專利名稱：線控轉向裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種線控轉向裝置(steer by wire apparatus)。更特別的，本發(fā)明涉 及一種通過將電動機產生的豎直的旋轉轉換為水平的旋轉而控制轉向角度的線控轉向裝置。
背景技術：
通常，轉向裝置(steering apparatus)是用來控制車輛移動方向的裝置。駕駛員 旋轉方向盤以按照他的意圖改變移動方向。這樣的轉向裝置對駕駛員駕駛和控制車輛來說 是重要的手段。依照所述的轉向裝置，如果駕駛員旋轉方向盤，方向盤的旋轉產生的扭矩施加于 車輪。最近，線控轉向(SBW)裝置用于在方向盤和前輪之間使前輪轉向。這樣的線控轉向裝置包括駕駛員直接操縱轉向的方向盤，安裝在方向盤的一側并 根據方向盤的旋轉提供反作用扭矩的反作用電動機，連接于拉桿(tie rod)并執(zhí)行轉向操 作的致動器(actuator)，根據方向盤的旋轉檢測扭矩的變化、轉向角度和車輛速度的傳感 裝置(sensingmeans)，以及根據傳感裝置傳送來的電信號操作致動器和反作用電動機的 ECU。圖5為示出了根據傳統(tǒng)的線控轉向裝置的拉桿的動作的示意圖。如圖5所示，根 據傳統(tǒng)的線控轉向裝置，拉桿3通過L形杠桿1的操作而被移動，該L形杠桿1通過致動器 (圖未示)繞點Pl回轉。如果致動器對L形杠桿1輸入往復運動(reciprocal motions)，該L形杠桿1繞 點Pl回轉，并使拉桿內點(tie rod inner point)Tl向左或者向右移動。從而，車輪W的 轉向角度受控制。依照不同于傳統(tǒng)的齒條齒輪機構的傳統(tǒng)的SBW機構，拉桿內點Tl向前或向后以及 向左或向右移動。因此，拉桿的幾何特征可以改變。另外，當使車輪轉向時，僅是通過致動器操作L形杠桿1和拉桿3。因此，致動器的 性能要求和成本可能會增加。另外，由于外部力量通過車輪被傳送到致動器，所以電流的負 載和使用量可能會增加。公開于本發(fā)明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般背景技術的理 解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現(xiàn)有 技術。

發(fā)明內容
本發(fā)明的各個方面致力于提供一種線控轉向裝置，其優(yōu)點是優(yōu)化了電動機的容量 和尺寸，并且通過接合單元(coupling unit)控制轉向角度的結果而防止幾何特征被改變， 該接合單元能夠將電動機產生的豎直的旋轉轉換為水平的旋轉。在本發(fā)明的一個方面中，當車輛轉彎時，所述線控轉向裝置通過使車輪向左或者 向右轉彎而執(zhí)行轉向操作，所述線控轉向裝置可以包括拉桿，具有樞接于車輪的轉向節(jié) (knuckle)的一端；接合單元，該接合單元可旋轉的安裝在車身的副車架(sub-frame)，與 該拉桿的另一端連接，并且將扭矩的旋轉方向從第一旋轉方向轉換到與第一旋轉方向大體 上垂直的第二旋轉方向，以使該拉桿從接合單元可滑動地移動并控制車輪的轉向角度；以 及電動機單元，固接于副車架，并根據車輛ECU的控制信號提供扭矩給該接合單元，該扭矩 的旋轉方向與所述第一旋轉方向相同或者與所述第一旋轉方向相反。該接合單元可以包括第一轉軸，通過軸承裝置可旋轉的安裝于副車架，并且接收 來自于該電動機單元的扭矩；第二轉軸，與第一轉軸大體上垂直設置，通過軸承裝置可旋轉 的安裝于副車架，其中該拉桿的另一端可滑動的連接于該第二轉軸；以及多個聯(lián)軸器，將該 第一轉軸和該第二轉軸接合。該第一和第二轉軸可以呈圓柱形，多個第一插入孔以預定的深度形成于第一轉軸 的一表面部分，以及對應該多個第一插入孔的多個第二插入孔以預定的深度形成于第二轉 軸的一表面部分，該第二轉軸的一表面部分接近該第一轉軸的一表面部分。