CN1078695A - 车辆转向控制装置 - Google Patents

Abstract

本车辆转向控制装置具有一由司机操纵的转向 控制件(9)和一随动装置(DA)。随动装置包括：两 传感器(8、11)，分别提供表征转向轮(1、2)位置及控 制件位置的检测信号(SR，SM)；一电动机(7)，用以 响应控制信号(SC)使转向轮转动；和一随动电路 (12)，用以响应检测信号产生控制信号。本转向控制 装置还具有一联接装置(13)，用以当随动装置不处于 正常工作时，将转向控制件与转向轮联接，使司机保 持对车辆转向的控制。

Description

本发明涉及一种用于控制车辆转向的装置，该车辆至少具有一个可相对一枢轴产生角位移以便决定车辆行驶方向的转向轮。本发明特别涉及那种具有较高操纵安全性的转向控制装置。

由于大多数上述类型车辆均具有两个转向轮有时甚至更多，因此为了描述不过分杂乱，在此后的描述中只称“转向轮”。但是本发明在不经改动的情况下，显然也可适用于仅有一个转向轮的车辆。

使上述车辆的转向轮相对其枢轴轴线转动进而使车辆转向，显然均配置有供司机操纵的转向控制件，在多数情况下，该控制件包括一可由司机使其绕一轴线转动的方向盘。在其他情况下，该控制件不是由方向盘构成，而是由如手操纵杆构成，车辆司机使该操纵杆在一例如垂直于车辆纵轴线的平面内、与其自身平行或围绕一枢轴转动的方式运动。

大多数上述类型车辆中，使转向轮的角位置随转向控制件的位置的变化均由一纯机械装置来完成。

曾提出利用具有电气或电子随动电路的装置来完成所述随动过程，即该装置响应于分别表征转向轮转角和转向控制件位置的电信号，对与转向机构相联的电动机进行控制，所述电信号分别由与所述转向轮和转向控制件机械联接的位置传感器提供。

在本说明书的后续部分上述的装置被称为“电随动装置”， 构成该装置的电气或电子线路称为“随动电路”。

使用上述电随动装置的转向控制装置中，车辆的转向轮与转向控制件之间一般无需机械联接。

应当指出，在本说明书的整个叙述中，表述第一构件与第二构件间联接关系的术语“机械联接”，例如在表述转向轮为一方、转向控制件为另一方的联接关系的情况下，应当理解为一种功能上的联接，即该联接完全由机械元件构成，且其中之一的任何运动均会使另一元件产生相应的运动，而不应理解为此两元件仅构成车辆一部分的那种联接。

具有电随动装置的车辆转向控制装置的主要缺点是，在电随动装置误操作情况下，车辆司机将丧失对车辆转向的控制。显然“误操作”也含有所述装置完全失效的情形。电随动装置的误操作可能由如电源电压明显下降或完全消失引起，或可能由如随动电路的某一元件损坏或某一位置传感器的损坏引起。

本发明的一个目的是提供一种车辆转向控制装置，它不存在上述已知装置的缺点，即该装置即便在电气随动装置处于误操作的情况下，也可使司机保持对车辆转向的控制。

该目的可由根据本发明的转向控制装置完成。本发明是用于控制车辆转向的装置，该车辆至少具有一个可相对一枢轴产生角位移以便决定车辆行驶方向的转向轮。所述转向控制装置具有一转向控制件，它可由司机推动使所述车辆转向;一随动装置，用于以电气方式使所述转向轮的角位置随所述转向控制件位置的变化而变化，所述随动装置包括一第一位置检测器，它与所述转向轮机械联接，并产生一表征所述转向轮相对所述枢轴轴线的角位置的第一检测信号，一第二位置检测器，它与所述转向控制件机械联接，并产生一表征所述转向控制件位置的第二检测信号;一电动机装置，它与所述转向轮机械联接，并响应一控制信号从而使转向轮绕所述枢轴轴线转动，以及一随动电路，它响应所述第一检测信号和第二检测信号，从而产生所述的控制信号。

根据本发明，该转向控制装置的特征在于它还具有一第一装置，它与所述转向控制装置机械联接;一第二装置，它与所述转向轮机械联接;及一联接装置，用于在所述随动装置处于误操作时将所述第一和第二装置机械联接。

由于本发明转向控制装置的特征部分的结果，车辆司机即使在电气随动装置处于误操作的情况，也可保持对车辆转向的控制。

根据本发明的转向控制装置的一实施例中，所述转向控制装置的特征在于：

-所这第一装置具有一与所述转向控制件构成一整体的第一机械构件;

-所述第二装置具有一第二机械构件，它靠近所述第一机械构件设置并与所述转向轮机械联接;和一导引装置，用于以这样的方式导引所述的第二机械构件，即所述第二机械构件随所述转向轮的枢轴转动所产生的移动平行于所述第一机械构件地移动;和

-所述联接装置具有位于所述第一与第二机械构件的其中之一上的孔;与所述第一与第二机械构件中的另一个构成一个整体的装置，当所述随动装置处于误操作的情况下，该装置可与所述孔配合作用使所述第一与第二装置机械联接。

根据本发明转向控制装置的另一实施例中，该转向控制装置的特征是，与所述第一与第二机械构件中的另一个构成一整体的装置由一可移动联接件和一锁止件构成;所述锁止件与所述可移动联接件配合作用，当所述随动装置正常工作时，使所述可移动联接件保持在不插入所述孔的第一位置，当所述随动装置不处于正常工作时，可将所述可移动联接件脱开;所述联接装置还具有一弹性装置，当所述锁止件将所述可移动联接件脱开后，该弹性装置可作用于所述可移动联接件，使其移动到第二位置，在该位置处，所述可移动联接件至少被部分地插入所述孔中。

按照本发明控制装置的进一步目的及优点从下面参照附图所进行的描述中可以清楚地了解，附图中：

图1为一局部示意图，示出一具有本发明控制装置的车辆;

图2为一俯视示意图，示出图1所示装置的第一实施例的部分部件;

图3和4为图2所示装置分别沿图2Ⅲ-Ⅲ线和Ⅳ-Ⅳ线剖取的示意剖面图;

图5为一俯视示意图，示出图1所示装置的第二实施例的部分部件;

图6为沿图5中Ⅵ-Ⅵ线剖取的示意剖面图;它表示出当随动装置正常工作时各个部件所处的位置;

图7亦为沿图5中Ⅵ-Ⅵ线部取的示意剖面图，但是它表示出随动装置不处于正常工作时各个部件所处的位置;

图8为一局部示意俯视图，示出图1所示装置的第三实施例的部分部件;

图9和10分别是图8中沿Ⅸ-Ⅸ与Ⅹ-Ⅹ线剖取的示意图，它们表示出各零部件当随动装置处于正常工作状态时所处的位置;

图11和12分别也是图8中沿Ⅸ-Ⅸ与Ⅹ-Ⅹ线剖取的示意图，不过它们表示出各零部件当随动装置不处于正常工作状态时所处的位置;

图13、14和15均为局部示意图，表示出具有其他按照本发明的转向控制装置的车辆;

图16为一局部侧视示意图，示出图15中控制装置实施例的部分部件;和

图17为图16中所示部分部件的端视图。

图1中示意性局部示出的车辆具有两转向轮1和2，其中的每个转向轮以均可围绕与其对应的枢轴1a、2a转动的方式固定到一轴（未示出）上，枢轴1a、2a分别具有一基本垂直（即垂直于图1所示平面）的轴线。

转向轮1和2均由铰接的转向杆4和5与齿条3机械地联接，它们仅为示意性的，在此不予详细描述，因为这样的构件是本专业普通技术人员所公知的。

齿条3受到图中未示的滑道的约束，仅可沿其长度方向移动，而铰接的转向杆4和5的设置方式可以使转向轮1和2随齿条3的移动而围绕枢轴1a和2a沿同一方向转动。

齿条3的齿与齿轮6啮合，齿轮6本身与一电动机7的转子机械地联接，图1中未单独示出该转子。在所示实施例中，齿轮6通过由点划线表示的传动系与电动机7的转子相连，但齿轮6也可直接固定于电动机7的转子轴上。

在图1所示实施例中，一位置传感器8与齿轮6机械地联接，该传感器8提供表征转向轮1和2的角位置的电信号，该信号由SR标示。应当注意，传感器8当然也可与连接电动机7和转向轮1和2的传动系上的任意位置处机械地联接，只要这种联接能提供所需电信号即可。

图1所示车辆中，司机操纵的可使车辆转向的转向控制装置具有一手操纵杆9，该操纵杆9例如可从司机座椅弯管支座 之一的上表面处基本垂直地延伸，即该位置处，司机可很容易地将操纵杆9向左或向右移动，从而使车辆转向。

操纵杆9固定于一支架10上，支架10可在一图中未示出的滑道中以这样的方式运动，即操纵杆9可在两极限位置之间并在一与车辆纵轴线A成直角的基本铅垂的平面内相对其自身平行地移动。

支架10与一位置传感器11机械地联接，传感器11可产生表征支架10位置进而表征操纵杆9位置的电信号SM。

表征操纵杆9位置的电信号SM与表征转向轮1、2角位置由传感器8提供的电信号SR一起被输送到一电气或电子随动电路12中。

由于这种随动电路12为本专业普通技术人员所公知，放在此不对其进行描述。然而可由多种方式构成，因此，只需清楚地说明该随动电路适用于响应信号SM和SR，以便向电动机7提供控制信号SC，使转向轮1和2始终具有一与操纵杆9的位置相对应的角位置。

这种包括位置传感器8和11、随动电路12及电动机7的设置构成一前已定义的电气随动装置DA。

图1中的转向控制装置还具有一联接件13，其实例将在后续描述。联接件13在一图1中未示的滑道中运动，该滑道设置成靠近并平行于操纵杆9的支架10在其中运动的滑道。

联接件13通过一对延伸绕过导引皮带轮17的钢索12a和16b与齿条3机械地联接。图1中皮带轮17的布置及数目完全是象征性和随意的，显然，所述的布置及数目取决于齿条3和联接件13在车辆中的实际布置。

钢索16a和16b也可放置在护管中，该护管在弯曲作用下可以变形，而沿其纵向为刚性的，显然，在这种情况下，不需要导引皮带轮17。

钢索16a和16b也可用任何其他的挠性联接件如传动带来替代。

此外，钢索16a和16b之一可以省去，代之以由适当方式分别固定在联接件13和齿条3上的弹性复位装置如弹簧。

如下面所详细描述的那样，操纵杆9的支架10与联接件13以这样的方式设置，即只要随动装置DA正常工作，支架10与联接件13之间无需任何机械联接，而当随动装置DA不处于正常工作时，支架10与联接件13之间就存在一机械联接，图1中该联接由点划线LM表示。

在某些形式的实施例中，图1的装置还可以具有一监测电路，它能够检测随动装置是否正处于正常工作，并依靠该检测来完成各实施例的彼此不同的其他功能，图1中虚线18表示了一种上述的监测电路。

可以理解，只要随动装置DA处于正常工作，随动电路12就响应从位置传感器11和8分别接收到的信号SM和SR，并向电动机7提供信号SC，在对信号SC作出响应的过程中，电动机7的转子旋转，从而通过齿轮6、齿条3和转向杆4与5使转向轮1和2转动，直至转向轮1和2转到与操纵杆9的位置相对应的角位置处。

与此同时，电动机7的转子通过齿条3和钢索16a和16b驱动联接件13。

鉴于可从本说明书后续部分清楚了解的原因，联接件13通过齿条3和钢索16a与16b以这样的方式与电动机7的转子连接，即当司机沿某一方向或另一方向推动操纵杆9以使车辆转 向时，联接件13以与操纵杆9相同的方向移动，实际上，此时在操纵杆9与联接件13之间没有机械联接。

当随动装置DA不处于正常工作时，联接件13与操纵杆9的支架10之间便建立起所述的机械联接，于是，操纵杆9的任何运动均将通过联接件13、钢索16a和16b、齿条3以及转向杆4和5传递给转向轮1和2。这样，即使当随动装置DA不处于正常工作时，司机也能保持对其车辆转向的控制。

图1所示装置的第一实施例中，即图2至4局部示意出的实施例中。由车辆司机启动的使车辆转向的操纵杆9以图中未示的方式刚性地固定在一滑动件31的上表面上，该滑动件31构成图1所标示的支架10。

滑动件31安装在一滑道32中，因此仅可沿滑道32的长度方向运动，滑道32固定在一图中未示的构架上，该构架例如可设置在车辆司机座椅弯管支座之一处。用于使滑动件31保持在滑道32中并对其导向的装置图中也未示出，这是因为它们可由本专业普通技术人员所熟知的任何装置构成。

图1中操纵杆9的位置传感器11在本例中由圆筒式电位计33构成。该电位计的滑块与一皮带轮34的轴34a成一整体，轴34a在轴承35中转动，而轴承35以一种图中未详示的方式固定在滑道32的一端部。

电位计33和滑动件31之间的机械联系由一传动带36承担，传动带36的两端以一种图中未示的方式固定在滑动件31上，且传动带36伸展绕过皮带轮34和另一图中未示的皮带轮。该皮带轮类似于皮带轮34并固定在滑道32的另一端。

滑动件31在一具有槽孔38的板件37旁边横向延伸，槽孔38在本例中由一延伸穿过板件37的柱形孔构成，附图中板件 37与滑动件31为整体构成的，当然，板件37与滑动件31可非整体构成，而是刚性地固定在一起。

滑道41设置在板件37的下面，相距一定距离，其纵轴线与滑道31的轴线平行，滑道41可以固定到像滑动件32那样的固定的构架上。

一滑动件42以其仅可沿滑道41的长度方向运动的方式安装在滑道41上，图中未示出用于使滑动件42保持在滑道41中并对其导向的装置，因为该装置可由本专业普通技术人员所熟知的各种装置中的任意之一构成。

具有较孔38直径小的圆柱形杆件43固定在滑动件42的上表面上并与该表面垂直，它至少部分地穿过孔38。

应当指出，如在本发明说明书后续部分可清楚的那样，孔38与杆件43并非一定为圆柱形的，也可具有其他更好的形状，实际上，孔38可以由在板件37边缘上形成的形状适当的凹槽所构成，此时，该凹槽的宽度可较图2所示的宽度小。

构成图1中联接件13的滑动件42通过在图2中也未示出的钢索16a和16b与齿条3联接，钢索的每一端均以图中未示的方式固定在滑动件42上。

在本实施例中，随动装置DA和将电动机7与齿条3联接在一起的传动系这样设置，即当随动装置DA正常工作时，操纵杆9的任何移动都将使滑动件42不仅在与操纵杆9移动方向相同的方向上移动，且与其移动的程度也是相同的。

因此，当随动装置正常工作时，杆件43保持与孔38偏心，且不与孔38的边缘接触，即使操纵杆9移动也是如此。这样，操纵杆9的任何移动都将在操纵杆9和轮向轮1和2之间没有机械联接的情况下，通过随动装置DA使转向轮1和2转动。

当随动装置DA不处于正常工作时，操纵杆9的运动不再使转向轮1和2转动，而滑动件42不再以与操纵杆9同样的移动方向和/或相同的移动程度移动。这样，杆件43便开始顶靠在孔38的一侧或另一侧上-由此将板件37而后将滑动件31和操纵杆9与滑动件42机械联接，进而通过钢索16a和16b、齿条3和转向杆4和5与转向轮1和2机械联接。换言之，在图1中的机械联接在此由杆件43和孔38构成。

因此，即使在随动装置DA不处于正常工作的情况下，车辆司机仍可对车辆的转向进行控制。

一旦随动装置DA出现误操作时，电动机7可能始终有电流通过，并对操纵杆9施加一力，该力与司机使车辆转向所必须施加给操纵杆9的力相对抗。为避免这种缺陷，最好用前已提及的监测电路18完善图1所示随动装置。最好以这样的方式采用监测电路18，即当监测电路18发现随动装置处于误操作时，可以切断随动电路12与电动机7之间的电联接，这样，电动机7绝不会再有电流通过，因此，司机使车辆转向时对操纵杆所施加的力不再有由电动机7产生的力与之相对抗。

为完成这一功能，在监测电路18和随动电路12之间所需的联系在图1中由虚线18a表示。

监测电路18将不做更详细的描述，因为它的设计取决于随动装置DA中各个元件的特性，此外，这种监测电路也是本专业普通技术人员所公知的。基于同样的理由，下面将要提到的其他监测电路也不予详细描述。

当车辆司机推动操纵杆9并且随动装置DA正常工作时，在要求滑动件42总是以与操纵杆9同样的速度准确移动的前提下，对随动装置DA特别是随动电路12的各个元件进行调节是比较困难的。因而，当推动操纵杆9时，即使在随动装置DA正常工作的情况下，杆件43也将顶靠在孔38的孔壁上，这样就有可能发生某些干扰司机的情况，在这种情况下，孔38可以制成沿操纵杆9和滑动件42移动方向细长的形状，如图2和4中虚线所示。

在这种情况下，孔38的长度显然必须如此，即只要随动装置DA正常工作，杆件43就绝不会与孔38的孔壁接触。

在上述情况中，当随动装置不再处于正常工作时，显然，车辆司机须使操纵杆9移动一段距离后才能使杆件43与孔38的孔壁接合并恢复对车辆转向的控制。但是如果这段距离很短，那么它便可以被迅速地越过，以致孔38这种加长一般不会产生任何不良后果。

在图1所示装置的第二实施例中，即图5至7局部示意出的实施例中，由9、16a、16b、31至38和41所标示的各个部件与图2至4中由相同标记示出的那些部件相类似，故不再予以描述。

图1中，机械联接装置LM除了杆件43处，还具有一连接件44，它借助于在其上延伸穿过的圆柱开孔沿杆件43滑动，其中所述孔具有较杆件43直径略大的直径。

连接件44具有两圆柱部分44a和44b，两者均与杆件43同轴，部分44a靠近滑动件42，其外径大于孔38的直径，部分44b靠近板37，其外径小于孔38的直径。

应当说明，在此情况下，孔38和连接件44的部分44b并非一定为圆柱形，其中之一或二者均可制成其他不同形状，唯一的条件就是，在如下将描述的情形下，连接件44的部分44b应能进入孔38中，杆件43也可为非圆柱形，但此时，连接件44的中心孔显然须有一与此相对应的形状。

鉴于从本说明书后续部分可更清楚理解的原因，连接件44的整个高度小于滑动件42的顶部表面与板件37底面之间的距离。

一螺旋弹簧48围绕杆件43设置，并在滑动件42的上表面与一孔44c的底部之间受到压缩，孔44c构成于连接件44的部分44a中。

连接件44由下述要描述的锁止件保持在图6所示的位置，并在下述也将描述的情况下，由弹簧48推到图7所示的位置。

图1的机械联接装置LM还具有一机电锁止件51，它具有一圆筒形壳体52，壳体52由一支架53固定在滑动体42上，而壳体52的轴线与杆件43的轴线垂直相交。

将壳体52固定于支架53上的装置以及将支架53固定于滑动件42上的装置可能仅仅是螺钉，图中未示出，以免对所述附图造成不必要混乱。

锁止件51还具有一栓销54，其一部分放置于壳体52中。栓销54具有一对与壳体52同轴的圆柱形杆55和56，它们由一圆柱形的且与壳体52同轴的轴肩元件57联接在一起。鉴于从本说明书后续部分便可清楚的原因，圆柱形杆56至少是由非磁性材料制造的。

杆56由另一杆58来延伸。杆58也为圆柱形的并与壳体52同轴。杆58具有与杆56相同的直径，所不同之处在于，它是由软磁材料制造的，其原因将在下面的描述中予以澄清。

栓销54可以在壳体52中沿轴向移动，这是由于轴肩元件57的直径略小于壳体52的内径，且壳体52的端部钻有允许杆56和58通过的孔。

杆55的顶端在图5和6所示位置处插入一位于连接件44的外壁上的盲孔44d，用以防止连接件44在弹簧48的作用下朝向板件37移动。

此外，锁止件51还带有一螺旋弹簧59和一线圈60，弹簧59安装在壳体52内并围绕着杆55，并在轴肩元件57与靠近连接件44的在壳体52处的端部之间受到压缩，线圈60安装在壳体52的另一端，至少在杆58的一部分上围绕。

线圈60的内径略大于杆56和58的直径，以便杆56和58在下面将要描述的情况下能沿轴向移动。

在本实施例中，图1的装置也具有一监测电路18，在此该监测电路只要随动装置DA处于正常操作，就始终使电流通过线圈60，一旦它检测出随动装置处于误操作，便立刻切断通过线圈60的电流。为实现这一功能，监测电路18由图1中由虚线18b表示的导电元件连接到线圈60上，而这些导电元件未在图5至7中示出。

监测电路18、弹簧59及线圈60的尺寸规格是这样确定的，即当栓销54在图6所示位置时，也就是当杆55的顶部插入连接件44的孔44d时，在随动装置DA正常工作、监测电路18可向线圈60提供电流的情况下，由线圈60产生的磁场应当使作用于杆58的力足以抵消由弹簧59作用于轴肩元件57上的力，使栓销54保持在上述位置。

在此情况下，操纵杆9与车辆转向轮1和2之间当然不存在机械联接。

当监测电路18检测出随动装置DA处于误操作并切断供给线圈60的电流时，由线圈60产生的磁场作用于杆58上的力消逝，栓销54在弹簧59作用下移动到图7所示位置。这样，杆 55便移出孔44d，从而可使弹簧48将连接件44推入到图7所示位置，在此位置，连接件44将板件37并由此将操纵杆9通过杆件43、滑动件42、钢索16a和16b、齿条3及转向杆4和5与转向轮1和2机械联接。

在本实施例中，当然也需图1所示装置的各个元件以这样的方式安装，即当随动装置DA正常工作时，滑动件42移动的幅度始终与操纵杆9相同，这样，当监测电路18检测出随动装置DA处于误操作时，连接件44的部分44b可以进入孔38中。

正如参照图2至4对上述第一实施例所描述的那样，孔38可以具有沿操纵杆9和滑动件42移动方向设置成加长形状，这样可避免上述那种苛刻条件的限制。

如前所述，当随动装置DA不处于正常工作时，车辆司机必须移动操纵杆直至杆件43或连接件44与孔38的孔壁配合，以便恢复对其车辆转向的控制。

操纵杆9所运动的距离即使在最坏的情况下，也不过等于孔38的长度减去杆件43的直径或连接件44的部分44b的直径。

但是，当随动装置DA正常工作时，联接件13运动到与操纵杆9的移动程度至少大致相同的情况下，图1所示装置的各个元件的设置并非总是可行的和/或最理想的。因为，此时需要孔38具有足够的长度，以便当随动装置DA正常工作时，杆件43或连接件44绝不会触碰到孔38的一端或另一端，但在此情况下当随动装置DA不再处于正常工作时，司机为恢复对其车辆转向的控制所须使操纵杆9移动的距离可能足够大到不再能对车辆进行安全驾驶的程度。

图8至12示意性表示了图1所示装置的第三实施例，该实 施例可使上述缺陷得以避免。

在图8至12中，由9、16a、16b、31至37、41、至44和51至60所标示的各元件类似于图5至7由相同标记所示的那些元件，因此不再描述。

此外，在本实施例中，图1所示装置具有一监测电路18，它所完成的功能与图5至7描述的第二实施例中所提到的那些功能相同。

在本实施例中，板件37具有一大致为矩形的孔71，孔71的另两条与滑道41的纵轴线垂直的边，孔71有两条边由规则设置并由间隙73分开的齿72构成，所有齿72均为矩形且具有相同的尺寸，因此，所有位于孔71同一边上的齿均具有彼此相互对齐并处于一条直线的齿顶。此外，每个位于孔71一边的齿72均与位于孔71另一边的每个齿相对应地设置。

此外，一销轴74穿过连接件44的部分44a经向延伸，其内端部与一在杆件43上切出的槽43a啮合，并与杆件43的轴线平行，这样连接件44便不能围绕杆件43转动仅能在其上滑动。为此杆件43和穿过连接件44延伸的孔也可是任一能使槽43a与销轴压配在一起的非圆形状。

另外两个销轴75和76沿与滑道41的纵向轴线垂直的方向、彼此在部分44b的直径方向对齐地设置在连接件44的部分44b相对而置的侧面上。销轴75和76的直径略小于齿72之间的间隙73的宽度，其长度是这样确定的，即它们的外端部间的距离在距离d和D之间。距离d为孔71相对侧边上一对相对而置的齿72的齿顶间的距离，距离D为孔71相对侧边上一对相对而置的齿72的齿底间的距离。

如图5至7所示的第二实施例那样，只要随动装置DA正 常工作，连接件44就由插入孔44d的杆55保持在图9和10所示的位置，放在操纵杆9与转向轮1和2之间无任何机械联接。

当随动装置DA不再处于正常工作时，监测电路19切断线圈60的电源由此使栓销54和连接件44处于图11和12所示的位置。

当联接装置处于图11和12所示位置时，车辆司机轻轻移动操纵杆9之后，不论板件37与滑动件42的相对位置如何，销轴75和76的每一个均可进入一间隙73中。一旦销轴75和76进入间隙73中，操纵杆9就与上述实施例的情况一样，与转向轮1和2机械联接在一起，使车辆司机恢复对车辆转向的控制。

为了便于销轴75和76进入间隙73，齿72面向滑动件42的表面可制成适当的形状，例如V形或半圆柱形。

应当指出，在本实施例中，当随动装置DA停止正常工作时，司机为恢复对车辆转向的控制所须使操纵杆9移动的距离最大不过为一齿72的宽度与一间隙73的一半宽度之和。因此，操纵杆9在本实施例中的所述移动距离显然应小于图2至4和5至7所示实施例中当孔38为长形孔时的移动距离。

在另一实施例中，板件37的孔具有与图8中孔71相同的普通矩形，但该孔仅有一列类似于齿72的齿，具有一个类似于销轴75和76的销轴安装在连接件44上的这样一位置处，即在该位置，当连接件44处于其有图11和12中的位置时，它可以插放在上述的一列齿中的一对齿之间。由于该实施例与刚刚描述过的实施例极为相似，故未在图中示出，在此也不对其予以详细描述。

在所有描述过的实施例中，当随动装置DA不处于正常工作时，操纵杆9均与齿条3机械联接在一起。

因此，司机为使车辆转向所须施加在操纵杆9上的力可能相当大，特别是车辆较重的情况可能更是如此。

图13示意性示出一车辆的局部，该车辆具有本发明的转向控制装置的一个实施例，即该实施例可以使上述的作用于操纵杆9上的力减小。

图13中由13、16a、16b、17和18标示的各元件类似于图1中由相同标记所示的那些元件，故在此不再描述。

应当说明的是，图13中由电动机7、传感器8和11以及随动电路12所构成的随动装置DA没有像图1那样用双点划线框在一起，以使图13不被过度地复杂化。

图13所示控制装置中，联接件13通过钢索16a和16b没有与齿条3连接，而是与一最好靠近齿条3设置的辅助齿条81相连。

齿条81的齿与齿轮82相啮合，齿轮82本身通过一由点划线表示的传动系与电动机7的转子机械联接，从而与齿轮6和齿条3联接。在某些情况下，上述刚刚提到的传动系例如可以简单地构成使电动机7的转子与齿轮6连接在一起的传动系的一部分。在某些情况下，齿轮82可直接与齿轮6啮合，甚至可以与齿轮6同轴并构成一整体。

在所有情况下，在电动机7的转子、齿轮6和齿轮82之间均具有机械联接，即齿条3的每一移动量都使齿条81对应产生一更大的移动量。

这样，当随动装置DA不处于正常工作时，司机为使车辆转向所须施加于操纵杆9上的力使小于那些在联接件13通过钢索16a和16b直接与齿条3连接的实施例中所施加的力，减少的比率等于齿条3与81之间的传动比。

还是在本实施例中，可以这样的方式设置各元件，即当随动装置DA正常工作时，操纵杆9的每一移动均使联接件13产生同样大小的移动，在此，联接件13可类似于图2至7所示的那些连接件。

若不可能或不希望满足上述的条件，当然可使联接件13类似于图8至12所示的联接件。

图14示意性示出一车辆的局部，该车辆具有本发明的转向控制装置的另一实施例。

图14中由1至9、11、12、16a、16b和18所标示的各元件类似于图13中由相同标记所示的元件，故在此不再予以描述。

如图13那样，并鉴于同样的原因，图14中，由电动机7、传感器8和11以及随动电路12构成的随动装置DA也没有用双点划线框示出来。

图14所示实施例中，操纵杆9的支架用10’标注，它在图中未示的一滑道上移动，支架10’类似于上述实施例所述的支架10，但支架10’直接与每一钢索16a和16b的一端相连。此外，支架10’在下述的实施例中没有类似于板件37的元件。

如图13所示实施例那样，图14中的转向控制装置有一辅助齿条81’，它与齿轮82’啮合，而齿轮82’与电动机7和齿条3机械联接。

钢索16a和16b的与固定于支架10’的端部相对的端部与一联接件13’连接。联接件13’可在一图中未示的滑道上移动，并且该滑道靠近齿条81’设置，这样，联接件13’和齿条81’的移动方向是平行的。

联接件13’可以类似于上述图2至12所示的那些联接件中的任意一个。此外，齿条81与一元件构成一整体，该元件类似于参照图2至12所述的板件37，且与板件37一样也具有一个孔，当随动装置DA不处于正常工作状态下，联接件13’的一部分插入到该孔中可与该孔配合，以使操纵杆9与齿条81’在上述情况下能机械地联接在一起。

当转向控制装置象图1所示装置那样没有辅助齿条时，显然可采用一类似的设计。在这种情况下，类似于图14中联接件13’的联接件靠近所述唯一的齿条设置，而该齿条与一类似于图2至12中板件37的元件构成一整体，该实施方案未在附图中示出。

在上述参照图1至13所示的实施例中，联接件13与钢索16a和16b连接，具有孔38或71的板件37与操纵杆9的支架10构成一整体。在其他实施例中，这种设计可以颠倒过来，即类似于联接件13的联接件与操纵杆9的支架10构成一整体，而类似于板件37的元件与钢索16a和16b连接，显然其结构不会产生任何特殊的问题，因此未用附图示出，也不予以更详细地描述。

就图14所示实施例而言，也可以有一类似的颠倒设计，即类似于联接件13’的联接件与齿条3构成一整体，同时，一类似于板件37的元件可与钢索16a和16b连接。这种设计也未用附图示出，也不予以详述。

图15示意性示出一车辆的局部，该车辆具有本发明的转向控制装置的另实施例。

图15中由1至8和11标示各元件类似于图1中由相同标记示出的那些元件，在此将不予赘述。

如图13和14那样，且鉴于同样的原因，由电动机7、传感器8和11以及随动电路12构成的随动装置DA在图15中没 有用双点划线予以示出。

在本实施例中，按照本发明的转向控制装置也具有一操纵杆9和一联接件13，它们彼此靠近地设置，其功能类似于上述实施例中操纵杆9和联接件13的功能。

但是与那些较前的实施例不同，操纵杆9和联接件13设置成及使其适于分别绕两条轴9a和13a转动。正如下面对元件9和13的一种结构形式进行描述后便会清楚的那样，轴9a和13a彼此对齐成一直线。

联接件13通过图中未示而仅由点划线表示的传动系与齿轮6进而与齿条3机械联接，因此，随着转向轮1和2围绕其各自轴1a和2a的转动，联接件13均有一围绕其轴线13a的转动。

用于检测操纵杆9位置的传感器11（显然该传感器与操纵杆9机械联接）、随动电路12、电动机7的将电动机7与齿轮6连接在一起的传动系以及将齿轮6与联接件13连接在一起的传动系是如此设置的，即当所有这些元件正常工作时，操纵杆9绕9a的每一角位移均使联接件13绕轴13a产生一具有同样方向和大小的角位移。应当注意，这些角位移是在操纵杆9与联接件13之间无任何直接机械联接的情况下产生的。

与前所述的实施例一样，当随动装置DA不处于正常工作时，图15所示装置的操纵杆9和联接件13之间也具有一机械联接。这种机械联接在图15中也由一点划线LM表示。

在由图16和17示意出的例子中，操纵杆9固定于一圆柱形轴91的一端，轴91可转动地安装在一轴承92中，轴承92本身以这样的方式装于例如车辆司机座椅扶手支座之一上，即轴91的轴线大致平行于车辆的纵轴线A（见图15）。在此，轴 91构成了操纵杆9的转动轴9a。

操纵杆9的位置传感器11的运动部分固定于轴91的另一端。

联接件13由一齿轮93构成，该齿轮固定于一圆柱形轴94的一端，轴94可转动地装于一轴承95中。

图中未示出将本例中各元件固定就位的装置，因为这些装置可具有完全不同的特性，并为本专业普通技术人员所公知。

轴承95本身是这样安装的，即轴94的轴线也就是构成图15中联接件13的转动轴线13a与操纵杆9的转动轴线9a成一直线地对齐，且齿轮93靠近操纵杆9设置，但不能与其接触。

齿轮93与传动系的第一齿轮（图中未示）啮合，该齿轮传动系将齿轮93与齿轮6连接在一起（见图15）。

一圆柱形杆96通过图中未示的装置距轴线9a一定距离处固定于操纵杆9上，即杆96的轴线垂直于操纵杆9的转动平面，且杆96插入齿轮93上的孔97中。

孔97也是圆柱形的，其直径略大于杆96的直径。

此外，杆96的轴线和孔97的轴线至少大致重合。因而，只要随动装置DA正常工作，在操纵杆9与齿轮93之间就没有机械联接，因为在此情况下，操纵杆9的每一角位移均可使由齿轮93构成的联接件产生一方向大小均一样的角位移。

但是，如果随动装置不处于正常工作且车辆司机使操纵杆9转动，杆96便与孔97的孔壁接触，由此在操纵杆9和联接件13之间建立起上述机械联接LM。作用于操纵杆9上的力此时通过齿轮93和将齿轮93与齿轮6连接在一起的传动系传递给齿条3。这样，司机仍可对其车辆的行驶方向保持控制。

由于与描述图2所示装置时提到的原因相似的原因，孔96 可为如图17虚线所示的长形孔。

诸如图15所示装置中，当随动装置DA不处于正常工作时，操纵杆9与联接件13间的机械联接显然可由与图5至12所示的那些元件相类似的元件组成。

图15所示装置的联接件13与齿轮6间的机械联接显然也可以由除齿轮传动系之外的其他装置完成，如由一系列通过传动带（最好为齿形带）连接的皮带轮完成。

根据本发明的转向控制装置还可有许多不脱离本发明范围的其他变更，特别是，联接件和与联接件配合作用将操纵杆9与车辆转向轮连接在一起的元件可以具有与上述结构极不相同但仍可完成同样功能的其他结构。

显然，本发明也可用于仅有一个转向轮的车辆，或者用于转向轮多于两个的车辆，本发明还可用于转向控制件不是由操纵杆（如操纵杆9）构成，而是由诸如方向盘构成的车辆。

Claims (20)

1、一种用于车辆的转向控制装置，该车辆至少具有一个可相对一枢轴轴线(1a、2a)产生角位移以便确定车辆行驶方向的转向轮(1、2)，所述转向控制装置具有：一转向控制件(9)，它可由车辆司机推动使所述车辆转向；一随动装置(DA)，用于以电气的方式使所述转向轮(1、2)的角位置随所述转向控制件(9)的位置变化而变化，该随动装置(DA)具有一第一位置检测器(8)，它与所述转向轮(1、2)机械联接，以产生一表征所述转向轮(1、2)相对所述枢轴轴线(1a、2a)角位置的第一检测信号(SR)；一第二位置检测器(11)，它与所述转向控制件(9)机械联接，以产生一表征所述转向控制件(9)位置的第二检测信号(SM)；一与所述转向轮(1、2)机械联接的电动机装置(7)，用于响应一控制信号(SC)使转向轮(1、2)围绕所述枢轴轴线(1a、2a)转动；和一随动电路(1、2)，它响应所述第一和第二检测信号(SR)和(SM-产生所述控制信号(SC)；其特征在于所述转向控制装置还具有一第一装置(10；10′、13′)，该装置与所述转向控制件(9)机械联接；第二装置(13；81)，该装置与所述转向轮(1、2)机械联接，及一联接装置(LM)，该装置用于当所述随动装置(DA)处于误操作的情况下将所述第一装置(10；10′、13′)与第二装置(13；81′)机械联接起来。

2、如权利要求1所述转向控制装置，其特征在于：

-所述第一装置包括与所述转向控制件（9）成为一整体的第一机械构件（31、37）;

-所述第二装置具有一靠近所述第一机械构件（31、37）设置并与所述转向轮（1，2）机械联接的第二机械构件（42）;和一导引装置（41），用于导引所述第二机构构件（42），使该构件（42）随所述转向轮（1、2）的枢轴转动所产生的移动平行于所述第一机械构件（31、37）地移动;

-所述联接装置（LM）具有：一孔（38，71），位于所述第一机械构件（31，37）与第二机械构件（42）之一上;与所述第一和第二机械构件（31，37）和（42）中的另一个构成一整体的装置，当所述随动装置（DA）处于误操作的情况下，该装置可与所述孔（38，71）配合作用使所述第一装置（10;10’，13’）与第二装置（13;81’）机械联接。

3、如权利要求2的转向控制装置，其特征在于与所述第一和第二机械构件（31，37）和（42）中的另一个构成一整体的装置由一杆件（43）构成，它至少部分地插入至所述孔（38）中。

4、如权利要求3的转向控制装置，其特征在于所述孔（38）与所述杆件（43）均为圆柱形且同轴。

5、如权利要求3的转向控制装置，其特征在于所述孔（38）为一沿所述第一机械构件（31，37）和第二机械构件（42）运动方向设置的长形孔。

6、如权利要求2的转向控制装置，其特征在于与所述第一和第二机械构件（31，37）和（42）中的另一个构成一整体的装置（43，）由一可移动连接件（44）和一锁止件（51）构成，所述随动装置（DA）正常工作时使所述可移动连接件（44）保持在不插入所述孔（38，71）的第一位置，当所述随动装置（DA）不处于正常工作时，可将所述可移动连接件（44）脱开;所述联接装置（LM）还具有一弹性装置（48），当所述锁止件（51）将所述可移动连接件（44）脱开后，该弹性装置可作用于该连接件（44），使其移动到一第二位置，在该位置处，该连接件（44）至少部分地插入到所述孔（38，71）。

7、如权利要求6的转向控制装置，其特征在于所述孔（38）和所述连接件（44）的处于其第二位置时插入所述孔（38）的部分（44b）均为圆柱形且同轴。

8、如权利要求6的转向控制装置，其特征在于所述孔（38）沿所述第一机械构件（31，37）和第二机械构件（42）的运动方向设置成长形的孔。

9、如权利要求6的转向控制装置，其特征在于：

-所述孔（71）为一普通的矩形，其中的两条边与所述第一机构构件（31，37）和第二机械构件（42）的运动方向垂直，而其另外两条边的之一具有规则设置的第一系列齿（72），所述齿（72）为普通的矩形，其中的两条边垂直于所述第一和第二机械构件（31，37）和（42）的运动方向，并由间隙（73）将该齿（72）彼此间隔开;

-所述联接装置（LM）具有一销轴（75，76），该销轴安装在所述连接件（44）的处于其第二位置时插入所述孔（71）的部分（44b）上，该销轴（75，76）可插入所述间隙（73）之一中。

10、如权利要求9的转向控制装置，其特征在于所述孔（71）的另外两条边的另一条具有一第二系列齿（72），所述两系列的其中之一的每个齿（72）均与另一系列的相应的齿（72）相对设置;所述联接装置（LM）具有一第二销轴（75、76），该销轴也安装在所述连接件（44）的部分（44b）上，为此可以插入将所述第二系列齿（72）间隔开的间隙（73）之一中。

11、如权利要求6的转向控制装置，其特征在于所述锁止件（51）具有一栓销（54），该栓销具有：一第一杆件（55）插入到所述连接件（44）上形成的孔（44d）中，从而保持连接件（44）处于其第一位置;一由软磁材料制成的与所述第一杆件（55）构成一整体的第二杆件（58）;所述锁止件（51）还具有一弹性装置（59），该装置（59）将第一作用力加到栓销（54）上以使所述第一杆件（55）从孔（44d）中移出;和一线圈（60），该线圈（60）至少围绕在所述第二杆件（58）的一部分，并可在通电后产生磁场;此外，所述转向控制装置还具有一监测电路（18），该电路（18）根据所述随动装置（DA）是否处于正常工作分别使所述线圈（60）通电或断电;并将所述线圈（60）、第二杆件（58）及监测电路（18）设置成使所述磁场对所述第二杠件（58）施加一第二作用力，该力与所述第一作用力相对立且大于它。

12、如权利要求1的转向控制装置，其特征在于所述电动机装置（7）借助于具有第一齿轮（6）和第一齿条（3）的机械联接装置与所述转向轮（1、2）相连，该齿轮（6）与电动机装置（7）机械联接，所述齿条（3）具有与所述齿轮（6）的齿相啮合的齿并以这样的方式与所述转向轮（1、2）机械联接，即所述第一齿条（3）的任何纵向运动都将使所述转向轮（1、2）产生一相应的转动运动;此外，所述转向控制装置具有用于将所述第二装置（13）与第一齿条（3）机械联接的装置（16a、16b;16a，16b，81，82）。

13、如权利要求12的转向控制装置，其特征在于使所述第二装置（13）与所述第一齿条（3）机械联接的装置至少具有一挠性连接件（16a，16b），其两端部分别固定到所述第二装置（13）与所述第一齿条（3）上。

14、如权利要求12的转向控制装置，其特征在于使所述第二装置（13）与所述第一齿条（3）机械联接的装置具有：一与所述电动机装置7机械联接的第二齿轮（82）;与所述第二齿轮（82）的齿相啮合的第二齿条（81）;以及其两端分别固定于所述第二装置（13）与所述第二齿条（81）上的至少一挠性连接件（16a，16b）。

15、如权利要求14的转向控制装置，其特征在于所述第一齿轮（6）和第二齿轮（8）它们各自与所述电动机装置（7）以及所述第一齿条（3）和第二齿条（81）是这样配置的，即所述第一齿条（3）的任何沿纵向的运动均使所述第二齿条（81）对应有一较大量值的沿纵向的运动。

16、如权利要求1的转向控制装置，其特征在于所述电动机装置（7）借助于具有第一齿轮（6）和第一齿条（3）的机械联接装置与所述转向轮（1、2）相连;所述齿轮（6）与电动机装置（7）机械联接;所述齿条（3）具有与该齿轮（6）的齿相啮合的齿，并与所述转向轮（1、2）以这样的方式机械联接，即所述齿条（3）的任何沿纵向的运动均将使所述转向轮（1、2）产生一相应的转动运动;此外，所述第一装置具有：与所述转向控制件（9）机械联接的机械构件（13’）;具有所述联接装置（LM）用于将所述构件（13’）与所述第一齿条（3）机械联接的装置（LM;LM，81’，82’）。

17、如权利要求16的转向控制装置，其特征在于所述械机构件（13’）通过至少由一挠性连接件（16a，16b）构成的装置（10，16a，16b）与所述转向控制件（9）机械联接。

18、如权利要求16的转向控制装置，其特征在于用于将所述的机械构件（13’）与所述第一齿条（3）联接在一起的所述装置包括所述联接装置（LM）。

19、如权利要求16的转向控制装置，其特征在于用于将所述机械构件（13’）与所述第一齿条（3）联接在一起的所述的装置具有：与所述电动机装置（7）机械联接的第二齿轮（82’）;具有与该齿轮（82’）的齿相啮合的齿的第二齿条（81’），在此，所述联接装置（LM）适用于将所述机械构件（13’）与所述第二齿条（81’）连接在一起。

20、如权利要求19的转向控制装置，其特征在于所述第一齿轮（6）和第二齿轮（82’）它们各自与所述电动机装置（7）以及所述第一齿条（3’）和第二齿条（81’）是这样配置的，即所述第一齿条（3’）的任何沿纵向的运动均使所述第二齿条（81’）对应有一较大量值的沿纵向的运动。

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