DE102021206212B4

DE102021206212B4 - Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102021206212B4
Application number: DE102021206212.1A
Authority: DE
Inventors: Woojin Shin; Min Ho Park
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2022-08-11
Anticipated expiration: 2041-06-18
Also published as: KR20210156636A; US20210394817A1; CN113815711A; DE102021206212A1; US11745788B2

Abstract

Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, umfassend:einen hohlen ersten Anschlag (120) mit mindestens einer Aussparung (121), die in einer Innenumfangsfläche desselben in einer Durchmesserrichtung desselben auswärts ausgebildet ist;einen hohlen zweiten Anschlag (140), der mit einer Lenkwelle (101) gekoppelt ist und aufweist: einen Abschnitt (141) mit kleinem Durchmesser, der mindestens eine Abstützung (143), die von einem ersten seiner Enden in einer axialen Richtung vorsteht und die in die mindestens eine Aussparung (121) eingeführt wird, und der ein Gewinde an einer Außenumfangsfläche aufweist, und einen Abschnitt (142) mit großem Durchmesser, der an einem zweiten Ende des Abschnitts (141) mit dem kleinen Durchmesser, das dem ersten Ende entgegengesetzt ist, bereitgestellt ist;eine Mutter (130), die in das Gewinde eingreift; undeinen hohlen Führungsring (110) mit einer Außenumfangsfläche, die mit einem Gehäuse (102) gekoppelt wird, und einer Innenumfangsfläche, mit der die Mutter gekoppelt wird, so dass sie in einer Umfangsrichtung abgestützt wird.

Description

HINTERGRUND
Gebiet
Ausführungsformen betreffen eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung und genauer eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, die den maximalen Rotationswinkel des Lenkrads mit einer einfachen Struktur begrenzen kann, um dadurch das Lenken für den Fahrer angenehmer zu machen, die den maximalen Rotationswinkel, der den Anforderungen für jeden Fahrzeugtyp entspricht, leicht erreichen kann, eine Teileverarbeitung und -montage erleichtern kann, eine falsche Montage von Teilen verhindern kann und somit die Massenproduktivität verbessern und eine Beschädigung von Teilen und ein Leerlaufen des Lenkrads durch Stöße bei dem maximalen Rotationswinkel verhindern kann.
Beschreibung der einschlägig verwandten Technik
Eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung ist eine Art von elektromotorischer Lenkvorrichtung, die das Fahrzeug unter Verwendung elektrischer Leistung ohne jegliche mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und der Vorderrad-Lenkvorrichtung, wie etwa einer Lenksäule oder eines Kardangelenks, lenkt.
Anders ausgedrückt wird die Verstellung des Lenkrads durch den Fahrer in ein elektrisches Signal umgewandelt, und die elektronische Steuervorrichtung empfängt das elektrische Signal und bestimmt demgemäß die Ausgabe des Motors. Wegen des Fehlens einer mechanischen Verbindung verringert das Steer-by-Wire-System eine Verletzung des Fahrers durch ein mechanisches Teil, wenn es zu einer Kollision kommt. Ferner kann das Steer-by-Wire-System aufgrund der Einsparung von Teilen, z.B. hydraulischen Teilen und mechanischen Verbindungen, zu Fahrzeugen mit geringem Gewicht und zu einer erheblichen Verringerung der Mannstunden für die Montage führen, wodurch ein unnötiger Energieverbrauch beim Lenken eingespart wird und somit die Kraftstoffeffizienz erhöht wird. Ferner ist es möglich, durch eine ECU-Programmierung ein ideales Lenkverhalten zu erreichen.
Aufgrund des Fehlens einer mechanischen Verbindung zwischen dem Lenkrad und den Rädern benötigt die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung eine Vorrichtung, welche die Drehung des Lenkrads begrenzt, um den maximalen Rotationswinkel nicht zu überschreiten. Herkömmliche Rotationsbegrenzungsvorrichtungen leiden an einer schwierigen Herstellung, Verarbeitung und Montage von Teilen und infolgedessen einer schlechten Massenproduktivität, einer hohen Wahrscheinlichkeit für eine falsche Montage von Teilen und somit dem Unvermögen, eine vorgegebene Qualität zu erreichen, und einer Beschädigung von Teilen und einem Leerlaufen des Lenkrads durch Stöße beim maximalen Rotationswinkel.
Aus der WO 2020/ 184 883 A1 und der DE 10 2018 103 963 A1 sind Steer-by-Wire-Lenkvorrichtungen mit Vorrichtungen zum Begrenzen der Drehung einer Lenkwelle bekannt. Die Vorrichtungen weisen zwei Anschläge auf, die mit einem Abschnitt mit Außengewinde gekoppelt sind, wobei der Abschnitt mit der Lenkwelle gekoppelt ist. In das Gewinde des Abschnitts greift eine Mutter ein, wobei die Anordnung aus dem Abschnitt mit den zwei Anschlägen in einem Gehäuse aufgenommen ist und durch Festlegungsmittel darin festgelegt ist.
