CN115135562A - 回转限制装置 - Google Patents

Abstract

用于机动车辆的包括转向轴(1)的转向柱(2)的回转限制装置，其包括壳体(3)、第一止挡杆(4)、第二止挡杆(5)和止挡件(6)。第一止挡杆(4)与转向轴(1)不可转动地连接，第二止挡杆(5)相对于转向轴(1)可转动地支承，并且止挡件(6)与壳体(3)位置固定地连接。当达到规定的旋转角度时，第一止挡杆(4)抵靠第二止挡杆(5)，并且第二止挡杆(5)抵靠止挡件(6)，使得转向轴(1)的旋转运动受到限制，其中第二止挡杆(5)具有沿转向轴(1)的周向方向在两侧布置的弹簧元件(10)。

Description

回转限制装置

技术领域

本发明涉及一种机动车辆线控转向系统的包括转向轴的转向柱的回转限制装置，其包括壳体、第一止挡杆、第二止挡杆和止挡件，其中第一止挡杆与转向轴不可旋转地连接，其中第二止挡杆相对于转向轴可旋转地支承，并且其中止挡件与壳体位置固定地连接。

背景技术

线控转向系统的特点是方向盘和可转向的车轮之间没有机械连接。取而代之的是，线控转向系统设置了用于检测转向请求、用于电气转发检测到的转向请求以及用于执行电气转发的转向请求的装置。因此，在线控转向系统中可能的是，如果方向盘的旋转运动，即转向角不受限制，则方向盘和因此与该方向盘不可旋转地连接的转向轴可不受阻碍且不受限制地旋转。为了给驾驶员提供尽可能逼真的驾驶体验并因此提高驾驶安全性，有必要限制方向盘的最大可能回转或最大可能旋转。线控转向系统的设计通常需要方向盘转动多于一整圈才能从第一个终止止挡在相反的旋转方向中转向至第二个终止止挡。这对应于传统转向系统中的回转限制。

除了传达尽可能逼真的驾驶体验外，限制方向盘的旋转运动对于防止卷式弹簧撕裂也很重要。卷式弹簧本质上是一种盘绕的扁平带状电缆，其用于在发生事故时将点火脉冲传输到位于方向盘中的安全气囊。因此，卷式弹簧的完整性对于驾驶安全非常重要。卷式弹簧的尺寸设计得如此之长，以使方向盘可以从第一终止止挡旋转到第二终止止挡而不会撕裂。由于卷式弹簧总是并非无限长的，因此在转向柱中带有安全气囊的线控转向系统中，必须限制方向盘的旋转运动，以防止卷式弹簧被撕裂。

为了限制方向盘的旋转，从现有技术中已知在方向盘的旋转方向上设置止挡件。DE 103 12 516 A1公开了一种具有回转限制器的转向柱，其中设置有两个分别具有一个螺旋轨道的圆盘，其中在螺旋轨道之间设有球。当转向轴旋转时，球在螺旋轨道中移动。

该解决方案的一个缺点是部件要求的高度尺寸精度和部件对公差的高度敏感性。如果不满足部件的高要求尺寸精度，球可能会在螺旋轨道中发出嘎嘎声。另一个缺点是转向柱的误用会导致回转限制器卡住。

DE 10 2019 111 993 A1公开了一种反馈致动器，其包括可旋转地支承在转向轴上的第一止挡元件、固定的第二止挡元件和带动元件。固定的止挡件在此形成硬止挡件。

JP 6393858 B1还公开了设置两个可旋转地支承的止挡元件和两个固定的止挡元件以用于限制回转。其中两个固定的止挡元件限制一个可旋转的止挡元件的旋转运动，并且另一个止挡元件的旋转运动由上述一个可旋转的止挡元件限制。固定的止挡元件在此可以由弹性材料制成，以减少止挡的影响。然而，由此不再明确定义终止止挡。

