半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開了一種半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可具有轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置和控制器。當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)進(jìn)行操作時(shí)，所述控制器可被配置為通過電動機(jī)將轉(zhuǎn)向運(yùn)動傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在預(yù)定旋轉(zhuǎn)極限處的操作使轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置致動。一旦轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置被致動，便直接通過轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置將轉(zhuǎn)向運(yùn)動傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱。
【專利說明】半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種用于車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具體地講，涉及一種具有可分離的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]車輛中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可使用各種軸、齒輪、線纜和帶輪將來自轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(諸如方向盤、軛、手柄、轉(zhuǎn)向踏板或操縱桿)的轉(zhuǎn)向輸入傳遞到隨后可使車輛轉(zhuǎn)向的控制組件(諸如車輪、副翼、方向舵或其他操縱面)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可包括在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和控制組件之間提供機(jī)械效益或動力輔助的系統(tǒng)。在汽車中，可使用齒輪箱將方向盤的旋轉(zhuǎn)輸入傳遞到車輪，并提供機(jī)械效益、動力輔助甚至可變傳動比轉(zhuǎn)向。
[0003]在汽車中使用的普通的齒輪箱包括齒條和小齒輪、循環(huán)球或者蝸桿和齒扇機(jī)構(gòu)，以將方向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成車輪的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過增加方向盤的轉(zhuǎn)向力來幫助駕駛員使車輛轉(zhuǎn)向。液壓執(zhí)行器或電動執(zhí)行器可向轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)添加受控能量，因此，無論在何種情況下，駕駛員都僅需要提供適度的力即可。執(zhí)行器通常通過另外的齒輪組連接到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和控制組件之間的直接機(jī)械連接可提供用于使噪聲、振動和振感通過的路徑。
[0004]線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和控制組件之間的直接機(jī)械連接分離并將傳統(tǒng)的機(jī)械控制系統(tǒng)替換為電子控制系統(tǒng)。可通過利用系統(tǒng)(諸如電子穩(wěn)定控制(ESC)系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)和車道輔助系統(tǒng))提供計(jì)算機(jī)控制的轉(zhuǎn)向干預(yù)來提高安全性?？赏ㄟ^提供駕駛員所需的運(yùn)動范圍和力的量以及控制位置的更大的靈活性來改進(jìn)人體工效學(xué)。這種靈活性還顯著地增加了車輛的設(shè)計(jì)選項(xiàng)的數(shù)量。
[0005]為了在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中提供冗余的備用系統(tǒng)，可使用備用離合器。在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中使用的離合器是常閉的，在使用時(shí)需要施加電力來使離合器分離。離合器是這樣一種機(jī)械裝置:當(dāng)離合器接合時(shí)，提供從一個組件(主動構(gòu)件)向另一組件(從動構(gòu)件)的運(yùn)動傳遞，并且當(dāng)離合器未接合時(shí)，允許一個組件與另一組件完全分離。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在本公開的一方面中，提供一種車輛轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置。所述聯(lián)動裝置具有第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸，第一轉(zhuǎn)向軸具有第一相互作用表面，第二轉(zhuǎn)向軸具有第二相互作用表面。第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸在預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)彼此獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)，所述預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)范圍設(shè)置在所述軸的兩個相互作用表面之間。在預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)允許轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置使車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)的組件分離。所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可包括方向盤和轉(zhuǎn)向齒輪箱。當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置使方向盤與轉(zhuǎn)向齒輪箱分離。當(dāng)滿足預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)極限時(shí)，所述相互作用表面彼此接觸，并且方向盤和轉(zhuǎn)向齒輪箱結(jié)合。
