转向装置以及使用这种转向装置检测水侵入的方法

技术领域

本发明涉及一种用于使车辆转向的转向装置，该转向装置具有壳体和齿条，齿条在齿条的纵向方向上并且相对于壳体可移动，并且该转向装置具有用于检测水侵入的检测设备。本发明还涉及一种用于使用这种转向装置检测水侵入的方法。

背景技术

从DE 10 2006 051 799 A1已知这种类型的转向装置。用于识别水侵入的电传感器设备在此用作检测设备。在水侵入事件中，在布置在传感器壳体与电极之间的形成电解质的物质中产生导电性，所述导电性用于对应地检测或确定水侵入。

特别地，转向装置具有用于配置动力辅助转向装置和/或线控转向装置的驱动器。这种类型的转向装置可以对应地在车辆或机动车辆(例如乘用机动车辆)或商用车辆中使用。驱动器可以被配置为电动马达。转向装置将或优选地安装在发动机舱中，其中转向装置暴露于显著的应力。尤其，转向装置可能暴露于严重污染，其中密封元件(例如密封波纹管)例如可能由于石击而被损坏，该密封元件尤其密封引出到壳体外部的移动部分。特别地，引出到壳体外部的轴转向机构藉由可以承受损伤的密封波纹管密封。在对于密封元件或密封波纹管的损伤事件中，水或湿气对应地可能进入转向装置的壳体中。水侵入壳体可能导致转向装置的损坏、增加磨损或过早失效，因此可能需要复杂的维修工作。在这个实例中，在没有适当配置的检测设备时，就不能及时发现水侵入，因此，只有在水侵入转向装置很久之后，才会由于例如转向装置或转向装置的驱动器完全失效而发现损坏。

本发明的所基于的目的是改进开篇所述类型的转向装置和/或方法，以便能够在早期阶段以可靠的方式并且/或者藉由理想地成本有效的检测设备来检测水侵入。尤其提供替代性的实施例。

发明内容

本发明所基于的目的通过根据技术方案1所述的转向装置并且/或者通过根据技术方案10所述的方法来实现。本发明的优选改进方案可以在从属技术方案和以下描述中找到。

转向装置被配置成用于使车辆、尤其机动车辆转向。转向装置优选地安装在车辆或机动车辆中。转向装置具有壳体和齿条。齿条在此可以在齿条的纵向方向上并且可以相对于壳体移动。以此方式，齿条可以在齿条的纵向方向上以线性或平移的方式进行移位。车辆的车轮可以通过转向装置和/或齿条移动，并且车辆可以因此而转向。

转向装置具有用于检测水侵入的检测设备。因此，实施水侵入识别。在本发明的背景下，水侵入尤其是指识别侵入的液体和/或任何类型的湿气，因此本发明的保护范围不仅限于水侵入。在转向装置内造成潜在损害的其他液体和/或种类的湿气也可以通过检测设备来检测或识别。这些液体例如可以包括：雨水、污水、盐水、散热器冷却液、刹车油、油和/或机动车辆的其他工作液和/或液体和/或由于环境影响的各种湿气。

检测设备具有至少一个对水侵入作出反应的摩擦设备，摩擦设备对水侵入作出反应并且在齿条移动的事件中引起摩擦力增加。

在此有利的是，通过摩擦设备和摩擦设备对水侵入的反应、尤其借助于侵入的水与摩擦设备之间的接触能够引起齿条移动时摩擦力增加。这使得早期可靠地识别水侵入，能够以成本有效的方式实施对应配置的检测设备。特别地，在水侵入和摩擦设备与水或液体和/或湿气之间的接触，摩擦设备产生的摩擦力增加，可以明确归结为对水侵入的反应。

在对水侵入作出反应时摩擦设备的摩擦力增加就定位而言是受限制的并且/或者就定位而言是预定的。摩擦设备尤其布置在预定的位置。因此，产生的摩擦力增加可以明确地指配给摩擦设备，并且因此指配给水侵入的反应。因此，能够明确地检测到水侵入。

摩擦设备可以布置在齿条上。特别地，摩擦设备布置在预定的位置并且在齿条的外周上。以此方式，摩擦设备和对水侵入作出反应时或接触水时摩擦力增加被限制到齿条的预定的区域或部分。在操作转向装置期间，摩擦设备与齿条一起可以在齿条的纵向方向上移动。特别地，摩擦设备可以与齿条一起相对于壳体移动并且/或者移位。转向装置可以具有单个摩擦设备或多个摩擦设备。特别地，转向装置具有两个、三个或多个摩擦设备，这些摩擦设备被布置成在齿条的纵向方向上分布。摩擦设备优选地布置在齿条上，以便位于齿条的端部或齿条的端部部分区域中。

