離合器、轉向裝置和拆卸離合器的方法與流程

相關申請的交叉引用

本申請根據美國法典第35條119款主張基于2016年3月29日提交的2016-066909號日本專利申請的優先權。該申請的內容通過引用整體并入。

本發明涉及一種離合器，一種轉向裝置和一種拆卸離合器的方法。

背景技術：

日本專利申請特開2008-189077號公報公開了一種通常用于線控轉向型(sbw)轉向裝置的離合器。離合器機械地建立和解除轉向構件與車輪轉向軸之間的動力傳遞路徑。離合器包括行星齒輪機構。

日本專利申請特開2008-189077號公報公開的離合器包括太陽齒輪、內齒輪、行星齒輪和支架。行星齒輪與太陽齒輪和內齒輪嚙合。支架可轉動地支撐行星齒輪。輸入軸與內齒輪耦合，輸出軸與支架耦合。當太陽齒輪被鎖定或未被鎖定時，機械地建立輸入軸與輸出軸之間的動力傳遞路徑。

技術實現要素：

根據本發明的一個方面，離合器配置為機械地建立和解除輸入軸與輸出軸之間的扭矩傳遞路徑，通過輸入軸輸入扭矩，通過輸出軸輸出扭矩。離合器包括太陽齒輪、內齒輪、行星齒輪和支架。太陽齒輪配置為在固定狀態和非固定狀態之間切換。內齒輪以扭矩可傳遞的方式與輸入軸耦合。行星齒輪配置為與太陽齒輪和內齒輪嚙合。支架以扭矩可傳遞的方式與輸出軸耦合且配置為可轉動地支撐行星齒輪。支架包括要與配置為使支架脫離離合器的脫離構件耦合的耦合部。

根據本發明的另一個方面，一種轉向裝置包括離合器，所述離合器配置為機械地建立和解除輸入軸與輸出軸之間的扭矩傳遞路徑，通過輸入軸輸入扭矩，通過輸出軸輸出扭矩。離合器包括太陽齒輪、內齒輪、行星齒輪和支架。太陽齒輪配置為在固定狀態和非固定狀態之間切換。內齒輪以扭矩可傳遞的方式與輸入軸耦合。行星齒輪配置為與太陽齒輪和內齒輪嚙合。支架以扭矩可傳遞的方式與輸出軸耦合并且配置為可轉動地支撐行星齒輪。支架包括要與配置為使支架脫離離合器的脫離構件耦合的耦合部。

根據本發明的再一個方面，一種拆卸離合器的方法，離合器配置為機械地建立和解除輸入軸與輸出軸之間的扭矩傳遞路徑，通過輸入軸輸入扭矩，通過輸出軸輸出扭矩。離合器包括太陽齒輪、內齒輪、行星齒輪和支架。太陽齒輪配置為在固定狀態和非固定狀態之間切換。內齒輪以扭矩可傳遞的方式與輸入軸耦合。行星齒輪配置為與太陽齒輪和內齒輪嚙合。支架以扭矩可傳遞的方式與輸出軸耦合并且配置為可轉動地支撐行星齒輪。支架包括要與配置為使支架脫離離合器的脫離構件耦合的耦合部。該方法包括將脫離構件與耦合部耦合以使支架脫離離合器。

附圖說明

結合附圖、參考以下具體說明能更好地理解本發明，有助于更完整地了解本發明及其諸多優點，其中：

圖1是示出根據實施例1的轉向裝置的基本部件的配制的簡圖；

圖2是示出實施例1中離合器和圍繞其的部件的內部配置的透視圖；

圖3是示出根據實施例1的離合器的內部配置的截面圖；

圖4是實施例1中支架和圍繞其的部件的配置的透視圖；

圖5a和5b示出了實施例1中支架的配置，其中圖5a是支架的俯視圖，圖5b是支架的側視圖；

圖6是實施例2中耦合部和脫離構件的透視圖；以及

圖7是實施例3中耦合部和脫離構件的透視圖。

具體實施方式

現將參照附圖對實施例進行說明，其中在各附圖中，類似的附圖標號表示對應的或相同的元件。

實施例1

現將參考圖1對根據一個實施例的轉向裝置進行說明。圖1是示意性示出根據實施例1的轉向裝置1的基本部件的配制的簡圖。如圖1所示，轉向裝置1包括轉向單元10、車輪轉向單元20、轉向構件200和控制器300。轉向裝置1用于根據駕駛員通過轉向構件200的轉向操作使車輪400轉向。