[0007]—種車輛轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置包括具有第一相互作用表面的第一轉(zhuǎn)向軸，第一轉(zhuǎn)向軸被構(gòu)造為與具有第二相互作用表面的第二轉(zhuǎn)向軸相互作用，以使第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸在預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)彼此獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)，并且第一相互作用表面和第二相互作用表面在預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)極限處彼此接觸，從而導(dǎo)致第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸共同旋轉(zhuǎn)。
[0008]當(dāng)轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置在預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置防止轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的噪聲和振動傳輸至方向盤。
[0009]所述轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一部分，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有方向盤和轉(zhuǎn)向齒輪箱，并且當(dāng)轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置在預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所述轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置使方向盤與轉(zhuǎn)向齒輪箱分離。
[0010]所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有與轉(zhuǎn)向角傳感器通信的控制器，所述控制器被配置為在預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)使電動機(jī)致動以將方向盤的角運(yùn)動傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱，而無需直接機(jī)械連接，并且當(dāng)滿足預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)極限時(shí)，轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置提供直接機(jī)械連接。
[0011]第一轉(zhuǎn)向軸相對于第二轉(zhuǎn)向軸的預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)范圍不超過15度。
[0012]所述第一轉(zhuǎn)向軸還包括第三相互作用表面并且第二轉(zhuǎn)向軸還包括第四相互作用表面，第一相互作用表面與第二相互作用表面在正方向相對旋轉(zhuǎn)極限處接觸，并且第三相互作用表面與第四相互作用表面在負(fù)方向相對旋轉(zhuǎn)極限處接觸，正方向相對旋轉(zhuǎn)極限和負(fù)方向相對旋轉(zhuǎn)極限之間的旋轉(zhuǎn)距離是預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)范圍。
[0013]第一轉(zhuǎn)向軸相對于第二轉(zhuǎn)向軸的預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)范圍在I度和5度之間。
[0014]在本公開的另一方面中，提供一種線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)可包括控制器和轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置。所述控制器監(jiān)測方向盤的運(yùn)動并將該運(yùn)動傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱。所述控制器使電動機(jī)致動，以輔助將方向盤的運(yùn)動傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱。所述電動機(jī)可以是電力輔助電動機(jī)。所述控制器還可與方向盤運(yùn)動電動機(jī)通信。利用方向盤運(yùn)動電動機(jī)，控制器可被配置為使方向盤的運(yùn)動與由車輪運(yùn)動導(dǎo)致的轉(zhuǎn)向齒輪箱的運(yùn)動相匹配。
[0015]轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置設(shè)置在兩個轉(zhuǎn)向軸之間。轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置可具有相對轉(zhuǎn)向角范圍，在該相對轉(zhuǎn)向角范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置提供兩個轉(zhuǎn)向軸的分離旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置還提供相對旋轉(zhuǎn)極限，在該相對旋轉(zhuǎn)極限處，轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置提供兩個轉(zhuǎn)向軸的結(jié)合旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向軸的結(jié)合將方向盤的運(yùn)動直接傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱。這允許從方向盤到轉(zhuǎn)向齒輪箱的直接機(jī)械連接。
