CN116917190A - 用于具有转向装置的车辆的控制器、转向装置和用于冷却用于转向装置的电动机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于具有转向装置(102)的车辆(100)的控制器(110)，所述转向装置包括泵装置(104)、传动装置(106)和控制器(110)，所述泵装置包括泵(112)和电动机(118)。控制器构造为用于在转向装置(102)的正常运行阶段中为了冷却电动机(118)而向电动机(118)提供用于运行电动机(118)的马达信号(140)。

Description

用于具有转向装置的车辆的控制器、转向装置和用于冷却用 于转向装置的电动机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于具有转向装置的车辆的控制器、转向装置和用于冷却用于转向装置的电动机的方法。

背景技术

在车辆的转向系统、尤其在中型和重型商用车的前轴转向系统、也称为辅助力转向装置中，例如可以通过外部的单向液压泵运行滚珠循环转向传动装置。例如可以通过外部管路实现泵和转向传动装置之间的连接。附加地，可能需要外部的储油装置作为补偿容器。因此，这种转向系统的各个部件可以分布地布置在车辆中。

DE 20 2019 101 522 U1公开了一种用于车辆、尤其商用车的相应的转向辅助装置。

发明内容

在此背景下，本发明的任务是实现一种用于具有转向装置的车辆的改进的控制器、一种改进的转向装置和用于冷却电动机的改进的方法。

该任务通过具有装置权利要求1的特征的控制器、根据权利要求3的转向装置、根据权利要求12的方法和根据权利要求13的计算机程序产品来解决。

借助所提出的方法可实现的优点在于，可以减小用于转向装置的部件所需的安装空间。

因此，提出一种用于具有转向装置的车辆的控制器，所述转向装置包括泵装置、传动装置和控制器。泵装置具有用于将工作介质泵送到泵装置的第一输出接头或第二输出接头的泵和用于驱动泵的电动机，其中，电动机至少部分地被工作介质包围并且附加地或替代地被冲刷或能够冲刷。传动装置具有能够与方向盘耦合的输入轴和能够与转向摆杆耦合的输出轴、为了将转矩从输入轴传递到输出轴上而沿第一方向和第二方向可运动的传动元件，以及第一工作介质接头和第二工作介质接头，其中，第一工作介质接头为了使传动元件在使用工作介质的情况下沿第一方向运动而与第一输出接头连接，并且第二工作介质接头为了使传动元件在使用工作介质的情况下沿第二方向运动而与第二输出接头连接。在此，控制器构造为用于在转向装置的正常运行阶段中为了冷却电动机而向电动机提供马达信号以运行电动机。

车辆例如可以作为商用车、例如载重车实现，所述载重车构造为主要用于运输货物。因为这种车辆可以具有几吨的重量，所以转向装置是有利的，其辅助车辆驾驶员的转向运动。泵装置例如可以构造为用于使工作介质穿过转向装置运动。工作介质在此例如可以作为液压油实现，以便运送走在电动机运行中产生的热量。第一输出接头和第二输出接头例如可以构造为用于将工作介质输出给转向装置的管路系统。管路系统在此例如可以以软管或管道的形式实现。传动元件可以构造为用于将驾驶员的转向运动传递到车辆的轮轴上，从而轮沿所希望的方向转动并且因此例如能够改变行驶方向。控制器可以是转向装置的一部分，其在正常运行阶段中将相应的信号、例如马达信号提供给泵装置的电动机。有利地，由此可以如此冷却电动机，使得例如可以避免由于过热引起的损坏。正常运行阶段例如可以是车辆处于行驶过程中的运行状态，然而也可以是车辆的车辆发动机运转的运行状态。

根据一个实施方式，控制器可以构造为用于提供马达信号作为这样的信号：该信号可以引起通过电动机的至少一个马达绕组的电流，由所述电流引起电动机的转子的旋转。马达绕组例如也可以称为电流能够流过的线圈。转子可以有利地作为可旋转的转子盘实现，该转子盘可以借助磁场旋转。磁场在此例如可以通过流过马达绕组的电流产生。因此，通过马达绕组的电流应如此强，使得实际上也引起转子的旋转，而不是仅发生转子的管路发热，该发热例如可以被用于在转向装置运行的起始阶段中加热工作介质。

此外，提出一种用于车辆的转向装置，该转向装置具有泵装置，该泵装置具有用于将工作介质泵送到泵装置的第一输出接头或第二输出接头的泵和用于驱动泵的电动机，其中，电动机至少部分地被工作介质包围并且附加地或替代地被冲刷。此外，转向装置具有传动装置，该传动装置具有能够与方向盘耦合的输入轴和能够与转向摆杆耦合的输出轴、为了将转矩从输入轴传递到输出轴上而沿第一方向和第二方向可运动的传动元件、以及第一工作介质接头和第二工作介质接头。在此，第一工作介质接头为了使传动元件在使用工作介质的情况下沿第一方向运动而与第一输出接头连接，并且第二工作介质接头为了使传动元件在使用工作介质的情况下沿第二方向运动而与第二输出接头连接。此外，转向装置具有前述变型之一的控制器。

转向装置例如能够在车辆中实现，如之前已经所述的那样。转向装置例如可以具有在之前提出的变型之一中的控制器。有利地，由此可以有效地利用在车辆内的安装空间。

根据一个实施方式，电动机可以具有马达绕组，该马达绕组可以被工作介质包围。这意味着，例如工作介质可以围绕着马达绕组流动，以便有利地运送走由马达绕组释放的热量和由此冷却马达绕组。在此，工作介质与马达绕组的管路或电动机的马达绕组壳体的管路的直接接触是特别有利的，以便能够快速且有效地从马达绕组导出在电动机运行中生成的热量。

根据一个实施方式，泵和电动机可以具有共同的轴并且布置在共同的壳体中。由此可以有利地节省安装空间，使得例如能够实现泵装置变小。

壳体可以具有用于将工作介质从入口沿着壳体内壁引导至马达绕组的通道，其中，通道可以构型为用于将工作介质围绕马达绕组引导。有利地，工作介质可以通过将通道布置在壳体内壁上释放待运送走的热量并且因此重新至少在一定程度上冷却。

根据一个实施方式，电动机的转子可以具有多个永磁体，其中，彼此相邻的永磁体可以通过用于引导工作介质穿过的缝隙间隔开。有利地，工作介质可以以这种方式通过缝隙流到通道中。

根据一个实施方式，缝隙可以构型为用于在转子旋转时输送工作介质。有利地可以由此开始冷却过程，一旦转子旋转，即一旦电流流过马达绕组，就会建立磁场并且永磁体被磁场排斥。

可以根据一个实施方式，泵可以构型为双向液压泵。有利地，泵可以由此根据转向方向将工作介质沿第一方向或第二方向泵送。

转向装置还可以具有阀，该阀连接于第一输出接头和第二输出接头之间。阀例如可以构型为用于例如在紧急情况下介入或在工作介质的加热阶段中使工作介质运动，而无需由此操纵转向摆杆。

根据一个实施方式，当阀打开时，电动机不能使转向摆杆运动。由此可以通过阀实现安全和维护功能。

此外，还提出一种用于冷却用于在上述变型之一中的转向装置的电动机的方法。所述方法在此包括给转向装置的电动机提供马达信号以运行电动机的步骤。

所述方法可以相应地在例如商用车中使用。

该方法例如可以以软件或硬件或以由软件和硬件组成的混合形式例如在前述变型中的控制器中执行。在此，在相应的设备中执行、操控或实施在这里提出的方法变型的步骤。通过本发明的该实施变型可以快速且有效地解决该方案所基于的任务。

为此，控制器可以具有至少一个用于处理信号或数据的计算单元、至少一个用于存储信号或数据的存储单元、至少一个连接到传感器或连接到促动器的用于读取来自传感器的传感器信号或用于将数据信号或控制信号输出给促动器的接口和附加地或替代地至少一个用于读取或输出数据的通信接口，所述数据嵌入到通信协议中。计算单元例如可以是信号处理器、微控制器或类似装置，其中，存储单元可以是闪存、EPROM或磁性存储器。通信接口可以构造为用于无线地和/或有线地读取或输出数据，其中，可以读取或输出有线的数据的通信接口能够例如以电或光学的形式从相应的数据传输线路中读取这些数据或将这些数据输出到相应的数据传输线路中。

在一个有利构型中，通过控制器控制用于冷却用于转向装置的电动机的方法。为此，控制器例如可以访问传感器信号如马达信号。操控通过促动器如提供单元进行，该提供单元构造为用于提供马达信号。

附图说明

在下面的说明中根据附图详细地阐述在这里提出的方案的实施例。

附图示出了：

图1：根据一个实施例的具有转向装置和控制器的车辆的示意图；

图2：根据一个实施例的泵装置的横截面示意图；和

图3：根据一个实施例的用于冷却用于转向装置的电动机的方法的流程图。

在下面对本发明的有利实施例的说明中，对于在不同附图中示出的和相似作用的元件使用相同或相似的附图标记，其中，省略了对这些元件的重复说明。

具体实施方式

图1示出根据一个实施例的具有转向装置102的车辆100的示意图。车辆100例如能够作为商用车实现，该商用车构造为用于主要运输货物。因为车辆100可以重达几吨，所以车辆100具有转向装置102。转向装置102构造为用于辅助车辆100的乘员的转向过程。转向装置102为此具有泵装置104、传动装置106和控制器110。仅仅可选地，转向装置102具有阀108。

泵装置104包括用于将工作介质泵送到泵装置104的第一输出接头114或第二输出接头116的泵112和构造为用于驱动泵112的电动机118。泵112例如能够作为双向液压泵实现。传动装置106具有能够与方向盘耦合的输入轴120和能够与转向摆杆122耦合的输出轴124。此外，传动装置106具有为了将转矩从输入轴120传递到输出轴124上而沿第一方向126和第二方向128可运动的传动元件130。此外，传动装置106包括第一工作介质接头132和第二工作介质接头134，其中，第一工作介质接头132为了使传动元件130在使用工作介质的情况下沿第一方向126运动而与第一输出接头114连接，并且第二工作介质接头134为了使传动元件130在使用工作介质的情况下沿第二方向128运动而与第二输出接头116连接。此外，转向装置102还包括控制器110，该控制器构造为用于在转向装置102的正常运行阶段中为了冷却电动机118而向电动机118提供马达信号140以运行电动机118。

可选地，转向装置102具有阀108，根据该实施例，所述阀连接于第一输出接头114和第二输出接头116之间。这意味着，根据该实施例，阀108具有第一阀接头136和第二阀接头138。根据该实施例，第一阀接头136布置在第一输出接头114和第一工作介质接头132之间。与此类似地，根据该实施例，第二阀接头138布置在第二输出接头116和第二工作介质接头134之间。可选地，根据该实施例，控制器110构造为用于在正常运行阶段中为了转向摆杆122的运动向电动机118提供用于运行电动机118的马达信号140，并且向阀108提供用于关闭阀108的阀关闭信号144。根据一个替代的实施例，控制器110构造为用于例如在紧急情况下向阀108提供阀打开信号142，以便打开阀108，由此防止转向运动。这意味着，在正常运行阶段中，阀108阻挡工作介质的通流，使得根据该实施例，工作介质被泵送通过传动装置106并且将由车辆100的驾驶员预给定的转向方向146通过转向拉杆148传递给车轮150。

根据该实施例，输入轴120构造为用于例如将转矩从车辆100的在此未示出的转向柱引入到转向装置102中，输入轴120与所述转向柱连接或能够连接。通过输入轴120引入的转矩也可以称为输入转矩。根据该实施例，输入轴120通过转向系统的转向柱与车辆100的在此未示出的方向盘连接或者说机械耦合。根据该实施例，输出轴124构造为用于将转矩从转向装置102导出或将转矩输出给转向摆杆122。通过输出轴124导出的转矩也可以称为输出转矩或输出力。根据该实施例，传动元件130构造为用于将转矩从输入轴120机械地传递到输出轴124上和/或将输入转矩转换为输出转矩。

此外，根据该实施例，控制器110构造为用于提供马达信号140作为这样的信号：该信号引起通过电动机118的马达绕组的电流，由所述电流引导电动机118的转子的旋转。根据该实施例，控制器110可选地构造为用于例如读取指示温度的温度信号152。根据该实施例，温度信号152由温度传感器154、例如温度计提供给控制器110。根据该实施例，温度传感器154作为泵装置104的一部分实现或能够实现。替代地，温度传感器154也能够布置在车辆100中的其他位置。可选地，泵装置104还具有输入接头156，根据该实施例，泵装置104通过所述输入接头与用于储存工作介质的储存器皿158连接。根据该实施例，控制器110还构造为用于响应于启动信号160而激活正常运行阶段，所述启动信号例如指示车辆100的冷启动。

换言之，提出一种用于借助油循环冷却电动机118的可能性。这意味着，为了用于车辆、例如载重车的转向，例如电动液压工作的转向传动装置、在此称为传动装置106通过例如具有液压泵的双向工作的泵装置104被操控。泵装置104的两个接头、在此称为第一输出接头114和第二输出接头116与传动装置106、更准确地说与传统的已知转向传动装置的至少一个缸连接。驱动泵112的电动机118被储存器皿158、也称为储存容器或膨胀器皿的工作介质包围。电动机118的废热在此通过工作介质导出，其中，电动机118也一起用于油循环。

图2示出根据一个实施例的泵装置104的横截面示图。在此示出的泵装置104可以类似或相应于在图1中所描述的泵装置104。根据该实施例，泵112居中地布置在泵装置104中并且与电动机118固定连接。泵112和电动机118在此布置在壳体200中，所述壳体不但包围泵112而且包围电动机118，所述泵和电动机具有共同的轴。根据该实施例，壳体200在外壁上具有多个肋201，这些肋构造为用于增强冷却效果。因此，这些肋构造为用于改善壳体200的表面的增大，以便将热量传递到周围环境中。

在面向电动机118的一侧上，泵112盖状地与电动机118的T形耦合部位连接。在该耦合部位处，电动机118的转子202布置在垂直于泵112定向的轴线203上。转子202在此例如构型为在正常运行阶段中绕着泵112旋转的转子盘。根据该实施例，转子202又具有多个永磁体，其中，彼此相邻的永磁体通过用于引导工作介质穿过的缝隙204间隔开。缝隙204在此构型为用于在转子202旋转时输送工作介质。根据该实施例，壳体200具有通道206，用于将工作介质从入口沿着壳体200的内壁引导至电动机118的在此未示出的马达绕组208。在此，通道206构型为用于将工作介质围绕马达绕组208引导。在此，工作介质的流动方向通过绘制出的箭头210直观示出。根据该实施例，由此也直观示出，马达绕组208被工作介质包围，以便例如能够实现良好的热耦合。总之，泵112将工作介质从泵出口212起通过通道206沿着壳体200的壁(根据实施例，工作介质在那里冷却)朝马达绕组208的方向泵送。根据该实施例，工作介质从那里围绕马达绕组208流动并且通过缝隙204朝向壳体壁的方向通过例如热交换器214流到泵出口212。通过对电机绕组208通电，在正常运行阶段中产生磁场。多个永磁体由于其极性而被磁场排斥，使得可旋转的转子202旋转。根据该实施例，以这种方式发生工作介质的循环，通过该循环又将电动机118的在正常运行阶段中产生的热量运送走。热交换器214构造为用于通过从该热交换器214旁流过的工作介质能够实现仍然较高的热输送和因此辅助冷却过程。

因为通过将电动机118集成在泵装置104内仅存在泵112和电动机118的受限的冷却可能性，所以提出在此所描述的方案。根据该实施例，通过将电动机118放置在工作介质中显著提高冷却性能。通过从在泵112附近的热交换器214开始泵送工作介质，通道206将加热的工作介质沿着柱形构型的壳体200的整个内壁引导并且冷却。在其更远的路径上，工作介质绕着马达绕组208流动并且对该马达绕组进行冷却。根据该实施例，在转子202上的旋转的永磁体之间的缝隙204用作用于油循环的驱动器，使得所述缝隙呈现循环泵的功能。

图3示出根据一个实施例的用于冷却用于转向装置的电动机的方法300的流程图。转向装置可以相应于在图1中所描述的转向装置并且相应地具有如在图2中已经描述的泵装置。因此，方法300构造为用于操控泵装置。通过方法300实现一种使用工作介质用于冷却电动机的可能性。方法300为此包括向转向装置的电动机提供马达信号以运行电动机的步骤302。

如果实施例包括第一特征和第二特征之间的“和/或”连接，则这应解读为，该实施例根据一个实施方式不但具有第一特征而且具有第二特征，并且根据另一实施方式或者仅具有第一特征或者仅具有第二特征。

附图标记列表

100 车辆

102 转向装置

104 泵装置

106 传动装置

108 阀

110 控制器

112 泵

114 第一输出接头

116 第二输出接头

118 电动机

120 输入轴

122 转向摆杆

124 输出轴

126 第一方向

128 第二方向

130 传动元件

132 第一工作介质接头

134 第二工作介质接头

136 第一阀接头

138 第二阀接头

140 马达信号

142 阀打开信号

144 阀关闭信号

146 转向方向

148 转向拉杆

150 车轮

152 温度信号

154 温度传感器

156 输入接头

158 储存器皿

160 启动信号

200 壳体

201 肋

202 转子

203 轴线

204 缝隙

206 通道

208 马达绕组

210 箭头

212 泵出口

214 热交换器

300 方法

302 提供马达信号的步骤

Claims (14)

1.一种用于具有转向装置(102)的车辆(100)的控制器(110)，具有：

泵装置(104)，所述泵装置具有用于将工作介质泵送到所述泵装置(104)的第一输出接头(114)或第二输出接头(116)的泵(112)和用于驱动所述泵(112)的电动机(118)，其中，所述电动机(118)至少部分地被工作介质包围和/或冲刷或能够冲刷，和

传动装置(106)，具有能够与方向盘耦合的输入轴(120)和能够与转向摆杆(122)耦合的输出轴(124)、为了将转矩从所述输入轴(120)传递到所述输出轴(124)上而沿第一方向(126)和第二方向(128)能运动的传动元件(130)、以及第一工作介质接头(132)和第二工作介质接头(134)，其中，所述第一工作介质接头(132)为了使所述传动元件(130)在使用工作介质的情况下沿所述第一方向(126)运动而与所述第一输出接头(114)连接，并且所述第二工作介质接头(134)为了使所述传动元件(130)在使用工作介质的情况下沿所述第二方向(128)运动而与所述第二输出接头(116)连接，

其中，所述控制器(110)构造为用于在所述转向装置(102)的正常运行阶段中为了冷却所述电动机(118)而向所述电动机(118)提供马达信号(140)以运行所述电动机(118)。

2.根据权利要求1所述的控制器(110)，所述控制器构造为用于提供马达信号(140)作为这样的信号：该信号引起通过所述电动机(118)的至少一个马达绕组(208)的电流，由所述电流引起所述电动机(118)的转子(202)的旋转。

3.一种用于车辆(100)的转向装置(102)，其中，所述转向装置(102)具有以下特征：

泵装置(104)，所述泵装置具有用于将工作介质泵送到所述泵装置(104)的第一输出接头(114)或第二输出接头(116)的泵(112)和用于驱动所述泵(112)的电动机(118)，其中，所述电动机(118)至少部分地被工作介质包围和/或冲刷或能够冲刷；和

传动装置(106)，具有能够与方向盘耦合的输入轴(120)和能够与转向摆杆(122)耦合的输出轴(124)、为了将转矩从所述输入轴(120)传递到所述输出轴(124)上而沿第一方向(126)和第二方向(128)能运动的传动元件(130)、以及第一工作介质接头(132)和第二工作介质接头(134)，其中，所述第一工作介质接头(132)为了使所述传动元件(130)在使用工作介质的情况下沿所述第一方向(126)运动而与所述第一输出接头(114)连接，并且所述第二工作介质接头(134)为了使所述传动元件(130)在使用工作介质的情况下沿所述第二方向(128)运动而与所述第二输出接头(116)连接；和

根据前述权利要求中任一项所述的控制器(110)。

4.根据权利要求3所述的转向装置(102)，其中，所述电动机(118)的马达绕组(208)被工作介质包围和/或冲刷或能够冲刷。

5.根据权利要求3或4所述的转向装置(102)，其中，所述泵(112)和所述电动机(118)具有共同的轴和/或布置在共同的壳体(200)中。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的转向装置(102)，其中，所述壳体(200)具有通道(206)，用于将工作介质从入口沿着所述壳体(200)的内壁引导至所述马达绕组(208)，并且其中，所述通道(206)构型为用于将工作介质围绕所述马达绕组(208)引导。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的转向装置(102)，其中，所述电动机(118)的转子(202)具有多个永磁体，尤其其中，彼此相邻的永磁体通过用于引导工作介质穿过的缝隙(204)间隔开。

8.根据权利要求7所述的转向装置(102)，其中，所述缝隙(204)构型为用于在所述转子(202)旋转时输送工作介质。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的转向装置(102)，其中，所述泵(112)构型为双向液压泵。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的转向装置(102)，具有阀(108)，所述阀连接于所述第一输出接头(114)和所述第二输出接头(116)之间。

11.根据权利要求10所述的转向装置(102)，其中，所述电动机(118)构造为用于当所述阀(108)打开时，不使所述转向摆杆(122)运动。

12.一种用于冷却用于根据权利要求3至11中任一项所述的转向装置(102)的电动机(118)的方法(300)，其中，所述方法(300)包括以下步骤：

-将马达信号(140)提供(302)给所述转向装置(102)的电动机(118)，用于运行所述电动机(118)。

13.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品设置为用于执行和/或操控根据权利要求12所述的方法(300)。

14.一种机器可读的存储介质，在其上存储有根据权利要求13所述的计算机程序产品。