DE202022102496U1

DE202022102496U1 - Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE202022102496U1
Application number: DE202022102496.0U
Authority: DE
Original assignee: Hyundai Mobis Co Ltd
Current assignee: Hyundai Mobis Co Ltd
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2022-05-06
Publication date: 2022-06-20
Anticipated expiration: 2032-05-07
Also published as: US20230011733A1; KR20230003902A; CN217456096U

Abstract

Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug, die aufweist:
ein Gehäuse;
ein Antriebsteil, das durch das Gehäuse getragen wird und dafür konfiguriert ist, eine Drehkraft zu erzeugen;
ein Übertragungswellenteil, das derart installiert ist, dass es im Gehäuse beweglich ist, und das dafür konfiguriert ist, einen Lenkwinkel eines Rades durch Empfangen einer Drehkraft vom Antriebsteil zu ändern, während es sich hin- und hergehend bewegt;
ein Messteil, das dafür konfiguriert ist, den Lenkwinkel des Rades zu messen, während es in Verbindung mit einer Bewegung des Übertragungswellenteils betrieben wird; und
ein Drehbewegungsunterdrückungsteil, das zwischen dem Gehäuse und dem Übertragungswellenteil angeordnet und dafür konfiguriert ist, eine relative Drehbewegung zwischen dem Gehäuse und dem Übertragungswellenteil zu verhindern.

Description

Hintergrund der Erfindung
Erfindungsgebiet
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug und insbesondere eine Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug, die in einem Steer-by-Wire- (SBW) System installiert ist.
Diskussion des Hintergrunds
Allgemein bezieht sich ein Steer-by-Wire- (SBW) System auf ein Lenksystem, bei dem eine mechanische Verbindung zwischen einem Lenkrad und Antriebsrädern eines Fahrzeugs eliminiert ist. Das SBW-System kann das Fahrzeug lenken, indem es ein Drehsignal des Lenkrads über eine elektronische Steuereinheit (ECU) empfängt und einen mit dem Antriebsrad verbundenen Lenkmotor basierend auf dem empfangenen Drehsignal betreibt. Das SBW-System verfügt nicht über die mechanische Verbindung des Lenksystems des Stands der Technik und hat daher Vorteile dahingehend, dass der Layout-Freiheitsgrad in Bezug auf eine Konfiguration des Lenksystems erhöht werden kann, der Kraftstoffverbrauch verbessert werden kann und Störungen, die von den Fahrzeugrädern in umgekehrter Richtung eingebracht werden, eliminiert werden können. Das SBW-System weist ein Lenkrad, das dafür konfiguriert ist, einem Fahrer zu ermöglichen, einen Lenkwinkel einzugeben, eine Reaktionskraftvorrichtung, die dafür konfiguriert ist, eine Reaktionskraft für den Fahrer bereitzustellen, und einen Lenkaktuator auf, der dafür konfiguriert ist, einen Reifen zu drehen.
In einem Fall, in dem ein zahnstangengetriebener Lenkaktuator auf das SBW-System angewendet wird, besteht ein Erfordernis für einen Sensor, der dafür konfiguriert ist, den Lenkwinkel des Rades auf der Basis einer Position einer Zahnstange zu erfassen. Als ein Verfahren zum Montieren des Sensors gibt es ein Verfahren, bei dem der Sensor direkt an der Zahnstange befestigt wird, und ein Verfahren, bei dem der Sensor an einem separaten Bauteil, wie beispielsweise einem Ritzel, befestigt wird. Wird der Sensor direkt an der Zahnstange angebracht, muss ein LVDT- (linearer variabler Differentialtransformator) Sensor verwendet werden. Die Größe des LVDT-Sensors muss jedoch vergrößert werden, um einen Zahnstangenhubbereich von etwa 150 mm zu erfassen, was ein Problem dahingehend darstellt, dass der Stückpreis des Sensors steigt und sich die Massenproduktion verschlechtert.
Gemäß dem Verfahren zum Befestigen des Sensors an einem separaten Bauteil wie dem Ritzel, wird im Stand der Technik ein Winkelsensor anstelle eines Drehmomentsensors an einem Eingangsritzel eines R-MDPS (EPS) montiert. Die Struktur des Eingangsritzels des Stands der Technik erfordert jedoch eine Wärmebehandlung des Ritzels und einer Zahnstange und weist eine große Anzahl zusammengesetzter Komponenten auf, wie z.B. eine Spielausgleichsstruktur. Aus diesem Grund besteht ein Problem dahingehend, dass übermäßige Kosten erforderlich sind.
Die Hintergrundtechnik der vorliegenden Erfindung ist in der offengelegten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2009-0116183 (veröffentlicht am 11. November 2009 mit dem Titel „The Support York Structure of The Steering Apparatus for Vehicle“) beschrieben.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Verschiedene Ausführungsformen betreffen das Bereitstellen einer Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug, die dazu geeignet ist, eine Kupplungsstruktur eines Lenkwinkelsensors zu vereinfachen und eine Zahnstange stabil zu halten.
In einer Ausführungsform weist eine Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug auf: ein Gehäuse; ein Antriebsteil, das durch das Gehäuse getragen wird und dafür konfiguriert ist, eine Drehkraft zu erzeugen; ein Übertragungswellenteil, das derart installiert ist, dass es im Gehäuse beweglich ist, und dafür konfiguriert ist, einen Lenkwinkel eines Rades zu ändern, während es sich durch Empfangen der Drehkraft vom Antriebsteil hin- und hergehend bewegt; ein Messteil, das dafür konfiguriert ist, den Lenkwinkel des Rades zu messen, während es in Verbindung mit einer Bewegung des Übertragungswellenteils betätigt wird; und ein Drehbewegungsunterdrückungsteil, das zwischen dem Gehäuse und dem Übertragungswellenteil angeordnet und dafür konfiguriert ist, eine relative Drehbewegung zwischen dem Gehäuse und dem Übertragungswellenteil zu unterdrücken.
Darüber hinaus kann das Übertragungswellenteil aufweisen: eine Kugelumlaufspindel, die dafür konfiguriert ist, die vom Antriebsteil erzeugte Drehkraft in eine geradlinige Bewegung umzuwandeln; und eine Zahnstange, die sich von der Kugelumlaufspindel erstreckt und dafür konfiguriert ist, mit dem Messteil in Eingriff zu stehen.
Darüber hinaus kann das Antriebsteil aufweisen: eine Krafterzeugungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die Drehkraft zu erzeugen; eine Steuereinheit, die mit der Krafterzeugungseinheit verbunden und dafür konfiguriert ist, einen Betrieb der Krafterzeugungseinheit zu steuern; und eine Kraftübertragungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die durch die Krafterzeugungseinheit erzeugte Drehkraft auf das Übertragungswellenteil zu übertragen.
Zusätzlich kann die Kraftübertragungseinheit aufweisen: einen Drehzahlminderer, der mit der Krafterzeugungseinheit verbunden und dafür konfiguriert ist, die durch die Krafterzeugungseinheit erzeugte Drehkraft zu verstärken; und eine Kugelmutter, die mit der Kugelumlaufspindel gekoppelt und dafür konfiguriert ist, das Übertragungswellenteil durch Empfangen der Drehkraft vom Drehzahlminderer zu bewegen.
Darüber hinaus kann das Messteil aufweisen: ein Ritzel, das dafür konfiguriert ist, mit der Zahnstange in Eingriff zu stehen und sich in Verbindung mit einer Bewegung der Zahnstange zu drehen; und eine Sensoreinheit, die mit dem Gehäuse gekoppelt und dafür konfiguriert ist, einen Drehwinkel und eine Drehrichtung des Ritzels zu messen.
Darüber hinaus kann das Ritzel in der Form eines Stirnrads bereitgestellt sein.
Darüber hinaus kann das Ritzel durch ein Spritzgussverfahren hergestellt werden.
Darüber hinaus kann das Drehbewegungsunterdrückungsteil aufweisen: einen zwischen dem Gehäuse und dem Übertragungswellenteil angeordneten Körperabschnitt; ein erstes Drehbewegungsunterdrückungselement, das von einer Außenumfangsfläche des Körperabschnitts hervorsteht und dafür konfiguriert ist, in einen ersten Einsetzabschnitt eingesetzt zu werden, der konkav in das Gehäuse eingelassen ist; und ein zweites Drehbewegungsunterdrückungselement, das von einer Innenumfangsfläche des Körperabschnitts hervorsteht und dafür konfiguriert ist, in einen zweiten Einsetzabschnitt eingesetzt zu werden, der konkav in das Übertragungswellenteil eingelassen ist.
Darüber hinaus können das erste Drehbewegungsunterdrückungselement und das zweite Drehbewegungsunterdrückungselement auf einem Umfang des Körperabschnitts angeordnet und basierend auf einem Durchmesser des Körperabschnitts an gegenüberliegenden Seiten des Körperabschnitts bereitgestellt sein.
Außerdem kann das zweite Drehbewegungsunterdrückungselement als ein Paar von zweiten Drehbewegungsunterdrückungselementen bereitgestellt werden, die derart angeordnet sind, dass sie in einem voreingestellten Abstand in einer Umfangsrichtung des Körperabschnitts voneinander beabstandet sind.
Darüber hinaus kann der voreingestellte Abstand, in dem das Paar der zweiten Drehbewegungsunterdrückungselemente voneinander beabstandet ist, 180 Grad oder weniger betragen.
Darüber hinaus kann die Lenkaktuatorvorrichtung ferner ein Bewegungsunterdrückungsteil aufweisen, das im Gehäuse angeordnet und dafür konfiguriert ist, das Übertragungswellenteil zu tragen.
Außerdem kann das Bewegungsunterdrückungsteil aufweisen: ein erstes Bewegungsunterdrückungselement mit einer Außenumfangsfläche, die in einer Innenumfangsfläche des Gehäuses durch Presspassung eingepasst ist, und einer an das Übertragungswellenteil angrenzenden Innenumfangsfläche; und ein zweites Bewegungsunterdrückungselement mit einer Außenumfangsfläche, die in eine Innenumfangsfläche des Drehbewegungsunterdrückungsteils durch Presspassung eingepasst ist, und einer an das Übertragungswellenteil angrenzenden Innenumfangsfläche.
Gemäß der erfindungsgemäßen Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug kann das Messteil auf der Zahnstange unter Verwendung einer einfachen Struktur ohne eine separate Komponente, wie beispielsweise eine Spielausgleichsstruktur, installiert werden, was es ermöglicht, eine optimierte Baugruppe zu implementieren und die Anzahl von Montageprozessen zu reduzieren.
Darüber hinaus kann das Ritzel gemäß der erfindungsgemäßen Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug in der Form eines Stirnrads bereitgestellt und durch Einsatzspritzgießen hergestellt werden, wodurch es möglich ist, die auf das Ritzel in axialer Richtung wirkende Kraftkomponente zu verhindern und die zum Herstellen des Ritzels erforderlichen Kosten zu reduzieren.
Bei der Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung können das Drehbewegungsunterdrückungsteil und das Bewegungsunterdrückungsteil verhindern, dass sich das Übertragungswellenteil um seine Mittelachse im Gehäuse dreht oder im Gehäuse eingeklemmt wird, wodurch die Qualität des Produkts verbessert werden kann.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Ansicht zum schematischen Darstellen der Konfiguration einer Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine perspektivische Ansicht zum schematischen Darstellen der Konfiguration der Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, von der ein Gehäuse entfernt ist;
3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht zum schematischen Darstellen der Konfiguration der Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht zum schematischen Darstellen der Konfiguration der Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt eine Vorderansicht zum schematischen Darstellen der Konfiguration der Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A' in 3;
7 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B' in 3; und
8 zeigt eine perspektivische Ansicht zum schematischen Darstellen der Konfiguration eines Drehbewegungsunterdrückungsteils gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erdfindung.

Ausführliche Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen
Nachstehend wird eine Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen anhand verschiedener beispielhafter Ausführungsformen beschrieben.
In den Zeichnungen dargestellte Linienstärken, Größen von Bestandteilen oder ähnliches können aus Gründen der Klarheit und Einfachheit der Beschreibung übertrieben dargestellt sein. Darüber hinaus sind die im Folgenden verwendeten Begriffe hinsichtlich ihrer Funktionen in der vorliegenden Erfindung definiert und können je nach der Absicht eines Benutzers oder einer Bedienungsperson oder einer üblichen Praxis variieren. Daher sollen solche Begriffe basierend auf dem gesamten Inhalt der vorliegenden Gebrauchsmusterschrift definiert sein.
Wenn in der vorliegenden Beschreibung eine Komponente als „mit einer anderen Komponente verbunden (oder gekoppelt)“ bezeichnet wird, können die Komponenten „direkt miteinander verbunden (gekoppelt)“ sein, können aber auch „indirekt miteinander verbunden (gekoppelt)“ sein, wobei andere Elemente dazwischen liegen. Sofern nicht ausdrücklich anders beschrieben, sind Ausdrücke wie „aufweisen (oder enthalten)“ und Variationen wie „aufweist (oder enthält)“ oder „aufweisend (oder enthaltend)“ so zu verstehen, dass sie die weitere Einbeziehung der angegebenen Elemente bedeuten, nicht aber den Ausschluss der angegebenen Elemente.
Darüber hinaus bezeichnen in der gesamten Gebrauchsmusterschrift die gleichen Bezugszeichen die gleichen Komponenten. Auch wenn die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen nicht unter Bezug auf bestimmte Zeichnungen erwähnt oder beschrieben sind, können die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen unter Bezug auf die anderen Zeichnungen beschrieben sein. Auch wenn es Teile gibt, die in bestimmten Zeichnungen nicht mit einem Bezugszeichen bezeichnet sind, können diese Teile unter Bezug auf die anderen Zeichnungen beschrieben sein. Darüber hinaus sind die Zahlen, Formen, Größen, relative Größenunterschiede und dergleichen der detaillierten Komponenten, die in den Zeichnungen der vorliegenden Anmeldung dargestellt sind, zur Vereinfachung des Verständnisses festgelegt, schränken die Ausführungsformen nicht ein und können auf verschiedene Weise implementiert werden.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht zum schematischen Darstellen der Konfiguration einer Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 zeigt eine perspektivische Ansicht zum schematischen Darstellen der Konfiguration der Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, von der ein Gehäuse entfernt ist, 3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht zum schematischen Darstellen der Konfiguration der Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 4 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht zum schematischen Darstellen der Konfiguration der Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 5 zeigt eine Vorderansicht zum schematischen Darstellen der Konfiguration der Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 6 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A' in 3, und 7 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B' in 3.
Gemäß den 1 bis 7 weist eine Lenkaktuatorvorrichtung 1 für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 100, ein Antriebsteil 200, ein Übertragungswellenteil 300, ein Messteil 400, ein Drehbewegungsunterdrückungsteil 500 und ein Bewegungsunterdrückungsteil 600 auf.
Das Gehäuse 100 definiert ein schematisches äußeres Erscheinungsbild der Lenkaktuatorvorrichtung 1 für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und trägt die gesamte Konfiguration einschließlich des Antriebsteils 200, des Übertragungswellenteils 300, des Messteils 400, des Drehbewegungsunterdrückungsteils 500 und des Bewegungsunterdrückungsteils 600, die im Folgenden beschrieben werden. Das Gehäuse 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine hohle Behälterform mit einem leeren Innenraum haben. Eine Längsrichtung des Gehäuses 100 erstreckt sich parallel zu einer Breitenrichtung eines Fahrzeugs. Das Gehäuse 100 kann an einem Teilrahmen (nicht dargestellt) oder einer ähnlichen Komponente, der/die an einer Unterseite des Fahrzeugs installiert ist, durch Verschrauben oder auf ähnliche Weise befestigt sein und dadurch getragen werden. Die spezifische Form des Gehäuses 100 ist nicht auf die in 1 dargestellte Form beschränkt. Das Gehäuse 100 kann im Rahmen des technischen Umfangs, in dem das Gehäuse die gesamte Konfiguration der Lenkaktuatorvorrichtung 1 für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung tragen kann, hinsichtlich seines Designs auf vielfältige Weise geändert werden.
Das Gehäuse 100 weist einen ersten Einsetzabschnitt 110 auf. Der erste Einsetzabschnitt 110 kann gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Form einer Nut vorgesehen sein, die von einer Innenumfangsfläche des Gehäuses 100 zu einer Außenumfangsfläche des Gehäuses 100 hin konkav vertieft ist. Eine Längsrichtung des ersten Einsetzabschnitts 110 kann parallel zur Längsrichtung des Gehäuses 100 angeordnet sein. Ein erstes Drehbewegungsunterdrückungselement 520 des Drehbewegungsunterdrückungsteils 500, das weiter unten beschrieben wird, ist in den ersten Einsetzabschnitt 110 eingesetzt. Das Design der Querschnittsform und die Erstreckungslänge des ersten Einsetzabschnitts 110 können in Abhängigkeit von der Form des ersten Drehbewegungsunterdrückungselements 520, das im Folgenden beschrieben wird, auf vielfältige Weise geändert werden.
Das Antriebsteil 200 wird durch das Gehäuse 100 getragen und erzeugt eine Drehkraft zum Bewegen des weiter unten zu beschreibenden Übertragungswellenteils 300 im Gehäuse 100.
Das Antriebsteil 200 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Krafterzeugungseinheit 210, eine Steuereinheit 220 und eine Kraftübertragungseinheit 230 auf.
Die Krafterzeugungseinheit 210 erzeugt die Drehkraft durch Empfangen von elektrischer Energie von außen. Die Krafterzeugungseinheit 210 ist am Gehäuse 100 fixiert und trägt die gesamte Konfiguration einschließlich der Steuereinheit 220 und der Kraftübertragungseinheit 230, die im Folgenden beschrieben werden. Beispielsweise kann die Krafterzeugungseinheit 210 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als einer von verschiedenen Arten von Elektromotoren, wie AC-, DC- und BLDC-Motoren, konfiguriert sein, die von außen empfangene elektrische Energie in eine Drehkraft umwandeln. Die Krafterzeugungseinheit 210 kann durch Verschrauben, Schweißen und dergleichen an der Außenumfangsfläche des Gehäuses 100 befestigt sein.
Die Steuereinheit 220 ist mit der Krafterzeugungseinheit 210 verbunden und steuert einen Betrieb der Krafterzeugungseinheit 210 basierend auf einem Messwert, der durch das nachstehend zu beschreibende Messteil 400 gemessen wird. Beispielsweise kann die Steuereinheit 220 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine von verschiedenen Arten von elektronischen Steuereinheiten (ECUs) konfiguriert sein, die mit einer Seite der Krafterzeugungseinheit 210 verbunden und in der Lage sind, einen Gesamtbetrieb der Krafterzeugungseinheit 210 zu steuern, wie beispielsweise eine Drehzahl der Krafterzeugungseinheit 210 und die Drehbewegung der Krafterzeugungseinheit 210.
Die Kraftübertragungseinheit 230 ist mit der Krafterzeugungseinheit 210 und dem nachstehend zu beschreibenden Übertragungswellenteil 300 verbunden und überträgt die durch die Krafterzeugungseinheit 210 erzeugte Drehkraft auf das Übertragungswellenteil 300.
Die Kraftübertragungseinheit 230 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen Drehzahlminderer 231 und eine Kugelmutter 232 aufweisen.
Der Drehzahlminderer 231 ist mit der Krafterzeugungseinheit 210 verbunden und reduziert die Drehzahl der Krafterzeugungseinheit 210, wodurch die auf die Kugelmutter 232 zu übertragende Drehkraft verstärkt wird, wie weiter unten beschrieben wird. Der Drehzahlminderer 231 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine antreibende Riemenscheibe, die dafür konfiguriert ist, sich zusammen mit einer Ausgangswelle der Krafterzeugungseinheit 210 zu drehen, eine angetriebene Riemenscheibe, die mit der Kugelmutter 232 verbunden ist, und einen Riemen aufweisen, der derart konfiguriert ist, dass er um die antreibende Riemenscheibe und die angetriebene Riemenscheibe geführt ist und die angetriebene Riemenscheibe in Verbindung mit der Drehbewegung der antreibenden Riemenscheibe dreht.
Die Kugelmutter 232 bewegt das Übertragungswellenteil 300 durch Empfangen der Drehkraft vom Drehzahlminderer 231. Die Kugelmutter 232 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in der Form eines hohlen Rings vorgesehen sein, der derart angeordnet ist, dass er eine Außenumfangsfläche des Übertragungswellenteils 300 umgibt. Ein Schraubgewinde ist an einer Innenumfangsfläche der Kugelmutter 232 ausgebildet und mit einer Kugelumlaufspindel 310 mittels eines Wälzkörpers, wie z.B. einer Kugel, gekoppelt, und die Kugelumlaufspindel 310 ist im Übertragungswellenteil 300 angeordnet. Wenn die Krafterzeugungseinheit 210 in Betrieb ist, dreht sich die Kugelmutter 232 zusammen mit der angetriebenen Riemenscheibe um eine Mittelachse des Übertragungswellenteils 300.
Die spezifische Form der Kraftübertragungseinheit 230 ist nicht auf die in den 1 und 2 dargestellte Form beschränkt. Die Kraftübertragungseinheit 230 kann im Rahmen des technischen Umfangs, in dem die Kraftübertragungseinheit 230 die durch die Krafterzeugungseinheit 210 erzeugte Drehkraft auf das Übertragungswellenteil 300 übertragen kann, in ihrem Design vielfältig verändert werden.
Das Übertragungswellenteil 300 ist im Gehäuse 100 installiert und in einer Richtung parallel zur Längsrichtung des Gehäuses 100 beweglich. Zwei gegenüberliegende Enden des Übertragungswellenteils 300 sind jeweils mit einem Paar von Spurstangen (nicht dargestellt) verbunden, die mit Fahrzeugrädern verbunden sind. Das Übertragungswellenteil 300 bewegt sich durch Empfangen der Drehkraft vom Antriebsteil 200 im Gehäuse 100 hin- und hergehend. Das Übertragungswellenteil 300 überträgt eine Kraft auf die Spurstangen, die mit den beiden gegenüberliegenden Enden davon verbunden sind, während es sich im Gehäuse 100 hin- und hergehend bewegt, wodurch ein Lenkwinkel der Räder verändert wird.
Das Übertragungswellenteil 300 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Kugelumlaufspindel 310, eine Zahnstange 320 und zweite Einsetzabschnitte 330 auf.
Die Kugelumlaufspindel 310 definiert ein äußeres Erscheinungsbild einer Seite des Übertragungswellenteils 300. Die Kugelumlaufspindel 310 ist mit dem Antriebsteil 200 verbunden und wandelt die durch das Antriebsteil 200 erzeugte Drehkraft in eine geradlinige Bewegung um. Daher kann die Kugelumlaufspindel 310 eine geradlinige Hin- und Herbewegung des Übertragungswellenteils 300 im Gehäuse 100 ermöglichen. Die Kugelumlaufspindel 310 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in der Form einer Stange mit einem auf ihrer Außenumfangsfläche ausgebildeten Schraubengewinde vorgesehen sein. Eine Längsrichtung der Kugelumlaufspindel 310 erstreckt sich parallel zur Längsrichtung des Gehäuses 100. Die Außenumfangsfläche der Kugelumlaufspindel 310 ist mit der Innenumfangsfläche der Kugelmutter 232 mittels des Wälzkörpers, wie z.B. einer Kugel, gekoppelt.
Die Zahnstange 320 erstreckt sich von der Kugelumlaufspindel 310 und definiert ein äußeres Erscheinungsbild der anderen Seite des Übertragungswellenteils 300. Die Zahnstange 320 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in der Form einer Stange ausgebildet sein, die sich von einem Ende (rechtes Ende in 3) der Kugelumlaufspindel 310 in einer Richtung parallel zur Längsrichtung der Kugelumlaufspindel 310 erstreckt. Die Zahnstange 320 kann mit der Kugelumlaufspindel 310 integral ausgebildet sein oder separat von der Kugelumlaufspindel 310 hergestellt und dann mit der Kugelumlaufspindel 310 verbunden werden. Eine Zahnstangenzahnung 321 ist an einer lateralen Fläche der Zahnstange 320 ausgebildet und in der Längsrichtung der Zahnstange 320 angeordnet. Die Zahnstangenzahnung 321 kann in der Form einer Stahlzahnung ausgeführt sein, die keiner Wärmebehandlung unterzogen wird. Die Zahnstangenzahnung 321 steht mit einem Ritzel 410 des Messteils 400 in Eingriff, wie im Folgenden beschrieben wird.
Der zweite Einsetzabschnitt 330 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in der Form einer Nut ausgebildet sein, die von einer Außenumfangsfläche der Zahnstange 320 in Richtung zur Innenseite der Zahnstange 320 konkav ausgespart ist. Eine Längsrichtung des zweiten Einsetzabschnitts 330 erstreckt sich in einer Richtung parallel zur Längsrichtung der Zahnstange 320. Der zweite Einsetzabschnitt 330 ist als ein Paar zweiter Einsetzabschnitte 330 ausgebildet, die jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten der Zahnstangenzahnung 321 basierend auf einer Aufwärts-/Abwärtsrichtung angeordnet sind (vergl. 3). Zweite Drehbewegungsunterdrückungselemente 530 des Drehbewegungsunterdrückungsteils 500, das weiter unten beschrieben wird, sind in die zweiten Einsetzabschnitte 330 eingesetzt. Die Querschnittsform und die Erstreckungslänge des zweiten Einsetzabschnitts 330 können in Abhängigkeit von der Form des zweiten Drehbewegungsunterdrückungselements 530, das nachstehend beschrieben wird, auf vielfältige Art geändert werden.
Das Messteil 400 misst den Lenkwinkel des Rades während des Betriebs in Verbindung mit der Bewegung des Übertragungswellenteils 300. Genauer gesagt, misst das Messteil 400 den Lenkwinkel des Rades indirekt basierend auf einer Bewegungsrichtung und einem Bewegungsabstand des Übertragungswellenteils 300 im Gehäuse 100. Das Messteil 400 ist drahtlos oder drahtgebunden mit der Steuereinheit 220 verbunden und überträgt Messdaten an die Steuereinheit 220.
Das Messteil 400 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Ritzel 410 und eine Sensoreinheit 420 auf.
Das Ritzel 410 steht mit der Zahnstange 320 in Eingriff und dreht sich in Verbindung mit der Bewegung der Zahnstange 320. Das Ritzel 410 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in der Form eines Stirnrads ausgebildet sein. Eine Mittelachse des Ritzels 410 erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Übertragungswellenteils 300. Daher kann keine Kraftkomponente in einer axialen Richtung auf das Ritzel 410 einwirken. Das Ritzel 410 kann aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. In diesem Fall kann das Ritzel 410 durch Einsatzspritzgießen hergestellt werden. Daher kann das Ritzel 410 leicht hergestellt werden, und die für die Herstellung des Ritzels 410 erforderlichen Kosten können gesenkt werden. Eine Außenumfangsfläche des Ritzels 410 steht mit der Zahnstange 321 in Eingriff. Wenn sich das Übertragungswellenteil 300 bewegt, wird das Ritzel 410 durch den Eingriff der Zahnstangenzahnung 321 mit dem Ritzel 410 im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn um seine Mittelachse gedreht.
Die Sensoreinheit 420 ist mit dem Gehäuse 100 gekoppelt und trägt das Ritzel 410, so dass das Ritzel 410 drehbar ist. Die Sensoreinheit 420 dient zum Messen eines Drehwinkels und einer Drehrichtung des durch die Zahnstange 320 gedrehten Ritzels 410. Die Sensoreinheit 420 ist drahtlos oder drahtgebunden mit der Steuereinheit 220 verbunden und überträgt Messdaten an die Steuereinheit 220. Die Sensoreinheit 420 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Gehäuse aufweisen, das an der Außenumfangsfläche des Gehäuses 100 durch Verschrauben, Schweißen und dergleichen befestigt und dafür konfiguriert ist, das Ritzel 410 derart zu tragen, dass das Ritzel 410 drehbar ist, und verschiedene Arten von Drehwinkelsensoren zu tragen, die in das Gehäuse eingebettet und dafür konfiguriert sind, den Drehwinkel und die Drehrichtung des Ritzels 410 zu messen.
Das Drehbewegungsunterdrückungsteil 500 ist zwischen dem Gehäuse 100 und dem Übertragungswellenteil 300 angeordnet und dafür konfiguriert, eine relative Drehbewegung zwischen dem Gehäuse 100 und dem Übertragungswellenteil 300 zu verhindern. Genauer gesagt erlaubt das Drehbewegungsunterdrückungsteil 500 die Hin- und Herbewegung des Übertragungswellenteils 300 in der Längsrichtung des Gehäuses 100 und verhindert, dass sich das Übertragungswellenteil 300 um seine Mittelachse im Gehäuse 100 dreht. Daher kann das Drehbewegungsunterdrückungsteil 500 die Drehbewegung des Übertragungswellenteils 300 um seine Mittelachse im Gehäuse 100 verhindern, die auftreten kann, weil das Ritzel 410 und die Zahnstangenzahnung 321 in Form von Stirnrädern ausgebildet sind.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht zum schematischen Darstellen der Konfiguration des Drehbewegungsunterdrückungsteils gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäß den 1 bis 8 weist das Drehbewegungsunterdrückungsteil 500 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Körperabschnitt 510, das erste Drehbewegungsunterdrückungselement 520 und die zweiten Drehbewegungsunterdrückungselemente 530 auf.
Der Körperabschnitt 510 ist zwischen dem Gehäuse 100 und dem Übertragungswellenteil 300 angeordnet. Der Körperabschnitt 510 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in der Form eines hohlen Rings ausgebildet sein, der in einen Raum zwischen dem Gehäuse 100 und dem Übertragungswellenteil 300 eingesetzt ist. Eine Außenumfangsfläche des Körperabschnitts 510 ist derart angeordnet, dass sie der Innenumfangsfläche des Gehäuses 100 zugewandt ist. Eine Innenumfangsfläche des Körperabschnitts 510 ist derart angeordnet, dass sie der Außenumfangsfläche der Zahnstange 320, genauer gesagt der Zahnstangenzahnung 321, zugewandt ist.
Das erste Drehbewegungsunterdrückungselement 520 hat die Form eines Vorsprungs, der von einer Außenumfangsfläche des Körperabschnitts 510 in Richtung zur Innenumfangsfläche des Gehäuses 100 hervorsteht. Das erste Drehbewegungsunterdrückungselement 520 ist in den ersten Einsetzabschnitt 110 eingesetzt, der konkav in das Gehäuse 100 eingelassen ist. Das erste Drehbewegungsunterdrückungselement 520 wird im ersten Einsetzabschnitt 110 aufgenommen, wodurch eine relative Drehbewegung zwischen dem Körperabschnitt 510 und dem Gehäuse 100 verhindert wird. Die spezifische Form des ersten Drehbewegungsunterdrückungselements 520 ist nicht auf die in 6 dargestellte Form beschränkt. Das erste Drehbewegungsunterdrückungselement 520 kann im Rahmen des technischen Umfangs, gemäß dem das erste Drehbewegungsunterdrückungselement 520 eine relative Drehbewegung zwischen dem Körperabschnitt 510 und dem Gehäuse 100 verhindern kann, in seinem Design auf vielfältige Weise geändert werden.
Das zweite Drehbewegungsunterdrückungselement 530 hat die Form eines Vorsprungs, der von einer Innenumfangsfläche des Körperabschnitts 510 in Richtung zur Außenumfangsfläche des Übertragungswellenteils 300 hervorsteht. Das zweite Drehbewegungsunterdrückungselement 530 ist in den zweiten Einsetzabschnitt 330 eingesetzt, der im Übertragungswellenteil 300 konkav ausgespart ist. Das zweite Drehbewegungsunterdrückungselement 530 wird durch den zweiten Einsetzabschnitt 330 aufgenommen, wodurch eine relative Drehbewegung zwischen dem Körperabschnitt 510 und dem Übertragungswellenteil 300 verhindert wird.
Die zweiten Drehbewegungsunterdrückungselemente 530 können auf einem Umfang des Körperabschnitts 510 angeordnet sein und basierend auf einem beliebigen Durchmesser des Körperabschnitts 510 an einer Seite des Körperabschnitts 510 gegenüber dem ersten Drehbewegungsunterdrückungselement 520 vorgesehen sein. In diesem Fall kann ein beliebiger Durchmesser des Körperabschnitts 510 beispielsweise ein Durchmesser sein, der sich in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Übertragungswellenteils 300 erstreckt. Das zweite Drehbewegungsunterdrückungselement 530 kann als ein Paar von zweiten Drehbewegungsunterdrückungselementen 530 bereitgestellt werden. Das Paar von zweiten Drehbewegungsunterdrückungselementen 530 ist derart angeordnet, dass die Drehbewegungsunterdrückungselemente des Paars in einem voreingestellten Abstand in einer Umfangsrichtung des Körperabschnitts 510 voneinander beabstandet sind. In diesem Fall kann der voreingestellte Abstand, in dem das Paar der zweiten Drehbewegungsunterdrückungselemente 530 voneinander beabstandet ist, 180 Grad oder weniger betragen. Daher können die zweiten Drehbewegungsunterdrückungselemente 530 zusammen mit dem ersten Drehbewegungsunterdrückungselement 520 zwei in Umfangsrichtung gegenüberliegende Seiten des Übertragungswellenteils 300 gleichmäßig tragen und verhindern, dass das auf das Übertragungswellenteil 300 ausgeübte Drehkraftmoment sich an irgendeinem Punkt des Körperabschnitts 510 konzentriert.
Das Bewegungsunterdrückungsteil 600 ist im Gehäuse 100 angeordnet und trägt das Übertragungswellenteil 300. Genauer gesagt verhindert das Bewegungsunterdrückungsteil 600, dass sich das Übertragungswellenteil 300 aus einer exakten Position löst und sich im Gehäuse 100 in einer radialen Richtung des Gehäuses 100 bewegt. Daher kann das Bewegungsunterdrückungsteil 600 verhindern, dass das Übertragungswellenteil 300 an einer Innenwand des Gehäuses 100 eingeklemmt wird oder aufgrund eines Durchhängens des Übertragungswellenteils 300 mit der Innenwand des Gehäuses 100 kollidiert.
Das Bewegungsunterdrückungsteil 600 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein erstes Bewegungsunterdrückungsteil 610 und ein zweites Bewegungsunterdrückungsteil 620 auf.
Das erste Bewegungsunterdrückungsteil 610 ist in der Form eines hohlen Rings ausgebildet und zwischen der Innenumfangsfläche des Gehäuses 100 und der Außenumfangsfläche des Übertragungswellenteils 300 eingesetzt. Das erste Bewegungsunterdrückungsteil 610 ist an einer Seite (rechte Seite in 3) basierend auf dem Messteil 400 angeordnet. Eine Außenumfangsfläche des ersten Bewegungsunterdrückungsteils 610 ist durch Presspassung in der Innenumfangsfläche des Gehäuses 100 eingepasst und daran fixiert. Eine Innenumfangsfläche des ersten Bewegungsunterdrückungsteils 610 grenzt an das Übertragungswellenteil 300, genauer gesagt an die Außenumfangsfläche der Zahnstange 320 an, auf der die Zahnstangenzahnung 321 ausgebildet ist. Die Innenumfangsfläche des ersten Bewegungsunterdrückungsteils 610 kann aus einem Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten hergestellt sein, so dass die Innenumfangsfläche des ersten Bewegungsunterdrückungsteils 610 das Übertragungswellenteil 300 stabil trägt, aber die Bewegung des Übertragungswellenteils 300 nicht übermäßig behindert.
Das zweite Bewegungsunterdrückungsteil 620 ist in der Form eines hohlen Rings ausgebildet und zwischen der Innenumfangsfläche des Drehbewegungsunterdrückungsteils 500 und der Außenumfangsfläche des Übertragungswellenteils 300 eingesetzt. Das zweite Bewegungsunterdrückungsteil 620 ist so angeordnet, dass es vom ersten Bewegungsunterdrückungsteil 610 in der Längsrichtung des Übertragungswellenteils 300 beabstandet ist. Das zweite Bewegungsunterdrückungsteil 620 ist basierend auf dem Messteil 400 auf der anderen Seite (linke Seite in 3) angeordnet. Eine Außenumfangsfläche des zweiten Bewegungsunterdrückungsteils 620 ist auf der Innenumfangsfläche des Drehbewegungsunterdrückungsteils 500 durch Presspassung eingepasst und daran fixiert. Eine Innenumfangsfläche des zweiten Bewegungsunterdrückungsteils 620 grenzt an das Übertragungswellenteil 300, genauer gesagt an die Außenumfangsfläche der Zahnstange 320 an, auf der die Zahnstangenzahnung 321 ausgebildet ist. Die Innenumfangsfläche des zweiten Bewegungsunterdrückungsteils 620 kann aus einem Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten hergestellt sein, so dass die Innenumfangsfläche des zweiten Bewegungsunterdrückungsteils 620 das Übertragungswellenteil 300 stabil trägt, aber die Bewegung des Übertragungswellenteils 300 nicht übermäßig behindert.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellte beispielhafte Ausführungsform beschrieben worden ist, wird die beispielhafte Ausführungsform nur zur Veranschaulichung beschrieben, wobei für Fachleute auf dem Gebiet der vorliegenden Technologie offensichtlich ist, dass verschiedene Modifikationen der beispielhaften Ausführungsform und jede dazu äquivalente andere beispielhafte Ausführungsform implementierbar sind.
Daher sollte der technische Schutzumfang der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020090116183 [0005]

Claims

Lenkaktuatorvorrichtung für ein Fahrzeug, die aufweist: ein Gehäuse; ein Antriebsteil, das durch das Gehäuse getragen wird und dafür konfiguriert ist, eine Drehkraft zu erzeugen; ein Übertragungswellenteil, das derart installiert ist, dass es im Gehäuse beweglich ist, und das dafür konfiguriert ist, einen Lenkwinkel eines Rades durch Empfangen einer Drehkraft vom Antriebsteil zu ändern, während es sich hin- und hergehend bewegt; ein Messteil, das dafür konfiguriert ist, den Lenkwinkel des Rades zu messen, während es in Verbindung mit einer Bewegung des Übertragungswellenteils betrieben wird; und ein Drehbewegungsunterdrückungsteil, das zwischen dem Gehäuse und dem Übertragungswellenteil angeordnet und dafür konfiguriert ist, eine relative Drehbewegung zwischen dem Gehäuse und dem Übertragungswellenteil zu verhindern.
Lenkaktuatorvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Übertragungswellenteil aufweist: eine Kugelumlaufspindel, die dafür konfiguriert ist, die durch das Antriebsteil erzeugte Drehkraft in eine geradlinige Bewegung umzuwandeln; und eine Zahnstange, die sich von der Kugelumlaufspindel erstreckt und derart konfiguriert ist, dass sie mit dem Messteil in Eingriff steht.
Lenkaktuatorvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Antriebsteil aufweist: eine Krafterzeugungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die Drehkraft zu erzeugen; eine Steuereinheit, die mit der Krafterzeugungseinheit verbunden und dafür konfiguriert ist, einen Betrieb der Krafterzeugungseinheit zu steuern; und eine Kraftübertragungseinheit, die dafür konfiguriert ist, die durch die Krafterzeugungseinheit erzeugte Drehkraft auf das Übertragungswellenteil zu übertragen.
Lenkaktuatorvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Kraftübertragungseinheit aufweist: einen Drehzahlminderer, der mit der Krafterzeugungseinheit verbunden und dafür konfiguriert ist, die durch die Krafterzeugungseinheit erzeugte Drehkraft zu verstärken; und eine Kugelmutter, die mit der Kugelumlaufspindel gekoppelt und dafür konfiguriert ist, das Übertragungswellenteil durch Empfangen der Drehkraft vom Drehzahlminderer zu bewegen.
Lenkaktuatorvorrichtung für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2-4, wobei das Messteil aufweist: ein Ritzel, das derart konfiguriert ist, dass es mit der Zahnstange in Eingriff steht und sich in Verbindung mit einer Bewegung der Zahnstange dreht; und eine Sensoreinheit, die mit dem Gehäuse gekoppelt und dafür konfiguriert ist, einen Drehwinkel und eine Drehrichtung des Ritzels zu messen.
Lenkaktuatorvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei das Ritzel in der Form eines Stirnrads ausgebildet ist.
Lenkaktuatorvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Ritzel durch Einsatzspritzgießen hergestellt ist.
Lenkaktuatorvorrichtung für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1-7, wobei das Drehbewegungsunterdrückungsteil aufweist: einen Körperabschnitt, der zwischen dem Gehäuse und dem Übertragungswellenteil angeordnet ist; ein erstes Drehbewegungsunterdrückungselement, das von einer Außenumfangsfläche des Körperabschnitts hervorsteht und dafür konfiguriert ist, in einen ersten Einsetzabschnitt eingesetzt zu werden, der konkav in das Gehäuse eingelassen ist; und ein zweites Drehbewegungsunterdrückungselement, das von einer Innenumfangsfläche des Körperabschnitts her vorsteht und dafür konfiguriert ist, in einen zweiten Einsetzabschnitt eingesetzt zu werden, der konkav im Übertragungswellenteil ausgespart ist.
Lenkaktuatorvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei das erste Drehbewegungsunterdrückungselement und das zweite Drehbewegungsunterdrückungselement auf einem Umfang des Körperabschnitts angeordnet und basierend auf einem Durchmesser des Körperabschnitts an gegenüberliegenden Seiten des Körperabschnitts angeordnet sind.
Lenkaktuatorvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, wobei das zweite Drehbewegungsunterdrückungselement als ein Paar von zweiten Drehbewegungsunterdrückungselementen bereitgestellt ist, die derart angeordnet sind, dass sie in einem voreingestellten Abstand in einer Umfangsrichtung des Körperabschnitts voneinander beabstandet sind.
Lenkaktuatorvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei der voreingestellte Abstand, in dem das Paar der zweiten Drehbewegungsunterdrückungselemente voneinander beabstandet ist, 180 Grad oder weniger beträgt.
Lenkaktuatorvorrichtung für das Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1-11, die ferner aufweist: ein Bewegungsunterdrückungsteil, das im Gehäuse angeordnet und dafür konfiguriert ist, das Übertragungswellenteil zu tragen.
Lenkaktuatorvorrichtung für das Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei das Bewegungsunterdrückungsteil aufweist: ein erstes Bewegungsunterdrückungselement mit einer Außenumfangsfläche, die durch Presspassung in eine Innenumfangsfläche des Gehäuses eingepasst ist, und einer an das Übertragungswellenteil angrenzenden Innenumfangsfläche; und ein zweites Bewegungsunterdrückungselement mit einer Außenumfangsfläche, die durch Presspassung in eine Innenumfangsfläche des Drehbewegungsunterdrückungsteils eingepasst ist, und einer an das Übertragungswellenteil angrenzenden Innenumfangsfläche.