該多個第一插入孔可以沿著第一轉軸的圓周方向以一定間距，形成于第一轉軸的 一表面部分，其中該多個第一插孔形成為距第一轉軸的旋轉中心等距離。該多個第二插入孔可以沿著第二轉軸的圓周方向以一定間距，形成于接近第一轉 軸的所述一表面部分的第二轉軸的一表面部分，其中該多個第二插孔形成為距第二轉軸的 旋轉中心等距離。每個聯(lián)軸器可以具有可滑動并且可轉動地插入到各自的第一插入孔的一端，并且 其另一端可滑動并且可旋轉的插入到各自相應的第二插入孔。每個聯(lián)軸器可以呈“1”形，每個聯(lián)軸器的一端以不同的深度插入到各自的第一 插入孔，并且每個聯(lián)軸器的另一端以不同的深度插入到各自相應的第二插入孔。當第一轉軸而使各自的第一插入孔旋轉時，每個聯(lián)軸器的一端可以在各自的第一 插入孔中滑動，并且，由于每個聯(lián)軸器的另一端在各自的第二插入孔中滑動，使各自的第二 插入孔移動，從而第一轉軸的扭矩通過聯(lián)軸器而傳輸到第二轉軸。該第二轉軸的另一端可以通過滾珠絲杠連接于該拉桿，以使該拉桿可滑動的移 動。該電動機單元可以包括驅動電動機，固定安裝于副車架并具有轉軸；主動皮帶 輪，固定安裝于該驅動電機的轉軸；從動皮帶輪，固定安裝于該第一轉軸的另一端；以及傳 動皮帶，其將該主動皮帶輪與該從動皮帶輪連接，其中該驅動電機是能夠根據車輛ECU的 控制信號控制自身的旋轉速度和其旋轉方向的電動機。通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的具體實 施方式，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點將更為具體地變得清楚或得以闡 明。


圖1為根據本發(fā)明示例性實施例的線控轉向裝置的立體圖。圖2為圖1局部放大圖。圖3為根據本發(fā)明示例性實施例的線控轉向裝置的俯視平面圖。圖4為示出了根據本發(fā)明示例性實施例的線控轉向裝置的操作的示意圖。圖5為示出了根據傳統(tǒng)的線控轉向裝置的拉桿的動作的示意圖。應當了解，所附附圖并非是按比例的，其顯示了圖解本發(fā)明的基本原理的各種特 征的一定程度上的簡化的畫法。本文所公開的本發(fā)明的具體設計特征包括例如具體尺寸、 方向、位置和外形，將部分地由具體所要應用和使用的環(huán)境來確定。在這些圖形中，貫穿附圖的多幅圖形，附圖標記引用本發(fā)明的同樣的或等同的部 分。
具體實施例方式現(xiàn)在將對本發(fā)明的各個實施例詳細地作出引用，這些實施例的實例被顯示在附圖 中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性實施例相結合進行描述，但是應當意識到，本說明書 并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施例。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實施 例，而且覆蓋可以被包括在由所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內的各種選擇 形式、修改形式、等價形式及其它實施例。下面將參考附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。圖1為根據本發(fā)明示例性實施例的線控轉向裝置的立體圖，圖2為圖1的局部放 大圖，以及圖3為根據本發(fā)明示例性實施例的線控轉向裝置的俯視平面圖。如圖所示，根據本發(fā)明示例性實施例的線控轉向裝置100通過接合單元200控制 轉向角度，該接合單元200將電動機產生的豎直旋轉轉換為水平旋轉。從而該電動機的容 量和尺寸可以被優(yōu)化并且?guī)缀翁卣骺梢圆槐桓淖?。