CN114007924A

CN114007924A - 线控转向型转向装置

Info

Publication number: CN114007924A
Application number: CN202080044947.6A
Authority: CN
Inventors: 金澔植
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2020-06-18
Publication date: 2022-02-01
Also published as: KR102173997B1; DE112020002960T5; US12037056B2; US20220234649A1; WO2020256426A1

Abstract

根据本实施例，可以提供一种线控转向型转向装置：将驾驶员对方向盘的操作限制在最大旋转角度范围内，从而改善驾驶员的转向感受；防止安装在方向盘上的时钟弹簧被损坏，并使部件更容易地被制造和加工；能够实现简单的组装；对周围部件的干扰小，因此该装置可以设被计成各种结构；并且利于封装。

Description

线控转向型转向装置

技术领域

本公开的实施例总体上涉及一种线控转向装置，更具体地，涉及一种将驾驶员对方向盘的操作限制在最小旋转角度内从而改善驾驶员的转向感受并防止设置在方向盘上的时钟弹簧被损坏的线控转向装置，其中可以更容易地制造和加工转向装置的部件且可以更简单地将转向装置的部件装配在一起，并且可以减少部件对周围部件的干扰，从而使线控转向装置可以被设计成各种结构并且有利于包装。

背景技术

线控转向装置是一种电动转向装置，它在方向盘和前轮转向装置之间没有诸如转向柱或万向节的机械连接的情况下，使用电力使车辆转向。

也就是说，驾驶员对方向盘的操纵被转换成电信号。当电信号输入到电子控制装置时，确定电机的输出。这种不具有机械连接的SBW系统可以在碰撞事故中减少机械部件对驾驶员的伤害。由于可以去除机械连接和液压部件，车辆的重量可以由于部件数量的减少而减轻，并且可以实现诸如显著减少生产线组装工作的简化，此外，可以减少转向操作过程中不必要的能量消耗，从而提高燃油效率。此外，可以通过电子控制单元(ECU)编程实现理想的转向性能。

由于转向轴和车轮之间不具有机械连接，这样的线控转向装置需要有限制驾驶员的装置，以便不在最大角度时进一步转动方向盘。然而，存在的问题是，难以制造、加工和组装现有技术的这种旋转限制装置的部件。

发明内容

技术问题

因此，考虑到现有技术中出现的上述问题提出本公开的实施例，并且本公开的实施例可以提供一种线控转向装置，该线控转向装置将驾驶员对方向盘的操作限制在最小旋转角度内以改善驾驶员的转向感受，并防止设置在方向盘上的时钟弹簧被损坏，其中可以更容易地制造和加工转向装置的部件且可以更简单地将转向装置的部件装配在一起，并且可以减少部件对周围部件的干扰，从而使线控转向装置可以被设计成各种结构并且有利于包装。

技术方案

根据本公开的实施例，提供一种线控转向装置，包括：丝杠，联接到转向轴并且包括设置在丝杠的外圆周部上的第一螺钉；第一止动件和第二止动件，分别联接到丝杠的一个轴向端部和另一轴向端部；螺母，位于第一止动件和第二止动件之间，联接到丝杠，并且包括设置在螺母的内圆周部上的以与第一螺钉接合的第二螺钉；中空导向环，设置在壳体和螺母之间并沿圆周方向支撑在螺母上。第一插入凹部可以设置在壳体的内圆周部中，并且与第一插入凹部相对应的第二插入凹部可以设置在导向环的外圆周部中。导向环可以通过插入到第一插入凹部和第二插入凹部中的插入构件联接到壳体。

有益效果

根据本公开的实施例，线控转向装置可以将驾驶员对方向盘的操作限制在最小旋转角度内以改善驾驶员的转向感受，并防止设置在方向盘上的时钟弹簧被损坏。可以更容易地制造和加工转向装置的部件且可以更简单地将转向装置的部件装配在一起，并且可以减少部件对周围部件的的干扰。线控转向装置可以被设计成各种结构并且有利于包装。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的线控转向装置的一部分的分解透视图；

图2是图1的一部分的分解透视图；

图3是图1的组装位置的透视图；

图4是图2的组装位置的前视图；

图5是根据本公开的实施例的线控转向装置的截面图；以及

图6和图7是示出图5的操作状态的截面图。

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，在附图中通过图示的方式显示了可以实现的具体示例或实施例，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部件，即使这些部件被显示在不同的附图中。进一步地，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在某种程度上不清楚时，将省略对并入本文的公知功能和部件的详细描述。除非这些术语与术语“仅”一起使用，否则本文使用的诸如“包括”、“具有”、“包含”、“构成”、“组成”和“形成于”等术语通常旨在允许添加其他部件。如本文所使用的，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。

在本文中可以使用诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(A)”或“(B)”的术语来描述本公开的元件。这些术语中的每一个都不是用来定义元件的本质、顺序、次序或数量等，而仅用于将相应的元件与其他元件区区分开。

当提及第一元件与第二元件“连接或联接”、“接触或重叠”等时，应当解释为，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相互“连接或联接”、“接触或重叠”等。这里，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”、“下一个”、“之前”等时间相关术语用于描述元件或配置的工艺或操作，或者操作、加工、制造方法中的流程或步骤时，除非与“直接”或“立即”这两个术语一起使用，否则这些术语可以用于描述非连续或非按序的工艺或操作。

此外，当提及任何尺寸、相对大小等时，即使没有具体到相关描述，也应当考虑元件或特征的数值或相应的信息(例如，水平、范围等)包括可能由各种因素(例如工艺因素、内部或外部影响、噪音等)造成的容差或误差范围。此外，术语“可以”完全包括术语“能够”的所有含义。

图2是图1的一部分的分解透视图；图3是图1的组装位置的前视图；

图4是图2的组装位置的透视图；图5是根据本公开的实施例的线控转向装置的截面图；并且图6和图7是示出图5的操作状态的截面图。

根据本公开的实施例的线控转向装置100包括：丝杠134，联接到转向轴120并且具有设置在丝杠134的外圆周部上的第一螺钉201；第一止动件131联接到丝杠134的一个轴向端部；第二止动件133，联接到丝杠134的另一轴向端部；螺母132，位于第一止动件131和第二止动件133之间，联接到丝杠134，并且具有设置在其内圆周部上以与第一螺钉201接合的第二螺钉202；以及中空导向环140，设置在壳体110与螺母132之间并沿圆周方向支撑在螺母132上。

参照图1和图2，止动组合件130包括第一止动件131、螺母132、第二止动件133和丝杠134，并且联接到转向轴120。

丝杠134与转向轴120一起旋转，并且具有设置在丝杠134的外圆周部上的第一螺钉201。螺母132具有设置在其内圆周部上的第二螺钉202，从而使第一螺钉201与第二螺钉202接合，并且丝杠134联接到螺母132。

第一止动件131联接到丝杠134的一个轴向端部，并且第二止动件133联接到丝杠134的另一轴向端部。也就是说，螺母132设置在第一止动件131和第二止动件133之间。

附图中示出了第一止动件131设置在丝杠134的朝向方向盘的一侧并且第二止动件133设置在相反侧上的实施例。具有相反布置的配置也可以的。

导向环140设置为中空结构，位于壳体110和螺母132之间。换句话说，止动组合件130设置在导向环140内部。

由于导向环140沿圆周方向支撑在螺母132上，当转向轴120和丝杠134由于驾驶员对方向盘的操作而被旋转时，螺母132沿轴向方向滑动而不被旋转。

第一锯齿(serration，锯齿状突起/锯齿件)121设置在转向轴120的外圆周部上，并且第二锯齿135设置在丝杠134的内圆周部上。可以通过联接到转向轴120的锁紧螺母511沿轴向固定丝杠134。

也就是说，第一锯齿121和第二锯齿135相互啮合。当驾驶员操作方向盘时，丝杠134与转向轴120一起旋转。由于螺母132沿圆周方向支撑在导向环140上而螺母132的旋转受到限制，因此螺母132借助第一螺钉201和第二螺钉202而沿轴向滑动。

另一方面，第一螺钉201和第二螺钉202中的每一个被实现为三角形螺钉，从而可以更容易和精确地加工螺纹。

通常，螺纹可以具有矩形、梯形、三角形等的形状。矩形或梯形螺纹广泛用于动力传输。然而，问题在于，与三角形螺纹相比，矩形或梯形螺纹难以精确加工。

也就是说，由于螺母132响应于丝杠134的旋转而沿轴向滑动以将方向盘的旋转限制在最大旋转角度范围内而不是传递动力，因此在第一螺钉201和第二螺钉202中的每一个被实现为三角形螺纹而不是被实现为矩形或梯形螺纹的情况下，可以更容易且精确地加工第一螺钉201和第二螺钉202(参照图5和图7)。

接下来，第一止动件131和第二止动件133联接到丝杠134以随其旋转。当驾驶员对方向盘的操作达到将在下文中描述的最大旋转角度时，第一止动件131可以沿圆周方向支撑在螺母132上，螺母132沿轴向滑动到一侧，或者第二止动件133可以沿圆周方向支撑在螺母132上，螺母132沿轴向滑动到另一侧。

由于如上所述螺母132的旋转受到导向环140限制，当第一止动件131或第二止动件133沿圆周方向支撑在螺母132上时，第一止动件131和第二止动件133所联接到的丝杠134的旋转受到限制。因此，可以防止驾驶员操作方向盘超过最大旋转角度。

由于通过止动组合件130和导向环140以机械方式防止驾驶员操作方向盘超过最大旋转角度，因此不要求响应于车轮在道路上的摩擦、碰撞等通过利用螺母皮带轮510、皮带502等将扭矩传递到转向轴而产生转向感受的反作用力电机具有足够的功率来抵消在方向盘的最大旋转角度下的驾驶员的转向扭矩。因此，可以减小反作用力电机的大小，这在重量、成本和包装方面是有利的。

此外，随着车辆功能的扩展，不仅安全气囊而且用于控制各种功能的线路也设置在方向盘内部。通常，这种线路被设置为时钟弹簧的形状。当驾驶员操作方向盘时，这种时钟弹簧被卷起或松开。将方向盘的旋转角度限制在最大旋转角度范围内，可以防止方向盘的旋转角度过大以及由此对时钟弹簧的损坏。

此外，由于导向环140支撑在壳体110的内圆周部上并且止动组合件130设置在导向环140的内部，因此可以在壳体110内完成导向环140和止动组合件130的沿轴向的装配，使得导向环140和止动组合件130都不从壳体110突出，从而减少对周围部件的干扰。因此，转向装置可以设计成各种结构。

此外，由于导向环140具有中空形状，因此可以通过烧结和锻造以简单方式制造导向环140。

导向环140可以通过插入构件150联接到壳体110。也就是说，第一插入凹部111设置在壳体110的内圆周部中，并且与第一插入凹部111相对应的第二插入凹部141设置在导向环140的外圆周部中。因此，插入构件150可以插入到第一插入凹部111和第二插入凹部141中。

沿轴向设置第一插入凹部111和第二插入凹部141。导向环140被支撑在壳体110的内圆周部上，使第一插入凹部111和第二插入凹部141彼此面对。插入构件150插入到第一插入凹部111和第二插入凹部141中。因此，导向环140可以容易地插入到壳体110中。

可以设置两个第一插入凹部111和两个第二插入凹部141。当插入构件150插入到第一插入凹部111和第二插入凹部141中时，导向环140沿圆周方向固定到壳体110，从而导向环140的旋转受到限制。

虽然在附图中示出了第一插入凹部111和第二插入凹部141中的每一个是矩形凹部的形状并且插入构件150中的每一个被设置为矩形柱的实施例，但是本公开不一定限于此。

为了限制螺母132的旋转以使螺母132如上所述仅沿轴向方向滑动，第一突出部142可以设置在导向环140的内圆周部上，并且第二突出部231可以设置在螺母132的外圆周部上以支撑在第一突出部142上。

