專利名稱：漸進(jìn)式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于漸進(jìn)式傳動(dòng)裝置-尤其是車輛的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用于輸入軸和輸出軸的支座。
背景技術(shù)：
漸進(jìn)式傳動(dòng)裝置的應(yīng)用非常廣泛。其中一個(gè)最重要的應(yīng)用是所有類型的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置，但主要是所有類型的受控運(yùn)輸裝置的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置，例如車輛的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置。
傳動(dòng)裝置是用于傳遞或轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)的裝置。此處所關(guān)心的是將輸入軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。對(duì)于車輛的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置，輸入軸直接或間接地聯(lián)接在方向盤(pán)上，而輸出軸聯(lián)接在適于使待轉(zhuǎn)向的車輛的方向改變的機(jī)構(gòu)上。對(duì)于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)通常包括連接在輸出軸上的小齒輪和與該小齒輪嚙合的齒條。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，齒條移動(dòng)，并通過(guò)橫拉桿轉(zhuǎn)動(dòng)被轉(zhuǎn)向的車輪。這些機(jī)構(gòu)的其它示例包括蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等。
不同于輸入軸與輸出軸之間具有線性關(guān)系的傳動(dòng)裝置，漸進(jìn)式傳動(dòng)裝置在輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)與輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)之間具有非線性關(guān)系。使用車輛作為示例，因此使方向盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度的效果依賴于方向盤(pán)在該瞬間的位置。有利地，當(dāng)方向盤(pán)處于直行位置時(shí)該效果很小，方向盤(pán)被轉(zhuǎn)動(dòng)得越大，該效果就變得越大。在高速時(shí)，這確保了在直行位置周圍的精確轉(zhuǎn)向，因?yàn)榧词狗较虮P(pán)較大的移動(dòng)也僅造成行進(jìn)方向很小的變化。另一方面，在操縱過(guò)程中，一旦方向盤(pán)已轉(zhuǎn)到很大的程度，漸進(jìn)式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的很小的轉(zhuǎn)動(dòng)即可引起行駛方向較大的變化。這是所希望的，尤其在停車時(shí)，以便能夠有效地從一個(gè)車輪鎖定位置改變到另一個(gè)車輪鎖定位置。
EP 0 915 003 B1(Wandfluh)提出了一種具有可變傳動(dòng)比的車輛轉(zhuǎn)向裝置，該裝置包括總共四條全部相交于一個(gè)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。該循環(huán)球式轉(zhuǎn)向裝置的缺點(diǎn)在于，操縱桿不是位于一個(gè)平面內(nèi)，而是彼此成很陡的角度。這種技術(shù)上不靈活和不穩(wěn)定的布置對(duì)于間隙很敏感，因此需要在零件的精度方面花費(fèi)較高，以避免游隙過(guò)大。由于需要以很高的代價(jià)對(duì)軸承進(jìn)行精確調(diào)整，因此這導(dǎo)致裝配成本很高。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向裝置的“陡峭”導(dǎo)致轉(zhuǎn)向靈敏性下降，因?yàn)閺较蜣D(zhuǎn)向的循環(huán)球使轉(zhuǎn)向感覺(jué)喪失。從所述說(shuō)明書(shū)的圖6可以看出，當(dāng)將方向盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)約75°時(shí)，在直行區(qū)域內(nèi)的較遲緩的轉(zhuǎn)向迅速變?yōu)楦叨葷u進(jìn)轉(zhuǎn)向。從同一圖中還可以看出，方向盤(pán)在每一側(cè)的最大可能轉(zhuǎn)角限制在105°，這是該布置的另一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)檎麄€(gè)轉(zhuǎn)角范圍僅局限在210°的范圍內(nèi)。
DE 195 19 588 A1(Honda)提出了另一種具有漸進(jìn)特征的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置。在該轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置中，傳動(dòng)比的可變性基于以下事實(shí)盡管轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置的輸出軸相對(duì)于其輸入軸平行地延伸，但是輸出軸設(shè)置成從輸入軸偏移(偏心)。為了將輸入軸聯(lián)接到輸出軸上，在這兩根軸之間設(shè)置一中間件，該中間件基本具有曲柄滑塊(帶有旋轉(zhuǎn)活節(jié)的滑動(dòng)活節(jié))的功能，并將來(lái)自輸入軸-或連接在輸入軸上以便與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)的延伸部分-的轉(zhuǎn)矩傳遞到輸出軸上。這種轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置的效果確實(shí)會(huì)趨于期望的方向，因?yàn)殡S著方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)量增加轉(zhuǎn)向響應(yīng)以相稱地漸進(jìn)方式增加；但是，希望這種特性更顯著。使用在所述說(shuō)明書(shū)中提出的技術(shù)布置不能實(shí)現(xiàn)這種目的，因?yàn)樵趯?shí)現(xiàn)低程度的漸進(jìn)性時(shí)，為確保無(wú)游隙特性所需的技術(shù)費(fèi)用已經(jīng)非常大。
EP 0 915 003 B1詳盡地列舉出了其它已知漸進(jìn)式轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置的方案、各種技術(shù)布置及其缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種用于優(yōu)選作為車輛的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置的漸進(jìn)式傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)間隙不敏感，無(wú)需調(diào)整就可以無(wú)游隙地工作，并且具有有利的力關(guān)系。此外，其盡可能平滑的漸進(jìn)特性令人滿意，從直行驅(qū)動(dòng)到完全鎖定區(qū)域，轉(zhuǎn)向角與驅(qū)動(dòng)角的比值減小到約五分之一。該布置能夠節(jié)省空間并且較扁平。
該問(wèn)題通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的發(fā)明來(lái)解決。
該解決方案通過(guò)以曲柄方式連接到輸入軸和輸出軸從而可在軸承上轉(zhuǎn)動(dòng)的單個(gè)聯(lián)軸器提供。通過(guò)適當(dāng)選擇聯(lián)軸器上軸承的間距以及軸承相對(duì)于各軸軸線的偏移量，可以根據(jù)需要調(diào)整漸進(jìn)特性。在輸入軸從-180°到+180°轉(zhuǎn)動(dòng)一周內(nèi)，全部是漸進(jìn)變化。在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)和順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)傳動(dòng)并不是完全對(duì)稱的，但不可思議的是這并沒(méi)有對(duì)轉(zhuǎn)向性能造成不良影響。
由于該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的所有運(yùn)動(dòng)都發(fā)生在一個(gè)平面內(nèi)，所以該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可位于一個(gè)平面內(nèi)。
這種傳動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單從而可經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)該裝置，并且其所需空間小。其它的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)構(gòu)內(nèi)不存在游隙并且能夠直接傳遞力，因?yàn)槊總€(gè)部件相對(duì)于彼此具有合適的角度。


下面將參照附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，圖中圖1是一示例性實(shí)施例的分解透視圖；圖2示出在方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一周過(guò)程中操縱桿與聯(lián)軸器的各個(gè)位置；圖3示出在(方向盤(pán))轉(zhuǎn)動(dòng)一周過(guò)程中輸出鉸接頭的各個(gè)位置。
具體實(shí)施例方式
圖1示出具有軸線X的輸入軸10和具有軸線Y的輸出軸30，兩條軸線X、Y基本平行地延伸且相對(duì)于彼此具有軸線偏移量RA。在兩根軸之間設(shè)置有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使得在輸入軸10轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出軸30具有漸進(jìn)特性。
在輸入軸10上從輸入軸10的軸線X偏移輸入偏移量RX處具有輸入鉸接頭11。在輸出軸30上從輸出軸30的軸線Y偏移輸出偏移量RY處具有輸出鉸接頭31。這兩個(gè)鉸接頭11、31彼此相距固定的聯(lián)接間距RK。這通過(guò)聯(lián)軸器21實(shí)現(xiàn)，該聯(lián)軸器將這兩個(gè)鉸接頭11、31以所希望的間距彼此連接在一起，以便它們能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。鉸接頭11、31僅能夠在垂直于軸線X和軸線Y的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
聯(lián)軸器21由單個(gè)部件組成，并優(yōu)選具有扁平的形狀。鉸接頭11、31中所使用的軸承可以是滾動(dòng)軸承-尤其是滾針軸承或者滑動(dòng)軸承，或者可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何等效的解決方案。
在圖1中，在輸入軸10上以示意性方式示出方向盤(pán)40。在輸出軸30上同樣以示意性方式示出齒輪齒條裝置41。但是，決不應(yīng)該認(rèn)為該圖是限定性的。
四個(gè)尺寸-即軸線偏移量RA、輸入偏移量RX、輸出偏移量RY和聯(lián)接間距RK相互之間的比率很關(guān)鍵。首先必須確保能夠?qū)崿F(xiàn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20的完整的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)/循環(huán)運(yùn)行(Umlauf)。另一個(gè)要求是使從輸入軸10到輸出軸30的力傳遞最優(yōu)。為了實(shí)現(xiàn)該目的，RK和RY所在處的直線部所形成的角度α應(yīng)該盡可能在90°附近區(qū)域變化。因此，角度α應(yīng)該總是在40°與135°之間。
為了滿足以上要求，這些比例限定為如下軸線偏移量RA與輸入偏移量RX的比值至少在1∶10與4∶10之間，優(yōu)選在1.8∶10與3∶10之間。另外，輸出偏移量RY與輸入偏移量RX的比值應(yīng)至少在2∶10與7∶10之間，優(yōu)選約為5∶10。輸入偏移量RX與聯(lián)接間距RK的比值應(yīng)至少在7∶10與13∶10之間，優(yōu)選約為1∶1。
例如，一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的尺寸如下


傳動(dòng)裝置1的上述部分也可使用其它的測(cè)量值和尺寸，尤其是使用所給示例的倍數(shù)的尺寸。但是，在用于車輛的轉(zhuǎn)向裝置的情況下，由于車輛內(nèi)可利用的空間通常非常有限，因此尺寸很關(guān)鍵。此處所給出的值在傳動(dòng)裝置的功能可靠性與節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)尺寸之間提供了很好的折衷。
在能夠保持機(jī)械循環(huán)運(yùn)行的前提下，所有的尺寸都可以不同于上述理想狀況。即使力傳遞性能不再是最優(yōu)的，但其它的尺寸和比例在某些應(yīng)用場(chǎng)合也可以是有利的，例如為了減小傳動(dòng)裝置的總體空間需求或者為了增加在某些轉(zhuǎn)動(dòng)位置的杠桿作用(Hebelwirkung)。
圖2示出各個(gè)方向盤(pán)位置及其對(duì)輸出軸30的影響。圖2a說(shuō)明在0到180°之間的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，圖2b對(duì)應(yīng)于順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。外圓表示在轉(zhuǎn)動(dòng)一周期間輸入鉸接頭11的軌跡，內(nèi)圓表示輸出鉸接頭31的軌跡。外圓與內(nèi)圓之間的連線表示處于相應(yīng)的聯(lián)軸器21。
從圖3可以看出轉(zhuǎn)向的漸進(jìn)特性。所示圓表示輸出軸31在每個(gè)所示的方向盤(pán)位置處的相應(yīng)位置。
從圖2和圖3能夠清楚地看到，方向盤(pán)在180°位置時(shí)，小齒輪距離理想的180°位置僅有很小的偏離。但是，在行駛性能上，完全覺(jué)察不到該偏離。在該示例性實(shí)施例中，考慮到該解決方案的技術(shù)很簡(jiǎn)單，在逆時(shí)針/順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)期間轉(zhuǎn)向的對(duì)稱性非常高。尤其當(dāng)轉(zhuǎn)向從直行位置有輕微的偏離時(shí)，駕駛員會(huì)立即注意到不對(duì)稱特性，并發(fā)現(xiàn)其影響。
輸入軸10的軸線X和輸出軸30的軸線Y不一定要平行。使用球形支承能夠允許調(diào)整方向盤(pán)轉(zhuǎn)角。在這種情況下，應(yīng)類似地使用和得到本說(shuō)明書(shū)中所提及的數(shù)據(jù)和間距。
另外，當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20時(shí)，聯(lián)接到傳動(dòng)裝置1上的齒輪齒條轉(zhuǎn)向裝置的齒條和/或小齒輪41也可以具有漸進(jìn)性布置，以便使?jié)u進(jìn)性進(jìn)一步增加約30～35％。
另外，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之前的輸入軸內(nèi)使用一個(gè)或兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)對(duì)漸進(jìn)特性具有積極的影響。
此處所述的傳動(dòng)裝置1除了可以結(jié)合到此處所述的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向裝置中外，還可以結(jié)合到任何其它類型的轉(zhuǎn)向裝置中。常見(jiàn)的方案-如動(dòng)力轉(zhuǎn)向、額定潰縮(破壞)點(diǎn)(Sollbruchstelle)和任一可設(shè)想類型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及角傳動(dòng)裝置也可以以與目前相同的方式使用。
任何常見(jiàn)的車輛也都可加裝為具有包括根據(jù)本發(fā)明的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20的合適的轉(zhuǎn)向裝置。例如，為了對(duì)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向裝置的現(xiàn)有小齒輪進(jìn)行修改，可以在輸出軸30上安裝一具有所需傳動(dòng)比的行星齒輪，以實(shí)現(xiàn)在方向盤(pán)從-180°到+180°相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)齒條所希望達(dá)到的位移。
根據(jù)本發(fā)明的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)20的優(yōu)點(diǎn)在于，輸入軸10相對(duì)于輸出軸30具有有利的力關(guān)系，不存在游隙且對(duì)容差不敏感，布置節(jié)省空間，并且制造和裝配簡(jiǎn)單且有利。
附圖標(biāo)記1傳動(dòng)裝置10輸入軸11輸入鉸接頭20傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21聯(lián)軸器30輸出軸31輸出鉸接頭40方向盤(pán)41小齒輪，齒條X輸入軸軸線Y輸出軸軸線RX輸入偏移量RY輸出偏移量RA軸線偏移量
RK聯(lián)接間距A RK和RY所在處的直線形成的角度
權(quán)利要求
1.一種用于漸進(jìn)式傳動(dòng)裝置(1)、尤其是車輛的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(20)，包括分別用于輸入軸(10)和輸出軸(30)的支座，其特征在于，在所述用于輸入軸(10)的支座上在從輸入軸的軸線(X)偏移輸入偏移量(RX)處設(shè)置有輸入鉸接頭(11)；在所述用于輸出軸(30)的支座上在從輸出軸的軸線(Y)偏移輸出偏移量(RY)處設(shè)置有輸出鉸接頭(31)；所述鉸接頭(11、31)僅通過(guò)一個(gè)聯(lián)軸器(21)以彼此相距固定的聯(lián)接間距(RK)相互鉸接在一起；以及輸入軸的軸線(X)和輸出軸的軸線(Y)以固定的軸線偏移量(RA)彼此基本上平行地延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所有的長(zhǎng)度和間距條件(RX、RY、RA、RK)選擇為使得在完成裝配的狀態(tài)下輸入軸(10)和輸出軸(30)能夠機(jī)械地轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有在垂直于軸線(X、Y)的平面內(nèi)的扁平構(gòu)型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，軸線偏移量(RA)與輸入偏移量(RX)的比值至少在1∶10與4∶10之間，優(yōu)選在1.8∶10與3∶10之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，輸出偏移量(RY)與輸入偏移量(RX)的比值至少在2∶10與7∶10之間，優(yōu)選約為5∶10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，輸入偏移量(RX)與聯(lián)接間距(RK)的比值至少在7∶10與13∶10之間，優(yōu)選約為1∶1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，在整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，聯(lián)接間距(RK)所處的直線與輸出偏移量(RY)所處的直線之間的角度(α)不會(huì)變得小于40°或大于135°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，輸入偏移量(RX)在20mm與80mm之間，優(yōu)選在30mm與40mm之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，輸入軸(10)和/或輸出軸(30)是一體的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，在輸出軸(30)上設(shè)有行星齒輪傳動(dòng)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于漸進(jìn)式傳動(dòng)裝置(1) ——尤其是車輛的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(20)，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用于輸入軸(10)和輸出軸(30)的支座。根據(jù)本發(fā)明的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(20)包括活動(dòng)聯(lián)軸器(21)，該聯(lián)軸器以鉸接的形式與輸入軸(10)和輸出軸(30)連接，以便在從－180°到+180°的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)從輸入軸(10)到輸出軸(30)的漸進(jìn)性傳動(dòng)。這種傳動(dòng)裝置(1)的優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單從而制造經(jīng)濟(jì)，并且所需要的空間小。其它的優(yōu)點(diǎn)是，機(jī)構(gòu)中不存在游隙并能夠直接傳遞力，因?yàn)槊總€(gè)部件相對(duì)于彼此具有合適的角度。
文檔編號(hào)F16H35/00GK1791757SQ200480013241
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2004年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月15日
發(fā)明者維爾納·M·布萊斯, 歐文·羅特 申請(qǐng)人:維爾納·M·布萊斯, 歐文·羅特