线控转向型转向装置的制作方法

1.本公开的实施例涉及一种线控转向装置，更具体地，涉及一种能够利用更简单的结构来检测滑杆的位置以减少部件数量，并且使装配工艺简化，从而显著降低成本的线控转向装置。


背景技术：

2.线控转向装置是一种电动转向装置，它在方向盘和前轮转向装置之间没有诸如转向柱或万向节的机械连接的情况下，使用电力使车辆转向。
3.也就是说，驾驶员对方向盘的操纵被转换成电信号。当电信号被输入到电子控制装置时，确定电机的输出。这种不具有机械连接的sbw系统可以在碰撞事故中减少机械部件对驾驶员的伤害。由于可以去除机械连接和液压部件，车辆的重量可以由于部件数量的减少而减轻，并且可以实现诸如显著减少生产线装配工作的简化，此外，可以减少转向操作过程中不必要的能量消耗，从而提高燃油效率。此外，可以通过电子控制单元(ecu)编程实现理想的转向性能。
4.与典型的转向装置一样，线控转向装置也包括检测齿条位置的传感器。现有技术的线控转向装置包括在典型转向装置中使用的小齿轮，以通过感测响应齿条的旋转而旋转的小齿轮的旋转角度来确定齿条的位置。
5.然而，设置小齿轮以确定齿条的位置，不仅需要小齿轮，还需要支撑轭等。因此，所需部件数量增加并且装配工艺复杂，从而导致效率低下的问题。


技术实现要素：

6.技术问题
7.因此，考虑到现有技术中出现的上述问题提出本公开的实施例，并且本公开的实施例可以提供一种线控转向装置，该装置中的小齿轮等被去除，该转向装置能够基于从将旋转力从电机传递到滑杆的齿轮箱检测到的旋转信息来检测滑杆的位置，以减少部件数量，并使装配工艺简化，从而显著降低成本。
8.技术方案
9.根据本公开的实施例，提供一种线控转向装置，包括：滑杆，沿轴向方向滑动以使车轮转向；电机，通过齿轮箱113连接到滑杆以使滑杆滑动；传感器，检测来自齿轮箱的旋转信息，并基于该旋转信息检测滑杆的移动位置。
10.有益效果
11.根据本公开的实施例，去除了小齿轮等的线控转向装置可以基于从将旋转力从电机传递到滑杆的齿轮箱检测到的旋转信息来检测滑杆的位置，以减少部件数量，并使装配工艺简化，从而显著降低成本。
附图说明
12.图1是本公开的实施例的线控转向装置的示意图；
13.图2是根据本公开的实施例的线控转向装置的一部分的侧视图；
14.图3和图4是根据本公开的实施例的线控转向装置的一部分的立体图；
15.图5是图4的截面图；
16.图6和图7是根据本公开的实施例的线控转向装置的一部分的立体图。
17.图8是图7的截面图；
18.图9和图10是根据本公开的实施例的线控转向装置的一部分的立体图；
19.图11是图10的截面图；以及
20.图12是根据本公开的实施例的线控转向装置的一部分的前视图。
具体实施方式
21.在对本公开的示例或实施例的以下描述中，将参照附图，在附图中通过图示的方式显示了可以实施的具体示例或实施例，并且在附图中相同的附图标记和符号可以用来表示相同或相似的部件，即使这些部件被显示在不同的附图中。进一步地，在本公开的示例或实施例的以下描述中，当确定描述可能使本公开的一些实施例中的主题变得在某种程度上不清楚时，将省略对并入本文的公知功能和部件的详细描述。除非这些术语与术语“仅”一起使用，否则本文使用的诸如“包括”、“具有”、“包含”、“构成”、“组成”和“形成于”等术语通常旨在允许添加其他部件。如本文所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式旨在包括复数形式。
22.在本文中可以使用诸如“第一”、“第二”、“a”、“b”、“(a)”或“(b)”的术语来描述本公开的元件。这些术语中的每一个都不是用来定义元件的本质、顺序、次序或数量等，而仅用于将相应的元件与其他元件区区分开。
23.当提及第一元件与第二元件“连接或联接”、“接触或重叠”等时，应当解释为，不仅第一元件可以与第二元件可以“直接连接或联接”或“直接接触或重叠”，而且第三元件也可以“插入”在第一元件和第二元件之间，或者第一元件和第二元件可以通过第四元件相互“连接或联接”、“接触或重叠”等。这里，第二元件可以包括在彼此“连接或联接”、“接触或重叠”等的两个或更多个元件中的至少一个中。
