CN113811479A - 汽车转向装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种汽车转向装置，更具体地，涉及一种如下汽车转向装置，其防止发动机功率的消耗并减少组件数量，并且进一步能够通过使用诸如自动泊车、车道保持、路况辅助驾驶、转向减振、自动驾驶控制的控制汽车的功能来提高驾驶员的便利性，进而通过使施加到蜗轮的压力分散而有利于蜗轮的强度，并为驾驶员提供增强的转向感觉。

Description

汽车转向装置
技术领域
本公开涉及一种汽车转向装置，更具体地，涉及一种如下汽车转向装置，其能够减少或防止发动机功率的消耗并减少在其中使用的组件数量，并且进一步能够通过使用诸如自动泊车、车道保持、路况辅助驾驶、转向减振、自动驾驶控制等控制汽车的功能来提高驾驶员的便利性，进而通过使施加到蜗轮的压力分散而有利于蜗轮的强度，并为驾驶员提供增强的转向感觉。
背景技术
通常，车辆的转向装置是使驾驶员能够通过转动方向盘来改变车辆行驶方向的装置。转向装置是一种辅助装置，该辅助装置用于通过使车辆的前轮围绕其旋转的旋转中心改变期望的角度来帮助驾驶员在驾驶员期望行驶的方向上使车辆转向。
另外，助力转向装置是一种通过使用在驾驶员操作方向盘时提供转向辅助力的装置帮助驾驶员转动车辆方向盘的装置，引导驾驶员以较小的力量轻松改变车辆的行驶方向。
为了使拉杆或转向节能够通过联接到连杆臂的连杆进行操作，从而通过旋转联接到连杆臂的扇形轴使车轮转向，传统的液压助力转向装置帮助驾驶员通过液压使扇形轴更容易旋转来操作方向盘。
然而，这种液压助力转向装置的缺点是在其运行时消耗发动机功率，因为用于提供液压的液压泵连接到车辆的发动机，需要多个液压相关的组件，例如液压泵、液压管线、储液箱等，并随着液压油的消耗而造成污染。
特别地，由于液压助力转向装置中没有使用电子控制器，其另外的缺点是无法使用由使用这种控制器提供的某些功能，例如自动泊车、车道保持、路况辅助驾驶、转向减振、自动驾驶控制等。
发明内容
[技术问题]
为了解决这些问题，本公开的实施例提供一种能够减少或防止发动机功率的消耗并减少在其中使用的组件数量的用于车辆的转向装置。进一步地，该转向装置能够通过使用诸如自动泊车、车道保持、路况辅助驾驶、转向减振、自动驾驶控制等控制车辆的功能来提高驾驶员的便利性，并且通过使施加到蜗轮的压力分散而有利于蜗轮的强度。进而，该转向装置为驾驶员提供增强的转向感觉。
本公开的目的不限于此，本领域技术人员可以从以下描述清楚地理解其他目的。
[技术方案]
根据本公开的方面，提供一种转向装置，该转向装置包括：壳体，在其中包含滚珠丝杠、通过滚珠联接到滚珠丝杠的滚珠螺母以及与滚珠螺母啮合的扇形轴；输出轴，其与滚珠丝杠连接；减速器，其包括联接到输出轴的蜗轮以及与蜗轮啮合的第一蜗杆轴和第二蜗杆轴；以及马达，其经由齿轮箱联接到第一蜗杆轴和第二蜗杆轴。齿轮箱包括：第一轴，其与马达的马达轴连接；第一齿轮，其联接到第一轴；第二轴，其与第一蜗杆轴和第二蜗杆轴中的一个连接；第二齿轮，其联接到第二轴并与第一齿轮啮合；第三轴，其与第一蜗杆轴和第二蜗杆轴中的另一个连接；第三齿轮，其联接到第三轴；第四轴；以及第四齿轮，其联接到第四轴并与第一齿轮和第三齿轮啮合。齿轮箱包括致动器，其用于通过沿轴向滑动第四轴而使第四齿轮与第一齿轮和第三齿轮中的至少一个分离。
[本发明的效果]
根据本公开的实施例，可以提供一种用于车辆的转向装置，其能够减少或防止发动机功率的消耗并减少在其中使用的组件数量，并且进一步能够通过使用诸如自动泊车、车道保持、路况辅助驾驶、转向减振、自动驾驶控制等控制车辆的功能来提高驾驶员的便利性，进而通过使施加到蜗轮的压力分散而有利于蜗轮的强度，并为驾驶员提供增强的转向感觉。
附图说明
图1是根据本公开的方面的用于车辆的转向装置的立体图。
图2是图1所示的转向装置的截面图。
图3是图2的一部分的放大图。
图4和图5是图1的一部分的分解立体图。
图6是图1的转向装置的截面图。
图7是根据本公开的方面的车辆的转向装置的一部分的截面图。
图8示出图7的操作状态。
具体实施方式
在本公开的示例或实施例的以下描述中，将参照附图，在附图中通过示出可以实现的具体示例或实施例的方式示出，并且在附图中相同的附图标记和符号可以用来表示相同或相似的组件，即使它们在彼此不同的附图中显示。此外，在本公开的示例或实施例的以下描述中，当确定描述可能使本公开的一些实施例中的主题变得不清楚时，将省略对并入本文的公知功能和组件的详细描述。本文使用的诸如“包括有”、“具有”、“包含有”、“构成”、“由……组成”和“由……形成”等术语通常旨在允许添加其他组件，除非这些术语与术语“仅”一起使用。如本文所用，除非上下文另有明确指示，否则单数形式旨在包括复数形式。
诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(A)”或“(B)”的术语可以在本文中用于描述本公开的元件。这些术语中的每一个都不用于定义元件的本质、顺序、次序或数量等，而仅用于将相应元件与其他元件区分开来。
当提到第一元件与第二元件“连接或联接”、“接触或重叠”等时，应解释为，不仅第一元件可以与第二元件“直接连接或联接”或“直接接触或重叠”，而且第三元件也可以“插入”在第一元件和第二元件之间，或者第一元件和第二元件可以通过第四元件彼此“连接或联接”、“接触或重叠”等。此处，第二元件可以包括在彼此“连接或联接”、“接触或重叠”等的两个或更多个元件中的至少一个中。
当诸如“之后”、“随后”、“下一步”、“之前”等时间相关术语用于描述元件或构造的过程或操作，或操作、加工、制造方法中的流程或步骤时，这些术语可以用于描述非连续或非顺序的过程或操作，除非一起使用术语“直接”或“立即”。
另外，当提及任何尺寸、相对大小等时，应考虑元件或特征的数值或相应信息(例如，级别、范围等)包括即使未指定相关描述也可能由各种因素(例如，过程因素、内部或外部影响、噪音等)引起的容差或误差范围。此外，术语“可以”完全包含术语“能够”的所有含义。
图1是根据本公开的方面的用于车辆的转向装置的立体图；图2是图1的截面图；图3是图2的一部分的放大图；图4和图5是图1的一部分的分解立体图；图6是图1的截面图；图7是根据本公开的方面的车辆的转向装置的一部分的截面图；以及图8示出图7的操作状态。
根据本公开的方面的转向装置100包括：壳体110，在其中包含滚珠丝杠211、通过滚珠212联接到滚珠丝杠211的滚珠螺母213以及与滚珠螺母213啮合的扇形轴111；输出轴221，其与滚珠丝杠211连接；减速器120，其包括联接到输出轴221的蜗轮233以及与蜗轮233啮合的第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232；以及马达140，其经由齿轮箱130联接到第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232。齿轮箱130包括：第一轴411，其与马达140的马达轴140a连接；第一齿轮412，其联接到第一轴411；第二轴421，其与第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232中的一个连接；第二齿轮422，其联接到第二轴421并与第一齿轮412啮合；第三轴431，其与第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232中的另一个连接；第三齿轮432，其联接到第三轴431；第四轴441；以及第四齿轮442，其联接到第四轴441并与第一齿轮412和第三齿轮432啮合。齿轮箱130包括致动器800，其用于通过沿轴向滑动第四轴441而使第四齿轮442与第一齿轮412和第三齿轮432中的至少一个分离。
在下文中，参照图1至图3描述根据本公开的实施例的转向装置100。
滚珠丝杠211可以通过输出轴221、输入轴223等连接到转向轴(未示出)，并且可以随着驾驶员转动相关的方向盘而旋转。