Die DE 10 2018 103 963 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Begrenzung der Drehung eines Lenkrades, die zwei jeweils mit einer Gewindespindel, d.h. einem Abschnitt mit einem Gewinde, an beiden Enden eingepresste Anschläge aufweist. Eine Mutter greift in das Gewinde der Gewindespindel ein, die sich abhängig von der Drehung des Lenkrades zwischen den Anschlägen bewegt.
Die KR 10 2018 0 095 335 A beschreibt eine Anschlaganordnung für eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, die einen mit einem Außengewinde versehenen und mit der Lenkwelle verbundenen Abschnitt aufweist, wobei zwei Anschlagelemente mit jeweils zwei mit Anstand zueinander angeordneten Teilanschlägen vorgesehen sind. Die zwei Anschlagelemente sitzen einander diametral gegenüberstehend auf dem Abschnitt und eine Mutter ist auf dem Gewinde des Abschnitts zwischen dem jeweiligen Paar von Teilanschlägen beweglich angeordnet.
ABRISS
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung vorzusehen, die den maximalen Rotationswinkel des Lenkrads mit einer einfachen Struktur begrenzen kann, um dadurch das Lenken für den Fahrer angenehmer zu machen, den maximalen Rotationswinkel, der den Anforderungen für jeden Fahrzeugtyp entspricht, leicht erreichen zu können, eine Teileverarbeitung und -montage erleichtern kann, eine falsche Montage von Teilen verhindern kann und somit die Massenproduktivität verbessern und eine Beschädigung von Teilen und ein Leerlaufen des Lenkrads durch Stöße bei dem maximalen Rotationswinkel verhindern kann.
Diese Aufgabewird durch die Merkmale der Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung bereitgestellt werden, die umfasst: einen hohlen ersten Anschlag mit mindestens einer Aussparung, die in einer inneren Umfangsfläche desselben in seiner Durchmesserrichtung auswärts ausgebildet ist, einen hohlen (101, der mit einer Lenkwelle gekoppelt ist und aufweist: einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser, der mindestens eine Abstützung, die von einem ersten seiner Enden in seiner axialen Richtung vorsteht und in die mindestens eine Aussparung eingeführt wird, und der ein Gewinde an seiner Außenumfangsfläche aufweist, und einen Abschnitt mit großem Durchmesser, der an einem zweiten Ende des Abschnitts mit dem kleinen Durchmesser, das dem ersten Ende entgegengesetzt ist, bereitgestellt ist, eine Mutter, die mit dem Gewinde in Eingriff steht, und einen hohlen Führungsring mit einer Außenumfangsfläche, die mit einem Gehäuse gekoppelt ist und einer Innenumfangsfläche, mit der die Mutter gekoppelt ist, um in einer Umfangsrichtung abgestützt zu werden.
Gemäß den Ausführungsformen kann der maximale Rotationswinkel des Lenkrads mit einer einfachen Struktur begrenzen werden, um dadurch das Lenken für den Fahrer angenehmer zu machen, den maximalen Rotationswinkel, der den Anforderungen für jeden Fahrzeugtyp entspricht, leicht erreichen zu können, eine Teileverarbeitung und -montage zu erleichtern, eine falsche Montage von Teilen zu verhindern und somit die Massenproduktivität zu verbessern und eine Beschädigung von Teilen und ein Leerlaufen des Lenkrads durch Stöße bei dem maximalen Rotationswinkel zu verhindern.
Figurenliste
Die obigen und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung gemäß den Patentansprüchen werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher werden, in denen:

1 eine perspektivische Explosionsansicht ist, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt;
2 eine Seitenansicht ist, die einen Betriebszustand eines Abschnitts von 1 darstellt;
3 und 4 Vorderansichten sind, die einen Abschnitt einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellen;
5 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Abschnitt von 1 darstellt;
6 eine Vorderansicht ist, die einen kombinierte Zustand von 1 darstellt;
7 und 8 Vorderansichten sind, die einen Abschnitt einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellen; und
9 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Abschnitt einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung von Beispielen oder Ausführungsformen der Offenbarung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Erläuterung konkrete Beispiele oder Ausführungsformen gezeigt sind, die implementiert werden können, und in denen gleiche Bezugszahlen und -zeichen verwendet werden können, um gleiche oder ähnliche Komponenten zu bezeichnen, auch wenn sie in voneinander verschiedenen begleitenden Zeichnungen gezeigt sind. Ferner werden in der folgenden Beschreibung von Beispielen oder Ausführungsformen der Offenbarung ausführliche Beschreibungen bekannter Funktionen und Komponenten, die hierin aufgenommen sind, weggelassen, wenn bestimmt wird, dass die Beschreibung den Gegenstand in manchen Ausführungsformen der Offenbarung eher verunklaren würde.
Die Begriffe wie „einschließen“, „aufweisen“, „enthalten“, „bilden“, „gefertigt aus“ und „gebildet aus“, die hierin verwendet werden, sollen allgemein die Hinzufügung anderer Komponenten zulassen, solange diese Begriffe nicht mit dem Begriff „nur“ verwendet werden. Wie hierin verwendet, sollen Singularformen Pluralformen einschließen, solange der Kontext nicht deutlich etwas anderes angibt.
Begriffe wie „erste“ „zweite“, „A“, „B“, „(A)“ oder „(B)“ können hierin verwendet werden, um Elemente der Offenbarung zu beschreiben. Keiner dieser Begriffe wird verwendet, um eine Wichtigkeit, Reihenfolge, Abfolge oder Zahl von Elementen usw. zu definieren, sondern sie werden lediglich verwendet, um 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 Element „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 auf Zeit bezogene Begriffe, wie etwa „nach“, „danach kommend“, „als nächstes“, „vor“ und dergleichen verwendet werden, um Prozesse oder Betätigungen von Elementen oder Konfigurationen oder Abläufe oder Schritte von Betätigungs-, Verarbeitungs-, Herstellungsverfahren zu beschreiben, können diese Begriffe verwendet werden, um Prozesse oder Betätigungen zu beschreiben, die sich nicht aneinander anschließen oder nicht aufeinander folgen, solange nicht der Begriff „direkt“ oder „unmittelbar“ in Verbindung damit verwendet wird.
Wenn irgendwelche Abmessungen, relativen Größen usw. genannt werden, ist außerdem zu bedenken, dass numerische Werte für ein Elemente oder Merkmale oder entsprechende Informationen (z.B. Grad, Bereich usw.) einen Spielraum oder einen Fehlerbereich einschließen, der von verschiedenen Faktoren (z.B. Prozessfaktoren, von innen oder von außen kommenden Einflüssen, Rauschen usw.) verursacht werden kann, auch wenn eine relevante Beschreibung nicht spezifiziert wird. Ferner kann der Begriff „kann möglicherweise (may)“ alle Bedeutungen des Begriffes „kann (can)“ vollständig umfassen.
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt. 2 ist eine Seitenansicht, die einen Betriebszustand eines Abschnitts von 1 darstellt. 3 und 4 sind Vorderansichten, die einen Abschnitt einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt von 1 darstellt. 6 ist eine Vorderansicht, die einen kombinierten Zustand von 1 darstellt. 7 und 8 sind Vorderansichten, die einen Abschnitt einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung 100 auf: einen hohlen ersten Anschlag 120 mit Aussparungen 121, die in einer inneren Umfangsfläche desselben in seiner Durchmesserrichtung nach außen ausgebildet sind, einen hohlen zweiten Anschlag 140, der mit einer Lenkwelle 101 gekoppelt ist und aufweist: einen Abschnitt 141 mit kleinem Durchmesser, der Abstützungen 143, die von einem ersten seiner Enden in seiner axialen Richtung vorstehen und in die Aussparungen 121 eingeführt werden, und ein Gewinde an seiner Außenumfangsfläche aufweist, und einen Abschnitt 142 mit großem Durchmesser, der an einem zweiten Ende des Abschnitts 141 mit dem kleinen Durchmesser, das dem ersten Ende entgegengesetzt ist, bereitgestellt ist, eine Mutter 130, die mit dem Gewinde in Eingriff steht, und einen hohlen Führungsring 110 mit einer Außenumfangsfläche, die mit einem Gehäuse 102 gekoppelt wird und einer Innenumfangsfläche, mit der die Mutter 130 gekoppelt wird, um in einer Umfangsrichtung abgestützt zu werden.
Wie in 1 gezeigt ist, sind der erste Anschlag 120 und der zweite Anschlag 140 hohl. Der erste Anschlag 120 wird mit dem zweiten Anschlag 140 gekoppelt, und der mit dem ersten Anschlag 120 gekoppelte zweite Anschlag 140 wird so mit der Lenkwelle gekoppelt, dass der erste Anschlag 120 und der zweite Anschlag 140 zusammen mit der Lenkwelle 101 rotieren.
Verzahnungen sind an der Außenumfangsfläche der Lenkwelle 101 und an der Innenumfangsfläche des zweiten Anschlags 140 ausgebildet und werden miteinander in Eingriff gebracht, so dass die Lenkwelle 101 und der zweite Anschlag 140 durch die Verzahnungen miteinander gekoppelt und in der Umfangsrichtung festgelegt werden können.
Der zweite Anschlag 140 kann den Abschnitt 141 mit dem kleinen Durchmesser und den Abschnitt 142 mit dem großen Durchmesser aufweisen. Ein Gewinde, das mit der Mutter 130 in Eingriff gebracht wird, ist an der Außenumfangsfläche des Abschnitts 141 mit dem kleinen Durchmesser ausgebildet.
Auch wenn dies in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, kann eine hohle Leitspindel an die Außenumfangsfläche des Abschnitts 141 mit dem kleinen Durchmesser gekoppelt werden, statt dass die Außenumfangsfläche des Abschnitts 141 mit dem kleinen Durchmesser direkt verschraubt wird, und eine solche Leitspindel kann über die Außenumfangsfläche des Abschnitts 141 mit dem kleinen Durchmesser pressgepasst werden oder kann durch eine Federnut oder eine Verzahnung gekoppelt werden.
Der erste Anschlag 120 wird mit dem ersten Ende des Abschnitts 141 mit dem kleinen Durchmesser gekoppelt, und der Abschnitt 142 mit dem großen Durchmesser ist an dem zweiten Ende des Abschnitts 141 mit dem kleinen Durchmesser bereitgestellt, so dass das Gewinde zwischen dem ersten Anschlag 120 und dem Abschnitt 142 mit dem großen Durchmesser positioniert ist.
Die Aussparungen 121 sind in der Innenumfangsfläche des ersten Anschlags 120 in der Durchmesserrichtung auswärts ausgebildet, und die Abstützungen 143 stehen von dem ersten Ende des Abschnitts 141 mit dem kleinen Durchmesser in der axialen Richtung vor. Die Abstützungen 143 werden so in die Aussparungen 121 gepasst, dass der erste Anschlag 120 und der zweite Anschlag 140 gekoppelt werden und gemeinsam rotieren.
Die Mutter 130 wird an das Gewinde des zweiten Anschlags 140 geschraubt und in der Umfangsrichtung an dem Führungsring 110 festgelegt, der mit dem Gehäuse 102 gekoppelt ist. Wenn der erste Anschlag 120 und der zweite Anschlag 140 zusammen mit der Lenkwelle 101 rotieren, wird daher die Mutter 130 dadurch, dass sie mit dem Gewinde des zweiten Anschlags 140 verschraubt ist, in der axialen Richtung verschoben. Der Führungsring 110 wird weiter unten ausführlich beschrieben.
Wenn die Lenkwelle 101 rotiert, gleitet daher die Mutter 130 in der axialen Richtung und wird an dem ersten Anschlag 120 oder dem Abschnitt 142 des zweiten Anschlags 140, der den großen Durchmesser aufweist, abgestützt, wodurch eine Rotation des ersten Anschlags 120, des zweiten Anschlags 140 und der an dem zweiten Anschlag 140 festgelegten Lenkwelle 101 in der Umfangsrichtung verhindert wird und der maximale Rotationswinkel des Lenkrads begrenzt wird.
Erste Vorsprünge 132 sind an zwei einander in der axialen Richtung entgegengesetzten Oberflächen bereitgestellt. Zweite Vorsprünge 122 und 144 sind in der axialen Richtung an jeweiligen inneren Oberflächen des ersten Anschlags 120 und des Abschnitts 142 mit dem großen Durchmesser bereitgestellt, die der Mutter 130 zugewandt sind, so dass die ersten Vorsprünge 132 und die zweiten Vorsprünge 122 und 144 in der Umfangsrichtung gegenseitig abgestützt werden, wodurch die Rotation der Lenkwelle 101 begrenzt wird.
Es wird auf 2 Bezug genommen, wo die mittlere Ansicht eine neutrale Stellung darstellt, in der das Lenkrad nicht verdreht ist. Die Mutter 130 ist zwischen dem ersten Anschlag 120 und dem Abschnitt 142 des zweiten Anschlags 140, der den großen Durchmesser aufweist, positioniert. Die linke und die rechte Ansicht stellen jeweils dar, dass das Lenkrad den maximalen Rotationswinkel erreicht hat, in welchem Fall die Mutter 130 in der axialen Richtung gleitet und die ersten Vorsprünge 132 und die zweiten Vorsprünge 122 und 144 in der Umfangsrichtung abgestützt werden.
Da die ersten Vorsprünge 132 und die zweiten Vorsprünge 122 und 144 in der Umfangsrichtung abgestützt werden, wird somit die Lenkwelle 101, die an dem ersten Anschlag 140 festgelegt ist, an einer Rotation gehindert.
Anders ausgedrückt wird die maximale Rotation des Lenkrads abhängig von der Position, wo die ersten Vorsprünge 132 und die zweiten Vorsprünge 122 und 144 gegenseitig abgestützt werden, variiert (siehe 9). Um den erforderlichen maximalen Rotationswinkel des Lenkrads zu erreichen und um zu ermöglichen, dass der linke und der rechte maximale Rotationswinkel des Lenkrads einander gleich sind, ist es unverzichtbar, den ersten Anschlag 120 und den zweiten Anschlag 140 so auszurichten, dass die zweiten Vorsprünge 122 und 144 in voreingestellten Phasen positioniert sind.
Bei herkömmlichen Lenkvorrichtungen ist eine falsche Montage häufig, bei der die Position, wo die Mutter an den Anschlägen abgestützt wird, wegen der Schwierigkeit einer präzisen Montage der Mutter und der Anschläge von einer voreingestellten Position abweicht. Wenn eine solche falsche Montage nicht während, sondern erst nach der Montage entdeckt wird, sollte die gesamte Lenkvorrichtung verworfen werden, was einen beträchtlichen Schaden hinsichtlich Zeit und Kosten verursacht.
Bei den herkömmlichen Lenkvorrichtungen wird eine Leitspindel direkt mit der Lenkwelle gekoppelt, um eine Verschiebung oder Rotation der mit der Leitspindel in Eingriff stehenden Mutter zu begrenzen, und Anschläge sind als Einheit mit dem Gehäuse ausgebildet oder, auch wenn sie getrennt von dem Gehäuse ausgebildet sind, mit dem Gehäuse gekoppelt, ohne mit der Leitspindel gekoppelt zu sein, oder mit zwei einander entgegengesetzten Enden der Leitspindel gekoppelt.
Anders ausgedrückt wird in manchen herkömmlichen Lenkvorrichtungen, bei denen Anschläge als Einheit mit dem Gehäuse ausgebildet sind oder Anschläge mit dem Gehäuse ausgebildet sind, ohne mit der Leitspindel gekoppelt zu sein, die Mutter zwischen die Anschläge eingeführt oder die Anschläge werden individuell auf zwei einander entgegengesetzten Seiten der Mutter positioniert. Somit ist es schwierig, sie so zu montieren, dass die Mutter in der neutralen Stellung des Lenkrads in der Mitte zwischen den Anschlägen des Lenkrads positioniert ist (anders ausgedrückt können die Teile aufgrund eines Montagefehlers leicht so montiert werden, dass die Mutter nicht in der Mitte positioniert ist). Ferner werden in anderen herkömmlichen Lenkvorrichtungen, in denen Anschläge mit beiden Enden der Leitspindel gekoppelt werden, die Anschläge nicht miteinander, sondern mit der Leitspindel gekoppelt, so dass es schwierig ist, die Phasen der Anschläge abzustimmen, und ein separater Prozess zur Befestigung der Anschläge an der Leitspindel (z.B. Ausbilden eines Stiftlochs, um einen Stift hineinzupressen) notwendig ist, was einen Fehler verursachen kann.
Genauer werden in den herkömmlichen Lenkvorrichtungen, in denen Anschläge mit zwei einander entgegengesetzten Enden der Leitspindel gekoppelt werden, die Anschläge durch Schweißen oder durch Presssitz mit der Leitspindel gekoppelt, und falls ein starker Stoß beim maximalen Rotationswinkel des Lenkrads ausgeübt wird, können die Kopplungen zwischen den Anschlägen und der Leitspindel brechen, was ein Leerlaufen des Lenkrads bewirkt.
Gemäß einer Ausführungsformen können jedoch die Phasen der zweiten Vorsprünge 122 und 144 einfach dadurch abgestimmt werden, dass die Abstützungen 143 in die Aussparungen 121 eingeführt werden und der erste Anschlag 120 und der zweite Anschlag 140 gekoppelt werden. Somit wird die Montage vereinfacht, es ist kein separater Prozess nötig und die Massenproduktivität ist erhöht.
Ferner sind gemäß einer Ausführungsform der Abschnitt 142 mit dem großen Durchmesser und der Abschnitt 141 mit dem kleinen Durchmesser als Einheit miteinander ausgebildet und sind der erste Anschlag 120 und der zweite Anschlag 140 über die Aussparungen 121 und die Abstützungen 143 gekoppelt, und daher können Beschädigungen der Teile und ein Leerlaufen des Lenkrads verhindert werden, auch wenn ein starker Stoß beim maximalen Rotationswinkel des Lenkrads ausgeübt wird.
Vorzugsweise weist der erste Anschlag 120 zwei oder mehr Aussparungen 121 auf, um die in der Umfangsrichtung ausgeübte Kraft auf den ersten Anschlag 120 und den zweiten Anschlag 140 zu verteilen, um dadurch die Stabilität zu erhöhen, und somit können zwei oder mehr Abstützungen 143 bereitgestellt werden, um individuell in die Aussparungen 121 eingeführt zu werden.
1 stellt eine Ausführungsform dar, in der zwei Aussparungen 121 in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind und die gleiche Breite in der Umfangsrichtung aufweisen.
In der Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, kann der erste Anschlag 120 auch dann mit dem zweiten Anschlag 140 gekoppelt sein, wenn er über eine halbe Umdrehung verdreht ist. Wenn der erste Anschlag 120 und der zweite Anschlag 140 zusammengesetzt werden, während der erste Anschlag 120 über eine halbe Umdrehung verdreht ist, wird die Strecke, über welche die Mutter 130 zu der einen oder zu der anderen Seite zwischen dem ersten Anschlag 120 und dem Abschnitt 142 mit dem großen Durchmesser gleiten kann, größer oder kleiner. Eine solche Änderung des maximalen Rotationswinkels bei der Montage muss verhindert werden. Um diese Probleme anzugehen, kann mindestens eine von den Aussparungen 121 mit einer anderen Breite in der Umfangsrichtung ausgebildet werden als die andere(n) (d.h. es müssen nicht alle von den Aussparungen 121 die gleiche Breite in der Umfangsrichtung haben), wie in 3 gezeigt ist, oder mindestens ein Abstand zwischen Aussparungen in der Umfangsrichtung kann von der (den) anderen verschieden sein (d.h. es sind nicht alle Aussparungen 121 mit gleichen Abständen angeordnet), wie in 4 gezeigt ist.
In diesem Fall sind die Abstützungen 143 so bereitgestellt, dass sie den Breiten und Positionen der Aussparungen 121 entsprechen.
3 stellt eine Ausführungsform dar, in der zwei Aussparungen 121 und zwei Abstützungen 143 bereitgestellt sind. Wie in 3 gezeigt ist, ist die obere Aussparung 121 mit einer geringeren Breite in der Umfangsrichtung ausgebildet als die untere Aussparung 121, so dass der erste Anschlag 120 mit dem zweiten Anschlag 140 gekoppelt werden kann, wenn seine Phase an dem zweiten Anschlag 140 ausgerichtet ist, aber nicht mit dem zweiten Anschlag 140 gekoppelt werden kann, wenn er über eine halbe Umdrehung oder einen anderen Winkel verdreht ist.
4 stellt eine Ausführungsform dar, in der drei Aussparungen 121 und drei Abstützungen 143 bereitgestellt sind. Wie in 4 gezeigt ist, sind die Aussparungen 121 so angeordnet, dass der Abstand zwischen den beiden unteren Aussparungen 121 kleiner ist als die anderen Abstände zwischen den Aussparungen, so dass der erste Anschlag 120 mit dem zweiten Anschlag 140 gekoppelt werden kann, wenn seine Phase an dem zweiten Anschlag 140 ausgerichtet ist, aber nicht mit dem zweiten Anschlag 140 gekoppelt werden kann, wenn er über eine halbe Umdrehung oder einen anderen Winkel verdreht ist.
Somit kann bewirkt werden, dass der erste Anschlag 120 und der zweite Anschlag 140 zusammengesetzt werden können, wenn sie auf diese Weise aneinander ausgerichtet sind, wodurch eine falsche Montage grundsätzlich durch die Form der Teile verhindert werden kann, Beschädigungen verringert werden können und die Massenproduktivität verbessert werden kann.
Wie in 5 und 6 gezeigt ist, ist der Führungsring 110 hohl und zwischen dem Gehäuse 102 und der Mutter 130 bereitgestellt. Die Außenumfangsfläche des Führungsrings 110 ist mit dem Gehäuse 102 gekoppelt, und die Mutter 130 ist so mit der Innenumfangsfläche des Führungsrings 110 gekoppelt, dass sie abgestützt wird.
Um den mit der Mutter gekoppelten Führungsring 110 in der Umfangsrichtung festzulegen, ist ein erster abgefaster Abschnitt 113 an der Außenumfangsfläche des Führungsrings 110 bereitgestellt, und das Gehäuse 102 weist einen zweiten abgefasten Abschnitt 103 auf, der an dem ersten abgefasten Abschnitt 113 abgestützt wird, so dass der Führungsring 110 vom ersten abgefasten Abschnitt 113 und vom zweiten abgefasten Abschnitt 103 in der Umfangsrichtung an dem Gehäuse 102 abgestützt wird.
Auch wenn dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, kann der Führungsring 110 z.B. durch einen Zapfen und ein Zapfenloch mit dem Gehäuse 102 gekoppelt werden. Jedoch ist das Koppeln des Führungsrings 110 mit dem ersten abgefasten Abschnitt 113 und dem zweiten abgefasten Abschnitt 103 angesichts der vereinfachten Verarbeitung und der kleineren Zahl von Teilen von Vorteil.
Um die Mutter 130 in der Umfangsrichtung an dem Führungsring 110 abzustützen, ist ein erster Vorsprung 111 in der Durchmesserrichtung einwärts an der Innenumfangsfläche des Führungsrings 110 bereitgestellt, und ein zweiter Vorsprung 131 ist an der Außenumfangsfläche der Mutter 130 so bereitgestellt, dass er in der Umfangsrichtung an dem ersten Vorsprung 111 abgestützt wird.
Anders ausgedrückt werden der erste Vorsprung 111 und der zweite Vorsprung 131 gegenseitig abgestützt, und die Mutter 130 wird in der Umfangsrichtung an dem Führungsring 110 abgestützt, während sie in der Lage ist, in der axialen Richtung auf dem Führungsring 110 zu gleiten.
Ein elastisches Element 112, das an dem zweiten Vorsprung 131 abgestützt wird, kann mit dem ersten Vorsprung 111 gekoppelt werden. Das elastische Element 112 kann wie ein Ring geformt sein, um den ersten Vorsprung 111 umringen zu können.
Das elastische Element 112 kann Stoß- oder Reibgeräusche zwischen dem ersten Vorsprung 111 und dem zweiten Vorsprung 131 verringern, wodurch das Lenken für den Fahrer angenehmer ist.
Die zweiten Vorsprünge 131 können auf zwei einander entgegengesetzten Seiten des ersten Vorsprungs 111 in der Umfangsrichtung bereitgestellt sein, so dass das Gleiten der Mutter 130 von dem ersten Vorsprung und den zweiten Vorsprüngen 131 sanft gelenkt werden kann, und die erzeugte Last auf die Mutter 130 und den Führungsring 110 verteilt werden kann und die Stabilität verbessert werden kann.
Um die erzeugte Last auf die Mutter 130 und den Führungsring 110 zu verteilen und das Gleiten der Mutter 130 sanft abzustützen, wenn die Mutter 130 gleitet oder das Lenkrad den maximalen Rotationswinkel erreicht, ist es bevorzugt, die zweiten Vorsprünge 131 in der Umfangsrichtung individuell an zwei einander entgegengesetzten Seiten des ersten Vorsprungs 111 bereitzustellen, und somit werden zwei oder mehr erste Vorsprünge 111 bereitgestellt.
1, 5 und 6 stellen eine Ausführungsform dar, bei der die ersten Vorsprünge 111 die gleiche Breite in der Umfangsrichtung aufweisen und mit gleichen Abständen angeordnet sind.
In der Ausführungsform, die z.B. in 1 gezeigt ist, kann die Mutter 130 auch dann mit dem Führungsring 110 gekoppelt werden, wenn sie über eine halbe Umdrehung verdreht ist. Wenn die Mutter 130 um eine halbe Umdrehung in Bezug auf die Leitspindel 140 in der neutralen Stellung montiert wird, kann die Strecke, über welche die Mutter 130 zu einer oder zur anderen Seite in der axialen Richtung gleiten kann, so lange wie die halbe Umdrehung größer oder kleiner werden, was bewirkt, dass der linke und der rechte maximale Rotationswinkel des Lenkrads verschieden sind. Eine solche falsche Montage muss verhindert werden.
Um diese Probleme anzugehen, kann mindestens einer von den ersten Vorsprüngen 111 mit einer anderen Breite in der Umfangsrichtung ausgebildet werden als der andere (die anderen) (d.h. es müssen nicht alle von den ersten Vorsprüngen 111 die gleiche Breite in der Umfangsrichtung haben), wie in 7 gezeigt ist, oder mindestens ein Abstand zwischen ersten Vorsprüngen in der Umfangsrichtung kann von dem (den) anderen verschieden sein (d.h. es sind nicht alle von den ersten Vorsprüngen 111 mit gleichen Abständen angeordnet), wie in 8 gezeigt ist.
In diesem Fall sind die zweiten Vorsprünge 131 so bereitgestellt, dass sie den Breiten und Positionen der ersten Vorsprünge 111 entsprechen.
7 stellt eine Ausführungsform dar, in der ein oberer erster Vorsprung 111 und ein unterer erster Vorsprung 111 und zwei zweite Vorsprünge 131 in der Umfangsrichtung auf zwei einander entgegengesetzten Seiten jedes ersten Vorsprungs 111 bereitgestellt sind. Wie in 7 gezeigt ist, ist der untere erste Vorsprung 111 mit einer größeren Breite in der Umfangsrichtung ausgebildet als der obere erste Vorsprung 111, und daher kann die Mutter 130 mit dem Führungsring 110 in der neutralen Stellung gekoppelt werden, aber nicht, wenn sie über eine halbe Umdrehung oder über einen anderen Winkel verdreht ist.
Wenn jedoch in der Ausführungsform, die in 7 dargestellt ist, der maximale Rotationswinkel des Lenkrads nach links oder rechts eine volle Umdrehung oder mehr ist, könnte die Mutter 130 auch dann mit dem Führungsring 110 gekoppelt werden, wenn die Mutter 130 über eine volle Umdrehung gegenüber der Mutter in der Neutralstellung verdreht worden ist. Jedoch ist in einem solchen Fall die Strecke, über welche die Mutter 130 aus der neutralen Position heraus geglitten ist, groß im Vergleich zu dann, wenn die Mutter 130 über eine halbe Umdrehung verdreht worden ist, wodurch eine Fehlausrichtung leicht erkannt werden kann, so dass die Produktionsrate von fehlerhaften Produkten relativ deutlich verringert werden kann. Somit würde es ausreichen, zu verhindern, dass die Mutter 130 mit dem Führungsring 110 gekoppelt wird, wenn sie über eine halbe Umdrehung verdreht worden ist.
8 stellt eine Ausführungsform dar, in der zwei obere erste Vorsprünge 111 und ein unterer erster Vorsprung 111 und drei obere zweite Vorsprünge 131 mit den oberen ersten Vorsprüngen 111 dazwischen und zwei untere zweite Vorsprünge 131 bereitgestellt sind. Da die ersten Vorsprünge 111 so angeordnet sind, dass der Abstand zwischen den oberen ersten Vorsprüngen 111 kleiner ist als die anderen Abstände zwischen den Vorsprüngen, kann die Mutter 130 mit dem Führungsring 110 in der neutralen Stellung gekoppelt werden, aber nicht, wenn sie über eine halbe Umdrehung oder über einen anderen Winkel verdreht ist.
Da die Mutter 130 dadurch nur in der neutralen Stellung mit dem Führungsring 110 zusammengesetzt werden kann, kann somit eine falsche Montage grundsätzlich durch die Form der Teile verhindert werden, können Beschädigungen verringert werden und kann die Massenproduktivität verbessert werden.
Wie in 9 gezeigt ist, ist es gemäß einer Ausführungsform auf einfache Weise möglich, durch Produzieren des ersten Anschlags 120 und des zweiten Anschlags 140 auf solche Weise, dass sich nur die zweiten Vorsprünge 122 und 144 in der Position unterscheiden, den maximalen Rotationswinkel des Lenkrads zu ändern, wodurch es möglich wird, den erforderlichen maximalen Rotationswinkel zu erreichen, der je nach Fahrzeugtyp verschieden ist.
Anders ausgedrückt wird durch Neupositionieren der zweiten Vorsprünge 122 und 144, die in dem ersten Anschlag 120 und dem Abschnitt 142 des zweiten Anschlags 140, der den großen Durchmesser aufweist, bereitgestellt sind, in der Umfangsrichtung (siehe Bezugszahlen 122' und 144') der erste Vorsprung 132 früher oder später als die zweiten Vorsprünge 122 und 144 abgestützt, wenn die Mutter 130 gleitet, wodurch der maximale Rotationswinkel vergrößert oder verkleinert wird.
Vorzugsweise werden der zweite Vorsprung 122 des ersten Anschlags 120 und der zweite Vorsprung 144 des zweiten Anschlags 140 über den gleichen Winkel zu einander entgegengesetzten Seiten in der Umfangsrichtung bewegt, damit der rechte und der linke maximale Rotationswinkel des Lenkrads im gleichen Maße zunehmen und abnehmen können.
Die auf solche Weise geformte Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung kann den maximalen Rotationswinkel des Lenkrads mit einer einfachen Struktur begrenzen, um dadurch das Lenken für den Fahrer angenehmer zu machen, den maximalen Rotationswinkel, der den Anforderungen für jeden Fahrzeugtyp entspricht, leicht erreichen, eine Teileverarbeitung und -montage erleichtern, eine falsche Montage von Teilen verhindern und somit die Massenproduktivität verbessern und eine Beschädigung von Teilen und ein Leerlaufen des Lenkrads durch Stöße bei dem maximalen Rotationswinkel verhindern.

Claims

Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, umfassend: einen hohlen ersten Anschlag (120) mit mindestens einer Aussparung (121), die in einer Innenumfangsfläche desselben in einer Durchmesserrichtung desselben auswärts ausgebildet ist; einen hohlen zweiten Anschlag (140), der mit einer Lenkwelle (101) gekoppelt ist und aufweist: einen Abschnitt (141) mit kleinem Durchmesser, der mindestens eine Abstützung (143), die von einem ersten seiner Enden in einer axialen Richtung vorsteht und die in die mindestens eine Aussparung (121) eingeführt wird, und der ein Gewinde an einer Außenumfangsfläche aufweist, und einen Abschnitt (142) mit großem Durchmesser, der an einem zweiten Ende des Abschnitts (141) mit dem kleinen Durchmesser, das dem ersten Ende entgegengesetzt ist, bereitgestellt ist; eine Mutter (130), die in das Gewinde eingreift; und einen hohlen Führungsring (110) mit einer Außenumfangsfläche, die mit einem Gehäuse (102) gekoppelt wird, und einer Innenumfangsfläche, mit der die Mutter gekoppelt wird, so dass sie in einer Umfangsrichtung abgestützt wird.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lenkwelle (101) und der zweite Anschlag (140) über Verzahnungen miteinander gekoppelt werden.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei erste Vorsprünge (131) in der axialen Richtung an zwei einander entgegengesetzten Oberflächen der Mutter (130) ausgebildet sind, und wobei zweite Vorsprünge (122, 144) in der axialen Richtung an inneren Oberflächen des ersten Anschlags (120) und des Abschnitts (142) mit dem großen Durchmesser, die der Mutter (130) zugewandt sind, ausgebildet sind.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mindestens eine Aussparung (121) des ersten Anschlags (120) zwei oder mehr Aussparungen (121) einschließt.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, wobei mindestens eine von den zwei oder mehr Aussparungen (121) eine andere Breite in einer Umfangsrichtung aufweist als die andere Aussparung (121).
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die zwei oder mehr Aussparungen (121) so angeordnet sind, dass mindestens ein Abstand zwischen den Aussparungen (121) von einem anderen Abstand zwischen den Aussparungen (121) verschieden ist.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein erster abgefaster Abschnitt (113) an einer Außenumfangsfläche des Führungsrings (110) bereitgestellt ist und ein zweiter abgefaster Abschnitt (103), der an dem ersten abgefasten Abschnitt (113) abgestützt wird, an dem Gehäuse (102) bereitgestellt ist.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei mindestens ein erster Vorsprung (111) an einer Innenumfangsfläche des Führungsrings (110) in einer Durchmesserrichtung auswärts ausgebildet ist und mindestens ein zweiter Vorsprung (131), der an dem mindestens einen ersten Vorsprung (111) in einer Umfangsrichtung abgestützt wird, an einer Außenumfangsfläche der Mutter (130) ausgebildet ist.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein elastisches Element (112), das an dem mindestens einen zweiten Vorsprung (131) abgestützt wird, mit dem mindestens einen ersten Vorsprung (111) gekoppelt wird.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der mindestens eine zweite Vorsprung (131) zwei oder mehr zweite Vorsprünge (131) einschließt, die individuell auf zwei einander entgegengesetzten Seiten in einer Umfangsrichtung des mindestens einen ersten Vorsprungs (111) bereitgestellt sind.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der mindestens eine erste Vorsprung (111) zwei oder mehr erste Vorsprünge (111) einschließt.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 11, wobei mindestens einer von den zwei oder mehr ersten Vorsprüngen (111) eine andere Breite in einer Umfangsrichtung aufweist als eine andere Aussparung.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die zwei oder mehr ersten Vorsprünge (111) so angeordnet sind, dass mindestens ein Abstand zwischen den Vorsprüngen (111) von einem anderen Abstand zwischen den Vorsprüngen (111) verschieden ist.