專利名稱：疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn) 向裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，機動車輛通常配備有動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的目的 是減小轉(zhuǎn)向力需求，即減小駕駛員為改變行進方向而施加的扭矩。在 現(xiàn)有動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，由于輔助液壓系統(tǒng)的泵由車輛電機驅(qū)動，所以 這隨著發(fā)動機速度變化而發(fā)生。另外，已知通過致動電機驅(qū)動泵，結(jié) 果使得依賴速度的輔助轉(zhuǎn)向力成為可能。這里，隨著速度升高，這類 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輔助作用降低。因此，在高速時，駕駛員不得不通過 方向盤施加比低速時更大的力矩以改變轉(zhuǎn)向鎖定。在這類系統(tǒng)中，輸 入力矩適于相應(yīng)的情形，即，輸入力矩調(diào)節(jié)為相應(yīng)的情形。
疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特征在于，可通過致動器在駕駛員輸入的轉(zhuǎn)向角
上疊加另一個角度。例如，DE 101 60313 Al公開了一種疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 的疊加齒輪機構(gòu)。該疊加齒輪機構(gòu)布置在連接到方向盤的輸入軸與連 接到轉(zhuǎn)向裝置的輸出軸之間。該疊加齒輪機構(gòu)配備有調(diào)整電機，并且 它們一起形成致動器。該致動器具有如下缺點其布置在輸入軸與輸 出軸之間，結(jié)果在轉(zhuǎn)向柱區(qū)域需要另外的安裝空間，因此需要特殊的 轉(zhuǎn)向柱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在轉(zhuǎn)向柱內(nèi)不需要另外安裝空間的疊加 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。另外，可安裝另外的組件，借助于所述組件，可選地可以 進行自動駕駛。
根據(jù)本發(fā)明，這根據(jù)權(quán)利要求1的特征實現(xiàn)。
在用于使用疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的至少一個致動器的疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn) 向裝置中，根據(jù)本發(fā)明，所述致動器布置方向盤中。這導(dǎo)致疊加轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)無需特殊轉(zhuǎn)向柱的優(yōu)點，所述轉(zhuǎn)向柱中轉(zhuǎn)向疊加系統(tǒng)的組件另外 安裝在現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)向裝置中。由于可使用具有動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳統(tǒng) 轉(zhuǎn)向柱，因此，根據(jù)本發(fā)明的布置可更加容易地結(jié)合在現(xiàn)有轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 中。
所述致動器優(yōu)選具有蝸輪機構(gòu)和至少一個用于驅(qū)動蝸輪的電機。 在一個實施例中，所述蝸輪機構(gòu)具有同軸地連接到轉(zhuǎn)向軸的大蝸輪， 并且所述大蝸輪配備有兩個較小蝸輪，在任何情況下，所述兩個較小 蝸輪都連接到一個電機。
優(yōu)選地，所述大蝸輪具有接合在所述轉(zhuǎn)向軸上方的套筒，以連接 到所述轉(zhuǎn)向軸，可旋轉(zhuǎn)地固定連接通過方向盤軸頸實施。優(yōu)選地，所 述電機至少部分地布置在所述方向盤的輻條中。
另外，優(yōu)選地，所述蝸輪機構(gòu)的導(dǎo)程足夠大以自鎖。
同樣優(yōu)選地，提供依賴于車速的電機的作用，在高速時減小轉(zhuǎn)向 鎖定，在低速時增大所述轉(zhuǎn)向鎖定。
所述轉(zhuǎn)向鎖定應(yīng)理解為行進方向變化時的轉(zhuǎn)向輪的角度變化。
在一個優(yōu)選實施例中，在所述疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的致動器的后面布置 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有響應(yīng)于所述疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)角 差的可控輸入力矩。特別地，因而產(chǎn)生常規(guī)轉(zhuǎn)向感覺。這里，提供調(diào) 節(jié)，如果增加轉(zhuǎn)向角，那么所述調(diào)節(jié)減小所述動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輸入力 矩，并且如果減小轉(zhuǎn)向角，那么所述調(diào)節(jié)增大所述動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輸 入力矩。轉(zhuǎn)向角應(yīng)理解為所述轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)角。依賴于所述疊加轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)的致動，所述轉(zhuǎn)向角可等于、大于或小于駕駛員在所述方向盤上進 行的角度變化。
在一個實施例中，在所述方向盤與固定到車輛的組件之間提供力 傳遞連接、形狀配合連接或摩擦連接，以便固定所述方向盤。
優(yōu)選地，所述致動器布置在方向盤基座上方，并且在所述方向盤 基座下側(cè)與轉(zhuǎn)向軸殼之間布置有作為方向盤固定裝置的電磁摩擦離合器。
在一個優(yōu)選實施例中，所述摩擦離合器具有借助于引導(dǎo)銷引導(dǎo)的 環(huán)形離合器部件，其中所述引導(dǎo)銷在所述轉(zhuǎn)向軸殼向內(nèi)突出的部分中。
在另一實施例中，在位于所述方向盤內(nèi)的疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與所述動 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間設(shè)有至少一個另外的可編程伺服致動器，該伺服致動 器連接到固定于車輛，例如固定于所述轉(zhuǎn)向柱座上的部件上。所述可 編程伺服致動器如通過齒輪機構(gòu)直接作用在所述轉(zhuǎn)向軸上。因此，所 述可編程伺服致動器直接通過上部轉(zhuǎn)向軸和下述的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)致動 所述轉(zhuǎn)向裝置。通過該伺服致動器可自動地控制車輛。因此，通過該 伺服致動器，可實現(xiàn)干預(yù)轉(zhuǎn)向事件的輔助功能，例如自動航線保持或 自動停車。由于所述伺服致動器位于所述動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的前面，所以 所述伺服致動器可減小位于所述方向盤內(nèi)的所述疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，結(jié)果 可為疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝較小的致動器。
更優(yōu)選地，至少一個致動元件提供給所述疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上以設(shè)定 所述致動器的蝸輪的軸線與蝸桿的軸線之間的間距，和/或提供給其中 安裝蝸輪和蝸桿的殼體以引入振動。例如，能夠采用壓電致動器作為 致動元件。
結(jié)果，可設(shè)定所述齒輪機構(gòu)的效率。
因此，壓電致動器可將所述齒輪機構(gòu)殼體壓開，所述蝸輪安裝在 所述齒輪機構(gòu)殼體內(nèi)。這增加了軸向間距，從而同樣增大了所述蝸輪 之間的游隙。結(jié)果，減小了所述齒輪機構(gòu)的起步轉(zhuǎn)矩，更容易起動所 述齒輪機構(gòu)。可選的或者另外，通過由壓電致動器引入的振動可減小 所述起步轉(zhuǎn)矩。
所述殼體還可借助于所述壓電致動器壓一起。結(jié)果，減小了所述 軸向間距，完全消除了所述蝸輪之間的游隙，也就是說，鎖定了所述 齒輪機構(gòu)，并且其具有可靠的自鎖。
最后，所述壓電致動器可將所述蝸輪保持在用于動態(tài)操作的最佳 間距。在有利的情形下，所述軸向間距保持在所述齒輪機構(gòu)在所述致 動器無應(yīng)力狀態(tài)中所采用的間隙。這里，所述齒輪機構(gòu)以最佳游隙和 最佳摩擦運行。


本發(fā)明將在一個典型實施例中，使用附圖進行描述，其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的具有致動器的方向盤的透視圖2示出了圖1的致動器的透視圖3示出了根據(jù)圖1的方向盤的截面圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的具有作為方向盤固定裝置的電磁摩擦離 合器的方向盤的截面圖5示出了圖4的細節(jié)E，其中離合器打開；
圖6示出了圖4的細節(jié)E，其中離合器閉合；
圖7示出了整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖8示出了從上方觀看時，三輻條方向盤中具有致動器的一個實
施例；
圖9示出了根據(jù)圖8的實施例的前側(cè)透視圖IO示出了根據(jù)圖8的實施例的后側(cè)透視圖11示出了根據(jù)圖8的實施例的側(cè)視圖12示出了從上方觀看時的一個實施例，其中致動器的蝸輪軸線 之間可設(shè)置間距；
圖13示出了圖12的實施例，其中齒輪機構(gòu)殼體打開； 圖14示出了根據(jù)圖12的實施例的透視圖；以及 圖15示出了根據(jù)圖12的實施例的側(cè)視圖。
具體實施例方式
圖l示出了具有方向盤輪緣1和方向盤中空部2的方向盤，其中 方向盤中空部2以截面示出，以使致動器可見。方向盤輪緣1和方向 盤中空部2通過輻條3、 4、 5、 6彼此連接在一起。致動器具有大蝸輪 7、兩個小蝸輪8、 9以及配備給后者的電機10、 11。電機10為輻條5 的組成部分，而電機11為輻條4的組成部分。大蝸輪7具有套筒12 (圖2)，方向盤可借助于該套筒12緊固到轉(zhuǎn)向軸13上(圖3)。套 筒12接合在方向盤軸頸14上方，并且這兩者通過螺釘15彼此連接。
從圖3可看出根據(jù)本發(fā)明的布置的進一步的細節(jié)。方向盤中空部 2具有方向盤基座17，其中設(shè)有用于安裝套筒12的球軸承18。轉(zhuǎn)向軸 13被轉(zhuǎn)向軸殼16環(huán)繞，在該轉(zhuǎn)向軸殼16上布置有電磁摩擦離合器19， 用作面向方向盤基座17 —側(cè)上的方向盤固定裝置。圖4至6中詳細示 出所述電磁摩擦離合器19。另外，在轉(zhuǎn)向軸殼16的上部區(qū)域內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn) 向角傳感器23。