外周螺纹槽可以形成在滚珠丝杠211的外周表面上，并且内周螺纹槽可以形成在滚珠螺母213的内周表面上。因此，滚珠丝杠211和滚珠螺母213可以通过滚珠212联接。
当滚珠丝杠211旋转时，滚珠螺母213可以在壳体110中沿滚珠丝杠211的轴向滑动。
在相互啮合的齿轮形成在滚珠螺母213和扇形轴111中的情况下，当滚珠螺母213滑动时，扇形轴111可以旋转，从而联接到扇形轴111的连杆臂(未示出)可以操作。进而，车轮可以通过连杆转向。
在输出轴221联接到滚珠丝杠211的情况下，由于联接到输出轴221的减速器120由马达140驱动，马达140的扭矩可以传递到滚珠丝杠211，因此可以辅助驾驶员的方向盘操作。
滚珠丝杠211可以具有沿轴向凹陷的凹陷214，并且输出轴221可以插入凹陷214中以联接到滚珠丝杠211。
在另一实施例中，输出轴221和滚珠丝杠211可以通过压配合联接。例如，锯齿可以形成在输出轴221的端部和凹陷214中以在圆周方向上被支撑。
输出轴221可以通过扭杆222与被联接到转向轴的输入轴223联接，并且使用设置的扭矩传感器224，可以基于输入轴223和输出轴221之间的相位差获得驾驶员的转向扭矩。
虽然图中未示出，但是因为使用所设置的控制器，可以收集由包括扭矩传感器224等的传感器检测的信息，并且可以基于收集的信息来控制马达140，因此可以通过使用诸如自动泊车、车道保持、路况辅助驾驶、转向减振、自动驾驶控制等控制车辆的功能，提高驾驶员的便利性。
如上所述，由马达140驱动的减速器120可以联接到输出轴221，并且减速器120可以包括联接到输出轴221的蜗轮233以及与蜗轮233啮合的第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232。
减速器120可以包括用于容纳蜗轮233、第一蜗杆轴231、第二蜗杆轴232等的减速器盖241以及扭矩传感器盖242，扭矩传感器盖242联接到减速器盖241并用于容纳扭矩传感器224等。
如图所示，输出轴221和输入轴223可以通过轴承分别联接到减速器盖241和扭矩传感器盖242。
由于第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232与蜗轮233啮合，施加在与螺旋齿(wormgear)啮合的蜗轮233的轮齿上的压力可以分散，因此，这种结构可以减少磨损和利于强度。进而，由于蜗轮233与第一蜗杆轴231或第二蜗杆轴232之间的磨损而产生的一些游隙可以被减少，从而可以降低噪音。
第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232可以设置在相对于蜗轮233彼此相对的两侧上。因此，通过第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232的旋转施加到蜗轮233的各自支撑力可以被抵消(offset)，从而可以减小或防止蜗轮233的振动，减少摩擦。
也就是说，如图所示，第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232可以平行于插入其间的蜗轮233以联接到齿轮箱130。
在下文中，参照图4至图6描述根据本公开的实施例的转向装置100。
齿轮箱130可以包括连接马达140与第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232的齿轮组400以及用于容纳齿轮组400的第一盖450和第二盖460。齿轮组400可以包括第一齿轮412等，如下所述。
也就是说，由于第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232相对于蜗轮233各自位于彼此相对的两侧，因此为了使蜗轮233旋转，第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232需各自沿彼此相反的方向转动。为此，由一个马达140驱动的第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232可以通过齿轮组400的这种结构沿彼此相反的方向旋转。
