CN115968345A - 具有偏轴转向系统支撑柱的线控转向型转向系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种转向系统(10)，该转向系统包括：可旋转的方向盘毂(14)；转向系统支撑柱(24)，包括：由连接部分(30)连接的偏轴部段(28)和对准部段(26)。方向盘毂(14)可旋转地安装在对准部段(26)上，而偏轴部段(28)与方向盘毂(14)轴向间隔开。该转向系统(10)包括转矩反馈装置(44)，该转矩反馈装置包括具有转子(46)和定子(48)的电机，该转子(46)附接到该方向盘毂(14)上，以能够与该方向盘毂(14)一起围绕该旋转轴线(A)旋转，并且该定子(48)不可旋转地固定到该转向系统支撑柱(24)的对准部段(26)上。

Description

具有偏轴转向系统支撑柱的线控转向型转向系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆，特别是机动车辆的线控转向型转向系统，该线控转向型转向系统包括转向系统支撑柱，该支撑柱包括偏轴部段。
背景技术
在机动车辆和卡车工业中，日益关注和使用线控驱动系统，其中机械部件由机电配置代替。朝向全电动车辆和自主车辆的进展进一步促进了线控驱动转向系统的发展，并且增加了对本发明构思的需要。
线控驱动系统的一个特定子类涉及线控转向型转向系统，其目的是用机电配置来替换用于将驾驶员的转向命令从方向盘传递到车轮的常规机械部件。此类机电线控转向配置可以部分或完全省去方向盘和转向轮之间的直接或间接机械连接。代替使用机械动力传输，转向命令由传感器布置检测并经由控制单元以控制信号的形式传输到配置为执行转向命令的机电致动器。
线控转向配置在安装空间、转向系统的组装、安全性和设计理念方面开辟了全新的可能性。
例如从文献US 2020/0070871A中已知一种线控转向型转向系统，其公开了一种车辆方向盘组件，该车辆方向盘组件包括方向盘、控制部件、用于测量方向盘的旋转状态的旋转测量部件，和用于根据方向盘的旋转状态向该方向盘的旋转施加阻力转矩的道路感测模拟器。转向柱设置在方向盘下方，其中转向柱的上端连接到方向盘，并且转向柱的下端连接到道路感测模拟器。该道路感测模拟器固定于该车辆的车身。旋转测量部件和道路感测模拟器都连接到控制部件，控制部件根据旋转测量部件的测量数据控制道路感测模拟器向方向盘的旋转施加阻力转矩。
此外，文献JP 2019-214360A公开了线控转向型动力转向装置，其设置有特定的操作范围限制调节装置，用于替换传统转向系统中存在的给定的机械端部挡板。
现有技术的线控转向系统通常具有复杂的结构，并且考虑到它们的功能性以及它们对不同车辆要求的适用性和适应性而受到限制。
本发明的目的是提供一种具有改进的特性并克服了现有技术的至少一些缺点的转向系统。
特别地，本发明的目的是提供一种线控转向型转向系统，其需要减小的安装空间，同时允许对驾驶员的人体工程学的简单可调性。
这些目的通过独立权利要求的主题来实现。优选实施例和优选特征在从属权利要求和下面的描述中指定。
发明内容
本发明涉及一种用于车辆的转向系统，更确切地说，涉及一种线控转向型转向系统。
该转向系统可以包括与方向盘连接或可与方向盘连接的方向盘毂。方向盘毂可绕旋转轴线旋转。因此，与其连接的方向盘也可与方向盘毂一起绕旋转轴线旋转。特别地，方向盘毂可以可旋转地安装在转向系统支撑柱上。
转向系统可以包括方向盘，其优选地包括把手部分。
方向盘可以通过固定元件直接或间接地机械附接至方向盘毂。例如，固定元件可以是螺栓、螺钉、铆钉、螺母、粘接件和/或型锻件(挤压和/或变形)。
该转向系统可包括转矩反馈装置，该转矩反馈装置包括具有转子和带有定子绕组的定子的电机，该转子固定地附接至方向盘毂，以便可与方向盘毂一起绕旋转轴线旋转，并且该定子固定地附接至转向系统的不可旋转部件。换句话说，不可旋转意味着定子相对于车身旋转地静止或旋转地固定。
转子可以是外转子，并且定子可以是内定子。
相对于旋转轴线，固定元件可以布置在与定子绕组不同的径向位置，即不同的径向高度。
该转向系统可包括刚性转向系统支撑柱，该支撑柱包括具有第一纵向轴线的偏轴部段，该第一纵向轴线偏离并优选平行于旋转轴线，该支撑柱还包括具有第二纵向轴线的对准部段，该第二纵向轴线对应于旋转轴线。对应于旋转轴线也可被描述为与旋转轴线对准或同轴。方向盘毂可以可旋转地安装在对准部段上，并且因此可以在轴向方向上至少部分地与对准部段重叠。偏轴部段可以与方向盘毂轴向间隔开或移位。
偏轴部段和对准部段可以一体地形成并通过连接部分连接。连接部分是也可以与偏轴部段和对准部段一体地形成，即形成为单件形式的刚性部分。
转向系统可以包括用于机械地限制方向盘毂的旋转，从而限制与其连接的方向盘的旋转的方向盘旋转限制装置。方向盘旋转限制装置可被配置为限制方向盘毂绕旋转轴线在两个圆周方向上的可旋转性。该方向盘旋转限制装置可以被配置为仍然允许该方向盘毂旋转超过360°。方向盘旋转限制装置可以径向偏离地布置，并且优选地邻近方向盘毂布置。
方向盘旋转限制装置可包括固定到转向系统的该不可旋转部件或另一个不可旋转部件的基座。基座包括两个轴向相对的端部止挡表面。方向盘旋转限制装置可包括滑动元件，该滑动元件可在两个相对的端部止挡表面之间相对于基座和相对于方向盘毂平行于旋转轴线轴向滑动。换句话说，滑动元件可以在两个相对的端部止挡表面之间来回滑动。
滑动元件可以包括突部，该突部与形成在方向盘毂的圆周表面上的螺旋槽接合，优选地为在外部圆周表面上，使得方向盘毂的旋转引起滑动元件的轴向运动。因此，滑动元件与两个端部止挡表面中的一者的邻接阻止了滑动元件在一个方向上的进一步轴向运动，从而阻止了方向盘毂的旋转。
方向盘旋转限制装置可以经由方向盘旋转限制装置的基座附接至偏轴部段，并且可以经由滑动元件接合方向盘毂。因此，方向盘旋转限制装置可以朝向方向盘毂轴向延伸。
根据一个方面，用于车辆的转向系统包括与方向盘连接或可与方向盘连接的方向盘毂，其中该方向盘毂以及由此连接或可连接的方向盘可绕旋转轴线旋转。
转向系统包括转向系统支撑柱，该支撑柱包括具有第一纵向轴线的偏轴部段，该第一纵向轴线偏离并优选平行于旋转轴线，并且该支撑柱包括具有第二纵向轴线的对准部段，该第二纵向轴线对应于旋转轴线。对应于旋转轴线也可被描述为与旋转轴线对准或同轴。偏轴部段和对准部段可以一体地形成并通过连接部分连接。连接部分也可以与偏轴部段和对准部段一体形成。因此，偏轴部段、对准部段和连接部分形成为刚性单件部件。方向盘毂可旋转地安装在对准部段上，因此在轴向上至少部分地与对准部段重叠。偏轴部段与方向盘毂轴向间隔开。
该转向系统包括转矩反馈装置，该转矩反馈装置包括具有转子和定子的电机。该转子被固定地附接至该方向盘毂上以便与该方向盘毂一起围绕该旋转轴线是可旋转的。定子不可旋转地固定到转向系统支撑柱的对准部段。
