CN114423668A - 线控转向式转向装置 - Google Patents

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Abstract

在根据本发明实施例的线控转向式转向装置中，可以更简单地实现用于防止滑杆旋转以允许滑杆通过马达的扭矩在轴向方向上滑动的结构或用于确定滑杆移动到的位置的结构，由此可以减少部件数量，可以简化组装过程，并可以显著降低成本。

Description

线控转向式转向装置
技术领域
本实施例涉及一种线控转向式转向装置，更具体地，涉及这样一种线控转向式转向装置，该线控转向式转向装置能够通过以更简单的结构实现防止滑杆旋转并确定滑杆的移动位置以允许滑杆通过马达的扭矩轴向地滑动，从而减少部件数量，简化组装过程，并显著节省成本。
背景技术
线控转向式转向装置是一种电动转向装置，其在方向盘和前轮转向装置之间没有任何机械连接(例如转向柱或万向接头)的情况下使用电力使车辆转向。
换言之，驾驶员对方向盘的操纵被转换成电信号，并且电子控制装置接收该电信号并相应地确定马达的输出。由于缺乏机械连接，当发生汽车碰撞时，线控转向系统减少了机械部件对驾驶员的伤害。此外，通过节省部件，例如液压部件和机械连接，线控转向系统可导致轻型车辆和装配线工时的显著减少，从而节省转向期间不必要的能量消耗并因此提高燃料效率。此外，可以通过ECU编程实现理想的转向性能。
传统的线控转向式转向装置具有小齿轮轴，该小齿轮轴旋转，与齿条啮合，并防止齿条的旋转，并确定齿条的移动位置，以允许齿条通过马达轴向地滑动。为了具有小齿轮轴，需要处理齿条并且还需要具有支撑轭，这增加了必要部件的数量并且使组装过程复杂化，因此导致效率低。
发明内容
技术问题
本实施例已经在上述背景技术中构思，并且涉及一种线控转向式转向装置，其能够通过以更简单的结构实现防止滑杆旋转并确定滑杆的移动位置以允许滑杆通过马达的扭矩轴向地滑动，从而减少部件数量，简化组装过程，并显著节省成本。
技术方案
根据本实施例，可以提供一种线控转向式转向装置，所述线控转向式转向装置包括：滑杆，所述滑杆设置为能在壳体中轴向地滑动；马达，所述马达通过齿轮箱与所述滑杆连接；以及防旋转构件，所述防旋转构件形成有中空部，由所述滑杆周向支撑，并联接到所述壳体的内周表面。
有利效果
本实施例可以通过以更简单的结构实现防止滑杆旋转并确定滑杆的移动位置以允许滑杆通过马达的扭矩轴向地滑动，从而减少部件数量，简化组装过程，并显著节省成本。
附图说明
图1是示意性地示出根据本实施例的线控转向式转向装置的视图。
图2是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的侧视图。
图3是示出根据实施例的线控转向式转向装置的一部分的分解立体图。
图4和图5是示出根据实施例的线控转向式转向装置的剖视图。
图6是示出根据实施例的线控转向式转向装置的一部分的分解立体图。
图7和图8是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的剖视图。
图9是示出根据实施例的线控转向式转向装置的一部分的分解立体图。
图10和图11是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的剖视图。
图12是示出根据实施例的线控转向式转向装置的一部分的分解立体图。
图13是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的剖视图。
图14和图15是示出根据实施例的线控转向式转向装置的剖视图。
图16和图17是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的一部分的立体图。
具体实施方式
在本公开的示例或实施例的以下描述中，将参考附图，在附图中，通过图示的方式示出了可以实现的特定示例或实施例，并且在附图中，即使当在彼此不同的附图中示出相同的附图标记和符号时，也可以使用相同的附图标记和符号来指示相同或相似的组件。此外，在本公开的示例或实施例的以下描述中，当确定对并入本文的公知功能和组件的详细描述可能使本公开的一些实施例中的主题不清楚时，将省略该描述。本文所用的术语例如“包括”、“具有”、“含有”、“构成”、“由…组成”和“由…形成”通常旨在允许添加其它组分，除非该术语与术语“仅”一起使用。如本文所用，单数形式旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。
本文可使用诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(A)”或“(B)”等术语来描述本公开的要素。这些术语中的每一个不用于定义要素的本质、顺序、序列或数量等，而仅仅用于将相应的要素与其它要素区分开。
当提到第一元件“连接或联接到”、“接触或重叠”等第二元件时，应解释为不仅第一元件可“直接连接或联接到”或“直接接触或重叠”第二元件，而且第三元件也可“插入”在第一元件与第二元件之间，或第一元件与第二元件可经由第四元件彼此“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“在…之后”、“随后”、“接下来”、“在…之前”等的时间相关术语用于描述元件或配置的过程或操作，或操作、处理、制造方法中的流程或步骤时，这些术语可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”。
此外，当提及任何尺寸、相对尺寸等时，应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、内部或外部冲击、噪声等)引起的公差或误差范围，即使在未指定相关描述时也如此。此外，术语“可以”完全涵盖术语“能够”的所有含义。
图1是示意性地示出根据本实施例的线控转向式转向装置的视图。图2是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的侧视图。图3是示出根据实施例的线控转向式转向装置的一部分的分解立体图。图4和图5是示出根据实施例的线控转向式转向装置的剖视图。图6是示出根据实施例的线控转向式转向装置的一部分的分解立体图。图7和图8是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的剖视图。图9是示出根据实施例的线控转向式转向装置的一部分的分解立体图。图10和图11是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的剖视图。图12是示出根据实施例的线控转向式转向装置的一部分的分解立体图。图13是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的剖视图。图14和15是示出根据实施例的线控转向式转向装置的剖视图。图16和图17是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的一部分的立体图。
根据本实施例，线控转向式转向装置包括设置为能在壳体201中轴向地滑动的滑杆111、通过齿轮箱113与滑杆111连接的马达115以及形成有中空部的防旋转构件119，防旋转构件119由滑杆111周向支撑并联接到壳体201的内周表面。
首先，参见图1，根据本实施例，在线控转向式转向装置100中，角度传感器105和扭矩传感器107设置到与方向盘101连接的转向轴103。角度传感器105和扭矩传感器107检测驾驶员对方向盘101的操纵，并将电信号传输到电子控制单元110。电子控制单元110基于接收到的电信号驱动联接到转向轴103的转向轴马达109和与滑杆111连接的马达115。
电子控制单元110基于从安装到车辆的几个传感器以及扭矩传感器107和角度传感器105接收的电信号来控制转向轴马达109和马达115。例如，电子控制单元110可以从例如马达位置传感器、各种雷达、激光雷达或摄像机视频传感器接收转向信息。