参照图3，止动组合件130和导向环140装配到一起，并且第一突出部142和第二突出部231沿圆周方向相互支撑。因此，在丝杠134旋转期间，螺母132仅沿轴向方向滑动。

第二突出部231沿圆周方向设置在第一突出部142的两侧。因此，螺母132沿圆周方向向一侧或另一侧的旋转受到限制。

此外，可以设置两个或更多个第一突出部142。如图所示，第一突出部142可以设置在图中的上部和下部，并且第二突出部231可以设置在第一突出部142的两侧。

由于多个第一突出部142和多个第二突出部231被设置为使第一突出部142与第二突出部231表面接触，因此可以增加第一突出部142和第二突出部231的支撑区域以防止应力集中。因此，这种配置在强度方面是有利的。

此外，弹性构件143可以联接到第一突出部142并支撑在第二突出部231上，以在螺母132沿轴向方向滑动时减少第一突出部142和第二突出部231之间出现的摩擦和噪音。

弹性构件143中的每一个可以被实现为可弹性变形的O形环。O形环中的每一个可以联接到到相应的第一突出部142的侧表面，并设置在第一突出部142和第二突出部231之间。

另一方面，如上所述，供丝杠134插入的联接孔211设置在沿轴向方向设置在螺母132两侧以将驾驶员对方向盘的操作限制在在最大旋转角度范围内的第一止动件131和第二止动件133中，从而使丝杠134的两端插入联接孔211中。

此外，第一联接凹部212设置在第一止动件131和第二止动件133的内圆周部中，与第一联接凹部212相对应的第二联接凹部213设置在丝杠134的一个轴向端部和另一轴向端部上。联接构件214可以插入到第一联接凹部212和第二联接凹部213中。

也就是说，沿轴向方向设置第一联接凹部212和第二联接凹部213。丝杠134的两个端部插入到第一止动件131和第二止动件133中，从而使第一联接凹部212和第二联接凹部213彼此面对。联接构件214插入到第一联接凹部212和第二联接凹部213中。第一止动件131和第二止动件133可以以简单的方式装配到丝杠134(参照图4)。

这里，螺母132应该在第一止动件131和第二止动件133装配到彼此之前装配到丝杠134。

可以设置四个第一联接凹部212和四个第二联接凹部213。当联接构件214插入到第一联接凹部212和第二联接凹部213中时，第一止动件131和第二止动件133沿圆周方向固定到丝杠134以与丝杠134一起旋转。

虽然在附图中示出了第一联接凹部212和第二联接凹部213中的每一个具有半圆形形状并且联接构件214中的每一个具有圆柱形形状的实施例，但是本公开不一定限于此。

此外，第一至第四支撑部221、222、223和224可以设置在螺母132、第一止动件131和第二止动件133上，使得当操作者对方向盘的操作达到最大旋转角度时第一止动件131或第二止动件133沿圆周方向支撑在螺母132上。

图5示出了未旋转方向盘的状态，其中螺母132位于第一止动件131和第二止动件133之间的中心处。

图6示出了当驾驶员操作方向盘时螺母132已经沿轴向方向滑动到一侧以被支撑在第一止动件131上的状态。

也就是说，第一支撑部221设置在螺母132的一个侧部以在沿周向倾斜的同时突出，并且第二支撑部222设置在螺母132的另一侧部以在沿周向倾斜的同时突出(参照图2)。当螺母132沿轴向方向滑动到一侧时，第一支撑部221和第二支撑部222可以被支撑，并且可以将驾驶员对方向盘的操作限制在最大旋转角度范围内。

图7示出了响应于驾驶员沿相反方向操作方向盘，螺母132已经沿轴向滑动到另一侧以被支撑在第二止动件133上的状态。

也就是说，第三支撑部223设置在螺母132的另一侧部以在沿周向倾斜的同时突出，并且第四支撑部224设置在第二止动件133的一个侧部以在沿周向倾斜的同时突出(参照图2)。当螺母132沿轴向方向滑动到相反侧时，第三支撑部223和第四支撑部224可以被支撑，并且可以将驾驶员对方向盘的操作限制在最大旋转角度范围内。

第一至第四支撑部221、222、223和224中的每一个包括沿周向倾斜的倾斜表面和平行于轴向方向的竖直表面。在第一支撑部221的竖直表面和第二支撑部222的竖直表面被支撑或者第三支撑部223的竖直表面和第四支撑部224的竖直表面被支撑时，转向轴120的旋转受到限制。因此，防止了驾驶员对方向盘的操作超过最大旋转角度。

根据具有上述配置的线控转向装置，可以将驾驶员对方向盘的操作限制在最小旋转角度范围内，从而改善驾驶员的转向感受并防止设置在方向盘上的时钟弹簧被损坏。可以更容易地制造和加工转向装置的部件且更简单地将转向装置的部件装配在一起，并且可以减少部件对周围部件的干扰。线控转向装置可以设计成各种结构并且有利于封装。

上述描述是为了使本领域的任何技术人员能够产生和使用本公开的技术思想，并且是在特定应用及其要求的背景下提供的。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出的实施例，而是应被赋予与权利要求一致的最大的范围。本公开的保护范围应以所附权利要求为准，凡在其等效形式范围内的技术思想均应理解为包括在本公开的保护范围内。

Claims

1.一种线控转向装置，包括：

丝杠，联接到转向轴并且包括设置在所述丝杠的外圆周部上的第一螺钉；

第一止动件和第二止动件，分别联接到所述丝杠的一个轴向端部和另一轴向端部；

螺母，位于所述第一止动件和所述第二止动件之间，联接到所述丝杠，并且包括设置在所述螺母的内圆周部上的以与所述第一螺钉接合的第二螺钉；以及

中空导向环，设置在壳体和所述螺母之间并沿圆周方向支撑在所述螺母上，

其中，第一插入凹部设置在所述壳体的内圆周部中，并且与所述第一插入凹部相对应的第二插入凹部设置在所述导向环的外圆周部中，

所述导向环通过插入到所述第一插入凹部和所述第二插入凹部中的插入构件联接到所述壳体。

2.根据权利要求1所述的线控转向装置，其中第一锯齿设置在所述转向轴的外圆周部上，与所述第一锯齿啮合的第二锯齿设置在所述丝杠的内圆周部上。

3.根据权利要求1所述的线控转向装置，其中所述第一螺钉和所述第二螺钉中的每一个包括三角形螺钉。

4.根据权利要求1所述的线控转向装置，其中第一突出部设置在所述导向环的内圆周部上，并且第二突出部设置在所述螺母的外圆周部上以被支撑在所述第一突出部上。

5.根据权利要求4所述的线控转向装置，其中所述第二突出部沿圆周方向设置在所述第一突出部的两侧。

6.根据权利要求4所述的线控转向装置，其中所述第一突出部包括两个或多个突出部。

7.根据权利要求4所述的线控转向装置，其中支撑在所述第二突出部上的弹性构件被支撑在所述第一突出部上。

8.根据权利要求1所述的线控转向装置，其中所述第一止动件和所述第二止动件中的每一个包括联接孔，所述丝杠插入到所述联接孔中。

9.根据权利要求8所述的线控转向装置，其中第一联接凹部设置在所述第一止动件和所述第二止动件的内圆周部中，并且与所述第一联接凹部相对应的第二联接凹部设置在所述丝杠的一个轴向端部和另一轴向端部上，以及

所述第一止动件和所述第二止动件通过插入到所述第一联接凹部和所述第二联接凹部中的联接构件联接到所述丝杠。

10.根据权利要求8所述的线控转向装置，其中第一支撑部设置在所述螺母的一个侧部上以在沿周向倾斜的同时突出，并且第二支撑部设置在所述螺母的另一侧部上以在沿周向倾斜的同时突出。

11.根据权利要求8所述的线控转向装置，其中第三支撑部设置在所述螺母的另一侧部上以在沿周向倾斜的同时突出，并且第四支撑部设置在所述第二止动件的一个侧部上以在沿周向倾斜的同时突出。