DE112020001132T5

DE112020001132T5 - Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE112020001132T5
Application number: DE112020001132.1T
Authority: DE
Inventors: Seung Gyu Hong
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2021-12-16
Also published as: KR102645000B1; KR20200107503A; WO2020184857A1; US20220144335A1; CN113544044A; CN113544044B

Abstract

Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird, wenn ein Fahrer ein Lenkmoment auf eine Lenkwelle ausübt, das größer ist als das Reaktionsmoment eines Reaktionsmotors, die Lenkwelle mechanisch daran gehindert, sich weiter zu drehen, wodurch das Lenkgefühl des Fahrers verbessert werden kann.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegenden Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung und insbesondere auf eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, die ein besseres Lenkgefühl vermitteln kann, indem sie die Drehung der Lenkwelle mechanisch stoppt, wenn der Fahrer ein Lenkmoment auf die Lenkwelle aufbringt, das größer ist als das Reaktionsmoment des Reaktionskraftmotors.
Stand der 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 Betätigung 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.
Bei einer solchen Steer-by-Wire-Lenkung fehlt jedoch die mechanische Verbindung zwischen der Lenkwelle und den Rädern, was zu einer unbestimmten Drehung des Lenkrads des Fahrers führen kann, was ein schlechtes Lenkgefühl zur Folge hat.
Mit anderen Worten dreht sich, wenn die Drehung der Räder den Maximalpunkt erreicht (wenn das Lenkrad oder die Räder in einer herkömmlichen Lenkvorrichtung voll durchgedreht sind) oder wenn sich ein Rad aufgrund eines Straßenrandes nicht mehr drehen kann, die Lenkwelle nicht mehr, und es besteht die Notwendigkeit, den Fahrer über einen solchen Anlass zu informieren, indem die weitere Drehung der Lenkwelle gestoppt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Technische Aufgabe
Die vorliegenden Ausführungsbeispiele wurden vor dem oben beschriebenen Hintergrund konzipiert und zielen darauf ab, ein besseres Lenkgefühl zu vermitteln, indem die Lenkwelle mechanisch am Drehen gehindert wird, wenn der Fahrer ein Lenkmoment aufbringt, das größer ist als das Reaktionsmoment des Reaktionskraftmotors an der Lenkwelle.
Die Ziele der vorliegenden Ausführungsbeispiele sind nicht auf das Vorstehende beschränkt und andere Ziele werden für einen Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich sein.
Technische Lösung
Gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen kann eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung vorgesehen werden, die umfasst: eine Lenkwelle, die mit einem Ende eines Torsionsstabs verbunden ist und ein erstes Zahnradelement aufweist, das an ihrer Außenumfangsfläche ausgebildet ist, einen ersten Rotor, der drehbar innerhalb eines Gehäuses gekoppelt ist, um mit einem Motor verbunden zu werden, der mit dem anderen Ende des Torsionsstabs verbunden ist, und der ein hohles Aufnahmeteil an einer seiner Seite aufweist, wobei sich das hohle Aufnahmeteil axial erstreckt und ein zweites Zahnradelement aufweist, das an seiner Innenumfangsfläche ausgebildet ist, einen zweiten Rotor, der ein drittes Zahnradelement an seiner Außenumfangsfläche aufweist, wobei das dritte Zahnradelement mit dem ersten Zahnradelement und dem zweiten Zahnradelement dazwischen in Eingriff steht, und einen Anschlag, der mit dem zweiten Rotor vorgesehen ist und einen Bereich eines Drehwinkels des zweiten Rotors begrenzt, wenn sich der zweite Rotor zwischen dem ersten Zahnradelement und dem zweiten Zahnradelement dreht.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist es möglich, ein besseres Lenkgefühl zu erreichen, indem die Lenkwelle mechanisch am Drehen gehindert wird, wenn der Fahrer ein Lenkmoment auf die Lenkwelle ausübt, das größer ist als das Reaktionsmoment des Reaktionskraftmotors.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen;
2 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Abschnitt von 1 darstellt;
3 bis 10 sind Querschnittsansichten, die die Betriebszustände einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigen; und
11 und 12 sind perspektivische Ansichten, die einen Teil einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigen.

Bester Modus zur Umsetzung der Erfindung
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. Dieselben oder im Wesentlichen dieselben Bezugszeichen werden verwendet, um sich auf dieselben oder im Wesentlichen dieselben Elemente in der gesamten Beschreibung und den Zeichnungen zu beziehen. Wenn festgestellt wird, dass die ausführliche Beschreibung bekannter Konfigurationen oder Funktionen den Gegenstand der vorliegenden Erfindung unklar macht, kann sie übersprungen werden.
