CN113195338A - 机电的机动车转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机电的机动车转向系统(1)，其包括转向器传动机构壳体(2)、轴向能移动地布置在所述转向器传动机构壳体(2)中并且借助驾驶员侧的转向操作装置能轴向位移的转向直拉杆(3)、与所述转向直拉杆(3)耦连用于所述转向直拉杆的轴向位移的电动机，其中，所述转向直拉杆(3)的轴向行程受到限制。为了限制轴向行程设置有阻尼元件(8)，所述阻尼元件的弹性这样被匹配，以便在机动车转向系统(1)的未通电状态中形成抵抗轴向力的轴向的终端止挡，相反在机动车转向系统的通电状态中通过由所述电动机施加的轴向力能过度偏移，使得相较于在机动车转向系统(1)的通电状态中，在未通电状中转向直拉杆(3)的轴向行程的限制在轴向行程更小的情况下进行。

Description

机电的机动车转向系统

本发明涉及一种机电的机动车转向系统，其包括转向器传动机构壳体、轴向能移动地布置在所述转向器传动机构壳体中并且借助驾驶员侧的转向操作装置能轴向位移的转向直拉杆、与所述转向直拉杆耦连用于所述转向直拉杆的轴向位移的电动机，其中，所述转向直拉杆的轴向行程受到限制。

已知不同的方案用于限制转向直拉杆的轴向行程。

第一种可能性是在机动车转向系统中设置机械的终端止挡，在确定的车轮偏转时，转向直拉杆碰上所述终端止挡，以防止车轮继续偏转。由此确定车辆的最小的回转圆。为了降低机械的终端止挡中的冲撞强度，可以在转向横拉杆活节和转向器传动机构壳体之间布置金属的弹簧元件，例如在文献DE 10 2007 012 655 A1中所述的那样。此外由文献EP1 429 951 B1已知使用由弹性体材料制成的止挡元件以减少机械的终端止挡中的噪音。

第二种用于限制转向直拉杆的轴向行程可能性是对机动车转向系统的电动机的特殊的控制，方式是在轴向行程的终端撤回电动机的辅助力或建立反作用力。这种终端止挡也称为软件终端止挡。为此的例子见于文献DE 102 44 067 A1和DE 10 2007 024 489B4中。若这种软件终端止挡失效，例如在电动机断电时，就不再构成初始的终端止挡功能。

在当今的机动车制造中，出于成本原因迫切需要的是机动车转向系统的标准化。为此理想的是，一种机动车转向系统应可用于尽可能多的不同的车类和/或车型。在这种出发点下存在的问题是：在一些车辆和特定情况中，转向直拉杆的轴向行程会导致车辆车轮与车轮罩碰撞，相反对于其他车辆来说并不构成这种碰撞问题。换句话说，在标准化的机动车转向系统渴望的是，根据车类和/或车型设置转向直拉杆的特定的最大的轴向行程。

这不能通过上述种类的机械的终端止挡实现。在那种情况下始终在行程相同的情况下出现进入机械的终端止挡。因此不能实现对不同的车类和/或车型的适配。相反需要的是，针对所有车类或者所有车型单独调整适配机械的终端止挡，这关系到相应的耗费，除非人们希望忍受对回转圆的不必要的限制，而如果将标准的转向系统设计到具有转向直拉杆的尽可能小的轴向行程的车类或车型上这会是不可避免的。

软件式终端止挡由于其依赖于电流的存在，所以仅自己是不适合避免上述车辆车轮与车轮罩碰撞的问题。然而在实践中需要的是，即使在转向系统不通电的情况下也要防止这种碰撞。

在此背景下本发明要解决的技术问题是，提供一种适用于不同的车类和车型的标准化的车辆转向系统，其具有可靠地可用的止挡阻尼，止挡阻尼与转向直拉杆的最大轴向行程无关并允许尽可能最大的回转圆。

上述技术问题通过根据权利要求1的电的机动车转向系统解决。根据本发明的机动车转向系统尤其包括阻尼元件，所述阻尼元件的弹性这样被匹配，以便在机动车转向系统的未通电状态中形成抵抗轴向力的轴向的终端止挡，相反在机动车转向系统的通电状态中通过由电动机施加的轴向力能过度偏移(或者说过度转向，德语：überlenkbar)，使得相较于在机动车转向系统的通电状态中，在未通电状中转向直拉杆的轴向行程的限制在轴向行程更小的情况下进行。

在正常运行中，即在转向系统通电时，以此避免回转圆的限制，因为阻尼元件可以通过电动机的力以期望的方式被压缩。然而在未通电状态中，例如在转向系统关停或电动机失效时，仍然可以防止车辆车轮与车轮罩的碰撞。因为在这种情况中在转向直拉杆上出现的轴向力明显小于由电动机提供的轴向力，所以在这种情况中，阻尼元件的相应确定的硬度防止阻尼元件的更强的压缩，使得在车类和车型的整个符合规定的范围内都避免了车辆车轮与车轮罩的碰撞。在未通电状态中，机动车转向系统的最小的回转圆因此大于通电状态中。然而因为未通电状态不表示正常运行，所以略微较大的回转圆在该情况中可以被克服。

然而在正常的运行中，在转向系统通电时，阻尼元件容易被过度偏移，然而在转向系统的无电流状态中实现了对转向直拉杆有效的轴向行程限制。

本发明的有利设计方案在另外的权利要求中说明。

因此，例如阻尼元件可以由弹性体材料制成，以此可以很好地设置所需的弹性。此外，由弹性体材料制造还允许简单地适配于不同的空间安装情况。

阻尼元件尤其可以构造成由弹性体材料制成的环，转向直拉杆导引穿过所述环。用于限制转向直拉杆的轴向行程的制造和装配耗费以此保持得非常低。

根据本发明的另一个有利设计方案，所述阻尼元件的轴向长度大于其沿径向的壁厚。与未通电状态中的行程限制相比，以此可以为通电状态提供相对较大的额外行程，以实现尽可能小的回转圆。

阻尼元件的弹性例如可以这样选择，即阻尼元件通过电动机能压缩为实心长度，或者说完全压缩后的长度。这里有利于紧凑的结构以及实现较小的回转圆。

此外，阻尼元件的弹性例如可以这样选择，即阻尼元件在转向系统的未通电状态中例如通过由驾驶员通过转向操作装置施加的轴向力仅部分被压缩，优选保持尽可能不被压缩。由此在未通电状态中对所有的按照规定的车类和车型都可靠地避免车辆车轮与车轮罩碰撞的风险。

在一种在安装阻尼元件方面有利的变型设计中，阻尼元件布置在安装在转向直拉杆上的转向横拉杆活节和转向器传动机构壳体的端壁部段之间。

根据本发明的另一种有利设计方案，机械的阻尼通过具有软件终端止挡的阻尼元件修饰或者说补充(verblendet)。这种软件终端止挡例如可以如文献DE 102 44 067 A1和DE 10 2007 024 489 B4中所述的或以其他方式构造。用于转向直拉杆的轴向行程的终端止挡以此可以在阻尼元件的压缩范围中根据需要被设置。如果对特定车辆来说在转向系统通电时在最大轴向行程方面有更多的限制，则允许阻尼元件的压缩小于不存在这些限时的车辆的情况中。在这两种情况中可以使用相同的转向硬件，以此实现广泛的标准化。

下面根据附图中示出的实施例进一步阐述本发明。附图中：

图1示出根据本发明的机电的机动车转向系统的可行的实施例的示意图，

图2示出根据图1的机动车转向系统在机械的止挡阻尼的范围中的详细视图，其中，阻尼元件处于未张紧状态中，

图3示出根据图1的机动车转向系统在机械的止挡阻尼的范围中的详细视图，其中，阻尼元件在转向直拉杆的设计行程H的位置中处于力的增加很小时轻微变形的状态中，

图4示出根据图1的机动车转向系统在机械的止挡阻尼的范围中的详细视图，其中，阻尼元件处于在达到具有相应阻力的转向直拉杆的最大轴向行程时变形最大的状态中。

根据图1至图4的实施例示出机电的机动车转向系统1，其可以构造成例如用于客车的齿条式转向系统。

机动车转向系统1包括转向器传动机构壳体2，转向直拉杆3延伸穿过该转向器传动机构壳体。转向直拉杆3能轴向移动地布置在转向器传动机构壳体2中并且可以借助驾驶员侧的转向操作装置4，例如方向盘，轴向位移。

通至可转向车辆车轮的转向横拉杆分别通过转向横拉杆活节5耦连在转向直拉杆3的轴向端部上。

与转向操作装置4耦连的转向柱6通到转向器传动机构壳体2中。转向柱6例如与小齿轮相连，所述小齿轮在转向器传动机构壳体2内与转向直拉杆3的相应的开齿部段啮合，以便将由驾驶员施加在转向操作装置4上的力转化为转向直拉杆3的轴向力并且以此将其作用于车辆车轮上。

机动车转向系统1还包括电动机7，电动机7与转向直拉杆3耦连用于转向直拉杆的轴向的位移。通过电动机7可以将额外的轴向力施加到转向直拉杆3上，所述轴向力明显大于由驾驶员通过转向操作装置4最大施加的轴向力。

通过电动机7施加的轴向力可以用于在转向时辅助驾驶员。在电的转向辅助系统失效时，车辆可以继续被手动转向。

此外可行的是，例如通过转向操作装置4的位置额外或者替选地借助传感器检测驾驶员侧的转向命令并且必要时在中间连接控制设备的情况下使用检测到的位置信息控制电动机7。

在机动车转向系统1上设置有阻尼元件8，以限制转向直拉杆3的最大轴向行程。阻尼元件的弹性被这样协调适应于作用在转向直拉杆3上的轴向力，用于在机动车转向系统1的未通电状态中，例如在转向系统关停或电动机7故障时，形成用于例如由驾驶员通过转向操作装置4施加的轴向力的轴向的终端止挡。在此，阻尼元件8最多只是轻微变形并且在这种状态中形成足够的阻力对硬冲击进行阻尼。另一方面，阻尼元件8的弹性是这样选择的，即在机动车转向系统1的通电状态中，阻尼元件8可以通过由电动机7施加的轴向力过度偏移并且相应地能明显更强烈地压缩。

因此结果是在未通电的状态中，在轴向行程比在机动车转向系统1的通电状态中更小的情况下进行对转向直拉杆3的轴向行程的限制。由此可以在机动车转向系统1的正常运行中在通电状态中实现比在未通电状态中更小的回转圆，其中可靠避免了车轮与车轮罩可能的碰撞。在硬件方面标准化的机动车转向系统1由此可以用于不同的车辆，这些车辆在转向直拉杆3的最大行程方面具有不同的限制。

图2示例性示出用于阻尼元件8的可行的安装位置。阻尼元件8优选由弹性体材料制成。

阻尼元件8尤其可以构造成由弹性体材料制成的环，转向直拉杆3延伸穿过所述环。

从图2还能看出，阻尼元件8轴向支撑在转向器传动机构壳体2的端壁部段9上。阻尼元件尤其可以固定在该端壁部段9上。

在所示实施例中，阻尼元件8轴向地插入转向器传动机构壳体2和安装在转向直拉杆3上的转向横拉杆活节5之间。在机械的终端止挡中，转向横拉杆活节5的部段轴向相对同样轴向支撑在转向器传动机构壳体2上的阻尼元件8移动。然而，阻尼元件8也可以有效地插入其他位置中，例如甚至在转向器传动机构壳体2内在转向直拉杆3和转向器传动机构壳体2之间。

在一种变型设计中，阻尼元件8的轴向长度大于其沿径向的壁厚，由此通过转向直拉杆3的在图3中所示的设计行程为在机动车转向系统1的未通电状态中的机械的终端止挡提供了相对较大的额外的轴向行程。

在图3中所示的位置中，与图2所示的未张紧状态相比，阻尼元件8只是轻微变形。为了比较，图4示出阻尼元件8的最大压缩，如其由于阻尼元件8的弹性的设计仅通过电动机7的轴向力可实现的那样。可由驾驶员最大程度施加的轴向力或者其他在没有通过电动机7辅助情况下的轴向力不足以维持图4中所示阻尼元件8的压缩。

通过电动机7对阻尼元件8的这种过度偏移实现了相较于图3中所示的设计行程H更小的回转圆。阻尼元件8的最大可过度偏移的轴向的变形路径优选为在机动车转向系统未通电状态中在由驾驶员可施加的轴向力最大情况下的变形路径的至少两倍。进一步优选其为大于5倍。在达到根据图3的设计行程H之前，只有轻微的力的增加，其在压缩增加的情况下也增加。在根据图4的位置中阻尼元件8的阻力优选是在根据图3的位置中的阻力的若干倍。

相应地阻尼元件8的弹性是这样选择的，即阻尼元件8可以通过由驾驶员通过转向操作装置4施加的轴向力压缩，直至很小的力的增加。

在阻尼元件8通过电动机7压缩到压实长度时，构成转向系统的可实现的最小回转圆。最小回转圆可以通过由电动机7对阻尼元件8的压缩的强度来限制。

阻尼元件8的压缩可以通过控制电动机7来影响，使得以此可以实现超出图3所示设计行程H的不同的额外的轴向行程。以此实现对不同车辆的适配，而不必为此改变转向系统硬件。这种对最大轴向行程的适配可以理解为通过具有软件终端止挡的阻尼元件8对机械的阻尼的修饰或者说补充。

上述机动车转向系统以非常简单的方式实现用于不同车类和车型的硬件方面的标准化，其在通电和未通电状态中都具有可靠地提供的止挡阻尼，这与转向直拉杆的最大轴向行程无关并允许尽可能最大的回转圆。

上面已经根据实施例和另外的变型更详细解释了本发明。该实施例和变型用于证明本发明的可实现性。上文中在另外的单个特征的上下文中解释的单个技术特征也可以独立于这些特征以及与另外的单个特征结合地被实现，即使对此没有明确说明，只要这在技术上是可行的。因此本发明明确地不限于具体说明的实施例，而是包括通过权利要求定义的所有设计方案。

附图标记列表：

1 机动车转向系统

2 转向器传动机构壳体

3 转向直拉杆

4 转向操作装置

5 转向横拉杆活节

6 转向柱

7 电动机

8 阻尼元件

9 端壁部段

10 部段

H 设计行程

Claims (8)

1.一种机电的机动车转向系统(1),其包括：

转向器传动机构壳体(2),

转向直拉杆(3)，所述转向直拉杆轴向能移动地布置在所述转向器传动机构壳体(2)中并且借助驾驶员侧的转向操作装置(4)能轴向位移,

与所述转向直拉杆(3)耦连用于所述转向直拉杆的轴向位移的电动机(7)，

其中，所述转向直拉杆(3)的轴向行程受到限制,

其特征在于，

设置有阻尼元件(8)，所述阻尼元件的弹性被匹配，以便在机动车转向系统(1)的未通电状态中形成抵抗轴向力的轴向的终端止挡，相反在机动车转向系统的通电状态中通过由所述电动机(7)施加的轴向力能过度偏移，使得相较于在机动车转向系统(1)的通电状态中，在未通电状中转向直拉杆(3)的轴向行程的限制在轴向行程更小的情况下进行。

2.按照权利要求1所述的机电的机动车转向系统(1)，其特征在于，所述阻尼元件(8)由弹性体材料制成。

3.按照权利要求1或2所述的机电的机动车转向系统(1)，其特征在于，所述阻尼元件(8)构造成由弹性体材料制成的环，所述转向直拉杆(3)导引穿过所述环。

4.按照权利要求1至3之一所述的机电的机动车转向系统(1)，其特征在于，所述阻尼元件(8)的轴向长度大于其沿径向的壁厚。

5.按照权利要求1至4之一所述的机电的机动车转向系统(1)，其特征在于，所述阻尼元件(8)的弹性这样选择，即所述阻尼元件(8)通过电动机(7)能压缩为实心长度。

6.按照权利要求1至5之一所述的机电的机动车转向系统(1)，其特征在于，所述阻尼元件(8)的弹性这样选择，即所述阻尼元件(8)通过由驾驶员通过转向操作装置施加的轴向力仅能部分压缩。

7.按照权利要求1至6之一所述的机电的机动车转向系统(1)，其特征在于，所述阻尼元件(8)布置在安装在所述转向直拉杆(3)上的转向横拉杆活节(5)和所述转向器传动机构壳体(2)的端壁部段(9)之间。

8.按照权利要求1至7之一所述的机电的机动车转向系统(1)，其特征在于，机械的阻尼通过具有软件终端止挡的所述阻尼元件(8)补充。

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