CN115009352A - 线控转向式转向设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种线控转向式转向设备。该线控转向式转向设备包括：螺杆轴，其与转向轴一起旋转；移动构件，其联接到螺杆轴的外圆周侧并且在螺杆轴旋转时在轴向方向上移动；壳体，其中嵌入有所述螺杆轴和移动构件；以及引导构件，其联接到壳体以支撑移动构件并且引导移动构件的轴向移动。

Description

线控转向式转向设备
技术领域
本实施例涉及线控转向式转向设备，并且更具体地，涉及这样一种线控转向式转向设备，其能够在车轮的旋转达到其最大点时机械地停止方向盘的进一步旋转，即使在马达或电子控制器中发生错误，也可以提供转向反作用力。
背景技术
通常，动力转向已经被开发并应用于车辆转向设备，以通过辅助驾驶员的方向盘的操作力来在驾驶操作中提供便利。已开发并应用的动力转向是使用液压压力的液压类型、同时使用液压压力和马达的电力的电动液压类型以及仅使用马达的电力的电动类型。
最近，不是从方向盘和车轮之间移除机械连接装置(诸如转向柱或万向接头或小齿轮轴)，而是已经开发和应用了用于使用电动马达操纵车辆的线控转向(SBW)式转向设备。
然而，在这种线控转向式转向设备的情况下，由于在转向轴和车轮之间没有机械连接，因此驾驶员的方向盘旋转可以无限地旋转，从而减少了驾驶员的转向感觉和转向稳定性。
此外，在线控转向式转向设备中，当马达或电子控制器发生故障或失效时，不能产生转向反作用力，从而使驾驶员的转向感觉和转向稳定性恶化。
因此，当车轮的旋转达到最大点时(当方向盘或车轮在一般转向装置中处于全转向状态时)，防止方向盘旋转得更多，并且即使在马达或电子控制器中发生错误，仍需要研究以防止驾驶员的转向感觉和转向稳定性劣化。
发明内容
本实施例可以提供一种线控转向式转向设备，其能够通过防止方向盘在车轮的旋转达到最大点时机械地旋转得更多来增加驾驶员的转向感觉和转向稳定性。
此外，本实施例可以提供一种线控转向式转向设备，其能够通过甚至在发生马达或电子控制器的故障或失效时产生物理转向反作用力来增加驾驶员的转向感觉和转向稳定性。
此外，本实施例的目的不限于此，本领域技术人员根据以下描述将清楚地理解未提及的其他目的。
根据一个方面，本实施例提供一种线控转向式转向设备，其包括：螺杆轴，其具有设置在外圆周表面上的外圆周螺纹部分并与转向轴一起旋转；移动构件，其联接到所述螺杆轴的外周侧并且具有内圆周螺纹部分并且在螺杆轴旋转时在轴向方向上移动，所述内圆周螺纹部分螺纹联接到所述外圆周螺纹部分并形成在内圆周表面上；壳体，在该壳体中嵌入所述螺杆轴和移动构件；以及引导构件，其联接到所述壳体以支撑所述移动构件并引导所述移动构件的轴向移动。
根据本实施例，可以提供一种线控转向式转向设备，其能够通过防止方向盘在车轮的旋转达到最大点时机械地旋转得更多来增加驾驶员的转向感觉和转向稳定性。
另外，可以提供一种线控转向式转向设备，其能够通过甚至在发生马达或电子控制器的故障或失效时产生物理转向反作用力来增加驾驶员的转向感觉和转向稳定性。
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设备的配置图。
图2是示出了根据本实施例的线控转向式转向设备的一部分的透视图。
图3和图4是示出根据本实施例的一些线控转向式转向设备的分解透视图。
图5是示出了根据本实施例的线控转向式转向设备的一部分的截面图。
图6和图7是示出根据本实施例的一些线控转向式转向设备的分解透视图。
图8是示出了根据本实施例的线控转向式转向设备的一部分的前视图。
图9至图11是示出根据本实施例的一些线控转向式转向设备的侧视图。
具体实施方式
在以下对本公开的示例或实施例的描述中，将参考附图，在附图中通过图示的方式示出了可以实现的具体示例或实施例，并且即使当相同或相似的组件在彼此不同的附图中示出时，也可以使用相同的附图标记和符号来指定相同或相似的组件。此外，在本公开的示例或实施例的以下描述中，当确定描述会使本公开的一些实施例中的主题不清楚时，将省略在此并入的众所周知的功能和组件的详细描述。本文使用的术语诸如“包括”、“具有”、“含有”、“组成”、“构成”和“形成”通常旨在允许添加其他部件，除非术语与术语“仅”一起使用。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。
本文中可使用例如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(A)”或“(B)”的术语来描述本发明的元件。这些术语中的每一个不用于定义元件等的本质、顺序、次序或数量，而是仅用于将对应的元件与其他元件区分开。
当提到第一元件“连接或联接到”、“接触或重叠”等时，应当理解，不仅第一元件“直接连接或联接到”或“直接接触或重叠”第二元件，而且第三元件也可以“插入”在第一和第二元件之间，或者第一和第二元件可以经由第四元件“连接或联接到”、“接触或重叠”等到彼此。这里，第二元件可以包括在“连接或联接到”、“接触或重叠”等到彼此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”等的相对术语来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，除非术语“直接”或“立即”一起使用，否则这些术语可以用于描述非连续或非顺序过程或操作。
另外，当提到任何尺寸、相对大小等时，应当认为元件或特征的数值或对应信息(例如，水平、范围等)包括公差或误差范围，其可由各种因素(例如，工艺因素、内部或外部冲击、噪声等)引起，甚至当未指定相关描述时。此外，术语“可”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设备的配置图。图2是示出了根据本实施例的线控转向式转向设备的一部分的透视图。图3和图4是示出根据本实施例的一些线控转向式转向设备的分解透视图。图5是示出了根据本实施例的线控转向式转向设备的一部分的截面图。图6和图7是示出根据本实施例的一些线控转向式转向设备的分解透视图。图8是示出了根据本实施例的线控转向式转向设备的一部分的前视图。图9至图11是示出根据本实施例的一些线控转向式转向设备的侧视图。
如在图1至图11中所示，根据本实施例的线控转向式转向设备可包括：螺杆轴，其具有设置在外圆周表面上的外圆周螺纹部分并与转向轴一起旋转；移动构件，其联接到螺杆轴的外周侧并且具有内圆周螺纹部分并且在螺杆轴旋转时在轴向方向上移动，该内圆周螺纹部分螺纹联接到外圆周螺纹部分并形成在内圆周表面上；壳体，在该壳体中嵌入螺杆轴和移动构件；以及引导构件，其联接到壳体以支撑移动构件并引导移动构件的轴向移动。
首先，参考图1，在根据本实施例的线控转向式转向设备中，联接有位于连接到方向盘101的转向轴103的一侧的角度传感器105和扭矩传感器107，并且当驾驶员操作方向盘101时角度传感器105和扭矩传感器107对此进行检测以将电信号发送到电子控制器110，以启动转向轴马达120和小齿轮轴马达130。
电子控制器110基于从角度传感器105和扭矩传感器107传输的电信号和从安装在车辆上的其它传感器传输的电信号来控制转向轴马达120和小齿轮轴马达130。
转向轴马达120连接到减速器135，用于减小马达的转数，并向转向轴103提供反作用力，以便在正常驾驶期间当驾驶员操作方向盘101时感觉到在相反方向上的转向反作用力。并且在自主驾驶期间，通过在没有驾驶员意愿的情况下控制电子控制装置110来执行转向。
小齿轮轴马达130使连接到小齿轮轴113的齿条杆111滑动，以通过拉杆115和转向节臂117使车轮119在两侧转向。
然而，在本实施例中的附图中，为了便于解释，角度传感器105和扭矩传感器107作为示例被设置在转向轴103上，但是可以设置车辆速度传感器和用于将转向信息传输到电子控制装置110的马达位置传感器、各种雷达、激光雷达、诸如相机的图像传感器等，并且下面将省略其详细描述。
在这种线控转向式转向设备中，由于方向盘101和车轮119没有机械地连接，所以当驾驶员操纵方向盘101时，需要机械限制来以某个角度停止方向盘101的旋转。
也就是说，当车轮119的旋转达到最大点(在通用转向装置中，当方向盘101或车轮119处于全转向状态时)，提供用于机械地限制转向轴103的旋转角度的旋转角度限制构件150，使得方向盘101不被旋转得更多。因此，其为驾驶员提供准确的转向感觉。
旋转角度限制构件150设置在转向柱100的下端处，并且包括与转向轴103一起旋转的螺杆轴140、当螺杆轴140旋转时在轴向方向上移动的移动构件160、以及壳体180和引导构件170，螺杆轴140和移动构件160构建在壳体180中并且壳体180联接到设置在转向柱100的下部中的减速器135，引导构件170用于在限制移动构件160的旋转的同时引导所述轴向移动。
与转向轴103联接并且一起旋转的螺杆轴140具有形成在外圆周表面上的外圆周螺纹部分141，并且移动构件160联接到螺杆轴140的外周侧以在轴向方向上移动。
移动构件160联接到螺杆轴140的外圆周侧，在移动构件160的内圆周表面上形成有拧到螺杆轴140的外圆周螺纹部分141的内圆周螺纹部分161，使得当螺杆轴140旋转时，移动构件160在由引导构件170支撑的同时在轴向方向上移动。
并且，其中移动构件160和螺杆轴140被构建在壳体180中并且壳体被联接到设置在转向柱100的下部处的减速器135，并且支撑移动构件160并引导移动构件160的轴向运动的引导构件170被联接到壳体180。
移动构件160包括主体162和延伸部分163，在该主体中，螺杆轴140联接到内圆周螺纹部分161，延伸部分163从主体162的外周侧径向延伸并由引导构件170支撑。
延伸部分163在移动构件160的径向方向的一侧和另一侧上设置为一对，并且延伸部分163中的每一个设置有引导孔168，引导构件170穿过引导孔168，使得引导孔168由引导构件170支撑，并且当螺杆轴140旋转时，移动构件160在轴向方向上滑动。
并且，在轴向方向上凹进的安置槽167设置在延伸部分163的一侧和另一侧上，并且引导孔168在径向方向上穿透在安置槽167内。
第一支撑构件175a和177a由延伸部分163的一侧安置槽167弹性地支撑，并且壳体180的侧分隔壁181a联接到引导构件170的一侧，并且由延伸部分163的另一侧安置槽167和壳体180的另一侧分隔壁181b弹性地支撑的第二支撑构件175b和177b联接到引导构件170的另一侧。
因此，当移动构件160向轴向方向上的一侧和另一侧移动时，通过第一支撑构件175a和177a和第二支撑构件175b和177b的弹性恢复力将转向反作用力提供给驾驶员。
特别地，即使发生马达或电子控制器的故障或失效，第一支撑构件175a和177a和第二支撑构件175b和177b产生物理转向反作用力，使得驾驶员能够安全地转向。
如图3至图9所示，第一支撑构件175a和第二支撑构件175b具有线圈形状，其中一个端部由安置槽167支撑，并且另一个端部由壳体180支撑。
此外，如图10所示，第一支撑构件177a和第二支撑构件177b形成为中空形状，其中一个端部由安置槽167支撑并且另一个端部由壳体180支撑。第一支撑构件177a和第二支撑构件177b可在其外周表面上具有一个或多个径向减小直径的凹陷槽178或径向扩大的突出端179。
此外，如图11所示，联接至延伸部分163中的任一个的第一支撑构件175a和第二支撑构件175b具有线圈形状，在该线圈形状中，一个端部由安置槽167支撑，并且另一个端部由壳体180支撑。并且联接到延伸部分163的另一端的第一支撑构件177a和第二支撑构件177b具有中空形状，在该中空形状中，一个端部由安置槽167支撑，并且另一个端部由壳体180支撑，并且第一支撑构件177a和第二支撑构件177b在它们的外周表面上设置有一个或多个径向减小直径的凹陷槽178或径向扩大的突出端179。
在图11中，例如，在移动构件160的上端处设置线圈形状的第一支撑构件175a和第二支撑构件175b，并且在移动构件160的下端处设置有设有凹陷槽178或突出端179的第一支撑构件177a和第二支撑构件177b。
转向轴103和螺杆轴140穿过的通孔182设置在壳体180的其中嵌入有螺杆轴140和移动构件160的一侧分隔壁181a和另一侧分隔壁181b中，并且引导构件170的两端固定穿过的固定孔188设置在通孔182的径向外侧上，使得引导构件170的两端均被联接和固定。
这里，固定孔188可以成对设置在相对于壳体180的中心轴线在一侧和另一侧上的对称位置处，即，在对应于移动构件160的引导孔168的位置处，并且引导构件170可以联接到每个固定孔188。
连接一侧分隔壁181a和另一侧分隔壁181b的连接壁183被设置到壳体180，并且设置有固定孔188的一侧分隔壁181a和另一侧分隔壁181b之间的空间被形成为竖直地打开，使得螺杆轴140、移动构件160和引导构件170的组装和操作是可能的。
另外，具有紧固孔186的紧固凸缘185被设置到连接壁183，所述连接壁183连接壳体180的一侧分隔壁181a和另一侧分隔壁181b。因此，紧固凸缘185联接到设置在转向柱100下方的减速器135的壳体。
在移动构件160的一侧和另一侧上，设置止动突起165a和165b，它们在主体162和延伸部分163之间在轴向方向上突出。
并且，设置有由移动构件160的止动突起165a和165b支撑的支撑突起151的轴止动构件150a和150b联接到螺杆轴140的一端和另一端。因此，当螺杆轴140旋转时，移动构件160向一侧和另一侧移动，同时止动突起165a和165b由支撑突起151支撑以阻止运动。
此外，第一防旋转部分145形成为平坦表面或形成为由不同于螺杆轴140的外圆周的曲率半径的曲率半径形成的弯曲表面，并设置在螺杆轴140的一端和另一端处。
第二防旋转部分155设置在轴止动构件150a和150b的内圆周表面上，以具有对应于第一防旋转部分145并且联接到第一防旋转部分145的形状。因此，当螺杆轴140旋转时，轴止动构件150a和150b被互锁和旋转，而不被移位。
然而，在本实施例的附图中，第一防旋转部分145和第二防旋转部分155被示出为平坦的。
转向轴103包括连接到输入轴111的输出轴112，螺杆轴140联接到输出轴112的外周面，并且输入轴111和输出轴112经由扭杆106联接。
彼此对应的锯齿112a和143设置在输出轴112的外圆周表面和螺杆轴140的内圆周表面上，使得当转向轴103旋转而不移位时，输出轴112和螺杆轴140互锁并旋转。
用于支撑输出轴112的旋转的轴承121联接在输出轴112的外周表面与减速器135的壳体的内周表面之间，并且用于在轴向方向上支撑螺杆轴140的一端的台阶部分112b设置在输出轴112的外周表面上。
此外，用于在轴向方向上支撑螺杆轴140的另一端的固定构件195联接到输出轴112的端部，以在轴向方向上支撑螺杆轴140以防止分离。
如上所述，根据本实施例，本实施例可以提供一种线控转向式转向设备，其能够通过防止方向盘在车轮的旋转达到最大点时机械地旋转得更多来增加驾驶员的转向感觉和转向稳定性。
此外，本实施例可以提供一种线控转向式转向设备，其能够通过甚至在发生马达或电子控制器的故障或失效时产生物理转向反作用力来增加驾驶员的转向感觉和转向稳定性。
已经提出以上描述以使得本领域的任何技术人员能够制造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以上描述。对于本领域技术人员来说，对所描述的实施例的各种修改、添加和替换将是显而易见的，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。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，而是与权利要求一致的最宽范围。本公开的保护范围应当基于以下权利要求来解释，并且在其等同物的范围内的所有技术思想都应当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2021年3月3日提交的韩国专利申请No.10-2021-0027962的优先权，该申请出于所有目的以引用方式并入本文，如同在此完全阐述一样。

Claims (20)

1.一种线控转向式转向设备，所述线控转向式转向设备包括：
螺杆轴，所述螺杆轴具有设置在外圆周表面上的外圆周螺纹部分并且与转向轴一起旋转；
移动构件，所述移动构件联接到所述螺杆轴的外圆周侧并且具有内圆周螺纹部分，并且当所述螺杆轴旋转时，所述移动构件在轴向方向上移动，所述内圆周螺纹部分形成在内圆周表面上并且螺纹联接到所述外圆周螺纹部分；
壳体，所述螺杆轴和所述移动构件被嵌入在所述壳体中；以及
引导构件，所述引导构件联接到所述壳体以支撑所述移动构件并引导所述移动构件的轴向移动。
2.根据权利要求1所述的线控转向式转向设备，其中，所述移动构件包括：主体，所述螺杆轴联接到所述主体；以及延伸部分，所述延伸部分从所述主体的外周侧径向地延伸并且由所述引导构件支撑。
3.根据权利要求2所述的线控转向式转向设备，其中，所述延伸部分在所述移动构件的径向方向上的一侧和另一侧上成对设置，并且所述延伸部分中的每一个设置有引导孔，所述引导构件通过所述引导孔被支撑。
4.根据权利要求3所述的线控转向式转向设备，其中，由在所述壳体的一侧的分隔壁和所述延伸部分弹性地支撑的第一支撑构件联接到所述引导构件的一侧，并且由在所述壳体的另一侧的分隔壁和所述延伸部分弹性地支撑的第二支撑构件联接到所述引导构件的另一侧。
5.根据权利要求4所述的线控转向式转向设备，其中，在所述轴向方向上凹陷以支撑所述第一支撑构件和所述第二支撑构件的安置槽设置在所述延伸部分的一侧和另一侧上，并且所述引导孔设置为在所述径向方向上穿过所述安置槽的内侧。
6.根据权利要求5所述的线控转向式转向设备，其中，所述第一支撑构件和所述第二支撑构件具有线圈形状，在所述线圈形状中，一个端部由所述安置槽支撑，并且另一个端部由所述壳体支撑。
7.根据权利要求5所述的线控转向式转向设备，其中，所述第一支撑构件和所述第二支撑构件形成为中空形状，在所述中空形状中，一个端部由所述安置槽支撑，并且另一个端部由所述壳体支撑，并且所述第一支撑构件和所述第二支撑构件在外周表面上设置有至少一个径向减小直径的凹陷槽或径向扩大的突出端。
8.根据权利要求5所述的线控转向式转向设备，其中，联接到所述延伸部分中的任一个延伸部分的所述第一支撑构件和所述第二支撑构件具有线圈形状，在所述线圈形状中，一个端部支撑在所述安置槽中，并且另一个端部支撑在所述壳体中，并且联接到所述延伸部分的另一端的所述第一支撑构件和所述第二支撑构件具有中空形状，在所述中空形状中，一个端部支撑在所述安置槽中，并且另一个端部支撑在所述壳体中，并且所述第一支撑构件和所述第二支撑构件在外周表面上设置有至少一个径向减小直径的凹陷槽或径向扩大的突出端。
9.根据权利要求5所述的线控转向式转向设备，其中，在所述壳体的一个分隔壁和另一个分隔壁中设置有通孔，所述转向轴和所述螺杆轴穿过所述通孔，并且在所述通孔的径向外侧上设置有固定孔，所述引导构件的两端通过所述固定孔被固定。
10.根据权利要求9所述的线控转向式转向设备，其中，所述固定孔在相对于所述壳体的中心轴线的一侧和另一侧上在对称位置处成对设置，并且所述引导构件联接至所述固定孔中的每一个。
11.根据权利要求9所述的线控转向式转向设备，其中，在所述壳体中设置有用于连接一侧分隔壁和另一侧分隔壁的连接壁，并且在设置有所述固定孔的所述一侧分隔壁和另一侧分隔壁之间的空间被形成为竖直地打开。
12.根据权利要求9所述的线控转向式转向设备，其中，在所述壳体中设置有用于连接一侧分隔壁和另一侧分隔壁的连接壁，并且在所述连接壁上设置有具有联接到所述转向柱的紧固孔的紧固凸缘。
13.根据权利要求2所述的线控转向式转向设备，其中，在所述移动构件的一侧和另一侧上设置有在所述主体和所述延伸部分之间在所述轴向方向上突出的止动突起，并且设置有由所述止动突起支撑的支撑突起的轴止动构件联接到所述螺杆轴的一端和另一端。
14.根据权利要求13所述的线控转向式转向设备，其中，在所述螺杆轴的一端和另一端处设置有第一防旋转部分，所述第一防旋转部分形成为平坦表面或形成为具有与所述螺杆轴的外圆周表面的曲率半径不同的曲率半径的弯曲表面。
15.根据权利要求14所述的线控转向式转向设备，其中，在所述轴止动构件的内圆周表面上设置有第二防旋转部分，所述第二防旋转部分具有对应于所述第一防旋转部分的形状并且联接到所述第一防旋转部分。
16.根据权利要求1所述的线控转向式转向设备，其中，所述转向轴包括连接到输入轴的输出轴，并且所述螺杆轴联接到所述输出轴的外圆周表面。
17.根据权利要求16所述的线控转向式转向设备，其中，彼此对应的锯齿被设置在所述输出轴的外圆周表面和所述螺杆轴的内圆周表面上，使得当所述转向轴旋转时，所述输出轴和所述螺杆轴互锁并旋转。
18.根据权利要求16所述的线控转向式转向设备，其中，用于支撑所述输出轴的旋转的轴承被联接在所述输出轴的外周表面与减速器的壳体的内周表面之间。
19.根据权利要求16所述的线控转向式转向设备，其中，用于在所述轴向方向上支撑所述螺杆轴的一端的台阶部分设置在所述输出轴的外周表面上。
20.根据权利要求19所述的线控转向式转向设备，其中，用于在所述轴向方向上支撑所述螺杆轴的另一端的固定构件联接到所述输出轴的端部。
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