CN117916140A - 用于线控转向式转向系统的转向致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆、更特别地用于多轨道乘用车的线控转向式转向系统的转向致动器(10)，该转向致动器包括旋转止挡件(20)，该旋转止挡件设置在从驱动单元(12)到车轮模块的转向杆(14)的力流中。旋转止挡件由盘组件(22)形成，借助于该盘组件通过接合轮廓(28)与锁定销(30)的配合实现止挡。旋转止挡件(20)可以更特别地布置成使得节省安装空间，因为旋转止挡件仅需要车轮模块的区域中的轴向安装空间，而不需要通常较少的径向安装空间。

Description

用于线控转向式转向系统的转向致动器

技术领域

本发明涉及用于机动车辆、特别是多轨道乘用车的线控转向式转向系统的转向致动器，该转向致动器具有布置在从车轮模块的驱动单元到转向杆的动力流中的旋转限制单元。

背景技术

类似于常规的机械转向系统，用于机动车辆的线控转向式转向系统经由输入单元接收来自驾驶员的手动转向命令。这种命令或输入可以例如通过转动方向盘来给出。方向盘经由转向单元的转向轴以不可旋转的方式连接。然而，转向轴不一定经由转向齿轮机械地连接至要转向的车轮，而是可以与转向单元的旋转角度或扭矩传感器相互作用。这些传感器获取给定的转向命令并且将由此确定的电控制信号传输至转向致动器，该转向致动器借助于电致动器设定车轮或车轮模块的对应的转向角度。

对于常规的纯机械转向系统，方向盘转动的最大圈数是机械固定的。在这方面，现有的机械连接还确保转向车轮在限定的止挡件内移动。线控转向式转向系统缺乏这种机械连接，使得必须提供对可能的方向盘转动的限制以及对车轮或车轮模块的转向角度限制。必须提供对车轮或车轮模块的转向角度限制，使得在发生与转向致动器相关的故障的情况下，不会发生超过最大可允许转向角度的旋转，超过最大可允许转向角度的旋转可能会损坏诸如线缆、冷却剂管线、制动管线、角度传感器或车轮壳体和附接件之类的部件。转向角度限制经由转向致动器的区域中的机械止挡件来实现，其中，必须确保机械止挡件被设计成使得可以覆盖所有所需的转向角度范围。

一直需要尽可能简单且成本有效地设计用于机动车辆的线控转向式转向系统的转向致动器。

发明内容

本发明的目的是说明能够实现对用于机动车辆的线控转向式转向系统的转向致动器的简单且成本有效的转向角度限制的措施。

该目的通过具有权利要求1的特征的转向致动器来实现。本发明的优选实施方式在从属权利要求和以下描述中具体说明，优选实施方式中的每个实施方式可以单独地或组合地呈现本发明的一方面。

一个实施方式涉及一种用于机动车辆、特别是多轨道乘用车的线控转向式转向系统的转向致动器，该转向致动器具有：驱动单元，该驱动单元用于启动转向运动；以可旋转的方式安装的转向杆，该转向杆用于将由驱动单元启动的转向运动传递至机动车辆的车轮；齿轮单元，该齿轮单元布置在驱动单元与转向杆之间，以将齿轮比应用于由驱动单元启动并传递至机动车辆的车轮的转向运动；以及旋转止挡件，该旋转止挡件布置在从驱动单元到转向杆的动力流中，以用于限制车轮的转向运动，其中，旋转止挡件由盘组件形成，该盘组件包括可以相对于彼此同心旋转的至少两个盘，其中，一个盘具有接合在另一个盘的沿着圆周弯曲的接合轮廓中的锁定销。

转向致动器可以容纳在车轮模块中。车轮模块可以支承轮以用于使机动车辆移动。转向杆可以以可旋转的方式安装在机动车辆的支承框架上。可以设置叉臂，其中，转向杆可以连接至叉臂以便形成相对于车轮径向偏移的铰接点。在铰接点上可以铰接有纵向摆臂。在叉臂与摆臂之间可以坐置有悬架弹簧和减震器。为了使机动车辆转向，可以经由转向杆施加扭矩，以便使车轮在转向头轴承中转动。可以在摆臂与车轮之间设置电驱动式轮毂驱动器。轮毂驱动器使得车轮模块的车轮能够被单独地驱动。特别地，可以为多轨道乘用车提供多个车轮模块，所述多个车轮模块中的每个车轮模块可以由相应的轮毂驱动器单独地驱动。

经由转向致动器的齿轮单元，齿轮比可以应用于驱动单元的驱动扭矩以转换成相应的应用所需的转向扭矩，并且可以传递至车轮以便引起转向角度的预期变化。齿轮单元可以由不同的齿轮类型形成或者包括不同的齿轮类型。齿轮类型可以是行星齿轮。还可以提供正齿轮和蜗杆齿轮的组合。在极少数情况下，如果驱动单元具有足够高的驱动扭矩，则省去齿轮单元可以是有利且足够的。

转向致动器的旋转止挡件节省了安装空间，因为旋转止挡件直接结合到所施加的转向扭矩的动力流的线路中。例如在转向头轴承的区域中可以省去外部止挡件。旋转止挡件可以根据车轮模块的相应的实施方式而布置在驱动单元与转向杆之间的动力流内的不同点处。驱动马达可以是机电马达或致动器。盘组件的两个盘可以具有至少大致相同的直径。盘组件的两个盘可以经由轴向轴承彼此抵靠地保持并且可以经由轴向轴承彼此抵靠地旋转。关于两个盘相对于彼此的可旋转性，被认为足够的是，盘中的至少一个盘能够旋转成使得可以实现两个盘相对于彼此的相对旋转。

在本发明的优选实施方式中，旋转止挡件布置在驱动单元与齿轮单元之间。这种布置具有仅需要很少的安装空间的优点，因为尚未应用齿轮比并且仅需要支承驱动单元的相对较低的扭矩。

在本发明的替代性优选实施方式中，旋转止挡件布置在齿轮单元与转向杆之间。这种布置的优点在于，旋转止挡件仅需要被设计成用于小的旋转运动，因为齿轮比已经借助于齿轮单元应用于驱动单元的旋转运动。由此产生的增加的转向扭矩可以通过旋转止挡件的对应更有优势的尺寸来补偿。在具体实施方式中，齿轮单元可以包括蜗杆齿轮，并且旋转止挡件可以布置在蜗杆齿轮的输出侧。根据具体的应用或安装空间条件，可以再次是有利的是，旋转止挡件布置在蜗轮的两侧中的一侧。

在特别优选的实施方式中，接合轮廓形成为沿着盘的圆周弯曲的长形孔或者形成为弯曲的长形凹槽。总的来说，特别有利的是，长形孔或长形凹槽位于盘的径向外圆周上。还可以设想的是，接合轮廓也位于盘的外圆周上并且径向向外暴露。在这方面，接合轮廓最终由盘的径向延伸的接触肩部形成，相应的锁定销可以抵靠该接触肩部沿周向方向延伸。

另一优选实施方式提供了将以不可旋转的方式布置的具有接合轮廓的盘。这有利地允许该盘直接地或间接地连接至驱动单元、齿轮单元或转向杆。

特别地，优选的是，具有锁定销的盘具有驱动凸缘，该驱动凸缘布置在旋转轴线上并且轴向地穿过另一个盘的中央孔。这使得更容易将该盘结合到驱动单元与齿轮单元或者齿轮单元与转向杆之间的相应的接合部中。

特别是对于其中旋转止挡件布置在齿轮单元的前面的实施方式，被认为有利的是，盘组件包括至少一个中间盘，其中，中间盘具有沿着圆周弯曲的接合轮廓和锁定销。这确保了在车轮模块的两个端部止挡件之间的齿轮单元的前面所需的旋转可以由旋转止挡件覆盖。在具体实施方式中，锁定销中的每个锁定销相对于相应的盘平行于旋转轴线对准，从而指向相同的轴向方向。

附图说明

在下文中，参照附图使用优选的示例性实施方式通过示例的方式对本发明进行说明，其中，下面呈现的特征可以单独地和组合地代表本发明的一方面。在附图中：

图1a)和图1b)：示出了具有旋转止挡件的转向致动器的变型的示意图，

图2a)和图2b)：示出了具有旋转止挡件的转向致动器的另一变型的示意图，

图3a)和图3b)：示出了旋转止挡件的第一实施方式的细节，并且

图4a)和图4b)：示出了旋转止挡件的另一实施方式的细节。

具体实施方式

以下附图描述了转向致动器10的不同变型，所述不同变型中的每个变型具有旋转止挡件20，其中，由于转向致动器20的变型的设计，旋转止挡件20可以在转向致动器20的动力流内具有不同的位置。动力流是指由驱动单元12施加并且传递至车轮的转向扭矩的过程，其中驱动单元可以适当地为电动马达。在此未示出包括转向致动器的车轮模块以及整个车辆本身。

图1a)以示意图示出了转向致动器10。在结构方面，转向致动器10包括用于启动转向运动的驱动单元12、用于将转向运动传递至机动车辆的车轮的以可旋转的方式安装的转向杆14、以及布置在驱动单元12与转向杆14之间的齿轮单元16。齿轮比可以应用于由驱动单元12启动的转向运动，比如经由齿轮单元16适于车轮。原则上，预期的是，由驱动单元12启动的旋转以大于1的齿轮比逐步减弱。这导致施加的扭矩增加。转向杆14在此以轴向视图示出，使得转向杆14垂直于绘图平面。在此所示出的变型中，齿轮单元16包括两个部分齿轮、即正齿轮40和蜗轮齿轮42。

另外，转向致动器10包括旋转止挡件20，该旋转止挡件在图1a)中所示出的转向致动器10的变型中定位在驱动单元12与齿轮单元16之间。在结构方面，旋转止挡件20包括盘组件22，该盘组件具有至少第一盘24和第二盘26，所述第一盘和第二盘能够绕驱动单元12的驱动轴线A_M相对于彼此旋转。术语“能够相对于彼此旋转”理解成意指两个盘24、26中的一者相对于驱动单元12以不可旋转的方式保持，并且两个盘26、24中的另一者能够相对于第一盘24、26旋转。在当前情况下，第一盘24以不可旋转的方式连接至驱动单元12，这由旋转轴线上方和下方的“X”表示。在面向第二盘的端面上，第一盘24形成用于第二盘26的锁定销30的接合轮廓，该接合轮廓尚待描述。锁定销30坐置在第二盘26的面向第一盘24的端面中。第二盘26具有在驱动轴线A_M上的驱动凸缘32，该驱动凸缘轴向地穿过另一个盘24的中央孔34，并且第二盘26经由该驱动凸缘以不可旋转的方式连接至驱动单元12的驱动轴38。在另一轴向侧，第二盘26以不可旋转的方式连接至齿轮单元16的输入轴44。因此，在由驱动单元12启动的转向运动、绕驱动轴线A_M的旋转期间，仅第二盘26和输入轴44旋转，而第一盘24是静止的并且可以经由与锁定销30的接合轮廓28以尚待描述的方式与第二盘24进入操作性连接。

图1b)示出了与图1a)相同的转向致动器10的变型，但是旋转止挡件20在转向致动器20的动力流内具有不同的位置。与图1a)相比，图1b)中的视图是驱动单元12和齿轮单元16的轴向视图，使得蜗杆齿轮18的蜗轮19和转向杆14在绘图平面中示出。旋转止挡件20布置在齿轮单元16与转向杆14之间的动力流中，或者旋转止挡件20布置在齿轮单元16的输出侧。图1b)中所示出的图示本质上仅是示意性的，因此，例如未示出第一盘24以不可旋转的方式的固定，但是例如可以出于此目的设置永久附接的管元件，蜗杆齿轮18的蜗轮19和转向杆14可以容纳在该管元件中。基于图1b)中所示出的旋转止挡件20的定位，还可以设想旋转止挡件20在蜗轮19的背离转向杆14的一侧的替代性定位。在此未提供这种替代性定位的单独图示。

图2a)示出了转向致动器10的变型，在该变型中，齿轮单元16被设计为行星齿轮。在这种情况下，驱动轴线A_M和转向杆14相对于彼此同轴布置。如已经针对图1a)所描述的，旋转止挡件20布置在驱动单元12与齿轮单元16之间。因此，相应地提供了第一盘24的不可旋转的布置和第二盘26的可旋转性。图2b)示出了与图2a)相同的转向致动器10的变型，但是其中，旋转止挡件20的位置在齿轮单元16与转向杆14之间或者位置在齿轮单元16的输出侧。

图3a)和图3b)示出了旋转止挡件20的盘组件22：作为两个盘24、26的单独图示，图3a)；以及作为两个盘24、26的组件，图3b)。这些仅是示意性图示。除了轴向孔34之外，第一盘24还具有沿着圆周弯曲的接合轮廓28，第二盘26的锁定销30在组装情况下坐置在或接合在该接合轮廓中。在此示出的是，接合轮廓28形成为沿着盘24的圆周弯曲的长形孔。还可设想接合轮廓28由弯曲的长形凹槽形成。旋转止挡件20的功能现在产生于下述事实：第一盘24以如上面所描述的不可旋转的方式保持，并且第二盘26同步地执行由驱动单元12启动的转向运动，但是转向运动受第二盘26的锁定销30在接合轮廓28中可以覆盖的最大可能周向行程限制。图3b)示出了其中锁定销30相对于长形孔的两个端部止挡部在接合轮廓中居中的组装情况。

从实际设计的角度来看，接合轮廓28可以在例如95°的周向部段上从中央位置延伸至两侧。该实施方式在使用图1b)和图2b)中所示出的旋转止挡件20的定位、即定位在齿轮单元16之后的情况下是特别有利的。由于齿轮比在其通过齿轮单元时应用于转向运动或转向角度，因此对于车辆的构造上的预期驾驶操纵，输出侧的转向角度在例如+/-95°的范围内，该最大转向角度范围可以经由旋转止挡件20机械地限制。

图4a)和图4b)示出了旋转止挡件20的实施方式，该实施方式在使用图1a)和图2a)中所示出的旋转止挡件20的定位、即定位在驱动单元12与齿轮单元16之间的情况下是特别有利的。在旋转止挡件20的该实施方式中，设置了一个或更多个中间盘36，所述一个或更多个中间盘坐置在第一盘24与第二盘26之间。每个中间盘36具有沿着圆周弯曲的接合轮廓28以及锁定销30。当中间盘36的锁定销30接合在第一盘24的接合轮廓28中时，第二盘26的锁定销30坐置在中间盘36的接合轮廓28中。另外，中间盘36具有中央孔34，第二盘26的驱动凸缘32穿过该中央孔。图4b)示出了具有两个盘24、26和两个中间盘36的实施方式中的旋转止挡件20的组装情况。

当将旋转止挡件20定位在驱动单元12与齿轮单元16之间时，旋转止挡件20需要能够在到达右侧机械止挡件或对应的左侧机械止挡件之前覆盖驱动单元12的整个旋转范围或角度范围。因此，如果假设旋转止挡件20具有在此所示出的两个中间盘36，那么这能够从中央位置起、即从中央位置开始向每一侧提供例如3×95°的角度范围，驱动单元12可以在旋转止挡件20的相应的右侧止挡件或左侧止挡件变得有效并防止进一步旋转之前旋转总旋转的大约3/4。然而，与95°不同的角度范围也可以是合适的，例如3×150°。这将允许覆盖多于一圈旋转的旋转范围。

在所示出和描述的旋转止挡件20的实施方式的所有实施方式中，盘24、26在安装空间方面可以设计成与相邻部件部分地或完全地成一体或者可以结合到相邻部件中。

出于安全原因并且特别地为了保护车轮模块或车轮壳体和附接件的区域中的诸如线缆、冷却剂管线、制动管线或角度传感器之类的部件，具有旋转止挡件20的转向致动器10的所描述的实施方式用于线控转向式转向系统。旋转止挡件20可以特别地布置成使得节省安装空间，因为旋转止挡件仅需要车轮模块的区域中的轴向安装空间，而不需要通常较少的径向安装空间。

附图标记列表

10 转向致动器

12 驱动单元

14 转向杆

16 齿轮单元

18 蜗杆齿轮

19 蜗轮

20 旋转止挡件

22 盘组件

24 盘

26 盘

28 接合轮廓

30 锁定销

32 驱动凸缘

34 孔

36 中间盘

38 驱动轴

40 正齿轮

42 蜗轮齿轮

44输入轴。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆、特别是多轨道乘用车的线控转向式转向系统的转向致动器(10)，所述转向致动器具有：

驱动单元(12)，所述驱动单元用于启动转向运动，

以可旋转的方式安装的转向杆(14)，所述转向杆用于将由所述驱动单元(12)启动的转向运动传递至所述机动车辆的车轮，

齿轮单元(16)，所述齿轮单元布置在所述驱动单元(12)与所述转向杆(14)之间，以将齿轮比应用于由所述驱动单元(12)启动并传递至所述机动车辆的所述车轮的转向运动，以及

旋转止挡件(20)，所述旋转止挡件布置在从所述驱动单元(12)到所述转向杆(14)的动力流中，以用于限制所述车轮的转向运动，

其特征在于，

所述旋转止挡件(20)由盘组件(22)形成，所述盘组件包括能够相对于彼此同心旋转的至少两个盘(24、26)，其中，一个盘(24)具有接合在另一个盘(26)的沿着圆周弯曲的接合轮廓(28)中的锁定销(30)。

2.根据权利要求1所述的转向致动器(10)，其特征在于，所述旋转止挡件(20)布置在所述驱动单元(12)与所述齿轮单元(16)之间。

3.根据权利要求1所述的转向致动器(10)，其特征在于，所述旋转止挡件(20)布置在所述齿轮单元(16)与所述转向杆(14)之间。

4.根据权利要求3所述的转向致动器(10)，其特征在于，所述齿轮单元(16)包括蜗杆齿轮(18)，并且所述旋转止挡件(20)布置在所述蜗杆齿轮(18)的输出侧。

5.根据权利要求4所述的转向致动器(10)，其特征在于，所述旋转止挡件(20)布置在所述蜗杆齿轮(18)的蜗轮(19)的两侧中的一侧。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的转向致动器(10)，其特征在于，所述接合轮廓(28)形成为沿着盘(24)的圆周弯曲的长形孔或者形成为弯曲的长形凹槽。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的转向致动器(10)，其特征在于，具有所述接合轮廓(28)的盘(24)以不可旋转的方式布置。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的转向致动器(10)，其特征在于，具有所述锁定销(30)的盘(26)具有驱动凸缘(32)，所述驱动凸缘布置在旋转轴线A_M上并且轴向地穿过另一个盘(24)的中央孔(34)。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的转向致动器(10)，其特征在于，所述盘组件(22)包括至少一个中间盘(36)，其中，所述中间盘(36)具有沿着圆周弯曲的接合轮廓(28)以及锁定销(30)。

10.根据权利要求9所述的转向致动器(10)，其特征在于，所述锁定销(30)中的每个锁定销指向相同的轴向方向相对于相应的盘(24、36)平行于所述旋转轴线对准。