CN105492296B - 转向止挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于线控转向系统的转向止挡装置，该转向止挡装置具有转向摆臂轴(11)用于与方向盘(10)功能连接，其中对于转向摆臂轴(11)的每个转动方向设置用于液压流体的压力腔(14，15)。转向摆臂轴(11)的转动导致配属的压力腔(14，15)的容积减小，并且方向盘止挡装置具有液压阀(30)，以便在达到预先规定的环境条件下，通过接通液压阀(30)产生阻止转向摆臂轴(11)继续转动的阻力。

Description

转向止挡装置

技术领域

本发明涉及一种在线控转向系统中使用的，尤其在非轨道式车辆中使用的转向止挡装置。

背景技术

在线控转向系统中，在方向盘和被转向的车轮之间不存在直接的机械耦合。取而代之的是，通过传感器测量方向盘的转向角度和/或转向速度，并且通过致动器相应地使车轮转向。这种类型的配置结构在文献DE 10 2010 041 738 A1或DE 10 2008 021 973 A1中已知。

在线控转向系统中进而取消了驾驶员通过方向盘的转向角输入和事实上在车轮上实现的偏转角度之间的直接反馈。相应地，驾驶员在猛烈转向时无法得到转向传动机构是否已经位于止挡装置中的反馈。在可以自由地无限制转动的方向盘中因此可以产生无限大的转向角，而转向传动机构无法调节这样的转向角。

发明内容

本发明的目的是，为线控转向应用提供一种转向止挡装置，这种转向止挡装置在车轮达到最大可能的偏转时给使用者一种触觉的反馈。在此尤其应该注意的是，在不同的行驶条件下可以要求车轮的不同的最大偏转角以及方向盘位置相对于车轮转向角的不同传动比。

上述目的通过一种用于线控转向系统的转向止挡装置实现，具有用于与转向操纵装置连接的转向摆臂轴，其中，对于转向摆臂轴的每个转动方向设置有用于液压流体的压力腔，其中，转向摆臂轴的转动导致配属的压力腔的容积减小，以及方向盘止挡装置具有液压阀，用于在达到预先规定的环境条件下通过切换液压阀产生阻止转向摆臂轴继续转动的阻力或闭锁，其中，从转向摆臂轴到用于调节车轮转向角的机械部件没有机械或液压的耦连，以及设置闭锁功能，用于在当转向摆臂轴沿第一转动方向转动流体从压力腔中的一个中的流出被闭锁时，流体依然能够流入到该压力腔中，以便不阻止转向摆臂轴沿与第一转动方向反向的方向的转动运动。

用于线控转向系统的方向盘止挡装置包括用于与转向操纵装置，尤其是方向盘在功能上连接的转向摆臂轴，其中，对于转向摆臂轴的每个转动方向都设置有压力腔。转向摆臂轴的转动，尤其通过与液压活塞耦合，导致所配属的压力腔的容积减小，方向盘止挡装置具有液压阀，用于在达到预先规定的环境条件下通过切换液压阀产生抑制转向摆臂轴进一步转动的阻力。代替转向摆臂轴和液压活塞的耦合(这种情况将在下文优选的实施方式中详细描述)，转向摆臂轴也可以与液压缸耦合，并且通过静止不动的和双方向起作用的液压活塞也可以导致容积减小。在此，转向摆臂轴当来具有两个转动方向。尤其通过转向摆臂轴的转动导致预先规定的环境条件的满足。转向摆臂轴的转动阻力尤其如此理解，即通过连接的，即关闭的液压阀阻止液压流体(继续)从压力腔流出，并因此阻止沿这个转动方向的转动。由此，在不设置阻止自由(无限制地)转动的止挡装置的方向盘中，可以实现给驾驶员关于到达最大可能的转向角或偏转角的反馈。

在线控转向系统中，不存在从转向摆臂轴到调节车轮偏转角的机械部件，例如转向横拉杆的通过变速挡位或类似物机械或液压的耦合。而是，转向摆臂轴的转动被转化为电子信号，并通过这个信号引起车轮转向角(Radeinschlag)的调整。

上述的环境条件尤其可以通过转向摆臂轴的确定的或可以确定的角位置或者方向盘止挡装置的组成部分的朝向或位置，和/或压力腔的确定的或可以确定的容积，和/或流出或流入压力腔中的一个压力腔的确定的或可以确定的流出量或流入量得到。确定转向摆臂轴的角位置是有利的，以便为方向盘可重现地产生分别相同的止挡。根据活塞杆的位置和/或朝向产生用于方向盘的止挡使得驾驶员得到直接的车辆情况的反馈或反馈信息。

另外，压力腔的至少一部分可以是转向摆臂轴的组成部分或直接与该转向摆臂轴耦合。因此为了实现线控功能，在空间上产生与液压系统的分离，该液压系统可能情况下用于调节车轮，并且改善了给驾驶员的有关压力腔中压力增高的直接反馈或反馈信息。

尤其在两个压力腔之间布置有液压系统，用于根据至少一个液压阀的工作位置使流体流可以从一个压力腔进入到另一个压力腔中。因为两个压力腔的总容积在液压活塞处于任意位置中时都是恒定的，所以可以以这种方式简单地创造封闭的液压系统。

尤其在转动摆臂轴沿第一方向转动时，第一压力腔的容积减小，液压阀设置为，当转向摆臂轴继续沿第一方向转动时，进一步从第一压力腔流出的流量将被阻止。这种情况也相应地适用于第二压力腔。

优选为每个压力腔都设计液压阀功能，其中，两个液压阀功能尤其布置在公共的液压阀中，从而以这种方式为方向盘在两个方向都创造同样的止挡装置或最终位置。

尤其也可以设置闭锁功能/止回功能，以便当转向摆臂轴沿第一转动方向转动时，从压力腔中的一个流出的流出量通过液压阀的切换而受到限制，而流入该压力腔的流入量可以保持不变，以便在这种情况下使转向摆臂轴沿反向于第一转动方向的方向的转动运动不受阻碍。该止回阀可以是液压阀的部件或作为分开的组件并联。

通过转向摆臂轴的转动得到的一个压力腔的容积的减小量尤其相当于另一个压力腔的相同的容积增大量。从而不需要单独的流体补偿容器，这是因为从一个压力腔流出的流体可以直接流入另一个压力腔中。

另外，在压力腔之间的液压系统的流体回路中可以布置截止阀，该截止阀在功能方面与液压阀分开。‘功能方面分开’的意思尤其是，该系统包括具有分开的(电子)调节驱动器的分开的驱控逻辑，和/或在液压回路中在液压阀和截止阀之间存在流体的不受控制/未驱控的流动段。这可以尤其是在中间连接有管路的情况，或者在截止阀与液压阀以一个单元一体化的结构形式中，在阀之间可以设置一段没有阀的流动区域。

在一个具体的实施方式中，转向摆臂轴可以具有设有螺纹的部段。在此，活塞元件与转向摆臂轴的螺纹部段作用接合，并且相对于包括两个压力腔的液压缸抗扭转地/不可扭转地支承，使得转向摆臂轴的转动运动导致压力腔的相应的容积改变。

包含压力腔的液压系统与用于液压调节车轮转向角的可能情况下存在的液压系统是流体分隔的。因此，用于车轮转向角的液压系统不具有多于第一压力腔和第二压力腔的其它的活塞/缸组件。

附图说明

下面根据附图描述优选的实施方式。

图1示出方向盘止挡装置连同非轨道式机动车的铰接的车轮区域的示意性结构，和

图2示出具有备选的液压缸的实施方式的图1的局部截面图。

具体实施方式

转向操纵装置10，或特别是方向盘10，与转向摆臂轴11连接。该转向摆臂轴在中间部段具有螺纹19。这种优选为外螺纹的螺纹19与液压活塞18相应的螺纹接合。该液压活塞18位于液压缸12的内部，该液压缸位置固定地布置在车辆上。转向摆臂轴11同轴地穿过液压缸12。

液压活塞18相对于液压缸12是抗扭转的/不能相对转动的，并且轴向可移动地支承。这种情况通过如下方式实现，即至少一个销16，优选至少两个销16，平行于纵轴并且尤其偏心地与液压缸12连接，以及在此通过液压活塞18内部的孔被导引。在另选的实施方式中，在液压缸12的内侧上设置沿纵向延伸的槽舌导引装置(Nut-Feder-Führung)作为与活塞18的连接方式。

如果转向装置被致动，则活塞18通过转向摆臂轴11的转动沿液压缸纵向移动，从而第一压力腔14和第二压力腔15改变自身的容积，这两个压力腔分别在液压缸12的内部形成并且通过双向作用的液压活塞18限定。液压缸12与转向摆臂轴11的连接区域通过环形密封件被密封。此外，在活塞18和销16之间设置有导引装置并且尺寸设计为使得该结构几乎是流体密封的。为此可以应用密封件。活塞18与转向摆臂轴11之间的螺纹连接也设计为基本上流体密封的。两个压力腔14和15通过液压管路25彼此连通，在该液压管路中布置有液压阀30和截止阀35。截止阀35同样是液压地工作的阀。

