帶有差動(dòng)角度傳感器的伺服轉(zhuǎn)向組件的制作方法
【專利摘要】用于機(jī)動(dòng)車輛的伺服轉(zhuǎn)向的伺服轉(zhuǎn)向構(gòu)件，該伺服轉(zhuǎn)向構(gòu)件包括：一個(gè)輸入軸(21)用于與一個(gè)方向盤(pán)相連接；一個(gè)與該輸入軸(21)相聯(lián)接的輸出軸(29)用于與一個(gè)轉(zhuǎn)向桿的有效嚙合，其中在輸入軸(21)與輸出軸(29)之間的聯(lián)接允許在其間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)；一個(gè)伺服調(diào)節(jié)器，該伺服調(diào)節(jié)器帶有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的、與該輸出軸(29)處于嚙合并且用該輸出軸(29)驅(qū)動(dòng)的調(diào)整構(gòu)件(24)，其中取決于在輸入軸(21)和調(diào)整構(gòu)件(24)之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)來(lái)控制轉(zhuǎn)向力支持，其中在輸出軸(29)與調(diào)整構(gòu)件(24)之間的嚙合提供了在這兩者之間的相對(duì)偏移；一個(gè)致動(dòng)器用于該調(diào)整構(gòu)件(24)相對(duì)于該輸出軸(29)的相對(duì)偏移的，以便影響轉(zhuǎn)向力支持特征；一個(gè)傳感器(20，28)用于測(cè)量在該調(diào)整構(gòu)件(24)與該輸出軸(29)之間或者在該調(diào)整構(gòu)件(24)與該輸入軸(21)之間的至少一個(gè)差動(dòng)角度；一個(gè)分析單元用于分析由該傳感器(20，28)提供的測(cè)量值。
【專利說(shuō)明】帶有差動(dòng)角度傳感器的伺服轉(zhuǎn)向組件
[0001]本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車輛的伺服轉(zhuǎn)向(Servolenkung)的伺服轉(zhuǎn)向組件,尤其用于液壓伺服轉(zhuǎn)向，以及一種對(duì)應(yīng)的用途。
[0002]用于車輛的液壓式伺服轉(zhuǎn)向的伺服轉(zhuǎn)向組件除其他之外包括伺服閥門(mén)，它們也被稱為旋轉(zhuǎn)伺服閥門(mén)。這些伺服閥門(mén)取決于駕駛員所施加的轉(zhuǎn)向矩來(lái)轉(zhuǎn)向液壓力并因此調(diào)節(jié)該轉(zhuǎn)向支持。大多數(shù)旋轉(zhuǎn)伺服閥門(mén)用于以下情況，其中通過(guò)轉(zhuǎn)向支柱與方向盤(pán)相連的一個(gè)輸入軸相對(duì)于一個(gè)閥門(mén)零件(也稱為調(diào)整構(gòu)件、控制套筒或者套筒)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，該閥門(mén)零件與輸出軸相連并且在齒條轉(zhuǎn)向的情況下與轉(zhuǎn)向小齒輪(也稱為小齒輪)相連。通過(guò)在輸入軸與調(diào)整構(gòu)件之間的扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了伺服閥門(mén)的調(diào)整構(gòu)件的一種取決于轉(zhuǎn)矩的調(diào)整以及因此實(shí)現(xiàn)一種取決于閥門(mén)支持特征和由此造成的轉(zhuǎn)向力支持特征(Lenkkraftunterstiitzungscharakteristik)。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)扭矩調(diào)節(jié)器的各種其他功能，例如追蹤輔助、轉(zhuǎn)向過(guò)多和轉(zhuǎn)向不足的輔助、觸覺(jué)反饋、可變轉(zhuǎn)向支持例如取決于車輛速度或負(fù)載、城市模式(Citymode)、停車引導(dǎo)、轉(zhuǎn)向矩重疊等，已知與所處的扭矩?zé)o關(guān)地對(duì)調(diào)整構(gòu)件的配置進(jìn)行設(shè)定以便影響伺服閥門(mén)的轉(zhuǎn)向力支持特征。
[0004]此類的伺服轉(zhuǎn)向閥門(mén)例如在公開(kāi)文件DElO 2004 049 686A1中描述。此處轉(zhuǎn)向力支持特征的調(diào)整通過(guò)設(shè)定在調(diào)整構(gòu)件與該伺服閥門(mén)的一個(gè)輸出軸之間的相對(duì)角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0005]從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的基本目的在于，進(jìn)一步改進(jìn)開(kāi)篇所述類型的伺服轉(zhuǎn)向組件，使得能夠?qū)υ摻M件進(jìn)行更好的功能監(jiān)控，以提高駕駛安全性和/或改善轉(zhuǎn)向力支持的調(diào)節(jié)。
[0006]這個(gè)目的是通過(guò)根據(jù)專利權(quán)利要求1所述的伺服轉(zhuǎn)向組件以及提出權(quán)利要求的用途來(lái)實(shí)現(xiàn)的。另外，相應(yīng)的從屬權(quán)利要求公開(kāi)了本發(fā)明的特別有利的設(shè)計(jì)。
[0007]要注意的是，在專利權(quán)利要求中分別詳述的特征可以任意的、技術(shù)上有意義的方式彼此組合，并且展示本發(fā)明的其他設(shè)計(jì)。本說(shuō)明書(shū)尤其與附圖相關(guān)地額外顯示了本發(fā)明的特征并對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)闡釋。
[0008]本發(fā)明的用于機(jī)動(dòng)車輛的伺服轉(zhuǎn)向的伺服轉(zhuǎn)向組件包括一個(gè)輸入軸用于與一個(gè)方向盤(pán)相連接，一個(gè)與該輸入軸聯(lián)接的輸出軸用于與一個(gè)轉(zhuǎn)向桿的有效嚙合，其中在輸入軸與輸出軸之間的聯(lián)接允許其間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明還設(shè)置有一個(gè)伺服調(diào)節(jié)器，優(yōu)選一個(gè)液壓伺服閥門(mén)，帶有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的、與該輸出軸處于哨合并且由該輸出軸驅(qū)動(dòng)的調(diào)整構(gòu)件，其中取決于在輸入軸與調(diào)整構(gòu)件之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)來(lái)控制轉(zhuǎn)向力支持。根據(jù)本發(fā)明，在輸出軸與調(diào)整構(gòu)件之間的嚙合提供了在該輸出軸與該調(diào)整構(gòu)件之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明還設(shè)置有一個(gè)致動(dòng)器，例如一個(gè)電機(jī)式或電磁式致動(dòng)器，用于該調(diào)整構(gòu)件相對(duì)于該輸出軸的相對(duì)偏移，以便影響轉(zhuǎn)向力支持特征。
[0009]本發(fā)明的伺服轉(zhuǎn)向組件還包括一個(gè)傳感器用于測(cè)量在該調(diào)整構(gòu)件與該輸出軸之間或者在該調(diào)整構(gòu)件與該輸入軸之間的至少一個(gè)差動(dòng)角度。還設(shè)置有一個(gè)分析單元用于分析由該傳感器提供的測(cè)量值。所提供的數(shù)據(jù)有利地用于該伺服組件的功能和安全監(jiān)控。
[0010]本發(fā)明的目標(biāo)是，在轉(zhuǎn)向中通過(guò)一個(gè)相對(duì)于輸出軸可旋轉(zhuǎn)的調(diào)整構(gòu)件來(lái)獲得在故障保護(hù)技術(shù)和調(diào)節(jié)技術(shù)方面重要的附加信息以便影響轉(zhuǎn)向力支持。為了相對(duì)旋轉(zhuǎn)在輸入軸與輸出軸之間向該轉(zhuǎn)向傳動(dòng)系(對(duì)于常規(guī)的扭矩傳感器而言是必需的)中安置一個(gè)第二彈性體(T形條)，可能會(huì)消除以下的優(yōu)點(diǎn)，即否則將會(huì)負(fù)面影響轉(zhuǎn)向感。
[0011]通過(guò)在轉(zhuǎn)向齒輪處該傳感器的近轉(zhuǎn)向齒輪的定位，可以直接測(cè)量在輸入軸與調(diào)整構(gòu)件之間的旋轉(zhuǎn)角度。這種旋轉(zhuǎn)可能在屬類的伺服組件中由駕駛員和/或由致動(dòng)器來(lái)產(chǎn)生。在致動(dòng)器和駕駛員同時(shí)作用于該調(diào)整構(gòu)件并且導(dǎo)致偏移的情況下，可以借助于致動(dòng)器的偏移路程的知識(shí)來(lái)反推這個(gè)信息并且獲得純粹的駕駛員信息。出于故障保護(hù)原因，這是用于得知駕駛員是否已經(jīng)與方向盤(pán)進(jìn)行接觸的重要信息。
[0012]另外，車輛制造者可以免于向轉(zhuǎn)向支柱中整合一個(gè)近方向盤(pán)的轉(zhuǎn)向角度傳感器。這節(jié)省了車輛的構(gòu)造空間、成本和重量。
[0013]在行駛開(kāi)始之前，可以系統(tǒng)自檢的形式來(lái)檢查由致動(dòng)器促使的、該調(diào)整構(gòu)件相對(duì)于該輸出軸的相對(duì)偏移的完整功能。只要例如駕駛員尚未起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并且由此尚未存在由泵造成的轉(zhuǎn)向支持，那么該致動(dòng)器可以通過(guò)在該調(diào)整構(gòu)件的完整偏移行程上轉(zhuǎn)動(dòng)該調(diào)整構(gòu)件(例如直到相應(yīng)的止動(dòng)(Beanschlagung))來(lái)檢查該系統(tǒng)的功能性。
[0014]然后例如由此可以導(dǎo)出相對(duì)于可以由偏移機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)向力特征的變化而言的中性位置(Neutralstellung),例如其中間位置,并且檢查自從最后的一次或多次行駛以后該系統(tǒng)是否已經(jīng)偏移，例如通過(guò)將在EEPROM中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)用當(dāng)前獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。
[0015]只要該致動(dòng)器在行駛過(guò)程中處于該中性位置，就可以通過(guò)該差動(dòng)角度得到由駕駛員設(shè)定的轉(zhuǎn)向矩。此外還可行的是長(zhǎng)期地獲得系統(tǒng)的偏置量。一般而言，該傳感器的信號(hào)應(yīng)當(dāng)與在車輛中可用的其他信號(hào)進(jìn)行比較。于是，例如產(chǎn)生了如下可能性，即通過(guò)輪速度的比較、橫向加速度的測(cè)量、或者偏航角速度(Gierrate)的測(cè)定來(lái)確定不同的行駛狀況(例如直線駛出)。在此情況下，調(diào)整構(gòu)件到該中性位置的平衡可以被后續(xù)調(diào)節(jié)，使得在直線駛出時(shí)取決于狀況可以對(duì)駕駛員實(shí)現(xiàn)一種扭矩中性的轉(zhuǎn)向。
[0016]另外還可能可行的是，通過(guò)致動(dòng)器的最小的調(diào)整步長(zhǎng)來(lái)獲得機(jī)械的偏移滯后/偏移間隙。因?yàn)樵搨鞲衅骶哂蟹浅Ｐ〉姆直媛剩詿o(wú)法分辨來(lái)自駕駛員的調(diào)整步長(zhǎng)，但是機(jī)械的滯后信息通過(guò)例如制造公差而實(shí)現(xiàn)到該規(guī)則策略中。于是，由上述功能可以在下一個(gè)步驟中在該系統(tǒng)的使用壽命中通過(guò)例如閉合來(lái)獲得并且同時(shí)補(bǔ)償間隙的增大。
[0017]了解了這一點(diǎn)，就能夠獲得在轉(zhuǎn)向過(guò)程中由駕駛員且通過(guò)致動(dòng)器導(dǎo)致的該調(diào)整構(gòu)件的同時(shí)調(diào)整來(lái)得知，是否已經(jīng)實(shí)際上調(diào)整到了所希望的額外的偏移。另外，由此還可以導(dǎo)出，駕駛員是否仍然與方向盤(pán)進(jìn)行接觸。如果不是的話，那么該調(diào)整構(gòu)件必須例如通過(guò)該致動(dòng)器將閥門(mén)套筒轉(zhuǎn)向中性位置，因?yàn)榉駝t可能會(huì)由致動(dòng)器導(dǎo)致不希望的轉(zhuǎn)向過(guò)程并且可能會(huì)使車輛離開(kāi)所希望的車道曲線。
[0018]只要駕駛員在同時(shí)重疊的情況下轉(zhuǎn)向，那么在相反的結(jié)果下自然可以由此通過(guò)差值計(jì)算得知由駕駛員設(shè)定的轉(zhuǎn)向矩。
