CN115214768A - 用于机动车的车轮致动器、车轮致动器系统和转向系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于线控转向系统的转向机构的组件，所述组件包括：齿条，齿条构造成用于将转向运动传递到转向轮上；转向伺服驱动器，所述转向伺服驱动器具有马达控制器和借助该马达控制器控制的转向伺服马达；传动机构部件，所述传动机构部件构造成用于将转向伺服马达的从动轴如此与齿条联结，使得从动轴的转动转变为齿条的平移运动，用于接纳传动机构部件的传动机构壳体；用于封闭传动机构壳体中的接纳开口的壳体盖；转向位置传感器，所述转向位置传感器构造成用于检测传动机构部件的位置，并且所述转向位置传感器布置在壳体盖上或壳体盖中。

Description

用于机动车的车轮致动器、车轮致动器系统和转向系统
技术领域
本发明涉及机动车、尤其是线控转向系统，并且本发明还涉及用于这种转向系统中的转向机构的组件。
背景技术
在线控转向系统中，在转向操纵件或方向盘与车轮转向调节所需的转向机构之间通常不存在机械连接。在此，通过传感器检测驾驶员施加到转向操纵件上的转向运动，并将相应的数据传输给转向机构的转向控制单元。相应地，操控转向机构的转向伺服驱动器，以便引起转向运动。为此，例如转向操纵件的转向角度转换为转向伺服驱动器的运动，以便通过转向机构将该转向角度转变为车轮的转向位置。
为了从当前带有在转向操纵件和转向机构之间的刚性机械联结的机电转向系统过渡到线控转向系统，可能必须安装转向中间轴，转向中间轴在故障情况下在转向操纵件和转向机构之间建立机械连接。这降低了在转向机构中在转向伺服驱动器和转向传动机构的传动机构部件的定位和设计方面的自由度，该传动机构部件具有用于转向中间轴的联接部。
此外，机电转向系统设有耗费的转矩传感器，而转向机构中的转向伺服驱动器设有位置传感器，该位置传感器可以检测转向杆的位置或转向伺服驱动器的位置。
因此，在从机电转向系统转变成线控转向系统时，有意义的是，在结构上尽可能少地改变，以便继续利用在多年持续开发的和经受考验的机电转向系统中所获得的有关部件结构构造和整体构造的知识。
发明内容
本发明的任务是提供一种用于线控转向系统的转向机构的改进构造，其可以在很大程度上利用先前机电转向系统的经受考验的构造。
该任务通过用于线控转向系统的转向机构的组件以及通过根据具有该组件的用于机动车的线控转向系统来解决。
根据第一方面，设置一种用于线控转向系统的转向机构的组件，所述组件包括：
-齿条，所述齿条构造成用于将转向运动传递到转向轮上；
-转向伺服驱动器，所述转向伺服驱动器具有马达控制器和借助该马达控制器控制的转向伺服马达；
-传动机构部件，所述传动机构部件构造成用于将转向伺服马达的从动轴如此与齿条联结，使得从动轴的转动转变为齿条的平移运动，
-用于接纳传动机构部件的传动机构壳体；
-用于封闭传动机构壳体中的接纳开口的壳体盖；
-转向位置传感器，所述转向位置传感器构造成用于检测传动机构部件的位置、尤其是转动位置或转动方位，并且所述转向位置传感器布置在壳体盖上或壳体盖中。
上述组件以简单的方式实现从机电转向系统到线控转向系统的转换，其方式为，将传统的传动机构部件接纳在相应的壳体中，该壳体构造为带有壳体盖，在壳体盖上布置有转向位置传感器。以这种方式，传动机构部件可以在一工作步骤中作为预装配的组合件接合到转向机构中。如果构造传动机构壳体的壳体盖，则通过使壳体盖设有转向位置传感器，一方面壳体的封闭与转向位置传感器在相对于传动机构部件的预设的位置关系的情况下的布置可以同时建立。