优选地，对准部段可以形成轮毂元件，该轮毂元件相对于该转子和该方向盘毂是静止的并且承载外转子电机的内定子。
一体形成的，即单件式的转向系统支撑柱的新颖的且有利的结构设计提供了安装空间的优化使用，同时允许对驾驶员的人体工程学的简单可调性，并且同时减小由于转矩产生/传递引起的摩擦和惯性，该转向系统支撑柱包括偏轴部段和对准部段，并组合有布置在对准部段上的转矩反馈装置。
因此，所描述的转向系统支撑柱设计和转矩反馈装置的组合有助于结构优化的配置。
也可以与偏轴部段和对准部段一体形成的连接部分可横向于第一纵向轴线和第二纵向轴线延伸。
该偏轴部段、该对准部段和/或该连接部分可以是管状的。特别地，每个偏轴部段、对准部段和连接部分可以是管状的。偏轴部段、对准部段和/或连接部分可以至少部分地具有基本上矩形或圆形的横截面。可替代地，偏轴部段、对准部段和/或连接部分可具有任何其他横截面形状。例如，偏轴部段、对准部段和/或连接部分可具有椭圆形或多边形横截面。鉴于提供一些平坦表面以在伸缩布置的轴向滑动部分和固定部分之间提供角度参考，以便防止围绕第一纵向轴线相对于彼此旋转，多边形横截面可以是有利的。偏轴部段、对准部段和连接部分的横截面形状可以相同或不同。
在一个实施例中，转向系统支撑柱可以经由车辆支撑柱附接至车身。转向系统支撑柱的偏轴部段可安装在车辆支撑柱中，以便可沿其第一纵向轴线平移地移动，相对于车辆支撑柱不可旋转和不可枢转。这意味着在该实施例中，转向系统支撑柱和支撑在其上的所有部件相对于车辆支撑柱分别是可移动的/不可移动的。转向系统支撑柱可以通过支架、轴向调节元件和/或竖直调节元件附接至车辆支撑柱上。
车辆支撑柱中的转向系统支撑柱的偏轴部段的支撑可以在转向系统支撑柱的第一端处实现，该第一端与转向系统支撑柱的布置有转矩反馈装置的第二端相对(即，与对准部段间隔开)。
该配置允许转向系统对于驾驶员的人机工程学的可调性，同时消除了对减速齿轮系和轴的需要，从而减小了线控转向系统的转矩产生和传递期间的摩擦和惯性。
转向系统支撑柱可以形成管状伸缩布置的内部构件，并且车辆支撑柱可以形成管状伸缩布置的外部构件。内部构件轴向地和平移地安装在管状伸缩布置的外部构件中。
车辆支撑柱和因此转向系统，即安装在/附接至转向系统支撑柱上的所有其他系统部件，可通过相对于车身可枢转和/或可径向移动而相对于车身调节。枢转性和/或径向可移位性可以涉及转向系统支撑柱的至少一部分沿着横向于第一纵向轴线的至少一个横向轴线的运动。
根据一个实施例，该转向系统支撑柱可以包括一个开口，该开口优选地被布置在该偏轴部段中或该连接部分中，该开口提供了对将该电机和/或至少一个传感器与该电子控制单元连接的电机相位连接和/或方向盘角度传感器连接的接入。该传感器可以是方向盘角度传感器。因此，该方向盘旋转限制装置，特别是可拆卸地附接的方向盘旋转限制装置，可以实现对用于服务和维护目的的电连接的可触及性，并且可以同时安全地保护该电连接和部件免受破坏性环境影响。
根据一个实施例，转向系统可以包括至少用于控制转矩反馈装置和/或用于接收和发送传感器信息，诸如来自方向盘角度传感器的信息的电子控制单元。电子控制单元可以布置在转向系统支撑柱的偏轴部段内，优选地布置在邻近或跟随连接部分的区域内。在该情况下，该电子控制单元可以被布置成靠近该转矩反馈电机的定子绕组和/或靠近传感器，诸如用于测量该电机转子的旋转的旋转角传感器。
在一个实施例中，该转向系统可以包括多个辅助部件，这些辅助部件被布置在该转向系统支撑柱的对准部段内部并且因此在该转矩反馈电机的定子内部。辅助部件可以包括气囊模块、开关装置控制器、驱动器显示装置和/或线束。通过将辅助部件布置在转向系统支撑柱内部，可以有效地使用安装空间，即，可以减小转向系统所需的总安装空间。
在一个实施例中，转子可以是外转子，并且定子可以是内定子。因此，转矩反馈装置可以是外转子电动转矩反馈机器。在该情况下，转子可以附接至方向盘毂的内圆周表面。定子可以附接至转向系统支撑柱的外表面，更精确地连接到对准部段的外圆周表面。转矩反馈装置的外转子电机及其直接布置在方向盘毂和对准部段上消除了对减速齿轮系和轴的需要，并减少了不希望的摩擦和惯性。因此，可以提高系统效率并降低安装空间需求。
根据一个实施例，转向系统支撑柱的对准部段可以设置有突出凸缘部分，该凸缘部分为布置在转向系统支撑柱和方向盘毂之间的第一轴承装置提供第一轴承表面。优选地，突出凸缘部分可以布置在对准部段和连接部分之间的过渡区域中，即对准部段的背离与转向系统连接或可连接的方向盘的端部部分。突出凸缘部分提供圆形的环形第一轴承表面。通过突出凸缘部分，对准部段的主要部分的外径可以最小化，同时仍然支撑具有基本上更大内径的方向盘毂。
转向系统支撑柱的对准部段可以包括圆环形部分，该圆环形部分为布置在转向系统支撑柱和方向盘毂之间的第二轴承装置提供圆环形第二轴承表面。优选地，该圆环形部分可以至少被布置在跟随或邻近与该转向系统连接或可连接的方向盘的区域中，换句话说，至少被布置在背离该偏轴部段和该连接部分的区域中。通过圆环形部分，对准部段的主要部分的外部形状/轮廓可以自由选择，同时仍然可旋转地支撑方向盘。
第一轴承装置和第二轴承装置实现了方向盘毂和与其连接的方向盘在转向系统支撑柱上的可旋转支撑。
在一个实施例中，该转向系统可以包括方向盘旋转限制装置，该方向盘旋转限制装置用于至少机械地限制该方向盘毂围绕该旋转轴线在两个圆周方向上的旋转。方向盘旋转限制装置可以经由方向盘旋转限制装置的基座附接至偏轴部段，并且可以经由滑动元件接合方向盘毂。
方向盘旋转限制装置的基座包括两个轴向相对的端部止挡表面，并且滑动元件可在两个相对的端部止挡表面之间相对于基座和方向盘毂平行于旋转轴线轴向滑动。该滑动元件可以包括突部，特别是螺旋脊，该突部接合形成在该方向盘毂的外圆周表面上的螺旋槽，使得该方向盘毂的旋转引起该滑动元件的轴向移动，并且使得该滑动元件与这两个端部止挡表面中的一者的邻接阻止该滑动元件的进一步移动并且因此阻止该方向盘毂的进一步旋转。
方向盘旋转限制装置的基座可以在相对于旋转轴线的轴向方向上与突出凸缘部分重叠，从而与第一轴承表面重叠。因此，可以实现转向系统结构的有利的紧凑设计。
根据一个方面，用于车辆的转向系统包括与方向盘连接或可与方向盘连接的方向盘毂，其中该方向盘毂以及由此连接或可连接的方向盘可绕旋转轴线旋转。
该转向系统包括转矩反馈装置，该转矩反馈装置包括具有转子和定子的电机，该转子被附接至该方向盘毂上以便与该方向盘毂一起可围绕该旋转轴线旋转，并且该定子被固定到该转向系统的不可旋转部件上。
该转向系统包括用于限制方向盘毂旋转的方向盘旋转限制装置。特别地，方向盘旋转限制装置被配置为机械地限制或阻止方向盘毂绕旋转轴线在两个圆周方向上的旋转。因此，方向盘旋转限制装置被配置为至少机械地限制或阻止与方向盘毂连接的方向盘的旋转。方向盘旋转限制装置还可以允许方向盘毂和方向盘旋转超过360°。方向盘旋转限制装置被布置成与方向盘毂径向偏离，并且优选地在方向盘毂附近。方向盘旋转限制装置包括固定到转向系统的或优选地另一个不可旋转部件的基座。基座包括相对于平行于旋转轴线的纵向轴线轴向相对的两个端部止挡表面。方向盘旋转限制装置还包括滑动元件，该滑动元件可相对于基座和相对于方向盘毂平行于旋转轴线轴向滑动。滑动元件可在两个相对的端部止挡表面之间来回滑动。