[0019]本發(fā)明的組件理論上可以與在輸出軸與轉(zhuǎn)向桿或轉(zhuǎn)向軸之間的任何轉(zhuǎn)向齒輪進(jìn)行組合，優(yōu)選是一種齒條-小齒輪-齒輪或者一種球形環(huán)繞齒輪(Kugelumlaufgetriebe)。術(shù)語(yǔ)轉(zhuǎn)向桿和轉(zhuǎn)向軸旨在為同義詞并且根據(jù)分別使用的轉(zhuǎn)向齒輪的類型而定。在商用車輛領(lǐng)域中優(yōu)選使用球形環(huán)繞齒輪(其轉(zhuǎn)向也被稱為滑塊式轉(zhuǎn)向)，尤其是與液壓伺服閥門(mén)一起使用。[0020]根據(jù)一個(gè)另外的優(yōu)選的設(shè)計(jì)，該致動(dòng)器是一個(gè)步進(jìn)電機(jī)。于是可以例如省去在發(fā)動(dòng)機(jī)處的一個(gè)用于測(cè)量調(diào)整后的相對(duì)偏移的編碼器。通過(guò)步進(jìn)電機(jī)可以借助于所要求的步長(zhǎng)和該調(diào)整齒輪的傳動(dòng)比來(lái)預(yù)測(cè)所期望的該調(diào)整構(gòu)件(例如該閥門(mén)套筒)的相對(duì)偏移。此夕卜，還可以通過(guò)比較來(lái)自該步進(jìn)電機(jī)和該傳感器的信號(hào)來(lái)檢查是否已經(jīng)調(diào)整到所希望的要求或者是否以處于過(guò)小、過(guò)大或不希望的形式存在調(diào)整誤差。
[0021]優(yōu)選在輸出軸與調(diào)整構(gòu)件之間的嚙合包括一個(gè)多級(jí)的行星齒輪。
[0022]優(yōu)選該伺服閥門(mén)和傳感器被接收在該轉(zhuǎn)向殼體的一個(gè)閥門(mén)塔中或者該傳感器可以至少緊固在該轉(zhuǎn)向殼體的閥門(mén)塔處。
[0023]優(yōu)選該調(diào)整構(gòu)件是一個(gè)與輸入軸和輸出軸共軸安排的閥門(mén)套筒。
[0024]該傳感器優(yōu)選地包括一個(gè)差動(dòng)角度傳感器或者至少兩個(gè)角度傳感器。優(yōu)選涉及無(wú)接觸式工作的傳感器，如光學(xué)的、電感式的、或磁性地傳感器。仍更優(yōu)選地，涉及一種具有永磁性發(fā)射器的傳感器或電感式工作的傳感器。
[0025]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)，該傳感器包括一個(gè)發(fā)射器套筒，該發(fā)射器套筒防旋轉(zhuǎn)地與該閥門(mén)套筒相連。
[0026]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)從其余的權(quán)利要求以及下面的說(shuō)明書(shū)得出，它們應(yīng)理解為并不限制本發(fā)明的實(shí)施例，這些實(shí)施例在下文中參考附圖進(jìn)行詳細(xì)解說(shuō)。在這些附圖中示出:
[0027]圖1:本發(fā)明伺服轉(zhuǎn)向組件的一個(gè)第一實(shí)施方式的沿縱軸的截面圖；
[0028]圖2:—個(gè)第二實(shí)施方式的截面圖；
[0029]圖3:—個(gè)第三實(shí)施方式的截面圖。
[0030]差動(dòng)角度傳感器20通過(guò)輸入軸21推動(dòng)并且在閥門(mén)塔22的上方緊固在殼體處。差動(dòng)角度傳感器20的主要組成部分是與輸入軸21防旋轉(zhuǎn)地相連的，并且磁體23借助于一個(gè)與作為調(diào)整構(gòu)件的閥門(mén)套筒24防旋轉(zhuǎn)地相連的套管將套筒24的旋轉(zhuǎn)角度從該閥門(mén)塔的液壓區(qū)域中導(dǎo)出。傳感器20的第三零件25位置固定地與閥門(mén)塔22相連，并且通過(guò)一個(gè)插接件或未展示的分析單元的類似物提供了涉及在輸入軸21與閥門(mén)套筒24之間的差動(dòng)角度的差動(dòng)角度息。
[0031]在根據(jù)圖1的實(shí)施方式中包括支撐物(通常情況下一般在液壓轉(zhuǎn)向中存在)，即兩個(gè)同心安排的球軸承26，以將輸入軸21在閥門(mén)塔22中定中心并且平衡軸向力。根據(jù)圖2的實(shí)施方式此外示出了一個(gè)變體。閥門(mén)塔27被延長(zhǎng)并且先前提及的定中心的支撐物26安裝在傳感器20的上方。
[0032]圖3示出另一個(gè)實(shí)施方式，除其他之外，該實(shí)施方式的區(qū)別在于使用了一個(gè)電感式傳感器28用于測(cè)定在輸入軸21與閥門(mén)套筒24之間的差動(dòng)角度。
【權(quán)利要求】
