動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、助力轉(zhuǎn)向變速器以及助力轉(zhuǎn)向裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其包括：轉(zhuǎn)向盤(pán)軸，具有同軸設(shè)置在其上的第一蝸桿和蝸輪；助力軸，具有同軸設(shè)置在其上并與蝸輪嚙合的第二蝸桿；以及扇形齒輪軸，具有與第一蝸桿嚙合的齒輪段。還提供了一種助力轉(zhuǎn)向變速器，其包括：殼體，至少部分地包圍轉(zhuǎn)向盤(pán)軸和助力軸，轉(zhuǎn)向盤(pán)軸具有與設(shè)置在扇形齒輪軸上的齒輪段相連接的第一蝸桿，助力軸具有與設(shè)置在轉(zhuǎn)向盤(pán)軸上的蝸輪相連接的第二蝸桿，其中，施加于助力軸的動(dòng)力分別借助于第二蝸桿與蝸輪的連接和第一蝸桿與齒輪段的連接通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)軸傳送至扇形齒輪軸。還提供了一種助力轉(zhuǎn)向裝置。本實(shí)用新型的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、助力轉(zhuǎn)向變速器以及助力轉(zhuǎn)向裝置的活動(dòng)部件少，占用的車(chē)內(nèi)封裝空間小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、助力轉(zhuǎn)向變速器以及助力轉(zhuǎn)向裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向變速器，更具體地，涉及具有從助力軸至轉(zhuǎn)向盤(pán)軸的蝸桿-蝸輪連接以及從轉(zhuǎn)向盤(pán)軸至扇形齒輪軸的蝸桿-齒輪段連接的變速器。
【背景技術(shù)】
[0002]通常的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一直使用齒輪齒條式或循環(huán)球式變速器設(shè)計(jì)來(lái)將轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪齒條為線性致動(dòng)器，其包含一對(duì)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)的齒輪。圓形齒輪(小齒輪)定位在轉(zhuǎn)向盤(pán)輸入軸上，并與線性齒輪條(齒條)上的齒嚙合。施加于轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得小齒輪旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的小齒輪使得齒條沿車(chē)輛橫移。齒條通過(guò)轉(zhuǎn)向橫拉桿連接至車(chē)輪端組件的轉(zhuǎn)向節(jié)。轉(zhuǎn)向橫拉桿以偏離轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的方式連接至轉(zhuǎn)向節(jié)。轉(zhuǎn)向橫拉桿的橫向移動(dòng)使得轉(zhuǎn)向節(jié)繞著其轉(zhuǎn)向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪，從而將轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成車(chē)輪的轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)。
[0003]循環(huán)球式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)向盤(pán)軸上具有外螺紋，轉(zhuǎn)向盤(pán)軸設(shè)置在具有內(nèi)螺紋的框體內(nèi)。內(nèi)螺紋和外螺紋由多個(gè)循環(huán)球軸承分隔開(kāi)。該框體能夠線性滑動(dòng)但卻不能旋轉(zhuǎn)，因此當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，外螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)并且該框體如同螺母沿著螺栓移動(dòng)一樣進(jìn)行線性移動(dòng)。該框體具有切入其外側(cè)的一組輪齒，以與扇形齒輪軸上的部分齒輪相嚙合。該框體的線性運(yùn)動(dòng)引起扇形齒輪軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。扇形齒輪軸移動(dòng)與中間連桿連接的轉(zhuǎn)向搖臂。中間連桿同齒條一樣沿車(chē)輛橫移。轉(zhuǎn)向橫拉桿連接在中間連桿與轉(zhuǎn)向節(jié)之間以轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪。