通过将转向位置传感器设置在壳体上，例如设置在传动机构部件的与用于转向中间轴的联接部相对置的一端部上，可以使用不同的传感器原理和传感器类型，而不是这在布置在用于转向中间轴的联接部的区域中的情况。尤其是转向位置传感器可以输出绝对的转向器信号，从而不需要通过校准过程进行调整。
此外，所述转向位置传感器在所述壳体盖放置到接纳开口上时布置在传动机构部件的传动轴的端侧。
可以设置成，所述转向位置传感器具有磁性的、光学的或其它非接触式的传感器原理。
马达控制器可以布置在转向伺服马达的背离从动轴的端侧上，其中，在转向位置传感器和马达控制器之间的线路连接实施为外部的线缆连接。
根据一种实施方式，所述马达控制器可以布置在所述转向伺服马达的从动轴的端侧上或布置在所述转向伺服马达侧向处，其中，在转向位置传感器和马达控制器之间的线路连接实施为集成到壳体盖中的线缆连接。
此外，所述马达控制器和/或所述转向伺服马达可以集成在所述传动机构壳体中。
根据一种实施方式，所述传动机构部件的传动轴可以具有接纳在所述传动机构壳体中的用于转向中间轴的联接部或向外被引导通过传动机构壳体中的保持开口。
根据另一方面，设置一种用于机动车的线控转向系统，该线控转向系统具有上述组件。
附图说明
下面借助附图更详细地阐释实施方式。附图中：
图1示出具有方向盘和转向机构的线控转向系统的示意图；
图2示出根据一种实施方式的具有传动机构部件和转向伺服驱动器的转向机构的更详细的图示；
图3示出根据一种实施方式的具有传动机构部件和转向伺服驱动器的转向机构的更详细的图示；
图4示出根据一种实施方式的具有传动机构部件和转向伺服驱动器的转向机构的更详细的图示；
图5示出根据一种实施方式的具有传动机构部件和转向伺服驱动器的转向机构的更详细的图示；和
图6示出根据一种实施方式的具有传动机构部件和转向伺服驱动器的转向机构的更详细的图示。
具体实施方式
图1示出具有构造为方向盘2的转向操纵件的线控转向系统1的示意图。方向盘2通过方向盘轴3与反馈致动器4联结，以便将触觉反馈施加到方向盘2上。为了探测方向盘角度，还设置有方向盘传感器5。
设置有方向盘控制单元6，以便操控反馈致动器4，例如用于提供呈方向盘反力矩形式的触觉反馈，该方向盘反力矩反作用于由驾驶员施加的手转向力矩。
此外，方向盘2设有方向盘传感器5，以便检测方向盘2的方向盘位置。方向盘2的位置被传输给转向机构10的转向控制单元16，并且在那里根据方向盘2的方向盘位置相应地操控转向伺服驱动器15。
转向机构10包括以可平移运动的方式被引导的齿条13和转向传动机构12，该齿条连接与机动车的转向轮14联结，该转向传动机构将齿条13与转向伺服驱动器15机械联结，从而齿条13在转向伺服驱动器15被操控时可平移运动。
此外，设置有转向机构10，该转向机构在传动机构壳体11中具有转向传动机构12，以便将转向力施加到以可平移运动的方式被引导的齿条13上。齿条13与转向轮14机械联结，从而转向轮根据齿条13的位置而占据带有车轮转向角度的车轮转向位置。
转向传动机构12与转向伺服驱动器15联结，转向伺服驱动器通过转向传动机构12作用到齿条13上，以便在受操控时调节该齿条。转向伺服驱动器15可以布置在传动机构壳体11的外部或布置在传动机构壳体中。
转向伺服驱动器15的操控通过转向控制单元16进行，转向控制单元与方向盘控制单元6通信连接，以便将方向盘位置转换成针对转向伺服驱动器15的相应操控，从而调整车轮转向角度，该车轮转向角度与方向盘位置相配属。
转向伺服驱动器15包括马达控制器17和转向伺服马达18。转向伺服马达18可以构造为电子换向马达。为了精确操控转向伺服马达18，需要检测转向伺服马达18的从动轴的转子位置或与从动轴联结的传动机构部件的位置，以便能够根据转向伺服马达18的能由此确定的电的转子位置对转向伺服马达18进行换向。也可以从所述位置确定车轮转向角度。