1.用于機(jī)動(dòng)車輛的伺服轉(zhuǎn)向的伺服轉(zhuǎn)向構(gòu)件，該伺服轉(zhuǎn)向構(gòu)件包括: -一個(gè)輸入軸(21)用于與一個(gè)方向盤(pán)相連接； -一個(gè)與該輸入軸(21)相聯(lián)接的輸出軸(29)用于與一個(gè)轉(zhuǎn)向桿的有效嚙合，其中在輸入軸(21)與輸出軸(29)之間的聯(lián)接允許在其間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)； -一個(gè)伺服調(diào)節(jié)器，該伺服調(diào)節(jié)器帶有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的、與該輸出軸(29)處于嚙合并且由該輸出軸(29)驅(qū)動(dòng)的調(diào)整構(gòu)件(24)，其中取決于在輸入軸(21)和調(diào)整構(gòu)件(24)之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)來(lái)控制轉(zhuǎn)向力支持，其中在輸出軸(29)與調(diào)整構(gòu)件(24)之間的嚙合提供了在這兩者之間的相對(duì)偏移； -一個(gè)致動(dòng)器用于該調(diào)整構(gòu)件(24)相對(duì)于該輸出軸(29)的相對(duì)偏移，以便影響轉(zhuǎn)向力支持特征； -一個(gè)傳感器(20，28)用于測(cè)量在該調(diào)整構(gòu)件(24)與該輸出軸(29)之間或者在該調(diào)整構(gòu)件(24)與該輸入軸(21)之間的至少一個(gè)差動(dòng)角度； -一個(gè)分析單元用于分析由該傳感器(20，28)提供的測(cè)量值。
2.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的伺服轉(zhuǎn)向組件，該伺服轉(zhuǎn)向組件帶有一個(gè)轉(zhuǎn)向桿，其中在輸出軸(29)與轉(zhuǎn)向桿之間設(shè)置有一個(gè)齒條-小齒輪-齒輪或者一個(gè)球形環(huán)繞齒輪。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的伺服轉(zhuǎn)向組件，其中該致動(dòng)器是一個(gè)步進(jìn)電機(jī)。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的伺服轉(zhuǎn)向組件，其中在輸出軸(29)與調(diào)整構(gòu)件(24)之間的嚙合包括一個(gè)多級(jí)的行星齒輪。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的伺服轉(zhuǎn)向組件，其中該伺服調(diào)節(jié)器是一個(gè)液壓的伺服閥門(mén)。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的伺服轉(zhuǎn)向組件，該伺服轉(zhuǎn)向組件還具有一個(gè)轉(zhuǎn)向殼體，其中該伺服閥門(mén)和傳感器(20，28)被接收在該轉(zhuǎn)向殼體的一個(gè)閥門(mén)塔(22，27)中和/或緊固在該閥門(mén)塔處。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的伺服轉(zhuǎn)向組件，其中該調(diào)整構(gòu)件(24)是一個(gè)與該輸入軸(21)和輸出軸(29)同軸地安排的閥門(mén)套筒。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的伺服轉(zhuǎn)向組件，其中該傳感器(20，28)包括一個(gè)差動(dòng)角度傳感器或者至少兩個(gè)角度傳感器。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的伺服轉(zhuǎn)向組件，其中該傳感器(20，28)包括一個(gè)發(fā)射器套筒(23)，該發(fā)射器套筒防旋轉(zhuǎn)地與該閥門(mén)套筒(24)相連。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的伺服轉(zhuǎn)向組件在機(jī)動(dòng)車輛中的用途。
【文檔編號(hào)】B62D6/10GK104039630SQ201380004756
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月10日
【發(fā)明者】S·柯切鮑姆, J-H·穆勒 申請(qǐng)人:tedrive轉(zhuǎn)向系統(tǒng)股份有限公司