发明内容

鉴于上述已知回转限制的问题，本发明的目的是提供一种改进的回转限制装置，其确保安全运行并且其运行安静且舒适。

本发明所基于的目的通过具有权利要求1的特征的回转限制装置来实现。有利的扩展方案由从属权利要求得出。

提出了一种用于机动车辆的包括转向轴的转向柱的回转限制装置，其包括壳体、第一止挡杆、第二止挡杆和止挡件，其中第一止挡杆与转向轴不可旋转地连接，其中第二止挡杆相对于转向轴可转动地支承，并且其中止挡件与壳体位置固定地连接，其特征在于，当达到规定的旋转角度时，第一止挡杆抵靠第二止挡杆，并且第二止挡杆抵靠止挡件，使得转向轴的旋转运动受到限制。

第一止挡杆与转向轴不可旋转地连接，即第一止挡杆与转向轴一起转动，而该第一止挡杆与转向轴之间没有相对运动。第二止挡杆在此可转动地固定在第一止挡杆上。第二止挡杆可以设计成当第一止挡杆旋转时被第一止挡杆带动，即其至少部分地与第一止挡杆一起旋转。止挡件也可以称为静止止挡件。止挡件形成位置固定的或静止的支撑。

旋转运动通过第二止挡杆的带动而限制。在终止止挡中，第二止挡杆的止挡元件阻止第一止挡杆相对于壳体的进一步旋转。

第二止挡杆有利地具有沿转向轴的周向方向布置在两侧的弹簧元件。弹簧元件可弹性变形。其可以与第二止挡杆一件式形成，或者形成为可以与第二止挡杆连接的单独部件。弹簧元件有利地相对于第二止挡杆的对称轴线彼此相对布置。弹簧元件均设置用于与止挡元件相互作用。尤其规定，弹簧元件不在止挡杆的整个侧面长度上延伸。因此，弹簧元件有利地比止挡杆的侧面长度短。弹簧元件的弹簧作用分别指向与转向运动相反的方向。如果弹簧元件弹性变形，即弯曲，直到其机械接触第二止挡杆，那么方向盘和因此转向轴以及第一止挡杆不能再在这个旋转方向上进一步旋转并且到达终止止挡。在此方面，终止止挡有利地形成限定的最终终止止挡，有利地，转向轴不能够超过该终止止挡而进一步旋转。如果弹簧元件在其与止挡元件机械接触之后通过该止挡元件弹性变形，则所产生的弹簧作用也有利地减慢转向运动，特别是在即将到达终止止挡之前。因此，转向运动有利地不会被终止止挡突然停止。这增加了转向时的舒适度。然而有利地保留了明确限定的终止止挡，当弹簧元件机械地接触第二止挡杆并且因此弹簧元件不会发生进一步偏转时达到该终止止挡。尤其规定，具有弹簧元件的第二止挡杆和止挡件相互协调，使得当止挡杆止挡时，取决于旋转方向，弹簧元件中的一个首先接触止挡件。对于弹簧元件的弹簧行程的路径而言，止挡杆可以有利地克服弹簧力进一步移动，有利地进一步移动到止挡杆的有利地突出超过弹簧元件的刚性部分接触止挡件的另一区段并由此防止进一步旋转的程度。

弹簧元件可以具有线性或非线性特性曲线。弹簧元件也可以是带有气体弹簧或空气弹簧的元件。

弹簧元件的弹簧作用还有利地使得转向轴被压出终止止挡的状态。由于弹簧作用是基于弹簧元件的弹性变形或弹簧元件的气体回弹或空气回弹，即其是纯机械的或气动的，因此弹簧作用也可以在没有电源供应的情况下，尤其是当线控转向柱关闭或损坏的状态下得以保证。绝对转向角的测量优选可以在转向柱被压出终止止挡的状态下利用转向轴的空间定向进行。