根据另一个实施例，摩擦设备布置在齿条的凹槽中。凹槽在此配置在齿条的外周中，以便尤其径向地围绕齿条的纵向轴线。以此方式，摩擦设备以简单的方式布置或放置在齿条上。特别地，在没有对水侵入作出反应的状态下，或在与水接触之前，摩擦设备完全布置在齿条的凹槽内。特别地，在没有对水侵入作出反应的状态下，或在不与水接触的状态下，摩擦设备的外直径小于齿条的外直径，或摩擦设备的外直径与齿条的外直径相对应。只要摩擦设备与水之间没有接触，或在对水侵入作出反应之前，所述摩擦设备就不会对齿条的功能或移动具有任何影响。

根据一个改进方案，齿条藉由至少一个齿条支承件安装在壳体内。齿条的外周在此受到支承，以便能够在齿条支承件的内周上滑动。摩擦设备在经过齿条支承件并且对水侵入作出反应时，引起摩擦力增加。以此方式，摩擦力增加可以明确地归因于摩擦设备与齿条支承件之间的相互作用。在不与水有任何接触或没有对水侵入作出反应的情况下，摩擦设备可以在经过齿条支承件，而不会接触齿条支承件并且/或者不会增加任何摩擦。特别地，摩擦力增加是由于齿条支承件与齿条的具有摩擦设备的部分之间的相互作用引起的。摩擦力增加在此是由于齿条支承件与齿条的没有摩擦设备的部分之间的摩擦引起的。

根据另一个实施例，摩擦设备具有反应元件。反应元件在此由吸水材料、尤其吸湿性和/或亲水性的材料形成。反应元件优选地由吸水塑料材料形成。反应元件由于吸水而膨胀，并且/或者反应元件的体积由于吸水而增加。特别地，摩擦设备和/或反应元件在与水接触时或对水侵入作出反应时、并且在布置在齿条的凹槽时，具有的外直径大于齿条的外直径。例如在摩擦设备在操作期间现在经过齿条支承件时，这引起摩擦力增加。摩擦力增加尤其就定位而言是受限制的，或受限于摩擦设备与齿条支承件之间的相互作用。反应元件可以被配置为环。环可以被实施为封闭环或开放的环。开放的环的构型简化了在齿条的凹槽中的装配，因为所述开放的环可以简单地被卡住。

根据一个改进方案，摩擦设备具有弹簧元件。弹簧元件在此与反应元件相互作用。特别地，反应元件和弹簧元件布置在一个凹槽中，或优选地共同设置在齿条的一个凹槽中。弹簧元件在此被定位在凹槽的凹槽基部与反应元件之间。特别地，弹簧元件一方面支承在凹槽基部上，并且另一方面支承在反应元件上。弹簧元件例如被配置为O形环。弹簧元件可以使反应元件尤其相对于齿条的纵向轴线径向向内移动。在与水接触后或在对水侵入作出反应时，反应元件例如可以相对于齿条的纵向轴线径向向外突出，超过齿条的外周或外直径。然而，齿条支承件仅可以使齿条的较小外直径经过。当反应元件现在与齿条支承件接触时，反应元件借助于弹簧元件可以径向地向内压到凹槽中。因此，甚至在与水接触或在对水侵入作出时，也可以使摩擦设备经过齿条支承件。此外，弹簧元件、反应元件与齿条支承件之间的相互作用在此还引起摩擦力增加。同时，转向装置持续发挥全部功能。

根据另一个实施例，可以藉由传感器和/或检验设备来确定和/或检测摩擦力增加。传感器设备和/或检验设备优选地已经作为转向装置的组成部件部分存在。特别地，使用已经存在的用于转向装置的操作的传感器来确定摩擦力增加。可以藉由转向角度传感器和/或电流消耗传感器来检测并且/或者确定摩擦力增加。附加于或替代于使用电流消耗传感器，也可以存在或使用转矩传感器来检测并且/或者确定摩擦力增加。特别地，转向角度传感器和电流消耗传感器的组合、或转向角度传感器和转矩传感器的组合用于检测和确定摩擦力增加。借助于传感器的这种组合，由水侵入造成的摩擦力增加可以明确地指配给摩擦设备。

根据一个改进方案，可以借助于用于使齿条移动的驱动器的电流消耗峰值来检测并且/或者确定在对水侵入作出反应时摩擦设备的摩擦力增加。在此尤其在水侵入的事件中预期的摩擦力增加和/或电流消耗峰值指配给预定的转向角度或转向角度范围。可以藉由转向角度传感器来检测并且/或者确定转向角度或转向角度范围。可以藉由电流消耗传感器检测并且/或者确定电流消耗峰值。转向角度或转向角度范围优选地借助于摩擦设备在齿条上预定的位置并且相对于齿条支承件的预定的位置而预定。以此方式，预定的转向角度或转向角度范围的电流消耗峰值可以明确地指配给摩擦设备并且因此指配给摩擦设备对与水接触作出的反应。

使用根据本发明的转向装置用于检测水侵入的方法尤其是有利的。检测设备在此具有至少一个对水侵入作出反应的摩擦设备。摩擦力增加是摩擦设备在对水侵入作出反应时或摩擦设备与水之间接触并且在齿条移动的事件中造成的。由此引起的摩擦力增加尤其就定位而言是受限制的并且/或者就定位而言是可明确确定的。

藉由转向角度传感器和/或电流消耗传感器来检测并且/或者确定摩擦力增加。借助于用于使齿条移动的驱动器的电流消耗峰值来检测并且/或者确定在对水侵入作出反应时摩擦设备的摩擦力增加。在水侵入的事件中预期摩擦力增加和/或电流消耗峰值在此指配给预定的转向角度或转向角度范围。转向角度或转向角度范围借助于摩擦设备在齿条上预定的位置并且相对于齿条支承件在壳体上预定的位置而预定。

根据本发明的方法制造的根据本发明的转向装置尤其是上述根据本发明的转向装置。优选地，该方法是根据结合根据本发明的在此所述的转向装置阐述的设计实施例来改进的。此外，在此描述的转向装置可以根据在方法的背景下解释的设计实施例来改进。

附图说明

将借助附图对本发明进行更详细地阐释。完全相同的附图标记在此是指完全相同、相似或功能相当的部件或元件。在附图中：

图1示出根据本发明的转向装置的局部截面侧视图；

图2示出根据本发明且根据图1的转向装置在水侵入之前的截面侧视图的片段；以及

图3示出根据本发明且根据图1的转向装置在水侵入时的截面侧视图的片段。

具体实施方式

图1示出根据本发明的转向装置1的局部截面侧视图。在这个示例性实施例中，转向装置1被配置为线控转向装置。转向装置1用于使在此未详细展示的车辆转向。转向装置1具有壳体2。壳体2具有两个开放的壳体端部3、4，这些壳体端部背向彼此布置。转向装置1还具有齿条5。齿条5布置在壳体2中，背向彼此布置的两个齿条端部6、7从壳体端部3、4中突出。齿条端部6、7被配置成连接至在此未详细展示的控制臂。

此外，在此展示密封元件8、9。密封元件8、9被配置为密封波纹管。这些密封元件8、9分别布置在壳体端部3、4或齿条端部6、7的区域中。从壳体端部3、4开始，密封元件8、9延伸至在此未详细展示的、并且分别装配或能够装配在齿条端部6、7上的控制臂。因此，密封元件8、9密封壳体端部3、4并且防止水和/或湿气侵入内部壳体2内部。

齿条5在其纵向方向上并且相对于壳体2可移动。为此目的，转向装置1具有驱动器10。在这个示例性的实施例中，驱动器10紧固至壳体2的外侧。驱动器10可以藉由小齿轮11驱动齿条5。驱动器10在此被配置为电动马达。在这个示例性的实施例中，转向装置1还具有接触压力装置12，该接触压力装置布置在齿条5的背离小齿轮的一侧并且在小齿轮11的方向上将齿条5压到小齿轮上。

此外，转向装置1具有用于检测水侵入的检测设备13。检测设备13具有对水侵入作出反应的摩擦设备14。在这个示例性的实施例中，摩擦设备14被布置成邻近齿条端部7。替代性地或附加地，摩擦设备14或另一个摩擦设备14可以被布置成邻近齿条端部6。类似地替代性地或附加地，摩擦设备14或另一个摩擦设备14可以布置在齿条5的中心区域。

摩擦设备14布置或配置在预定的位置和齿条5的外周上。

齿条5藉由齿条支承件15安装在壳体2内。在这个示例性的实施例中，转向装置1仅具有单个齿条支承件15。替代性地，转向装置1可以具有多个齿条支承件15、尤其两个齿条支承件15。齿条5的外周支承在齿条支承件15的内周上，以便能够在该齿条支承件上滑动。

此外，转向装置1具有传感器和/或在此仅示意性地指示的检验设备16。传感器和/或检验设备16可以被配置为驱动器10的一体式部件部分。在这个示例性的实施例中，传感器和/或检验设备16具有转向角度传感器17和电流消耗传感器18。转向角度传感器17和电流消耗传感器18在此也仅示意性地指示。替代于或附加于电流消耗传感器18，转向装置1或传感器和/或检验设备16可以具有在此未详细展示的转矩传感器。

图2示出根据本发明且根据图1的转向装置1在水侵入之前的截面侧视图的片段。齿条5具有配置在齿条5的外周上的凹槽19。凹槽19被配置成径向地环绕齿条5的纵向轴线。凹槽19具有凹槽基部20，该凹槽基部相对于齿条5的纵向轴线成径向并且相对于齿条5的外直径而言位于内部。与凹槽基部20相对的凹槽19形成凹槽开口21。凹槽开口21在此同时配置在齿条5的外周收纳柜。

在这个示例性的实施例中，摩擦设备14具有反应元件22。反应元件22由吸水材料形成，在这个示例性的实施例中具体由吸水塑料材料形成。反应元件22布置在凹槽19内。反应元件22在此被配置成环。在这个示例性的实施例中，反应元件22仅以示例性的方式具有三角形的截面。然而替代性地，反应元件22的其他截面构型，例如方形、矩形、圆形或椭圆形的截面或任何其他合适的截面，也是可以设想的。

在反应元件22与水没有接触的情况下，反应元件22布置在齿条5的外直径内。以此方式，在不接触水的情况下，反应元件22不会从凹槽19中突出并且径向地向外突出超过齿条5的外周或外直径。在这个示例性的实施例中，反应元件22的最大外直径终止于齿条5的外周或外直径。以此方式，反应元件22以及因此摩擦设备14在不接触水的情况下对转向装置1的功能模式不具有任何影响。在操作转向装置1期间，当齿条5在齿条5的纵向方向上根据箭头23移动时，摩擦设备14或反应元件22可以因此在没有任何摩擦方面的差异或没有任何摩擦方面的实质性差异的情况下经过齿条支承件15。

在这个示例性的实施例中，摩擦设备14具有弹簧元件24。弹簧元件24与反应元件22相互作用。为此目的，弹簧元件24类似地布置在凹槽19中。弹簧元件24布置在凹槽基部20与反应元件22之间。在这个示例性的实施例中，弹簧元件24被配置成O形环。下面将通过图3更详细地描述弹簧元件24的功能模式。

图3示出根据本发明且根据图1的转向装置1在水侵入时的截面侧视图的片段。在水侵入壳体2内时，例如当两个密封元件8、9中的一个密封元件损坏时，侵入的水与反应元件22接触。反应元件22由于吸水而膨胀，或反应元件22的体积由于吸水而增加。因此，反应元件22从凹槽19相当于齿条5的纵向轴线径向地向外延伸，并且延伸超出齿条5的外周或外直径。以此方式，摩擦设备14或反应元件22在接触水或水侵入时，具有的外直径大于齿条5的外直径。因此，摩擦设备14在经过齿条支承件15时引起摩擦力增加。

然而为了同时保持转向装置1的功能，反应元件22在经过齿条支承件15时被压向弹簧元件24。弹簧元件24因此被压缩，并且反应元件22在经过齿条支承件15时被完全压入凹槽19。由于弹簧元件24的相对于指向齿条5的纵向轴线径向向外指向的弹簧作用，与齿条5的不具有摩擦设备14的部分经过齿条支承件15时相比，摩擦设备14经过时摩擦力增加。

根据图1，通过转向角度传感器17和电流消耗传感器18来检测或确定由于摩擦设备14在对水侵入作出反应时或接触水时产生的摩擦力增加。在此，电流消耗传感器18检测根据图1的驱动器10的电流消耗峰值。由于摩擦设备14在齿条5上的预定的定位或位置和齿条支承件15在壳体2上的预定的定位或位置，在水侵入事件和水与反应元件22之间接触时预期的摩擦力增加或电流消耗峰值被指配到预定的转向角度或转向角度范围。当藉由电流消耗传感器18检测到由于电流消耗峰值的摩擦力增加是在可以藉由转向角度传感器17确定的预定的转向角度或转向角度范围检测到的时，这因此被认为是水侵入壳体2的不希望的指示。

车辆的驾驶员例如可以在此时被提醒水侵入、任何损坏或要进行的维修。因此，藉由根据本发明的解决方案，可以在早期阶段确定水侵入，并且可以避免相对较大的损坏，包括转向装置1的完全失效。

附图标记清单

1 转向装置

2 壳体

3 壳体端部

4 壳体端部

5 齿条

6 齿条端部

7 齿条端部

8 密封元件

9 密封元件

10 驱动器

11 小齿轮

12 接触压力装置

13 检测设备

14 摩擦设备

15 齿条支承件

16 传感器和/或检验设备

17 转向角度传感器

18 电流消耗传感器

19 凹槽

20 凹槽基部

21 凹槽开口

22 反应元件

23 箭头

24 弹簧元件