滑动元件包括与形成在方向盘毂的圆周表面上的螺旋槽接合的突部，使得方向盘毂的旋转引起滑动元件的轴向运动，并且使得滑动元件与两个端部止挡表面中的一者的邻接阻止滑动元件的运动和方向盘毂的旋转。设置有螺旋槽的方向盘毂的圆周表面可以是外部圆周表面。更准确地说，当方向盘毂旋转时，突部和螺旋槽的相互作用和接合使得螺旋槽拖动突部，从而移动滑动元件。然后，滑动元件可以滑动，除非它被两个端部止挡表面中的一者阻挡。滑动元件与两个端部止挡表面中的一者的邻接阻止了滑动元件在一个方向上的进一步运动，因此，通过突部和螺旋槽之间的相互作用，也阻止了方向盘毂在一个旋转方向上的进一步旋转。因此，滑动元件与两个端部止挡表面中的一者的邻接限制/约束/止挡了方向盘毂和与其固定连接的方向盘的旋转运动。换句话说，方向盘旋转限制装置限定并约束转向系统绕旋转轴线的最大旋转角。
基于滑动元件与两个相对端部止挡表面中的一者的邻接来限制方向盘毂的旋转，同时允许方向盘毂旋转超过360°的方向盘旋转限制装置允许避免转矩反馈装置的电机的尺寸过大，因为电机不需要提供完全的止挡转矩。
基于滑动元件与两个相对的端部止挡表面中的一者的邻接来约束方向盘毂旋转的方向盘旋转限制装置，体现了用于在不包括任何自然端部止挡结构的线控转向系统中提供机械端部止挡功能的稳固且可靠的解决方案。
此外，基座和滑动元件配置具有较低的复杂性，并且可以容易地制造和附接至转向系统。
包括此类方向盘旋转限制装置的转向系统可以灵活地集成在不同车辆中并且可以简单地适应于不同的车辆要求。
转向系统可包括方向盘。
在一个实施例中，基座可以包括形成在其中的隔室，该隔室容纳滑动元件并且由此抑制或阻止滑动元件在远离方向盘毂的方向上的径向移动并且抑制或阻止滑动元件横向于其轴向可移动性的方向的横向移动。换句话说，该隔室可以被配置为仅允许该滑动元件在这两个相对的端部止挡表面之间轴向移动。该隔室可以部分地与该滑动元件互补，以便阻止该滑动元件在远离该方向盘毂的方向上的径向移动并且阻止该滑动元件横向于其轴向可移动性的方向的横向移动。隔室可以是具有五个侧表面的立方体凹槽，其中两个表面限定两个端部止挡表面。只有面对方向盘毂的长方体凹槽的侧面不被侧表面封闭，而是开口以容纳滑动元件并允许滑动元件(突部)与螺旋槽接合。
该基座可以被径向地布置成邻近该方向盘毂，使得该基座和该方向盘毂的外圆周表面完全包围该隔室。
根据一个实施例，该转向系统可以被配置为使得在该滑动元件邻接这两个相反的端部止挡表面中的一者的状态或位置中，该突部仍然与该螺旋槽的两个端部部分间隔开，优选地间隔开该螺旋槽的限定距离或限定部段。因此，方向盘毂的旋转约束不是由突部的一部分与螺旋槽的端部部分的相互作用引起的，而是由滑动元件的表面与两个端部止挡表面中的一者的邻接引起的。因此，与已知的解决方案相比，邻接表面面积可以增加，这防止了转向系统的损坏，特别是螺旋槽和突部的损坏，即使在强外力的影响下。
滑动元件可具有大致矩形的横截面积。该突部可以是从该滑动元件朝向该方向盘毂突出的螺旋脊。该螺旋脊可以适配于该螺旋槽，特别是关于该螺旋槽的螺距。螺旋脊可以基本上与螺旋槽的一部分互补。
滑动元件的轴向宽度可以根据以下参数中的一者或多个来适配：螺旋槽的长度、螺旋槽的节距、两个相对的端部止挡表面之间的距离，以及方向盘毂的圆周长度。通过调整或选择滑动元件的轴向宽度，可以限定滑动元件在两个端部止挡表面之间的最大行进距离，即最大轴向可移动性。因此，通过仅仅更换滑动元件并调整其轴向宽度和突部的尺寸和几何形状，方向盘旋转限制装置可以灵活地用于不同的车辆配置。
方向盘旋转限制装置可以通过螺钉、螺栓、铆钉或粘合剂附接至转向系统的该不可旋转部件或优选的其他不可旋转部件，或者可以焊接到转向系统的该不可旋转部件或其他不可旋转部件。通过螺钉或螺栓的附接可以是有利的，因为方向盘旋转限制装置因此可以可拆卸地安装在转向系统上。
在一个实施例中，方向盘旋转限制装置的基座可覆盖该不可旋转部件或其他不可旋转部件中的开口，该开口提供对将电机和/或至少一个传感器与电子控制单元连接的电连接的访问。传感器可以是方向盘角度传感器。因此，该方向盘旋转限制装置，特别是可拆卸地附接的方向盘旋转限制装置，可以实现对用于服务和维护目的的电连接的可触及性，并且可以同时安全地保护该电连接和部件免受破坏性环境影响。
根据一个实施例，转向系统还可以包括转向系统支撑柱。转向系统支撑柱可被配置为将方向盘毂和方向盘与车身连接。转向系统支撑柱可以是刚性的。转向系统支撑柱可包括具有第一纵向轴线的偏轴部段，该第一纵向轴线偏离并优选平行于旋转轴线。转向系统支撑柱可包括具有对应于旋转轴线的第二纵向轴线的对准部段。换句话说，对应于旋转轴线可以意味着第二纵向轴线与旋转轴线对准/同轴。
相应的转向系统支撑柱提供了一种新的且有利的结构设计，考虑到空间要求，对驾驶员的人体工程学的可调性以及具有减小的摩擦和惯性的转矩产生/传递，该结构设计在技术上是有利的。
所描述的转向系统支撑柱设计和方向盘旋转限制装置的组合有助于结构优化的配置，特别是考虑到减小的空间要求，机械端部挡板集成的坚固性和可靠性以及转向系统的简单组装。
此外，具有偏轴部段和对准部段的转向系统支撑柱和该方向盘旋转限制装置的结构一起允许该方向盘旋转限制装置的优化集成和附接。
转向系统支撑柱可以一体地形成，即形成为单件。特别地，偏轴部段可以通过横向于第一纵向轴线和第二纵向轴线延伸的连接部分与对准部段一体地连接。
转向系统支撑柱的对准部段可以是定子附接的不可旋转部件，偏轴部段可以是方向盘旋转限制装置的基座附接的另一个不可旋转部件。因此，该转矩反馈装置可以被布置在该方向盘毂的区域中并且靠近该方向盘，优选地直接在该方向盘毂上。这消除了对减速齿轮系和轴的需要，减少了不希望的摩擦和惯性。因此，可以提高系统效率。
在一个实施例中，转向系统支撑柱可绕其第一纵向轴线不可旋转，但可沿其第一纵向轴线相对于车身平移地移位。因此，转向系统支撑柱可以允许根据驾驶员的人体工程学需要调节转向系统。转向系统支撑柱可以优选地形成管状伸缩布置的内部构件。在该情况下，转向系统支撑柱可相对于外部构件平移移动。转向系统支撑柱可以相对于外部构件不可旋转和不可枢转。该外侧构件能够将该转向系统支撑柱与该车身连接。
根据一个实施例，方向盘毂可以可旋转地安装在对准部段上，并且因此可以在轴向方向上至少部分地与对准部段重叠。偏轴部段可以与方向盘毂轴向间隔开。
在转向系统的实施例中，转子可以是外转子，并且定子可以是内定子。在该情况下，转子可以附接至方向盘毂的内圆周表面。定子可以附接至转向系统支撑柱的外表面，更精确地连接到对准部段的外圆周表面。
