DE112020002949T5

DE112020002949T5 - Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE112020002949T5
Application number: DE112020002949.2T
Authority: DE
Inventors: In Hwan JEON
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2022-03-17
Also published as: CN114007923A; US20220348250A1; US11897549B2; KR20200144973A; WO2020256336A1

Abstract

Die vorliegenden Ausführungsbeispiele können eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung vorsehen, die die Produktionskosten durch die Verringerung der Anzahl der Komponenten und die Vereinfachung des Montageverfahrens erheblich senken kann, indem ein Ritzel usw. entfällt und die Position einer Gleitstange auf der Grundlage von Rotationsinformationen erfasst wird, die von einem Getriebe erfasst werden, das die Drehkraft eines Motors auf die Gleitstange überträgt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung und insbesondere auf eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, die in der Lage ist, die Position einer Gleitstange unter Verwendung einer einfacheren Struktur zu erfassen, um die Anzahl der Teile zu verringern und einen Montageprozess zu vereinfachen, wodurch die Kosten erheblich gesenkt werden.
STAND DER TECHNIK
Eine Steer-by-Wire-Lenkung ist eine Art elektrische Lenkung, die ein Fahrzeug mit elektrischer Energie lenkt, ohne dass eine mechanische Verbindung, wie eine Lenksäule oder ein Kardangelenk, zwischen einem Lenkrad und einer Vorderradlenkung besteht.
Das heißt, die Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer wird in ein elektrisches Signal umgewandelt. Wenn das elektrische Signal in ein elektronisches Steuervorrichtung eingegeben wird, wird die Leistung eines Motors bestimmt. Ein solches SBW-System ohne mechanische Verbindung kann die Verletzungen des Fahrers durch ein mechanisches Teil bei einem Auffahrunfall verringern. Da die mechanische Verbindung und die hydraulischen Teile entfallen können, kann das Gewicht eines Fahrzeugs aufgrund der geringeren Anzahl von Teilen reduziert werden, und es lassen sich Vereinfachungen wie ein erheblich reduzierter Montageaufwand erzielen. Außerdem kann der unnötige Energieverbrauch während eines Lenkvorgangs verringert und damit die Kraftstoffeffizienz verbessert werden. Darüber hinaus kann die ideale Lenkleistung durch die Programmierung der elektronischen Steuereinheit (ECU) erreicht werden.
Wie eine typische Lenkvorrichtung enthält auch eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung einen Sensor zur Erfassung der Position einer Zahnstange. Eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung aus dem verwandten Stand der Technik umfasst ein Ritzel, das in einer typischen Lenkvorrichtung verwendet wird, um die Position einer Zahnstange durch Erfassen des Drehwinkels eines Ritzels zu bestimmen, das sich in Reaktion auf die Drehung der Zahnstange dreht.
Allerdings ist für das Vorsehen des Ritzels zur Bestimmung der Position der Zahnstange nicht nur das Ritzel, sondern auch ein Stützjoch und dergleichen erforderlich. Dadurch erhöht sich die Anzahl der benötigten Teile und der Montageprozess wird komplizierter, was das Problem der Ineffizienz mit sich bringt.
OFFENBARUNG
Technische Aufgabe
Dementsprechend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Probleme, die in der verwandten Technik auftreten, gemacht worden und können eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung vorsehen, bei der ein Ritzel oder dergleichen beseitigt ist, wobei die Lenkvorrichtung in der Lage ist, die Position einer Gleitstange auf der Grundlage von Rotationsinformationen zu erfassen, die von einem Getriebe erfasst werden, das die Drehkraft von einem Motor auf die Gleitstange überträgt, um die Anzahl der Teile zu reduzieren und einen Montageprozess zu vereinfachen, wodurch die Kosten erheblich reduziert werden.
Technische Lösung
Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung wird eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung vorgesehen, die eine Gleitstange, die in einer axialen Richtung gleitet, um Räder zu lenken, einen Motor, der mit der Gleitstange über ein Getriebe 113 verbunden ist, um die Gleitstange zu verschieben, und einen Sensor, der Rotationsinformationen von dem Getriebe erfasst und eine Bewegungsposition der Gleitstange basierend auf den Rotationsinformationen erfasst, umfasst.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung kann die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, aus der das Ritzel oder dergleichen entfernt ist, die Position der Gleitstange auf der Grundlage von Rotationsinformationen erkennen, die vom Getriebe erfasst werden, das die Drehkraft vom Motor auf den Gleitstange überträgt, um die Anzahl der Teile zu verringern und den Montageprozess zu vereinfachen, wodurch die Kosten erheblich gesenkt werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine Seitenansicht eines Teils der Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung;
3 und 4 sind perspektivische Ansichten eines Teils der Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung;
5 ist eine Querschnittsansicht von 4;
6 und 7 sind perspektivische Ansichten eines Teils der Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung;
8 ist eine Querschnittsansicht von 7;
9 und 10 sind perspektivische Ansichten eines Teils der Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung;
11 ist eine Querschnittsansicht von 10; und
12 ist eine Frontansicht eines Teils der Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung.

BESTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
In der folgenden Beschreibung von Beispielen oder Ausführungsformen bzw. Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung spezifische Beispiele oder Ausführungsbeispiele gezeigt werden, die umgesetzt werden können, und in denen dieselben Bezugsziffern und -zeichen verwendet werden können, um dieselben oder ähnliche Komponenten zu bezeichnen, auch wenn sie in unterschiedlichen beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Ferner sind in der folgenden Beschreibung von Beispielen oder Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung detaillierte Beschreibungen hierin enthaltener bekannter Funktionen und Komponenten weggelassen, wenn befunden wird, dass die Beschreibung den Gegenstand bei manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung möglicherweise eher verunklart. Die Ausdrücke wie „beinhalten“, „aufweisen“, „enthalten“, „bestehen aus“ und „gebildet aus“, die hierin verwendet werden, sollen im Allgemeinen die Hinzufügung anderer Komponenten zulassen, sofern die Ausdrücke nicht mit dem Ausdruck „nur“ verwendet werden. Wie hierin verwendet, sollen Singularformen Pluralformen einschließen, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt.
Ausdrücke wie „erste“ „zweite“ „A“, „B“, „(A)“ oder „(B)“ können hierin verwendet werden, um Elemente der Offenbarung zu beschreiben. Jeder der Ausdrücke dient nicht dazu, das Wesen, die Reihenfolge, Abfolge oder Anzahl von Elementen usw. zu definieren, sondern nur dazu, das entsprechende Element von anderen Elementen zu unterscheiden.
Wenn angegeben wird, dass ein erstes Element mit einem zweiten Element „verbunden oder gekoppelt“ ist, mit diesem „in Kontakt steht“ oder dieses „überlappt“ usw., ist dies so zu verstehen, dass das erste Element mit dem zweiten Element nicht nur „direkt verbunden oder gekoppelt“ sein kann oder mit diesem „direkt in Kontakt stehen“ oder dieses „direkt überlappen“ kann, sondern dass auch ein drittes Element zwischen dem ersten und dem zweiten Element „dazwischen angeordnet“ sein kann oder dass das erste und das zweite Element über ein viertes Element miteinander „verbunden oder gekoppelt“ sein können oder miteinander „in Kontakt stehen“ oder einander „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 Ausdrücke, 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 in Verbindung damit nicht der Ausdruck „direkt“ oder „unmittelbar“ verwendet wird.
Wenn Abmessungen, relative Größen usw. genannt werden, ist außerdem zu beachten, dass numerische Werte für ein Element oder Merkmale oder entsprechende Informationen (z. B. Grad, Bereich usw.) eine Toleranz 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 Ausdruck „könnte“ alle Bedeutungen des Ausdrucks „kann“ umfassen.
1 ist eine schematische Ansicht einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung; 2 ist eine Seitenansicht eines Teils der Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung; 3 und 4 sind perspektivische Ansichten eines Teils der Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung; 5 ist eine Querschnittsansicht von 4; 6 und 7 sind perspektivische Ansichten eines Teils der Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung; 8 ist eine Querschnittsansicht von 7; 9 und 10 sind perspektivische Ansichten eines Teils der Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung; 11 ist eine Querschnittsansicht von 10; und 12 ist eine Vorderansicht eines Teils der Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung.
Die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Gleitstange 111, die in einer axialen Richtung gleitet, um die Räder 125 zu lenken, einen Motor 115, der mit der Gleitstange 111 über ein Getriebe 113 verbunden ist, um die Gleitstange 111 zu verschieben, und einen Sensor 117, der Rotationsinformationen von dem Getriebe 113 erfasst und eine Bewegungsposition der Gleitstange 111 auf der Grundlage der Rotationsinformationen erfasst.
Zuerst enthält unter Bezugnahme auf 1 die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung einen Winkelsensor 107, einen Drehmomentsensor 105 und dergleichen, die an einer Lenkwelle 103 vorgesehen sind, die mit einem Lenkrad 101 verbunden ist. Der Winkelsensor 107, der Drehmomentsensor 105 und dergleichen erfassen die Betätigung des Lenkrads 101 durch den Fahrer und geben elektrische Signale über die Betätigung des Fahrers an eine elektronische Steuereinheit 110 weiter. Die elektronische Steuereinheit 110 steuert auf der Grundlage der empfangenen elektrischen Signale einen mit der Lenkwelle 103 gekoppelten Lenkwellenmotor 109 und den mit der Gleitstange 111 verbundenen Motor 115 an.
Die elektronische Steuereinheit 110 steuert den Lenkwellenmotor 109 und den Motor 115 auf der Grundlage von elektrischen Signalen, die nicht nur vom Winkelsensor 107 und dem Drehmomentsensor 105, sondern auch von einer Mehrzahl anderer Sensoren am Fahrzeug empfangen werden. So kann die elektronische Steuereinheit 110 beispielsweise Lenkinformationen von einem Motorpositionssensor sowie von verschiedenen anderen Sensoren wie Radarsensoren, LiDAR-Sensoren (Light Detection and Ranging) und Kamerabildsensoren erhalten.
Wenn der Fahrer das Lenkrad 101 betätigt, kann der Lenkwellenmotor 109 der Lenkwelle 103 ein dem Lenkmoment des Fahrers entgegengesetztes Reaktionskraftmoment zuführen und so das Lenkgefühl des Fahrers verbessern. Beim autonomen Fahren kann der Lenkwellenmotor 109 die Lenkwelle 103 drehen, um das Fahrzeug zu lenken.
Die Drehkraft des Motors 115 wird durch das Getriebe 113 in eine axiale Verschiebung der Gleitstange 111 umgewandelt. Eine Zugstange 121 und ein Gelenkarm 123 sind mit dem Gleitstange 111 verbunden. Während die Gleitstange 111 in einem Gehäuse 201 gleitet, werden die Räder 125 gelenkt.
Bei einer solchen Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gibt es keine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad 101 und den Rädern 125. Der Sensor 117, der die Bewegungsposition der Gleitstange 111 erfasst, ist daher vorgesehen, um festzustellen, ob die Gleitstange 111 um eine Strecke verschoben wurde, die der Betätigung des Lenkrads 101 durch den Fahrer entspricht oder nicht.
Der Sensor 117 ist vorgesehen, um die Rotationsinformationen des Getriebes 113, das den Motor 115 und die Gleitstange 111 verbindet, zu erfassen und die Bewegungsposition der Gleitstange 111 auf der Grundlage der erfassten Rotationsinformationen zu ermitteln. So kann auch in dem Fall, dass keine Ritzelwelle oder dergleichen vorhanden ist, die Bewegungsposition der Gleitstange 111 erfasst werden. Dementsprechend kann die Anzahl der Teile reduziert und der Montageprozess vereinfacht werden, wodurch die Kosten erheblich gesenkt werden können.
Mit anderen Worten ist eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach dem Stand der Technik mit einer Ritzelwelle ausgestattet, um die Bewegungsposition der Zahnstange auch dann zu erfassen, wenn keine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den Rädern besteht. Der Grund dafür ist die hohe Kompatibilität mit einer Fertigungsstraße und einer Montagestraße, in der Teile einer herkömmlichen Lenkvorrichtung und nicht einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung hergestellt und montiert werden.
Um jedoch die Bewegungsposition der Zahnstange mit Hilfe der Ritzelwelle zu erfassen, muss auf der Zahnstange ein Zahnrad angebracht werden, und es ist nicht nur die Ritzelwelle, sondern auch ein Stützjoch erforderlich, über das das Ritzel mit dem Zahnrad in Eingriff gebracht wird. Das Problem besteht darin, dass eine große Anzahl von Teilen erforderlich ist und der Zusammenbau kompliziert ist.
Das heißt, dass bezugnehmend auf 2 in der Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung des Standes der Technik die Ritzelwelle, das Stützjoch und dergleichen auf dem rechten Teil eines Zahnstangengehäuses in der Figur vorgesehen sind. Die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung erfasst jedoch die Position der Gleitstange 111, indem sie die Rotationsinformationen des Getriebes 113 mithilfe des Sensors 117 erfasst. Die Ritzelwelle, das Stützjoch und dergleichen werden entfernt, und ein Montageraum für die Ritzelwelle, das Stützjoch und dergleichen ist im Gehäuse 201 nicht vorgesehen. Dadurch ist es möglich, die Form des Gehäuses 201 zu vereinfachen, was den Montageprozess vereinfacht und die Kosten erheblich senkt.
Der Sensor 117 kann die erfasste Position der Gleitstange 111 an die elektronische Steuereinheit 110 (siehe 1) übermitteln, und die elektronische Steuereinheit 110 kann auf der Grundlage der Bewegungsposition der Gleitstange 111 bestimmen, ob die Räder 125 genau gelenkt werden oder nicht.
Nachfolgend werden ein Verfahren zur Bestimmung der Bewegungsposition der Gleitstange 111 und spezifische Strukturen des Getriebes 113 und des Sensors 117 unter Bezugnahme auf die 3 bis 12 beschrieben.
Die Gleitstange 111 kann mit einer Spindel am ihrem äußeren Umfangsbereich versehen sein. Das Getriebe 113 kann eine mit der Spindel gekoppelte Kugelmutter 312, eine mit der Kugelmutter 312 gekoppelte Mutterriemenscheibe 311, eine mit einer Motorwelle 115a des Motors 115 gekoppelte Motorriemenscheibe 313 und einen die Mutterriemenscheibe 311 und die Motorriemenscheibe 313 verbindenden Riemen 314 umfassen.
Eine Anordnung, bei der die Drehkraft des Motors 115 durch die Kugelmutter 312, die Mutterriemenscheibe 311, die Motorriemenscheibe 313 und den Riemen 314 in eine axiale Verschiebung der Gleitstange 111 umgewandelt wird, ist hinlänglich bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
Dabei erfasst der Sensor 117 die Bewegungsposition der Gleitstange 111, indem er die Rotationsinformationen von mindestens einem der folgenden Elemente erfasst: der Mutterriemenscheibe 311, der Kugelmutter 312, der Motorriemenscheibe 313 und dem Riemen 314.
Das heißt, die Mutterriemenscheibe 311, die Kugelmutter 312, die Motorriemenscheibe 313 und der Riemen 314 drehen sich jeweils in einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis in Bezug auf die Bewegungsstrecke, um die die Gleitstange 111 axial gleitet. Wenn also der Sensor 117 die Rotationsinformationen von mindestens einer der Mutterriemenscheiben 311, der Kugelmutter 312, der Motorriemenscheibe 313 und des Riemens 314 erfasst, kann der Sensor 117 die Position der Gleitstange 111 auf der Grundlage des Untersetzungsverhältnisses jeder der Mutterriemenscheiben 311, der Kugelmutter 312, der Motorriemenscheibe 313 und des Riemens 314 erfassen.
Der Sensor 117 umfasst ein Zahnradelement 320, das später im Detail beschrieben wird. Wenn sich das Zahnradelement 320 im Eingriff mit einer der Mutterriemenscheibe 311, der Kugelmutter 312, der Motorriemenscheibe 313 und dem Riemen 314 dreht, erfasst der Sensor 117 die Rotationsinformation der einen der Mutterriemenscheibe 311, der Kugelmutter 312, der Motorriemenscheibe 313 und des Riemens 314 aus der Rotation des Zahnradelements 320.
Der Sensor 117 kann einen absoluten Winkel oder einen Phasenwinkel des Zahnradelementes 320 erfassen. In einer Situation, in der der Sensor 117 den absoluten Winkel des Zahnradelements 320 erfasst, kann die Bewegungsposition der Gleitstange 111 auch dann erfasst werden, wenn das Zahnradelement 320 als einzelnes Zahnrad vorgesehen ist. In einer Situation, in der der Sensor 117 jedoch den Phasenwinkel des Zahnradelements 320 erfasst, kann das Zahnradelement 320 ein erstes Zahnradelement 321 und ein zweites Zahnradelement 322 umfassen, um die Bewegungsposition der Gleitstange 111 zu erfassen.
Das heißt, das Zahnradelement 320 kann das erste Zahnradelement 321 und das zweite Zahnradelement 322 mit unterschiedlichen Durchmessern umfassen. Die Rotationsinformationen, die der Sensor 117 von dem Zahnradelement 320 erfasst, können erste Rotationsinformationen, die Rotationsinformationen des ersten Zahnradelements 321 sind, und zweite Rotationsinformationen, die Rotationsinformationen des zweiten Zahnradelements 322 sind, umfassen.
Da das erste Zahnradelement 321 und das zweite Zahnradelement 322 unterschiedliche Durchmesser haben und sich jeweils im Eingriff mit der Mutterriemenscheibe 311, der Kugelmutter 312, der Motorriemenscheibe 313 und dem Riemen 314 drehen, gibt es eine Phasendifferenz zwischen der ersten Rotationsinformation und der zweiten Rotationsinformation, und der Sensor 117 kann die Bewegungsposition der Gleitstange 111 auf der Grundlage dieser Phasendifferenz bestimmen.
Beispielsweise kann der Sensor 117 die Bewegungsposition der Gleitstange 111 auf der Grundlage der Phasendifferenz zwischen der ersten Rotationsinformation und der zweiten Rotationsinformation und der Anzahl der Male, in denen die Phasendifferenz null (0) ist, bestimmen. $R = \frac{K}{360} \times θ + K \times n$
R gibt die Bewegungsposition der Gleitstange 111 an, θ gibt die Phasendifferenz zwischen der ersten Rotationsinformation und der zweiten Rotationsinformation an, K gibt eine Strecke an, um die der Gleitstange 111 gleitet und sich in eine Richtung bewegt, während die Phasendifferenz zwischen der ersten Rotationsinformation und der zweiten Rotationsinformation von 0 wechselt und wieder 0 wird, und n gibt die Anzahl der Male an, in denen die Phasendifferenz zwischen der ersten Rotationsinformation und der zweiten Rotationsinformation 0 ist.
Das heißt, wenn der Gleitstange 111 gleitet, nimmt die Phasendifferenz zwischen der ersten Rotationsinformation und der zweiten Rotationsinformation zu oder ab. Eine Strecke, um die die Gleitstange 111 gleitet, bis die Phasendifferenz zwischen der ersten Rotationsinformation und der zweiten Rotationsinformation, die 0 geworden ist, wieder 0 wird, kann im Voraus berechnet werden, und die Bewegungsposition der Gleitstange 111 kann auf der Grundlage der berechneten Strecke bestimmt werden.
Wie oben beschrieben, kann die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung die Bewegungsposition der Gleitstange 111 auch ohne Ritzelwelle oder dergleichen erfassen. Dadurch kann die Anzahl der Teile reduziert und der Montageprozess vereinfacht werden, wodurch die Kosten erheblich gesenkt werden.
Derweil dreht sich, wie oben beschrieben, das Zahnradelement 320 des Sensors 117 in Eingriff mit der Mutterriemenscheibe 311, der Kugelmutter 312, der Motorriemenscheibe 313 und dem Riemen 314. Zunächst wird eine Situation beschrieben, in der sich das Zahnradelement 320 in Eingriff mit der Mutterriemenscheibe 311 dreht.
Obwohl ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Zahnradelement 320 einschließlich des ersten Zahnradelements 321 und des zweiten Zahnradelements 322 mit der Mutterriemenscheibe 311 oder ähnlichem in Eingriff steht, in den Figuren dargestellt ist, ist das Zahnradelement 320 nicht darauf beschränkt. Wie oben beschrieben, kann das Zahnradelement 320 als einzelnes Zahnradelement ausgeführt sein.
Darüber hinaus kann das Zahnradelement 320 als Stirnrad ausgebildet sein, wie in den Figuren dargestellt, aber das Zahnradelement 320 ist nicht darauf beschränkt. Vielmehr kann das Zahnradelement 320 ein Schrägstirnrad, ein Kegelrad oder ähnliches sein. Eine erste Verzahnung 332, ein drittes Zahnradelement 401 oder ähnliches, die später beschrieben werden, können je nach der Form des Zahnradelements 320 ebenfalls unterschiedlich sein.
Außerdem kann das Zahnradelement 320 einen größeren Durchmesser haben als in den Figuren dargestellt, um die Haltbarkeit, Festigkeit, das Übersetzungsverhältnis und dergleichen des Zahnrads zu berücksichtigen. In diesem Fall können die Zahnradelemente so angeordnet werden, dass sich Teile davon in axialer Richtung überlappen.
Wie in den 3 bis 5 dargestellt, umfasst die Mutterriemenscheibe 311 eine erste Verlängerung 311, die sich axial von einem Abschnitt der Mutterriemenscheibe 311 erstreckt, auf den der Riemen 314 gewickelt ist.
Darüber hinaus kann die erste Verzahnung 332, die in das Zahnradelement 320 eingreift, am äußeren Umfangsbereich der ersten Verlängerung 311 vorgesehen sein, oder das dritte Zahnradelement 401, das in das Zahnradelement 320 eingreift, kann mit der ersten Verlängerung 311 gekoppelt sein.
In einer Situation, in der das Zahnradelement 320 das erste Zahnradelement 321 und das zweite Zahnradelement 322 umfasst, greifen sowohl das erste Zahnradelement 321 als auch das zweite Zahnradelement 322 in die erste Verzahnung 332 oder das dritte Zahnradelement 401 ein. Für die axiale Bewegungsstrecke der Gleitstange 111 drehen sich das erste Zahnradelement 321 und das zweite Zahnradelement 322 mit unterschiedlichen Untersetzungsverhältnissen entsprechend den jeweiligen Übersetzungsverhältnissen.
Das heißt, die Mutterriemenscheibe 311 umfasst die erste Verlängerung 311, die sich von einer axialen Seite der Mutterriemenscheibe 311 aus erstreckt, zusätzlich zu dem Abschnitt, auf den der Riemen 314 gewickelt ist, um sich gemeinsam mit dem Riemen 314 zu drehen. Die erste Verlängerung 311 hat die Form einer Öse, in die die Gleitstange 111 eingeführt wird. Die erste Verlängerung 311 ist mit einer ersten Verzahnung 332 versehen, die in das Zahnradelement 320 eingreift, oder das dritte Zahnradelement 401 ist mit der ersten Verlängerung 311 gekoppelt. So kann der Sensor 117 die Rotationsinformation von der Mutterriemenscheibe 311 auf der Grundlage der Drehung des Zahnradelements 320 erkennen.
Das heißt, die Länge der in axialer Richtung vorstehenden ersten Verlängerung 311 und die radiale Dicke der ersten Verlängerung 311 können unterschiedlich sein, je nachdem, ob die erste Verlängerung 311 mit der ersten Verzahnung 332 versehen ist oder das dritte Zahnradelement 401 mit der ersten Verlängerung 311 gekoppelt ist.
Das dritte Zahnradelement 401 ist in einer Ösenform ausgebildet, die mit dem äußeren Umfangsabschnitt der ersten Verlängerung 311 gekoppelt werden kann, und hat Zahnradzähne an seinem äußeren Umfangsbereich, um mit dem Zahnradelement 320 in Eingriff zu kommen.
Das heißt, der innere Umfangsbereich des dritten Zahnradelements 401 und der äußere Umfangsbereich der ersten Verlängerung 311 stützen sich aufeinander ab. Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, können jeweils am inneren Umfangsbereich des dritten Zahnradelement 401 und am äußeren Umfangsbereich der ersten Verlängerung 311 ineinander greifende Kerbverzahnungen vorgesehen sein, so dass das dritte Zahnradelement 401 während der Drehung der Mutterriemenscheibe 311 in Umfangsrichtung abgestützt werden kann.
Bezugnehmend auf 6 bis 8 umfasst dann die Kugelmutter 312 eine zweite Verlängerung 601, die sich axial erstreckt und von der Innenseite der Mutterriemenscheibe 311 nach außen ragt.
Darüber hinaus kann eine zweite Verzahnung 602, die in das Zahnradelement 320 eingreift, am äußeren Umfangsbereich der zweiten Verlängerung 601 vorgesehen sein, oder ein viertes Zahnradelement 701, das in das Zahnradelement 320 eingreift, kann mit der zweiten Verlängerung 601 gekoppelt sein.
In einer Situation, in der das Zahnradelement 320 das erste Zahnradelement 321 und das zweite Zahnradelement 322 umfasst, greifen sowohl das erste Zahnradelement 321 als auch das zweite Zahnradelement 322 in die zweite Verzahnung 602 oder das vierte Zahnradelement 701 ein. Für den axialen Bewegungsabstand der Gleitstange 111 drehen sich das erste Zahnradelement 321 und das zweite Zahnradelement 322 mit unterschiedlichen Untersetzungsverhältnissen entsprechend den jeweiligen Übersetzungsverhältnissen.
Das heißt, ein Lager 501 oder ähnliches ist mit dem äußeren Umfangsbereich der Kugelmutter 312 gekoppelt, so dass es auf der Mutterriemenscheibe 311 und dem Gehäuse 201 aufliegt. Die zweite Verlängerung 601 ist so beschaffen, dass die Kugelmutter 312 von der Innenseite der Mutterriemenscheibe 311 nach außen ragt, während sie sich axial erstreckt. Die zweite Verzahnung 602 ist auf dem äußeren Umfangsbereich der nach außen gerichteten zweiten Verlängerung 601 angebracht oder das vierte Zahnradelement 701 ist mit diesem gekoppelt. So kann der Sensor 117 die Rotationsinformation von der Kugelmutter 312, basierend auf der Drehung des Zahnradelements 320, erfassen.
Der Abstand der in axialer Richtung vorstehenden zweiten Verlängerung 601 und die radiale Dicke der zweiten Verlängerung 601 können unterschiedlich sein, je nachdem, ob die zweite Verzahnung 602 an der zweiten Verlängerung 601 vorgesehen ist oder das vierte Zahnrad 701 mit dieser gekoppelt ist.
Wie das dritte Zahnradelement 401 ist auch das vierte Zahnradelement 701 ösenförmig ausgebildet und weist am äußeren Umfangsbereich eine große Verzahnung auf, um in das Zahnradelement 320 einzugreifen.
Das heißt, der innere Umfangsbereich des vierten Zahnrads 701 und der äußere Umfangsbereich der zweiten Verlängerung 601 stützen sich aufeinander ab. Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, können jeweils am inneren Umfangsbereich des vierten Zahnradelements 701 und am äußeren Umfangsbereich der zweiten Verlängerung 601 ineinander greifende Kerbverzahnungen vorgesehen sein.
Bezugnehmend auf die 9 bis 11, weist dann die Motorriemenscheibe 313 eine dritte Verlängerung 901 auf, die sich axial von einem Abschnitt erstreckt, auf den der Riemen 314 gewickelt ist.
Darüber hinaus kann am äußeren Umfangsbereich der dritten Verlängerung 901 eine dritte Verzahnung 902 vorgesehen sein, die in das Zahnradelement 320 eingreift, und ein fünftes Zahnradelement 1001, das in das Zahnradelement 320 eingreift, kann mit der dritten Verlängerung 901 gekoppelt sein.
In einer Situation, in der das Zahnradelement 320 das erste Zahnradelement 321 und das zweite Zahnradelement 322 umfasst, greifen sowohl das erste Zahnradelement 321 als auch das zweite Zahnradelement 322 in die dritte Verzahnung 902 oder das fünfte Zahnradelement 1001 ein. Für die axiale Bewegungsstrecke der Gleitstange 111 drehen sich das erste Zahnradelement 321 und das zweite Zahnradelement 322 mit unterschiedlichen Untersetzungsverhältnissen entsprechend den jeweiligen Übersetzungsverhältnissen.
Das heißt, die Motorriemenscheibe 313 umfasst die dritte Verlängerung 901, die sich von einer axialen Seite der Motorriemenscheibe 313 aus erstreckt, zusätzlich zu dem Abschnitt, auf den der Riemen 314 gewickelt ist, um sich zusammen mit dem Riemen 314 zu drehen. Die dritte Verlängerung 901 hat eine zylindrische Form. Die dritte Verzahnung 902, die in das Zahnradelement 320 eingreift, ist an der dritten Verlängerung 901 vorgesehen, oder das fünfte Zahnradelement 1001 ist mit der dritten Verlängerung 901 gekoppelt. So kann der Sensor 117 die Rotationsinformation von der Mutterriemenscheibe 311 auf der Grundlage der Drehung des Zahnradelements 320 erkennen.
Die Länge der in axialer Richtung vorstehenden dritten Verlängerung 901 und die radiale Dicke der dritten Verlängerung 901 können unterschiedlich sein, je nachdem, ob die dritte Verzahnung 902 auf der dritten Verlängerung 901 vorgesehen ist oder das fünfte Zahnradelement 1001 mit der dritten Verlängerung 901 gekoppelt ist.
Das fünfte Zahnradelement 1001 ist ösenförmig ausgebildet, wobei es mit dem äußeren Umfangsbereich der dritten Verlängerung 901 gekoppelt werden kann, und hat eine Verzahnung am äußeren Umfangsbereich, um mit dem Zahnradelement 320 in Eingriff zu kommen.
Das heißt, der innere Umfangsbereich des fünften Zahnradelement 1001 und der äußere Umfangsbereich der dritten Verlängerung 901 stützen sich aufeinander ab. Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, können jeweils am inneren Umfangsbereich des fünften Zahnradelements 1001 und am äußeren Umfangsbereich der dritten Verlängerung 901 ineinander greifende Kerbverzahnungen vorgesehen sein.
Als nächstes bezugnehmend auf 12, kann das Zahnradelement 320 in den Riemen 314 eingreifen, während es auf der Innenseite des Riemens 314 aufliegt.
Die Verzahnungen, die in die Mutterriemenscheibe 311 und die Motorriemenscheibe 313 eingreifen, sind auf dem inneren Bereich des Riemens 314 angebracht. Da sich das Zahnradelement 320 zusammen mit dem Riemen 314 dreht, während es sich auf der Innenseite des Riemens 314 abstützt, kann der Sensor 117 die Rotationsinformationen des Riemens 314 auf der Grundlage der Drehung des Zahnradelements 320 erfassen.
Das heißt, das Zahnradelement 320 ist zwischen der Motorriemenscheibe 313 und der Mutterriemenscheibe 311 angeordnet und stützt sich auf der Innenseite des Riemens 314 ab. In einer Situation, in der das Zahnradelement 320 das erste Zahnradelement 321 und das zweite Zahnradelement 322 umfasst, greifen das erste Zahnradelement 321 und das zweite Zahnradelement 322 jeweils in den Riemen 314 ein, so dass sie sich mit unterschiedlichen Untersetzungsverhältnissen für den axialen Bewegungsstrecke der Gleitstange 111 drehen.
Wie oben dargelegt, ist die erste Verzahnung 332 oder ähnliches an der Mutterriemenscheibe 311, der Kugelmutter 312, der Motorriemenscheibe 313 und dem Riemen 314 vorgesehen, oder das dritte Zahnradelement 401 oder ähnliches ist mit der Mutterriemenscheibe 311, der Kugelmutter 312, der Motorriemenscheibe 313 und dem Riemen 314 gekoppelt, um mit dem Zahnradelement 320 in Eingriff zu kommen. So kann der Sensor 117 die Bewegungsposition der Gleitstange 111 durch Erfassen der Rotationsinformation von einer der Mutterriemenscheiben 311 oder ähnlichem erfassen.
Bei der Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung in der oben beschriebenen Konfiguration ist kein Ritzel oder dergleichen vorgesehen. Die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung kann die Position der Gleitstange auf der Grundlage von Rotationsinformationen erfassen, die vom Getriebe erfasst werden, das die Drehkraft vom Motor auf die Gleitstange überträgt, um die Anzahl der Teile zu verringern und den Montageprozess zu vereinfachen, wodurch die Kosten erheblich gesenkt werden.
Die obige Beschreibung wird vorgelegt, um den Fachmann in die Lage zu versetzen, die technische Idee der vorliegenden Offenbarung umzusetzen und zu nutzen, und wurde im Kontext einer bestimmten Anwendung und ihrer Anforderungen bereitgestellt. Verschiedene Modifikationen, Ergänzungen und Substitutionen der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind für Fachleute ohne weiteres ersichtlich, und die hierin definierten allgemeinen Grundsätze können auf andere Ausführungsbeispiele und Anwendungen angewandt werden, ohne vom Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die obige Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen stellen ein Beispiel für die technische Idee der vorliegenden Offenbarung dar und dienen lediglich der Veranschaulichung. Das heißt, die beschriebenen Ausführungsbeispiele sollen den Umfang der technischen Idee der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Daher ist der Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern hat den breitesten Umfang, der mit den Ansprüchen vereinbar ist. Der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung ist auf der Grundlage der folgenden Ansprüche auszulegen, und alle technischen Ideen innerhalb des Umfangs ihrer Äquivalente sind als in den Umfang der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen aufzufassen.
VERWEIS AUF EINE ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht gemäß 35 U.S.C. §119(a) die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2019-0073264 , die am 20. Juni 2019 eingereicht wurde und die hiermit durch Bezugnahme für alle Zwecke so einbezogen wird, als wäre sie hier vollständig aufgeführt. Wenn diese Anmeldung in anderen Ländern als den USA auf der gleichen Grundlage eine Priorität beansprucht, wird ihr gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme 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

KR 1020190073264 [0070]

Claims

Steer-by-wire-Lenkvorrichtung, die umfasst: eine Gleitstange; einen Motor, der über ein Getriebe mit der Gleitstange verbunden ist, um die Gleitstange zu verschieben; und einen Sensor, der Rotationsinformationen vom Getriebe erfasst und eine Bewegungsposition der Gleitstange auf der Grundlage der Rotationsinformationen erfasst.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Getriebe eine mit der Gleitstange gekoppelte Kugelmutter, eine mit der Kugelmutter gekoppelte Mutterriemenscheibe, eine mit einer Motorwelle des Motors gekoppelte Motorriemenscheibe und einen die Mutterriemenscheibe und die Motorriemenscheibe verbindenden Riemen umfasst, und der Sensor die Rotationsinformation von mindestens einem der folgenden Elemente erfasst: der Mutterriemenscheibe, der Kugelmutter, der Motorriemenscheibe und dem Riemen.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Sensor ein Zahnradelement umfasst, das sich in Eingriff mit der Mutterriemenscheibe, der Kugelmutter, der Motorriemenscheibe oder dem Riemen dreht, und der Sensor die Rotationsinformation der Zahnradelemente erfasst.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Zahnradelement ein erstes Zahnradelement und ein zweites Zahnradelement mit unterschiedlichen Durchmessern umfasst, und die Rotationsinformation eine erste Rotationsinformation, die eine Rotationsinformation des ersten Zahnradelements ist, und eine zweite Rotationsinformation, die eine Rotationsinformation des zweiten Zahnradelements ist, umfasst.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Sensor die Bewegungsposition der Gleitstange auf der Grundlage einer Phasendifferenz zwischen der ersten Rotationsinformation und der zweiten Rotationsinformation und der Anzahl der Male, in denen die Phasendifferenz 0 ist, bestimmt.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Mutterriemenscheibe eine erste Verlängerung aufweist, die sich axial von einem Bereich der Mutterriemenscheibe erstreckt, auf den der Riemen gewickelt ist.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Verlängerung eine erste Verzahnung an einem äußeren Umfangsabschnitt aufweist, um mit dem ersten Zahnradelement und dem zweiten Zahnradelement in Eingriff zu kommen.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 6, wobei ein drittes Zahnradelement mit dem ersten Zahnradelement in Eingriff steht und das zweite Zahnradelement mit der ersten Verlängerung gekoppelt ist.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Kugelmutter eine zweite Verlängerung aufweist, die sich axial erstreckt, um von der Innenseite zur Außenseite der Mutterriemenscheibe vorzustehen.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die zweite Verlängerung eine zweite Verzahnung an einem äußeren Umfangsabschnitt aufweist, um mit dem ersten Zahnradelement und dem zweiten Zahnradelement in Eingriff zu kommen.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 9, wobei ein viertes Zahnradelement mit dem ersten Zahnradelement in Eingriff steht und das zweite Zahnradelement mit der zweiten Verlängerung gekoppelt sind.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Motorriemenscheibe eine dritte Verlängerung aufweist, die sich axial von einem Bereich der Motorriemenscheibe erstreckt, auf den der Riemen gewickelt ist.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 12, bei der eine dritte Verzahnung, die in das erste Zahnradelement und das zweite Zahnradelement eingreift, an einem äußeren Umfangsabschnitt der dritten Verlängerung vorgesehen ist.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 12, bei der ein fünftes Zahnradelement mit dem ersten Zahnradelement in Eingriff steht und das zweite Zahnradelement mit der dritten Verlängerung gekoppelt ist.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, wobei sich das erste Zahnradelement und das zweite Zahnradelement in Eingriff mit dem Riemen drehen.