CN1791757A - 渐进式传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于渐进式传动装置(1) ——尤其是车辆的转向传动装置的传动机构(20)，该传动机构包括用于输入轴(10)和输出轴(30)的支座。根据本发明的传动机构(20)包括活动联轴器(21)，该联轴器以铰接的形式与输入轴(10)和输出轴(30)连接，以便在从－180°到+180°的范围内实现从输入轴(10)到输出轴(30)的渐进性传动。这种传动装置(1)的优点是，结构简单从而制造经济，并且所需要的空间小。其它的优点是，机构中不存在游隙并能够直接传递力，因为每个部件相对于彼此具有合适的角度。

Description

渐进式传动机构

技术领域

本发明涉及一种用于渐进式传动装置-尤其是车辆的转向传动装置的传动机构，该传动机构包括用于输入轴和输出轴的支座。

背景技术

渐进式传动装置的应用非常广泛。其中一个最重要的应用是所有类型的转向传动装置，但主要是所有类型的受控运输装置的转向传动装置，例如车辆的转向传动装置。

传动装置是用于传递或转换运动的装置。此处所关心的是将输入轴的旋转运动转换为输出轴的旋转运动的传动装置。对于车辆的转向传动装置，输入轴直接或间接地联接在方向盘上，而输出轴联接在适于使待转向的车辆的方向改变的机构上。对于齿轮齿条式转向机构，这种机构通常包括连接在输出轴上的小齿轮和与该小齿轮啮合的齿条。当转动方向盘时，齿条移动，并通过横拉杆转动被转向的车轮。这些机构的其它示例包括蜗杆滚轮式转向机构和循环球式转向机构等。

不同于输入轴与输出轴之间具有线性关系的传动装置，渐进式传动装置在输入轴的转动与输出轴的转动之间具有非线性关系。使用车辆作为示例，因此使方向盘转过一定角度的效果依赖于方向盘在该瞬间的位置。有利地，当方向盘处于直行位置时该效果很小，方向盘被转动得越大，该效果就变得越大。在高速时，这确保了在直行位置周围的精确转向，因为即使方向盘较大的移动也仅造成行进方向很小的变化。另一方面，在操纵过程中，一旦方向盘已转到很大的程度，渐进式转向机构的很小的转动即可引起行驶方向较大的变化。这是所希望的，尤其在停车时，以便能够有效地从一个车轮锁定位置改变到另一个车轮锁定位置。

EP 0 915 003 B1(Wandfluh)提出了一种具有可变传动比的车辆转向装置，该装置包括总共四条全部相交于一个点的转动轴线。该循环球式转向装置的缺点在于，操纵杆不是位于一个平面内，而是彼此成很陡的角度。这种技术上不灵活和不稳定的布置对于间隙很敏感，因此需要在零件的精度方面花费较高，以避免游隙过大。由于需要以很高的代价对轴承进行精确调整，因此这导致装配成本很高。循环球式转向装置的“陡峭”导致转向灵敏性下降，因为径向转向的循环球使转向感觉丧失。从所述说明书的图6可以看出，当将方向盘转过约75°时，在直行区域内的较迟缓的转向迅速变为高度渐进转向。从同一图中还可以看出，方向盘在每一侧的最大可能转角限制在105°，这是该布置的另一个缺点，因为整个转角范围仅局限在210°的范围内。

DE 195 19 588 A1(Honda)提出了另一种具有渐进特征的转向传动装置。在该转向传动装置中，传动比的可变性基于以下事实：尽管转向传动装置的输出轴相对于其输入轴平行地延伸，但是输出轴设置成从输入轴偏移(偏心)。为了将输入轴联接到输出轴上，在这两根轴之间设置一中间件，该中间件基本具有曲柄滑块(带有旋转活节的滑动活节)的功能，并将来自输入轴-或连接在输入轴上以便与其一起转动的延伸部分-的转矩传递到输出轴上。这种转向传动装置的效果确实会趋于期望的方向，因为随着方向盘的转动量增加转向响应以相称地渐进方式增加；但是，希望这种特性更显著。使用在所述说明书中提出的技术布置不能实现这种目的，因为在实现低程度的渐进性时，为确保无游隙特性所需的技术费用已经非常大。

EP 0 915 003 B1详尽地列举出了其它已知渐进式转向传动装置的方案、各种技术布置及其缺点。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种用于优选作为车辆的转向传动装置的渐进式传动装置的传动机构，其特征在于，该传动机构对间隙不敏感，无需调整就可以无游隙地工作，并且具有有利的力关系。此外，其尽可能平滑的渐进特性令人满意，从直行驱动到完全锁定区域，转向角与驱动角的比值减小到约五分之一。该布置能够节省空间并且较扁平。

该问题通过具有权利要求1的特征的发明来解决。

该解决方案通过以曲柄方式连接到输入轴和输出轴从而可在轴承上转动的单个联轴器提供。通过适当选择联轴器上轴承的间距以及轴承相对于各轴轴线的偏移量，可以根据需要调整渐进特性。在输入轴从-180°到+180°转动一周内，全部是渐进变化。在逆时针转动和顺时针转动时传动并不是完全对称的，但不可思议的是这并没有对转向性能造成不良影响。

由于该传动机构的所有运动都发生在一个平面内，所以该传动机构可位于一个平面内。

这种传动装置的优点是结构简单从而可经济地生产该装置，并且其所需空间小。其它的优点是机构内不存在游隙并且能够直接传递力，因为每个部件相对于彼此具有合适的角度。

附图说明

下面将参照附图更详细地说明本发明，图中：

图1是一示例性实施例的分解透视图；

图2示出在方向盘转动一周过程中操纵杆与联轴器的各个位置；

图3示出在(方向盘)转动一周过程中输出铰接头的各个位置。

具体实施方式

图1示出具有轴线X的输入轴10和具有轴线Y的输出轴30，两条轴线X、Y基本平行地延伸且相对于彼此具有轴线偏移量R_A。在两根轴之间设置有传动机构20，该传动机构使得在输入轴10转动时输出轴30具有渐进特性。

在输入轴10上从输入轴10的轴线X偏移输入偏移量R_X处具有输入铰接头11。在输出轴30上从输出轴30的轴线Y偏移输出偏移量R_Y处具有输出铰接头31。这两个铰接头11、31彼此相距固定的联接间距R_K。这通过联轴器21实现，该联轴器将这两个铰接头11、31以所希望的间距彼此连接在一起，以便它们能够转动。铰接头11、31仅能够在垂直于轴线X和轴线Y的平面内运动。

联轴器21由单个部件组成，并优选具有扁平的形状。铰接头11、31中所使用的轴承可以是滚动轴承-尤其是滚针轴承或者滑动轴承，或者可以采用本领域技术人员已知的任何等效的解决方案。

在图1中，在输入轴10上以示意性方式示出方向盘40。在输出轴30上同样以示意性方式示出齿轮齿条装置41。但是，决不应该认为该图是限定性的。

四个尺寸-即轴线偏移量R_A、输入偏移量R_X、输出偏移量R_Y和联接间距R_K相互之间的比率很关键。首先必须确保能够实现传动机构20的完整的机械转动/循环运行(Umlauf)。另一个要求是使从输入轴10到输出轴30的力传递最优。为了实现该目的，R_K和R_Y所在处的直线部所形成的角度α应该尽可能在90°附近区域变化。因此，角度α应该总是在40°与135°之间。

为了满足以上要求，这些比例限定为如下：轴线偏移量R_A与输入偏移量R_X的比值至少在1∶10与4∶10之间，优选在1.8∶10与3∶10之间。另外，输出偏移量R_Y与输入偏移量R_X的比值应至少在2∶10与7∶10之间，优选约为5∶10。输入偏移量R_X与联接间距R_K的比值应至少在7∶10与13∶10之间，优选约为1∶1。

例如，一个优选实施例的尺寸如下：

	有利的范围(mm)	有利的更窄的范围(mm)	优选示例(mm)
				轴线偏移量RA	4-20	6-10	7
输入偏移量RX	20-80	25-50	34
				输出偏移量RY	10-40	12-20	15

联接间距RK

20-80

25-50

33

传动装置1的上述部分也可使用其它的测量值和尺寸，尤其是使用所给示例的倍数的尺寸。但是，在用于车辆的转向装置的情况下，由于车辆内可利用的空间通常非常有限，因此尺寸很关键。此处所给出的值在传动装置的功能可靠性与节省空间的结构尺寸之间提供了很好的折衷。

在能够保持机械循环运行的前提下，所有的尺寸都可以不同于上述理想状况。即使力传递性能不再是最优的，但其它的尺寸和比例在某些应用场合也可以是有利的，例如为了减小传动装置的总体空间需求或者为了增加在某些转动位置的杠杆作用(Hebelwirkung)。

图2示出各个方向盘位置及其对输出轴30的影响。图2a说明在0到180°之间的逆时针转动，图2b对应于顺时针转动。外圆表示在转动一周期间输入铰接头11的轨迹，内圆表示输出铰接头31的轨迹。外圆与内圆之间的连线表示处于相应的联轴器21。

从图3可以看出转向的渐进特性。所示圆表示输出轴31在每个所示的方向盘位置处的相应位置。

从图2和图3能够清楚地看到，方向盘在180°位置时，小齿轮距离理想的180°位置仅有很小的偏离。但是，在行驶性能上，完全觉察不到该偏离。在该示例性实施例中，考虑到该解决方案的技术很简单，在逆时针/顺时针转动期间转向的对称性非常高。尤其当转向从直行位置有轻微的偏离时，驾驶员会立即注意到不对称特性，并发现其影响。

输入轴10的轴线X和输出轴30的轴线Y不一定要平行。使用球形支承能够允许调整方向盘转角。在这种情况下，应类似地使用和得到本说明书中所提及的数据和间距。

另外，当使用根据本发明的传动机构20时，联接到传动装置1上的齿轮齿条转向装置的齿条和/或小齿轮41也可以具有渐进性布置，以便使渐进性进一步增加约30～35％。

另外，在传动机构之前的输入轴内使用一个或两个万向节对渐进特性具有积极的影响。

此处所述的传动装置1除了可以结合到此处所述的齿轮齿条式转向装置中外，还可以结合到任何其它类型的转向装置中。常见的方案-如动力转向、额定溃缩(破坏)点(Sollbruchstelle)和任一可设想类型的转向系统以及角传动装置也可以以与目前相同的方式使用。

任何常见的车辆也都可加装为具有包括根据本发明的传动机构20的合适的转向装置。例如，为了对齿轮齿条式转向装置的现有小齿轮进行修改，可以在输出轴30上安装一具有所需传动比的行星齿轮，以实现在方向盘从-180°到+180°相应转动时齿条所希望达到的位移。

根据本发明的传动机构20的优点在于，输入轴10相对于输出轴30具有有利的力关系，不存在游隙且对容差不敏感，布置节省空间，并且制造和装配简单且有利。

附图标记：

1传动装置

10输入轴

11输入铰接头

20传动机构

21联轴器

30输出轴

31输出铰接头

40方向盘

41小齿轮，齿条

X输入轴轴线

Y输出轴轴线

R_X输入偏移量

R_Y输出偏移量

R_A轴线偏移量

R_K联接间距

A R_K和R_Y所在处的直线形成的角度

Claims (10)

1.一种用于渐进式传动装置(1)、尤其是车辆的转向传动装置的传动机构(20)，包括分别用于输入轴(10)和输出轴(30)的支座，其特征在于，在所述用于输入轴(10)的支座上在从输入轴的轴线(X)偏移输入偏移量(R_X)处设置有输入铰接头(11)；在所述用于输出轴(30)的支座上在从输出轴的轴线(Y)偏移输出偏移量(R_Y)处设置有输出铰接头(31)；所述铰接头(11、31)仅通过一个联轴器(21)以彼此相距固定的联接间距(R_K)相互铰接在一起；以及输入轴的轴线(X)和输出轴的轴线(Y)以固定的轴线偏移量(R_A)彼此基本上平行地延伸。

2.根据权利要求1所述的传动机构，其特征在于，所有的长度和间距条件(R_X、R_Y、R_A、R_K)选择为使得在完成装配的状态下输入轴(10)和输出轴(30)能够机械地转动。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的传动机构，其特征在于，所述传动机构具有在垂直于轴线(X、Y)的平面内的扁平构型。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的传动机构，其特征在于，轴线偏移量(R_A)与输入偏移量(R_X)的比值至少在1∶10与4∶10之间，优选在1.8∶10与3∶10之间。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的传动机构，其特征在于，输出偏移量(R_Y)与输入偏移量(R_X)的比值至少在2∶10与7∶10之间，优选约为5∶10。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的传动机构，其特征在于，输入偏移量(R_X)与联接间距(R_K)的比值至少在7∶10与13∶10之间，优选约为1∶1。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的传动机构，其特征在于，在整个转动过程中，联接间距(R_K)所处的直线与输出偏移量(R_Y)所处的直线之间的角度(α)不会变得小于40°或大于135°。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的传动机构，其特征在于，输入偏移量(R_X)在20mm与80mm之间，优选在30mm与40mm之间。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的传动机构，其特征在于，输入轴(10)和/或输出轴(30)是一体的。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的传动机构，其特征在于，在输出轴(30)上设有行星齿轮传动装置。

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