转向柱组件和手轮致动器组件制造技术

一种用于车辆的线控转向的转向柱组件和手轮致动器组件，该转向柱组件包括：护罩，该护罩具有第一护罩部分和第二护罩部分；轴，该轴由一个或多个轴承组件支撑；以及线性致动器，该线性致动器包括长形螺纹杆，该长形螺纹杆在第一位置处通过第一支架组件连接至这些护罩部分中的一个护罩部分并且在第二位置处通过第二支架组件连接至另一个护罩部分，该线性致动器通过使螺纹杆围绕螺纹杆的轴线旋转来控制护罩的伸缩位置，其特征在于，这些支架组件中的至少一个支架组件被适配用于在线性致动器与相关联的护罩部分之间提供一定程度的空动，该空动在转向柱组件使用期间适应这两个护罩部分的未对准，否则该未对准会向线性致动器施加弯矩。施加弯矩。施加弯矩。

【技术实现步骤摘要】
转向柱组件和手轮致动器组件


[0001]本专利技术涉及可伸缩的线控转向的转向柱和手轮致动器组件。

技术介绍

[0002]在线控转向转向系统中，方向盘(或由驾驶员操作的其他转向构件、比如操纵杆或轭形件)附接到长形转向轴的一端。该轴进而使用一个或多个轴承由转向护罩支撑，使得该轴可以旋转，进而方向盘可以旋转。护罩固定方向盘在车辆内的位置。测量转向轴的角移位以生成电信号，该电信号用于控制车辆的转向车轮的取向。在线控转向转向系统中，方向盘与转向车轮之间没有物理连接，因此通常转向轴也通过传动装置连接到电动马达(称为扭矩反馈单元)，该电动马达向转向柱施加与驾驶员施加的扭矩方向相反的扭矩，从而向驾驶员提供“路感”的感觉。
[0003]转向轴、护罩、马达和相关联的传感器一起形成的单元在本领域称为线控转向手轮致动器(HWA)。图1示出了包括HWA的概括性线控转向系统的整体布局。HWA 1支撑驾驶员的方向盘2并且测量通常是转向角度的驾驶员需求3。转向控制器4将驾驶员需求3转换成位置需求5，该位置需求被发送至前车桥致动器(FAA)6。FAA 6控制车轮7的转向角度以实现位置需求。FAA6可以将操作状态和测量结果反馈至转向控制器4。转向控制器4将FAA反馈与车辆中测量到的其他信息(比如侧向加速)组合，以确定驾驶员应该感觉到的目标反馈扭矩。然后将这种反馈需求8发送至HWA1，并且通过控制HWA 1的一个或多个马达来提供通常与驾驶员施加的力相反的力反馈。
[0004]本说明书示出了物理上分离的转向控制器；在实践中，可以使用不同构架来实现同一结果。转向控制器的功能可以在HWA、FAA、或车辆中的另一个控制单元中物理地实现、或上述三者的组合中物理地实现。替代性地，归于HWA和FAA的控制功能可以部分地或全部在转向控制器中实现。
[0005]自动驾驶车辆旨在在自动驾驶模式下使用，在自动驾驶模式下，驾驶员不需要对车辆进行转向。这样，可以生产出根本不具有HWA的完全自动驾驶车辆。然而，期望为驾驶员提供HWA，以在驾驶员希望或可能需要手动对车辆进行转向的情况下使用。方便起见，可以在不需要手轮时将手轮缩回到仪表盘中，并且在需要手动转向时将手轮可伸缩地移出给驾驶员。即使在不提供这种功能的情况下，在碰撞事件中也需要使手轮背离驾驶员缩回。最后，期望为手轮设置一系列外伸位置，以适合于广泛范围的不同体型的驾驶员的优选驾驶位置。
[0006]已知提供一种包括转向柱的HWA，该转向柱具有伸缩式转向机构，该伸缩式转向机构包括至少两个管状构件，该至少两个管状构件同轴布置并且容置用于附接至方向盘或轭形件的轴。电动动力的线性致动器在一个点处固定至第一管状构件并且在第二点处固定至第二管状构件。控制器使致动器改变两个管状构件的相对纵向位置。从申请人的早期专利申请GB 2579372A中得知这种布置，并且附图的图2展示了这种布置。
[0007]如图2所示，HWA 10的转向柱包括三个管状护罩部分，这三个管状护罩部分嵌套在
一起使得可以可伸缩地调节护罩的总长度。第一管状护罩部分12被定位成最靠近手轮致动器的方向盘，并且该第一管状护罩部分的外径的大小被确定成在第二管状护罩部分13的孔内滑动。此第二护罩部分进而在第三管状护罩部分的孔内滑动，该第三管状护罩部分被定位成离方向盘最远。第一护罩部分通过一对轴承组件(未示出)支撑转向轴，使得该轴可以旋转。该轴的端部从第一护罩部分突出并且承载可以与方向盘的相应花键相匹配的一组花键。
[0008]为了控制这三个护罩部分的移动，第一护罩部分和第二护罩部分承载具有带螺纹的中心孔的固定支架。将具有互补螺纹的轴装配至这两个支架，其中螺纹沿轴的旋向(handing)被选择成使得轴的旋转将这两个支架拉向彼此或拉离彼此，从而改变护罩的总长度。轴和带螺纹的支架形成线性致动器机构。可以进行各种修改，例如将支架的带螺纹的孔替换为滚珠丝杠驱动型接口，其中滚珠轴承将轴的螺纹和支架的螺纹互连。
[0009]通过马达控制轴的旋转，该马达紧固至第二护罩部分、朝向轴的中间定位。如图所示，马达偏离轴，马达的转子承载蜗轮并且通过紧固至保护壳体内的轴的齿轮来驱动该轴。
[0010]在其他布置中，马达可以固定至第一护罩部分和第三护罩部分，其中带螺纹的支架固定至第二护罩部分。
[0011]本专利技术的目的是改善使用丝杠驱动组件可伸缩的HWA中由于柱的各个零件中的公差导致过度摩擦或甚至导致护罩结合而可能出现的问题。

