TW201924987A - 轉向裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之一個目的是提供一種轉向裝置，該轉向裝置便於減速器解除接合，使得例如當減速器發生故障時，可以使減速器解除接合，從而能夠僅利用手動操作力來使車輛之輪胎轉向。本申請涉及設置有轉向機構(20)及減速器(32)之轉向裝置(1)。轉向機構(20)在來自方向盤(11)之轉向力之作用下使車輛之輪胎(18)轉向。減速器(32)連接至用於輸出與轉向力相對應的轉向輔助力之馬達(31)。減速器(32)增大轉向輔助力並將增大了的轉向輔助力傳遞至轉向機構(20)。減速器(32)經由減速器臂(6)連接至轉向機構(20)。

Description

轉向裝置
本發明係關於一種轉向裝置。
轉向輔助裝置安裝在各種車輛上以輔助駕駛員之轉向。作為這種轉向輔助裝置，已經使用了藉由使用扭矩感測器、馬達及減速器來將轉向輔助力傳遞至轉向機構的裝置。
扭矩感測器檢測通過駕駛員之轉向在轉向軸中產生的扭矩。馬達產生與檢測到的扭矩相對應的驅動力。驅動力通過減速器傳遞至轉向機構。由於減速器增大了自馬達傳遞至轉向機構的扭矩，因此駕駛員可以利用輕的力來使車輛轉向。專利文獻1提出了使用行星齒輪裝置作為減速器。
專利文獻1公開了一種使用擺動內接觸式行星齒輪裝置(oscillating internal contact-type planetary gear device)並且需要較小安裝空間的電動轉向裝置。
相關參照文獻
相關專利文獻清單
專利文獻1：日本特開2013-35475號公報
然而，減速器存在以下問題。亦即，特別地，在內置於重量大的車輛(例如，五噸卡車)中所安裝的轉向輔助裝置之情況下，減速器承受極大的負荷。然而，利用傳統的構造，在減速器發生故障的情況下，由於減速器之小齒輪與齒條軸嚙合，因此自故障中恢復需要拆卸減速器以使小齒輪自齒條軸解除接合，因此過度耗時且麻煩。
本發明解決了上述情形，並且本發明之目的是提供如下轉向裝置：該轉向裝置便於減速器解除接合，使得例如當減速器發生故障時，可以使減速器解除接合，以使得能夠僅利用手動操作力來使車輛轉向。
根據本發明之一個實施例的轉向裝置設置有用於接收轉向力的方向盤、用於在轉向力之作用下使車輛之輪胎轉向的轉向機構、用於輸出與轉向力相對應的轉向輔助力的馬達、以及用於增大轉向輔助力並將增大了的轉向輔助力傳遞至轉向機構之減速器。減速器經由減速器臂連接至轉向機構。
根據本發明之一個實施例的轉向裝置被構造為：藉由使減速器自減速器臂解除接合或藉由使轉向機構自減速器臂解除接合而使減速器自轉向機構斷開連接。
根據本發明之一個實施例的轉向裝置被構造為：在自減速器斷開連接之情況下，轉向機構僅利用方向盤之轉向力來使輪胎轉向。
根據本發明之一個實施例的轉向裝置還設置有齒輪箱，該齒輪箱具有齒輪箱臂，該齒輪箱設置在方向盤與轉向機構之間，並且齒輪箱臂及減速器臂兩者經由聯接桿連接至轉向機構。
根據本發明之一個實施例的轉向裝置還設置有齒輪箱，該齒輪箱具有齒輪箱臂，該齒輪箱設置在方向盤與轉向機構之間，並且齒輪箱臂經由齒輪箱聯接桿連接至轉向機構，而減速器臂經由減速器聯接桿連接至轉向機構。
根據本發明之一個實施例的轉向裝置被構造為：轉向機構是橫拉桿(tie rod)。
有益效果
根據本發明之一個實施例的轉向裝置，便於減速器之解除接合，使得例如當減速器發生故障時，可以使減速器解除接合，從而能夠僅利用手動操作力來使車輛轉向。
現在將參照附圖來說明本發明之實施例。
圖1是示出根據本發明之一個實施例的轉向裝置1之示意性框圖。
所示之轉向裝置1包含操作部10、轉向機構20、控制部21及電動齒輪箱30。
操作部10被構造為包含方向盤11及轉向軸12。駕駛員把持方向盤11。為了使車輛(未示出)轉向，駕駛員轉動方向盤11。轉向軸12機械地連接至方向盤11及轉向機構20。通過駕駛員所進行的轉動操作施加至方向盤11的轉向力通過轉向軸12傳遞至轉向機構20。齒輪箱(例如，稍後說明的齒輪箱2)及聯接桿(例如，稍後說明的聯接桿8)可以設置在轉向軸12與轉向機構20之間。
轉向機構20被構造為將施加至方向盤11的轉向力傳遞至車輛的輪胎(未示出)以使車輛的輪胎轉向。根據駕駛員的轉向力的大小來調節用於使輪胎轉向的力。對於方向盤11、轉向軸12、轉向機構20及輪胎，可以想到各種設計形式的機械聯接結構，並且這些設計形式可以被適當地應用。轉向機構20可包含橫拉桿(例如，稍後說明的橫拉桿9)。
控制部21被構造為包含扭矩感測器22及控制裝置23。扭矩感測器22檢測在轉向軸12中產生的扭矩。可以想到各種形式的扭矩感測器22，而不限於其特定類型。
為了檢測轉向軸12中產生的扭矩，扭矩感測器22可以直接連接至轉向軸12，但不是必須直接連接至轉向軸12。可以想到扭矩感測器22及轉向軸12之間的各種形式的機械或電連接結構，而不限於特定的連接結構。
控制裝置23根據扭矩信號來控制電動齒輪箱30。根據由扭矩信號表示的扭矩的大小，控制裝置23控制電動齒輪箱30以輸出轉向輔助力。轉向輔助力最終傳遞至轉向機構20。因此，駕駛員可以用小的力來使車輛轉向。控制裝置23能夠處理扭矩信號並產生用於驅動電動齒輪箱30的驅動信號。可以想到控制裝置23的各種形式的操作，而不限於特定形式。
電動齒輪箱30被構造為包含馬達31及減速器32。上述驅動信號自控制裝置23輸出至馬達31。馬達31根據驅動信號轉動，並輸出由驅動信號指定的轉向輔助力。自馬達31輸出的轉向輔助力根據施加至轉向軸12的轉向力而變化。
來自馬達31的轉向輔助力被輸入至減速器32。減速器32增大來自馬達31的轉向輔助力，並將增大了的轉向輔助力傳遞至轉向機構20。因此，駕駛員可以通過轉向輔助力的輔助用小的力來使車輛之輪胎轉向。
在所示之轉向裝置1中，對於操作部10、轉向機構20、控制部21及電動齒輪箱30可以想到各種結構，而不限於特定構造。
接著，圖2示出根據本發明之一個實施例的轉向裝置1之示意圖。
根據本發明之一個實施例所示之轉向裝置1包含方向盤11、轉向軸12、齒輪箱2、電動齒輪箱30、聯接桿8及橫拉桿9。橫拉桿9是轉向機構20之示例。在圖2中，省略了控制部21。
駕駛員操作方向盤11以施加轉向力，然後經由轉向軸12將轉向力傳遞至齒輪箱2。齒輪箱2由已知類型的齒輪箱形成，並且典型地包含諸如齒輪齒條、滾珠絲杠及蝸輪等的各種類型的構成構件。根據本發明之一個實施例的齒輪箱2設置有齒輪箱臂7並且經由齒輪箱臂7連接至聯接桿8。這種連接可以通過包含螺釘緊固的任何方法建立，而不限於特定方法。
自齒輪箱2輸出的扭矩經由聯接桿8傳遞至橫拉桿9並用於使車輛之輪胎18轉向。
另一方面，電動齒輪箱30包含馬達31、減速器(偏心擺動減速器) 32及減速器臂(轉向搖臂(pitman arm)) 6。自馬達31輸出的轉向輔助力通過減速器32而增大，並且增大了的轉向輔助力傳遞至減速器臂6。減速器臂6將電動齒輪箱30連接至聯接桿8。這種連接可以通過包含螺釘緊固的任何方法建立，而不限於特定方法。轉向輔助力經由聯接桿8自減速器臂6傳遞至橫拉桿9。因此，駕駛員可以通過轉向輔助力的輔助用小的力來使車輛之輪胎轉向。
藉由使減速器32自減速器臂6解除接合或通過使橫拉桿9自減速器臂6解除接合，可以使減速器32與橫拉桿9斷開連接。因此，便於減速器之解除接合，使得例如當減速器發生故障時，可以使減速器解除接合，從而能夠僅利用手動操作力來使車輛轉向。
如上所述，在所示之示例中，齒輪箱臂7及減速器臂6兩者都經由共用的聯接桿8連接至橫拉桿9。通過以這種方式共用聯接桿，可以減少轉向裝置1之組成部件之數量。
接著，圖3示出根據本發明之一個實施例的另一轉向裝置1之示意圖。
與圖2所示之情況相同，根據本發明之一個實施例所示之轉向裝置1包含方向盤11、轉向軸12、齒輪箱2、電動齒輪箱30、聯接桿8及橫拉桿9。
駕駛員操作方向盤11以施加轉向力，然後經由轉向軸12將轉向力傳遞至齒輪箱2。
自齒輪箱2輸出的扭矩經由作為齒輪箱聯接桿之聯接桿8傳遞至橫拉桿9並且用於使車輛之輪胎18轉向。
另一方面，電動齒輪箱30包含馬達31、減速器(偏心擺動減速器) 32及減速器臂(轉向搖臂) 6。自馬達31輸出的轉向輔助力通過減速器32而增大，並且增大了的轉向輔助力傳遞至減速器臂6。減速器臂6連接至與聯接桿8不同的減速器聯接桿13。這種連接可以通過包含螺釘緊固的任何方法建立，而不限於特定方法。轉向輔助力自減速器臂6經由聯接桿13傳遞至橫拉桿9。因此，駕駛員可以通過轉向輔助力的輔助以小的力使車輛之輪胎轉向。
在根據本發明之一個實施例所示之轉向裝置1中，齒輪箱臂7經由齒輪箱聯接桿8連接至橫拉桿9，並且減速器臂6經由減速器聯接桿13連接至橫拉桿9。
通過使減速器32自減速器臂6解除接合或通過使橫拉桿9自減速器臂6解除接合，可以使減速器32自橫拉桿9斷開連接。因此，便於減速器之解除接合，使得例如當減速器發生故障時，可以使減速器解除接合，從而能夠僅利用手動操作力來使車輛轉向。
如上所述，在圖示之示例中，齒輪箱臂7及減速器臂6分別經由不同的聯接桿8及13連接至橫拉桿9。因此，可以將包含減速器32之電動齒輪箱30配置在任何位置處，從而改善設計車輛的自由度。
接著，圖4是電動齒輪箱30之示意性截面圖。
電動齒輪箱30包含馬達31、減速器(偏心擺動減速器) 32及減速器臂6。如上所述，減速器臂6通過包含螺釘緊固的已知方法安裝至減速器32。此外，電動齒輪箱30包含安裝筒40，並且安裝筒40用於將馬達31安裝至減速器32。
馬達31包含殼體210及馬達軸220。在殼體210中，配置有傳統馬達中使用的各種組成部件(例如，線圈及定子芯)。本實施例之原理不限於殼體210中之特定結構。
馬達軸220朝向減速器32延伸。齒部221形成於馬達軸220之端部。齒部221與減速器32嚙合。結果，由馬達31產生的扭矩傳遞至減速器32。
如圖4所示，減速器32包含外筒50、托架600、齒輪部700、三個驅動機構800 (圖4示出三個驅動機構800中之一個)以及兩個主軸承900 (未示出)。
如圖5所示，外筒50包含具有大致圓筒形狀的殼體510及多個內齒銷520。殼體510限定了配置托架600、齒輪部700及驅動機構800之圓筒形內部空間。多個內齒銷520沿著殼體510的內周面圓形地配置，形成內齒環。在本實施例中，內齒銷520是內齒之示例。
圖5示出托架600及馬達軸220之轉動中心軸線RCX。各個內齒銷520均由沿著轉動中心軸線RCX之延伸方向延伸的圓柱狀構件形成。各個內齒銷520均裝配在形成於殼體510之內壁中之凹槽中。因此，各個內齒銷520均被殼體510適當地保持。
如圖5所示，多個內齒銷520以大致等間隔圍繞轉動中心軸線RCX配置。各個內齒銷520均具有自殼體510之內壁朝向轉動中心軸線RCX突出的半圓面。因此，多個內齒銷520用作與齒輪部700嚙合的內齒。
如圖4所示，托架600包含基部610及端板部620。基部610配置在端板部620與減速器臂6之間。端板部620配置在基部610與馬達31之間。托架600整體具有圓筒形狀。托架600在外筒50內繞轉動中心軸線RCX轉動。
基部610包含具有環形狀的基板部611。端板部620包含具有環形狀的基板部621及均自基板部621朝向基部610延伸的三個軸部622。基部610連接至三個軸部622各自的基端面。基部610可以通過密配合螺栓(reamer bolt)、定位銷或其他技術連接至三個軸部622之各個基端面。
齒輪部700配置在基部610之基板部611及端板部620之基板部621之間。三個軸部622延伸貫穿齒輪部700並連接至端板部620。
齒輪部700包含第一餘擺線齒輪(trochoid gear) 710及第二餘擺線齒輪720。第一餘擺線齒輪710配置在基板部611及第二餘擺線齒輪720之間。第二餘擺線齒輪720配置在端板部620與第一餘擺線齒輪710之間。如圖5所示，第一餘擺線齒輪710之多個外齒中之一部分與由多個內齒銷520形成的內齒環嚙合。
馬達軸220之轉動通過驅動機構800傳遞至第一餘擺線齒輪710及第二餘擺線齒輪720。結果，第一餘擺線齒輪710及第二餘擺線齒輪720以水平擺動的方式轉動。
圖4示出第一餘擺線齒輪710之中心軸線CX1及第二餘擺線齒輪720之中心軸線CX2。中心軸線CX1及線CX2大致與托架600之轉動中心軸線RCX平行地延伸。圖5示出第一餘擺線齒輪710之中心軸線CX1。在上述擺動轉動期間，中心軸線CX1及CX2圍繞托架600之轉動中心軸線RCX旋轉。因此，第一餘擺線齒輪710及第二餘擺線齒輪720在與內齒銷520嚙合的狀態下在殼體510內旋轉。同時，第一餘擺線齒輪710及第二餘擺線齒輪720與托架600的三個軸部622接觸，並使托架600繞其轉動中心軸線RCX轉動。
第二餘擺線齒輪720之中心軸線CX2可以與第一餘擺線齒輪710之中心軸線CX1異相地圍繞齒輪架600之轉動中心軸線RCX旋轉。
基部610在其端部處安裝至減速器臂6。這種安裝可以通過如圖4所示那樣緊固螺釘6a或通過任何其他方法來完成。由此，自馬達31輸出之轉向輔助力通過減速器32傳遞至減速器臂6。
如圖4所示，三個驅動機構800均包含輸入齒輪810、曲軸820、兩個軸頸軸承830及兩個曲軸軸承840。輸入齒輪810與馬達軸220的齒部221嚙合並且自馬達31接收扭矩。與第一餘擺線齒輪710以及第二餘擺線齒輪720不同，輸入齒輪810是正齒輪(spur gear)。視情況，輸入齒輪810可以是其他類型的齒輪部件。本實施例之原理不限於用作輸入齒輪810的特定類型的齒輪部件。
由輸入齒輪810及馬達軸220之齒部221確定的減速比可以小於由上述內齒環及齒輪部700確定的減速比。在本發明之一個實施例中，第一減速比被說明為由輸入齒輪810及馬達軸220之齒部221確定的減速比。此外，第二減速比被說明為由內齒環及齒輪部700確定的減速比。
當輸入齒輪810轉動時，曲軸820轉動。結果，第一偏心部823及第二偏心部824偏心地轉動。同時，經由曲軸軸承840中之一個連接至第一偏心部823之第一餘擺線齒輪710可以在與多個內齒銷520嚙合的同時在外筒50內旋轉。同樣地，經由另一曲軸軸承840連接至第二偏心部824之第二餘擺線齒輪720可以在與多個內齒銷520嚙合的同時在外筒50內旋轉。結果，第一餘擺線齒輪710及第二餘擺線齒輪720能夠以在外筒50內水平擺動的方式轉動。在本實施例中，曲柄機構被說明為包含曲軸820及兩個曲軸軸承840。
