CN204726500U - 转向比调节系统及转向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种转向比调节系统。该转向比调节系统包括：多个轴，所述多个轴通过万向节首尾相连并定义出第一自由端和第二自由端，其中，所述第一自由端连接于转向盘，所述第二自由端连接于输出齿轮，所述多个轴的每两相邻轴之间界定出一夹角，所述夹角的至少其中之一是可变的。因此，本实用新型提供的转向比调节系统可实现转向比的连续变化，且结构简单，易于实现，造价较低。另外，该转向比调节系统还包括调节装置，从而实现对转向比的自动控制。

Description

转向比调节系统及转向系统

技术领域

本实用新型涉及转向系统，尤其涉及一种转向比调节系统。

背景技术

转向系统对汽车的操纵稳定性，舒适性和安全性有着至关重要的作用。转向系统的转向比反映了车轮转角随方向盘转角的变化特性，转向比的大小会影响方向盘的操作强度，车辆对方向盘输入的反应快慢，从而决定了车辆能否按照驾驶员意图完成预期的动作。

另外，在不同的行驶状态下，对转向比的要求也是不相同的。比如，当汽车开始处于停车状态，汽车速度较低或者转向角度较大时，需要提供较小的转向比；而当汽车高速行驶或者转向角度较小时，则需要提供较大的转向比，从而提高汽车转向的稳定性。为了在不同的行驶状态下获得不同的转向比，需要实现可变转向比的转向系统。目前主要有两种方式实现转向系统的转向比可变：一种方式是依靠特殊的齿条实现，这种方式原理简单，成本相对较低，但是转向比变化范围有限，且不能灵活变化；另一种方式是通过行星齿轮结构和电子系统实现的，这种实现方式结构复杂，成本较高。

因此，需要一种转向比调节系统，其能实现转向比的灵活变化，且结构简单，易于实现，造价较低。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供一种转向比调节系统，其能实现转向比的灵活变化，且结构简单，易于实现，造价较低。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种转向比调节系统，包括：多个轴，所述多个轴通过万向节首尾相连并定义出第一自由端和第二自由端，其中，所述第一自由端连接于转向盘，所述第二自由端连接于输出齿轮，所述多个轴的每两相邻轴之间界定出一夹角，所述夹角的至少其中之一是可变的。

可选的，所述多个轴包括第一轴，第二轴，和第三轴；所述第一轴的一 端为所述第一自由端，所述第一轴的另一端通过第一万向节连接于所述第二轴；所述第三轴的一端为所述第二自由端，所述第三轴的另一端通过第二万向节连接于所述第二轴；所述第一轴与所述第二轴之间的夹角定义为第一夹角，所述第二轴与所述第三轴之间的夹角定义为第二夹角。

可选的，所述第一夹角和所述第二夹角适于调整至使得所述第一轴的角速度与所述第三轴的角速度相同。

可选的，所述第一万向节可沿所述第一轴的轴向移动，以改变所述第一夹角和第二夹角的至少其中之一。

可选的，所述第一轴可沿其所述轴向伸缩，所述第二轴可沿其所述轴向伸缩，以使所述第一万向节适于移动。

可选的，所述第一轴包括第一轴鞘和套接在所述第一轴鞘内的第一滑杆，所述第一滑杆可沿所述第一轴鞘滑动。

可选的，所述第二轴包括第二轴鞘和套接在所述第二轴鞘内的第二滑杆，所述第二滑杆可沿所述第二轴鞘滑动。

可选的，所述第二万向节可沿所述第三轴的轴向移动，以改变所述第一夹角和第二夹角的至少其中之一。

可选的，所述第二轴可沿其所述轴向伸缩，所述第三轴可沿其所述轴向伸缩，以使所述第二万向节适于移动。

可选的，所述第三轴包括第三轴鞘和套接在所述第三轴鞘内的第三滑杆，所述第三滑杆可沿所述第三轴鞘滑动。

可选的，所述转向比调节系统进一步包括调节装置，所述调节装置适于根据行驶状态调节所述夹角的至少其中之一。

可选的，所述行驶状态包括行驶速度和转向角度的至少其中之一。

可选的，所述调节装置包括动力源，驱动装置和控制装置，所述动力源适于为所述驱动装置提供驱动动力，所述驱动装置适于在所述控制装置的控制下驱动所述万向节的其中之一移动，以改变所述夹角的至少其中之一。

本实用新型还提供了一种转向系统，该转向比调节系统包括上述转向比调节系统的其中之一。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

首先，本实用新型提供的转向比调节系统通过改变相邻传动轴之间的万向节的位置，从而通过改变传动轴之间的夹角以实现转向比的连续变化。同时，万向节的位置变化又可以通过相应轴的伸缩实现。如此一来，该转向比调节系统可在原有传动系统的基础上，通过将相邻两轴配置成可伸缩结构实现。因此，本实用新型提供的转向比调节系统的结构简单，易于实现。

其次，本实用新型提供的转向比调节系统还包括调节装置，该调节装置适于根据行驶状态调整该系统的转向比，以实现转向比的自动控制。从而，可以根据行驶速度相应的调整转向比以获得恰当的转向比，比如，在车辆低速行驶时将转向比调低，以降低转向盘的调整强度，而在车辆高速行驶时将转向比调高，以降低转向盘的灵敏度，以使得驾驶更稳定，安全。而且，本实用新型提供的转向比调节系统可实现转向比的连续调整，从而避免因转向比突然变化而造成的驾驶不稳定。

另外，因为该转向比调节系统可实现转向比的连续调整，因此，可通过调整轴与轴之间的夹角及位置关系，实现等比传输，即输入轴与输出轴的角速度相等。

附图说明

图1是本实用新型的一实施例提供的转向比调节系统的示意图；

图2是本实用新型的一实施例提供的转向比调节系统的工作原理示意图；

图3是本实用新型的另一实施例提供的转向比调节系统的工作原理示意图；

图4是本实用新型的一实施例提供的转向比调节系统的调节性能示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

参考图1所示，根据本实用新型一实施例的转向比调节系统被阐释，其中所述转向比调节系统包括多个首尾相连的轴10，相邻两轴之间通过万向节20连接，其中，多个轴10定义出第一自由端和第二自由端，所述第一自由端连接于转向盘以用于输入扭矩，所述第二自由端连接于输出齿轮以输出扭矩。如图1所示的转向比调节系统，其包括三个轴10，分别定义为第一轴11，第二轴12，和第三轴13，其中所述第一轴11与所述第二轴12之间通过第一万向节21连接，所述第二轴12与第三轴13之间通过第二万向节22连接。

另外，所述第一轴11的一端(即第一自由端)连接于转向盘30，所述第三轴13的一端(即第二自由端)连接于输出齿轮。所述第一轴11与所述第二轴12之间的夹角定义为第一夹角α1，所述第二轴12与所述第三轴13之间的夹角定义为第二夹角α2，其中所述第一夹角α1和所述第二夹角α2的至少其中之一可变。也就是说，所述多个轴10的角速度是可变的。因此，当该转向比调节系统应用于转向系统时，该转向系统的转向比可以通过该转向系统进行调整，从而实现可变转向比。

其中，所述第一轴11以及所述第二轴12被配置成可伸缩结构，即所述第一轴11可沿其轴向延伸或收缩以改变第一轴11的长度，所述第二轴12也可沿其轴向延伸或收缩以改变第二轴12的长度。如此一来，所述第一夹角α1和所述第二夹角α2的大小可以通过控制所述第一轴11和所述第二轴12的长度来调整。

在本实用新型的一些实施例中，所述第一轴11包括第一轴鞘111和第一滑动杆112，其中，所述第一轴鞘111适于套接在所述第一滑动杆112外，所述第一轴鞘111的内壁配置有滑槽，所述第一滑动杆112可沿所述第一轴鞘111内的滑槽移动。因此，可以通过改变第一滑动杆112与第一轴鞘111的相对位置，延伸或收缩所述第一轴11以减小其长度。

同样的，第二轴12也可配置成包括第二轴鞘121和第二滑动杆122，其中，所述第二轴鞘121适于套接在所述第二滑动杆122外，所述第二轴鞘121的内壁配置有滑槽，所述第二滑动杆122可沿所述第二轴鞘121内的滑槽移动。

参考图2所示，本实用新型的实施例提供的转向比调节系统的工作原理被阐释。如图2所示，通过调整第一轴11和第二轴12的长度，以改变两者之间的第一万向节21的位置，从而改变第一夹角α1和第二夹角α2的大小。具体地说，当所述第一轴11沿其轴向延伸时，所述第一万向节21从其原始位置B沿所述第一轴11的轴向移动至第一位置B1，同时，由于所述第三轴13的长度以及位置是固定的，因此所述第二轴12不仅会沿其轴向收缩，而且会绕第二万向节22摆动。如此一来，所述第一夹角α1减小，所述第二夹角α2增大，所述第一轴11的角速度不变的情况下，所述第二轴12以及所述第三轴13的角速度均发生变化，从而可以改变转向系统的传动比。此时，如果α1和α2均在+90°至+180°之间，且所述第一轴11靠近转向盘，所述第三轴13靠近输出齿轮，所述转向比调整系统可提高转向系统的转向比。

类似的，当所述第一轴11沿其轴向收缩时，所述第一万向节21从其原始位置B沿所述第一轴11的轴向移动至第二位置B2，同时，由于所述第三轴13的长度以及位置是固定的，因此所述第二轴12不仅会沿其轴向延伸，而且会绕第二万向节22摆动。如此一来，所述第一夹角α1增大，所述第二夹角α2减小，所述第一轴11的角速度不变的情况下，所述第二轴12以及所述第三轴13的角速度均发生变化，从而可以改变转向系统的传动比。此时，如果α1和α2均在+90°至+180°之间，且所述第一轴11靠近转向盘，所述第三轴13靠近输出齿轮，所述转向比调整系统可降低转向系统的转向比。

值得注意的是，本实施例提供的转向比调节系统还可以实现等速传动。具体地说，假设第一轴11从图2所示的位置转过φ1角，第二轴12从图2所示的位置转过φ2角，第三轴13从图2所示的位置转过φ3角，则φ1，φ2，φ3之间具有以下关系：

tgφ1＝tgφ2·cos(180°-α1)

tgφ3＝tgφ2·cos(180°-α2)

由此可以看出，当α1＝α2时，φ1＝φ3。换句话说，当通过调整第一万向节21和第二万向节22的位置以使得第一夹角α1和第二夹角α2相等，且所述第一轴11，第二轴12以及第三轴13处于同一平面时，第一轴11的角速 度与第三轴13的角速度相同，从而实现转矩的等比传输。

参考图3所示，在本实用新型的一些实施例中，也可以通过将所述第二轴12和所述第三轴13配置成可伸缩结构，以改变两者之间的第二万向节22的位置。如图3所示，第二万向节22的位置可从C移动至C1或C2，从而改变所述第一夹角α1和所述第二夹角α2的大小。

具体地说，当所述第三轴13沿其轴向延伸时，所述第二轴12沿其轴向收缩并绕所述第一万向节转动，所述第二万向节22的位置从C移动至C1，此时，第一夹角α1增大，第二夹角α2减小；当所述第三轴13沿其轴向收缩时，所述第二轴12沿其轴向延伸，所述第二万向节22的位置从C移动至C2，此时，第一夹角α1减小，第二夹角α2增大。

继续参考图1所示，所述转向比调节系统进一步包括调节装置50，所述调节装置50适于根据行驶状态调整所述第一万向节21或所述第二万向节22的位置，以实现转向比的自动控制与调节。

所述调节装置50被配置成可基于配置有所述转向比调节系统的车辆的行驶状态，比如行驶速度或转向角度，调整转向比。具体地说，所述调节装置50被配置成，当车辆的行驶速度低于预设速度阈值，或者转向角度大于预设角度阈值时，所述调节装置50适于降低所述转向调节系统的转向比，以降低方向盘的操作强度；而当车辆的行驶速度高于所述预设速度阈值，或者转向角度小于所述预设角度阈值时，所述调节装置50适于提高所述转向系统的转向比，以降低转向系统的灵敏度，提高驾驶的稳定性。

