CN114364596A - 转向设备和用于制造转向设备的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种转向设备，具有：转向壳体（10），转向壳体设置用于容纳和/或保持至少一个转向构件（12），并且转向壳体包括至少一个由塑料制成的壳体区段（14）；以及传感器单元（16），用于检测至少一个尤其与转向构件（12）的状态相关联的检测参量。提出的是，传感器单元（16）与壳体区段（14）材料融合地连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的转向设备。此外，本发明还涉及一种具有这种转向设备的转向系统和一种用于制造转向设备的方法。
背景技术
从现有技术已知的用于容纳转向传动器、控制装置和/或转向致动器的转向壳体通常由压铸铝合金制成。
此外，由通用的DE 102017207094 A1已知一种具有转向壳体的转向系统，该转向壳体至少部分由塑料制成，其中可以以塑料注塑方法制造用于容纳控制装置的控制壳体和/或用于容纳电动机的驱动壳体。此外，在该情况下，转向系统还包括具有至少一个湿度传感器的传感器单元，该湿度传感器布置在转向壳体的传感空间内。这种传感器尤其对于未来的高度自动化的和/或自主的驾驶是重要的，以便检测转向构件（例如转向传动器）的意外的突然的故障，并且可以满足与高度自动化相关联的和/或自主的驾驶相关联的对转向系统的安全要求。传感空间内的湿度传感器的在DE 10 2017 207 094 A1中描述的布置然而引起相对复杂的安装过程。此外，湿度传感器在传感空间内的任意的定位由于另外的布置在转向壳体中的转向构件和/或相应的区域的可接近性是难以实现的。
发明内容
本发明的任务尤其在于，提供一种在安装方面具有改进的特性的转向设备。 该任务通过权利要求1、8和9的特征来解决，而本发明的有利的设计方案和扩展方案可以由从属权利要求得到。
本发明涉及一种转向设备，其具有转向壳体，转向壳体设置用于容纳和/或保持至少一个转向构件并且包括至少一个由塑料制成的壳体区段；和传感器单元，用于检测至少一个尤其与转向构件的状态相关联的检测参量。
提出的是，传感器单元材料融合地、例如借助熔化连接、注塑连接和/或粘合连接与壳体区段连接。通过该设计方案，尤其可以简化安装。此外，可以实现将传感器单元有利地灵活地定位在转向壳体上和/或转向壳体中。此外，可以有利地改进效率、尤其是构件效率、结构空间效率和/或成本效率，并且可以提高运行安全。
在该关系中，“转向设备”尤其应理解为转向系统的至少一个部件、尤其是子结构组件。尤其地，转向系统在此设置用于使用在车辆、有利地机动车并且特别有利地电动车中。此外，在该关系中，车辆优选包括至少两个不同的驾驶模式、尤其是传统的和/或手动的驾驶模式以及高度自动化的和/或自主的驾驶模式。“设置”尤其应理解为专门设计和/或装备。对象设置用于特定的功能尤其应理解为，该对象在至少一个应用和/或运行状态中满足和/或执行该特定的功能。
转向壳体尤其单件式地或多件式地构造，并且有利地包括至少一个用于容纳控制装置的控制壳体、至少一个用于容纳尤其构造为电动机的转向致动器的驱动壳体和/或至少一个转向传动器壳体，用于容纳转向传动器和/或用于容纳用于将转向致动器尤其连接到转向传动器的耦联传动器。转向构件因此尤其可以构造为转向传动器或转向传动器的一部分、例如构造为齿条的转向调节元件或转向调节元件的一部分、转向传感器或转向传感器的一部分、控制装置或控制装置的一部分、转向致动器或转向致动器的一部分、耦联传动器或耦联传动器的一部分、转向横拉杆或转向横拉杆的一部分和/或例如构造为波纹管的密封单元或密封单元的一部分。尤其地，转向设备在此还可以包括至少一个尤其是要监控的转向构件和/或多个要监控的转向构件。
此外，传感器单元尤其设置用于对检测参量的具有接触的或有利地无接触的检测。为此，传感器单元尤其包括至少一个优选电的、声学的、光学的和/或磁的传感器元件，其可以有利地构造为无源的和/或有源的传感器。传感器元件此外有利地布置在壳体区段的面向转向构件的侧面上和/或壳体区段的面向转向壳体的容纳空间的侧面上。有利地，传感器单元也可以包括多个尤其是彼此结构相同的或有利地不同的传感器元件。此外，传感器单元尤其设置用于，提供与检测参量相关联的检测信号，并且有利地以有线方式将其转发至控制装置和尤其是控制装置的计算单元。此外，检测参量优选与转向构件的状态相关联，并且例如可以引起转向构件的状态变化和/或材料变化，和/或相应于转向构件的当前的状态、状态变化和/或材料变化（例如形式为材料降解）。特别优选地，传感器单元在此设置用于检测转向构件的表面特性和/或用于检测渗入转向壳体中的异物、例如固体、尤其是灰尘和/或污物，和/或液体、尤其是水。
根据特别优选的设计方案提出的是，传感器单元至少部分并且优选至少大部分集成和/或嵌入壳体区段的塑料中，由此尤其减少了所需的安装步骤的数量并且同时可以提供有利地坚固的转向设备。在该情况下特别优选地，传感器单元利用壳体区段被注塑包封。表述“至少大部分”在此尤其应理解为至少55%、有利地至少75%并且特别有利地至少95%。
此外提出的是，转向设备包括具有至少一个连接线路（例如形式为印制导线）的连接单元，用于尤其电接触传感器单元，其中连接单元优选设置用于连接传感器单元与控制装置。有利地，连接线路在此集成和/或嵌入壳体区段的塑料中。连接线路特别有利地借助MID（模制互连装置）方法制造和/或与壳体区段连接。由此，尤其可以实现传感器单元的特别灵活的接触。此外，连接线路由此可以有利地被引导到特别容易接近的位置，由此可以实现与控制装置的特别简单的连接。
此外提出的是，将壳体区段布置在用于连接转向致动器、尤其是已经提到的转向致动器的耦联传动器、尤其是上面已经提到的耦联传动器的区域中。在该情况下，转向构件可以有利地构造为耦联传动器或耦联传动器的一部分、例如滚珠丝杠传动装置、齿形皮带盘和/蜗杆传动器等。由此，尤其可以提高运行安全。由此尤其也能够实现监控特别关键的和/或难以监控的转向构件。
转向壳体尤其可以具有基体，该基体至少大部分并且优选完全由塑料制成，其中壳体区段构造为单独的壳体元件，该壳体元件传力、形状配合和/或材料融合地与基体连接。然而，根据本发明的优选的设计方案提出的是，转向壳体具有基体，该基体至少大部分并且优选完全由塑料制成，并且壳体区段与基体一体式地构造。基体和壳体区段在此尤其可以由相同的材料、尤其是相同的塑料制成并且例如可以以单组分注塑方法制造。然而备选地，基体和壳体区段也可以由不同的材料、尤其是不同的塑料制成，并且例如可以以双组分和/或多组分注塑方法制造。特别优选地，基体和壳体区段构造为共同的注塑件。在该关系中，“转向壳体的基体”尤其应理解为转向壳体的一部分，其包括整个转向壳体的至少55%、有利地至少75%并且特别有利地至少95%。由此，尤其可以实现转向设备的特别简单的和/或成本有效的制造。
备选地提出的是，转向壳体具有基体，该基体至少大部分并且优选完全由金属、例如铝构成，并且壳体区段构造为单独的壳体元件，该壳体元件传力地、形状配合地和/或材料融合地与基体连接。由此，尤其可以提供一种有利地坚固的转向设备，该转向设备尤其也可以使用在例如可以由燃烧废气引起的高温区域中。
例如，传感器单元可以包括构造为CCD传感器和/或照相机的传感器元件，用以检测检测参量。然而，如果用于检测检测参量的传感器单元包括至少一个构造为加速度传感器、湿度传感器和/或腐蚀传感器的传感器元件，那么尤其可以实现对检测参量的在控制技术中特别简单的和/或成本有效的检测。
此外，提出了一种用于制造转向设备、尤其是已经提到的转向设备的方法，其中尤其设置用于容纳和/或保持至少一个转向构件的转向壳体的至少一个壳体区段由塑料制成，并且用于检测至少一个尤其与转向构件的状态相关的检测参量的传感器单元在制造壳体区段期间集成和/或嵌入壳体区段的塑料中。由此，尤其可以实现已经提到的优点。在此尤其可以简化安装，其中尤其可以减少需要的安装步骤的数量。此外，可以实现将传感器单元有利地灵活地定位在转向壳体上和/或转向壳体中。此外，可以有利地改进效率、尤其是构件效率、结构空间效率和/或成本效率，和/或提高运行安全。
此外提出的是，壳体区段以注塑方法制造，并且传感器单元利用壳体区段的塑料被注塑包封。由此，尤其可以实现转向设备的特别简单的制造，其中有利地可以省去过量的精制并且节省成本。
