CN112829823A - 电动循环球式动力转向*** - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种电动循环球式动力转向***。电动动力转向***包括电动马达，该电动马达包括马达输出轴。该***还包括蜗杆，该蜗杆被可操作地联接至该马达输出轴。该***此外包括蜗轮，该蜗轮与蜗杆接触并被可操作地联接至辅助轴。该***此外还包括驱动齿轮，该驱动齿轮被可操作地联接至辅助轴。该***还包括从动齿轮，该从动齿轮与驱动齿轮接触并被可操作地联接至输入轴，用于驱动手动循环球式转向齿轮。

Description

电动循环球式动力转向***
技术领域
本公开总体涉及转向***，并且特别涉及电动高输出循环球式动力转向***。
背景技术
由于车辆悬架和转向结构或所需的齿轮输出，许多车辆需要循环球式转向齿轮。大多数循环球式转向齿轮使用液压动力，用于提供所需的辅助。
来自电动循环球式转向齿轮的可用输出转向扭矩为如下这样的函数，该函数为马达扭矩乘以辅助机构齿轮比(assist mechanism gear ratio)，加上驾驶员输入扭矩，最后再乘以循环球式转向齿轮的齿轮比。由于用于现有的蜗杆-涡轮组(worm-worm gear set)的比率过低或扭矩能力不足，使用柱式电动转向(CEPS)辅助机构的先前尝试在实现所需的整体转向齿轮输出方面一直是勉强可用。
发明内容
根据本公开的一方面，电动动力转向***包括电动马达，该电动马达包括马达输出轴。该***还包括蜗杆，该蜗杆被可操作地联接至该马达输出轴。该***此外包括蜗轮，该蜗轮与该蜗杆接触并被可操作地联接至辅助轴。该***此外还包括驱动齿轮，该驱动齿轮被可操作地联接至该辅助轴。该***还包括从动齿轮，该从动齿轮与该驱动齿轮接触并被可操作地联接至输入轴，用于驱动手动循环球式转向齿轮。
根据本公开的另一方面，电动动力转向***包括电动马达。该***还包括第一齿轮装置，其由电动马达驱动。该***此外包括第二齿轮装置，其由该第一齿轮装置驱动，该第二齿轮装置被可操作地联接至输入轴，用于驱动手动循环球式转向齿轮。
根据本公开的另一方面，提供了一种向转向***提供电动动力辅助的方法。该方法包括利用扭矩传感器检测扭矩输入。该方法还包括将检测到的扭矩输入传送给控制器。该方法此外包括至少部分地基于扭矩输入确定所需的辅助扭矩。该方法此外还包括向电动马达发送指令。该方法还包括通过马达输出扭矩，用于驱动蜗杆蜗轮齿轮组件，该蜗杆蜗轮齿轮组件驱动辅助轴。该方法此外包括使该辅助轴旋转，用于对驱动齿轮进行驱动。该方法此外还包括利用该驱动齿轮向从动齿轮传送扭矩。该方法还包括对输入装置进行驱动。
通过以下结合附图的描述，这些和其他优点和特征将变得更明显。
附图说明
涉及本发明的主题在说明书结论部分处的权利要求中被特别指出并明确要求保护。通过以下结合附图进行详细描述，本发明的上述和其它特征以及优点变得明显，其中：
图1为转向***的示意图；
图2为根据本公开一方面的电动循环球式动力转向***的立体视图；
图3为图2的电动循环球式动力转向***的第一侧视图；
图4为图2的电动循环球式动力转向***的第二侧视图；
图5为根据本公开另一方面的电动循环球式动力转向***的立体视图；
图6为图5的电动循环球式动力转向***的第一侧视图；以及
图7为图5的电动循环球式动力转向***的第二侧视图。
具体实施方式
现在参考附图，本发明将参考具体实施例进行描述，应理解的是，所公开的实施例仅为对本公开的说明，本公开可以以各种形式和替代形式来实施。所公开的实施例的各种元素可以被组合或省略以形成本公开的另外的实施例。附图不一定是按比例的；一些特征可能被放大或缩小，以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能方面的细节不应被解释为限制性的，而是仅作为代表性基础用于教示本领域技术人员以多种方式应用本公开。
图1示出了通常用附图标记10来表示的转向柱总成的一部分。转向柱总成10包括转向输入装置，例如所示的转向盘12。转向盘12被可操作地联接至能旋转的转向轴13。驾驶员施加的扭矩的大小和方向由扭矩传感器检测，并被传送给电动转向(EPS)***14。如从本公开可了解的那样，EPS***14包括手动循环球式转向齿轮，其向皮特曼臂(Pitman arm)16输出扭矩，该皮特曼臂被可操作地联接至拉杆18，该拉杆利用中心连杆22被机械地联接至第二拉杆20。拉杆18、20分别被可操作地联接至车辆的多个车轮(未示出)中的一个。
EPS***14为循环球式转向齿轮提供了电动解决方案(与液压相反)。本文所公开的EPS***14的齿轮组件增加了可用的扭矩辅助，该扭矩辅助在不需要来自电动马达的显著更多电力的情况下由电动马达所提供。
现在参考图2至图4，根据本公开一方面示出了EPS***14。EPS***14包括电动马达30，该电动马达包括马达输出轴32，该马达输出轴被可操作地联接至沿着第一轴线A延伸的蜗杆34。蜗杆34与蜗轮36啮合接合，使得马达输出轴32的旋转导致蜗杆34和蜗轮36旋转。蜗杆34和蜗轮36在本文可以被称为第一齿轮组件。该第一齿轮组件提供了马达输出扭矩的部分倍增。
蜗轮36被可操作地联接至沿着第二轴线B延伸的辅助轴38。驱动齿轮40被可操作地联接至辅助轴38。驱动齿轮40与从动齿轮42啮合接合，使得辅助轴38的旋转导致驱动齿轮40和从动齿轮42旋转。驱动齿轮40和从动齿轮42各自为锥齿轮，并且在本文可以分别被称为第一锥齿轮和第二锥齿轮。总的来说，驱动齿轮40和从动齿轮42在本文可以被称为第二齿轮组件。第二齿轮组件提供了马达输出扭矩的第二倍增。
从动齿轮42被可操作地联接至手动循环球式转向齿轮的输入轴44，该手动循环球式转向齿轮位于壳体46内部。输入轴44沿着第三轴线C延伸。如图所示，第一轴线A和第三轴线C被定向为基本上彼此平行，而第二轴线B被定向为相对于轴线A和轴线C基本上垂直。
手动循环球式转向齿轮包括输出轴48，该输出轴由输入轴44驱动，用于最终齿轮比倍增。输出轴48被可操作地联接至皮特曼臂16，该皮特曼臂提供了施加到车辆车轮上的最终转向扭矩。
现在参考图5至图7，EPS***根据本公开另一方面被示出并通常用附图标记114表示。EPS***114包括电动马达130，该电动马达包括马达输出轴132，该马达输出轴被可操作地联接至沿着第一轴线D延伸的蜗杆134。蜗杆134与蜗轮136啮合接合，使得马达输出轴132的旋转导致蜗杆134和蜗轮136旋转。蜗杆134和蜗轮136在本文可以被称为第一齿轮组件。该第一齿轮组件提供了马达输出扭矩的部分倍增。
蜗轮136被可操作地联接至沿着第二轴线E延伸的辅助轴138。驱动齿轮140被可操作地联接至辅助轴138。驱动齿轮140与从动齿轮142啮合接合，使得辅助轴138的旋转导致驱动齿轮140和从动齿轮142旋转。驱动齿轮140和从动齿轮142形成一正齿轮组件(spurgear arrangement)。在一些实施例中，驱动齿轮140和从动齿轮142各自具有斜齿图案(或者说螺旋齿图案，英文：helical teeth pattern)。总的来说，驱动齿轮140和从动齿轮142在本文可以被称为第二齿轮组件。该第二齿轮组件提供了马达输出扭矩的第二倍增。
从动齿轮142被可操作地联接至手动循环球式转向齿轮的输入轴144，该手动循环球式转向齿轮位于壳体146内部。输入轴144沿着第三轴线F延伸。如图所示，第二轴线E被定向为基本上平行于第三轴线F，而第一轴线D被定向为基本上垂直于第二轴线E和第三轴线F。
手动循环球式转向齿轮包括输出轴148，该输出轴由输入轴144驱动，用于最终齿轮比倍增。输出轴148被可操作地联接至皮特曼臂16，该皮特曼臂提供了施加到车辆车轮的最终转向扭矩。
本文所公开的实施例提供了附加的辅助齿轮组件(即，第二齿轮组件)，以使辅助机构(即，电动马达和第一齿轮组件)与手动循环球式转向齿轮输入装置之间的辅助扭矩被脱耦(脱离耦接)。如上所述，实施例提供了针对循环球式转向齿轮的电动解决方案。与此类实施例相关的益处包括节省燃料、简化车辆封装和安装、提供高级EPS功能(例如抑制车轮不平衡)以及能够支持高级驾驶员辅助转向(ADAS)功能(例如车道对中)。
虽然仅结合有限数量的实施例对本发明进行细节描述，但容易理解的是，本发明不限于这些公开的实施例，相反，本发明可以被修改以包含之前未描述的任何数量的变型、改变、替换或等效组件，而这些都包含在本发明的构思和范围内。此外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，但应理解的是，本发明的方面可以仅包括所描述的实施例中的一些实施例。相应地，本发明不应视为被上述描述限制。

Claims (19)

1.一种电动动力转向***，包括：
电动马达，所述电动马达包括马达输出轴；
蜗杆，所述蜗杆被能操作地联接至所述马达输出轴；
蜗轮，所述蜗轮与所述蜗杆接触并被能操作地联接至辅助轴；
驱动齿轮，所述驱动齿轮被能操作地联接至所述辅助轴；以及
从动齿轮，所述从动齿轮与所述驱动齿轮接触并被能操作地联接至输入轴，用于驱动手动循环球式转向齿轮。
2.根据权利要求1所述的电动动力转向***，其中，所述辅助轴和所述输入轴被定向为彼此垂直。
3.根据权利要求2所述的电动动力转向***，其中，所述驱动齿轮为第一锥齿轮，并且所述从动齿轮为第二锥齿轮。
4.根据权利要求1所述的电动动力转向***，其中，所述辅助轴和所述输入轴被定向为彼此平行。
5.根据权利要求4所述的电动动力转向***，其中，所述驱动齿轮和所述从动齿轮形成一正齿轮组件。
6.根据权利要求5所述的电动动力转向***，其中，所述驱动齿轮和所述从动齿轮为斜齿轮。
7.根据权利要求1所述的电动动力转向***，还包括与所述电动马达和扭矩传感器进行操作性通信的控制器。
8.根据权利要求1所述的电动动力转向***，其中，所述手动循环球式转向齿轮的输出轴被能操作地联接至皮特曼臂，所述皮特曼臂被能操作地联接至拉杆，用于向车辆车轮提供辅助扭矩。
9.一种电动动力转向***，包括：
电动马达；
由所述电动马达驱动的第一齿轮组件；以及
由所述第一齿轮组件驱动的第二齿轮组件，所述第二齿轮组件被能操作地联接至输入轴，用于驱动手动循环球式转向齿轮。
10.根据权利要求9所述的电动动力转向***，其中，所述第一齿轮组件包括：
蜗杆，所述蜗杆被能操作地联接至所述电动马达；以及
蜗轮，所述涡轮与所述蜗杆接触并被能操作地联接至辅助轴。
11.根据权利要求9所述的电动动力转向***，其中，所述第二齿轮组件包括：
驱动齿轮，所述驱动齿轮被能操作地联接至辅助轴，所述辅助轴由所述第一齿轮组件驱动；以及
从动齿轮，所述从动齿轮与所述驱动齿轮接触并被能操作地联接至所述输入轴。
12.根据权利要求11所述的电动动力转向***，其中，所述辅助轴和所述输入轴被定向为彼此垂直。
13.根据权利要求12所述的电动动力转向***，其中，所述驱动齿轮为第一锥齿轮，并且所述从动齿轮为第二锥齿轮。
14.根据权利要求11所述的电动动力转向***，其中，所述辅助轴和所述输入轴被定向为彼此平行。
15.根据权利要求14所述的电动动力转向***，其中，所述驱动齿轮和所述从动齿轮形成一正齿轮组件。
16.根据权利要求15所述的电动动力转向***，其中，所述驱动齿轮和所述从动齿轮为斜齿轮。
17.根据权利要求11所述的电动动力转向***，还包括与所述电动马达和扭矩传感器进行操作性通信的控制器。
18.根据权利要求11所述的电动动力转向***，其中，所述手动循环球式转向齿轮的输出轴被能操作地联接至皮特曼臂，所述皮特曼臂被能操作地联接至拉杆，用于向车辆车轮提供辅助扭矩。
19.一种向转向***提供电动动力辅助的方法，包括：
使用扭矩传感器检测扭矩输入；
将检测到的所述扭矩输入传送给控制器；
至少部分地基于所述扭矩输入确定所需的辅助扭矩；
向电动马达发送指令；
利用所述马达输出扭矩，用于驱动一蜗杆蜗轮齿轮组件，所述蜗杆蜗轮齿轮组件驱动辅助轴；
旋转所述辅助轴以对驱动齿轮进行驱动；
通过所述驱动齿轮向从动齿轮传送扭矩；以及
对输入装置进行驱动。
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