CN116729481A - 用于车辆转向系统的扭转限制拉杆 - Google Patents

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E·D·帕托克
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Abstract

一种用于转向拉杆组件的接头组件，包括拉杆。该接头组件还包括轭，该轭包括第一腿部和第二腿部，其中第一腿部和第二腿部中的每一个限定了彼此对准的各自的孔。接头组件还包括第一销，该第一销延伸穿过由轭的第一腿部和第二腿部限定的各自的孔中的每一个，并穿过拉杆的第一孔。该接头组件还包括第二销，该第二销设置在由拉杆限定的第二孔中，并限定了第一销延伸穿过的中心孔。

Description

用于车辆转向系统的扭转限制拉杆
相关申请的交叉引用
本申请要求2022年3月9日提交的美国临时专利申请号63/318222的优先权，其公开内容通过引用全部并入本文。
技术领域
本发明涉及车辆转向系统，更具体地，涉及用于这种转向系统的扭转限制拉杆。
背景技术
已经开发了各种电动助力转向(EPS)系统来帮助操作者进行车辆转向。一种类型的EPS系统被称为齿条电动助力转向(REPS)系统。REPS系统利用电机驱动滚珠螺母和齿条。齿条齿与小齿轮啮合。小齿轮与助力转向辅助特征互补，助力转向辅助特征响应于操作者对转向柱的一部分的旋转而旋转，助力转向辅助特征向齿条提供转向输入。例如，助力转向辅助特征可以与转向柱(即，单小齿轮电动助力转向系统)集成，或者可以是驱动小齿轮(即，双小齿轮电动助力转向系统)。此外，一些REPS系统通过皮带和滚珠螺母机构提供转向辅助。
当前的转向系统使用球窝(ball-in-socket)式拉杆，该拉杆允许旋转以防止扭转载荷传递到齿条中。对于这种类型的接头，需要辅助机构来防止转向系统中的转向齿条旋转。例如，这可以通过防旋转衬套或小齿轮轴来实现。
发明内容
根据本公开的一个方面，电动助力转向系统包括滚珠丝杠。该电动助力转向系统还包括具有端部区域的拉杆，其中该拉杆在该端部区域限定沿第一轴线延伸的第一孔，其中该拉杆限定沿着第二轴线延伸的第二孔，该第二轴线在该端部区域处与第一轴线相交并基本上垂直于第一轴线。电动助力转向系统还包括将拉杆的端部区域可操作地耦合到滚珠丝杠的接头组件。该接头组件包括轭，该轭包括第一腿部和第二腿部，其中第一腿部和第二腿部的每一个限定彼此对准的各自的孔。接头组件还包括第一销，该第一销延伸穿过由轭的第一腿部和第二腿部限定的各自的孔中的每一个，并穿过拉杆的第一孔。接头组件还包括第二销，该第二销设置在由拉杆限定出的第二孔中，并限定第一销延伸穿过的中心孔。
根据本公开的另一方面，用于转向拉杆组件的接头组件包括拉杆。该接头组件还包括轭，该轭包括第一腿部和第二腿部，其中第一腿部和第二腿部的每一个限定彼此对准的各自的孔。接头组件还包括第一销，该第一销延伸穿过由轭的第一腿部和第二腿部限定的各自的孔中的每一个，并穿过拉杆的第一孔。该接头组件还包括第二销，该第二销设置在由拉杆限定的第二孔中，并限定出第一销延伸穿过的中心孔。
从下面结合附图的描述中，这些优点和其他优点和特征将变得更加明显。
附图说明
被视为本发明的主题在说明书结束时被特别指出并且在权利要求中被明确要求保护。从下面结合附图的详细描述中，本发明的前述特征以及优点和其他特征以及优点将变得显而易见，其中：
图1示意性地示出了用于车辆的电动助力转向(EPS)系统；
图2是用于EPS系统的拉杆组件的立体图；
图3是拉杆组件的接头的立体截面图；
图4是拉杆组件的接头的正视剖视图；以及
图5是拉杆组件的接头的立体图。
具体实施方式
此时参考附图，本文描述的实施方式与交通工具(例如汽车、卡车、运动型多用途车、跨界车、小型货车、船舶、飞机、全地形车、休闲车或其他包括各种转向系统方案的合适的交通工具)的转向组件结合使用。
参照图1，总体上示出了电动助力转向系统20。助力转向系统20可以被配置作为驾驶员接口转向系统、自动驾驶系统或允许用于驾驶员接口和自动转向两者的系统。转向系统20可以包括：输入装置22(例如方向盘)，其中驾驶员可以通过转动方向盘机械地提供转向输入；气囊装置24，位于输入装置22上或附近；以及转向柱26，沿着从输入装置22到输出组件28的轴线延伸。转向柱26可以包括至少两个轴向可调节部分，例如第一部分30和第二部分32，它们可相对于彼此轴向调节，以使输入装置22靠近或远离操作者。第一部分30和第二部分32可以分别是上护套和下护套，它们可以相对于彼此轴向移动。