备选地或附加地提出的是，壳体区段借助MID（模制互连装置）方法制造和/或与传感器单元连接、尤其是电连接。在此有利地，至少连接单元和/或连接单元的至少一个连接线路借助MID（模制互连装置）方法制造和/或与壳体区段连接。由此，尤其可以实现转向设备的特别简单的制造和/或传感器单元的特别简单的接触。
转向设备、转向系统和用于制造转向设备的方法在此不应局限于上述的应用和实施方式。尤其地，转向设备、转向系统和用于制造转向设备的方法可以具有与各个元件、构件和单元的在此提到的数量不同的数量，以便实现这里描述的功能。
附图说明
另外的优点由随后的附图描述得到。在附图中示出了本发明的实施例。其中：
图1以立体视图示出了具有转向设备的示例性的转向系统的至少一部分，转向设备包括转向壳体；
图2以细节图示出了转向壳体的由塑料制成的壳体区段和与壳体区段连接的传感器单元；并且
图3示出了用于制造转向设备的方法的示例性的流程图。
具体实施方式
图1以立体视图示出了示例性的转向系统32的至少一部分。在当前的情况下，转向系统32构造为电动辅助的转向系统。此外，转向系统32设置用于使用在车辆（未示出）、尤其电动车中。在此，车辆示例性地包括至少两个不同的驾驶模式、尤其是传统的和/或手动的驾驶模式以及高度自动化的和/或自主的驾驶模式。在已安装的状态下，转向系统32具有与车辆的车轮的作用连接，并且设置用于影响车辆的行驶方向。此外，转向系统32尤其可以构造为具有机械穿通部（Durchgriff）的传统的转向系统，或者构造为线控转向系统。然而备选地，车辆也可以具有刚好一个驾驶模式、尤其是传统的和/或手动的驾驶模式或高度自动化的和/或自主的驾驶模式。此外，车辆原则上也可以构造为不同于电动车的车辆，例如构造为具有内燃机的机动车。
转向系统32具有转向设备。转向设备包括转向壳体10。转向壳体10构造为外壳体。转向壳体10构造为容纳壳体并且尤其设置用于容纳和/或保持至少一个转向构件12。在当前的情况下，转向壳体10例如包括转向传动器壳体34、控制壳体36和驱动壳体38。转向传动器壳体34、控制壳体36和驱动壳体38在此示例性地一体式地相互连接。然而备选地，转向壳体也可以仅包括转向传动器壳体、控制壳体或驱动壳体。此外，转向壳体也可以仅包括转向传动器壳体、有利地与转向传动器壳体一体式地连接的控制壳体，或控制壳体和有利地与控制壳体一体式地连接的驱动壳体。此外可想到的是，将转向传动器壳体与控制壳体和/或驱动壳体分开地构造，或者将控制壳体与转向传动器壳体和/或驱动壳体分开地构造，或者将驱动壳体与转向传动器壳体和/或控制壳体分开地构造。
转向壳体10具有基体26。在当前的情况下，基体26包括整个转向壳体10的至少90%。基体26具有转向传动器壳体34的至少一部分、控制壳体36的至少一部分和驱动壳体38的至少一部分。此外，在当前的情况下，基体26由塑料、尤其是热塑性塑料和/或热固性塑料制成。然而备选地，转向壳体的基体也可以至少大部分由金属、例如铝制成。
此外，转向壳体10具有与基体26连接的壳体区段14。在当前的情况下，壳体区段14包括整个转向壳体10的至多10%并且有利地至多5%。壳体区段14具有转向传动器壳体34的至少一部分、控制壳体36的至少一部分和/或驱动壳体38的至少一部分。然而在当前的情况下，壳体区段14仅具有转向传动器壳体34的一部分。此外，壳体区段14至少部分不同于转向传动器壳体34、控制壳体36和驱动壳体38。壳体区段14布置在耦联传动器22的区域中。此外，壳体区段14与基体26一体式地连接。壳体区段14由塑料、尤其是热塑性塑料和/或热固性塑料制成。在当前的情况下，壳体区段14和基体26例如由相同的塑料制成。基体26和壳体区段14在此构造为共同的注塑件。然而原则上，基体和壳体区段也可以由不同的材料制成和/或彼此分开地构造。在该情况下例如还可以想到的是，壳体区段构造为单独的壳体元件，该壳体元件可以传力地、形状配合地和/或材料融合地与基体连接。此外可以想到的是，将壳体区段布置在转向壳体的与耦联传动器的区域不同的区域中。
此外，转向设备包括转向传动器40（在图1中仅示意性示出）。转向传动器40布置在转向传动器壳体34中。转向传动器40此外例如构造为齿条转向传动器，并且设置用于将转向预设转换为有利地构造为前轮的车轮的转向运动。为此，转向传动器40包括至少一个尤其是可运动地支承在转向传动器壳体34中的转向调节元件（未示出）。然而原则上，转向传动器也可以构造为蜗杆转向传动器和/或丝杠转向传动器等。
