定到斜齿正齿轮，所述蜗轮和所述斜齿正齿轮沿着第一旋转轴线对准；
中间齿轮，所述中间齿轮固定到第一小齿轮，所述中间齿轮和所述第一小齿轮沿着平行于所述第一旋转轴线的第二旋转轴线对准，所述第一小齿轮与所述斜齿正齿轮接合；和
马达，所述马达固定到第二小齿轮，所述马达和所述第二小齿轮沿着平行于所述第二旋转轴线的第三旋转轴线对准，所述第二小齿轮与所述中间齿轮接合。
15.如权利要求14所述的转向设备，其中所述第二旋转轴线和所述第三旋转轴线的布置相对于所述第一旋转轴线是轨道式的。
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