專利名稱：有效張角調(diào)節(jié)機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于車輛的張角調(diào)節(jié)機構(gòu)，更特別地，涉及一種使用電動線性致動器來有效調(diào)節(jié)車輛后輪張角的有效張角調(diào)節(jié)機構(gòu)。
這種車輛懸掛系統(tǒng)通過使用有效張角調(diào)節(jié)機構(gòu)來使乘客更加舒適并提高駕駛性能。內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)向角與外側(cè)輪轉(zhuǎn)向角之差限定了張角。有效張角調(diào)節(jié)機構(gòu)對其間的張角進行控制。最近這種有效張角調(diào)節(jié)機構(gòu)用于后輪和前輪。

圖1中表示使用用于后輪的常規(guī)張角調(diào)節(jié)機構(gòu)的懸掛系統(tǒng)。
與后輪1旋轉(zhuǎn)聯(lián)結(jié)的是一轉(zhuǎn)向節(jié)2，轉(zhuǎn)向節(jié)2與一第一控制臂4、一第二控制臂6和一后臂8樞轉(zhuǎn)聯(lián)接。后臂8基本上沿車輛的縱向設(shè)置，而第一控制臂4和第二控制臂6垂直于其縱向中心線設(shè)置。用于調(diào)節(jié)后輪1的轉(zhuǎn)向角的第二控制臂6與具有一固定桿10的液壓線性致動器7聯(lián)接，該固定桿10與車體(未圖示)的后橫向構(gòu)件(未圖示)樞轉(zhuǎn)聯(lián)接。
懸掛系統(tǒng)還包括組裝在一起而垂直支承轉(zhuǎn)向節(jié)2的一減震器5和一彈簧3。安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)2和車體之間的減震器5用于與彈簧3一起緩沖車體的垂直振動。
圖2表示液壓線性致動器7，包括一缸11、一蓋12、一活塞桿13、一活塞14和固定桿10。缸11具有一由蓋12密封地蓋住的開放端，和一個與固定桿10整體成形的封閉端?；钊麠U13的一端密封地穿過蓋12并與設(shè)置在缸11內(nèi)部的活塞14聯(lián)結(jié)，其另一端與第二控制臂6聯(lián)接。活塞14將缸11的內(nèi)部空間分隔成一個第一腔室17和一個第二腔室18。
分別靠近缸11的封閉端和密封端設(shè)置的是一個第一開口15和一個第二開口16。有選擇地通過第一和第二開口15和16向活塞14施加液壓壓力。處于平衡狀態(tài)的活塞14由分別設(shè)置于第一腔室17和第二腔室18的第一和第二彈性元件19和20保持在缸1的中心。
用一液壓閥21對通過第一和第二開口15和16施加的液壓壓力進行調(diào)節(jié)，該液壓閥21由一電控單元(ECU)進行電控。ECU在來自轉(zhuǎn)向角傳感器23和/或車速傳感器22、如速度計的信號的基礎(chǔ)上控制液壓閥21的操作。也就是說，速度傳感器22和轉(zhuǎn)向角傳感器23向ECU提供車輛駕駛狀態(tài)的反饋信息，ECU又控制液壓閥21，使液壓線性致動器7能夠有效地調(diào)節(jié)后輪1的張角。
使用液壓線性致動器的上述常規(guī)張角調(diào)節(jié)機構(gòu)的問題在于，液壓單元，即液壓線性致動器占用的空間相對較大，響應時間較慢。另外，這種液壓控制系統(tǒng)相當復雜，包括相對大量的復雜部件，因而限制了生產(chǎn)能力。
因此本發(fā)明的一個主要目的在于提供一種使用電動線性致動器的張角調(diào)節(jié)機構(gòu)，能夠縮短響應時間并減小空間的占用。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，提供了一種張角調(diào)節(jié)機構(gòu)，用于具有一后橫向構(gòu)件、一對后輪和一對轉(zhuǎn)向節(jié)的車輛，該機構(gòu)包括一固定聯(lián)接到該后橫向構(gòu)件上的電動線性致動器；一與其中一個轉(zhuǎn)向節(jié)樞轉(zhuǎn)聯(lián)接的控制桿，每個轉(zhuǎn)向節(jié)與一對應的后輪旋轉(zhuǎn)聯(lián)結(jié)；及一樞轉(zhuǎn)連接到后橫向構(gòu)件上的互聯(lián)臂，用于將控制桿和電動線性致動器互相聯(lián)接，其中該電動線性致動器有選擇地伸出或收縮該互聯(lián)臂，該互聯(lián)臂又環(huán)繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，從而相應地收縮或伸出該控制桿，用于有效調(diào)節(jié)后輪的張角。
該電動線性致動器優(yōu)選地包括一外殼；一連接到外殼一端部上的電機；一設(shè)置在外殼內(nèi)部并由電機旋轉(zhuǎn)的絲杠；及一操作安裝在絲杠上的螺母桿，用于響應絲杠通過電機的旋轉(zhuǎn)而沿絲杠線性運動。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的張角調(diào)節(jié)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)檢測器；圖7是一圖表，表示由圖6中的旋轉(zhuǎn)檢測器檢測的示例性輸出信號；圖8表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的電動線性致動器的一螺母桿和一導向件；及圖9是一圖表，表示由一對極限開關(guān)檢測的示例性輸出信號。
圖3中，用于車輛懸掛系統(tǒng)的張角調(diào)節(jié)機構(gòu)100包括一對后輪30，一后橫向構(gòu)件31，一對轉(zhuǎn)向節(jié)32，一對控制臂33，一對電動線性致動器36，及一對聯(lián)桿37。每個后輪30與一對應的轉(zhuǎn)向節(jié)32旋轉(zhuǎn)聯(lián)結(jié)，該轉(zhuǎn)向節(jié)32與控制臂33和一后臂(未圖示)樞轉(zhuǎn)聯(lián)接。該后臂支承沿車輛縱向設(shè)置的轉(zhuǎn)向節(jié)32和垂直于其縱向中心線的控制臂33。該懸掛系統(tǒng)還包括一彈簧34和一減震器35，它們組裝在一起，將車輛垂直支承在每個轉(zhuǎn)向節(jié)32上，從而對車輛的垂直振動進行緩沖。
用于將轉(zhuǎn)向節(jié)32和電動線性致動器36互相聯(lián)接的聯(lián)桿37具有樞轉(zhuǎn)聯(lián)接在一起的一控制桿38和一互聯(lián)臂39。轉(zhuǎn)向節(jié)32和電動線性致動器36分別與控制桿38和互聯(lián)臂39樞轉(zhuǎn)聯(lián)接，其中互聯(lián)臂39的中點樞轉(zhuǎn)安裝在后橫向構(gòu)件31的下前部。電動線性致動器36有選擇地伸出或收縮互聯(lián)臂39，而互聯(lián)臂39又環(huán)繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，使控制桿38相應地伸縮，從而對后輪30的張角進行有效調(diào)節(jié)。
