【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在车辆的线控转向系统中使用的手轮致动器组件。
技术介绍
1、电动马达被广泛用于机动车辆应用中并在机动车辆应用中越来越常见。例如，已知提供一种电动动力辅助转向系统，其中，电动马达设备向转向系统的一部分施加辅助转矩，以使驾驶员更容易转动车辆的方向盘。辅助转矩的量值根据控制算法来确定，该控制算法接收一个或多个参数(比如通过驾驶员转动方向盘向转向柱施加的转矩、车辆速度等)作为输入。
2、电动马达在机动车辆应用中的使用的另一个示例是线控转向系统。在正常使用期间，这些系统与驾驶员所运动的手轮、和转向车轮没有直接的机械连结。这些系统依靠传感器将方向盘处的用户输入数据转发到控制单元，这些控制单元将用户输入数据与其他信息(比如车辆速度和横摆速率)相结合，以将控制信号递送到物理致动车辆的转向齿条的主马达。控制单元还用于过滤掉来自前车轮的不需要的反馈，并向联接到方向盘的次级电动马达提供响应信号。次级马达响应于方向盘处的特定用户输入而为驾驶员提供适当的阻力和反馈，以模仿常规转向系统的感觉。该次级马达连接到通过齿轮组支撑手轮的轴，这三个零件共同形成手轮致动器组件。
3、线控转向系统中的马达典型地由定子构造，定子包括沿轴向方向堆叠在一起的叠片。这是制造马达的有成本效益的方式，而且通过在堆叠体中的每个叠片之间施加电绝缘涂层，防止电流轴向流过定子。这减少了马达内的能量损失，因为沿该方向流动的电流不利于马达产生转矩。这种现有技术的马达构造由于消除或严格限制轴向流动的电流而表现出低水平的阻力矩(drag torque/拖曳
4、本说明书中使用的术语“阻力矩”是指马达在旋转时产生的转矩，该转矩与施加以驱动马达的任何转矩相反。所有相都开路且阻力矩几乎为零的马达的转子只需施加少量的外部转矩就可以旋转，阻力矩非常高的马达的转子将需要同样高或更高的外部转矩才能使定子旋转。
5、在线控转向系统中，组件的一部分的失灵或故障可能会损害使车辆转向的能力。因此，期望提供具有用于提供至少暂时的故障安全操作的结构的组件。us 2006/0042858a1公开了包括转向组件的转向设备，该转向组件包括手轮致动器。手轮致动器包括用于支撑方向盘的转向柱、传动机构和两个马达，这两个马达各自用于向转向柱提供转矩。单马达手轮致动器组件也是已知的。
6、当线控转向系统通电并正确工作时，hwa对承载手轮的轴施加转矩，该转矩抵抗驾驶员转动方向盘轴。对于系统的大部分操作，手轮致动器内的一个或多个马达操作以对驾驶员产生受控阻力。这可以用来让驾驶员感觉到车轮和路面之间的交接处发生的情况，否则，这种感觉会随着从手轮到车轮的机械连结的移除而消失。
7、手轮能够自由旋转是不期望的，而驾驶员总是能够克服的少量运动阻力始终是期望的。优选地，该运动阻力是恒定的或者与手轮速度成比例，以实现良好的转向感觉。在现有技术中，已知的是通过使用称为制动转矩的原理吸收马达驱动电子器件内的能量来提供运动阻力。当在马达各相中存在至少一个闭合电路(马达旋转时产生的电流将在该闭合电路中流动)时，产生制动转矩。这需要对马达驱动电路进行主动控制，以操作(典型地是闭合)适当的相开关并强制马达中的电路闭合。
8、申请人已经认识到，即使从系统中移除电功率，也期望该阻力应该存在。在通过向马达施加适当的电流来实现阻力的情况下，在马达内无法供应或产生电流的故障情况下，该阻力将被移除。
技术实现思路
1、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系统的手轮致动器组件，该手轮致动器组件包括：
2、壳体；
3、轴，该轴相对于壳体可旋转地安装，轴可连接至手轮；
4、一个或多个马达，每个马达具有定子和转子，该定子承载多个相绕组，并且该转子承载多个磁极并连接到轴；
5、控制电路，该控制电路适于控制流入或流出该马达或每个马达的电流，以在正常操作期间引起施加到轴的净转矩，并且
6、其中，这些马达中的至少一个马达的定子被配置成使得在控制电路断电或断开连接并且手轮以每秒180度旋转的情况下，这些马达的组合总体上提供轴的旋转阻力的至少50％的阻力矩并在手轮处提供至少2nm的转矩。
7、通过提供一个或多个马达(其中至少一个马达提供相当大且有用的阻力矩水平)，驾驶员必须在180度/秒的手轮速度下施加至少2nm的转矩，以保持手轮180度/秒的恒定转速，因为在使用任何额外转矩来使手轮加速之前必须克服该阻力。在汽车手轮致动器应用中，这种阻力水平通常被认为是可接受的。如果阻力水平太低，转向感觉太轻并且可能太容易在高速下转动(包括稳定性)，但如果阻力水平太高，可能会使转向太重，驾驶员可能难以转动手轮并操纵车辆。
8、本专利技术提供了对反之则会不受控制的旋转的阻尼，而无需电子器件、额外的机械部件或复杂机制来在功率移除、马达断开连接或在导致控制单元无法电气操作的某些故障条件下防止方向盘自由旋转。如从现有技术中已知的，消除了驱动电路中能量损失的需要保护了电路免受由于热量积聚而造成的损坏，并将热损失转移到可以被更好地管理的马达中。
9、马达的定子可以被配置成在马达使用期间由于定子内的涡电流、磁滞和其他损耗(其他损耗通常称为超额损耗或异常损耗)的组合而引起阻力矩的产生。
10、定子可以通过在定子内包含一个或多个导电闭环路径来提供所需水平的阻力矩，变化的磁通量可以流经这些导电闭环路径。在常规的现有技术马达中，这些轴向路径通过使用层压定子而被很大程度上阻挡，其中每个叠片与相邻的一个叠片电绝缘。
11、定子可以包括实心定子，例如通过铸造、增材制造、放电机加工或以其他方式由坯料机加工而形成为整体元件。马达可以包括未层压的实心定子。马达可以包括由粘合铁粉制成的一组齿。
12、与对于定子使用一叠绝缘层压板并且其他方面相同的马达相比，实心定子将具有更高的阻力矩。
13、在替代方案中，定子可以包括一叠叠片，其中至少一个叠片各自通过低电阻导电路径电连接至相邻的一个或多个叠片。在每个叠片相连接的情况下，这种布置可以提供与真正的实心定子基本上相同的电特性。
14、在另一替代方案中，定子可以包括两个或更多个轴向布置的大厚度叠片，这些叠片可以电连接或通过绝缘体间隔开，每个叠片具有轴向地测量的至少1mm或至少2mm或至少4mm或5mm的厚度。现有技术的层压定子将使用大约0.5mm或更薄的叠片，基本上防止任何轴向通量在定子中流动，
15、在定子是使用一叠叠片形成的情况下(每个叠片通过电绝缘体与相邻的一个或多个叠片间隔开)，叠片可以通过一条或多条焊接线连接，这些焊接线沿着定子在基本上正交于通量流的方向上延伸，并且其中焊接线与定子材料一起形成闭合电路以使电流在回路中流动。
16、在现有技术的定子中，焊接线位于定子的外周上。这些焊接线的位置与叠片之间的绝缘间隔件相结合防止了大量通量被闭合导电回路包围。焊接线将叠片刚性地固定在一起。专利技术人已本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于车辆的线控转向系统的手轮致动器组件，所述手轮致动器组件包括：
2.根据权利要求1所述的手轮致动器组件，其中，所述马达的定子被配置成在所述马达使用期间由于所述定子内的涡电流、磁滞和其他损耗(其他损耗通常称为超额损耗或异常损耗)的组合而引起阻力矩的产生。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的手轮致动器组件，其中，所述定子包括齿，所述齿是实心的并且形成为沿所述转子轴向地延伸的整体元件并且不是层压的。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的手轮致动器组件，其中，所述定子包括一叠叠片，其中至少一个叠片电连接到相邻的一个或多个叠片。
5.根据权利要求4所述的手轮致动器组件，其中，所述叠片通过一条或多条焊接线连接，所述一条或多条焊接线在大量电流将沿所述焊接线轴向地流动的区域中沿所述定子轴向地延伸。
6.根据权利要求5所述的手轮致动器组件，其中，所述定子包括一组齿，所述一组齿从外约束环向内朝向与所述定子同心定位且位于所述定子内部的转子突出，所述一条或多条焊接线形成在至少一个齿的一侧或两侧上。
7.根据权利要求3至6
8.根据任一前述权利要求所述的手轮致动器组件，其中，所述马达中的至少一个马达包括的定子被构造和布置为使得与由根据DIN EN 10106:2016-03的M470-50A级无取向电工钢的0.5mm厚的叠片构成并且叠片胶合在一起的层压结构制成的定子相比，在所述马达1000rpm时提供至少5倍大的阻力矩并且在所述马达2000rpm时提供20倍大的阻力矩。
9.根据任一前述权利要求所述的手轮致动器组件，其中，所述马达中的至少一个马达被配置成使得组合的马达对于至少一个速度提供范围内至少60％的旋转阻力。
10.根据任一前述权利要求所述的手轮致动器组件，其中，所述马达中的至少一个马达被配置成使得组合的马达在非零转速范围内提供基本上所有的阻力矩。
11.根据任一前述权利要求所述的手轮致动器组件，其中，所述马达中的单个马达被配置成在所述手轮的非零转速的大范围内提供至少2Nm。
12.根据任一前述权利要求所述的手轮致动器组件，其中，所述定子包括的材料在根据ASTM标准A927/A927M–11(使用电压表-电流表-瓦特计法测定环形铁芯试样交流磁特性的标准试验方法)进行测试时，当用振幅为1特斯拉且频率为50Hz的正弦磁通密度激励时，具有大于30W/kg的特定总损耗。
13.根据权利要求12所述的手轮致动器组件，其中，钢包括按重量计低于1％的硅的低硅含量钢。
14.根据任一前述权利要求所述的手轮致动器组件，所述手轮致动器组件包括齿轮箱，所述齿轮箱包括相对于所述轴固定的第一传动机构以及相对于所述马达的输出固定的第二传动机构，所述第一传动机构的旋转引起所述第二传动机构的旋转。
15.根据权利要求14所述的手轮致动器组件，进一步包括第二传动机构，所述第二传动机构连接到所述轴并被配置成与所述轴一起旋转；以及第二马达，所述第二马达具有驱动相应第二输出传动机构的输出，所述第二输出传动机构与所述第一传动机构并且因此与所述轴接合。
16.根据任一前述权利要求所述的手轮致动器组件，包括两个马达，其中第一马达和第二马达二者产生相当大的阻力矩，使得当所述马达未通电时，来自两个马达的阻力矩的总和对所述手轮的转动提供相当大的阻力。
17.根据任一前述权利要求所述的手轮致动器组件，包括两个马达，其中两个马达中仅一个马达产生相当大的阻力矩，使得当所述马达未通电时，来自两个马达的阻力矩的总和对所述手轮的转动提供相当大的阻力。
18.根据任一前述权利要求所述的手轮致动器组件，其中，所述马达能够包括无刷永磁型马达，所述无刷永磁型马达包括转子和定子，所述定子具有围绕规则周向间隔开的齿的许多绕组。
...【技术特征摘要】
1.一种用于车辆的线控转向系统的手轮致动器组件，所述手轮致动器组件包括：
2.根据权利要求1所述的手轮致动器组件，其中，所述马达的定子被配置成在所述马达使用期间由于所述定子内的涡电流、磁滞和其他损耗(其他损耗通常称为超额损耗或异常损耗)的组合而引起阻力矩的产生。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的手轮致动器组件，其中，所述定子包括齿，所述齿是实心的并且形成为沿所述转子轴向地延伸的整体元件并且不是层压的。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的手轮致动器组件，其中，所述定子包括一叠叠片，其中至少一个叠片电连接到相邻的一个或多个叠片。
5.根据权利要求4所述的手轮致动器组件，其中，所述叠片通过一条或多条焊接线连接，所述一条或多条焊接线在大量电流将沿所述焊接线轴向地流动的区域中沿所述定子轴向地延伸。
6.根据权利要求5所述的手轮致动器组件，其中，所述定子包括一组齿，所述一组齿从外约束环向内朝向与所述定子同心定位且位于所述定子内部的转子突出，所述一条或多条焊接线形成在至少一个齿的一侧或两侧上。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的手轮致动器组件，其中，所述定子包括两个或更多个轴向布置的叠片，每个叠片具有轴向地测量的至少1mm或至少2mm或至少4mm或5mm的厚度。
8.根据任一前述权利要求所述的手轮致动器组件，其中，所述马达中的至少一个马达包括的定子被构造和布置为使得与由根据din en 10106:2016-03的m470-50a级无取向电工钢的0.5mm厚的叠片构成并且叠片胶合在一起的层压结构制成的定子相比，在所述马达1000rpm时提供至少5倍大的阻力矩并且在所述马达2000rpm时提供20倍大的阻力矩。
9.根据任一前述权利要求所述的手轮致动器组件，其中，所述马达中的至少一个马达被配置成使得组合的马达对于至少一个速度提供范围内至少60％的旋转阻力。
10.根据任一前述权利要求所述的手轮致动器组...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·穆勒，C·普雷福泽阿纳斯，H·史密斯，
申请(专利权)人：ZF汽车英国有限公司，
类型：发明
国别省市：
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