DE112019005187T5

DE112019005187T5 - Steer-by-wire-lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE112019005187T5
Application number: DE112019005187.3T
Authority: DE
Inventors: Donghwan SEO
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2021-09-16
Anticipated expiration: 2039-10-17
Also published as: CN112867660A; US20210387665A1; CN112867660B; KR102548787B1; KR20200043829A; WO2020080832A1; DE112019005187B4; US11939006B2

Abstract

Die vorliegenden Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Steer-by-Wire Lenkvorrichtung und können eine Steer-by-Wire Lenkvorrichtung vorsehen, die umfasst: ein äußeres Element, das von einem Antriebsmotor gedreht wird und geneigte Nuten aufweist, die in seiner inneren Umfangsfläche ausgebildet sind; ein inneres Element, das in einer zylindrischen Form ausgebildet ist und von der inneren Umfangsfläche des äußeren Elements nach innen beabstandet ist, an einer Lenksäule befestigt ist und mit einem Führungsteil versehen ist, das in einer radialen Richtung offen ist; ein Gleitelement, dessen äußere Fläche von den geneigten Nuten abgestützt wird, wenn sich das äußere Element dreht, und das sich entlang des Führungsteils in einer nach innen gerichteten radialen Richtung bewegt; und ein Stützelement, das sich in Verbindung mit dem Gleitelement in der radialen Richtung bewegt und das die äußere Umfangsfläche der Lenkwelle abstützt und dadurch verhindert, dass sich die Lenkwelle dreht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegenden Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Steer-by-Wire Lenkvorrichtung, insbesondere beziehen sie sich auf eine Steer-by-Wire Lenkvorrichtung, die in der Lage ist, die Drehung einer Lenkwelle zu verhindern, wenn die Drehung eines Rades einen Maximalpunkt erreicht oder wenn der Fahrer ein Lenkdrehmoment auf der Lenkwelle erzeugt, das über das Reaktionsdrehmoment eines Reaktionskraftmotors hinausgeht, so dass das Lenkgefühl des Fahrers und die Lenkstabilität verbessert werden.
Stand der Technik
Im Allgemeinen wird eine Servolenkung entwickelt und angewandt, um den Fahrbetrieb zu erleichtern, indem die Lenkradbetätigungskraft des Fahrers unterstützt wird, und hydraulische Servolenkungen unter Verwendung eines hydraulischen Drucks, elektrisch-hydraulische Servolenkungen unter Verwendung sowohl einer hydraulischen Leistung als auch einer Motorleistung und elektrische Servolenkungen unter Verwendung nur einer elektrischen Leistung eines Motors wurden entwickelt und angewandt.
In jüngster Zeit wurde eine Steer-by-Wire Lenkvorrichtung (SBW) entwickelt und angewandt, die es ermöglicht, das Fahrzeug mit einer elektrischen Vorrichtung, wie einem Motor zu lenken, anstatt mechanische Verbindungen wie eine Lenksäule oder ein Kreuzgelenk oder eine Ritzelwelle zwischen dem Lenkrad und dem Rad zu entfernen.
Da es bei einer solchen Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung jedoch keine mechanische Verbindung zwischen der Lenkwelle und dem Rad gibt, kann es zu dem Problem kommen, dass die Lenkraddrehung des Fahrers unbegrenzt betätigt werden kann, wodurch sich das Lenkgefühl des Fahrers verschlechtert.
Das heißt, wenn die Drehung des Rades einen Maximalpunkt erreicht (wenn sich das Lenkrad oder das Rad in einem allgemeinen Lenksystem in einem Zustand einer vollen Umdrehung befindet) oder wenn das Rad auf den Bordstein der Straße trifft und sich nicht mehr drehen kann, besteht die Notwendigkeit, dem Fahrer die entsprechende Information zu geben, indem eine zusätzliche Drehung der Lenkwelle verhindert wird.
Offenbarung
Technisches Problem
Die vorliegenden Ausführungsbeispiele werden aus dem oben beschriebenen Stand der Technik hergeleitet und haben die Aufgabe, eine Steer-by-Wire Lenkvorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, die Drehung einer Lenkwelle zu verhindern, wenn die Drehung eines Rades einen Maximalpunkt erreicht oder wenn der Fahrer ein Lenkdrehmoment auf der Lenkwelle erzeugt, das über das Reaktionsdrehmoment eines Reaktionskraftmotors hinausgeht, so dass das Lenkgefühl des Fahrers und die Lenkstabilität verbessert werden.
Darüber hinaus ist der Zweck der Ausführungsbeispiele nicht darauf beschränkt, und andere, nicht erwähnte Aufgaben bzw. Ziele werden von Fachleuten aus der folgenden Beschreibung klar verstanden werden.
Technische Lösung
Gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen kann eine Steer-by-Wire Lenkvorrichtung vorgesehen werden, die ein äußeres Element, das durch einen Antriebsmotor gedreht wird und mit einer geneigten Nut versehen ist, die auf einer inneren Umfangsfläche ausgebildet ist, ein inneres Element, das in einer zylindrischen Form ausgebildet ist, die auf einer Innenseite des äußeren Elements vorgesehen ist, das an einer Lenksäule befestigt ist und mit einem Führungsteil versehen ist, das in einer radialen Richtung geöffnet ist, ein Gleitelement, dessen äußere Fläche durch die geneigte Nut gestützt wird, wenn das äußere Element gedreht wird und radial entlang des Führungsteils bewegt wird, und ein Stützelement enthält, das mit dem Gleitelement verbunden ist, um sich in der radialen Richtung zu bewegen, und eine äußere Umfangsfläche einer Lenkwelle stützt, um eine Drehung der Lenkwelle zu verhindern.
Vorteilhafte Wirkungen
Entsprechend den vorliegenden Ausführungsbeispiele ist es bei einer Steer-by-Wire Lenkvorrichtung möglich, die Drehung einer Lenkwelle zu verhindern, wenn die Drehung eines Rades einen Maximalpunkt erreicht oder wenn der Fahrer ein Lenkdrehmoment auf der Lenkwelle erzeugt, das über das Reaktionsdrehmoment eines Reaktionskraftmotors hinausgeht, so dass das Lenkgefühl des Fahrers und die Lenkstabilität verbessert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen;
2 bis 5 sind perspektivische Ansichten, die einen Teil einer Steer-by-Wire Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigen;
6 ist eine Querschnittsansicht der 5;
7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil einer Steer-by-Wire Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen darstellt;
8 bis 10 sind Querschnittsansichten, die einen Teil der Steer-by-Wire Lenkvorrichtungen gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen darstellen.

Ausführungsart der Offenbarung
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung im Einzelnen über beispielhafte Zeichnungen beschrieben. Beim Hinzufügen von Bezugszeichen zu Elementen jeder Zeichnung können dieselben Elemente möglichst dieselben Bezugszeichen haben, auch wenn sie auf verschiedenen Zeichnungen angegeben sind. Ferner können bei der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung detaillierte Beschreibungen verwandter bekannter Konfigurationen oder Funktionen weggelassen werden, wenn festgestellt wird, dass die Beschreibung den Gegenstand in einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung eher unklar machen könnte.
Zusätzlich können Ausdrücke wie „erste(r/s)“, „zweite(r/s)“, „A“, „B“, „(A)“ oder „(B)“, „(a)“, „(b)“ hierin verwendet werden, um Elemente der Offenbarung zu beschreiben. Jeder der Ausdrücke dient nicht dazu, das Wesen, die Reihenfolge oder Abfolge zu definieren, sondern nur dazu, das entsprechende Element von anderen Elementen zu unterscheiden. Wenn eine Komponente als „angeschlossen“, „gekoppelt“ oder „verbunden“ mit einer anderen Komponente beschrieben wird, ist es zu verstehen, dass die Komponente direkt mit dieser anderen Komponente verbunden oder gekoppelt sein kann, aber eine andere Komponente kann zwischen jeder Komponente „angeschlossen“, „gekoppelt“ oder „verbunden“ sein.
1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen, 2 bis 5 sind perspektivische Ansichten, die einen Teil einer Steer-by-Wire Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen darstellen, 6 ist eine Querschnittsansicht von 5, 7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil der Steer-by-Wire Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen darstellt, und 8 bis 10 sind Querschnittsansichten, die einen Teil der Steer-by-Wire Lenkvorrichtungen gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen darstellen.
Wie in den Zeichnungen dargestellt, umfasst eine Steer-by-Wire Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen ein äußeres Element 153, das von einem Antriebsmotor 125 gedreht wird und mit einer geneigten Nut 154 versehen ist, die auf einer inneren Umfangsfläche ausgebildet ist, ein inneres Element 155, das in einer zylindrischen Form ausgebildet ist und auf einer inneren Seite beabstandet von der inneren Umfangsfläche des äußeren Elements 153 vorgesehen ist, an einer Lenksäule 123 befestigt, und mit einem Führungsteil 157 versehen ist, das in einer radialen Richtung geöffnet ist, ein Gleitelement 190, dessen Außenfläche in der geneigten Nut 154 abgestützt wird und radial entlang des Führungsteils 157 bewegt wird, wenn das äußere Element 153 gedreht wird, und ein Stützelement 170, das mit dem Gleitelement 190 verbunden ist, um sich in der radialen Richtung zu bewegen, und eine äußere Umfangsfläche einer Lenkwelle 103 trägt, um eine Drehung der Lenkwelle 103 zu verhindern.
In der Steer-by-Wire Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen sind ein Winkelsensor 105 und ein Drehmomentsensor 107 mit einer Seite der mit einem Lenkrad 101 verbundenen Lenkwelle 103 gekoppelt, und der Winkelsensor 105 und der Drehmomentsensor 107, die die Betätigung des Lenkrads 101 durch einen Fahrer erfassen, übertragen ein elektrisches Signal an eine elektronische Steuervorrichtung 110, so dass ein Reaktionskraftmotor 120 und ein Ritzelwellenmotor 130 betrieben werden.
Die elektronische Steuervorrichtung 110 steuert den Reaktionskraftmotor 120, den Antriebsmotor 125, den Ritzelwellenmotor 130 und dergleichen auf der Grundlage der elektrischen Signale, die vom Winkelsensor 105, dem Drehmomentsensor 107, dem Raddrehwinkelsensor 104 und dem Zahnstangenbewegungssensor 106 übertragen werden, sowie der elektrischen Signale, die von verschiedenen im Fahrzeug installierten Sensoren übertragen werden.
