CN115135563A - 线控转向式转向装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施方式，总体尺寸的减小允许有利地确保安装空间，在操作期间产生的噪声的减小提高了驾驶员的舒适度，并且可以增加部件之间的连接结构的强度和稳定性，并且动力传输可以更有效。

Description

线控转向式转向装置
技术领域
本实施方式涉及一种线控转向式转向装置，更具体地，涉及一种线控转向式转向装置，该线控转向式转向装置由于整体尺寸的减小而在确保安装空间方面具有优势，在驾驶期间具有减小的噪声产生以增加驾驶员的便利性，并且具有增加的动力传递效率以及部件间联接结构的稳定性和刚性。
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蜗杆——蜗轮减速器或滚珠螺母减速器，以减小马达的转矩。然而，蜗杆——蜗轮减速器具有弱的耐用性并且不能提供高功率，并且由于滚珠的插入，滚珠螺母减速器不可避免地具有用于齿条杆和滚珠螺母螺杆的大的导程，并且因此具有小的减速比，需要增加滑轮——带减速结构以辅助地减小扭矩。
此外，传统的滚珠螺母减速器在滚珠循环时不可避免地产生敲打声，使驾驶员的转向感觉变差。特别地，自主驾驶需要最小化的噪声，并且马达与齿条杆间隔开，使得转向装置变得笨重，并且在给定带的刚度的情况下，马达难以输出高扭矩。
发明内容
技术问题
本实施方式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，该线控转向式转向装置由于整体尺寸的减小而在确保安装空间方面具有优势，在驾驶期间具有减小的噪声产生以增加驾驶员的便利性，并且具有增加的动力传递效率以及部件间联接结构的稳定性和刚性。
技术方案
根据本实施方式，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：滑动杆，所述滑动杆设置成能在壳体中轴向滑动并且具有形成在所述滑动杆的外周表面上的螺纹；第一轴，所述第一轴是中空的以允许所述滑动杆插入所述第一轴中并且由致动器旋转；多个第二轴，所述多个第二轴沿周向设置在所述滑动杆和所述第一轴之间并且包括螺纹轴部，所述螺纹轴部具有形成在所述螺纹轴部的外周表面上以与所述滑动杆接合的螺纹；以及支撑构件，所述支撑构件形成为环形以联接到所述第一轴的内周表面并且具有联接孔，所述第二轴的端部穿过所述联接孔插入并联接。
有利效果
根据本实施方式，可以提供以下优点：由于减小了整体尺寸而确保了安装空间，减少了驾驶期间的噪声产生以增加驾驶员的便利性，并且增加了功率传递效率以及部件间联接结构的稳定性和刚性。
附图说明
图1是示出根据本实施方式的线控转向式转向装置的一部分的分解立体图。
图2是示出图1的一部分的立体图。
图3是示出图2的组装状态的剖视图。
图4和图5是示出根据本实施方式的线控转向式转向装置的剖视图。
图6是示出根据本实施方式的线控转向式转向装置的一部分的分解立体图。
图7是示出图6的组装状态的剖视图。
图8是示出根据本实施方式的线控转向式转向装置的一部分的分解立体图。
具体实施方式
在本公开的示例或实施方式的以下描述中，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方式，并且其中，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方式的以下描述中，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方式中的主题不清楚时，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是示出根据本实施方式的线控转向式转向装置的一部分的分解立体图。图2是示出图1的一部分的立体图。图3是示出图2的组装状态的剖视图。图4和图5是示出根据本实施方式的线控转向式转向装置的剖视图。图6是示出根据本实施方式的线控转向式转向装置的一部分的分解立体图。图7是示出图6的组装状态的剖视图。图8是示出根据本实施方式的线控转向式转向装置的一部分的分解立体图。
根据本实施方式，线控转向式转向装置100包括：滑动杆102，其设置成能在壳体101中轴向滑动并且具有形成在其外周表面上的螺纹；第一轴121，其是中空的以允许滑动杆102插入其中并且由致动器110旋转；多个第二轴122，其沿周向设置在滑动杆102和第一轴121之间并且包括螺纹轴部311，螺纹轴部具有形成在螺纹轴部的外周表面上以与滑动杆102接合的螺纹；以及支撑构件123，其形成为环形以联接到第一轴121的内周表面并且具有联接孔123a，第二轴122的端部穿过联接孔插入并联接。
下面参考图1至图3进行描述。
滑动杆102的两个相对端连接到拉杆(未示出)、转向节臂(未示出)等，使得当滑动杆102在壳体101内轴向滑动时，轮(未示出)被转向。
在滑动杆102的外周表面上形成有与第二轴122接合的螺纹。第二轴122的旋转可以由第一轴121和支撑构件123支撑，并且当第一轴121由致动器110旋转时，滑动杆102轴向滑动。如下所述，滑动杆102的旋转受到例如衬套构件610的限制，使得滑动杆102不旋转而仅轴向滑动。
换言之，与其中滚珠螺母联接到齿条杆的传统结构不同，本实施方式缺少滚珠，因此不需要形成用于插入滚珠的大的螺纹导程，使得可以形成滑动杆102中形成的相对小的螺纹导程，并因此实现比齿条杆——滚珠螺母联接结构更大的减速比。
此外，传统的齿条杆——滚珠螺母联接结构不可避免地在齿条杆和滚珠螺母之间的滚珠再循环过程中产生爆震噪声。然而，本实施方式不具有球，因此提高了噪声性能，特别是在自主驾驶期间使驾驶员的便利性最大化。
此外，传统的滚珠螺母联接结构具有形成为用于插入滚珠的大的螺纹导程，因此难以确保足够的减速比以驱动齿条杆，并且为了补充不足的减速比，具有螺母滑轮和马达滑轮。然而，即使没有滑轮——带结构，本实施方式也可以确保足够的减速比使滑动杆102滑动，从而减少部件并允许相对简化的结构。特别地，本实施方式不包括低刚度带，因此可以增加马达功率和功率传递效率。
第一轴121是中空的，并且滑动杆102插入第一轴121中，使得第一轴121和滑动杆102同轴。
此外，第一轴121由致动器110旋转。致动器110包括定子112和转子111，并且与滑动杆102和第一轴121同轴。这样，由于第一轴121和致动器110与滑动杆102同轴，并且第二轴122定位在第一轴121内，因此与马达定位在齿条杆的一侧上的传统转向装置的结构相比，转向装置的整体尺寸可减小以使得易于确保安装空间。
下面描述第一轴121和转子111的联接结构。
多个第二轴122沿周向设置在滑动杆102和第一轴121之间并且包括螺纹轴部311，螺纹轴部具有形成在螺纹轴部的外周表面上以与滑动杆接合的螺纹。
此外，支撑构件123形成为环形并且联接到第一轴121的内周表面，并且具有联接孔123a，第二轴122的端部插入并联接到联接孔。
支撑构件123周向地固定在第一轴121上，并且虽然在附图中未示出，但是可以通过例如锯齿来联接。此外，第二轴122的端部能旋转地联接到联接孔123a。
如图所示，可以设置两个支撑构件123，并联接到第一轴121的两个相对端，以支撑第二轴122的旋转。
换言之，第一轴121和支撑构件123一起由致动器110旋转，并且第二轴122通过支撑构件123的旋转绕滑动杆102被移除。当螺纹轴部311与滑动杆102接合时，第二轴122旋转，并且当第二轴122旋转时，滑动杆102轴向向前或向后移动。
此外，第二轴122包括支撑在第一轴121的内周表面上的支撑轴部312，使得第二轴122的旋转可以通过支撑轴部312支撑在第一轴121上。
换言之，彼此接合的山部和谷部形成在支撑轴部312的外周表面和第一轴121的支撑在支撑轴部312上的内周表面上，从而支撑第二轴122在第一轴121上的旋转。
因此，支撑轴部312支撑在第一轴121的内周表面上，并且螺纹轴部311支撑在滑动杆102的外周表面上，并且第二轴122的两个相对端与支撑构件123联接。
同时，支撑轴部312可以设置在第二轴122的两个相对端上。此外，可以设置有彼此间隔开的两个或更多个螺纹轴部311，并且支撑轴部312可以设置在螺纹轴部311之间。
换言之，支撑轴部312和螺纹轴部311可沿着轴向方向交替设置。在附图中，示出了第二轴122包括两个螺纹轴部311和三个支撑轴部312的实施方式。
当设置有多个支撑轴部312时，第二轴122的旋转被稳定地支撑在第一轴121上。
此外，螺纹轴部311形成为直径大于支撑轴部312的直径，以与滑动杆102的螺纹稳定地接合。第一轴121的内周表面可以是阶梯状的，并且包括凹陷以允许供螺纹轴部311插入的部分和突出以支撑在支撑轴部312上的部分。
这样，当第一轴121由致动器110旋转，并且第二轴122支撑在第一轴121的内周表面上并且联接到支撑构件123时，第二轴122可以旋转和回转，并且当螺纹轴部311的螺纹和滑动杆102的螺纹彼此接合时，滑动杆102向前或向后移动。
由于螺纹轴部311的螺纹的导程和滑动杆102的螺纹的导程可以形成为比传统滚珠螺母联接结构中的导程小得多，所以即使利用单个减速结构也可以实现大的减速比，并且消除了如传统转向装置中那样对用于二次减速的滑轮——带结构的需要。
同时，参照图4和图5描述第一轴121的旋转结构。
第一轴121由致动器110旋转。轴承401联接在壳体101和第一轴121之间以支撑第一轴121的旋转。
轴承401的外环可以通过例如锁定螺杆联接到壳体101。虽然图中未示出，但是轴承401的外环可以通过例如锁定螺母联接到第一轴121。
当轴承401联接到第一轴121的外周表面时，第一轴121的旋转以及第二轴122在第一轴121内的旋转和回转可被平滑地支撑。
如上所述，致动器110包括定子112和转子111。定子112联接到壳体101的内周表面，并且尽管在附图中未示出，在其周围缠绕了绕组。
转子111是中空的，并且滑动杆102插入转子中以与滑动杆102和第一轴121同轴。
转子111与第一轴121一起旋转。如图4所示，第一轴121包括通过其外周表面处的直径膨胀而形成的联接部411。联接构件412可轴向穿过联接部411以将第一轴121与转子111联接，或者如图5所示，转子111和第一轴121可一体地形成。
换言之，由于第一轴121和转子111是单独形成的并且通过联接构件412联接，或者是一体形成的，因此第一轴121由致动器110旋转。
同时，需要用于防止滑动杆102旋转的结构以允许滑动杆102通过致动器110和第一轴121轴向滑动。
通常，通过在齿条杆上形成齿条并提供与齿条接合的小齿轮轴来防止滑动杆的旋转。这样增加了部件的数量并使组装变得困难。
参照图6和图7，衬套构件610设置在壳体101和滑动杆102之间。第一平坦部601被倒角并且形成在滑动杆102的外周表面上，并且支撑在第一平坦部601上的第二平坦部611设置在衬套构件610的内周表面上，使得第一平坦部601和第二平坦部611被支撑以防止滑动杆102的旋转。
因此，如在本实施方式中，设置有第一平坦部601和第二平坦部611，显著地减少了用于防止滑动杆102旋转的部件的数量，同时便于组装。
此外，衬套构件610联接到壳体101并沿周向方向固定。在衬套构件610的外周表面上可以形成有径向突出的插入部612，并且供插入部612插入的插入凹部701可以凹陷在壳体101的内周表面中。
换言之，衬套构件610通过螺母620轴向地固定到壳体101，并且通过插入部612和插入凹部701周向地固定到壳体101。
这样，当衬套构件610联接到壳体101并且被周向固定，并且第一平坦部601和第二平坦部611被支撑时，可以防止滑动杆102旋转，同时仅在轴向方向上滑动。
同时，需要感测滑动杆102的移动位置以确定车轮是否被转向到目标转向角。
通常，根据与上述齿条接合的小齿轮轴的旋转角感测滑动杆的位置。然而，本实施方式省略了小齿轮轴，因此需要新的结构。
参照图8，可设置有与滑动杆102的螺纹接合的蜗轮齿轮801，以根据蜗轮齿轮801的旋转角感测滑动杆102的位置。
换言之，滑动杆102的螺纹可以在一侧上与第一轴121和第二轴122联接，并且在间隔开的另一个侧上与蜗轮齿轮801接合。
因此，当滑动杆102滑动时，蜗轮齿轮801旋转，使得可以根据蜗轮齿轮801的旋转角感测滑动杆102的位置。
蜗轮齿轮801不与马达连接，因此不会过载。此外，由于转数小，增加了耐磨损性和耐热性。
此外，传统上，由于小齿轮轴的直径小，滑动杆的旋转引起小齿轮轴的若干圈。因此，为了检测小齿轮轴的旋转角，需要两个或更多个具有不同直径的传感器齿轮，这使得角度传感器的结构复杂化，并导致难以得出旋转角。
为了解决这些问题，蜗轮齿轮801的周长可以形成为比滑动杆102的最大行程长。
换言之，调节蜗轮齿轮801的半径以防止当滑动杆102滑动时，蜗轮齿轮801旋转超过一圈，从而尽管只用一个传感器齿轮检测蜗轮齿轮801的旋转的绝对角度，但是滑动杆102的位置可以被感测，角度传感器的结构可以被简化，并且旋转角的推导可以被简化。
通过这样成形的实施方式，可以提供以下优点：由于减小了整体尺寸而确保了安装空间，减小了噪声以增加驾驶员的便利性，并且增加了功率传递效率以及部件间联接结构的稳定性和刚性。
