CN102036795A - 具有方向盘和叠加传动装置的机动车辆转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的转向装置，所述转向装置具有方向盘(10)并且具有布置在传动箱(30)中的叠加传动装置(20)，所述叠加传动装置(20)设计成将电机驱动的调节运动传递到转向轴(40)，其中方向盘(10)形成用于连接到转向轴(40)的方向盘基部(11)。进行如下设置：传动箱(30)的至少一个部件(311-317)集成到方向盘(10)的方向盘基部(11)中，或者传动箱的至少一个部件至少部分地形成方向盘基部，所述部件(311-317)用于安装和/或固定叠加传动装置(20)或驱动电机(25)的传动元件(21、24)。

Description

具有方向盘和叠加传动装置的机动车辆转向装置

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的具有方向盘和叠加传动装置的机动车辆转向装置。

背景技术

叠加转向系统的特征在于：由驾驶员输入的转向角度能够具有通过致动器叠加在该转向角度之上的另外的角度。DE 101 60 313 A1公开了一种叠加传动装置，所述叠加传动装置布置在连接到方向盘的输入轴和连接到转向机的输出轴之间。WO 2007/009420 A1描述了用于叠加转向系统的叠加传动装置，其中用于叠加转向系统的致动器布置在方向盘中。在此，致动器形成为单独的模块。

叠加转向系统例如用在所谓的动力转向系统中，在所述的动力转向系统中，转向角的叠加以取决于速度的方式进行。

发明内容

本发明是基于提供具有叠加传动装置的机动车辆转向装置的目的，所述转向装置具有简单的设计。

所述目的通过具有权利要求1的特征的转向装置实现。本发明的改进在从属权利要求中说明。

根据权利要求1，进行如下设置：传动箱的至少一个部件集成到方向盘的方向盘基部中，或者传动箱的至少一个部件至少部分地形成方向盘基部，所述部件用于安装和/或固定叠加传动装置的传动元件或驱动电机的传动元件。因此，在本发明的第一变体中，也称为方向盘毂的方向盘基部除了执行其提供方向盘与转向轴的连接和联接的功能外，还执行提供传动箱的至少一个部件的另外的功能。在本发明的第二变体中，进行如下设置：传动箱的至少一个部件至少部分地形成方向盘基部，并因此完全地或部分地承担方向盘基部的功能。这也包括如下情况，即方向盘基部的至少一部分全部由传动箱形成。

在一个改进中，用于传动元件的径向安装和/或轴向安装的至少一个轴承座被集成到方向盘基部中。在本发明的上下文中，轴承元件也是轴承座，例如用于保持叠加传动装置的轴承的轴承外壳或轴承开口。此外，可以进行如下设置：用于固定驱动电机的保持凸缘或保持凸缘的部件或一些其它紧固装置被集成到方向盘基部中。

在一个改进中，叠加传动装置是带有驱动蜗杆和蜗轮的蜗轮机构。对此情况，在一个改进中，驱动蜗杆的径向轴承和/或轴向轴承的至少一个轴承座集成到方向盘基部中。

在一个实施例中还可以进行如下设置：用于安装蜗轮的至少一个轴承座集成到方向盘基部中。

在进一步的改进中，箱是多零件设计，其中至少一个箱零件集成到方向盘基部中，并且其中可能使单独的箱零件相互连接。在此方面的一个实施例变体中，传动箱具有两个箱外壳，且箱外壳中的一个箱外壳集成到方向盘基部中，也就是说，箱外壳中的一个箱外壳由方向盘基部形成。集成到方向盘的方向盘基部的传动箱的部件是一个箱外壳的部件。另一个箱外壳在传动元件和/或电机已经插入到由方向盘基部形成的箱外壳中之后放上。同样可能使传动元件和/或驱动电机预安装在第二壳体外壳内，所述第二箱外壳放置在由方向盘基部形成的箱外壳上。

在一个改进中，传动箱的被集成到方向盘的方向盘基部中的至少一个部件与方向盘基部形成单件。传动箱的部件到方向盘基部中的集成在此例如通过将方向盘骨架的相应区域相应地通过铸造和随后的机加工来一体地形成而进行。同样可能使传动箱的至少一个部件分开地生产并随后束缚地(captively)连接到转向盘基部。所述束缚连接在此例如通过焊接或粘结进行。

在本发明的替代变体中，方向盘基部至少在叠加传动装置与转向轴接合的中心区域中由传动箱或传动箱的部分区域形成。具体地进行如下设置：方向盘基部具有开口，所述开口将传动箱或传动箱的部分区域封闭。在此，传动箱或部分区域插入到所述开口中。在本发明的此变体中，方向盘基部的功能、特别是到转向轴的连接和联接的功能由传动箱承担。因此，传动箱也包括开口，出于连接到方向盘并且联接到叠加传动装置的目的，转向轴突出到所述开口中。

