本發(fā)明涉及電動助力轉(zhuǎn)向，具體為一種雙弧面凸輪驅(qū)動的電動助力轉(zhuǎn)向管柱。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車保有量連年增加，汽車轉(zhuǎn)向器領(lǐng)域也得到了快速的發(fā)展，由機械助力式轉(zhuǎn)向器、液壓助力式轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)有的電動助力式轉(zhuǎn)向器。

2、電動助力轉(zhuǎn)向器是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有很多優(yōu)點。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由扭矩傳感器、車速傳感器、電動機、減速機構(gòu)和電子控制單元等組成。其中，現(xiàn)階段的電動助力式轉(zhuǎn)向管柱，大多通過電機輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，然后通過減速機構(gòu)降低轉(zhuǎn)速和提高扭矩，來提高扭矩以滿足汽車重量的要求。

3、但是現(xiàn)有技術(shù)在實際使用時，傳統(tǒng)的電動助力轉(zhuǎn)向管柱通常采用蝸輪蝸桿作為減速機構(gòu)使用，但由于蝸輪蝸桿傳動過程具有較大的噪聲和摩擦磨損生熱情況，目前行業(yè)內(nèi)普遍采用的方法是通過外嵌一圈硬度較低的尼龍材料的斜齒來解決這個問題，但是實際的過程中采用內(nèi)嵌方式的蝸輪蝸桿承載能力變低，制作裝配工藝成本變高，不利于大批量的生產(chǎn)和應(yīng)用。因此提出一種低摩擦磨損和高效率的減速機構(gòu)十分必要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種雙弧面凸輪驅(qū)動的電動助力轉(zhuǎn)向管柱，以解決上述背景技術(shù)中提出的傳統(tǒng)的電動助力轉(zhuǎn)向管柱通常采用蝸輪蝸桿作為減速機構(gòu)使用，但由于蝸輪蝸桿傳動過程具有較大的噪聲和摩擦磨損生熱情況，目前行業(yè)內(nèi)普遍采用的方法是通過外嵌一圈硬度較低的尼龍材料的斜齒來解決這個問題，但是實際的過程中采用內(nèi)嵌方式的蝸輪蝸桿承載能力變低，制作裝配工藝成本變高，不利于大批量的生產(chǎn)和應(yīng)用的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：包括電機及其控制器、軸承、雙弧面凸輪、軸承擋圈、圓柱滾針軸承、轉(zhuǎn)盤、輸出軸、外殼體、固定螺栓和電機外殼；

3、所述雙弧面凸輪側(cè)端過盈裝配有連接頭，且電機連接頭與所述連接頭遠(yuǎn)離雙弧面凸輪一側(cè)端互相咬合連接，使得當(dāng)所述電機連接頭通過電機及其控制器帶動進(jìn)行轉(zhuǎn)動時，所述電機連接頭會通過連接頭帶動雙弧面凸輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動；

4、所述圓柱滾針軸承數(shù)量有若干個，分別繞所述轉(zhuǎn)盤圓周位置均勻分布，所述柱滾針軸承與雙弧面凸輪為線嚙合，使得當(dāng)所述雙弧面凸輪受力轉(zhuǎn)動時，所述雙弧面凸輪外端開設(shè)的凸輪脊會推動圓柱滾針軸承繞輸出軸做回轉(zhuǎn)運動，同時所述圓柱滾針軸承會受力自轉(zhuǎn)，且圓柱滾針軸承內(nèi)側(cè)端與所述轉(zhuǎn)盤外端互相過盈配合連接，使得當(dāng)所述圓柱滾針軸承繞輸出軸做回轉(zhuǎn)運動時，會帶動整個所述轉(zhuǎn)盤做空間交錯軸的旋轉(zhuǎn)運動。

5、優(yōu)選的，所述雙弧面凸輪的兩端軸部分由安裝軸安裝固定鎖緊在外殼體內(nèi)部，所述雙弧面凸輪外端開設(shè)有凸輪脊，所述雙弧面凸輪的曲面部分為空間不可展曲面，其曲面是依靠曲面方程來形成。

6、優(yōu)選的，所述雙弧面凸輪的曲面方程形成的方式為：

7、

8、公式中：x2，y2，z2分別為所述圓柱滾針軸承工作曲面的x,y,z坐標(biāo)，p為所述雙弧面凸輪的旋轉(zhuǎn)方向，c為所述雙弧面凸輪與轉(zhuǎn)盤的中心距，φ為所述轉(zhuǎn)盤的圓柱滾針軸承軸線之間的夾角，θ為所述雙弧面凸輪的曲線方程系統(tǒng)變量。

9、優(yōu)選的，所述圓柱滾針軸承由滾針、軸承外圈、軸承內(nèi)圈和圓柱組成，所述圓柱滾針軸承會受力繞其自身中心軸線自轉(zhuǎn)，所述圓柱滾針軸承與雙弧面凸輪的摩擦方式為滾動摩擦。

10、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)盤與輸出軸通過過盈連接傳遞扭矩，同時與所述外殼體通過螺母鎖緊固定，所述雙弧面凸輪和轉(zhuǎn)盤固定在外殼體，且外殼體由上殼體和下殼體組成，所述上殼體通過螺栓固定在下殼體中，所述雙弧面凸輪與轉(zhuǎn)盤為垂直關(guān)系，傳遞機械傳動的空間交錯軸的力。

11、優(yōu)選的，所述電機及其控制器側(cè)端固定安裝設(shè)置有傳感器線束，使得通過所述傳感器線束將駕駛員行駛過程中發(fā)出轉(zhuǎn)動方向盤發(fā)出的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角信號傳遞給電機及其控制器。

12、優(yōu)選的，所述電機及其控制器前端固定安裝設(shè)置有電機連接頭，使得所述電機及其控制器根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)向和車速信號和預(yù)定設(shè)計的程序通過電機連接頭輸出扭力和轉(zhuǎn)速。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

14、1、本發(fā)明當(dāng)駕駛員有轉(zhuǎn)向需求時，電機及其控制器會根據(jù)傳感器線束傳遞的信號，輸出相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速，同時雙弧面凸輪會通過軸承和軸承擋圈固定鎖緊，從而通過連接頭會帶動雙弧面凸輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動，當(dāng)雙弧面凸輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動時，雙弧面凸輪會推動圓柱滾針軸承繞其中心線自轉(zhuǎn)的同時，通過圓柱滾針軸承帶動著轉(zhuǎn)盤及其輸出軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)對駕駛員的轉(zhuǎn)向助力功能；

15、2、本發(fā)明同時還通過雙弧面凸輪及其圓柱滾針軸承的裝置設(shè)計，由傳統(tǒng)的滑動摩擦轉(zhuǎn)化為滾動摩擦，因此該裝置具有更小的振動噪聲、升熱磨損和更高的傳動效率；同時因雙弧面凸輪為空間不可展曲面，使得雙弧面凸輪的凸輪脊與兩側(cè)圓柱滾針軸承形成無間隙的嚙合傳動，因此具有零背隙的特點，當(dāng)駕駛員突然變換轉(zhuǎn)動方向時，轉(zhuǎn)向會更加平穩(wěn)，減少了轉(zhuǎn)向變換發(fā)生的振動。

技術(shù)特征：

1.一種雙弧面凸輪驅(qū)動的電動助力轉(zhuǎn)向管柱，其特征在于：包括電機及其控制器(1)、軸承(3)、雙弧面凸輪(5)、軸承擋圈(6)、圓柱滾針軸承(7)、轉(zhuǎn)盤(8)、輸出軸(9)、外殼體(10)、固定螺栓(11)和電機外殼(12)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙弧面凸輪驅(qū)動的電動助力轉(zhuǎn)向管柱，其特征在于：所述雙弧面凸輪(5)的兩端軸部分由安裝軸安裝固定鎖緊在外殼體(10)內(nèi)部，所述雙弧面凸輪(5)外端開設(shè)有凸輪脊(51)，所述雙弧面凸輪(5)的曲面部分為空間不可展曲面，其曲面是依靠曲面方程來形成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙弧面凸輪驅(qū)動的電動助力轉(zhuǎn)向管柱，其特征在于：所述雙弧面凸輪(5)的曲面方程形成的方式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙弧面凸輪驅(qū)動的電動助力轉(zhuǎn)向管柱，其特征在于：所述圓柱滾針軸承(7)由滾針(71)、軸承外圈(72)、軸承內(nèi)圈(73)和圓柱(74)組成，所述圓柱滾針軸承(7)會受力繞其自身中心軸線自轉(zhuǎn)，所述圓柱滾針軸承(7)與雙弧面凸輪(5)的摩擦方式為滾動摩擦。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙弧面凸輪驅(qū)動的電動助力轉(zhuǎn)向管柱，其特征在于：所述轉(zhuǎn)盤(8)與輸出軸(9)通過過盈連接傳遞扭矩，同時與所述外殼體(10)通過螺母鎖緊固定，所述雙弧面凸輪(5)和轉(zhuǎn)盤(8)固定在外殼體(10)，且外殼體(10)由上殼體和下殼體組成，所述上殼體通過螺栓固定在下殼體中，所述雙弧面凸輪(5)與轉(zhuǎn)盤(8)為垂直關(guān)系，傳遞機械傳動的空間交錯軸的力。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙弧面凸輪驅(qū)動的電動助力轉(zhuǎn)向管柱，其特征在于：所述電機及其控制器(1)側(cè)端固定安裝設(shè)置有傳感器線束(4)，使得通過所述傳感器線束(4)將駕駛員行駛過程中發(fā)出轉(zhuǎn)動方向盤發(fā)出的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角信號傳遞給電機及其控制器(1)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙弧面凸輪驅(qū)動的電動助力轉(zhuǎn)向管柱，其特征在于：所述電機及其控制器(1)前端固定安裝設(shè)置有電機連接頭(101)，使得所述電機及其控制器(1)根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)向和車速信號和預(yù)定設(shè)計的程序通過電機連接頭(101)輸出扭力和轉(zhuǎn)速。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種雙弧面凸輪驅(qū)動的電動助力轉(zhuǎn)向管柱，包括電機及其控制器、軸承、雙弧面凸輪、軸承擋圈、圓柱滾針軸承、轉(zhuǎn)盤、輸出軸、外殼體、固定螺栓和電機外殼；所述雙弧面凸輪側(cè)端過盈裝配有連接頭，且電機連接頭與所述連接頭遠(yuǎn)離雙弧面凸輪一側(cè)端互相咬合連接，使得當(dāng)所述電機連接頭通過電機及其控制器帶動進(jìn)行轉(zhuǎn)動時，所述電機連接頭會通過連接頭帶動雙弧面凸輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動；所述柱滾針軸承與雙弧面凸輪為線嚙合，使得當(dāng)所述雙弧面凸輪受力轉(zhuǎn)動時，所述雙弧面凸輪外端開設(shè)的凸輪脊會推動圓柱滾針軸承繞輸出軸做回轉(zhuǎn)運動。本發(fā)明當(dāng)駕駛員突然變換轉(zhuǎn)動方向時，轉(zhuǎn)向會更加平穩(wěn)，減少了轉(zhuǎn)向變換發(fā)生的振動。

技術(shù)研發(fā)人員：李晨風(fēng),孫道成
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京英創(chuàng)匯智汽車技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9