參照圖4，示出電動線性致動器36，包括一直流(DC)電機40，一螺母桿41，一絲杠42，一對極限開關(guān)43，一旋轉(zhuǎn)檢測器44和一外殼45。DC電機40安裝在外殼45的一端，其驅(qū)動軸51與外殼45內(nèi)部的絲杠42聯(lián)接。其間有一預定間隔的該對極限開關(guān)43位于絲杠42上方。旋轉(zhuǎn)檢測器44具有一盤49和一位置傳感器48，在優(yōu)選實施例中該位置傳感器48是一對于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的光電斷路器的形式。另外，電動線性致動器36裝配在一支架60上，其中支架60用于將電動線性致動器36安裝在圖3中的后橫向構(gòu)件31上。
螺母桿41和絲杠42中的每一個最好具有愛克米(Acme)螺紋輪廓，如正方形螺紋或者梯形螺紋。螺母桿41操作安裝在絲杠42上，用于響應絲杠42通過DC電機40的旋轉(zhuǎn)而在絲杠42上線性運動。如果絲杠42的節(jié)距約為3毫米，則絲杠42每旋轉(zhuǎn)一周螺母桿41相應地移動3毫米。
該對極限開關(guān)43，即第一和第二極限開關(guān)43a和43b，用于通過檢測螺母桿41的第一突起41a而對電動線性致動器36的行程進行預設(shè)定，從而能夠確保其最佳操作。第一突起41a位于螺母桿41的一端部。每個極限開關(guān)43是一光傳感器或者最好是一間隙傳感器，并可用于設(shè)定螺母桿41的參考位置，或者補償旋轉(zhuǎn)檢測器44的誤差。
可通過施加約10到約16伏的直流電壓來操作電動線性致動器36。有了施加到其上的約13.5伏的預定輸入電壓，電動線性致動器36最好能夠在約20千克力的負載下以約105毫米/秒的速度工作，在約60千克力的負載下以約65毫米/秒的速度工作，其中負載沿螺母桿41的縱軸線作用于其上。另一方面，電動線性致動器36最好能夠承受作用于螺母桿41上的約260千克力的外部軸向力。電動線性致動器36的這些規(guī)格是由使用張角調(diào)節(jié)機構(gòu)100的車輛類型確定的。
電動線性致動器36還包括一由軸承止動件47固定在外殼45中的軸承46。絲杠42的一端是被強制插入軸承46內(nèi)部部件中的無螺紋形狀，這使得絲杠42的旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。軸承46的內(nèi)部部件與絲杠42一起旋轉(zhuǎn)，而其外部部件固定到外殼45上。另外，在外殼45內(nèi)部靠近軸承46安裝有一個桿止動件59，用于機械地防止螺母桿41運行超過第二極限開關(guān)43b。
圖5A至5C表示外殼45的不同視圖。參照圖4和5A至5C，將詳細說明電動線性致動器36的構(gòu)造。
外殼45中有一個沿外殼45的縱向中心軸線延伸的中空部分58。與螺母桿41和軸承46裝配在一起的絲杠42位于中空部分58中，DC電機40安裝在外殼45的端部。絲杠42的無螺紋端部被強制插入軸承46中，并通過一聯(lián)結(jié)元件52與DC電機40的驅(qū)動軸51聯(lián)結(jié)。
穿過外殼45的上側(cè)成形的是一個第一開口部分53和一個第二開口部分54，穿過其底側(cè)成形的是一個第三開口部分63。第一開口部分53和第二開口部分54分別位于上側(cè)的端部區(qū)域和中部區(qū)域，第二開口部分63位于底側(cè)的中部區(qū)域，與第二開口部分54相對。
第一開口部分53用于將位置傳感器48安裝在盤49上。圖6表示在其中心孔50處與DC電機40的驅(qū)動軸51聯(lián)結(jié)的盤49的前視圖。盤49具有多個環(huán)繞其圓周等間距交替的齒49a和槽49b。位置傳感器48包括一光源(未圖示)和一靠近設(shè)有齒49a和槽49b的光檢測器49的周緣設(shè)置的光電探測器(未示出)。因此，當DC電機40旋轉(zhuǎn)過程中，位置檢測器48連續(xù)檢測光的每次中斷，并相應地輸出一個脈沖信號，從而可獲得驅(qū)動軸51，即圖4中絲杠42的旋轉(zhuǎn)角度。位置檢測器48的輸出用于監(jiān)測絲杠42的旋轉(zhuǎn)量以控制張角。