在一个实施例中，该转矩反馈装置可以被配置为当该滑动元件与这两个端部止挡表面中的一者之间的最小距离下降到低于预定阈值时增大该转矩反馈水平。在该情况下，在滑动元件与两个端部止挡表面中的一者完全邻接并突然阻止方向盘毂/方向盘的进一步旋转之前，方向盘毂/方向盘的旋转可被减速一定程度。可以相对于两个端部止挡表面中的每一者限定阈值。
根据一个方面，用于车辆的转向系统包括与方向盘连接或可连接的方向盘毂，其中该方向盘毂以及由此连接或可连接的方向盘可绕旋转轴线旋转。
该转向系统包括转矩反馈装置，该转矩反馈装置包括具有转子和定子的电机。转子附接至方向盘毂，以便与方向盘毂一起绕旋转轴线旋转，并且定子固定到转向系统的不可旋转部件。
转向系统包括转向系统支撑柱，该支撑柱包括具有第一纵向轴线的偏轴部段，该第一纵向轴线偏离并优选平行于旋转轴线，并且该支撑柱包括具有第二纵向轴线的对准部段，该第二纵向轴线对应于旋转轴线。对应于旋转轴线也可被描述为与旋转轴线对准或同轴。方向盘毂可旋转地安装在对准部段上，并且因此可以在轴向方向上至少部分地与对准部段重叠。更精确地，方向盘毂可以可旋转地安装在对准部段的外圆周表面上。偏轴部段与方向盘毂轴向间隔开。转向系统支撑柱可以是刚性的并且可以一体地形成，即形成为单件。
该转向系统包括用于限制方向盘毂旋转的方向盘旋转限制装置。特别地，方向盘旋转限制装置被配置为至少机械地限制或阻止方向盘毂在两个圆周方向上绕旋转轴线的旋转。因此，方向盘旋转限制装置被配置为机械地限制或阻止与方向盘毂连接的方向盘的旋转。方向盘旋转限制装置还可以允许方向盘毂和方向盘旋转超过360°。方向盘旋转限制装置经由方向盘旋转限制装置的基座附接至偏轴部段，并且经由滑动元件接合方向盘毂。因此，方向盘旋转限制装置朝向方向盘毂轴向延伸，并且滑动元件朝向方向盘毂径向延伸。优选地，方向盘旋转限制装置可以仅附接至转向系统支撑柱的偏轴部段。
相应的转向系统支撑柱提供了一种新颖的且有利的结构设计，考虑到空间要求，对驾驶员的人体工程学的可调性以及具有减小的摩擦和惯性的转矩产生/传递，该结构设计在技术上是有利的。
转向系统支撑柱和方向盘旋转限制装置的组合有助于结构优化的配置，特别是考虑到减小的空间要求，机械端部挡板集成的坚固性和可靠性以及转向系统的简单组装。
此外，具有偏轴部段和对准部段的转向系统支撑柱和该方向盘旋转限制装置的结构一起允许该方向盘旋转限制装置的优化集成和附接。
偏轴部段可通过横向于第一纵向轴线和第二纵向轴线延伸的连接部分与对准部段一体地连接。
转向系统支撑柱的对准部段可以是定子附接的不可旋转部件。因此，该转矩反馈装置可以被布置在该方向盘毂的区域中并且靠近该方向盘，优选地直接在该方向盘毂上。这消除了对减速齿轮系和轴的需要，减少了不希望的摩擦和惯性。因此，可以提高系统效率。
在一个实施例中，转向系统支撑柱可以围绕其第一纵向轴线不可旋转，但是可以沿着其第一纵向轴线相对于车身可平移地移位。因此，转向系统支撑柱可以允许根据驾驶员的人体工程学需要调节转向系统。转向系统支撑柱可优选地形成管状伸缩布置的内部构件，其可轴向移动地安装在管状伸缩布置的外部构件中，即相对于外部构件可平移地移动。转向系统支撑柱可以被配置为相对于外部构件不可旋转和不可枢转。该外侧构件能够将该转向系统支撑柱与该车身连接。
根据一个实施例，该转向系统可以包括电子控制单元，该电子控制单元至少用于控制该转矩反馈装置和/或用于接收和传输传感器信息，特别是从该转向系统的方向盘角度传感器接收和传输传感器信息。
该电子控制单元可以布置在该转向系统支撑柱的偏轴部段内部。由此，能够有效地利用设置空间。
方向盘旋转限制装置的基座可以覆盖转向系统支撑柱的偏轴部段中的开口，该开口提供了通向电机相位连接和/或方向盘角度传感器连接的通道，这些连接将电机和/或至少一个传感器与电子控制单元连接。该传感器可以是方向盘角度传感器。因此，该方向盘旋转限制装置，特别是可拆卸地附接的方向盘旋转限制装置，可以实现对用于服务和维护目的的电连接的可触及性，并且可以同时安全地保护该电连接和部件免受破坏性环境影响。
方向盘旋转限制装置的基座可以通过螺钉、螺栓、铆钉或粘合剂附接至转向系统支撑柱的偏轴部段，或者可以焊接到转向系统支撑柱的偏轴部段。通过螺钉或螺栓的附接可以在转向系统上提供可拆卸的附接。
在一个实施例中，转子可以是外转子，并且定子可以是内定子。在该情况下，转子可以附接至方向盘毂的内圆周表面。定子可以附接至转向系统支撑柱的外表面，更精确地连接到对准部段的外圆周表面。转矩反馈装置的外转子电机及其直接布置在方向盘毂和对准部段上消除了对减速齿轮系和轴的需要，并减少了不希望的摩擦和惯性。因此，可以提高系统效率并降低安装空间需求。
根据一个实施例，方向盘旋转限制装置的基座可包括两个轴向相对的端部止挡表面，并且滑动元件可在两个相对的端部止挡表面之间相对于基座和方向盘毂平行于旋转轴线轴向滑动。
该滑动元件可以包括突部，特别是螺旋脊，该突部接合形成在该方向盘毂的外圆周表面上的螺旋槽，使得该方向盘毂的旋转引起该滑动元件的轴向移动，并且使得该滑动元件与这两个端部止挡表面中的一者的邻接阻止该滑动元件在一个方向上的进一步移动并且因此阻止该方向盘毂在一个方向上的进一步旋转。
基座可包括形成在其中的隔室，该隔室容纳该滑动元件并且由此抑制该滑动元件在远离该方向盘毂的方向上的径向移动以及该滑动元件横向于其轴向可移位方向的横向移动。隔室只能允许滑动元件在两个相对的端部止挡表面之间轴向运动。
该基座可以被径向地布置成邻近该方向盘毂，使得该基座和该方向盘毂的外圆周表面完全包围该隔室。
该转向系统可以被配置为使得在该滑动元件邻接这两个相反的端部止挡表面中的一者的状态或位置中，该突部仍然与该螺旋槽的两个端部部分间隔开，优选地间隔开该螺旋槽的限定距离或限定部段。因此，方向盘毂的旋转约束不是由突部的一部分与螺旋槽的端部部分的相互作用引起的，而是由滑动元件的表面与两个端部止挡表面中的一者的邻接引起的。因此，与已知的解决方案相比，邻接表面面积可以增加，这防止了转向系统的损坏，特别是螺旋槽和突部的损坏，即使在强外力的影响下。
在一个实施例中，该转矩反馈装置可以被配置为当该滑动元件与这两个端部止挡表面中的一者之间的最小距离下降到低于预定阈值时增大该转矩反馈水平。在该情况下，在滑动元件与两个端部止挡表面中的一者完全邻接并突然阻止方向盘毂/方向盘的进一步旋转之前，方向盘毂/方向盘的旋转可被减速一定程度。可以相对于两个端部止挡表面中的每一者限定阈值。
根据一个方面，用于车辆的转向系统包括方向盘和方向盘毂，其中该方向盘通过固定元件机械地附接至该方向盘毂。优选地，方向盘直接且固定地附接至方向盘毂。固定元件可以是螺栓和/或螺钉。优选地，总共三到十个螺钉可以围绕方向盘和方向盘毂的旋转轴线以相等的距离布置。
该转向系统包括转向系统支撑柱，其中该方向盘毂可旋转地安装在该转向系统支撑柱上，使得该方向盘和该方向盘毂可绕旋转轴线旋转。
该转向系统包括转矩反馈装置，该转矩反馈装置包括具有外转子和带有定子绕组的内定子的电机。外转子附接至方向盘毂，以便与方向盘毂一起绕旋转轴线旋转。优选地，外转子固定到方向盘毂的内圆周表面。内定子不可旋转地固定到转向系统支撑柱。优选地，内定子固定到转向系统支撑柱的外圆周表面。
相对于旋转轴线，固定元件布置在与定子绕组不同的径向位置。换句话说，当相对于旋转轴线观察时，固定元件布置在与定子绕组相比不同的径向高度处，即固定元件与定子绕组相比具有距旋转轴线的不同径向距离。
提供用于转矩反馈装置的外转子电机并且将固定元件布置在与定子绕组不同的径向位置允许线控转向型转向系统的有利的紧凑设计，这减小了所需的安装空间。
固定元件的一部分可以相对于旋转轴线与定子绕组的一部分轴向重叠。特别地，每个固定元件的一部分或仅一个或特定固定元件的一部分可相对于旋转轴线与定子绕组的一部分轴向重叠。通过将固定元件布置在与定子绕组不同的径向位置，此类布置是可能的。因此，固定元件的至少一部分可以平行于定子绕组布置，这进一步有助于转向系统的紧凑结构。
根据一个实施例，转向系统可以包括布置在转向系统支撑柱和方向盘毂之间用于使得方向盘毂能够相对于转向系统支撑柱旋转的的第一轴承装置。转向系统可以包括第二轴承装置，该第二轴承装置布置在转向系统支撑柱和方向盘毂之间，用于使得方向盘毂能够相对于转向系统支撑柱旋转。该第二轴承装置可以相对于该旋转轴线与该第一轴承装置轴向地间隔开。第二轴承装置可以比第一轴承装置更靠近方向盘。
相对于该旋转轴线，该第一轴承装置可以被布置在与该第二轴承装置不同的径向位置处。同样，当关于旋转轴线观察时，措辞“在不同的径向位置处”也可以被描述为不同的径向高度，即与旋转轴线具有不同的径向距离。将该第二轴承装置布置在与该第一轴承装置不同的径向位置处，即更靠近该旋转轴线允许平行于该第二轴承装置的另外的部件的重叠布置，这进一步有助于紧凑的设计。
相对于该旋转轴线，这些固定元件可以被布置在与该第一轴承装置不同的径向位置处；和/或这些固定元件可以被布置在与该第二轴承装置不同的径向位置处。此类布置还能够实现转向系统的部件的重叠/平行布置，这进一步有助于转向系统的紧凑设计和减小的安装空间要求。
在一个实施例中，转向系统支撑柱，特别是转向系统支撑柱的对准部段，可以设置有向外突出凸缘部分，该凸缘部分提供用于第一轴承装置的圆环形第一轴承表面。从转向系统支撑柱的外圆周表面突出的突出凸缘部分优选地布置在对准部段和转向系统支撑柱的连接部分之间的过渡区域中。通过突出凸缘部分，对准部段的主要部分的外径可以最小化，同时仍然支撑具有基本上更大内径的方向盘毂。
该转向系统支撑柱，特别是该转向系统支撑柱的对准部段可以配备有圆环形部分，该圆环形部分为该第二轴承装置提供圆环形第二轴承表面。提供第二轴承表面的圆环形部分可具有比突出凸缘部分小得多的外径。圆环形部分可以至少设置在方向盘之后或邻近方向盘的区域中，即至少设置在背离偏轴部段的区域中。通过圆环形部分，对准部段的主要部分的外部形状/轮廓可以自由选择，同时仍然可旋转地支撑方向盘。
在一个实施例中，这些固定元件可以相对于该旋转轴线与该第二轴承装置轴向重叠。这些固定元件可以部分地或完全地重叠该第二轴承装置。这进一步有助于转向系统的紧凑设计和减少的安装空间需求。
方向盘毂可以设置有向内突出凸缘部分，该凸缘部分为第二轴承装置提供相对的轴承表面，该相对的轴承表面基本上与第二轴承表面相对。向内突出意味着向内突出凸缘部分朝向转向系统支撑柱，即朝向旋转轴线突出。相对轴承表面形成用于支撑第二轴承装置的圆环形部分。
该方向盘毂的向内突出凸缘部分可以形成在该方向盘毂的区域中，该区域被轴向地布置在该方向盘与该转矩反馈装置的电机之间。因此，电机可以由向内突出凸缘部分朝向方向盘覆盖。
盲孔可以形成在方向盘突出凸缘部分的区域中凸缘部分的区域中，优选地形成在向内突出凸缘部分中，其中固定元件延伸到盲孔中以用于将方向盘紧固到方向盘毂。盲孔可以设置有内螺纹，以便将螺钉或螺栓形式的固定元件固定在其中。
在一个实施例中，这些固定元件可以相对于该旋转轴线被布置在与该转矩反馈装置的外转子基本上相同的径向位置处。此类配置可以限制转向系统在转矩反馈装置的区域中的径向延伸。
根据一个实施例，方向盘可以包括刚性方向盘骨架，该刚性方向盘骨架包括通孔，其中固定元件延伸穿过通孔进入方向盘毂，用于将方向盘紧固到方向盘毂。优选地，通孔可以与方向盘毂中的盲孔对准。
根据一个实施例，转向系统支撑柱可包括具有第一纵向轴线的偏轴部段，该第一纵向轴线偏离并优选平行于旋转轴线，并且转向系统支撑柱可包括具有第二纵向轴线的对准部段，该第二纵向轴线对应于旋转轴线。偏轴部段和对准部段可以一体地形成并通过连接部分连接。该方向盘毂可以可旋转地安装在该对准部段上并且因此在轴向方向上与该对准部段至少部分地重叠，而该偏轴部段与该方向盘毂轴向地间隔开。定子可以不可旋转地固定到转向系统支撑柱的对准部段。
在一个实施例中，转向系统可以包括用于限制方向盘毂旋转的方向盘旋转限制装置。特别地，方向盘旋转限制装置可被配置为至少机械地限制或阻止方向盘毂绕旋转轴线在两个圆周方向上的旋转。因此，方向盘旋转限制装置可被配置为机械地限制或阻止与方向盘毂连接的方向盘的旋转。方向盘旋转限制装置还可以允许方向盘毂和方向盘旋转超过360°。方向盘旋转限制装置可以经由方向盘旋转限制装置的基座附接至偏轴部段，并且可以经由滑动元件接合方向盘毂。因此，方向盘旋转限制装置可以朝向方向盘毂轴向延伸，并且滑动元件可以朝向方向盘毂径向延伸。优选地，方向盘旋转限制装置可以仅附接至转向系统支撑柱的偏轴部段。
尽管已经关于一个方面描述了一些特征、功能、实施例、技术效果和优点，但是应当理解，这些特征、功能、实施例、技术效果和优点可以彼此组合，也适用于其他实施例和方面。
附图说明
为了更好地理解本发明的实施例以及示出如何实现本发明，现在将仅通过示例的方式参考附图，在附图中，相同的标号始终表示相应的元件或部段。
在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的转向系统的示意性截面图。
图2示出了图1的转向系统的示意性侧视图。
图3示出了图1的转向系统的示意性透视图。
图4示出了图1的转向系统的另一示意性透视图。
图5示出了图1的转向系统的又一示意性透视图。
图6示出了图1的转向系统的又一示意性透视图。
图7的A部分至图7的C部分以示意性分解状态、组装状态和安装状态示出了转向系统的方向盘旋转限制装置。
图8的A部分至图8的F部分示出了方向盘旋转限制装置的示意图，以图示方向盘旋转限制装置的功能原理。
图9的A部分至图9的C部分示出了方向盘旋转限制装置和方向盘毂的示意图，以图示方向盘旋转限制装置的功能原理。
具体实施方式
本发明的实施例的各种示例将借助于在附图中图示和/或在下面描述的以下实施例来更详细地解释。
图1至图6示出了根据本发明实施例的用于道路车辆的转向系统10的示意图。如图1至图6所示，转向系统10是线控转向型转向系统，其不具有用于将驾驶员的转向命令从转向系统10的方向盘12传递到车辆的车轮(未示出)的直接机械连接。相反，机械连接被机电布置结构代替。
除了方向盘12之外，转向系统10还包括与方向盘12机械连接的方向盘毂14。方向盘毂14和方向盘12不可相对于彼此旋转，但可围绕旋转轴线A一起旋转。方向盘12通过螺钉形式的固定元件16以不可旋转的方式可拆卸地附接至方向盘毂14。更精确地，方向盘12设置有内部电枢18，其中固定元件16穿过内部电枢18的通孔20延伸到设置在方向盘毂14中的内螺纹盲孔22中。
方向盘毂14可旋转地支撑在转向系统10的刚性转向系统支撑柱24上，更精确地，支撑在转向系统支撑柱24的对准部段26上。除了对准部段26之外，转向系统支撑柱24包括与对准部段26例如一体形成的偏轴部段28。偏轴部段28与对准部段26和方向盘毂14轴向间隔开，同时方向盘毂14与对准部段26重叠并与对准部段26同轴定位。偏轴部段28具有第一纵向轴线L1，该第一纵向轴线是偏离的并且平行于旋转轴线A。对准部段26具有第二纵向轴线L2。转向系统支撑柱24的对准部段26与方向盘毂14和方向盘12对准或同轴，即第二纵向轴线L2对应于旋转轴线A。
在该示例中，偏轴部段28和对准部段26一体地形成，并通过横向于第一纵向轴线L1和第二纵向轴线L2延伸的连接部分30连接。
方向盘毂14通过第一轴承装置32和第二轴承装置34可旋转地安装在转向系统支撑柱24的对准部段26上，第二轴承装置34与第一轴承装置32轴向间隔开。例如，第一轴承装置32和/或第二轴承装置34可以是滚珠轴承或滚柱轴承。
第一轴承装置32支撑在转向系统支撑柱24的对准部段26的突出凸缘部分36上，该突出凸缘部分36从对准部段26的外圆周表面径向向外突出。突出凸缘部分36提供用于支撑第一轴承装置32的圆环形第一轴承表面。突出凸缘部分36布置在连接部分30的附近，即在对准部段26和连接部分30之间的过渡区域中。因此，第一轴承装置32轴向地位于对准部段26的朝向连接部分30的第一端部部分处。
第二轴承装置34支撑在转向系统支撑柱24的对准部段26的圆环形部分38上。圆环形部分38形成在对准部段26的延循方向盘12的区域中，并朝向突出凸缘部分36延伸。圆环形部分38为第二轴承装置34提供第二轴承表面。因此，第二轴承装置34轴向地位于对准部段26的与第一端部部分相对的第二端部部分处。
第一轴承装置32经由设置在第一轴承装置32和方向盘毂14的内圆周表面之间的支撑衬套40安装在对准部段26的突出凸缘部分36和方向盘毂14之间。
第二轴承装置34直接安装在对准部段26的圆环形部分38和方向盘毂14之间。为此，方向盘毂14设置有向内突出凸缘部分42，该向内突出凸缘部分为第二轴承装置34提供相对轴承表面。同时，向内突出凸缘部分42覆盖位于方向盘毂14内部的部件。如图1所示，用于容纳固定元件16的盲孔22延伸进入或穿过向内突出凸缘部分42。
转向系统10还包括转矩反馈装置44，该转矩反馈装置44包括具有转子46和带有定子绕组50的定子48的电机。转矩反馈装置44可被操作以对方向盘12的旋转产生阻力转矩，从而模拟常规转向系统中存在的阻力转矩。换句话说，由转矩反馈装置44产生的转矩可以反作用于由驾驶员施加到方向盘12的旋转力。
在所示实施例中，电机是包括外转子46和内定子48的外转子电机。转子46固定到方向盘毂14的内圆周表面。因此，转子46可与方向盘毂14一起绕旋转轴线A旋转。转子46相对于方向盘毂14不可旋转。定子48固定到转向系统支撑柱24的旋转静止(即不可旋转)对准部段26。因此，方向盘毂14和转子46可以一起围绕定子48和对准部段26旋转。
转矩反馈装置44的电机布置在方向盘毂14内。转矩反馈装置44被方向盘毂14(方向盘毂14的内圆周表面)和转向系统支撑柱24的对准部段26(对准部段26的外圆周表面)径向包围并因此覆盖。转矩反馈装置44轴向地位于对准部段26的突出凸缘部分36和对准部段26的圆环形部分38之间。转矩反馈装置44被轴向地包围因此在一侧上被对准部段26的突出凸缘部分36、第一轴承装置32和支撑衬套40覆盖，并且在另一侧上被方向盘毂14的向内突出凸缘部分42和第二轴承装置34覆盖。
方向盘毂14、方向盘12、转矩反馈装置44和转向系统支撑柱24的布置、配置和支撑提供了非常紧凑的结构。更准确地说，如图1所示，各种部件相对于它们的径向和/或轴向布置至少部分地彼此平行布置。
即，固定元件16相对于旋转轴线A布置在与定子绕组50不同的径向位置，即不同的径向高度。因此，固定元件16和盲孔22在轴向方向上至少部分地与定子绕组50重叠。定子绕组50可以布置成比固定元件16更靠近旋转轴线A。
此外，第二轴承装置34相对于旋转轴线A布置在与定子绕组50不同的径向位置处，即不同的径向高度处，并且布置在与固定元件16不同的径向位置处，即不同的径向高度处。在所示实施例中，固定元件16在轴向方向上与第二轴承装置34重叠。第二轴承装置34可以被布置成比定子绕组50更靠近旋转轴线A并且可以被布置成比固定元件16更靠近旋转轴线A。
此外，相对于旋转轴线A，第一轴承装置32被布置在与第二轴承装置34不同的径向位置处，即不同的径向高度处，并且被布置在与固定元件16不同的径向位置处，即不同的径向高度处。第一轴承装置32相对于旋转轴线A布置在与启动绕组50类似的径向位置。第一轴承装置32可以布置成比定子固定元件16更靠近旋转轴线A，并且可以比第二轴承装置34更远离旋转轴线A。
固定元件16相对于旋转轴线A布置在与转矩反馈装置44的外转子46类似的径向位置处。这限制了转向系统10在转矩反馈装置44的区域中的径向延伸。
转向系统10还包括用于限制方向盘毂14和方向盘12旋转的方向盘旋转限制装置52。方向盘旋转限制装置52被固定到转向系统支撑柱24上，并且被布置成与方向盘毂14径向偏离，更精确地，与方向盘毂14的外圆周表面相邻。方向盘旋转限制装置52相对于转向系统支撑柱24不可旋转。
方向盘旋转限制装置52包括基座54和布置在形成于基座54中的隔室58内的滑动元件56。滑动元件56可相对于基座54和方向盘毂14轴向滑动。滑动元件56可在方向盘旋转限制装置52的两个相对的端部止挡表面60、62(见图7的A部分至图9的C部分)之间滑动。滑动元件56包括与形成在方向盘毂14的外圆周表面上的螺旋槽66接合的突部64。通过突部64和螺旋槽66的相互作用，方向盘毂14的旋转引起滑动元件56的轴向运动。同样，滑动元件56与两个端部止挡表面60、62中的一者的邻接阻止了滑动元件56在某一方向上的进一步运动，并因此阻止了方向盘毂14在某一旋转方向上的进一步旋转。因此，方向盘旋转限制装置52被配置为约束方向盘毂14和与其连接的方向盘12的旋转。
方向盘旋转限制装置52的基座54通过螺钉68固定到转向系统支撑柱24的偏轴部段28(见图5至图9的C部分)。方向盘旋转限制装置52，更准确地说是基座54，在轴向上从转向系统支撑柱24的偏轴部段28延伸到方向盘毂14，使得隔室58布置在基座54和方向盘毂14的外圆周表面之间并由基座54和方向盘毂14的外圆周表面包围。
将在图7的A部分至图9的C部分的上下文中描述方向盘旋转限制装置52的功能和进一步的细节。
方向盘旋转限制装置52的基座54覆盖配置在转向系统支撑柱24的偏轴部段28中的开口70。更确切地说，开口70被布置在偏轴部段28与连接部分30之间的另一个过渡区域中。为了维修和维护的目的，开口70提供通向电机相位连接72和通向电方向盘角度传感器连接74的入口。电机相位连接72将转矩反馈装置44的电机与控制单元/控制电子器件76连接。电方向盘角度传感器连接74将方向盘角度传感器78与控制单元/控制电子器件76连接。
控制单元76布置在转向系统支撑柱24的中空管状偏轴部段28内。更确切地，控制单元76被布置在偏轴部段28的靠近连接部分30的一部分中，以便将控制单元76和电机定位成彼此靠近。
方向盘角度传感器78被配置为测量当前的转向角度，并因此检测驾驶员的转向命令，该转向命令将被电子地传输到致动器，用于根据该命令致动/转向车轮。方向盘角度传感器78布置成邻近或横向于第一轴承装置32。
转向系统支撑柱24形成管状伸缩布置结构80的内部构件。管状伸缩布置结构80的外部构件由车辆支撑柱82实现。特别地，偏轴部段28可轴向滑动地安装在管状伸缩布置结构80的外部构件/车辆支撑柱82内。因此，转向系统支撑柱24可相对于车辆支撑柱82和相对于车身平移移动，但不可相对于车辆支撑柱82旋转和枢转。
转向系统支撑柱24通过支架，轴向调节元件和竖直调节元件84经由车辆支撑柱82连接到车辆车体(未示出)。因此，转向系统支撑柱24和支撑在其上的所有部件仅可独立于车辆支撑柱82相对于第一纵向轴线L1平移地移位。此外，转向系统支撑柱24和支撑在其上的所有部件可根据车辆支撑柱82相对于车身径向移位/枢转，即车辆支撑柱82的可调性/可移位性。
转向系统支撑柱24具有中空管状形状。转向系统支撑柱24形成为刚性单件部件，并且优选地由金属制成。如在图3至图6中可以看到的，图3至图6示出了转向系统10的不同透视图，至少转向系统支撑柱24的偏轴部段28具有基本上矩形的横截面面积。此类形状特别有利于容纳和附接控制单元76。类似于偏轴部段28，与偏轴部段28一起形成管状伸缩布置结构80的车辆支撑柱82具有大致矩形的横截面积。
转向系统支撑柱24的连接部分30形成从偏轴部段28向对准部段26逐渐变细的锥形过渡。对准部段26具有比偏轴部段28小的直径。对准部段26具有基本上圆形的横截面。
如结合图1在图3和图5中还可以看到的，方向盘12设置有内部空间86，用于容纳辅助部件(未示出)，诸如气囊模块、开关装置控制器、驾驶员显示装置等。这些辅助部件以及另外的辅助部件，诸如线束，可以延伸到中空管状对准部段26中。辅助部件以及另外的辅助部件因此可以布置在和/或附接至转向系统支撑柱24的对准部段26的内部。
图7的A部分至图9的C部分用于公开关于方向盘旋转限制装置52的功能和配置的细节。图7的A部分分别示出了方向盘旋转限制装置52的部件，即分解图。图7的B部分示出了处于组装状态的方向盘旋转限制装置52的部件。图7的C部分示出了安装到方向盘毂14上或与方向盘毂14相互作用的方向盘旋转限制装置52。
如图7的A部分至图7的C部分所示，四个螺钉68延伸穿过基座54，以便将方向盘旋转限制装置52牢固地固定到转向系统支撑柱24。基座54具有形成在其中的隔室58。隔室58的两个轴向相对的侧表面构成端部止挡表面60、62。隔室58形成为与可布置在其中的滑动元件56部分互补(见图7的B部分)。因此，隔室58，更准确地说隔室58的底部和侧面将滑动元件56的可移动性约束为两个端部止挡表面60、62之间的轴向可滑动性(由箭头AS指示)。两个端部止挡表面60、62限制滑动元件56在轴向方向上的可滑动性。当滑动元件56邻接两个端部止挡表面60、62中的一者时，其在当前方向上的进一步移动被阻止，并且滑动元件56只能在相反的轴向方向上移动，即朝向相应的相对端部止挡表面60、62移动。在安装状态下，朝向方向盘毂14的表面是弯曲的，并且基本上与方向盘毂14的外圆周表面的对应部分互补。
滑动元件56经由突部64接合形成在方向盘毂14的外圆周表面中的螺旋槽66。突部64形成为螺旋脊，适合于螺旋槽66的形状和尺寸。滑动元件56经由螺旋槽66与方向盘毂14相互作用。当方向盘12旋转，从而方向盘毂14旋转时，滑动元件56在隔室58内根据箭头AS之一在轴向方向上被拖动。滑动元件56滑动直到方向盘毂14的旋转止挡或者直到进一步的运动被滑动元件56与两个端部止挡表面60、62中的一者的邻接所阻止。因此，滑动元件56的进一步轴向运动的阻挡阻止了方向盘毂14的进一步旋转，并因此阻止了方向盘12在旋转方向上的进一步旋转，这将导致滑动元件56朝向当前阻挡的端部止挡表面60、62的进一步轴向运动。
如图7的A部分所示，滑动元件56具有轴向宽度W。滑动元件56的轴向宽度W确定了在滑动元件56和端部止挡表面60、62之间的隔室58内的自由空间。因此，通过调整或选择滑动元件56的轴向宽度W，滑动元件56在两个端部止挡表面60、62之间的最大行进距离，即最大轴向可移动性是可调节的。因此，通过仅仅更换滑动元件56并调整其轴向宽度W和突部64的尺寸和几何形状，方向盘旋转限制装置56可以灵活地用于不同的车辆配置。特别地，轴向宽度W可以根据以下参数中的一者或多者来选择：螺旋槽66的长度、螺旋槽66的节距、两个相对的端部止挡表面60、62之间的距离，以及方向盘毂14的圆周长度。
在图8的A部分、图8的B部分和图9的A部分中示出了滑动元件56与端部止挡表面60的邻接。在该位置，滑动元件56只能在朝向相对的端部止挡表面62的方向上滑动。即在该位置，方向盘毂14和方向盘12只能在一个特定的旋转方向上旋转，这使得滑动元件56朝向相对的端部止挡表面62移动。在图8的C部分、图8的D部分和图9的B部分中示出了滑动元件56可在两个轴向方向上自由滑动的位置。即在该位置，方向盘毂14和方向盘12可在两个旋转方向上自由旋转。在图8的E部分、图8的F部分和图9的C部分中示出了滑动元件56与相对的端部止挡表面62的邻接。在该位置，滑动元件56只能在朝向端部止挡表面60的方向上滑动。即在该位置，方向盘毂14和方向盘12只能在一个特定的旋转方向上旋转，这使得滑动元件56朝向端部止挡表面60移动。
至少在图9的A部分中可以看出，在滑动元件邻接两个相对端部止挡表面中的一者的位置中，突部64仍然与螺旋槽66的最近端部部分88间隔开。因此，方向盘毂14的旋转约束不是由突部64与螺旋槽66的端部部分88的邻接引起的，而是由滑动元件56与两个端部止挡表面60、62中的一者的邻接引起的。该鲁棒的配置防止了转向系统10的损坏，特别是螺旋槽66和突部64的损坏，即使在强外力的影响下。
参考符号列表
10 转向系统                 50 定子绕组
