CN1724282A - 稳定器控制装置 - Google Patents

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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

一种稳定器控制装置包括一对第一稳定杆(31)和第二稳定杆(32)及致动器(AC)，其特征在于，该致动器(AC)包括：具有轴承部(25b)的第一构件(25)，第一稳定杆(31)连接到该轴承部(25b)上；和第二构件(26)，第二稳定杆(32)连接到该第二构件(26)上，其中该稳定器控制装置还包括：花键轴部(31s)，该花键轴部具有在第一稳定杆(31)上形成的第一外部花键，在轴承部(25b)的内周面上形成的内部花键(25s)，在花键轴部(31s)上形成的凹槽部(31c)，以及带齿弹性构件(33)，其设置在凹槽部(31c)内并具有第二外部花键，以便配合到轴承部(25b)的内部花键(25s)上。

Description

稳定器控制装置
技术领域
本发明一般涉及一种用于车辆的稳定器控制装置。更具体地，本发明涉及用于可变控制位于右轮和左轮间的稳定器上的扭力的稳定器控制装置。
背景技术
通常，用于车辆的稳定器控制装置用于使车辆稳定，当车辆转向时，借助稳定杆的运动，通过对车辆施加合适的摇晃力矩以减少或防止车辆的摇晃。例如在JP2775242B2(对应US5700027A)中公开的一种已知的旋转式致动器，其控制稳定器，扭力杆半部(halves)通过该稳定器彼此相连，这种旋转式致动器在压力作用下被液压液体驱动。此外，在JP2002-518245A(对应US6425585B1)中公开的车辆的摇晃稳定装置包括设置在两个稳定器半部之间的机电回转致动器。具体地，在两个稳定器半部之间设置马达和减速齿轮装置。再者，JP2003-519588A(对应US2002-180167A1)中公开的另一种类型的稳定器包括通过弯曲形成的两个稳定器半部和一个致动器。该致动器包括电动马达和减速齿轮机构，且安装在两个稳定器半部之间。
减速齿轮机构包括一个普通的多级行星齿轮机构。具体地，已知异型(paradoxical)行星齿轮作为减速机构，它含有一个较大的减速比。
这种行星齿轮机构公开在文献“机械(mechanism)”中，作者为KiyoshiOgawa和Isao Kato，由森北出版(Morikita Shuppan)有限公司于1976年3月1日出版，第1版第7次印刷，第164-165页(下文称作文献1)。在文献1中，该行星齿轮机构包括一对内部中心齿轮(静态中心齿轮和转动中心齿轮)，该中心齿轮中的一个与行星齿轮相啮合，且该中心齿轮中的另一个也与同样的行星齿轮啮合。此外，也能获得更大减速比的另一种减速机构作为Harmonic Drive(由Harmonic Drive System公司注册)，在文献“谐和驱动原理(Principles of the Harmonic Drive)”的中公开，该文献可从互联网上获知：URL：www.hds.co.jp/principle(下文称作文献2)。
JP2002-518245A(对应US6425585B1)与JP2003-519588A(对应US2002-180167A1)中公开的致动器都是用电动马达致动的，另一方面，JP2775242B2(对应US5700027A)中公开的旋转式致动器是由液压致动的。根据这种旋转式致动器，扭力杆借助花键配合连接到旋转式致动器的旋转轴上。该花键配合能用于具有其它结构的另一种致动器，然而，在很多情况下，重要的是两个稳定器半部连接到致动器上，以便不产生由于在其间的卡嗒声而引起的噪声，且两个稳定器半部中的每个相对旋转。因此，通过压配合将两个稳定器半部花键配合到致动器上是必要的。