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。对所描述的实施方式的各种修改、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方式和应用。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，所公开的实施方式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方式，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
本专利申请根据美国法典第35卷119条(a)款，要求于2020年2月12日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0017251的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。此外，如果本专利申请出于与上述相同的原因要求美国以外的国家享有优先权，则其所有内容均通过引用并入本文。

Claims (15)

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：
滑动杆，所述滑动杆设置成能在壳体中轴向滑动并且具有形成在所述滑动杆的外周表面上的螺纹；
第一轴，所述第一轴是中空的以允许所述滑动杆插入所述第一轴中并且由致动器旋转；
多个第二轴，所述多个第二轴沿周向设置在所述滑动杆和所述第一轴之间并且包括螺纹轴部，所述螺纹轴部具有形成在所述螺纹轴部的外周表面上以与所述滑动杆接合的螺纹；以及
支撑构件，所述支撑构件形成为环形以联接到所述第一轴的内周表面并且具有联接孔，所述第二轴的端部穿过所述联接孔插入并联接。
2.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其中，设置有两个支撑构件以联接到所述第一轴的两个相对端。
3.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其中，所述第二轴包括支撑在所述第一轴的内周表面上的支撑轴部。
4.根据权利要求3所述的线控转向式转向装置，其中，彼此接合的山部和谷部形成在所述支撑轴部的外周表面和所述第一轴的支撑在所述支撑轴部上的内周表面上。
5.根据权利要求3所述的线控转向式转向装置，其中，支撑轴部设置在所述第二轴的两个相对端上。
6.根据权利要求3所述的线控转向式转向装置，其中，设置有彼此间隔开的两个或更多个螺纹轴部，并且其中，所述支撑轴部设置在所述螺纹轴部之间。
7.根据权利要求3所述的线控转向式转向装置，其中，所述螺纹轴部的直径大于所述支撑轴部的直径。
8.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其中，轴承联接在所述壳体和所述第一轴之间。
9.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其中，所述致动器包括联接到所述壳体的内周表面的定子并包括转子，所述转子是中空的以允许所述滑动杆插入所述转子中并与所述第一轴一起旋转。
10.根据权利要求9所述的线控转向式转向装置，其中，所述第一轴包括通过所述第一轴的外周表面处的直径膨胀而形成的联接部，并且
其中，所述第一轴和所述转子由轴向穿过所述联接部并通过所述转子联接的联接构件联接。
11.根据权利要求9所述的线控转向式转向装置，其中，所述转子与所述第一轴一体地形成。
12.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其中，衬套构件联接在所述壳体和所述滑动杆之间，并且其中，在所述滑动杆的外周表面上设置有形成为倒角的第一平坦部，并且在所述衬套构件的内周表面上设置有支撑在所述第一平坦部上的第二平坦部。
13.根据权利要求12所述的线控转向式转向装置，其中，在所述衬套构件的外周表面上形成有径向突出的插入部，并且供所述插入部插入的插入凹部凹陷在所述壳体的内周表面中。
14.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与所述滑动杆的螺纹接合的蜗轮齿轮，其中，根据所述蜗轮齿轮的旋转角感测所述滑动杆的位置。
15.根据权利要求14所述的线控转向式转向装置，其中，所述蜗轮齿轮的周长比所述滑动杆的最大行程长。
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