CN113811480B - 车辆转向设备 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施例，可以防止发动机功率消耗，可以减少组件的数量，可以使用诸如自动泊车、车道保持、根据路面状况的驾驶辅助、转向减振和自动驾驶控制的车辆控制功能，从而可以增加驾驶员的便利性，并且可以通过提供两个马达‑减速器结构来提高稳定性。

Description

车辆转向设备

技术领域

本公开涉及车辆的转向设备，并且更具体地，涉及一种车辆转向设备，其能够：通过使用马达辅助驾驶员将车辆转向，减少或防止发动机功率的消耗并且减少其中所采用的组件的数量；通过使用控制车辆的各种功能，诸如自动泊车、车道保持、根据路况的驾驶辅助、转向减振、自动驾驶控制等，提高驾驶员的便利性；并且通过采用马达和减速器的两者组合来提高稳定性。

背景技术

通常，车辆的转向设备是使驾驶员能够通过转动方向盘来改变车辆行驶的方向的设备。车辆转向设备是一种辅助设备，用于通过允许车辆的前轮旋转的旋转中心改变所需的角度来辅助驾驶员将车辆转向驾驶员期望行驶的方向上。

另外，动力辅助转向设备是一种如下所述的设备：通过在驾驶员操作方向盘时通过提供转向辅助力的设备来辅助驾驶员转动车辆的方向盘，使得驾驶员能够以较小的力量轻松地改变车辆的行驶方向。

在这种常规的动力辅助转向设备中，可以通过旋转联接到转向摇臂的扇形轴，通过联接到转向摇臂的连杆来操作拉杆或转向节，从而可以使车轮转向。在这种情况下，所设置的液压动力辅助转向设备通过液压使得扇形轴更容易旋转，从而辅助驾驶员转动方向盘。

然而，这种液压动力辅助转向设备的缺点在于：由于供应液压的液压泵连接到车辆的发动机，因此在液压动力辅助转向设备操作时消耗发动机功率；需要几个与液压相关的组件，诸如液压泵、液压管路、储液罐等；并且在液压油消耗时造成污染。

特别地，由于在液压动力辅助转向设备中不使用电子控制器，因此液压动力辅助转向设备另外的缺点是不能使用通过使用这种控制器可获得的一些功能，诸如自动泊车、车道保持、根据路况的驾驶辅助、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车辆转向设备，其能够：通过使用马达辅助驾驶员将车辆转向，减少或防止发动机功率的消耗并且减少其中所采用的组件的数量；通过使用控制车辆的各种功能，诸如自动泊车、车道保持、根据路况的驾驶辅助、转向减振、自动驾驶控制等，提高驾驶员的便利性；并且通过采用马达和减速器的两者组合来提高稳定性。

本公开的目标不限于此，并且根据下面的描述本领域技术人员可以清楚地理解其他目标。

[技术方案]

根据本公开的各方面，提供一种车辆转向设备，该车辆转向设备包括：壳体，容纳滚珠螺杆、经由滚珠联接到滚珠螺杆的滚珠螺母和与滚珠螺母接合的扇形轴；第一减速器，联接到与滚珠螺杆连接的输出轴；以及第一马达，用于驱动第一减速器。与扇形轴连接的第二减速器联接到壳体，并且由第二马达驱动。第二减速器包括与壳体和第二马达联接的中空壳、联接到扇形轴的第一齿轮构件、与第一齿轮构件啮合的第二齿轮构件以及联接到第二马达的马达轴和第一齿轮构件的旋转支撑构件。

[本发明的效果]

在根据本公开的实施例的车辆转向设备中，通过使用马达辅助驾驶员使车辆转向，可以减少或防止发动机功率的消耗并且减少在车辆转向设备中所采用的组件的数量；通过使用控制车辆的各种功能，诸如自动泊车、车道保持、根据路况的驾驶辅助、转向减振、自动驾驶控制等，可以提高驾驶员的便利性；并且通过采用马达和减速器的两者组合，可以提高稳定性。

附图说明

图1是根据本公开的方面的车辆转向设备的透视图。

图2是图1的一部分的分解透视图。

图3是图1的转向设备的截面图。

图4是图3的一部分的分解透视图。

图5是根据本公开的方面的车辆转向设备的透视图。

图6是图5的一部分的分解透视图。

图7是图5的转向设备的截面图。

图8是图7的一部分的分解图。

图9和图10是图5的部分的分解透视图。

图11和图12是图5的转向设备的截面图。

具体实施方式

在对本公开的示例或实施例的以下描述中，将参照以图示的方式示出可以实现的具体示例或实施例的附图，并且在附图中，即使相同的附图标记和符号示出在彼此不同的附图中，它们也可以用于标示相同或相似的组件。进一步，在对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相当不清楚时，将省略对并入本文中的公知功能和组件的详细描述。

诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(A)”和“(B)”的术语在本文中可以用于描述本公开的元件。这些术语中的每一个都不用于限定元件的本质、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。当提到元件“连接”或“联接”到另一个元件时，应该解释为另一个元件可以“插入”在元件之间，或者元件可以经由另一个元件彼此“连接”或“联接”，一个元件也可以直接连接或联接到另一个元件。

图1是根据本公开的方面的车辆转向设备的透视图；图2是图1的一部分的分解透视图；图3是图1的截面图；图4是图3的一部分的分解透视图；图5是根据本公开的方面的车辆转向设备的透视图；图6是图5的一部分的分解透视图；图7是图5的截面图；图8是图7的一部分的分解图；图9和图10是图5的部分的分解透视图；并且图11和图12是图5的转向设备的截面图。

根据本公开的各方面，提供一种车辆转向设备100，该车辆转向设备100包括：壳体110，其中容纳滚珠螺杆311、经由滚珠312联接到滚珠螺杆311的滚珠螺母313和与滚珠螺母313接合的扇形轴111；第一减速器130，联接到与滚珠螺杆311连接的输出轴211；以及第一马达120，用于驱动第一减速器130。与扇形轴111联接的第二减速器520联接到壳体110，并且由第二马达510驱动。第二减速器520包括：中空壳620，与壳体110和第二马达510联接；第一齿轮构件610，联接到扇形轴111；第二齿轮构件630，与第一齿轮构件610啮合；以及旋转支撑构件640，联接到第二马达510的马达轴510a和第一齿轮构件610。

在下文中，参照图1至图4描述根据本公开的方面的车辆转向设备100。

滚珠螺杆311可以通过输出轴211、输入轴212等连接到转向轴(未示出)，并且可以通过驾驶员转动相关联的方向盘来转动。

可以在滚珠螺杆311的外圆周表面上形成外圆周螺旋槽，并且可以在滚珠螺母313的内圆周表面上形成内圆周螺旋槽。因此，如图3所示，滚珠螺杆311和滚珠螺母313可以经由滚珠312联接。

当滚珠螺杆311转动时，滚珠螺母313可以在壳体110内部的滚珠螺杆311上轴向滑动。

可以在滚珠螺母313和扇形轴111中形成相互啮合的齿轮。在这种情况下，当滚珠螺母313滑动时，扇形轴111可以转动，从而可以致动联接到扇形轴111的转向摇臂(未示出)。因此，可以通过相关联的连杆使车轮转向。

第一减速器130可以设置在联接到壳体110的第一盖141的内部，并且第一马达120可以联接到第一盖141以驱动第一减速器130。

输出轴211可以联接到滚珠螺杆311，并且第一减速器130联接到输出轴211。输出轴211可以经由轴承联接到第一盖141。

第一马达120的扭矩可以通过第一减速器130降低，并且被传递到输出轴211和滚珠螺杆311，从而辅助驾驶员转动方向盘。

滚珠螺杆311可以具有轴向凹陷的第一凹陷314，并且输出轴211可以插入第一凹陷314中以联接到滚珠螺杆311。

在一个实施例中，第一凹陷314和输出轴211的端部可以具有锯齿，从而被联接以在圆周方向上被支撑。在另一个实施例中，输出轴211和滚珠螺杆311可以通过压配合联接。

输出轴211可以经由扭杆321联接到输入轴212，输入轴212连接到转向轴。在这种情况下，扭矩传感器322可以设置在联接到第一盖141的第二盖142的内部，并且可以根据输出轴211与输入轴212之间的相位差来检测由驾驶员转动方向盘产生的转向扭矩。

输入轴212可以经由轴承联接到第二盖142。

尽管图中未示出，但是可以在车辆中设置控制器。控制器可以收集由包括扭矩传感器322等的传感器检测到的信息，并且基于收集到的信息来控制下面进一步详细描述的第一马达140和第二马达510。因此，可以使用控制车辆的各种功能，诸如自动泊车、车道保持、根据路况的驾驶辅助、转向减振、自动驾驶控制等，来提高驾驶员的便利性。

如图2所示，第一减速器130可以包括联接到输出轴211的蜗轮202以及与蜗轮202啮合并且联接到第一马达120的蜗杆201。

在这种配置中，当第一马达120使蜗杆201旋转时，蜗杆201和蜗轮202啮合或保持啮合状态，并且第一马达120的扭矩被放大并且被传递到输出轴211和滚珠螺杆311。因此，可以辅助驾驶员转动方向盘。

应当注意的是，根据本公开的实施例的第一减速器130不限于上述实施例。例如，可以采用任何第一减速器，只要它们可以降低第一马达120的扭矩并且将其传递到输出轴211。

在下文中，参照图5至图12描述根据本公开的方面的车辆转向设备100。图5至图12的转向设备100的一些组件可以与图1至图4的转向设备100的组件相同或基本相同。这些组件标有相同的附图标记，其细节可以由以上进行的讨论代替。

与扇形轴111连接的第二减速器520可以联接到壳体110，并且第二减速器520可以由第二马达510驱动。

第二马达510的扭矩可以通过第二减速器520降低并且被传递到扇形轴111，从而辅助驾驶员转动方向盘。

也就是说，为了辅助驾驶员转动方向盘，由于第一马达120将扭矩传递到滚珠螺杆311，而第二马达510将扭矩传递到扇形轴111，因此，可以减少产生这种辅助扭矩的马达的尺寸。因此，具有这种结构的转向设备100在成本和重量等方面可以是有利的，并且还帮助驾驶员以更大的动力转动方向盘。

第二马达510也可以由控制器控制，并且与第一马达120一起执行提高驾驶员便利性的功能。

第二减速器520可以包括与壳体110和第二马达510联接的中空壳620、联接到扇形轴111的第一齿轮构件610、与第一齿轮构件610啮合的第二齿轮构件630以及联接到第二马达510的马达轴510a和第一齿轮构件610的旋转支撑构件640，如图6所示。

第一齿轮构件610可以包括在壳体110内部联接到扇形轴111的联接部611，以及在壳620内部与第二齿轮构件630啮合的第一齿轮部612。

扇形轴111可以具有轴向凹陷的第二凹陷710，并且联接部611可以插入第二凹陷710中。因此，第一齿轮构件610可以与扇形轴111连接，如图7所示。

在一个实施例中，联接部611和第二凹陷710可以具有锯齿，从而被联接以在圆周方向上被支撑。在另一实施例中，联接部611和扇形轴111可以通过压配合联接。

盖构件650可以设置在壳620与壳体110之间，并且插入联接部611的中空孔651可以形成在盖构件650中。

也就是说，第一齿轮构件610、第二齿轮构件630等设置在壳620的内部。第二马达510可以联接到壳620的一侧，并且盖构件650可以联接到壳620的另一侧。组装在一起的第二马达510、第二减速器520和盖构件650可以插入中空孔651中，并且突出的联接部611可以插入第二凹陷710中。因此，第二马达510和第二减速器520可以容易地与扇形轴111连接。

联接部611可以经由轴承660联接到盖构件650，并且轴承660可以通过卡环、锁紧螺母等沿轴向固定。

同时，套筒构件730可以设置在第一齿轮部612与壳620之间，并且第一齿轮构件610可以被支撑在壳620的内圆周表面上，如图8所示。

也就是说，由于第一齿轮构件610经由轴承660由盖构件650支撑，并且经由套筒构件730由壳620支撑，因此第一齿轮构件610可以平滑地旋转。

可以采用轴承等来代替套筒构件730。

第一齿轮部612可以是中空的，并且第一齿轮613可以形成在第一齿轮部612的内圆周表面上。第二齿轮构件630可以包括插入第一齿轮部中的第二齿轮部631。这里，与第一齿轮613啮合的第二齿轮632形成在第二齿轮部631的外圆周表面上。

如图所示，第一齿轮部612可以与壳620内部的第二齿轮部631啮合，并且第一齿轮部612可以具有比联接部611更大的直径。

也就是说，第一齿轮构件610可以包括形成为在联接部611的端部处具有增大的直径的连接部720，并且第一齿轮部612可以形成为从连接部720的径向边缘轴向延伸。

第一齿轮613和第二齿轮632可以是摆线齿轮。也就是说，第一齿轮部612的内径可以大于第二齿轮部631的外径，因此，第一齿轮613的齿轮齿数可以大于第二齿轮632的齿轮齿数，如图11所示。

下面进一步详细描述的第三齿轮621和第四齿轮634也可以是摆线齿轮，并且由于旋转支撑构件640具有偏心结构并且支撑第二齿轮构件630的旋转，因此第二马达510的扭矩可以被放大并且被传递到扇形轴111。

也就是说，第三齿轮621可以形成在壳620的内圆周表面上，并且第二齿轮构件630可以包括第三齿轮部633。这里，与第三齿轮621啮合的第四齿轮634可以形成在第三齿轮部633的外圆周表面上。

如图所示，套筒构件730可以支撑在壳620的面向扇形轴111的一部分的内圆周表面上，并且第三齿轮可以形成在壳620的面向第二马达510的一部分的内圆周表面上。第二齿轮部631可以位于第二齿轮构件630的面向扇形轴111的一部分中，而第三齿轮部633可以位于第二齿轮构件630的面向第二马达510的一部分中。

如上所述，第三齿轮621和第四齿轮634可以是摆线齿轮。也就是说，壳620的内径可以大于第三齿轮部633的外径，因此，第三齿轮621的齿轮齿数可以大于第四齿轮634的齿轮齿数，如图12所示。

进一步，第三齿轮部633的直径可以大于第二齿轮部631的直径。因此，当第一齿轮构件610和第二齿轮构件630被转动时，第二马达510的扭矩可以被放大。

旋转支撑构件640可以具有插入马达轴510a的联接孔641，并且第二齿轮构件630可以具有形成为轴向穿透的插入孔635。因此，第二齿轮构件630可以支撑在旋转支撑构件640的外圆周表面上，如图9所示。

由联接到马达轴510a的旋转支撑构件640沿轴向支撑的锁紧螺母可以联接到马达轴510a，并且旋转支撑构件640可以由该锁紧螺母固定。

旋转支撑构件640的内圆周表面和外圆周表面的各自的中心轴线可以彼此不同。也就是说，旋转支撑构件640可以具有偏心结构。

由于旋转支撑构件640具有偏心结构，因此第二齿轮构件630的旋转中心轴线变得不同于马达轴510a。由于第二齿轮632和第四齿轮634分别与第一齿轮613和第三齿轮621啮合，因此可以转动第二齿轮构件630。

虽然图中未示出，但是轴承可以位于旋转支撑构件640的外圆周表面与第二齿轮构件630的内圆周表面之间。

第二马达510的扭矩通过具有上述结构的第二减速器520被传递到扇形轴111，并且可以由第一马达120和第二马达510辅助驾驶员转动方向盘。

应当注意的是，根据本公开的实施例的第二减速器520不限于上述实施例。例如，可以采用任何第二减速器，只要它们可以将第二马达510的扭矩传递到滚珠螺杆311。

同时，如上所述，可以通过第一马达120和第二马达510两者的操作或者第一马达120和第二马达510中的任何一个的操作来辅助驾驶员转动方向盘。

也就是说，在需要较高辅助扭矩的情况下(例如，在低速行驶期间)，可以通过第一马达120和第二马达510两者的操作来辅助转向力，从而使驾驶获得相对较轻的转向感，并且在需要较低辅助扭矩的情况下(例如，在高速行驶期间)，可以通过第一马达120和第二马达510中的任何一个的操作来辅助转向力，从而可以使驾驶获得较重的转向感。

进一步，由于采用马达和减速器的两者组合，并且可以仅操作第一马达120和第二马达510中的一个来辅助驾驶员转动方向盘，因此可以提高使车辆转向的稳定性。

换言之，在第一马达120和第一减速器130中的任何一个不正常运行的情况下，第二马达510可以驱动第二减速器520以辅助转向力，并且在第二马达510和第二减速器520中的任何一个不正常运行的情况下，第一马达120可以驱动第一减速器130以辅助转向力。

第一马达120、第一减速器130等不能正常运行的这种情况可能不仅包括诸如齿轮齿损坏、异物卡住等物理故障，还包括不正常执行控制器的控制的电气故障。

为此，车辆中可以包括可以获取第一马达120和第二马达510等的旋转信息的一个或多个传感器，并且控制器可以基于从传感器接收的信息来确定是否发生这些故障。

根据本文中描述的实施例的车辆转向设备，通过使用马达辅助驾驶员使车辆转向，可以减少或防止发动机功率的消耗并且减少在其中所采用的组件的数量；通过使用控制车辆的各种功能，诸如自动泊车、车道保持、根据路况的驾驶辅助、转向减振、自动驾驶控制等，提高驾驶员的便利性；并且通过采用马达和减速器的两者组合来提高稳定性。

应当注意的是，尽管上述实施例中的一个或多个中包括的配置或元件中的全部或一些已经被组合以构成单个配置或组件或者以组合进行操作，但本公开不必限于此。也就是说，在本公开的目标或思想的范围内，实施例中的一个或多个中包括的配置或元件中的全部或一些可以被组合以构成一个或多个配置或组件或者以这些组合的配置或组件进行操作。

已经提出以上描述以使本领域技术人员能够得到和使用本公开的技术构思，并且已经在特定应用及其需求的上下文中提供以上描述。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，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本文中定义的一般原理可以应用于其它实施例和应用。以上描述和附图仅出于说明的目的提供本公开的技术构思的示例。也就是说，所公开的实施例旨在说明本公开的技术构思的范围。因此，本公开的范围不限于所示的实施例，而是将与符合权利要求书的最宽范围一致。应基于下面对权利要求书来解释本公开保护的范围，并且本公开的等效内容的范围内的所有技术构思应被解释为包括在本公开的范围内。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年5月14日提交的申请号为10-2019-0055993的韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请通过引用并入本文用于所有目的，如同在本文中完全阐述的一样。另外，如果本专利申请出于与上述相同的原因要求除美国以外的国家的优先权，则全部内容通过引用并入本专利申请中。

Claims (16)

1.一种车辆转向设备，包括：

壳体，容纳滚珠螺杆、经由滚珠联接到所述滚珠螺杆的滚珠螺母以及与所述滚珠螺母接合的扇形轴；

第一减速器，联接到与所述滚珠螺杆连接的输出轴；以及

第一马达，用于驱动所述第一减速器，

其中与所述扇形轴连接的第二减速器联接到所述壳体，并且由第二马达驱动，并且

其中所述第二减速器包括：

中空壳，与所述壳体和所述第二马达联接；

第一齿轮构件，联接到所述扇形轴；

第二齿轮构件，与所述第一齿轮构件啮合；以及

旋转支撑构件，联接到所述第二马达的马达轴和所述第一齿轮构件，

其中所述第一齿轮构件包括：第一齿轮部，在壳内部与所述第二齿轮构件啮合，

其中所述第一齿轮部是中空的，并且第一齿轮形成在所述第一齿轮部的内圆周表面上，并且

其中所述第二齿轮构件包括插入所述第一齿轮部中的第二齿轮部，并且与所述第一齿轮啮合的第二齿轮形成在所述第二齿轮部的外圆周表面上，

其中所述第二齿轮构件被支撑在所述旋转支撑构件的外圆周表面上。

2.根据权利要求1所述的车辆转向设备，其中所述滚珠螺杆具有轴向凹陷的第一凹陷，并且所述输出轴插入所述第一凹陷中。

3.根据权利要求1所述的车辆转向设备，其中所述输出轴经由扭杆联接到与转向轴连接的输入轴。

4.根据权利要求1所述的车辆转向设备，其中所述第一减速器包括：蜗轮，联接到所述输出轴；以及蜗杆，与所述蜗轮啮合并且联接到所述第一马达。

5.根据权利要求1所述的车辆转向设备，其中所述第一齿轮构件进一步包括：联接部，在所述壳体内部联接到所述扇形轴。

6.根据权利要求5所述的车辆转向设备，其中所述扇形轴具有轴向凹陷的第二凹陷，并且所述联接部插入所述第二凹陷中。

7.根据权利要求6所述的车辆转向设备，其中盖构件设置在壳与所述壳体之间，并且具有插入所述联接部的中空孔。

8.根据权利要求7所述的车辆转向设备，其中所述联接部经由轴承联接到所述盖构件。

9.根据权利要求5所述的车辆转向设备，其中套筒构件设置在所述第一齿轮部与壳之间。

10.根据权利要求1所述的车辆转向设备，其中所述第一齿轮和所述第二齿轮是摆线齿轮。

11.根据权利要求1所述的车辆转向设备，其中第三齿轮形成在所述壳的内圆周表面上，并且

其中所述第二齿轮构件包括第三齿轮部，并且与所述第三齿轮啮合的第四齿轮形成在所述第三齿轮部的外圆周表面上。

12.根据权利要求11所述的车辆转向设备，其中所述第三齿轮和所述第四齿轮是摆线齿轮。

13.根据权利要求11所述的车辆转向设备，其中所述第三齿轮部的直径大于所述第二齿轮部的直径。

14.根据权利要求11所述的车辆转向设备，其中所述旋转支撑构件具有插入所述马达轴的联接孔，并且

其中所述第二齿轮构件具有形成为轴向穿透的插入孔。

15.根据权利要求14所述的车辆转向设备，其中所述旋转支撑构件的内圆周表面和外圆周表面的各自的中心轴线彼此不同。

16.根据权利要求1所述的车辆转向设备，其中在所述第一马达和所述第一减速器中的任何一个不正常运行的情况下，所述第二马达驱动所述第二减速器以辅助转向力，并且在所述第二马达和所述第二减速器中的任何一个不正常运行的情况下，所述第一马达驱动所述第一减速器以辅助所述转向力。