此外，用与US2002-180167A1中公开的两个稳定器半部弯曲而成为复杂形态同样的方式，稳定杆通常被弯曲而成为复杂形态。因此，难以通过压配合将这种稳定杆花键配合到致动器的一个构件上。例如，由于稳定杆不包括用于通过压配合进行花键配合的平坦部，且由于难以在弯曲的稳定杆上形成这种平坦部，因而难以通过压配合将稳定杆花键配合到致动器的构件上，其中，该平坦部用于接收当进行压配合时施加至该稳定器上的较大的负载。而且，即使以借助夹钳夹持稳定杆的方式将稳定杆压配合在花键孔内时，稳定杆也可以在夹钳上滑动，结果，确保所需要的压配合负载是困难的。因此，需要使用诸如专门的压配合装置的辅助装置。
因此，存在提供一种稳定器控制装置的需求，借助该控制装置，一对稳定杆中的至少一个能容易地且牢固地花键配合到致动器的一个组件上，其用于控制稳定杆的扭力。
发明内容
根据本发明一方面，提供了一种稳定器控制装置包括：一对设置在车辆的右轮与左轮之间的第一稳定杆和第二稳定杆，以及用于给该对第一稳定杆和第二稳定杆施加扭力的致动器，其特征在于，该致动器包括：具有轴承部的第一构件，第一稳定杆连接到该轴承部上；和第二构件，第二稳定杆连接到该第二构件上，以便产生相对该第一构件的旋转，其中稳定器控制装置还包括：花键轴部，该花键轴部具有在第一稳定杆的一个端部上所形成的第一外部花键，以便沿轴向延伸；内部花键，其形成在第一构件的轴承部的内周面上，以便沿轴向延伸；凹槽部，其形成在花键轴部的一部分上以便沿轴向延伸，以及带齿弹性构件，其设置在凹槽部内并具有第二外部花键，以便配合到轴承部的内部花键上。
因此，该稳定杆能够容易且牢固地花键配合在第一构件内，而不必使用专门的用于压配合的装置。在稳定杆花键配合在第一构件内的情况下，当转矩施加于稳定杆上时，位于稳定杆旋转方向侧上的花键轴部的齿表面与位于第一构件旋转方向侧上的花键孔的齿表面相啮合，从而借助稳定杆与第一构件之间花键配合，能牢固保持该配合状态。
附图说明
通过参照附图的下面的详细描述，本发明的前述及附加特征会更清楚，其中：
图1表示根据本发明第一实施例的致动器AC的横截面图；
图2表示根据本发明第一实施例的致动器AC的示意图；
图3表示沿图1中I-I线的稳定器的横截面图；
图4表示根据本发明第一实施例的带齿弹性构件的立体图；
图5表示根据本发明第二实施例的致动器结构的部分截面图；
图6表示根据本发明第二实施例的致动器的示意图；
图7表示根据本发明实施例的稳定器控制装置的立体图。
具体实施方式
本发明的第一实施例将依照附图进行描述。图7表示设置在前轮间的稳定杆的外形。如图7所示，稳定器包括稳定杆，稳定器致动器和保持装置51和52。具体地，该稳定器被分成稳定杆31(第一稳定杆)和稳定杆32(第二稳定杆)，且稳定杆31的第一端例如连接到右轮(未示出)，稳定杆32的第一端例如被连接到左轮(未示出)。此外，在稳定器致动器AC(下文称作致动器AC)内，稳定杆31的第二端连接到稳定杆32的第二端。该致动器的结构在下文会详细论述。稳定杆31和稳定杆32借助保持装置51和52固定到车体(未示出)上。在此情况下，施加到稳定杆31和稳定杆32的扭力借助致动器AC被可变控制，结果，当车辆横摇时的横摇角能够减小。
这种致动器AC主要包括马达和减速机构。在第一实施例中，如图1和图2所示，该致动器AC包括无电刷型直流马达(无电刷马达(brushlessmotor))10和异型行星齿轮机构20。图1表示致动器AC的横截面图，图2表示致动器AC的示意图。图1与图2中相同的组件用同一标号表示。在第一实施例中，无电刷马达10和异型行星齿轮20整体容纳在壳体1内。在该第一实施例中，使用三相无电刷马达，但是也可以使用其它类型的马达。例如可选择地使用其它相的无电刷马达或有电刷马达(brush motor)。