圖4所示之曲軸820包含第一軸頸821、第二軸頸822、第一偏心部823及第二偏心部824。第一軸頸821被托架600之基板部611圍繞。第二軸頸822被托架600之端板部620之基板部621圍繞。兩個軸頸軸承830中之一個配置在第一軸頸821與基板部611之間。兩個軸頸軸承830中之另一個配置在第二軸頸822與端板部620之間。另外，上述輸入齒輪810安裝於第二軸頸822。
上面已經說明了本發明之實施例之示例。上述各種實施例不限於上述構造，並且可以適用於各種類型的轉向裝置。針對上述各種實施例中之任何一個所說明的各種特徵中之一些特徵可以適用於針對另一實施例所說明之轉向裝置。
1‧‧‧轉向裝置
2‧‧‧齒輪箱
6‧‧‧減速器臂
6a‧‧‧螺釘
7‧‧‧齒輪箱臂
8‧‧‧聯接桿
9‧‧‧橫拉桿
10‧‧‧操作部
11‧‧‧方向盤
12‧‧‧轉向軸
13‧‧‧減速器聯接桿
18‧‧‧車輛的輪胎
20‧‧‧轉向機構
21‧‧‧控制部
22‧‧‧扭矩感測器
23‧‧‧控制裝置
30‧‧‧電動齒輪箱
31‧‧‧馬達
32‧‧‧減速器
40‧‧‧安裝筒
50‧‧‧外筒
210‧‧‧齒部
220‧‧‧馬達軸
221‧‧‧齒部
520‧‧‧內齒銷
600‧‧‧托架
610‧‧‧基部
611‧‧‧基板部
620‧‧‧端板部
621‧‧‧基板部
622‧‧‧軸部
700‧‧‧齒輪部
710‧‧‧第一餘擺線齒輪
720‧‧‧第二餘擺線齒輪
800‧‧‧驅動機構
810‧‧‧輸入齒輪
820‧‧‧曲軸
821‧‧‧第一軸頸
822‧‧‧第二軸頸
823‧‧‧第一偏心部
824‧‧‧第二偏心部
830‧‧‧軸頸軸承
840‧‧‧曲軸軸承
圖1是示出本發明之一個實施例的轉向裝置之示意性框圖。
圖2是根據本發明之一個實施例的轉向裝置之示意圖。
圖3是根據本發明之一個實施例的另一轉向裝置之示意圖。
圖4是根據本發明之一個實施例的電動齒輪箱之示意圖。
圖5是圖4所示之電動齒輪箱之減速器之示意性截面圖。

Claims (6)

  1. 一種轉向裝置(1)，其包含： 轉向機構(20)，其用於在來自方向盤(11)之轉向力之作用下使車輛之輪胎(18)轉向；以及 減速器(32)，其連接至用於輸出與該轉向力相對應的轉向輔助力的馬達(31)，該減速器(32)被構造為增大該轉向輔助力並將增大了的該轉向輔助力傳遞至該轉向機構(20)， 其中，該減速器(32)經由減速器臂(6)連接至該轉向機構(20)。
  2. 如請求項1之轉向裝置(1)，其中，藉由使該減速器(32)自該減速器臂(6)解除接合或藉由使該轉向機構(20)自該減速器臂(6)解除接合而使該減速器(32)自該轉向機構(20)斷開連接。
  3. 如請求項2之轉向裝置(1)，其中，在自該減速器(32)斷開連接之情況下，該轉向機構(20)僅利用該方向盤(11)之該轉向力來使該輪胎(18)轉向。
  4. 如請求項1至3中任一項之轉向裝置(1)，其中，該轉向裝置(1)還包含： 齒輪箱(2)，其具有齒輪箱臂(7)，該齒輪箱(2)設置在該方向盤(11)與該轉向機構(20)之間， 其中，該齒輪箱臂(7)及該減速器臂(6)兩者經由聯接桿(8)連接至該轉向機構(20)。
  5. 如請求項1至3中任一項之轉向裝置(1)，其中，該轉向裝置(1)還包含： 齒輪箱(2)，其具有齒輪箱臂(7)，該齒輪箱(2)設置在該方向盤(11)與該轉向機構(20)之間， 其中，該齒輪箱臂(7)經由齒輪箱聯接桿(8)連接至該轉向機構(20)，而該減速器臂(6)經由減速器聯接桿(13)連接至該轉向機構(20)。
  6. 如請求項1至3中任一項之轉向裝置(1)，其中， 該轉向機構(20)包含橫拉桿(9)，並且 該減速器臂(6)連接至該橫拉桿(9)。
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