弹簧元件的弹簧作用的另一个积极效果是在第一止挡杆的旋转运动中对第二止挡杆的均匀带动。有利地，弹簧元件分别设计为具有开放端的可弹性变形的接片。尤其规定，弹簧元件平行于止挡杆的侧向界限延伸。相应的弹簧元件尤其可以通过在止挡杆中形成切口而形成，其中止挡杆的此时自由的部分有利地分别形成弹簧元件。

弹簧元件的一个特别有利的具体实施例也显示在附图中，其将在下面更详细地解释。

在回转限制装置的有利实施例中，第一止挡杆具有在转向轴的周向方向中在两侧布置的凹部。这些凹部可以相对于第一止挡杆的对称轴线彼此相对地布置。这些凹部分别用于容纳止挡元件并且优选地设计成与要容纳的止挡元件形状互补。例如，如果要容纳的止挡元件是圆柱形的，则第一止挡杆的相应凹部优选地是半圆形的。凹部可以具有任何形状。凹部尤其可以设计为有角的。

在另一有利实施例中，第一止挡杆具有止挡元件。第一止挡杆的止挡元件可以设计为圆柱形销(Stift)或钉(Pin)或螺栓(Bolzen)。

此外，第二止挡杆可以具有止挡元件。第二止挡杆的止挡元件可以设计为圆柱形销或钉或螺栓。

更优选地，第二止挡杆包括第一部分和在转向轴的轴向上与第一部分隔开的第二部分。第二止挡杆的第一部分和第二部分优选地构造成基本相同的，从而其在转向轴的轴向方向上彼此平齐或具有彼此相同的形状。止挡元件的第一部分和第二部分优选彼此平行布置。第二止挡杆通过其第一部分和第二部分的“双重构造”导致第二止挡杆的结构加强。由此第二止挡杆可以吸收更大的转向扭矩。这提高了第二止挡杆的故障可靠性并提高了回转限制装置的运行可靠性。

还要更优选地，第二止挡杆的止挡元件被容纳在第二止挡杆的第一部分和第二止挡杆的第二部分之间。第二止挡杆的止挡元件因此在转向轴的轴向方向上延伸。

第一止挡杆有利地沿转向轴的轴向方向布置在第二止挡杆的第一部分和第二止挡杆的第二部分之间。

在另一有利的方式中，止挡件具有设计成对应于第二止挡杆的止挡元件的凹部。这些凹部优选布置在转向轴的周向方向的两侧。凹部可以相对于止挡件的对称轴线彼此相对地布置。这些凹部分别用于容纳止挡元件并且优选地设计成与要容纳的止挡元件形状互补。例如，如果要容纳的止挡元件是圆柱形的，则止挡件的相应凹部优选是半圆形的。凹部可以具有任何形状，凹部尤其可以设计为有角的或其他非圆形形状的。

以还要更有利的方式，止挡件具有设计成对应于第二止挡杆的弹簧元件的凹部。这些凹部优选地布置在转向轴的周向方向的两侧。凹部相对于止挡件的对称轴线彼此相对地布置。凹部分别用于容纳弹簧元件并且优选地设计成与要容纳的弹簧元件形状互补。

此外，止挡件可以包括第一部分和在转向轴的轴向方向上与第一部分间隔开的第二部分。止挡件的第一部分和第二部分优选地基本上相同地构造，使得其在转向轴的轴向方向上彼此平齐或形状一致。止挡件的第一部分和第二部分的“双重构造”导致止挡件的结构加强。因此，止挡件可以吸收更大的转向扭矩。这提高了止挡件的故障可靠性并提高了回转限制装置的运行可靠性。

此外，第一止挡杆可以沿轴向布置在止挡件的第一部分和止挡件的第二部分之间。

该转向柱优选设置用于具有如上所述的回转限制装置的机动车辆。

据此，提供一种用于机动车辆的转向柱，其包括可旋转地支承在转向轴轴承单元中的转向轴、壳体和形成用于限制转向轴旋转的回转限制装置，其中该回转限制装置包括第一止挡杆、第二止挡杆以及止挡件，其中第一止挡杆与转向轴不可旋转地连接，其中第二止挡杆相对于转向轴可转动地支承，并且其中止挡件与壳体位置固定地连接，其中当达到规定的旋转角度时，第一止挡杆抵靠第二止挡杆，并且第二止挡杆抵靠止挡件，使得转向轴的旋转运动受到限制。