此外，转向设备包括转向致动器24（仅在图1中示意性示出）。转向致动器24布置在驱动壳体38中。转向致动器24具有与转向传动器40的作用连接并且设置用于提供转向力矩并且将其引入转向传动器40中。为此，转向致动器24包括至少一个电动机（未示出），其在当前的情况下尤其构造为永磁同步马达。然而原则上，转向致动器也可以包括多个电动机。
此外，转向设备包括耦联传动器22（在图1中仅示意性示出）。耦联传动器22布置在转向传动器壳体34中。耦联传动器22具有与转向致动器24和转向传动器40的作用连接并且设置用于将转向致动器24连接到转向传动器40。为此，耦联传动器22可以包括至少一个皮带，该皮带具有与转向调节元件耦联的滚珠丝杠传动装置（未示出）。备选地，耦联传动器（尤其是代替具有滚珠丝杠传动装置的皮带）例如也可以包括蜗杆传动器。
此外，转向设备具有控制装置42（在图1中仅示意性示出）。控制装置42布置在控制壳体36中。控制装置42具有与转向致动器24的作用连接并且设置用于控制转向致动器24用以运行。为此，控制装置42尤其包括计算单元（未示出）和至少一个运行存储器，该计算单元具有至少一个例如微处理器形式的处理器。
在当前的情况下，转向设备此外包括密封单元44，尤其是具有至少一个波纹管。在当前的情况下，转向设备在每个车辆侧面包括相应的密封单元44，其以流体技术密封转向传动器壳体34。然而原则上也可以想到的是，以不同的方式构造密封单元，并且在此例如放弃波纹管。
尤其为了提高转向系统32的运行安全和/或满足与高度自动化的和/或自主的驾驶相关联的安全要求，转向设备还包括传感器单元16（参见图2；在图1中未示出）。传感器单元16设置用于检测至少一个检测参量。传感器单元16设置用于检测至少一个与要监控的转向构件12的状态相关联的检测参量。检测参量例如可以引起转向构件12的状态变化和/或材料变化，和/或相应于转向构件12的当前的状态、状态变化和/或材料变化。在当前的情况下，传感器单元16设置用于检测转向构件12的表面特性和/或用于检测渗入转向壳体10中的异物、尤其是水。
在当前的情况下，耦联传动器22此外相应于尤其要监控的转向构件12。因此传感器单元16被分配给耦联传动器22，并且设置用于监控耦联传动器22。备选地，尤其要监控的转向构件也可以不同于耦联传动器，并且例如相应于转向传动器、转向调节元件、转向传感器、控制装置、转向致动器、转向横拉杆和/或密封单元。
为了检测检测参量，传感器单元16包括至少一个传感器元件28、30。在当前的情况下，传感器单元16例如包括两个传感器元件28、30。传感器元件28、30彼此不同地构造。传感器元件28、30的第一传感器元件28在此例如构造为加速度传感器，而传感器元件28、30的第二传感器元件30例如构造为湿度传感器。原则上，传感器单元也可以仅包括一个传感器元件或至少一个不同于加速度传感器和/或湿度传感器的传感器元件。
此外，转向设备包括用于与传感器单元16电接触的连接单元18（参见图2；在图1中未示出）。在当前的情况下，连接单元18设置用于将传感器单元16与控制装置42连接。为此，连接单元18包括至少一个例如印制导线的形式的连接线路20。在当前的情况下，连接单元18例如包括多个尤其彼此相同的连接线路20。
为了简化安装而提出的是，传感器单元16和尤其是传感器元件28、30与壳体区段14材料融合地连接（尤其参见图2）。传感器单元16在此集成和/或嵌入壳体区段14的塑料中。在壳体区段14的制造期间，传感器单元16集成和/或嵌入壳体区段14的塑料中。在此，传感器单元16有利地利用壳体区段14被注塑包封。由此，尤其可以实现将传感器单元16有利地灵活地定位在转向壳体10上和/或转向壳体10中。传感器单元16此外布置在壳体区段14上，从而使得传感器元件28、30布置在壳体区段14的面向转向构件12的侧面上和/或壳体区段14的面向转向壳体10的容纳空间的侧面上。
此外，连接线路20集成和/或嵌入壳体区段14的塑料中。在此，连接线路20优选借助MID（模制互连装置）方法制造和/或与壳体区段14连接。原则上，连接单元和/或至少一个连接线路也可以例如以可运动的线路电缆的形式与壳体区段分开地构造。此外，连接单元和/或至少一个连接线路可以在制造壳体区段时已经集成和/或嵌入壳体区段的塑料中。
最后，图3示出了用于制造转向设备的方法的示例性的流程图。
在第一方法步骤50中提供传感器单元16，其设置用于检测尤其与转向构件12的状态相关联的检测参量。
在第二方法步骤52中，壳体区段14和/或转向壳体10在注塑方法中被制造，其中传感器单元16利用壳体区段14的塑料被注塑包封，从而使得传感器单元16在制造壳体区段14期间集成和/或嵌入壳体区段14的塑料中。
在第三方法步骤54中，壳体区段14借助MID（模制互连装置）方法与传感器单元16电连接。在此，至少该连接单元18和/或连接单元18的至少一个连接线路20借助MID（模制互连装置）方法制造和/或与壳体区段14连接。
图3中的示例性的流程图在此尤其应该仅示例性地描述一种用于制造转向设备的方法。尤其地，各个方法步骤和/或方法步骤的顺序可以改变。在此尤其也可以想到的是，放弃第三方法步骤，和/或将连接单元18和/或连接单元18的至少一个连接线路20在第二方法步骤中并且因此在制造壳体区段14期间集成和/或嵌入壳体区段14的塑料中。
Claims (11)
1. 转向设备，具有：
转向壳体（10），所述转向壳体设置用于容纳和/或保持至少一个转向构件（12），并且所述转向壳体包括至少一个由塑料制成的壳体区段（14），和
传感器单元（16），用于检测至少一个尤其与转向构件（12）的状态相关联的检测参量，
其特征在于，所述传感器单元（16）与所述壳体区段（14）材料融合地连接。
2.根据权利要求1所述的转向设备，其特征在于，所述传感器单元（16）至少部分集成和/或嵌入壳体区段（14）的塑料中。
3.根据权利要求1或2所述的转向设备，其特征在于具有至少一个连接线路（20）的连接单元（18），用于接触传感器单元，其中所述连接线路（20）集成和/或嵌入壳体区段（14）的塑料中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转向设备，其特征在于，所述壳体区段（14）布置在用于连接转向致动器（24）、尤其是电动机的耦联传动器（22）的区域中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的转向设备，其特征在于，所述转向壳体（10）具有基体（26），所述基体至少大部分由塑料制成，并且所述壳体区段（14）与基体（26）一体式地构造。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的转向设备，其特征在于，所述转向壳体具有基体，所述基体至少大部分由金属制成，并且所述壳体区段构造为单独的壳体元件，所述壳体元件传力地、形状配合地和/或材料融合地与基体连接。
7.根据前述权利要求中任一项所述的转向设备，其特征在于，用于检测检测参量的传感器单元（16）包括至少一个构造为加速度传感器、湿度传感器和/或腐蚀传感器的传感器元件（28、30）。
8.转向系统（32），具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的转向设备。
9.用于制造尤其根据权利要求1至7中任一项所述的转向设备的方法，其中转向壳体（10）的至少一个壳体区段（14）由塑料制成，并且用于检测至少一个尤其与转向构件（12）的状态相关联的检测参量的传感器单元（16）在制造壳体区段（14）期间集成和/或嵌入壳体区段（14）的塑料中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述壳体区段（14）以注塑方法制造，并且所述传感器单元（16）利用壳体区段（14）的塑料被注塑包封。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述壳体区段（14）借助MID模制互连装置方法制造和/或与传感器单元（16）连接。
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