在前述异型行星齿轮机构20内，稳定杆31整体连接到用作第一齿轮(第一构件)的环形齿轮25上，稳定杆32整体连接到用作第二齿轮(第二构件)的环形齿轮26上。如图1所示，稳定杆31花键配合到轴承部25b上，该轴承部25b在环形齿轮25的端板25e上整体形成。因此，如图2中字母B所指，稳定杆31整体装配到用作第一齿轮的环形齿轮25上。此外，在稳定杆32的一个端部上整体形成的端板32e花键配合到壳体1中，以便由此被固定。由于环形齿轮26整体形成在壳体1内，因而稳定杆32整体装配到用作第二齿轮的环形齿轮26中。
具有外部齿部(第一外部花键)的花键轴部31s在稳定杆31的一个端部(图1中稳定杆31右端部)上在其外周表面上形成，以便沿轴向延伸一个预定长度。另一方面，具有内部齿部的花键孔25s(内部花键)在用作第一齿轮的环形齿轮25的轴承部25b的内周表面上形成，以便沿轴向延伸一个预定长度。在此情况下，设置花键轴部31s的尺寸和花键孔25s的尺寸，使得该花键轴部31s不需压配合即能够装配到花键孔25s内。
此外，如图1和3所示，凹槽部31c在花键轴部31s的一部分上形成，以便沿轴向从花键轴部31s的端部延伸一个预定长度。而且，如图4所示，所形成的带齿弹性构件33装配在凹槽部31c内。具体地，该带齿弹性构件33包括外部齿部(第二外部花键)，该外部齿部与花键孔25s的内部齿部相啮合，且该带齿弹性构件33的尺寸稍大于花键轴部31s的外部齿部的尺寸。更具体地，该带齿弹性构件33由具有弹性的树脂制成，例如聚酯弹性体，如杜邦-东丽(DU PONT-TORAY)有限公司的Hytrel(Hytrel是美国杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours and Company)的注册商标)。该带齿弹性构件33具有对称的横截面，且优选是该带齿弹性构件33设置成使得该带齿弹性构件33的每个齿的顶部在该花键孔25s的直径线上。
该带齿弹性构件33可由橡胶而非树脂制成。另外，考虑到可装配性，采用一种配合或压配合将该带齿弹性构件33安装到凹槽部31c内。此外，当花键轴部31s被安装到花键孔25s时，为了防止该带齿弹性构件33掉落，优选是带齿弹性构件33被压配合到凹槽部31c内。
因此，在该带齿弹性构件33压配合到稳定杆31的花键轴部31s的凹槽部31c内的情况下，该稳定杆31插入环形齿轮25的花键孔25s中。在此处，当该带齿弹性构件33被挤压时，由于该带齿弹性构件33与花键孔25s的内部齿部相啮合，该花键轴部31s利用该带齿弹性构件33的弹力在径向方向被挤压。因此，该花键轴部31s可利用一个较小的力，如人手臂的臂力插入花键孔25s中，随后花键轴部31s利用该带齿弹性构件33的弹力装配到花键孔25s中，以便确保在该花键轴部31s和该花键孔25s之间合适的配合关系。因而，稳定杆31能容易且牢固地花键配合在用作第一齿轮的环形齿轮25中，而不必使用专门的用于压配合的装置。在稳定杆31花键配合在环形齿轮25中的情况下，当转矩施加至稳定杆31时，位于稳定杆31的旋转方向侧上的花键轴部31s的齿表面与位于环形齿轮25的旋转方向侧上的花键孔25s的齿表面相啮合，从而借助该花键配合牢固保持稳定杆31和环形齿轮25之间的配合状态。