[0016]一種線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括控制器和轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置，所述控制器可被配置為監(jiān)測方向盤的運(yùn)動并通過電動機(jī)將方向盤的運(yùn)動傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱，所述轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置設(shè)置在兩個轉(zhuǎn)向軸之間，在相對旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)提供兩個軸的分離旋轉(zhuǎn)，并且在相對旋轉(zhuǎn)極限處提供兩個軸的結(jié)合旋轉(zhuǎn)以將方向盤的運(yùn)動傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱。
[0017]所述電動機(jī)是電力輔助轉(zhuǎn)向電動機(jī)。
[0018]所述相對旋轉(zhuǎn)范圍大于O度且小于15度。
[0019]所述控制器可被配置為提供可變傳動比轉(zhuǎn)向。
[0020]所述轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置抑制噪聲、振動和振感從系統(tǒng)中的其他組件傳輸至方向盤。
[0021]所述線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括與控制器通信的方向盤運(yùn)動電動機(jī)，并且所述控制器可被配置為利用由車輪運(yùn)動導(dǎo)致的方向盤運(yùn)動電動機(jī)使方向盤的運(yùn)動與轉(zhuǎn)向齒輪箱的運(yùn)動相匹配。
[0022]所述控制器還被配置為濾除來自轉(zhuǎn)向齒輪箱和車輪的噪聲、振動和振感以防止其傳輸?shù)椒较虮P。
[0023]在本公開的又一方面中，提供一種半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。所述半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括控制器和被動機(jī)械聯(lián)動裝置。所述控制器可被配置為監(jiān)測轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向齒輪箱的運(yùn)動并使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向齒輪箱的運(yùn)動相匹配，以提供線控轉(zhuǎn)向效果。所述被動機(jī)械聯(lián)動裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向齒輪箱之間，并且當(dāng)滿足失配極限時(shí)，所述被動機(jī)械聯(lián)動裝置可提供從轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)到轉(zhuǎn)向齒輪箱的直接機(jī)械接合。
[0024]轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還可包括與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)合運(yùn)動的第一轉(zhuǎn)向軸以及與轉(zhuǎn)向齒輪箱進(jìn)行結(jié)合運(yùn)動的第二轉(zhuǎn)向軸。所述轉(zhuǎn)向軸可限定包括失配極限的相對旋轉(zhuǎn)范圍。被動機(jī)械聯(lián)動裝置在相對旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)極限處使所述轉(zhuǎn)向軸結(jié)合。例如，包括失配極限的相對旋轉(zhuǎn)范圍可具有正旋轉(zhuǎn)方向極限和負(fù)旋轉(zhuǎn)方向極限。當(dāng)在正旋轉(zhuǎn)方向極限和負(fù)旋轉(zhuǎn)方向極限之間運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)地分離，并且僅當(dāng)滿足正旋轉(zhuǎn)方向極限或負(fù)旋轉(zhuǎn)方向極限時(shí)，第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸才接合。
[0025]所述半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)合運(yùn)動的第一轉(zhuǎn)向軸、與轉(zhuǎn)向齒輪箱進(jìn)行結(jié)合運(yùn)動的第二轉(zhuǎn)向軸，所述失配極限是第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸的相對旋轉(zhuǎn)范圍的邊界值，該相對旋轉(zhuǎn)范圍為15度或更小，所述被動機(jī)械聯(lián)動裝置設(shè)置在第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸之間，并能夠在處于相對旋轉(zhuǎn)范圍的一端的旋轉(zhuǎn)極限處使第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向平咐口口。
[0026]第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸的相對旋轉(zhuǎn)范圍具有正旋轉(zhuǎn)方向極限和負(fù)旋轉(zhuǎn)方向極限，當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸的相對旋轉(zhuǎn)處于正旋轉(zhuǎn)方向極限和負(fù)旋轉(zhuǎn)方向極限之間時(shí)，第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)地分離，并且當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸的相對旋轉(zhuǎn)滿足正旋轉(zhuǎn)方向極限和負(fù)旋轉(zhuǎn)方向極限中的一個時(shí)，第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)地接合而一起旋轉(zhuǎn)，直到第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸的相對旋轉(zhuǎn)改變方向而處于相對旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)為止，第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸的相對旋轉(zhuǎn)處于相對旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)使得第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸再次分離并保持分離，直到再次滿足正旋轉(zhuǎn)方向極限或沿著第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸的相反的相對旋轉(zhuǎn)方向滿足負(fù)旋轉(zhuǎn)方向極限為止。
