CN114929555A - 用于改进终点止动件出口的柔顺轴-转子联轴器 - Google Patents

Abstract

一种用于控制车辆的线控转向装置，包括壳体；输入轴，输入轴能够相对于壳体旋转，并且构造成在输入轴的第一端接收来自车辆的操作者的旋转输入，第一端位于壳体的外部；转子，转子在输入轴的第二端附接到输入轴，第二端位于壳体内部并与第一端相对；传感器，传感器构造成检测输入轴相对于壳体的角位置、角速度和/或角加速度；以及线圈，用于产生磁场，从而在转子中产生旋转力或扭矩来抵抗转子的旋转。转子附接到输入轴，以允许转子的至少一部分和输入轴之间的相对运动。

Description

用于改进终点止动件出口的柔顺轴-转子联轴器

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年12月26日提交的美国临时专利申请序列号62/953,655的优先权，该美国临时专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及制动器、离合器、阻力产生装置和运动控制装置的领域。具体地，本发明涉及采用场响应材料来控制旋转动作装置中的扭矩的装置。

背景技术

线控转向装置和***通过传递输入装置(诸如例如方向盘)的旋转运动来操作，以引起输出装置(诸如例如齿轮齿条式转向组件中的小齿轮)的相应运动，而无需输入装置与输出装置物理连接。因此，输入装置的旋转运动(诸如例如操作者旋转方向盘)被检测并被传递到输出装置，在输出装置处执行输出装置的相应运动。与输入装置和输出装置之间的直接连接(例如机械连接)不同，在线控转向应用中，输入装置不直接连接到输出装置，因此，在没有到输出装置的命令的电子传输的情况下，输入装置的运动不会导致输出装置的相应运动。

线控转向应用在许多应用中是有利的，在这些应用中，将输入装置连接到输出装置的直接物理链接或一系列链接是不切实际或不可能的，无论是由于输入装置和输出装置之间的物理分离或是中间的障碍物等等。输入装置可以包括例如方向盘或其他合适的输入和输出轴，该输入和输出轴刚性连接到方向盘以防止该输入和输出轴与方向盘之间的相对运动。霍尔效应传感器通常设置在这种转向***的输入装置中，以为转向控制器提供角位置信息，该转向控制器将发送信号以引起输出装置的相应运动或在输出装置内的相应运动。磁体通常将刚性地附接在输出轴的与方向盘相对的一端，以便充分靠近霍尔效应传感器，使得磁体的旋转运动可以被霍尔效应传感器检测到。然而，由于输入装置和输出装置之间缺乏直接连接，因此通常没有机械限制来在输入装置处指示已经在输出装置处到达行程的终点。因此，在这种线控转向应用中，通常需要引入模拟终点止动件。

磁响应转子可以附接到输入装置的输出轴上，使得输出轴的旋转运动引起转子的相应旋转运动，该旋转运动具有基本相同的角度旋转方向和幅度。该转子可以布置在输入装置内的电磁线圈附近，当电流施加到线圈时，该线圈在转子上产生扭矩，该扭矩增加了必须施加在输入装置上的力的大小，以引起输出轴和转子的进一步旋转运动。产生的扭矩可以与施加到线圈上的电流量成比例。当在输出装置处已经达到终点止动条件，使得在给定的行进方向上的进一步位移，无论是角度的、线性的还是其他方向的，在机械上是不可能的时，向线圈施加最大电流，以在转子上产生峰值终点止动转矩，并且相应地在输出轴上产生峰值终点止动转矩，以防止输入装置方向盘的进一步旋转运动。众所周知，一旦产生该峰值终点止动件转矩，则该转矩阻止方向盘在两个方向上的角运动，导致有时被称为的“粘滞”转向，其中方向盘不会自然地离开终点止动件，而是必须被克服，以便在相反方向上旋转方向盘。这种“粘滞”转向会使驾驶员操纵方向盘更加困难，因为需要驾驶员克服峰值终点止动件转矩，以便从终点止动件位置沿相反方向旋转方向盘。因此，需要不表现出这种“粘滞”转向行为的线控转向装置、***和/或方法。

发明内容

根据本公开，提供线控转向装置来控制车辆。在一个示例实施例中，线控转向装置包括壳体；输入轴，所述输入轴可相对于壳体旋转，并且构造成在输入轴的第一端接收来自车辆的操作者的旋转输入，第一端位于所述壳体的外部；转子，所述转子在输入轴的第二端附接到输入轴，第二端位于壳体内部并与第一端相对；传感器，所述传感器构造成检测输入轴相对于壳体的角位置、角速度和/或角加速度；以及线圈，所述线圈构造成当电流被供应到线圈时产生磁场，其中磁场在转子中产生旋转力或扭矩以抵抗转子的旋转；其中转子附接到输入轴，以允许转子的至少一部分和输入轴之间的相对运动。

在线控转向装置的一些实施例中，输入轴的旋转导致车辆的转向角在输入轴旋转的相应方向上改变。

在线控转向装置的一些实施例中，输入轴可在规定的终点止动件之间旋转，每个终点止动件对应于车辆的转向角的极限。

在线控转向装置的一些实施例中，当输入轴的旋转方向改变或反向时，转子和输入轴之间发生相对运动。

在一些实施例中，线控转向装置包括相反极性的极组，这些极组布置在转子的相对侧，例如竖直侧。

在线控转向装置的一些实施例中，转子包括磁响应材料。

在线控转向装置的一些实施例中，输入轴通过与转子同轴对齐的一个或多个轴承可旋转地支撑在壳体内。

在一些实施例中，线控转向装置包括至少一个磁体，该磁体刚性附接到输入轴或与输入轴一体形成，该磁体邻近传感器。

在线控转向装置的一些实施例中，传感器包括霍尔效应传感器，其被配置成检测磁体的旋转。

在线控转向装置的一些实施例中，形成在转子中的凹部[我们可以从“孔”改变为“凹部”，但是“驱动特征”在美国将受到不利的解释]在尺寸上大于输入轴的***该凹部中的部分。

在线控转向装置的一些实施例中，当输入轴沿第一方向旋转时，输入轴在一个或多个第一接触点处接触形成在转子中的凹部的内表面；当输入轴沿与第一方向相反的第二方向旋转时，输入轴在一个或多个第二接触点处接触在转子中形成的凹部的内表面；在输入轴将旋转方向从第一方向改变到第二方向之后，在输入轴接触第二接触点以在第二方向上旋转转子之前，输入轴与第一接触点和第二接触点间隔开一段时间；并且在输入轴将旋转方向从第二方向改变到第一方向之后，在输入轴接触第一接触点以在第一方向上旋转转子之前，输入轴与第一接触点和第二接触点间隔开一段时间。

在线控转向装置的一些实施例中，输入轴和转子的凹部包括三驱动装置，从而有三个第一接触点和三个第二接触点。根据需要，可以使用任意数量的接触点来反作用于装置的扭矩。

在线控转向装置的一些实施例中，第一接触点和第二接触点分别是第一接触平面和第二接触平面。

在线控转向装置的一些实施例中，输入轴和转子的凹部包括方形驱动装置，从而有四个第一接触点和四个第二接触点。

在线控转向装置的一些实施例中，转子包括内部和外部，其中内部可相对于外部旋转。

在线控转向装置的一些实施例中，内部通过在内部和外部之间延伸的多个径向取向的肋连接到外部，每个肋布置在外部中径向形成的相应通道内，使得每个肋具有连接到内部的第一端和与第一端相对的连接到外部的第二端，每个肋沿着每个相应通道的长度而与外部间隔开。

在线控转向装置的一些实施例中，肋在输入轴的旋转方向上是柔性的，以允许内部相对于外部的相对旋转运动。

在线控转向装置的一些实施例中，外部包括多个槽，该多个槽形成在外部的内部径向表面中并围绕该内部径向表面周向间隔开；内部包括多个径向突出的止动件，每个止动件位于形成在外部中的多个槽的相应一个槽内；并且止动件和槽之间在输入轴的旋转方向上的间隙小于肋和外部之间限定的间隙，使得在线控转向装置的操作期间，除了在第二端处，肋不与外部接触。

在线控转向装置的一些实施例中，磁极组件包括金属，使得磁通量可以从线圈流过磁极组件。

在线控转向装置的一些实施例中，磁极组件由金属构成，使得磁通量可以从线圈流过磁极组件。

在线控转向装置的一些实施例中，转子包括内部和外部；外部包括限定外部的内周的腔体；内部布置在外部的腔体内；并且内部柔性地联接到外部，使得内部能够在转子运动的第一角度范围内旋转，而不会引起外部在第一角度范围的相应旋转运动，第一角度范围小于转子在规定的终点止动件之间运动的总角度范围，每个终点止动件对应于车辆的转向角的极限。

在线控转向装置的一些实施例中，内部具有卵形或椭圆形的外周，并且外部具有卵形或椭圆形的内周，内部的外周的卵形或椭圆形小于外部的内周的卵形或椭圆形，以在内部和外部之间限定周向间隙，该间隙限定第一运动角度范围。

在一些实施例中，线控转向装置包括连续布置在内部和外部之间的间隙周围和间隙内的垫圈，该垫圈包括柔顺材料。

在线控转向装置的一些实施例中，柔顺材料包括可压缩的粘弹性材料。

在线控转向装置的一些实施例中，外部包括从外部的内周径向向内延伸的环；并且内部包括第一内部和第二内部，第一内部和第二内部具有形成在其中的周向凹部，当第一内部和第二内部在外部的腔体内组装在一起时，外部的环布置在凹部中。

在一些实施例中，线控转向装置包括布置在由内部限定的周向凹部内的垫圈，使得当转子在规定的终点止动件之间的角度范围内旋转时，内部不与外部接触，每个终点止动件对应于车辆的转向角的极限。

在线控转向装置的一些实施例中，垫圈包括柔顺材料。

在线控转向装置的一些实施例中，柔顺材料包括可压缩的粘弹性材料。

在线控转向装置的一些实施例中，第一内部和第二内部固定在一起，以在外部的腔体内一致旋转。

在下面的详细描述中更详细地描述了这些和其他实施例。

附图说明

图1是线控转向装置的第一示例实施例的侧视剖视图。

图2是图1的线控转向装置沿图1所示的剖面2-2截取的顶视剖视图。

图3A是图1的线控转向装置的局部顶视剖视图，其中输入轴相对于转子沿第一方向旋转。

图3B是图1的线控转向装置的局部顶视剖视图，其中输入轴相对于转子沿第二方向旋转，第二方向与第一方向相反。

图4是线控转向装置的第二示例实施例的局部顶视剖视图。

图5A是图4的线控转向装置的局部顶视剖视图，其中输入轴沿第一方向旋转。

图5B是图4的线控转向装置的局部顶视剖视图，其中输入轴相对于转子沿第二方向旋转，第二方向与第一方向相反。

图6是适用于线控转向装置的可旋转柔性转子的示例实施例的顶视图。

图7是图6的可旋转柔性转子的顶视图，其中可旋转柔性转子的内部相对于外部旋转。

图8是适用于线控转向装置的可旋转柔性转子的示例实施例的顶视图。

图9是图8的可旋转柔性转子的剖视图。

具体实施方式

应当理解，本文描述的线控转向装置、特征和方法不限于详细描述和附图中呈现的具体实施例。应该认识到，这些实施例仅仅是本主题的原理的说明。在不脱离本文公开的主题的情况下，许多修改和改编对于本领域技术人员来说是显而易见的。

现在参考附图，图1是总体上用100表示的线控转向装置的一个示例实施例的剖视图。线控转向装置100具有穿过形成在壳体110中的开口伸出的输入轴120。输入轴120由一个或多个轴承130径向支撑在壳体110的开口内，轴承130可以是任何合适类型的轴承，包括例如滚珠轴承、滚柱轴承、轴颈轴承等。在所示的实施例中，示出了多个轴承130。输入轴120在壳体110内延伸，超过轴承130，并且在输入轴120的近端附接到转子140，使得当旋转输入在输入轴120的远端传递到输入轴120时，输入轴120和转子140以基本相同的角速度旋转。输入轴120的近端和远端是输入轴120的相对端。输入轴120构造成在输入轴120的远端接收输入，例如旋转力或旋转运动，并将该旋转力或旋转运动传递到输入轴120近端的转子140。

磁体刚性附接在输入轴120的近端，使得磁体隐藏在壳体110内。在一些实施例中，磁体整体地形成为输入轴120的一部分和/或将输入轴组装到线控转向装置100的另一个结构上的紧固件的整体部分。设置总体上标记为170的传感器来监测和/或确定输入轴120的近端和/或转子140的旋转运动。在所示的实施例中，传感器170是霍尔效应传感器，其构造成当输入轴120在壳体110内旋转时检测附接到输入轴120的磁体的角位置、角速度和/或角加速度。有利的是，磁体与输入轴120的附接是刚性的，在线控转向装置100的操作过程中，磁体和输入轴120之间不允许或仅允许可忽略的相对运动。以这种方式，输入轴的角位置可以以足够的准确度和/或精度来确定，以将精确的转向角传递给由线控转向装置100控制的车辆或其他合适的装置。当输入轴120的角位置改变时，并且因此磁体的角位置改变时，车辆的转向角相应地以线性关系或非线性关系改变。

线控转向装置100具有包括磁极组件180的电动机。磁极组件180包括线圈150，线圈150通过轴向取向紧固件190(例如销)固定在壳体110内，紧固件190延伸穿过整个磁极组件180并进入形成在壳体110内的凹槽，使得磁极组件180不能在壳体110内旋转，如图1和图2所示。此外，磁极组件180具有带键的凹部182，在组装线控转向装置100的过程中，线圈150的键152***到该凹槽中，以将线圈150和磁极组件180与壳体110通过即紧固件190旋转锁定在一起。转子140与线圈150径向间隔开，使得转子140不与壳体110内的线圈150物理接触。沿着输入轴120的长度设置多个轴承130有助于确保输入轴120不能在壳体110内沿径向偏转，否则会导致转子140和线圈150之间的接触。

当电流施加到线圈150时，产生磁场以在转子140上产生旋转力或扭矩，转子140至少部分包括铁磁材料。磁场和作用在转子上的旋转力或转矩的强度与供应到线圈150的电流成比例。转子140可在角位置的预定范围内旋转，该范围被限定在对应于车辆的最大和/或最小转向角的规定旋转端点之间。相对于“零”位置，例如车辆将沿直线移动的位置，最大转向角和最小转向角在相反的方向上可以具有相同或不同的大小。当传感器170通过磁体检测到输入轴120已经旋转到预定角位置范围的任一规定旋转端点处或超过该端点时，最大电流被施加到线圈150上以产生最大磁场，并且相应地，在转子140上产生最大旋转力或扭矩，以防止输入轴在旋转端点方向上的进一步旋转运动。转子140上的最大旋转力或扭矩的这种应用防止输入轴旋转到与超过被控制的车辆能够实现的最大或最小转向角的转向角对应的角位置，从而以传统转向装置的终点止动件的方式起作用，在传统转向装置中机械止动件将防止输入轴的进一步旋转运动。有利的是，供应给线圈150的电流具有足够的大小，以防止操作者进一步旋转输入轴超过规定的旋转端点。

在一些实施例中，除了在规定的旋转端点处，在整个预定的角位置范围内没有电流被供应给线圈150，使得输入轴120在整个预定的角位置范围内自由旋转(例如，没有旋转力或扭矩)，除了在对应于车辆的最大和/或最小转向角的规定旋转端点处。

在一些实施例中，当传感器170在除“零”位置之外的任何角位置检测到附接到输入轴120的磁体时，电流被供应到线圈150。这样，当输入轴120和磁体被检测到处于除“零”位置之外的任何角位置时，旋转力或扭矩被施加到转子140。在一些这样的实施例中，施加的电流是可变电流，意味着电流的大小不是恒定的，而是基于由传感器170通过磁体检测的输入轴120的角位置而变化。随着输入轴120旋转离开“零”位置，电流的大小连续地或以步进方式增加是有利的。由于随着输入轴120旋转远离“零”位置，传递到转子140的旋转力或扭矩增加，输入轴120在角位置的预定范围内的相对角位置以及相应的车辆的转向角，可以由操作者基于必须由操作者产生的使轴旋转的输入力的大小来感知，从而为线控转向装置100的操作者提供触觉反馈。在一些实施例中，即使当输入轴120处于“零”位置时，也可以向线圈150供应电流，从而当输入轴120处于“零”位置时，旋转力或扭矩将被施加到转子上。在这样的实施例中，当输入轴120在任一角度方向上远离“零”位置时，供应给线圈150的电流例如以线性或非线性方式增加。在一些实施例中，供应给线圈150的电流大小和输入轴120的角位置之间的关系在整个角位置的预定范围内是线性的，具有从小于最大电流的中间电流值到当输入轴120被检测到处于角位置的预定范围的任一规定旋转端点时出现的最大电流的阶跃。

为了防止出现转子140被最大旋转力和/或扭矩保持在任一规定的旋转端点处的情况，从而使得操作者必须克服该最大旋转力和/或扭矩，以将输入轴旋转远离规定的旋转端点并朝向“零”位置，在输入轴120与转子140的接合处限定了柔性联接区域，通常标记为160。在图2至图3B中示出了柔性联接区域160的第一示例实施例。根据该第一示例实施例，输入轴120具有三驱动构造，其中输入轴120具有三个径向延伸的突出部122，这些突出部接合在形成于转子140的内周向表面中的三个相应的槽142内。基于必须在柔性联接区域160处反作用的旋转力和/或扭矩，突出部122和槽142可以具有任何合适的尺寸、数量和围绕输入轴120的间隔。这样，尽管在示例实施例中示出了三个突出部122和三个槽142，但是可以提供任何数量的突出部122和槽142。为了使每个突出部122能够装配在对应的一个槽142内，每个突出部122的尺寸小于突出部122将与之接合的槽142的尺寸。在一些实施例中，一个或多个突出部122和槽142的尺寸可以不同于其他突出部122和槽142的尺寸。在一些实施例中，每个突出部122和槽142的尺寸可以不同于每个其他突出部122和槽142的尺寸，使得每对突出部122和槽142的尺寸可以不同于每对其他突出部122和槽142的尺寸。径向间隙(总体用162表示)设置在输入轴120和转子140之间，以在输入轴120的旋转方向反向时，例如从顺时针到逆时针或从逆时针到顺时针，允许输入轴120和转子140之间的相对旋转运动。在一些实施例中，在线控转向装置100的操作过程中，不需要在输入轴120的整个周边保持该径向间隙162。

每对突出部122和槽142也具有周向间隙(总体标记为164)，以在输入轴如本文别处所述改变旋转方向时允许输入轴120和转子140之间的相对旋转运动。每个突出部122具有第一接触表面124和第二接触表面126，第一接触表面124和第二接触表面126沿着输入轴120和/或转子140的周向方向位于相对侧。每个槽具有第一接触表面144和第二接触表面146，第一接触表面144和第二接触表面146沿着输入轴120和/或转子140的周向方向位于相对侧。如图3A所示，当输入轴120沿第一方向(例如，顺时针方向)旋转时，输入轴120相对于转子140旋转，使得一个或多个(例如，全部)突出部122和槽142的第一接触表面124、144相互接触，导致输入轴120和转子140彼此一起旋转。换言之，输入轴120的旋转运动将导致转子140以基本相似的幅度旋转运动。因此，如图3A所示，当输入轴120沿第一方向旋转时，突出部122和槽142的第二接触表面126、146之间存在周向间隙164，而突出部122和槽142的第一接触表面124、144彼此直接接触。

当传感器170检测到输入轴120的角位置以及相应地转子140在第一方向上处于或超过终点止动件时，最大电流被供应给线圈150以产生最大旋转力或扭矩，从而防止操作者在第一方向上进一步旋转输入轴120和转子140。当该最大电流被供应给线圈150时，旋转力和/或扭矩作用在转子140上，以防止转子140沿第一或第二方向的旋转运动，导致“粘滞”转向。在常规的线控转向装置中，这意味着操作者必须克服旋转力和/或扭矩，甚至能够在相反的方向上旋转输入轴120。然而，根据当前公开的主题，因为在第二方向上第二接触表面126、146之间存在周向间隙164，所以输入轴120可以沿第二方向旋转对应于周向间隙164的尺寸的量，从而允许输入轴120沿第二方向旋转，即使当转子140被旋转力和/或扭矩保持就位时。在一些实施例中，在转子140没有相应旋转的情况下，输入轴120的旋转可以例如在0.5度和2度之间。传感器170能够检测输入轴120沿第二方向的该旋转，而不需要转子140的相应旋转，从而在输入轴120在突出部122和槽142的第二接触表面126、146处接触转子140之后，导致供应给线圈150的最大电流终止，并允许转子140沿第二方向旋转。有利的是，周向间隙164足够大，以允许在输入轴120在突出部122和槽142的第二接触表面126、146处接触转子140之前，传感器170检测到输入轴120相对于转子140的角旋转，使得可以终止最大电流，而操作者不必克服最大旋转力和/或扭矩来使输入轴120在第二方向上远离第一终点止动件旋转。

类似地，如图3B所示，当输入轴120沿第二方向(例如逆时针方向)旋转时，输入轴120相对于转子140旋转，使得一个或多个(例如全部)突出部122和槽142的第一接触表面124、144相互接触，导致输入轴120和转子140彼此一起旋转。当传感器170检测到输入轴120的角位置以及相应地转子140在第二方向上处于或超过终点止动件时，最大电流被供应给线圈150以产生最大旋转力或扭矩，从而防止操作者在第二方向上进一步旋转输入轴120和转子140。当该最大电流被供应给线圈150时，旋转力和/或扭矩作用在转子140上，以防止转子140沿第一方向或第二方向的旋转运动，导致“粘滞”转向。如图3B所示，由于第一接触表面124、144之间在第一方向上存在周向间隙164，输入轴120可以沿第一方向旋转对应于周向间隙164的尺寸的量，从而允许输入轴120沿第一方向旋转，即使当转子140被旋转力和/或扭矩保持就位时。传感器170能够检测输入轴120沿第一方向的该旋转，而不需要转子140的相应旋转，从而在输入轴120在突出部122和槽142的第一接触表面124、144处接触转子140之后，导致供应给线圈150的最大电流终止，并允许转子140沿第一方向旋转。如本文别处所述，有利的是，周向间隙164足够大，以允许在输入轴120在突出部122和槽142的第一接触表面124、144处接触转子140之前，传感器170检测到输入轴120相对于转子140的角旋转，使得可以终止最大电流，而操作者不必克服最大旋转力和/或扭矩来使输入轴120在第一方向上远离第二终点止动件旋转。转子140轴向浮动，以允许输入轴120自由旋转，导致少量的零扭矩旋转，从而允许操作者旋转输入轴120，而不必克服当输入轴120旋转到其中一个终点止动件时施加的旋转力和/或扭矩。在一些实施例中，可向转子施加轴向载荷，以最小化操作者对零扭矩旋转的感知。

图4至图5B示出了第二示例实施例的输入轴200和转子210的之间的柔性联接区域(总体用220表示)的第二示例实施例。根据该第二示例实施例，输入轴200和转子210以方形驱动构造联接在一起。这样，输入轴200与转子210接合的部分具有大致方形的横截面，并且输入轴200与之接合的转子210中形成的凹部具有大致方形的横截面。为了允许输入轴200和转子210之间的相对运动，转子210的凹槽在尺寸上大于输入轴200的，从而允许输入轴200相对于转子210的角运动。

如图5A所示，当输入轴200沿第一方向(例如顺时针方向)旋转时，输入轴200在转子210的凹部内旋转，使得输入轴200的接触表面202旋转以在第一接触点(总体表示为222)处接触转子210的凹部的接触表面212中的相邻一个接触表面，例如内周向表面，同时还存在间隙224。在所示的实施例中，凹部是方孔的形式。这样，第一接触点222和间隙224位于输入轴200和转子210的接触表面202、212的每个接触表面的相对端。当输入轴200沿第一方向旋转时，输入轴200相对于转子210旋转，使得输入轴200和转子210的接触表面202、212在第一接触点222处彼此接触，导致输入轴200和转子210彼此一起旋转。换言之，输入轴200的旋转运动将导致转子210以基本相似的幅度旋转运动。因此，如图5A所示，当输入轴200沿第一方向旋转时，间隙224存在于接触表面202、212的与相应的第一接触点相对的一端，在第一接触点处接触表面202、212彼此直接接触。

当传感器170检测到输入轴200的角位置以及相应的转子210在第一方向上处于或超过终点止动件时，最大电流被供应给线圈150以产生最大旋转力或扭矩，从而防止操作者在第一方向上进一步旋转输入轴200和转子210。当该最大电流被供应给线圈150时，旋转力和/或扭矩作用在转子210上，以防止转子210沿第一方向或第二方向的旋转运动，导致“粘滞”转向。在常规的线控转向装置中，这意味着操作者必须克服旋转力和/或扭矩，甚至能够在相反的方向上旋转输入轴200。然而，根据当前公开的主题，由于在接触表面202、212的与第一接触点沿第二方向(例如逆时针方向)相对的相对端处在接触表面202、212之间存在间隙224，所以输入轴200可以沿第二方向旋转对应于间隙224的尺寸的量，从而即使当转子210被旋转力和/或旋转力保持就位时，也允许输入轴200沿第二方向旋转。在一些实施例中，在转子210没有相应旋转的情况下，输入轴200的旋转可以例如在0.5度和2度之间。传感器170能够检测输入轴200沿第二方向的这种旋转，而不需要转子210的相应旋转，在输入轴200分别在输入轴200和转子210的接触表面202、212的第二接触点(总体由226表示)处接触转子210之后，导致供应给线圈150的最大电流终止，并允许转子210沿第二方向旋转。应当注意的是，当接触表面202、212在第二接触点226处相互接触时，在接触表面202、212的相对端存在另一个间隙(总体用228表示)，当输入轴沿第一方向旋转时，第一接触点222位于该相对端。有利的是，间隙224、228足够大，以允许在输入轴200在第二接触点226处接触转子210之前，输入轴200相对于转子210的角旋转被传感器170检测到，使得可以终止最大电流，而操作者不必克服最大旋转力和/或扭矩来使输入轴200沿第二方向旋转远离第一终点止动件。

类似地，如图5B所示，当输入轴200沿第二方向，例如沿逆时针方向旋转时，输入轴200相对于转子210旋转，使得输入轴200和转子210的接触表面202、212在第二接触点226处彼此接触，导致输入轴200和转子210彼此一起旋转。当接触表面202、212在第二接触点226处彼此接触时，在接触表面202、212的相对端存在间隙228。当传感器170检测到输入轴200的角位置以及相应地转子210在第二方向上处于或超过终点止动件时，最大电流被供应给线圈150以产生最大旋转力或扭矩，从而防止操作者在第二方向上进一步旋转输入轴200和转子210。当该最大电流被供应给线圈150时，旋转力和/或扭矩作用在转子210上，以防止转子210沿第一方向或第二方向的旋转运动，导致“粘滞”转向。如图5B所示，由于接触表面202、212之间在第一方向上存在间隙228，输入轴200可以沿第一方向旋转对应于间隙228的尺寸的量，从而即使当转子210被旋转力和/或扭矩保持就位时，也允许输入轴200沿第一方向旋转。传感器170能够检测输入轴200沿第一方向的这种旋转，而不需要转子210的相应旋转，这导致供应给线圈150的最大电流终止，并且在输入轴200在第一接触点222处接触转子210之后允许转子210沿第一方向旋转(参见图5A)。如本文别处所述，有利的是，间隙228足够大，以允许在输入轴200在第一接触点222处接触转子210之前，输入轴200相对于转子210的角旋转被传感器170检测到，使得可以终止最大电流，而操作者不必克服最大旋转力和/或扭矩来使输入轴200沿第一方向旋转远离第二终点止动件。

图4至图5B所示的示例实施例的操作在其他方面基本上类似于图2至图3B所示的示例实施例。

图6和图7示出了总体用240表示的转子的示例实施例，其适用于图1的线控转向装置100。根据该实施例，转子240包括内部260，内部260径向位于外部250内。这样，外部250围绕内部260。输入轴穿过凹部270，并且刚性地联接和/或附接到内部260，使得通过输入轴与形成在内部260中的带键的凹部272锁定地接合来防止输入轴和内部260之间的相对角运动。内部260通过多个肋264连接到外部250，肋264在远离内部260的径向方向上延伸。在所示的示例实施例的转子240中设置了五个肋264，但是可以设置任何数量的肋264。肋264在肋的第一端处连接到内部260，在肋的第二端处，例如连接点(总体标记为270)处，连接到外部250。每个肋布置在径向形成在外部中的通道内，从而在每个肋264的任一侧限定间隙254，允许内部260相对于外部250的相对角运动。在一些实施例中，有利的是，间隙254足够大，使得在线控转向装置的正常操作期间，除了在相应的连接点270处，肋264不会接触外部260。肋264在旋转方向上是柔性的，例如在由转子240和/或输入轴限定的平面中，以允许内部260相对于外部250的相对角运动和/或位移。外部250包括多个槽252，这些槽形成在外部250的内部径向表面中，并且围绕该内部径向表面周向间隔开。内部260包括多个径向突出的止动件262，每个止动件262布置和/或定位在形成于外部250中的多个槽252的相应一个内。止动件262在周向方向上的尺寸小于槽252的尺寸，从而限定了止动件262和槽252之间的周向间隙，并允许内部260相对于内部250的角运动。止动件262和槽252之间的间隙尺寸限定了内部260相对于外部250的最大角度偏转。这样，当内部260已经相对于外部250旋转了最大指定角度时，止动件262接触槽252的周向边缘，以防止内部260相对于外部250进一步旋转。有利的是，止动件262和槽252之间的间隙小于将肋264与外部250分开的间隙254，以防止肋264在连接点270之外接触外部250。

在正常操作期间，例如在端部止动件之间，输入轴和转子240彼此一起旋转，使得输入轴的旋转运动将导致转子240的旋转运动具有基本相似的幅度。

当传感器检测到输入轴的角位置以及相应地转子240在第一方向上处于或超过终点止动件时，最大电流被供应给线圈150以产生最大旋转力或扭矩，从而防止操作者在第一方向上进一步旋转输入轴和转子240。当该最大电流被供应给线圈150时，旋转力和/或扭矩作用在转子240上，以防止转子240沿第一方向或第二方向的旋转运动，导致“粘滞”转向。如本文别处所述，在常规的线控转向装置中，这意味着操作者必须克服旋转力和/或扭矩，甚至能够在相反方向上旋转输入轴。然而，根据当前公开的主题，由于存在将内部260连接到外部250的肋264，输入轴以及内部250可以相对于外部250沿第二方向旋转对应于止挡件262和槽252之间在第二方向上的周向间隙的尺寸的量，从而即使当转子240的外部260被旋转力和/或扭矩保持就位时，也允许输入轴和内部260沿第二方向旋转。在一些实施例中，转子240的外部260没有相应的旋转的情况下，输入轴和内部260的旋转可以例如在0.5度和2度之间。传感器能够检测到输入轴和内部260沿第二方向的旋转，而不需要转子240的外部250沿第二方向的相应旋转，这导致供应给线圈150的最大电流的终止，并且在输入轴已经旋转了足以被传感器检测到的角度量之后，允许整个转子240沿第二方向旋转。有利的是，止动件262和槽252之间以及肋264和外部260之间的间隙足够大，以允许输入轴和内部260相对于转子240的外部250的角旋转在止动件262接触槽252内的外部250之前被传感器检测到，从而可以终止最大电流，而操作者不必克服最大旋转力和/或扭矩来使输入轴在第二方向上远离第一终点止动件旋转。图7中示出了内部260相对于外部250旋转的示例图示，其中止动件262与槽252接触，并且肋264在周向方向上弹性变形。

当传感器170检测到输入轴的角位置以及相应地转子240在第二方向上处于或超过终点止动件时，最大电流被供应给线圈150以产生最大旋转力或扭矩，从而防止操作者在第二方向上进一步旋转输入轴和转子210。当该最大电流被供应给线圈150时，旋转力和/或扭矩作用在转子240上，以防止转子240沿第一方向或第二方向的旋转运动，导致“粘滞”转向。根据当前公开的主题，由于存在将内部260连接到外部250的肋264，输入轴以及内部250可以相对于外部250沿第一方向旋转对应于止挡件262和槽252之间在第一方向上的周向间隙的尺寸的量，从而即使当转子240的外部260被旋转力和/或扭矩保持就位时，也允许输入轴和内部260沿第一方向旋转。在一些实施例中，转子240的外部260没有相应的旋转的情况下，输入轴和内部260的旋转可以例如在0.5度和2度之间。传感器能够检测到输入轴和内部260沿第一方向的这种旋转，而不需要转子210的外部250沿第一方向的相应旋转，这导致供应给线圈150的最大电流的终止，并且在输入轴已经旋转了足以被传感器检测到的角度量之后，允许整个转子240沿第二方向旋转。有利的是，止动件262和槽252之间以及肋264和外部260之间的间隙足够大，以允许输入轴和内部260相对于转子240的外部250的角旋转在止动件262接触槽252内的外部250之前被传感器检测到，从而可以终止最大电流，而操作者不必克服最大旋转力和/或扭矩来使输入轴在第一方向上远离第二终点止动件旋转。

现在参考图8和图9，示出了总体用280表示的转子的示例实施例，其适用于图1的线控转向装置100。根据该实施例，转子280包括内部320，内部320径向位于外部300内。这样，外部300围绕内部320。输入轴穿过凹部350，并且刚性地联接和/或附接到内部320，使得通过例如锁定地附接到内部320来防止输入轴和内部320之间的相对角运动。内部320通过环形垫圈330连接到外部300并与外部300间隔开，环形垫圈330在内部320和外部300之间限定间隙340。垫圈330为粘弹性材料是有利的，当内部320相对于外部300旋转时，该材料可被压缩，使得当外部300在其对应于安装有转子280的线控转向装置所允许的最大转向输入的行程终点保持静止时，内部320可以相对于外部300旋转。

在一些实施例中，间隙340被选择成在内部320将接触外部300之前允许内部320和外部300之间的预定量的相对运动，以防止它们之间的进一步相对旋转运动。在一些实施例中，垫圈330具有足够硬的硬度，使得在正常操作期间内部320和外部300不能彼此直接接触。在所示的实施例中，内部320包括在接口边缘326组装在一起的第一半部322和第二半部324。第一半部322和第二半部324具有凹进部分，当组装时，该凹进部分形成凹部328，当组装转子280时，垫圈330位于该凹部328中。外部300包括布置在凹部328内的内部环形环，使得当内部320相对于外部300旋转时，垫圈330能够接合该内部环。在正常操作期间，例如在终点止动件之间，外部300和内部320一起旋转，使得内部320的旋转运动将导致外部300的旋转运动具有基本相似的幅度。

当传感器检测到输入轴、内部320和/或外部300的角位置在第一方向上处于或超过终点止动件时，最大电流被供应给线圈150以产生最大旋转力或扭矩，从而防止操作者在第一方向上进一步旋转输入轴以及相应地内部320和外部300。当该最大电流被供应给线圈150时，旋转力和/或扭矩作用在转子240的外部300上，以防止外部300沿第一或第二方向的旋转运动，导致“粘滞”转向。如本文别处所述，在常规的线控转向装置中，这意味着操作者必须克服旋转力和/或扭矩，甚至能够在相反方向上旋转输入轴。然而，根据当前公开的主题，由于存在将内部320与外部300分开的垫圈330和间隙340，输入轴以及内部320可以相对于外部300沿第二方向上旋转对应于间隙340和/或垫圈330在第二方向上的尺寸的量，从而即使当转子280的外部300被旋转力和/或扭矩保持就位时，也允许输入轴和内部320沿第二方向旋转。在一些实施例中，转子280的外部300没有相应的旋转的情况下，输入轴和内部320的旋转可以例如在0.5度和2度之间。传感器能够检测到输入轴和内部320沿第二方向的旋转，而不需要转子280的外部300沿第二方向的相应旋转，这导致供应给线圈150的最大电流的终止，并且在输入轴已经旋转了足以被传感器检测到的角度量之后，允许整个转子280，例如内部320和外部300，沿第二方向旋转。有利的是，间隙340足够大以允许输入轴和内部320相对于转子280的外部300的角旋转被内部320的外周向表面从接触外部300的内周向表面检测到，从而可以终止最大电流，而操作者不必克服最大旋转力和/或扭矩来在第二方向上旋转输入轴远离第一终点止动件。

设想了旋转柔性转子的其他实施例，包括在内端口和外部之间使用弹性构件，由于弹性构件的弹性性质，这将允许内部旋转预定的量，同时外部由线圈产生的旋转力和/或扭矩保持就位。

通过考虑本说明书或本文公开的主题的实践，当前主题的其他实施例对于本领域技术人员来说将是明显的。因此，前述说明书仅被认为是当前主题的示例，其真实范围由所附权利要求书限定。

Claims (27)

1.一种控制车辆的线控转向装置，所述线控转向装置包括:

壳体；

输入轴，所述输入轴能够相对于所述壳体旋转，并且构造成在所述输入轴的第一端接收来自所述车辆的操作者的旋转输入，所述第一端位于所述壳体的外部；

转子，所述转子在所述输入轴的第二端附接到所述输入轴，所述第二端位于所述壳体内部并与所述第一端相对；

传感器，所述传感器构造成检测所述输入轴相对于所述壳体的角位置、角速度和/或角加速度；

线圈，所述线圈构造成当电流被供应到所述线圈时产生磁场，其中所述磁场在所述转子中产生旋转力或扭矩以抵抗所述转子的旋转；以及

至少两个极组，所述至少两个极组布置在所述转子的相对侧；

其中所述转子附接到所述输入轴，以允许所述转子的至少一部分和所述输入轴之间的相对运动。

2.根据权利要求1所述的线控转向装置，其中，所述输入轴的旋转导致所述车辆的转向角在所述输入轴旋转的相应方向上改变。

3.根据权利要求2所述的线控转向装置，其中，所述输入轴能够在规定的终点止动件之间旋转，每个所述终点止动件对应于所述车辆的所述转向角的极限。

4.根据权利要求1所述的线控转向装置，其中，当所述输入轴的旋转方向改变或反向时，所述转子和所述输入轴之间发生相对运动。

5.根据权利要求1所述的线控转向装置，其中，所述转子包括磁响应材料。

6.根据权利要求1所述的线控转向装置，其中，所述输入轴通过与所述转子同轴对齐的一个或多个轴承能够旋转地支撑在所述壳体内。

7.根据权利要求1所述的线控转向装置，包括至少一个磁体，所述磁体刚性附接到所述输入轴或与所述输入轴一体形成，所述磁体邻近所述传感器。

8.根据权利要求7所述的线控转向装置，其中，所述传感器包括霍尔效应传感器，用于检测所述磁体的旋转。

9.根据权利要求1所述的线控转向装置，其中，形成在所述转子中的凹部在尺寸上大于所述输入轴的***所述凹部中的部分。

10.根据权利要求9所述的线控转向装置，其中：

当所述输入轴沿第一方向旋转时，所述输入轴在一个或多个第一接触点处接触形成在所述转子中的所述凹部的内表面；

当所述输入轴沿与所述第一方向相反的第二方向旋转时，所述输入轴在一个或多个第二接触点处接触在所述转子中形成的所述凹部的内表面；

在所述输入轴将旋转方向从所述第一方向改变到所述第二方向之后，所述输入轴接触所述第二接触点以在所述第二方向上旋转所述转子之前，所述与所述第一接触点和第二接触点间隔开一段时间；并且

在所述输入轴将所述旋转方向从所述第二方向改变到所述第一方向之后，在所述输入轴接触所述第一接触点以在所述第一方向上旋转所述转子之前，所述输入轴与所述第一接触点和第二接触点间隔开一段时间。

11.根据权利要求10所述的线控转向装置，其中，所述输入轴和所述转子的凹部包括三驱动装置，从而有三个第一接触点和三个第二接触点。

12.根据权利要求11所述的线控转向装置，其中，所述第一接触点和第二接触点分别是第一接触平面和第二接触平面。

13.根据权利要求10所述的线控转向装置，其中，所述输入轴和所述转子的凹部包括方形驱动装置，从而有四个第一接触点和四个第二接触点。

14.根据权利要求1所述的线控转向装置，其中，所述转子包括内部和外部，其中所述内部能够相对于所述外部旋转。

15.根据权利要求14所述的线控转向装置，其中，所述内部通过在所述内部和所述外部之间延伸的多个径向取向的肋连接到所述外部，每个所述肋布置在所述外部中径向形成的相应通道内，使得每个肋具有连接到所述内部的第一端和与所述第一端相对的连接到所述外部的第二端，每个肋沿着每个相应通道的长度而与所述外部间隔开。

16.根据权利要求15所述的线控转向装置，其中，所述肋在所述输入轴的旋转方向上是柔性的，以允许所述内部相对于所述外部的相对旋转运动。

17.根据权利要求16所述的线控转向装置，其中：

所述外部包括多个槽，这些槽形成在所述外部的内部径向表面中并围绕所述内部径向表面周向间隔开；

所述内部包括多个径向突出的止动件，每个所述止动件位于形成在所述外部中的多个槽的相应一个槽内；并且

所述止动件和所述槽之间在所述输入轴的旋转方向上的间隙小于所述肋和所述外部之间限定的间隙，使得在所述线控转向装置的操作期间，除了在所述第二端处，所述肋不与所述外部接触。

18.根据权利要求1所述的线控转向装置，其中，所述磁极组件包括金属，使得磁通量能够从所述线圈流过所述磁极组件。

19.根据权利要求1所述的线控转向装置，其中：

所述转子包括内部和外部；

所述外部包括限定所述外部的内周的腔体；

所述内部布置在所述外部的腔体内；并且

所述内部柔性地联接到所述外部，使得所述内部能够在所述转子运动的第一角度范围内旋转，而不会引起所述外部在所述第一角度范围的相应旋转运动，所述第一角度范围小于所述转子在规定的终点止动件之间运动的总角度范围，每个所述终点止动件对应于所述车辆的转向角的极限。

20.根据权利要求19所述的线控转向装置，其中，所述内部具有卵形或椭圆形的外周，所述外部具有卵形或椭圆形的内周，所述内部的外周的卵形或椭圆形小于所述外部的内周的卵形或椭圆形，以在所述内部和所述外部之间限定周向间隙，所述周向间隙限定所述第一运动角度范围。

21.根据权利要求20所述的线控转向装置，包括连续布置在所述内部和所述外部之间的间隙周围和间隙内的垫圈，所述垫圈包括柔顺材料。

22.根据权利要求21所述的线控转向装置，其中，所述柔顺材料包括可压缩的粘弹性材料。

23.根据权利要求19所述的线控转向装置，其中：

所述外部包括从所述外部的内周径向向内延伸的环；并且

所述内部包括第一内部和第二内部，所述第一内部和第二内部具有形成在其中的周向凹部，当所述第一内部和所述第二内部在所述外部的腔体内组装在一起时，所述外部的环布置在所述凹部中。

24.根据权利要求23所述的线控转向装置，包括布置在由所述内部限定的周向凹部内的垫圈，使得当所述转子在规定的终点止动件之间的角度范围内旋转时，所述内部不与外部接触，每个所述终点止动件对应于所述车辆的转向角的极限。

25.根据权利要求24所述的线控转向装置，其中，所述垫圈包括柔顺材料。

26.根据权利要求25所述的线控转向装置，其中，所述柔顺材料包括可压缩的粘弹性材料。

27.根据权利要求23所述的线控转向装置，其中，所述第一内部和所述第二内部固定在一起，以在所述外部的所述腔体内一致旋转。

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