[0004]動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置通過(guò)增大轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)向力來(lái)幫助駕駛員使車(chē)輛轉(zhuǎn)向。液壓或電動(dòng)致動(dòng)器向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)增加可控能量，從而減少了轉(zhuǎn)向通常所需的必要力。在車(chē)輛停止或緩慢移動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向助力裝置提供巨大的幫助。
[0005]齒輪齒條式和循環(huán)球式變速器設(shè)計(jì)具有很多相互作用的活動(dòng)部件。齒輪齒條式和循環(huán)球式變速器設(shè)計(jì)還要求在車(chē)內(nèi)具有很大的封裝空間。通過(guò)如下概述的本實(shí)用新型可解決這些缺點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供活動(dòng)部件少且占用封裝空間小的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0007]本實(shí)用新型的一個(gè)方面涉及一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其相較于齒輪齒條式或循環(huán)球式系統(tǒng)具有更少的活動(dòng)部件。該動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括具有第一蝸桿和蝸輪的方向盤(pán)軸，第一蝸桿和蝸輪均同軸設(shè)置在方向盤(pán)軸上并與其相連接。該系統(tǒng)包括具有第二蝸桿的助力軸，第二蝸桿同軸設(shè)置在助力軸上并與其相連接。助力軸上的蝸桿與方向盤(pán)軸上的蝸輪相嚙合。這樣使得額外的轉(zhuǎn)向動(dòng)力通過(guò)可附接至助力軸的致動(dòng)器供應(yīng)給該系統(tǒng)。該系統(tǒng)還包括具有齒輪段的扇形齒輪軸，齒輪段設(shè)置在扇形齒輪軸上并與其相連接。扇形齒輪軸上的齒輪段與轉(zhuǎn)向盤(pán)軸上的第一蝸桿相哨合。
[0008]助力軸上的第二蝸桿可為滾珠螺母蝸桿，且轉(zhuǎn)向盤(pán)軸上的蝸輪可為滾珠軌道蝸輪。滾珠螺母蝸桿可形成圍繞外表面的螺旋通道，并且多個(gè)滾珠填充在該通道中。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，螺旋通道具有近端和遠(yuǎn)端，且滾珠螺母蝸桿形成有穿過(guò)滾珠螺母蝸桿且連接近端和遠(yuǎn)端的內(nèi)部通道，內(nèi)部通道為上述多個(gè)滾珠穿過(guò)螺旋通道并從近端穿過(guò)內(nèi)部通道到達(dá)遠(yuǎn)端提供了循環(huán)路徑。內(nèi)部通道可穿過(guò)螺旋通道的兩端部，從而為滾珠環(huán)繞行進(jìn)提供循環(huán)路徑。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，螺旋通道為具有半圓形底部和從半圓形底部的每個(gè)邊緣伸出的哥特式拱形部的部分圓形，該哥特式拱形部部分地圍繞著部分設(shè)置在螺旋通道中的上述多個(gè)滾珠，從而將上述多個(gè)滾珠保持在螺旋通道內(nèi)。螺旋通道中的至少一個(gè)滾珠可與滾珠軌道蝸輪接觸。滾珠用作承載物，以在保持與每個(gè)部件直接接觸的同時(shí)降低兩個(gè)部件之間的摩擦力。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，滾珠軌道蝸輪沿著滾珠軌道蝸輪的外圓周形成有多個(gè)等間距的凹形滾珠容納壓痕，并且上述多個(gè)滾珠中的至少一個(gè)部分地設(shè)置在至少一個(gè)凹形滾珠容納壓痕中。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，該動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括附接至助力軸的致動(dòng)器。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，致動(dòng)器為助力軸提供最大輸出功率為1600W的動(dòng)力。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，扇形齒輪軸能夠響應(yīng)于致動(dòng)器為助力軸提供最大輸出功率為1600W的動(dòng)力而輸出至少800W的動(dòng)力。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，該動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括殼體。第一蝸桿齒輪段的嚙合、第二蝸桿與蝸輪的嚙合以及轉(zhuǎn)向盤(pán)軸、助力軸和扇形齒輪軸的相應(yīng)部分都可至少部分地設(shè)置在殼體內(nèi)。相較于齒條齒輪或循環(huán)球式設(shè)計(jì)，殼體及容納在其中的上述部件可提供具有較少運(yùn)轉(zhuǎn)部件并占用車(chē)內(nèi)較少空間的轉(zhuǎn)向變速器。
[0014]本實(shí)用新型的另一方面涉及助力轉(zhuǎn)向變速器。該變速器具有包圍轉(zhuǎn)向盤(pán)軸的一部分的殼體，轉(zhuǎn)向盤(pán)軸旋轉(zhuǎn)連接于轉(zhuǎn)向盤(pán)。轉(zhuǎn)向盤(pán)軸在該殼體內(nèi)連接至扇形齒輪軸，扇形齒輪軸的一部分從殼體伸出以連接至轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪的其它轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部件。轉(zhuǎn)向盤(pán)軸具有與設(shè)置在扇形齒輪軸上的齒輪段連接的第一蝸桿。轉(zhuǎn)向盤(pán)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使第一蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，如此會(huì)沿著蝸桿向上或向下進(jìn)給齒輪段的輪齒。齒輪段上的輪齒偏離扇形齒輪軸的旋轉(zhuǎn)軸線，且蝸桿中的輪齒的移動(dòng)會(huì)使扇形齒輪軸沿著其軸線樞轉(zhuǎn)。助力軸的一部分容納在殼體中并具有與同樣設(shè)置在轉(zhuǎn)向盤(pán)軸上的蝸輪相連接的第二蝸桿。來(lái)自助力軸的動(dòng)力分別借助于第二蝸桿與蝸輪的連接及第一蝸桿與齒輪段的連接通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)軸傳送至扇形齒輪軸。
[0015]第二蝸桿與蝸輪的連接可以是滾珠螺母蝸桿與滾珠軌道蝸輪的連接。滾珠螺母蝸桿與滾珠軌道蝸輪可共用在兩者之間提供接觸的多個(gè)滾珠。滾珠可以使兩部件之間具有更好接觸的同時(shí)降低兩部件之間的摩擦，從而提高了齒輪效率。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，扇形齒輪軸能夠響應(yīng)于助力軸接收1600W或更小的輸入功率而提供等于或大于800W的輸出功率。
[0017]本實(shí)用新型的再一方面涉及一種助力轉(zhuǎn)向裝置。該裝置包括具有蝸桿的助力軸，該蝸桿形成有螺旋通道，并且多個(gè)自由移動(dòng)的滾珠部分地設(shè)置在該螺旋通道中。該裝置還包括具有蝸輪的轉(zhuǎn)向盤(pán)軸，蝸輪沿著其外圍形成有多個(gè)滾珠容納壓痕。來(lái)自助力軸的動(dòng)力通過(guò)至少部分地同時(shí)設(shè)置在螺旋通道與其中一個(gè)滾珠容納壓痕中的至少一個(gè)滾珠從蝸桿傳送至蝸輪。該滾珠在蝸桿與蝸輪相對(duì)于彼此轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)提供了較小的摩擦接觸，同時(shí)還能夠在兩個(gè)部件之間提供良好的表面接觸。
[0018]蝸桿可形成有連接在螺旋通道的近端與遠(yuǎn)端之間并軸向穿過(guò)該蝸桿的內(nèi)部通道。該內(nèi)部通道為滾珠環(huán)繞螺旋通道并從近端穿過(guò)所述內(nèi)部通道至遠(yuǎn)端的行進(jìn)提供了路徑。該螺旋通道可為具有半圓形底部和從半圓形底板的每一側(cè)伸出的哥特式拱形部的部分圓形。該哥特式拱形部部分地圍繞螺旋通道中的滾珠，將這些滾珠保持在蝸桿內(nèi)。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，螺旋通道為具有半圓形底部和從半圓形底部的每一側(cè)延伸的哥特式拱形部的部分圓形，該哥特式拱形部部分地圍繞螺旋通道中的上述多個(gè)滾珠，從而將上述多個(gè)滾珠保持在蝸桿內(nèi)。
[0020]電機(jī)可連接至助力軸并能夠旋轉(zhuǎn)助力軸。來(lái)自電機(jī)的動(dòng)力可通過(guò)至少部分地同時(shí)設(shè)置在螺旋通道與其中一個(gè)滾珠容納壓痕之間的至少一個(gè)滾珠傳送至轉(zhuǎn)向盤(pán)軸。電機(jī)可具有1600W的最大助力。扇形齒輪軸可通過(guò)齒輪組組合連接至轉(zhuǎn)向盤(pán)軸的扇形齒輪軸,且助力軸響應(yīng)于駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)而為轉(zhuǎn)向盤(pán)軸提供助力以輔助轉(zhuǎn)動(dòng)扇形齒輪軸從而使車(chē)輛上的車(chē)輪轉(zhuǎn)向。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果在于，本實(shí)用新型的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、助力轉(zhuǎn)向變速器以及助力轉(zhuǎn)向裝置的活動(dòng)部件少，占用的車(chē)內(nèi)封裝空間小。
[0022]參照附圖更為詳細(xì)地解釋本實(shí)用新型的上述方面和其他方面。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖；
[0024]圖2為蝸輪蝸桿動(dòng)力轉(zhuǎn)向變速器的立體剖視圖；
[0025]圖3為具有齒輪段的扇形齒輪軸和具有蝸桿的助力軸分別與轉(zhuǎn)向盤(pán)軸上的蝸桿和蝸輪連接的俯視圖；
[0026]圖4為助力軸上的蝸桿連接于轉(zhuǎn)向盤(pán)軸上的蝸輪的局部側(cè)視圖；
[0027]圖5為助力軸上的滾珠螺母蝸桿連接于轉(zhuǎn)向盤(pán)軸上的滾珠軌道蝸輪的局部側(cè)視圖；
[0028]圖6為移除大部分滾珠的滾珠螺母蝸桿的局部側(cè)視圖；
[0029]圖7為滾珠螺母蝸桿的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]參照附圖公開(kāi)了所示實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解，所公開(kāi)的實(shí)施例僅為可以多種替代形式體現(xiàn)的實(shí)例。無(wú)需按比例繪制附圖，并且可放大或縮小一些部件來(lái)顯示特定部件的細(xì)節(jié)。所公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限制，而是教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員如何實(shí)踐所公開(kāi)概念的代表性基礎(chǔ)。
[0031]圖1示出了連接至平行四邊形轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)12的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)10，當(dāng)然，可使用其它轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)。車(chē)輪14安裝在連接至車(chē)輛(未示出)的可樞轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)16上。轉(zhuǎn)向節(jié)16可連接至車(chē)輛的懸架系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向橫拉桿18在偏離轉(zhuǎn)向節(jié)16的樞轉(zhuǎn)軸的位置處與相應(yīng)的轉(zhuǎn)向節(jié)16連接，這樣使得轉(zhuǎn)向橫拉桿18的線性運(yùn)動(dòng)使轉(zhuǎn)向節(jié)16繞著其樞轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向橫拉桿18可提供長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)部件從而調(diào)節(jié)車(chē)輛的前束。
[0032]中間連桿20沿車(chē)輛橫向延伸，并且使轉(zhuǎn)向橫拉桿18彼此相連。中間連桿20和轉(zhuǎn)向橫拉桿18在轉(zhuǎn)向節(jié)16和車(chē)輪14的轉(zhuǎn)動(dòng)之間形成機(jī)械連接?？辙D(zhuǎn)臂21將中間連桿20連接至車(chē)輛框架，從而，例如，為中間連桿20提供固定的邊界條件和樞軸。轉(zhuǎn)向搖臂22同樣連接至中間連桿20并將平行四邊形轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)12連接至轉(zhuǎn)向變速器24。
[0033]變速器24配置有殼體25。扇形齒輪軸26從殼體25延伸出并連接至轉(zhuǎn)向搖臂22。扇形齒輪軸26的旋轉(zhuǎn)使轉(zhuǎn)向搖臂22擺動(dòng)，使得中間連桿20大致沿車(chē)輛橫向移動(dòng)。當(dāng)中間連桿20移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向橫拉桿18移動(dòng)并樞轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)16，從而轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪14。
[0034]扇形齒輪軸26在變速器24內(nèi)連接至轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28，且轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28可操作地/機(jī)械地連接至轉(zhuǎn)向盤(pán)30。轉(zhuǎn)向盤(pán)30可為轉(zhuǎn)向柱32的一部分，且可配置有多根連桿34 (示出為恒速萬(wàn)向節(jié)34)，這樣使得轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28封裝和布路(route)在車(chē)輛內(nèi)。
[0035]轉(zhuǎn)向盤(pán)30機(jī)械連接至轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28，這樣使得當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)30繞著其軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28繞著其軸線旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28的旋轉(zhuǎn)進(jìn)而旋轉(zhuǎn)扇形齒輪軸26并樞轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向搖臂22，從而使車(chē)輪14轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)30旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳感器36 (如轉(zhuǎn)向角傳感器36)可檢測(cè)到該旋轉(zhuǎn)。控制器38可與傳感器36通信(如通信線40所示)，并與致動(dòng)器42通信(如通信線44所示)。致動(dòng)器42可經(jīng)由助力軸46連接至變速器24，并能夠提供額外的功率來(lái)輔助扇形齒輪軸26的旋轉(zhuǎn)?？刂破?8可考慮其它輸入，如車(chē)速，并且當(dāng)控制器38通過(guò)利用傳感器36來(lái)識(shí)別轉(zhuǎn)向輸入時(shí)，控制器38可使致動(dòng)器42致動(dòng)，從而在車(chē)輛轉(zhuǎn)向期間提供助力。
[0036]致動(dòng)器42連接至助力軸46并能夠旋轉(zhuǎn)助力軸46。致動(dòng)器42可為電動(dòng)機(jī)，當(dāng)然也可使用其它致動(dòng)器。設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)考慮提供盡可能小的變速器24來(lái)限制變速器24在車(chē)內(nèi)所需的封裝空間尺寸。同樣地，設(shè)計(jì)時(shí)也要考慮限制與系統(tǒng)10 —起使用的致動(dòng)器42的尺寸?？稍O(shè)定致動(dòng)器42的尺寸以向助力軸46提供1600W的最大輸出功率，當(dāng)然也可使用提供更大或更小功率的致動(dòng)器?？蓪⒆兯倨?4設(shè)計(jì)成響應(yīng)于1600W的最大輸入功率施加至助力軸46而為扇形齒輪軸26提供至少800W的功率。
[0037]圖2示出了剖開(kāi)殼體25的變速器24，其示出了一些內(nèi)部部件。示出的轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28的一部分、助力軸46的一部分和扇形齒輪軸26的一部分設(shè)置在殼體25內(nèi)并從殼體25延伸出。如圖所示的轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28、助力軸46和扇形齒輪軸26可連接至如圖1所示的外圍轉(zhuǎn)向系統(tǒng)元件部分。圖3示出了設(shè)置在圖2中的變速器24的殼體25內(nèi)的轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28、助力軸46和扇形齒輪軸26的俯視圖。
[0038]參照?qǐng)D2和圖3，轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28具有同軸設(shè)置其上的第一蝸桿50。第一蝸桿50可旋轉(zhuǎn)地固定至轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28，蝸桿50與轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28具有共同的旋轉(zhuǎn)軸線52。第一蝸桿50具有沿著轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28的外圍延伸的第一螺旋線54。
[0039]扇形齒輪軸26具有連接至其上部區(qū)域的齒輪段56。齒輪段56樞轉(zhuǎn)固定至扇形齒輪軸26，并且二者具有同一樞轉(zhuǎn)軸線58。齒輪段56具有第一組輪齒60，至少一個(gè)輪齒60與第一蝸桿50的第一螺旋線54中的溝槽相嚙合。齒輪段56連接至第一蝸桿50，這樣使得當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28旋轉(zhuǎn)時(shí),第一蝸桿50旋轉(zhuǎn)，同時(shí)齒輪段56的第一組輪齒60沿著第一螺旋線54移動(dòng)，這就使得齒輪段56和扇形齒輪軸26繞著樞轉(zhuǎn)軸線58轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0040]轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28還具有同軸設(shè)置其上的蝸輪62。蝸輪62旋轉(zhuǎn)固定至轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28，蝸輪62與第一蝸桿50具有共同的旋轉(zhuǎn)軸線52。蝸輪62具有第二組輪齒64。助力軸46具有同軸設(shè)置其上的第二蝸桿66。第二蝸桿66旋轉(zhuǎn)固定至助力軸46，第二蝸桿66與助力軸46具有同一旋轉(zhuǎn)軸線68。第二蝸桿66具有圍繞助力軸46的外圍的第二螺旋線70。[0041]圖4示出了助力軸46的第二蝸桿66的局部側(cè)視圖，其中，第二蝸桿66具有第二螺旋線70，其與轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28上的蝸輪62的第二組輪齒64的至少一個(gè)輪齒64相嚙合。施加于助力軸46的動(dòng)力使助力軸46旋轉(zhuǎn)，從而使第二蝸桿66旋轉(zhuǎn)。第二螺旋線70使蝸輪62上的第二組輪齒64進(jìn)給，這樣使蝸輪62旋轉(zhuǎn)。蝸輪62的旋轉(zhuǎn)進(jìn)而使轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28旋轉(zhuǎn)，然后使如上所述的扇形齒輪軸26也旋轉(zhuǎn)。
[0042]參照?qǐng)D2至圖4，施加于助力軸46的功率可通過(guò)變速器24傳送至扇形齒輪軸26。變速器24能夠響應(yīng)于1600W的最大功率施加至助力軸46而在扇形齒輪軸26上提供至少800W的功率。還可在助力軸46與致動(dòng)器42之間設(shè)置離合器(未示出)，這樣使得當(dāng)并未施加助力時(shí)，助力軸46可自由旋轉(zhuǎn)。
[0043]變速器24提供了第一蝸桿50和齒輪段56的嚙合、第二蝸桿66和蝸輪62的嚙合及轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28、助力軸46與扇形齒輪軸的相應(yīng)部分。相較于齒輪齒條式和循環(huán)球式變速器設(shè)計(jì)，變速器24提供的設(shè)計(jì)具有較少的相互作用的活動(dòng)部件。而且，相較于齒輪齒條式和循環(huán)球式變速器設(shè)計(jì)，變速器24需要的車(chē)內(nèi)封裝空間更小。