首先，齿轮箱130可以包括与马达140的马达轴140a连接的第一轴411以及联接到第一轴411的第一齿轮412。
第一轴411和马达轴140a可以集成在一起。在另一实施例中，第一轴411和马达轴140a中的一个可以具有沿轴向突出并具有锯齿的突起，而另一个可以具有允许突起插入并具有锯齿的凹陷，使得形成在突起和凹陷上的锯齿可以相互啮合而联接。
另外，第一轴411和第一齿轮412可以集成在一起。在另一实施例中，第一齿轮412可以具有允许第一轴411插入并具有锯齿的联接孔，使得形成在第一齿轮412和第一轴411上的锯齿可以彼此啮合而联接。
下面将描述的第一轴411和第二轴至第四轴421、431和441可以通过轴承由第一盖450和第二盖460支撑。为此，第一盖450和第二盖460可以具有用于允许插入这种轴承的座槽452和463。
接下来，齿轮箱130可以包括与第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232中的一个连接的第二轴421以及联接到第二轴421并与第一齿轮412啮合的第二齿轮422。
与第一轴411和第一齿轮412的配置相似，第二轴421和第二齿轮422可以集成在一起，或者通过形成在其上的锯齿彼此联接。也就是说，第一轴411和第一齿轮412的配置可以基本等同地应用于第三轴431、第四轴441等以及第二轴421，在下文中，为便于描述，将省略相应的描述。
第二轴421可以与第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232中的任何一个连接。为了描述方便，如图所示，将讨论第二轴421与第一蜗杆轴231连接的示例。
第二轴421和第一蜗杆轴231可以经由包括阻尼器等的阻尼联接器611联接，以吸收振动和噪音。
在第一齿轮412和第二齿轮422彼此啮合的情况下，当第一蜗杆轴231被马达140旋转时，马达轴140a和第一蜗杆轴231可以沿彼此相反的方向旋转。
因此，沿与第一蜗杆轴231相反的方向旋转的第二蜗杆轴232可以沿与马达轴140a相同的方向旋转。
虽然图中未示出，但是第二蜗杆轴232和马达轴140a可以同轴连接，并且当设置这种同轴结构时，考虑到蜗轮233的直径，第一齿轮412和第二齿轮422需要具有相对大的直径。在这种情况下，进一步包括第三轴431、第四轴441等并且相应的齿轮以相对较小的直径形成，这在成本、制造便利性、封装等方面可能是有利的。
也就是说，齿轮箱130可以包括与第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232中的另一个连接的第三轴431、联接到第三轴431的第三齿轮432、第四轴441以及联接到第四轴441并与第一齿轮412和第三齿轮432啮合的第四齿轮442。
如图所示，第三轴431通过阻尼联接器612与第二蜗杆轴232连接，第四齿轮442位于第一齿轮412和第三齿轮432之间，使得第二蜗杆轴232可以由马达140旋转。
由于第一齿轮412和第三齿轮432彼此不直接啮合，而第四齿轮442设置在它们之间，因此第二蜗杆轴232可以沿与马达轴140a相同的方向并与第一蜗杆轴231相反的方向旋转。
另外，第二齿轮422和第三齿轮432可以形成为具有相同的直径，使得第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232可以以相同的转速旋转。
也就是说，第二齿轮422和第三齿轮432与第一齿轮412的各自的齿轮比可以相同。
另外，如图所示，第一齿轮至第四齿轮412、422、432和442全部由相同的直径形成，这在成本、制造便利性、封装等方面可能是有利的。