所述调节装置50包括动力源51，驱动装置52，和控制装置53，其中，所述动力源51适于为所述驱动装置52提供动力，所述驱动装置52适于驱动所述第一万向节21或第二万向节22移动，所述控制装置53适于根据车辆的行驶速度或转向角度控制驱动装置52的驱动方向，即所述第一万向节21或所述第二万向节22的移动方向。

在本实用新型的一些实施例中，所述动力源51具体化为发动机。相应的，所述驱动装置52配置成适于将动力源51输出的周向运动转化为第一万向节21或第二万向节22的直线运动。在本实用新型的一些实施例中，所述驱动装 置52被配置成涡轮蜗杆结构，所述驱动装置52包括涡轮521，蜗杆522，和驱动杆523。其中所述涡轮521连接于动力源51的输出轴，所述涡轮521与所述蜗杆522接洽，所述驱动杆523的一端与蜗杆522连接，另一端与第一万向节21或第二万向节22连接。值得注意的是，当需要驱动第一万向节21沿所述第一轴11的轴向移动时，所述蜗杆522配置成与所述第一轴11的轴向平行；类似的，当需要驱动第一万向节21沿所述第二轴12的轴向移动时，所述蜗杆522配置成与所述第二轴12的轴向平行。换句话说，所述蜗杆522的运动方向与第一或第二万向节的移动方向一致。另外，涡轮521和蜗杆522的齿轮配合还可以起到定位作用，即当涡轮521和蜗杆522没有相对运动时，连接于驱动杆523的第一万向节21或第二万向节22的位置固定，从而可以固定转向比。

在本实用新型的一些实施例中，所述驱动装置52的驱动力也可作用于所述第一轴11，所述第二轴12，或所述第三轴13上。例如，当所述驱动装置52的驱动力作用于所述第一轴11的滑动杆112时，所述第一轴11可沿其轴向方向延伸或收缩。此时，蜗杆522的运动方向需要设置成与第一轴11的轴向平行。

如图4所示，本实用新型的实施例提供的转向比调节系统的调节性能被阐释。其中横轴表示转向盘的转向角度，纵轴表示转向比。当第一轴11的角速度与所述第三轴13的角速度相同时，转向比相对于转向盘的转向角度的变化如曲线S3所示，此时第一夹角α1和第二夹角α2的大小定义为原始角度。当通过调整第一夹角α1和第二夹角α2的大小，以使得所述第一轴11的角速度与所述第三轴13的角速度不相同时，转向角度与转向比之间的关系如曲线S1或曲线S2所示，这取决于所述第一夹角α1和所述第二夹角α2的大小及其变化。例如，当α1和α2均在+90°至+180°之间，且所述第一夹角α1相对于原始角度增大，所述第二夹角α2相对于原始角度减小时，第一轴11与第三轴13的角速度之比降低，转向比减小，此时转向比相对于转向盘的转向角度的变化如曲线S1所示。类似的，当α1和α2均在+90°至+180°之间，且所述第一夹角α1相对于原始角度减小，所述第二夹角α2相对于原始角度增大时，第一轴11与第三轴13的角速度之比增大，转向比提高，此时 转向比相对于转向盘的转向角度的变化如曲线S2所示。参考图4所示，以转向角度为0°时为例，此时，如果第一夹角α1与所述第二夹角α2相等(即，第一夹角α1与所述第二夹角α2均处于原始角度)，则瞬时传动比约为15.8:1。此时，如果将第一万向节21从B移动至B2，则第一夹角α1相对于原始角度增大，所述第二夹角α2相对于原始角度减小，则瞬时传动比增大至约为16.6:1(如曲线S2所示)。此时，如果将第一万向节21从B移动至B1，则第一夹角α1相对于原始角度减小，所述第二夹角α2相对于原始角度增大，则瞬时传动比减小至约为15.0:1(如曲线S3所示)。

由此可以看出，本实用新型提供的转向比调节系统的转向比的变化范围与第一夹角α1以及第二夹角α2的变化范围有关，即与所述第一万向节21或第二万向节22的位置移动范围有关。因此，可以通过调整多个轴10的至少相邻两个轴的长度变化范围，控制转向比调节系统的调节性能。

