离合器、转向装置和拆卸离合器的方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请根据美国法典第35条119款主张基于2016年3月29日提交的2016-066909号日本专利申请的优先权。该申请的内容通过引用整体并入。

本发明涉及一种离合器，一种转向装置和一种拆卸离合器的方法。

背景技术：

日本专利申请特开2008-189077号公报公开了一种通常用于线控转向型(sbw)转向装置的离合器。离合器机械地建立和解除转向构件与车轮转向轴之间的动力传递路径。离合器包括行星齿轮机构。

日本专利申请特开2008-189077号公报公开的离合器包括太阳齿轮、内齿轮、行星齿轮和支架。行星齿轮与太阳齿轮和内齿轮啮合。支架可转动地支撑行星齿轮。输入轴与内齿轮耦合，输出轴与支架耦合。当太阳齿轮被锁定或未被锁定时，机械地建立输入轴与输出轴之间的动力传递路径。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，离合器配置为机械地建立和解除输入轴与输出轴之间的扭矩传递路径，通过输入轴输入扭矩，通过输出轴输出扭矩。离合器包括太阳齿轮、内齿轮、行星齿轮和支架。太阳齿轮配置为在固定状态和非固定状态之间切换。内齿轮以扭矩可传递的方式与输入轴耦合。行星齿轮配置为与太阳齿轮和内齿轮啮合。支架以扭矩可传递的方式与输出轴耦合且配置为可转动地支撑行星齿轮。支架包括要与配置为使支架脱离离合器的脱离构件耦合的耦合部。

根据本发明的另一个方面，一种转向装置包括离合器，所述离合器配置为机械地建立和解除输入轴与输出轴之间的扭矩传递路径，通过输入轴输入扭矩，通过输出轴输出扭矩。离合器包括太阳齿轮、内齿轮、行星齿轮和支架。太阳齿轮配置为在固定状态和非固定状态之间切换。内齿轮以扭矩可传递的方式与输入轴耦合。行星齿轮配置为与太阳齿轮和内齿轮啮合。支架以扭矩可传递的方式与输出轴耦合并且配置为可转动地支撑行星齿轮。支架包括要与配置为使支架脱离离合器的脱离构件耦合的耦合部。

根据本发明的再一个方面，一种拆卸离合器的方法，离合器配置为机械地建立和解除输入轴与输出轴之间的扭矩传递路径，通过输入轴输入扭矩，通过输出轴输出扭矩。离合器包括太阳齿轮、内齿轮、行星齿轮和支架。太阳齿轮配置为在固定状态和非固定状态之间切换。内齿轮以扭矩可传递的方式与输入轴耦合。行星齿轮配置为与太阳齿轮和内齿轮啮合。支架以扭矩可传递的方式与输出轴耦合并且配置为可转动地支撑行星齿轮。支架包括要与配置为使支架脱离离合器的脱离构件耦合的耦合部。该方法包括将脱离构件与耦合部耦合以使支架脱离离合器。

附图说明

结合附图、参考以下具体说明能更好地理解本发明，有助于更完整地了解本发明及其诸多优点，其中：

图1是示出根据实施例1的转向装置的基本部件的配制的简图；

图2是示出实施例1中离合器和围绕其的部件的内部配置的透视图；

图3是示出根据实施例1的离合器的内部配置的截面图；

图4是实施例1中支架和围绕其的部件的配置的透视图；

图5a和5b示出了实施例1中支架的配置，其中图5a是支架的俯视图，图5b是支架的侧视图；

图6是实施例2中耦合部和脱离构件的透视图；以及

图7是实施例3中耦合部和脱离构件的透视图。

具体实施方式

现将参照附图对实施例进行说明，其中在各附图中，类似的附图标号表示对应的或相同的元件。

实施例1

现将参考图1对根据一个实施例的转向装置进行说明。图1是示意性示出根据实施例1的转向装置1的基本部件的配制的简图。如图1所示，转向装置1包括转向单元10、车轮转向单元20、转向构件200和控制器300。转向装置1用于根据驾驶员通过转向构件200的转向操作使车轮400转向。

根据实施例1的转向装置1为线控转向型转向装置，其具有至少两个功能，即机械地建立和解除转向构件200与车轮转向单元20之间的扭矩传递路径的功能，和在解耦扭矩传递路径的状态下根据通过转向构件200的转向操作来电控制车轮400的转向角度的功能。

如图1所示，将具有车轮外形的转向轮作为转向构件200的示例。然而，该配置不具有限制性意义。也可使用具有其他外形和机构的装置，只要该装置能够接受驾驶员的转向操作。

转向单元10

转向单元10既具有接受驾驶员通过转向构件200的转向操作的功能，又具有机械地建立和解除转向构件200与车轮转向单元20之间的扭矩传递路径的功能。转向单元10还具有针对转向操作生成反作用力并将反作用力传递至转向构件200的功能。

如图1所示，转向单元10包括上转向轴101、中间转向轴102、下转向轴103、扭矩传感器12、动力发生器13、动力传递轴14和动力传递器15。

在该说明中，上转向轴101、中间转向轴102和下转向轴103有时也都成为“转向轴”。

同样，在该说明中，“上端”是指在根据驾驶员的转向操作的转向力传递路径的上游侧的端部(即，输入侧的端部)，而“下端”是指在转向力传递路径的下游侧的端部(即，输出侧的端部)。

在实施例1中，上转向轴101的上端以扭矩可传递的方式与转向构件200耦合。在该说明中，“以扭矩可传递的方式耦合”是指将第一构件与第二构件以第二构件依照第一构件的转动而转动的方式进行耦合。例如，其含义至少包括第一构件和第二构件互成一体的情形、第二构件直接或间接固定到第一构件上的情形、以及第一构件和第二构件通过部件(如接头)以第一构件和第二构件相互结合运行的方式彼此耦合的情形。

在实施例1中，上转向轴101的上端以转向构件200和上转向轴101一体转动的方式固定到转向构件200上。

上转向轴101和中间转向轴102以扭矩可传递的方式弹性地彼此耦合。扭矩传感器12检测上转向轴101和中间转向轴102之间形成的扭力。

具体地，尽管未示出，但是上转向轴101和中间转向轴102各自在内部具有空腔，扭杆设置在这些空腔内以弹性地耦合上转向轴101和中间转向轴102。当驾驶员通过转向构件200进行转向操作时，根据转向操作的扭矩t的大小在上转向轴101和中间转向轴102之间形成扭转角θt。然后，扭矩传感器12检测该扭转角θt并将指示检测结果的扭矩传感器信号sl12输出至控制器300。应注意的是转向单元10可包括转向角传感器以检测转向构件200的转向角，例如，以便向控制器300输出指示所检测的转向角或转向角速度的信号。

动力发生器13根据由控制器300输出的扭矩控制信号sl13将扭矩施加于动力传递轴14。

在非限制性实施例中，动力发生器13可为电机主体，且动力传递轴14可为穿过电机主体并由电机主体转动的电机输出轴。动力传递轴14可为以扭矩可传递的方式与电机输出轴耦合的另一个轴。

动力传递器15以相对于动力传递轴14扭矩可传递的方式与动力传递轴14耦合。动力传递器15以扭矩可传递的方式与中间转向轴102耦合。

动力传递器15为在动力传递轴14和中间转向轴102之间传递扭矩的动力传递机构。作为动力传递器15，例如，可使用齿轮传动、皮带传动、链传动、摩擦传动、和牵引传动动力传递机构或这些动力传递机构的组合。齿轮传动动力传递机构可包括，例如，螺旋齿轮、行星齿轮、以及蜗杆与蜗轮的组合。摩擦传动动力传递机构和牵引传动动力传递机构可包括，例如，行星式滚筒。动力传递器15不一定包括减速齿轮。

根据上述配置，动力发生器13产生的扭矩通过动力传递轴14和动力传递器15传递至中间转向轴102。

控制器300

控制器300根据驾驶员的转向操作控制由车轮转向力发生器220产生的车轮转向力和由动力发生器13产生的扭矩。

具体地，参考由扭矩传感器12输出的扭矩传感器信号sl12，控制器300产生扭矩控制信号sl13来控制由动力发生器13产生的扭矩以及车轮转向力控制信号sl220来控制由车轮转向力发生器220产生的车轮转向力。控制器300分别将扭矩控制信号sl13和车轮转向力控制信号sl220输出至动力发生器13和车轮转向力发生器220。

控制器300还可参考信号(如指示转向构件200的转向角度的信号和来自车速传感器的车速信号)以便产生扭矩控制信号sl13和车轮转向力控制信号sl220。

控制器300将离合器控制信号sl30输出至离合器30以便控制在离合器30的耦合状态和解耦状态之间的切换。

当离合器30处于解耦状态时，控制器300控制动力发生器13产生相对于驾驶员转向操作的反作用力。具体地，控制器300控制动力发生器13向转向轴传递与通过转向构件200进行的驾驶员转向扭矩输入的方向相反的反作用力扭矩。这能使驾驶员获得对转向操作的触觉反应。

控制器300对离合器30的具体控制方法不应限制实施例1。例如，控制器300可安排为在例如转向装置1出现某些故障和点火关闭期间的情形下将离合器30切换至耦合状态。通过此配置，当发生故障和点火关闭时，驾驶员甚至不用通过电通路就能使车轮400转向是有可能的。

当离合器30处于耦合状态时，控制器300可安排为以向转向轴传递与通过转向构件200进行的驾驶员转向扭矩输入方向相同的扭矩的方式来控制动力发生器13。因此，即使在离合器30的耦合状态下，驾驶员无需较大的力就能进行转向操作是有可能的。

车轮转向单元20

车轮转向单元20安排为根据已被转向单元10接受的驾驶员的转向操作使车轮400转向。

如图1所示，车轮转向单元20包括第一万向节201、中间轴104、第二万向节202、输入轴(输入轴)105、离合器30、小齿轮轴(输出轴)106、小齿轮107、齿条轴(车轮转向轴)211、拉杆212、转向节臂213和车轮转向力发生器220。

输入轴105的下游侧、离合器30、小齿轮轴106、小齿轮107、部分齿条轴211和车轮转向力发生器220容纳在小齿轮箱25中。在实施例1中，小齿轮轴106包括单一构件。然而，该配置不应视为限制。小齿轮轴106可包括多个构件。

中间轴104的上端以扭矩可传递的方式通过第一万向节201与下转向轴103的下端耦合。

中间轴104的下端以扭矩可传递的方式通过第二万向节202与输入轴105的上端耦合。

小齿轮107以相对于小齿轮轴106扭矩可传递的方式与小齿轮轴106的下端耦合。具体地，小齿轮107固定到小齿轮轴106上以使小齿轮轴106和小齿轮107一体转动。

在实施例1中，在齿条轴211的与小齿轮107相对的部分上形成与小齿轮107啮合的齿条。

在实施例1中，离合器30与输入轴105的下端耦合。离合器30根据由控制器300输出的离合器控制信号sl30机械地建立和解除转向构件200与转向单元20之间的扭矩传递路径。具体地，离合器30根据离合器控制信号sl3机械地建立和解除输入轴105的下端与小齿轮轴106的上端之间的扭矩传递。

在实施例1中，当离合器30处于耦合状态时，驾驶员通过转向构件200的转向操作促使小齿轮107转动以使齿条轴211在轴向上移位。

同时，当离合器30处于解耦状态时，车轮转向力发生器220根据来自控制器300的车轮转向力控制信号sl220产生车轮转向力以便使齿条轴211在轴向上移位。

当齿条轴211在轴向上移位时，车轮400通过位于齿条轴211的两端的拉杆212和与拉杆212耦合的转向节臂213转向。然而，本发明不应限制为通过齿条小齿轮机构使车轮转向轴移位的配置。车轮转向轴可通过其他机构(如滚珠丝杠机构)移位。

应注意的是车轮转向力发生器220的具体配置不应限制实施例1。例如，车轮转向力发生器220可具有以下配置。

车轮转向力发生器220

车轮转向力发生器220可包括电机(未示出)和将电机输出轴的转动转化为齿条轴211在轴向上的直线运动的转化机构。所谓的滚珠丝杠机构可作为该转化机构。滚珠丝杠机构包括，例如，螺母(未示出)、齿条轴螺旋凹槽(未示出)和多个滚动滚珠(未示出)。螺母具有内表面，螺母螺旋凹槽形成于内表面上。电机使螺母转动。齿条轴螺旋凹槽形成于齿条轴211的外表面且具有与螺母螺旋凹槽相同的节距。多个滚动滚珠夹在螺母螺旋凹槽和齿条轴211的螺旋凹槽之间。

接下来将对离合器30和围绕其的部件的配置进行详细说明。图2是离合器30和围绕其的部件的内部配置的透视图。图3是离合器30的内部配置的截面图。

壳体47

根据实施例1的离合器30包括壳体47。壳体47中空且包括第一壳体48和第二壳体49。第一壳体48设置在输入轴105(离合器30的输入轴)侧。第二壳体49设置在小齿轮轴106(离合器30的输出轴)侧。第一壳体48可拆卸地连接于第二壳体49上。应注意的是输入轴105侧是指输入轴105从离合器30延伸的一侧，小齿轮轴106侧是指小齿轮轴106从离合器30延伸的一侧。

行星齿轮机构31的配置

根据实施例1的行星齿轮机构31包括太阳齿轮32、多个行星齿轮33、内齿轮34和支架35。支架35支撑行星齿轮33。太阳齿轮32设置在小齿轮轴106的外圆周侧且以扭矩可传递的方式与锁定轮36耦合。行星齿轮33设置在太阳齿轮32的外圆周侧和内齿轮34的内圆周侧以便与太阳齿轮32和内齿轮34啮合。内齿轮34以扭矩可传递的方式与输入轴105耦合。支架35以扭矩可传递的方式与小齿轮轴106耦合。支架35可转动地支撑行星齿轮33，即，以使其能够绕自身轴线转动并旋转。具体地，支架35和小齿轮轴106在由图3中的a表示的位置处彼此花键嵌合。

杠杆41的配制

根据实施例1的杠杆41在第一位置和第二位置之间移位。在实施例1中，当活塞39通过与第二壳体49连接的螺线管38的作用来压靠杠杆41时，杠杆41被驱动且移位至第一位置并且与锁定轮36分开。因此，锁定轮36和太阳齿轮32转换至非固定状态(可转动状态)。这机械地解除了输入轴105和小齿轮轴106之间的扭矩传递路径。应注意的是杠杆41移位至第一位置时，止动销(未示出)与杠杆41接触并防止杠杆41进一步移位。

杠杆41通过设置在第二壳体49内的弹簧40偏置于第二位置。当杠杆41移位于第二位置时，杠杆41与锁定轮36的凹槽45接合。然后，锁定轮36和太阳齿轮32被固定(不可转动状态)。这机械耦合了输入轴105和小齿轮轴106之间的扭矩传递路径。

支架35的详细配置

图4是支架35和围绕其的部件的配置的透视图。图5a和5b示出了支架35的配置，其中图5a是支架35的俯视图，图5b是支架35的侧视图。

如图4、5a和5b所示，支架35包括耦合部35a、板35b、板35d和支座35c。耦合部35a在图4中a所示的位置与小齿轮轴106花键嵌合。行星齿轮33插入板35d和35d之间且可转动地被支撑。支座35c插入板35d和35d之间以在使板35d和35d彼此保持距离的同时支撑板35d和35d。

然而，本发明不应限制于该支架35的配置。只要耦合部35a以扭矩可传递的方式与小齿轮轴106耦合，也可使用除了花键嵌合以外的方法。可省略支座35c和板35d以使板35b只可转动地支撑行星齿轮33。

板35b包括螺纹孔(耦合部)71。当支架35脱离离合器30时，将脱离构件72拧入螺纹孔71内以将脱离构件72与支架35耦合以便成功地使支架35脱离离合器30。应注意的是使支架35脱离离合器30是指将合并在离合器30内的支架35与离合器30分离，并且其含义包括在离合器30已与其他部件分离的状态下将支架35与离合器30分离。

由支架35支撑的行星齿轮33与太阳齿轮32和内齿轮34啮合。因而，当支架35脱离离合器30时，即使太阳齿轮32和内齿轮34中的一者先被分开，例如，太阳齿轮32和内齿轮34中的另一者仍与行星齿轮33啮合。因此，为使支架35脱离离合器30，有必要使支架35在行星齿轮33的轴向上移动。

此处，使用与支架35耦合的脱离构件72来使支架35易于在所需方向上移动以便使支架35脱离离合器30。

特别地，如在实施例1中，在支架35与小齿轮轴106花键嵌合的情形下，支架35的脱离方向是被严格限制的。即使在该情形下，脱离构件72也与支架35耦合且用于使支架35在所需方向上移动。因此，支架35能够成功地脱离离合器30。

在一个实施例中，螺纹孔71可形成在板35b或板35d上。例如，当输入轴105在拆卸离合器30的过程中首先被分开时，螺纹孔71可形成在支架35在输入轴105侧(板35b)的表面上。当小齿轮轴106在拆卸离合器30的过程中首先被分开时，螺纹孔71可形成在支架35在小齿轮轴106侧(板35d)的表面上。在实施例1中，螺纹孔71形成在板35b上。

在一个实施例中，优选地，螺纹孔71应形成在位于板35b或板35d上未设置行星齿轮33的位置处。更优选地，螺纹孔71应形成在位于板35b或板35d上未设置行星齿轮33和支座35c的位置处。也就是说，如图5所示，插入支座35c之间的空间可替代地容纳行星齿轮33。更优选地，螺纹孔71应形成在未设置行星齿轮33的空间内。

在实施例1中，轻敲螺纹孔71以使板35b穿过。然而，本发明不应限制于该配置。只要脱离构件72能够拧入螺纹孔71内，就不一定要轻敲螺纹孔以使板35b穿过。

拆卸离合器30的方法

接下将描述根据实施例1的拆卸离合器30的方法。根据实施例1的拆卸离合器30的方法包括如上所述的将脱离构件72旋拧(耦合)入螺纹孔72以使支架35脱离离合器30的支架脱离步骤。

在根据实施例1的拆卸离合器30的方法中，第一壳体48首先与第二壳体49分开。接下来，输入轴105沿小齿轮轴106的轴向与小齿轮轴106分开。此时，与输出轴105耦合的内齿轮34也被分开。

接下来，脱离构件72与螺纹孔71耦合。然后，使用脱离构件72以沿小齿轮轴106的轴向将支架35拉离小齿轮轴106以便使支架35脱离离合器30(支架脱离步骤)。

此后，太阳齿轮32和锁定轮36被分开，且小齿轮轴106被进一步分开以拆卸离合器30。

实施例2

参考图6对实施例1中说明的耦合部和脱离构件的另一配制进行说明。图6是实施例2中耦合部和脱离构件的配置的透视图。

在实施例2中，如图6所示，键槽孔(耦合部)81形成在支架35的板35b上。键槽孔81形成为通孔。脱离构件82插入每个键槽孔81中，在这种状态下，脱离构件82绕着轴线转动，将脱离构件82的插入方向作为该轴线。然后，键槽孔81和脱离构件82彼此接合以使支架35与脱离构件35耦合。

在实施例2中，当支架35脱离离合器30时，脱离构件82插入键槽孔81中以使键槽孔81与脱离构件82以上述方式彼此耦合。然后，将脱离构件82沿小齿轮轴的轴向拉离小齿轮轴106以便使支架35脱离离合器30。

实施例3

参考图7对实施例1和2所述的耦合部和脱离构件的另一配置进行说明。图7是根据实施例3的耦合部和脱离构件的配置的透视图。

在实施例3中，如图7所示，支撑支架35的环状物(耦合部)91形成在支架35的板35b上。脱离构件92具有如此的外形以便使脱离构件92钩在环91内。

在实施例3中，当支架35脱离离合器30时，脱离构件92钩在环91内以使脱离构件92与离合器30耦合。然后，脱离构件92沿小齿轮轴106的轴向拉离小齿轮轴106以便使支架35脱离离合器30。

在包括行星齿轮机构的离合器中，支架与其他部件紧密装配。因此，一旦支架与离合器连接，则很难使支架脱离离合器。因此，对于维持上述情况或其他情况，拆卸离合器需花费时间和人力。

这些实施例使得支架易于脱离离合器。

显而易见地，鉴于上述教导，对本发明的各种修改和变化是可能的。因此，应理解，在所附的权利要求的范围内，可以不同于本文具体描述的方式实践本发明。