根據實施例1的轉向裝置1為線控轉向型轉向裝置，其具有至少兩個功能，即機械地建立和解除轉向構件200與車輪轉向單元20之間的扭矩傳遞路徑的功能，和在解耦扭矩傳遞路徑的狀態下根據通過轉向構件200的轉向操作來電控制車輪400的轉向角度的功能。

如圖1所示，將具有車輪外形的轉向輪作為轉向構件200的示例。然而，該配置不具有限制性意義。也可使用具有其他外形和機構的裝置，只要該裝置能夠接受駕駛員的轉向操作。

轉向單元10

轉向單元10既具有接受駕駛員通過轉向構件200的轉向操作的功能，又具有機械地建立和解除轉向構件200與車輪轉向單元20之間的扭矩傳遞路徑的功能。轉向單元10還具有針對轉向操作生成反作用力并將反作用力傳遞至轉向構件200的功能。

如圖1所示，轉向單元10包括上轉向軸101、中間轉向軸102、下轉向軸103、扭矩傳感器12、動力發生器13、動力傳遞軸14和動力傳遞器15。

在該說明中，上轉向軸101、中間轉向軸102和下轉向軸103有時也都成為“轉向軸”。

同樣，在該說明中，“上端”是指在根據駕駛員的轉向操作的轉向力傳遞路徑的上游側的端部(即，輸入側的端部)，而“下端”是指在轉向力傳遞路徑的下游側的端部(即，輸出側的端部)。

在實施例1中，上轉向軸101的上端以扭矩可傳遞的方式與轉向構件200耦合。在該說明中，“以扭矩可傳遞的方式耦合”是指將第一構件與第二構件以第二構件依照第一構件的轉動而轉動的方式進行耦合。例如，其含義至少包括第一構件和第二構件互成一體的情形、第二構件直接或間接固定到第一構件上的情形、以及第一構件和第二構件通過部件(如接頭)以第一構件和第二構件相互結合運行的方式彼此耦合的情形。

在實施例1中，上轉向軸101的上端以轉向構件200和上轉向軸101一體轉動的方式固定到轉向構件200上。

上轉向軸101和中間轉向軸102以扭矩可傳遞的方式彈性地彼此耦合。扭矩傳感器12檢測上轉向軸101和中間轉向軸102之間形成的扭力。

具體地，盡管未示出，但是上轉向軸101和中間轉向軸102各自在內部具有空腔，扭桿設置在這些空腔內以彈性地耦合上轉向軸101和中間轉向軸102。當駕駛員通過轉向構件200進行轉向操作時，根據轉向操作的扭矩t的大小在上轉向軸101和中間轉向軸102之間形成扭轉角θt。然后，扭矩傳感器12檢測該扭轉角θt并將指示檢測結果的扭矩傳感器信號sl12輸出至控制器300。應注意的是轉向單元10可包括轉向角傳感器以檢測轉向構件200的轉向角，例如，以便向控制器300輸出指示所檢測的轉向角或轉向角速度的信號。

動力發生器13根據由控制器300輸出的扭矩控制信號sl13將扭矩施加于動力傳遞軸14。

在非限制性實施例中，動力發生器13可為電機主體，且動力傳遞軸14可為穿過電機主體并由電機主體轉動的電機輸出軸。動力傳遞軸14可為以扭矩可傳遞的方式與電機輸出軸耦合的另一個軸。

動力傳遞器15以相對于動力傳遞軸14扭矩可傳遞的方式與動力傳遞軸14耦合。動力傳遞器15以扭矩可傳遞的方式與中間轉向軸102耦合。

動力傳遞器15為在動力傳遞軸14和中間轉向軸102之間傳遞扭矩的動力傳遞機構。作為動力傳遞器15，例如，可使用齒輪傳動、皮帶傳動、鏈傳動、摩擦傳動、和牽引傳動動力傳遞機構或這些動力傳遞機構的組合。齒輪傳動動力傳遞機構可包括，例如，螺旋齒輪、行星齒輪、以及蝸桿與蝸輪的組合。摩擦傳動動力傳遞機構和牽引傳動動力傳遞機構可包括，例如，行星式滾筒。動力傳遞器15不一定包括減速齒輪。