另外，值得注意的是，本实用新型提供的转向比调节系统可实现转向比的连续调整，从而避免因转向比突然变化而造成的驾驶不稳定。

本实用新型还提供了一种转向调节系统，所述转向调节系统包括上述转向比调节系统，从而所述转向系统可以实现可变转向比。值得注意的是，上述实施例中的第一轴11，第二轴12以及第三轴13可以为独立的调节结构，也可是对现有转向系统的改进。具体的说，在本实用新型的一些实施例中，第一轴11可以被具体化为现有转向系统的转向杆，第二轴12可以被具体化为现有转向系统的传动轴，而第三轴13可以被具体化为现有转向系统的小齿轮轴。通过将现有转向系统中转向杆，传动轴以及小齿轮轴的至少相邻两轴配置成可伸缩结构，即可实现可变转向比。因此，本实用新型提供的转向调节系统易于实现，且结构简单。在本实用新型的另一些实施例中，也可在现有转向系统中增加至少两个相邻的轴，且该两相邻轴之间的夹角可变，从而实现可变转向比。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种转向比调节系统，其特征在于，包括：多个轴，所述多个轴通过万向节首尾相连并定义出第一自由端和第二自由端，其中，所述第一自由端连接于转向盘，所述第二自由端连接于输出齿轮，所述多个轴的每两相邻轴之间界定出一夹角，所述夹角的至少其中之一是可变的。

2.根据权利要求1所述的转向比调节系统，其特征在于，其中，所述多个轴包括第一轴，第二轴，和第三轴；所述第一轴的一端为所述第一自由端，所述第一轴的另一端通过第一万向节连接于所述第二轴；所述第三轴的一端为所述第二自由端，所述第三轴的另一端通过第二万向节连接于所述第二轴；所述第一轴与所述第二轴之间的夹角定义为第一夹角，所述第二轴与所述第三轴之间的夹角定义为第二夹角。

3.根据权利要求2所述的转向比调节系统，其特征在于，其中，当所述第一夹角与所述第二夹角相等时，所述第一轴的角速度与所述第三轴的角速度相同。

4.根据权利要求2所述的转向比调节系统，其特征在于，其中，所述第一万向节可沿所述第一轴的轴向移动，以改变所述第一夹角和第二夹角的至少其中之一。

5.根据权利要求4所述的转向比调节系统，其特征在于，其中，所述第一轴可沿其所述轴向伸缩，所述第二轴可沿其所述轴向伸缩，以使所述第一万向节适于移动。

6.根据权利要求5所述的转向比调节系统，其特征在于，其中，所述第一轴包括第一轴鞘和套接在所述第一轴鞘内的第一滑杆，所述第一滑杆可沿所述第一轴鞘滑动。

7.根据权利要求5所述的转向比调节系统，其特征在于，其中，所述第二轴包括第二轴鞘和套接在所述第二轴鞘内的第二滑杆，所述第二滑杆可沿所述第二轴鞘滑动。

8.根据权利要求2所述的转向比调节系统，其特征在于，其中，所述第二万向节可沿所述第三轴的轴向移动，以改变所述第一夹角和第二夹角的至少其中之一。

9.根据权利要求8所述的转向比调节系统，其特征在于，其中，所述第二轴可沿其所述轴向伸缩，所述第三轴可沿其所述轴向伸缩，以使所述第二万向节适于移动。

10.根据权利要求9所述的转向比调节系统，其特征在于，其中，所述第三轴包括第三轴鞘和套接在所述第三轴鞘内的第三滑杆，所述第三滑杆可沿所述第三轴鞘滑动。

11.根据权利要求1所述的转向比调节系统，其特征在于，进一步包括调节装置，所述调节装置适于根据行驶状态调节所述夹角的至少其中之一。

12.根据权利要求11所述的转向比调节系统，其特征在于，所述行驶状态包括行驶速度和转向角度的至少其中之一。

13.根据权利要求11所述的转向比调节系统，其特征在于，其中所述调节装置包括动力源，驱动装置和控制装置，所述动力源适于为所述驱动装置提供驱动动力，所述驱动装置适于在所述控制装置的控制下驱动所述万向节的其中之一移动，以改变所述夹角的至少其中之一。

14.一种转向系统，其特征在于，包括权利要求1至13的其中之一所述的转向比调节系统。