12 方向盘                   52 方向盘旋转限制装置
14 方向盘毂                 54 基座
16 固定元件                 56 滑动元件
18 电枢                     58 隔室
20 通孔                     60 端部止挡表面
22 盲孔                     62 端部止挡表面
24 转向系统支撑柱           64 突部
26 对准部段                 66 螺旋槽
28 偏轴部段                 68 螺钉
30 连接部分                 70 开口
32 第一轴承装置             72 电机相位连接
34第二轴承装置              74电方向盘角度传感器连接
36 突出凸缘部分             76 控制单元
38 圆环形部分               78 方向盘角度传感器
40 支撑衬套                 80 管状伸缩布置结构
42 向内突出凸缘部分         82 车辆支撑柱
44 转矩反馈装置             84 调节元件
46 转子                     86 内部空间
48 定子                     88 端部部分
L1第一纵向轴线              A旋转轴线
L2第二纵向轴线              AS轴向方向
W轴向宽度

Claims (14)

1.一种用于车辆的转向系统(10)，包括：
方向盘毂(14)，与方向盘(12)连接或能与方向盘连接，所述方向盘毂(14)能绕旋转轴线(A)旋转；
转向系统支撑柱(24)，包括具有第一纵向轴线(L1)的偏轴部段(28)，所述第一纵向轴线相对于所述旋转轴线偏离、且优选地平行于所述旋转轴线(A)，并且其特征在于，所述转向系统支撑柱(24)还包括具有对应于所述旋转轴线(A)的第二纵向轴线(L2)的对准部段(26)，其中，所述方向盘毂(14)可旋转地安装在所述对准部段(26)上，而所述偏轴部段(28)与所述方向盘毂(14)轴向间隔开；并且在于，所述转向系统(10)还包括：
转矩反馈装置(44)，包括具有转子(46)和定子(48)的电机，所述转子(46)附接到所述方向盘毂(14)以便能与所述方向盘毂(14)一起围绕所述旋转轴线(A)旋转，并且所述定子(48)不可旋转地固定到所述转向系统支撑柱(24)的所述对准部段(26)，其中，所述转子(46)是外转子，并且所述定子(48)是内定子。
2.根据权利要求1所述的转向系统(10)，其中，所述连接部分(30)横向于所述第一纵向轴线(L1)和所述第二纵向轴线(L2)延伸。
3.根据权利要求1或2所述的转向系统(10)，其中，所述偏轴部段(28)、所述对准部段(26)和/或所述连接部分(30)是管状的，优选地具有大致矩形或圆形的横截面。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的转向系统(10)，其中，所述转向系统支撑柱(24)经由车辆支撑柱(82)附接到车身，其中，所述转向系统支撑柱(24)的所述偏轴部段(28)安装在所述车辆支撑柱(82)中，以便相对于所述车辆支撑柱(82)能平移地移动，但不可旋转且不可枢转。
5.根据权利要求4所述的转向系统(10)，其中，所述转向系统支撑柱(24)形成管状伸缩布置结构(80)的内部构件，并且所述车辆支撑柱(82)形成所述管状伸缩布置结构(80)的外部构件。
6.根据权利要求4或5所述的转向系统(10)，其中，所述车辆支撑柱(82)通过能相对于所述车身枢转和/或径向移位而能相对于所述车身调节。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的转向系统(10)，其中，所述转向系统支撑柱(24)包括开口(70)，该开口优选地布置在所述偏轴部段(28)或所述连接部分(30)中，所述开口提供到电连接(72、74)的通道。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的转向系统(10)，还包括至少用于控制所述转矩反馈装置(44)和/或用于接收和发送传感器信息的电子控制单元(76)，所述电子控制单元(76)布置在所述转向系统支撑柱(24)的所述偏轴部段(28)内部。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的转向系统(10)，还包括布置在所述转向系统支撑柱(24)的所述对准部段(26)内部的辅助部件，所述辅助部件特别地包括安全气囊模块、开关装置控制器、驾驶员显示装置和/或线束。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的转向系统(10)，其中，所述转向系统支撑柱(24)的所述对准部段(26)设置有突出凸缘部分(36)，该突出凸缘部分为设置在所述转向系统支撑柱(24)和所述方向盘毂(14)之间的第一轴承装置(32)提供第一支撑表面。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的转向系统(10)，其中，所述转向系统支撑柱(24)的所述对准部段(26)包括圆环形部分(38)，该圆环形部分为布置在所述转向系统支撑柱(24)和所述方向盘毂(14)之间的第二轴承装置(34)提供第二支撑表面。
12.根据前述权利要求中至少一项所述的转向系统(10)，还包括用于限制所述方向盘毂(14)的旋转的方向盘旋转限制装置(52)，所述方向盘旋转限制装置(52)经由所述方向盘旋转限制装置(52)的基座(54)附接到所述偏轴部段(28)，并且经由滑动元件(56)接合所述方向盘毂(14)。
13.根据权利要求12所述的转向系统(10)，其中，所述方向盘旋转限制装置(52)的所述基座(54)包括相对的两个端部止挡表面(60、62)，并且所述滑动元件(56)能够在相对的这两个端部止挡表面(60、62)之间相对于所述基座(54)和相对于所述方向盘毂(14)而平行于所述旋转轴线(A)轴向滑动，
其中，所述滑动元件(56)包括突部(64)，该突部接合形成在所述方向盘毂(14)的圆周表面上的螺旋槽(66)，使得所述方向盘毂(14)的旋转引起所述滑动元件(56)的轴向运动，并且使得所述滑动元件(56)与所述两个端部止挡表面(60、62)中的一者的邻接阻止所述滑动元件(56)的运动和所述方向盘毂(14)的旋转。
14.根据从属于权利要求10的权利要求12或13所述的转向系统(10)，其中，所述基座(54)在轴向方向上与所述突出凸缘部分(36)重叠。
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