同时，如上所述，齿轮箱130可以包括第一盖450和第二盖460。在这种情况下，第一盖450可以联接到马达140，第二盖460可以联接到减速器120。
第一盖450和第二盖460可以具有其中形成有螺丝孔的多个联接部，并且可以拧到马达140和减速器120上。
齿轮组400可以容纳在第一盖450和第二盖460之间。如图所示，当第一盖450的一侧打开，第二盖460关闭第一盖450的打开部分时，第一盖450和第二盖460可以彼此联接。
为了使齿轮组400与马达轴140a、第一蜗杆轴231和/或第二蜗杆轴232连接，第一盖450和第二盖460可以具有第一孔至第三孔451、461和462。
也就是说，第一孔451可以穿过第一盖450形成，并且第一轴411可以通过第一孔451联接到马达轴140a。
另外，第二孔461和第三孔462穿过第二盖460形成，并且第二轴421可以通过第二孔461联接到第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232中的一个，并且第三轴431可以通过第三孔462联接到第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232中的另一个。
在下文中，参照图7至图8描述根据本公开的实施例的转向装置100。
齿轮箱130可以包括致动器800，致动器800用于通过在轴向方向上滑动第四轴441来使第四齿轮442与第一齿轮412和第三齿轮432中的至少一个分离。
如图所示，致动器800可以位于第一盖450和第二盖460中的任何一个中以联接到第四轴441。
此外，致动器800可以是螺线管，其包括联接到第四轴441的驱动轴810。螺线管的驱动轴810可以被配置成与第四轴441一起旋转。
也就是说，当驱动轴810通过螺线管的操作突出时，第四轴441和第四齿轮442可以在轴向方向上滑动，并且第四齿轮442可以与第一齿轮412和第三齿轮432中的至少一个分离。
虽然图中未示出，但是第一盖450和第二盖460可以形成为在其中具有更宽的空间，以确保用于使第四轴441能够沿轴向滑动的可移动范围。在这种情况下，在第四轴441滑动的情况下，与联接到驱动轴810的第四轴441的端部相反的端部可以通过第一盖450和第二盖460中的另一个向外突出。
虽然图8示出第四齿轮442与第一齿轮412和第三齿轮432均分离；然而，在另一实施例中，第四齿轮442可以与第一齿轮412或第三齿轮432中的一个分离。
第四齿轮442与第一齿轮412和第三齿轮432啮合，从而连接马达轴140a和第二蜗杆轴232。在这种情况下，当采用致动器800并且第四齿轮从第一齿轮412和第三齿轮432中的至少一个分离时，马达140的扭矩只能通过第一蜗杆轴231传递到蜗轮233，而不能通过第二蜗杆轴232传递到蜗轮233。
换言之，当致动器800被启动时，马达140的扭矩可以仅通过第一蜗杆轴231传递到蜗轮233，并且当致动器800被停用时，马达140的扭矩可以通过第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232传递到蜗轮233。
由于在仅第一蜗杆轴231被驱动的情况下减速器120产生的噪声相对较低，因此，即使噪音很低(例如，在低速行驶期间)，驾驶员能够容易地识别的情况下，也可以启动致动器800。此外，由于在第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232都被驱动的情况下从减速器120产生的噪音相对较高，因此在驾驶员不能容易地识别噪音的情况下(例如，在高速行驶期间)可以停用致动器800。
也就是说，可以根据情况启动或停用致动器800以增加驾驶员的转向感觉。
如上所述，应该注意的是，通过使第一蜗杆轴231和第二蜗杆轴232能够与蜗轮233啮合，施加到蜗轮233的轮齿上的压力可以被分散，从而可以减少噪音的事实意味着可以减少减速器120长时间驱动时由磨损和游隙而引起的噪音，因此与第一蜗杆轴231和第二蜗杆同时被驱动时产生的噪音相对高于仅驱动第一蜗杆轴231时产生的噪音的事实不同。
已经从车速传感器等接收信息的控制器可以基于收集的信息控制致动器800的启动。
具有根据本文描述的实施例的结构或配置的车辆转向装置能够减少或防止发动机功率的消耗并减少在其中使用的组件数量，并且进一步通过使用诸如自动泊车、车道保持、路况辅助驾驶、转向减振、自动驾驶控制等控制车辆的功能来提高驾驶员的便利性，进而通过使施加到蜗轮的压力分散而有利于蜗轮的强度，并为驾驶员提供增强的转向感觉。
已经提供了以上描述以使本领域技术人员能够做出和使用本公开的技术思想，并且已经在特定应用及其要求的上下文中提供。在不脱离本公开的思想和范围的情况下，对所描述的实施例的各种修改、添加和替换对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且本文定义的一般原理可以应用于其他实施例和应用。以上描述和附图仅出于说明的目的提供了本公开的技术思想的示例。也就是说，所公开的实施例旨在说明本公开的技术思想的范围。因此，本公开的范围不限于所示的实施例，而是符合与权利要求一致的最宽范围。本发明的保护范围应基于所附权利要求书来解释，凡在其等同范围内的技术思想均应解释为包含在本公开的范围内。
相关申请的交叉引用
如果适用，本申请根据35U.S.C§119(a)要求于2019年5月14日在韩国提交的申请号为10-2019-0055998的专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。另外，该非临时申请基于韩国专利申请出于同样的原因要求在美国以外的国家/地区的优先权，该韩国专利申请的全部内容在此通过引用并入。

Claims (9)

1.一种汽车转向装置，包括：
壳体，所述壳体包括滚珠丝杠、通过滚珠联接到所述滚珠丝杠的滚珠螺母以及与所述滚珠螺母啮合的扇形轴；
输出轴，所述输出轴与所述滚珠丝杠连接；
减速器，所述减速器包括联接到所述输出轴的蜗轮以及与所述蜗轮啮合的第一蜗杆轴和第二蜗杆轴；以及
马达，所述马达经由齿轮箱联接到所述第一蜗杆轴和所述第二蜗杆轴，
其中所述齿轮箱包括：
第一轴，所述第一轴与所述马达的马达轴连接；
第一齿轮，所述第一齿轮联接到所述第一轴；
第二轴，所述第二轴与所述第一蜗杆轴和所述第二蜗杆轴中的一个连接；
第二齿轮，所述第二齿轮联接到所述第二轴并且与所述第一齿轮啮合；
第三轴，所述第三轴与所述第一蜗杆轴和所述第二蜗杆轴中的另一个连接；
第三齿轮，所述第三齿轮联接到所述第三轴；
第四轴；以及
第四齿轮，所述第四齿轮联接到所述第四轴并且与所述第一齿轮和所述第三齿轮啮合，
其中，所述齿轮箱进一步包括致动器，所述致动器通过沿轴向滑动所述第四轴而使所述第四齿轮与所述第一齿轮和所述第三齿轮中的至少一个分离。
2.根据权利要求1所述的汽车转向装置，其中，所述滚珠丝杠具有沿轴向凹陷的凹陷，并且所述输出轴插入所述凹陷中。
3.根据权利要求1所述的汽车转向装置，其中，所述输出轴通过扭杆联接到与转向轴连接的输入轴。
4.根据权利要求1所述的汽车转向装置，其中，所述第一蜗杆轴和所述第二蜗杆轴设置在相对于所述蜗轮彼此相对的两侧上。
5.根据权利要求1所述的汽车转向装置，其中，所述第二齿轮和所述第三齿轮具有基本相等的直径。
6.根据权利要求1所述的汽车转向装置，其中，所述齿轮箱包括联接到所述马达的第一盖和联接到所述减速器的第二盖。
7.根据权利要求6所述的汽车转向装置，其中，穿过所述第一盖形成第一孔，并且所述第一轴通过所述第一孔联接到所述马达轴。
8.根据权利要求6所述的汽车转向装置，其中，穿过所述第二盖形成第二孔和第三孔，并且所述第二轴通过所述第二孔联接到所述第一蜗杆轴和所述第二蜗杆轴中的一个，所述第三轴通过所述第三孔联接到所述第一蜗杆轴和所述第二蜗杆轴中的另一个。
9.根据权利要求1所述的汽车转向装置，其中，所述致动器是螺线管，所述螺线管包括联接到所述第四轴的驱动轴。
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