24.当诸如“之后”、“随后”、“下一个”、“之前”等时间相关术语用于描述元件或配置的工艺或操作，或者操作、加工、制造方法中的流程或步骤时，除非与“直接”或“立即”这两个术语一起使用，否则这些术语可以用于描述非连续或非按序的工艺或操作。
25.此外，当提及任何尺寸、相对大小等时，即使没有具体到相关描述，也应当考虑元件或特征的数值或相应的信息(例如，水平、范围等)包括可能由各种因素(例如工艺因素、内部或外部影响、噪音等)造成的容差或误差范围。此外，术语“可以”完全包括术语“能够”的所有含义。
26.图1是本公开的实施例的线控转向装置的示意图；图2是根据本公开的实施例的线控转向装置的一部分的侧视图；图3和图4是根据本公开的实施例的线控转向装置的一部分的立体图；图5是图4的截面图；图6和图7是根据本公开的实施例的线控转向装置的一部分的立体图；图8是图7的截面图；图9和图10是根据本公开的实施例的线控转向装置的一部分
的立体图；图11是图10的截面图；并且图12是根据本公开的实施例的线控转向装置的一部分的前视图。
27.根据本公开的实施例的线控转向装置包括：滑杆(slide bar)111，沿轴向方向滑动以使车轮125转向、电机115，通过齿轮箱113连接到滑杆111以使滑杆111滑动；以及传感器117，检测来自齿轮箱113的旋转信息并基于该旋转信息检测滑杆111的移动位置。
28.首先，参照图1，根据本公开的实施例的线控转向装置包括设置在连接到方向盘101的转向轴103上的角度传感器107、扭矩传感器105等。角度传感器107、扭矩传感器105等检测驾驶员对方向盘101的操作并将关于驾驶员的操作的电信号传输到电子控制单元110。电子控制单元110基于接收到的电信号驱动联接到转向轴103的转向轴电机109以及连接到滑杆111的电机115。
29.电子控制单元110基于不仅从角度传感器107和扭矩传感器105而且从设置在车辆上的多个其他传感器接收到的电信号来控制转向轴电机109和电机115。例如，电子控制单元110可以从电机位置传感器以及诸如雷达传感器、光探测和测距(lidar)传感器和相机图像传感器的各种其他传感器接收转向信息。
30.当驾驶员操作方向盘101时，转向轴电机109可以向转向轴103提供与驾驶员的转向扭矩相反的反作用力扭矩，从而改善驾驶员的转向感受。在自主驾驶中，转向轴电机109可以使转向轴103旋转以使车辆转向。
31.电机115的旋转力由齿轮箱113转换为使滑杆111沿轴向滑动。拉杆(tie rod)121和转向节臂123联接到滑杆111。当滑杆111在壳体201中滑动时，车轮125被转向。
32.这样的线控转向装置在方向盘101和车轮125之间不具有机械连接。因此，设置了检测滑杆111的移动位置的传感器117以便确定滑杆111是否滑动了与驾驶员对方向盘101的操作相对应的距离。
33.传感器117被设置用于检测来自与电机115和滑杆111连接的齿轮箱113的旋转信息，并基于检测到的旋转信息检测滑杆111的移动位置。因此，即使在没有设置小齿轮轴等的情况下，也可以检测滑杆111的移动位置。因此，可以减少部件数量并且可以简化装配工艺，从而显著降低成本。
34.换句话说，现有技术的线控转向装置设置有小齿轮轴，以便即使在方向盘和车轮之间没有机械连接的情况下也能检测齿条的移动位置。这是因为制造和装配传统转向装置(而不是非线控转向装置)的部件的生产线和装配线具有高度兼容性。
35.然而，为了利用小齿轮轴检测齿条的移动位置，必须将齿条齿轮加工到齿条上，不仅需要小齿轮轴，而且还需要支撑轭，小齿轮通过支撑轭与齿条齿轮啮合。因此，存在的问题是需要大量部件并且其装配工艺复杂。
36.也就是说，参照图2，在现有技术的线控转向装置中，小齿轮轴、支撑轭等设置在图中的齿条壳体的右侧部分。然而，根据本公开的实施例的线控转向装置通过利用传感器117检测来自齿轮箱113的旋转信息来检测滑杆111的位置。小齿轮轴、支撑轭等被去除，因此没有在壳体201中设置用于小齿轮轴、支撑轭等的装配空间。因此，可以简化壳体201的形状，从而简化装配工艺并显著减少成本。
37.传感器117可以将检测到的滑杆111的位置传输到电子控制单元110(参照图1)，并且电子控制单元110可以基于滑杆111的移动位置来确定车轮125是否被准确地转向。
38.在下文中，将参照图3至图12描述确定滑杆111的移动位置的方法以及齿轮箱113和传感器117的具体结构。
39.滑杆111可以具有设置在其外圆周部分上的螺钉。齿轮箱113可以包括联接到螺钉的滚珠螺母312、联接到滚珠螺母312的螺母皮带轮311、联接到电机115的电机轴115a的电机皮带轮313，以及连接螺母皮带轮311和电机皮带轮313的皮带314。
40.电机115的旋转力由滚珠螺母312、螺母皮带轮311、电机皮带轮313和皮带314转换为使滑杆111沿轴向滑动的配置是公知的，因此将省略对其的详细描述。
41.这里，传感器117通过检测来自螺母皮带轮311、滚珠螺母312、电机皮带轮313和皮带314中的至少一个的旋转信息来检测滑杆111的移动位置。
42.也就是说，螺母皮带轮311、滚珠螺母312、电机皮带轮313和皮带314中的每一个相对于滑杆111沿轴向滑动的移动距离以预定的减速比旋转。因此，当传感器117检测到来自螺母皮带轮311、滚珠螺母312、电机皮带轮313和皮带314中的至少一个的旋转信息时，传感器117可以基于螺母皮带轮311、滚珠螺母312、电机皮带轮313和皮带314中的每一个的减速比来检测滑杆111的位置。
43.传感器117包括将在后面详细描述的齿轮构件320。当齿轮构件320在与螺母皮带轮311、滚珠螺母312、电机皮带轮313和皮带314中的一个啮合的条件下进行旋转时，传感器117从齿轮构件320的旋转中检测螺母皮带轮311、滚珠螺母312、电机皮带轮313和皮带314中的一个的旋转信息。
44.传感器117可以检测齿轮构件320的绝对角度或相位角度(相位角)。在传感器117检测齿轮构件320的绝对角度的情况下，即使在齿轮构件320设置为单个齿轮的情况下，也可以检测滑杆111的移动位置。然而，在传感器117检测齿轮构件320的相位角度的情况下，齿轮构件320可以包括第一齿轮构件321和第二齿轮构件322以检测滑杆111的移动位置。
45.也就是说，齿轮构件320可以包括具有不同直径的第一齿轮构件321和第二齿轮构件322。传感器117从齿轮构件320检测到的旋转信息可以包括作为第一齿轮构件321的旋转信息的第一旋转信息和作为第二齿轮构件322的旋转信息的第二旋转信息。
46.由于第一齿轮构件321和第二齿轮构件322具有不同的直径并且各自在与螺母皮带轮311、滚珠螺母312、电机皮带轮313和皮带314中的一个啮合的条件下进行旋转，因此第一旋转信息和第二旋转信息之间存在相位差，并且传感器117可以根据该相位差确定滑杆111的移动位置。
47.例如，传感器117可以基于第一旋转信息和第二旋转信息之间的相位差以及相位差为零(0)的次数来确定滑杆111的移动位置。
48.等式1：
[0049][0050]
r表示滑杆111的移动位置，θ表示第一旋转信息和第二旋转信息之间的相位差，k表示当第一旋转信息和第二旋转信息之间的相位差从0开始变化并再次变为0时滑杆111沿一个方向滑动和移动的距离，并且n表示第一旋转信息和第二旋转信息之间的相位差为0的次数。
[0051]
也就是说，随着滑杆111滑动，第一旋转信息与第二旋转信息之间的相位差增大或
减小。可以预先计算到已经变成0的第一旋转信息和第二旋转信息之间的相位差再次变为0时滑杆111所滑动的距离，并且可以基于计算出的距离确定滑杆111的移动位置。
[0052]
如上所述，即使没有设置小齿轮轴等，根据本公开的实施例的线控转向装置也可以检测滑杆111的移动位置。因此，可以减少部件数量并且可以简化装配工艺，从而显著降低成本。
[0053]
另一方面，如上所述，传感器117的齿轮构件320在与螺母皮带轮311、滚珠螺母312、电机皮带轮313和皮带314中的一个啮合的条件下进行旋转。首先，将描述齿轮构件320在与螺母皮带轮311啮合的条件下进行旋转的情况。
[0054]
虽然在图中示出了包括第一齿轮构件321和第二齿轮构件322的齿轮构件320与螺母皮带轮311等啮合的实施例，但齿轮构件320不限于此。如上所述，齿轮构件320可以设置为单个齿轮构件。
[0055]
此外，齿轮构件320可以配置为为如附图所示的正齿轮，但齿轮构件320不限于此。相反，齿轮构件320可以是斜齿轮、锥齿轮等。后面将描述的第一齿轮齿332、第三齿轮构件401等也可以根据齿轮构件320的形状而不同(differ，有差别，有变化)。
[0056]
此外，考虑到齿轮的耐用性、强度、齿轮比(传动比)等，齿轮构件320可以具有比图中所示更大的直径。在这种情况下，齿轮构件可以布置成其各部分沿轴向方向重叠。
[0057]
参照图3至图5，螺母皮带轮311包括第一延伸部331，该第一延伸部从螺母皮带轮311的被皮带314缠绕的部分沿轴向延伸。
[0058]
此外，与齿轮构件320啮合的第一齿轮齿332可以设置在第一延伸部331的外圆周部分上，或者与齿轮构件320啮合的第三齿轮构件401可以联接到第一延伸部331。
[0059]
在齿轮构件320包括第一齿轮构件321和第二齿轮构件322的情况下，第一齿轮构件321和第二齿轮构件322中的每一个与第一齿轮齿332或第三齿轮构件401啮合。针对滑杆111的轴向移动距离，第一齿轮件321和第二齿轮件322根据各自的齿轮比以不同的减速比旋转。
[0060]
也就是说，除了被皮带314缠绕的部分之外，螺母皮带轮311还包括从螺母皮带轮311的一个轴向侧延伸的第一延伸部331，以便与皮带314协同旋转。第一延伸部331具有环形的形状，滑杆111插设在该环形中。第一延伸部331设置有与齿轮构件320啮合的第一齿轮齿332，或者第三齿轮构件401联接到第一延伸部331。因此，传感器117可以基于齿轮构件320的旋转来检测来自螺母皮带轮311的旋转信息。
[0061]
也就是说，第一延伸部331沿轴向方向突出的长度以及第一延伸部331的径向厚度可以根据第一延伸部331是否设置有第一齿轮齿332或第三齿轮构件401是否联接到第一延伸部331而不同。
[0062]
第三齿轮构件401配置为能够被联接到第一延伸部331的外圆周部分的环形形状，并且在其外圆周部分上具有用于与齿轮构件320啮合的齿轮齿。
[0063]
也就是说，第三齿轮构件401的内圆周部分和第一延伸部331的外圆周部分相互支撑。虽然附图中未示出，但可以分别在第三齿轮构件401的内圆周部分和第一延伸部331的外圆周部分上设置彼此啮合的锯齿，使得在螺母皮带轮311旋转期间可以沿圆周方向支撑第三齿轮构件401。
[0064]
接下来，参照6至图8，滚珠螺母312包括第二延伸部601，第二延伸部601沿轴向延
伸以从螺母皮带轮311的内侧突出到螺母皮带轮311的外侧。
[0065]
此外，与齿轮构件320啮合的第二齿轮齿602可以设置在第二延伸部601的外圆周部分上，或者与齿轮构件320啮合的第四齿轮构件701可以联接到第二延伸部601。
[0066]
在齿轮构件320包括第一齿轮构件321和第二齿轮构件322的情况下，第一齿轮构件321和第二齿轮构件322中的每一个与第二齿轮齿602或第四齿轮构件701啮合。针对滑杆111的轴向移动距离，第一齿轮构件321和第二齿轮构件322根据各自的齿轮比以不同的减速比旋转。
[0067]
也就是说，轴承501等联接到滚珠螺母312的外圆周部分以支撑在螺母皮带轮311和壳体201上。第二延伸部601设置成沿轴向延伸的同时滚珠螺母312在从螺母皮带轮311的内侧向外突出。第二齿轮齿602设置在向外暴露的第二延伸部601的外圆周部分上或者第四齿轮构件701联接到该外圆周部分。因此，传感器117可以基于齿轮构件320的旋转来检测来自滚珠螺母312的旋转信息。
[0068]
第二延伸部601沿轴向方向突出的距离以及第二延伸部601的径向厚度可以根据第二齿轮齿602是否设置在第二延伸部601上或第四齿轮构件701是否联接到第二延伸部601而不同。
[0069]
与第三齿轮构件401一样，第四齿轮构件701配置为环形形状并且在外圆周部分上具有与齿轮构件320啮合的大齿。
[0070]
也就是说，第四齿轮构件701的内圆周部分和第二延伸部601的外圆周部分相互支撑。虽然附图中未示出，但可以分别在第四齿轮构件701的内圆周部分和第二延伸部601的外圆周部分上设置相互啮合的锯齿。
[0071]
接下来，参考图9至图11，电机皮带轮313包括第三延伸部901，第三延伸部901从被皮带314缠绕的部分沿轴向延伸。
[0072]
此外，与齿轮构件320啮合的第三齿轮齿902可以设置在第三延伸部901的外圆周部分上，并且与齿轮构件320啮合的第五齿轮构件1001可以联接到第三延伸部901。
[0073]
在齿轮构件320包括第一齿轮构件321和第二齿轮构件322的情况下，第一齿轮构件321和第二齿轮构件322中的每一个与第三齿轮齿902或第五齿轮构件1001啮合。针对滑杆111的轴向移动距离，第一齿轮构件321和第二齿轮构件322根据各自的齿轮比以不同的减速比旋转。
[0074]
也就是说，除了被皮带314缠绕的部分之外，电机皮带轮313还包括从电机皮带轮313的一个轴向侧延伸的第三延伸部901，以便与皮带314协同旋转。第三延伸部901具有圆柱形的形状。与齿轮构件320啮合的第三齿轮齿902设置在第三延伸部901上，或者第五齿轮构件1001联接到第三延伸部901。因此，传感器117可以基于齿轮构件320的旋转来检测来自螺母皮带轮311的旋转信息。
[0075]
第三延伸部901沿轴向方向突出的长度和第三延伸部901的径向厚度可以根据第三齿轮齿902是否设置在第三延伸部901上或者第五齿轮构件1001是否联接到第三延伸部901而不同。
[0076]
第五齿轮构件1001配置为能够被联接到第三延伸部901的外圆周部分的环形形状，并且在其外圆周部分上具有与齿轮构件320啮合的齿轮齿。
[0077]
也就是说，第五齿轮构件1001的内圆周部分和第三延伸部901的外圆周部分相互
支撑。虽然附图中未示出，但可以分别在第五齿轮构件1001的内圆周部分和第三延伸部901的外圆周部分上设置彼此啮合的锯齿。
[0078]
接下来，参照图12，齿轮构件320可以在被支撑在皮带314的内表面上的同时与皮带314啮合。
[0079]
与螺母皮带轮311和电机皮带轮313啮合的齿轮齿设置在皮带314的内部部分上。因此，当齿轮构件320被支撑在皮带314的内表面上的同时与皮带314协同旋转时，传感器117可以基于齿轮构件320的旋转来检测来自皮带314的旋转信息。
[0080]
也就是说，齿轮构件320位于电机皮带轮313和螺母皮带轮311之间并被支撑在皮带314的内表面上。在齿轮构件320包括第一齿轮构件321和第一齿轮构件321的情况下，第一齿轮构件321和第二齿轮构件322均与皮带314啮合，以针对滑杆111的轴向移动距离以不同的减速比旋转。
[0081]
如上所述，第一齿轮齿332等设置在螺母皮带轮311、滚珠螺母312、电机皮带轮313和皮带314上以与齿轮构件320啮合，或者第三齿轮构件401等联接到螺母皮带轮311、滚珠螺母312、电机皮带轮313和皮带314以与齿轮构件320啮合。因此，传感器117可以通过检测来自螺母皮带轮311等中的一个的旋转信息来检测滑杆111的移动位置。
[0082]
根据具有上述配置的线控转向装置，小齿轮等被去除。线控转向装置可以基于从将旋转力从电机传递到滑杆的齿轮箱检测到的旋转信息来检测滑杆的位置，从而减少部件数量，并简化装配工艺，从而显著降低成本。
[0083]
上述描述是为了使本领域的任何技术人员能够产生和使用本公开的技术思想，并且是在特定应用及其要求的背景下提供的。对所描述的实施例的各种修改、添加和替换对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本文定义的一般原理可以应用于其他实施例和应用。以上描述和附图仅出于说明的目的提供了本公开的技术思想的示例。也就是说，所公开的实施例旨在说明本公开的技术思想的范围。因此，本公开的范围不限于所示出的实施例，而是应被赋予与权利要求一致的最大的范围。本公开的保护范围应以所附权利要求为准，凡在其等效形式范围内的技术思想均应理解为被包括在本公开的保护范围内。
[0084]
相关申请的交叉引用
[0085]
本技术要求于2019年6月20日提交的申请号为10-2019-0073264的韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。另外，当本技术基于同样的理由在美国以外的国家要求优先权时，其全部内容通过引用并入本文。