技术实现思路

[0012]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于车辆的线控转向的转向柱组件，该转向柱组件包括：
[0013]护罩，该护罩具有第一护罩部分和第二护罩部分，这两个护罩部分被限制成相对于彼此可伸缩地移动以调节转向柱组件的外伸位置；
[0014]轴，该轴由一个或多个轴承组件支撑，该一个或多个轴承组件容置在护罩内并且被适配用于在自由端部处支撑手轮或另一个用户可操作装置；以及
[0015]线性致动器，该线性致动器包括长形螺纹杆，该长形螺纹杆在第一位置处通过第一支架组件连接至这些护罩部分中的一个护罩部分并且在第二位置处通过第二支架组件连接至另一个护罩部分，该线性致动器通过使螺纹杆围绕该螺纹杆的轴线旋转来控制护罩的伸缩位置，
[0016]其特征在于，至少一个支架组件被适配用于在线性致动器与相关联的管状构件之间提供一定程度的空动(lost motion)，该空动在转向柱组件使用期间适应这两个护罩部分的未对准，否则该未对准会向线性致动器施加弯矩。
[0017]申请人已经意识到，由于部件中的公差，两个护罩部分可能在伸缩调节时偏离与线性致动器的线性运动平行的理想线性移动而移动。若线性致动器刚性地连接至这两个管状部分，则这可能导致致动器弯折。这将向线性致动器引入另外的摩擦，该摩擦可能增加功耗、导致不希望的噪音并且在极端情况下可能导致线性致动器抱死。通过使支架在允许柱组件具有一些空动的情况下安装线性致动器，可以减小或甚至完全消除线性致动器上的弯曲载荷。
[0018]每个护罩部分可以包括管状构件、例如铸造或挤出部件。
[0019]这些支架组件中的每个支架组件可以被布置成使得线性致动器相对于相关联的护罩部分沿不期望的方向移动时仅存在非常小的阻力，以确保在转向柱组件进出移动时对位置进行平稳调节而不在线性致动器上施加过度应变。
[0020]第一支架组件可以被布置成使线性致动器的零件在几乎没有反向力的情况下沿以下方向中的一个或多个、优选地沿所有以下方向自由移动：
[0021]水平；
[0022]竖直；
[0023]围绕水平轴线旋转；
[0024]围绕竖直轴线旋转。
[0025]该支撑支架组件或每个支撑支架组件可以通过使支撑支架的一部分相对于另一部分相对滑动来提供空动。
[0026]每个支撑支架组件可以包括刚性安装部分和定位部分，该刚性安装部分固定至相关联的护罩部分，该定位部分固定至安装部分并且接合长形杆。
[0027]可以在安装支架与护罩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于车辆的线控转向的转向柱组件，所述转向柱组件包括：护罩，所述护罩具有第一护罩部分和第二护罩部分，所述第一护罩部分和所述第二护罩部分被限制成相对于彼此可伸缩地移动以调节所述转向柱组件的外伸位置；轴，所述轴由一个或多个轴承组件支撑，所述一个或多个轴承组件容置在所述护罩内并且被适配用于在自由端部处支撑手轮或另一个用户可操作装置；以及线性致动器，所述线性致动器包括长形螺纹杆，所述长形螺纹杆在第一位置处通过第一支架组件连接至所述护罩部分中的一个护罩部分并且在第二位置处通过第二支架组件连接至另一个护罩部分，所述线性致动器通过使所述螺纹杆围绕所述螺纹杆的轴线旋转来控制所述护罩的伸缩位置，其特征在于，至少一个支架组件被适配用于在所述线性致动器与相关联的护罩部分之间提供一定程度的空动，所述空动在所述转向柱组件使用期间适应两个护罩部分的未对准，否则所述未对准会向所述线性致动器施加弯矩。2.根据权利要求1所述的转向柱组件，其中，所述第一支架组件被布置成在所述第一支架组件所连接的护罩部分与所述线性致动器之间在几乎没有反向力的情况下提供沿以下方向中的一个或多个的自由移动：水平；竖直；围绕水平轴线旋转；围绕竖直轴线旋转。3.根据前述权利要求中任一项所述的转向柱组件，其中，每个支架组件包括刚性安装部分和定位部分，所述刚性安装部分固定至相关联的护罩部分，所述定位部分固定至所述安装部分并且接合所述长形螺纹杆，可选地其中，在以下任一位置或两个位置提供至少一部分所述空动：在所述安装支架与所述安装支架所固定到的护罩部分之间；以及在所述定位部分与所述安装支架之间。4.根据权利要求3所述的转向柱组件，其中，所述刚性安装部分通过紧固件紧固至所述相关联的护罩部分，所述紧固件延伸穿过所述刚性安装部分中的长形槽缝，所述长形槽缝允许所述刚性安装部分相对于所述刚性安装部分所连接的护罩部分竖直移动。5.根据权利要求3或权利要求4所述的转向柱组件，其中，所述支架组件的定位部分包括笼体和连接块，所述笼体紧固至所述刚性安装部分，所述连接块固位在所述笼体内并且接合所述线性致动器的长形螺纹杆，所述笼体允许所述连接块相对于所述笼体进行有限的平移或旋转，其中，在以下任一位置或两个位置提供至少一部分所述空动：在所述笼体与所述安装支架之间；以及在所述笼体与所述连接块之间，可选地其中，所述连接块在所述笼体内沿大致水平的方向在有限的运动范围内进行自由滑动。6.根据权利要求5所述的转向柱组件，其中，所述连接块包括通孔，所述通孔接纳所述长形螺纹杆，可选地其中，所述通孔具有接合所述长形螺纹杆的螺纹的内螺纹。7.根据权利要求5或权利要求6所述的转向柱组件，其中，所述连接块在所述笼体内围绕与所述长形螺纹杆的轴线垂直的轴线自由旋转，可选地其中，所述连接块能够围绕相互正交的两条轴线旋转。
8.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：ZF转向系统波兰股份公司，
类型：发明
国别省市：