在本发明的所述变体的一个改进中，进行如下设置：方向盘基部由传动箱一体地形成，且所述传动箱直接连接到方向盘的辐条。在此变体中不再设置邻接中心开口的方向盘基部边缘区域。

应指出的是根据本发明集成到方向盘基部中或形成方向盘基部的传动箱的部件可以形成在方向盘基部的面对驾驶员的那侧上，或形成在方向盘基部的背离驾驶员的那侧上。

方向盘的手动调节运动以与驱动电机所提供的调节运动相同的方式经由叠加传动装置被传递到转向轴。由于传动箱部分地集成到方向盘中，所以这使得传动箱旋转固定地连接到方向盘成为可能，使得由驾驶员引起的转向运动以与由叠加传动装置提供的转向运动相同的方式经由叠加传动装置被传递到转向轴。

附图说明

本发明在下文中参考附图中的图基于多个示例性实施例更详细地解释。在图中：

图1示出了带有叠加传动装置的集成的箱部件和传动元件的方向盘基部的示例性实施例的分解图；

图2示出了在传动元件插入到方向盘基部中的情况下图1的布置；

图3示出了转向装置的分解图，所述转向装置具有根据图1的带有方向盘基部的方向盘、转向轴和传动箱半体；

图4示出了处于组装状态的图3的转向装置；

图5在分解图中示出了转向装置的示例性实施例，所述转向装置具有设有开口的方向盘基部并且具有用于封闭所述开口的传动箱；

图6在放大图中示出了图5的转向轴和传动箱；

图7示出了处于组装状态的图5的转向装置；以及

图8示出了转向装置，其中驱动电机布置成与在方向盘上的传动箱空间分离。

具体实施方式

图1至图4示出了具有叠加传动装置的转向装置的第一示例性实施例，所述叠加传动装置适合于将另外的转向角叠加在由驾驶员输入的转向角上。在此，叠加转向装置与驱动电机一起形成叠加转向系统的致动器。

图3和图4在分解图中且以组装状态示出了转向装置的部件。转向装置包括方向盘10、布置在传动箱30中的叠加传动装置20、驱动电机25和转向轴40。在图4中示出的处于组装状态的传动箱30包括两个箱半体31、32，如图3的分解图那样。叠加传动装置20在图3和图4中未详细示出，因为所述叠加传动装置20被其传动箱30或其部分隐藏，但在图1和图2中示出。

转向轴40在其面向方向盘10的端部具有方向盘销41，所述方向盘销41具有外齿42并且具有设有螺纹的中心孔43。所述方向盘销41以本质上已知的方式连接到转向机构(未图示)。还可能使伺服转向系统的伺服电机另外地联接到转向轴40。

应指出的是转向轴40不需要必需地形成为圆柱形元件。在本描述的上下文中，转向轴指将叠加传动装置的旋转运动或方向盘的旋转运动传递到转向机构的任何元件。还应指出的是转向轴40可以通过轴承元件(未图示)径向地安装和/或轴向地安装。

方向盘10包括方向盘缘13、多个辐条12和方向盘基部11。辐条12的数量和形状仅理解为示例。方向盘基部11与叠加传动装置相互作用用于将方向盘10紧固并联接到转向轴40。为此目的，方向盘基部11具有中心开口14，带有外齿42的方向盘销41突出穿过所述中心开口14，其中外齿42在组装状态下与叠加传动装置的驱动输出侧传动元件接合，如将更详细地解释的那样。

应指出的是方向盘基部11也称为方向盘毂。除传动箱的部件的集成以外将更详细地解释的所述方向盘基部11大体上形成为盘，所述盘形成中心开口14。在其边缘区域处，在向辐条12的过渡点处，方向盘基部11是弯曲设计，使得在图示的示例性实施例中设置向辐条12的连续过渡。然而，方向盘基部和向辐条的其它过渡的其它实施例也是可以的。

如已提及的那样，叠加传动装置20在图1和图2中图示出。所述叠加传动装置20如在实施例变体中图示的那样形成为带有驱动蜗杆21和涡轮24的蜗轮机构。驱动蜗杆21通过两个轴承22、23径向地安装，并且在一个实施例中还轴向地安装。驱动蜗杆21通过电驱动电机25(参考图3、图4)驱动。涡轮24具有与驱动蜗杆21啮合的外齿241。蜗轮24另外地具有设有内齿的中心开口242，所述开口242在组装状态下与转向轴40的外齿42啮合，且可向转向轴40传递转矩。替代地，也可能设置设有内齿的套筒用于传递转矩，所述套筒压入到蜗轮24中。