如1与图2中所示的环形齿轮25与环形齿轮26包括内齿轮，并且，该环形齿轮25的内齿轮的齿数不同于环形齿轮26的内齿轮的齿数。例如，环形齿轮25的内齿轮的齿数是60，而环形齿轮26的内齿轮的齿数是62。在此情况下，三个行星齿轮24与环形齿轮25和环形齿轮26相啮合并被其支撑，以便能够相对稳定杆31的轴线环行(异型行星齿轮)。在此实施例中，考虑到无电刷马达10与减速机构的减速比的规格，在异型行星齿轮机构中使用两级行星齿轮。具体地，设置花键配合到无电刷马达10的转子12上的中心齿轮21，以便与三个第一级行星齿轮啮合(在图1中仅显示第一级行星齿轮22)。
更具体地，该第一级行星齿轮22被中心齿轮23支撑，以便在其轴上旋转，并相对稳定杆31的轴线环行(意味着相对中心齿轮21的轴线与中心齿轮23的轴线环行)。此外，定位该第一级行星齿轮22，以便如上所述与中心齿轮21和环形齿轮26啮合，并在二者之间被支撑，以便在其轴线上旋转并相对稳定杆31的轴线环行。设置第二齿轮的行星齿轮24，以便与中心齿轮23、环形齿轮25和环形齿轮26啮合。具体地，行星齿轮24在中心齿轮23、环形齿轮25和26之间被支撑，以便在其轴线上旋转并相对稳定杆31的轴线环行。
文献1中所描述的异型齿轮机构(也称为弗格森机械悖论(Ferguson’smechanical paradox))仅用作减速机构，然而，在本实施例中该异型齿轮机构连接到无电刷马达10上以便输出使环形齿轮25和环形齿轮26(稳定杆31和稳定杆32)相应旋转的驱动力。具体地，文献1中所描述的静态中心齿轮在本实施例中其结构相应于环形齿轮26，而文献1中所描述的转动的中心齿轮相应于环形齿轮25，但是，本实施例中的输入输出关系不同于文献1。
如图1和图2所示，无电刷马达10包括定子11和中空转子12。该转子12由稳定杆31支撑，以便相对该稳定杆31旋转，该定子11安装到壳体1的内表面，以便围绕转子12。如图1所示，该转子12包括圆柱形构件和具有多磁极(未示出)的电磁铁，转子12的两端被壳体1和盖构件2在它们的内表面上借助轴承12b转动支撑。在此情况下，稳定杆31插入转子12的中空部内。
稳定杆31装配到用作第一齿轮的环形齿轮25上，环形齿轮25被壳体1在其内表面借助轴承31a转动支撑。此外，稳定杆31被盖构件2在其内表面上借助轴承31b转动支撑。在此实施例中，盖构件2独立于壳体1形成；但是，盖构件2也可与壳体1整体成形。此外，传感器40设置在壳体1内，以便检测稳定杆31转动。本实施例中的传感器40包括磁铁41和孔IC(holeIC)42。具体地，被磁化以便与转子12的磁铁相同的磁铁41被设置在转子12的外周表面上，从而形成为环形，孔IC42被壳体1支撑，以面对磁铁41。可选择地，其它类型的传感器，如光电旋转编码器也可以用作传感器40。
下面将根据图5和图6描述根据本发明的致动器的第二实施例。在该第二实施例中，使用与第一实施例中所用的无电刷马达相同类型的无电刷马达10。另一方面，作为减速机构，诸如Harmonic Drive(Harmonic Drive Systems公司的注册商标)的齿轮机构60用在第二实施例中。这些组件整体容纳在壳体1h中。图5表示表示第二实施例中的致动器部分剖面的横截面，图6表示图5所示致动器的示意图。
该齿轮机构60包括用作第一齿轮的挠性齿轮62和用作第二齿轮的环形齿轮63，稳定杆31整体装配到挠性齿轮62上，并且稳定杆32整体装配到环形齿轮63上。挠性齿轮62相当于文献2中的“挠性花键”。另一方面，环形齿轮63相当于文献2中的圆形花键。挠性花键是表示挠性花键构件的缩略语。
具体地，如图5所示，花键配合到稳定杆31上的挠性齿轮62的轴承部62c被稳定杆32的配合端部32c借助轴承31d支撑，以便相对稳定杆32的配合端部32c旋转。此外，稳定杆32的配合端部32c花键配合在壳体1h内以便被固定。因此，稳定杆31穿透转子(图5中未示出)并被挠性齿轮62的轴承部62c支撑，以便相对壳体1h旋转。