Der Ritzelwellenmotor 130 verschiebt eine mit der Ritzelwelle 113 verbundene Zahnstange 111, um die Räder 119 auf beiden Seiten über die Spurstange 115 und den Achsschenkel 117 zu lenken, und der Reaktionskraftmotor 120 erzeugt eine Lenkreaktionskraft in die entgegengesetzte Richtung, wenn der Fahrer das Lenkrad 101 betätigt oder die Lenkung der Lenkwelle 103 durchführt, wenn das Fahrzeug autonom gefahren wird.
In den Zeichnungen der vorliegenden Ausführungsbeispiele sind der Einfachheit der Beschreibung halber der Winkelsensor 105, der Drehmomentsensor 107, der Raddrehwinkelsensor 104 und der Zahnstangenbewegungssensor 106 dargestellt. Selbstverständlich können aber auch ein Motorpositionssensor zur Übermittlung von Lenkinformationen an die elektronische Steuervorrichtung 110 und verschiedene Radare, Reiter, Kamerabildsensoren usw. vorgesehen sein, auf deren detaillierte Beschreibung im Folgenden verzichtet wird.
Da bei dieser Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung die Lenkwelle 103 und die Ritzelwelle 113 nicht mechanisch verbunden sind und das Lenkrad 101 des Fahrers unbegrenzt gedreht werden kann, ist eine mechanische Begrenzung erforderlich, um die Drehung der Lenkwelle 103 in einem bestimmten Winkel zu stoppen.
Das heißt, für den Fall, dass die Drehung des Rades 119 den Maximalpunkt erreicht (wenn sich das Lenkrad 101 oder das Rad 119 in einer allgemeinen Lenkvorrichtung in einem Zustand der vollen Umdrehung befindet), oder für den Fall, dass das Rad 119 auf den Bordstein der Straße auftrifft und sich nicht mehr drehen kann, da der Reaktionskraftmotor 120 das Reaktionsdrehmoment bis zum Maximum ausgibt, wird die Lenkwelle 103 daran gehindert, sich weiter zu drehen, wodurch die Drehung der Lenkwelle 103 verhindert wird, so dass solche Informationen an den Fahrer geliefert werden können.
Um die Drehung der Lenkwelle 103 zu verhindern, ist ein Antriebsmotor 125 vorgesehen, der mechanisch mit der Lenkwelle 103 verbunden ist, und für den Fall, dass die Drehung des Rades 119 den Maximalpunkt erreicht oder ein Lenkmoment erzeugt, das größer ist als das maximale Reaktionsmoment des Reaktionsmotors 120, wird ein Drehverhinderungselement 150 betätigt, um die Drehung der Lenkwelle 103 zu stoppen.
Die an dem Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs befestigte Lenksäule ist mit einer Lenkwelle 103 versehen, die mit dem Lenkrad 101 gekoppelt ist, und an einer Seite der Lenksäule 123 ist sie mit einem Reaktionskraftmotor 120 zum Liefern eines Gefühls der Lenkreaktionskraft an der Lenkwelle 103 und einem Antriebsmotor 125 versehen, der betrieben wird, um die Drehung der Lenkwelle 103 zu stoppen, wenn ein Lenkdrehmoment, das größer als das maximale Reaktionsdrehmoment des Reaktionsmotors 120 ist, in der Lenkwelle 103 erzeugt wird.
Wenn der Fahrer also das Lenkrad 101 betätigt, steuert die elektronische Steuervorrichtung 110 den Reaktionskraftmotor 120 auf der Grundlage der vom Drehmomentsensor 107 und dem Winkelsensor 105 erfassten Signalwerte an, um ein Reaktionsmoment zu erzeugen, das in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Lenkwelle 103 wirkt.
Wenn darüberhinaus die Drehung des Rads 119 den Maximalpunkt erreicht (der Fall, in dem sich das Lenkrad 101 oder das Rad 119 in einer allgemeinen Lenkvorrichtung in einem Zustand der vollen Umdrehung befindet), oder wenn das Rad 119 auf den Bordstein der Straße trifft und sich nicht mehr drehen kann, wird der Antriebsmotor 125 betrieben, um das äußere Element 153 zu drehen.
Das äußere Element 153 ist in einer zylindrischen Form mit einem Ende ausgebildet, das durch eine Trennwand 153c verschlossen ist, und seine äußere Umfangsfläche ist in einem Gehäuse 152 gelagert und dreht sich, und ein Gehäusedeckel 151 ist an der Außenseite des Gehäuses 152 angebracht.
Außerdem ist an der inneren Umfangsfläche des äußeren Elements 153 eine geneigte Nut 154 ausgebildet, die von einem mit der Trennwand 153c gekoppelten Antriebsmotor 125 zu einer Seite und zur anderen Seite gedreht wird.
Das äußere Element 153 kann einteilig ausgebildet sein, kann aber unter Berücksichtigung der Herstellbarkeit und Montage geteilt und zusammengesetzt werden.
Das heißt, die geneigte Nut 154 kann gebildet werden, indem das mit der geneigten Nut 154 versehene Teil 153b separat gebildet und mit einem zylindrischen Abschnitt 153a mit einem Befestigungselement kombiniert wird, und in diesem Fall kann die geneigte Nut 154 leichter gebildet werden und eine Formherstellung kann einfach sein. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist beispielhaft die Teilung und Montage des äußeren Elements 153 dargestellt.
Das in zylindrischer Form ausgebildete innere Element 155 ist mit einem einseitig in radialer Richtung geöffneten Führungsteil 157 versehen und ist innen mit Abstand zur inneren Umfangsfläche des äußeren Elements 153 angeordnet.
Im inneren Element 155 ist der zylindrische Bereich 156 so an der Lenksäule befestigt, dass er sich nicht bewegt, wenn sich das äußere Element 153 dreht, und kann an einem festen Bauteil wie einem Außenrohr einer Lenksäule, einem Säulengehäuse oder einer Halterung befestigt sein. Auf eine detaillierte Beschreibung wird hier verzichtet.
Außerdem wird die Außenfläche des Gleitelements 190 während der Drehung des äußeren Elements 153 von der geneigten Nut 154 abgestützt und bewegt sich radial nach innen entlang des Führungsteils 157 und stützt das Stützelement 170.
Das Stützelement 170 ist mit dem Gleitelement 190 verbunden, bewegt sich in radialer Richtung und stützt die äußere Umfangsfläche der Lenkwelle 103 ab, um eine Drehung der Lenkwelle 103 zu verhindern.
Die im äußeren Element 153 vorgesehene geneigte Nut 154 ist an einer Position vorgesehen, die dem Führungsteil 157 des inneren Elements 155 entspricht, und ist als eine geneigte Fläche ausgebildet, bei der die Tiefe in radialer Richtung von der inneren Umfangsfläche des äußeren Elements 153 zu einer Seite in Umfangsrichtung allmählich zunimmt.
Wenn daher das äußere Element 153 durch den Antriebsmotor 125 gedreht wird, bewegt sich das von der geneigten Nut 154 abgestützte Gleitelement 190 in radialer Richtung um eine Differenz in der Tiefe der geneigten Nut 154.
Ein Beschichtungsabschnitt 154a, der aus einem reibungsarmen Material besteht, kann auf einer Oberfläche der geneigten Nut 154 gebildet werden oder ein reibungsarmes Element kann mit der Fläche der geneigten Nut gekoppelt werden. In den Zeichnungen der vorliegenden Ausführungsbeispiele ist der Einfachheit halber der Fall dargestellt, in dem der Beschichtungsabschnitt 154a als Beispiel gebildet ist.
Eine äußere Umfangsfläche des Gleitelements 190, das von der geneigten Nut 154 des äußeren Elements 153 abgestützt wird, ist in einer konvex gekrümmten Fläche ausgebildet, um in engem Kontakt mit der geneigten Nut 154 abgestützt zu werden, und wird in der radialen Richtung bewegt, wenn sich das äußere Element 153 dreht.
Außerdem ist auf einer äußeren Umfangsfläche des von der geneigten Nut 154 abgestützten Gleitelements 190 ein aus einem reibungsarmen Material gebildeter Beschichtungsabschnitt 191a gebildet oder ein reibungsarmes Element angekoppelt, so dass das Gleitelement leichtgängig bewegt werden kann, ohne sich zu verhaken, wobei die Reibung mit der geneigten Nut 154 minimiert wird. Ähnlich wie bei der geneigten Nut 154 ist in den Zeichnungen der vorliegenden Ausführungsbeispiele der Einfachheit halber der Fall dargestellt, in dem der Beschichtungsabschnitt 191a als Beispiel gebildet ist.
Dabei kann der auf der geneigten Nut 154 oder dem Gleitelement 190 vorgesehene Beschichtungsabschnitt aus einem nicht haftenden, reibungsarmen Material wie Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet sein.
Außerdem ist die Trennwand 153c, die am axialen Ende des äußeren Elements 153 ausgebildet ist, mit einem Koppelloch 126a versehen, mit dem die Welle 125a des Antriebsmotors 125 gekoppelt ist, um mit dem Antriebsmotor 125 gekoppelt zu werden und sich zu drehen.
Das Führungsteil 157, das an dem inneren Element 155 ausgebildet ist, weist eine hohle Form auf und ragt von der äußeren Umfangsfläche des inneren Elements 155 radial nach außen hervor, wodurch das Gleitelement 190 in die Lage versetzt wird, sich in das Innere des Führungsteils 157 zu bewegen, während sich das äußere Element 153 dreht.
Das Gleitelement 190 umfasst einen Körperabschnitt 193, der in das Führungsteil 157 eingesetzt ist, und einen Stützendabschnitt 191, der zu einem äußeren Ende des Körperabschnitts zu beiden Seiten in einer Umfangsrichtung vorsteht.
Darüber hinaus ist ein elastisches Element 160, das das Gleitelement 190 in radialer Richtung abstützt, mit einer äußeren Umfangsfläche des Führungsteils 157 und dem Stützendabschnitt 191 gekoppelt. Da das elastische Element 160 das Stützende 191 abstützt und das Gleitelement 190 in Richtung des äußeren Elements 153 abstützt, trennt das Gleitelement 190 im Normalzustand, das heißt bei Drehung der Lenkwelle 103, das Stützelement 170 von der Lenkwelle 103.
Ferner ist ein vorstehender Endabschnitt 159 zum Abstützen des elastischen Elements 160 an einem Bereich ausgebildet, an dem die äußere Umfangsfläche des inneren Elements 155 und das Führungsteil 157 verbunden sind, so dass ein Klappergeräusch mit dem inneren Element 155 verhindert wird, während das Ende des elastischen Elements 160 abgestützt wird.
Darüberhinaus ist ein Stützfestlegungsbereich 170a, der aus einem Vorsprung und einer Nut gebildet ist, an einer inneren Umfangsfläche des Stützelements 170 vorgesehen, und ein Wellenfestlegungsbereich 103a, der aus einer Nut und einem Vorsprung entsprechend dem Stützfestlegungsbereich 170a gebildet ist, ist an der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 103 vorgesehen, so dass die Drehung der Lenkwelle 103 sicher verhindert wird.
In diesem Fall sind der Stützfestlegungsbereich 170a und der Wellenfestlegungsbereich 103a so dargestellt, dass sie in axialer Richtung ausgebildete Vorsprünge und Nuten aufweisen, dies ist jedoch als Beispiel dargestellt und nicht unbedingt darauf beschränkt. Diese können in jeder Form ausgebildet sein, die die Drehung der Lenkwelle 103 verhindern kann.
Ein radial nach außen vorstehender radialer Vorsprung 171 ist an einer äußeren Umfangsfläche des in einem annähernd kreisförmigen oder bogenförmigen Querschnitt ausgebildeten Stützelements ausgebildet, und eine Sitznut 157a, in der der radiale Vorsprung 171 sitzt, ist an der inneren Umfangsfläche des offenen Bereichs des inneren Elements 155 ausgebildet.
Darüber hinaus umfasst das Stützelement 170 einen Einführungsabschnitt 173, der an einer äußeren Umfangsseite des radialen Vorsprungs 171 radial nach außen vorsteht, und das Gleitelement 190 umfasst eine Einführungsnut 195, in die der Einführungsabschnitt 173 eingeführt wird, um mit dem Stützelement 170 gekoppelt zu werden.
Das Gleitelement 190 und das Stützelement 170 sind durch ein Befestigungselement 180, das das Stützelement 170 und das Gleitelement 190 durchdringt, so verbunden, dass sie sich in radialer Richtung integral bewegen können.
Ein Verbindungsloch 193a, an das das Befestigungselement 180 gekoppelt ist, ist im Körper 193 des Gleitelements 190 ausgebildet, und das Stützelement 170 ist mit einem Befestigungsloch 177 ausgebildet, das vom Stützfestlegungsbereich 170a zum Einführungsabschnitt 173 reicht.
Zusätzlich ist ein abgestufter Abschnitt 175 zum Stützen des Kopfteils 183 des Befestigungselements 180 innerhalb des radialen Vorsprungs 171 ausgebildet, und der Körperabschnitt 181 des Befestigungselements 180 ist mit dem Verbindungsloch 193a des Gleitelements 190 gekoppelt, so dass das Befestigungselement 180 befestigt werden kann, während es das Gleitelement 190 und das Stützelement 170 verbindet.
Darüberhinaus kann das im inneren Element 155 ausgebildete Führungsteil 157 in der Umfangsrichtung des inneren Elements 155 beabstandet sein und mit zwei oder mehr versehen sein, und das Gleitelement 190 und das Stützelement 170 können ebenfalls entsprechend jedem der Führungsteile 157 vorgesehen sein.
Das heißt, um die Drehung der Lenkwelle 103 wirkungsvoll zu verhindern, können zwei oder mehr Führungsteile 157, Gleitelemente 190, elastische Elemente 160 und Stützelemente 170 an in Umfangsrichtung beabstandeten Positionen zwischen Positionen vorgesehen sein, die die äußere Umfangsfläche der Lenkwelle 103 abstützen. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist beispielhaft dargestellt, dass sie an in radialer Richtung gegenüberliegenden Positionen vorgesehen sind.
Eine Steer-by-Wire Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen kann ferner einen Drehmomentsensor 107 zum Messen eines von der Lenkwelle erzeugten Lenkdrehmomentwerts und eine elektronische Steuervorrichtung 110 zum Berechnen und Übertragen eines Reaktionskraft-drehmomentwerts der Lenkwelle 103 an einen Reaktionskraftmotor 120 und zum Bestimmen, ob der Antriebsmotor 125 zu betreiben ist, durch Vergleichen des Lenkdrehmomentwerts mit einem voreingestellten maximalen Reaktionskraftdrehmomentwert umfassen.
Wenn in diesem Fall der von der Lenkwelle 103 erzeugte Lenkdrehmomentwert größer ist als ein voreingestellter maximaler Reaktionsdrehmomentwert, betätigt die elektronische Steuervorrichtung 110 den Antriebsmotor 125, so dass das Stützelement 170, wie in 9 dargestellt, in engem Kontakt mit der Lenkwelle 103 steht.
