转向系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于车辆的转向系统，该转向系统包括：输入轴(2)，通过该输入轴由转向元件输入转向力；输出轴(3)，该输出轴作用到转向操纵机构上；耦联装置(1)，用于使输入轴(2)和输出轴(3)彼此连接和彼此脱开；和至少一个致动器(19)，借助于所述至少一个致动器能驱动耦联装置(1)，以便使输入轴(2)和输出轴(3)彼此耦合和脱耦，其中，输出轴(3)能在脱耦状态中相对于输入轴(2)独立地以下述方式转动，即，设有能由控制单元(32)控制的线控转向驱动装置(39)，该线控转向驱动装置以通过控制单元(32)控制的方式作用于转向操纵机构(33)并确定转向角，其中，输入轴(2)和输出轴(3)在耦合状态中以不能相对转动的方式彼此连接。

steering system

【技术实现步骤摘要】
转向系统
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的转向系统。
技术介绍
转向装置通常被这样配置，即，转向元件和转向操纵机构在任何时间都机械地彼此耦合。然而在近年来提出并实现了多种转向系统，在所述多种转向系统中可以在耦合状态和脱耦状态之间转换，在耦合状态中转向元件和转向操纵机构机械地彼此耦合，在脱耦状态中转向元件和转向操纵机构机械地彼此脱耦。在脱耦状态中，要么是通过传感器检测在转向元件处的转动运动并且通过控制系统和由该控制系统操控的致动器转变成转向操纵机构的转向运动，要么是控制系统基于传感器数据独立产生转向指令并且将其通过致动器的操控转变成转向操纵机构的转向运动。脱耦的状态通常被称为线控转向配置并且在以下情况时使用：例如转向特性曲线应该基于速度而改变；在驾驶员不能控制的情况下必须进行转向干预，例如用以避免事故；或者为了提高舒适性应该独立地由车辆执行驾驶操作，例如在未占用的停车位中自动泊车。通常在线控转向配置激活的情况下，车辆的实际的转向运动被作为用于驾驶员的反馈通过伺服驱动装置转移到转向元件的位置中。前面所述类型的转向系统——该转向系统具有用于根据需要连接转向元件和转向操纵机构的耦联装置结构——例如在文献EP3202641A1以及US2017/0217475A1中描述。在此提出，提供一种转向系统，该转向系统使转向轴的、和转向元件连接的第一部分借助于可切换的耦联装置和转向轴的、和转向操纵机构连接的第二部分根据需要耦合或脱耦。在脱耦的正常运行中，借助于控制单元基于传感器数据进行转向，其中，控制单元借助于由它操控的、作用于转向操纵机构的马达调节转向角。在转向轴的、和转向元件连接的第一部分上，由控制单元基于传感器数据控制的伺服驱动装置形式的反馈单元起作用，由此帮助操纵转向元件的人员获得转向感觉。然而这种用于力反馈形式的反馈的伺服驱动装置是昂贵的并且需要很大的结构空间。因此存在对于简单的成本有利的解决方案的需求。
技术实现思路
从前述的现有技术出发，本专利技术的目的是，在避免前述缺点的情况下，特别是在放弃激活的反馈单元的情况下，提出一种转向系统，该转向系统允许由控制单元控制的转向干预，而不会使转向元件从转向操纵机构的脱耦被操纵转向元件的人员感受为可突然无阻力地操纵的转向元件。所述目的通过权利要求1的特征实现。有利的设计方案在从属权利要求中公开。提出了一种用于车辆的转向系统，该转向系统包括：输入轴，通过该输入轴由转向元件输入转向力；输出轴，该输出轴作用到转向操纵机构上；耦联装置，用于使输入轴和输出轴彼此连接和彼此脱开；和至少一个致动器，借助于所述至少一个致动器能驱动耦联装置，以便使输入轴和输出轴彼此耦合和脱耦。这种结构和线控转向配置相关联地已知并且满足以下前提条件，即，输出轴能在脱耦状态中相对于输入轴独立地以下述方式转动，即，设有能由控制单元控制的线控转向驱动装置，该线控转向驱动装置以通过控制单元控制的方式作用于转向操纵机构并确定转向角。在这种转向系统中通常设有安全功能，转向系统在线控转向功能失效时可以回复到(zurückfallen)该安全功能，其中，输入轴和输出轴以不能相对转动的方式耦合。所述控制单元如今天常见的那样是计算机辅助的控制单元，该控制单元通过传感器获取数据，在程序辅助下处理所述数据并且根据处理结果操控致动器。由于这种控制单元是普遍已知的，所以不对其结构详细说明。为了实现所述目的而提出，这样设计转向系统，即，耦联装置能借助于通过控制单元控制的至少一个致动器进入两个分立的切换状态中，其中，耦联装置在第一切换状态中使输入轴和输出轴以不能相对转动的方式彼此连接以及在第二切换状态中一方面使输入轴和输出轴脱耦，另一方面使输入轴通过直接的或间接的耦合相对于车辆固定部分、例如车身紧固。此外提出，输出轴仅能在第二切换状态中与输入轴无关地以通过控制单元控制的方式借助于线控转向驱动装置转动。通过提出的转向系统有利地能实现线控转向功能，其中，节省成本地和节省空间地取消了借助于伺服驱动装置的反馈并且仍提供了力反馈形式的反馈。特别实现了，转向盘在任何时刻都不能松动地/自由地(lose)转动，从而有利地避免了对于驾驶员的不安全感。特别有利的是，在输入轴和车辆固定部分之间的直接的或间接的耦合在第二切换状态中借助于至少一个在输入轴和车辆固定部分之间起作用的弹性机构被旋转柔性地(drehweich)这样设计，即，输入轴借助于和其连接的转向元件能克服至少一个弹簧元件的力沿两个转动方向转动预定的角度值并且在超过该角度值转动时到达和车辆固定部分直接地或间接地连接的止挡部。通过这种设计方案，如果线控转向功能被接通或施加，那么实现和输入轴的转动角和因此和转向元件、例如转向盘的转动角有关的力反馈。这帮助驾驶员获得和被突然锁定的或甚至能自由地转动的转向元件相比明显更多的安全性。特别证明为有利的是，预定的角度值大于5°并且小于30°，优选地大于5°并且小于20°，最优选地大于5°并且小于15°。为了有利地确保，转向元件在任何时刻都不能自由地转动，耦联装置被这样设计，即，在从第一切换状态过渡到第二切换状态中时，该耦联装置在转换期间动态经过的、在第一切换状态和第二切换状态之间的中间区域中通过以下方式使输入轴和输出轴以不能相对转动的方式彼此连接并且使输入轴相对于车辆固定部分、例如车身紧固，即，输入轴在任何时刻都不能自由转动。在此有利地在时间方面这样度量过渡区域的经过，即，在从第一切换状态到第二切换状态中的切换过程中，在转向力施加在输入轴上时，和车身耦合的输入轴没有到达止挡部处。以这种方式，在输入轴上的力反馈在从直接控制转换到线控转向功能时在转向元件、例如转向盘上基本上没有形成不舒适的力跳跃。在转向系统的其它设计方案中有利的是，在正常运行中控制单元在从第二切换状态变换到第一切换状态中时通过以下方式使输出轴的角度位置同步于输入轴的角度位置，即，线控转向驱动装置——以通过控制单元控制的方式——将转向操纵机构调节到借助于至少一个传感器确定的输入轴角度位置上，随后控制单元通过操控至少一个致动器使耦联装置进入第一切换状态中。通过这种措施可以将转向操纵机构和随该转向操纵机构一起例如将车辆的车轮通过控制单元借助于线控转向驱动装置调节到通过输入轴的角度位置预定的位置上，从而可靠地防止了输入轴和输出轴的扭转的耦合。在此有利的是，在输入轴和优选车辆停止时进行从第二切换状态到第一切换状态中的转换。为了在施加线控转向功能时提供在其失效时的防护，有利的是，设有从第二切换状态到第一切换状态中的紧急转换，其中，在触发紧急转换之后，控制单元——与输入轴的角度位置无关地——通过操控至少一个致动器使耦联装置进入第一切换状态中。通过该措施即使在系统失效时也确保了车辆的不中断的易操纵性。对于耦联装置的设计方案——其在第一切换状态或第二切换状态中建立相应的连接，可以除了形锁合的连接之外还设有经由摩擦连接或经由力锁合的连接。当然也可以考虑这些连接可能性的混合，例如通过以下方式：在输入轴和输出轴之间的耦合在第一切换状态中形锁合地进行并且在输入轴和车辆固定部分之间的直接的或间接的连接在第二切换状态中以摩擦连接或力锁合的方式进行。对于耦联装置的有利的设计方案提出，耦联装置具有至少一个切换元件，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车辆的转向系统，该转向系统包括：输入轴(2)，通过该输入轴由转向元件输入转向力；输出轴(3)，该输出轴作用在转向操纵机构上；耦联装置(1)，该耦合装置用于使输入轴(2)和输出轴(3)彼此连接以及彼此脱开；和至少一个致动器(19)，借助于该至少一个致动器能驱动耦联装置(1)，以便使输入轴(2)和输出轴(3)彼此耦合和脱耦，其中，输出轴(3)能在脱耦状态中相对于输入轴(2)独立地以下述方式转动，即，设有能由控制单元(32)控制的线控转向驱动装置(39)，该线控转向驱动装置以通过控制单元(32)控制的方式作用于转向操纵机构(33)并确定转向角，其中，输入轴(2)和输出轴(3)在耦合状态中以不能相对转动的方式彼此连接，其特征在于，转向系统被这样设计，即，耦联装置(1)能借助于通过控制单元(32)控制的至少一个致动器(19)进入到两个分立的切换状态中，其中，耦联装置(1)在第一切换状态中使输入轴(2)和输出轴(3)以不能相对转动的方式彼此连接以及在第二切换状态中一方面使输入轴(2)和输出轴(3)脱耦，另一方面使输入轴(2)通过直接的或间接的耦合相对于车辆(5)的固定部分紧固，输出轴(3)能在第二切换状态中与输入轴无关地以通过控制单元(32)控制的方式借助于线控转向驱动装置(39)转动。...

【技术特征摘要】
2018.03.07 DE 102018203422.21.一种用于车辆的转向系统，该转向系统包括：输入轴(2)，通过该输入轴由转向元件输入转向力；输出轴(3)，该输出轴作用在转向操纵机构上；耦联装置(1)，该耦合装置用于使输入轴(2)和输出轴(3)彼此连接以及彼此脱开；和至少一个致动器(19)，借助于该至少一个致动器能驱动耦联装置(1)，以便使输入轴(2)和输出轴(3)彼此耦合和脱耦，其中，输出轴(3)能在脱耦状态中相对于输入轴(2)独立地以下述方式转动，即，设有能由控制单元(32)控制的线控转向驱动装置(39)，该线控转向驱动装置以通过控制单元(32)控制的方式作用于转向操纵机构(33)并确定转向角，其中，输入轴(2)和输出轴(3)在耦合状态中以不能相对转动的方式彼此连接，其特征在于，转向系统被这样设计，即，耦联装置(1)能借助于通过控制单元(32)控制的至少一个致动器(19)进入到两个分立的切换状态中，其中，耦联装置(1)在第一切换状态中使输入轴(2)和输出轴(3)以不能相对转动的方式彼此连接以及在第二切换状态中一方面使输入轴(2)和输出轴(3)脱耦，另一方面使输入轴(2)通过直接的或间接的耦合相对于车辆(5)的固定部分紧固，输出轴(3)能在第二切换状态中与输入轴无关地以通过控制单元(32)控制的方式借助于线控转向驱动装置(39)转动。2.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，在输入轴(2)和车辆(5)的固定部分之间直接的或间接的耦合在第二切换状态中借助于至少一个在输入轴(2)和车辆(5)的固定部分之间起作用的弹性机构转动柔性地这样构成，使得输入轴(2)借助于和其连接的转向元件能克服至少一个弹性机构的力沿两个转动方向转动预定的角度值，以及在超过该角度值转动时到达和车辆(5)的固定部分直接地或间接地连接的止挡部。3.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述预定的角度值大于5°并且小于30°，优选地大于5°并且小于20°，最优选地大于5°并且小于15°。4.根据权利要求2或3所述的转向系统，其特征在于，耦联装置(1)被这样设计，使得在从第一切换状态过渡到第二切换状态中时以及相反地在从第二切换状态过渡到第一切换状态中时，该耦联装置在转换期间动态经过的、在第一切换状态和第二切换状态之间的中间区域(Z)中使输入轴(2)和输出轴(3)以不能相对转动的方式彼此连接并且使输入轴(2)相对于车辆(5)的固定部分紧固，...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·克灵格尔，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE