DE112020004432T5

DE112020004432T5 - Steer-by-wire-lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE112020004432T5
Application number: DE112020004432.7T
Authority: DE
Inventors: Donghwan SEO
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2022-06-23
Also published as: US20220355853A1; KR20210032638A; CN114423668A; WO2021054681A1; CN114423668B

Abstract

In einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann eine Struktur zur Verhinderung der Drehung einer Schubstange, um die Schubstange durch das Drehmoment eines Motors in axialer Richtung gleiten zu lassen, oder eine Struktur zur Bestimmung einer Position, in die sich die Schubstange bewegt, einfacher realisiert werden, wodurch die Anzahl der Komponenten reduziert, der Montageprozess vereinfacht und die Kosten erheblich gesenkt werden können.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegenden Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung und insbesondere auf eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, die in der Lage ist, die Anzahl der Komponenten zu reduzieren, den Montageprozess zu vereinfachen und erheblich Kosten zu sparen, indem mit einer einfacheren Struktur die Drehung der Schubstange verhindert und die Bewegungsposition der Schubstange bestimmt wird, um die Schubstange durch das Drehmoment eines Motors axial gleiten zu lassen.
Technischer Hintergrund
Eine Steer-by-Wire Lenkvorrichtung ist eine Art von elektromotorischer Lenkvorrichtung, die das Fahrzeug unter Verwendung elektrischer Energie ohne jegliche mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und der Vorderrad-Lenkvorrichtung, wie einer Lenksäule oder eines Universalgelenks, lenkt.
Mit anderen Worten wird die Betätigung des Lenkrads durch den Fahrer in ein elektrisches Signal umgewandelt, und die elektronische Steuervorrichtung empfängt das elektrische Signal und bestimmt dementsprechend die Ausgangsleistung des Motors. Aufgrund des Fehlens einer mechanischen Verbindung reduziert das Steer-by-Wire System bei einem Fahrzeugunfall Verletzungen des Fahrers durch ein mechanisches Teil. Ferner kann das Steer-by-Wire System durch Einsparung von Teilen, z. B. hydraulischen Teilen und mechanischen Verbindungen, zu Fahrzeugen mit geringem Gewicht und zu einer signifikanten Verringerung von Arbeitsstunden an der Montagelinie führen, wodurch unnötiger Energieverbrauch während des Lenkens eingespart und folglich Kraftstoffeffizienz verbessert wird. Ferner ist es möglich, durch Programmieren der ECU eine ideale Lenkleistung zu erreichen.
Herkömmliche Steer-by-Wire-Lenkvorrichtungen weisen eine sich drehende Ritzelwelle auf, wobei sie in eine Zahnstange eingreift und die Drehung der Zahnstange verhindert und die Bewegungsposition der Zahnstange bestimmt, so dass die Zahnstange durch einen Motor axial verschoben werden kann. Um eine Ritzelwelle zu haben, muss das Zahnstangengetriebe betätigt werden, und außerdem ist ein Stützjoch erforderlich, was die Anzahl der erforderlichen Komponenten erhöht und den Montageprozess verkompliziert, was zu Ineffizienz führt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Technische Aufgabe
Die vorliegenden Ausführungsbeispielen wurden vor diesem Hintergrund konzipiert und beziehen sich auf eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, die in der Lage ist, die Anzahl der Komponenten zu reduzieren, den Montageprozess zu vereinfachen und die Kosten erheblich zu senken, indem mit einer einfacheren Struktur die Drehung der Schubstange verhindert und die Bewegungsposition der Schubstange bestimmt wird, um die Schubstange durch das Drehmoment eines Motors axial gleiten zu lassen.
Technische Lösung
Gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen kann eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung vorgesehen sein, die eine in einem Gehäuse axial verschiebbare Schubstange, einen über ein Getriebe mit der Schubstange verbundenen Motor und ein mit einem Hohlraum versehenes Verdrehsicherungselement umfasst, das in Umfangsrichtung von der Schubstange getragen wird und mit einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses gekoppelt ist.
Vorteilhafte Wirkungen
Die vorliegenden Ausführungsbeispiele können die Anzahl der Komponenten verringern, den Montageprozess vereinfachen und erhebliche Kosteneinsparungen ermöglichen, indem sie mit einer einfacheren Struktur die Drehung der Schubstange verhindern und die Bewegungsposition der Schubstange bestimmen, damit die Schubstange durch das Drehmoment eines Motors axial gleiten kann.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen.
2 ist eine Seitenansicht, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigt.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Teil einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
4 und 5 sind Querschnittsansichten, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigen.
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Teil einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
7 und 8 sind Querschnittsansichten, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigen.
9 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Teil einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
10 und 11 sind Querschnittsansichten, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigen.
12 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Teil einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
13 ist eine Querschnittsansicht, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigt.
14 und 15 sind Querschnittsansichten, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigen.
16 und 17 sind perspektivische Ansichten, die einen Teil einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigen.

Art und Weise zur Umsetzung der Erfindung
In der folgenden Beschreibung von Beispielen oder Ausführungsbeispielen bzw. -formen der vorliegenden Offenbarung wird Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, in denen zur Veranschaulichung bestimmte Beispiele oder Ausführungsbeispiele, die implementiert werden können, dargestellt sind und in denen die gleichen Bezugszahlen und -zeichen verwendet sein können, um gleiche oder ähnliche Komponenten zu bezeichnen, auch wenn diese in voneinander verschiedenen begleitenden Zeichnungen gezeigt sind. Ferner sind in der folgenden Beschreibung von Beispielen oder Ausführungsbeispielen 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 „umfassen“, „aufweisen“, „enthalten“, „bildend“ und „gebildet aus“ und „geformt 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. Keiner dieser Begriffe wird verwendet, um eine Wichtigkeit, Reihenfolge, Abfolge oder Zahl von Elementen usw. zu definieren, sondern sie werden lediglich verwendet, um das entsprechende Element von anderen Elementen zu unterscheiden.
Wenn erwähnt wird, dass ein erstes Element mit einem zweiten Element „verbunden oder gekoppelt“ ist, dieses „berührt oder überlappt“, sollte dies so interpretiert werden, dass das erste Element mit dem zweiten Element „direkt verbunden oder gekoppelt“ sein kann oder dieses „direkt berühren oder überlappen“ kann, aber auch ein drittes Element „zwischen“ dem ersten und dem zweiten Element „angeordnet“ sein kann, oder dass das erste und das zweite Element über ein viertes Element miteinander „verbunden oder gekoppelt“ sein können, einander „berühren oder überlappen“ können usw. Hier kann das zweite Element mindestens eines von zwei oder mehr Elementen sein, die miteinander „verbunden oder gekoppelt sind“, sich „kontaktieren oder überlappen“ usw.
Wenn auf Zeit bezogene Begriffe, wie etwa „nach“, „danach kommend“, „als nächstes“, „vor“ und dergleichen verwendet werden, um Prozesse oder Betätigungen von Elementen oder Konfigurationen oder Abläufe oder Schritte von Betätigungs-, Verarbeitungs-, Herstellungsverfahren zu beschreiben, können diese Begriffe verwendet werden, um Prozesse oder Betätigungen zu beschreiben, die sich nicht aneinander anschließen oder nicht aufeinander folgen, solange nicht der Begriff „direkt“ oder „unmittelbar“ in Verbindung damit verwendet wird.
Wenn 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 den vorliegenden Ausführungsbeispielen. 2 ist eine Seitenansicht, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigt. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Teil einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt. 4 und 5 sind Querschnittsansichten, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigen. 6 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Teil einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt. 7 und 8 sind Querschnittsansichten, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigen. 9 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Teil einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt. 10 und 11 sind Querschnittsansichten, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigen. 12 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Teil einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt. 13 ist eine Querschnittsansicht, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigt. 14 und 15 sind Querschnittsansichten, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigen. 16 und 17 sind perspektivische Ansichten, die einen Teil einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen zeigen.
Gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen umfasst eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung eine Schubstange 111, die vorgesehen ist, in einem Gehäuse 201 axial verschiebbar zu sein, einen Motor 115, der über ein Getriebe 113 mit der Schubstange 111 verbunden ist, und ein Verdrehsicherungselement 119, das mit einem Hohlraum ausgebildet ist, in Umfangsrichtung von der Schubstange 111 getragen wird und mit einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 201 verbunden bzw. gekoppelt ist.
Als erstes sind unter Bezugnahme auf 1 gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen in der Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung 100 ein Winkelsensor 105 und ein Drehmomentsensor 107 an einer Lenkwelle 103 vorgesehen, die mit einem Lenkrad 101 verbunden ist. Der Winkelsensor 105 und der Drehmomentsensor 107 erfassen die Betätigung des Lenkrads 101 durch den Fahrer und geben ein elektrisches Signal an eine elektronische Steuereinheit 110 weiter. Die elektronische Steuereinheit 110 steuert auf der Grundlage des empfangenen elektrischen Signals einen mit der Lenkwelle 103 gekoppelten Lenkwellenmotor 109 und einen mit der Schubstange 111 verbundenen Motor 115 an.
