用于在机电式转向系统的方向盘上产生反馈力的方向盘单元技术方案

本发明专利技术涉及一种用于机动车的机电式转向系统的方向盘单元，其具有：力产生装置，用于给方向盘加载机械反馈力以向驾驶员反馈当前的转向和/或驾驶状态；和补偿件，用于根据当前的作用于机动车的横向力产生附加反馈力。所述力产生装置具有与所述方向盘同向转动的内齿轮和第一和第二径向弹簧，所述第一和第二径向弹簧分别与所述内齿轮以及所述方向盘单元的壳体连接并且通过所述内齿轮给所述方向盘加载力，使得随着所述方向盘偏离直线行驶的调节的增大，在该方向盘上所能产生的用于向驾驶员反馈与车轮转向角相关的转向状态的反馈力上升，所述补偿件通过补偿件小齿轮与转向轴连接并根据所述横向力给所述方向盘施加附加反馈力。

【技术实现步骤摘要】
用于在机电式转向系统的方向盘上产生反馈力的方向盘单元
本专利技术涉及一种用于机动车的机电式转向系统的方向盘单元。此外，本专利技术还涉及一种包括这种方向盘单元的机电式转向系统。
技术介绍
本专利技术的应用领域延伸至所谓的机动车线控转向系统，其中，在该机动车的方向盘和转向轮之间不存在直接的机械耦合。取而代之的是，通过适当的传感装置来检测方向盘的转向角度并且必要时也检测方向盘的转速和/或施加在方向盘上的转矩并且将其以电调节值的形式传送至机电式方向盘促动器单元，该方向盘促动器单元将以电方式预给定的转向信号转换为可操纵的车桥的车轮的转向角的机械调整。因此，在这种机电式转向系统中取消了实际实施的车轮转向角的直接机械式反馈，该机械式反馈在机械耦合的系统中通常以方向盘上的取决于行驶速度的复位力矩和与此叠加的振动的形式以及通过方向盘的终端止挡位置能够被驾驶员感觉到。由US2017/0320515A1公开了一种用于机动车的机电式转向系统，该转向系统在方向盘单元方面配备有专门的用于给方向盘施加机械反馈力以向驾驶员反馈当前的转向和车辆状态的力产生装置。为此，该方向盘单元具有用于通过向方向盘轴施加相应的转矩来产生反馈力的电动马达。通过适当地操控该电动马达可以通过方向盘向驾驶员发送像机械式耦合的转向系统中那样的实际驾驶感觉。此外，为此所设置的力产生装置还包括可锁定的联接器，其用作制动器地通过电磁促动器操控，用于当车轮到达在相应的转动方向上预给定的终端止挡位置时禁止方向盘轴进一步转动。为了该目的，该联接器在上述状况中根据电子控制装置来固定方向盘轴。在该现有技术中，用于施加机械反馈力的电动马达是主动式构件，该主动构件因此也需要电子控制装置。由US2002/0189888A1公开了另一种用于机动车的机电式转向系统，其也配备有用于在方向盘上产生机械反馈力的电动马达。为了该目的，该电动马达与方向盘轴以轴平行的方式布置并且通过皮带传动装置作用在该方向盘上。与上面提及的现有技术相比，该解决方案在相对于方向盘轴的横向方向上要求更多的结构空间。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于，提供一种用于机动车的机电式转向系统的方向盘单元，其节省结构空间、节省能量和/或防失效地以简单的技术措施向驾驶员发送关于当前转向状态的机械反馈力。以根据优选实施方式的前序部分结合其特征部分的方向盘单元为出发点来解决该任务。在包括这种方向盘单元的机电式转向系统方面请参见关于机电式转向系统的优选实施方式。可选实施方式给出了本专利技术的有利的进一步方案。本专利技术包含的教导是，提供一种用于机动车的机电式转向系统的方向盘单元。该方向盘单元具有用于给方向盘加载机械反馈力以向驾驶员反馈当前的转向和/或行驶状态的力产生装置和用于根据作用在车辆上的当前横向力产生附加反馈力的补偿件。所述力产生装置具有与方向盘同向转动的内齿轮以及第一和第二径向弹簧，其中，所述第一和第二径向弹簧分别与所述内齿轮以及所述方向盘单元的壳体连接并且通过所述内齿轮给所述方向盘加载力，使得随着所述方向盘偏离直线行驶的调节的增大，在该方向盘上所能产生的用于向驾驶员反馈与车轮转向角相关的转向状态的反馈力上升。所述补偿件通过补偿件小齿轮与转向轴连接并且设置用于根据所述横向力给所述方向盘施加附加反馈力。本专利技术的解决方案的优点尤其是在于，使用被动式构件来实现本专利技术的解决方案，所述被动式构件不需要通过电子控制单元来操控。由此可以降低该机电式转系系统的电流需求。此外，被动式构件、尤其是两个径向弹簧和所述补偿件能够节省结构空间地以同轴方式围绕方向盘轴布置。换言之，本专利技术的解决方案确保了当方向盘在一个方向或另一方向上转动时，通过内齿轮结合壳体来压缩一个或另一个径向弹簧，由此建立用于产生机械反馈力的机械势能。此外，在本专利技术的解决方案中，考虑了作用于车辆的当前横向力对反馈力的影响，因为补偿件根据当前横向力将附加反馈力施加给方向盘轴并且从而施加给方向盘。根据一个实施方式，所述补偿件固定在栓上并且设置用于根据作用在机动车上的横向力围绕该栓旋转。在本专利技术的框架内，补偿件理解为被动式机械构件，其设置用于至少部分地补偿或平衡作用于车辆的横向力对转向力的影响。通过该补偿件可以给车辆的驾驶员提供反馈力，该反馈力相应于通过纯机械转向产生的反馈力。由此对于线控转向系统的驾驶员改善了转向感觉。在一个实施方式中，所述补偿件可以构造为惯性质量，该惯性质量可旋转地支承并且通过横向加速度在一个方向上加速。此外，该补偿件可以被阻尼，用于确保附加反馈力的连续且持续的建立。通过作用于该补偿件的横向力将相应的力通过补偿件小齿轮传递到方向盘轴上，从而能够根据作用在机动车上的横向力产生作用在方向盘上的附加反馈力。换言之，作用在方向盘单元上的横向力越高，通过补偿件产生的作用在方向盘轴上的附加反馈力就越高。为此，补偿件可以实施为惯性质量。此外，可以根据车辆和客户意愿来选择补偿件的重量例如5kg和几何形状例如半圆形。根据一个另外的实施方式，所述补偿件还具有槽。所述方向盘轴延伸穿过该槽，其中，该槽同时限定了所述补偿件围绕所述栓的最大可能的旋转、转动或偏转。此外，通过所述槽并且通过将方向盘轴引导穿过该槽，可以进一步降低该方向盘单元的结构空间。优选地，根据本专利技术所产生的反馈力用于在考虑作用于车辆的横向力的情况下向驾驶员反馈当前的转向状态。为了模仿其他反馈信息(例如车轮的终端止挡位置——其可以通过方向盘上的相应终端止挡被感觉到，或者车道的表面结构——其通过相应的机械振动来反馈)，根据进一步改进了本专利技术的措施提出，所述力产生装置还包括与方向盘轴连接的电动马达，用于操控叠加地模仿仅仅该另外的转向和驾驶状态。在本专利技术的该解决方案中，由电动马达施加的反馈力被用来有针对性地并且依赖于具体情况地降低或提高由径向弹簧的弹性作用生成的力，用于在方向盘上产生真实的驾驶感觉。因此，与本文开头所描述的现有技术的完全主动式控制的方向盘单元相比，本专利技术的方向盘单元的电功率消耗要低得多。此外，可以降低所使用的电动马达的尺寸，由此可以节省结构空间和成本。根据一个优选的实施方式建议，所提及的电动马达作为所述力产生装置的组成部分通过马达齿轮与所述方向盘轴力锁合地连接，用于对马达转速进行减速。在此，所述电动马达以及所述马达齿轮可以布置在所述壳体的内部。此外，所述电动马达可以与方向盘轴平行且轴向错开地布置。这确保了方向盘单元的紧凑的结构形式。根据本专利技术的一个实施方式，所述方向盘单元还具有防失效装置。该防失效装置具有与转向传动装置连接的定爪、可纵向运动爪、防失效弹簧和电磁铁。所述可纵向运动爪围绕方向盘轴布置并且能够沿着该方向盘轴在纵向方向上运动，所述定爪相对于所述可纵向运动爪布置并且设置用于与该可纵向运动爪形状锁合地配合或连接。所述防失效弹簧布置在所述可纵向运动爪与所述壳体之间。在此，所述防失效弹簧在端侧在所述壳体的背离方向盘的一侧贴靠在壳体上。此外，所述防失效弹簧设置用于给所述可纵向运动爪施加力，从而使得该可纵向运动爪与所述定爪形状锁合地配合或与该定爪连接。在此，所述防失效弹簧同心本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于机动车(24)的机电式转向系统的方向盘单元(1)，其具有：/n力产生装置，用于给方向盘(4)加载机械反馈力以向驾驶员反馈当前的转向和/或驾驶状态；和/n补偿件(10)，用于根据作用在机动车(24)上的当前的横向力产生附加反馈力，/n其特征在于，所述力产生装置具有与所述方向盘(4)同向转动的内齿轮(12)以及第一和第二径向弹簧(16a，16b)，其中，所述第一和第二径向弹簧(16a，16b)分别与所述内齿轮(12)以及所述方向盘单元(1)的壳体(2)连接并且通过所述内齿轮(12)给所述方向盘(4)加载力，使得随着所述方向盘(4)偏离直线行驶的调节的增大，在该方向盘(4)上所能产生的用于向驾驶员反馈与车轮转向角相关的转向状态的反馈力上升，其中，所述补偿件通过补偿件小齿轮(22)与方向盘轴(3)连接并且根据所述横向力给所述方向盘(4)施加所述附加反馈力。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于机动车(24)的机电式转向系统的方向盘单元(1)，其具有：
力产生装置，用于给方向盘(4)加载机械反馈力以向驾驶员反馈当前的转向和/或驾驶状态；和
补偿件(10)，用于根据作用在机动车(24)上的当前的横向力产生附加反馈力，
其特征在于，所述力产生装置具有与所述方向盘(4)同向转动的内齿轮(12)以及第一和第二径向弹簧(16a，16b)，其中，所述第一和第二径向弹簧(16a，16b)分别与所述内齿轮(12)以及所述方向盘单元(1)的壳体(2)连接并且通过所述内齿轮(12)给所述方向盘(4)加载力，使得随着所述方向盘(4)偏离直线行驶的调节的增大，在该方向盘(4)上所能产生的用于向驾驶员反馈与车轮转向角相关的转向状态的反馈力上升，其中，所述补偿件通过补偿件小齿轮(22)与方向盘轴(3)连接并且根据所述横向力给所述方向盘(4)施加所述附加反馈力。


2.根据权利要求1所述的方向盘单元(1)，其特征在于，所述补偿件(10)固定在栓(11)上并且设置用于根据作用在机动车(24)上的横向力围绕该栓(11)旋转，其中，通过作用在该补偿件(10)上的横向力能够将相应的力经由所述补偿件小齿轮(22)传递到所述方向盘轴(3)上，从而能够根据作用在机动车(24)上的横向力产生作用于方向盘(4)的附加反馈力。


3.根据权利要求1或2所述的方向盘单元(1)，其特征在于，所述力产生装置还具有与所述方向盘轴(3)连接的电动马达(15)，用于运动叠加地模仿另外的转向和/或驾驶状态，特别是车轮(8a，8b)的终端止挡位置和车道的表面结构。


4.根据权利要求3所述的方向盘单元(1)，其特征在于，所述电动马达(15)相对于所述方向盘轴(3)平行且轴向错开地布置并且通过马达齿轮(14)与该方向盘轴(3)力锁合地连接。


5.根据以上权利要求中任一项所述的方向盘单元(1)，其特征在于，所述补偿件(10)是惯性质量。


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【专利技术属性】
技术研发人员：M·阿基姆，DG·迪马，MC·科斯塔凯，M·科瓦奇，A·胡苏，MN·韦莱亚，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE