CN102085878A - 线控转向装置 - Google Patents

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CN102085878A CN2010102803162A CN201010280316A CN102085878A CN 102085878 A CN102085878 A CN 102085878A CN 2010102803162 A CN2010102803162 A CN 2010102803162A CN 201010280316 A CN201010280316 A CN 201010280316A CN 102085878 A CN102085878 A CN 102085878A
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Abstract

一种线控转向装置，当车辆转弯时通过使车轮转弯而执行转向操作，可以包括：拉杆，具有枢接于车轮的转向节的一端；接合单元，该接合单元可旋转的安装在车身的副车架，与该拉杆的另一端连接，并且将扭矩的旋转方向从第一旋转方向转换到与第一旋转方向大体上垂直的第二旋转方向，以使该拉杆从接合单元可滑动地移动并控制车轮的转向角度；以及电动机单元，固接于副车架，并根据车辆ECU的控制信号提供扭矩给该接合单元，该扭矩的旋转方向与所述第一旋转方向相同或者与所述第一旋转方向相反。

Description

线控转向装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年12月3日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2009-0119407号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种线控转向装置(steer by wire apparatus)。更特别的，本发明涉及一种通过将电动机产生的竖直的旋转转换为水平的旋转而控制转向角度的线控转向装置。
背景技术
通常，转向装置(steering apparatus)是用来控制车辆移动方向的装置。驾驶员旋转方向盘以按照他的意图改变移动方向。这样的转向装置对驾驶员驾驶和控制车辆来说是重要的手段。
依照所述的转向装置，如果驾驶员旋转方向盘，方向盘的旋转产生的扭矩施加于车轮。
最近，线控转向(SBW)装置用于在方向盘和前轮之间使前轮转向。
这样的线控转向装置包括驾驶员直接操纵转向的方向盘，安装在方向盘的一侧并根据方向盘的旋转提供反作用扭矩的反作用电动机，连接于拉杆(tie rod)并执行转向操作的致动器(actuator)，根据方向盘的旋转检测扭矩的变化、转向角度和车辆速度的传感装置(sensingmeans)，以及根据传感装置传送来的电信号操作致动器和反作用电动机的ECU。
图5为示出了根据传统的线控转向装置的拉杆的动作的示意图。如图5所示，根据传统的线控转向装置，拉杆3通过L形杠杆1的操作而被移动，该L形杠杆1通过致动器(图未示)绕点P1回转。
如果致动器对L形杠杆1输入往复运动(reciprocal motions)，该L形杠杆1绕点P1回转，并使拉杆内点(tie rod inner point)T1向左或者向右移动。从而，车轮W的转向角度受控制。
依照不同于传统的齿条齿轮机构的传统的SBW机构，拉杆内点T1向前或向后以及向左或向右移动。因此，拉杆的几何特征可以改变。
另外，当使车轮转向时，仅是通过致动器操作L形杠杆1和拉杆3。因此，致动器的性能要求和成本可能会增加。另外，由于外部力量通过车轮被传送到致动器，所以电流的负载和使用量可能会增加。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种线控转向装置，其优点是优化了电动机的容量和尺寸，并且通过接合单元(coupling unit)控制转向角度的结果而防止几何特征被改变，该接合单元能够将电动机产生的竖直的旋转转换为水平的旋转。
在本发明的一个方面中，当车辆转弯时，所述线控转向装置通过使车轮向左或者向右转弯而执行转向操作，所述线控转向装置可以包括：拉杆，具有枢接于车轮的转向节(knuckle)的一端；接合单元，该接合单元可旋转的安装在车身的副车架(sub-frame)，与该拉杆的另一端连接，并且将扭矩的旋转方向从第一旋转方向转换到与第一旋转方向大体上垂直的第二旋转方向，以使该拉杆从接合单元可滑动地移动并控制车轮的转向角度；以及电动机单元，固接于副车架，并根据车辆ECU的控制信号提供扭矩给该接合单元，该扭矩的旋转方向与所述第一旋转方向相同或者与所述第一旋转方向相反。
该接合单元可以包括：第一转轴，通过轴承装置可旋转的安装于副车架，并且接收来自于该电动机单元的扭矩；第二转轴，与第一转轴大体上垂直设置，通过轴承装置可旋转的安装于副车架，其中该拉杆的另一端可滑动的连接于该第二转轴；以及多个联轴器，将该第一转轴和该第二转轴接合。
该第一和第二转轴可以呈圆柱形，多个第一插入孔以预定的深度形成于第一转轴的一表面部分，以及对应该多个第一插入孔的多个第二插入孔以预定的深度形成于第二转轴的一表面部分，该第二转轴的一表面部分接近该第一转轴的一表面部分。
该多个第一插入孔可以沿着第一转轴的圆周方向以一定间距，形成于第一转轴的一表面部分，其中该多个第一插孔形成为距第一转轴的旋转中心等距离。
该多个第二插入孔可以沿着第二转轴的圆周方向以一定间距，形成于接近第一转轴的所述一表面部分的第二转轴的一表面部分，其中该多个第二插孔形成为距第二转轴的旋转中心等距离。
每个联轴器可以具有可滑动并且可转动地插入到各自的第一插入孔的一端，并且其另一端可滑动并且可旋转的插入到各自相应的第二插入孔。
每个联轴器可以呈
Figure BSA00000268061200031
形，每个联轴器的一端以不同的深度插入到各自的第一插入孔，并且每个联轴器的另一端以不同的深度插入到各自相应的第二插入孔。
当第一转轴而使各自的第一插入孔旋转时，每个联轴器的一端可以在各自的第一插入孔中滑动，并且，由于每个联轴器的另一端在各自的第二插入孔中滑动，使各自的第二插入孔移动，从而第一转轴的扭矩通过联轴器而传输到第二转轴。
该第二转轴的另一端可以通过滚珠丝杠连接于该拉杆，以使该拉杆可滑动的移动。
该电动机单元可以包括：驱动电动机，固定安装于副车架并具有转轴；主动皮带轮，固定安装于该驱动电机的转轴；从动皮带轮，固定安装于该第一转轴的另一端；以及传动皮带，其将该主动皮带轮与该从动皮带轮连接，其中该驱动电机是能够根据车辆ECU的控制信号控制自身的旋转速度和其旋转方向的电动机。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为根据本发明示例性实施例的线控转向装置的立体图。
图2为图1局部放大图。
图3为根据本发明示例性实施例的线控转向装置的俯视平面图。
图4为示出了根据本发明示例性实施例的线控转向装置的操作的示意图。
图5为示出了根据传统的线控转向装置的拉杆的动作的示意图。
应当了解，所附附图并非是按比例的，其显示了图解本发明的基本原理的各种特征的一定程度上的简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形，将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。
具体实施方式
现在将对本发明的各个实施例详细地作出引用，这些实施例的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施例。
下面将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
图1为根据本发明示例性实施例的线控转向装置的立体图，图2为图1的局部放大图，以及图3为根据本发明示例性实施例的线控转向装置的俯视平面图。
如图所示，根据本发明示例性实施例的线控转向装置100通过接合单元200控制转向角度，该接合单元200将电动机产生的竖直旋转转换为水平旋转。从而该电动机的容量和尺寸可以被优化并且几何特征可以不被改变。
为此目的，当车辆转弯时，根据本发明示例性实施例的线控转向装置100通过使车轮向左或者向右转弯而执行转向操作。如图1所示，线控转向装置100包括拉杆110，接合单元200，以及电动机单元300。
该拉杆110具有通过球窝关节(ball joint)103而连接于车轮W的转向节(knuckle)101的一端。
根据本示例性实施例，该接合单元200可旋转地安装在车身的副车架105并与拉杆110的另一端连接。接合单元200将扭矩的方向从竖直的方向改变到水平的方向，并且移动拉杆110以控制车轮W的转向角度。
在这里，如图2和图3所示，接合单元200包括第一转轴210，第二转轴220，以及联轴器(coupler)230，并且每一构件将在下文中详述。
根据本示例性实施例，该第一转轴210通过轴承装置120可旋转的安装于副车架105，并且接收来自于电动机单元300的扭矩。
该第二转轴220与第一转轴210垂直地设置，通过轴承装置120安装于副车架105，并且与拉杆110的另一端连接。
该第二转轴220通过滚珠丝杠111与拉杆110连接。
在这里，该第一转轴210呈圆柱形并具有形成于其一表面部分的多个第一插入孔211。该第二转轴220具有形成于其一表面部分的对应该多个第一插入孔211的多个第二插入孔221，所述第二转轴的所述一表面部分接近于第一转轴210的所述一表面部分。
该多个第一插入孔211形成于第一转轴210的一表面部分，其间距沿着第一转轴210的圆周方向。该多个第二插入孔221对应该多个第一插入孔211形成于第二转轴220的一表面部分，其间距沿着第二转轴220的圆周方向。
在本说明书中，示例性的表示出四个第一和第二插入孔211和221，所述四个第一和第二插入孔211和221以90°的中心角分别形成于第一转轴210和第二转轴220。
同时，轴承装置120包括有安装于副车架105和轴承123的固定件(mounting block)121。
另外，设置有多个联轴器230，并且每个联轴器230将第一转轴210和第二转轴220连接。
在这里，每个联轴器230的一端可滑动并且可旋转的插入到各自的第一插入孔211，并且每个联轴器230的另一端可滑动并且可旋转的插入到各自的第二插入孔221。
每个联轴器230呈
Figure BSA00000268061200061
形，并且每个联轴器230的一端以不同的深度插入到各自的第一插入孔211。另外，每个联轴器230的另一端以不同的深度插入到各自的第二插入孔221。
根据本示例性实施例，当由于第一转轴210旋转而使各自的第一插入孔211移动时，每个联轴器230的一端在各自的第一插入孔211中滑动。
从而，每个联轴器230的另一端在各自的第二插入孔221中滑动，并且各自的第二插入孔221由于每个联轴器230的滑动而旋转。因此，第一转轴210的扭矩通过各联轴器230而传输到第二转轴220。
另外，该电动机单元300安装于副车架并根据车辆ECU107的控制信号向该接合单元200提供扭矩。该扭矩的转动方向为沿竖直旋转方向的正向或逆向。
该电动机单元300包括驱动电动机310，主动皮带轮320，从动皮带轮330，以及传动皮带340。
该驱动电动机310固定安装于副车架105。
该驱动电动机310可以是能够根据车辆ECU107的控制信号控制自身的旋转速度和旋转方向的电动机。
根据本示例性实施例，该主动皮带轮320安装于驱动电动机310的转轴311，并且该从动皮带轮330安装于第一转轴210的另一端。
另外，该传动皮带340将该主动皮带轮320与该从动皮带轮330连接。
即，电动机单元300根据车辆ECU107的控制信号操作驱动电动机310，并转动主动皮带轮320。然后，主动皮带轮320的扭矩通过传动皮带340被传输到从动皮带轮330，并且该第一转轴210被转动。
根据本发明示例性实施例的线控转向装置的操作将在下文中被详细描述。
图4为示出了根据本发明示例性实施例的线控转向装置的操作的示意图。
当车辆如图4的S1所示向左转弯时，驱动电动机310根据车辆ECU107的控制信号逆时针方向旋转。
该主动皮带轮320通过传动皮带340将驱动电动机310的扭矩传输给从动皮带轮330，并且第一转轴210逆时针方向旋转。
如果第一转轴210逆时针方向旋转，该第一插入孔211逆时针方向旋转并且每个联轴器230的一端通过该第一插入孔211也逆时针方向旋转。因此，每个联轴器230的一端在各自的第一插入孔211中滑动。
同时，每个联轴器230的另一端逆时针方向转动第二插入孔221，并且在各自的第二插入孔221中滑动。
结果，第二转轴220通过第一转轴210和联轴器230而逆时针方向旋转。
此时，拉杆110通过滚珠丝杠111从第二转轴220向车轮W移动，且车轮W向左转弯。
相反地，当车辆如图4的S2所示向右转弯时，驱动电动机310根据车辆ECU107的控制信号顺时针方向旋转。
该主动皮带轮320通过传动皮带340将驱动电动机310的扭矩传输给从动皮带轮330，并且第一转轴210顺时针方向旋转。
如果第一转轴210顺时针方向旋转，则该第一插入孔211顺时针方向旋转并且每个联轴器230的一端通过该第一插入孔211也顺时针方向旋转。因此，每个联轴器230的一端在各自的第一插入孔211中滑动。
同时，每个联轴器230的另一端顺时针方向转动第二插入孔221，并且在各自的第二插入孔221中滑动。
结果，第二转轴220通过第一转轴210和联轴器230而顺时针方向旋转。在这时，拉杆110通过滚珠丝杠111从车轮W向第二转轴220移动，且车轮W向右转弯。
即，接合单元200通过联轴器230两端的旋转和滑动，将第一转轴210的扭矩传输到第二转轴220。
拉杆110接收电动机单元300的扭矩，并通过向着第二转轴220或远离第二转轴220移动来改变车轮W的转向角度。
因此，根据本发明的示例性实施例，该电动机的容量和尺寸可以被优化，并且通过接合单元200控制转向角度从而可以防止几何特征的改变，该接合单元200能够将电动机产生的竖直旋转转换为水平旋转。
另外，根据本发明示例性实施例的线控转向装置通过扭矩控制转向角度，可以具有简单的结构，可以减少成本，并且通过传动皮带消除外部负载，可以防止过多的负载被加到电动机上。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施例所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并非要穷举本发明，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施例并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施例及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (13)

1.一种线控转向装置，其在车辆转弯时，通过使车轮向左或者向右转弯而执行转向操作，包括：
拉杆，具有枢接于车轮的转向节的一端；
接合单元，该接合单元可旋转的安装在车身的副车架，与该拉杆的另一端连接，并且将扭矩的旋转方向从第一旋转方向转换到与第一旋转方向大体上垂直的第二旋转方向，以使该拉杆从接合单元可滑动地移动并控制车轮的转向角度；以及
电动机单元，该电动机单元固接于副车架，并根据车辆ECU的控制信号提供扭矩给该接合单元，该扭矩的旋转方向与所述第一旋转方向相同或者与所述第一旋转方向相反。
2.根据权利要求1所述的线控转向装置，其中该接合单元包括：
第一转轴，通过轴承装置可旋转的安装于副车架，并且接收来自于该电动机单元的扭矩；
第二转轴，与第一转轴大体上垂直地设置，通过轴承装置可旋转的安装于副车架，其中该拉杆的另一端可滑动的连接于该第二转轴；以及
多个联轴器，将该第一转轴和该第二转轴接合。
3.根据权利要求2所述的线控转向装置，其中该第一转轴和第二转轴呈圆柱形，多个第一插入孔以预定的深度形成于第一转轴的一表面部分，以及对应该多个第一插入孔的多个第二插入孔以预定的深度形成于第二转轴的一表面部分，该第二转轴的一表面部分接近该第一转轴的该一表面部分。
4.根据权利要求3所述的线控转向装置，其中该多个第一插入孔沿着第一转轴的圆周方向以一定间距形成于第一转轴的该一表面部分。
5.根据权利要求4所述的线控转向装置，其中该多个第一插入孔形成为距第一转轴的旋转中心等距离。
6.根据权利要求3所述的线控转向装置，其中该多个第二插入孔沿着第二转轴的圆周方向以一定间距形成于接近第一转轴的所述一表面部分的第二转轴的一表面部分。
7.根据权利要求6所述的线控转向装置，其中该多个第二插入孔形成为距第二转轴的旋转中心等距离。
8.根据权利要求3所述的线控转向装置，其中每个联轴器具有可滑动并且可转动地插入到各自的第一插入孔的一端，并且其另一端可滑动并且可旋转的插入到各自相应的第二插入孔。
9.根据权利要求3所述的线控转向装置，其中每个联轴器呈形，每个联轴器的一端以不同的深度插入到各自的第一插入孔，并且每个联轴器的另一端以不同的深度插入到各自相应的第二插入孔。
10.根据权利要求3所述的线控转向装置，其中当该第一转轴而使各自的第一插入孔旋转时，每个联轴器的一端在各自的第一插入孔中滑动，并且，由于每个联轴器的另一端在各自的第二插入孔中滑动，使各自的第二插入孔移动，从而第一转轴的扭矩通过联轴器而传输到第二转轴。
11.根据权利要求2所述的线控转向装置，其中该第二转轴的另一端通过滚珠丝杠连接于该拉杆，以使该拉杆可滑动地移动。
12.根据权利要求2所述的线控转向装置，其中该电动机单元包括：
驱动电动机，固定安装于副车架并具有转轴；
主动皮带轮，固定安装于该驱动电动机的转轴；
从动皮带轮，固定安装于所述第一转轴的另一端；以及
传动皮带，其将该主动皮带轮与该从动皮带轮连接。
13.根据权利要求12所述的线控转向装置，其中该驱动电动机是能够根据车辆ECU的控制信号控制自身的旋转速度和其旋转方向的电动机。
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