CN112722059A - 用于车辆转向柱的力矩反馈组件 - Google Patents

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CN112722059A CN202011084165.3A CN202011084165A CN112722059A CN 112722059 A CN112722059 A CN 112722059A CN 202011084165 A CN202011084165 A CN 202011084165A CN 112722059 A CN112722059 A CN 112722059A
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Abstract

本发明公开了一种用于车辆转向柱(48)的转向力矩反馈组件(10)包括：壳体(12，14，16)；准双曲面齿轮组件的冠状轮(18)，冠状轮被可旋转地安装在壳体(12)中，并且被配置成随车辆转向柱(48)一起旋转或与之连接；第一电动马达和第二电动马达(28，30)，第一电动马达和第二电动马达安装在壳体(14，16)内、各自具有可旋转的输出轴(24，26)，其中，第一马达和第二马达(28，30)中的每个马达的输出轴(24，26)均包括准双曲面小齿轮装置(20，22)，该准双曲面小齿轮装置与准双曲面冠状轮(18)接合。本发明还公开了一种车辆转向柱。

Description

用于车辆转向柱的力矩反馈组件
技术领域
本发明涉及用于车辆转向柱的力矩反馈组件，并且尤其但非排他性地涉及用于与线控转向手轮致动器一起使用的这种组件。
背景技术
自主式车辆旨在主要以自主模式使用，在该自主模式下，车辆的控制是无手动干预地进行的。然而，希望自主式车辆在必要或希望时可被手动控制，并且出于此原因必须设有车辆控制件(例如，方向盘(典型地具有“线控转向”操作))。
在此类线控转向装置中，手轮(方向盘)连接至轴的一个端部，对该轴的角位移进行测量以产生用于控制车辆的转向车轮的取向的信号。该装置通常还设置有电动马达，该电动马达连接至轴，以便为驾驶员提供路感。
在这种装置中，电动马达典型地驱动蜗杆，该蜗杆与随方向盘连接的轴一起旋转的蜗轮接合。期望的是，采取措施来使蜗杆偏置成与蜗轮接合以便减小当力矩和马达的方向反向时出现的齿轮嘎嘎声。
本发明寻求克服或减轻与现有技术布置相关联的这些问题。
发明内容
根据本发明，一种用于车辆转向柱的换向力矩反馈组件包括：
壳体；
准双曲面齿轮组件的冠状轮，所述冠状轮被可旋转地安装在所述壳体中，并且被配置成随车辆转向柱一起旋转或与之连接；
第一电动马达和第二电动马达，所述第一电动马达和所述第二电动马达在所述壳体内、各自具有可旋转的输出轴；
其中，所述第一马达和所述第二马达中的每个马达的输出轴均包括准双曲面小齿轮，所述准双曲面小齿轮与所述准双曲面冠状轮接合。
通过使用准双曲面齿轮组件来将电动马达的输出连接至转向柱可以实现大减速传动比，而无需额外的齿轮，从而产生紧凑的组件。
提供两个电动马达还允许以第一操作模式控制马达，以沿相反方向向冠状轮(并且由此向转向柱和方向盘)施加力矩，这消除了用精密部件控制齿隙的需要。此外，可以以第二操作模式控制两个马达，以沿相同方向向输出齿轮施加力矩，并且允许为马达和齿轮部件指定所需要的总系统力矩的额定值的一半，由此减小组件的大小和成本。
优选地，所述第一马达和所述第二马达中的每个马达的输出轴的旋转轴线均与所述冠状轮的旋转轴线垂直地延伸。
在优选的实施例中，所述第一马达和所述第二马达的旋转轴线相对于彼此倾斜。
优选地，所述第一马达和所述第二马达被定位成邻近于彼此。
这产生紧凑的组件，这有助于将该组件安装到车辆上。
在优选的实施例中，所述第一马达和所述第二马达的旋转轴线相对于彼此倾斜≤90°的角度。
在一个实施例中，所述第一马达和所述第二马达的旋转轴线相对于彼此倾斜大约60°的角度。
优选地，所述冠状轮包括与其旋转轴线对准的孔口。
优选地，所述孔口包括用于与转向柱的带互补形状的部分键合连接的器件。
键合连接确保了转向柱随冠状轮一起旋转，并且由此将马达的输出传递给转向柱和连接至转向柱的相反端的方向盘，同时允许纵向调节转向柱。特别地，在自主式车辆中，重要的是，转向柱可以在车辆的自主控制期间移动到储存状态，以便使车辆内可获得的空间最大，并且针对手动控制还被驾驶员移动到伸展的展开状态。
优选地，所述孔口是带花键的。
本发明还包括一种车辆转向柱，该车辆转向柱包括根据本发明的转向力矩反馈组件。
附图说明
现在将仅通过举例的方式、参考附图来描述本发明的说明性实施例，在附图中：
图1是根据本发明的转向力矩反馈组件的实施例的前视图；
图2是图1的转向力矩反馈组件的、沿图1的箭头II-II的方向观看的局部截面后透视图；以及
图3是图1的转向力矩反馈组件的竖直横截面透视图。
具体实施方式
转向力矩反馈组件10包括壳体，该壳体具有圆柱形管状的准双曲面冠状轮主壳体部分12；以及两个圆柱形的管状力矩马达壳体部分14、16，这两个圆柱形的管状力矩马达壳体部分从主壳体部分12的外表面向外延伸。准双曲面齿轮组件的准双曲面冠状齿轮18可绕轴线A-A旋转地安装在主壳体部分12内的支承件上，该轴线与管状壳体部分12的纵向轴线重合；并且该准双曲面冠状齿轮与两个完全相同的准双曲面小齿轮20、22中的每个准双曲面小齿轮接合，这些准双曲面小齿轮连接至完全相同的力矩反馈马达28、30的可分别绕轴线B-B和C-C旋转的对应的输出轴24、26。
冠状齿轮18和准双曲面小齿轮20、22形成准双曲面齿轮组件，由此冠状齿轮18的旋转轴线A-A与准双曲面小齿轮20、22的旋转轴线B-B和C-C不相交。如图1最佳所见，准双曲面小齿轮的旋转轴线B-B和C-C相对于彼此倾斜60°，其结果是，在准双曲面小齿轮20、22与准双曲面冠状齿轮18之间的接合区域彼此在角度上间隔开相同的量。然而，两个准双曲面小齿轮18、20的旋转轴线B-B和C-C与准双曲面冠状齿轮18的旋转轴线A-A垂直地延伸。如图2和图3最佳所见，力矩反馈马达28、30中的每个力矩反馈马达的输出轴24、26均被可旋转到安装在第一支承件36、38与第二支承件40、42之间，该第一支承件被定位成邻近于对应的小齿轮20、22，该第二支承件被定位成邻近于对应的输出轴24、26的相反端。
如附图中所示，准双曲面冠状齿轮18在其中央设置有带花键的圆形孔口44，并且在使用中，准双曲面冠状齿轮被配置成接纳车辆转向柱48的带互补外花键的部分46(均被示意性地示出)。在使用中，方向盘(以50示意性地示出)连接至转向柱的相反端。准双曲面冠状齿轮18与车辆转向柱48之间的花键连接确保了它们一起旋转，但是允许转向柱48在线控转向模式下的伸展的操作位置与自主模式下的缩回的非操作位置之间纵向移位。力矩反馈马达28、30在电子控制单元(未示出)的控制下，以在线控转向模式下向准双曲面冠状齿轮18、并且因此向转向柱48和附接至转向柱的方向盘50施加力矩，从而为车辆的驾驶员提供路感。
在使用中，转向柱48的一端处的带花键的部分46被定位在准双曲面冠状齿轮18中的带互补花键的孔口44中，并且方向盘50连接至转向柱的相反端。在转向柱48的伸展的操作位置中，对方向盘50的角位移进行测量以产生用于控制车辆的转向车轮的取向的信号。在此模式下，可以以第一操作模式控制力矩反馈马达28、30，以沿相反方向向准双曲面冠状齿轮18施加力矩，这消除了用精密部件控制齿隙的需要。此外，可以以第二操作模式控制两个马达，以沿相同方向向准双曲面冠状齿轮18施加力矩，并且允许为马达和齿轮部件指定所需要的总系统力矩的额定值的一半，由此减小组件的大小和成本。在这些模式中的每个模式中，向准双曲面冠状齿轮18、并且因此向转向柱48和方向盘50的力矩施加为车辆的驾驶员提供了路感。
在转向柱的缩回的储存位置中，当以自主模式驱动车辆时，力矩反馈马达28、30未被致动，这是因为无需向方向盘提供路感。然而，在准双曲面冠状齿轮18中提供带花键的孔口44，该孔口在缩回的储存状态时容纳转向柱的内端。
本发明不受限于前述实施例的细节。

Claims (10)

1.一种用于车辆转向柱的转向力矩反馈组件，包括：
壳体；
准双曲面齿轮组件的冠状轮，所述冠状轮被可旋转地安装在所述壳体中，并且被配置成随车辆转向柱一起旋转或与之连接；
第一电动马达和第二电动马达，所述第一电动马达和所述第二电动马达在所述壳体内、各自具有可旋转的输出轴；
其中，所述第一电动马达和所述第二电动马达中的每个马达的输出轴均包括准双曲面小齿轮，所述准双曲面小齿轮与所述准双曲面冠状轮接合。
2.如权利要求1所述的转向力矩反馈组件，其中，所述第一电动马达和所述第二电动马达中的每个马达的输出轴的旋转轴线均与所述冠状轮的旋转轴线垂直地延伸。
3.如权利要求1或权利要求2所述的转向力矩反馈组件，其中，所述第一电动马达和所述第二电动马达的旋转轴线相对于彼此倾斜。
4.如前述权利要求中任一项所述的转向力矩反馈组件，其中所述第一电动马达和所述第二电动马达被定位成邻近于彼此。
5.如前述权利要求中任一项所述的转向力矩反馈组件，其中所述第一电动马达和所述第二电动马达的旋转轴线相对于彼此倾斜≤90°的角度。
6.如权利要求5所述的转向力矩反馈组件，其中，所述第一电动马达和所述第二电动马达的旋转轴线相对于彼此倾斜60°的角度。
7.如前述权利要求中任一项所述的转向力矩反馈组件，其中所述冠状轮包括与其旋转轴线对准的孔口。
8.如权利要求7所述的转向力矩反馈组件，其中，所述孔口包括用于与转向柱的带互补形状的部分键合连接的器件。
9.如权利要求8所述的转向力矩反馈组件，其中，所述孔口是带花键的。
10.一种车辆转向柱，所述车辆转向柱包括如前述权利要求中任一项所述的转向力矩反馈组件。
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