CN111232050A - 转向柱组件 - Google Patents

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Abstract

一种转向柱组件，用于车辆，包括壳体和安装成相对于壳体可旋转并且构造成用于在一端附接方向盘的轴。在一个方面中第一齿轮连接到轴并随其旋转，第一和第二电动机与第一齿轮啮合，每个电动机均具有驱动相应输出齿轮的输出装置。控制装置构造成以第一模式和第二模式操作电动机，在第一模式中电动机沿相反方向向第一齿轮施加扭矩，在第二模式中电动机沿相同方向向第一齿轮施加扭矩。在另一方面，带螺纹细长构件连接至轴并构造成随轴旋转，螺母与带螺纹细长构件螺纹接合并且相对于壳体不能旋转，由此轴的旋转使螺母沿着带螺纹细长件移动。两个抵接装置在带螺纹细长构件的纵向方向上间隔开并可与螺母接合以确定螺母沿带螺纹细长构件的两个极限位置。

Description

转向柱组件
技术领域
本发明涉及转向柱组件，具体但非排他地涉及与线控转向手轮致动器一起使用的转向柱组件。
背景技术
自动驾驶车辆主要用于自动驾驶模式，在这种模式下，无需人工干预即可控制车辆。然而，期望自动驾驶车辆在必要或期望时可手动控制，并且因此，必须提供诸如方向盘的车辆控制装置(通常具有“线控转向”操作)。
在这样的线控转向布置中，手轮(方向盘)连接到轴的一端，测量该轴的角位移以产生用于控制车辆的方向盘的定向的信号。该布置通常还设有连接至轴的电动机，从而向驾驶员提供道路感觉。
在这种布置中，电动机通常驱动与蜗轮啮合的蜗杆，该蜗轮随与方向盘连接的轴一起旋转。当电动机的扭矩和方向反向时，期望设法使蜗杆偏压成与蜗轮啮合，以减小发出的齿轮嘎嘎声。
发明内容
根据本发明的第一方面，一种用于车辆的转向柱组件包括：壳体；轴，所述轴相对于所述壳体可旋转地安装，并且所述轴构造成用于在一端处附接方向盘；第一齿轮，所述第一齿轮连接到轴并且构造成与轴一起旋转；第一电动机和第二电动机，每个电动机均具有驱动相应输出齿轮的输出装置，所述输出齿轮与第一齿轮啮合，该组件还包括构造成以第一模式和第二模式运行电动机的控制装置，在所述第一模式中电动机沿相反的方向向第一齿轮施加扭矩，在所述第二模式中电动机沿相同的方向向第一齿轮施加扭矩。
利用这样的布置，可以在第二模式下使用两个电动机为第一齿轮提供动力，从而以期望的水平向驾驶员提供力反馈。在第一模式中反转时，电动机运转以在相反的方向上施加扭矩的时间足以消除齿轮嘎嘎声。
优选地，第一齿轮包括蜗轮，并且输出齿轮中的每一个均包括蜗杆。
优选地，两根蜗杆的旋转轴线相对于彼此倾斜，并且两根蜗杆的旋转轴线优选地还垂直于第一齿轮的旋转轴线延伸。
这减小了组件的整体尺寸，这有利于将组件装配在车辆内相对有限的容积内。
优选地，电动机位于壳体内。
在优选实施例中，电动机基本相同。另外，优选地，输出齿轮也基本相同。
与传统的机械方向盘布置相比，线控转向布置出现另一问题，这是因车轮没有物理连接到方向盘而引起。转向轮只能在给定的运动范围内枢转，因此重要的是限制方向盘的最大旋转，使其与转向轮的最大枢转程度相对应，否则，车辆驾驶员在转向轮处于最大转向角时将可以无限地旋转方向盘。
因此，根据本发明的第二方面，一种用于车辆的转向柱组件包括：壳体；轴，所述轴相对于所述壳体可旋转地安装，并且构造成用于在一端附接方向盘；带螺纹细长构件，其连接至轴并构造成与轴一起旋转；螺母，其与带螺纹细长构件螺纹啮合且相对于壳体不可旋转，由此轴的旋转使螺母沿着带螺纹细长构件移位；以及两个抵接装置，其在带螺纹细长构件的纵向方向上间隔开，并且可与螺母接合以确定沿带螺纹细长构件的螺母的两个极限位置。
利用这种组件，通过使螺母的两个极限位置分别与转向轮向左和向右枢转的最大程度相协调，可以限制方向盘在两个方向上的最大旋转以对应于转向轮分别向左和向右的最大偏转。
在一优选实施例中，螺母包括可与壳体中的细长凹部接合的突起，该突起平行于带螺纹细长构件的旋转轴线延伸。
更优选地，螺母包括多个突起(例如两个突起)，每个所述突起可与壳体中的相应的细长凹部接合，该凹部平行于带螺纹细长构件的旋转轴线延伸。
在一优选实施例中，螺母包括两个突起。方便地，突起可以相对于带螺纹细长构件的旋转轴线在直径上彼此相对。
优选地，设置可弹性变形装置以缓冲螺母与两个抵接装置的接合。
该特征确保当螺母到达其两个极限位置之一时，驾驶员不会感到硬啮合。
方便地，可弹性变形装置可以安装在两个抵接装置上。
例如，可弹性变形装置可包括位于两个抵接装置上的弹性构件。
附图说明
仅作为示例，现在将参考附图描述本发明的特定实施例，在所述附图中：
图1是根据本发明的线控转向手轮致动器的实施例的透视图；
图2是沿着图1的箭头2﹣2的方向观察的图1的线控转向手轮致动器的实施例的局部剖透视图；
图3是沿图1的箭头3﹣3方向观察的图1的线控转向手轮致动器的局部剖透视图；和
图4是沿图1的箭头3﹣3方向观察的图1的线控转向手轮致动器的纵向截面图。
具体实施方式
线控转向手轮致动器10包括外部细长金属壳体12，该外部细长金属壳体12包围细长空间14。与方向盘(未示出)连接的轴16穿过金属壳体12的一端，轴的端部径向支撑在位于壳体12的一端上的轴承18上，并通过带螺纹锁紧环20固定在适当的位置。
齿轮22在轴承18和带螺纹锁紧环20之间固定到轴16的端部，并随轴16旋转。齿轮22的外周形成为蜗轮，该蜗轮与位于轴16的纵向轴线的相反侧上的两根相同的蜗杆24、26中的每一根啮合。每根蜗杆24、26均连接至相应电动机32、34的输出轴28、30。
两个电动机32、34的输出轴28、30的轴线垂直于轴16的旋转轴线布置，并且如图2和4中最佳所示，两个电动机的轴线也可以相对于彼此倾斜，以减小组件的整体尺寸。如图1和2最佳所示，电动机32、34容纳在壳体12的横向延伸的两部分式延伸部35中。
电动机32、34由安装在两部分式壳体延伸部35内的板36上的电子控制单元(ECU)控制，使得在方向盘施加到轴16的输入扭矩水平较低的情况下，它们沿着相反方向作用在齿轮22上，以消除反冲。在方向盘施加到轴16的输入扭矩水平较高的情况下，电动机32、34沿着相同方向作用在新轮上，以帮助轴16旋转。
通过使用可以在第一操作模式下被控制以沿相反方向向齿轮22施加扭矩的两个单独的电动机32、34，不需要使用精密部件来控制反冲。另外，通过使用可以在第二操作模式下被控制以沿着相同方向将扭矩施加到齿轮22的两个单独的电动机32、34，允许将电动机和齿轮部件指定为所需总系统扭矩的额定值的一半，从而减少了组件的尺寸和成本。
如图2中最佳所示，可旋转安装的细长导螺杆40位于壳体12内并与轴16的旋转轴线对准。导螺杆40的最外端42容纳在轴16的端部的凹部44中并且两者键合在一起，使得它们彼此一起旋转。导螺杆40的内端可旋转地安装在装配在壳体环47内的轴承46上，并且环形橡胶端部止挡件50、52装配到导螺杆40的两端。壳体环47通过销48刚性地附接到壳体12。
导螺杆40在其大部分长度上都带有外螺纹，导螺杆螺母54螺纹接收在导螺杆40上。导螺杆螺母54设有两个直径相对的突起56、58，所述突起56、58与具有互补形状的相应细长狭槽60、62可滑动地接合，所述细长狭槽60、62是细长空间14的延伸。
轴16借助于方向盘的旋转导致导螺杆40旋转，这继而使导螺杆螺母54在狭槽60、62的引导下纵向移位。但是，导螺杆螺母54沿着任一方向的最大移位因与橡胶端部止挡件50、52的接合而受到限制，这限制了方向盘的角度旋转。橡胶端部止挡件50、52缓冲与导螺杆螺母54的接触。
本发明不限于前述实施例的细节。