Das elektronische Steuereinheit 110 steuert den Lenkwellenmotor 109 und den Motor 115 auf der Grundlage der elektrischen Signale, die von mehreren am Fahrzeug angebrachten Sensoren sowie dem Drehmomentsensor 107 und dem Winkelsensor 105 empfangen werden. So kann die elektronische Steuereinheit 110 beispielsweise Lenkinformationen von einem Motorpositionssensor, verschiedenen Radar-, Lidar- oder Kamera-Videosensoren erhalten.
Der Lenkwellenmotor 109 übt ein dem Lenkmoment des Fahrers entgegengesetztes Reaktionsmoment aus, wenn der Fahrer das Lenkrad 101 betätigt, wodurch das Fahrgefühl des Fahrers verstärkt wird, oder er dreht beim autonomen Fahren die Lenkwelle 103, um das Fahrzeug zu lenken.
Die Drehkraft des Motors 115 kann über das Getriebe 113 auf die Schubstange 111 übertragen werden, um sie axial zu verschieben. Eine Spurstange 121 und ein Achsschenkel 123 sind mit der Schubstange 111 verbunden, und während die Schubstange 111 axial im Gehäuse 201 gleitet, wird das Rad 125 gelenkt.
Damit die Schubstange 111 durch die Drehkraft des Motors 115 axial verschoben werden kann, sollte die Schubstange 111 an einer Drehung um die Mittelachse der Schubstange 111 gehindert werden. Daher umfasst die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung 100 gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen das Verdrehsicherungselement 119, das mit einem Hohlraum ausgebildet ist, mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 201 gekoppelt ist und in Umfangsrichtung von der Schubstange 111 getragen wird.
Die herkömmliche Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung verhindert die Drehung der Schubstange, indem sie die Ritzelwelle der allgemeinen zahnstangenangetriebenen Lenkvorrichtung übernimmt und mit dem auf der Schubstange ausgebildeten Zahnstangengetriebe in Eingriff bringt, wodurch eine hohe Kompatibilität mit der Produktionslinie und dem Montageband für allgemeine zahnstangenangetriebenen Lenkvorrichtungen erreicht wird. Jedoch benötigt eine solche Struktur eine spanende Bearbeitung einer Zahnstangenverzahnung an der Schubstange und weitere Teile, wie etwa einen Stützjoch, ebenso wie eine Ritzelwelle, wodurch schließlich die Anzahl der Teile erhöht wird und der Montageprozess komplizierter wird.
Mit anderen Worten weist unter Bezugnahme auf 2 die konventionellen Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung die Ritzelwelle und das Stützjoch auf der rechten Seite der Figur. Gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen verfügt die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung 100 jedoch über das Verdrehsicherungselement 119, um eine Drehung der Schubstange 111 zu verhindern, und benötigt daher keine Ritzelwelle 104, kein Stützjoch oder ähnliches, wodurch Komponenten eingespart werden. Wie weiter unten beschrieben, ist das Verdrehsicherungselement 119 außerdem axial zusammensetzbar, was den Montageprozess vereinfacht und erheblich Kosten spart.
Da bei der Steer-by-Wire-Lenkung keine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad 101 und dem Rad 125 besteht, muss die Bewegungsposition der Schubstange 111 erfasst werden, um z. B. festzustellen, ob die Schubstange 111 in dem Maße verschoben wird, wie es der Betätigung des Lenkrads 101 durch den Fahrer entspricht. Die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung 100 gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen verfügt über einen Sensor 117 zur Erfassung von Drehungsinformationen des Getriebes 113 und damit zur Erfassung der Bewegungsposition der Schubstange 111.
Mit anderen Worten erkennt die herkömmliche Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung die Bewegungsposition der Zahnstange anhand der Drehungsinformationen der Ritzelwelle. Die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung 100 gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen verfügt jedoch nicht über eine Ritzelwelle und erfasst daher die Drehungsinformationen des Getriebes 113, das den Motor 115 und die Schubstange 111 verbindet. Dies wird im Folgenden detailliert beschrieben.
Der kombinierte Aufbau der Schubstange 111, des Verdrehsicherungselements 119 und des Gehäuses 201 wird im Folgenden beschrieben.
Das Verdrehsicherungselement 119 kann ein Halteelement 320, das mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 201 gekoppelt ist, und ein Buchsenelement 310, das mit dem Halteelement 320 verbunden ist und in Umfangsrichtung von der Schubstange 111 gestützt wird, umfassen (siehe 3 bis 11).
Das Halteelement 320 ist mit einem Hohlraum versehen und mit dem Gehäuse 201 verbunden, wobei sich seine äußere Umfangsfläche auf der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 201 abstützt. Das Gehäuse 201 hat einen Stufenabschnitt 511, der in der inneren Umfangsfläche ausgebildet ist, und das Halteelement 320 ist im Stufenabschnitt 511 gelagert.
Ferner ist ein Festlegungselement 512, das von dem Halteelement 320 auf der gegenüberliegenden Seite des Stufenabschnitts 511 getragen wird, mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 201 verbunden, so dass das Halteelement 320 axial zwischen dem Stufenabschnitt 511 und dem Festlegungselement 512 befestigt ist. Als Festlegungselement 512 kann z. B. ein Geräuschdämpfungselement oder ein Sprengring verwendet werden.
Ferner ist das Halteelement 320 axial in das Innere des Gehäuses 201 eingesetzt und kann z. B. verschraubt werden und vom Festlegungselement 512 festgelegt und gegen Lösen gesichert sein.
Ein erster flacher Abschnitt 301 ist an der äußeren Umfangsfläche der Schubstange 111 ausgebildet und ein zweiter flacher Abschnitt 311, der an dem ersten flachen Abschnitt 301 anliegt, ist an der inneren Umfangsfläche des Buchsenelements 310 ausgebildet, so dass das Buchsenelement 310 in Umfangsrichtung von der Schubstange 111 abgestützt werden kann und die Schubstange 111 somit axial ohne Drehung gleiten kann.
Es können ein oder mindestens zwei erste flache Abschnitte 301 und zweite flache Abschnitte 311 vorhanden sein. Die 3 bis 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem vier erste flache Abschnitte 301 ausgebildet sind und die Schubstange 111 im Wesentlichen als rechteckige Säule geformt ist, oder die 6 bis 11 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein erster flacher Abschnitt 301 ausgebildet ist.
Wie in den Zeichnungen dargestellt, ist der erste flache Abschnitt 301 aus einem Ende der Schubstange 111 geformt, so dass das Verdrehsicherungselement 119 einschließlich des Buchsenelements 310 und des Halteelements 320 vom Ende der Schubstange 111 aus axial gleiten und einfach zusammengesetzt werden kann.
Um die Reibung zwischen der äußeren Umfangsfläche der Schubstange 111 und der inneren Umfangsfläche des Buchsenelements 310 zu verringern, kann das Buchsenelement 310 aus einem reibungsarmen Material, wie Teflon, oder vorzugsweise aus einer Komponente, wie einem Trockenlager oder einer DU-Buchse, bestehen.
Wie oben beschrieben, ist das Buchsenelement 310 in Umfangsrichtung an dem Halteelement 320 oder dem Gehäuse 201 befestigt, das weiter unten im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen beschrieben wird.
Erstens können, wie in den 3 bis 5 dargestellt, Einfügeteile 312 von der äußeren Umfangsfläche des Buchsenelements 310 vorstehen, und Einfügenuten 321, in die die Einfügeteile 312 eingepasst werden, können zu der inneren Umfangsfläche des Halteelements 320 vertieft sein.
Wie in den Zeichnungen dargestellt, sind die Einfügenuten 321 so geformt, dass sie axial offen sind, so dass das Buchsenelement 310 und das Halteelement 320 axial zusammengefügt werden können.
Darüber hinaus können ein oder mindestens zwei Einfügeteile 312 und Einfügenuten 321 vorgesehen sein, und die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem vier Einfügeteile 312 und vier Einfügenuten 321 vorgesehen sind.
Wie oben beschrieben, können jedoch die Anzahl der ersten flachen Abschnitte 301 und die Anzahl der zweiten flachen Abschnitte 311 unterschiedlich sein, und die Anzahl der Einfügeteile 312 und der Einfügenuten 321 ist nicht darauf oder dadurch beschränkt.
Da die Einfügeteile 312 in die Einfügenuten 321 eingepasst sind und das Buchsenelement 310 in Umfangsrichtung festgelegt ist, werden der erste flache Abschnitt 301 und der zweite flache Abschnitt 311 abgestützt, wodurch eine Drehung der Schubstange 111 verhindert wird.
Da die innere Umfangsfläche des Halteelements 320 abgestuft ist, wird eine Seite des Buchsenelements 310 axial abgestützt, und die andere Seite des Buchsenelements 310 wird durch den Stufenabschnitt 511 des Gehäuses 201 axial abgestützt, so dass das Buchsenelement 310 axial an dem Halteelement 320 befestigt werden kann.
Unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 kann ein dritter flacher Abschnitt 611 an der äußeren Umfangsfläche des Buchsenelements 310 und ein vierter flacher Abschnitt 612, der an dem dritten flachen Abschnitt 611 anliegt, an der inneren Umfangsfläche des Halteelements 320 ausgebildet sein.
Mit anderen Worten, so wie der erste flache Abschnitt 301 und der zweite flache Abschnitt 311 sich gegenseitig stützen und die Schubstange 111 durch das Buchsenelement 310 in Umfangsrichtung gestützt wird, stützen sich der dritte flache Abschnitt 611 und der vierte flache Abschnitt 612 gegenseitig, und das Buchsenelement 310 wird durch das Halteelement 320 in Umfangsrichtung abgestützt.
Wie in den Zeichnungen dargestellt, können der zweite flache Abschnitt 311 und der dritte flache Abschnitt 611 des Buchsenelements 310 auf derselben Seite ausgebildet sein.
Da in gleicher Weise die innere Umfangsfläche des Halteelements 320 abgestuft ist, kann eine Seite des Buchsenelements 310 axial abgestützt werden, und die andere Seite des Buchsenelements 310 kann durch den Stufenabschnitt 511 des Gehäuses 201 axial abgestützt werden. Das Verdrehsicherungselement 119 kann jedoch ein Koppelelement 620 umfassen, das mit der inneren Umfangsfläche des Halteelements 320 gekoppelt ist und sich auf der anderen Seite des Buchsenelements 310 abstützt, so dass das Buchsenelement 310 axial an dem Halteelement 320 festgelegt werden kann.
Wie aus den 9 bis 11 hervorgeht, können die Vorsprünge 911 von der äußeren Umfangsfläche des Buchsenelements 310 abstehen, und der Stufenabschnitt 511 kann Vertiefungen 1001 aufweisen, in die die Vorsprünge 911 axial eingepasst werden.
Da mit anderen Worten das Buchsenelement 310 über die äußere Umfangsfläche der Schubstange 111 aufgesetzt ist und die Vorsprünge 911 in die Vertiefungen 1001 eingesetzt sind, ist das Buchsenelement 310 in Umfangsrichtung am Gehäuse 201 und nicht am Halteelement 320 festgelegt.
Es können ein oder mindestens zwei Vorsprünge 911 und Vertiefungen 1001 vorgesehen sein, und die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem drei Vorsprünge und drei Vertiefungen vorgesehen sind.
Da die Vorsprünge 911 in die Vertiefungen 1001 eingepasst sind, kann das von dem Stufenabschnitt 511 gelagerte Halteelement 320 an den Rückseiten der Vorsprünge 911 anliegen, und das Halteelement 320 ist durch das Festlegungselement 512 axial am Gehäuse 201 festgelegt, so dass das Buchsenelement 310 ebenfalls axial festgelegt ist.
Wie oben beschrieben, umfasst das Verdrehsicherungselement 119 das Halteelement 320 und das Buchsenelement 310, wodurch eine Drehung der Schubstange 111 verhindert wird. Auf diese Weise ist es im Vergleich zum Vorsehen einer Ritzelwelle möglich, eine vereinfachte Montage mit weniger Bauteilen einzuplanen.
Derweil kann unter Bezugnahme auf 12 und 13 das Verdrehsicherungselement 119 durch Kerbverzahnungen mit der Schubstange 111 verbunden sein, wodurch eine Drehung der Schubstange 111 verhindert wird.
Mit anderen Worten, eine erste Verzahnung 1201 ist an der äußeren Umfangsfläche der Schubstange 111 ausgebildet, und eine zweite Verzahnung 1202, die mit der ersten Verzahnung 1201 in Eingriff steht, ist an der inneren Umfangsfläche des Verdrehsicherungselements 119 ausgebildet. Auf diese Weise gleitet die Schubstange 111 axial, während sie durch die erste Kerbverzahnung 1201 und die zweite Kerbverzahnung 1202 an einer Drehung in Umfangsrichtung gehindert wird.
Im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel, bei dem das Verdrehsicherungselement 119 das Halteelement 320 und das Buchsenelement 310 umfasst, erfordert das Ausführungsbeispiel, bei dem das Verdrehsicherungselement 119 durch die erste Verzahnung 1201 und die zweite Verzahnung 1202 mit der Schubstange 111 gekoppelt ist, zwar eine Verzahnung, bietet aber angesichts der Tatsache, dass die Vorsprünge 911 und die Einfügeteile 312 nicht bearbeitet werden müssen, eine einfachere Lösung.
Derweil sind, wie in den 14 und 15 gezeigt, konvexe Abschnitte 1401, die axial verlängert sind, auf der äußeren Umfangsfläche der Schubstange 111 vorgesehen, und konkave Abschnitte 1402, in die die konvexen Abschnitte 1401 eingesetzt sind, sind in der inneren Umfangsfläche des Verdrehsicherungselements 119 ausgebildet, wodurch eine Drehung der Schubstange 111 verhindert wird.
Mit anderen Worten ist ein Teil der Schubstange 111, der nicht mit dem Verdrehsicherungselement 119 gekoppelt ist, so geformt, dass er einen kreisförmigen Querschnitt hat (siehe die gestrichelte Linie in den Zeichnungen), und ein Teil davon, der mit dem Verdrehsicherungselement 119 gekoppelt ist, hat die konvexen Abschnitte 1401, die von der äußeren Umfangsfläche hervorstehen. Die konvexen Abschnitte 1401 werden in die konkaven Abschnitte 1402 eingeführt, die zu der inneren Umfangsfläche des Verdrehsicherungselements 119 vertieft sind und eine Drehung der Schubstange 111 verhindern.
Außerdem können ein oder zwei oder mehr konvexe Teile 1401 und konkave Teile 1402 vorgesehen sein. Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, können die konvexen Teile 1401 von einer beliebigen Seite der Schubstange 111 vorstehen. Es können auch zwei konvexe Abschnitte 1401 vorgesehen werden, so dass die Schubstange 111 im Wesentlichen elliptisch geformt ist, oder es können mehrere konvexe Abschnitte 1401 vorgesehen werden, die in gleichem Abstand entlang des Umfangs angeordnet sind.
Wie oben beschrieben, umfasst die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung 100 außerdem einen Sensor 117, der Drehungsinformationen von dem Getriebe 113 erfasst, das den Motor 115 mit der Schubstange 111 verbindet, und die Bewegungsposition der Schubstange 111 basierend auf den erfassten Drehungsinformationen erfasst.
Wie in den 16 und 17 dargestellt, kann das Getriebe 113 eine Mutterriemenscheibe 1601 enthalten, die sich in Verbindung mit der Schubstange 111 dreht. Mit anderen Worten kann das Getriebe 113 ferner eine Kugelmutter, die mit einer in der Schubstange 111 ausgebildeten Schraube gekoppelt ist, eine Motorriemenscheibe 1603, die mit der Motorwelle des Motors 115 gekoppelt ist, und einen Riemen 1402 zur Verbindung der Motorriemenscheibe 1603 mit der Mutterriemenscheibe 1601 umfassen.
Der Aufbau, bei dem die Drehkraft des Motors 115 über die Mutterriemenscheibe 1601 auf die Schubstange 111 übertragen wird, ist bekannt und wird hier nicht näher beschrieben.
In diesem Fall umfasst der Sensor 117 ein erstes Zahnrad 1610, das sich in Verbindung mit der Mutterriemenscheibe 1601 dreht. Der Sensor 117 kann Informationen über die Drehung des ersten Zahnrads 1610 erfassen und die Bewegungsposition der Schubstange 111 feststellen.
Da mit anderen Worten die Mutterriemenscheibe 1601 mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis für den axialen Gleitweg der Schubstange 111 gedreht wird, kann der Sensor 117 in der Lage sein, die Bewegungsposition der Schubstange 111 basierend auf der von der Mutterriemenscheibe 1601 erfassten Drehungsinformation zu erkennen.
Der Sensor 117 ist in der Lage, Drehungsinformationen von der Motorriemenscheibe 1603, dem Riemen 1602 oder der Kugelmutter zusätzlich zur Mutterriemenscheibe 1601 zu erfassen. Da jedoch ein Schlupf zwischen der Motorriemenscheibe 1603 oder der Mutterriemenscheibe 1601 und dem Riemen 1602 besteht und die Kugelmutter innerhalb der Mutterriemenscheibe 1601 vorgesehen ist, ist es vorzuziehen, die Drehungsinformation von der Mutterriemenscheibe 1601 zu erfassen, anstatt von der Motorriemenscheibe 1603, dem Riemen 1602 oder der Kugelmutter.