Zur Beschreibung der Bestandteile der vorliegenden Ausführungsbeispielen können Bezeichnungen wie „erste“, „zweite“, „A“, „B“, „(a)“ und „(b)“ verwendet werden. Diese Bezeichnungen dienen lediglich dazu, einen Bestandteil von einem anderen zu unterscheiden, und das Wesen der Bestandteile wird durch die Bezeichnungen nicht im Hinblick auf die Reihenfolge oder die Reihenfolge eingeschränkt. Wenn ein Bauteil als „verbunden“, „gekoppelt“ oder „verknüpft“ mit einem anderen Bauteil bezeichnet wird, kann das Bauteil direkt mit dem anderen Bauteil verbunden oder verknüpft sein, aber es sollte auch verstanden werden, dass andere Bauteile „verbunden“, „gekoppelt“ oder „verknüpft“ zwischen den Bauteilen sein können.
1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen. 2 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Abschnitt von 1 darstellt.3 bis 10 sind Querschnittsansichten, die die Betriebszustände einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigen. 11 und 12 sind perspektivische Ansichten, die einen Teil einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigen.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen umfasst eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung 100 gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen eine Lenkwelle 106, die mit einem Ende eines Torsionsstabs 105 verbunden ist und ein erstes Zahnradelement 121 bzw. eine erste Verzahnung aufweist, das bzw. die an ihrer äußeren Umfangsfläche ausgebildet ist, einen ersten Rotor 102, der drehbar in einem Gehäuse 301 gekoppelt ist, um mit einem Motor 101 verbunden zu werden, der mit dem anderen Ende des Torsionsstabs 105 verbunden ist, und der ein hohles Aufnahmeteil 112 an einer seiner Seite aufweist, wobei das hohle Aufnahmeteil 112 sich axial erstreckt und ein zweites Zahnradelement 122 aufweist, das an seiner inneren Umfangsfläche ausgebildet ist, einen zweiten Rotor 103, der ein drittes Zahnradelement 123 an seiner äußeren Umfangsfläche aufweist, wobei das dritte Zahnradelement 123 mit dem ersten Zahnradelement 121 und dem zweiten Zahnradelement 122 dazwischen in Eingriff ist, und einen Anschlag 104, der mit dem zweiten Rotor 103 vorgesehen ist und einen Bereich eines Drehwinkels des zweiten Rotors 103 begrenzt, wenn sich der zweite Rotor 103 zwischen dem ersten Zahnradelement 121 und dem zweiten Zahnradelement 122 dreht.
Die Lenkwelle 106 ist mit einem Lenkrad 107 verbunden und wird durch die Betätigung des Fahrers gedreht. Eine elektronische Steuereinheit im Fahrzeug empfängt Messdaten, z. B. von einem Drehmomentsensor oder einem Winkelsensor, die mit der Lenkwelle 106 verbunden sind, und sendet Signale zum Lenken der Räder, die aus den Messdaten erzeugt werden.
Diese Sensoren können einen Motorpositionssensor, verschiedene Radarvorrichtungen oder Kamerabildsensoren zur Übermittlung von Lenkinformationen an die elektronische Steuereinheit einschließen, und es wird von ihnen keine detaillierte Beschreibung gegeben.
Die Lenkwelle 106 ist mit einem Reaktionskraftmotor ausgestattet. Auf der Grundlage der vom Drehmomentsensor erfassten Daten betreibt die elektronische Steuereinheit den Reaktionskraftmotor, um ein Reaktionskraftmoment in der entgegengesetzten Richtung zu dem Lenkmoment zu erzeugen, das bei der Betätigung des Lenkrads 107 durch den Fahrer entsteht.
Da es bei einer solchen Steer-by-Wire-Lenkung keine mechanische Verbindung zwischen der Lenkwelle 106 und den Rädern gibt, kann der Fahrer das Lenkrad 107 unbegrenzt drehen. Daher ist eine mechanische Beschränkung erforderlich, um die Drehung in einem beliebigen Winkel zu stoppen.
Mit anderen Worten, wenn das Lenkrad 107 die maximale Anzahl von Umdrehungen erreicht oder ein Rad am Fahrbahnrand hängen bleibt, erhöht sich das Lenkmoment des Fahrers und damit auch das Reaktionskraftmoment des Reaktionskraftmotors. Um zu verhindern, dass sich die Lenkwelle 106 weiter dreht, wenn der Reaktionskraftmotor seine maximale Leistung erreicht, umfasst die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung 100 gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen den Motor 101, den Torsionsstab 105, den ersten Rotor 102, den zweiten Rotor 103 und den Anschlag 104.
Das eine Ende des Torsionsstabs 105 ist mit der Lenkwelle 106 und das andere Ende mit dem ersten Rotor 102 verbunden.
Das eine Ende des Torsionsstabs 105 kann in die Lenkwelle 106 eingeführt und mit dieser gekoppelt werden, und das andere Ende des Torsionsstabs 105 kann in ein in einer Seite des ersten Rotors 102 ausgebildetes Loch 314 eingeführt und gekoppelt werden. Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, kann am anderen Ende des Torsionsstabs 105 und des Lochs 314 eine Verzahnung ausgebildet werden, so dass das andere Ende des Torsionsstabs 105 und der erste Rotor 102 miteinander gekoppelt werden können, um umfänglich befestigt zu werden.
Der erste Rotor 102 ist innerhalb des Gehäuses 301 drehbar gekoppelt, um mit dem Motor 101 verbunden zu werden, und hat ein hohles Aufnahmeteil 112 an seiner axialen Seite, das der Lenkwelle 106 gegenüberliegt. Das hohle Aufnahmeteil 112 erstreckt sich axial und weist ein zweites Zahnradelement 122 auf, das an seiner inneren Umfangsfläche ausgebildet ist. Das zweite Zahnradelement 122 kann, wie in den Zeichnungen dargestellt, an einem Ende des Aufnahmeteils 112 ausgebildet sein. An der anderen Seite des ersten Rotors 102 ist ein Vorsprung 311 ausgebildet, der mit dem Gehäuse 301 über ein Lager 313 gekoppelt ist, das weiter unten im Detail beschrieben wird.
Mit anderen Worten, der Torsionsstab 105 befindet sich im Inneren des Aufnahmeteils 112, der Torsionsstab 105 ist in das Aufnahmeteil 112 eingesetzt, und das andere Ende des Torsionsstabs 105 ist mit dem ersten Rotor 102 verbunden.
Der Motor 101 ist mit dem ersten Rotor 102 gekoppelt, so dass das Drehmoment des Motors 101 auf den ersten Rotor 102 übertragen wird. So wird der Torsionsstab 105, der die Lenkwelle 106 und den ersten Rotor 102 verbindet, durch den Motor 101 und das Lenkmoment des Fahrers verdreht. Nachfolgend wird eine detaillierte Kopplungsstruktur des ersten Rotors 102 und des Motors 101 beschrieben.
Das erste Zahnradelement 121 ist an der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 ausgebildet, und das zweite Zahnradelement 122 ist an der inneren Umfangsfläche des Aufnahmeteils 112 ausgebildet. Das dritte Zahnradelement 123, das zwischen dem ersten Zahnradelement 121 und dem zweiten Zahnradelement 122 eingreift, ist an der äußeren Umfangsfläche des zweiten Rotors 103 ausgebildet.
In diesem Fall ist der zweite Rotor 103 mit einem Anschlag 104 versehen, der den Bereich des Drehwinkels des zweiten Rotors 103 begrenzt. Wenn der Reaktionskraftmotor die maximale Leistung erreicht, wird die Drehung des zweiten Rotors 103 durch den Anschlag 104 begrenzt, so dass die Drehung der Lenkwelle 106 durch die ersten bis dritten Zahnradelemente 121, 122 und 123 angehalten wird.
Mit anderen Worten wird, wenn der Reaktionskraftmotor die maximale Leistung erreicht, der Motor 101 betrieben und der Torsionsstab 105 verdreht, so dass eine Phasendifferenz zwischen den gegenüberliegenden Enden, d. h. der Lenkwelle 106 und dem ersten Rotor 102, entsteht. Der zweite Rotor 103, der zwischen dem ersten Zahnradelement 121, das auf der Lenkwelle 106 ausgebildet ist, und dem zweiten Zahnradelement 122, das im ersten Rotor 102 ausgebildet ist, vorgesehen ist, wird durch die Phasendifferenz gedreht, und da die Drehung des zweiten Rotors 103 durch den Anschlag 104 eingeschränkt wird, wird die Lenkwelle 106 mechanisch an der Drehung gehindert.
Der Anschlag 104 ist mit einem Stützteil 131 vorgesehen, das vom zweiten Rotor 103 radial nach außen ragt, und das Stützteil 131 stützt sich z. B. auf das Gehäuse 301 oder das Aufnahmeteil 112, um den Bereich des Drehwinkels des zweiten Rotors 103 zu begrenzen. Dies wird im Folgenden detailliert beschrieben.
Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele, bei denen das Stützteil 131 eine elliptische Form hat, aber ohne darauf beschränkt zu sein, kann das Stützteil 131 auch in anderen Formen ausgebildet sein.
Beschrieben wird ein Verfahren, bei dem die Drehung des zweiten Rotors 103 durch den Anschlag 104 begrenzt wird, um die Drehung der Lenkwelle 106 zu stoppen. Erstens werden in einer Situation, in der die Räder frei gelenkt werden können, die Lenkwelle 106, der erste Rotor 102 und der zweite Rotor 103 gemeinsam um die Mittelachse der Lenkwelle 106 gedreht. Da der Reaktionskraftmotor in diesem Fall nicht die maximale Leistung erreicht, wird der Motor 101 nicht betrieben.
Wenn das Lenkrad 107 die maximale Anzahl von Umdrehungen erreicht oder ein Rad an einem Straßenrand hängen bleibt, wird, wenn der Reaktionskraftmotor die maximale Leistung durch das Lenkdrehmoment des Fahrers erreicht, der Motor 101 betrieben, der Anschlag 104 wird z. B. durch das Gehäuse 301 durch den Betrieb des Motors 101 gestützt, um die Drehung des zweiten Rotors 103 zu begrenzen, und wenn die Drehung des zweiten Rotors 103 begrenzt wird, wird die Drehung der Lenkwelle 106, die mit dem zweiten Rotor 103 in Eingriff steht, durch die ersten bis dritten Zahnradelemente 121, 122 und 123 begrenzt.
