CN113597398B - 用于车辆的转向支持装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆(200)的转向支持装置(220)，该转向支持装置(220)具有如下特征：输入轴(330)，用于将扭矩由车辆(200)的转向柱(214)导入转向支持装置(220)中；扭矩传感器(340)，该扭矩传感器(340)构成为用于检测通过输入轴(330)导入的扭矩且提供代表该检测的扭矩的传感器信号；输出轴(350)，用于从转向支持装置(220)导出扭矩；传动单元(360)，该传动单元(360)构成为用于将扭矩由输入轴(330)机械传递至输出轴(350)，其中该传动单元(360)设置在转向壳体(362)内；以及驱动单元(370)，该驱动单元(370)构成为用于根据该传感器信号给传动单元(360)施加液压工作介质，其中该驱动单元(370)和该扭矩传感器(340)设置为与该转向壳体(362)机械接触。

Description

用于车辆的转向支持装置
技术领域
本发明涉及用于车辆、特别是用于商用车的转向支持装置。
背景技术
在车辆的转向***中、特别是在中型和重型商用车的前轴转向***(也称为助力转向)中，例如循环球式(Kugelaumlauf)转向传动装置可以通过外部的单向液压泵、大多数情况下为叶片泵驱动。泵与转向传动装置之间的连接例如可以通过外部管道实现。附加地，需要外部的储油器作为补偿容器。因此，这种转向***的各个构件可以分布地设置在车辆中。
发明内容
在该背景下，本发明的任务在于，实现用于车辆的改善的转向支持装置。
该任务通过按照本发明的用于车辆的转向支持装置解决。
提出了一种用于车辆的转向支持装置，其中该转向支持装置具有如下特征：
-输入轴，用于将扭矩由车辆的转向柱导入转向支持装置中；
-扭矩传感器，该扭矩传感器构成为用于检测通过输入轴导入的扭矩且提供代表检测的扭矩的传感器信号；
-输出轴，用于从转向支持装置导出扭矩；
-传动单元，该传动单元构成为用于将扭矩由输入轴机械传递至输出轴，其中该传动单元设置在转向壳体内部；以及
-驱动单元，该驱动单元构成为用于根据传感器信号给传动单元施加液压工作介质，其中驱动单元和扭矩传感器布置为与转向壳体机械地接触。
车辆可以是商用车或营运车，例如卡车或诸如此类。转向支持装置可以是车辆的转向***的一部分。转向***可以具有转向柱。转向***可以是用于商用车的主动式液压前轴转向***。转向支持装置可以构成为支持用于车辆的轴的转向过程。转向支持装置可以构成为：能实现将车辆驾驶员的转向要求液压支持地实施为车辆的轴或车轮的转向运动。驱动单元可以直接设置或安装在转向壳体上。扭矩传感器可以直接设置或安装在转向壳体上。工作介质可以是液压油或诸如此类。
按照各实施方式可以特别是提供用于商用车的主动式液压前轴转向***或者用于中型和重型商用车的主动式前轴转向的转向支持装置的高度集成的布置或构造。为此，转向支持装置可以例如具有扭矩传感器来代替阀、特别是旋转滑阀，且转向支持装置的各构件可以设置为唯一的、集成的、完整的结构组件。转向支持装置可以实现特别是用于中型和重型商用车的高度集成的主动式前轴转向***或高度集成的主动式助力转向。因此，例如可以在保持液压循环球式转向传动装置的机械技术的情况下实现高度集成的主动式转向***或主动式助力转向的布置。
有利地，按照各实施例可以特别是减小对于转向支持装置所需的结构空间，且转向支持装置可以在传动单元与驱动单元之间没有外部管或线路的情况下提供为完整的、紧凑的和高度集成的结构组件。因此可以代替构件的分布式布置而实现转向支持装置在商用车中集中的、紧凑的布置。通过集成的布置，可以通过减少了数量的单个构件或结构组件以及降低的安装成本、降低的易错性、有利地在制造的框架内填充工作介质、压力检验和调试以及车辆中的空间节省而实现节省成本。而且在此还可以为了实现高度集成的、集中的布置而避免各构件、如例如泵、容器、传动单元、管道以及诸如此类的分布式布置。
因此例如可以给客户提供完全填充的和经测试的转向***或完全填充的和经测试的转向支持装置，其可通过“即插即用”或者简单且不复杂地装配到车辆中。在此，可以在转向支持装置方面实现构件数量的减少并继而实现所需空间、易错性以及安装成本的降低。在此，传统的循环球式-转向传动装置可以在构造上尽可能地保留，且驱动单元可以附加地共同集成到壳体中。作为有利的辅助效应可以实现燃料节省，例如高达0.5升/100公里。
按照一个实施方式，至少传动单元和驱动单元可以设置在共同的壳体内。共同的壳体可以是转向壳体或另一壳体。这种实施方式提供如下优点，即可以实现转向支持装置的紧凑的、节省空间的和高度集成的结构形式。
驱动单元可以具有用于输送工作介质的泵和用于驱动该泵的马达。马达可以是电动机。这种实施方式提供如下优点，即可至少部分自给自足地(作为线控转向***或在自动行驶/DAS的框架内)运行驱动单元并且从而运行该转向支持装置。
在此，驱动单元可以具有用于包含工作介质的容器。在此，至少泵可以设置在容器内。容器可以具有由壳体包围的用于包含液压油或另一工作介质的腔。容器可以用作工作介质的补偿容器。这种实施方式提供如下优点，即可特别节省空间和紧凑地实现驱动单元。在此，特别是在外部延伸的流体线路可以处于容器与泵之间。
此外，在此泵可以是双向泵，特别是内齿轮泵或月牙泵(Sichelpumpe)。换言之，可以沿两个方向运行泵，以便朝两个不同的方向或空腔输送工作介质。这种实施方式提供如下优点，可以构造简单和可靠地实现驱动单元和传动单元。
按照一个实施方式，传动单元可以设置在扭矩传感器与驱动单元之间。替换地，驱动单元可以设置在扭矩传感器与传动单元之间。这种实施方式提供如下优点，可以充分利用在大多数车辆中反正已经可用的结构空间。但是也可以根据车辆的类型选择各单元的最适合的布置或顺序。
此外，转向支持装置可以具有电子单元，其用于根据传感器信号控制驱动单元。在此，电子单元可以与驱动单元机械接触地设置。电子单元可以能够传输信号地与驱动单元的马达连接。这种实施方式提供如下优点，可以实现在没有另外的构造上的措施的情况下、从外部主动驱控的可能并因此可以实现用于驾驶员辅助***/高级驾驶员辅助***(DAS/ADAS)功能性、自动驾驶或电动汽车的应用。特别是可以通过中央控制装置例如对于DAS/ADAS(DAS＝驾驶员辅助***；ADAS＝高级驾驶员辅助***)功能性、或者自动驾驶实现液压转向装置的驱控。这可以在没有另外的附加措施或技术变化、例如在转向柱的区域中或者在输入轴区域上附加的控制单元或附加的驱动马达的情况下成本有利和可靠地实现。
在此，电子单元可以关于驱动单元横向于转向支持装置的纵轴线错开地设置在驱动单元上。换言之，电子单元可以双边地(或两侧对称地)设置或安装在驱动单元上。这种实施方式提供如下优点，可以减小对于转向支持装置所需的结构空间。替换地，驱动单元可以设置在电子单元与传动单元之间。在此，电子单元、驱动单元和传动单元可以沿着转向支持装置的纵轴线排成行地设置。这种实施方式提供如下优点，可以简化马达相位和例如用于检测马达位置、温度、压力等的传感器线路的布线。
传动单元可以具有与驱动单元流体连接的、用于包含工作介质的第一工作室以及与驱动单元流体连接的、用于包含工作介质的第二工作室。在此，第一工作室可以通过第一流体管路与驱动单元连接，且第二工作室可以通过第二流体管路与驱动单元连接。如果借助于驱动单元给第一工作室施加工作介质，那么可以引起或支持传动单元沿第一方向运动。如果借助于驱动单元给第二工作室施加工作介质，那么可以引起或支持传动单元沿第二方向运动。这种实施方式提供如下优点，可以实现传动单元简单和可靠的结构和运行。
此外，传动单元可以构成为滚珠丝杠传动装置。在此，传动单元可以具有包括集成的循环球的活塞和主轴或丝杠。该主轴可以通过扭矩传感器与输入轴连接。活塞可以通过第一工作室和第二工作室中的工作介质运动。这种实施方式提供如下优点，这种传动单元具有减小的摩擦、减小的粘附滑动效应以及更低的磨损。
附图说明
在下面的说明中参照附图进一步阐明在此提出的方案的实施例。在此：
图1：示出用于商用车的液压前轴转向***的示意图；
图2：示出包括具有按照一个实施例的转向支持装置的转向***的车辆的示意图；
图3：示出按照一个实施例的转向支持装置的示意图；
图4：示出按照一个实施例的转向支持装置的示意图；
图5：示出按照一个实施例的转向支持装置的示意图；以及
图6：示出按照一个实施例的转向支持装置的示意图。
在本方案的有利实施例的如下描述中，对于在不同附图中示出的和作用相似的部件应用相同或相似的附图标记，其中省去对这些部件的重复描述。
具体实施方式
图1示出用于商用车的液压前轴转向***100的示意图。该前轴转向***100包括：通过转向柱与方向盘连接的输入轴101、具有集成的扭杆的旋转滑阀102、上工作室103或上缸室103、下工作室104或下缸室104、设置在上工作室103与下工作室104之间的活塞105、通过旋转滑阀102与输入轴101西班牙式(spanisch)(或机械地)连接的主轴106、输出轴107或扇形齿轮轴107、转向壳体108、储油器109、单向泵110例如被动式或主动式通过马达驱动的叶片泵、以由泵110至旋转滑阀102或转向阀的管道形式的第一高压管路111、由旋转滑阀102至上工作室103的第二高压管路112、由旋转滑阀102至下工作室104的第三高压管路113、以由工作室103和104至储油器109管道形式的第一低压管路114，以及由储油器109至泵110的整体区域的第二低压管路115。
通常所述泵110由内燃机驱动且法兰连接在该内燃机上，其中转向装置大多坐置于驾驶员之下的框架上，其中储油器109或补偿容器设置在它们之间的某一位置，其中，通过管道实现各构件的连接。
图2示出包括转向***210的车辆200的示意图，该转向***具有按照一个实施例的转向支持装置220。转向***110设置在车辆200中。车辆例如是商用车或营运车、特别是中型或重型商用车、例如卡车或诸如此类。转向***110可以构成为用于车辆200的前轴的转向***。因此，该转向***110也可称为前轴转向***110。
按照在此示出的实施例，转向***110具有方向盘212、转向柱214和转向支持装置220。方向盘212通过转向柱214与转向支持装置220机械联接。转向支持装置220具有壳体222。按照在此示出的实施例，转向支持装置220的各构件设置在壳体222内。更准确地说，仅仅转向支持装置220的输入轴和/或输出轴从壳体222延伸出来。在下面参照附图更详细地阐明转向支持装置220。
图3示出按照一个实施例的转向支持装置220的示意图。转向支持装置220在此相应于或类似于图2的转向支持装置。转向支持装置220具有输入轴330、扭矩传感器340、输出轴350、传动单元360以及驱动单元370。
输入轴330构成为用于将扭矩由车辆的转向柱(输入轴330与该转向柱可连接或已连接)导入转向支持装置220中。通过输入轴330导入的扭矩也可以称为输入扭矩。输入轴330通过转向***的转向柱与方向盘连接或机械联接。扭矩传感器340构成为用于检测通过输入轴330导入的扭矩。此外，扭矩传感器340构成为用于提供代表所检测的扭矩的传感器信号。输出轴350构成为用于从转向支持装置220导出扭矩或者将扭矩输出给车辆的轴或车轮。通过输出轴350导出的扭矩也可以称为输出扭矩或输出力。
传动单元360构成为用于将扭矩由输入轴330机械传递到输出轴350上。特别是，传动单元360构成为用于将输入扭矩转换为输出扭矩。传动单元360具有转向壳体362。传动单元360设置在转向壳体362内。驱动单元370构成为用于根据扭矩传感器340的传感器信号给传动单元360施加液压工作介质。换言之，驱动单元370构成为用于根据扭矩传感器340的传感器信号借助于工作介质支持或放大传动单元360的运动或在传动单元360内的运动。
驱动单元370和扭矩传感器340设置为与转向壳体362机械接触。更准确地说，驱动单元370和扭矩传感器340直接法兰连接或通过其他方式安装在转向壳体362上。附加或替换地，驱动单元370和扭矩传感器340设置在转向壳体362内。一般而言，至少传动单元360和驱动单元370设置在一个共同的壳体内。可选择地，扭矩传感器340设置在该共同的壳体内。该共同的壳体例如是转向壳体362。
按照在此示出的实施例，传动单元360构成为滚珠丝杠传动装置。在此，传动单元360具有与驱动单元370流体连接的用于包含工作介质的第一工作室363、与驱动单元370流体连接的用于包含工作介质的第二工作室364、带有集成的循环球和主轴366的活塞365，所述主轴通过扭矩传感器340与输入轴330机械连接。
按照在此示出的实施例，驱动单元370具有用于输送工作介质的泵372和用于驱动该泵372的马达374。马达374是电动机。泵372构成为双向泵。例如泵372是内齿轮泵、月牙泵或诸如此类。此外，驱动单元370具有用于包含工作介质的容器376。至少泵372设置在该容器376内。按照在此示出的实施例，泵372和马达374设置在该容器376内。
按照在此示出的实施例，转向支持装置220也具有电子单元380或控制单元380。电子单元380设置为与驱动单元370机械接触。在此，电子单元380直接法兰连接或通过其他方式安装在驱动单元370上。电子单元380构成为用于根据扭矩传感器340的控制信号控制驱动单元370。更准确地说，电子单元380构成为用于根据传感器信号控制驱动单元370的马达374。电子单元380是微控制器、所谓的逻辑板或诸如此类。电子单元380也可以代表用于马达驱控的输出级或末级。
关于转向支持装置220，在图3中也描绘了纵轴线L。输入轴330、主轴366以及活塞365沿该纵轴线L延伸。按照在此示出的实施例，传动单元360设置在扭矩传感器340与驱动单元370之间。在此，输入轴330、扭矩传感器340、传动单元360以及驱动单元370沿纵轴线L排成行地设置。电子单元380关于驱动单元370横向于纵轴线L错开地设置在驱动单元370上。输出轴350相对于活塞365和主轴366横向于纵轴线L错开地设置。在此，电子单元380沿与输出轴350同样的方向横向于纵轴线L错开。
驱动单元370的泵372通过第一高压管路392与传动单元360的第二工作室364流体连接。此外，泵372通过第二高压管路394与传动单元360的第一工作室363流体连接。传动单元360的第二工作室364通过第一低压管路396与容器376流体连接。传动单元360的第一工作室363通过第二低压管路398与容器376流体连接。高压管路392和394以及低压管路396和398在内部在转向支持装置220内延伸。泵372与容器376流体连接。
驱动单元370或者所谓的动力组(包括泵372、马达374和电子单元380在内)在车辆中安装在转向摆臂(Lenkstockhebel)的区域中。在该区域中，在大多数车辆中提供有结构空间。输入轴330相比于传统的转向***未延长或仅仅微小地延长，从而转向传动装置的迄今所需的结构空间不需要扩展或仅仅不太重要地需要扩展。通过电子单元380的侧面的设置实现短的结构长度，并由此实现关于传统构件的简单的可更换性。按照另一实施例，电子单元380也可以沿不同于输出轴350的方向横向于纵轴线L错开。
图4示出按照一个实施例的转向支持装置220的示意图。该转向支持装置220相应于图3的转向支持装置，区别在于，驱动单元370设置在电子单元380与传动单元360之间，或者电子单元380关于纵轴线L轴向地设置在驱动单元370的延长部中。
图5示出按照一个实施例的转向支持装置220的示意图。该转向支持装置220相应于图3的转向支持装置，区别在于，驱动单元370设置在扭矩传感器340与传动单元360之间。在此，电子单元380同样关于驱动单元370横向于纵轴线L错开地设置在驱动单元370上。
图6示出按照一个实施例的转向支持装置220的示意图。该转向支持装置220相应于图5的转向支持装置，区别在于，驱动单元370设置在电子单元380与传动单元360之间，或者电子单元380关于纵轴线L轴向地设置在驱动单元370的延长部中。
参照图2至6应说明的是，对于其中所述的实施例适用如下陈述。相比于通常的液压循环球式转向传动装置，各实施例具有扭矩传感器340来代替液压旋转滑阀。扭杆保留。该扭杆在通过驾驶员转向操作时产生角差，该角差通过扭矩传感器340检测且换算为驾驶员手动力矩。附加地，按照各实施例，具有双向泵372和马达374的驱动单元370和用于控制驱动单元370的电子单元380集成在壳体222中。现在，根据驾驶员意愿，借助于泵372且在使用适合的控制算法的情况下将作为工作介质的液压油压入相应的工作室363或364中。该作用方式类似于液压传动装置。
如果一个实施例在第一特征与第二特征之间包括“和/或”连接关系，那么这应解读为该实施例按照一个实施方式具有不仅第一特征而且第二特征，而按照另一实施方式具有或者仅仅第一特征或者仅仅第二特征。
附图标记：
100前轴转向***
101输入轴
102旋转滑阀
103上工作室
104下工作室
105活塞
106主轴
107输出轴
108转向壳体
109储油器
110泵
111第一高压管路
112第二高压管路
113第三高压管路
114第一低压管路
115第二低压管路
200车辆
210转向***
212方向盘
214转向柱
220转向支持装置
222壳体
330输入轴
340扭矩传感器
350输出轴
360传动单元
362转向壳体
363第一工作室
364第二工作室
365活塞
366主轴
370驱动单元
372泵
374马达
376容器
380电子单元或控制单元
392第一高压管路
394第二高压管路
396第一低压管路
398第二低压管路
L纵轴线。

Claims (8)

1.一种用于车辆（200）的转向支持装置（220），其中，该转向支持装置（220）具有如下特征：-输入轴（330），用于将扭矩从车辆（200）的转向柱（214）导入所述转向支持装置（220）中；-扭矩传感器（340），该扭矩传感器（340）构成为用于检测通过所述输入轴（330）导入的扭矩且提供代表所检测的扭矩的传感器信号；-输出轴（350），用于从所述转向支持装置（220）导出扭矩；-传动单元（360），该传动单元（360）构成为用于将扭矩从所述输入轴（330）机械地传递至所述输出轴（350），其中该传动单元（360）布置在转向壳体（362）内部；以及-驱动单元（370），该驱动单元（370）构成为用于根据所述传感器信号给所述传动单元（360）施加液压工作介质，其中所述驱动单元（370）具有用于输送工作介质的泵（372）和用于驱动该泵（372）的马达（374），以及所述驱动单元（370）具有用于包含工作介质的容器（376），其中至少所述泵（372）布置在该容器内部和所述马达（374）布置在所述容器（376）内部，其中至少所述传动单元（360）和所述驱动单元（370）布置在共同的壳体（222；362）内部，以及所述扭矩传感器（340）布置在所述共同的壳体（222；362）内部，其中所述输入轴（330）、所述扭矩传感器（340）、所述传动单元（360）以及所述驱动单元（370）的所述泵、马达和所述共同的壳体沿所述转向支持装置（220）的纵轴线L排成行地设置，所述容器具有由所述共同壳体包围的腔。
2.根据权利要求1所述的转向支持装置（220），其特征在于，所述泵（372）是双向泵。
3.根据权利要求1或2所述的转向支持装置（220），其特征在于，所述泵（372）是内齿轮泵或月牙泵。
4.根据权利要求1或2所述的转向支持装置（220），其特征在于，所述传动单元（360）布置在所述扭矩传感器（340）与所述驱动单元（370）之间，或者所述驱动单元（370）布置在所述扭矩传感器（340）与所述传动单元（360）之间。
5.根据权利要求1或2所述的转向支持装置（220），其特征在于电子单元（380），用于根据所述传感器信号控制所述驱动单元（370），其中该电子单元（380）布置为与所述驱动单元（370）机械地接触。
6.根据权利要求5所述的转向支持装置（220），其特征在于，所述电子单元（380）关于所述驱动单元（370）横向于所述转向支持装置（220）的纵轴线（L）错开地布置在所述驱动单元（370）上，或者所述驱动单元（370）布置在所述电子单元（380）与所述传动单元（360）之间。
7.根据权利要求1或2所述的转向支持装置（220），其特征在于，所述传动单元（360）具有与所述驱动单元（370）流体连接的、用于包含工作介质的第一工作室（363）以及与所述驱动单元（370）流体连接的、用于包含工作介质的第二工作室（364）。
8.根据权利要求1或2所述的转向支持装置（220），其特征在于，所述传动单元（360）构造为滚珠丝杠传动装置。
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