CN112867660A

CN112867660A - 线控转向式转向设备

Info

Publication number: CN112867660A
Application number: CN201980068382.2A
Authority: CN
Inventors: 徐东焕
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2021-05-28
Anticipated expiration: 2039-10-16
Also published as: DE112019005187T5; KR102548787B1; WO2020080832A1; DE112019005187B4; CN112867660B; US20210387665A1; KR20200043829A; US11939006B2

Abstract

本实施方式涉及线控转向式转向设备，并且可以提供这样的线控转向式转向设备，其包括：外构件，所述外构件借助驱动马达旋转并且具有形成在其内周面中的斜槽；内构件，所述内构件形成为圆柱形形状并且与所述外构件的内周面向内间隔开，固定到转向柱，并且设置有在径向方向上敞开的引导部分；滑动构件，在所述外构件旋转时所述滑动构件的外表面由所述斜槽支撑并且所述滑动构件在向内方向上沿所述引导构件移动；以及支撑构件，该支撑构件与所述滑动构件关联地在径向方向上移动并且支撑转向轴的外周面，从而防止所述转向轴旋转。

Description

线控转向式转向设备

技术领域

本实施方式涉及线控转向式转向设备，更具体地涉及一种线控转向式转向设备，其能够在车轮旋转达到最大点时或者当驾驶员在转向轴上产生比反作用力马达的反作用扭矩过大的转向扭矩时防止转向轴旋转，从而改善驾驶员的转向感觉和转向稳定性。

背景技术

通常，动力转向被开发和应用于通过辅助驾驶员的方向盘操作动力来提供驾驶操作的便利性，并且动力转向被开发和应用为使用液压压力的液压类型、使用液压动力和马达动力两者的电动液压类型以及仅使用马达电力的电动类型。

近来，已经开发和应用线控转向(SBW)式转向设备，其允许使用诸如马达的电动装置来使车辆转向，取代了方向盘和车轮之间的机械连接，诸如转向柱或万向接头或小齿轮轴。

然而，在这种线控转向式转向设备的情况下，由于在转向轴和车轮之间没有机械连接，因此可能存在驾驶员的方向盘旋转可以无限操作的问题，从而恶化驾驶员的转向感觉。

也就是说，当车轮的旋转达到最大点(当方向盘或车轮在一般转向***中处于全转向状态时)或当车轮撞击道路的路缘而不能再旋转时，需要通过防止转向轴的附加旋转来向驾驶员提供对应的信息。

发明内容

技术问题

本实施方式源自上述背景，并且其目的是提供一种线控转向式转向设备，其能够在车轮的旋转达到最大点时或者当驾驶员在转向轴上产生比反作用力马达的反作用扭矩过大的转向扭矩时防止转向轴旋转，从而改善驾驶员的转向感觉和转向稳定性。

另外，实施方式的目的不限于此，并且所属领域的技术人员将从以下描述清楚地理解未提及的其它目的。

技术方案

根据本实施方式，可以提供一种线控转向式转向设备，所述线控转向式转向设备包括：外构件，所述外构件借助驱动马达旋转并且设置有形成在内周面上的斜槽；内构件，所述内构件形成为圆柱形形状，设置在所述外构件的内侧，固定到转向柱，并且设置有在径向方向上敞开的引导部分；滑动构件，在所述外构件旋转时所述滑动构件的外表面由所述斜槽支撑并且所述滑动构件沿着所述引导部分径向移动；以及支撑构件，所述支撑构件与所述滑动构件联动以在径向方向上移动并且支撑转向轴的外周面以防止所述转向轴旋转

有利效果

根据本实施方式，在线控转向式转向设备中，当车轮的旋转达到最大点时或者当驾驶员在转向轴上产生比反作用力马达的反作用扭矩过大的转向扭矩时，可以防止转向轴旋转，使得可以改善驾驶员的转向感觉和转向稳定性。

附图说明

图1是根据本实施方式的线控转向式转向设备的示意性配置图；

图2至图5是示出根据本实施方式的线控转向式转向设备的一部分的立体图；

图6是图5的截面图；

图7是示出根据本实施方式的线控转向式转向设备的一部分的立体图；

图8至图10是示出根据本实施方式的线控转向式转向设备的一部分的截面图。

具体实施方式

在下文中，将通过示例性附图详细描述本公开的一些实施方式。在将附图标记添加到每个附图的元件时，即使在不同的附图中指示，相同的元件也可以具有相同的附图标记。此外，在描述本公开时，当确定与已知配置或功能相关的详细描述会使本公开的一些实施方式中的主题不清楚时，可以省略这些描述。

另外，本文中可能使用例如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(A)”、“(B)”、“(a)”或“(b)”等术语来描述本发明的元件。这些术语中的每一个不用于限定本质、次序或顺序，而是仅用于将对应的元件与其他元件区分开。如果部件被描述为“连接”、“联接”或“被连接”到另一个部件，则应当理解，部件可以直接连接或连接到该另一个部件，但是另一部件可以“连接”、“联接”或“被连接”在每个部件之间。

图1是根据本实施方式的线控转向式转向设备的示意性配置图，图2至图5是示出根据本实施方式的线控转向式转向设备的一部分的立体图，图6是图5的剖视图，图7是示出根据本实施方式的线控转向式转向设备的一部分的立体图，并且图8至图10是示出根据本实施方式的线控转向式转向设备的一部分的剖视图。

如附图中所示，根据本实施方式的线控转向式转向设备包括：外构件153，其借助驱动马达125旋转并且设置有形成在内周面上的斜槽154；内构件155，其形成为圆柱形形状，与外构件153的内周面间隔开设置在内侧，固定到转向柱123，并且设置有在径向方向上敞开的引导部分157；滑动构件190，在外构件153旋转时所述滑动构件的外表面由斜槽154支撑并且所述滑动构件沿着引导部分157径向移动；以及支撑构件170，其与滑动构件190联动以在径向方向上移动并且支撑转向轴103的外周面，以防止转向轴103旋转。

在根据本实施方式的线控转向式转向设备中，角度传感器105和扭矩传感器107联接到转向轴103的与方向盘101连接的一侧，并且检测方向盘101的驾驶员操作的角度传感器105和扭矩传感器107将电信号传输到电子控制装置110，从而使反作用力马达120和小齿轮轴马达130***作。

电子控制装置110基于从角度传感器105、扭矩传感器107、车轮旋转角度传感器104和齿条移动传感器106传输的电信号以及从安装在车辆中的各种传感器传输的电信号来控制反作用力马达120、驱动马达125、小齿轮轴马达130等。

小齿轮轴马达130使连接到小齿轮轴113的齿条111滑动，以通过拉杆115和转向节臂117使两侧的车轮119转向，并且当驾驶员操纵方向盘101或在车辆自主驾驶时执行转向轴103的转向时，反作用力马达120在相反方向上产生转向反作用力。

同时，在本实施方式中的附图中，为了便于描述，提供了角度传感器105、扭矩传感器107、车轮旋转角度传感器104和齿条移动传感器106。然而，当然，可以提供用于将转向信息传输到电子控制装置110的马达位置传感器以及各种雷达、乘坐者、摄像头图像传感器等，并且下面将省略其详细描述。

在这种线控转向式转向设备中，由于转向轴103和小齿轮轴113没有机械地连接并且驾驶员的方向盘101可以无限制地旋转，所以需要机械限制以在特定角度停止转向轴103的旋转。

即，在车轮119的旋转达到最大点(当方向盘101或车轮119处于一般转向装置中的全转弯状态时)的情况下，或者在车轮119撞击道路的路缘而不能再旋转的情况下，由于反作用力马达120将反作用扭矩输出到最大值，所以防止转向轴103再旋转，从而防止转向轴103旋转，使得这样的信息可以被提供给驾驶员。

为了防止转向轴103旋转，提供机械地连接到转向轴103的驱动马达125，并且在车轮119的旋转达到最大点或者产生大于反作用马达120的最大反作用扭矩的转向扭矩的情况下，旋转防止构件150***作以停止转向轴103的旋转。

固定到车辆的车身的转向柱设置有转向轴103，转向轴103联接到方向盘101，并且在转向柱123的一侧设置有反作用力马达120以及驱动马达125，反作用力马达120用于向转向轴103提供转向反作用力感觉，当在转向轴103中产生大于反作用马达120的最大反作用扭矩的转向扭矩时，驱动马达125操作以停止转向轴103的旋转。