蜗轮机构20布置在传动箱30中，且传动箱30连接到方向盘基部11。此处，在此示例性实施例中，传动箱30形成两个箱半体31、32。箱半体的一个箱半体31由方向盘基部11形成，如可以具体地从图1和图2中看到的。

方向盘基部11因此形成用于安装和固定蜗轮机构20的传动元件和驱动电机25的传动元件的结构。特别地，在图示的示例性实施例中，如下结构集成到方向盘基部11中：

-用于保持驱动蜗杆21的部分圆柱形保持区域311；

-用于保持驱动蜗杆21的轴承22的第一轴承座312；

-用于保持驱动蜗杆的第二轴承23的第二轴承座313；

-用于保持和安装蜗轮24的圆形区域314；

-用于紧固其它箱外壳32的凸缘状区域315；

-用于保持驱动电机25的部分圆柱形保持区域316；和

-用于将驱动电机25紧固在箱上的保持凸缘317。

将所述结构集成到方向盘10中例如在方向盘骨架的生产期间进行。集成的结构相对于方向盘基部自身凸出。

在图2中，驱动蜗杆21和蜗轮24插入到传动箱的由方向盘基部11形成的相应部件中。

应指出的是在图1和图2中的传动箱的部件集成到方向盘基部11中的该集成仅理解为示例。可能将传动箱的其它不同地成形且不同地布置的部件集成到方向盘基部11中。例如，能想到的是，在方向盘基部不形成与另一个箱半体一起形成封闭的传动箱的完整的箱半体的情况下，仅设置一个用于驱动蜗杆或蜗轮或其它传动元件的轴承座。方向盘基部的来形成完整箱半体的设计仅是一个示例性实施例。

在将传动元件21、24和驱动电机25紧固后，上箱半体32被放置在由方向盘基部11形成的下箱半体31上。在此，可能一方面将传动元件21、24和/或驱动电机25首先安装在由方向盘基部11形成的箱半体31中，并随后放上另一个箱半体32。同样能想得到的是，将传动元件21、24和/或驱动电机25预先安装在另一个箱半体32中，且然后将箱半体32放置在集成到方向盘基部11中的箱半体31上。

在此，上箱半体32形成与集成到方向盘基部11中的箱半体31的结构、特别是轴承座312、313、保持区域311、316、紧固区域315和保持凸缘317对应的结构。例如，上箱半体32形成轴承座，所述轴承座对应于箱半体31的轴承座312，所述两个轴承座整体上形成用于驱动蜗杆21的轴承22的圆柱形轴承座。同样，设置另外的保持凸缘323，所述保持凸缘323与保持凸缘317一起用于将驱动电机25固定到方向盘基部或固定到传动箱。

此外，在图3和图4中设有螺钉36，所述螺钉36在完全组装状态下旋入到转向轴40的开口43中，并且将一方面的转向轴40和另一方面的传动箱30与方向盘10相互固定起来。

图4示出了完全组装的转向装置。传动箱30由于部分地集成到方向盘基部11中而旋转固定地连接到方向盘10。因此，由驾驶员引起的转向运动以与由叠加传动装置20提供的转向运动相同的方式经由蜗轮24传递到转向轴40。由驾驶员引起的转向运动以及方向盘基部11的相关旋转和部分地集成在方向盘基部11中的传动箱30的相关旋转因此导致驱动蜗杆21绕转向轴线旋转，所述转向轴线与转向轴40的纵向轴线相同，所述旋转反过来导致蜗轮24绕转向轴线旋转并因此导致将转向运动传递到转向轴40。同样，通过驱动电机25提供的调节运动经由绕其纵向轴线旋转的驱动蜗杆21和蜗轮24传递到转向轴40。这能够通过将方向盘10以如下方式安装在转向轴40上实现，即两个部分可以相对彼此旋转使得通过驱动电机25提供的调节运动不导致方向盘的相应旋转。相应的轴承布置在WO 2007/009420 A1中描述。

驾驶员输入转向角度。由驾驶员输入的此转向角度可以具有通过叠加传动装置20的叠加其上的另外的角度。在此，通过叠加传动装置20执行的转向可以补充或另外地完全替代由驾驶员引起的手动转向。驱动电机25由控制装置(未示出)以合适的方式控制，所述控制装置从一个或多个传感器接收输入信号。