為此目的，當車輛轉彎時，根據本發(fā)明示例性實施例的線控轉向裝置100通過使 車輪向左或者向右轉彎而執(zhí)行轉向操作。如圖1所示，線控轉向裝置100包括拉桿110，接 合單元200，以及電動機單元300。該拉桿110具有通過球窩關節(jié)(ball joint) 103而連接于車輪W的轉向節(jié) (knuckle) 101 的一端。根據本示例性實施例，該接合單元200可旋轉地安裝在車身的副車架105并與拉 桿110的另一端連接。接合單元200將扭矩的方向從豎直的方向改變到水平的方向，并且 移動拉桿110以控制車輪W的轉向角度。在這里，如圖2和圖3所示，接合單元200包括第一轉軸210，第二轉軸220，以及 聯(lián)軸器(coupler) 230,并且每一構件將在下文中詳述。根據本示例性實施例，該第一轉軸210通過軸承裝置120可旋轉的安裝于副車架 105，并且接收來自于電動機單元300的扭矩。該第二轉軸220與第一轉軸210垂直地設置，通過軸承裝置120安裝于副車架 105，并且與拉桿110的另一端連接。
該第二轉軸220通過滾珠絲杠111與拉桿110連接。在這里，該第一轉軸210呈圓柱形并具有形成于其一表面部分的多個第一插入孔 211。該第二轉軸220具有形成于其一表面部分的對應該多個第一插入孔211的多個第二 插入孔221，所述第二轉軸的所述一表面部分接近于第一轉軸210的所述一表面部分。該多個第一插入孔211形成于第一轉軸210的一表面部分，其間距沿著第一轉軸 210的圓周方向。該多個第二插入孔221對應該多個第一插入孔211形成于第二轉軸220 的一表面部分，其間距沿著第二轉軸220的圓周方向。在本說明書中，示例性的表示出四個第一和第二插入孔211和221，所述四個第一 和第二插入孔211和221以90°的中心角分別形成于第一轉軸210和第二轉軸220。同時，軸承裝置120包括有安裝于副車架105和軸承123的固定件(mounting block)121。另外，設置有多個聯(lián)軸器230，并且每個聯(lián)軸器230將第一轉軸210和第二轉軸 220連接。在這里，每個聯(lián)軸器230的一端可滑動并且可旋轉的插入到各自的第一插入孔 211，并且每個聯(lián)軸器230的另一端可滑動并且可旋轉的插入到各自的第二插入孔221。每個聯(lián)軸器230呈“ "1 ”形，并且每個聯(lián)軸器230的一端以不同的深度插入到各自 的第一插入孔211。另外，每個聯(lián)軸器230的另一端以不同的深度插入到各自的第二插入孔 221。根據本示例性實施例，當由于第一轉軸210旋轉而使各自的第一插入孔211移動 時，每個聯(lián)軸器230的一端在各自的第一插入孔211中滑動。從而，每個聯(lián)軸器230的另一端在各自的第二插入孔221中滑動，并且各自的第二 插入孔221由于每個聯(lián)軸器230的滑動而旋轉。因此，第一轉軸210的扭矩通過各聯(lián)軸器 230而傳輸到第二轉軸220。另外，該電動機單元300安裝于副車架并根據車輛ECU107的控制信號向該接合單 元200提供扭矩。該扭矩的轉動方向為沿豎直旋轉方向的正向或逆向。該電動機單元300包括驅動電動機310，主動皮帶輪320，從動皮帶輪330，以及傳 動皮帶；340。該驅動電動機310固定安裝于副車架105。該驅動電動機310可以是能夠根據車輛ECU107的控制信號控制自身的旋轉速度 和旋轉方向的電動機。根據本示例性實施例，該主動皮帶輪320安裝于驅動電動機310的轉軸311，并且 該從動皮帶輪330安裝于第一轉軸210的另一端。另外，該傳動皮帶340將該主動皮帶輪320與該從動皮帶輪330連接。即，電動機單元300根據車輛ECU107的控制信號操作驅動電動機310，并轉動主動 皮帶輪320。然后，主動皮帶輪320的扭矩通過傳動皮帶340被傳輸到從動皮帶輪330，并 且該第一轉軸210被轉動。根據本發(fā)明示例性實施例的線控轉向裝置的操作將在下文中被詳細描述。圖4為示出了根據本發(fā)明示例性實施例的線控轉向裝置的操作的示意圖。當車輛如圖4的Sl所示向左轉彎時，驅動電動機310根據車輛E⑶107的控制信號逆時針方向旋轉。該主動皮帶輪320通過傳動皮帶340將驅動電動機310的扭矩傳輸給從動皮帶輪 330，并且第一轉軸210逆時針方向旋轉。如果第一轉軸210逆時針方向旋轉，該第一插入孔211逆時針方向旋轉并且每個 聯(lián)軸器230的一端通過該第一插入孔211也逆時針方向旋轉。因此，每個聯(lián)軸器230的一 端在各自的第一插入孔211中滑動。同時，每個聯(lián)軸器230的另一端逆時針方向轉動第二插入孔221，并且在各自的第 二插入孔221中滑動。結果，第二轉軸220通過第一轉軸210和聯(lián)軸器230而逆時針方向旋轉。此時，拉桿110通過滾珠絲杠111從第二轉軸220向車輪W移動，且車輪W向左轉彎。相反地，當車輛如圖4的S2所示向右轉彎時，驅動電動機310根據車輛E⑶107的 控制信號順時針方向旋轉。該主動皮帶輪320通過傳動皮帶340將驅動電動機310的扭矩傳輸給從動皮帶輪 330，并且第一轉軸210順時針方向旋轉。如果第一轉軸210順時針方向旋轉，則該第一插入孔211順時針方向旋轉并且每 個聯(lián)軸器230的一端通過該第一插入孔211也順時針方向旋轉。因此，每個聯(lián)軸器230的 一端在各自的第一插入孔211中滑動。同時，每個聯(lián)軸器230的另一端順時針方向轉動第二插入孔221，并且在各自的第 二插入孔221中滑動。結果，第二轉軸220通過第一轉軸210和聯(lián)軸器230而順時針方向旋轉。在這時， 拉桿110通過滾珠絲杠111從車輪W向第二轉軸220移動，且車輪W向右轉彎。S卩，接合單元200通過聯(lián)軸器230兩端的旋轉和滑動，將第一轉軸210的扭矩傳輸 到第二轉軸220。拉桿110接收電動機單元300的扭矩，并通過向著第二轉軸220或遠離第二轉軸 220移動來改變車輪W的轉向角度。因此，根據本發(fā)明的示例性實施例，該電動機的容量和尺寸可以被優(yōu)化，并且通過 接合單元200控制轉向角度從而可以防止幾何特征的改變，該接合單元200能夠將電動機 產生的豎直旋轉轉換為水平旋轉。另外，根據本發(fā)明示例性實施例的線控轉向裝置通過扭矩控制轉向角度，可以具 有簡單的結構，可以減少成本，并且通過傳動皮帶消除外部負載，可以防止過多的負載被加 到電動機上。為了方便解釋和精確限定所附權利要求，術語“上”、“下”、“內”和“外”被用于參 考附圖中所顯示的這些特征的位置來描述示例性實施方式的特征。前面對本發(fā)明具體示例性實施例所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。前面的 描述并非要窮舉本發(fā)明，也不是想要把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據上述教 導很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實施例并進行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原 理及其實際應用，從而使得本領域的其它技術人員能夠實現(xiàn)并利用本發(fā)明的各種示例性實 施例及其不同選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍意在由所附權利要求書及其等價形式所限定。
權利要求
1 一種線控轉向裝置，其在車輛轉彎時，通過使車輪向左或者向右轉彎而執(zhí)行轉向操 作，包括拉桿，具有樞接于車輪的轉向節(jié)的一端；接合單元，該接合單元可旋轉的安裝在車身的副車架，與該拉桿的另一端連接，并且將 扭矩的旋轉方向從第一旋轉方向轉換到與第一旋轉方向大體上垂直的第二旋轉方向，以使 該拉桿從接合單元可滑動地移動并控制車輪的轉向角度；以及電動機單元，該電動機單元固接于副車架，并根據車輛ECU的控制信號提供扭矩給該 接合單元，該扭矩的旋轉方向與所述第一旋轉方向相同或者與所述第一旋轉方向相反。
2.根據權利要求1所述的線控轉向裝置，其中該接合單元包括第一轉軸，通過軸承裝置可旋轉的安裝于副車架，并且接收來自于該電動機單元的扭矩；第二轉軸，與第一轉軸大體上垂直地設置，通過軸承裝置可旋轉的安裝于副車架，其中 該拉桿的另一端可滑動的連接于該第二轉軸；以及多個聯(lián)軸器，將該第一轉軸和該第二轉軸接合。
3.根據權利要求2所述的線控轉向裝置，其中該第一轉軸和第二轉軸呈圓柱形，多個 第一插入孔以預定的深度形成于第一轉軸的一表面部分，以及對應該多個第一插入孔的多 個第二插入孔以預定的深度形成于第二轉軸的一表面部分，該第二轉軸的一表面部分接近 該第一轉軸的該一表面部分。
4.根據權利要求3所述的線控轉向裝置，其中該多個第一插入孔沿著第一轉軸的圓周 方向以一定間距形成于第一轉軸的該一表面部分。
5.根據權利要求4所述的線控轉向裝置，其中該多個第一插入孔形成為距第一轉軸的 旋轉中心等距離。
6.根據權利要求3所述的線控轉向裝置，其中該多個第二插入孔沿著第二轉軸的圓周 方向以一定間距形成于接近第一轉軸的所述一表面部分的第二轉軸的一表面部分。
7.根據權利要求6所述的線控轉向裝置，其中該多個第二插入孔形成為距第二轉軸的 旋轉中心等距離。
8.根據權利要求3所述的線控轉向裝置，其中每個聯(lián)軸器具有可滑動并且可轉動地插 入到各自的第一插入孔的一端，并且其另一端可滑動并且可旋轉的插入到各自相應的第二 插入孔。
9.根據權利要求3所述的線控轉向裝置，其中每個聯(lián)軸器呈“"I ”形，每個聯(lián)軸器的一 端以不同的深度插入到各自的第一插入孔，并且每個聯(lián)軸器的另一端以不同的深度插入到 各自相應的第二插入孔。
10.根據權利要求3所述的線控轉向裝置，其中當該第一轉軸而使各自的第一插入孔 旋轉時，每個聯(lián)軸器的一端在各自的第一插入孔中滑動，并且，由于每個聯(lián)軸器的另一端在 各自的第二插入孔中滑動，使各自的第二插入孔移動，從而第一轉軸的扭矩通過聯(lián)軸器而 傳輸到第二轉軸。
11.根據權利要求2所述的線控轉向裝置，其中該第二轉軸的另一端通過滾珠絲杠連 接于該拉桿，以使該拉桿可滑動地移動。
12.根據權利要求2所述的線控轉向裝置，其中該電動機單元包括驅動電動機，固定安裝于副車架并具有轉軸； 主動皮帶輪，固定安裝于該驅動電動機的轉軸； 從動皮帶輪，固定安裝于所述第一轉軸的另一端；以及 傳動皮帶，其將該主動皮帶輪與該從動皮帶輪連接。
13.根據權利要求12所述的線控轉向裝置，其中該驅動電動機是能夠根據車輛ECU的 控制信號控制自身的旋轉速度和其旋轉方向的電動機。
全文摘要
一種線控轉向裝置，當車輛轉彎時通過使車輪轉彎而執(zhí)行轉向操作，可以包括拉桿，具有樞接于車輪的轉向節(jié)的一端；接合單元，該接合單元可旋轉的安裝在車身的副車架，與該拉桿的另一端連接，并且將扭矩的旋轉方向從第一旋轉方向轉換到與第一旋轉方向大體上垂直的第二旋轉方向，以使該拉桿從接合單元可滑動地移動并控制車輪的轉向角度；以及電動機單元，固接于副車架，并根據車輛ECU的控制信號提供扭矩給該接合單元，該扭矩的旋轉方向與所述第一旋轉方向相同或者與所述第一旋轉方向相反。
文檔編號B62D7/16GK102085878SQ20101028031
公開日2011年6月8日 申請日期2010年9月8日 優(yōu)先權日2009年12月3日
發(fā)明者李彥求, 韓珉宇, 黃盛郁 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社