根據上述配置，動力發生器13產生的扭矩通過動力傳遞軸14和動力傳遞器15傳遞至中間轉向軸102。

控制器300

控制器300根據駕駛員的轉向操作控制由車輪轉向力發生器220產生的車輪轉向力和由動力發生器13產生的扭矩。

具體地，參考由扭矩傳感器12輸出的扭矩傳感器信號sl12，控制器300產生扭矩控制信號sl13來控制由動力發生器13產生的扭矩以及車輪轉向力控制信號sl220來控制由車輪轉向力發生器220產生的車輪轉向力。控制器300分別將扭矩控制信號sl13和車輪轉向力控制信號sl220輸出至動力發生器13和車輪轉向力發生器220。

控制器300還可參考信號(如指示轉向構件200的轉向角度的信號和來自車速傳感器的車速信號)以便產生扭矩控制信號sl13和車輪轉向力控制信號sl220。

控制器300將離合器控制信號sl30輸出至離合器30以便控制在離合器30的耦合狀態和解耦狀態之間的切換。

當離合器30處于解耦狀態時，控制器300控制動力發生器13產生相對于駕駛員轉向操作的反作用力。具體地，控制器300控制動力發生器13向轉向軸傳遞與通過轉向構件200進行的駕駛員轉向扭矩輸入的方向相反的反作用力扭矩。這能使駕駛員獲得對轉向操作的觸覺反應。

控制器300對離合器30的具體控制方法不應限制實施例1。例如，控制器300可安排為在例如轉向裝置1出現某些故障和點火關閉期間的情形下將離合器30切換至耦合狀態。通過此配置，當發生故障和點火關閉時，駕駛員甚至不用通過電通路就能使車輪400轉向是有可能的。

當離合器30處于耦合狀態時，控制器300可安排為以向轉向軸傳遞與通過轉向構件200進行的駕駛員轉向扭矩輸入方向相同的扭矩的方式來控制動力發生器13。因此，即使在離合器30的耦合狀態下，駕駛員無需較大的力就能進行轉向操作是有可能的。

車輪轉向單元20

車輪轉向單元20安排為根據已被轉向單元10接受的駕駛員的轉向操作使車輪400轉向。

如圖1所示，車輪轉向單元20包括第一萬向節201、中間軸104、第二萬向節202、輸入軸(輸入軸)105、離合器30、小齒輪軸(輸出軸)106、小齒輪107、齒條軸(車輪轉向軸)211、拉桿212、轉向節臂213和車輪轉向力發生器220。

輸入軸105的下游側、離合器30、小齒輪軸106、小齒輪107、部分齒條軸211和車輪轉向力發生器220容納在小齒輪箱25中。在實施例1中，小齒輪軸106包括單一構件。然而，該配置不應視為限制。小齒輪軸106可包括多個構件。

中間軸104的上端以扭矩可傳遞的方式通過第一萬向節201與下轉向軸103的下端耦合。

中間軸104的下端以扭矩可傳遞的方式通過第二萬向節202與輸入軸105的上端耦合。

小齒輪107以相對于小齒輪軸106扭矩可傳遞的方式與小齒輪軸106的下端耦合。具體地，小齒輪107固定到小齒輪軸106上以使小齒輪軸106和小齒輪107一體轉動。

在實施例1中，在齒條軸211的與小齒輪107相對的部分上形成與小齒輪107嚙合的齒條。

在實施例1中，離合器30與輸入軸105的下端耦合。離合器30根據由控制器300輸出的離合器控制信號sl30機械地建立和解除轉向構件200與轉向單元20之間的扭矩傳遞路徑。具體地，離合器30根據離合器控制信號sl3機械地建立和解除輸入軸105的下端與小齒輪軸106的上端之間的扭矩傳遞。

在實施例1中，當離合器30處于耦合狀態時，駕駛員通過轉向構件200的轉向操作促使小齒輪107轉動以使齒條軸211在軸向上移位。

同時，當離合器30處于解耦狀態時，車輪轉向力發生器220根據來自控制器300的車輪轉向力控制信號sl220產生車輪轉向力以便使齒條軸211在軸向上移位。

當齒條軸211在軸向上移位時，車輪400通過位于齒條軸211的兩端的拉桿212和與拉桿212耦合的轉向節臂213轉向。然而，本發明不應限制為通過齒條小齒輪機構使車輪轉向軸移位的配置。車輪轉向軸可通過其他機構(如滾珠絲杠機構)移位。

