DE102022122006B4

DE102022122006B4 - Steer-by-wire lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102022122006B4
Application number: DE102022122006.0A
Authority: DE
Inventors: Eung Su Kim; Hong Eun Choi
Original assignee: HL Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2021-08-31
Filing date: 2022-08-31
Publication date: 2023-09-21
Anticipated expiration: 2042-09-01
Also published as: KR20230032752A; DE102022122006A1; CN115723838A; US12252187B2; US20230063267A1

Abstract

Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung (100), die Folgendes umfasst:eine Lenkwelle (101) mit einer Verzahnung an einer äußeren Umfangsfläche;ein erstes Zahnrad (110), das sich im Eingriff mit den Zähnen der Lenkwelle (101) dreht;ein zweites Zahnrad (120) mit einer inneren Umfangsfläche, die mit dem ersten Zahnrad (110) in Eingriff steht;ein Gehäuse (130), das die Drehung des zweiten Zahnrads (120) unterstützt;einen ersten Stopper (111), der auf dem ersten Zahnrad (110) vorgesehen ist und von der Lenkwelle (101) oder dem zweiten Zahnrad (120) getragen wird, wenn sich das erste Zahnrad (110) dreht;mindestens einen zweiten Stopper (121), der auf dem zweiten Zahnrad (120) vorgesehen ist; undmindestens einen dritten Stopper (131), der im Gehäuse (130) vorgesehen ist und den zweiten Stopper (121) bei der Drehung des zweiten Zahnrads (120) abstützt,wobei der zweite Stopper (121) so ausgebildet ist, dass er axial aus dem zweiten Zahnrad (120) herausragt.

Description

HINTERGRUND
Gebiet
Die vorliegenden Ausführungsformen betreffen eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung und insbesondere eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, die in der Lage ist, das Lenkgefühl des Fahrers zu verbessern, indem sie den maximalen Lenkwinkel des Lenkrads begrenzt und den maximalen Lenkwinkel des Lenkrads bei Bedarf leicht in Echtzeit oder mit einer minimalen Strukturänderung ändert.
Beschreibung der verwandten Technik
Eine drahtgebundene Lenkvorrichtung ist eine Art einer elektromobilen Lenkvorrichtung, die das Fahrzeug unter Verwendung elektrischer Energie ohne mechanische Verbindung, beispielsweise eine Lenksäule oder ein Universalgelenk, zwischen dem Lenkrad und der Vorderrad-Lenkvorrichtung lenkt.
Anders ausgedrückt wird die Verstellung des Lenkrads durch den Fahrer in ein elektrisches Signal umgewandelt, und die elektronische Steuervorrichtung empfängt das elektrische Signal und bestimmt demgemäß die Ausgabe des Motors. Wegen des Fehlens einer mechanischen Verbindung reduziert das Steer-by-Wire-System Verletzungen des Fahrers durch ein mechanisches Teil, wenn es zu einem Autounfall kommt. Ferner kann das Steer-by-Wire-System aufgrund der Einsparung von Teilen, z.B. hydraulischen Teilen und mechanischen Verbindungen, zu Fahrzeugen mit geringem Gewicht und zu einer erheblichen Verringerung der Mannstunden für die Montage führen, wodurch ein unnötiger Energieverbrauch beim Lenken vermieden wird und somit die Kraftstoffeffizienz erhöht wird. Ferner ist es möglich, durch eine ECU-Programmierung ein ideales Lenkverhalten zu erreichen.
Da es keine mechanische Verbindung zwischen der Lenkwelle und dem Lenkrad gibt, verfügt eine solche Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung in der Regel über eine separate Vorrichtung, die den Fahrer daran hindert, das Lenkrad über den maximalen Lenkwinkel hinaus weiter zu drehen.
Gleichzeitig muss der maximale Lenkwinkel je nach Fahrzeugtyp unterschiedlich eingestellt werden, um ein dem Fahrzeug angemessenes Lenkgefühl zu erreichen. Um den maximalen Lenkwinkel in der Drehbegrenzungsvorrichtung zu ändern, die in der herkömmlichen Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung vorgesehen ist, bleibt die Struktur selbst gleich, aber die Spezifikationen der einzelnen Teile müssen geändert werden, was eine Änderung der Konstruktion der Drehbegrenzungsvorrichtung erforderlich macht.
Außerdem kann die Drehbegrenzungseinrichtung der herkömmlichen Steer-by-Wire-Lenkanlage den ursprünglich eingestellten maximalen Lenkwinkel nicht ändern und somit dem Fahrer nicht in Echtzeit den optimalen maximalen Lenkwinkel, z. B. entsprechend dem Fahrmodus des Fahrzeugs, zur Verfügung stellen.
Aus WO 2020/184 857 A1 ist eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung bekannt, die eine Lenkwelle mit einer Verzahnung auf einer äußeren Umfangsfläche derselben, ein erstes Zahnrad, das in Eingriff mit der Verzahnung der Lenkwelle gedreht wird, ein zweites Zahnrad mit einer inneren Umfangsfläche, die mit dem ersten Zahnrad in Eingriff steht, ein Gehäuse, das die Drehung des zweiten Zahnrads unterstützt und einen ersten Stopper, der auf dem ersten Zahnrad vorgesehen ist und von der Lenkwelle oder dem zweiten Zahnrad getragen wird, wenn sich das erste Zahnrad dreht, umfasst. Aus JP 2010- 52 628 A ist außerdem eine Lenkvorrichtung bekannt, in dem eine Drehung eines zweiten Zahnrades gegenüber einem Gehäuse durch Stopper an dem Zahnrad und dem Gehäuse beschränkt wird. DE 10 2015 120 207 A1 beschreibt ebenfalls eine Lenkvorrichtung mit einer Drehbegrenzungseinrichtung.
KURZER ABRISS
Die vorliegenden Ausführungsformen wurden vor diesem Hintergrund konzipiert und beziehen sich auf eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, die in der Lage ist, das Lenkgefühl des Fahrers zu verbessern, indem sie den maximalen Lenkwinkel des Lenkrads begrenzt und den maximalen Lenkwinkel des Lenkrads bei Bedarf leicht in Echtzeit oder mit einer minimalen Strukturänderung ändert. Diese Aufgabe wird durch eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Gemäß den vorliegenden Ausführungsformen kann eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung vorgesehen werden, die insbesondere eine Lenkwelle mit einer Verzahnung auf einer äußeren Umfangsfläche derselben, ein erstes Zahnrad, das in Eingriff mit der Verzahnung der Lenkwelle gedreht wird, ein zweites Zahnrad mit einer inneren Umfangsfläche, die mit dem ersten Zahnrad in Eingriff steht, ein Gehäuse, das die Drehung des zweiten Zahnrads unterstützt, einen ersten Stopper, der auf dem ersten Zahnrad vorgesehen ist und von der Lenkwelle oder dem zweiten Zahnrad getragen wird, wenn sich das erste Zahnrad dreht, einen zweiten Stopper, der auf dem zweiten Zahnrad vorgesehen ist, und einen dritten Stopper, der in dem Gehäuse vorgesehen ist und den zweiten Stopper trägt, wenn sich das zweite Zahnrad dreht, umfasst.
Nach den vorliegenden Ausführungsformen ist es möglich, das Lenkgefühl des Fahrers durch Begrenzung des maximalen Lenkwinkels des Lenkrads zu verbessern und den maximalen Lenkwinkel des Lenkrads bei Bedarf einfach in Echtzeit oder mit einer minimalen Strukturänderung zu ändern.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Ausführungsformen und Vorteile der Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung klarer verständlich, wenn diese zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen zur Kenntnis genommen wird, in denen:

1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen darstellt;
2 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen zusammengebauten Zustand von 1 zeigt;
3 eine Vorderansicht ist, die einen kombinierte Zustand von 1 darstellt;
4 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen zeigt;
5, 6, 7 und 8 sind Vorderansichten, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen zeigen;
9 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen zeigt;
10 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen zeigt;
11 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen zeigt; und
12 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung von Beispielen oder Ausführungsformen der Offenbarung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Erläuterung konkrete Beispiele oder Ausführungsformen gezeigt sind, die implementiert werden können, und in denen gleiche Bezugszahlen und -zeichen verwendet werden können, um die gleichen oder ähnliche Komponenten zu bezeichnen, auch wenn sie in voneinander verschiedenen begleitenden Zeichnungen gezeigt sind. Ferner werden in der folgenden Beschreibung von Beispielen oder Ausführungsbeispielen der Offenbarung ausführliche Beschreibungen bekannter Funktionen und Komponenten, die hierin aufgenommen sind, weggelassen, wenn festgestellt wird, dass die Beschreibung den Gegenstand in einigen Ausführungsbeispielen der Offenbarung eher unklar machen kann. Die Ausdrücke wie „beinhalten“, „aufweisen“, „enthalten“, „bestehen aus“ und „gebildet aus“, die hierin verwendet werden, sollen im Allgemeinen die Hinzufügung anderer Komponenten zulassen, sofern die Ausdrücke nicht mit dem Ausdruck „nur“ verwendet werden. Wie hierin verwendet, sollen Singularformen Pluralformen einschließen, solange der Kontext nicht klar etwas anderes angibt.
Ausdrücke wie „erste“, „zweite“, „A“, „B“, „(A)“ oder „(B)“ können hierin verwendet werden, um Elemente der Offenbarung zu beschreiben. Keiner dieser Begriffe wird verwendet, um eine Wichtigkeit, Reihenfolge, Abfolge oder Zahl von Elementen usw. zu definieren, sondern sie werden lediglich verwendet, um das entsprechende Element von anderen Elementen zu unterscheiden.
Wenn erwähnt wird, dass ein erstes Element mit einem zweiten Element „verbunden oder gekoppelt“ ist, dieses „berührt oder überlappt“, sollte dies so interpretiert werden, dass das erste Element mit dem zweiten Element „direkt verbunden oder gekoppelt“ sein kann oder dieses „direkt berühren oder überlappen“ kann, aber auch ein drittes Element „zwischen“ dem ersten und dem zweiten Element „angeordnet“ sein kann, oder dass das erste und das zweite Element über ein viertes Element miteinander „verbunden oder gekoppelt“ sein können, einander „berühren oder überlappen“ können usw. Hier kann das zweite Element mindestens eines von zwei oder mehr Elementen sein, die miteinander „verbunden oder gekoppelt sind“, sich „kontaktieren oder überlappen“ usw.
Wenn auf Zeit bezogene Begriffe, wie etwa „nach“, „danach kommend“, „als nächstes“, „vor“ und dergleichen verwendet werden, um Prozesse oder Betätigungen von Elementen oder Konfigurationen oder Abläufe oder Schritte von Betätigungs-, Verarbeitungs-, Herstellungsverfahren zu beschreiben, können diese Begriffe verwendet werden, um Prozesse oder Betätigungen zu beschreiben, die sich nicht aneinander anschließen oder nicht aufeinander folgen, solange nicht der Begriff „direkt“ oder „unmittelbar“ in Verbindung damit verwendet wird.
Wenn irgendwelche Abmessungen, relativen Größen usw. genannt werden, ist außerdem zu bedenken, dass numerische Werte für ein Elemente oder Merkmale oder entsprechende Informationen (z.B. Grad, Bereich usw.) einen Spielraum oder einen Fehlerbereich einschließen, der von verschiedenen Faktoren (z.B. Prozessfaktoren, von innen oder von außen kommenden Einflüssen, Rauschen usw.) verursacht werden kann, auch wenn eine relevante Beschreibung nicht spezifiziert wird. Ferner kann der Ausdruck „könnte“ alle Bedeutungen des Ausdrucks „kann“ umfassen.
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen darstellt. 2 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die einen zusammengebauten Zustand von 1 zeigt. 3 ist eine Vorderansicht, die einen kombinierten Zustand von 1 darstellt. 4 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen zeigt. Die 5 bis 8 sind Vorderansichten, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen zeigen. 9 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen zeigt. 10 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen zeigt. 11 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen zeigt. 12 ist eine Ansicht, die einen Betriebszustand einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungsformen zeigt.
Gemäß den vorliegenden Ausführungsformen umfasst eine Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung 100 eine Lenkwelle 101 mit einer Verzahnung auf einer äußeren Umfangsfläche davon, ein erstes Zahnrad 110, das in Eingriff mit der Verzahnung der Lenkwelle 101 gedreht wird, ein zweites Zahnrad 120 mit einer inneren Umfangsfläche, die mit dem ersten Zahnrad 110 in Eingriff steht, ein Gehäuse 130, das die Drehung des zweiten Zahnrads 120 unterstützt, einen ersten Stopper 111, der an dem ersten Zahnrad 110 vorgesehen ist und von der Lenkwelle 101 oder dem zweiten Zahnrad 120 getragen wird, wenn sich das erste Zahnrad 110 dreht, einen zweiten Stopper 121, der an dem zweiten Zahnrad 120 vorgesehen ist, und einen dritten Stopper 131, der in dem Gehäuse 130 vorgesehen ist und den zweiten Stopper 121 trägt, wenn sich das zweite Zahnrad 120 dreht.
Die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung 100 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die FigurEN 1 bis 4 beschrieben.
Die Lenkwelle 101 hat an ihrer äußeren Umfangsfläche eine Verzahnung, die in das erste Zahnrad 110 eingreift, so dass bei der Drehung der Lenkwelle 101 das erste Zahnrad 110 und das zweite Zahnrad 120 gedreht werden. Die Drehbereiche des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads 120 können durch die ersten bis dritten Anschläge 111, 121 und 131 begrenzt werden, so dass der maximale Lenkwinkel des Lenkrads begrenzt und das Lenkgefühl des Fahrers verbessert werden kann.
Wie weiter unten im Detail beschrieben, wird der Drehbereich der Lenkwelle 101 durch einen relativen Drehbereich zwischen der Lenkwelle 101 und dem ersten Zahnrad 110 und einen relativen Drehbereich zwischen dem zweiten Zahnrad 120 und dem Gehäuse 130 bestimmt. Durch Einstellen des relativen Drehbereichs zwischen dem zweiten Zahnrad 120 und dem Gehäuse 130 kann der Drehbereich der Lenkwelle 101 verändert werden.
Das erste Zahnrad 110 greift in die an der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 101 ausgebildete Verzahnung ein, und das zweite Zahnrad 120 ist koaxial mit der Lenkwelle 101 angeordnet, so dass die innere Umfangsfläche der zweiten Verzahnung in das erste Zahnrad 110 eingreift. Dementsprechend dreht sich das erste Zahnrad 110 bei der Drehung der Lenkwelle 101 zwischen der äußeren Umfangsfläche der Lenkwelle 101 und der inneren Umfangsfläche des zweiten Zahnrads 120. Es können mehrere erste Zahnräder 110 vorgesehen sein, und der erste Stopper 111 kann mit jedem der mehreren ersten Zahnräder 110 gekoppelt sein. Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem drei erste Zahnräder 110 vorgesehen sind.
Der erste Stopper 111 ist auf dem ersten Zahnrad 110 vorgesehen und ist in Umfangsrichtung in Bezug auf das erste Zahnrad 110 befestigt. Dementsprechend wird der erste Stopper 111 zusammen mit dem ersten Zahnrad 110 gedreht. Wenn sich das erste Zahnrad 110 dreht, stützt sich der erste Stopper 111 an der Innenfläche des zweiten Zahnrads 120 oder der Lenkwelle 101 ab, so dass die Drehung des ersten Zahnrads 110 begrenzt wird.
Ein Ende des ersten Stoppers 111 ragt radial über die äußere Umfangsfläche des ersten Zahnrads 110 hinaus. Wenn sich das erste Zahnrad 110 dreht, wird das Ende des ersten Stoppers 111 entlang eines konzentrischen Kreises gedreht, der einen größeren Radius als die äußere Umfangsfläche des ersten Zahnrads 110 hat. Dementsprechend stützt sich der erste Stopper 111 auf der Innenfläche des zweiten Zahnrads 120 oder der Lenkwelle 101 ab, so dass die Drehung des ersten Zahnrads 110 begrenzt wird.
Der erste Stopper 111 kann einstückig mit dem ersten Zahnrad 110 ausgebildet sein. Alternativ können, wie in den Zeichnungen dargestellt, ein Wellenteil und ein Trägerteil vorgesehen sein, wobei der Wellenteil mit dem ersten Zahnrad 110 gekoppelt sein kann und ein Ende des Trägerteils radial über die äußere Umfangsfläche des ersten Zahnrads 110 hinausragen kann. Obwohl die Zeichnungen eine Ausführungsform zeigen, bei der das Trägerteil eine elliptische Form hat, ist sie nicht unbedingt darauf beschränkt. Obwohl die Zeichnungen eine Ausführungsform zeigen, bei der der erste Stopper 111 ein Stützteil umfassen kann, kann der erste Stopper 111 eine Vielzahl von Stützteilen umfassen, und ein Ende jedes Stützteils kann radial über die äußere Umfangsfläche des ersten Zahnrads 110 hinausragen.
Die 1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform, bei der der erste Stopper 111 bei der Drehung des ersten Zahnrads 110 nicht vom zweiten Zahnrad 120, sondern von der Lenkwelle 101 getragen wird, so dass die relative Drehung zwischen der Lenkwelle 101 und dem ersten Zahnrad 110 begrenzt ist.
4 zeigt eine Ausführungsform, bei der das erste Zahnrad 110 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wenn sich die Lenkwelle 101 gegen den Uhrzeigersinn dreht, so dass der erste Stopper 111 von der Lenkwelle 101 getragen wird (siehe Zeichnungen). Wenn der erste Stopper 111 von der Lenkwelle 101 getragen wird, wird das erste Zahnrad 110 an der weiteren Drehung gehindert und die relative Drehung zwischen der Lenkwelle 101 und dem ersten Zahnrad 110 ist begrenzt. Obwohl in den Zeichnungen dargestellt ist, dass nach der Begrenzung der Drehung des ersten Zahnrads 110 um die Lenkwelle 101 das zweite Zahnrad 120 gedreht wird, dient dies lediglich der Veranschaulichung und dem besseren Verständnis, dass die Drehung des ersten Zahnrads 110 um die Lenkwelle 101 und die Drehung des zweiten Zahnrads 120 gleichzeitig erfolgen können.
Der Bereich der relativen Drehung zwischen der Lenkwelle 101 und dem ersten Zahnrad 110 kann je nach Außendurchmesser der Lenkwelle 101, der Form und dem Innendurchmesser des zweiten Zahnrads 120 und der Form des ersten Stoppers 111 unterschiedlich gestaltet werden.
9 und 10 zeigen eine Ausführungsform, bei der der Stützteil des ersten Stoppers 111 kürzer ausgebildet ist als bei der in 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform, und eine sich axial erstreckende Verlängerung 910 in dem zweiten Zahnrad 120 vorgesehen ist. Bei diesem Aufbau wird der erste Stopper 111 nicht von der Lenkwelle 101 getragen, sondern nur vom zweiten Zahnrad 120, so dass die relative Drehung zwischen der Lenkwelle 101 und dem ersten Zahnrad 110 begrenzt werden kann.
Die Verlängerung 910 kann so geformt sein, dass sie sich axial von der Seitenfläche erstreckt, die der Fläche gegenüberliegt, an der der zweite Stopper 121 des zweiten Zahnrads 120 vorgesehen ist. Da der Stützteil des ersten Stoppers 111 kürzer als bei der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform ausgebildet ist, wird der erste Stopper 111 nicht von der Lenkwelle 101 gestützt, sondern kann nur von der Verlängerung 910 des zweiten Zahnrads 120 gestützt werden, wenn das erste Zahnrad 110 gedreht wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird der erste Stopper 111 von der Lenkwelle 101 getragen, wenn das erste Zahnrad 110 in eine Richtung gedreht wird, und der erste Stopper 111 kann vom zweiten Zahnrad 120 getragen werden, wenn das erste Zahnrad 110 in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird. Alternativ dazu kann der erste Stopper 111 bei der Drehung des ersten Zahnrads 110 gleichzeitig von der Lenkwelle 101 und dem zweiten Zahnrad 120 getragen werden.
So ist es möglich, den maximalen Lenkwinkel zu verändern, indem man die Art und Weise ändert, wie der erste Stopper 111 gelagert ist.
Zurück zu den 1 bis 4: Wenn die Lenkwelle 101 gedreht wird, wird das zweite Zahnrad 120 um das Gehäuse 130 gedreht. Da der zweite Stopper 121 auf dem zweiten Zahnrad 120 durch den dritten Stopper 131 im Gehäuse 130 gehalten wird, ist die relative Drehung zwischen dem zweiten Zahnrad 120 und dem Gehäuse 130 begrenzt.
Die Drehung des zweiten Zahnrads 120 wird durch das Gehäuse 130 unterstützt. Das Gehäuse 130 kann, wie in den Zeichnungen gezeigt, zylindrisch geformt sein, und die äußere Umfangsfläche des zweiten Zahnrads 120 kann auf der Innenfläche des Gehäuses 130 aufliegen. Das Gehäuse 130 kann darüber hinaus z. B. ein Lager oder ein Stützteil zur Unterstützung der Drehung des zweiten Zahnrads 120 enthalten, das in den Zeichnungen zur besseren Veranschaulichung weggelassen wird.
Das Gehäuse 130 kann fest mit der Fahrzeugkarosserie verbunden sein oder, wie in den 11 und 12 dargestellt, durch den Motor 1101 drehbar sein.
Wenn das zweite Zahnrad 120 gedreht wird, stützen sich der zweite Stopper 121 und der dritte Stopper 131 gegeneinander ab. Der zweite Stopper 121 kann so geformt sein, dass er axial aus dem zweiten Zahnrad 120 herausragt, und der dritte Stopper 131 kann so geformt sein, dass er radial aus der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 130 herausragt.
Wie weiter unten beschrieben, kann der maximale Lenkwinkel des Lenkrads durch Änderung der Form, der Anzahl oder der Anordnung des zweiten Stoppers 121 oder des dritten Stoppers 131 verändert werden. Dementsprechend sollte mindestens einer der beiden Stopper 121 oder der dritte Stopper 131 in einer austauschbaren Form vorgesehen werden. Die Zeichnungen zeigen eine Ausführungsform, bei der der zweite Stopper 121 getrennt vom zweiten Zahnrad 120 ausgebildet und mit dem zweiten Zahnrad 120 gekoppelt ist und der dritte Stopper 131 einstückig mit dem Gehäuse 130 ausgebildet ist. In einer anderen Ausführungsform kann der zweite Stopper 121 einstückig mit dem zweiten Zahnrad 120 ausgebildet sein, während der dritte Stopper 131 getrennt vom Gehäuse 130 ausgebildet sein kann. Alternativ können der zweite Stopper 121 und der dritte Stopper 131 getrennt vom zweiten Zahnrad 120 und dem Gehäuse 130 ausgebildet werden.
Obwohl die Art und Weise, wie der zweite Stopper 121 und das zweite Zahnrad 120 gekoppelt werden, aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, können sie z. B. durch Verschrauben miteinander verbunden werden. Die Art und Weise, wie der zweite Stopper 121 und das zweite Zahnrad 120 gekoppelt sind, und die Art und Weise, wie der dritte Stopper 131 und das Gehäuse 130 gekoppelt sind, schränken die vorliegenden Ausführungsformen nicht ein, und es genügt, dass der Stopper in austauschbarer Form gekoppelt ist.
Das zweite Zahnrad 120 kann so geformt sein, dass es verschiedene Kupplungspositionen mit dem zweiten Stopper 121 einnehmen kann. Es ist möglich, den Abstand zwischen dem zweiten Stopper 121 und dem dritten Stopper 131 sowie den maximalen Lenkwinkel einzustellen, indem man die Platzierung des zweiten Stoppers 121 auf dem zweiten Zahnrad 120 verändert oder ihn durch einen Stopper mit einer anderen Form ersetzt. Das Gleiche gilt auch, wenn der dritte Stopper 131 getrennt vom Gehäuse 130 ausgebildet ist.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, können der Stützteil des ersten Stoppers 111, der zweite Stopper 121 und der dritte Stopper 131 auf gegenüberliegenden Seiten des Körperteils des zweiten Zahnrads 120 angeordnet sein. Dementsprechend kann ein Ende des ersten Stoppers 111 nicht durch den zweiten Stopper 121 oder den dritten Stopper 131 abgestützt werden, wenn dieser gedreht wird. Der zweite Stopper 121 und der dritte Stopper 131 sind jedoch in ihrer Position und Form nicht begrenzt, solange sie sich gegenseitig abstützen, wenn das zweite Zahnrad 120 um das Gehäuse 130 gedreht wird.
4(a) illustriert einen neutralen Lenkzustand, 4(b) illustriert einen Zustand, in dem der erste Stopper 111 von der Lenkwelle 101 getragen wird, und 4(c) illustriert einen Zustand, in dem das Lenkrad den maximalen Lenkwinkel erreicht.
10(a) illustriert einen neutralen Lenkzustand, 10(b) illustriert einen Zustand, in dem der erste Stopper 111 durch das zweite Zahnrad 120 unterstützt wird, und 10(c) illustriert einen Zustand, in dem das Lenkrad den maximalen Lenkwinkel erreicht.
Mit anderen Worten: Wenn der Fahrer das Lenkrad dreht, wechseln der erste Zahnrad 110 und der zweite Zahnrad 120 vom Zustand (a) in den Zustand (c). Zum besseren Verständnis zeigen die Zeichnungen, dass beim Übergang von Zustand (a) zu Zustand (b) das erste Zahnrad 110 gedreht wird, während das zweite Zahnrad 120 fixiert ist, und dass beim Übergang von Zustand (b) zu Zustand (c) das erste Zahnrad 110 nicht um seine eigene Achse gedreht wird, sondern zusammen mit dem zweiten Zahnrad 120 gedreht wird, da der erste Stopper 111 von der Lenkwelle 101 oder dem zweiten Zahnrad 120 getragen wird. Es ist jedoch zu beachten, dass die Drehung des ersten Zahnrads 110 und die Drehung des zweiten Zahnrads 120 gleichzeitig erfolgen können.
Wie oben beschrieben, wird der Drehbereich der Lenkwelle 101 durch einen relativen Drehbereich zwischen der Lenkwelle 101 und dem ersten Zahnrad 110 und einen relativen Drehbereich zwischen dem zweiten Zahnrad 120 und dem Gehäuse 130 bestimmt. Durch die Relativdrehung zwischen der Lenkwelle 101 und dem ersten Zahnrad 110 wird der Zustand (a) von 4 in den Zustand (b) und durch die Relativdrehung zwischen dem zweiten Zahnrad 120 und dem Gehäuse 130 wird der Zustand (b) von 4 in den Zustand (c) geändert.
Mit anderen Worten kann der Drehbereich der Lenkwelle 101 als die Summe des Bereichs dargestellt werden, in dem die Lenkwelle 101 gedreht wird, bis der erste Stopper 111 von der Lenkwelle 101 (oder dem zweiten Zahnrad 120) getragen wird, und des Bereichs, in dem die Lenkwelle 101 gedreht wird, bis der zweite Stopper 121 vom dritten Stopper 131 getragen wird.
Mit anderen Worten: Da ein Teil des Drehbereichs der Lenkwelle 101 aus der relativen Drehung zwischen dem zweiten Zahnrad 120 und dem Gehäuse 130 resultiert, ist es möglich, den maximalen Lenkwinkel des Lenkrads durch Änderung des Drehbereichs des zweiten Zahnrads 120 um das Gehäuse 130 einzustellen.
Der maximale Lenkeinschlag des Lenkrads kann durch Änderung des Durchmessers des Zahnrads unterschiedlich gestaltet werden. Eine Änderung der Spezifikationen von Teilen, wie z. B. eine Änderung des Durchmessers des Zahnrads, führt jedoch zu einer Änderung der Gesamtgröße der Lenkvorrichtung und damit zu der Notwendigkeit, Teile mit unterschiedlichen Spezifikationen herzustellen, was ineffizient ist. Insbesondere ist es sehr schwierig, den maximalen Lenkwinkel zu ändern, nachdem die Lenkvorrichtung in das Fahrzeug eingebaut ist.
Gemäß den vorliegenden Ausführungsformen ist es jedoch möglich, den Drehbereich des zweiten Zahnrads 120 um das Gehäuse 130 einfach durch Änderung der Position oder Form des zweiten Stoppers 121 und des dritten Stoppers 131 anzupassen. Daher ist es möglich, den maximalen Lenkwinkel einfach einzustellen, obwohl die Lenkvorrichtung aus Teilen mit den gleichen Spezifikationen besteht. Auch wenn die Lenkvorrichtung im Fahrzeug eingebaut ist, kann der maximale Lenkwinkel bei Bedarf entsprechend verändert werden.
Die 1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform, bei der drei zweite Stopper 121 und dritte Stopper 131 in gleichen Abständen angeordnet sind. Es ist möglich, den maximalen Lenkwinkel des Lenkrads einfach zu ändern, indem man die Form, die Anzahl oder die Anordnung des zweiten Stoppers 121 oder des dritten Stoppers 131 ändert, wie in den 5 bis 8 gezeigt. Da, wie oben beschrieben, der zweite Stopper 121 auswechselbar mit dem zweiten Zahnrad 120 bzw. der dritte Stopper 131 auswechselbar mit dem Gehäuse 130 gekoppelt ist und das zweite Zahnrad 120 verschiedene Kopplungspositionen zum zweiten Stopper 121 bzw. das Gehäuse 130 verschiedene Kopplungspositionen zum dritten Stopper 131 vorsieht, ist es möglich, den Abstand zwischen dem zweiten Stopper 121 und dem dritten Stopper 131 einfach zu verändern.
Es ist möglich, den Drehbereich des zweiten Zahnrads 120 um das Gehäuse einzustellen, indem die Position, in der der zweite Stopper 121 am zweiten Zahnrad 120 vorgesehen ist, oder die Position, in der der dritte Stopper 131 im Gehäuse 130 vorgesehen ist, verändert wird.
5 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Paar einander zugewandter zweiter Anschläge 121 und ein Paar einander zugewandter dritter Anschläge 131 vorgesehen sind, so dass der Drehbereich des zweiten Zahnrads 120 um das Gehäuse 130 im Vergleich zu der in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform vergrößert wird.
6 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Paar von dritten Anschlägen 131, die einander gegenüberliegen, und Paare von zweiten Anschlägen 121 vorgesehen sind, wobei jedes Paar so positioniert ist, dass jeder dritte Stopper 131 dazwischen angeordnet ist, so dass der Drehbereich des zweiten Zahnrads 120 um das Gehäuse 130 im Vergleich zu der in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform reduziert ist.
So sind mehrere zweite Stopper 121, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, vorgesehen, während ein dritter Stopper 131 zwischen den zweiten Stoppern 131 angeordnet ist, oder mehrere dritte Stopper 131, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, während ein zweiter Stopper 121 zwischen den dritten Stoppern 131 angeordnet ist. Es ist möglich, den optimalen maximalen Lenkwinkel zu erreichen, indem der Abstand zwischen dem zweiten Stopper 121 und dem dritten Stopper 131 fein eingestellt wird.
Weiterhin ist es möglich, den Drehbereich des zweiten Getriebes 120 um das Gehäuse 130 durch Veränderung der Umfangsbreite des zweiten Stoppers 121 oder der Umfangsbreite des dritten Stoppers 131 einzustellen.
7 zeigt eine Ausführungsform, bei der der zweite Stopper 121 eine größere Umfangsbreite als bei der in 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform aufweist, so dass der Drehbereich des zweiten Zahnrads 120 um das Gehäuse 130 verringert wird. 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der der dritte Stopper 131 eine größere Umfangsbreite aufweist als bei der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform, so dass der Drehbereich des zweiten Zahnrads 120 um das Gehäuse 130 verringert wird.
Der zweite Stopper 121 und der dritte Stopper 131 sind in ihrer Anordnung, Form und Anzahl nicht auf die abgebildeten Zeichnungen beschränkt, sondern können je nach Bedarf entsprechend gestaltet und angeordnet werden.
Wie in 11 dargestellt, kann die Lenkvorrichtung 100 gemäß den vorliegenden Ausführungsformen ferner einen Motor 1101 zum Drehen des Gehäuses 130 umfassen. Obwohl die Zeichnungen eine Ausführungsform zeigen, bei der die Motorwelle des Motors 1101 direkt mit dem Gehäuse 130 gekoppelt ist, können der Motor 1101 und das Gehäuse 130 über ein Getriebe, z. B. ein Zahnrad oder eine Riemenscheibe und einen Riemen, miteinander verbunden sein.
Der Motor 1101 kann das Gehäuse 130 drehen, um den Abstand zwischen dem zweiten Stopper 121 und dem dritten Stopper 131 einzustellen, so dass der maximale Lenkwinkel des Lenkrads durch die Steuerung des Motors 1101 eingestellt werden kann.
Mit anderen Worten: Ein elektronisches Steuergerät (nicht abgebildet) im Fahrzeug kann den Motor 1101 so steuern, dass er das Gehäuse 130 dreht, wodurch der Abstand zwischen dem zweiten Stopper 121 und dem dritten Stopper 131 verändert und der maximale Lenkwinkel des Lenkrads eingestellt wird. Die Einstellung des maximalen Lenkwinkels des Lenkrads durch den Motor 1101 kann in Echtzeit erfolgen, so dass der Fahrer ein optimales Lenkgefühl erhält.
12 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Motor 1101 das Gehäuse 130 entsprechend der Richtung dreht, in der der Fahrer das Lenkrad betätigt, um den Abstand zwischen dem zweiten Stopper 121 und dem dritten Stopper 131 zu verringern und dadurch den maximalen Lenkwinkel zu vergrö-ßern. Im Gegensatz dazu kann der maximale Lenkwinkel vergrößert werden, indem der Abstand zwischen dem zweiten Stopper 121 und dem dritten Stopper 131 vergrößert wird.
Die Einstellung des maximalen Lenkwinkels durch den Motor 1101 kann in Abhängigkeit vom Fahrmodus des Fahrzeugs variiert werden. So kann beispielsweise im Begleitmodus der maximale Lenkwinkel relativ vergrößert und im Sportmodus relativ verkleinert werden.
Die obige Beschreibung wird vorgelegt, um den Fachmann in die Lage zu versetzen, die technische Idee der Offenbarung umzusetzen und zu nutzen, und wurde im Kontext einer bestimmten Anwendung und ihren Anforderungen geliefert. Verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden für einen Fachmann ohne weiteres erkennbar sein, und die hierin definierten allgemeinen Prinzipien können auf andere Ausführungsbeispielen und Anwendungen angewendet werden, ohne vom Gedanken und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Die obige Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen geben zu rein veranschaulichenden Zwecken ein Beispiel für die technische Idee der Offenbarung. Das heißt, die offenbarten Ausführungsbeispielen sollen den Umfang der technischen Idee der Offenbarung veranschaulichen. Somit ist der Umfang der Offenbarung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispielen beschränkt, sondern ist auf den breitesten Umfang zu beziehen, der mit den Ansprüchen konsistent ist. Der Schutzumfang der Offenbarung sollte auf Grundlage der folgenden Ansprüche ausgelegt werden, und alle technischen Ideen innerhalb des Umfangs von deren Äquivalenten sollten als im Umfang der Offenbarung enthalten betrachtet werden.

Claims

Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung (100), die Folgendes umfasst: eine Lenkwelle (101) mit einer Verzahnung an einer äußeren Umfangsfläche; ein erstes Zahnrad (110), das sich im Eingriff mit den Zähnen der Lenkwelle (101) dreht; ein zweites Zahnrad (120) mit einer inneren Umfangsfläche, die mit dem ersten Zahnrad (110) in Eingriff steht; ein Gehäuse (130), das die Drehung des zweiten Zahnrads (120) unterstützt; einen ersten Stopper (111), der auf dem ersten Zahnrad (110) vorgesehen ist und von der Lenkwelle (101) oder dem zweiten Zahnrad (120) getragen wird, wenn sich das erste Zahnrad (110) dreht; mindestens einen zweiten Stopper (121), der auf dem zweiten Zahnrad (120) vorgesehen ist; und mindestens einen dritten Stopper (131), der im Gehäuse (130) vorgesehen ist und den zweiten Stopper (121) bei der Drehung des zweiten Zahnrads (120) abstützt, wobei der zweite Stopper (121) so ausgebildet ist, dass er axial aus dem zweiten Zahnrad (120) herausragt.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der erste Stopper (111) ein Ende aufweist, das radial über eine äußere Umfangsfläche des ersten Zahnrads (110) hinausragt.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der dritte Stopper (131) so ausgebildet ist, dass er von einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses (130) vorsteht.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Drehbereich des zweiten Zahnrads (120) um das Gehäuse (130) einstellbar ist.
Steer-by-wire-Lenkvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei eine Position, in der der zweite Stopper (121) am zweiten Zahnrad (120) vorgesehen ist, veränderbar ist.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung (100) nach Anspruch 4 oder 5, wobei eine Position, in der der dritte Stopper (131) im Gehäuse (130) vorgesehen ist, veränderbar ist.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei eine Umfangsbreite des zweiten Stoppers (121) veränderbar ist.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei eine Umfangsbreite des dritten Stoppers (131) veränderbar ist.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei mehrere zweite Stopper (121) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und der dritte Stopper (131) zwischen den zweiten Stoppern (121) angeordnet ist.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Vielzahl von dritten Stoppern (131) vorgesehen ist, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und der zweite Stopper (121) zwischen den dritten Stoppern (131) angeordnet ist.
Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner mit einem Motor (1101) zum Drehen des Gehäuses (130).