此外，提供了一种用于具有如上所述的转向柱的机动车辆的线控转向系统。

附图说明

下面参照附图更详细地解释本发明的有利实施形式。图中详细示出：

图1a至1j示出了根据本发明的回转限制装置的实施例在不同状态下的俯视图，并且

图2示出了具有图1a-j所示的回转限制装置的转向柱的透视图。

具体实施方式

在不同的附图中，相同的部件总是设有相同的附图标记并且因此通常仅被命名或提及一次。

图1a-j以俯视图示出了根据本发明的回转限制装置的实施形式的不同状态。图1a-f示出了顺时针方向的转向运动或旋转运动，直到达到该旋转方向的终止止挡。图1g-j示出了逆时针的转向运动或旋转运动。由于第二止挡杆5以能够相对于转向轴1自由旋转的方式支承，因此所示出的第二止挡杆5的空间定向仅作为示例来理解。

回转限制装置用于限制机动车辆的线控转向系统的转向柱2的转向轴1的由驾驶员引起的旋转运动，也称为方向盘转角。

回转限制装置包括壳体3、第一止挡杆4、第二止挡杆5和止挡件6。第一止挡杆4不可旋转地与转向轴1连接。第二止挡杆5能够相对于转向轴1自由旋转地支承。止挡件6是固定的，即以位置固定方式与壳体3连接。当转向轴1通过驾驶员的相应方向盘转角达到规定的旋转角度时，第一止挡杆4撞击第二止挡杆5并且第二止挡杆5撞击止挡件6，使得转向轴1的旋转运动受到限制。

第一止挡杆4具有在转向轴1的周向方向中在两侧布置的半圆形凹槽形式的凹部7。此外，第一止挡杆4具有圆柱形销钉形式的止挡元件8。

第二止挡杆5被设计成使得其由于限定的摩擦而与第一止挡杆4一起旋转。这样，第二止挡杆5随着第一止挡杆4的旋转而旋转，只要第二止挡杆5不与止挡件6接触。第二止挡杆5具有设计为圆柱形销钉的止挡元件9。此外，第二止挡杆5具有沿转向轴1的周向方向在两侧布置的弹簧元件10。弹簧元件10分别设计为具有开放端的可弹性变形的接片并且与第二止挡杆5一件式地形成。

第二止挡杆5形成为两件，即包括第一部分11和第二部分12，第一部分11和第二部分12在转向轴的轴向方向上相互间隔开。第二止挡杆5的止挡元件9在第二止挡杆5的第一部分11和第二部分12之间延伸并且由两个部分11、12容纳。

第一止挡杆4沿轴向方向布置在第二止挡杆5的第一部分11和第二部分12之间。

止挡件6具有设计成对应于第二止挡杆5的止挡元件9的凹部13。此外，止挡件6具有设计成对应于第二止挡杆5的弹簧元件10的凹部14。

止挡件6包括第一部分15和在转向轴1的轴向方向上与第一部分15间隔开的第二部分16。第一止挡杆4沿轴向方向布置在止挡件16的第一部分15和第二部分16之间。

图1a示出了转向角大约为0°时的回转限制装置。该状态对应于方向盘的中性位置或中心位置，因此对应于转向轴1的中性位置或中心位置。第一止挡杆4的纵向轴线与第二止挡杆5的纵向轴线之间的角度，也称为止挡杆角度，约为180°。

图1b示出了在大约90°的转向角下的图1a所示的回转限制装置。在这种状态下，第一止挡杆4、第二止挡杆5和/或止挡件6之间还没有发生机械接触。这意味着止挡杆4、5均位于由止挡件6限定的“自由”空间中。止挡杆角度保持在180°左右不变。

图1c示出了在大约160°的转向角下的图1a的回转限制装置。在这种状态下，第二止挡杆5的止挡元件9与止挡件6的凹部13机械接触。同时，第二止挡杆5的两个弹簧元件10之一与止挡件6的凹部14机械接触。止挡杆角度保持在180°左右不变。

图1d示出了在大约270°的转向角下的图1a的回转限制装置。在这种状态下，第二止挡杆5仍与止挡件6机械接触，如针对图1c所述，而转向轴1并且因此还有第一止挡杆4继续旋转。止挡杆角度约为60°。

图1e示出了在大约326°的转向角下的图1a的回转限制装置。在这种状态下，第二止挡杆5仍与止挡件6机械接触，如参考图1c所述。同时，第一止挡杆4的止挡元件8与两个弹簧元件10中的另一个机械接触而不使弹簧元件10弹性变形。尽管弹簧元件10与止挡元件8机械接触，但其没有被止挡元件8预张紧。由于转向轴1并且因此还有第一止挡杆4仍然可以沿该旋转方向旋转由弹簧元件10的几何形状限定的弹簧行程的距离，因此该状态不对应于转向运动在该旋转方向上的终止止挡。在到达终止止挡前不久的、与转向运动相反的弹簧作用引起了转向运动的减缓，使得转向运动不会通过终止止挡而突然或猛然停止。

图1f示出了在大约331°的转向角下的图1a的回转限制装置，超过该转向角不再能进一步调整。在该实施例中，转向止挡的弹性因此以定义的方式在326°的转向角和331°的转向角之间进行。该弹簧行程在此有利地不受外部影响并且因此有利地不随材料老化和/或温度波动而改变。在图1f所示的状态下，第二止挡杆5仍与止挡件6机械接触，如针对图1c所述。所示状态对应于转向运动在该旋转方向上的终止止挡。这是因为第一止挡杆4的止挡元件8使弹簧元件10弹性变形并因此施加预应力。弹簧元件10的弹性变形由第二止挡杆5限制。第一止挡杆4的凹部7和止挡件6的凹部13分别以半圆形式围绕或包围第二止挡杆5的圆柱形止挡元件9的整个圆周。

图1g示出了在大约326°的转向角的图1a的回转限制装置。这种状态发生在方向盘已经转动到终止止挡之后，方向盘在与根据图1a-f的旋转方向相反的旋转方向上转动。图1g所示的状态对应于图1e所示的状态，但旋转方向相反。

图1h示出了在大约180°的转向角下的图1a的回转限制装置。

图1i示出了在大约0°的转向角下的图1a的回转限制装置。在该状态下，通过反向转向再次到达方向盘的中立位置。在该状态下，第二止挡杆5的止挡元件9与止挡件6的对应凹部13机械接触。同时，第二止挡杆5的相应的弹簧元件10与为此目的而设置的止挡件6的凹部14机械接触。图1i所示的状态对应于图1a所示的状态，但旋转方向相反。

图1j示出了在大约-160°的转向角下的图1a的回转限制装置。当方向盘从中立位置逆时针转向时，会出现这种状态。第二止挡杆5仍然像针对图1i所述的那样与止挡件6机械接触，而转向轴1并且由此还有第一止挡杆4继续旋转。

图2示出了图1a-j中的回转限制装置在车辆行驶方向上从斜前方看的透视图，该回转限制装置处于方向盘的中立位置，即转向角为0°时。

转向柱2包括支撑单元17和外套单元18。转向柱2可以经由支撑单元17附接到机动车辆图中未示出的车身。为此目的，支撑单元17具有用于容纳在图中同样未示出的固定装置的通孔。支撑单元17用于将外套单元18悬挂在车身上。

外套单元18包括调节单元19。调节单元19可移动地与外套单元18连接。调节单元19被设计为管体，其在面向驾驶员的端部，即方向盘侧具有法兰。调节单元19的管体在背离驾驶员的端部处同轴地布置在外套单元18中，即以可轴向移动的方式支承在其中。

调节单元19包括转向轴1。转向轴1可旋转地支承在调节单元19中。转向轴1的面向驾驶员的端部具有外齿部20，用于容纳方向盘的同样未在图中示出的具有内齿部的毂。

此外，转向柱2包括用于锁定所需位置的手动可调节的杆21，该位置对应于转向轴1的所需纵向和/或高度调节。

根据本发明的回转限制装置在端侧布置在转向柱2背离驾驶员的一端，并通过固定螺钉与转向柱2连接。回转限制装置的壳体3通过固定螺钉与转向柱2连接。

附图标记说明

1 转向轴

2 转向柱

3 壳体

4 第一止挡杆

5 第二止挡杆

6 止挡件

7 第一止挡杆的凹部

8 第一止挡杆的止挡元件

9 第二止挡杆的止挡元件

10 弹簧元件

11 第二止挡杆的第一部分

12 第二止挡杆的第二部分

13 凹部

14 凹部

15 止挡件的第一部分

16 止挡件的第二部分

17 支撑单元

18 外套单元

19 调节单元

20 外齿部

21 杆。

Claims (13)

1.用于机动车辆的包括转向轴(1)的转向柱(2)的回转限制装置，其包括壳体(3)、第一止挡杆(4)、第二止挡杆(5)和止挡件(6)，其中所述第一止挡杆(4)与所述转向轴(1)不可转动地连接，其中所述第二止挡杆(5)相对于所述转向轴(1)能转动地支承，并且其中所述止挡件(6)与所述壳体(3)位置固定地连接，其特征在于，当达到规定的旋转角度时，所述第一止挡杆(4)抵靠第二止挡杆(5)，并且所述第二止挡杆(5)抵靠所述止挡件(6)，使得所述转向轴(1)的旋转运动受到限制，其中所述第二止挡杆(5)具有沿转向轴(1)的周向方向在两侧布置的弹簧元件(10)。

2.根据权利要求1所述的回转限制装置，其特征在于，所述第一止挡杆(4)具有在所述转向轴(1)的周向方向中在两侧布置的凹部(7)。

3.根据权利要求1或2所述的回转限制装置，其特征在于，第一止挡杆(4)具有止挡元件(8)。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的回转限制装置，其特征在于，所述第二止挡杆(5)具有止挡元件(9)。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的回转限制装置，其特征在于，所述第二止挡杆(5)包括第一部分(11)和在转向轴(1)的轴向方向上与所述第一部分(11)间隔开的第二部分(12)。

6.根据权利要求5所述的回转限制装置，其特征在于，所述第二止挡杆(5)的止挡元件(9)被容纳在所述第二止挡杆(5)的第一部分(11)和所述第二止挡杆(5)的第二部分(12)之间。

7.根据权利要求5或6所述的回转限制装置，其特征在于，所述第一止挡杆(4)沿转向轴(1)的轴向方向布置在所述第二止挡杆(5)的第一部分(11)和所述第二止挡杆(5)的第二部分(12)之间。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的回转限制装置，其特征在于，所述止挡件(6)具有设计成对应于所述第二止挡杆(5)的止挡元件(9)的凹部(13)。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的回转限制装置，其特征在于，所述止挡件(6)具有设计成对应于所述第二止挡杆(5)的弹簧元件(10)的凹部(14)。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的回转限制装置，其特征在于，所述止挡件(6)包括第一部分(15)和在转向轴(1)的轴向方向上与所述第一部分(15)间隔开的第二部分(16)。

11.根据权利要求10所述的回转限制装置，其特征在于，所述第一止挡杆(4)沿转向轴(1)的轴向方向布置在所述止挡件(6)的第一部分(15)和所述止挡件(6)的第二部分(16)之间。

12.具有根据权利要求1至11中任意一项所述的回转限制装置的用于机动车辆的转向柱(2)。

13.用于具有根据权利要求12所述的转向柱(2)的机动车辆的线控转向系统。

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