马达控制器17和转向控制单元16也可以在共同的控制单元中实现。
在图2中，更详细地示出转向机构10。齿条13在引导件中平移运动并通过传动机构部件19与转向伺服驱动器15联结。传动机构部件19具有传动轴19a，在该传动轴上布置有能与齿条13联结的小齿轮19b和与小齿轮轴向错开的蜗轮19c。
小齿轮19b接合到齿条13的齿中，以便在传动机构部件19的传动轴19a转动时使齿条13平移运动。蜗轮19c与转向伺服马达18的从动轴18b上的蜗杆18a联结，从而在转向伺服马达18的从动轴18b转动时，蜗轮19c和小齿轮19b转动或力矩被施加到蜗轮19c和小齿轮19b上。
传动机构部件19连同齿条13和转向伺服马达18的从动轴18b一起布置在传动机构壳体11中。传动机构壳体11具有保持开口11a，传动轴19a以一端部穿过该保持开口伸出，该端部设有用于转向中间轴的联接部19d。保持开口11a可以设有密封环20。
此外，传动机构壳体11具有接纳开口11b，在装配期间传动机构部件11可以如此通过该接纳开口置入，使得小齿轮19b与齿条13接合，并且蜗轮19c与蜗杆18a接合。在置入传动机构部件19之后，可以借助壳体盖21以适当的方式例如通过旋拧、卡住、卡锁等来封闭壳体的接纳开口11b。
壳体盖21设有转向位置传感器22，在壳体盖21放置到接纳开口11b上时，转向位置传感器22布置在传动轴19a的端侧上。
转向位置传感器22可以构造为基于磁场的传感器(霍尔传感器、GMR传感器等）或光学传感器。尤其是，转向位置传感器22可以构造成用于探测传动轴19a的绝对角度位置，该角度位置相应于齿条13的位置或转向轮14的转向位置。转向位置传感器22可以与传动轴的所面向的端部上的装置相互作用，所述装置例如是安置在那的永磁体或孔盘等。
转向伺服马达18可以设有直接布置在转向伺服驱动器上的马达控制器17。为了控制转向机构10，马达控制器17需要从转向位置传感器接收传动机构部件19的转向位置或转动方位，以便操控转向伺服马达18。
如图2中所示，马达控制器17可以布置在背离转向伺服马达18的从动轴18b的端侧上。转向位置传感器然后可以通过外部的线路连接23与马达控制器17连接。为此，壳体盖21可以设有接触元件22a，尤其是接触插口，以便能够将围绕传动机构壳体11引导的线缆连接作为用于信号连接的线路连接23与马达控制器17进行联接。
在图3中所示的备选的实施方式中，马达控制器17可以包围从动轴18b并布置在转向伺服马达18的相应的端侧上，以便尽可能缩短在马达控制器17与转向位置传感器22之间的距离。
尤其是，线路连接23可以作为集成的线缆连接23a集成到壳体盖21中，从而当壳体盖21放置到传动机构壳体11上时，不仅转向位置传感器22被正确定位并且同时实现与马达控制器17的电的线路连接23。
在图4的实施方式中，马达控制器17布置在转向伺服马达18的侧向处，即侧向偏离于转向伺服马达18的从动轴18b的轴轴线，从而壳体盖21直接与马达控制器17邻接，并且转向位置传感器22和马达控制器17之间的电的线路连接23能以简单的方式建立，即能在传动机构壳体11中或传动机构壳体上没有线路引导部的情况下建立，或可以作为集成的线缆连接23a集成到壳体盖21中。
如图5中所示，用于转向中间轴的联接部19d可以完全设置在传动机构壳体11的内部，从而省去了将用于转向中间轴的联接部19d通过保持开口11a从传动机构壳体11中引出并且省去了相应地设置密封环20。这样的实施方式可以在线控转向系统1成功测试之后使用，因为相对于例如图2中的实施方式的结构上的改变是微不足道的，并且由此可以在不对传动机构部件19进行结构改变的情况下实现从机电转向系统到线控转向系统1的耗费减少的转换。
在图6中示出另一种实施方式，在该实施方式中，马达控制器17和转向伺服马达18集成在传动机构壳体11中。线路连接23在此在外部进行，但也可以通过壳体盖(未示出）进行。转向伺服马达18的固定可以通过合适的接合方法、例如热收缩、粘接、滚压等来实现。
附图标记列表
1 线控转向系统
2 方向盘
3 方向盘轴
4 反馈致动器
5 方向盘传感器
6 方向盘控制单元
10 转向机构
11 传动机构壳体
11a 保持开口
11b 接纳开口
12 转向传动机构
13 齿条
14 转向轮
15 转向伺服驱动器
16 转向控制单元
17 马达控制器
18 转向伺服马达
18a 蜗杆
18b 从动轴
19 传动机构部件
19a 传动轴
19b 小齿轮
19c 蜗轮
20 密封环
21 壳体盖
22 转向位置传感器
23 线路连接
23a 集成的线缆连接

Claims (8)

1.用于线控转向系统的转向机构(10)的组件，所述组件包括：
-齿条(13)，所述齿条构造成用于将转向运动传递到转向轮(14)上；
-转向伺服驱动器(15)，所述转向伺服驱动器具有马达控制器(17)和借助所述马达控制器控制的转向伺服马达(18)；
-传动机构部件(19)，所述传动机构部件构造成用于将所述转向伺服马达(18)的从动轴(18b)如此与所述齿条(13)联结，使得所述从动轴(18b)的转动转变为所述齿条(13)的平移运动，
-用于接纳所述传动机构部件(19)的传动机构壳体(11)；
-用于封闭所述传动机构壳体(11)中的接纳开口(11b)的壳体盖(21)；
-转向位置传感器(22)，所述转向位置传感器构造成用于检测所述传动机构部件(19)的位置，并且所述转向位置传感器布置在所述壳体盖(21)上或所述壳体盖中。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述转向位置传感器(22)在所述壳体盖(21)放置到所述接纳开口(11b)上时布置在所述传动机构部件(19）的传动轴(19a）的端侧。
3.根据权利要求2所述的组件，其中，所述转向位置传感器(22)具有磁性的或光学的传感器原理。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其中，所述马达控制器(17)布置在所述转向伺服马达(18)的背离所述从动轴的端侧上，其中，在所述转向位置传感器(22)和所述马达控制器(17)之间的线路连接(23、23a)实施为外部的线缆连接。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其中，所述马达控制器(17)布置在所述转向伺服马达(18)的从动轴(18b)的端侧上或布置在所述转向伺服马达(18)侧向处，其中，在所述转向位置传感器(22)和所述马达控制器(17)之间的线路连接(23)实施为集成到所述壳体盖(21)中的线缆连接(23a)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的组件，其中，所述马达控制器(17)和/或所述转向伺服马达(18)集成在所述传动机构壳体(11)中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的组件，其中，所述传动机构部件(19)的传动轴(19a)具有接纳在所述传动机构壳体(11)中的用于转向中间轴(19d)的联接部或向外被引导通过所述传动机构壳体(11)中的保持开口(11a)。
8.用于机动车的线控转向系统(1)，具有根据权利要求1至7中任一项所述的组件。
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