[0044]在替代實(shí)施例中，助力軸46上的第二蝸桿66和轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28上的蝸輪62可由滾珠螺母蝸桿74和滾珠軌道蝸輪76所代替。滾珠螺母蝸桿74和滾珠軌道蝸輪76可進(jìn)一步提高系統(tǒng)的效率，從而允許變速器24和/或致動(dòng)器42更小。
[0045]參照?qǐng)D5，示出的滾珠螺母蝸桿74具有部分設(shè)置在螺旋通道80內(nèi)部并環(huán)繞螺旋通道80的多個(gè)滾珠78。滾珠螺母蝸桿74的滾珠與沿著滾珠軌道蝸輪76的外圓周表面84形成的多個(gè)等間距凹形滾珠容納壓痕82相嚙合。至少一個(gè)滾珠86同時(shí)設(shè)置在螺旋通道80與其中一個(gè)滾珠容納壓痕82中。當(dāng)旋轉(zhuǎn)助力軸46時(shí)，該至少一個(gè)同設(shè)置滾珠86沿助力軸46的軸線68的方向隨著螺旋通道80移動(dòng)。當(dāng)同設(shè)置滾珠86隨著螺旋通道80旋轉(zhuǎn)時(shí)，具有同設(shè)置滾珠86的壓痕82也旋轉(zhuǎn)。壓痕82的旋轉(zhuǎn)使得滾珠軌道蝸輪和轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28旋轉(zhuǎn)。滾珠軌道蝸輪76的旋轉(zhuǎn)使得相鄰壓痕82與多個(gè)滾珠78中的另一滾珠對(duì)齊，然后重復(fù)進(jìn)行上述過(guò)程。
[0046]滾珠螺母蝸桿74和滾珠軌道蝸輪共用提供兩個(gè)部件之間的接觸的多個(gè)滾珠78。滾珠78提供了蝸桿74與蝸輪76之間的承載物，這樣減少了摩擦并增加了傳遞動(dòng)力的表面積。滾珠78使?jié)L珠螺母蝸桿74與滾珠軌道蝸輪76彼此間隔開(kāi)，這樣使得兩者互不接觸。同設(shè)置滾珠86會(huì)在滾珠螺母蝸桿74和滾珠軌道蝸輪76的兩個(gè)接觸面之間滾動(dòng)。同設(shè)置滾珠86的滾動(dòng)提供了同設(shè)置滾珠86與每個(gè)表面之間的大致的靜摩擦接觸，這與輪胎在地面上的滾動(dòng)非常類(lèi)似，從而在蝸桿與蝸輪之間產(chǎn)生極少動(dòng)摩擦或零動(dòng)摩擦。
[0047]參照?qǐng)D6與圖7，所示滾珠螺母蝸桿74移除了大部分滾珠78。滾珠螺母蝸桿74具有外表面88，且螺旋通道80可形成在滾珠螺母蝸桿74的外表面88內(nèi)。螺旋通道80具有近端90和遠(yuǎn)端92。螺旋通道80為部分圓形并環(huán)繞多個(gè)滾珠78的一部分，這樣將滾珠78保持在滾珠螺母蝸桿74上。螺旋通道80的截面的深度可大于滾珠78的半徑但小于滾珠78的直徑，從而使得滾珠78突出于滾珠螺母蝸桿74的表面88且同設(shè)置在滾珠軌道蝸輪76上的滾珠容納凹痕82內(nèi)(參見(jiàn)圖5)。該部分圓形形狀包含具有哥特式拱形部96的半圓形底部94，哥特式拱形部96從半圓形底部94的每個(gè)邊緣伸出。相對(duì)的哥特式拱形部96的橫截面間距可小于滾珠78的直徑，使得滾珠78不會(huì)徑向離開(kāi)螺旋通道80。螺旋通道80的橫截面直徑可大于滾珠78的直徑，從而使得滾珠78能夠圍繞螺旋通道80在近端90與遠(yuǎn)端92之間來(lái)回滑動(dòng)和滾動(dòng)。
[0048]滾珠螺母蝸桿74還具有連接螺旋通道80的近端90與遠(yuǎn)端92的內(nèi)部通道98。內(nèi)部通道98軸向穿過(guò)滾珠螺母蝸桿74。內(nèi)部通道98為多個(gè)滾珠78穿過(guò)內(nèi)部通道98并圍繞螺旋通道80從近端90行進(jìn)至遠(yuǎn)端92 (反之亦然)提供了循環(huán)路徑。內(nèi)部通道98還可與滾珠裝載槽100連通。多個(gè)滾珠78可通過(guò)滾珠裝載槽100裝載到滾珠螺母蝸桿74內(nèi)，這樣多個(gè)滾珠78填充了內(nèi)部通道98和螺旋通道80。一旦滾珠螺母蝸桿74裝滿滾珠78，則可將帽狀件102設(shè)置在滾珠裝載槽100中，從而將多個(gè)滾珠78保持在滾珠螺母蝸桿74中。
[0049]滾珠螺母蝸桿74和滾珠軌道蝸輪76 (參見(jiàn)圖5)將來(lái)自致動(dòng)器42的助力從助力軸46傳送至轉(zhuǎn)向盤(pán)軸28，這樣增加了輸送至扇形齒輪軸26的功率。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輛上的轉(zhuǎn)向盤(pán)30時(shí)，致動(dòng)器42可接收來(lái)自控制器38的信號(hào)44以提供助力。滾珠螺母蝸桿74和滾珠軌道蝸輪76提供了高效的齒輪組，其允許使用較小的致動(dòng)器來(lái)提供等量的助力。傳動(dòng)裝置的上述組合通過(guò)使用具有1600W的最大助力的致動(dòng)器42可在扇形齒輪軸26上產(chǎn)生800W或更大的可用額外功率。
