CN101198508A - 叠加转向系统的转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用至少一个致动器的叠加转向系统的转向装置。本发明基于制造在转向柱内无需另外安装空间的叠加转向系统的目标。因此，根据本发明，叠加转向系统的致动器(7－11)布置在方向盘(1，2)中。

Description

叠加转向系统的转向装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的叠加转向系统的转向装置。

背景技术

现今，机动车辆通常配备有动力转向系统。动力转向系统的目的是减小转向力需求，即减小驾驶员为改变行进方向而施加的扭矩。在现有动力转向系统中，由于辅助液压系统的泵由车辆电机驱动，所以这随着发动机速度变化而发生。另外，已知通过致动电机驱动泵，结果使得依赖速度的辅助转向力成为可能。这里，随着速度升高，这类动力转向系统的辅助作用降低。因此，在高速时，驾驶员不得不通过方向盘施加比低速时更大的力矩以改变转向锁定。在这类系统中，输入力矩适于相应的情形，即，输入力矩调节为相应的情形。

叠加转向系统的特征在于，可通过致动器在驾驶员输入的转向角上叠加另一个角度。例如，DE 101 60313 A1公开了一种叠加转向系统的叠加齿轮机构。该叠加齿轮机构布置在连接到方向盘的输入轴与连接到转向装置的输出轴之间。该叠加齿轮机构配备有调整电机，并且它们一起形成致动器。该致动器具有如下缺点：其布置在输入轴与输出轴之间，结果在转向柱区域需要另外的安装空间，因此需要特殊的转向柱。

发明内容

本发明的目的是提供一种在转向柱内不需要另外安装空间的叠加转向系统。另外，可安装另外的组件，借助于所述组件，可选地可以进行自动驾驶。

根据本发明，这根据权利要求1的特征实现。

在用于使用叠加转向系统的至少一个致动器的叠加转向系统的转向装置中，根据本发明，所述致动器布置方向盘中。这导致叠加转向系统无需特殊转向柱的优点，所述转向柱中转向叠加系统的组件另外安装在现有技术的转向装置中。由于可使用具有动力转向系统的传统转向柱，因此，根据本发明的布置可更加容易地结合在现有转向系统中。

所述致动器优选具有蜗轮机构和至少一个用于驱动蜗轮的电机。在一个实施例中，所述蜗轮机构具有同轴地连接到转向轴的大蜗轮，并且所述大蜗轮配备有两个较小蜗轮，在任何情况下，所述两个较小蜗轮都连接到一个电机。

优选地，所述大蜗轮具有接合在所述转向轴上方的套筒，以连接到所述转向轴，可旋转地固定连接通过方向盘轴颈实施。优选地，所述电机至少部分地布置在所述方向盘的辐条中。

另外，优选地，所述蜗轮机构的导程足够大以自锁。

同样优选地，提供依赖于车速的电机的作用，在高速时减小转向锁定，在低速时增大所述转向锁定。

所述转向锁定应理解为行进方向变化时的转向轮的角度变化。

在一个优选实施例中，在所述叠加转向系统的致动器的后面布置动力转向系统，该动力转向系统具有响应于所述叠加转向系统的转角差的可控输入力矩。特别地，因而产生常规转向感觉。这里，提供调节，如果增加转向角，那么所述调节减小所述动力转向系统的输入力矩，并且如果减小转向角，那么所述调节增大所述动力转向系统的输入力矩。转向角应理解为所述转向轴的转角。依赖于所述叠加转向系统的致动，所述转向角可等于、大于或小于驾驶员在所述方向盘上进行的角度变化。

在一个实施例中，在所述方向盘与固定到车辆的组件之间提供力传递连接、形状配合连接或摩擦连接，以便固定所述方向盘。

优选地，所述致动器布置在方向盘基座上方，并且在所述方向盘基座下侧与转向轴壳之间布置有作为方向盘固定装置的电磁摩擦离合器。

在一个优选实施例中，所述摩擦离合器具有借助于引导销引导的环形离合器部件，其中所述引导销在所述转向轴壳向内突出的部分中。

在另一实施例中，在位于所述方向盘内的叠加转向系统与所述动力转向系统之间设有至少一个另外的可编程伺服致动器，该伺服致动器连接到固定于车辆，例如固定于所述转向柱座上的部件上。所述可编程伺服致动器如通过齿轮机构直接作用在所述转向轴上。因此，所述可编程伺服致动器直接通过上部转向轴和下述的动力转向系统致动所述转向装置。通过该伺服致动器可自动地控制车辆。因此，通过该伺服致动器，可实现干预转向事件的辅助功能，例如自动航线保持或自动停车。由于所述伺服致动器位于所述动力转向系统的前面，所以所述伺服致动器可减小位于所述方向盘内的所述叠加转向系统，结果可为叠加转向系统安装较小的致动器。

更优选地，至少一个致动元件提供给所述叠加转向系统上以设定所述致动器的蜗轮的轴线与蜗杆的轴线之间的间距，和/或提供给其中安装蜗轮和蜗杆的壳体以引入振动。例如，能够采用压电致动器作为致动元件。

结果，可设定所述齿轮机构的效率。

因此，压电致动器可将所述齿轮机构壳体压开，所述蜗轮安装在所述齿轮机构壳体内。这增加了轴向间距，从而同样增大了所述蜗轮之间的游隙。结果，减小了所述齿轮机构的起步转矩，更容易起动所述齿轮机构。可选的或者另外，通过由压电致动器引入的振动可减小所述起步转矩。

所述壳体还可借助于所述压电致动器压一起。结果，减小了所述轴向间距，完全消除了所述蜗轮之间的游隙，也就是说，锁定了所述齿轮机构，并且其具有可靠的自锁。

最后，所述压电致动器可将所述蜗轮保持在用于动态操作的最佳间距。在有利的情形下，所述轴向间距保持在所述齿轮机构在所述致动器无应力状态中所采用的间隙。这里，所述齿轮机构以最佳游隙和最佳摩擦运行。

附图说明

本发明将在一个典型实施例中，使用附图进行描述，其中：

图1示出了根据本发明的具有致动器的方向盘的透视图；

图2示出了图1的致动器的透视图；

图3示出了根据图1的方向盘的截面图；

图4示出了根据本发明的具有作为方向盘固定装置的电磁摩擦离合器的方向盘的截面图；

图5示出了图4的细节E，其中离合器打开；

图6示出了图4的细节E，其中离合器闭合；

图7示出了整个转向系统的示意图；

图8示出了从上方观看时，三辐条方向盘中具有致动器的一个实施例；

图9示出了根据图8的实施例的前侧透视图；

图10示出了根据图8的实施例的后侧透视图；

图11示出了根据图8的实施例的侧视图；

图12示出了从上方观看时的一个实施例，其中致动器的蜗轮轴线之间可设置间距；

图13示出了图12的实施例，其中齿轮机构壳体打开；

图14示出了根据图12的实施例的透视图；以及

图15示出了根据图12的实施例的侧视图。

具体实施方式

图1示出了具有方向盘轮缘1和方向盘中空部2的方向盘，其中方向盘中空部2以截面示出，以使致动器可见。方向盘轮缘1和方向盘中空部2通过辐条3、4、5、6彼此连接在一起。致动器具有大蜗轮7、两个小蜗轮8、9以及配备给后者的电机10、11。电机10为辐条5的组成部分，而电机11为辐条4的组成部分。大蜗轮7具有套筒12(图2)，方向盘可借助于该套筒12紧固到转向轴13上(图3)。套筒12接合在方向盘轴颈14上方，并且这两者通过螺钉15彼此连接。

从图3可看出根据本发明的布置的进一步的细节。方向盘中空部2具有方向盘基座17，其中设有用于安装套筒12的球轴承18。转向轴13被转向轴壳16环绕，在该转向轴壳16上布置有电磁摩擦离合器19，用作面向方向盘基座17一侧上的方向盘固定装置。图4至6中详细示出所述电磁摩擦离合器19。另外，在转向轴壳16的上部区域内设有转向角传感器23。

从图4中可看出，摩擦离合器19具有环形离合器部件20，所述环形离合器部件20在转向轴壳16的向内突起的部分22中借助引导销21引导。在转向中，可以借助于该摩擦离合器19进行自动驾驶或ESP干预。摩擦离合器固定了方向盘，该固定将由驾驶员克服。如果要发生自动转向，那么离合器部件20从转向轴壳16的所述部分22中移出，并承靠在方向盘基座17的外侧上，如图6中所示。现在，在方向盘基座17与转向轴壳26之间(因此在方向盘与转向轴壳之间)存在摩擦。这样，叠加转向系统产生必要的转向锁定。

如果驾驶员突然希望输入另一转向角，则所述系统检测产生的摩擦或角度差或者主要的转向力矩，并将离合器移回，如图5中所示。

图7示出了整个转向系统，其中该方向盘工作。具有转向角传感器23的方向盘固定到转向轴13上，在该转向轴13上设有另一转向角传感器24和用于转向力矩的传感器25、26。在两个后述传感器之间布置有伺服电机27。在转向轴13的末端以公知方式设有带驱动轴29、30的转向装置28。转向角传感器23、24，转向力矩传感器25、26，以及伺服电机27配备有带有软件的电子控制设备31。

在图8的实施例中，方向盘设有方向盘轮缘1和三个辐条32、33、34。包括齿轮机构和电机36的致动器布置在方向盘的中央，其中齿轮机构布置在齿轮机构壳体35内。如图9中所示，齿轮机构具有蜗杆37和连接到转向轴13的蜗轮38。

在图10中，其示出了从后侧透视的图8的实施例，可看到具有电机39和相关驱动小齿轮40的另一个所谓的伺服致动器。与首次提到的致动器相反，该伺服致动器以固定到车辆的方式布置在转向柱(未示出)的区域内。驱动小齿轮啮合在具有内齿系统的冠状齿轮41中，并由于旋转而固定地连接到转向轴13。

从图11的侧视图可再看出两个致动器的基本部件的分配。由于伺服致动器位于动力转向系统(未示出)的前面，所以伺服致动器可减小位于方向盘内的叠加转向系统，结果叠加转向系统可安装较小的致动器36、37、38。

在根据图12的集成在方向盘内的致动器的实施例中，该图中处于封闭状态的齿轮机构壳体具有两个区域。因此，存在具有用于蜗轮43(图13)的齿轮机构壳体区域42和用于螺杆45(图13)的齿轮机构壳体区域44。齿轮机构壳体区域42、44由间隙46分开，所述间隙沿平行于转向轴轴线47(图15)的方向完全穿透齿轮机构壳体。用于蜗轮43的齿轮机构壳体区域42固定地连接到方向盘(未示出)。蜗杆45配备有电机48。

跨过间隙46的可执行致动元件49(例如，压电致动器)布置在齿轮机构壳体的背离电机48的端侧上。间隙46在由两个齿轮机构壳体区域42、44之间蜗轮限定的平面内的宽度，并且因此蜗轮43与蜗杆45之间的游隙，可通过致动元件49的作用设定。为此，致动器50沿着齿轮机构壳体区域42的方向，从固定到齿轮机构壳体区域44的致动元件49延伸，并例如借助于螺丝连接件51，固定连接到所述齿轮机构壳体区域42。如果使用压电致动器，那么可通过致动器50在致动元件49内的移动，或者通过致动器50长度的变化来改变间隙46的宽度。

图14和15从其它观看方向再次示出了图12中实施例的基本元件。

Claims (16)

1.一种使用至少一个致动器的叠加转向系统的转向装置，其特征在于，所述叠加转向系统的致动器(7-11)布置在方向盘(1，2)中。

2.如权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述致动器具有蜗轮机构(7-9)和至少一个用于驱动蜗轮(8，9)的电机(10，11)。

3.如权利要求2所述的转向装置，其特征在于，所述蜗轮机构(7-9)具有同轴地连接到转向轴(13)的大蜗轮(7)，并且两个较小蜗轮(8，9)被分配给所述大蜗轮(7)，所述两个较小蜗轮(8，9)在所有情况下都连接到一个电机(10，11)。

4.如权利要求3所述的转向装置，其特征在于，所述大蜗轮(7)具有套筒(12)，所述套筒(12)接合在所述转向轴(13)上方，用于连接到所述转向轴(13)，所述可旋转固定连接通过方向盘轴颈(14)实现。

5.如权利要求2至4中至少一项所述的转向装置，其特征在于，所述电机(10，11)至少部分地布置在所述方向盘(1，2)的辐条(4，5)中。

6.如前述权利要求中至少一项所述的转向装置，其特征在于，所述蜗轮机构(7-9)的导程足以自锁。

7.如权利要求2至6中至少一项所述的转向装置，其特征在于，提供依赖于车辆速度的所述电机(10，11)的作用，在高速时减小转向锁定，并且在低速时增大所述转向锁定。

8.如权利要求2至7中至少一项所述的转向装置，其特征在于，在所述叠加转向系统的致动器(7-11)的后面布置动力转向系统(27)，所述动力转向系统具有响应于所述叠加转向系统的转向角差的可控输入力矩。

9.如权利要求8所述的转向装置，其特征在于，提供调节，如果增加转向角，那么所述调节减小所述动力转向系统(27)的输入力矩，并且如果减小转向角，那么所述调节增大所述动力转向系统的输入力矩。

10.如前述权利要求中至少一项所述的转向装置，其特征在于，在所述方向盘(17)与固定到车辆的部件(16)之间，提供不完全的、完全的锁定或摩擦连接(19)，以便固定所述方向盘。

11.如权利要求10所述的转向装置，其特征在于，所述致动器(7-11)布置在方向盘基座(17)上方，并且，在所述方向盘基座(17)的下侧与转向轴壳(16)之间布置有作为方向盘固定装置的电磁摩擦离合器(19)。

12.如权利要求11所述的转向装置，其特征在于，所述摩擦离合器(19)具有环形离合器部件(20)，所述环形离合器部件在所述转向轴壳(16)的向内突出的部分(22)中借助所述引导销(21)被引导。

13.如前述权利要求中至少一项所述的转向装置，其特征在于，在位于所述方向盘中的叠加转向系统(36，37，38)与所述动力转向系统之间设有至少一个另外的可编程伺服致动器(39，40)，所述另外的可编程伺服致动器连接到固定于车辆的部件上。

14.如权利要求13所述的转向装置，其特征在于，所述另外的伺服致动器(39，40)连接到转向柱座上。

15.如权利要求2至9中至少一项所述的转向装置，其特征在于，安装蜗轮(43)和蜗杆(45)的壳体(42，44)分配有至少一个致动元件(49)，用于设定所述叠加转向系统的致动器的所述蜗轮(43)与所述蜗杆(45)的轴线之间的间距和/或用于引入振动。

16.如权利要求15所述的转向装置，其特征在于，压电致动器设置作为致动元件(49)。

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