CN105026244B - 用于在电动转向系统中转向角输入的限制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在电动转向系统中转向角输入的限制装置，该限制装置包括：布置在转向摆臂轴(8)上的、使螺纹件(44)实现调节行程的传动机构，所述调节行程相当于方向盘(4)的最大允许旋转周数；和用于限制螺纹件(44)的调节行程的转向止挡件(46，48)；以及用于转向止挡件(46，48)的马达驱动的驱动装置，通过所述驱动装置使得转向止挡件(46，48)有规律地相互靠近或相互远离移动。

Description

用于在电动转向系统中转向角输入的限制装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述类型的、用于在电动转向系统中转向角输入的限制装置。
背景技术
在没有到转向传动机构的机械连接的转向系统(线控转向系统)中，在由驾驶员通过方向盘输入转向角和实际实现的车轮上的转向角之间缺少了机械反馈。因此转向传动机构可以移动至末端止挡件中，而在方向盘上的转向角输入侧上不会察觉到这种情况。由此可以产生无限大的转向角需求，例如方向盘的自由旋转，而转向传动机构不会实现这种转向角需求。这样做甚至可能损坏转向系统。另外，这种形式的转向系统也完全没有方向盘锁定装置，即所谓的方向盘锁，如在现有的用于机动车的转向系统中所使用的。
文献US 2003/0146038 A1中示出一种用于控制机动车轮的转向系统。控制系统包括用于将转向需求传递给所控制的车轮的方向盘，和机械耦联在方向盘上的转向摆臂轴。壳体布置在转向柱上。棘爪件可轴向移动地布置在壳体中，且在转向摆臂轴上为接纳棘爪件设计了槽。所述槽包括两个末端壁部，用以限制方向盘的转动运动。因此规定了方向盘的固定定义的运动和转动区域。但是没有设计止挡件位置的变化。
文献US 2004/0011585 A1中示出具有机械反馈装置的线控转向系统，其传达给驾驶员一种转向感觉并且具有一个正的停止功能。对于所述停止功能展示了刚性的转向止挡件的多种不同可能性，大多时候通过锁死齿轮或卷起和松开卷式弹簧实现。而没有设计止挡件位置的变化。
因为在没有从方向盘到车轮上的转向传动机构的机械连接的电动转向系统中可以流畅地改变并且也已经流畅地改变了转向传动比，因此对应的转向止挡件必须能够被完全可变地校正或调节。
FR 2 720 365 D1公开了一种适合用于在电动转向系统中转向角输入的限制装置，该限制装置包括：布置在转向摆臂轴上的、使螺纹件实现调节行程的传动机构，所述调节行程相当于方向盘的最大允许旋转周数；和用于限制螺纹件的调节行程的转向止挡件，其中，设有用于转向止挡件的驱动装置，通过所述驱动装置使得转向止挡件有规律地相互靠近或相互远离移动。
FR 2 877 304 A1公开了一种用于在电动转向系统中转向角输入的限制装置，其中，转向止挡件借助于马达驱动的驱动装置移动。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于在电动转向系统中转向角输入的限制装置，其中，通过所述限制装置能够以简单的方式可变地沿两个转动方向调节方向盘偏转角。
为此，根据本发明的用于在电动转向系统中转向角输入的限制装置的特征在于：布置在转向摆臂轴上的、使螺纹件实现调节行程的传动机构，所述调节行程相当于方向盘的最大允许旋转周数；和用于限制螺纹件的调节行程的转向止挡件；以及用于转向止挡件的马达驱动的驱动装置，通过所述驱动装置使得转向止挡件有规律地相互靠近或相互远离移动。
对于没有机械传动比的转向系统，本发明满足常规的转向止挡件的标准，如同由具有机械传动比的转向系统已知的情况。此外所述转向止挡件是完全可变的并且可以适配于没有机械传动比的转向要求。尤其在完全可变的转向传动比中，止挡件可以被全面地校正。
根据本发明的限制装置的有利设计方案的特征在于，传动机构包括：布置在转向摆臂轴上的、具有外螺纹的螺纹衬套，所述外螺纹啮合在螺纹件上的螺纹中；和马达驱动的、具有右旋螺纹/右螺纹和左旋螺纹/左螺纹的传动套筒，所述右旋螺纹和左旋螺纹啮合在布置于转向止挡件上的相对应的右旋螺纹或左旋螺纹中。由此提供了运转平稳的和可靠的传动机构，通过该传动机构可以按需求可变地调节转向止挡件。
根据本发明的限制装置的另一个有利设计方案的特征在于固定在壳体上的、导向销的形式的导向件，用于抗转动地直线引导螺纹件和转向止挡件，由此保证了简单和可靠地直线引导螺纹件和转向止挡件。
根据本发明的限制装置的另一个有利设计方案的特征在于，螺纹件由伺服马达通过小齿轮驱动，所述小齿轮啮合在螺纹件的外螺纹中。
根据本发明的限制装置的另一个有利设计方案的特征在于，传动套筒通过滑动环/滑环支承在限制装置的壳体半部中，并且尤其是限制装置的壳体半部通过球轴承支承在转向摆臂轴上。通过所述轴承一方面使得传动套筒可靠且运转平稳地支承在壳体半部中，并且另一方面使得壳体半部可靠且运转平稳地支承在转向摆臂轴上，因此不会由于所涉及的部件的轴承结构而在转向系统中带来额外的阻力。
最后有利的是，方向盘锁定的功能可以在无需另外的结构件的情况下提供。
方向盘可以在移开点火钥匙或类似点火装置之后被锁定。为此，转向止挡件被以简单的方式如此移动，使得螺纹件卡紧在转向止挡件之间。这可以容易地通过在转向系统中本来存在的控制装置来实现。
附图说明
本发明的另外的优点、特征和应用可能性由下列结合附图中示出的实施例的描述而得出。
在说明书、权利要求和附图中使用下面所引用的附图标记列表中使用的名称和对应的附图标记。图中示出：
图1没有机械传动比的转向系统的方向盘侧的部分的示意图；
图2用于电动转向系统的限制装置的实施例的透视的俯视图，和
图3图2的限制装置的剖视图。
具体实施方式
图1示出没有机械传动比的转向系统的方向盘侧的部分2的示意图，其中，转向系统的车轮侧的部分由于简化的目的而未示出，由于其在此是常见的部件。转向系统的方向盘侧的部分2包括：方向盘4和用于转向角输入的限制装置6，所述限制装置布置在转向摆臂轴8上；以及反馈设备10，其用于将转向感觉传达给操作人员，如同在机械转向中一样。
限制装置6和设备10由控制器12控制，在限制装置6上获得方向盘4和旋转传感器14的输入，其中，旋转传感器14检测马达16的旋转运动，所述马达用于调节对转向角输入的限制。
如在图2和3中示出，限制装置6包括一个由两个壳体部分20，22组成的壳体。壳体部分20，22具有管状突出部24，26，该管状突出部通过球轴承32，34支承在转向摆臂轴8上。壳体部分20，22包围住限制装置6的传动机构，并具有径向突出部28，30，在所述径向突出部上固定马达16。马达16驱动小齿轮38，所述小齿轮驱动限制装置6的传动机构。
接着描述限制装置6的传动机构的结构。
在转向摆臂轴8上固定了螺纹衬套40，该螺纹衬套具有外螺纹42，该外螺纹带有如下螺距，所述螺距使螺纹件44实现了对应于方向盘4的最大允许旋转周数的调节行程。螺纹件44的行程受到转向止挡件46，48的限制。转向止挡件46，48和螺纹件44通过固定在壳体上的导向销50引导并被固定以防止扭转。由此这些结构件直线地沿转向摆臂轴8的方向移动。
转向止挡件46，48通过被驱动的螺纹套筒52而被调节。各一个右旋螺纹和左旋螺纹位于螺纹套筒52中。转向止挡件46，48同样具有对应的右旋螺纹和左旋螺纹。因此转向止挡件46，48通过使得螺纹套筒52转动的方式而有规律地相互靠近或相互远离移动。
螺纹套筒52具有将驱动马达16的小齿轮38啮合在其中的外部齿54，使得螺纹套筒52可以受驱动马达16驱动而旋转。螺纹套筒52沿轴向和径向方向支承在两个滑动环56，58中，所述滑动环在压配合的作用下被装入壳体部分20，22中。转向摆臂轴8通过球轴承32，34支承在所述壳体半部28，30中。
在到达转向止挡件46，48中的一个时，力流从转向摆臂轴8经过螺纹衬套40、螺纹件44到达转向止挡件46，48。然后力流从那里通向螺纹套筒52，所述螺纹套筒通过滑动轴承32，34支撑在相应的壳体半部20，22上。通过抵靠在转向止挡件46，48上则阻止了转向摆臂轴8的和同时的方向盘4的进一步移动。
由于通过限制装置6的螺纹和壳体支持了所有力，驱动马达16只用于无负载地调节转向止挡件46，48，并因此可以设计为小型和节约能源的。
为了可靠地检测转向止挡件的位置，通过旋转传感器14计算驱动马达16的转数。通过螺纹套筒52和小齿轮38之间的传动比，在螺纹套筒52和转向止挡件46，48中的螺纹的已知螺距，这个转数相对于转向止挡件46，48的位置具有固定关系。这种关系在控制器12中计算，为此数值被输入所述控制器。
为表示方向盘锁或者说方向盘锁止装置的功能，首先方向盘4通过力反馈驱动被带到中性位置中。在到达这个位置时通知控制器12，并且控制器12通过功率组件18控制驱动马达16。驱动马达16驱动螺纹套筒52，并因此使转向止挡件46，48共同移动，从而转向止挡件使螺纹件44卡紧在中间位置中。因此在所有方向上都可靠地锁死转向运动。
另外在控制器12中可以保证，方向盘锁定不能在点火钥匙插入时被解除。一个逻辑电路同样也可以通过以下方式保证这种情况(冗余)：取消与插入的点火钥匙相关联的、转向止挡件46，48的锁定。由此防止了，在行驶运行中允许的范围之外的转动周数不会被驱动马达16执行。因此持续地进行关于转向止挡件46，48的额定位置和实际位置的可信性观测，并对点火钥匙位置进行查询。
附图标记列表：
2 转向系统的方向盘侧的部分
4 方向盘
6 限制装置
8 转向摆臂轴
10 反馈设备
12 控制器
14 旋转传感器
16 驱动马达
18 功率组件
20 壳体部分
22 壳体部分
24 管状突出部
26 管状突出部
28 径向突出部
30 径向突出部
32 球轴承
34 球轴承
38 小齿轮
40 螺纹衬套
42 外螺纹
44 螺纹件
46 转向止挡件
48 转向止挡件
50 固定在壳体上的导向件
52 螺纹套筒
54 外部齿
56 滑动环
58 滑动环

Claims (4)

1.一种用于在电动转向系统中转向角输入的限制装置(6)，该限制装置包括：布置在转向摆臂轴(8)上的、使螺纹件(44)实现调节行程的传动机构，所述传动机构包括布置在转向摆臂轴(8)上的、具有外螺纹(42)的螺纹衬套(40)，所述外螺纹啮合在螺纹件(44)上的螺纹中，所述调节行程相当于方向盘(4)的最大允许旋转周数；和用于限制螺纹件(44)的调节行程的转向止挡件(46，48)，其中，设有用于转向止挡件(46，48)的驱动装置，通过所述驱动装置使得转向止挡件(46，48)有规律地相互靠近或相互远离移动，其特征在于，所述传动机构包括由马达(16)马达驱动的、具有右旋螺纹和左旋螺纹的传动套筒(52)，所述右旋螺纹和左旋螺纹啮合在布置于转向止挡件(46，48)上的相对应的右旋螺纹或左旋螺纹中，其中，传动套筒(52)通过滑动环(56，58)支承在限制装置(6)的壳体半部(28，30)中。
2.根据权利要求1所述的限制装置(6)，其特征在于固定在壳体上的导向件(50)，用于抗转动地直线引导螺纹件(44)和转向止挡件(46，48)。
3.根据权利要求1所述的限制装置(6)，其特征在于，传动套筒(52)由伺服马达(16)通过小齿轮(38)驱动，所述小齿轮啮合在传动套筒(52)的外螺纹(54)中。
4.根据权利要求1所述的限制装置(6)，其特征在于，限制装置(6)的壳体半部(28，30)通过球轴承(32，34)支承在转向摆臂轴(8)上。
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