本文公开的实施方式用于电动助力转向系统，其中输出组件28与车轮转向组件40的马达56可操作地连通。转向系统20可以是线控转向配置，其中输出组件28与马达56有线或无线通信以控制马达56的操作，在输出组件28和车轮转向组件40之间没有直接的机械连接件。可替代地，转向系统20可以是机械配置，其中输出组件28通过轴36和小齿轮互动地耦合到车轮转向组件40。这种连接件允许转向柱26将物理旋转从输入装置22传递到车轮转向组件40，其由马达56辅助。
仍参照图1，车轮转向组件40可以包括滚珠丝杠螺母组件42、一对拉杆44、一对转向节(knuckle)46和一对车轮48，该对车轮48可操作地耦合到该对转向节46，以允许转向节46枢转车轮48进行转向操作。滚珠丝杠螺母组件42可以包括滚珠丝杠52、螺母54和马达56。在一些实施方式中，可以包括一个以上的马达56。滚珠丝杠螺母组件42在跨车方向(across-car direction)上驱动拉杆以实现转向操纵。
此时参考图2，详细示出了转向系统20的拉杆组件100。本文描述的实施方式便于从车轮转向组件移除防旋转部件或组件，并且在位于拉杆44的第一端部区域104的接头组件102处将防旋转结构结合到拉杆组件100中。如图所示，拉杆组件100包括从第一端部区域104延伸到第二端部区域106的拉杆44。将拉杆44耦合到滚珠丝杠52的接头组件102位于拉杆44的第一端部区域104附近。拉杆44的第二端部区域106通过转向节接头组件108可操作地耦合到转向节46。
通过将接头组件102的内螺纹表面拧到滚珠丝杠52上，接头组件102被耦合到滚珠丝杠52上。通过固定到拉杆44和滚珠丝杠52的壳体101上的罩耦合位置110、112上，密封罩(未示出)在组装状态下覆盖接头组件102。
此时参考图3-图5，更详细地示出了拉杆组件100的接头组件102。接头组件102是以允许围绕两个轴铰接(articulation)的方式将拉杆44连接至滚珠丝杠52的接头，同时限制或防止围绕第三轴线旋转。特别地，第一轴线用A表示，并且基本上垂直于拉杆44的纵向方向。第二轴线用B表示，并且也基本上垂直于拉杆44的纵向方向同时也基本上垂直于第一轴线A。第三轴线用C表示，并且基本上沿着拉杆44的纵向方向定向。这样，防止围绕第三轴线C的旋转允许轴向载荷在拉杆44和滚珠丝杠52之间的接头组件102处传递，但是由于围绕第三轴线C的旋转限制，不允许扭矩在拉杆44和滚珠丝杠52之间传递。
接头组件102可以部分地由倒置的标准十字轴(spider)或万向节型接头形成。这种类型的接头通常不能支撑特别大的轴向载荷，因为十字轴的中心部分没有被支撑，但是本文公开的实施方式使十字轴类型的设计倒置，以允许轴向载荷与第一轴旋转载荷一起传递。
接头组件102包括轭120，轭120是接头组件102的螺纹连接到滚珠丝杠52上的一部分。轭120包括从基部126延伸的第一腿部122和第二腿部124。第一腿部122和第二腿部124分别限定各自的贯穿销孔128。腿部122、124的贯穿销孔128对准以接收延伸穿过其中的第一销130。第一销130(在本文中也称为贯穿销130)延伸穿过孔128，并位于由第一腿部和第二腿部122、124限定的内腔中。贯穿销130可以由任何刚性材料(例如钢)制成。在一些实施方式中，贯穿销130被压配合到限定贯穿销孔128的轭120的表面，但是确切的连接件可以根据特定的应用而变化。贯穿销130允许拉杆44相对于滚珠丝杠52左右(side-to-side)移动，但传递旋转载荷。
第二销132(在本文中也称为十字销132)位于拉杆44的在第一端部区域104处限定的孔134内。十字销132允许上下方向的运动(如图所示)，但也传递旋转载荷。十字销132可以由各种预期的材料制成，但是在一些实施方式中是塑料。此外，一些实施方式包括由具有低摩擦材料(例如，塑料)耐磨表面的金属形成的十字销132。十字销132被压配合到拉杆44的限定的孔134的表面，然后被加热，但是也可以考虑替代的连接件。十字销132限定中心孔140，其尺寸允许贯穿销130定位在其中。贯穿销130也可以被压配合到限定中心孔140的表面。
接头组件102的“销中销(pin-in-pin)”结构允许连接部件的公开实施方式具有用于铰接的自由度，同时仍然传递旋转载荷。这允许该组件传递(或者在这种情况下抵抗)滚珠丝杠52的辅助载荷，从而提供防旋转功能，同时仍然允许接头组件102作为标准球接头那样进行铰接。本文公开的实施方式设置了拉杆组件100，该拉杆组件100具有通过接头组件102完全支撑的轴向载荷，与仅通过销的直径支撑相反。
虽然仅结合有限数量的实施方式详细描述了本发明，但是应当容易理解，本发明不限于这些公开的实施方式。相反，可以对本发明进行修改，以结合此前未描述的任何数量的变化、变更、替换或等效布置，但是这些变化、变更、替换或等效布置与本发明的精神和范围相当。此外，虽然已经描述了本发明的各种实施方式，但是应该理解，本发明的方面可以仅包括所描述的实施方式中的一部分。因此，本发明不应被视为受前述描述的限制。

Claims (20)

1.一种电动助力转向系统，包括：
滚珠丝杠；
拉杆，具有端部区域，其中所述拉杆在所述端部区域限定沿第一轴线延伸的第一孔，其中所述拉杆限定沿第二轴线延伸的第二孔，所述第二轴线在所述端部区域处与所述第一轴线相交并基本上垂直于所述第一轴线；以及
接头组件，将所述拉杆的所述端部区域可操作地耦合到所述滚珠丝杠，所述接头组件包括：
轭，包括第一腿部和第二腿部，其中所述第一腿部和所述第二腿部的每一个限定彼此对准的各自的孔；
第一销，延伸穿过由所述轭的所述第一腿部和所述第二腿部限定的各自的孔中的每一个孔，并穿过所述拉杆的所述第一孔；以及
第二销，设置在由所述拉杆限定的所述第二孔中，并限定所述第一销延伸穿过的中心孔。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述第一销由金属制成。
3.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述第二销由塑料制成。
4.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述第二销由具有耐磨表面涂层材料的金属制成，所述耐磨表面涂层材料与金属相比摩擦系数较低。
5.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述第一销被压配合到限定所述第二销的所述中心孔的表面。
6.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述第一销被压配合到限定所述轭的所述第一腿部中的孔的表面和限定所述轭的所述第二腿部中的孔的表面。
7.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述第二销被压配合到限定所述拉杆的所述第二孔的表面。
8.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述拉杆能够相对于所述滚珠丝杠围绕所述第一轴线和所述第二轴线旋转，且被阻止围绕所述拉杆的纵向轴线旋转。
9.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述拉杆和所述滚珠丝杠相互传递轴向载荷。
10.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述轭直接地螺纹连接到所述滚珠丝杠。
11.一种用于转向拉杆组件的接头组件，包括：
拉杆；
轭，包括第一腿部和第二腿部，其中所述第一腿部和所述第二腿部的每一个限定彼此对准的各自的孔；
第一销，延伸穿过由所述轭的所述第一腿部和第二腿部限定的各自的孔中的每一个孔，并穿过所述拉杆的第一孔；以及
第二销，设置在由所述拉杆限定的第二孔中，并限定所述第一销延伸穿过的中心孔。
12.根据权利要求11所述的接头组件，其特征在于，由所述拉杆限定的所述第一孔和所述第二孔分别沿第一轴线和第二轴线延伸并且相互垂直，并且垂直于所述拉杆的纵向轴线。
13.根据权利要求12所述的接头组件，其特征在于，所述第一销由金属制成。
14.根据权利要求12所述的接头组件，其特征在于，所述第二销由塑料制成。
15.根据权利要求12所述的接头组件，其特征在于，所述第一销被压配合到限定所述第二销的所述中心孔的表面。
16.根据权利要求12所述的接头组件，其特征在于，所述第一销被压配合到限定所述轭的所述第一腿部中的孔的表面和限定所述轭的所述第二腿部中的孔的表面。
17.根据权利要求12所述的接头组件，其特征在于，所述第二销被压配合到限定所述拉杆的所述第二孔的表面。
18.根据权利要求12所述的接头组件，其特征在于，所述拉杆能够相对于所述滚珠丝杠围绕所述第一轴线和所述第二轴线旋转，且被阻止围绕所述拉杆的所述纵向轴线旋转。
19.根据权利要求12所述的接头组件，其特征在于，所述拉杆向滚珠丝杠传递轴向载荷。
20.根据权利要求12所述的接头组件，其特征在于，所述轭直接地螺纹连接到滚珠丝杠。
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