應注意的是車輪轉向力發生器220的具體配置不應限制實施例1。例如，車輪轉向力發生器220可具有以下配置。

車輪轉向力發生器220

車輪轉向力發生器220可包括電機(未示出)和將電機輸出軸的轉動轉化為齒條軸211在軸向上的直線運動的轉化機構。所謂的滾珠絲杠機構可作為該轉化機構。滾珠絲杠機構包括，例如，螺母(未示出)、齒條軸螺旋凹槽(未示出)和多個滾動滾珠(未示出)。螺母具有內表面，螺母螺旋凹槽形成于內表面上。電機使螺母轉動。齒條軸螺旋凹槽形成于齒條軸211的外表面且具有與螺母螺旋凹槽相同的節距。多個滾動滾珠夾在螺母螺旋凹槽和齒條軸211的螺旋凹槽之間。

接下來將對離合器30和圍繞其的部件的配置進行詳細說明。圖2是離合器30和圍繞其的部件的內部配置的透視圖。圖3是離合器30的內部配置的截面圖。

殼體47

根據實施例1的離合器30包括殼體47。殼體47中空且包括第一殼體48和第二殼體49。第一殼體48設置在輸入軸105(離合器30的輸入軸)側。第二殼體49設置在小齒輪軸106(離合器30的輸出軸)側。第一殼體48可拆卸地連接于第二殼體49上。應注意的是輸入軸105側是指輸入軸105從離合器30延伸的一側，小齒輪軸106側是指小齒輪軸106從離合器30延伸的一側。

行星齒輪機構31的配置

根據實施例1的行星齒輪機構31包括太陽齒輪32、多個行星齒輪33、內齒輪34和支架35。支架35支撐行星齒輪33。太陽齒輪32設置在小齒輪軸106的外圓周側且以扭矩可傳遞的方式與鎖定輪36耦合。行星齒輪33設置在太陽齒輪32的外圓周側和內齒輪34的內圓周側以便與太陽齒輪32和內齒輪34嚙合。內齒輪34以扭矩可傳遞的方式與輸入軸105耦合。支架35以扭矩可傳遞的方式與小齒輪軸106耦合。支架35可轉動地支撐行星齒輪33，即，以使其能夠繞自身軸線轉動并旋轉。具體地，支架35和小齒輪軸106在由圖3中的a表示的位置處彼此花鍵嵌合。

杠桿41的配制

根據實施例1的杠桿41在第一位置和第二位置之間移位。在實施例1中，當活塞39通過與第二殼體49連接的螺線管38的作用來壓靠杠桿41時，杠桿41被驅動且移位至第一位置并且與鎖定輪36分開。因此，鎖定輪36和太陽齒輪32轉換至非固定狀態(可轉動狀態)。這機械地解除了輸入軸105和小齒輪軸106之間的扭矩傳遞路徑。應注意的是杠桿41移位至第一位置時，止動銷(未示出)與杠桿41接觸并防止杠桿41進一步移位。

杠桿41通過設置在第二殼體49內的彈簧40偏置于第二位置。當杠桿41移位于第二位置時，杠桿41與鎖定輪36的凹槽45接合。然后，鎖定輪36和太陽齒輪32被固定(不可轉動狀態)。這機械耦合了輸入軸105和小齒輪軸106之間的扭矩傳遞路徑。

支架35的詳細配置

圖4是支架35和圍繞其的部件的配置的透視圖。圖5a和5b示出了支架35的配置，其中圖5a是支架35的俯視圖，圖5b是支架35的側視圖。

如圖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在圖4中a所示的位置與小齒輪軸106花鍵嵌合。行星齒輪33插入板35d和35d之間且可轉動地被支撐。支座35c插入板35d和35d之間以在使板35d和35d彼此保持距離的同時支撐板35d和35d。

然而，本發明不應限制于該支架35的配置。只要耦合部35a以扭矩可傳遞的方式與小齒輪軸106耦合，也可使用除了花鍵嵌合以外的方法。可省略支座35c和板35d以使板35b只可轉動地支撐行星齒輪33。

板35b包括螺紋孔(耦合部)71。當支架35脫離離合器30時，將脫離構件72擰入螺紋孔71內以將脫離構件72與支架35耦合以便成功地使支架35脫離離合器30。應注意的是使支架35脫離離合器30是指將合并在離合器30內的支架35與離合器30分離，并且其含義包括在離合器30已與其他部件分離的狀態下將支架35與離合器30分離。

由支架35支撐的行星齒輪33與太陽齒輪32和內齒輪34嚙合。因而，當支架35脫離離合器30時，即使太陽齒輪32和內齒輪34中的一者先被分開，例如，太陽齒輪32和內齒輪34中的另一者仍與行星齒輪33嚙合。因此，為使支架35脫離離合器30，有必要使支架35在行星齒輪33的軸向上移動。