液压阀30具有三个工作位置。在导通位置中，允许流体流沿两个方向流动。在两个闭锁位置/截止位置中，允许流体流沿一个方向流动，并禁止沿相反的方向流动。截止阀35具有两个工作位置，即导通位置和关闭位置，在该关闭位置中流体流被截断。

转向传动机构可以具有另一分开的液压系统用于调节车轮110的转向角。在另选的实施方式中使用电子驱动装置。在液压系统中设置液压泵124和三通控制阀130，该三通控制阀可以被电子的控制装置100驱控，使得液压流体到达转向液压缸111中。转向活塞118可以有选择性地在转向液压缸111的内部沿两个方向移动。该转向活塞118在两侧与活塞杆114连接，在活塞杆的端部上与转向横拉杆112耦合，该转向横拉杆分别与相应的车轮110连接。从而可以通过转向活塞118的位置调节车轮110的转向角或偏转角。当希望车轮110向左偏转时，则三通控制阀130的控制装置100切换到工作位置中，该工作位置在图1左侧示出，并且在该工作位置中流体被泵124输送到转向液压缸111右侧的腔中，这样造成车轮转向。为了得到反方向的偏转，控制阀130被调节到相反方向的工作位置中，及流体被泵送到转向液压缸111的左侧的压力腔中。

在本发明的示例性的实施方式中，转向回转角比/车轮转向角比(Lenkeinschlags-/)是2.5比1。就是说，方向盘10从中间位置出发沿一个方向转动角度为+900°时可以达到最大的转向回转角，并且沿另一个方向转动-900°时达到另一个最大的转向回转角。角度传感器20测量方向盘10对应的位置并且将结果发送给控制装置100。在正常的行驶过程中，其中不存在最大的车轮转向角，液压阀30则处于导通位置。

当方向盘10向右转动时，液压活塞18向上方移动，并使第一压力腔14的减小。当转向回转角达到+900°时，控制装置100将液压阀30切换到第一闭锁位置(阀30的右侧的接通符号)中，在该第一闭锁位置中不能从第一压力腔14中继续流出流体。驾驶员将所产生的压力增高识别为阻力并且得到直接的反馈，即达到最大的车轮转向角。基于液压系统的闭锁功能,驾驶员可以沿相反的方向转向并且减小方向盘10的转向角。因此，液压阀30的止回阀功能作为起到方向盘10的一侧的止挡作用。对于方向盘10的两个转动方向，方向盘止挡装置构造为对称的及相同的。

根据情况可以要求其它的转向回转角比/车轮转向角比。例如车辆可以具有运动型的行驶程序。在运动型的行驶方式中，转向装置应该更敏锐地对方向盘的转向极限做出反应。对此，转向极限对应转动1.5周，即+/-540°相当于最大的转向极限。在用于越野行驶的行驶程序中可以规定改变的最大转向极限。也可以在具有改变直径的车轮时，(例如夏季轮胎或冬季轮胎)规定改变的最大转向极限。此外，可以与速度有关地由车辆控制装置预先规定最大允许的转向极限。在这种情况下还希望的是，使驾驶员获得关于方向盘10的最大转向极限的改变的反馈。在这种情况下，控制装置100可以在角度传感器20测量到较小的转向角时就已经将液压阀30转入相应的闭锁位置中，以便为方向盘10产生改变的止挡装置。

截止阀35在车辆的行驶运行中持续地处于其打开的位置。当车辆例如停放时，控制装置100使截止阀35进入其闭合的位置。因为这时不能从两个压力腔14和15中流出流体，方向盘10则以这种方式不再转动，并且这种情况相当于方向盘锁的功能。出于安全性原因一定要排除的是，截止阀35在行驶期间处于上述的截止功能中。由于这个原因，截止阀与液压阀30分开地设计。在另选的实施方式中，截止功能可以作为另外的工作位置一体化形成在液压阀30中。

根据图1，液压缸12布置在转向摆臂轴11的中间部段。另选地，液压缸可以布置在转向摆臂轴11的端部上，从而该转向摆臂轴只有一侧伸入液压缸12中。在这种情况下可以取消在液压缸12和转向摆臂轴11之间的两个密封件中的一个。

图2示出活塞18的另选的实施方式。螺母50通过转向摆臂轴11的螺纹耦合。在该螺母50上紧固有活塞杆52，并且这种紧固方式的作用是抗扭转地支承螺母50，使得该螺母在转向摆臂轴11转动时沿转向摆臂轴纵向方向移动。液压缸12是双向作用的，从而以这种方式得到两个压力腔14和15。此外，图2示出压力腔的两个连接管路，如上所述，这两个压力腔通过液压阀30和截止阀35彼此连接。因为在根据图2的设计方案中，流入和流出压力腔14、15的体积流在活塞移动时是不同的，所以在此需要流体补偿容器(未示出)。

不同的实施方式的特征可以自由地互相组合。

附图标记列表：

10 转向操纵装置，方向盘

11 转向摆臂轴

12 液压缸，缸

14，15 第一压力腔和第二压力腔

16 销

18 液压活塞

19 螺纹

20 角度传感器

25 液压管路

30 液压阀

35 截止阀

50 螺母

52 活塞杆

100 控制装置

110 车轮

111 转向液压缸

112 转向横拉杆

114 活塞杆

118 转向活塞

124 液压泵

130 三通控制阀

Claims (13)

1.一种用于线控转向系统的转向止挡装置，具有用于与转向操纵装置(10)连接的转向摆臂轴(11)，其中，对于转向摆臂轴(11)的每个转动方向设置有用于液压流体的压力腔(14，15)，

其中，转向摆臂轴(11)的转动导致配属的压力腔(14，15)的容积减小，以及方向盘止挡装置具有液压阀(30)，用于在达到预先规定的环境条件下通过切换液压阀(30)产生阻止转向摆臂轴(11)继续转动的阻力或闭锁，其特征在于，

从转向摆臂轴(11)到用于调节车轮转向角的机械部件没有机械或液压的耦连，以及设置闭锁功能，用于在当转向摆臂轴(11)沿第一转动方向转动流体从压力腔(14)中的一个中的流出被闭锁时，流体依然能够流入到该压力腔(14)中，以便不阻止转向摆臂轴(11)沿与第一转动方向反向的方向的转动运动。

2.根据权利要求1所述的转向止挡装置，其特征在于，所述的环境条件能通过测量技术获得如下数据而得到

-转向摆臂轴(11)的确定的或可确定的角位置(20)，和/或

-转向止挡装置的部件的朝向或位置，和/或

-压力腔(14，15)的确定的或可确定的容积，和/或

-流出或流入压力腔(14，15)的确定的或可确定的流出量或流入量。

3.根据前述权利要求中任一项所述的转向止挡装置，其特征在于，为每个压力腔(14，15)设计有产生阻力或闭锁的液压阀功能。

4.根据权利要求1或2所述的转向止挡装置，其特征在于，在两个压力腔(14，15)之间布置有液压系统，用于根据至少一个液压阀(30)的工作位置使流体流能够从一个压力腔流入到另一个压力腔(14，15)中。

5.根据权利要求1或2所述的转向止挡装置，其特征在于，在转向摆臂轴(11)沿第一方向转动时，第一压力腔(14)的容积被减小，以及液压阀(30)设置为，在达到临界值时能够阻止液压流体从第一压力腔(14)中继续流出，并且进而导致抑制转向摆臂轴(11)沿第一方向继续转动的阻力。

6.根据权利要求1或2所述的转向止挡装置，其特征在于，通过转向摆臂轴(11)的转动所产生的一个压力腔(14)的容积减少量相当于另一个压力腔(15)的相同的容积增大量。

7.根据权利要求1或2所述的转向止挡装置，其特征在于，在压力腔之间的液压系统的流体回路中布置有截止阀(35)。

8.根据权利要求1或2所述的转向止挡装置，其特征在于，转向摆臂轴(11)具有设有螺纹(19)的部段，液压活塞(18)与转向摆臂轴(11)的螺纹部段(19)作用接合并且相对于具有两个压力腔(14，15)的液压缸(12)抗扭转(16)地支承，使得转向摆臂轴(11)的转动运动导致压力腔(14，15)的容积改变。

9.根据权利要求1或2所述的转向止挡装置，其特征在于，具有压力腔(14，15)的液压系统与用于液压调节车轮转向角的液压系统是流体分隔的。

10.根据权利要求1所述的转向止挡装置，其特征在于，所述转向操纵装置(10)是方向盘。

11.根据权利要求1所述的转向止挡装置，其特征在于，转向摆臂轴(11)的转动通过与液压活塞(18)耦合导致配属的压力腔(14，15)的容积减小。

12.根据权利要求3所述的转向止挡装置，其特征在于，两个液压阀功能设置在一公共的液压阀(30)中。

13.根据权利要求7所述的转向止挡装置，其特征在于，该截止阀在功能方面与液压阀(30)分开。