因此，如果驾驶员操纵方向盘101，则电子控制装置110基于由扭矩传感器107和角度传感器105检测到的信号值来操作反作用力马达120，以产生反作用扭矩，该反作用扭矩在与转向轴103的旋转方向相反的方向上操作。

此外，在车轮119的旋转达到最大点(方向盘101或车轮119在一般转向设备中处于全转弯状态的情况)的情况下，或者在车轮119撞击道路的路缘而不能再旋转的情况下，驱动马达125***作以旋转外构件153。

外构件153形成为圆柱形形状，一个端部通过分隔壁153c封闭，并且其外周面由壳体152支撑并旋转，并且壳体盖151安装在壳体152的外部。

此外，斜槽154形成在外构件153的内周面上，并且通过联接到分隔壁153c的驱动马达125向一侧和另一侧旋转。

外构件153可以一体地形成，但是可以考虑可制造性和组装而被划分并组装。

也就是说，斜槽154可以通过单独地形成设置有斜槽154的部分153b并且与具有固定构件的圆柱形部分153a组合而形成，并且在这种情况下，斜槽154可以更容易地形成，并且成型制造可以是简单的。在本实施方式中，作为实施例示出了外构件153被划分并组装。

形成为圆柱形形状的内构件155设置有在径向方向上的一侧敞开的引导部分157，并且内构件155与外构件153的内周面间隔开地设置在内部。

在内构件155中，圆柱形部分156固定到转向柱以便在外构件153旋转时不移动，并且可以固定到固定构件，例如转向柱的外管、柱壳体或支架。将省略其详细描述。

此外，在外构件153旋转期间，滑动构件190的外表面由斜槽154支撑并且沿着引导部分157径向向内移动并且支撑所述支撑构件170。

支撑构件170与滑动构件190联动，在径向方向上移动并且支撑转向轴103的外周面，以防止转向轴103旋转。

设置在外构件153中的斜槽154设置在与内构件155的引导部分157对应的位置处，并且形成为倾斜表面，其中径向方向上的深度从外构件153的内周面朝周向方向上的一侧逐渐增加。

因此，当外构件153由驱动马达125旋转时，由斜槽154支撑的滑动构件190在径向方向上移动了斜槽154的深度差。

由低摩擦材料形成的涂层部分154a可以形成在斜槽154的表面上，或者低摩擦构件可以联接到斜槽的表面。在本实施方式的附图中，为了方便起见，作为示例示出了形成涂层部分154a的情况。

由外构件153的斜槽154支撑的滑动构件190的外周面形成为凸曲面，以被支撑为与斜槽154紧密接触，并且在外构件153旋转时在径向方向上移动。

另外，在由斜槽154支撑的滑动构件190的外周面上，形成有由低摩擦材料形成的涂层部分191a或者联接有低摩擦构件，使得滑动构件能够最小化与斜槽154的摩擦而在不被卡住的情况下顺畅移动。类似于斜槽154，在本实施方式的附图中，为了方便起见，作为示例示出了形成涂层部分191a的情况。

在本文中，设置在斜槽154或滑动构件190上的涂层部分可由诸如聚四氟乙烯(PTFE)的非粘性低摩擦材料形成。

此外，在外构件153的轴向端部处形成的分隔壁153c设置有联接孔126a，驱动马达125的轴125a联接到联接孔126a，以便与驱动马达125联接并旋转。

形成在内构件155上的引导部分157形成为从内构件155的外周面径向向外突出的中空形状，这使得滑动构件190能够在外构件153旋转时向引导部分157的内部移动。

滑动构件190包括***到引导部分157中的主体部分193和从主体部分的外端向周向方向的两侧突出的支撑端部分191。

另外，在径向方向上支撑滑动构件190的弹性构件160联接到引导部分157和支撑端部分191的外周面。由于弹性构件160支撑支撑端部分191并且在常态下朝向外构件153支撑滑动构件190，即，当转向轴103旋转时，滑动构件190使支撑构件170与转向轴103分开。

此外，用于支撑弹性构件160的突出端部分159形成在内构件155的外周面和引导部分157连接的部分处，使得在支撑弹性构件160的端部的同时防止与内构件155的咔嗒噪声。

同时，由突起和凹槽形成的支撑固定部分170a设置在支撑构件170的内周面上，并且由与支撑固定部分170a相对应的凹槽和突起形成的轴固定部分103a设置在转向轴103的外周面上，使得可牢固地防止转向轴103旋转。

在这种情况下，支撑固定部分170a和轴固定部分103a被示出为具有在轴向方向上形成的突起和凹槽，但是这作为实施例示出并且不一定限于此。其可以以能够防止转向轴103旋转的任何形状形成。

径向向外突出的径向突起171形成在形成为近似圆形或弧形横截面的支撑构件的外周面上，并且供安置径向突起171的安置槽157a形成在内构件155的敞开部分的内周面上。

此外，支撑构件170包括在径向突起171的外周侧上径向向外突出的***部分173，并且滑动构件190包括供***部分173***其中以便联接到支撑构件170的***槽195。

滑动构件190和支撑构件170通过穿过支撑构件170和滑动构件190的紧固构件180连接，以便能够在径向方向上一体地移动。

供紧固构件180联接的连接孔193a形成在滑动构件190的主体部分193中，并且支撑构件170形成有从支撑固定部分170a贯通到***部分173的紧固孔177。

此外，在径向突起171的内部形成有用于支撑紧固构件180的头部183的阶梯部分175，并且紧固构件180的主体部分181联接到滑动构件190的连接孔193a，使得紧固构件180可以在连接滑动构件190和支撑构件170的同时被固定。

同时，在内构件155中形成的引导部分157可以在内构件155的周向方向上间隔开，并且可以设置有两个或更多个，并且滑动构件190和支撑构件170也可以设置成对应于每个引导部分157。

也就是说，为了更有效地防止转向轴103旋转，两个或更多个引导部分157、滑动构件190、弹性构件160和支撑构件170可以设置在支撑转向轴103的外周面的位置之中的在周向方向上间隔开的位置处。在本实施方式中，作为实施例示出了它们设置在径向方向上彼此相对的位置处。

根据本实施方式的线控转向式转向设备还可以包括：扭矩传感器107，用于测量由转向轴产生的转向扭矩值；以及电子控制装置110，用于计算转向轴103的反作用力扭矩值并将其传输到反作用力马达120，并且用于通过将转向扭矩值与预设最大反作用力扭矩值进行比较来确定是否操作驱动马达125。

在这种情况下，如果由转向轴103产生的转向扭矩值大于预设最大反作用扭矩值，则电子控制装置110操作驱动马达125，使得支撑构件170(如图9所示)与转向轴103紧密接触。

此外，如果由转向轴103产生的转向扭矩值小于预设最大反作用扭矩值，则电子控制装置110操作驱动马达125，使得支撑构件170(如图10所示)保持与转向轴103间隔开的状态，以实现转向轴103的自由旋转。

也就是说，在正常转向情形的情况下，驱动马达125旋转外构件153(如图10所示)，使得支撑构件170定位在斜槽154的最深锁定突起154c处。因此，支撑构件170与转向轴103间隔开，以实现转向轴103的自由旋转。

此外，在驾驶员产生超过转向轴103中的反作用力马达120的反作用扭矩的转向扭矩的情况下，例如车轮旋转在转向期间达到最大点的情况或车轮撞击道路的路缘而不能再旋转的情况下，驱动马达125在相反方向上旋转外构件153，使得支撑构件170位于斜槽154的最浅处(如图9所示)。因此，支撑构件170与转向轴103紧密接触，防止转向轴103旋转。

此外，如果在任何一个方向上的转向扭矩值(例如，在左旋转方向上)大于最大反作用力扭矩值，则防止转向轴103旋转。此时，如果产生右旋转方向上的转向扭矩值，则操作驱动马达125以使外构件153沿相反方向旋转，使得转向轴103可再次旋转。

此外，根据本实施方式的线控转向式转向设备还可以包括测量转向轴103旋转角度的角度传感器105、用于测量车轮旋转角度的车轮旋转角度传感器104、以及用于通过将由角度传感器105测量的转向轴的旋转角度以及由车轮旋转角度传感器104测量的车轮旋转角度与预设数据值进行比较来确定是否操作驱动马达125的电子控制装置110。

在这种情况下，电子控制装置110通过将转向轴103的旋转角度以及车轮旋转角度与预设数据值进行比较来确定是否操作驱动马达125。在本文中，预设数据值是指被设定为在一般转向过程中与转向轴103的旋转角度相对应的车轮旋转角度的数据值。

因此，通过将转向轴103的旋转角度和车轮旋转角度与预设数据值进行比较，在转向轴103的旋转角度大于车轮旋转角度的预设数据值的情况下，这包括车轮旋转在转向期间达到最大点的情况或车轮撞击道路的路缘而不能再旋转的情况，驱动马达125被控制以旋转外构件153，使得支撑构件170与转向轴103紧密接触(如图9所示)。

此外，在转向轴103的旋转角度小于车轮旋转角度的预设数据值的情况下，可以操作驱动马达125，使得支撑构件170保持与转向轴103间隔开(如图10所示)，以实现转向轴103的自由旋转。

此外，根据本实施方式的线控转向式转向设备还可以包括测量转向轴103的旋转角度的角度传感器105、测量齿条111的滑动移动距离的齿条移动传感器106、以及用于通过将由角度传感器105测量的转向轴的旋转角度以及由齿条移动传感器106测量的齿条的移动距离与预设数据值进行比较来确定是否操作驱动马达125的电子控制装置110。

在这种情况下，电子控制装置110通过将转向轴103的旋转角度以及齿条的移动距离与预设数据值进行比较来确定是否操作驱动马达125，并且预设数据值是指被设定为在一般转向期间与转向轴103的旋转角度对应的齿条的移动距离的数据值。

因此，通过将转向轴103的旋转角度和齿条的移动距离与预设数据值进行比较，在转向轴103的旋转角度大于齿条的移动距离的预设数据值的情况下，这包括车轮旋转在转向期间达到最大点的情况或车轮撞击道路的路缘而不能再旋转的情况，驱动马达125被控制以旋转外构件153，使得支撑构件170与转向轴103紧密接触(如图9所示)。

此外，在转向轴103的旋转角度小于齿条的移动距离的预设数据值的情况下，可以操作驱动马达125，使得支撑构件170保持与转向轴103间隔开(如图10所示)，以实现转向轴103的自由旋转。

也就是说，根据电子控制装置110操作驱动马达125以旋转外构件153的方向，可以仅停用转向轴103的一个旋转方向。

如上所述，根据本实施方式，在线控转向式转向设备中，在车轮的旋转达到最大点或驾驶员产生超过反作用力马达在转向轴上的反作用扭矩的转向扭矩的情况下，可以防止转向轴旋转，从而改善驾驶员的转向感觉和转向稳定性。

在上面，即使构成本实施方式的实施方式的所有部件被描述为组合成一个或组合地操作，本实施方式不一定限于这些实施方式。也就是说，只要其在本实施方式的对象的范围内，可以选择性地组合和操作部件中的一个或多个。

以上描述仅出于说明性目的提供了本公开的技术思想的示例，并且包括本公开在内的领域中的普通技术人员能够在不脱离本公开的基本特征的范围内进行各种修改和变型。因此，本公开中公开的实施方式不旨在限制本公开的技术构思，而是进行描述，并且本公开的技术思想的范围不受这些实施方式的限制。本公开的保护范围应当基于所附权利要求来解释，并且在其等同物的范围内的所有技术思想都应当被解释为包括在本公开的范围内。

Claims

1.一种线控转向式转向设备，所述线控转向式转向设备包括：

外构件，所述外构件借助驱动马达旋转并且设置有形成在内周面上的斜槽；

内构件，所述内构件形成为圆柱形形状，设置在所述外构件的内侧，固定到转向柱，并且设置有在径向方向上敞开的引导部分；

滑动构件，在所述外构件旋转时所述滑动构件的外表面由所述斜槽支撑并且所述滑动构件沿着所述引导部分径向移动；以及

支撑构件，所述支撑构件与所述滑动构件联动以在径向方向上移动并且支撑转向轴的外周面以防止所述转向轴旋转。

2.根据权利要求1所述的线控转向式转向设备，其中，所述斜槽设置在与所述引导部分对应的位置处，并且形成为倾斜表面，在所述倾斜表面中，所述径向方向上的深度从所述外构件的所述内周面朝向周向方向的一侧逐渐增加。

3.根据权利要求2所述的线控转向式转向设备，其中，在所述斜槽的表面上形成有由低摩擦材料形成的涂层部分，或者所述斜槽的所述表面联接有低摩擦构件。

4.根据权利要求2所述的线控转向式转向设备，其中，由所述斜槽支撑的所述滑动构件的外周面形成为凸曲面。

5.根据权利要求4所述的线控转向式转向设备，其中，在由所述斜槽支撑的所述滑动构件的外周面上形成有由低摩擦材料形成的涂层部分，或者由所述斜槽支撑的所述滑动构件的所述外周面联接有低摩擦构件。

6.根据权利要求1所述的线控转向式转向设备，其中，所述驱动马达的轴联接到所述外构件的轴向端。

7.根据权利要求1所述的线控转向式转向设备，其中，所述引导部分从所述内构件的外周面径向向外突出并且形成为中空形状。

8.根据权利要求7所述的线控转向式转向设备，其中，所述滑动构件包括：***到所述引导部分中的主体部分；以及支撑端部分，所述支撑端部分从所述主体部分的外端向周向方向上的两侧突出并且由所述斜槽支撑。

9.根据权利要求8所述的线控转向式转向设备，其中，支撑在所述支撑端部分上并且在所述径向方向上支撑所述滑动构件的弹性构件联接到所述引导部分的外周面。

10.根据权利要求9所述的线控转向式转向设备，其中，用于支撑所述弹性构件的突出端部分形成在所述内构件的所述外周面和所述引导部分连接的部分处。

11.根据权利要求1所述的线控转向式转向设备，其中，在所述支撑构件的内周面上设置有由至少一个突起和凹槽形成的支撑固定部分。

12.根据权利要求11所述的线控转向式转向设备，其中，在所述转向轴的所述外周面上设置有由与所述支撑固定部的凹槽和突起形成分对应的轴固定部分。

13.根据权利要求1所述的线控转向式转向设备，其中，在所述支撑构件的外周面上形成有径向向外突出的径向突起，并且在所述内构件的内周面上形成有供安置所述径向突起的安置槽。

14.根据权利要求13所述的线控转向式转向设备，其中，所述支撑构件包括在所述径向突起的外周侧上径向向外突出的***部分，并且所述滑动构件包括供所述***部分***的***槽。

15.根据权利要求14所述的线控转向式转向设备，其中，所述滑动构件和所述支撑构件通过贯穿所述滑动构件和所述支撑构件的紧固构件连接。

16.根据权利要求15所述的线控转向式转向设备，其中，在所述径向突起的内部形成有用于支撑所述紧固构件的头部的阶梯部分。

17.根据权利要求1所述的线控转向式转向设备，其中，所述引导部分在所述内构件的周向方向上间隔开并且设置有两个或更多个，并且所述滑动构件和所述支撑构件还设置在与所述引导部分中的每一个引导部分对应的位置处。

18.根据权利要求1所述的线控转向式转向设备，所述线控转向式转向设备还包括：

扭矩传感器，所述扭矩传感器测量由所述转向轴产生的转向扭矩值；以及

电子控制装置，所述电子控制装置用于计算所述转向轴的反作用力扭矩值并将其传输到反作用力马达，并且用于通过将所述转向扭矩值与预设最大反作用力扭矩值进行比较来确定是否操作所述驱动马达。

19.根据权利要求1所述的线控转向式转向设备，所述线控转向式转向设备还包括：

角度传感器，所述角度传感器用于测量所述转向轴的旋转角度；

车轮旋转角度传感器，所述车轮旋转角度传感器用于测量车轮旋转角度；以及

电子控制装置，所述电子控制装置用于通过将由所述角度传感器测量的所述转向轴的旋转角度以及由所述车轮旋转角度传感器测量的车轮旋转角度与预设数据值进行比较来确定是否操作所述驱动马达。

20.根据权利要求1所述的线控转向式转向设备，所述线控转向式转向设备还包括：

齿条移动传感器，所述齿条移动传感器用于测量齿条的滑动移动距离；以及

电子控制装置，所述电子控制装置用于通过将由所述角度传感器测量的所述转向轴的旋转角度以及由所述齿条移动传感器测量的所述齿条的移动距离与预设数据值进行比较来确定是否操作所述驱动马达。