[0050]盡管上文描述了示例性實(shí)施例，但并不意味著這些實(shí)施例描述了所公開(kāi)裝置和方法的所有可能形式。并且，本說(shuō)明書(shū)里的詞語(yǔ)僅僅是描述性詞語(yǔ)而非限制性詞語(yǔ)，并且應(yīng)當(dāng)理解，在不背離所請(qǐng)求保護(hù)的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下可進(jìn)行多種變化。可將實(shí)施不同實(shí)施例的部件組合在一起，以形成所公開(kāi)概念的其他實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，包括: 轉(zhuǎn)向盤(pán)軸，具有同軸設(shè)置在其上的第一蝸桿和蝸輪； 助力軸，具有同軸設(shè)置在其上并與所述蝸輪嚙合的第二蝸桿；以及 扇形齒輪軸，具有與所述第一蝸桿哨合的齒輪段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述第二蝸桿為滾珠螺母蝸桿，且所述蝸輪為滾珠軌道蝸輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述滾珠螺母蝸桿形成圍繞外表面的螺旋通道，且所述滾珠螺母蝸桿還包括部分設(shè)置在所述螺旋通道中的多個(gè)滾珠。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋通道具有近端和遠(yuǎn)端，且所述滾珠螺母蝸桿形成穿過(guò)所述滾珠螺母蝸桿且連接所述近端和所述遠(yuǎn)端的內(nèi)部通道，所述內(nèi)部通道為所述多個(gè)滾珠穿過(guò)所述螺旋通道并從所述近端穿過(guò)所述內(nèi)部通道到達(dá)所述遠(yuǎn)端提供了循環(huán)路徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋通道為具有半圓形底部和從所述半圓形底部的每個(gè)邊緣伸出的哥特式拱形部的部分圓形，所述哥特式拱形部部分地圍繞著部分設(shè)置在所述螺旋通道中的所述多個(gè)滾珠，從而將所述多個(gè)滾珠保持在所述螺旋通道內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，部分地設(shè)置在所述螺旋通道中的所述多個(gè)滾珠中的至少一個(gè)與所述滾珠軌道蝸輪接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述滾珠軌道蝸輪沿著所述滾珠軌道蝸輪的外圓周形成多個(gè)等間距的凹形滾珠容納壓痕，并且所述多個(gè)滾珠中的至少一個(gè)部分地設(shè)置在至少一個(gè)所述凹形滾珠容納壓痕中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，還包括殼體，其中，所述第一蝸桿與所述齒輪段的嚙合、所述第二蝸桿與所述蝸輪的嚙合及所述轉(zhuǎn)向盤(pán)軸、所述助力軸和所述扇形齒輪軸的相應(yīng)部分至少部分地設(shè)置在所述殼體中。
9.一種助力轉(zhuǎn)向變速器，其特征在于，包括: 殼體，至少部分地包圍轉(zhuǎn)向盤(pán)軸和助力軸，所述轉(zhuǎn)向盤(pán)軸具有與設(shè)置在扇形齒輪軸上的齒輪段相連接的第一蝸桿，所述助力軸具有與設(shè)置在所述轉(zhuǎn)向盤(pán)軸上的蝸輪相連接的第二蝸桿，其中，施加于所述助力軸的動(dòng)力分別借助于所述第二蝸桿與所述蝸輪的連接和所述第一蝸桿與所述齒輪段的連接通過(guò)所述轉(zhuǎn)向盤(pán)軸傳送至所述扇形齒輪軸。
10.一種助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，包括: 具有蝸桿的助力軸，所述蝸桿形成有螺旋通道，并且多個(gè)滾珠部分地設(shè)置在所述螺旋通道中；以及 具有蝸輪的轉(zhuǎn)向盤(pán)軸，所述蝸輪形成有多個(gè)滾珠容納壓痕，其中，所述多個(gè)滾珠中的至少一個(gè)至少部分地同時(shí)設(shè)置在所述螺旋通道中和其中一個(gè)所述滾珠容納壓痕中，從而使得助力從所述助力軸傳輸給所述轉(zhuǎn)向盤(pán)軸。
【文檔編號(hào)】B62D3/10GK203819322SQ201420161937
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月17日
【發(fā)明者】約瑟夫·沃什洛克, 杰克遜·E.·小巴里 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司