轉向系統和具有這樣的轉向系統的線控轉向設備的制作方法

本發明涉及一種用于車輛的轉向系統，該轉向系統具有轉向元件，其中轉向元件能夠在轉向元件的中心縱向軸線的縱向方向上線性移動，并且該轉向系統具有用于檢測轉向元件的位置的檢測裝置，該檢測裝置具有至少一個平行于中心縱向軸線延伸的齒條區段，其中該齒條區段能夠與轉向元件一起線性移動，并且該檢測裝置具有至少一個檢測齒輪，并且在該檢測齒輪上緊固有永磁體。本發明還涉及一種具有這樣的轉向系統的線控轉向設備。

背景技術：

1、從de?20?2022?103?825?u1中已知一種這樣的轉向系統。在此，正齒輪嚙合到齒條區段中，其中正齒輪進而將其旋轉運動傳遞至具有永磁體的檢測齒輪。

2、用于調節車輛車輪的轉向角的這樣的轉向系統尤其設置有驅動馬達，該驅動馬達移動轉向元件、例如轉向桿。

3、在線控轉向設備中，在轉向手柄(例如方向盤)與轉向桿之間不存在機械連接。可以以電子方式檢測轉向手柄的定位，并且借助于驅動馬達實現轉向桿的對應移動。

4、在電力伺服轉向系統中，盡管在轉向手柄與轉向桿之間存在機械連接，然而轉向桿的移動在此同樣通過驅動馬達來支持。

5、為了確定轉向角，可以存在根據轉向元件的位置檢測轉向角的傳感器。

6、根據已知的變體，為了確定轉向角，存在兩個旋轉角傳感器，這些旋轉角傳感器例如基于磁性、感應式、電阻式或光學的工作原理。旋轉角傳感器具有相對于驅動小齒輪的不同傳動比，因此在傳感器信號之間產生相位差，根據該相位差可以確定驅動小齒輪的絕對位置、即轉動位置和轉數。

7、這樣的系統的不利之處在于，需要兩個傳感器電路，因為必須檢測兩個齒輪的旋轉角才能夠明確地確定轉向角。由此，該解決方案伴隨著高成本。此外，在這樣的系統中，制造公差對傳感器信號以及因此所確定的轉向角有直接的影響，因此必須以高準確度制造該系統。

8、在另一個已知的變體中，設置有與索引傳感器結合的旋轉角傳感器，該索引傳感器可以檢測驅動小齒輪的轉數。在運行中，輸出超過360°的旋轉角信號和索引信號，其中控制單元根據索引傳感器的信號對驅動小齒輪的整轉進行計數。具有索引傳感器的旋轉角傳感器的不利之處在于，這些旋轉角傳感器無法在車輛啟動時獨立提供絕對位置，而是必須訪問控制單元中的存儲器。在車輛的關閉狀態下，控制設備必須存儲索引值，以便在下次啟動時能夠確定正確的轉向角。然而，這帶來了控制單元丟失或改變該值的風險，這將導致在轉向中的絕對位置錯誤。因此，這樣的傳感器無法提供有保障的真通電功能(true-power-on?funktion)。真通電功能是指，在車輛重新啟動時，僅根據傳感器信號就可以明確地確定絕對轉向角。

技術實現思路

1、本發明所基于的目的在于進一步改進開篇所述類型的轉向系統和/或線控轉向設備，使得能夠實現緊湊和/或成本有效的結構方式。優選地，應能夠實現真通電功能。尤其應提供替代性的實施方式。

2、本發明所基于的目的通過實施方案所述的轉向系統并且借助于實施方案所述的線控轉向設備來實現。本發明的優選的改進方案在技術方案及隨后的描述中給出。

3、根據本發明的轉向系統被設計成用于車輛、尤其機動車輛。轉向系統具有轉向元件。優選地，轉向元件被設計為轉向桿或底盤懸臂或轉向橫拉桿。轉向元件可以在轉向元件的中心縱向軸線的縱向方向上線性移動。轉向元件尤其可以借助于驅動馬達移動。為此，驅動馬達可以借助于傳動裝置、優選帶式傳動裝置或主軸傳動裝置或蝸桿傳動裝置連接。

4、此外，轉向系統具有用于檢測轉向元件的位置的檢測裝置。尤其借助于檢測裝置能夠檢測并且/或者能夠確定轉向元件相對于殼體的相對位置。轉向元件可以以可移動的方式布置并且/或者支承在殼體內。優選地，轉向元件以至少一個端部從殼體中延伸出來。轉向元件可以直接或間接與至少一個車輪相連接，以用于使車輪轉向。

5、檢測裝置具有至少一個平行于中心縱向軸線延伸的齒條區段。齒條區段尤其在外側具有一排齒。在此，齒條區段可以與轉向元件一起線性移動。優選地，設置有唯一的齒條區段或最多設置有兩個齒條區段。

6、此外，檢測裝置具有至少一個檢測齒輪。在該檢測齒輪上緊固有永磁體。因此，在檢測齒輪旋轉運動時，永磁體隨其旋轉。至少檢測齒輪的齒和齒條區段的齒可以由同種材料、尤其塑料制成。由此可以實現相同的溫度特性和/或較低的磨損。根據本發明，檢測齒輪嚙合到齒條區段中。

7、在此有利的是，具有永磁體的檢測齒輪因此緊接或直接地與齒條區段處于齒嚙合。因此，例如可以省去檢測齒輪與齒條區段之間的附加正齒輪。因此可以實現更緊湊的結構方式。由于減少或可以減少構件的數量，因此制造還可以實現得更加成本有效。此外，由于更低的公差鏈可以實現更高的測量準確度。

8、轉向元件尤其可以相對于檢測齒輪移動。齒條區段可以與轉向元件一起相對于檢測齒輪移動，其中由于轉向元件和齒輪區段的移動，使嚙合到齒輪區段中的檢測齒輪進行旋轉運動或轉動。

9、檢測裝置可以具有用于檢測檢測齒輪的轉動位置的磁性傳感器和用于檢測檢測齒輪的轉數的轉數表。優選地，磁性傳感器和轉數表布置并且/或者嵌入共同的ic或集成電路中。

10、尤其可以借助于磁性傳感器和轉數表明確地確定轉向元件的絕對位置。由此可以明確地確定車輛車輪的轉向角。由于借助于磁性傳感器可以確定檢測齒輪參照360°的轉動位置并且借助于轉數表可以確定檢測齒輪的轉數，尤其確保了真通電功能。

11、由于帶有永磁體的檢測齒輪直接嚙合到齒條區段中，因此制造公差對檢測到的傳感器信號僅具有很低的影響，從而可以以高準確度確定轉向元件的絕對位置。

12、優選地，轉數表基于磁阻的工作原理。具體地，轉數表可以包括導電且導磁的結構，該結構的電阻值基于尤其檢測齒輪的永磁體的外部轉動的磁場的影響而改變。電阻值可以用作當前轉數的編碼。更確切地說，可以根據轉數表的電阻值推斷出轉數。

13、轉數表尤其基于所謂的疇壁的使用，這些疇壁在永磁體的轉動磁場的影響下移動。疇壁是分隔磁疇的界面。換種表述方式，疇壁是不同磁矩之間的過渡。

14、導電且導磁的結構可以被設計為螺旋形的，其中根據匝數確定可檢測到的轉數。存在的匝數越多，可計數的轉就越多。

15、尤其參照初始位置對轉數進行計數。這意味著，隨著轉向元件偏轉的增加，計數得出的檢測齒輪的轉數也增加。如果轉向元件返回至中性位置，則計數得出的轉數再次減小。該原理同等地適用于朝兩個方向的偏轉。

16、優選地，檢測齒輪和/或磁性傳感器和/或轉數表指配給殼體，其中轉向元件可以相對于殼體移動。檢測齒輪和/或磁性傳感器和/或轉數表可以緊固在殼體上。優選地，檢測齒輪的旋轉軸與殼體相連接。檢測齒輪的旋轉軸尤其可旋轉地支承在殼體上。

17、根據另一個實施方式，評估單元和/或控制單元與檢測裝置相連接。在此，借助于評估單元和/或控制單元并且根據由檢測裝置獲得的數據信號確定或可以確定轉向元件的位置。數據信號尤其由磁性傳感器和轉數表來提供。優選地，磁性傳感器和轉數表集成在共同的電路中。通過將磁性傳感器和轉數表集成在共同或唯一的電路中，由于相比于已知解決方案減少了電子器件以及磁性構件的數量，因此實現了緊湊的結構形式。由此，同樣可以特別成本有效地實現轉向系統。在此，兩個不同的傳感器、即磁性傳感器和轉數表使用檢測齒輪的永磁體的信號，由此可以實現緊湊的結構形式。

18、齒條區段可以被設計為轉向元件的一件式組成部分。為此，齒條區段可以借助于機械或切削加工由轉向元件的區段加工而成。替代性地，齒條區段可以被設計為獨立的構件，其中齒條區段與轉向元件固定連接。例如，齒條區段作為獨立的構件借助于至少一個緊固器件或多個緊固器件(尤其螺釘)緊固在轉向元件上。替代性地或附加地，齒條區段可以材料配合、力配合和/或形狀配合地與轉向元件相連接。

19、根據一個改進方案，檢測裝置具有帶第一永磁體的第一檢測齒輪和帶第二永磁體的第二檢測齒輪。根據檢測裝置的具體設計，使用兩個檢測齒輪可以用于實現游標原理或提供冗余功能。第一檢測齒輪和第二檢測齒輪尤其彼此無接觸地可旋轉地支承在殼體或該殼體中，其中轉向元件可以相對于殼體線性移動。這兩個檢測齒輪可以在轉向元件的中心縱向軸線的軸向方向上和/或橫向于該軸向方向相對于彼此布置并且/或者間隔開。優選地，這兩個檢測齒輪可以被設計為相同零件并且/或者具有相同的外直徑。這兩個檢測齒輪尤其由同種材料、優選塑料制成。

20、第一檢測齒輪和第二檢測齒輪尤其在不同位置處嚙合到同一齒條區段中。因此，設置有唯一的齒條區段。由此有利于緊湊且節省構件的結構形式。

21、替代性地，第一檢測齒輪可以嚙合到第一齒條區段中，并且第二檢測齒輪可以嚙合到相對于第一齒條區段獨立形成的第二齒條區段中。第一齒條區段和第二齒條區段尤其彼此相對和/或彼此鏡像對稱地布置。優選地，這兩個齒條區段相對于轉向元件的中心縱向軸線橫向或成直角地間隔開。這兩個檢測齒輪可以布置在這兩個齒條區段之間。這兩個檢測齒輪尤其在不同方向上旋轉。

22、根據另一個實施方式，為了實現冗余，第一檢測齒輪指配有用于檢測第一檢測齒輪的轉動位置的第一磁性傳感器和用于檢測第一檢測齒輪的轉數的第一轉數表，并且第二檢測齒輪指配有用于檢測第二檢測齒輪的轉動位置的第二磁性傳感器和用于檢測第二檢測齒輪的轉數的第二轉數表。

23、借助于替代性的實施方式，借助于第一檢測齒輪和第二檢測齒輪實現游標原理。為此，第一檢測齒輪尤其在其外直徑和/或齒數方面被設計為與第二檢測齒輪不同。

24、根據一個改進方案，該至少一個檢測齒輪相對于轉向元件的中心縱向軸線橫向或成直角地借助于用于補償公差的引導裝置可移動地受到支承。在有多個檢測齒輪的情況下，每個檢測齒輪均可以指配有這樣的引導裝置。檢測齒輪的旋轉軸尤其在引導裝置的至少一個引導凹槽中可線性移動地被引導。引導凹槽可以相對于轉向元件的中心縱向軸線和/或齒條區段的縱向延伸方向成直角地定向。引導裝置可以具有彈簧元件、尤其彈性的彈簧元件或彈簧。檢測齒輪優選地借助于引導裝置的彈簧元件朝向齒條區段的方向預緊地和/或彈性地受到支承。由此確保檢測齒輪始終與齒條區段處于齒嚙合。同時可以補償公差，尤其材料公差、制造公差和/或磨損公差。

25、根據另一個實施方式，該至少一個檢測齒輪和/或檢測齒輪的旋轉軸在至少一個旋轉接納部中可旋轉地受到支承并且/或者被引導。旋轉接納部尤其被設計為殼體或該殼體的組成部分。在具有引導裝置的設計方案中，引導凹槽同時可以形成旋轉接納部。優選地，旋轉接納部具有圓環段狀或多邊形的輪廓。

26、特別有利的是一種具有根據本發明的轉向系統的線控轉向設備。優選地，線控轉向設備是根據結合這里所描述的根據本發明的轉向系統所闡述的設計方案來改進的。