CN118159462A - 用于具有至少两个可转向轮的轮式车辆的转向系统和特别地用于控制这种转向系统的操作的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于具有至少两个可转向轮的带轮的车辆的转向系统(1)，包括：齿条(2)；围绕齿条(2)布置的转向壳体(3)；用于对齿条(2)在壳体(3)内的滑动运动进行驱动的构件(4)；两个拉杆(5)，拉杆具有通过铰接连接部(6)与齿条(2)的端部联接的一个端部和可以联接至车辆的转向轮中的一个转向轮的相反端部；两个波纹件(7)，每个波纹件对铰接连接部(6)进行保护并且每个波纹件将拉杆(5)连接至壳体(3)，波纹件(7)和壳体(3)界定出封闭的气密空间(8)。转向系统(1)包括监测装置(9)，该监测装置包括传感器(10)，传感器对表示封闭空间的气密性的参数进行确定。
Description
技术领域
本发明涉及用于具有至少两个转向轮的带轮的机器的转向系统，以及涉及用于特别是对这种转向系统的操作进行控制的方法。
本发明特别地涉及一种用于具有至少两个转向轮的带轮的机器的转向系统，所述转向系统包括：
-齿条，
-围绕齿条设置的转向套管(steering casing)，
-用于对齿条在转向套管内的轴向滑动运动进行驱动的至少一个构件；
-两个转向拉杆(steering tie rod)，转向拉杆具有通过铰接连接与齿条的端部联接的端部以及能够与机器的转向轮的一个转向轮联接的相反端部；
-两个波纹件(bellow)，每个波纹件保护铰接连接部，并且每个波纹件将拉杆连接到转向套管，波纹件和转向套管界定了一容积部，该容积部被封闭从而相对于空气是密封的。
背景技术
这种齿条和齿轮的转向，特别是用于机动车辆的齿条和齿轮的转向，是本领域技术人员所熟知的。如上所述，这种转向以完全密封的方式产生，以避免任何气体或液体形式的流体进入转向套管。在齿条与例如通过由转向轮以旋转方式驱动的转向柱来对转向进行控制的构件例如转向轮之间进行机械连接的情况下，驾驶员容易检测到转向操作中的故障或退化，例如由腐蚀引起的故障或退化。当齿条和用于控制转向的构件之间没有机械连接时，这种检测就不再有效。
文件DE 10 2012 019 427描述了一种具有控制单元的转向系统，该控制单元被配置为在车轮向左或向右转向时测量压力曲线。分析了这些压力曲线的特性，以便检测转向系统中的任何泄漏。这样的转向系统是复杂的。
发明内容
本发明的目的是提出一种转向系统，该转向系统的设计使得可以检测转向操作中的退化或退化风险，而不依赖于用于控制转向的构件、例如转向轮的运动如何被传递给齿条。
为此，本发明的主题是一种用于具有至少两个转向轮的带轮的机器的转向系统，所述转向系统包括：齿条；围绕齿条设置的转向套管；用于对齿条在转向套管内的轴向滑动运动进行驱动的至少一个构件；两个转向拉杆，转向拉杆具有通过铰接连接部与齿条的端部联接的端部和能够联接至机器的转向轮中的一个转向轮的相反端部；两个波纹件，每个波纹件对铰接连接部进行保护并且每个波纹件将拉杆连接至转向套管，波纹件和转向套管界定出容积部，容积部被封闭成至少相对于空气是密封的，其特征在于，转向系统包括监测装置，并且监测装置包括至少一个传感器，以用于对表示由波纹件和转向套管界定的封闭容积部至少相对于气体的密封性的参数进行确定。对转向系统的气密性损失的检测使得可以防止转向系统中的腐蚀，从而防止转向系统的故障。这种检测允许实时地连续监测转向系统的密封性。
根据本发明的一个实施方式，由波纹件和转向套管界定的封闭容积部至少部分预填充有气体，该气体被称为填充气体，并且用于对表示由波纹件和转向套管界定的封闭容积部至少相对于气体的密封性的参数进行确定的传感器或传感器中的至少一个传感器是用于对封闭容积部内的所述填充气体的存在或气体浓度进行确定的传感器。这带来了更为简单的监测。
根据本发明的一个实施方式，转向系统包括与容积部连通的至少一个可封闭的进气孔，以用于用填充气体至少部分地对由波纹件和转向套管界定的容积部进行预填充，当所述容积部处于预填充状态时，所述进气孔处于封闭状态。因此，可以通过进气孔注入填充气体，这种气体的注入通过排气孔排出已经存在的气体。
根据本发明的一个实施方式，用于对表示由波纹件和转向套管界定的封闭容积部至少相对于气体的密封性的参数进行确定的传感器或传感器中的至少一个传感器设置在转向套管处。这使得传感器或传感器中的至少一个传感器的定位稳固。在一种变体中，用于对表示由波纹件和转向套管界定的封闭容积部至少相对于气体的密封性的参数进行确定的该传感器或传感器中的至少一个传感器被设置在波纹件中的至少一个波纹件处。
根据本发明的一个实施方式，用于对表示由波纹件和转向套管界定的封闭容积部至少相对于气体的密封性的参数进行确定的传感器或传感器中的至少一个传感器是红外测量传感器。
根据本发明的一个实施方式，监测装置包括控制单元和用于发出声音或发光警告信号的装置，所述控制单元被配置为：获取由用于对表示封闭容积部至少相对于气体的密封性的参数进行确定的至少一个传感器提供的数据；以及根据所述数据对用于发出声音或发光警告信号的装置进行控制。因此，可以迅速报告密封性的损失，以避免由于密封性损失而导致的转向系统的任何劣化。
根据本发明的一个实施方式，用于对齿条在转向套管内的轴向滑动运动进行驱动的构件是与齿条以啮合的方式接合的旋转构件，以及转向系统包括至少一个构件，至少一个构件用于驱动用于对齿条在转向套管内的轴向滑动运动进行驱动的构件的旋转。用于对齿条在转向套管内的轴向滑动运动进行驱动的构件——该构件作为与齿条以啮合的方式接合的旋转构件——通常是带齿构件，诸如小齿轮或带齿轮。用于对构件——该构件用于对齿条在转向套管内的轴向滑动运动进行驱动——的旋转进行驱动的构件就其自身而言可以通过转向柱形成，转向柱的运动自身由转向轮或电动致动器诸如马达驱动，根据例如转向轮的致动被控制。
本发明的另一个主题是一种用于对具有至少两个转向轮的带轮的机器的转向系统进行控制的方法，所述转向系统包括：齿条；围绕齿条设置的转向套管；用于对齿条在转向套管内的轴向滑动运动进行驱动的构件；两个转向拉杆，转向拉杆具有通过铰接连接部与齿条的端部联接的端部和能够联接至机器的转向轮中的一个转向轮的相反端部；两个波纹件，每个波纹件对铰接连接部进行保护并且每个波纹件将拉杆连接至转向套管，波纹件和转向套管界定出容积部，容积部被封闭成至少相对于空气是密封的，其特征在于，转向系统为前述类型的转向系统，所述方法至少包括下述步骤：对表示由波纹件和转向套管界定的封闭容积部至少相对于气体的密封性的参数进行确定。
根据该方法的一种实现方式，在对表示由波纹件和转向套管界定的封闭容积部至少相对于气体的密封性的参数进行确定的步骤之前，该方法包括用至少一种填充气体至少部分预填充封闭容积部的步骤，并且对表示由波纹件和转向套管界定的封闭容积部至少相对于气体的密封性的参数进行确定的步骤是对封闭的容积部内的所述填充气体的存在或气体浓度进行确定的步骤。
根据该方法的一种实现方式，监测装置包括控制单元和用于发出声音或发光警告信号的装置，所述方法包括下述步骤：通过所述控制单元获取由用于对表示封闭容积部至少相对于气体的密封性的参数进行确定的传感器提供的数据；以及根据所述数据对用于发出声音或发光警告信号的装置进行控制。
附图说明
通过参考附图来阅读以下对示例性实施方式的描述，将清楚地理解本发明，在附图中：
[图1]示出了根据本发明的转向系统的部分前视图；
[图2]示出了根据本发明的转向系统的局部截面视图；
[图3]以框图的形式示出了转向系统的元件。
具体实施方式
如上所述，本发明涉及用于具有至少两个转向轮的带轮的机器(未示出)的转向系统1，该带轮的机器例如为机动车辆。
