專利名稱：駕駛控制系統(tǒng)的制作方法
駕駛控制系統(tǒng)本發(fā)明涉及一種駕駛控制系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種上述類型的系統(tǒng)，特別研究和實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)以使諸如汽車、船、飛行器和類似物的交通工具以及電子游戲機(jī)或模擬裝置的操控臺(tái)的方向盤、方向舵或類似物的阻力變化，而后者總是更為頻繁地用于發(fā)展中的汽車，從而修正駕駛員在駕駛交通工具時(shí)感受到的感覺。下面，將根據(jù)具體情況，特別是對(duì)船或汽車的控制和駕駛提出說(shuō)明書，但明顯的是這不必考慮成限于該具體用途。如已熟知，存在安裝于不同種類交通工具中的不同種類的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。如已熟知，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是可用于不同操縱條件的駕駛輔助裝置。通常，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一方面具有在不同駕駛情況下控制交通工具時(shí)減少體力的目的 (例如，用于汽車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向或用于卡車的液壓導(dǎo)向)，另一方面，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)給出更為現(xiàn)實(shí)的控制感受，以向駕駛員的腦子給出關(guān)于被駕駛交通工具的姿勢(shì)和穩(wěn)定性的所有信息，以確保最大程度的控制和安全性。目前在航海市場(chǎng)上但也在工業(yè)領(lǐng)域可購(gòu)得的電氣/電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施用DC無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。所述系統(tǒng)還設(shè)置有由復(fù)雜軟件控制的電子控制單元(ECU)。所述無(wú)刷DC電動(dòng)機(jī)不安裝在方向盤柱上，而是直接安裝在方向盤支承體上，并且可滿足許多駕駛舒適性的要求。然而，它們并不總是在每種操縱情況下都允許實(shí)際的和舒適的引導(dǎo)。例如，在汽車領(lǐng)域，從很早前就可在市場(chǎng)上購(gòu)得的傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可由于使用液壓泵而給出一種液壓/機(jī)械型的反饋。這種類型的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是由于沒有電子系統(tǒng)的干預(yù)而僅進(jìn)行機(jī)械控制傳送，因此具有一種非常流暢的和持續(xù)的控制和導(dǎo)向的感覺。在汽車領(lǐng)域中，所謂的現(xiàn)代/混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總是采用例如步進(jìn)DC或電子無(wú)刷電動(dòng)機(jī)作為附加模塊，而變速齒輪直接安裝在齒條上。然而，還在這種情況下，所獲得的控制感覺不可能總是最佳的。此外，必須記住在汽車領(lǐng)域中存在出于安全角度對(duì)去除方向盤和輪轂支架之間固定的機(jī)械部件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整的規(guī)則。必須指出，這種限制性的規(guī)則不存在于航海領(lǐng)域，在航海領(lǐng)域中以及在諸如鐵軌、 起重機(jī)、提升裝置、無(wú)車號(hào)牌的重型交通工具等的工業(yè)領(lǐng)域中存在不同種類的電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在航海領(lǐng)域中，所述電子系統(tǒng)一般具有電動(dòng)方向盤，該電動(dòng)方向盤例如由具有無(wú)刷DC電動(dòng)機(jī)的單元和周轉(zhuǎn)減速齒輪構(gòu)成，該齒輪用于直接支承方向盤和作用于轉(zhuǎn)動(dòng)的和水下部分的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(步進(jìn)機(jī))。已知的方案在不同導(dǎo)向情況下例如通過(guò)采用DC無(wú)刷電動(dòng)機(jī)來(lái)適應(yīng)方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)硬度。然而，所述系統(tǒng)具有不同的調(diào)節(jié)問(wèn)題。事實(shí)上，如果在必須制動(dòng)扭矩時(shí)(不論這是為了增加方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)力或形成“虛/電氣止動(dòng)”而發(fā)生)會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，則在“慣性制動(dòng)”的操作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量還會(huì)引起DC無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)的問(wèn)題。鑒于上述，因此，本發(fā)明的目的在于建議一種用于控制任何類型的交通工具，諸如汽車、船和類似物的自適應(yīng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)適于通過(guò)方向盤、方向舵或類似物提供一種該交通工具的控制感，并且可在不同的引導(dǎo)或操縱情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明的目的還在于建議一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中，駕駛員在轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向扭矩，而不是根據(jù)已知技術(shù)，由駕駛員施加的扭矩與由諸如電動(dòng)機(jī)的主動(dòng)元件產(chǎn)生的扭矩相反。因此，本發(fā)明的具體目的是一種諸如汽車、船、飛行器和類似物的交通工具駕駛控制系統(tǒng)，或者諸如電子游戲機(jī)操控臺(tái)、模擬裝置和類似物的駕駛模擬器的駕駛控制系統(tǒng)，所述交通工具或模擬器設(shè)置有諸如方向盤、方向舵或類似物的方向控制裝置，所述系統(tǒng)的特征在于，它包括用于探測(cè)所述方向控制裝置的位置的裝置以及具有框架、與所述方向控制裝置機(jī)械聯(lián)接、設(shè)有被動(dòng)致動(dòng)器和調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)模塊，通過(guò)被動(dòng)致動(dòng)器或調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)模塊在由所述探測(cè)裝置探測(cè)到的所述方向控制裝置的位置的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)對(duì)所述方向控制裝置運(yùn)動(dòng)的阻力以及通過(guò)所述定向裝置和所述傳感器控制所述交通工具或模擬器的方向。根據(jù)本發(fā)明，所述調(diào)節(jié)模塊總可包括用于油性流體的雙腔式主容器、固定于所述方向控制裝置的一端處的蝸桿、與所述蝸桿配合的引導(dǎo)螺母、中空活塞，所述蝸桿定位在該中空活塞內(nèi)，所述中空活塞設(shè)有容納所述引導(dǎo)螺母的座，所述座設(shè)置在所述主容器內(nèi)，從而將主容器分成通過(guò)通道連通的所述兩個(gè)腔，因而，通過(guò)所述蝸桿由所述方向控制裝置的運(yùn)動(dòng)引起的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述引導(dǎo)螺母相對(duì)于所述蝸桿連同所述中空活塞和所述座縱向運(yùn)動(dòng)，從而使油性流體經(jīng)過(guò)所述通道從一個(gè)腔移位到另一個(gè)腔，并且所述被動(dòng)致動(dòng)器或調(diào)節(jié)裝置適于調(diào)節(jié)流經(jīng)所述通道的油性流體流量。還根據(jù)本發(fā)明，所述調(diào)節(jié)模塊可包括第一腔和第二腔，腔內(nèi)注有油性流體，主蝸桿和與主蝸桿配合的引導(dǎo)螺母以及中空活塞，所述主蝸桿和所述引導(dǎo)螺母放置在該中空活塞內(nèi)，所述中空活塞具有對(duì)通過(guò)通道連通的兩個(gè)腔劃界的形狀，因而，所述主蝸桿相對(duì)于所述引導(dǎo)螺母的運(yùn)動(dòng)和反之的運(yùn)動(dòng)引起所述中空活塞的縱向平移，從而使所述腔的體積變化、 使油性流體經(jīng)過(guò)所述通道從一個(gè)腔移位到另一腔，且所述被動(dòng)致動(dòng)器和調(diào)節(jié)裝置可適于調(diào)節(jié)流經(jīng)所述通道的油性流體的流量。有利地，根據(jù)本發(fā)明，所述第一腔和第二腔可在主容器，較佳為缸內(nèi)被劃界。此外，根據(jù)本發(fā)明，所述主蝸桿和所述引導(dǎo)螺母都是球循環(huán)型或地面梯形型 (ground trapezoidal type)0根據(jù)本發(fā)明，所述致動(dòng)裝置總包括適于調(diào)節(jié)流經(jīng)所述通道的油性流體流量的至少一個(gè)閥。還根據(jù)本發(fā)明，所述至少一個(gè)閥是開/關(guān)型；和/或所述至少一個(gè)閥是開/關(guān)雙向型；和/或所述至少一個(gè)閥是比例型，該閥適于調(diào)節(jié)油性流體部分流經(jīng)所述通道的流量；和 /或包括打開/關(guān)閉和比例型的閥；和/或是包括噴嘴和/或手動(dòng)操作的流量閥；和/或包括比例型的第一閥和打開/關(guān)閉(開/關(guān))型的第二閥；和/或包括單向壓力比例型的第一閥，相關(guān)的止回閥與該第一閥并聯(lián)，該第一閥連接在所述腔和所述通道之間，單向壓力比例型的第二閥，相關(guān)的止回閥與該第二閥并聯(lián)，該第二閥連接在所述腔和所述通道之間，以及體積膨脹腔，在所述體積膨脹腔內(nèi)滑動(dòng)的體積補(bǔ)償活塞，以及與所述體積補(bǔ)償活塞連接的翹曲彈簧。此外，根據(jù)本發(fā)明，所述主容器可在表面上包括閥座，以安裝所述閥。有利地，根據(jù)本發(fā)明，所述被動(dòng)調(diào)節(jié)裝置可包括至少一個(gè)噴嘴(gliceur)和/或至少一個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)流量閥。較佳地，根據(jù)本發(fā)明，所述油性流體可以是液壓油和/或ATF(自動(dòng)傳動(dòng)液)和/ 或硅基液體。根據(jù)本發(fā)明，所述主蝸桿總可固定到所述方向控制裝置的一端和/或所述方向盤柱，且所述中空活塞設(shè)置有容納所述引導(dǎo)螺母的座，所述座對(duì)通過(guò)所述通道連通的所述兩個(gè)腔劃界，因而，隨著由所述方向控制裝置的運(yùn)動(dòng)引起的所述主蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述引導(dǎo)螺母相對(duì)于所述主蝸桿連同所述中空活塞和所述座縱向運(yùn)動(dòng)，從而使油性流體經(jīng)所述通道從所述腔中的一個(gè)移位到另一個(gè)，從而變化腔的容積。還根據(jù)本發(fā)明，所述轉(zhuǎn)向柱可固定到所述引導(dǎo)螺母，且所述主蝸桿固定到所述中
空活塞。此外，根據(jù)本發(fā)明，所述調(diào)節(jié)模塊可包括第一返回彈簧和第一墊圈以及與第一返回彈簧相對(duì)的第二返回彈簧和第二墊圈，因而，當(dāng)所述轉(zhuǎn)向柱跟隨所述方向控制裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述主蝸桿平移，從而通過(guò)所述中空活塞修改所述腔的體積，且其適于替代地與所述兩個(gè)墊圈中的一個(gè)相互作用，從而根據(jù)平移方向壓縮對(duì)應(yīng)的返回彈簧以在所述轉(zhuǎn)向柱上產(chǎn)生返回彈力。有利地，根據(jù)本發(fā)明，所述主蝸桿可具有穿透的縱向通道并包括所述穿透通道內(nèi)的突出部，且所述轉(zhuǎn)向柱具有內(nèi)殼，且所述調(diào)節(jié)模塊可包括調(diào)節(jié)軸，該調(diào)節(jié)軸在中間部分具有圓形突出部并被插入所述主蝸桿的所述縱向通道內(nèi)，第一預(yù)加載環(huán)形螺母，其在內(nèi)部通過(guò)螺紋與所述調(diào)節(jié)軸的第一端配合，以及第二預(yù)加載環(huán)形螺母，其設(shè)置在方向盤柱的所述內(nèi)殼內(nèi)，通過(guò)相對(duì)于所述第一環(huán)形螺母的螺紋相反的螺紋，所述第二預(yù)加載環(huán)形螺母通過(guò)螺紋與接近所述調(diào)節(jié)軸的第二端的一部分一體配合，所述第一返回彈簧和所述第一墊圈相對(duì)于所述第二預(yù)加載環(huán)形螺母和所述圓形突出部之間的所述調(diào)節(jié)軸同軸，所述第二墊圈插設(shè)在所述第二返回彈簧和所述圓形突出部之間，因而，當(dāng)所述調(diào)節(jié)軸被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述預(yù)加載環(huán)形螺母彼此接近或遠(yuǎn)離彼此運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)所述環(huán)形螺母和所述圓形突出部之間的所述返回彈簧的壓縮，且當(dāng)所述轉(zhuǎn)向柱跟隨所述方向控制裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述主蝸桿運(yùn)動(dòng)，從而通過(guò)所述中空活塞修改所述腔的體積，并且主蝸桿適于通過(guò)所述突出部與一個(gè)墊圈或另一個(gè)墊圈相互作用，從而根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向壓縮對(duì)應(yīng)的返回彈簧，以在所述轉(zhuǎn)向柱上產(chǎn)生返回扭矩，而使另一墊圈擱置在所述圓形突出部上。根據(jù)本發(fā)明，所述主蝸桿總可具有縱向穿透的通道并包括所述穿透通道內(nèi)的突出部，且所述轉(zhuǎn)向柱具有內(nèi)殼，且所述調(diào)節(jié)模塊可包括另一蝸桿，較佳為球循環(huán)蝸桿，該蝸桿被插入所述主蝸桿的所述縱向穿透通道，另一引導(dǎo)螺母，較佳為球循環(huán)蝸桿，至少部分地插入所述蝸桿內(nèi)并與其配合，電動(dòng)機(jī)，較佳為無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，通過(guò)柔性聯(lián)接件與所述另一蝸桿連接并通過(guò)所述中央控制單元控制，因而，當(dāng)所述轉(zhuǎn)向柱跟隨所述方向控制裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述電動(dòng)機(jī)在由所述控制中央單元操作時(shí)在方向控制裝置上施加返回扭矩。還根據(jù)本發(fā)明，所述另一蝸桿具有小于所述主蝸桿的螺距，較佳地具有3. 3與30 之間的螺距比。
此外，根據(jù)本發(fā)明，所述系統(tǒng)可包括設(shè)置在所述中空活塞和所述調(diào)節(jié)模塊的框架之間的補(bǔ)償彈簧。有利地，根據(jù)本發(fā)明，所述中央控制單元可通過(guò)調(diào)制電信號(hào)，較佳為PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)來(lái)控制所述致動(dòng)裝置。較佳地，根據(jù)本發(fā)明，所述中央控制單元可以是可編程單元，以允許用于校準(zhǔn)與用于控制方向的裝置的運(yùn)動(dòng)相對(duì)的阻力的不同程序，程序可由用戶選擇；所述系統(tǒng)設(shè)有接口裝置，該接口裝置包括用于選擇所述程序的裝置和控制顯示器。根據(jù)本發(fā)明，所述探測(cè)裝置總可包括一個(gè)或多個(gè)動(dòng)態(tài)角傳感器。還根據(jù)本發(fā)明，所述系統(tǒng)可包括用于所述容器腔的至少一個(gè)體積膨脹腔，該體積膨脹腔設(shè)有活塞和諸如預(yù)加載彈簧的保持裝置，其設(shè)置成如果在變化外部溫度時(shí)在所述腔內(nèi)超過(guò)了設(shè)定的內(nèi)壓閾值，腔內(nèi)的油性流體流入所述體積膨脹腔內(nèi)，從而使所述活塞縮回， 如果然后溫度降低，所述油性流體通過(guò)所述活塞和所述保持裝置的作用從所述體積膨脹腔返回到所述容器。此外，根據(jù)本發(fā)明，所述定向裝置可包括一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)向室活塞一缸組件和一個(gè)或多個(gè)起重活塞一缸組件，它們分別用于控制一個(gè)或多個(gè)海面?zhèn)魉推骱椭聞?dòng)閥，這些致動(dòng)閥與所述中央控制單元連接，以使所述轉(zhuǎn)向室活塞一紅組件和一個(gè)或多個(gè)起重活塞一缸組件致動(dòng)。有利地，根據(jù)本發(fā)明，所述系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)霍爾效應(yīng)型或磁阻型傳感器，這些傳感器適于探測(cè)所述轉(zhuǎn)向室活塞一紅組件和一個(gè)或多個(gè)起重活塞一紅組件的位置。現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例并具體參見所附圖的各視圖以說(shuō)明性和非限制性的方式來(lái)描述本發(fā)明，在附圖中

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于控制交通工具駕駛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的縱向剖視圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的按鈕板；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的連接框圖；圖4示出用于控制交通工具駕駛的系統(tǒng)的調(diào)節(jié)模塊組件的橫向圖；圖5示出根據(jù)圖4的調(diào)節(jié)模塊的組件的縱向圖；圖6示出沿用于控制在極限位置駕駛的交通工具的系統(tǒng)的調(diào)節(jié)模塊的第二實(shí)施例的X-X截面剖取的視圖；圖7示出處于0°轉(zhuǎn)向角位置的位置調(diào)節(jié)模塊的第二實(shí)施例；圖8示出可調(diào)節(jié)模塊的第二實(shí)施例的液壓系統(tǒng)圖；圖9示出沿用于控制在極限位置駕駛的交通工具的系統(tǒng)的調(diào)節(jié)模塊的第二實(shí)施例的Y-Y截面剖取的視圖；圖10示出沿用于控制在極限位置駕駛的交通工具的系統(tǒng)的調(diào)節(jié)模塊的第三實(shí)施例的X-X截面剖取的視圖。 在不同附圖中，相似的部件將通過(guò)相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。參見圖1，可以觀察到根據(jù)本發(fā)明的、用于控制諸如船或汽車的交通工具(未在圖中示出)的駕駛的系統(tǒng)1的剖視圖。方向盤2固定至其自身的支承體3，該支承體通過(guò)球軸承5與轉(zhuǎn)向柱4可轉(zhuǎn)動(dòng)地聯(lián)接。
動(dòng)態(tài)角傳感器6安裝在所述支承體上，該角傳感器適于探測(cè)方向盤2的位置，即相對(duì)于參考位置的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。所述動(dòng)態(tài)角傳感器6通過(guò)電纜6'與中央控制單元(未在圖中示出)連接，下面將更好地說(shuō)明該中央控制單元的功能。系統(tǒng)1還提供由附圖標(biāo)記7標(biāo)示的調(diào)節(jié)模塊的第一實(shí)施例，該調(diào)節(jié)模塊與所述方向盤2機(jī)械連接。所述調(diào)節(jié)模塊7設(shè)置有致動(dòng)裝置8'、8"，借助于致動(dòng)裝置，調(diào)節(jié)模塊可以調(diào)節(jié)方向盤2轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力，由此根據(jù)駕駛員控制交通工具所需的觸感來(lái)進(jìn)行變化。此外，所述調(diào)節(jié)模塊7包括蝸桿8或螺母(螺釘)9，該蝸桿或螺母固定到方向盤2 的所述支承體3并通過(guò)螺紋與引導(dǎo)螺母10配合。調(diào)節(jié)模塊7還包括中空活塞11，該活塞在其基本上中間部分設(shè)置有圓柱形的底座 11'，所述引導(dǎo)螺母10容納于該底座內(nèi)。所述中空活塞11放置在由兩個(gè)蓋子12'、12"構(gòu)成的雙腔室或雙聯(lián)型的主容器或主缸12內(nèi)，在這些蓋子內(nèi)設(shè)置有排油螺釘。所述底座11'將所述主容器12分成兩個(gè)不同的腔室13a和13b，這兩個(gè)腔室經(jīng)由通道14連通。所述主容器12內(nèi)充填有油性流體，尤其是液壓油或ATF(自動(dòng)傳動(dòng)液)和/或硅基液體和/或合成流體。最后，所述調(diào)節(jié)模塊7包括第一閥座和第二閥座15和16，所述致動(dòng)裝置安裝于閥座中，在本實(shí)施例中，所述致動(dòng)裝置包括第一閥8'和第二閥8"。所述閥8'和8"通過(guò)所述中央控制單元來(lái)連接和控制。尤其是，在本實(shí)施例中，所述第一閥8'是比例閥型，且它適于逐步打開或關(guān)閉所述通道14，而所述第二閥8'適于關(guān)閉或打開所述通道(開/關(guān)模式)。對(duì)于每個(gè)所述腔室13a和13b，主容器12可包括外膨脹腔(未在圖中示出)，每個(gè)外膨脹腔都與相關(guān)腔室13a或1 連通。這允許補(bǔ)償所述油性流體隨著外部溫度的變化而產(chǎn)生的膨脹。此外，所述其它膨脹腔設(shè)置有活塞以及諸如預(yù)加載彈簧的保持裝置，其設(shè)置成在油性和/或合成流體的壓力超過(guò)一設(shè)定的閾值情況下，該流體的一部分可轉(zhuǎn)移到所述外膨脹腔內(nèi)。因此，可以在每個(gè)所述腔13a和1 內(nèi)保持均勻的壓力。相反，如果溫度降低，所述油性流體通過(guò)所述活塞和所述彈簧的作用從膨脹腔被推回到所述主容器12的相關(guān)腔13a 或 13b。還可以設(shè)置與兩個(gè)腔13a和13b連通的單個(gè)外膨脹腔。中央控制單元控制并管理交通工具的定向裝置，諸如用于航海交通工具的起重活塞一紅組件和轉(zhuǎn)向室活塞一缸組件，或用于汽車的齒條或其它致動(dòng)裝置。為了允許所述控制，所述中央控制單元通過(guò)一個(gè)或多個(gè)活塞探測(cè)傳感器來(lái)探測(cè)所述定向裝置的位置。下面將對(duì)設(shè)置在航海交通工具上的、根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)1的操作進(jìn)行描述。第一比例閥8'或第二開/關(guān)閥8"連接到交通工具上的供給系統(tǒng)和中央控制單兀。中央控制單元將頻率信號(hào)，較佳為PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)傳遞到閥8'或8" 中的一個(gè)閥的螺線管，由此控制該閥內(nèi)通道孔的位置/直徑。因此，以設(shè)定的最小量到設(shè)定的最大量來(lái)修改例如第一比例閥8'的穿透通道14的直徑。這種方案允許流體在方向盤2的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中以最大精度從主容器12的一個(gè)腔13a 設(shè)法流到另一腔13b。如果減小通道14的直徑，方向盤2將獲得較大的操作力(扭矩/轉(zhuǎn)矩)，而增大通道直徑，將獲得較小的操作力。必須予以考慮，可以阻止使用閥8'、8〃，從而僅在通道14內(nèi)引入一個(gè)噴嘴。在這種情況下，無(wú)法獲得實(shí)際極限行程效應(yīng)。每種構(gòu)造都能使制造商以及交通工具的駕駛員，例如在運(yùn)動(dòng)比賽中，可以選擇必要的力(矩)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤2。動(dòng)態(tài)角傳感器6將方向盤2相對(duì)于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零位的位置實(shí)時(shí)地發(fā)送到中央控制單元，而所述中央控制單元與所述第一閥8'和第二閥8"相互作用，并且可能與集成在系統(tǒng)1的可動(dòng)/機(jī)械/液壓部分內(nèi)的位置檢測(cè)器和/或傾角計(jì)相互作用。安裝在中央控制單元內(nèi)的軟件調(diào)節(jié)所述閥8'、8"的打開和關(guān)閉。如可觀察到的，對(duì)所述第一閥8'和第二閥8〃的控制，從而能夠密封地停止油流經(jīng)腔13a和1 之間的穿透通道14，將在方向盤通過(guò)同一軟件映射(mapping)沿一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向到達(dá)設(shè)定的最大角度值時(shí)確保方向盤2的“液壓行程極限”。中空活塞11以及由此方向盤2轉(zhuǎn)動(dòng)的“液壓阻塞”發(fā)生，從而使主容器12的兩腔 13a、1 密封地分開。由于所述主容器12內(nèi)充滿液壓油或ATF，作用于方向盤2上、可手動(dòng)施加的力/慣性將始終不足以壓縮腔13a或1 中的一個(gè)腔內(nèi)的流體，這是由于模塊的可壓縮性造成的。 如果不減少所述腔13a、13b中的一個(gè)腔內(nèi)的體積，中空活塞11將始終無(wú)法運(yùn)動(dòng)。第一比例閥8'或替代地第二開/關(guān)閥8"或替代地手動(dòng)流速調(diào)節(jié)閥的噴嘴允許油性流體僅在方向盤2的轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變時(shí)流經(jīng)通道14。必須考慮的是，當(dāng)中央控制單元校準(zhǔn)對(duì)所述方向控制裝置2運(yùn)動(dòng)的阻力時(shí)，它同時(shí)還通過(guò)所述定向裝置調(diào)節(jié)所述交通工具的運(yùn)動(dòng)方向。通過(guò)該動(dòng)態(tài)角傳感器6探測(cè)到方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的變化，因而中央控制單元處理從所述動(dòng)態(tài)角傳感器6接收到的數(shù)據(jù)，并通過(guò)所述閥8'和/或8"的作用又在幾微秒內(nèi)打開通道，由此釋放中空活塞11，從而在選定的操作軟件配置的基礎(chǔ)上允許方向盤2轉(zhuǎn)動(dòng)到其行程極限。系統(tǒng)1較佳地還包括諸如圖2中所示的按鈕板17，該按鈕板設(shè)置有按鈕18和用于選擇調(diào)節(jié)模塊7的不同操作配置20的選擇器19，可預(yù)先在中央控制單元內(nèi)對(duì)該調(diào)節(jié)模塊進(jìn)行編程。因此，可以獲得方向盤2運(yùn)動(dòng)的許多變型，這些變型可直接或間接作用于每個(gè)種類和尺寸的船的傳送器或轉(zhuǎn)向室上，或者在所有其它轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和它們與輪、鏈、橇和類似物連接的輪轂保持件的各種連接桿上，由此允許與海面上、地面上或空氣中的交通工具的運(yùn)動(dòng)方向相互作用。此外，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)1非常靈活。事實(shí)上，所涉及的各個(gè)部件(轉(zhuǎn)向室、輪轂保持件等)的運(yùn)動(dòng)還可由電氣致動(dòng)器和/或液壓致動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述電氣致動(dòng)器和/或液壓致動(dòng)器可通過(guò)電子單元和傳感器組件來(lái)控制，以提供最實(shí)際的控制感覺。另一方面，將真實(shí)地保留駕駛感覺，這是因?yàn)檫@種感覺通過(guò)液壓型裝置來(lái)傳遞。圖3示出用于成對(duì)的海面?zhèn)魉推?和22的控制系統(tǒng)的連接的框圖。每個(gè)所述海面?zhèn)魉推?1和22都包括轉(zhuǎn)向室活塞一缸組件21' ,22'以及起重活塞一紅組件21 〃、22〃 作為定向裝置。如可觀察到的那樣，中央控制單元23 (ECU)設(shè)置在系統(tǒng)1的中心并由兩個(gè)供給電池對(duì)供電。為了對(duì)所述轉(zhuǎn)向室活塞一紅組件21' ,22'以及起重活塞一紅組件21〃、22〃進(jìn)行操作，動(dòng)態(tài)角傳感器6、所述第一閥8'和第二閥8"以及控制閥25a、25b、25c和25d連接到中央控制單元23。因此，中央控制單元23連接到探測(cè)裝置，即動(dòng)態(tài)角傳感器6、致動(dòng)裝置8'、8"、用于探測(cè)定向裝置的位置的傳感器以及該定向裝置。系統(tǒng)1還包括液壓泵沈，該液壓泵通過(guò)所述中央控制單元23連接和控制，適于供給所述轉(zhuǎn)向室活塞一紅組件21' ,22'以及起重活塞一紅組件21〃、22〃?；魻栃?yīng)傳感器27設(shè)置在海面?zhèn)魉推?1和22上、與中央控制單元23連接，每個(gè)傳感器都適于探測(cè)所述轉(zhuǎn)向室活塞一缸組件21' ,22'以及起重活塞一缸組件21"、22" 的位置。最后，該系統(tǒng)1還設(shè)置有控制顯示器28和按鈕板17。還在這種情況下，系統(tǒng)1允許調(diào)節(jié)液壓行程極限的不同的可能性(在到達(dá)機(jī)械行程極限之前)并對(duì)可調(diào)節(jié)的方向盤2給出操作“硬度”。如可觀察到的那樣，在這種情況下，中央控制單元可在對(duì)如下已選擇的操作性程序的基礎(chǔ)上一借助于所述第一閥8'和第二閥8"來(lái)控制駕駛員根據(jù)方向舵感覺的駕駛；一通過(guò)所述霍爾效應(yīng)傳感器27探測(cè)所述轉(zhuǎn)向室活塞一缸組件21' ,22'以及起重活塞一紅組件21〃、22〃的位置；作用于控制閥25a、25b、25c和25d以及液壓泵26，以使所述轉(zhuǎn)向室活塞一紅組件 21' ,22'以及起重活塞一紅組件21〃、22〃運(yùn)動(dòng)?？稍谥醒肟刂茊卧?3內(nèi)實(shí)施并且可如圖3中所示具體應(yīng)用于系統(tǒng)配置的調(diào)節(jié)程序的第一實(shí)施例具有如下要求一方向盤2轉(zhuǎn)動(dòng)從零位開始，方向盤完美對(duì)中，向左和向右進(jìn)行180°最大轉(zhuǎn)動(dòng)；一轉(zhuǎn)向室運(yùn)動(dòng)或偏移轉(zhuǎn)向室將必須從機(jī)械零位開始運(yùn)動(dòng)到最左側(cè)和最右側(cè)的轉(zhuǎn)向室機(jī)械行程極限。在此情況下，只要方向盤2—達(dá)到右側(cè)180°或左側(cè)180°位置，即，由中央控制單元23識(shí)別出的位置，中央控制單元2就致動(dòng)第一比例閥8’和/或第二開/關(guān)閥8”，并僅通過(guò)切斷閥8'或8"的電源使通道關(guān)閉。因此，從零位開始，方向盤2無(wú)法沿每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)180°，方向盤在該最終位置已到達(dá)其最大設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并因此到達(dá)其液壓行程極限(明顯不是其機(jī)械行程極限)。在可于中央控制單元2內(nèi)實(shí)施的調(diào)節(jié)程序的第二個(gè)例子中，參見圖3，總是考慮以下要求一方向盤2轉(zhuǎn)動(dòng)從零位開始，方向盤對(duì)中，向左和向右進(jìn)行360°最大轉(zhuǎn)動(dòng)；
一轉(zhuǎn)向室運(yùn)動(dòng)或偏移轉(zhuǎn)向室將必須從機(jī)械零位(轉(zhuǎn)向室對(duì)中)開始運(yùn)動(dòng)到最左側(cè)和最右側(cè)的轉(zhuǎn)向室機(jī)械行程極限(從鄰接到鄰接)。在這種情況下，一旦方向盤2達(dá)到設(shè)定的360°向右或360°向左的最大位置并因此被中央控制單元23識(shí)別出，直接安裝在主容器12上的第一比例閥8，(或第二開/關(guān)閥 8”)就將關(guān)閉通道14。從零位開始，方向盤2在兩個(gè)方向上都無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360°，由此在最終位置，所實(shí)施的程序指出已達(dá)到方向盤的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度并因此已達(dá)到液壓行程。通過(guò)開始轉(zhuǎn)動(dòng)該方向盤2，考慮到已由按鈕板17作出選擇并且處理由不同傳感器探測(cè)到的不同值，中央控制單元23根據(jù)設(shè)定的模式使液壓泵沈以及控制閥2fe、2^、25c 和25d致動(dòng)，從而直接作用于所述轉(zhuǎn)向室活塞一缸組件21' ,22'以及起重活塞一缸組件 21" 、22"。通過(guò)動(dòng)態(tài)角傳感器6、霍爾傳感器27以及通過(guò)可能集成在系統(tǒng)1的可動(dòng)/機(jī)械和液壓部件內(nèi)的傾角計(jì)探測(cè)到的不同的機(jī)械/液壓組合結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)有效位置，將會(huì)被持續(xù)發(fā)送到所述中央控制單元23，以允許該中央控制單元處理數(shù)據(jù)、進(jìn)行不同的安全控制以及管理閉合回路系統(tǒng)。至于涉及到安全，通過(guò)軟件對(duì)系統(tǒng)1編程的可能性允許預(yù)先設(shè)定/配置交通工具的方向盤的最大轉(zhuǎn)動(dòng)/角運(yùn)動(dòng)和隨之引起的桿、缸以及可能的電氣致動(dòng)器的反應(yīng)之比。因此，如果突然發(fā)生系統(tǒng)1的駕駛操縱，考慮到可能是速度、負(fù)載、傾斜度等的不同參數(shù)，可以一使桿或電液致動(dòng)器以適當(dāng)?shù)乃俣葘?shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)或操縱，以保持交通工具的安全。這可防止重型卡車的倒轉(zhuǎn)、側(cè)滑、可能的負(fù)載損失以及通常所說(shuō)的各種危險(xiǎn)的情況。最后，必須考慮到對(duì)機(jī)電的應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)說(shuō)，例如代替控制閥2fe、2^、25c和25d， 安裝帶有齒輪的步進(jìn)無(wú)刷DC電動(dòng)機(jī)就足夠了。在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)1允許不僅作用于通過(guò)制造商作用在軟件上而設(shè)定的“方向盤硬度”，而且還可通過(guò)用戶使用接口裝置(顯示器、鍵盤/按鈕)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的反饋，借助于該接口裝置可以調(diào)整PWM頻率及由此方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩。此外，這種硬度還可根據(jù)不同情況均勻變化，諸如由輪轂保持件在幾何上達(dá)到行程極限。換言之，如果系統(tǒng)1包括一個(gè)或多個(gè)用作定向裝置并與輪子(例如交通工具的輪子)連接的電致動(dòng)器，通過(guò)操作已致動(dòng)的裝置所耗的電流和能量可以作為附加信息發(fā)送到中央控制單元23，或總是將數(shù)據(jù)包發(fā)送到控制單元23，該數(shù)據(jù)包通過(guò)使用探測(cè)連接桿上慣性量的測(cè)壓元件(強(qiáng)度計(jì))獲得，并由此調(diào)節(jié)比例閥8"，從而降低或增加操作方向盤所必要的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩。下面將描述用于控制車輛駕駛的系統(tǒng)1的另一實(shí)施例。附圖4和5示出根據(jù)本發(fā)明的、用于控制車輛導(dǎo)向的系統(tǒng)的調(diào)節(jié)模塊7'的相當(dāng)緊湊的組件。從附圖中可觀察到方向盤柱4。現(xiàn)參見圖6和7，可觀察到調(diào)節(jié)模塊7'的第二實(shí)施例，其提供方向盤2返回機(jī)構(gòu) (自對(duì)中趨勢(shì))，該返回機(jī)構(gòu)在這種情況下不需要電能。轉(zhuǎn)向柱4通過(guò)銷/球軸承四可轉(zhuǎn)動(dòng)地置于外殼30內(nèi)。引導(dǎo)螺母10是球循環(huán)型，并且它通過(guò)緊固螺母31固定在轉(zhuǎn)向柱4內(nèi)，以防止所述引導(dǎo)螺母10和所述柱之間的轉(zhuǎn)動(dòng)。 蝸桿9在轉(zhuǎn)向柱4內(nèi)?；钊?1通過(guò)緊固螺母32固定到球循環(huán)蝸桿9?；钊?1的中心軸線對(duì)稱轉(zhuǎn)動(dòng)并且相對(duì)于循環(huán)蝸桿9偏移定位。該定位防止蝸桿 9轉(zhuǎn)動(dòng)，由此使蝸桿僅沿縱向軸線方向平移。活塞11具有“壺”形的外殼30?；钊麑?dǎo)向件33和液壓密封件34放置在外殼30 和活塞11之間。在底部觀察到圍繞活塞11、用于閥8的外殼35，并且實(shí)現(xiàn)可以彼此獨(dú)立地通過(guò)液壓密封件34產(chǎn)生液壓力、分別為13a和1 第一腔和第二腔。在此實(shí)施例中，返回彈簧36'和36"設(shè)置在具有縱向通道的中空蝸桿9內(nèi)，如從附圖中觀察到，并且設(shè)置在也是中空的轉(zhuǎn)向柱4內(nèi)。返回彈簧36'和36〃在一側(cè)上鄰抵對(duì)應(yīng)的墊圈37'和37〃，這些墊圈與所述蝸桿9的中間部分內(nèi)的圓形突出部39'上的相對(duì)兩側(cè)間隔開設(shè)置。返回彈簧36"具有鄰抵于預(yù)加載螺母38"上的另一端，而返回彈簧36'具有與預(yù)加載螺母38'鄰抵的另一端。所述預(yù)加載螺母38'和38"螺接到調(diào)節(jié)軸39上。尤其是，所述預(yù)加載螺母38'具有左螺紋， 且如已述，它聯(lián)接到調(diào)節(jié)軸上并擰到彈簧座蓋上。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)軸39，預(yù)加載螺母38'和 38"由于螺紋不同而對(duì)稱地更改它們的位置。因此，可以對(duì)稱地修改返回彈簧36'和36" 的預(yù)載荷。返回彈簧36'和36"和預(yù)加載螺母38'和38"不與它們的座的內(nèi)壁，即球循環(huán)蝸桿9和轉(zhuǎn)向柱4配合，由此允許組件圍繞返回彈簧36'、36〃、預(yù)加載螺母38'、38〃 以及調(diào)節(jié)軸39自由轉(zhuǎn)動(dòng)。上述彈簧36'和36"調(diào)節(jié)系統(tǒng)允許制造商對(duì)最合適的主動(dòng)返回彈簧對(duì)單獨(dú)控制。尤其是，一旦對(duì)較佳的彈簧對(duì)進(jìn)行單獨(dú)控制，可以消除所有可調(diào)節(jié)的部分(螺母38'、 38"，有可能調(diào)節(jié)軸39等)，并使彈簧插設(shè)有固定調(diào)節(jié)裝置。集成的體積膨脹腔41放置在閥座35和圓筒形容器12之間。所述體積膨脹腔41適于補(bǔ)償不同環(huán)境或運(yùn)行溫度(如已熟知，機(jī)械摩擦產(chǎn)生較高的溫度)下的液壓流體的體積膨脹，以獲得基本上總是均勻的運(yùn)行壓力。體積補(bǔ)償活塞42設(shè)置在體積膨脹腔41內(nèi)，該活塞受到由彈簧43直接作用于體積補(bǔ)償活塞42上形成的彈力。因此，系統(tǒng)處于閑置狀態(tài)下的兩個(gè)腔13a和13b內(nèi)的壓力僅取決于彈簧43的彈力，而不取決于環(huán)境或運(yùn)行溫度。在示出轉(zhuǎn)向致動(dòng)器的液壓系統(tǒng)圖的圖8和示出調(diào)節(jié)模塊7'的另一截面的圖9中， 兩個(gè)壓力比例閥8a和8b以及兩個(gè)單向閥8a ‘和8b ‘設(shè)置在在閥座35內(nèi)。轉(zhuǎn)向軸外殼30、圓筒形容器12和外殼35以形成單個(gè)單元或組件的形式被組裝。 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向角傳感器6設(shè)置在凸緣44內(nèi)。如果使轉(zhuǎn)向柱4轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)球形循環(huán)引導(dǎo)螺母10來(lái)對(duì)蝸桿進(jìn)行操作，以使其沿縱向軸線平移。引導(dǎo)螺母10固定到中空活塞11，該中空活塞通過(guò)具有不與引導(dǎo)螺母10的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合的縱向軸線的圓筒形容器12進(jìn)行引導(dǎo)。根據(jù)轉(zhuǎn)向柱4的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，中空活塞11向前或向后運(yùn)動(dòng)，且腔13a和1 變化它們的體積。因此，如果中空活塞使腔Hb減小，液壓流體從該腔中流出并流經(jīng)腔13a的相關(guān)的壓力比例閥8a和單向閥8a'，液壓流體同時(shí)增加腔13a的體積。通過(guò)壓力比例閥8a，現(xiàn)在可以在主動(dòng)轉(zhuǎn)向步驟的過(guò)程中在對(duì)應(yīng)的腔13b中形成壓力。上述壓力取決于激勵(lì)比例閥 8a的螺線管的電流量。
不論流體粘度及由此的溫度如何，壓力比例閥8a和8a'都允許保持恒定的扭矩。 因此，在轉(zhuǎn)向柱上形成相對(duì)的扭矩，該扭矩與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。所述扭矩不取決于轉(zhuǎn)向柱4的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，且該扭矩與液壓流體的熱狀態(tài)無(wú)關(guān)。扭矩僅取決于電流量。相對(duì)于上述情況改變轉(zhuǎn)向柱4的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(例如，如果車輛駕駛員必須避讓障礙物)使液壓流體的流動(dòng)方向改變。在這種情況下，腔Hb增大，而腔13a將減小其體積。通過(guò)壓力比例閥8b調(diào)節(jié)的、腔13a內(nèi)的壓力決定轉(zhuǎn)向柱4上的扭矩。這意味著，壓力比例閥 8a和8b的更改轉(zhuǎn)動(dòng)方向的功能被同時(shí)修改并彼此獨(dú)立。如果例如所述轉(zhuǎn)動(dòng)是轉(zhuǎn)彎的開始，將可以通過(guò)作用于壓力比例閥8a來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，該轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩被認(rèn)為是對(duì)于汽車或其它裝置的軌跡來(lái)說(shuō)合適的/理想的。轉(zhuǎn)動(dòng)方向的改變等效于將體積2帶到筆直的軌道。在這種情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩將比在彎曲的情況下所要求的低得多。通過(guò)作用于壓力比例閥8b可預(yù)先設(shè)定這種較低的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩。這意味著，當(dāng)轉(zhuǎn)向柱4還在轉(zhuǎn)彎方向的轉(zhuǎn)動(dòng)步驟過(guò)程中，并且通過(guò)壓力比例閥8a記錄/管理設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)扭時(shí)，可以通過(guò)壓力比例閥IOb來(lái)設(shè)定總是作用于轉(zhuǎn)向柱4上的最佳返回扭矩。在上述的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)1不需要與轉(zhuǎn)向致動(dòng)器共同作用的電子裝置/ECU的實(shí)時(shí)干預(yù)，該電子裝置/ECU通過(guò)動(dòng)態(tài)角傳感器6讀出/探測(cè)到轉(zhuǎn)向柱4的精確位置，以修改作用于轉(zhuǎn)向柱4上的扭矩?？赏ㄟ^(guò)接下來(lái)由合適的軟件映射來(lái)使轉(zhuǎn)動(dòng)反向來(lái)預(yù)見相關(guān)的壓力比例閥8a、8b的這些調(diào)節(jié)。這將允許確?？偪傻玫较Ｍ姆祷嘏ぞ?，電子裝置不會(huì)由于閥的控制而延誤，該電子裝置不是僅在反向轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中才開始控制，而是預(yù)見這種控制。在大多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)向致動(dòng)器的用戶在反向轉(zhuǎn)動(dòng)期間期望有作用于方向盤上的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩的瞬時(shí)反應(yīng)。這就是為什么本液壓系統(tǒng)圖是有利的的原因?？梢垣@得在轉(zhuǎn)向柱4反向轉(zhuǎn)動(dòng)期間形成的許多轉(zhuǎn)動(dòng)瞬時(shí)扭矩，而沒有將有可能通過(guò)不同的實(shí)時(shí)參數(shù)的獲取和參數(shù)化而引起或調(diào)節(jié)的延遲。如從附圖中觀察到，由于中空活塞11的形狀，腔13a和13b具有不同的尺寸。腔 13a比腔1 大。因此，隨著腔1 體積的減小而流動(dòng)的液壓流體體積比同時(shí)增大的腔13a 的體積大。這種體積差保留在體積膨脹腔41內(nèi)。在轉(zhuǎn)向柱4的反向轉(zhuǎn)動(dòng)期間，在體積膨脹腔41內(nèi)積聚的這種體積差也在體積增大的腔13b內(nèi)流動(dòng)。由于腔13a和1 的尺寸不同，即使轉(zhuǎn)向致動(dòng)裝置處于閑置狀態(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩也作用于轉(zhuǎn)向柱4。下面將描述返回彈簧36'和36"的作用，當(dāng)方向盤2被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，蝸桿6運(yùn)動(dòng)， 從而如上所述更改腔13a和13b的體積，且同時(shí)所述蝸桿9通過(guò)在所述中空蝸桿內(nèi)獲得的內(nèi)突出部9'攔截兩個(gè)墊圈37'或37"中的一個(gè)墊圈，而使另一墊圈閑置。因此，所述蝸桿 9按壓兩個(gè)返回彈簧36'和36"中的一個(gè)。具體來(lái)說(shuō)，在圖6中，蝸桿9攔截墊圈37"，從而壓縮返回彈簧36"。在方向盤2轉(zhuǎn)動(dòng)方向的基礎(chǔ)上，已壓縮的返回彈簧36'或36"施加“主動(dòng)的”附加轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，即，與駕駛員作用于方向盤2上的動(dòng)作無(wú)關(guān)，從而使方向盤返回到0°位置。圖10示出調(diào)節(jié)模塊7'的第三實(shí)施例的截面X-X，該調(diào)節(jié)模塊在此情況下設(shè)有方向盤2返回裝置，在此實(shí)施例中該返回裝置被供電。所述調(diào)節(jié)模塊7"包括另一球循環(huán)型的蝸桿45，該蝸桿設(shè)置在球循環(huán)蝸桿9的內(nèi)部。
所述另一蝸桿45與另一球循環(huán)型的引導(dǎo)螺母46配合。所述另一引導(dǎo)螺母46至少部分地插入所述蝸桿9并與其配合。另一蝸桿45可轉(zhuǎn)動(dòng)地容納于軸承47內(nèi)，從而使其座位于軸承蓋48內(nèi)。彈性連結(jié)件49連接較佳為無(wú)刷型電動(dòng)機(jī)50的輸出軸(未在附圖示出)，并借助于另一蝸桿45安裝在支承體50'上。蝸桿9和45的螺距限定了轉(zhuǎn)向柱4和電動(dòng)機(jī)50之間的傳動(dòng)比。假定蝸桿9螺距為10到30毫米之間，所述另一蝸桿45螺距為1到3毫米之間， 獲得轉(zhuǎn)向柱4和電動(dòng)機(jī)50之間可能的傳動(dòng)比在i = 3. 3和i = 30之間。此外，必須考慮到閑置時(shí)液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力是相同的。這意味著相同壓力在腔13a 和13b內(nèi)作用于具有不同尺寸的表面上。因此，形成作用于中空活塞11和由此轉(zhuǎn)向柱4上的自由力。該力可引發(fā)轉(zhuǎn)向柱4上的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。摩擦力與上述力相反，所述摩擦力由彈性密封件、引導(dǎo)螺母摩擦扭矩10和蝸桿9以及由補(bǔ)償彈簧51產(chǎn)生的彈性力引起，該摩擦力將適應(yīng)于上述力，以防止轉(zhuǎn)向柱4在調(diào)節(jié)模塊7"的閑置模式下可自行轉(zhuǎn)動(dòng)。彈簧51—方面容納于在中空活塞11的外側(cè)部分上獲得的合適的圓形座內(nèi)，另一方面容納于軸承蓋48內(nèi)獲得的圓形彈簧的朝向軸承的另一座內(nèi)。由于所述蝸桿9和所述另一蝸桿45之間的上述傳動(dòng)比，以及通過(guò)對(duì)所述中央控制單元23適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行可編程控制，電動(dòng)機(jī)50允許在方向盤2上施加“主動(dòng)的”返回扭矩(正如第二實(shí)施例的返回彈簧36'和36"所施加的返回扭矩)，但在此情況下，根據(jù)所述中央控制單元23的可編程控制，所述扭矩可以是線性(如彈簧的作用)或非線性的，以實(shí)現(xiàn)任何其它駕駛模擬效果。因此，考慮到參見圖6到9所述的第二和第三實(shí)施例，作為對(duì)液壓產(chǎn)生的扭矩的補(bǔ)充，可獲得作用于轉(zhuǎn)向柱4上的扭矩，并且該扭矩僅能具有被動(dòng)效果，這意味著僅當(dāng)操作者引起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)液壓才產(chǎn)生扭矩，并且獲得有由無(wú)刷電動(dòng)機(jī)50和返回彈簧36'和36"產(chǎn)生的扭矩，而它們是主動(dòng)扭矩。被動(dòng)扭矩由液壓產(chǎn)生、作用于轉(zhuǎn)向柱4上及因此作用于方向盤2上、適合模擬在轉(zhuǎn)彎駕駛過(guò)程中或在虛擬行程極限的模擬過(guò)程中駕駛員希望感到的高轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩。在這些情況下，可以用有限的能量模擬較大的扭矩。無(wú)刷電動(dòng)機(jī)50和返回彈簧36'和36〃特別適于產(chǎn)生主動(dòng)扭矩，并且可以在轉(zhuǎn)向柱4上模擬/產(chǎn)生相反的扭矩。在通過(guò)轉(zhuǎn)向柱4引入轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，兩個(gè)返回彈簧36'和36〃中只有一個(gè)在轉(zhuǎn)動(dòng)方向的基礎(chǔ)上被致動(dòng)。由于返回彈簧36'或36"可裝有預(yù)載荷，因此即使轉(zhuǎn)向角減小也可以產(chǎn)生相當(dāng)高的相反/返回扭矩。返回彈簧36'或36"僅產(chǎn)生返回扭矩，而調(diào)節(jié)模塊7〃的第三實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)50可在轉(zhuǎn)向柱4上沿兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向都產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的較大扭矩。通過(guò)使用兩個(gè)球循環(huán)引導(dǎo)螺母9和45可形成減速單元，與齒輪系統(tǒng)相反，該減速單元產(chǎn)生不形成機(jī)械間距觸感的扭矩。通過(guò)對(duì)球的適當(dāng)選擇，可相當(dāng)容易地且無(wú)軸向間隙地實(shí)現(xiàn)蝸桿和引導(dǎo)螺母。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)因此在于，通過(guò)傳感器和主動(dòng)反饋，可以真實(shí)地再現(xiàn)任何交通工具的駕駛條件。已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例出于說(shuō)明性而不是限制性的目的描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可引入修改和/或變化，而不脫離由所附權(quán)利要求書限定的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種諸如汽車、船、飛行器和類似物的交通工具或諸如游戲機(jī)操縱臺(tái)、模擬裝置和類似物的駕駛模擬器的駕駛控制系統(tǒng)(1)，所述交通工具或模擬器設(shè)有方向控制裝置O)，諸如方向盤、方向舵或類似物，并設(shè)有定向裝置(21'，22' ,21" ,22")，所述系統(tǒng)(1)的特征在于，所述系統(tǒng)包括用于探測(cè)所述方向控制裝置O)的位置的裝置(6)，具有框架、與所述方向控制裝置 (2)機(jī)械聯(lián)接、設(shè)有被動(dòng)致動(dòng)器和調(diào)節(jié)裝置(8'，8" ,8a,8a'，8b，8b')的調(diào)節(jié)模塊(7， V，7")，通過(guò)所述被動(dòng)致動(dòng)器和調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)模塊適于調(diào)節(jié)所述方向控制裝置 (2)的運(yùn)動(dòng)的阻力，用于探測(cè)所述定向裝置Ol'，22'，21"，22")的位置的一個(gè)或多個(gè)傳感器07)，以及至少一個(gè)中央控制單元(23)，所述中央控制單元適于通過(guò)所述被動(dòng)致動(dòng)器或調(diào)節(jié)裝置 (8' ,8" ,8a,8a'，8b，8b')在由所述探測(cè)裝置(6)探測(cè)到的所述方向控制裝置⑵的所述位置的基礎(chǔ)上校準(zhǔn)抵抗所述方向控制裝置O)的運(yùn)動(dòng)的阻力，并且適于通過(guò)所述定向裝置和所述傳感器(XT)控制所述交通工具或模擬器的方向。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)模塊(7)包括雙腔(13a，13b)式主容器(12)，所述主容器內(nèi)充填有油性流體，蝸桿(9)，所述蝸桿固定在所述方向控制裝置O)的一端處，引導(dǎo)螺母(10)，所述引導(dǎo)螺母與所述蝸桿(9)配合，以及中空活塞(11)，所述蝸桿(9)定位在所述中空活塞內(nèi)，所述中空活塞(11)設(shè)有容納所述引導(dǎo)螺母(10)的座(1Γ )，所述座(1Γ )設(shè)置在所述主容器(1 內(nèi)，從而將所述主容器分成通過(guò)通道(14)連通的所述兩個(gè)腔(13a，13b)，因而，通過(guò)由所述方向控制裝置(2) 的運(yùn)動(dòng)引起的所述蝸桿(9)的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述引導(dǎo)螺母(10)相對(duì)于所述蝸桿(9)連同所述中空活塞(11)和所述座(11')縱向運(yùn)動(dòng)，從而使油性流體經(jīng)過(guò)所述通道(14)從一個(gè)腔(13a， 13b)移位到另一個(gè)腔(13b，13a)，并且所述被動(dòng)致動(dòng)器或調(diào)節(jié)裝置(8' ,8" ,8a,8a'，8b，8b')適于調(diào)節(jié)流經(jīng)所述通道(14)的油性流體的流量。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)模塊(7，7'，7")包括第一腔和第二腔(13a，13b)，所述腔內(nèi)充填有油性流體，主蝸桿(9)以及與所述主蝸桿(9)配合的引導(dǎo)螺母(10)，以及中空活塞(11)，所述主蝸桿(9)和所述引導(dǎo)螺母(10)放置在所述中空活塞內(nèi)，所述中空活塞(11)具有對(duì)通過(guò)通道(14)連通的所述兩個(gè)腔(13a，13b)劃界的形狀，因而，所述主蝸桿(9)相對(duì)于所述引導(dǎo)螺母(10)的運(yùn)動(dòng)和反之的運(yùn)動(dòng)引起所述中空活塞(11)的縱向平移，從而使所述腔(13a，13b)的體積變化、使油性流體經(jīng)過(guò)所述通道(14)從一個(gè)腔(13a， 13b)移位到另一腔(13b，13a)，且所述被動(dòng)致動(dòng)器和調(diào)節(jié)裝置(8' ,8" ,8a,8a' ,8b,8b')適于調(diào)節(jié)流經(jīng)所述通道 (14)的油性流體的流量。
4.如權(quán)利要求2或3中每一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一腔(13a)和所述第二腔(13b)在主容器(12)，較佳為缸內(nèi)被劃界。
5.如權(quán)利要求2至4中每一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述主蝸桿(9)和所述引導(dǎo)螺母(10)是球循環(huán)型或地面梯形型。
6.如權(quán)利要求2至5中每一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述致動(dòng)裝置包括至少一個(gè)閥(8' ,8" ,8a,8a'，8b，8b')，所述閥適于調(diào)節(jié)流經(jīng)所述通道(14)的油性流體流量。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于一所述至少一個(gè)閥(8')是開/關(guān)型；和/或一所述至少一個(gè)閥(8')是開/關(guān)雙向型；和/或一所述至少一個(gè)閥(8")是比例型、適于調(diào)節(jié)部分流經(jīng)所述通道(14)的油性流體流量；和/或一它包括打開/關(guān)閉和比例型的閥；和/或一它包括噴嘴和/或手動(dòng)操作流量閥；和/或一它包括比例型的第一閥(8')和打開/關(guān)閉(開/關(guān))型第二閥(8")；和/或一它包括單向壓力比例型的第一閥(8a)，相關(guān)的止回閥(8a')與所述第一閥并聯(lián)，所述第一閥連接在所述腔(13b)和所述通道(14)之間，單向壓力比例型的第二閥(8b)，相關(guān)的止回閥(8b')與所述第二閥并聯(lián)，所述第二閥連接在所述腔(13b)和所述通道(14)之間，以及體積膨脹腔(41)，在所述體積膨脹腔Gl)內(nèi)滑動(dòng)的體積補(bǔ)償活塞(42)，以及與所述體積補(bǔ)償活塞0 連接的翹曲彈簧G3)。
8.如權(quán)利要求2至7中每一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述主容器(12)在表面上包括閥座(15，16)，以安裝所述閥(8'，8〃，8a，8a'，8b，8b')。
9.如前述權(quán)利要求中每一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述被動(dòng)調(diào)節(jié)裝置包括至少一個(gè)噴嘴和/或至少一個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)流量閥。
10.如權(quán)利要求2至9中每一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述油性流體是液壓油和/或ATF (自動(dòng)傳動(dòng)液)和/或硅基液體。
11.如權(quán)利要求3至10中每一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于一所述主蝸桿(9)固定到所述方向控制裝置(2)的端部和/或所述方向盤柱，以及一所述中空活塞(11)設(shè)有容納所述引導(dǎo)螺母(10)的座(11')，所述座(11')對(duì)經(jīng)所述通道(14)連通的所述兩個(gè)腔(13a，13b)劃界，因而，隨著由所述方向控制裝置O)的運(yùn)動(dòng)引起的所述主蝸桿(9)的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述引導(dǎo)螺母(10)相對(duì)于所述主蝸桿(9)連同所述中空活塞(11)和所述座(11')縱向運(yùn)動(dòng)，從而使油性流體通過(guò)所述通道(14)從所述一個(gè)腔 (13a, 13b)移位到所述另一個(gè)腔(1北，13a)，從而變化所述腔的體積。
12.如權(quán)利要求3至10中每一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向柱(4)固定到所述引導(dǎo)螺母(10)，且所述主蝸桿(9)固定到所述中空活塞(11)。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)模塊(7')包括第一返回彈簧(36')和第一墊圈(37')，以及第二返回彈簧(36")和第二墊圈(37")，所述第二返回彈簧與所述第一返回彈簧 (36')相對(duì)，因而，當(dāng)所述轉(zhuǎn)向柱⑷跟隨所述方向控制裝置⑵的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述主蝸桿(9) 平移，從而通過(guò)所述中空活塞(11)修改所述腔(13a，13b)的體積，且所述主蝸桿適于交替地與所述兩個(gè)墊圈(37'，37")中的一個(gè)相互作用，從而根據(jù)平移方向壓縮對(duì)應(yīng)的返回彈簧(36'，36")，以在所述轉(zhuǎn)向柱(4)上產(chǎn)生返回彈力。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述主蝸桿(9)具有穿透的縱向通道并包括所述穿透的通道內(nèi)的內(nèi)突出部(9')，且所述轉(zhuǎn)向柱(4)具有內(nèi)殼，且所述調(diào)節(jié)模塊(7')包括調(diào)節(jié)軸(39)，所述調(diào)節(jié)軸在中間部分具有圓形突出部(39')并被插入所述主蝸桿(9) 的所述縱向通道，第一預(yù)加載環(huán)形螺母(38')，所述第一預(yù)加載環(huán)形螺母在內(nèi)部通過(guò)螺紋與所述調(diào)節(jié)軸(39)的第一端配合，以及第二預(yù)加載環(huán)形螺母(38")，所述第二預(yù)加載環(huán)形螺母設(shè)置在所述方向盤柱(4)的所述內(nèi)殼內(nèi)，通過(guò)相對(duì)于所述第一環(huán)形螺母(38')的螺紋相反的螺紋，所述第二預(yù)加載環(huán)形螺母(38")通過(guò)螺紋與接近所述調(diào)節(jié)軸(39)的第二端的一部分一體配合，所述第一返回彈簧(36')和所述第一墊圈(37')相對(duì)于所述第一預(yù)加載環(huán)形螺母 (38')和所述圓形突出部(39')之間的所述調(diào)節(jié)軸(39)同軸，所述墊圈(37')插設(shè)在所述第一返回彈簧(36')和所述圓形突出部(39')之間，以及所述第二返回彈簧(36")和所述第二墊圈(37")相對(duì)于所述第二預(yù)加載環(huán)形螺母 (38")和所述圓形突出部(39')之間的所述調(diào)節(jié)軸(39)同軸，所述第二墊圈(37')插設(shè)在所述第二返回彈簧(36")和所述圓形突出部(39')之間，因而，當(dāng)所述調(diào)節(jié)軸(39)被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述預(yù)加載環(huán)形螺母(38'，38")彼此接近或彼此遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)所述環(huán)形螺母和所述圓形突出部(39')之間的所述返回彈簧 (36'，36〃 )的壓縮，以及當(dāng)所述轉(zhuǎn)向柱⑷跟隨所述方向控制裝置⑵的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述主蝸桿(9)平移， 從而通過(guò)所述中空活塞(11)修改所述腔(13a，13b)的體積，且所述主蝸桿適于通過(guò)所述內(nèi)突出部(9')與一個(gè)墊圈或另一個(gè)墊圈(37'，37")相互作用，從而根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向壓縮所述對(duì)應(yīng)的返回彈簧(36'，36")，以在所述轉(zhuǎn)向柱(4)上產(chǎn)生返回扭矩，而使所述另一墊圈擱置在所述圓形突出部(39')上。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述主蝸桿(9)具有縱向穿透的通道并包括所述穿透通道內(nèi)的內(nèi)突出部(9')，且所述轉(zhuǎn)向柱(4)具有內(nèi)殼，且所述調(diào)節(jié)模塊(7")包括另一蝸桿(45)，較佳為球循環(huán)蝸桿，所述另一蝸桿被插入所述主蝸桿(9)的所述縱向穿透的通道，另一引導(dǎo)螺母(46)，較佳為球循環(huán)蝸桿，所述引導(dǎo)螺母至少部分地被插入所述蝸桿 (9)并與所述蝸桿配合，電動(dòng)機(jī)(50)，較佳為無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)接件09)與所述另一蝸桿 (9)連接并由所述中央控制單元控制，因而，當(dāng)所述轉(zhuǎn)向柱(4)跟隨所述方向控制裝置( 的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述電動(dòng)機(jī)(50) 在通過(guò)所述控制中央單元進(jìn)行操作時(shí)在所述方向控制裝置( 上施加返回扭矩。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述另一蝸桿G5)具有小于所述主蝸桿(9)的螺距，較佳地具有3. 3與30之間的螺距比。
17.如權(quán)利要求15或16的每一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括補(bǔ)償彈簧(51)，所述補(bǔ)償彈簧設(shè)置在所述中空活塞(11)和所述調(diào)節(jié)模塊(7")的所述框架之間。
18.如前述權(quán)利要求中每一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述中央控制單元03)通過(guò)調(diào)制的電信號(hào)，較佳為PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)來(lái)控制所述致動(dòng)裝置。
19.如前述權(quán)利要求中每一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述中央控制單元03)是可編程單元，以允許用于校準(zhǔn)與用于控制方向的所述裝置O)的運(yùn)動(dòng)相對(duì)的阻力的不同程序，所述程序可由用戶選擇；所述系統(tǒng)(1)設(shè)有接口裝置(17)，所述接口裝置包括用于選擇所述程序的裝置(18，19，20)和控制顯示器08)。
20.如前述權(quán)利要求中每一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述探測(cè)裝置包括一個(gè)或多個(gè)動(dòng)態(tài)角傳感器(6)。
21.如權(quán)利要求2至20中每一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于所述容器腔(13a，13b)的至少一個(gè)體積膨脹腔(41)，所述體積膨脹腔設(shè)置有活塞0 和諸如預(yù)加載彈簧的保持裝置(43)，所述體積膨脹腔設(shè)置成如果在變化外部溫度時(shí)在所述腔(13a， 13b)內(nèi)超過(guò)設(shè)定的內(nèi)部壓力閾值，則所述腔內(nèi)的油性流體流入所述體積膨脹腔Gl)內(nèi)，從而使所述活塞0 縮回；如果然后溫度降低，所述油性流體通過(guò)所述活塞0 和所述保持裝置^幻的作用從所述體積膨脹腔Gl)返回到所述容器(12)。
22.如前述權(quán)利要求中每一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述定向裝置包括一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)向室活塞一紅組件Ol'，22")和一個(gè)或多個(gè)起重活塞一紅組件01，22)，它們分別用于控制一個(gè)或多個(gè)海面?zhèn)魉推?21,2 和致動(dòng)閥0 , 2 ，25c和25d)，所述致動(dòng)閥與所述中央控制單元連接，以使所述轉(zhuǎn)向室活塞一缸組件Ol'，22')和所述起重活塞一缸組件(21"，22〃 )致動(dòng)。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)霍爾效應(yīng)型或磁阻型傳感器07)，所述傳感器適于探測(cè)所述轉(zhuǎn)向室活塞一紅組件Ql' ,22')和所述起重活塞一紅組件，22〃 )的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種諸如汽車、船、飛行器和類似物的交通工具或諸如游戲機(jī)操縱臺(tái)、模擬裝置和類似物的駕駛模擬器的駕駛控制系統(tǒng)(1)，所述交通工具或模擬器具有方向控制裝置(2)，諸如方向盤、方向舵或類似物，并具有定向裝置(21′，22′，21″，22″)，所述系統(tǒng)(1)的特征在于，它包括用于探測(cè)所述方向控制裝置(2)的位置的裝置(6)，具有框架、與所述方向控制裝置(2)機(jī)械聯(lián)接、設(shè)有被動(dòng)致動(dòng)器和調(diào)節(jié)裝置(8′，8″，8a，8a′，8b，8b′)的調(diào)節(jié)模塊(7，7′，7″)，通過(guò)被動(dòng)致動(dòng)器或調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)模塊適于調(diào)節(jié)所述方向控制裝置(2)的運(yùn)動(dòng)阻力，用于探測(cè)所述定向裝置(21′，22′，21″，22″)的位置的一個(gè)或多個(gè)傳感器(27)，以及至少一個(gè)中央控制單元(23)，該中央控制單元適于通過(guò)所述被動(dòng)致動(dòng)器或調(diào)節(jié)裝置(8′，8″，8a，8a′，8b，8b′)在由所述探測(cè)裝置(6)探測(cè)到的所述方向控制裝置(2)的位置的基礎(chǔ)上校準(zhǔn)抵抗所述方向控制裝置(2)運(yùn)動(dòng)的阻力，并通過(guò)所述定向裝置和所述傳感器(27)控制所述交通工具或模擬器的方向。
文檔編號(hào)B63H25/14GK102395504SQ201080011424
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月27日
發(fā)明者J·克林德沃西, P·羅森邁爾 申請(qǐng)人:帕爾馬里克斯有限公司