Wenn der von der Lenkwelle 103 erzeugte Wert des Lenkdrehmoments geringer als ein voreingestellter maximaler Reaktionsdrehmomentwert ist, betätigt die elektronische Steuervorrichtung 110 außerdem den Antriebsmotor 125, so dass, wie in 10 dargestellt, das Stützelement 170 einen von der Lenkwelle 103 beabstandeten Zustand beibehält, um eine freie Drehung der Lenkwelle 103 zu ermöglichen.
Das heißt, im Falle einer normalen Lenksituation dreht der Antriebsmotor 125 das äußere Element 153, wie in 10 gezeigt, so dass das Stützelement 170 am tiefsten Arretiervorsprung 154c der geneigten Nut 154 positioniert ist. Daher ist das Stützelement 170 von der Lenkwelle 103 beabstandet, um eine freie Drehung der Lenkwelle 103 zu ermöglichen.
Wenn der Fahrer ein Lenkdrehmoment erzeugt, das das Reaktionsmoment des Reaktionskraftmotors 120 in der Lenkwelle 103 übersteigt, wie es in einem Fall ist, bei dem die Raddrehung während des Lenkens den Maximalpunkt erreicht oder bei dem das Rad den Bordstein der Straße trifft und sich nicht mehr drehen kann, dreht der Antriebsmotor 125 das äußere Element 153 in die entgegengesetzte Richtung, so dass sich das Stützelement 170 an der flachsten Stelle der geneigten Nut 154 befindet, wie in 9 gezeigt. Daher ist das Stützelement 170 in engem Kontakt mit der Lenkwelle 103, und die Drehung der Lenkwelle 103 wird verhindert.
Außerdem wird die Drehung der Lenkwelle 103 verhindert, wenn der Wert des Lenkdrehmoments in einer beliebigen Richtung, beispielsweise in der linken Drehrichtung, größer ist als der Wert des maximalen Reaktionskraftmoments. Wenn zu diesem Zeitpunkt ein Lenkdrehmomentwert in der rechten Drehrichtung erzeugt wird, wird der Antriebsmotor 125 betrieben, um das äußere Element 153 in die entgegengesetzte Richtung zu drehen, so dass die Lenkwelle 103 wieder gedreht werden kann.
Weiterhin kann eine Steer-by Wire Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen einen Winkelsensor 105, der einen Drehwinkel der Lenkwelle 103 misst, einen Raddrehwinkelsensor 104 zum Messen eines Drehwinkels eines Rades und eine elektronische Steuervorrichtung 110 zum Bestimmen, ob der Antriebsmotor 125 betrieben werden soll, durch Vergleichen des vom Winkelsensor 105 gemessenen Drehwinkels der Lenkwelle und des vom Raddrehwinkelsensor 104 gemessenen Drehwinkels des Rades mit einem voreingestellten Datenwert umfassen.
In diesem Fall bestimmt das elektronische Steuervorrichtung 110, ob der Antriebsmotor 125 betrieben werden soll, indem es den Drehwinkel der Lenkwelle 103 und den Drehwinkel des Rades mit einem voreingestellten Datenwert vergleicht. Dabei bezeichnet der voreingestellte Datenwert einen Datenwert, der als Raddrehwinkel entsprechend dem Drehwinkel der Lenkwelle 103 bei der allgemeinen Lenkung eingestellt ist.
Daher wird durch den Vergleich des Drehwinkels der Lenkwelle 103 und des Drehwinkels des Rades mit einem voreingestellten Datenwert in dem Fall, dass der Drehwinkel der Lenkwelle 103 größer als der voreingestellte Datenwert des Raddrehwinkels ist, einschließlich des Falles, in dem die Raddrehung während des Lenkens den Maximalpunkt erreicht, oder des Falles, in dem das Rad auf den Straßenrand auftrifft und sich nicht mehr drehen kann, der Antriebsmotor 125 so gesteuert, dass er das äußere Element 153 dreht, so dass das Stützelement 170 in engem Kontakt mit der Lenkwelle 103 steht, wie in 9 gezeigt.
Außerdem kann der Antriebsmotor 125 in dem Fall, dass der Drehwinkel der Lenkwelle 103 kleiner als der voreingestellte Datenwert des Raddrehwinkels ist, so betrieben werden, dass das Stützelement 170 von der Lenkwelle 103 beabstandet gehalten wird, wie in 10 gezeigt, um eine freie Drehung der Lenkwelle 103 zu ermöglichen.
Zusätzlich kann eine Steer-by-Wire Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen ferner einen Winkelsensor 105, der einen Drehwinkel der Lenkwelle 103 misst, einen Zahnstangenbewegungssensor 106, der einen Gleitbewegungsweg einer Zahnstange 111 misst, und eine elektronische Steuervorrichtung 110 zum Bestimmen, ob der Antriebsmotor 125 betrieben werden soll, durch Vergleichen des vom Winkelsensor 105 gemessenen Drehwinkels der Lenkwelle und des vom Zahnstangenbewegungssensor 106 gemessenen Bewegungsweg der Zahnstange mit einem voreingestellten Datenwert umfassen.
In diesem Fall bestimmt die elektronische Steuervorrichtung 110, ob der Antriebsmotor 125 betrieben werden soll, indem sie den Drehwinkel der Lenkwelle 103 und den Bewegungsweg der Zahnstange mit einem voreingestellten Datenwert vergleicht, und der voreingestellte Datenwert bezeichnet einen Datenwert, der als der Bewegungsweg der Zahnstange entsprechend dem Drehwinkel der Lenkwelle 103 während der allgemeinen Lenkung eingestellt ist.
Daher wird durch den Vergleich des Drehwinkels der Lenkwelle 103 und des Bewegungsweges der Zahnstange mit einem voreingestellten Datenwert in dem Fall, dass der Drehwinkel der Lenkwelle 103 größer als der voreingestellte Datenwert des Bewegungswegs der Zahnstange ist, einschließlich des Falles, in dem die Raddrehung während des Lenkens den Maximalpunkt erreicht, oder des Falles, in dem das Rad auf den Bordstein der Straße trifft und sich nicht mehr drehen kann, der Antriebsmotor 125 so gesteuert, dass er das äußere Element 153 dreht, so dass das Stützelement 170 in engem Kontakt mit der Lenkwelle 103 steht, wie in 9 gezeigt.
Wenn der Drehwinkel der Lenkwelle 103 kleiner als der voreingestellte Datenwert des Bewegungswegs der Zahnstange ist, kann der Antriebsmotor 125 außerdem so betrieben werden, dass das Stützelement 170 von der Lenkwelle 103 beabstandet bleibt, wie in 10 gezeigt, um eine freie Drehung der Lenkwelle 103 zu ermöglichen.
Das heißt, entsprechend der Richtung, in der die elektronische Steuervorrichtung 110 den Antriebsmotor 125 zum Drehen des äußeren Elements 153 betätigt, ist es möglich, nur eine Drehrichtung der Lenkwelle 103 zu deaktivieren.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen in einer Steer-by Wire Lenkvorrichtung möglich, in dem Fall, in dem die Drehung des Rades den Maximalpunkt erreicht oder der Fahrer ein Lenkmoment erzeugt, das das Reaktionsmoment des Reaktionskraftmotors an der Lenkwelle übersteigt, die Drehung der Lenkwelle zu verhindern, wodurch das Lenkgefühl des Fahrers und die Lenkstabilität verbessert werden.
Auch wenn im Vorhergehenden alle Komponenten, die die Ausführungen der vorliegenden Ausführungsbeispiele ausmachen, als kombiniert oder in Kombination arbeitend beschrieben werden, sind die vorliegenden Ausführungsbeispiele nicht unbedingt auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Das heißt, solange es im Rahmen der Aufgabe der vorliegenden Ausführungsbeispiele liegt, können eine oder mehrere der Komponenten selektiv kombiniert und betrieben werden.
Die obige Beschreibung stellt nur ein Beispiel für die technische Idee der vorliegenden Offenbarung zu Illustrationszwecken dar, und jede Person, die gewöhnlich auf dem Gebiet der vorliegenden Offenbarung ausgebildet ist, wird in der Lage sein, verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Anwendungsbereichs vorzunehmen, ohne von den wesentlichen Merkmalen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Daher sollen die in der vorliegenden Offenbarung offenbarten Ausführungsbeispiele das technische Konzept der vorliegenden Offenbarung nicht beschränken, sondern die vorliegende Offenbarung beschreiben, und der Bereich der technischen Idee der vorliegenden Offenbarung wird durch die Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung ist auf der Grundlage der folgenden Ansprüche auszulegen und alle technischen Ideen innerhalb des Umfangs von Äquivalenten davon sind so auslegen, dass sie im Umfang der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen sind.
QUERVERWEISE ZU VERWANDTER ANMELDUNG
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität gemäß Artikel 119(a) des US-Patentgesetzes (35 USC § 119(a)) für die am 18. Oktober 2018 in Korea eingereichte Patentanmeldung Nr. 10-2018-0124691 , deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme in diese Patentanmeldung aufgenommen wird. Wenn diese Patentanmeldung aus demselben Grund wie oben eine Priorität für andere Länder als die Vereinigten Staaten beansprucht, wird der gesamte Inhalt als Referenz in diese Patentanmeldung aufgenommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 1020180124691 [0070]

Claims

Steer-by-Wire Lenkvorrichtung, umfassend: ein äußeres Element, das von einem Antriebsmotor gedreht wird und mit einer geneigten Nut versehen ist, die an einer inneren Umfangsfläche ausgebildet ist; ein in einer zylindrischen Form ausgebildetes inneres Element, das an einer Innenseite des äußeren Elements vorgesehen ist, an einer Lenksäule befestigt ist und mit einem in einer radialen Richtung geöffneten Führungsteil versehen ist; ein Gleitelement, dessen Außenfläche von der geneigten Nut gestützt wird und radial entlang des Führungsteils bewegt wird, wenn das äußere Element gedreht wird; und ein Stützelement, das mit dem Gleitelement verbunden ist, um sich in der radialen Richtung zu bewegen, und eine äußere Umfangsfläche einer Lenkwelle abstützt, um eine Drehung der Lenkwelle zu verhindern.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die geneigte Nut an einer Position vorgesehen ist, die dem Führungsteil entspricht, und als eine geneigte Fläche ausgebildet ist, bei der die Tiefe in der radialen Richtung von der inneren Umfangsfläche des äußeren Elements zu einer Seite in einer Umfangsrichtung allmählich zunimmt.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, bei der ein aus einem Material mit geringer Reibung gebildeter Beschichtungsbereich auf einer Fläche der geneigten Nut gebildet ist oder ein Element mit geringer Reibung mit der Fläche der geneigten Nut gekoppelt ist.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, bei der eine äußere Umfangsfläche des von der geneigten Nut abgestützten Gleitelements in einer konvex gekrümmten Fläche ausgebildet ist.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, bei der ein aus einem Material mit geringer Reibung gebildeter Beschichtungsbereich auf einer äußeren Umfangsfläche des von der geneigten Nut abgestützten Gleitelements gebildet ist oder ein Element mit geringer Reibung mit der äußeren Umfangsfläche des von der geneigten Nut abgestützten Gleitelements verbunden ist.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Welle des Antriebsmotors mit einem axialen Ende des äußeren Elements gekoppelt ist.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Führungsteil von einer äußeren Umfangsfläche des inneren Elements radial nach außen ragt und in einer hohlen Form ausgebildet ist.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 7, bei der das Gleitelement einen Körperabschnitt, der in das Führungsteil eingesetzt ist, und einen Stützendabschnitt umfasst, der von einem äußeren Ende des Körperabschnitts zu beiden Seiten in einer Umfangsrichtung hervorragt und von der geneigten Nut gestützt wird.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 8, bei der ein elastisches Element, das auf dem Stützendabschnitt abgestützt ist und das Gleitelement in der radialen Richtung abstützt, mit einer äußeren Umfangsfläche des Führungsteils gekoppelt ist.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 9, bei der ein vorstehender Endabschnitt zum Abstützen des elastischen Elements an einem Abschnitt ausgebildet ist, an dem die äußere Umfangsfläche des inneren Elements und das Führungsteil verbunden sind.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Stützfestlegungsteil, das aus mindestens einem Vorsprung und einer Nut gebildet ist, an einer inneren Umfangsfläche des Stützelements vorgesehen ist.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 11, bei der ein Wellenfestlegungsteil, das aus einer Nut und einem Vorsprung entsprechend dem Stützfestlegungsteil gebildet ist, an der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle vorgesehen ist.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein radial nach außen vorstehender radialer Vorsprung an einer äußeren Umfangsfläche des Stützelements ausgebildet ist und eine Sitznut, in der der radiale Vorsprung gelagert ist, an einer inneren Umfangsfläche des inneren Elements ausgebildet ist.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 13, bei der das Stützelement einen Einführungsabschnitt aufweist, der an einer äußeren Umfangsseite des radialen Vorsprungs radial nach außen ragt, und das Gleitelement eine Einführungsnut aufweist, in die der Einführungsabschnitt eingeführt wird.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 14, bei der das Gleitelement und das Stützelement durch ein Befestigungselement verbunden sind, das das Gleitelement und das Stützelement durchdringt.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 15, bei der ein abgestufter Abschnitt zum Stützen des Kopfes des Befestigungselements innerhalb des radialen Vorsprungs ausgebildet ist.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Führungsteil in der Umfangsrichtung des inneren Elements beabstandet ist und mit zwei oder mehr versehen ist, und das Gleitelement und das Stützelement ebenfalls an Positionen vorgesehen sind, die jedem der Führungsteile entsprechen.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 11, die weiterhin umfasst: einen Drehmomentsensor, der einen von der Lenkwelle erzeugten Lenkdrehmomentwert misst; und eine elektronische Steuervorrichtung zum Berechnen und Übertragen eines Reaktionskraft-Drehmomentwerts der Lenkwelle an einen Reaktionskraftmotor und zum Bestimmen, ob der Antriebsmotor betrieben werden soll, wobei der Lenkdrehmomentwert mit einem voreingestellten maximalen Reaktionskraft-Drehmomentwert verglichen wird.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin umfasst: einem Winkelsensor, der einen Drehwinkel der Lenkwelle misst; einen Raddrehwinkelsensor zum Messen eines Drehwinkels eines Rades; und eine elektronische Steuervorrichtung zum Bestimmen, ob der Antriebsmotor betrieben werden soll, indem der vom Winkelsensor gemessene Drehwinkel der Lenkwelle und der vom Raddrehwinkelsensor gemessene Drehwinkel des Rades mit einem voreingestellten Datenwert verglichen werden.
Steer-by-Wire Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin umfasst: einem Winkelsensor, der einen Drehwinkel der Lenkwelle misst; einen Zahnstangenbewegungssensor, der einen Gleitbewegungsweg einer Zahnstange misst; und eine elektronische Steuervorrichtung zum Bestimmen, ob der Antriebsmotor betrieben werden soll, indem der vom Winkelsensor gemessene Drehwinkel der Lenkwelle und der vom Zahnstangenbewegungssensor gemessene Bewegungsweg der Zahnstange mit einem voreingestellten Datenwert verglichen werden.