Claims (15)

1.一种用于车辆的转向柱组件，包括：壳体；轴，其相对于所述壳体能够旋转地安装，并且构造成用于在一端附接方向盘；第一齿轮，所述第一齿轮连接到所述轴并且构造成与所述轴一起旋转；第一电动机和第二电动机，每个电动机均具有驱动相应输出齿轮的输出装置，所述输出齿轮与所述第一齿轮啮合，所述转向柱组件还包括构造成以第一模式和第二模式运行所述电动机的控制装置，在所述第一模式中所述电动机沿着相反的方向向所述第一齿轮施加扭矩，在所述第二模式中所述电动机沿着相同的方向向所述第一齿轮施加扭矩。
2.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述第一齿轮包括蜗轮，并且所述输出齿轮中的每一个均包括蜗杆。
3.根据权利要求2所述的转向柱组件，其中，两根蜗杆的旋转轴线相对于彼此倾斜。
4.根据权利要求3所述的转向柱组件，其中，所述两根蜗杆的旋转轴线垂直于所述第一齿轮的旋转轴线延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的转向柱组件，其中，所述电动机位于所述壳体内。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的转向柱组件，其中，所述电动机基本相同。
7.根据前述权利要求中任一项所述的转向柱组件，其中，所述输出齿轮基本相同。
8.一种用于车辆的转向柱组件，包括：壳体；轴，所述轴能够相对于所述壳体旋转地安装，并且构造成在一端附接方向盘；带螺纹细长构件，其连接至所述轴并构造成与所述轴一起旋转；螺母，其与所述带螺纹细长构件螺纹啮合且相对于所述壳体不能旋转，由此所述轴的旋转使所述螺母沿着所述带螺纹细长构件移位；以及两个抵接装置，其在所述带螺纹细长构件的纵向方向上间隔开，并且能够与所述螺母接合以确定所述螺母的沿所述带螺纹细长构件的两个极限位置。
9.根据权利要求8所述的转向柱组件，其中，所述螺母包括能够与所述壳体中的细长凹部接合的突起，所述突起平行于所述带螺纹细长构件的旋转轴线延伸。
10.根据权利要求9所述的转向柱组件，其中，所述螺母包括多个突起，每个突起均能够与所述壳体中的相应的细长凹槽接合，所述突起平行于所述带螺纹细长构件的旋转轴线延伸。
11.根据权利要求10所述的转向柱组件，其中，所述螺母包括两个突起。
12.根据权利要求11所述的转向柱组件，其中，所述突起相对于所述带螺纹细长构件的旋转轴线在直径上彼此相对。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的转向柱组件，还包括可弹性变形装置，以缓冲所述螺母与所述两个抵接装置的接合。
14.根据权利要求13所述的转向柱组件，包括安装在所述两个抵接装置上的可弹性变形装置。
15.根据权利要求14所述的转向柱组件，其中，所述可弹性变形装置包括弹性构件。
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