Derweil können zwei oder mehr zweite Rotoren 103 vorgesehen werden, und da jeder der zweiten Rotoren 103 einen Anschlag 104 hat, erhöht sich die Anzahl der Anschläge 104, die z. B. sich am Gehäuse 301 abstützen, um eine Drehung der Lenkwelle 106 zu verhindern, und die Stabilität kann somit verbessert werden.
Mit anderen Worten, wenn die Anzahl der Anschläge 104, die z. B. vom Gehäuse 301 abgestützt werden und dem Lenkmoment des Fahrers standhalten, zunimmt, so dass sich das Lenkmoment des Fahrers verteilt, kann eine verbesserte Stabilität erreicht werden.
Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel, in dem beispielhaft drei zweite Rotoren 103 vorgesehen sind, aber ohne darauf beschränkt zu sein, können auch mehr zweite Rotoren 103 vorgesehen werden.
Derweil kann der Anschlag 104 mit dem zweiten Rotor 103 integriert sein oder separat hergestellt und kombiniert werden.
Bezugnehmend auf 2 ist, wenn der Anschlag 104 und der zweite Rotor 103 separat hergestellt werden, entweder der Anschlag 104 oder der zweite Rotor 103 mit einem axial vorstehenden Vorsprung 132 versehen, und der jeweils andere ist mit einem dem Vorsprung 132 entsprechenden Einführteil 133 versehen. Wenn der Vorsprung 132 in das Einführteil 133 eingeführt wird, können der Anschlag 104 und der zweite Rotor 103 miteinander gekoppelt werden.
Obwohl die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel zeigen, bei dem das Einführteil 133 im zweiten Rotor 103 und der Vorsprung 132 im Anschlag 104 ausgebildet ist, kann der Vorsprung 132 im zweiten Rotor 103 und das Einführteil 133 im Anschlag 104 ausgebildet sein, wie oben beschrieben.
Wie in den Zeichnungen dargestellt, können an der äußeren Umfangsfläche des Vorsprungs 132 und an der inneren Umfangsfläche des Einführteils 133 Kerbverzahnungen ausgebildet sein, und wenn der zweite Rotor 103 und der Anschlag 104 miteinander gekoppelt sind, sind sie in Umfangsrichtung fixiert.
Wie derweil oben beschrieben, ist der Anschlag 104 zur Verhinderung der Drehung des zweiten Rotors 103 mit dem Stützteil 131 vorgesehen. Das Stützteil 131 ist so geformt, dass es vom zweiten Rotor 103 radial nach außen ragt.
Mit anderen Worten zieht, wenn sich der zweite Rotor 103 dreht, das Ende des Stützteils 131 einen Kreis mit einem größeren Radius als die äußere Umfangsfläche des zweiten Rotors 103, und somit stützt sich das Stützteil 131 bei einer Rechts- oder Linksdrehung der Lenkwelle 106 z. B. am Gehäuse 301 oder dem Aufnahmeteil 112 ab, wodurch der Bereich des Drehwinkels des zweiten Rotors 103 begrenzt wird.
Dieser Anschlag 104 kann auf mindestens einer Seite des zweiten Rotors 103, die der Lenkwelle 106 axial zugewandt ist, oder auf der anderen Seite des zweiten Rotors 103, die dem Motor 101 axial zugewandt ist, angebracht sein. Die Position, in der das Stützteil 131 abgestützt wird, wenn sich der zweite Rotor 103 dreht, kann variiert werden, je nachdem, wann der Anschlag 104 auf der einen Seite und wann der Anschlag 104 auf der anderen Seite vorgesehen ist.
Mit anderen Worten können, obwohl in den Zeichnungen nur der Fall dargestellt ist, in dem der Anschlag 104 entweder auf der einen oder der anderen Seite des zweiten Rotors 103 in axialer Richtung vorgesehen ist, Anschläge 104 auf beiden Seiten vorgesehen sein.
Ferner kann in Abhängigkeit von der Dicke des Stützteils 131, dem Innendurchmesser des Gehäuses 301 oder des Aufnahmeteils 112 und dem Außendurchmesser der Lenkwelle 106 der Winkelbereich, in dem der zweite Rotor 103 drehbar ist, und die Position, in der das Stützteil 131 abgestützt ist, variiert werden, was unter Berücksichtigung der Torsionssteifigkeit des Torsionsstabs 105, des maximalen Torsionswinkels und der maximalen Leistung des Reaktionskraftmotors angemessen gewählt werden kann.
Wenn der Anschlag 104 auf der axialen Seite des zweiten Rotors 103 vorgesehen ist, wird der zweite Rotor 103 gedreht, und das Stützteil 131 stützt sich auf der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 ab, um so den Bereich des Drehwinkels des zweiten Rotors 103 zu begrenzen.
Bezugnehmend auf ein erstes Ausführungsbeispiel, das in 3 dargestellt ist, ist das zweite Zahnradelement 122 an einem Ende des Aufnahmeteils 112 ausgebildet, so dass der Anschlag 104 nicht mit dem Aufnahmeteil 112 oder dem Gehäuse 301 verklemmt, wenn sich der zweite Rotor 103 dreht, und wenn die Lenkwelle 106 zu einer Seite oder in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird, stützt sich das Stützteil 131 auf der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 ab, während es die Drehung des zweiten Rotors 103 begrenzt.
Da sich das Stützteil 131 an der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 abstützt und der Bereich, in dem der zweite Rotor 103 drehbar ist, durch den Anschlag 104 begrenzt wird, wird die Drehung der Lenkwelle 106 verhindert.
Oder, da sich das Stützteil 131 an der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 oder der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 301 abstützt, kann der Drehwinkelbereich des zweiten Rotors 103 begrenzt sein.
Bei einem zweiten, in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Stützteil 131 im Vergleich zum oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel radial, so dass das Stützteil 131 an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 301 abgestützt ist, wenn die Lenkwelle 106 zu einer Seite gedreht wird, und das Stützteil 131 an der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 abgestützt ist, wenn die Lenkwelle 106 zur entgegengesetzten Seite gedreht wird, wodurch die Drehung des zweiten Rotors 103 eingeschränkt wird.
In diesem Fall würde sich der Drehbereich des zweiten Rotors 103 im Vergleich zu dem Fall verringern, in dem das Stützteil 131 nur an der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 abgestützt ist, wie oben beschrieben.
Oder, da das Stützteil 131 nicht an der Außenumfangsfläche der Lenkwelle 106 befestigt ist, sondern sich an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 301 oder der Innenumfangsfläche des Aufnahmeteils 112 abstützt, kann der Drehwinkelbereich des zweiten Rotors 103 begrenzt sein.
In diesem Fall kann die Lenkwelle 106 ein erstes abgestuftes Teil 501 aufweisen, das gebildet wird, da die äußere Umfangsfläche einer ihrer axialen Seiten radial vom ersten Zahnradelement 121 vertieft ist, um zu verhindern, dass das Stützteil 131 an der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 hängen bleibt, wenn sich der zweite Rotor 103 dreht.
Mit anderen Worten, wenn der Anschlag 104 zusammen mit dem zweiten Rotor 103 gedreht wird, ist die äußere Umfangsfläche der Lenkwelle 106 radial vertieft, so dass vermieden wird, dass das Stützteil 131, das radial vom zweiten Rotor 103 nach außen ragt, sich an der Lenkwelle 106 abstützt.
In Bezug auf ein drittes Ausführungsbeispiel, die in 5 dargestellt ist, kann ein zweites abgestuftes Teil 502 gebildet werden, das dem ersten abgestuften Teil 501 gegenüberliegt und radial von der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 301 herausragt, um zu ermöglichen, dass das Stützteil 131 auf der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 301 abgestützt wird, wenn sich der zweite Rotor 103 dreht.
Mit anderen Worten kann, wenn die Lenkwelle 106 zu einer Seite oder zur entgegengesetzten Seite gedreht wird, das Stützteil 131 von dem zweiten abgestuften Teil 502 abgestützt werden, wodurch die Drehung des zweiten Rotors 103 eingeschränkt wird.
Bezugnehmend auf ein viertes Ausführungsbeispiel, das in 6 dargestellt ist, kann das Aufnahmeteil 112 eine Verlängerung 601 aufweisen, die sich zu einer axialen Seite erstreckt, an der das zweite Zahnradelement 122 ausgebildet ist, damit das Stützteil 131 auf der inneren Umfangsfläche des Aufnahmeteils 112 abgestützt werden kann, wenn sich der zweite Rotor 103 dreht.
Mit anderen Worten kann, wenn die Lenkwelle 106 nach der einen oder der entgegengesetzten Seite gedreht wird, sich das Stützteil 131 auf der inneren Umfangsfläche der Verlängerung 601 abstützen und die Drehung des zweiten Rotors 103 einschränken.
Alternativ dazu umfasst das Stützteil 131 ein erstes Stützteil 701 oder 1001 und ein zweites Stützteil 702 oder 1002, und wenn der zweite Rotor 103 gedreht wird und das Stützteil 131 z. B. sich an dem Gehäuse 301 abstützt, kann die Stabilität gesichert werden.
Bezugnehmend auf ein fünftes Ausführungsbeispiel, das in 7 dargestellt ist, können das erste Stützteil 701 und das zweite Stützteil 702 so vorgesehen werden, dass sie symmetrisch zueinander in Bezug auf eine Linie sind, die die Mitte des zweiten Rotors 103 mit der Lenkwelle 106 verbindet, so dass, wenn die Lenkwelle 106 zu einer Seite gedreht wird, das erste Stützteil 701 auf der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 abgestützt ist und das zweite Stützteil 702 an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 301 abgestützt ist, oder, wenn die Lenkwelle 106 zur gegenüberliegenden Seite gedreht wird, das erste Stützteil 701 an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 301 abgestützt ist oder das zweite Stützteil 702 an der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 abgestützt ist, wodurch die Drehung des zweiten Rotors 103 eingeschränkt wird.
Mit anderen Worten kann, wenn die Anzahl der Stützteile 131, die z. B. vom Gehäuse 301 gestützt werden und dem Lenkmoment des Fahrers standhalten, zunimmt, so dass das Lenkmoment des Fahrers verteilt wird, eine verbesserte Stabilität erreicht werden.
Obwohl 7 ein Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem das erste gestufte Teil 501, das zweite gestufte Teil 502 oder die Verlängerung 601 nicht ausgebildet sind, kann das erste gestufte Teil 501 ausgebildet sein, den Drehbereich des zweiten Rotors 103 zu ändern, wodurch die Winkel, unter denen das erste Stützteil 701 und das zweite Stützteil 702 mit dem zweiten Rotor 103 gekoppelt sind, um gleichzeitig gestützt zu werden, variiert werden können.
Wenn der Anschlag 104 auf der axial anderen Seite des zweiten Rotors 103 vorgesehen ist, wird der zweite Rotor 103 gedreht, und das Stützteil 131 stützt sich auf der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 und der inneren Umfangsfläche des Aufnahmeteils 112 ab, um so den Drehwinkel des zweiten Rotors 103 zu begrenzen.
Bezugnehmend auf ein sechstes Ausführungsbeispiel, das in 8 dargestellt ist, wird das Stützteil 131 zwischen der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 und der inneren Umfangsfläche des Aufnahmeteils 112 bewegt, wenn sich der zweite Rotor 103 dreht, so dass das Stützteil 131 bei einer Drehung der Lenkwelle 106 zu einer Seite auf der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 301 abgestützt wird und bei einer Drehung zur entgegengesetzten Seite auf der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 abgestützt wird, wodurch die Drehung des zweiten Rotors 103 eingeschränkt wird.
Oder die Lenkwelle 106 kann ein erstes vertieftes Teil 901 aufweisen, das gebildet wird, da die äußere Umfangsfläche ihrer axial anderen Seite radial zu dem ersten Zahnradelement 121 vertieft ist, um zu verhindern, dass das Stützteil 131 an der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 haftet, wenn sich der zweite Rotor 103 dreht.
Mit anderen Worten, wenn der Anschlag 104 zusammen mit dem zweiten Rotor 103 gedreht wird, ist die äußere Umfangsfläche der Lenkwelle 106 radial vertieft, so dass vermieden wird, dass das Stützteil 131, das radial vom zweiten Rotor 103 nach außen ragt, sich an der Lenkwelle 106 abstützt.
Bezugnehmend auf ein siebentes Ausführungsbeispiel, das in 9 dargestellt ist, wird das Stützteil 131 nicht an der Außenumfangsfläche der Lenkwelle 106 haften, da das vertiefte Teil 901 gebildet wird, sondern nur an der Innenumfangsfläche des Aufnahmeteils 112 abgestützt, und wenn die Lenkwelle 106 zu einer Seite oder entgegengesetzten Seite gedreht wird, kann das Stützteil 131 an der Innenumfangsfläche des Aufnahmeteils 112 abgestützt werden, wodurch die Drehung des zweiten Rotors 103 eingeschränkt wird.
In diesem Fall kann der drehbare Bereich des zweiten Rotors 103 im Vergleich zu dem oben beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiel vergrößert werden.
Bezugnehmend auf ein achtes Ausführungsbeispiel, das in 10 dargestellt ist, umfasst das Stützteil 131 ein erstes Stützteil 1001 und ein zweites Stützteil 1002, und wenn der zweite Rotor 103 gedreht wird und das Stützteil 131 z. B. auf dem Gehäuse 301 abgestützt ist, kann die Stabilität gesichert werden.
Das erste Stützteil 1001 und das zweite Stützteil 1002 können so vorgesehen sein, dass sie in Bezug auf eine Linie, die die Mitte des zweiten Rotors 103 mit der Lenkwelle 106 verbindet, symmetrisch zueinander sind, so dass, wenn die Lenkwelle 106 zu einer Seite gedreht wird, das erste Stützteil 1001 auf der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 und das zweite Stützteil 1002 auf der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 301 abgestützt ist, oder, wenn die Lenkwelle 106 zur entgegengesetzten Seite gedreht wird, das erste Stützteil 1001 auf der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 301 oder das zweite Stützteil 1002 auf der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 106 abgestützt ist, wodurch die Drehung des zweiten Rotors 103 eingeschränkt wird.
Mit anderen Worten, wie oben beschrieben, kann, wenn die Anzahl der Stützteile 131, die z. B. vom Gehäuse 301 abgestützt werden und dem Lenkmoment des Fahrers standhalten, sich erhöht, da das Lenkmoment des Fahrers verteilt wird, die Stabilität verbessert werden.
Da das Stützteil 131 sich z. B. an dem Gehäuse 301 abstützt und der Drehwinkelbereich des zweiten Rotors 103 begrenzt ist, wird der Motor 101 betrieben, wenn der Reaktionskraftmotor die maximale Leistung erreicht, wodurch die Drehung der Lenkwelle 106 verhindert wird.
Derweil ist der erste Rotor 102, wie oben beschrieben, drehbar mit dem Gehäuse 301 und mit dem Motor 101 verbunden. Der axial herausragende Vorsprung 311 kann auf der anderen Seite des ersten Rotors 102 vorgesehen werden, und der erste Rotor 102 und das Gehäuse 301 können über das mit dem Vorsprung 311 gekoppelte Lager 313 miteinander verbunden sein.
Außerdem ist unter Bezugnahme auf 11 in dem Vorsprung 311 ein Kopplungsloch 312 ausgebildet, und die Motorwelle 111 des Motors 101 wird in das Kopplungsloch 312 eingeführt, so dass der Motor 101 mit dem ersten Rotor 102 gekoppelt werden kann. Das Kopplungsloch 312 und die Motorwelle 111 können eine Kerbverzahnung aufweisen, so dass der erste Rotor 102 und die Motorwelle 111 gekoppelt werden können, um in Umfangsrichtung fixiert zu werden.
Wie in 12 dargestellt, können der Vorsprung 311 und die Motorwelle 111 des Motors 101 durch einen Riemen 1201 verbunden sein, und in diesem Fall kann der Durchmesser des Vorsprungs 311 größer als der Durchmesser der Motorwelle 111 ausgebildet sein.
In diesem Fall können an der äußeren Umfangsfläche des Vorsprungs 311 und der Motorwelle 111 Verzahnungen ausgebildet sein, die durch den Riemen 1201 verbunden werden.
Wenn der Durchmesser des Vorsprungs 311 größer als der Durchmesser der Motorwelle 111 geformt ist, wird das Übersetzungsverhältnis zwischen der Motorwelle 111 und dem ersten Rotor 102 verringert und die auf den ersten Rotor 102 übertragene Leistung des Motors 101 verstärkt. So ist es möglich, einen Motor mit einer kleinen Maximalleistung zu verwenden und so die Größe und das Gewicht des Motors 101 zu reduzieren.
Derweil kann, obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, ein Dämpfungselement an der äußeren Umfangsfläche des Stützteils 131 vorgesehen sein. Da das Dämpfungselement vorgesehen ist, ist es möglich, den Aufprallschall zu dämpfen, der entsteht, wenn das Stützteil 131 sich z. B. an dem Gehäuse 301 abstützt.
Mit anderen Worten wird, wenn die Lenkwelle 106 gedreht wird und das Stützteil 131 z. B. durch das Gehäuse 301 gestützt wird, der Aufprall durch das Dämpfungselement gemildert, so dass der Aufprallschall reduziert werden kann.
Durch die so geformte Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung ist es möglich, ein besseres Lenkgefühl zu vermitteln, indem die Lenkwelle mechanisch am Drehen gehindert wird, wenn der Fahrer ein Lenkmoment auf die Lenkwelle ausübt, das größer ist als das Reaktionsmoment des Reaktionskraftmotors.
Da außerdem der Vorsprung des ersten Rotors einen größeren Durchmesser hat als die Motorwelle des Motors, verringert sich das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Motor und dem ersten Rotor, so dass ein großes Drehmoment auf den ersten Rotor ausgeübt werden kann, obwohl die Leistung des Motors reduziert ist. Dadurch ist es möglich, die Größe und das Gewicht des Motors zu reduzieren.
Obwohl oben beschrieben wird, dass alle Komponenten zu einer einzigen kombiniert oder in Kombination betrieben werden, sind die Ausführungsbeispiele der Offenbarung nicht darauf beschränkt. Eine oder mehrere der Komponenten können selektiv kombiniert und betrieben werden, solange dies in den Rahmen der Ziele der Ausführungsbeispiele fällt.
Wenn ein Element ein anderes Element „umfasst“, „einschließt“ oder „hat“, kann das Element auch das andere Element einschließen, aber nicht ausschließen, und die Begriffe „umfassen“, „einschließen“ und „haben“ sind so zu verstehen, dass sie die Möglichkeit des Vorhandenseins oder Hinzufügens eines oder mehrerer Merkmale, Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Teile oder Kombinationen davon nicht ausschließen. Alle hier verwendeten wissenschaftlichen und technischen Begriffe haben die gleiche Bedeutung wie die, die ein Fachmann auf dem Gebiet der Technik gemeinhin zu schätzen weiß, sofern sie nicht anders definiert sind. Es versteht sich von selbst, dass Begriffe, wie die in Wörterbüchern definierten, so ausgelegt werden sollten, dass sie eine Bedeutung haben, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Kunst übereinstimmt, und dass sie nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinne ausgelegt werden, es sei denn, sie werden hier ausdrücklich so definiert.
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 Ausführungsbeispielen werden für den Fachmann ohne Weiteres ersichtlich sein, und die hierin definierten allgemeinen Prinzipien können auf andere Ausführungsbeispiele und Anwendungen angewandt werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die obige Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen stellen lediglich zum Zwecke der Erläuterung ein Beispiel für die technische Idee der vorliegenden Offenbarung bereit. Das heißt, die offenbarten Ausführungsbeispiele sollen den Umfang des technischen Gedankens der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Somit ist der Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele 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 Ideen innerhalb des Umfangs von Äquivalenten davon sind so auslegen, dass sie im Umfang der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen sind.
VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht gemäß 35 U.S.C. 119(a) Priorität für die koreanische Patentanmeldung Nr. 10-2019-0026702 , die am 8. März 2019 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde und deren Offenbarung durch Bezugnahme in vollem Umfang hierin enthalten ist.
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

KR 1020190026702 [0082]

Claims

Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, umfassend: eine Lenkwelle, die mit einem Ende eines Torsionsstabs verbunden ist und ein erstes Zahnradelement aufweist, das an einer äußeren Umfangsfläche derselben ausgebildet ist; einen ersten Rotor, der drehbar innerhalb eines Gehäuses gekoppelt ist, um mit einem Motor verbunden zu werden, der mit dem anderen Ende des Torsionsstabs verbunden ist, und der ein hohles Aufnahmeteil an einer Seite desselben aufweist, wobei sich das hohle Aufnahmeteil axial erstreckt und ein zweites Zahnradelement aufweist, das an seiner inneren Umfangsfläche ausgebildet ist; einen zweiten Rotor mit einem dritten Zahnradelement an einer äußeren Umfangsfläche, wobei das dritte Zahnradelement mit dem ersten Zahnradelement und dem zweiten Zahnradelement dazwischen in Eingriff steht; und einen Anschlag, der mit dem zweiten Rotor vorgesehen ist und einen Bereich eines Drehwinkels des zweiten Rotors begrenzt, wenn sich der zweite Rotor zwischen dem ersten Zahnradelement und dem zweiten Zahnradelement dreht.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Anschlag ein Stützteil aufweist, das radial vom zweiten Rotor nach außen ragt.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei entweder der Anschlag oder der zweite Rotor einen Vorsprung aufweist, der axial vorsteht, und der jeweils andere ein Einführteil aufweist, das dem Vorsprung entspricht, und wobei der Anschlag und der zweite Rotor miteinander gekoppelt sind, wenn der Vorsprung in das Einführteil eingesetzt wird.
Die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Anschlag an einer axialen Seitenfläche des zweiten Rotors vorgesehen ist.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Stützteil an der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle abgestützt ist, um den Drehwinkel des zweiten Rotors zu begrenzen.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Stützteil an der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle oder der inneren Umfangsfläche des Gehäuses abgestützt ist, um den Drehwinkel des zweiten Rotors zu begrenzen.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Lenkwelle mit einem ersten abgestuften Teil ausgebildet ist, wobei eine äußere Umfangsfläche einer ihrer axialen Seite zu dem ersten Zahnradelement vertieft ist.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 7, bei der ein zweites gestuftes Teil, das dem ersten gestuften Teil gegenüberliegt, radial von der inneren Umfangsfläche des Gehäuses vorsteht, und wobei das Stützteil sich an dem zweiten gestuften Teil abstützt, um den Drehwinkel des zweiten Rotors zu begrenzen.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Aufnahmeteil mit einer Verlängerung ausgebildet ist, von der aus das zweite Zahnradelement zu einer axialen Seite desselben ausgebildet ist, und wobei die Verlängerung auf einer inneren Umfangsfläche der Verlängerung abgestützt ist, um den Drehwinkel des zweiten Rotors zu begrenzen.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Stützteil ein erstes Stützteil und ein zweites Stützteil umfasst.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das erste Stützteil und das zweite Stützteil so vorgesehen sind, dass sie in Bezug auf eine Linie, die eine Mitte des zweiten Rotors mit einer Mitte der Lenkwelle verbindet, symmetrisch zueinander sind.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Anschlag auf der axial anderen Seitenfläche des zweiten Rotors vorgesehen ist.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Stützteil sich auf der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle oder der inneren Umfangsfläche des Aufnahmeteils abstützt, um den Drehwinkel des zweiten Rotors zu begrenzen.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Lenkwelle mit einem vertieften Teil ausgebildet ist, wenn eine äußere Umfangsfläche der anderen axialen Seite zu dem ersten Zahnradelement vertieft ist.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Stützteil auf der inneren Umfangsfläche des Aufnahmeteils abgestützt ist, um den Drehwinkel des zweiten Rotors zu begrenzen.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Stützteil ein erstes Stützteil und ein zweites Stützteil umfasst.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 16, wobei das erste Stützteil und das zweite Stützteil so vorgesehen sind, dass sie in Bezug auf eine Linie, die eine Mitte des zweiten Rotors mit einer Mitte der Lenkwelle verbindet, symmetrisch zueinander sind.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Rotor an seiner anderen Seite einen Vorsprung aufweist, der axial vorsteht.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Vorsprung ein Koppelloch aufweist und wobei eine Motorwelle des Motors in das Koppelloch eingeführt wird, um den Motor mit dem ersten Rotor zu koppeln.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Vorsprung und eine Motorwelle des Motors durch einen Riemen verbunden sind.