DE102019214306A1

DE102019214306A1 - Fahrzeug-lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102019214306A1
Application number: DE102019214306.7A
Authority: DE
Inventors: Jong Han Kim
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2020-03-26
Also published as: CN110937013A; US20200096402A1; CN110937013B; KR20200034399A; KR102106294B1; US11377148B2

Abstract

Fahrzeug-Lenkvorrichtung. Die Widerstandsfähigkeit eines Sensorrotors gegen Wärme und Abrieb wird verbessert. Es wird verhindert, dass die Ebenheit des Sensorrotors beim Verstemmen zum Koppeln des Sensorrotors mit einer Lenkwelle herabgesetzt wird, so dass ein Lenkdrehmoment eines Fahrers genauer erfasst werden kann. Ein Herstellungsprozess wird vereinfacht und Herstellungskosten werden gesenkt.

Description

QUERVERWEIS AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht Priorität aus der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2018-0114145 , eingereicht am 21. September 2018, die für alle Zwecke durch Bezugnahme hierin eingeschlossen ist, als sei sie vollständig hierin dargelegt.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet
Ausführungsformen betreffen eine Fahrzeug-Lenkvorrichtung und insbesondere eine Fahrzeug-Lenkvorrichtung mit einem Aufbau, durch den die Widerstandsfähigkeit eines Sensorrotors gegenüber Wärme und Abrieb verbessert werden kann, verhindert werden kann, dass die Ebenheit des Sensorrotors beim Verstemmen für die Kopplung des Sensorrotors mit einer Lenkwelle verringert wird, so dass ein Lenkdrehmoment eines Fahrers genauer erfasst werden kann, ein Herstellungsprozess vereinfacht werden kann und Herstellungskosten verringert werden können.
Beschreibung des Stands der Technik
Eine Lenkwelle beinhaltet eine Antriebswelle, die mit einem Lenkrad verbunden ist, eine Abtriebswelle, die mit einer Ritzelwelle in Eingriff mit einer Zahnstange verbunden ist, und einen Torsionsstab, der die Antriebswelle und die Abtriebswelle verbindet. Ein Drehmomentsensor und ein Rotor sind mit jeder der Antriebswelle und der Abtriebswelle gekoppelt, um das Drehmoment zu erfassen, das in Reaktion auf einen Fahrer, der das Lenkrad betätigt, erzeugt wird, und ein Signal zu übertragen, das das Drehmoment an eine elektronische Steuereinheit (electronic control unit - ECU) überträgt. Auf diese Weise kann das Lenkgefühl für den Fahrer, die Zuverlässigkeit des Fahrzeugs und dergleichen verbessert werden.
Das heißt, wenn ein Fahrer die Antriebswelle durch Betätigen des Lenkrads dreht, wird der Torsionsstab um einen vorbestimmten Winkel geneigt, so dass die Antriebswelle und die Abtriebswelle eine Phasendifferenz zueinander aufweisen, dann wird das Lenkdrehmoment je nach der Stärke des Torsionsstabs berechnet.
Die Phasendifferenz zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wird vom Drehmomentsensor erhalten, der eine Phasendifferenz zu einem Rotor erfasst. Der Rotor weist Flügel, die zum Drehmomentsensor weisen, und eine Hülse auf, die mit den Flügeln und der Abtriebswelle gekoppelt ist.
Jedoch werden bei einer Lenkvorrichtung nach dem Stand der Technik die aus Kunststoff geformte Hülse und die aus Stahl geformten Flügel durch Gießen verbunden, was einen komplizierten Herstellungsprozess ergeben kann. Insbesondere kann die aus Kunststoff geformte Hülse in einer Hochtemperaturumgebung verformt oder abgerieben werden und die Ebenheit des Rotors kann herabgesetzt werden. Entsprechend kann es sein, dass eine genaue Phasendifferenz nicht erhalten werden kann, was problematisch ist.
Alternativ werden bei der Lenkvorrichtung nach dem Stand der Technik die Hülse und die Flügel separat aus Stahl geformt und dann durch Schweißen gekoppelt. Jedoch kann auch in diesem Fall ein Herstellungsprozess kompliziert sein. Insbesondere kann die Ebenheit der Hülse beim Verstemmen verringert werden, so dass eine genaue Phasendifferenz gegebenenfalls nicht erhalten wird, was problematisch ist.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Fahrzeug-Lenkvorrichtung mit einem Aufbau bereitgestellt, durch den die Widerstandsfähigkeit eines Sensorrotors gegen Wärme und Abrieb verbessert werden kann, verhindert werden kann, dass die Ebenheit des Sensorrotors beim Verstemmen für die Kopplung des Sensorrotors mit einer Lenkwelle verringert wird, so dass ein Lenkdrehmoment eines Fahrers genauer erfasst werden kann, ein Herstellungsprozess vereinfacht werden kann und Herstellungskosten verringert werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung beschränkt sich nicht auf die oben genannte Beschreibung und andere Aufgaben, die hierin nicht ausdrücklich offenbart sind, werden von dem normalen Fachmann des technischen Gebiets, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört, aus der nachfolgend bereitgestellten Beschreibung klar verstanden.
Gemäß einem Aspekt kann eine Fahrzeug-Lenkvorrichtung Folgendes beinhalten: eine erste Welle, an die ein Ende eines Torsionsstabs und ein Drehmomentsensor gekoppelt sind; eine zweite Welle, an die das andere Ende des Torsionsstabs gekoppelt ist, wobei die zweite Welle eine Vertiefung in einer Außenumfangsfläche eines Endabschnitts davon aufweist; und einen Sensorrotor, der einen ringförmigen Körper, der mit der Außenumfangsfläche des einen Endabschnitts der zweiten Welle gekoppelt ist, wobei ein gestufter Abschnitt in einer Innenumfangsfläche davon in einer axialen Richtung offen bereitgestellt ist, und Flügel umfasst, die von Außenumfangsabschnitten des Körpers vorstehen und zum Drehmomentsensor weisen.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen kann die Widerstandsfähigkeit des Sensorrotors gegenüber Wärme und Abrieb verbessert werden, kann verhindert werden, dass die Ebenheit des Sensorrotors beim Verstemmen für die Kopplung des Sensorrotors mit der Lenkwelle verringert wird, so dass ein Lenkdrehmoment eines Fahrers genauer erfasst werden kann, ein Herstellungsprozess vereinfacht werden kann und Herstellungskosten verringert werden können.
Figurenliste
Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen klar verständlich.

1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die ein Lenksystem gemäß Ausführungsformen veranschaulicht;
2 und 3 sind perspektivische Ansichten, die Abschnitte der Fahrzeug-Lenkvorrichtung veranschaulichen, die in 1 veranschaulicht ist;
4 und 5 sind perspektivische Ansichten, die Abschnitte der Fahrzeug-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsformen veranschaulichen;
6 und 9 sind Querschnittsansichten, die die Fahrzeug-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsformen veranschaulichen;
10 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die die Fahrzeug-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsformen veranschaulicht;
11 ist eine Querschnittsansicht, die Fahrzeug-Lenkvorrichtung veranschaulichen, die in 10 veranschaulicht ist;
12 und 13 sind perspektivische Ansichten, die Fahrzeug-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsformen veranschaulichen; und
14 ist eine Querschnittsansicht, die eine Anordnung von Abschnitten der Fahrzeug-Lenkvorrichtung veranschaulicht, die in 12 veranschaulicht ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung von Beispielen oder Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, in denen veranschaulichend bestimmte Beispiele oder Ausführungsformen, die umgesetzt werden können, dargestellt sind und in denen dieselben Bezugszahlen und -zeichen verwendet sein können, um dieselben oder ähnliche Komponenten zu bezeichnen, auch wenn sie in voneinander verschiedenen begleitenden Zeichnungen dargestellt sind. Ferner sind in der folgenden Beschreibung von Beispielen oder Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung detaillierte Beschreibungen hierin enthaltener bekannter Funktionen und Komponenten weggelassen, wenn befunden wird, dass die Beschreibung den Gegenstand bei manchen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung möglicherweise eher verunklart. Die Ausdrücke wie „beinhaltend“, „aufweisend“, „enthaltend“, „bestehend aus“ und „gebildet aus“, die hierin verwendet werden, sollen im Allgemeinen die Hinzufügung anderer Komponenten zulassen, sofern die Ausdrücke nicht mit dem Ausdruck „nur“ verwendet werden. Wie hierin verwendet, sollen Singularformen Pluralformen einschließen, sofern nicht der Kontext ausdrücklich etwas anderes angibt.
Ausdrücke wie „erste(r/s)“, „zweite(r/s)“, „A“, „B“, „(A)“ oder „(B)“ können hierin verwendet werden, um Elemente der Offenbarung zu beschreiben. Jeder dieser Ausdrücke dient nicht dazu, das Wesen, die Reihenfolge, Abfolge oder Anzahl von Elementen usw. zu definieren, sondern nur dazu, das entsprechende Element von anderen Elementen zu unterscheiden.
Wenn gesagt wird, dass ein erstes Element mit einem zweiten Element „verbunden oder gekoppelt ist“, dieses „kontaktiert oder überlappt“ usw., ist dies so auszulegen, dass das erste Element mit dem zweiten Element nicht nur „direkt verbunden oder gekoppelt sein“ kann oder dieses „direkt kontaktieren oder überlappen“ kann, sondern auch ein drittes Element zwischen das erste und das zweite Elemente „dazwischengesetzt“ sein kann oder das erste und das zweite Element über ein viertes Element miteinander „verbunden oder gekoppelt sein“ oder einander „kontaktieren oder überlappen“ können. Hier kann das zweite Element in mindestens einem von zwei oder mehr Elementen beinhaltet sein, die miteinander „verbunden oder gekoppelt sind“, sich „kontaktieren oder überlappen“ usw.
Wenn zeitbezügliche Ausdrücke wie etwa „nach“, „folgend auf“, „nächste(r/s), „vor“ und dergleichen verwendet werden, um Prozesse oder Vorgänge von Elementen oder Konfigurationen oder Abläufen oder Schritten beim Betrieb, bei der Verarbeitung, bei Herstellungsverfahren zu beschreiben, können diese Ausdrücke verwendet werden, um nichtkonsekutive oder nichtsequenzielle Prozesse oder Vorgänge zu beschreiben, sofern nicht der Ausdruck „direkt“ oder „unmittelbar“ damit zusammen verwendet wird.
Außerdem sollte bei einer Nennung von Maßen, relativen Größen usw. berücksichtigt werden, dass numerische Werte für Elemente oder Merkmale oder entsprechende Angaben (z. B. Niveau, Bereich usw.) einen Toleranz- oder Fehlerbereich einschließen, der durch verschiedene Faktoren verursacht werden kann (z. B. Prozessfaktoren, interner oder externer Einfluss, Geräusche usw.), auch wenn keine einschlägige Beschreibung angegeben ist. Ferner kann der Ausdruck „kann“ (als Möglichkeit) alle Bedeutungen des Ausdrucks „kann“ umfassen.
1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die ein Lenksystem gemäß Ausführungsformen veranschaulicht; 2 und 3 sind perspektivische Ansichten, die Abschnitte der Fahrzeug-Lenkvorrichtung veranschaulichen, die in 1 veranschaulicht sind, 4 und 5 sind perspektivische Ansichten, die Abschnitte der Fahrzeug-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsformen veranschaulichen; 6 und 9 sind Querschnittsansichten, die die Fahrzeug-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsformen veranschaulichen; 10 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die die Fahrzeug-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsformen veranschaulicht; 11 ist eine Querschnittsansicht, die Fahrzeug-Lenkvorrichtung veranschaulicht, die in 10 veranschaulicht ist, 12 und 13 sind perspektivische Ansichten, die die Fahrzeug-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsformen veranschaulichen, und 14 ist eine Querschnittsansicht, die eine Anordnung von Abschnitten der Fahrzeug-Lenkvorrichtung veranschaulicht, die in 12 veranschaulicht ist.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 14 beinhaltet eine Fahrzeug-Lenkvorrichtung 100 gemäß Ausführungsformen: eine erste Welle 103, an die ein Ende eines Torsionsstabs 107 und ein Drehmomentsensor 120 gekoppelt sind; eine zweite Welle 105, an die das andere Ende des Torsionsstabs 107 gekoppelt ist, wobei die zweite Welle 105 eine Vertiefung 133 in der Außenumfangsfläche eines Endabschnitts davon aufweist; und einen Sensorrotor 110, der einen ringförmigen Körper 111, der mit der Außenumfangsfläche des einen Endabschnitts der zweiten Welle 105 gekoppelt ist, wobei ein gestufter Abschnitt in der Innenumfangsfläche davon in axialer Richtung offen bereitgestellt ist, und Flügel 113 aufweist, die von Außenumfangsabschnitten des Körpers 111 vorstehen und zum Drehmomentsensor 120 weisen.
Eine von der ersten Welle 103 und der zweiten Welle 105 ist mit einem Lenkrad 101 gekoppelt, das von einem Fahrer drehbar ist. Ein Drehmoment, das durch die Betätigung des Lenkrads 101 durch den Fahrer erzeugt wird, wird vom Sensorrotor 110 und dem Drehmomentsensor 120 gemessen.
Nachstehend wird der Kürze halber das Lenkrad 101 als mit der ersten Welle 103 verbunden beschrieben, wie in den Zeichnungen veranschaulicht. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt.
Jede von der erste Welle 103 und der zweiten Welle 105 weist eine Hohlraumstruktur auf, und der Torsionsstab 107 ist in die erste Welle 103 und die zweite Welle 105 gesteckt und mit diesen gekoppelt.
Kopplungselemente 150 sind in radialer Erstreckung durch ein Ende des Torsionsstabs damit gekoppelt, das eine und das andere Ende des Torsionsstabs 107 sind in die erste Welle 103 und die zweite Welle 105 gesteckt, so dass das eine und das andere Ende des Torsionsstabs 107 an der ersten Welle 103 bzw. der zweiten Welle 105 fixiert sind, um sich gemeinsam mit der ersten Welle 103 und der zweiten Welle 105 zu drehen.
Die erste Welle 103 kann in die zweite Welle 105 gesteckt sein, so dass die erste Welle 103 und die zweite Welle 105 über ein Lager 140 miteinander gekoppelt sind. Das heißt, das Lager 140 ist zwischen der Außenumfangsfläche der ersten Welle 103 und der Innenumfangsfläche der zweiten Welle 105 bereitgestellt.
Das Lager 140 kann als Nadellager mit einer hohen Festigkeit gegenüber radialer Belastung umgesetzt sein.
Wenn die erste Welle 103 und die zweite Welle 105, die über das Lager 140 gekoppelt sind, gedreht werden, kann der Drehmomentsensor 120, der mit der ersten Welle 103 gekoppelt ist, auf der Grundlage der Phasendifferenz zum Sensorrotor 110, der mit der zweiten Welle 105 gekoppelt ist, eine Phasendifferenz zwischen der ersten Welle 103 und der zweiten Welle 105 erfassen, so dass das Lenkdrehmoment des Fahrers auf der Grundlage der Beziehung zwischen der erfassten Phasendifferenz und der Stärke des Torsionsstabs 107 berechnet werden kann.
Das heißt, wenn das Drehmoment auf als Reaktion darauf, dass die erste Welle 103 vom Fahrer betätigt wird, auf die zweite Welle 105 übertragen wird, wird der Torsionsstab 107 geneigt und verursacht dadurch die Phasendifferenz zwischen der ersten Welle 103, die mit einem Ende des Torsionsstabs 107 gekoppelt ist, und der zweiten Welle 105, die mit dem anderen Ende des Torsionsstabs 107 gekoppelt ist, so dass der Drehmomentsensor 120 die Phasendifferenz zwischen der ersten Welle 103 und der zweiten Welle 105 erfasst.
Der Sensorrotor 110 weist den ringförmigen Körper 111, der mit der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 gekoppelt ist, und die Flügel 113 auf, die von den Außenumfangsabschnitten des Körpers 111 vorstehen. Die Flügel 113 sind mit der zweiten Welle 105 gekoppelt und weisen zum Drehmomentsensor 120.
Wie in den Zeichnungen veranschaulicht, kann jeder der Flügel 113 derart eingerichtet sein, dass dessen radiale Breite mit zunehmender Erstreckung nach außen zunimmt. Die Seitenflächen der Flügel 113 in einer axialen Richtung, die zum Sensor 120 weisen, sind eine einzige Ebene definierend bereitgestellt. Der Drehmomentsensor 120 erfasst eine Veränderung der Position der Flügel 113, um die Phasendifferenz zwischen der ersten Welle 103 und der zweiten Welle 105 zu erfassen, die durch Neigung des Torsionsstabs 107 erzeugt wird.
Der Drehmomentsensor 120 überträgt ein elektrisches Signal an eine elektronische Steuervorrichtung (ECU, nicht dargestellt), die im Fahrzeug bereitgestellt ist, auf der Grundlage der erfassten Phasendifferenz, und die elektronische Steuervorrichtung erzeugt auf der Grundlage des empfangenen elektrischen Signals ein Steuersignal, um einen im Fahrzeug angeordneten Motor und dergleichen zu steuern, so dass das Lenkgefühl für den Fahrer, die Zuverlässigkeit des Fahrzeugs und dergleichen verbessert werden kann.
Der Sensorrotor 110 ist aus einem Metall wie etwa Stahl geformt, um eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Wärme und Abrieb aufzuweisen. Dies kann verhindern, dass der Sensorrotor 110 bei der Drehung der ersten Welle 103 und der zweiten Welle 105 durch Wärme oder Reibung verformt wird, so dass die Ebenheit einer axialen Seitenfläche davon, die zum Drehmomentsensor 120 weist, aufrechterhalten werden kann. Der Drehmomentsensor 120 kann die Phasendifferenz zwischen der ersten Welle 103 und der zweiten Welle 105 genauer erfassen.
Da außerdem der Körper 111 und die Flügel 113 einstückig hergestellt werden, wird ein Montageprozess eliminiert und dadurch werden ein Herstellungsprozess vereinfacht und Kosten gesenkt.
Der Sensorrotor 110 kann in die zweite Welle 105 eingepresst und mit dieser gekoppelt werden.
Hier kann die zweite Welle 105 eine flanschförmige Stütze 135 aufweisen, das von der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 vorsteht und an der anderen Seitenfläche des Körpers 111 abgestützt ist, um die Kopplungsposition des Sensorrotors 110 zu bestimmen, indem es den axialen Abstand begrenzt, in dem der Sensorrotor 110 eingepresst wird.
Das heißt, wie in den Zeichnungen veranschaulicht, steht die Stütze 135 radial von der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 vor. Wenn der Sensorrotor 110 axial eingepresst wird, wird die Kopplungsposition des Sensorrotors 110 dadurch begrenzt, dass die andere Fläche des Körpers 111 auf der Stütze 135 abgestützt wird.
Unter Bezugnahme auf 2 kann der Körper 111 außerdem einen Vorsprung 201 aufweisen, der von dessen anderer axialen Seitenfläche vorsteht, um auf der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 abgestützt zu sein.
Ein gestufter Abschnitt 131 (131a, 131b) ist an der Innenumfangsfläche des Körpers 111 bereitgestellt, ein Bereich des Sensorrotors 110, der an der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 abgestützt ist, ist verringert und die axiale Dicke des Körpers 111 ist verringert. Der Sensorrotor 110 kann durch Druck, der beim Einpressen der zweiten Welle 105 auf ihn ausgeübt wird, verformt werden, die Ebenheit der Flügel 113 kann herabgesetzt werden und die Genauigkeit des Drehmomentsensors 120 kann herabgesetzt werden. Zur Verhinderung dieser Probleme ist der Vorsprung 201 bereitgestellt.
Das heißt, der Vorsprung 201, der von der anderen Seitenfläche des Körpers 111 vorsteht, kann den Bereich des Sensorrotors 110, der beim Einpressen des Sensorrotors 110 um die zweite Welle 105 auf der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 abgestützt wird, vergrößern und kann die axiale Dicke des Abschnitts des Körpers 111, der auf der zweiten Welle 105 abgestützt wird, erhöhen und dadurch die Zuverlässigkeit der Passung verbessern.
Da der Vorsprung 201 axial von der anderen Seitenfläche des Körpers 111 vorsteht, wenn der Sensorrotor 110 in die Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 eingepresst wird, wird das distale Ende des Vorsprungs 201 auf der Stütze 135 abgestützt.
Der Vorsprung 201 kann ein ringförmiger Vorsprung sein, der sich in Umfangsrichtung erstreckt. Anders ausgedrückt, ist der Innendurchmesser des Vorsprungs 201 derselbe wie der Innendurchmesser des Körpers 111, so dass der Sensorrotor 110 gleichmäßig auf der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 abgestützt sein kann.
Außerdem kann der gestufte Abschnitt 131b ein ringförmiger Abschnitt sein kann, der durch Vergrößerung des Innendurchmessers des Körpers 111 in einer axialen Seitenfläche des Körpers 111 bereitgestellt sein kann. Der Körper 111 ist derart eingerichtet, dass eine Seitenfläche vertieft ist, während die andere Seitenfläche vorsteht. Auf diese Weise können sowohl der Vorsprung 201 und der gestufte Abschnitt 131b gleichzeitig durch einen einzigen Prozess hergestellt werden, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht wird und gleichzeitig die Herstellungskosten verringert werden.
Außerdem kann die Vertiefung 133 in der zweiten Welle 105 bereitgestellt sein und ein Vorsprung 301 kann von der Innenumfangsfläche des Körpers 111 vorstehen, um in die Vertiefung 133 gesteckt zu werden, um den Sensorrotor 110, eingepresst in die Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105, zu fixieren, so dass er sich nicht in Umfangsrichtung verschiebt.
Insbesondere muss der Drehmomentsensor 120 an der ersten Welle 103 fixiert sein und der Sensorrotor 110 muss an der zweiten Welle 105 fixiert sein, so dass der Drehmomentsensor 120 die Phasendifferenz zwischen der ersten Welle 103 und der zweiten Welle 105 auf der Grundlage der Phasendifferenz zum Sensorrotor 110 erfassen kann. Wenn der Sensorrotor 110 entlang der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 rutscht, statt in Umfangsrichtung fixiert zu sein, kann der Drehmomentsensor 120 die Phasendifferenz zwischen der ersten Welle 103 und der zweiten Welle 105 nicht genau erfassen.
Entsprechend sind die Vertiefung 133 und der Vorsprung 301 bereitgestellt, um den Sensorrotor 110 an der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 in Umfangsrichtung zu fixieren.
Wie es weiter unten beschrieben wird, kann der Vorsprung 301 bereitgestellt werden, indem der Körper 111 nach dem Einpressen des Sensorrotors 110 in die zweite Welle 105 verstemmt wird. Wenn der Körper 111 verstemmt und plastisch verformt wird, kann die Ebenheit der Flügel 113 aufgrund einer geringfügigen Positionsveränderung wie etwa einer Verwindung der Flügel 113 herabgesetzt werden, wodurch die Genauigkeit des Drehmomentsensors 120 herabgesetzt wird. Zur Verhinderung dieses Problems kann der Vorsprung 301 durch Verstemmen des gestuften Abschnitt 131 bereitgestellt werden.
Das heißt, da der gestufte Abschnitt 131 in der Innenumfangsfläche des Körpers 111 gestuft ist und dabei in axialer Richtung offen ist, wird eine axiale Seitenfläche des gestuften Abschnitts 131 verstemmt, wodurch der in die Vertiefung 133 zu steckende Vorsprung 301 gebildet wird.
Da das Verstemmen an einer axialen Seitenfläche des abgestuften Abschnitts 131 erfolgt, der bezüglich der durch die Flügel 113 definierten Ebene gestuft ist, wird die Ebenheit der Flügel 113 nicht durch das Verstemmen beeinflusst und somit wird die Genauigkeit des Drehmomentsensors 120 nicht herabgesetzt.
Wie in 3 veranschaulicht, kann der gestufte Abschnitt 131a in einer Position bereitgestellt sein, der der Vertiefung 133 entspricht.
Die Vertiefung 133 wird durch Vertiefen eines Abschnitts der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 bereitgestellt. Die Vertiefung 133 wird durch das Verstemmen in einer Position bereitgestellt, in der der gestufte Abschnitt 131a der Vertiefung 133 entspricht, wodurch der Vorsprung 301 gebildet wird.
Alternativ kann, wie in 4 veranschaulicht, der gestufte Abschnitt 131b durch Vergrößern des Innendurchmessers der Innenumfangsfläche bereitgestellt sein.
Das heißt, der gestufte Abschnitt 131b kann durch Vergrößern des Innendurchmessers der Innenumfangsfläche einer axialen Seite des Körpers 111 bereitgestellt werden, so dass er von der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 beabstandet ist. Der gestufte Abschnitt 131b kann ein ringförmiger Abschnitt sein, der sich in Umfangsrichtung erstreckt, statt in der Position bereitgestellt zu sein, die der Vertiefung 133 entspricht.
Wie in 5 veranschaulicht, kann der Sensorrotor 110, da der ringförmige gestufte Abschnitt 131b bereitgestellt ist, ungeachtet der Position der Vertiefung 133 in die zweite Welle 105 gesteckt werden. Der Vorsprung 301 wird durch Verstemmen eines Abschnitts des in die Vertiefung 133 zu steckenden gestuften Abschnitts 131b bereitgestellt, so dass der Sensorrotor 110 an der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 in Umfangsrichtung fixiert wird.
In einer Situation, in der der gestufte Abschnitt 131b an einer axialen Seitenfläche des Körpers 111 durch Vergrößern des Innendurchmessers der Innenumfangsfläche des Körpers 111 bereitgestellt wird und der ringförmige Vorsprung 201 an der anderen Seitenfläche bereitgestellt wird wie oben beschrieben, können der gestufte Abschnitt 131b und der Vorsprung 201 einstückig durch Prägepressverarbeitung oder dergleichen bereitgestellt werden. Entsprechend ist es möglich, den Herstellungsprozess zu vereinfachen und die Herstellungskosten zu senken.
Bei der Prägepressverarbeitung handelt es sich um einen Prozess des Verformens eines Metallstücks in eine vorgesehene Form, indem das Metallstück mithilfe eines Gesenks gepresst wird. Anders ausgedrückt, wenn der gestufte Abschnitt 131b durch Pressen des Innenumfangsabschnitts des Körpers 111 bereitgestellt wird, steht der Vorsprung 201 auf der anderen Seite vor. Auf diese Weise können der gestufte Abschnitt 131b und der Vorsprung 201 auf einfache Weise gleichzeitig geformt werden, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht wird und die Herstellungskosten gesenkt werden.
Unter Bezugnahme auf 6 bis 8 kann sich die Vertiefung 133 außerdem bis zu einem distalen Ende der zweiten Welle 105 erstrecken. Anders ausgedrückt, ist die Vertiefung 133 in einer axialen Richtung offen ausgebildet.
Da die Vertiefung 133 in einer axialen Richtung offen ist, kann der Vorsprung 301, der in die Vertiefung 133 gesteckt ist, durch axiales Verstemmen des gestuften Abschnitts 131 nach dem Einpressen des Sensorrotors 110 in die zweite Welle 105 bereitgestellt werden.
An der Vertiefung 133 kann eine Schräge 133a ausgebildet werden, und der gestufte Abschnitt 131 kann verstemmt werden, was eine Abstützung des Vorsprungs 301 auf der Schräge 133a ermöglicht. Alternativ kann ein gestufter Abschnitt 133b an der Vertiefung 133 ausgebildet sein, was den Sitz des Vorsprung 301 auf dem gestuften Abschnitt 133b ermöglicht.
Das heißt, der Vorsprung 301 ist derart eingerichtet, dass er radial und axial innerhalb der Vertiefung 133 abgestützt ist, so dass der Sensorrotor 110 an der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 abgestützt sein kann.
Wie in den Zeichnungen veranschaulicht, können erste Einsenkungen 701 und 801, die axial gestuft sind, oder zweite Einsenkungen 703 und 803, die axial eingesenkt sind, im gestuften Abschnitt 131 geformt werden, wenn der Vorsprung 301 durch Verstemmen des gestuften Abschnitts 131 geformt wird. Wie oben beschrieben, kann das Verstemmen die Ebenheit der Flügel 113 oder die Genauigkeit des Drehmomentsensors 120 nicht herabsetzen, da die ersten Einsenkungen 701 und 801 oder die zweiten Einsenkungen 703 und 803 am gestuften Abschnitt 131 bereitgestellt sind, der bezüglich der durch die Flügel 113 definierten Ebene gestuft ist.
Wie oben beschrieben ist, ist außerdem die erste Welle 103, die mit dem Lenkrad 101 verbunden ist, eine Antriebswelle, die das Lenkdrehmoment des Fahrers empfängt. Die zweite Welle 105 kann eine Abtriebswelle sein, die mit einem Schneckenrad 1003 gekoppelt ist, das mit einer Schneckenwelle 1101 in Eingriff steht, oder kann eine Ritzelwelle 1203 sein, die mit einer Zahnstange 1201 in Eingriff steht.
Zuerst kann, wie in 10 und 11 veranschaulicht, das Schneckenrad 1003, das mit der Schneckenwelle 1101 in Eingriff steht, mit der zweiten Welle 105 gekoppelt sein.
Die Schneckenwelle 1101 ist mit dem Motor verbunden, um das Schneckenrad 1003 zu drehen. Der Motor ist mit einer elektronischen Steuervorrichtung verbunden, um ein Hilfsdrehmoment bereitzustellen, das das vom Fahrer erzeugte Drehmoment unterstützt. Die elektronische Steuervorrichtung empfängt Informationen, die vom Drehmomentsensor 120 oder dergleichen erfasst werden, und erzeugt ein Steuersignal.
Die erste Welle 103 und die zweite Welle 105 sind über ein erstes Lager 1103 und ein zweites Lager 1105 an einem Gehäuse 1001 abgestützt.
Alternativ kann, wie in 12 bis 14 veranschaulicht, die zweite Welle 105 die Ritzelwelle 1203 sein, die mit der Zahnstange 1201 in Eingriff steht.
Das heißt, das Ritzel 1213 ist an der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 105 bereitgestellt, um mit einer Zahnstangenzahnung 1211, die an der Zahnstange 1201 bereitgestellt ist, in Eingriff gebracht zu werden.
Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, kann die Zahnstange 1201 mit einer Schraube auf ihrer Außenumfangsfläche bereitgestellt sein, so dass eine Kugelmutter mit der Schraube in Eingriff steht. Ein Motor, der die Kugelmutter dreht, kann eine axiale Hilfskraft für die Zahnstange 1201 erzeugen, wodurch das vom Fahrer erzeugte Lenkdrehmoment unterstützt wird.
Die erste Welle 103 dreht sich zusammen mit dem Lenkrad 101 als ein einstückiger Körper und der Drehmomentsensor 120 erfasst eine Phasendifferenz bezüglich der Ritzelwelle 1203 und überträgt ein elektrisches Signal an die elektronische Steuervorrichtung, die den Motor steuert.
Gemäß der Fahrzeug-Lenkvorrichtung mit der oben beschriebenen Konfiguration ist der gestufte Abschnitt, der am Körper des Sensorrotors bereitgestellt ist, in die Vertiefung gesteckt, die in der Außenumfangsfläche der zweiten Welle durch das Verstemmen bereitgestellt ist, so dass der Sensorrotor an der Außenumfangsfläche der zweiten Welle in Umfangsrichtung fixiert ist. Außerdem wird der gestufte Abschnitt, der bezüglich der Ebene gestuft ist, die durch die zum Drehmomentsensor weisenden Flügel definiert ist, verstemmt, so dass die Ebenheit der Flügel durch das Verstemmen nicht herabgesetzt ist. Entsprechend ist die Genauigkeit des Drehmomentsensor nicht herabgesetzt.
Da der Sensorrotor aus Metall wie etwa Stahl geformt ist, kann außerdem die Widerstandsfähigkeit des Sensorrotors gegen Wärme und Abrieb verbessert werden. Es ist möglich, zu verhindern, dass durch Wärme oder Reibung, die bei der Drehung der ersten Welle und der zweiten Welle erzeugt werden, der Sensorrotor verformt wird oder die Genauigkeit des Drehmomentsensors herabgesetzt wird.
Da der Körper des Sensorrotors, der auf der zweiten Welle abgestützt ist, und die zum Drehmomentsensor weisenden Flügel des Sensorrotors einstückig hergestellt sind, kann Montageprozess eliminiert werden, wodurch ein Herstellungsprozess vereinfacht wird und Herstellungskosten gesenkt werden.
Außerdem vergrößert der Vorsprung, der auf dem Sensorrotor bereitgestellt ist, den Bereich des Sensorrotors, der auf der Außenumfangsfläche der zweiten Welle abgestützt ist, wodurch die Zuverlässigkeit der Passung verbessert wird. Entsprechend kann auch in einem Fall, in dem der gestufte Abschnitt am Körper bereitgestellt ist, verhindert werden, dass der Sensorrotor durch Druck verformt wird, während er um die zweite Welle eingepresst wird.
Da der ringförmige gestufte Abschnitt und der ringförmige Vorsprung an einer Seitenfläche und der anderen Seitenfläche des Körpers bereitgestellt werden, können der gestufte Abschnitt und der Vorsprung gleichzeitig geformt werden, indem der Innendurchmesserabschnitt des Körpers axial gepresst wird, wodurch der Herstellungsprozess reduziert wird und die Herstellungskosten gesenkt werden.
Die obige Beschreibung wurde dargelegt, um einen Fachmann zu befähigen, den technischen Gedanken der vorliegenden Offenbarung umzusetzen und zu nutzen, und wurde im Zusammenhang mit einer bestimmten Anwendung und ihren Anforderungen bereitgestellt. Verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Substitutionen zu den beschriebenen Ausführungsformen werden für den Fachmann ohne Weiteres ersichtlich sein, und die hierin definierten allgemeinen Prinzipien können auf andere Ausführungsformen und Anwendungen angewandt werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die obige Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen stellen nur für Veranschaulichungszwecke ein Beispiel für den technischen Gedanken der vorliegenden Offenbarung bereit. Das heißt, die offenbarten Ausführungsformen sollen den Umfang des technischen Gedankens der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Somit ist der Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern ist dem weitesten Umfang im Einklang mit den Ansprüchen zuzuerkennen. Der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung ist auf der Grundlage der folgenden Ansprüche auszulegen und alle technischen Gedanken innerhalb des Umfangs von Äquivalenten davon sind so auslegen, dass sie im Umfang der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020180114145 [0001]

Claims

Fahrzeug-Lenkvorrichtung, umfassend: eine erste Welle (103), an die ein Ende eines Torsionsstabs (107) und ein Drehmomentsensor (120) gekoppelt sind; eine zweite Welle (105), an die das andere Ende des Torsionsstabs (107) gekoppelt ist, wobei die zweite Welle (105) eine Vertiefung (133) in einer Außenumfangsfläche eines Endabschnitts davon aufweist; und einen Sensorrotor (110), der einen ringförmigen Körper (111), der mit der Außenumfangsfläche des einen Endabschnitts der zweiten Welle (105) gekoppelt ist, wobei ein gestufter Abschnitt in einer Innenumfangsfläche davon in einer axialen Richtung offen bereitgestellt ist, und Flügel (113) umfasst, die von Außenumfangsabschnitten des Körpers (111) vorstehen und zum Drehmomentsensor (120) weisen.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sensorrotor (110) in die zweite Welle (105) eingepresst und mit dieser gekoppelt ist.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Welle (105) eine Stütze (135) umfasst, die von einer Außenumfangsfläche der zweiten Welle (105) vorsteht und an einer Seitenfläche des Körpers (111), die der anderen axialen Richtung zugewandt ist, abgestützt ist.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Körper (111) einen Vorsprung (201) aufweist, der von der in die andere axiale Richtung weisenden Seitenfläche vorsteht, um auf der Außenumfangsfläche der zweiten Welle (105) abgestützt zu werden.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Vorsprung (201) einen ringförmigen Vorsprung (201) umfasst, der sich in Umfangsrichtung erstreckt.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der gestufte Abschnitt in einer Position bereitgestellt ist, die der Vertiefung (133) entspricht.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der gestufte Abschnitt einen Abschnitt der Innenumfangsfläche des Körpers (111) und einen anderen Abschnitt der Innenumfangsfläche des Körpers (111) umfasst, dessen Innendurchmesser größer ist als der Abschnitt der Innenumfangsfläche des Körpers (111).
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Körper (111) einen Vorsprung (201) aufweist, der von einer Innenumfangsfläche des Körpers (111) vorsteht, um in die Vertiefung (133) gesteckt zu werden.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Vorsprung (201) durch Verstemmen des gestuften Abschnitts bereitgestellt wird.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei sich die Vertiefung (133) zu einem distalen Ende der zweiten Welle (105) erstreckt.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Vertiefung (133) eine Schräge aufweist, auf der der Vorsprung (201) abgestützt ist.
Fahrzeug-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Vertiefung (133) einen gestuften Abschnitt aufweist, auf der der Vorsprung (201) sitzt.