使用兩個位置傳感器能夠提高旋轉(zhuǎn)檢測器44的分辨能力。圖7表示分別從第一和第二位置傳感器產(chǎn)生的第一和第二脈沖信號的示例性圖表，第一和第二位置傳感器最好安裝成使第一和第二脈沖信號相位相差四分之一周期。
在上述條件下，在盤的一周中均勻分布的32個槽向DC電機提供了約2.8125°[＝360°/32*2*2]的分辨能力。有了該分辨能力，當絲杠42具有約3毫米的節(jié)距時，可將螺母桿41的可控單位位移設(shè)定成約0.0234毫米(＝3毫米*2.8125°/360°)。
回到圖4和5A至5C，第二開口部分54用于安裝分別設(shè)定了螺母桿41行程的第一端點和第二端點的第一極限開關(guān)43a和第二極限開關(guān)43b。另外，第二開口部分63用于安裝一導向件55，該導向件55用于防止螺母桿41旋轉(zhuǎn)，從而確保其線性運動。
圖8表示導向件55和螺母桿41的裝配構(gòu)造。導向件55具有沿其中心線形成的一溝槽56，螺母桿41具有位于其外圓周上的一第二突起57，其中第二突起57可平滑地沿溝槽56滑動。導向件55和第二突起57用于防止在圖4中的絲杠42旋轉(zhuǎn)過程中螺母桿41的任何旋轉(zhuǎn)，使螺母桿41能夠在第一端點和第二端點之間提供一個精確的線性運動。
圖9表示從圖4中第一和第二極限開關(guān)43a和43b輸出的信號的圖表，其中在圖4中的螺母桿41從第一端點向第二端點移動過程中分別由第一和第二極限開關(guān)43a和43b測量一個第一和一個第二信號。
當螺母桿41的第一突起41a位于第一極限開關(guān)43a或第二極限開關(guān)43b的正下方時，提供相應信號，即第一或第二信號的“ON”狀態(tài)。相反，當螺母桿41的第一突起41a遠離第一極限開關(guān)43a或第二極限開關(guān)43b時，提供“OFF”狀態(tài)。如果第一和第二信號同時顯示“ON”狀態(tài)，它例如表示第一和/或第二極限開關(guān)43a和43b的失誤。圖9表示，在“ON”狀態(tài)下，第一和第二信號中的每一個可有選擇地在2到5伏第一電壓范圍內(nèi)設(shè)定，在“OFF”狀態(tài)下，第二信號可有選擇地在0到1伏的第二電壓范圍內(nèi)設(shè)定。
盡管本發(fā)明針對優(yōu)選實施例進行了圖示和描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進行多種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的張角調(diào)節(jié)機構(gòu)，具有一后橫向構(gòu)件、一對后輪和一對轉(zhuǎn)向節(jié)，該機構(gòu)包括固定聯(lián)接到該后橫向構(gòu)件上的電動線性致動器；與其中一個轉(zhuǎn)向節(jié)樞轉(zhuǎn)聯(lián)接的控制桿，每個轉(zhuǎn)向節(jié)與一對應的后輪旋轉(zhuǎn)聯(lián)結(jié)；及旋轉(zhuǎn)連接到后橫向構(gòu)件上的互聯(lián)臂，用于將控制桿和電動線性致動器互相聯(lián)接，其中該電動線性致動器有選擇地伸出或收縮該互聯(lián)臂，該互聯(lián)臂又環(huán)繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，從而相應地收縮或伸出該控制桿，用于有效調(diào)節(jié)后輪的張角。
2.如權(quán)利要求1所述的機構(gòu)，其特征在于，該電動線性致動器包括一外殼；一連接到外殼一端部上的電機；一設(shè)置在外殼內(nèi)部并由電機旋轉(zhuǎn)的絲杠；及一操作安裝在絲杠上的螺母桿，用于響應絲杠通過電機的旋轉(zhuǎn)而沿絲杠線性運動。
3.如權(quán)利要求2所述的機構(gòu)，其特征在于，該電動線性致動器還包括一連接到外殼底部的導向件，位于螺母桿上的突起，該導向件具有一溝槽，該突起沿該溝槽滑動。
4.如權(quán)利要求2所述的機構(gòu)，其特征在于，該電動線性致動器還包括一旋轉(zhuǎn)檢測器，用于獲得絲杠的旋轉(zhuǎn)角度。
5.如權(quán)利要求4所述的機構(gòu)，其特征在于，該旋轉(zhuǎn)檢測器具有一盤和至少一個位置傳感器。
6.如權(quán)利要求2所述的機構(gòu)，其特征在于，該電動線性致動器還包括一對極限開關(guān)，用于電子地限定其行程。
7.如權(quán)利要求2所述的機構(gòu)，其特征在于，該絲杠具有愛克米螺紋輪廓。
8.如權(quán)利要求2所述的機構(gòu)，其特征在于，該絲杠具有正方形螺紋形狀。
9.如權(quán)利要求2所述的機構(gòu)，其特征在于，該絲杠具有梯形螺紋形狀。
10.如權(quán)利要求2所述的機構(gòu)，其特征在于，該電動線性致動器還包括一設(shè)置在外殼中的桿止動件，用于機械地防止電動線性致動器的反向過行程。
11.如權(quán)利要求2所述的機構(gòu)，其特征在于，該螺母桿與互聯(lián)臂的一端部樞轉(zhuǎn)聯(lián)接。
12.如權(quán)利要求2所述的機構(gòu)，其特征在于，該電機是一直流(DC)電機。
13.一種用于車輛的張角調(diào)節(jié)裝置，具有一后橫向構(gòu)件、一對后輪和一對轉(zhuǎn)向節(jié)，該裝置包括一固定聯(lián)接到該后橫向構(gòu)件上的電動線性致動器；該電動線性致動器包括a)一外殼；b)一連接到外殼一端部的電機；c)一設(shè)置在外殼中并由該電機旋轉(zhuǎn)的絲杠，及d)一操作安裝在絲杠上的螺母桿，用于響應絲杠通過電機的旋轉(zhuǎn)而沿絲杠線性運動；一與其中一個轉(zhuǎn)向節(jié)樞轉(zhuǎn)聯(lián)接的控制桿，每個轉(zhuǎn)向節(jié)與一對應的后輪旋轉(zhuǎn)聯(lián)結(jié)；及一樞轉(zhuǎn)連接到后橫向構(gòu)件上的互聯(lián)臂，用于將控制桿和電動線性致動器互相聯(lián)接，其中該電動線性致動器有選擇地伸出或收縮該互聯(lián)臂，該互聯(lián)臂又環(huán)繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，從而相應地收縮或伸出該控制桿，用于有效調(diào)節(jié)后輪的張角。
全文摘要
一種張角調(diào)節(jié)機構(gòu)，包括一電動線性致動器和一控制桿，其中該電動線性致動器安裝在具有一對后輪的車輛的一后橫向構(gòu)件上。樞轉(zhuǎn)連接到后橫向構(gòu)件上的互聯(lián)臂用于將電動線性致動器和控制桿互相聯(lián)接，該控制桿與一轉(zhuǎn)向節(jié)樞轉(zhuǎn)聯(lián)接，該轉(zhuǎn)向節(jié)與一相應的后輪旋轉(zhuǎn)聯(lián)結(jié)。該電動線性致動器包括一外殼，一電機，一由該電機旋轉(zhuǎn)的絲杠，及操作安裝在絲杠上的螺母桿，用于響應絲杠通過電機的旋轉(zhuǎn)而沿絲杠線性運動。
文檔編號G01M17/007GK1456454SQ03120139
公開日2003年11月19日 申請日期2003年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月8日
發(fā)明者權(quán)炳秀 申請人:株式會社萬都