当驾驶员操纵方向盘101时，转向轴马达109在与驾驶员的转向扭矩相反的方向上施加反作用力扭矩，从而增加驾驶员的驾驶感觉，或者在自主驾驶时，使转向轴103旋转以使车辆转向。
马达115的旋转力可以通过齿轮箱113传递到滑杆111以使其轴向地滑动。拉杆121和转向节臂123联接到滑杆111，并且当滑杆111在壳体201中轴向地滑动时，轮125被转向。
在这种情况下，为了使滑杆111在马达115的旋转力的作用下轴向地滑动，应该防止滑杆111绕滑杆111的中心轴线旋转。因此，根据本实施例，线控转向式转向装置100包括形成有中空部的防旋转构件119，防旋转构件119联接到壳体201的内周表面，并由滑杆111周向支撑。
传统的线控转向式转向装置通过采用普通齿条驱动式转向装置的小齿轮轴并使其与形成在滑杆上的齿条啮合来防止滑杆的转动，从而为普通齿条驱动式转向装置提供与生产线和装配线的高度兼容性。然而，这种结构需要在滑杆上加工齿条和更多部件，例如支撑轭以及小齿轮轴，结果增加了部件的数量并使组装过程复杂化。
换句话说，参照图2，传统的线控转向式转向装置在图的右侧具有小齿轮轴和支撑轭。然而，根据本实施例，线控转向式转向装置100具有防止滑杆111旋转的防旋转构件119，因此不需要小齿轮轴104、支撑轭等，节省了部件。此外，如下所述，防旋转构件119能轴向组装，简化了组装过程并显著节省了成本。
同时，由于线控转向式转向装置缺少方向盘101和轮125之间的机械连接，因此需要检测滑杆111的移动位置以确定例如滑杆111是否滑动与驾驶员对方向盘101的操纵相对应的程度。根据本实施例的线控转向式转向装置100具有传感器117，以检测来自齿轮箱113的旋转信息，从而检测滑杆111的移动位置。
换言之，传统的线控转向式转向装置根据来自小齿轮轴的旋转信息检测齿条的移动位置。然而，根据本实施例的线控转向式转向装置100缺少小齿轮轴，因此检测来自连接马达115和滑杆111的齿轮箱113的旋转信息。这将在下面详细描述。
下面描述滑杆111、防旋转构件119和壳体201的组合结构。
防旋转构件119可包括联接到壳体201的内周表面的支撑构件320和联接到支撑构件320并由滑杆111周向支撑的衬套构件310(见图3至图11)。
支撑构件320形成有中空部并联接到壳体201，其外周表面支撑在壳体201的内周表面上。壳体201具有形成在内周表面中的台阶部511，并且支撑构件320由台阶部511支撑。
此外，在台阶部511的相对侧由支撑构件320支撑的固定构件512联接到壳体201的内周表面，使得支撑构件320轴向地固定在台阶部511和固定构件512之间。作为固定构件512，可以使用例如噪声阻尼器或卡环。
此外，支撑构件320轴向地插入到壳体201的内部中，并且可以是例如螺纹连接的，并且由固定构件512支撑并防止被释放。
第一平坦部301形成在滑杆111的外周表面上，并且支撑在第一平坦部301上的第二平坦部311形成在衬套构件310的内周表面上，使得衬套构件310可以由滑杆111周向支撑，并且滑杆111因此可以轴向地滑动而不旋转。
可以设置一个或至少两个第一平坦部301和第二平坦部311。图3至图5示出了形成有四个第一平坦部301的实施例，并且滑杆111的形状基本上为矩形柱，或者图6至图11示出了形成有一个第一平坦部301的实施例。
如图所示，第一平坦部301由滑杆111的端部形成，使得包括衬套构件310和支撑构件320的防旋转构件119可以从滑杆111的端部轴向地滑动并且可以简单地组装。
此外，为了减小滑杆111的外周表面与衬套构件310的内周表面之间的摩擦，衬套构件310可以由低摩擦材料(例如特氟纶)形成，或者优选地由诸如干轴承或DU衬套之类的部件形成。
如上所述，衬套构件310周向地固定到支撑构件320或壳体201，这将在下文结合实施例进行描述。
首先，参照图3至图5，插入部312可以从衬套构件310的外周表面突出，并且供插入部312装配到其中的插入槽321可以从支撑构件320的内周表面凹陷。
如图所示，插入槽321形成为轴向开口，允许衬套构件310和支撑构件320轴向组装。
此外，可以设置一个或至少两个插入部312和插入槽321，并且附图示出了设置有四个插入部312和四个插入槽321的实施例。
然而，如上所述，第一平坦部301的数量和第二平坦部311的数量可以不同，并且插入部312和插入槽321的数量不限于此。
由于插入部312被装配到插入槽321中并且衬套构件310被周向地固定，所以第一平坦部301和第二平坦部311被支撑，从而防止滑杆111的旋转。
此外，当支撑构件320的内周表面是阶梯状时，衬套构件310的一侧被轴向支撑，并且衬套构件310的另一侧被壳体201的台阶部511轴向支撑，使得衬套构件310可以被轴向固定到支撑构件320。
参照图6至图8，第三平坦部611可形成在衬套构件310的外周表面上，并且由第三平坦部611支撑的第四平坦部612可形成在支撑构件320的内周表面上。
换言之，类似于第一平坦部301和第二平坦部311被彼此支撑并且滑杆111被衬套构件310周向支撑，第三平坦部611和第四平坦部612被彼此支撑，并且衬套构件310被支撑构件320周向支撑。
如图所示，衬套构件310的第二平坦部311和第三平坦部611可以形成在同一侧。
同样地，当支撑构件320的内周表面是阶梯状时，衬套构件310的一侧可以被轴向支撑，并且衬套构件310的另一侧可以被壳体201的台阶部511轴向支撑。然而，防旋转构件119可以包括联接构件620，该联接构件620联接到支撑构件320的内周表面并且支撑在衬套构件310的另一侧，使得衬套构件310可以轴向地固定到支撑构件320。
接着，参照图9至图11，突起911可从衬套构件310的外周表面突出，并且台阶部511可具有凹陷部1001，突起911轴向地装配到形成为是凹陷的凹陷部1001中。
换言之，当衬套构件310装配在滑杆111的外周表面上，并且突起911位于凹陷部1001中时，衬套构件310周向地固定到壳体201，而不是固定到支撑构件320。
可以设置一个或至少两个突起911和凹陷部1001，并且附图示出了其中设置三个突起和三个凹陷部的实施例。
由于突起911装配到凹陷部1001中，由台阶部511支撑的支撑构件320可以支撑在突起911的后表面上，并且支撑构件320通过固定构件512轴向地固定到壳体201，使得衬套构件310也轴向地固定。
如上所述，防旋转构件119包括支撑构件320和衬套构件310，从而防止滑杆111旋转。因此，与当设置小齿轮轴时相比，可以允许具有更少部件的简化组装。
同时，参见图12和图13，防旋转构件119可以通过锯齿联接到滑杆111，从而防止滑杆111旋转。
换言之，第一锯齿1201形成在滑杆111的外周表面上，并且与第一锯齿1201接合的第二锯齿1202形成在防旋转构件119的内周表面上。因此，滑杆111轴向地滑动，同时通过第一锯齿1201和第二锯齿1202防止周向旋转。
与其中防旋转构件119包括支撑构件320和衬套构件310的实施例相比，其中防旋转构件119通过第一锯齿1201和第二锯齿1202与滑杆111联接的实施例需要锯齿，但是鉴于不需要对突起911和插入部312进行处理，提供了简单性。
同时，参照图14和图15，轴向细长的凸部1401设置在滑杆111的外周表面上，并且供凸部1401插入其中的凹部1402形成在防旋转构件119的内周表面中，从而防止滑杆111旋转。
换言之，滑杆111的未与防旋转构件119联接的部分形成为具有圆形截面(参见附图的虚线)，并且滑杆111的与防旋转构件119联接的部分具有从外周表面突出的凸部1401。凸部1401插入到凹部1402中，凹部1402从防旋转构件119的内周表面凹陷，防止滑杆111旋转。
此外，可以设置一个或两个或更多个凸部1401和凹部1402。虽然图中未示出，但是凸部1401可以从滑杆111的任何一侧突出。或者，可以设置两个凸部1401，使得滑杆111基本上形成为椭圆形状，或者可以沿着圆周等间隔地设置更多个凸部1401。
同时，如上所述，根据本实施例，线控转向式转向装置100还包括传感器117，该传感器117检测来自将马达115与滑杆111连接的齿轮箱113的旋转信息，并基于检测到的旋转信息检测滑杆111的移动位置。
参照图16和图17，齿轮箱113可包括与滑杆111一起旋转的螺母滑轮1601。换句话说，齿轮箱113还可以包括联接到形成在滑杆111中的螺杆的滚珠螺母、联接到马达115的马达轴的马达滑轮1603以及将马达滑轮1603与螺母滑轮1601连接的带1402。
马达115的旋转力通过螺母滑轮1601传递到滑杆111的结构是已知的，并且没有给出其详细描述。
在这种情况下，传感器117包括与螺母滑轮1601一起旋转的第一齿轮1610。传感器117可以检测来自第一齿轮1610的旋转信息并且检测滑杆111的移动位置。
换言之，由于螺母滑轮1601以滑杆111的轴向滑动距离的预定减小比率旋转，所以传感器117能够基于从螺母滑轮1601检测到的旋转信息来检测滑杆111的移动位置。
除了螺母滑轮1601之外，传感器117还能够检测来自马达滑轮1603、带1602或滚珠螺母的旋转信息。然而，给定马达滑轮1603或螺母滑轮1601与带1602之间的滑动以及滚珠螺母设置在螺母滑轮1601内，优选地检测来自螺母滑轮1601的旋转信息，而不是来自马达滑轮1603、带1602或滚珠螺母的旋转信息。
为了使第一齿轮1610与螺母滑轮1601一起旋转，螺母滑轮1601可具有轴向突出的延伸部1701，并且与第一齿轮1610啮合的第二齿轮1620可联接到延伸部1701的外周表面。
换言之，尽管未示出，但是第二齿轮1620通过例如锯齿联接到延伸部1701并且周向地固定到螺母滑轮1601，使得第一齿轮1610与螺母滑轮1601一起旋转，并且传感器117能够检测来自第一齿轮1610的螺母滑轮1601的旋转信息。
传感器117可以检测第一齿轮1610的绝对角度或相位角。当传感器117检测到第一齿轮1610的绝对角度时，尽管第一齿轮1610被配置为单独的单个齿轮，传感器117能够检测滑杆111的移动位置。当传感器117检测到第一齿轮1610的相位角时，第一齿轮1610可以包括具有不同直径的两个齿轮1611和1612以检测滑杆111的移动位置。
换言之，从第一齿轮1610检测到的旋转信息包括分别从齿轮1611和1612检测到的第一旋转信息和第二旋转信息，并且齿轮1611和1612具有不同的直径，因此对于滑杆111的滑动距离具有不同的减速比。因此，传感器117基于第一旋转信息和第二旋转信息之间的相位差来检测滑杆111的移动位置。
例如，传感器117可以根据第一旋转信息和第二旋转信息之间的相位差以及相位差变为零的次数来确定滑杆111的移动位置。
[等式1]
Figure BDA0003551444000000091
R表示滑杆111的移动位置，θ表示第一旋转信息和第二旋转信息之间的相位差，K表示滑杆111在滑杆111向一侧滑动使得第一旋转信息和第二旋转信息之间的相位差从0变回0时的移动距离，n表示滑杆111向一侧滑动时第一旋转信息和第二旋转信息之间的相位差变为0的次数。
换言之，当滑杆111滑动时，第一旋转信息和第二旋转信息之间的相位差增大或减小。可以预先计算直到第一旋转信息和第二旋转信息之间的相位差变为0并且回到0的滑杆111的滑动距离，并且基于此，可以确定滑杆111的移动位置。
因此，根据本实施例的线控转向式转向装置100尽管没有小齿轮轴，但可以通过检测来自齿轮箱113的旋转信息来检测滑杆111的移动位置。
通过以更简单的结构实现防止滑杆旋转并确定滑杆的移动位置以允许滑杆通过马达的扭矩轴向地滑动，这样成形的线控转向式转向装置可以减少部件数量，简化组装过程，并显著节省成本。
以上描述是为了使本领域技术人员能够实现和使用本公开的技术思想而给出的，并且是在特定应用及其要求的上下文中提供的。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，本文所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性目的提供了本公开的技术思想的示例。即，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，而是与符合权利要求的最宽范围一致。本公开的保护范围应基于所附权利要求来解释，并且其等同物范围内的所有技术思想应被解释为包括在本公开的范围内。
相关申请的交叉引用
根据美国法典第35卷119条(a)款，本专利申请要求于2019年9月17日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0113877的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。本专利申请要求在其它国家提交的其它申请的优先权，其公开内容也通过引用整体并入本文。

Claims (18)

1.一种线控转向式转向装置，所述线控转向式转向装置包括：
滑杆，所述滑杆设置为能在壳体中轴向地滑动；
马达，所述马达通过齿轮箱与所述滑杆连接；以及
防旋转构件，所述防旋转构件形成有中空部，由所述滑杆周向支撑并且联接到所述壳体的内周表面。
2.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其中，所述防旋转构件包括联接到所述壳体的内周表面的支撑构件和联接到所述支撑构件并由所述滑杆周向支撑的衬套构件。
3.根据权利要求2所述的线控转向式转向装置，其中，所述壳体的内周表面具有台阶部，以允许所述支撑构件由所述台阶部支撑。
4.根据权利要求3所述的线控转向式转向装置，其中，在所述台阶部的相对侧由所述支撑构件支撑的固定构件联接到所述壳体的内周表面。
5.根据权利要求3所述的线控转向式转向装置，其中，所述滑杆的外周表面具有第一平坦部，并且所述衬套构件的内周表面具有由所述第一平坦部支撑的第二平坦部。
6.根据权利要求5所述的线控转向式转向装置，其中，设置有至少两个第一平坦部和至少两个第二平坦部。
7.根据权利要求5所述的线控转向式转向装置，其中，插入部从所述衬套构件的外周表面突出，并且供所述插入部插入其中的插入槽从所述支撑构件的内周表面凹陷。
8.根据权利要求7所述的线控转向式转向装置，其中，设置有至少两个插入部和至少两个插入槽。
9.根据权利要求5所述的线控转向式转向装置，其中，所述衬套构件的外周表面具有第三平坦部，并且所述支撑构件的内周表面具有由所述第三平坦部支撑的第四平坦部。
10.根据权利要求5所述的线控转向式转向装置，其中，突起从所述衬套构件的外周表面突出，并且供所述突起轴向地插入其中的凹陷部从所述台阶部凹陷。
11.根据权利要求10所述的线控转向式转向装置，其中，设置有至少两个突起和至少两个凹陷部。
12.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其中，所述滑杆的外周表面具有第一锯齿，并且所述防旋转件的内周表面具有与所述第一锯齿接合的第二锯齿。
13.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其中，所述滑杆的外周表面具有轴向细长的凸部，并且所述防旋转件的内周表面具有凹部，所述凸部插入所述凹部中。
14.根据权利要求13所述的线控转向式转向装置，其中，形成有至少两个凸部和至少两个凹部。
15.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，所述线控转向式转向装置还包括传感器，所述传感器检测来自所述齿轮箱的旋转信息，并基于所述旋转信息检测所述滑杆的移动位置。
16.根据权利要求15所述的线控转向式转向装置，其中，所述齿轮箱包括与所述滑杆一起旋转的螺母滑轮，并且其中，所述传感器包括与所述螺母滑轮一起旋转的第一齿轮，并检测来自所述第一齿轮的旋转信息。
17.根据权利要求16所述的线控转向式转向装置，其中，所述螺母滑轮具有轴向突出的延伸部，并且其中，所述延伸部具有与第二齿轮联接的外周表面，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合。
18.根据权利要求17所述的线控转向式转向装置，其中，所述第一齿轮包括具有不同直径的两个齿轮。
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