线控转向式转向装置的制作方法

线控转向式转向装置
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年8月6日在韩国提交的申请号为10-2021-0103953的韩国专利申请的权益和优先权，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文以用于所有目的，如同充分阐述在本技术中一样。
技术领域
3.本公开的实施例涉及一种线控转向式转向装置(steer by wire type steering apparatus)，并且更具体地，涉及一种在车轮的旋转达到其最大点时能够机械地停止方向盘进一步旋转的线控转向式转向装置以及即使马达或电子控制设备发生故障时也能够提供转向反作用力的线控转向式转向装置。


背景技术：

4.一般来说，动力转向已被开发并应用于车辆转向装置以通过辅助驾驶员操作方向盘的力来提供驾驶操作的便利性。动力转向被开发并应用为使用液压的液压式、同时使用液压和马达的电力的电液式、以及仅使用马达的电力的电动式。
5.近来，代替去除诸如方向盘与车轮之间的转向柱或万向节或小齿轮轴的机械连接设备，已经开发和应用了使用电动马达使车辆转向的线控转向(sbw)式转向装置。
6.然而，在这种线控转向式转向系统的情况下，由于转向轴和车轮之间没有机械连接，因此驾驶员可以无限旋转方向盘，从而降低了驾驶员的转向感和转向稳定性。
7.另外，在线控转向式转向系统中，当马达或电子控制设备发生故障或不能工作时，不能产生转向反作用力，从而降低了驾驶员的转向感和转向稳定性。
8.因此，当车轮的转动达到其最大点时(在通用的转向系统中，当方向盘或车轮处于全转状态时)，需要研究以防止方向盘继续转动。即使马达或电子控制装置发生故障，也需要进行防止驾驶员的转向感和转向稳定性劣化的研究。


技术实现要素：

9.本公开的实施例提供一种线控转向式转向装置，该线控转向式转向装置能够通过在车轮的旋转达到最大点时防止方向盘继续机械地旋转，增加驾驶员的转向感和转向稳定性。
10.并且本公开的实施例提供一种线控转向式转向装置，该线控转向式转向装置即使马达或电子控制设备发生故障或不能工作也能够通过产生物理转向反作用力来增加驾驶员的转向感和转向稳定性。
11.另外，本公开的实施例的目的不限于此，并且本领域技术人员通过以下描述将清楚地理解其他未提及的目的。
12.根据本公开的实施例的线控转向式转向装置可以包括：螺杆轴，具有形成在外周表面上的外螺纹部并且与转向轴相关联地旋转；移动构件，具有形成在内周表面上的、与外
螺纹部相对应的内螺纹部，联接到螺杆轴的外周表面，在使螺杆轴旋转时沿轴向移动，并且设置有在外周表面上径向突出的引导部；以及外壳，设置有引导部在内周表面上插入并且支撑的引导槽。
13.本公开的实施例，提供一种线控转向式转向装置，该线控转向式转向装置通过在车轮的旋转达到最大点时防止方向盘再机械地旋转，来增加驾驶员的转向感和转向安全性。
14.另外，根据本公开的实施例，提供一种线控转向式转向装置，即使马达或电子控制设备发生故障或不能工作，该线控转向式转向装置也能通过产生物理转向反作用力来增加驾驶员的转向感和转向稳定性。
附图说明
15.从以下结合附图的详细描述中，本公开的上述和其它方面、特征和优点将更明显，其中：
16.图1是示出根据本公开的实施例的线控转向式转向装置的示意图；
17.图2是示出根据本公开的实施例的线控转向式转向装置的立体图；
18.图3至图8是示出根据本公开的实施例的线控转向式转向装置的分解立体图；
19.图9是示出根据本公开的实施例的线控转向式转向装置的前视图；
20.图10是示出根据本公开的实施例的线控转向式转向装置的截面视图。
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，将参照以实例的方式示出可以实现的具体示例或实施例的附图，并且在附图中即使相同的附图标记和符号示出在彼此不同的附图中它们也可以用于标示相同或相似的组件。进一步，在对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相当不清楚时，将省略对并入本文中的公知功能和组件的详细描述。本文使用的诸如“包括”、“具有”、“包含”、“构成”、“由
…
组成”和“由
…
形成”等术语通常意为允许添加其他组件，除非这些术语与术语“仅”一起使用。在本文中使用时，除非上下文另有明确指示，否则单数形式意为包括复数形式。
22.诸如“第一”、“第二”、“a”、“b”、“(a)”和“(b)”的术语在本文中可以用于描述本公开的元件。这些术语中的每一个都不用于定义元件的要素、顺序、次序或数量等，而仅用于将相应元件与其他元件区分开来。
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，应理解为第一元件不仅可以与第二元件“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”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。此处，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.当使用诸如“之后”、“随后”、“接着”、“之前”等时间相关术语来描述元件或配置的过程或操作，或者操作、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或非时序的过程或操作，除非同时使用术语“直接”或“立即”。
25.另外，当提及任何尺寸、相对尺寸等时，即使没有详细说明相关描述，也应考虑到
元件或特征的数值或相应信息(例如，级别、范围等)包括可能由各种因素(例如，过程因素、内部或外部影响、噪音等)导致的公差或误差范围。进一步，术语“可以”完全包含术语“能够”的所有含义。
26.图1是示出根据本公开的实施例的线控转向式转向装置的示意图，图2是示出根据本公开的实施例的线控转向式转向装置的立体图，图3至图8是示出根据本公开的实施例的线控转向式转向装置的分解立体图，图9是示出根据本公开的实施例的线控转向式转向装置的前视图，图10是示出根据本公开的实施例的线控转向式转向装置的截面视图。
27.参照图1至图10，根据本公开的实施例的线控转向式转向装置可以包括：螺杆轴，具有形成在外周表面上的外螺纹部146并且与转向轴103相关联地旋转；移动构件150，具有形成在内周表面上的、与外螺纹部146相对应的内螺纹部155，联接到螺杆轴140的外周表面，在旋转螺杆轴140时沿轴向移动，并且设置有在外周表面上径向突出的引导部151；以及外壳180，设置有引导部151在内周表面上插入并支撑的引导槽187。
28.首先，参照图1，在根据本公开的实施例的线控转向式转向装置中，角度传感器105和扭矩传感器107联接到与方向盘101连接的转向轴103的一侧，并且检测驾驶员对方向盘101的操纵的角度传感器105和扭矩传感器107向电子控制设备110发送电信号以使转向轴马达120和小齿轮轴马达130运转。
29.电子控制设备110基于从角度传感器105和扭矩传感器107传输的电信号以及从安装在车辆上的其他传感器传输的电信号来控制转向轴马达120和小齿轮轴马达130。
30.转向轴马达120连接到用于降低马达转数的减速器135，并且向转向轴103提供反作用力以便当驾驶员在正常行驶期间操作方向盘101时感受在相对方向上的转向反作用力。并且在自动驾驶期间，通过电子控制设备110的控制来执行转向，而无需驾驶员的意愿。
31.小齿轮轴马达130使与小齿轮轴113连接的齿条111滑动以通过转向拉杆115和转向节臂117使两侧的车轮119转向。
32.然而，在本公开的实施例的附图中，为了便于说明，作为示例示出了角度传感器105和扭矩传感器107、用于向电子控制设备110传输转向信息的车速传感器104以及车轮旋转角度传感器106，但是还可以设置马达位置传感器、各种雷达、激光雷达和诸如摄像机的图像传感器，并且下面将省略其详细描述。
33.在这种线控转向式转向装置中，由于方向盘101和车轮119并非机械连接，因此在驾驶员操纵方向盘101时，需要机械限制来使方向盘101的转动停止在某个角度。
34.也就是说，当车轮119的转动达到最大点时(在通用的转向装置中，当方向盘101或车轮119处于全转状态时)，提供用于机械地限制转向轴103的旋转角度的旋转角度限制构件190使得方向盘101不再旋转。因此，为驾驶员提供准确的转向感。
35.旋转角度限制构件190可以包括：螺杆轴140，设置在转向柱100的下端并且与转向轴103一起旋转；移动构件150，在螺杆轴140旋转时沿轴向移动；外壳180，螺杆轴140和移动构件150内置在外壳180中并且联接到转向柱100的下端。
36.螺杆轴140与转向轴103一起旋转，并且外螺纹部146形成在外周表面上，并且移动构件150联接到螺杆轴140的外围以沿轴向移动。
37.移动构件150联接到螺杆轴140的外周侧，与螺杆轴140的外螺纹部146相对应的内螺纹部155形成在内周表面上，使得在螺杆轴140旋转时，移动构件150沿轴向移动。
38.并且，移动构件150的外围表面设置有沿径向突出的引导部151，引导部151插入并被支撑在形成在外壳180内部的引导槽187中。
39.内置螺杆轴140和移动构件150的外壳180联接到设置在转向柱100的下端的减速器135。引导槽187设置在外壳180的内周表面上以支撑移动构件150的引导部151并且引导移动构件150的轴向移动。
40.外壳180大致形成为圆柱状，包括：主体183，形成为嵌入螺杆轴140和移动构件150的圆柱形；以及紧固凸缘部185，形成在主体183的一端并且设置有紧固孔186。
41.外壳180通过紧固构件195穿透紧固孔186而联接到设置在转向柱100下部的减速器135，并且开口孔181形成在主体183的另一端以允许转向轴103从中穿过。
42.在螺杆轴140的轴向的一侧上，设置有直径扩大的扩大端部141。因此，当螺杆轴140旋转时移动的移动构件150的一侧由扩大端部141支撑并且可以停止。
43.然后，扩大端部141的内表面设置有沿轴向突出的第一锁定突起145，并且沿轴向突出的第一支撑突起153a设置在移动构件150的一个侧面上。
44.因此，当移动构件150沿轴向移动时，扩大端部141的第一锁定突起145由移动构件150的第一支撑突起153a支撑并且移动构件150的轴向移动停止。
45.这里，第一支撑突起153a被形成以形成倾斜表面153a-1，在该倾斜表面153a-1中从移动构件150的一侧沿轴向的突出量沿圆周方向逐渐增加，从而防止第一支撑突起153a由于与第一锁定突起145的持续撞击而变形或损坏。并且，第一支撑突起153a的端部153a-2被形成以垂直于移动构件150的一侧。
46.另外，第一锁定突起145的两个圆周侧表面被形成以垂直于扩大端部141的内表面突出，从而它们由第一支撑突起153a的端部153a-2竖直支撑。
47.而且，沿轴向延伸的延伸端143设置在螺杆轴140沿轴向的另一侧，并且支撑移动构件150的另一侧的支撑构件160联接到延伸端143。
48.用于沿轴向支撑支撑构件160和螺杆轴140的紧固构件170联接到转向轴103的端部，并且拧紧紧固构件170的螺纹部112c设置在转向轴103的端部。
49.支撑构件160形成有通孔161，延伸端143联接到该通孔161的中央部。沿轴向突出的第二锁定突起163设置在支撑构件160的内表面上，并且沿轴向突出的第二支撑突起153b设置在移动构件150的另一侧上。
50.当移动构件150沿轴向移动时，支撑构件160的第二锁定突起163由移动构件150的第二支撑突起153b支撑，并且螺杆轴140的旋转受到限制。因此，移动构件150的轴向移动受到限制。
51.这里，支撑构件160形成为大直径部165a和小直径部165b沿轴向阶梯状地连接的盘形。延伸端143联接到穿透大直径部165a和小直径部165b的通孔161，并且第二锁定突起163连接到小直径部165b的外围表面。
52.第二支撑突起153b被形成以形成倾斜表面153b-1，在该倾斜表面153b-1中，从移动构件150的另一侧表面沿轴向的突出量沿圆周方向逐渐增加。第二支撑突起153b的端部153b-2被形成以垂直于移动构件150的另一侧表面。
53.另外，第二锁定突起163的两个圆周侧表面被形成以垂直于支撑构件160的内表面突出，从而它们由第二支撑突起153b的端部153b-2竖直地支撑。
54.形成在移动构件150的外围表面上的引导部151可以设置为多个，形成在外壳180中的引导槽187也可以设置为与引导部151相对应的多个。
55.在本公开中，作为示例示出引导部151成对地设置在沿移动构件150的径向对称的位置处。通过在这种对称位置成对设置，由于螺杆轴140的旋转而引起的载荷传递均等地分布到移动构件150和外壳180，使得支撑力变得均匀。
56.另外，形成在移动构件150的一侧的第一支撑突起153a和形成在移动构件150的另一侧表面上的第二支撑突起153b也成对地设置在径向对称的位置处。第一支撑突起153a和第二支撑突起153b分别设置在引导部151的圆周方向之间的中间。
57.因此，当移动构件150沿轴向移动并且由于螺杆轴140的旋转而停止时传递的载荷从引导部151的圆周方向之间的中间均匀地传递到两侧的引导部151并且支撑力变得均匀。
58.这里，第一支撑突起153a和第二支撑突起153b具有形成方向相对的倾斜表面，使得它们能够在螺杆轴140沿一个方向和沿另一方向旋转期间被支撑。
59.也就是说，第一支撑突起153a形成为在一侧的圆周方向上的突出量增加，而第二支撑突起153b形成为在另一侧的圆周方向上的突出量增加。
60.参照图6，作为示例，第一支撑突起153a形成为具有沿逆时针方向增加的突出量，并且第二支撑突起153b形成为具有沿顺时针方向增加的突出量。
61.因此，如图6所示，第一支撑突起153a在螺杆轴140顺时针旋转期间由第一锁定突起145竖直支撑，并且第二支撑突起153b在螺杆轴140逆时针旋转时由第二锁定突起163竖直支撑。然后在螺杆轴140的旋转停止时，移动构件150的轴向移动也停止。
62.另外，成对设置的引导部151可以形成为沿径向具有不同的突起，并且相应地，外壳180的引导槽187形成为具有不同的深度。
63.也就是说，如图9所示，从移动构件150的中心到设置在一侧的第一引导部151a的端部的长度“a”大于到第二引导部151b的端部的长度“b”。
64.因此，当移动构件150和支撑构件160一体地联接到螺杆轴140并且与外壳180一起组装在转向轴103上时，可以在组装不出错的情况下将移动构件150的旋转位置组装在准确的位置上。
65.另一方面，由外壳180的引导槽187支撑的阻尼环156可以联接到引导部151的外表面，并且安置阻尼环156的安置槽152可以设置在引导部151的外表面上。
66.因此，由于螺杆轴140的旋转引起的沿移动构件150的旋转方向的振动和冲击被阻尼环156吸收，从而消除振动和噪音。
67.转向轴103包括连接到输入轴111的输出轴112。螺杆轴140联接到输出轴112的外围表面，并且输入轴111和输出轴112经由扭杆106联接。
68.输出轴112的外围表面和螺杆轴140的内围表面设置有相互对应的锯齿147，从而在转向轴103旋转时，输出轴112和螺杆轴140互锁并且不滑动地旋转。
69.用于支撑输出轴112旋转的轴承121联接在输出轴112的外围表面与减速器135的外壳的内围表面之间。用于沿轴向支撑螺杆轴140的一端的台阶部112b设置在输出轴112的外围表面上。
70.另外，用于沿轴向支撑螺杆轴140的另一端和支撑构件160的固定构件170联接到输出轴112的端部以防止轴向分离。
71.如上所述，根据本公开的实施例，提供一种线控转向式转向装置，该线控转向式转向装置能够通过在车轮的旋转达到最大点时防止方向盘继续机械地旋转，来增加驾驶员的转向感和转向安全性。
72.另外，提供一种线控转向式转向装置，即使马达或电子控制设备发生故障或不能工作，该线控转向式转向装置也能通过产生物理转向反作用力来增加驾驶员的转向感和转向稳定性。
73.已经提出以上描述以使本领域技术人员能够得到和使用本公开的技术构思，并且已经在特定应用及其需求的上下文中提供以上描述。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轻而易举地是明显的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本文中定义的一般原理可以应用于其它实施例和应用。以上描述和附图仅出于说明的目的提供本公开的技术构思的示例。也就是说，所公开的实施例旨在说明本公开的技术构思的范围。因此，本公开的范围不限于所示的实施例，而是将与符合权利要求书的最宽范围一致。应基于所附权利要求书来解释本公开的保护范围，并且本公开的等效内容的范围内的所有技术构思应被解释为包括在本公开的范围内。