Damit sich das erste Zahnrad 1610 in Verbindung mit der Mutterscheibe 1601 drehen kann, kann die Mutterscheibe 1601 eine Verlängerung 1701 aufweisen, die axial vorsteht, und ein zweites Zahnrad 1620, das mit dem ersten Zahnrad 1610 in Eingriff steht, kann mit der äußeren Umfangsfläche der Verlängerung 1701 gekoppelt sein.
Mit anderen Worten, obwohl nicht dargestellt, ist das zweite Zahnrad 1620 mit der Verlängerung 1701 gekoppelt, z.B. durch Kerbverzahnungen, und ist in Umfangsrichtung an der Mutterriemenscheibe 1601 befestigt, so dass das erste Zahnrad 1610 in Verbindung mit der Mutterriemenscheibe 1601 gedreht wird und der Sensor 117 in der Lage ist, die Drehungsinformation der Mutterriemenscheibe 1601 vom ersten Zahnrad 1610 zu erfassen.
Der Sensor 117 kann den absoluten Winkel oder den Phasenwinkel des ersten Zahnrads 1610 erfassen. Wenn der Sensor 117 den absoluten Winkel des ersten Zahnrads 1610 erfasst, kann der Sensor 117 die Bewegungsposition der Schubstange 111 erkennen, obwohl das erste Zahnrad 1610 nur als ein einzelnes Zahnrad ausgebildet ist. Wenn der Sensor 117 den Phasenwinkel des ersten Zahnrads 1610 erfasst, kann das erste Zahnrad 1610 zwei Zahnräder 1611 und 1612 mit unterschiedlichen Durchmessern einschließen, um die Bewegungsposition der Schubstange 111 zu erfassen.
Mit anderen Worten umfasst die vom ersten Zahnrad 1610 erfasste Drehungsinformation eine erste Drehungsinformation und eine zweite Drehungsinformation, die jeweils von den Zahnrädern 1611 und 1612 erfasst wird, und die Zahnräder 1611 und 1612 haben unterschiedliche Durchmesser und somit unterschiedliche Untersetzungsverhältnisse für den Gleitweg der Schubstange 111. Auf diese Weise erkennt der Sensor 117 die Bewegungsposition der Schubstange 111 auf der Grundlage der Phasendifferenz zwischen der ersten Drehungsinformation und der zweiten Drehungsinformation.
Zum Beispiel kann der Sensor 117 die Bewegungsposition der Schubstange 111 aus der Phasendifferenz zwischen der ersten Drehungsinformation und der zweiten Drehungsinformation und der Anzahl der Male, in denen die Phasendifferenz Null wird, bestimmen. $R = \frac{K}{360} \times θ + K \times n$
R bezeichnet die Bewegungsposition der Schubstange 111, θ die Phasendifferenz zwischen der ersten Drehungsinformation und der zweiten Drehungsinformation, K den Bewegungsweg der Schubstange 111, während die Schubstange 111 zu einer Seite gleitet, so dass die Phasendifferenz zwischen der ersten Drehungsinformation und der zweiten Drehungsinformation von 0 zurück auf 0 wechselt, und n die Anzahl der Male, bei denen, während die Schubstange 111 zu einer Seite gleitet, die Phasendifferenz zwischen der ersten Drehungsinformation und der zweiten Drehungsinformation 0 wird.
Mit anderen Worten nimmt, während die Schubstange 111 gleitet, die Phasendifferenz zwischen der ersten Drehinformation und der zweiten Drehinformation zu oder ab. Die Gleitstrecke bzw. der Gleitweg der Schubstange 111, bis die Phasendifferenz zwischen der ersten Drehungsinformation und der zweiten Drehungsinformation 0 wird und wieder auf 0 zurückkehrt, kann vorher berechnet werden, und darauf basierend kann die Bewegungsposition der Schubstange 111 bestimmt werden.
Dementsprechend kann die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung 100 gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen, obwohl sie keine Ritzelwelle hat, die Bewegungsposition der Schubstange 111 durch Erfassen von Drehungsinformationen vom Getriebe 113 erkennen.
Die so geformte Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung kann die Anzahl der Bauteile reduzieren, den Montageprozess vereinfachen und erheblich Kosten einsparen, indem sie mit einer einfacheren Struktur die Drehung der Schubstange verhindert und die Bewegungsposition der Schubstange bestimmt, um die Schubstange durch das Drehmoment eines Motors axial gleiten zu lassen.
Die obige Beschreibung wird vorgelegt, um einen Fachmann zu befähigen, den technischen Gedanken der vorliegenden Offenbarung umzusetzen und zu nutzen, und wird im Zusammenhang mit einer bestimmten Anwendung und ihren Anforderungen vorgesehen. 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 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 von Äquivalenten davon sind so auszulegen, dass sie im Umfang der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen sind.
VERWEIS AUF EINE VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht gemäß 35 U.S.C. 119(a) Priorität für die koreanische Patentanmeldung Nr. 10-2019-0113877 , die am 17. September 2019 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde und deren Offenbarung hier durch Bezugnahme in vollem Umfang enthalten ist. Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität anderer, in anderen Ländern einzureichender Anmeldungen, deren Offenbarungen ebenfalls durch Bezugnahme in vollem Umfang in diese Anmeldung aufgenommen werden.
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 1020190113877 [0071]

Claims

Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, umfassend: eine Schubstange, die in einem Gehäuse axial verschiebbar ist; einen Motor, der über ein Getriebe mit der Schubstange verbunden ist; und ein mit einem Hohlraum versehenes Verdrehsicherungselement, das in Umfangsrichtung von der Schubstange getragen wird und mit einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses verbunden ist.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verdrehsicherungselement ein Halteelement, das mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses gekoppelt ist, und ein Buchsenelement umfasst, das mit dem Halteelement gekoppelt ist und in Umfangsrichtung von der Schubstange abgestützt wird.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die innere Umfangsfläche des Gehäuses einen Stufenabschnitt aufweist, um eine Lagerung des Halteelements durch den Stufenabschnitt zu ermöglichen.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, wobei ein Festlegungselement, das von dem Halteelement auf einer dem Stufenabschnitt gegenüberliegenden Seite abgestützt wird, mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses verbunden ist.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine äußere Umfangsfläche der Schubstange einen ersten flachen Abschnitt aufweist und eine innere Umfangsfläche des Buchsenelements einen zweiten flachen Abschnitt aufweist, der von dem ersten flachen Abschnitt getragen wird.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 5, wobei mindestens zwei erste flache Abschnitte und mindestens zwei zweite flache Abschnitte vorgesehen sind.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Einfügeteil von einer äußeren Umfangsfläche des Buchsenelements vorsteht und eine Einfügenut, in die das Einfügeteil eingesetzt wird, zu einer inneren Umfangsfläche des Halteelements vertieft ist.
Die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 7, wobei mindestens zwei Einfügeteile und mindestens zwei Einfügenuten vorgesehen sind.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine äußere Umfangsfläche des Buchsenelements einen dritten flachen Abschnitt aufweist und eine innere Umfangsfläche des Halteelements einen vierten flachen Abschnitt aufweist, der von dem dritten flachen Abschnitt gestützt wird.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 5, bei der ein Vorsprung aus einer äußeren Umfangsfläche des Buchsenelements herausragt und eine Vertiefung, in die der Vorsprung axial eingesetzt wird, in dem Stufenabschnitt ausgebildet ist.
Die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 10, wobei mindestens zwei Vorsprünge und mindestens zwei Vertiefungen vorgesehen sind.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine äußere Umfangsfläche der Schubstange eine erste Verzahnung aufweist und eine innere Umfangsfläche des Verdrehsicherungselements eine zweite Verzahnung aufweist, die mit der ersten Verzahnung in Eingriff steht.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die äußere Umfangsfläche der Schubstange einen axial verlängerten konvexen Abschnitt aufweist und eine innere Umfangsfläche des Verdrehsicherungselements einen konkaven Abschnitt aufweist, in den der konvexe Abschnitt eingesetzt ist.
Die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 13, bei der mindestens zwei konvexe Abschnitte und mindestens zwei konkave Abschnitte ausgebildet sind.
Die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, außerdem einen Sensor umfassend, der Drehungsinformationen vom Getriebe erfasst und auf der Grundlage der Drehungsinformationen eine Bewegungsposition der Schubstange ermittelt.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Getriebe eine Mutterriemenscheibe umfasst, die sich in Verbindung mit der Schubstange dreht, und wobei der Sensor ein erstes Zahnrad umfasst, das sich in Verbindung mit der Mutterriemenscheibe dreht und die Drehungsinformation von dem ersten Zahnrad erfasst.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Mutterriemenscheibe eine axial vorstehende Verlängerung aufweist und wobei die Verlängerung eine Außenumfangsfläche hat, die mit einem zweiten Zahnrad gekoppelt ist, das mit dem ersten Zahnrad in Eingriff steht.
Die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach Anspruch 17, wobei das erste Zahnrad zwei Zahnräder mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist.