转向装置、具有这种转向装置的机动车以及操作这种转向装置的方法与流程

本发明涉及一种转向装置、一种具有这种转向装置的机动车以及一种操作这种转向装置的方法。

背景技术：

1、被设计成线控转向装置的转向装置是已知的，由于其机械设计，在某些情况下，特别是在具有该转向装置的机动车处于驻车位置时，可以在不用力的情况下转动具有该转向装置的方向盘。

2、在传统转向装置、尤其是转向传动装置中实现的机械式转向止挡不能以这种形式用于线控转向装置，因为转向装置靠近方向盘一端的机械和电子部件不再受到机械限位的保护。

3、此外，还有一些被设计成线控转向装置的已知转向装置具有电子式转向止挡。其缺点是只要施加相应的力，电子式转向止挡就会被克服。

4、还有一些被设计成线控转向装置的已知转向装置具有多个串接的机械式转向止挡。这些转向装置的缺点是复杂且昂贵，而且在驻车位置上无法防止非受力旋转。

5、kr 1020180028235a涉及一种方向盘旋转限制装置，其可将方向盘的旋转角度限制在一定角度，而且由于外部条件的影响，例如在前轮被路缘石卡住的情况下，前轮的转向在方向盘的任何旋转角度下都会受到阻力的影响。关于方向盘旋转限制装置，其能立即限制方向盘的旋转，使之与受到限制的旋转角度相对应。该公开文献还涉及一种安装在线控转向系统的转向反作用力装置中的方向盘旋转限制装置。该公开文献还披露了一种方法，包括：转向轴，方向盘安装在该转向轴上；具有中空部分的壳体，转向轴穿过该中空部分；挡块，布置在壳体内部以将方向盘的旋转角度限制在预定角度。转向轴布置在壳体外侧。在方向盘的任意旋转角度下均可用锁定单元来限制方向盘的旋转。

6、wo 2020256426 a1公开了一种装置，通过该装置可以提供线控转向装置，该装置将驾驶员对方向盘的操纵限制在最大旋转角度内以增加驾驶员的转向感，防止安装在方向盘上的时钟弹簧损坏，并能使部件更易制造和加工。该装置易于装配，与周围部件的干涉度小。因此，该装置可以开发成各种结构，并在包装方面具有优势。

技术实现思路

1、本发明的目的是创造一种转向装置、一种具有这种转向装置的机动车和一种操作这种转向装置的方法，从而至少部分消除上述缺点，优选是避免上述缺点。

2、通过提供本技术教示，特别是独立权利要求的教示以及公开在从属权利要求和说明书中的实施方式的教示，将达成上述目的。

3、上述目的尤其通过创造一种转向装置来达成，该转向装置被设计成线控转向装置。该转向装置具有沿周向可旋转布置的转向轴、沿周向至少部分环绕转向轴的套管、沿周向环绕转向轴的套筒以及锁定装置。转向轴在转向轴的轴向上相对于套管固定。此外，转向轴具有外螺纹，该外螺纹与套筒的内螺纹啮合，其中套筒与套管形状配合，使得套筒相对于套管在轴向上可位移，在周向上则是固定的。套筒的侧表面具有至少一个凹槽，其中锁定装置和至少一个凹槽相对于彼此布置成，使得锁定装置可以在套筒的至少一个轴向位置上与至少一个凹槽接合。

4、有利的是，这就可以通过锁定装置与至少一个凹槽的接合来以机械方式锁定转向轴，特别是将其锁定在驻车位置上，从而防止转向轴发生非受力旋转。

5、借此可有利地将转向装置设计得更加节省空间。此外，还可以省去用于在驻车位置阻止转向轴旋转的昂贵的齿轮装置。

6、套筒的侧表面优选具有多个凹槽，特别优选地具有三个凹槽，其中锁定装置和多个凹槽相对于彼此布置成，使得锁定装置可以在套筒的至少一个轴向位置上与多个凹槽中的一个凹槽接合。特别地，多个凹槽中的两个凹槽彼此轴向间隔开。此外，多个凹槽中的至少两个凹槽优选采用相同设计。

7、内螺纹和/或外螺纹的螺距优选地为2mm至10mm，特别优选地为5mm。

8、根据本发明的进一步设计，套筒可以沿转向轴的轴向在第一端位与第二端位之间位移。其中，在第一端位与第二端位之间设有零位。转向装置特别是采用如下设计：在零位上，可用转向装置操纵的车轮没有转向锁定。此外，零位与第一端位之间沿位移距离的间距优选地为6mm至7mm，优选地为6.2mm至6.7mm。作为替代方案或附加方案，优选通过使转向轴旋转400°至500°，优选旋转440°至480°，可以使套筒从零位位移至第一端位。作为替代方案或附加方案，零位与第二端位之间沿位移距离的间距优选地为6mm至7mm，优选地为6.2mm至6.7mm。作为替代方案或附加方案，优选通过使转向轴旋转400°至500°，优选旋转440°至480°，可以使套筒从零位位移至第二端位。转向轴优选在顺时针旋转时从零位位移至第一端位，在逆时针旋转时从零位位移至第二端位。作为替代方案，转向轴优选在顺时针旋转时从零位位移至第二端位，在逆时针旋转时从零位位移至第一端位。

9、特别优选地，内螺纹和/或外螺纹的螺距被设计成使得零位与第一端位之间的间距为6mm至7mm，特别优选地为6.2mm至6.7mm，转向轴的旋转角度为400°至500°，特别优选地为440°至480°，以使套筒从零位位移至第一端位。作为替代方案或附加方案，内螺纹和/或外螺纹的螺距特别优选地被设计成使得零位与第二端位之间的间距为6mm至7mm，特别优选地为6.2mm至6.7mm，转向轴的旋转角度为400°至500°，特别优选地为440°至480°，以使套筒从零位位移至第二端位。

10、根据本发明的进一步设计，至少一个凹槽形成于套筒的凹部(作为侧表面的部分区域)的底面。凹部在转向轴的轴向上具有第一止动面/抵靠面和第二止动面。此外，环绕锁定装置的壳体与凹部接合，从而使壳体与第一止动面和第二止动面一起限制套筒在转向轴的轴向上的位移。

11、有利的是，凹部的作用是以机械方式限制转向止挡，特别是转向轴的转向角范围。

12、优选地，凹部在转向轴的轴向上的长度与从零位到第一端位的位移距离(尤其为6mm至7mm，优选地为6.2mm至6.7mm)、从零位到第二端位的位移距离(尤其为6mm至7mm，优选地为6.2mm至6.7mm)以及环绕锁定装置的壳体在转向轴的轴向上的伸展度/延伸长度之和匹配。

13、根据本发明的进一步设计，锁定装置具有螺栓。锁定装置的螺栓被设计成与至少一个凹槽接合。锁定装置的螺栓优选被设计成能够与多个凹槽中的每个凹槽接合。

14、有利的是，借此可以通过简单的方式实现转向轴的锁定，尤其是在驻车位置上的锁定。

15、根据本发明的进一步设计，锁定装置的螺栓向锁定状态偏置，并且可以借助于致动器(尤其是电动马达)在克服偏置力(特别是由弹簧产生的偏置力)的情况下位移至释放状态。

16、在本技术教示中，锁定装置的螺栓在锁定状态下与至少一个凹槽接合，从而阻止转向轴绕转向轴的轴向发生旋转。

17、在本技术教示中，锁定装置的螺栓在释放状态下不与至少一个凹槽接合。因此，转向轴可以绕转向轴的轴向进行旋转。

18、根据本发明的进一步设计，套筒通过至少一个径向凸起以形状配合方式与套管接合。

19、根据本发明的进一步设计，至少一个径向凸起具有凹部。

20、有利的是，借此可以通过简单的方式一并实现机械式转向止挡、转向轴的机械锁定和套筒在周向上的机械固定。

21、根据本发明的进一步设计，转向装置具有转向传感器。转向传感器被设计成测定螺栓的功能状态，该功能状态选自释放状态、等待状态和锁定状态。在释放状态下，螺栓无法阻止转向轴旋转。在释放状态下，螺栓优选布置在凹部外。但这并非绝对必要。重要的是，致动器使螺栓克服偏置力而保持在释放状态。在等待状态下，螺栓特别是在偏置力作用下抵靠凹部的底面，但未被致动器固定，以便一旦转向轴的旋转和套筒的位移使其与至少一个凹槽中的一个凹槽对齐，便能与这个凹槽接合。在锁定状态下，螺栓与至少一个凹槽中的一个凹槽接合。

22、在本技术教示中，锁定装置的螺栓在等待状态下不与至少一个凹槽接合。因此，转向轴可以绕转向轴的轴向进行旋转。然而，在等待状态下，螺栓的设计方式是：当转向轴旋转时，螺栓被推入至少一个凹槽。

23、在释放状态下，螺栓特别是克服偏置力而发生位移，其中优选可通过启用致动器(特别是电动马达)来实现这一位移。此外，在等待状态和锁定状态下不启用致动器。这就可以通过简单的方式(特别是借助于致动器)来确定螺栓是否处于释放状态。

24、通过创造一种具有本发明的转向装置或具有根据一种或多种上述实施方式所述的转向装置的机动车，也能达成前述目的。特别是，结合该机动车将产生前文已联系转向装置阐述过的优点。

25、在一种优选实施方式中，机动车的转向装置具有转向传感器。转向传感器特别是与转向轴和锁定装置作用性连接。

26、在一个有利的技术方案中，所述机动车被设计成乘用车。然而，所述机动车也可以是货运车、商用车或其他机动车。

27、通过创造一种用于操作本发明的转向装置或用于操作根据一种或多种上述实施方式所述的转向装置的方法，也能达成前述目的。其中，转向传感器与转向轴和锁定装置作用性连接。用转向传感器测定螺栓的功能状态，该功能状态选自释放状态、等待状态和锁定状态。如果螺栓处于等待状态，则转向轴旋转，尤其是自动旋转，直至螺栓特别是在偏置力作用下进入锁定状态。特别是，结合该方法将产生前文已联系转向装置和机动车阐述过的优点。

28、优选用控制装置实施所述方法，为此，控制装置特别是与转向传感器、转向轴和锁定装置作用性连接，并被设置为用于控制这些部件。特别优选地，转向轴在马达的驱动下自动旋转，该马达特别是由控制装置控制。

29、此外，通过所述方法还可以有利地锁定转向轴，特别是将其锁定在驻车位置上，从而防止转向轴发生非受力旋转。