具有外部齿部的花键轴部31s沿轴向在稳定杆31的一个端部上(图5中稳定杆31的右端部)在其外周表面上形成，以便延伸一个预定长度。另一方面，具有内部齿部的花键孔62s沿轴向上形成在用作第一齿轮的挠性齿轮62的轴承部62c的内周表面上，以便延伸一个预定长度。在此情况下，设置花键轴部31s的尺寸与花键孔62s的尺寸，使得该花键轴部31s无需压配合即能够配合到花键孔62s上。
此外，如图5和图3所示，凹槽部31c在花键轴部31s的外表面的一部分上形成，以便沿轴向从花键轴部31s的端部延伸一个预定长度。如图4所示，所形成的带齿弹性构件33配合或压配合在凹槽部31c内。具体地，该带齿弹性构件33包括外部齿部(第二外部花键)，该外部齿部与花键孔62s的内部齿部相啮合。该带齿弹性构件33的尺寸稍大于花键轴部31s的外部齿部的尺寸。更具体地，该花键轴部31s由具有弹性的树脂制成，例如聚酯弹性体，如杜邦-东丽有限公司的Hytrel(Hytrel是美国杜邦公司的注册商标)。该带齿弹性构件33具有对称的横截面，且优选定位该带齿弹性构件33，使得该带齿弹性构件33的每个齿的顶部在该花键孔62s的直径线上。
因此，在该带齿弹性构件33压配合到花键轴部31s的凹槽部31c内的情况下，该稳定杆31插入挠性齿轮62的花键孔62s中，且在此处，由于该带齿弹性构件33与花键孔62s的内部齿部相啮合，同时该带齿弹性构件33被挤压，该花键轴部31s利用该带齿弹性构件33的弹力在径向方向被挤压。因此，该花键轴部31s利用一个较小的力，如人手臂的臂力插入花键孔62s中，随后花键轴部31s利用该带齿弹性构件33的弹力装配到花键孔62s中，以便成为图6中字母B所指的整体。因而，稳定杆31能容易且牢固地花键配合在挠性齿轮62中。在稳定杆31花键配合在挠性齿轮62中的情况下，当转矩施加至稳定杆31时，位于稳定杆31的旋转方向侧上的花键轴部31s的齿表面与位于挠性齿轮62的旋转方向侧上的花键孔62s的齿表面相啮合，从而通过稳定杆31和挠性齿轮62之间的花键配合，牢固保持配合状态。
另一方面，如图6所示，环形齿轮63安装到壳体1h中，并且无电刷马达10的转子12整体装配到椭圆齿轮61中，以便与挠性齿轮62一同工作。
该椭圆齿轮61相当于文献2中的摇摆发生器(wave generator)，在文献2中所述的该摇摆发生器、挠性齿轮62和环形齿轮63见下文。该摇摆发生器是一个具有小滚珠轴承的组件，该滚珠轴承嵌入椭圆凸轮的外圆周。内侧滚道借助滚珠轴承经受弹性变形。相当于挠性齿轮62的挠性花键是具有外部齿的薄杯型金属齿环组件。
相当于环形齿轮63的圆形花键是刚性的具有内部齿的钢环。该圆形花键比该挠性花键多两个齿。在摇摆发生器连接到输入轴，且挠性花键连接到输出轴的情况下，并当摇摆发生器旋转时，具有较少齿数的挠性花键旋转，以便与圆形花键的齿啮合，使得速度降低。文献2中所描述的谐和传动机构仅用作减速机构，但是本实施例中的异型齿轮机构连接到无电刷马达10上，以便输出挠性齿轮62和环形齿轮63(稳定杆31和稳定杆32)相对转动的驱动力，但是，本实施例的输入输出关系不同于文献2。
根据本发明，稳定器控制装置包括一对设置在车辆的右轮与左轮之间的第一稳定杆31和第二稳定杆32，用于施加扭力至该对第一稳定杆31和第二稳定杆32上的致动器AC，该致动器AC包括第一构件25和第二构件26，该第一构件25包括轴承部25b，第一稳定杆31连接到该轴承部25b上，第二稳定杆32连接到该第二构件26上，以便产生相对该第一构件25的旋转，花键轴部31s，该花键轴部具有在第一稳定杆31的一个端部上所形成的第一外部花键，以便沿轴向延伸一个预定长度，形成在第一构件25的轴承部25b的内周表面上的以便沿轴向延伸一个预定长度的内部花键25s，形成在花键轴部31s的一部分上以便沿轴向从花键轴部31s的端部延伸一个预定长度的凹槽部31c，设置在凹槽部31c内的并具有第二外部花键以便装配到轴承部25b的内部花键25s上的带齿弹性构件33。
因此，该稳定杆能够容易且牢固地花键配合在第一构件内，而不必使用专门的用于压配合的装置。在稳定杆花键配合在第一构件内的情况下，当转矩施加于稳定杆上时，位于稳定杆旋转方向侧上的花键轴部的齿表面与位于第一构件旋转方向侧上的花键孔的齿表面相啮合，从而通过稳定杆与第一构件之间的花键配合，牢固保持配合状态。
根据本发明，该减速机构20包括一对第一齿轮25的第一内齿轮和第二齿轮26的第二内齿轮，第一内齿轮的齿数不同于第二内齿轮的齿数，异型行星齿轮机构中的行星齿轮与第一内齿轮和第二内齿轮啮合。此外，在该减速机构20中，第一齿轮25与第二齿轮26啮合。因此，该稳定器控制装置尺寸与重量可以减小，且能获得一个较大的减速比。

Claims (7)

1、一种稳定器控制装置，包括：
一对设置在车辆的右轮与左轮之间的第一稳定杆(31)和第二稳定杆(32)，和
致动器(AC)，其用于给该第一稳定杆(31)和第二稳定杆(32)对施加扭力，
其特征在于，该致动器(AC)包括：具有轴承部(25b)的第一构件(25)，该第一稳定杆(31)连接到该轴承部(25b)上；和第二构件(26)，该第二稳定杆(32)连接到该第二构件(26)上，以便产生相对该第一构件(25)的旋转，其中该稳定器控制装置还包括：
花键轴部(31s)，其具有在第一稳定杆(31)的一个端部上所形成的第一外部花键，以便沿轴向延伸；
内部花键(25s)，其形成在该第一构件(25)的轴承部(25b)的内周面上，以便沿轴向延伸；
凹槽部(31c)，其形成在该花键轴部(31s)的一部分上，以便沿轴向延伸；和
带齿弹性构件(33)，其设置在该凹槽部(31c)内并具有第二外部花键，以便配合到该轴承部(25b)的该内部花键(25s)上。
2、如权利要求1所述的稳定器控制装置，其中，该致动器(AC)包括马达(10)和减速机构(20)，该减速机构(20)包括：第一齿轮(25)，该第一齿轮(25)包括第一稳定杆(31)连接于其上的轴承部；以及第二齿轮(26)，该第二稳定杆(32)连接于该第二齿轮上，以便产生相对第一齿轮的旋转，该第一齿轮(25)是第一构件(25)，并且，该第二齿轮(26)是第二构件(26)。
3、如权利要求2所述的稳定器控制装置，其中，该减速机构(20)包括：
一对第一齿轮(25)的第一内齿轮和第二齿轮(26)的第二内齿轮，其中该第一内齿轮的齿数不同于该第二内齿轮的齿数；和
异型行星齿轮机构，其中行星齿轮与第一内齿轮和第二内齿轮啮合。
4、如权利要求2所述的稳定器控制装置，其中，在该减速机构(20)中，该第一齿轮(25)与该第二齿轮(26)啮合。
5、如权利要求1所述的稳定器控制装置，其中，该带齿弹性构件(33)的第二外部花键的尺寸大于该第一稳定杆(31)的一个端部上形成的第一外部花键的尺寸。
6、如权利要求1所述的稳定器控制装置，其中，形成该第一外部花键，以便沿轴向从该花键轴部(31s)的端部延伸预定长度；和
形成该凹槽部(31c)，以便沿轴向从该花键轴部(31s)的端部延伸预定长度。
7、如权利要求1所述的稳定器控制装置，其中，该带齿弹性构件(33)通过其弹力沿径向挤压该花键轴部(31s)。
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