此處，使用與支架35耦合的脫離構件72來使支架35易于在所需方向上移動以便使支架35脫離離合器30。

特別地，如在實施例1中，在支架35與小齒輪軸106花鍵嵌合的情形下，支架35的脫離方向是被嚴格限制的。即使在該情形下，脫離構件72也與支架35耦合且用于使支架35在所需方向上移動。因此，支架35能夠成功地脫離離合器30。

在一個實施例中，螺紋孔71可形成在板35b或板35d上。例如，當輸入軸105在拆卸離合器30的過程中首先被分開時，螺紋孔71可形成在支架35在輸入軸105側(板35b)的表面上。當小齒輪軸106在拆卸離合器30的過程中首先被分開時，螺紋孔71可形成在支架35在小齒輪軸106側(板35d)的表面上。在實施例1中，螺紋孔71形成在板35b上。

在一個實施例中，優選地，螺紋孔71應形成在位于板35b或板35d上未設置行星齒輪33的位置處。更優選地，螺紋孔71應形成在位于板35b或板35d上未設置行星齒輪33和支座35c的位置處。也就是說，如圖5所示，插入支座35c之間的空間可替代地容納行星齒輪33。更優選地，螺紋孔71應形成在未設置行星齒輪33的空間內。

在實施例1中，輕敲螺紋孔71以使板35b穿過。然而，本發明不應限制于該配置。只要脫離構件72能夠擰入螺紋孔71內，就不一定要輕敲螺紋孔以使板35b穿過。

拆卸離合器30的方法

接下將描述根據實施例1的拆卸離合器30的方法。根據實施例1的拆卸離合器30的方法包括如上所述的將脫離構件72旋擰(耦合)入螺紋孔72以使支架35脫離離合器30的支架脫離步驟。

在根據實施例1的拆卸離合器30的方法中，第一殼體48首先與第二殼體49分開。接下來，輸入軸105沿小齒輪軸106的軸向與小齒輪軸106分開。此時，與輸出軸105耦合的內齒輪34也被分開。

接下來，脫離構件72與螺紋孔71耦合。然后，使用脫離構件72以沿小齒輪軸106的軸向將支架35拉離小齒輪軸106以便使支架35脫離離合器30(支架脫離步驟)。

此后，太陽齒輪32和鎖定輪36被分開，且小齒輪軸106被進一步分開以拆卸離合器30。

實施例2

參考圖6對實施例1中說明的耦合部和脫離構件的另一配制進行說明。圖6是實施例2中耦合部和脫離構件的配置的透視圖。

在實施例2中，如圖6所示，鍵槽孔(耦合部)81形成在支架35的板35b上。鍵槽孔81形成為通孔。脫離構件82插入每個鍵槽孔81中，在這種狀態下，脫離構件82繞著軸線轉動，將脫離構件82的插入方向作為該軸線。然后，鍵槽孔81和脫離構件82彼此接合以使支架35與脫離構件35耦合。

在實施例2中，當支架35脫離離合器30時，脫離構件82插入鍵槽孔81中以使鍵槽孔81與脫離構件82以上述方式彼此耦合。然后，將脫離構件82沿小齒輪軸的軸向拉離小齒輪軸106以便使支架35脫離離合器30。

實施例3

參考圖7對實施例1和2所述的耦合部和脫離構件的另一配置進行說明。圖7是根據實施例3的耦合部和脫離構件的配置的透視圖。

在實施例3中，如圖7所示，支撐支架35的環狀物(耦合部)91形成在支架35的板35b上。脫離構件92具有如此的外形以便使脫離構件92鉤在環91內。

在實施例3中，當支架35脫離離合器30時，脫離構件92鉤在環91內以使脫離構件92與離合器30耦合。然后，脫離構件92沿小齒輪軸106的軸向拉離小齒輪軸106以便使支架35脫離離合器30。

在包括行星齒輪機構的離合器中，支架與其他部件緊密裝配。因此，一旦支架與離合器連接，則很難使支架脫離離合器。因此，對于維持上述情況或其他情況，拆卸離合器需花費時間和人力。

這些實施例使得支架易于脫離離合器。

顯而易見地，鑒于上述教導，對本發明的各種修改和變化是可能的。因此，應理解，在所附的權利要求的范圍內，可以不同于本文具體描述的方式實踐本發明。