如图2所示，该转向系统1包括具有两个端部的齿条2。具体地，齿条2通常呈长形元件的形式，该长形元件在所述元件的两个端部之间纵向延伸。该长形元件设置有齿形部。该齿条2一般由金属制成。
转向系统1还包括围绕齿条2设置的转向套管3。这种转向套管3形成管状封装件，管状封装件在管状封装件的端部处是敞开的。该转向套管3环绕齿条2，使得齿条的两个端部从所述套管3突出。
转向系统1还包括用于对齿条2的轴向滑动运动进行驱动的构件4，所述构件被设置在转向套管3内。在所示的示例中，用于对齿条2在转向套管3内的轴向滑动运动进行驱动的该构件4是旋转构件，特别是与齿条2的齿形部以啮合的方式接合的带齿小齿轮。
用于对齿条2在转向套管3内的轴向滑动运动进行驱动的该构件4在本例中被示出为还与转向柱15接合。这个转向柱15是旋转柱，可以通过转向轮(未示出)的帮助来操纵该旋转柱。通常，转向轮的旋转驱动柱15的旋转和带齿小齿轮的旋转，从而驱动齿条沿一个方向或相反方向——这取决于转向轮的旋转方向——进行轴向滑动运动，也就是说，平行于齿条的纵向轴线进行滑动运动。
在一种变体中，用于对齿条2在转向套管3内的轴向滑动运动进行驱动的构件4可以由电动致动器以旋转方式进行驱动，并且可以通过称为电动转向轮的装置来控制该旋转，该电动致动器例如为马达、气缸或类似装置。
转向系统1还包括两个拉杆5。因此，从套管3突出的齿条的两个端部联接至转向拉杆5，转向拉杆5分别与带轮的机器的左转向轮和右转向轮(未示出)相关联。
齿条2的端部与拉杆5之间的连接是铰接连接部6。因此，在齿条2的每个端部与相应的拉杆5之间的铰接连接部6是球形接头连接部，称为轴向球形接头，该球形接头连接部由以下两者形成：固定至齿条的端部的轴向球形接头壳体；以及具有球形头部的轴向球形接头枢转件，该球形头部被固定至拉杆并被安装成在轴向球形接头壳体中在任何方向上旋转。
拉杆5的与联接到齿条2的端部相反的端部能够与车轮联接，特别是能够与车轮的转向节联接。
因此，转向轮在一个方向或另一个方向上的旋转以及因此转向小齿轮的对应旋转以一种本身已知的方式被转换成齿条的相应平移，齿条的相应平移通过拉杆和转向节自身引发了车辆车轮向右或向左转动的取向。
转向系统1还包括两个波纹件7，每个波纹件7保护铰接连接部6中的一个铰接连接部6，并且每个波纹件7将拉杆5连接到转向套管3。
在所示的示例中，每个波纹件包括由外围侧壁界定的套筒。套筒优选为筒形或筒状锥形。由合成材料一般通过注塑成型或吹塑成型的该套筒在轴向方向依次包括：被称为大基部的至少一个第一环形端部，该第一环形端部能够形成用于将波纹件紧固到待要保护的转向套管3的端部；能够在波纹件7的伸长或缩短的方向上进行变形的部分，该伸长或缩短通过一系列同轴转动形成；被称为小基部的第二环形端部，第二环形端部能够形成用于将波纹件7紧固到转向拉杆5的端部。
考虑到齿条2相对于转向套管3的可动性以及拉杆5相对于齿条2的端部的可变取向，因此，通过波纹件7确保了对每个轴向球形接头的区域中转向的保护，该波纹件7通过包围齿条端部(套管的外部)和轴向球形接头来将转向套管3的相邻端部连接至对应的拉杆5。
波纹件7的大基部通过第一附接轴环而围绕转向套管3的端部进行紧固，该第一附接轴环围绕该端部进行密封。波纹件7的小基部通过第二附接轴环而围绕拉杆5或轴向球形接头枢转件进行紧固，该第二附接轴环围绕该小基部进行密封。
转向波纹件7的可变形部分允许该波纹件根据齿条2相对于转向套管3的位置而被拉长或缩短。
波纹件7和转向套管3界定了容积部8，该容积部8被封闭以便至少相对于空气是密封的。实际上，该容积部8被封闭成相对于流体是密封的，也就是说，容积部8相对于气体以及相对于液体均是密封的。
为检查这种密封性，转向系统1包括监测装置9。该监测装置9包括至少一个传感器10，以用于对表示由波纹件7和转向套管3界定的封闭容积部8至少相对于气体的密封性的参数进行确定。