從圖4中可看出，摩擦離合器19具有環(huán)形離合器部件20，所述 環(huán)形離合器部件20在轉(zhuǎn)向軸殼16的向內(nèi)突起的部分22中借助引導(dǎo)銷 21引導(dǎo)。在轉(zhuǎn)向中，可以借助于該摩擦離合器19進行自動駕駛或ESP 干預(yù)。摩擦離合器固定了方向盤，該固定將由駕駛員克服。如果要發(fā) 生自動轉(zhuǎn)向，那么離合器部件20從轉(zhuǎn)向軸殼16的所述部分22中移出，
并承靠在方向盤基座17的外側(cè)上，如圖6中所示。現(xiàn)在，在方向盤基
座17與轉(zhuǎn)向軸殼26之間(因此在方向盤與轉(zhuǎn)向軸殼之間)存在摩擦。 這樣，疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生必要的轉(zhuǎn)向鎖定。
如果駕駛員突然希望輸入另一轉(zhuǎn)向角，則所述系統(tǒng)檢測產(chǎn)生的摩 擦或角度差或者主要的轉(zhuǎn)向力矩，并將離合器移回，如圖5中所示。
圖7示出了整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中該方向盤工作。具有轉(zhuǎn)向角傳感 器23的方向盤固定到轉(zhuǎn)向軸13上，在該轉(zhuǎn)向軸13上設(shè)有另一轉(zhuǎn)向角 傳感器24和用于轉(zhuǎn)向力矩的傳感器25、 26。在兩個后述傳感器之間布 置有伺服電機27。在轉(zhuǎn)向軸13的末端以公知方式設(shè)有帶驅(qū)動軸29、 30的轉(zhuǎn)向裝置28。轉(zhuǎn)向角傳感器23、 24，轉(zhuǎn)向力矩傳感器25、 26， 以及伺服電機27配備有帶有軟件的電子控制設(shè)備31。
在圖8的實施例中，方向盤設(shè)有方向盤輪緣1和三個輻條32、 33、 34。包括齒輪機構(gòu)和電機36的致動器布置在方向盤的中央，其中齒輪 機構(gòu)布置在齒輪機構(gòu)殼體35內(nèi)。如圖9中所示，齒輪機構(gòu)具有蝸桿37 和連接到轉(zhuǎn)向軸13的蝸輪38。
在圖10中，其示出了從后側(cè)透視的圖8的實施例，可看到具有電 機39和相關(guān)驅(qū)動小齒輪40的另一個所謂的伺服致動器。與首次提到 的致動器相反，該伺服致動器以固定到車輛的方式布置在轉(zhuǎn)向柱(未 示出)的區(qū)域內(nèi)。驅(qū)動小齒輪嚙合在具有內(nèi)齒系統(tǒng)的冠狀齒輪41中， 并由于旋轉(zhuǎn)而固定地連接到轉(zhuǎn)向軸13。
從圖11的側(cè)視圖可再看出兩個致動器的基本部件的分配。由于伺 服致動器位于動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(未示出)的前面，所以伺服致動器可減 小位于方向盤內(nèi)的疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，結(jié)果疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可安裝較小的致 動器36、 37、 38。
在根據(jù)圖12的集成在方向盤內(nèi)的致動器的實施例中，該圖中處于
封閉狀態(tài)的齒輪機構(gòu)殼體具有兩個區(qū)域。因此，存在具有用于蝸輪43 (圖13)的齒輪機構(gòu)殼體區(qū)域42和用于螺桿45 (圖13)的齒輪機構(gòu) 殼體區(qū)域44。齒輪機構(gòu)殼體區(qū)域42、 44由間隙46分開，所述間隙沿 平行于轉(zhuǎn)向軸軸線47 (圖15)的方向完全穿透齒輪機構(gòu)殼體。用于蝸 輪43的齒輪機構(gòu)殼體區(qū)域42固定地連接到方向盤(未示出)。蝸桿 45配備有電機48。
跨過間隙46的可執(zhí)行致動元件49 (例如，壓電致動器)布置在 齒輪機構(gòu)殼體的背離電機48的端側(cè)上。間隙46在由兩個齒輪機構(gòu)殼 體區(qū)域42、 44之間蝸輪限定的平面內(nèi)的寬度，并且因此蝸輪43與蝸 桿45之間的游隙，可通過致動元件49的作用設(shè)定。為此，致動器50 沿著齒輪機構(gòu)殼體區(qū)域42的方向，從固定到齒輪機構(gòu)殼體區(qū)域44的 致動元件49延伸，并例如借助于螺絲連接件51，固定連接到所述齒輪 機構(gòu)殼體區(qū)域42。如果使用壓電致動器，那么可通過致動器50在致動 元件49內(nèi)的移動，或者通過致動器50長度的變化來改變間隙46的寬 度。
圖14和15從其它觀看方向再次示出了圖12中實施例的基本元件。
權(quán)利要求
1.一種使用至少一個致動器的疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的致動器(7-11)布置在方向盤(1，2)中。
2. 如權(quán)利要求l所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述致動器具有 蝸輪機構(gòu)(7-9)和至少一個用于驅(qū)動蝸輪(8， 9)的電機(10， 11)。
3. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述蝸輪機構(gòu) (7-9)具有同軸地連接到轉(zhuǎn)向軸(13)的大蝸輪(7)，并且兩個較小蝸輪(8， 9)被分配給所述大蝸輪(7)，所述兩個較小蝸輪(8， 9) 在所有情況下都連接到一個電機(10， 11)。
4. 如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述大蝸輪(7) 具有套筒(12)，所述套筒(12)接合在所述轉(zhuǎn)向軸(13)上方，用 于連接到所述轉(zhuǎn)向軸(13)，所述可旋轉(zhuǎn)固定連接通過方向盤軸頸(14) 實現(xiàn)。
