CN114641423B - 线控转向式转向装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施例，通过在转向轴旋转时产生摩擦来向驾驶员提供适合给定条件的驾驶感，以增强驾驶员的驾驶感，限制最大转向角，使方向盘自动复位，并根据转向角、车速和道路状况控制转向轴上的摩擦。

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，涉及通过在转向轴旋转期间产生摩擦来增加驾驶员的转向感的线控转向式转向装置。
背景技术
线控转向式转向装置是一种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任何机械连接而是利用电力使车辆转向的电动转向装置。
换言之，将驾驶员对方向盘的操纵转换为电信号，电子控制装置接收电信号并据此确定马达的输出。由于没有机械连接，因此线控转向系统减少发生车祸时机械部件对驾驶员造成的伤害。此外，通过节省例如液压部件和机械连接的部件，线控转向系统可以使车辆轻量化并显著减少装配线工时，从而节省转向期间不必要的能耗，因而提高燃料效率。此外，可以通过ECU编程实现理想的转向性能。
由于转向轴和车轮之间没有机械连接，因此线控转向式转向装置不能将车轮与路面摩擦或卡住产生的重量感直接传递给驾驶员，因此需要通过对转向轴任意施加作用力来增加用户的转向感。
发明内容
技术问题
本实施例是在上述背景下构思的，并且涉及线控转向式转向装置，该线控转向式转向装置可以通过在转向轴旋转期间产生摩擦来增加驾驶员的转向感，限制最大转向角，使方向盘自动复位，并通过根据转向角、车速和道路状况调整施加到转向轴的摩擦力来向驾驶员提供根据环境的适当转向感。
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，该线控转向式转向装置包括：第一壳体，具有第一孔和第二孔，转向轴插入到第一孔中，第二孔具有两个相对径向开口端并与第一孔连通；中空滑动构件，螺纹连接到转向轴并容纳在第一孔中；以及加压机构，容纳在第二孔中，并且包括支撑在滑动构件上的第一支撑构件、一端支撑在第一支撑构件上的弹性构件和支撑在弹性构件的另一端上的第二支撑构件。
技术效果
根据本实施例，可以通过在转向轴旋转期间产生摩擦来增加驾驶员的转向感，限制最大转向角，使方向盘自动复位，并通过根据转向角、车速和道路状况调整施加到转向轴的摩擦力来向驾驶员提供根据环境的适当转向感。
附图说明
图1是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的分解立体图；
图2是示出图1的一部分的立体图；
图3是示出图1的组装状态的截面图；
图4是示出图1的一部分的立体图；
图5是示出图1的组装状态的截面图；
图6是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的操作状态的截面图；
图7是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的分解立体图；
图8是示出图7的一部分的立体图；
图9至图11是示出图7的组装状态的截面图；以及
图12是示出根据本实施例的线控转向式转向装置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，将参照通过说明的方式示出可实施的具体示例或实施例的附图，在附图中，相同的附图标记和符号即使在彼此不同的附图中示出也可用于表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，当确定对包含在本文中的众所周知的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太清楚时，将省略该描述。本文使用的诸如“包括”、“具有”、“包含”、“构成”、“组成”和“形成有”的术语通常旨在允许添加其它组件，除非这些术语与术语“仅”一起使用。如本文所使用的，单数形式旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。
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它元件区分开来。
当提到第一元件和第二元件“连接或联接”、“接触或重叠”等时，应解释为，不仅第一元件和第二元件可“直接连接或联接”或“直接接触或重叠”，而且第三元件可“插设”在第一元件和第二元件之间，或者第一元件和第二元件可通过第四元件彼此“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。
当使用诸如“之后”、“随后”、“下一个”、“之前”等时间相关术语来描述元件或构造的过程或操作，或者操作、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，除非与术语“直接”或“立即”一起使用。
另外，当提及任何尺寸、相对大小等时，即使没有说明相关描述，也应考虑元件或特征的数值或者相应信息(例如，水平、范围等)包括可能由各种因素(例如，过程因素、内部或外部影响、噪音等)引起的公差或误差范围。此外，术语“可以”完全包含术语“可”的所有含义。
图1是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的分解立体图。图2是示出图1的一部分的立体图。图3是示出图1的组装状态的截面图。图4是示出图1的一部分的立体图。图5是示出图1的组装状态的截面图。图6是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的操作状态的截面图。图7是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的分解立体图。图8是示出图7的一部分的立体图。图9至图11是示出图7的组装状态的截面图。图12是示出根据本实施例的线控转向式转向装置的操作状态的截面图。
根据本实施例的线控转向式转向装置100包括：第一壳体120，具有第一孔121和第二孔122，转向轴102插入到第一孔121中，第二孔122具有两个相对径向开口端并与第一孔121连通；中空滑动构件110，螺纹连接到转向轴102并容纳在第一孔121中；以及加压机构140，容纳在第二孔122中，并且包括容纳在第二孔122中并支撑在滑动构件110上的第一支撑构件141、一端支撑在第一支撑构件141上的弹性构件142和支撑在弹性构件142的另一端上的第二支撑构件143。
在转向轴102上设置有用于感测例如根据驾驶员对方向盘的操纵的转向角或转向扭矩的传感器，并且电子控制单元(未示出)基于由传感器感测到的信息来使车轮转向。
参照图1，转向柱101通过安装支架联接到车体，第一壳体120、滑动构件110和加压机构140可以设置在转向柱101下方。
第一壳体120包括第一孔121和第二孔122并且联接到转向柱101，转向轴102插入到第一孔121中，第二孔122具有两个相对径向开口端并与第一孔121连通。
换言之，第一孔121与转向轴102同轴地形成，并且第二孔122在其径向内侧与第一孔121连通并具有两个相对开口端。
轴承131可以联接到第一孔121的内周向表面以支撑转向轴102的旋转。
滑动构件110是中空的并螺纹连接到转向轴102，并且容纳在第一孔121中。换言之，滑动构件110联接到插入到第一孔121中的转向轴102的下端。
如下所述，滑动构件110周向支撑在第一支撑构件141的突起312上，并且随着转向轴102旋转，滑动构件110通过螺纹连接周向固定而仅轴向滑动。
转向轴102可以在其外周向表面上具有螺纹，从而滑动构件110螺纹连接到转向轴102的外周向表面上。然而，如图所示，具有螺纹外周向表面的套筒103联接到转向轴102，并且滑动构件110可以螺纹连接到套筒103。
换言之，套筒103的内周向表面和转向轴102的外周向表面可以是锯齿状的以彼此接合，使得套筒103与转向轴102一起旋转，并且滑动构件110螺纹连接到套筒103的外周向表面上并轴向滑动。
锁紧螺母132可以联接到转向轴102，锁紧螺母132轴向固定通过锯齿联接的套筒103。
加压机构140容纳在第二孔122中，并且包括支撑在滑动构件110上的第一支撑构件141、一端支撑在第一支撑构件141上的弹性构件142和支撑在弹性构件142的另一端上的第二支撑构件143。
参照图2和图3，弹性构件142设置在第一支撑构件141和第二支撑构件143之间，以弹性支撑第一支撑构件141，使得加压机构140在转向轴102旋转时在滑动构件110和第一支撑构件141之间的接触面上产生摩擦，从而增加驾驶员的转向感。
换言之，当滑动构件110随着转向轴102旋转而轴向滑动时，由于第一支撑构件141被轴向固定，因此在滑动构件110和第一支撑构件141之间产生摩擦。
此外，滑动构件110可以通过包括接触部111或台阶部114来限制最大转向角或根据转向角改变转向感，这将在下面详细描述。
此外，为了防止由于第一支撑构件141脱离滑动构件110的外周向表面或接触面未对准而产生摩擦失败，第一支撑构件141和第二支撑构件143的各自外周向表面在其各自一侧分别具有第一平坦部144和145，第二孔122的内周向表面具有支撑第一平坦部144和145的第二平坦部123。
由于第一平坦部144和145支撑在第二平坦部123上，并且第一支撑构件141和第二支撑构件143周向固定在第二孔122中，因此当转向轴102旋转时，第一支撑构件141和滑动构件110的接触面可以保持稳定。特别地，如下所述，当第一支撑构件141在第二孔122中轴向滑动时，可以防止第一支撑构件141脱离或滑离滑动构件110的外周向表面。
此外，为了将第二支撑构件143轴向固定在第二孔122中，支撑在第二支撑构件143的径向外表面上的联接构件150联接到第二孔122的内周向表面。
换言之，由于第二支撑构件143的径向内表面支撑在弹性构件142的另一端上，并且第二支撑构件143的径向外表面支撑在联接构件150上，因此第二支撑构件143轴向固定在第二孔122中。
第二支撑构件143的径向内表面凹陷以允许弹性构件142的另一端就位。
联接构件150可以例如压配合或螺纹连接到第二孔122。在附图所示的实施例中，联接构件150被倒角以在支撑在第二平坦部123上的同时被压配合。
此外，第一支撑构件141包括支撑在弹性构件142上的主体311和从主体311突出并在滑动构件110的周向方向上支撑在滑动构件110上的突起312。
换言之，突起312在主体311的径向内表面上突出，并且弹性构件142的一端支撑在径向外表面上。与第二支撑构件143一样，主体311的径向外表面凹陷以允许弹性构件142的一端就位。
如上所述，由于突起312周向支撑在滑动构件110上，因此当转向轴102旋转时，滑动构件110通过螺纹连接周向固定并且仅轴向滑动。
如图所示，突起312可以在垂直于第一孔121的轴向方向和第二孔122的轴向方向的方向上伸长，并且滑动构件110具有支撑突起312的接触部111并因此周向支撑在突起312上。
参照图4至图6，彼此轴向面对的一对台阶部114从滑动构件110的外周向表面突出，突起312设置在一对台阶部114之间。
换言之，当转向轴102旋转时，突起312的一个或另一个轴向表面由台阶部114支撑，限制滑动构件110的滑动并因此限制方向盘的最大转向角。
可以通过调整台阶部114之间的间隔来设置不同的最大转向角范围。
此外，滑动构件110包括设置在台阶部114之间的接触部111。接触部111包括具有最小径向厚度的中心部112和具有从中心部向两个相对轴向侧增大的厚度的倾斜部113。
倾斜部113对称地设置在中心部112的两个相对轴向侧。换言之，倾斜部113设置在中心部112和台阶部114之间。
如图5所示，在转向角为0的状态下，突起312支撑在中心部112上。如图6所示，如果驾驶员操纵方向盘，则由于倾斜部113的厚度不同，弹性构件142被压缩，使得突起312和滑动构件110之间的摩擦增大。
换言之，随着转向角增大，转向更重，从而可以增加驾驶员的转向感。
此外，由于倾斜部113的径向厚度从中心部112向台阶部114增大，因此方向盘可以通过加压机构140的弹力自动复位。
换言之，由于突起312和倾斜部113的接触面因倾斜部113的厚度差异而形成为相对于滑动构件110的轴向方向倾斜，因此加压机构140向滑动构件110轴向施加弹力，使得滑动构件110在中心部112面对突起312的方向上滑动，并且转向轴102和方向盘自动复位。
由于倾斜部113对称地形成在中心部112的两个相对侧，因此滑动构件110在方向盘向一侧旋转的状态和方向盘向另一侧旋转的状态下都接收在中心部112面对突起312的方向上的弹力。
此外，为了使通过加压机构140自动旋转的方向盘复位到转向角为0的中立状态，突起312被形成为使得突起312的周向厚度向端部减小，并且中心部112被形成为凹陷的。
换言之，当方向盘自动复位时，由于突起312和接触部111之间的摩擦，滑动构件110可能停止在突起312不被中心部112支撑而未对准的状态。由于突起312被形成为锥形的并且中心部112被形成为凹陷的，因此可以防止滑动构件110停止在突起312和中心部112未对准的状态，并且可以更快且更精确地使方向盘复位。
如图所示，倾斜部113被形成为使得倾斜部113的外表面的曲率向中心部112增大。因此，中心部112可以凹陷成与突起312对应的锥形形状。
另一方面，为了根据转向角、车速和道路状况进一步增加驾驶员的转向感，根据本实施例的线控转向式转向装置700可以进一步包括马达710、第二壳体720和旋转轴750，从而可以使第二支撑构件143在第二孔122的轴向方向上滑动，调节加压机构140施加到滑动构件110的摩擦力。
参照图7和图8，第二壳体720联接到第一壳体120的形成有第二孔122的部分。在第二壳体720内部设置有将马达710的动力传递到第二支撑构件143的减速结构。
第二支撑构件143具有在第二孔122的轴向方向上穿过第二支撑构件143的联接孔771，与第二支撑构件143螺纹连接并由马达710旋转的旋转轴750插入到联接孔771中。
换言之，随着马达710旋转旋转轴750，第二支撑构件143在第二孔122内部前后移动，并且弹性构件142压缩或伸长。
如上所述，由于第二支撑构件143的第一平坦部145和第二孔122的第二平坦部123彼此支撑，因此当旋转轴750旋转时，第二支撑构件143不旋转，而是通过螺纹联接轴向滑动。
参照图9和图10，旋转轴750包括插入到联接孔771中的螺纹部751和与蜗轮740联接的联接部752。马达710的马达轴与和蜗轮740接合的蜗杆轴730联接。
换言之，螺纹部751是螺纹状的以与第二支撑构件143螺纹连接。联接部752例如是锯齿状的，从而蜗轮740被周向固定。
马达710联接到第二壳体720，使得马达轴垂直于第二孔122的轴向方向，并且与蜗轮740接合的蜗杆轴730联接到马达轴，使得马达710的扭矩被减速以使旋转轴750旋转并使第二支撑构件143滑动。
参照图11和图12，当马达710如此使第二支撑构件143滑动以使弹性构件142压缩或伸长时，加压机构140可以调整施加到滑动构件110的摩擦力。
换言之，如果马达710使第二支撑构件143向前移动，则弹性构件142压缩，并且施加到滑动构件110的摩擦力增大，从而使转向感更重。如果马达710使第二支撑构件143向后移动，则弹性构件142伸长，并且施加到滑动构件110的摩擦力减小，从而使转向感更轻。
马达710由接收例如车速、转向角或转向扭矩的信息的电子控制单元控制。例如，当车速低时，马达710可以使第二支撑构件143向后移动以使转向感更轻，并且当车速高时，马达710可以使第二支撑构件143向前移动以使转向感更重。
通过这种形状的线控转向式转向装置，可以通过在转向轴旋转期间产生摩擦来增加驾驶员的转向感，限制最大转向角，使方向盘自动复位，并通过根据转向角、车速和道路状况调整施加到转向轴的摩擦力来向驾驶员提供根据环境的适当转向感。
提供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，并且以上描述是在特定应用及其要求的背景下提供的。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，并且本文限定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，而是与与权利要求书一致的最宽范围相一致。本公开的保护范围应基于所附权利要求书来解释，凡在所附权利要求书的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
本申请要求于2019年11月6日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2019-0140831的韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。

Claims (12)

1.一种线控转向式转向装置，包括：
第一壳体，具有第一孔和第二孔，转向轴插入到所述第一孔中，所述第二孔具有两个相对径向开口端并与所述第一孔连通；
中空滑动构件，螺纹连接到所述转向轴并容纳在所述第一孔中；以及
加压机构，容纳在所述第二孔中，并且包括支撑在所述滑动构件上的第一支撑构件、一端支撑在所述第一支撑构件上的弹性构件和支撑在所述弹性构件的另一端上的第二支撑构件，
其中，所述第一支撑构件包括支撑在所述弹性构件上的主体和从所述主体突出并在所述滑动构件的周向方向上支撑在所述滑动构件上的突起，并且
其中，彼此轴向面对的一对台阶部从所述滑动构件的外周向表面突出，所述突起设置在所述一对台阶部之间，
所述突起在所述主体的径向内表面上突出，所述主体的径向外表面凹陷以允许所述弹性构件的一端就位，以及
所述滑动构件仅在所述转向轴旋转时通过螺纹连接周向地固定并且轴向滑动。
2.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其中，具有螺纹外周向表面的套筒联接到所述转向轴，并且其中，所述滑动构件与所述套筒螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其中，所述第一支撑构件和所述第二支撑构件中的每一个的外周向表面在一侧具有第一平坦部，所述第二孔的内周向表面具有支撑所述第一平坦部的第二平坦部。
4.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其中，支撑在所述第二支撑构件的径向外表面上的联接构件联接到所述第二孔的内周向表面。
5.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其中，所述突起在垂直于所述第一孔的轴向方向和所述第二孔的轴向方向的方向上伸长。
6.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其中，所述滑动构件包括设置在所述台阶部之间的接触部，并且
其中，所述接触部包括具有最小径向厚度的中心部和具有从所述中心部向两个相对轴向侧增大的径向厚度的倾斜部。
7.根据权利要求6所述的线控转向式转向装置，其中，所述突起被形成为具有向所述突起的端部减小的周向厚度，并且其中，所述中心部是凹陷的。
8.根据权利要求7所述的线控转向式转向装置，其中，所述倾斜部被形成为具有向所述中心部增大的外表面的曲率。
9.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其中，与用于前后移动所述第二支撑构件的马达联接的第二壳体联接到所述第一壳体。
10.根据权利要求9所述的线控转向式转向装置，其中，所述第二支撑构件具有在所述第二孔的轴向方向上穿过所述第二支撑构件的联接孔，并且
其中，由所述马达旋转并与所述第二支撑构件螺纹连接的旋转轴插入到所述联接孔中。
11.根据权利要求10所述的线控转向式转向装置，其中，所述旋转轴包括插入到所述联接孔中的螺纹部和与蜗轮联接的联接部，并且
其中，所述马达的马达轴与和所述蜗轮接合的蜗杆轴联接。
12.根据权利要求9所述的线控转向式转向装置，其中，所述马达在车速低时使所述第二支撑构件向后移动，并在所述车速高时使所述第二支撑构件向前移动。
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