在图1至图4中图示的示例性实施例的一个改进中，传动箱的部件在背离驾驶员的那侧集成到方向盘中。另外的箱半体然后同样放置在在背离驾驶员的那侧的方向盘基部上。驱动输出侧传动元件与转向轴的齿的接合在这种情况下同样发生在方向盘的背离驾驶员的那侧上。传动箱的设计和叠加传动装置的设计可以另外地以相应的方式进行。

图5至图7图示了本发明的第二示例性实施例。再次设置具有转向轴140、方向盘110和布置在传动箱300中的叠加传动装置的转向装置。转向轴140又具有方向盘销141，所述方向盘销141带有外齿142和中心孔143。方向盘110又具有方向盘缘113、辐条112和方向盘基部111。叠加传动装置又通过具有驱动蜗杆和蜗轮的蜗轮机构形成，所述驱动蜗杆由驱动电机250驱动。在此方面，参考关于图1至图4的陈述。

与图1至图4的示例性实施例相比，大面积的切口或开口114位于在中心区域中的方向盘基部111中，其用于保持和联接转向轴140。传动箱300插入到所述开口114中，其结果是开口114被封闭。

在此，叠加传动装置和传动箱300例如可以形成为与图1至图4的实施例对应。在此，传动箱300包括两个箱半体310、320，其中在图1至图4的实施例中集成到方向盘基部中的元件集成到分离的箱半体310中，所述箱半体310连接到另一个箱半体320以形成传动箱300。然而，替代地，传动箱可以由不同数量的部件或不同地形成的部件形成。

在包括两个箱半体310、320的传动箱300的图示的设计中，开口114由下箱半体310封闭。

如可以从图6具体看到的那样，下传动箱半体310在其面向方向盘基部111的一侧以具有通道孔的横向地突出的片(web)340的形式形成紧固元件，所述紧固元件用于例如通过螺钉341将传动箱紧固到方向盘基部111的边缘区域111′。当然，也可能设置一些其它形式的连接来替代螺钉连接。通过边缘区域111′，方向盘基部111也连接到方向盘110的辐条112。

图6也图示了螺钉360，所述螺钉360在完全组装的状态中旋入到转向轴140的中心开口143中，并且将一方面的转向轴140和另一方面的传动箱300和方向盘110相互固定起来。

图7示出了完全组装的转向装置。

在图5至图7的实施例中，传动箱300因此形成方向盘基部111的一部分，且承担方向盘基部111功能。在此，传动箱300形成用于联接转向轴140的座，其中在组装状态下，转向轴140的外齿142与叠加传动装置的蜗轮的内齿接合或者与一些其它驱动输出侧传动元件接合。

在图5至图7的示例性实施例的改进中，整个省去了方向盘基部。在此设计中，传动箱直接连接到方向盘的辐条。

在图5至图7的示例性实施例的另外的改进中，传动箱、叠加传动装置和驱动电机布置在方向盘基部的背离驾驶员的那侧上。对应于图5至图7的片340的紧固元件则布置在传动箱的面向驾驶员的箱半体上。

图8示出了转向装置，其中与图1至图7相比，驱动电机与传动元件一起布置在传动箱中或布置在传动箱上，驱动电机25′与传动箱30′空间分离地布置在方向盘上。在有限的安装空间可用的情况下，对于空间原因这是有利的。驱动电机25′例如通过合适的紧固装置容纳在辐条12的对应于图8的区域中。在这种情况下，驱动电机25′的旋转轴和驱动蜗杆的旋转轴或叠加传动装置的一些其它输入侧传动元件的旋转轴将通常不是同轴运行。因此，刚性连接不可能用于传递扭矩。实际上，例如使用柔性轴、柔性联轴器或铰接轴来设置驱动电机25′和传动机构之间的连接，该连接补偿轴向偏移。

驱动电机的空间分离布置可以在图1至图4的示例性实施例中实现，并且也可以在图5至图7的示例性实施例中实现。与图1至图4的示例性实施例相关，于是进行如下设置：传动箱的集成到方向盘基部中的那些部件不涉及驱动电机的安装或固定。

本发明在其设计方面不限于以上图示的示例性实施例；这些仅理解为示例。例如，可以进行如下设置：方向盘基部以一些其它方式成形，以一些其它方式集成传动箱的至少一个部件，或具有用于保持传动箱的一些其它形状的切口。转向轴的设计、包括辐条的方向盘的设计以及具有蜗轮机构形式的叠加传动装置的设计也可以理解为仅作为示例。

最后，传动箱也能够以一些其它方式形成，例如可以包括两个以上的部件和/或仅执行轴承功能而不提供封闭箱。

Claims (22)

1.用于机动车辆的转向装置，该转向装置具有方向盘并且具有布置在传动箱中的叠加传动装置，该叠加传动装置设计成将电机驱动的调节运动传递到转向轴，其中所述方向盘形成用于连接到所述转向轴的方向盘基部，

其特征在于，

所述传动箱(30)的至少一个部件(311-317)集成到所述方向盘(10)的所述方向盘基部(11)中，或者所述传动箱(300)的至少一个部件(310)至少部分地形成所述方向盘基部(111)，所述部件(311-317)用于安装和/或固定所述叠加传动装置(20)或者驱动电机(25)的传动元件(21、24)。

2.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，用于传动元件的径向安装和/或轴向安装的至少一个轴承座(312、313)被集成到所述方向盘基部(11)中。

3.根据权利要求1或2所述的转向装置，其特征在于，用于固定所述驱动电机(25)的保持凸缘(317)或保持凸缘的部件被集成到所述方向盘基部(11)中。

4.根据前述权利要求中的一项所述的转向装置，其特征在于，所述叠加传动装置(20)具体体现为带有驱动蜗杆(21)和蜗轮(24)的蜗轮机构。

5.根据权利要求4所述的转向装置，其特征在于，所述驱动蜗杆(21)的径向轴承和/或轴向轴承的至少一个轴承座(312、313)被集成到所述方向盘基部(11)中。

6.根据权利要求4所述的转向装置，其特征在于，用于安装所述蜗轮(24)的至少一个轴承座(314)被集成到所述方向盘基部(11)中。

7.根据前述权利要求中的一项所述的转向装置，其特征在于，所述箱(30)是多零件设计，其中至少一个箱零件(31)被集成到所述方向盘基部(11)中。

8.根据权利要求7所述的转向装置，其特征在于，所述传动箱(30)具有两个箱外壳(31、32)，并且所述箱外壳(31、32)中的一个箱外壳被集成到所述方向盘基部(11)中。

9.根据前述权利要求中的一项所述的转向装置，其特征在于，所述传动箱(30)的所述至少一个部件(311-317)与所述方向盘基部(11)形成为单件。

10.根据前述权利要求中的一项所述的转向装置，其特征在于，所述传动箱(30)的所述至少一个部件(311-317)被分开地生产，并且被束缚地连接到所述方向盘基部(11)。

11.根据前述权利要求中的一项所述的转向装置，其特征在于，所述传动箱(30)的所述至少一个部件(311-317)形成为相对于所述方向盘基部(11)凸出的结构。

12.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述方向盘基部(111)至少在所述叠加传动装置与所述转向轴(140)接合的中心区域中、由所述传动箱(300)或所述传动箱的部分区域形成。

13.根据权利要求12所述的转向装置，其特征在于，所述方向盘基部(11)具有开口(114)，所述开口(114)将所述传动箱(300)或所述传动箱的部分区域(310)封闭。

14.根据权利要求13所述的转向装置，其特征在于，所述方向盘基部(111)邻近所述开口(114)地形成方向盘基部边缘区域(111′)，该方向盘基部边缘区域(111′)连接到所述方向盘(110)的辐条(112)。

15.根据权利要求13或14所述的转向装置，其特征在于，所述传动箱(300)具有紧固元件(340)，该紧固元件(340)能够使所述传动箱(300)连接到所述方向盘基部(111)。

16.根据权利要求12所述的转向装置，其特征在于，所述方向盘基部由所述传动箱形成，并且，所述传动箱直接连接到所述方向盘的辐条。

17.根据前述权利要求中的一项所述的转向装置，其特征在于，所述传动箱的所述至少一个部件(311-317；300)形成在所述方向盘基部(11、111)的面向驾驶员的那一侧上。

18.根据前述权利要求中的一项所述的转向装置，其特征在于，所述传动箱的所述至少一个部件形成在所述方向盘基部的背离驾驶员的那一侧上。

19.根据前述权利要求中的一项所述的转向装置，其特征在于，所述转向装置设计成使得所述方向盘(10、110)的手动调节运动经由所述叠加传动装置(20)被传递到所述转向轴(40)。

20.根据前述权利要求中的一项所述的转向装置，其特征在于，所述驱动电机(25、250)布置在所述传动箱(30)中或布置在所述传动箱(30)上。

21.根据权利要求1-19中的一项所述的转向装置，其特征在于，所述驱动电机(25′)布置成与在所述方向盘中或在所述方向盘上的所述传动箱(30′)空间分离。

22.根据权利要求21所述的转向装置，其特征在于，所述驱动电机(25′)布置在所述方向盘上的辐条(12)的区域中。

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