5. 如權(quán)利要求2至4中至少一項所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于， 所述電機(10， 11)至少部分地布置在所述方向盤(1， 2)的輻條(4， 5)中。
6. 如前述權(quán)利要求中至少一項所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所 述蝸輪機構(gòu)(7-9)的導(dǎo)程足以自鎖。
7. 如權(quán)利要求2至6中至少一項所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于， 提供依賴于車輛速度的所述電機(10， 11)的作用，在高速時減小轉(zhuǎn) 向鎖定，并且在低速時增大所述轉(zhuǎn)向鎖定。
8. 如權(quán)利要求2至7中至少一項所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，在所述疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的致動器(7-11)的后面布置動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(27)， 所述動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有響應(yīng)于所述疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向角差的可控輸 入力矩。
9. 如權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，提供調(diào)節(jié)，如果 增加轉(zhuǎn)向角，那么所述調(diào)節(jié)減小所述動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(27)的輸入力矩， 并且如果減小轉(zhuǎn)向角，那么所述調(diào)節(jié)增大所述動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輸入力矩。
10. 如前述權(quán)利要求中至少一項所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于， 在所述方向盤(17)與固定到車輛的部件(16)之間，提供不完全的、 完全的鎖定或摩擦連接(19)，以便固定所述方向盤。
11. 如權(quán)利要求10所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述致動器 (7-11)布置在方向盤基座(17)上方，并且，在所述方向盤基座(17)的下側(cè)與轉(zhuǎn)向軸殼(16)之間布置有作為方向盤固定裝置的電磁摩擦 離合器(19)。
12. 如權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述摩擦離合 器(19)具有環(huán)形離合器部件(20)，所述環(huán)形離合器部件在所述轉(zhuǎn) 向軸殼(16)的向內(nèi)突出的部分(22)中借助所述引導(dǎo)銷(21)被引導(dǎo)。
13. 如前述權(quán)利要求中至少一項所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于， 在位于所述方向盤中的疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(36， 37， 38)與所述動力轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)之間設(shè)有至少一個另外的可編程伺服致動器(39， 40)，所述另 外的可編程伺服致動器連接到固定于車輛的部件上。
14. 如權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述另外的伺 服致動器(39， 40)連接到轉(zhuǎn)向柱座上。
15. 如權(quán)利要求2至9中至少一項所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，安裝蝸輪(43)和蝸桿(45)的殼體(42， 44)分配有至少一個致動 元件(49)，用于設(shè)定所述疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的致動器的所述蝸輪(43) 與所述蝸桿(45)的軸線之間的間距和/或用于引入振動。
16. 如權(quán)利要求15所述的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，壓電致動器設(shè) 置作為致動元件(49)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用至少一個致動器的疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向裝置。本發(fā)明基于制造在轉(zhuǎn)向柱內(nèi)無需另外安裝空間的疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的目標(biāo)。因此，根據(jù)本發(fā)明，疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的致動器(7-11)布置在方向盤(1，2)中。
文檔編號B62D5/04GK101198508SQ200680021364
公開日2008年6月11日 申請日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月20日
發(fā)明者迪特爾·馬克福特 申請人:高田-彼得里公開股份有限公司