优选地，由波纹件7和转向套管3界定的封闭的容积部8至少部分地预填充有气体，被称为填充气体，并且用于对表示由波纹件7和转向套管3界定的容积部8至少相对于气体的密封性的参数进行确定的传感器10中的所述传感器或至少一个传感器是用于对封闭容积部8内的所述填充气体的存在进行确定的传感器或对封闭容积部8内的所述填充气体的气体浓度进行确定的传感器。
为了允许容积部8以这种方式至少部分地预填充有填充气体，转向系统1包括至少一个可封闭进气孔11以及可能的可封闭排气孔12，该可封闭排气孔12与容积部8和进气孔11连通，在可封闭排气孔12存在的情况下，当容积部8处于预填充状态时，该可封闭排气孔处于封闭状态。
因此，在转向系统的制造过程中，与容积部8连通的进气孔11和排气孔12，也就是说通向容积部8的进气孔11和离开容积部8的进排气孔12，是打开的。填充气体通过进气孔11被注入到容积部8中，并通过排气孔12排出已经包含在容积部8中的气体。
当认为该填充气体已被充分注入时，进气孔11和排气孔12以密封的方式闭合，并且用于对表示容积部8至少相对于气体的密封性的参数进行确定的传感器10然后可以供应与容积部8中的所述填充气体的存在有关的信息，或者与容积部8中的所述填充气体的气体浓度有关的信息。
在所示的示例中，用于对表示由波纹件7和转向套管3界定的封闭容积部至少相对于气体的密封性的参数进行确定的传感器10设置在转向套管3处。
在一种变体中，用于对表示由波纹件7和转向套管3界定的容积部8至少相对于气体的密封性的参数进行确定的该传感器10可以设置在波纹件7处。
因此，所述波纹件7或至少一个波纹件7，优选地每个波纹件7可以包括例如对所述传感器10进行容置的端部件。
在所示示例中，所述传感器是红外测量传感器。
检测原理基于由填充气体对红外辐射的吸收。可以使用其他测量原理，并且可以利用化学传感器或包含半导体的传感器进行这种测量。这种传感器将不被详细描述，因为它们对于本领域技术人员来说是已知的。
填充气体可以是已经存在于空气中的气体，也可以是被称为中性或惰性气体的气体，如氩气或其他气体。
来自传感器的数据可以以多种方式进行处理。例如，来自传感器的这些数据可以传输到远程终端，该终端在转向系统维护期间使用，并在该终端上显示出所述数据。
在一种变体中并且如图3所示，监测装置9可以包括控制单元14和用于发出声音或发光警告信号的装置13。
控制单元14被配置为获取由用于对表示封闭容积部8至少相对于气体的密封性的参数进行确定的一个或更多个传感器10提供的数据；以及控制单元14被配置为根据所述数据对用于发出声音或发光警告信号的装置13进行控制。
在实践中，可以将测量值例如与存储的阈值进行比较，并且根据比较的结果发出警告。
控制单元14为电子计算机系统的形式，该电子计算机系统包括例如微处理器和工作存储器。根据特定的方面，控制单元可以是可编程控制器的形式。
换句话说，所描述的功能和步骤可以以计算机程序的形式实现或通过硬件部件(例如可编程门阵列)来实现。特别地，由控制单元或其模块执行的功能和步骤可以通过在处理器或控制器中实现的指令集或计算机模块来执行，或者由控制单元或其模块执行的功能和步骤可以通过专用电子部件或可编程逻辑电路(或代表现场可编程门阵列的FPGA)类型的部件或专用集成电路(ASIC)类型的部件来执行。也可以将计算机部件和电子部件组合在一起。
当指定所述单元或所述单元的装置或模块被配置为执行给定操作时，这意味着所述单元包括用以允许执行所述操作的计算机指令和相应的执行装置，以及/或者意味着所述单元包括相应的电子部件。
因此，用于对这种转向系统1进行控制的方法至少包括下述步骤：对表示由波纹件7和转向套管3界定的封闭容积部8至少相对于气体的密封性的参数进行确定。
该步骤之前是用至少一种填充气体至少部分填充该容积部8的步骤，并且对表示由波纹件7和转向套管3界定的封闭容积部8至少相对于气体的密封性的参数进行确定的步骤是对封闭容积部8内所述填充气体的存在进行确定或对所述填充气体在封闭容积部8内的气体浓度进行确定的步骤。
对填充气体的存在或气体浓度进行确定的步骤随后可以是下述步骤：通过控制单元14获取由传感器10提供的数据，该传感器10用于对表示封闭容积部8至少相对于气体的密封性的参数进行确定；以及根据所述数据对用于发出声音或发光警告信号的装置13进行控制。
Claims (10)
1.一种用于具有至少两个转向轮的带轮的机器的转向系统(1)，所述转向系统(1)包括：齿条(2)；围绕所述齿条(2)设置的转向套管(3)；用于对所述齿条(2)在所述转向套管(3)内的轴向滑动运动进行驱动的至少一个构件(4)；两个转向拉杆(5)，所述转向拉杆(5)具有通过铰接连接部(6)与所述齿条(2)的端部联接的端部，并且所述转向拉杆(5)具有能够联接至所述机器的所述转向轮中的一个转向轮的相反端部；两个波纹件(7)，每个波纹件(7)对铰接连接部(6)进行保护并且每个波纹件(7)将拉杆(5)连接至所述转向套管(3)，所述波纹件(7)和所述转向套管(3)界定出容积部(8)，所述容积部(8)被封闭成至少相对于空气是密封的，其特征在于，所述转向系统(1)包括监测装置(9)，并且所述监测装置(9)包括至少一个传感器(10)，所述传感器(10)用于对表示由所述波纹件(7)和所述转向套管(3)界定的封闭的所述容积部(8)至少相对于气体的密封性的参数进行确定。
2.根据权利要求1所述的转向系统(1)，其特征在于，由所述波纹件(7)和所述转向套管(3)界定的封闭的所述容积部(8)至少部分被预填充有气体，所述气体被称为填充气体，并且用于对表示由所述波纹件(7)和所述转向套管(3)界定的封闭的所述容积部(8)至少相对于气体的密封性的参数进行确定的所述传感器(10)或所述传感器(10)中的至少一个传感器是用于对封闭的所述容积部(8)内的所述填充气体的存在或所述填充气体的气体浓度进行确定的传感器。
3.根据权利要求2所述的转向系统(1)，其特征在于，所述转向系统(1)包括与所述容积部(8)连通的至少一个可封闭的进气孔(11)，所述进气孔(11)用于用填充气体至少部分地对由所述波纹件(7)和所述转向套管(3)界定的所述容积部(8)进行预填充，当所述容积部(8)处于被预填充的状态时，所述进气孔(11)处于封闭状态。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的转向系统(1)，其特征在于，用于对表示由所述波纹件(7)和所述转向套管(3)界定的封闭的所述容积部(8)至少相对于气体的密封性的参数进行确定的所述传感器(10)或所述传感器(10)中的至少一个传感器设置在所述转向套管(3)处。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的转向系统(1)，其特征在于，用于对表示由所述波纹件(7)和所述转向套管(3)界定的封闭的所述容积部(8)至少相对于气体的密封性的参数进行确定的所述传感器(10)或所述传感器(10)中的至少一个传感器是红外测量传感器。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的转向系统(1)，其特征在于，所述监测装置(9)包括控制单元(14)和用于发出声音或发光警告信号的装置(13)，所述控制单元(14)被配置为：对由用于对表示封闭的所述容积部(8)至少相对于气体的密封性的参数进行确定的至少一个所述传感器(10)提供的数据进行获取；以及根据所述数据对用于发出声音或发光警告信号的所述装置(13)进行控制。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的转向系统(1)，其特征在于，用于对所述齿条(2)在所述转向套管(3)内的轴向滑动运动进行驱动的所述构件(4)是与所述齿条(2)以啮合的方式接合的旋转构件，以及所述转向系统(1)包括至少一个构件(15)，所述至少一个构件(15)用于驱动用于对所述齿条(2)在所述转向套管(3)内的轴向滑动运动进行驱动的所述构件(4)的旋转。
8.一种用于对具有至少两个转向轮的带轮的机器的转向系统(1)进行控制的方法，所述转向系统(1)包括：齿条(2)；围绕所述齿条(2)设置的转向套管(3)；用于对所述齿条(2)在所述转向套管(3)内的轴向滑动运动进行驱动的构件(4)；两个转向拉杆(5)，所述转向拉杆(5)具有通过铰接连接部(6)与所述齿条(2)的端部联接的端部，并且所述转向拉杆(5)具有能够联接至所述机器的所述转向轮中的一个转向轮的相反端部；两个波纹件(7)，每个波纹件(7)对铰接连接部(6)进行保护并且每个波纹件(7)将拉杆(5)连接至所述转向套管(3)，所述波纹件(7)和所述转向套管(3)界定出容积部(8)，所述容积部(8)被封闭成至少相对于空气是密封的，其特征在于，所述转向系统(1)为根据权利要求1至7中的一项所述的转向系统(1)，所述方法包括至少下述步骤：对表示由所述波纹件(7)和所述转向套管(3)界定的封闭的所述容积部(8)至少相对于气体的密封性的参数进行确定。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，在对表示由所述波纹件(7)和所述转向套管(3)界定的封闭的所述容积部至少相对于气体的密封性的参数进行确定的步骤之前，所述方法包括用至少一种填充气体至少部分对所述容积部(8)进行预填充的步骤，以及对表示由所述波纹件(7)和所述转向套管(3)界定的封闭的所述容积部(8)至少相对于气体的密封性的参数进行确定的步骤是对封闭的所述容积部(8)内的所述填充气体的存在或所述填充气体的气体浓度进行确定的步骤。
10.根据权利要求8和9中的任一项所述的控制方法，其特征在于，所述监测装置(9)包括控制单元(14)和用于发出声音或发光警告信号的装置(13)，所述方法包括：通过所述控制单元(14)对由用于对表示封闭的所述容积部(8)至少相对于气体的密封性的参数进行确定的所述传感器(10)提供的数据进行获取的步骤；以及根据所述数据对用于发出声音或发光警告信号的所述装置(13)进行控制的步骤。
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| FR2111450A FR3128688A1 (fr) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | Système de direction pour engin roulant à au moins deux roues directrices et procédé de contrôle en particulier du fonctionnement d’un tel système de direction |
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Publications (1)
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|---|---|
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Legal Events
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