电动转向设备的制作方法

1.本公开的实施方式涉及一种电动转向设备。


背景技术：

2.通常，车辆的转向设备是用于根据驾驶员的意愿改变车辆的方向的装置。这是通过任意改变车辆的前轮的旋转中心来辅助驾驶员使车辆沿期望方向前进的装置。
3.另一方面，动力转向设备是当驾驶员操作方向盘时，使用助力器用方向盘操作力来辅助驾驶员，从而允许车辆的行驶方向用较小的力被容易地改变的装置。
4.这种动力转向设备大致分为电动转向设备(eps)和液压动力转向设备(hps)。
5.在液压动力转向设备中，连接到发动机的旋转轴的液压泵将液压油供应到连接到齿条的操作缸，使得驾驶员可以用小的力进行转向。在被供应有液压油的工作缸的活塞移动时，液压动力转向设备辅助转向操作力。
6.另一方面，电动转向设备是利用马达的动力来辅助方向盘的操作力的转向系统，因为电动转向设备具有马达代替液压泵和操作缸。
7.但是，在卡车或公共汽车与客车相比需要相对大的转向力的情况下，使用液压动力转向设备，因为需要高输出。由于液压动力转向设备不具有电子控制装置，因此存在无法使用利用电子控制装置的诸如自动驻车、车道保持、自主驾驶的功能的问题。
8.因此，即使在卡车或公共汽车与客车相比需要相对大的转向力的情况下，也出现了使用电子控制装置实现自动驻车、车道保持和自主驾驶的需要。


技术实现要素：

9.本公开的实施方式可以提供即使在卡车或公共汽车与客车相比需要相对大的转向力的情况下，不管驾驶员的转向意愿而控制车辆的电动转向设备。本公开的实施方式可以提供能够通过实现诸如自动驻车、车道维持、根据路面状况的驾驶辅助和要使用的自主驾驶控制的附加功能来增加驾驶员的便利性的电动转向设备。本公开的实施方式可以提供即使一个马达发生故障或被损坏，也能稳定地执行转向的电动转向设备。
10.此外，本公开的实施方式的目的不限于此，并且本领域技术人员从以下描述将清楚地理解未提及的其它目的。
11.根据本公开的实施方式的电动转向设备可以包括：滚珠丝杠，所述滚珠丝杠具有形成在所述滚珠丝杠的外周向表面上滚珠丝杠凹槽；滚珠螺母，所述滚珠螺母具有形成在内周向表面上的与所述滚珠丝杠凹槽相对应的螺母丝杠凹槽和形成在外周向表面上的螺母齿轮齿，所述滚珠螺母经由滚珠联接到所述滚珠丝杠并且在轴向方向上滑动；扇形轴，所述扇形轴具有与所述外周向表面上的所述螺母齿轮齿啮合的轴齿轮齿，并且当所述滚珠螺母滑动时所述扇形轴旋转；第一动力传输构件，所述第一动力传输构件联接到所述滚珠丝杠的上端，以利用第一驱动马达的驱动力使所述滚珠丝杠旋转；以及第二动力传输构件，所述第二动力传输构件联接到所述滚珠丝杠的下端，以利用第二驱动马达的驱动力使所述滚
珠丝杠旋转。
12.根据本公开的实施方式，可以提供即使在卡车或公共汽车与客车相比需要相对大的转向力的情况下，不管驾驶员的转向意愿而控制车辆的电动转向设备。根据本公开的实施方式，可以提供能够通过实现诸如自动驻车、车道维持、根据路面状况的驾驶辅助和要使用的自主驾驶控制的附加功能来增加驾驶员的便利性的电动转向设备。根据本公开的实施方式，可以提供即使一个马达发生故障或被损坏，也能稳定地执行转向的电动转向设备。
附图说明
13.从结合附图的以下详细描述中，本公开的以上和其它方面、特征和优点将变得更加明显，在附图中：
14.图1是示意性地示出根据本公开的实施方式的电动转向设备的构造图。
15.图2和图3是示出根据本公开的实施方式的电动转向设备中的一些的立体图。
16.图4和图5是示出根据本公开的实施方式的电动转向设备中的一些的分解立体图。
17.图6至图8是示出根据本公开的实施方式的电动转向设备中的一些的截面图。
18.图9是示出根据本公开的实施方式的电动转向设备的构造图。
具体实施方式
19.在本公开的示例或实施方式的以下描述中，将参考附图，在附图中，通过图示示出了可以实现的特定示例或实施方式，并且即使当相同或相似的部件在彼此不同的附图中示出时，相同的附图标记和标号也可以用于表示相同或相似的部件。此外，在本公开的示例或实施方式的以下描述中，当确定描述可能使本公开的一些实施方式中的主题相当不清楚时，将省略对并入本文的公知功能和部件的详细描述。在此使用的术语例如“包括”、“具有”、“包含”、“构成”、“组成”和“形成”通常旨在允许添加其它部件，除非该术语与术语“仅”一起使用。如本文所用，单数形式旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。
20.诸如“第一”、“第二”、“a”、“b”、“(a)”或“(b)”的术语可在这里用于描述本公开的元件。这些术语中的每一个不用于限定元件的本质、顺序、序列或数目等，而仅用于将相应的元件与其它元件区分开来。
21.当提到第一元件“连接或联接到”、“接触或与之重叠”第二元件等时，应当解释为，不仅第一元件可以“直接连接或联接到”或“直接接触或与之重叠”第二元件，而且第三元件也可以“插设”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经由第四元件彼此“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。
22.当使用诸如“之后”、“随后”、“接着”、“之前”等的时间相关术语来描述元件或构造的过程或操作，操作、处理、制造方法中的流程或步骤时，这些术语可以用于描述非连续的或非顺序的过程或操作，除非一起使用术语“直接”或“紧接”。
23.另外，当提及任何尺寸、相对大小等时，应考虑到，即使在未指定相关描述时，元件或特征的数值或对应信息(例如，水平、范围等)也包括可由各种因素(例如，过程因素、内部或外部冲击、噪声等)引起的容限或误差范围。此外，术语“可以”完全包括术语“能够”的所有含义。
24.图1是示意性地示出根据本公开的实施方式的电动转向设备的构造图。图2和图3是示出根据本公开的实施方式的电动转向设备中的一些的立体图。图4和图5是示出根据本公开的实施方式的电动转向设备中的一些的分解立体图。图6至图8是示出根据本公开的实施方式的电动转向设备中的一些的截面图。图9是示出根据本公开的实施方式的电动转向设备的构造图。
25.根据本公开的实施方式的电动转向设备可以包括：滚珠丝杠230，该滚珠丝杠具有形成在滚珠丝杠的外周向表面上的滚珠丝杠凹槽231；滚珠螺母240，该滚珠螺母具有形成在内周向表面上的与滚珠丝杠凹槽231对应的螺母丝杠凹槽242和形成在外周向表面上的螺母齿轮齿241，该滚珠螺母经由滚珠联接到滚珠丝杠230并在轴向方向上滑动；扇形轴135，该扇形轴具有与外周向表面上的螺母齿轮齿241啮合的轴齿轮齿135a，并且当滚珠螺母240滑动时该扇形轴旋转；第一动力传输构件120，该第一动力传输构件联接到滚珠丝杠230的上端以利用第一驱动马达200a的驱动力使滚珠丝杠230旋转；以及第二动力传输构件140，该第二动力传输构件联接到滚珠丝杠230的下端以利用第二驱动马达200b的驱动力使滚珠丝杠230旋转。
26.在根据本公开的实施方式的电动转向设备中，角度传感器105和扭矩传感器107设置在连接到方向盘101的转向轴103上。当驾驶员操纵方向盘101时，检测方向盘的角度传感器105和扭矩传感器107将电信号传输到电子控制装置110。电子控制装置110将操作信号值传输到驱动马达120。
27.这里，转向轴103可以包括连接到方向盘101的轴构件，例如稍后将描述的第一输入轴201。当转向轴103根据车辆的发动机室的布局而一体地设置时，转向轴103本身可以是第一输入轴201。此外，当两个或更多个转向轴103通过万向接头等弯曲时，转向轴103可以联接到第一输入轴201。
28.电子控制装置110基于从角度传感器105和扭矩传感器107输入的电信号值以及从安装在车辆上的其它传感器接收的电信号值来控制驱动马达120的操作电流值。
29.在本公开的实施方式中的附图中，为了便于说明，将角度传感器105、扭矩传感器107、车速传感器102、偏航率传感器104、车轮旋转角传感器106和相机图像传感器108简要示出为示例。然而，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、各种雷达、激光雷达等，并且将省略这些各种传感器的详细描述。
30.在本公开的这些实施方式中，根据从电子控制装置110接收的信号值来控制第一动力传输构件120和第二动力传输构件140的驱动力。本公开的这些实施方式操作通过转向连接构件130连接到扇形轴135的转向臂137，使得连接到转向臂137的连杆111通过连接连杆115和117使两个车轮119l和119r转向。
31.如上所述，在其中转向力由第一动力传输构件120和第二动力传输构件140产生的转向连接构件130可以包括滚珠丝杠230、滚珠螺母240和扇形轴135。第一动力传输构件120设置在转向连接构件130的上端处，第二动力传输构件140设置在转向连接构件130的下端处。
32.转向连接构件130使扇形轴135旋转并操作连接到扇形轴135的转向臂137，并且连接到转向臂137的连杆111通过连接连杆115和117执行两个车轮119l和119r的转向。
33.滚珠丝杠凹槽231形成在滚珠丝杠230的外周表面上，与滚珠丝杠凹槽231相对应
的螺母丝杠凹槽242形成在通过滚珠与滚珠丝杠230联接的滚珠螺母240的内周向表面上。因此，当滚珠丝杠230旋转时，滚珠螺母240在轴向方向上滑动。
34.另外，螺母齿轮齿241形成在滚珠螺母240的外周向表面上，并且与螺母齿轮齿241啮合的轴齿轮齿135a形成在扇形轴135的外周向表面的一侧。因此，当滚珠螺母240旋转时，扇形轴135旋转。
35.因此，当滚珠螺母240在轴向方向上滑动时，扇形轴135旋转并操作转向臂137以使两个车轮119l和119r转向。
36.第一动力传输构件120设置在转向连接构件130的上端处，第二动力传输构件140设置在转向连接构件130的下端处，使得转向连接构件130稳定地固定到车身，同时竖直地平衡重量和体积。
37.转向连接构件130的壳体131的上部联接到上壳体135a，并且下部联接到下壳体137a，设置有扭矩传感器容纳部133的上盖135b联接到上壳体135a的上部，下盖137b联接到下壳体137a的下部。
38.第一动力传输构件120可以包括联接到滚珠丝杠230的上端的第一输出轴203、连接到转向轴103并且联接到第一输出轴203的上端的第一输入轴201、具有分别联接到第一输入轴201和第一输出轴203的上端205a和下端205b以在第一输入轴201旋转时产生扭力并且互锁第一输出轴203的扭杆205、以及联接到第一输出轴203以传输第一驱动马达200a的动力的第一减速构件210和215。
39.滚珠丝杠230的上端230a设置有与第一输出轴203联接的上联接凹槽233，使得第一输出轴203的下端联接到滚珠丝杠230的上端230a并旋转。
40.第一输出轴203的下外周表面和上联接凹槽233的内周表面设置有彼此对应并啮合的锯齿203a，使得第一输出轴203和滚珠丝杠230不会滑动，并且传输精确的旋转力。
41.然而，这里，第一输出轴203的下外周表面和上联接凹槽233的内周表面的形状可以是彼此联接的任何形状，例如椭圆形或多边形，并且不会无效地旋转。并且锯齿203a被示出为本公开的实施方式中的结构的示例。
42.第一输入轴201由联接在上盖135b的扭矩传感器容纳部133的上端之间的轴承202可旋转地支撑。第一输出轴203由联接在上壳体135a和滚珠丝杠230之间的轴承204可旋转地支撑以旋转。滚珠丝杠230的上端230a由联接到壳体131的轴承234可旋转地支撑。
43.第一动力传输构件120可以包括扭矩传感器107，该扭矩传感器联接到第一输入轴201以在方向盘101被操作时感测转向扭矩，并将转向扭矩传输到电子控制装置110。
44.这里，扭矩传感器107可以与角度传感器105一体地形成。尽管在图3至图7中仅示出了扭矩传感器107，但是扭矩传感器可以与角度传感器集成并且联接到第一输入轴201。另外，如图1和图9所示，扭矩传感器107和角度传感器105可以分开设置。
45.第一减速构件210和215可以包括联接到第一驱动马达200a以旋转的第一减速齿轮210，以及联接到第一输出轴203并具有与第一减速齿轮210啮合的外周向侧以旋转并使第一输出轴203旋转的第二减速齿轮215。
46.这里，第一减速齿轮210和第二减速齿轮215被示出为蜗杆和蜗轮的示例，但是不限于此，可以使用能够实现预定减速比的正齿轮、斜齿轮、锥齿轮、行星齿轮、皮带和皮带轮等。
47.并且，第二减速齿轮215形成有第一通孔216，第一输出轴203穿过该第一通孔联接。
48.第二动力传输构件140可以包括联接到滚珠丝杠230的下端的第二输出轴250，以及联接到第二输出轴250以传输第二驱动马达200b的动力的第二减速构件220和225。
49.在滚珠丝杠230的下端处设置有与第二输出轴250联接的下联接凹槽235，并且第二输出轴250的上外周表面和下联接凹槽235的内周表面可以设置有彼此对应并接合的锯齿251a。
50.这里，第二输出轴250的下外周表面和下联接凹槽235的内周表面的形状可以是彼此联接的任何形状，例如椭圆形或多边形，并且不会无效地旋转，锯齿251a被示出为本公开的实施方式中的结构的示例。
51.第二输出轴250由联接在下部壳体137a之间的轴承252可旋转地支撑，并且与滚珠丝杠230关联地旋转，滚珠丝杠230的下端由联接到转向连接构件130的壳体131的轴承236可旋转地支撑。
52.第二减速构件220和225可以包括联接到第二驱动马达200b以旋转的第三减速齿轮220，以及联接到第二输出轴250并具有与第三减速齿轮220啮合并互锁的外周侧以使第二输出轴250旋转的第四减速齿轮225。
53.这里，第三减速齿轮220和第四减速齿轮225被示出为蜗杆和蜗轮的示例，但是不限于此，并且可以使用能够实现预定减速比的正齿轮、斜齿轮、锥齿轮、行星齿轮、皮带和皮带轮等。
54.并且，在第四减速齿轮225中，形成有第二通孔256，第二输出轴250穿过该第二通孔联接，并且在第二输出轴250的下端处形成有扩大的直径部253。
55.当驾驶员操作方向盘101时，电子控制装置110将从用于检测转向角的角度传感器105和扭矩传感器107接收的信号值与预设数据进行比较，并控制传输到第一驱动马达200a和第二驱动马达200b的信号值。
56.并且，设置电流传感器261和271以及旋转角传感器263和273以确定第一驱动马达200a和第二驱动马达200b的故障。
57.即，设置了设置有用于检测第一驱动马达200a的操作状态的第一电流传感器261和第一旋转角传感器263的第一马达传感器构件265，以及设置有用于检测第二驱动马达200b的操作状态的第二电流传感器271和第二旋转角传感器273的第二马达传感器构件275，因此可以确定第一驱动马达200a和第二驱动马达200b的故障。
58.第一驱动马达200a设置有第一电流传感器261和第一旋转角传感器263，第二驱动马达200b设置有第二电流传感器271和第二旋转角传感器273。因此，每个驱动马达的信息被传输到电子控制装置110。
59.电子控制装置110将从感测第一驱动马达200a的操作电流值的第一电流传感器261接收的信号值与从感测第二驱动马达200b的操作电流值的第二电流传感器271接收的信号值进行比较，并控制传输到第一驱动马达200a和第二驱动马达200b中的每一者的信号值。因此，当马达中的一个变得不可操作或者需要更大的转向力时，可以为另一个马达产生更高的输出。
60.因此，从电子控制装置110传输到第一驱动马达200a的电流值与由第一电流传感
器261检测到的电流值不同，或者当从电子控制装置110传输到第二驱动马达200b的电流值与由第二电流传感器271检测到的电流值不同时，电子控制装置110确定第一驱动马达200a或第二驱动马达200b的操作是异常故障。
61.并且，当确定第一驱动马达200a异常地发生故障时，电子控制装置110相应地增大或减小传输到第二驱动马达200b的电流值。
62.这里，故障包括电子控制装置110所需的旋转力较高或较低以及电流断开或物理上不可操作的所有情况。
63.另外，当从第一电流传感器261和第二电流传感器271接收的信号值中的任一个被确定为是故障时，电子控制装置110停止被确定为发生故障的第一驱动马达200a和第二驱动马达200b中的一者的操作。
64.因此，防止了整个转向系统的转向辅助力由于驱动马达中的一个发生故障而改变。
65.另外，电子控制装置110将从感测第一驱动马达200a的旋转角的第一旋转角传感器263接收的信号值与从感测第二驱动马达200b的旋转角的第二旋转角传感器273接收的信号值进行比较，并控制传输到第一驱动马达200a和第二驱动马达200b中的每一者的信号值。因此，当马达中的一个变得不可操作或者需要更大的转向力时，可以为另一个马达产生更高的输出。
66.因此，当第一旋转角传感器263检测到大于与从电子控制装置110传输到第一驱动马达200a的电流值对应的第一驱动马达200a的旋转角的信号值时，电子控制装置110减小传输到第二驱动马达200b的电流值。类似地，如果通过比较从第二旋转角传感器273接收的信号值确定第二驱动马达200b异常，则电子控制装置110增大或减小传输到第一驱动马达200a的电流值。
67.另外，当从第一旋转角传感器263和第二旋转角传感器273接收的信号值中的任一个被确定为是故障时，电子控制装置110停止被确定为发生故障的第一驱动马达200a和第二驱动马达200b中的一者的操作。
68.特别地，当第一驱动马达200a不操作时，诸如当由第一电流传感器261检测到的电流值为“0”或者由第一旋转角传感器263检测到的旋转角为“0”时，电子控制装置110停止第一驱动马达200a的操作。并且电子控制装置110通过最大程度地控制传输到第二驱动马达200b的电流值来维持转向稳定性。
69.并且，如果确定第二驱动马达200b异常地发生故障，则电子控制装置110停止第二驱动马达200b的操作，并增大传输到第一驱动马达200a的电流值。
70.尽管在附图中提供了电子控制装置110作为示例，但是本公开的实施方式不限于此。在本公开的实施方式中，在第一动力传输构件120和第二动力传输构件140中的每一者中设置一个电子控制装置，并且它们彼此之间进行传输和接收，并控制第一驱动马达200a和第二驱动马达200b。
71.根据本公开的实施方式，可以提供即使在卡车或公共汽车与客车相比需要相对大的转向力的情况下，不管驾驶员的转向意愿而控制车辆的电动转向设备。根据本公开的实施方式，可以提供能够通过实现诸如自动驻车、车道维持、根据路面状况的驾驶辅助和要使用的自主驾驶控制的附加功能来增加驾驶员的便利性的电动转向设备。根据本公开的实施
方式，可以提供即使一个马达发生故障或被损坏，也能稳定地执行转向的电动转向设备。
72.已经呈现了以上描述以使得本领域的任何技术人员能够做出和使用本公开的技术思想，并且已经在特定应用及其要求的背景下提供了以上描述。对所描述的实施方式的各种修改、添加和替换对于本领域技术人员将是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本文所定义的一般原理可以应用于其它实施方式和应用。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。即，所公开的实施方式旨在说明本公开的技术思想的范围。因此，本发明的范围不限于所展示的实施方式，而是应被赋予与权利要求一致的最广范围。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应当被解释为包括在本公开的范围内。
73.相关申请的交叉引用
74.本技术要求于2021年8月6日在韩国提交的韩国专利申请no.10-2021-0103945的权益和优先权，出于所有目的，其全部内容通过引用合并于此，如同完全阐述在本技术中一样。