转向柱辅助系统的制作方法
【专利摘要】一种动力辅助转向系统包括沿控制轴轴线设置的控制轴。辅助驱动轴限定驱动轴轴线且设置在基本上横向于控制轴轴线的平面中。所述辅助驱动轴通过第一轴承组件和第二轴承组件相对于车辆结构支撑。蜗杆围绕辅助驱动轴设置。蜗轮联接到控制轴，蜗轮和控制轴配置成围绕控制轴轴线旋转。蜗轮配置成与蜗杆接合，从而蜗杆和辅助驱动轴围绕驱动轴轴线的旋转引起蜗轮和控制轴围绕控制轴轴线旋转。第一轴承组件配置为偏心轴承组件。
【专利说明】转向柱辅助系统
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及用于转向柱的驱动机构，且更具体地涉及用于调节动力辅助转向系统的蜗杆驱动齿轮相对于由蜗杆驱动齿轮驱动的蜗轮的位置的系统和方法。
【背景技术】
[0002]在许多车辆中，转向系统包括转向轴(例如，由转向轴支撑且联接到中间转向轴的方向盘)，转向轴的旋转与一个或多个可转向车辆车轮连接。当转向轴旋转时，例如通过来自于车辆操作者或者自动转向控制器的输入，一个或多个可转向车辆车轮的取向变化，从而引起车辆的方向变化。例如，车辆通常包括联接到一对车辆前轮的齿条，齿条通过中间转向轴的动作被致使侧向移动，中间转向轴随着方向盘旋转被致使围绕其中心轴线旋转。
[0003]当今的转向系统通常包括动力辅助系统以辅助中间转向轴的旋转，从而辅助将车辆可转向车轮从一个取向移动到另一个。在这种系统中，扭矩辅助系统可包括将扭矩施加到转向辅助驱动轴的液压或电动驱动机构(例如，扭矩辅助马达或泵)，使得转向辅助驱动轴围绕其中心轴线旋转。蜗杆可设置在转向辅助驱动轴上，从而利于将转向辅助扭矩施加到联接到中间转向轴的蜗轮。扭矩的施加辅助改变车辆车轮的取向。在可包括动力辅助转向系统(例如，电动辅助动力转向系统)的这种车辆转向系统中，蜗杆和蜗轮之间的配合(即，啮合)可显著地影响转向系统的响应性和感觉以及系统中的余隙(即，滞后)量。因此，期望蜗杆和蜗轮组合具有紧密啮合(即，在两个部件的齿轮齿之间展现小间隙水平)。
[0004]在生产大量的部件时，关键尺寸的差异可能从一个部件到下一个发生。因而，在没有采取以匹配各个部件的附加措施的情况下，在具体蜗杆和与该蜗杆配对的随机选择蜗轮的齿轮齿之间的间隙存在不希望差异。为了解决这种生产差异，采用多种技术。一种示例性技术涉及首先评估各个蜗杆和蜗轮的尺寸(即，“定尺寸”)且然后匹配部件以产生具有期望配合特性(在蜗杆和蜗轮的齿之间的间隙水平)的组合。
[0005]根据该技术，蜗杆可机加工至准确的公差且然后分类为多个(例如，12个)尺寸类别中的一个。然后，来自于互补类别的齿轮可以匹配以产生展现期望特性的组合。同样，可以使用试差法，其中，齿轮组装，然后拆卸，更换，且再次组装，直到实现期望配合。不幸的是，这些技术可能是昂贵的、劳动密集的、耗时的和不可靠的。
[0006]因此，将期望具有改进系统和方法，用于组装蜗杆和蜗轮组合，以产生具有可便利地调节的配合的动力辅助转向系统。
【发明内容】
[0007]在示例性实施例中，一种动力辅助转向系统包括沿控制轴轴线设置的控制轴。辅助驱动轴限定驱动轴轴线且设置在基本上横向于控制轴轴线的平面中。所述辅助驱动轴通过第一轴承组件和第二轴承组件相对于车辆结构支撑。蜗杆围绕辅助驱动轴设置。蜗轮联接到控制轴，蜗轮和控制轴配置成围绕控制轴轴线旋转。蜗轮配置成与蜗杆接合，从而蜗杆和辅助驱动轴围绕驱动轴轴线的旋转引起蜗轮和控制轴围绕控制轴轴线旋转。第一轴承组件配置为偏心轴承组件。
[0008]从下面的说明结合附图将更加清楚这些和其他的优点和特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]被看做是本发明的主题在说明书结束时在权利要求书中被特别的表示出且明确地要求保护。本发明的前述和其他特点和优点从下面的详细描述结合附图显而易见，其中:
[0010]图1图示示例性动力辅助转向系统的一部分的透视图；
[0011]图2图示示例性动力辅助转向系统的一部分的剖视图；
[0012]图3图示示例性动力辅助转向系统的一部分的剖视图；
[0013]图4图示示例性动力辅助转向系统的一部分的剖视图；和
[0014]图5图示示例性动力辅助转向系统的一部分的剖视图。
【具体实施方式】
[0015]现在参考附图，本发明将参考具体实施例描述，而不是限制于此，图1图示了示例性转向轴组件100的一部分。如图1所示，示例性动力辅助转向系统100包括控制轴102，控制轴102沿控制轴轴线104设置且联接到车辆结构106，用于围绕控制轴轴线104旋转。辅助驱动轴108设置在基本上横向于控制轴轴线104的辅助驱动平面110中。蜗轮120联接到控制轴102 (例如，设置在其上)，蜗轮120和控制轴102配置成围绕控制轴轴线104旋转。应当理解的是，蜗轮120和控制轴102可以配置成响应于控制输入(例如，附连方向盘的操作者启动的旋转使得控制轴102旋转)或者通过自动转向控制机构(未示出)将扭矩施加到控制轴102上而旋转。
[0016]如图2所示，辅助驱动轴108通过第一轴承组件112和第二轴承组件114相对于车辆结构106支撑。辅助驱动轴108限定辅助驱动轴轴线116。蜗杆118围绕辅助驱动轴轴线116对称地设置在辅助驱动轴108上。在示例性实施例中，蜗杆118设置在第一轴承组件112和第二轴承组件114之间。
[0017]如图1所示，蜗杆118配置成与蜗轮120接合，从而辅助驱动轴108和因而蜗杆118围绕辅助驱动轴轴线116的旋转引起蜗轮120的旋转，因而引起控制轴102围绕控制轴轴线104的旋转。在示例性实施例中，控制轴102围绕控制轴轴线104的旋转引起至少一个可转向车辆车轮(未示出)的取向的对应变化。
[0018]如图3所示，第一轴承组件112配置为偏心轴承组件。换句话说，轴承组件112配置成使得轴承组件的旋转轴线(即，轴承组件112设置和旋转所围绕的控制轴轴线104)相对于轴承组件112的外表面122的位置取决于轴承组件的一个或多个部件的角取向。因此，第一轴承组件112配置成使得轴承组件112的旋转轴线116相对于轴承组件112的外表面122的位置可通过修改轴承组件112的一个或多个部件的取向而调节。在示例性实施例中，由于辅助驱动轴轴线116的为幌子与第一轴承组件112的旋转轴线116的位置重合且由于第一轴承组件112配置为偏心轴承组件，因而在该实施例中，蜗杆118的位置可以通过修改轴承组件112的一个或多个部件的取向而调节。
[0019]更具体地，在图3所示的示例性实施例中，第一轴承组件112配置成在辅助驱动轴108围绕辅助驱动轴轴线116旋转时保持辅助驱动轴轴线116的位置和取向。第一轴承组件112包括第一轴承内座圈124、第一轴承128、第一轴承外座圈130和第一轴承壳体134。第一轴承内座圈124围绕辅助驱动轴108设置，且限定径向外部内座圈表面126，其具有围绕辅助驱动轴轴线116对称地设置的基本圆形横截面。内座圈表面126适合于利于第一轴承128相对于第一轴承内座圈124径向向外移动，而不引起辅助驱动轴轴线116的位置的显著变化。应当理解的是，第一轴承128可以是本领域已知的任何类型轴承，例如球轴承或滚针轴承或者滚轮轴承或滑动轴承。第一轴承外座圈130设置在第一轴承128的径向外部，且限定径向内部外座圈表面132，其具有基本圆形横截面且也围绕辅助驱动轴轴线116对称地设置。
[0020]第一轴承外座圈130设置在第一轴承壳体134中限定的圆形轴承插孔140中，其配置成限定外部安装表面136，用于固定第一轴承壳体134和第一轴承组件112相对于车辆结构的位置。第一轴承壳体134配置成使得圆形轴承插孔140的中心144定位偏离第一轴承壳体134的偏心环148的圆形径向外部表面139的环中心137。偏心环148能围绕辅助驱动轴轴线116相对于第一轴承壳体134可固定的车辆结构旋转。因而，从辅助驱动轴轴线116到安装表面136的径向距离138随着围绕辅助驱动轴轴线116的位置(S卩，角取向)而变化。因此，辅助驱动轴轴线116相对于车辆结构的位置可通过围绕辅助驱动轴轴线116旋转第一轴承壳体134的偏心环148而调节。
[0021]在示例性实施例中，如图3所示，第一轴承壳体134提供调节从辅助驱动轴轴线116到安装表面136的径向距离138 (例如，通过修改偏心环148围绕辅助驱动轴轴线116的位置(即，角取向))的能力使得第一轴承组件112操作为偏心轴承组件。第一轴承壳体134利于辅助驱动轴轴线116的位置的该可调节性，第一轴承壳体134限定围绕中心144的圆形轴承插孔140，中心144偏离第一轴承壳体134的偏心环148的径向外部表面139的环中心137 ( S卩，从其隔开有限距离)。
[0022]操作中，当第一轴承壳体134的偏心环148围绕偏心环148的径向外部表面139的环中心137旋转时，圆形轴承插孔140的中心144围绕偏心环148的径向外部表面139的环中心137移动，其对应于第一轴承壳体134的中心。因此，辅助驱动轴轴线116相对于车辆结构的位置可以通过围绕辅助驱动轴轴线116旋转第一轴承壳体134的偏心环148而调节。由此，偏心轴承组件112提供用于辅助驱动轴轴线116和设置在其上的蜗杆118的调节范围146。
[0023]应当理解的是，仅仅提供单个偏心环148利于调节辅助驱动轴轴线116在第一方向的位置，例如竖直方向150，其中，辅助驱动轴轴线116的位置可以移动的程度取决于调节范围146 (即，第一轴承壳体134内在偏心性的程度)。然而，还应当注意的是，当第一轴承壳体134的偏心环148围绕辅助驱动轴轴线116旋转时，辅助驱动轴轴线116的位置不仅沿竖直方向150移动,而且在垂直于竖直方向150的方向移动。因此，当第一轴承壳体134围绕辅助驱动轴轴线116旋转时，除了辅助驱动轴轴线116在竖直方向150的位置变化之夕卜，辅助驱动轴轴线116还在垂直于竖直方向150的方向移动。
[0024]为了解决辅助驱动轴轴线116在这两个方向的移动的上述耦合，在图4所示的示例性实施例中，示例性第一轴承壳体134包括多个嵌套偏心环148 (例如，双偏心设置)。该配置利于累积由每个嵌套偏心环148作出的调节贡献。因而，在第一方向(例如，竖直方向150)的偏离可通过每个嵌套偏心环148在竖直方向150的贡献增强，而每个嵌套偏心环148在正交方向的贡献可配置成彼此相反且抵消。
[0025]更具体地，如图4所示，第一轴承壳体134包括嵌套壳体152和嵌套壳体154。嵌套壳体154限定围绕嵌套插孔中心158对称地设置的圆形嵌套插孔156。嵌套插孔中心158定位在距嵌套壳体154的中心162 (由其径向外部圆形表面限定)有限距离160处。嵌套壳体152设置在嵌套壳体154的嵌套插孔156内。当嵌套壳体154围绕嵌套壳体154的中心162旋转时，嵌套插孔中心158和设置在嵌套壳体154的嵌套插孔156中的嵌套壳体152围绕嵌套壳体154的中心162移动。
[0026]嵌套壳体152限定围绕嵌套插孔中心166对称地设置的圆形嵌套插孔164。嵌套插孔中心166定位在距嵌套壳体152的中心170 (由其径向外部圆形表面限定)有限距离170处。当嵌套壳体152在嵌套壳体154内旋转时，嵌套插孔中心166围绕嵌套壳体152的中心170移动。因此，配置有多个嵌套偏心环148的第一轴承壳体134可提供调节贡献在第一方向的抵消，同时增强在第二方向的调节贡献，例如通过将嵌套壳体以与嵌套壳体不同的方向旋转。
[0027]应当理解的是，第二轴承组件114也可以配置为偏心轴承组件。因此，本文所述的系统和方法利于调节辅助驱动轴轴线116和设置在其上的蜗杆118的位置。
[0028]如图5所示，在示例性实施例中，第一轴承组件112通过卡扣环174保持在转向辅助驱动壳体172内。六边形驱动保持器176利于偏心环148 (图1)的旋转和蜗杆118 (设置在辅助驱动轴108 (图1)上)相对于蜗轮120 (图1)的位置的调节。当使用六边形驱动保持器176以利于偏心环148 (图3)的旋转时，辅助驱动轴108 (图1)由转向辅助马达(未示出)驱动，直到满足与蜗杆合适定位有关的预定标准。示例性标准包括实现蜗杆118和蜗轮120之间的期望间隙，实现蜗轮120和蜗杆118之间的期望力水平，或实现由于蜗杆118和蜗轮120之间相互作用引起的期望效力水平(即，反抗扭矩)。一旦满足期望标准，夹具178被致动，以固定偏心环148 (图3)和辅助驱动轴轴线116 (图1)相对于控制轴轴线104的位置，因而固定蜗杆118相对于蜗轮120的位置。蜗杆118沿辅助驱动轴轴线116的轴向力由卡扣环174抵抗。
[0029]在示例性实施例中，可以实施各种机构以利于调节偏心环148。例如，螺栓180可以配置，以利于操控偏心环148。根据一个这样的实施例，偏心环148配置有围绕其周边设置的一系列齿，定位成与螺栓180的螺纹相互作用。当螺栓旋转时，螺栓的螺纹与偏心环148的齿相互作用，使得偏心环148旋转。在示例性实施例中，螺栓180与偏心环148的啮合配置成提供110:1的传动比，已经发现其提供精确地调节偏心环的相对平稳和可靠方法。
[0030]操作中，在调节模式，螺母用微小的扭矩接合到螺栓180，从而螺栓180保持自由旋转。一旦蜗杆118和轴承112安装到转向辅助驱动壳体172中，蜗杆118由马达(未示出)旋转，同时螺栓180也旋转，使得偏心环148旋转，这使得蜗杆118的位置被调节。一旦获得偏心环148和蜗杆118的期望位置，螺母就相对于螺栓180驱动到足以固定偏心环148的位置的扭矩。
[0031]因而，本发明提供改进系统和方法，用于组装蜗杆和蜗轮组合，以产生具有可便利地调节的配合的动力辅助转向系统。虽然本发明已结合仅仅有限数量的实施例被详细地描述，但是应该容易理解的是，本发明不受这种公开实施例的限制。相反，本发明可以被修改以包含任何数量的至今未描述但是与本发明的精神和范围相当的多个变形、修改、替换或等效的设置。此外，虽然本发明的各个实施例已被描述，但是要理解的是，本发明的各方面可包括已描述实施例中的仅仅一些。因此，本发明不被前述描述所局限。
【权利要求】
1.一种动力辅助转向系统,包括: 控制轴，所述控制轴沿控制轴轴线设置，且联接到车辆结构，以围绕控制轴轴线旋转；辅助驱动轴，所述辅助驱动轴设置在基本上横向于控制轴轴线的平面中，所述辅助驱动轴通过第一轴承组件和第二轴承组件相对于车辆结构支撑，且限定驱动轴轴线； 围绕辅助驱动轴设置的蜗杆；和 联接到控制轴的蜗轮，所述蜗轮和控制轴配置成围绕控制轴轴线旋转； 其中，所述蜗轮配置成与蜗杆接合，从而蜗杆和辅助驱动轴围绕驱动轴轴线的旋转引起蜗轮和控制轴围绕控制轴轴线旋转； 其中，第一轴承组件配置为偏心轴承组件。
2.根据权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中，所述蜗杆设置在第一轴承组件和第二轴承组件之间。
3.根据权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中，所述蜗轮设置在控制轴上。
4.根据权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中，所述蜗轮和控制轴配置成响应于控制输入而旋转。
5.根据权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中，所述蜗轮和控制轴配置成响应于驾驶员旋转方向盘而旋转。
6.根据权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中，所述控制轴轴线的位置取决于第一轴承组件的一个或多个部件的取向。
7.根据权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中，第二轴承组件配置为偏心轴承组`件。
8.根据权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中，所述辅助驱动轴设置在基本上横向于控制轴轴线的平面中。
9.根据权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中，所述控制轴围绕控制轴轴线旋转引起至少一个可转向车辆车轮的取向的对应变化。
10.根据权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中，所述第一轴承组件配置成使得控制轴轴线相对于第一轴承组件的外表面的位置取决于第一轴承组件的一个或多个部件的取向。
11.根据权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中，所述第一轴承组件配置成使得蜗杆的位置能通过修改第一轴承组件的一个或多个部件的取向而调节。
12.根据权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中，第一轴承组件包括第一轴承壳体，所述第一轴承壳体具有带有径向外部表面的偏心环，所述径向外部表面是圆形且限定环中心；其中，第一轴承壳体限定圆形轴承插孔，控制轴轴线设置在其环中心处；其中，第一轴承壳体限定外部安装表面，用于固定第一轴承壳体相对于车辆结构的位置；且其中，圆形轴承插孔的中心定位偏离环中心。
13.根据权利要求12所述的动力辅助转向系统，其中，偏心环能围绕由辅助驱动轴限定的辅助驱动轴轴线旋转。
14.根据权利要求1所述的动力辅助转向系统，其中，第一轴承壳体包括多个嵌套偏心环。
15.根据权利要求14所述的动力辅助转向系统，其中，所述多个嵌套偏心环配置和设置成使得由所述多个嵌套偏心环中的一个旋转引起的对辅助驱动轴轴线的调节通过由 所述多个嵌套偏心环中的另一个旋转引起的对辅助驱动轴轴线的调节至少部分地抵消。
【文档编号】B62D5/02GK103569189SQ201310373128
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月7日 优先权日:2012年8月7日
【发明者】W·D·辛巴尔, N·A·冯马特, J·E·拜尔莱因, J·M·安德烈斯, J·T·鲁特基维奇, D·J·迪芬, K·C·罗斯 申请人:操纵技术Ip控股公司