CN105216858B - 转向系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有电转向的转向系统，具有方向盘(2)和转向轴(4)，该转向轴通过支承装置以能转动的方式固定在机动车上，包括闭锁装置，用于在作为转向角限制的各自转动的终点上闭锁转向轴(4)，其中所述闭锁装置包括至少一要接合合在转向轴(4)上的锁止栓(26,46)。所述锁止栓如此设置和定位，所述锁止栓在锁止栓壳相对于转向轴壳(12)在碰撞中相对运动时在转向轴壳(12)变形的条件下冲击在转向轴壳(12)上。备选地如此设置和定位锁止栓，所述锁止栓在转向轴(4)相对于锁止栓壳在碰撞中相对运动时在锁止栓变形的条件下冲击在转向轴(4)上。

Description

转向系统
技术领域
本发明涉及一种无需机械连接到转向传动机构的电转向系统。
背景技术
转向柱在碰撞情况下的移位称为转向柱移位，当超过确定的受力水平时，例如在驾驶员碰到气囊/方向盘时，被动地引起转向柱移位。在此，在目前的机动车中能量通过专门为此设计的零部件的确定的塑性变形实现转化。
由DE 602 02 074 T2已知上述形式的转向系统。用于线控转向的转向单元包括用于检测方向盘的角位的角度采样器件；与角度采样器件连接并且与车轮位置传感器连接的处理器件，其中，车轮位置传感器提供表示机动车的转向车轮位置的输出信号供使用。处理器件与转向操纵装置连接，所述转向操纵装置机械地与转向车轮连接，其中，处理器件根据方向盘的角位驱动转向操纵装置。转向单元还具有摩擦器件，用于在方向盘上提供摩擦力，并且处理器件设计成，在变化的终端止挡件上操纵摩擦器件。
DE 603 03 081 T2涉及一种用于给使用者提供力反馈的手轮调整机构，其中，调整机构包括固定在手轮上并且通过轴承支承的转向轴，由此转向轴可以围绕其自身轴线转动，还包括位置传感器，用于检测转向轴从所选择的初始位置开始的角度移动并且产生用于表明角度移动的信号，还包括电机和使电机的输出轴与转向轴有效连接的传动机构，它还包括变化的止挡件，用于使转向轴的转动停止在任意位置上。
在已知的装置中视为不利的是，在转向轴移位时需要一些用于吸收能量的零部件，已经证实触发力必需机械地被转换是困难的，最后，触发水平独立于驾驶员的重量和座位位置而始终相同。
发明内容
本发明的目的是，给出一种具有电转向装置的、无需机械连接到转向传动机构的转向系统，其中，在由于事故引起的驾驶员碰撞到方向盘的情况下通过简单的器件吸收在转向系统中的部分碰撞能量。
为此建议一种无需机械连接到转向传动机构的电转向系统，具有方向盘和转向轴，该转向轴通过支承装置以能转动的方式固定在机动车上，包括用于在相应的转动结束时作为转向角输入的限制闭锁转向轴的闭锁装置，其中，所述闭锁装置包括至少一个待由控制器控制的且待接合在转向轴上的锁止栓，该锁止栓设置在转向轴外壳中，其特征在于，所述锁止栓设置在与转向轴外壳以不能相对转动的方式连接的锁止栓外壳中，所述锁止栓这样设置和定位，使得锁止栓外壳在碰撞时相对于转向轴外壳相对运动时所述锁止栓在转向轴外壳变形的条件下作用在转向轴外壳上。由此以有利的方式利用线控转向所必需的变化的闭锁装置，用来在碰撞时消除或减少在转向轴移位时的能量。
按照本发明的转向系统的一个有利实施例的特征在于，所述锁止栓这样设置和定位，使得在碰撞时回缩的转向轴外壳的一部分被锁止栓确定地/限制地/按规定地撕开，由此以有利的方式由于转向轴外壳的塑性变形消除能量。
按照本发明的转向系统的另一有利实施例的特征在于，所述转向轴外壳在锁止栓的运动路径上具有穿孔。视穿孔的大小和在穿孔部位的材料强度可以改变在碰撞时所施加的能量的大小。
按照本发明的转向系统的另一有利实施例，其中，所述转向轴通过滚动轴承支承在转向轴外壳上，其特征在于，在转向轴上如此设置凸环，该凸环在面对方向盘的一侧从滚动轴承突出，所述转向轴外壳具有止挡凸环，该止挡凸环在滚动轴承背离方向盘的一侧突出。在按照本发明的转向系统的这个实施例中，在转向轴移位时，所述转向轴外壳被转向轴带动，而所述锁止栓外壳由于通过固定在车身上的部件构造在转向柱区域中而被阻止与转向轴外壳一起运动，由此使转向轴外壳变形或者开裂。
按照本发明的转向系统的一个备选实施例的特征在于，所述锁止栓设置在与转向轴外壳以不能相对转动的方式连接的锁止栓外壳中，所述锁止栓如此设置和定位，使得所述锁止栓在转向轴相对于锁止栓外壳在碰撞中相对运动时在锁止栓变形的条件下作用在转向轴上。在这个转向系统中也有利地利用对于线控转向必需的变化的闭锁装置，用来在撞击时消除或减弱在转向柱移位时的能量。
按照本发明的转向系统的一个有利的实施例，其特征在于，在转向轴上设有用于锁止栓的止挡件，所述锁止栓如此设置和定位，使得在碰撞时回缩的转向轴通过止挡件使锁止栓变形。通过转向轴上的止挡件直接作用于锁止栓，使锁止栓直接变形，这导致有利地减弱/消除碰撞情况下的能量。
按照本发明的转向系统的另一有利的实施例，其特征在于，在垂直于转向轴的导向孔中的锁止栓沿导向孔的轴向可移动地设置在闭锁装置中。通过锁止栓在锁止栓外壳中的这种布置获得了锁止栓在转向轴外壳上的力作用的最大力臂。
按照本发明的转向系统的另一有利实施例，其特征在于，设有第一闭锁装置和第二闭锁装置，所述第一闭锁装置用于在方向盘的第一转动方向上的转动结束时闭锁转向轴，第二闭锁装置用于在方向盘的相反的第二转动方向上的转动结束时闭锁转向轴，所述闭锁装置可以有选择地被操纵。由此，根据是否只有一个锁止栓或者两个锁止栓回缩，可以实现两个不同的力水平。由此使力水平适配于驾驶员重量和驾驶员座位位置，由此在特定情况下能够降低驾驶员负荷。
按照本发明的转向系统的另一有利的实施例，其特征在于，所述闭锁装置的操纵与碰撞情况的出现耦联。因此，所述闭锁装置的操纵以及由此减弱能量与在系统上的直接机械作用无关，而是可以通过独立的传感器确认和触发。
按照本发明的转向系统的另一有利的实施例，其特征在于，所述闭锁装置的操纵与气囊装置的激活耦联。在目前的气囊安装在机动车中以后，这个气囊也可以用于使闭锁装置用于减弱在碰撞情况下的能量。
按照本发明的转向系统的另一有利的实施例，其特征在于设有各一个用于操纵锁止栓的螺线管，其中，可以实现可靠且足够快速地操纵锁止栓进入接合到对应的齿轮的接合位置或从对应的齿轮脱离从而离开接合位置。
由下面结合附图所示的实施例描述给出本发明的其它优点和应用可能性。
在说明书、权利要求和附图中使用在下面列举的附图标记清单中使用的术语和对应的附图标记。
附图说明
在附图中示出：
图1按照本发明实施例的转向系统示意剖面图，
图2按照图1的闭锁装置的细节剖面图，
图3按照本发明实施例的转向系统剖面图。
具体实施方式
图1示出了具有方向盘2的电转向装置的方向盘侧的部分，所述方向盘通过转向轴4与反馈装置6连接，该反馈装置能够赋予操作人员转向感觉。转向轴4通过轴承8,10支承在转向轴外壳12上。转向系统还包括闭锁装置14,16，其中，第一闭锁装置14用于在沿方向盘2的第一转动方向上的转动结束时闭锁转向轴4，第二闭锁装置16用于在沿方向盘2的相反的第二转动方向上的转动结束时闭锁转向轴4。在这里只详细地描述第一闭锁装置14，因为第二闭锁装置16相对应地构成。
按照图1和图2，闭锁装置14包括具有非对称的啮合齿20的齿轮18，齿轮固定在转向轴4上。在与转向轴4垂直的导向孔22中，在闭锁装置14的锁止栓外壳24中支承有具有非对称的对应啮合齿28的锁止栓26，使得锁止栓26可以在导向孔22的轴向移动。为了闭锁，锁止栓26通过齿轮18的对应啮合齿28向前移动到接合的终端位置，并因此形锁合地停止在期望方向上的转动运动，其中，锁止栓26通过导向孔22支承在锁止栓外壳24上。
如同由图2看到的那样，齿轮18上非对称的啮合齿20具有扁平的齿侧面30和陡斜的齿侧面32，而锁止栓26的非对称的对应啮合齿28同样具有扁平的齿侧面34和陡斜的齿侧面36。齿侧面如此定向，使得齿轮18上的扁平齿侧面30分别与锁止栓26上的扁平齿侧面34对置，并且齿轮18上的陡斜齿侧面32分别与锁止栓26上的陡斜齿侧面36对置。在转向轴14在不被相关的闭锁装置闭锁的方向上转动时，锁止栓26被压回到导向孔14中的一个脱开的终端位置。
闭锁装置16同样包括具有非对称的啮合齿40的齿轮38，该齿轮固定在转向轴4上。在垂直于转向轴4的导向孔42中，在闭锁装置16的锁止栓外壳44中支承具有非对称的对应啮合齿48的锁止栓46，由此锁止栓46可以在导向孔42的轴向上移动。闭锁装置16与闭锁装置14的不同之处在于，齿轮上和锁止栓上的非对称啮合齿的扁平齿侧面和陡斜齿侧面与闭锁装置14中的非对称啮合齿的扁平齿侧面和陡斜齿侧面相反地取向。
两个闭锁装置14,16的锁止栓26,46在闭锁方向和释放方向上机电地通过螺线管50或52操纵，所述螺线管在导向孔22或42中设置在闭锁装置14或16中。因此可以在齿轮18,38环周的任意位置上实现对锁止栓26,46的操纵。
在按照图1的实施例中，在转向轴4上设有止挡件54，当力沿箭头F方向作用、转向柱移位时，所述止动件在图1中向左运动，并因此碰到锁止栓46上并接着碰到锁止栓26并且使一个或两个锁止栓变形。为此，如此定位锁止栓46，使锁止栓在脱开状态也如同在闭锁装置16中所示的那样，伸入到止挡件54的运动路径中。在闭锁装置14中示出为接合的状态的锁止栓26的情况下，锁止栓26还进一步伸到止挡件54的运动路径中，使得在碰撞情况下至少锁止栓46的变形或者附加锁止栓26的变形或者甚至也包括转向轴外壳12的变形产生作用。
下面描述按照图3的本发明实施例，其中与图1的实施例部件一致的部件具有相同的附图标记。
按照图3的第二实施例与按照图1的第一实施例的不同之处在于，如此设置和定位锁止栓44，使得锁止栓44在转向轴外壳12相对于锁止栓外壳14或16在碰撞情况下移位时在转向轴外壳变形的条件下作用在转向轴外壳12上。在碰撞情况下，具有凸环56的转向柱4在箭头F方向上在图3中向左运动，其中，凸环56在朝向方向盘2的一侧作用在滚动轴承8上并且向左带动滚动轴承一段行程。
另一方面，在转向轴外壳12的内侧面上设有止挡凸环58，所述止挡凸环在转向轴4向左运动时被滚动轴承8带动。转向轴4上的凸环56在背离方向盘2一侧突出于滚动轴承8，并且转向轴外壳12上的止挡凸环58在滚动轴承8背离方向盘2的一侧突出，凸环56和止挡凸环58用于在转向轴4向左运动时带动转向轴外壳12。由此在转向柱移位时，转向柱外壳12通过转向轴4带动，而锁止栓外壳24,44由于其通过固定在车身上的、在图3中简示的部件60,62构造在转向柱区域中而被防止与转向轴外壳12一起运动，由此产生在转向轴外壳12与锁止栓外壳24,44之间的相对运动，结果是，转向轴外壳12变形或者开裂。在此，在转向轴外壳12上在锁止栓26,46的运动路径上设置有穿孔，根据穿孔64,66的直径和转向轴外壳12在穿孔64,66中的材料强度可以通过穿孔调整在转向柱移位时减弱的能量。
按照图1和3的本发明实施例的共同之处是，第一闭锁装置14用于在沿方向盘2的第一转动方向上的转动结束时闭锁转向轴4，第二闭锁装置16用于在沿方向盘2的相反的第二转动方向上的转动结束时闭锁转向轴4，并且闭锁装置14,16可以根据选择被单独或者共同地操纵，用于在转向柱移位时减弱能量。
在两个实施例中，闭锁装置14,15的操纵与出现碰撞情况耦联。尤其是闭锁装置14,16的操纵可以与触发气囊装置耦联。这种气囊触发机制可以在没有大的附加费用的情况在控制器中实现，该控制器一般用于控制反馈装置和闭锁装置。
附图标记清单
2 方向盘
4 转向轴
6 反馈装置
8 滚动轴承
10 滚动轴承
12 转向轴外壳
14 闭锁装置
16 闭锁装置
18 齿轮
20 非对称的啮合齿
22 导向孔
24 锁止栓壳
26 锁止栓
28 非对称的对应啮合齿
30 扁平的齿侧面
32 陡斜的齿侧面
34 扁平的齿侧面
36 陡斜的齿侧面
38 齿轮
40 非对称的啮合齿
42 导向孔
44 锁止栓外壳
46 锁止栓
48 非对称的对应啮合齿
50 螺线管
52 螺线管
54 止挡件
56 凸环
58 止挡凸环
60 部件
62 部件
64 穿孔
66 穿孔

Claims (13)

1.一种无需机械连接到转向传动机构的电转向系统，具有方向盘(2)和转向轴(4)，该转向轴通过支承装置以能转动的方式固定在机动车上，该转向系统还包括用于在相应的转动结束时作为转向角输入的限制闭锁转向轴(4)的闭锁装置(14,16)，其中，所述闭锁装置(14,16)包括至少一个待由控制器控制的且待接合在转向轴(4)上的锁止栓(26,46)，该锁止栓设置在转向轴外壳(12)中，其特征在于，所述锁止栓(26,46)设置在与转向轴外壳(12)以不能相对转动的方式连接的锁止栓外壳(24,44)中，以及所述锁止栓(26,46)如此设置和定位，使得所述锁止栓(26,46)在锁止栓外壳(24,44)相对于转向轴外壳(12)在碰撞中相对运动时在转向轴外壳(12)变形的条件下作用在转向轴外壳(12)上。
2.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述锁止栓(26,46)如此设置和定位，使得在碰撞时回缩的转向轴外壳(12)的一部分被锁止栓(26,46)按规定地撕开。
3.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述转向轴外壳(12)在锁止栓(26,46)的运动路径上具有穿孔(64)。
4.根据权利要求1所述的转向系统，其中，所述转向轴(4)通过滚动轴承支承在转向轴外壳(12)上，其特征在于，在转向轴(4)上设置凸环(56)，所述凸环在朝向方向盘(2)的一侧从滚动轴承(8)突出，所述转向轴外壳(12)具有止挡凸环(58)，该止挡凸环突出于滚动轴承(8)背对方向盘(2)的一侧。
5.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，在垂直于转向轴(4)的导向孔(22,42)中的锁止栓(26,46)沿导向孔(22,42)的轴向可移动地设置在闭锁装置(14,16)中。
6.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，设有第一闭锁装置(14)和第二闭锁装置(16)，所述第一闭锁装置用于在沿方向盘(2)的第一转动方向上的转动结束时闭锁转向轴(4)，所述第二闭锁装置用于在沿方向盘(2)的相反的第二转动方向上的转动结束时闭锁转向轴(4)，可以根据选择地操纵所述第一闭锁装置(14)和第二闭锁装置(16)。
7.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，设有各一个螺线管(50,52)来用于操纵锁止栓(26,46)。
8.一种无需机械连接到转向传动机构的电转向系统，具有方向盘(2)和转向轴(4)，该转向轴通过支承装置以能转动的方式固定在机动车上，该转向系统还包括用于在相应的转动结束时作为转向角输入的限制闭锁转向轴(4)的闭锁装置(14,16)，其中，所述闭锁装置(14,16)包括至少一个待由控制器控制的且待接合在转向轴(4)上的锁止栓(26,46)，该锁止栓设置在转向轴外壳(12)中，其特征在于，所述锁止栓(26,46)设置在与转向轴外壳(12)以不能相对转动的方式连接的锁止栓外壳(24,44)中，所述锁止栓(26,46)如此设置和定位，使得所述锁止栓(26,46)在转向轴(4)相对于锁止栓外壳(24,44)在碰撞中相对运动时在锁止栓(26,46)变形的条件下作用在转向轴(4)上。
9.根据权利要求8所述的转向系统，其特征在于，在转向轴(4)上设有用于锁止栓(26,46)的止挡件(54)，所述锁止栓(26,46)如此设计，使得在碰撞时回缩的转向轴(4)通过止挡件使锁止栓(26,46)变形。
10.根据权利要求8所述的转向系统，其特征在于，在垂直于转向轴(4)的导向孔(22,42)中的锁止栓(26,46)沿导向孔(22,42)的轴向可移动地设置在闭锁装置(14,16)中。
11.根据权利要求8或10所述的转向系统，其特征在于，设有第一闭锁装置(14)和第二闭锁装置(16)，所述第一闭锁装置用于在沿方向盘(2)的第一转动方向上的转动结束时闭锁转向轴(4)，所述第二闭锁装置用于在沿方向盘(2)的相反的第二转动方向上的转动结束时闭锁转向轴(4)，可以根据选择地操纵所述第一闭锁装置(14)和第二闭锁装置(16)。
12.根据权利要求11所述的转向系统，其特征在于，所述第一和第二闭锁装置(14,16)的操纵与碰撞情况的出现耦联。
13.根据权利要求12所述的转向系统，其特征在于，所述第一和第二闭锁装置(14,16)的操纵与气囊装置触发耦联。
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