[0027]當(dāng)機(jī)械聯(lián)動裝置在相對旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向齒輪箱不具有直接的機(jī)械轉(zhuǎn)向連接，以抑制噪聲、振動和振感從轉(zhuǎn)向齒輪箱傳輸?shù)睫D(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。
[0028]所述半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括:轉(zhuǎn)向齒輪箱電動機(jī)，被構(gòu)造為由控制器致動，以使轉(zhuǎn)向齒輪箱的運(yùn)動與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相匹配；轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)電動機(jī)，被構(gòu)造為由控制器致動，以使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動與轉(zhuǎn)向齒輪箱相匹配。
[0029]只有當(dāng)滿足失配極限時(shí)，所述被動機(jī)械聯(lián)動裝置才接合并將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向運(yùn)動傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱。
[0030]根據(jù)本公開的實(shí)施例提供多個優(yōu)點(diǎn)。例如，本轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置無需電力來保持分離，并且預(yù)定的旋轉(zhuǎn)極限也可在動力轉(zhuǎn)向滯后的情況下提供備用。這些實(shí)施例意味著僅僅是說明性的而非決定性的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是半分離車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖。
[0032]圖2是轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置的分解示意圖。
[0033]圖3是轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置的替換實(shí)施例的分解示意圖。
[0034]圖4是使用半分離車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向操作實(shí)施例的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]參照附圖公開了示出的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，公開的實(shí)施例意圖是僅為可以以各種和替換的形式實(shí)施的示例。附圖不一定按比例繪制，并且可夸大或者最小化一些特征，以顯示特定組件的細(xì)節(jié)。公開的具體結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)不被解釋為限制，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實(shí)踐公開的構(gòu)思的代表性基礎(chǔ)。
[0036]參照圖1，車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)10設(shè)置有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12和轉(zhuǎn)向齒輪箱14，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12能夠接收來自用戶的轉(zhuǎn)向輸入，轉(zhuǎn)向齒輪箱14能夠?qū)⑥D(zhuǎn)向輸出提供至控制組件(未示出)。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12可以是如這里所示出的方向盤18或者可以是能夠接收來自用戶的轉(zhuǎn)向輸入的任何其他裝置(例如，但不限于，軛、轉(zhuǎn)向踏板、手柄或操縱桿)?？刂平M件可以是如這里所示出的車輪和輪胎20或者可以是能夠使車輛轉(zhuǎn)向的任何其他裝置(例如，但不限于，副翼、方向舵、滑橇(ski)、履帶或其他操縱面)。
[0037]在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12為方向盤18的情況下，系統(tǒng)可具有轉(zhuǎn)向角傳感器22，轉(zhuǎn)向角傳感器22連接到方向盤18，以測量轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12的旋轉(zhuǎn)/角運(yùn)動?？刂破?4可與轉(zhuǎn)向角傳感器22通信，并且轉(zhuǎn)向角傳感器22可將方向盤18的運(yùn)動傳輸至控制器24。然后，控制器24可被配置為使電動機(jī)26致動，以將方向盤18的角運(yùn)動傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱14。電動機(jī)26被構(gòu)造為由控制器24致動，以使轉(zhuǎn)向齒輪箱14的運(yùn)動與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12(在這種情況下為方向盤18)相匹配。實(shí)質(zhì)上，電動機(jī)26將方向盤18的角運(yùn)動傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱14。電動機(jī)26可以是電力輔助電動機(jī)。
[0038]此外，可在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12上設(shè)置與電動機(jī)26不同的第二電動機(jī)28。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)電動機(jī)28可與控制器24通信，并且控制器24還可被配置為使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12的運(yùn)動與轉(zhuǎn)向齒輪箱14的運(yùn)動相匹配?？刂破?4可被配置為同時(shí)使用兩個電動機(jī)26和28使轉(zhuǎn)向齒輪箱14的運(yùn)動與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12的運(yùn)動在兩個方向上相匹配。控制器24還可被配置為濾除來自轉(zhuǎn)向齒輪箱14和車輪20的噪聲、振動和振感，以防止其傳輸至轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)電動機(jī)28可以是方向盤運(yùn)動電動機(jī)30。
[0039]例如，當(dāng)車輛正在行駛時(shí)，駕駛員可轉(zhuǎn)動方向盤18 (如箭頭32所示)，并且控制器24將通過同時(shí)激勵兩個電動機(jī)26和30來作出響應(yīng)?？刂破?4將激勵電動機(jī)26以使轉(zhuǎn)向齒輪箱14運(yùn)動適當(dāng)?shù)木嚯x而與方向盤18的角旋轉(zhuǎn)相匹配，同時(shí)通過電動機(jī)30向駕駛員提供車輛轉(zhuǎn)向的反饋?zhàn)枇?。?dāng)車輛停止轉(zhuǎn)彎時(shí)，駕駛員可允許方向盤18在其手中滑動(通過電動機(jī)30使方向盤18運(yùn)動)，控制器識別該滑動并在必要時(shí)通過控制電動機(jī)26和30中的每個來作出響應(yīng)，以允許前車輪20恢復(fù)成直線。控制器24與至少兩個電動機(jī)26和30以及一系列傳感器(未示出，其中的一個傳感器是轉(zhuǎn)向角傳感器22)結(jié)合可以提供與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相同水平的輸入和響應(yīng)。使用控制器24通過電動機(jī)將方向盤18的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以電子方式傳遞至可轉(zhuǎn)向的車輪和輪胎20的構(gòu)思被稱為線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0040]控制器24還可被配置為通過在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12的運(yùn)動的不同點(diǎn)處提供比轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12的輸入更大的轉(zhuǎn)向齒輪箱14的平移而利用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向齒輪箱14提供可變傳動比轉(zhuǎn)向。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)需要電力，因此，在電力損耗的情況下提供備用系統(tǒng)或冗余系統(tǒng)會是有利的。[0041 ] 在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12和轉(zhuǎn)向齒輪箱14之間設(shè)置轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40，轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40可以是被動機(jī)械聯(lián)動裝置。轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40被構(gòu)造為允許轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12和轉(zhuǎn)向齒輪箱14在預(yù)定匹配范圍(在這里被示出為預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)范圍Θ)內(nèi)彼此獨(dú)立地運(yùn)動。當(dāng)滿足轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12和轉(zhuǎn)向齒輪箱14的預(yù)定失配極限42(在這里被示出為旋轉(zhuǎn)極限42)時(shí)，轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12和轉(zhuǎn)向齒輪箱14之間提供直接機(jī)械連接。當(dāng)滿足預(yù)定失配極限42時(shí)，轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40接合并將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12的轉(zhuǎn)向運(yùn)動32傳遞到轉(zhuǎn)向齒輪箱14。
[0042]轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40可設(shè)置在第一轉(zhuǎn)向軸44和第二轉(zhuǎn)向軸46之間?；蛘?，轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置可包括第一轉(zhuǎn)向軸44和第二轉(zhuǎn)向軸46。轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40在相對旋轉(zhuǎn)范圍Θ內(nèi)提供兩個軸44和46的分離旋轉(zhuǎn)，并且在相對旋轉(zhuǎn)極限42處提供兩個軸的結(jié)合旋轉(zhuǎn)。第一軸44可以是與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12進(jìn)行結(jié)合運(yùn)動的輸入軸44，并且第二軸46可以是與轉(zhuǎn)向齒輪箱14進(jìn)行結(jié)合運(yùn)動的輸出軸46。轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40在第一軸44和第二軸46之間提供特定的相對相互作用。
[0043]第一軸44和第二軸46之間的相互作用允許第一軸44和第二軸46在預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍Θ內(nèi)分離。轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40與這兩個軸44和46相互作用，并且能夠在處于相對旋轉(zhuǎn)范圍Θ的一端的旋轉(zhuǎn)極限42處使這兩個軸44和46結(jié)合。預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍Θ通常不超過15度，而是可以在I度至5度的范圍內(nèi)。
[0044]參照圖2，示出了圖1的轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40的分解示意圖示例。在該圖中，轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40被示出為第一部分48與第二部分50分離，示出了轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40使第一軸44和第二軸46之間的直接連接分離。如前所述，第一軸44與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12處于結(jié)合旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并且第二軸46與轉(zhuǎn)向齒輪箱14處于結(jié)合旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(見圖1)。當(dāng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12運(yùn)動時(shí)，第一部分48運(yùn)動，并且當(dāng)轉(zhuǎn)向齒輪箱14運(yùn)動時(shí)，第二部分50運(yùn)動。只要轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12和轉(zhuǎn)向齒輪箱14之間的運(yùn)動保持匹配，第一部分48和第二部分50便協(xié)調(diào)地運(yùn)動，從而第一軸44和第二軸46協(xié)調(diào)地運(yùn)動。
[0045]在第一軸44和第二軸46的預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)范圍Θ內(nèi)可出現(xiàn)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12和轉(zhuǎn)向齒輪箱14的運(yùn)動的任何匹配。預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍Θ可由轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40的第一部分48上的第一相互作用表面52和轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40的第二部分50上的第二相互作用表面54來限定。當(dāng)?shù)谝惠S44和第二軸46的相對旋轉(zhuǎn)滿足預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)極限時(shí)，第一相互作用表面52與第二相互作用表面54接觸，從而導(dǎo)致兩個軸44和46之間的直接連接。第一相互作用表面52和第二相互作用表面54之間的接觸使得第一轉(zhuǎn)向軸44和第二轉(zhuǎn)向軸46共同旋轉(zhuǎn)或作為一個聯(lián)動裝置旋轉(zhuǎn)。滿足預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)極限使得第一相互作用表面52與第二相互作用表面54接觸的失配的發(fā)生還可被理解為正相對旋轉(zhuǎn)極限。
[0046]轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40還可包括第三相互作用表面56和第四相互作用表面58。如同第一相互作用表面52和第二相互作用表面54之間的接觸一樣,第三相互作用表面56和第四相互作用表面58之間的接觸也可導(dǎo)致第一轉(zhuǎn)向軸44和第二轉(zhuǎn)向軸46的共同旋轉(zhuǎn)，只是沿著相反的方向而已。滿足預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)極限使得第三相互作用表面56與第四相互作用表面58接觸的失配的發(fā)生可被理解為負(fù)相對旋轉(zhuǎn)極限。正相對旋轉(zhuǎn)極限和負(fù)相對旋轉(zhuǎn)極限之間的距離可被理解為預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)范圍Θ。例如，當(dāng)預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍為15度時(shí)，在+7.5度的正相對旋轉(zhuǎn)極限處，第一相互作用表面52可與第二相互作用表面54接觸，并且在-7.5度的負(fù)相對旋轉(zhuǎn)極限處，第三相互作用表面56可與第四相互作用表面58接觸。
[0047]一旦達(dá)到正相對旋轉(zhuǎn)極限和負(fù)相對旋轉(zhuǎn)極限中的任意一個，便滿足預(yù)定旋轉(zhuǎn)極限并且轉(zhuǎn)向軸44和46旋轉(zhuǎn)地接合。當(dāng)旋轉(zhuǎn)地接合時(shí)，第一轉(zhuǎn)向軸44和第二轉(zhuǎn)向軸46 —起旋轉(zhuǎn)，直到出現(xiàn)分離為止。轉(zhuǎn)向軸44和46可保持旋轉(zhuǎn)地接合，直到兩個軸44和46的相對旋轉(zhuǎn)改變方向而再次處于相對旋轉(zhuǎn)范圍Θ內(nèi)為止。這使得兩個軸44和46分離，直到再次滿足正旋轉(zhuǎn)方向極限或沿著軸44和46的相反的相對旋轉(zhuǎn)方向滿足負(fù)旋轉(zhuǎn)方向極限為止。
[0048]當(dāng)轉(zhuǎn)向軸44和46在預(yù)定相對旋轉(zhuǎn)范圍Θ內(nèi)分離地運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，抑制了噪聲、振動和振感從轉(zhuǎn)向齒輪箱14或其他轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組件傳輸至轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12。只有當(dāng)達(dá)到正旋轉(zhuǎn)極限或負(fù)旋轉(zhuǎn)極限時(shí)，轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40才接合并將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12的轉(zhuǎn)向運(yùn)動傳遞到轉(zhuǎn)向齒輪箱14。應(yīng)注意的是，圖2示意性地示出了預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍Θ接近180度，然而，如上所述，預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍Θ通常不超過15度，甚至可在I度到5度的范圍內(nèi)。改變第二相互作用表面54和第四相互作用表面58之間的角距離可實(shí)現(xiàn)減小的預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍Θ。
[0049]參照圖3，示出了設(shè)置在第一轉(zhuǎn)向軸44和第二轉(zhuǎn)向軸46之間的轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置70的可替換的分解示意圖示例。在該示例中，通過設(shè)置在狹槽74中的銷72提供相對旋轉(zhuǎn)范圍Θ。銷72的相對兩側(cè)部可提供第一相互作用表面76和第三相互作用表面78，并且狹槽74的相對兩側(cè)壁可提供第二相互作用表面80和第四相互作用表面82。如前所述，當(dāng)?shù)谝幌嗷プ饔帽砻?6與第二相互作用表面80接觸(也可被稱為正旋轉(zhuǎn)方向極限84)時(shí),兩個軸44和46將接合并一起旋轉(zhuǎn)。類似地，當(dāng)?shù)谌嗷プ饔帽砻?8與第四相互作用表面82接觸(也可被稱為負(fù)旋轉(zhuǎn)方向極限86)時(shí)，兩個軸44和46也將接合并一起旋轉(zhuǎn)。兩個軸44和46在預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍Θ內(nèi)的相對旋轉(zhuǎn)允許兩個軸44和46獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。圖3清楚地示出了正旋轉(zhuǎn)極限84和負(fù)旋轉(zhuǎn)極限86之間的旋轉(zhuǎn)距離為預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍Θ，并且可通過改變狹槽74的長度來設(shè)置該范圍Θ。如同轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40—樣，轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置70也可具有15度或更小的預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍Θ，并且預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍Θ可以在I度至5度的范圍內(nèi)。
[0050]第一轉(zhuǎn)向軸44和第二轉(zhuǎn)向軸46之間的結(jié)合旋轉(zhuǎn)將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12的運(yùn)動直接傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱14。即使控制器24仍在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)12和轉(zhuǎn)向齒輪箱14之間傳達(dá)運(yùn)動也依然存在一些問題，因此轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40和70可在電力損耗的情況下或在兩個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組件之間有任何失配的情況下提供備用。傳統(tǒng)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅具有常閉離合器，所述常閉離合器可僅在電力損耗的情況下接合并且不提供失配保護(hù)。在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，常閉離合器需要電力來使離合器保持分開。如在這里公開的轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40和70是被動機(jī)械聯(lián)動裝置，其運(yùn)行不需要電力。雖然如上所述的轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置40和70可替代傳統(tǒng)的線控轉(zhuǎn)向離合器，但是也可設(shè)想采用控制策略來監(jiān)測轉(zhuǎn)向組件的失配并且當(dāng)存在失配時(shí)接合離合器。
[0051]參照圖4，提供用于半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操作流程圖。在步驟100處，由系統(tǒng)接收轉(zhuǎn)向輸入。在步驟102處，控制器試圖通過電動機(jī)將全部的轉(zhuǎn)向輸入傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱。在步驟104處，半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)監(jiān)測轉(zhuǎn)向輸入相對于轉(zhuǎn)向齒輪箱的運(yùn)動是否在旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)。如果轉(zhuǎn)向輸入達(dá)到限定旋轉(zhuǎn)范圍的邊界的預(yù)定旋轉(zhuǎn)極限，那么轉(zhuǎn)向輸入不在旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，并且該過程進(jìn)行到步驟106。
[0052]在步驟106處，轉(zhuǎn)向聯(lián)動裝置將轉(zhuǎn)向輸入傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱，并且該過程進(jìn)行到步驟108。這建立了從轉(zhuǎn)向輸入到轉(zhuǎn)向齒輪箱的直接機(jī)械連接。然而，如果轉(zhuǎn)向輸入在預(yù)定旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，使得控制器致動電動機(jī)將全部的轉(zhuǎn)向輸入傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱并維持轉(zhuǎn)向組件處于相匹配狀態(tài)，那么該過程直接進(jìn)行到步驟108，而無需經(jīng)過步驟106。在步驟108處，來自步驟100的全部的轉(zhuǎn)向輸入被傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱，不管是通過電動機(jī)(經(jīng)步驟102、104直接流向108)還是通過步驟106 (如果電動機(jī)不能傳遞全部的轉(zhuǎn)向輸入)。一旦轉(zhuǎn)向輸入被傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱(通過聯(lián)動裝置、通過電動機(jī)或通過兩者的結(jié)合)，車輛便在步驟110處轉(zhuǎn)向。
[0053]雖然上面描述了示例性實(shí)施例，但是這些實(shí)施例不意在描述了本發(fā)明所有可能的形式。更確切地，說明書中所使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，并且應(yīng)該理解在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可進(jìn)行各種改變。此外，實(shí)施的各實(shí)施例的特征可以組合，以形成本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng),包括: 控制器，能夠被配置為監(jiān)測轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向齒輪箱的運(yùn)動并使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向齒輪箱的運(yùn)動相匹配，以提供線控轉(zhuǎn)向效果； 被動機(jī)械聯(lián)動裝置，設(shè)置在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向齒輪箱之間，以當(dāng)滿足轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向齒輪箱的失配極限時(shí)在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向齒輪箱之間提供直接機(jī)械連接。
2.如權(quán)利要求1所述的半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所述半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)合運(yùn)動的第一轉(zhuǎn)向軸、與轉(zhuǎn)向齒輪箱進(jìn)行結(jié)合運(yùn)動的第二轉(zhuǎn)向軸，所述失配極限是第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸的相對旋轉(zhuǎn)范圍的邊界值，該相對旋轉(zhuǎn)范圍為15度或更小，所述被動機(jī)械聯(lián)動裝置設(shè)置在第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸之間，并能夠在處于相對旋轉(zhuǎn)范圍的一端的旋轉(zhuǎn)極限處使第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸結(jié)合。
3.如權(quán)利要求2所述的半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸的相對旋轉(zhuǎn)范圍具有正旋轉(zhuǎn)方向極限和負(fù)旋轉(zhuǎn)方向極限，當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸的相對旋轉(zhuǎn)處于正旋轉(zhuǎn)方向極限和負(fù)旋轉(zhuǎn)方向極限之間時(shí)，第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)地分離，并且當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸的相對旋轉(zhuǎn)滿足正旋轉(zhuǎn)方向極限和負(fù)旋轉(zhuǎn)方向極限中的一個時(shí)，第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)地接合而一起旋轉(zhuǎn)，直到第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸的相對旋轉(zhuǎn)改變方向而處于相對旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)為止，第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸的相對旋轉(zhuǎn)處于相對旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)使得第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸再次分離并保持分離，直到再次滿足正旋轉(zhuǎn)方向極限或沿著第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸的相反的相對旋轉(zhuǎn)方向滿足負(fù)旋轉(zhuǎn)方向極限為止。
4.如權(quán)利要求3所述的半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，當(dāng)機(jī)械聯(lián)動裝置在相對旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向齒輪箱不具有直接的機(jī)械轉(zhuǎn)向連接，以抑制噪聲、振動和振感從轉(zhuǎn)向齒輪箱傳輸?shù)睫D(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所述半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括:轉(zhuǎn)向齒輪箱電動機(jī)，被構(gòu)造為由控制器致動，以使轉(zhuǎn)向齒輪箱的運(yùn)動與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相匹配；轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)電動機(jī)，被構(gòu)造為由控制器致動，以使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動與轉(zhuǎn)向齒輪箱相匹配。
6.如權(quán)利要求1所述的半分離轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，只有當(dāng)滿足失配極限時(shí)，所述被動機(jī)械聯(lián)動裝置才接合并將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向運(yùn)動傳遞至轉(zhuǎn)向齒輪箱。
【文檔編號】B62D6/00GK104512458SQ201410509913
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】安東尼·馬里奧·迪`阿馬托 申請人:福特全球技術(shù)公司