專利名稱：一種用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器，屬于控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于零件數(shù)目少，布置方便，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已成為一些轎車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，全世界約有一半的轎車采用助力轉(zhuǎn)向。隨著汽車輔助駕駛技術(shù)的發(fā)展，對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)的安全性，經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和機(jī)動(dòng)性等提出了更高的要求。駕駛員在駕駛過程中，下一步控制方向盤的旋轉(zhuǎn)角度和方向，往往不是通過方向盤的旋轉(zhuǎn)角度來確定，而是通過汽車的方位及車身角度來確定。對(duì)于一個(gè)集輔助駕駛和手動(dòng)駕駛于一體的電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，方向盤在輔助駕駛情況下跟隨轉(zhuǎn)向電機(jī)運(yùn)動(dòng)。方向盤的跟隨運(yùn)動(dòng)并非必須，而且會(huì)造成人工干預(yù)時(shí)控制不及時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)向阻力對(duì)助力控制產(chǎn)生干擾，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致安全問題。傳統(tǒng)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助轉(zhuǎn)向控制和手動(dòng)駕駛結(jié)合控制的切換困難，一直是本領(lǐng)域的難題。因此，有必要設(shè)計(jì)一種便于切換的用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器。發(fā)明內(nèi)容·本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器，該用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器能夠?qū)崿F(xiàn)在輔助駕駛過程中將方向盤隔離，當(dāng)人工干預(yù)時(shí)能及時(shí)切換模式，實(shí)現(xiàn)基本助力轉(zhuǎn)向。發(fā)明的技術(shù)解決方案如下—種用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器，包括固定支架、軸底部固定架、方向盤軸、轉(zhuǎn)向軸、方向盤隔離機(jī)構(gòu)、電機(jī)軸凸輪；方向盤隔離機(jī)構(gòu)由上齒輪與下凸輪固連而成；電機(jī)軸凸輪與安裝在固定架上的電機(jī)傳動(dòng)連接；軸底部固定架安裝在固定支架底部,所述的方向盤軸的上端與方向盤相連,所述的方向盤軸的下端穿過所述的固定支架和軸底部固定架；方向盤隔離機(jī)構(gòu)和電機(jī)軸凸輪均安裝在所述的軸底部固定架上；方向盤軸上設(shè)有與所述上齒輪嚙合的外齒輪；下凸輪的外圈設(shè)有與轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈相哨合的齒；方向盤軸依次通過方向盤軸上的外齒輪、上齒輪、下凸輪和轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈實(shí)現(xiàn)手動(dòng)力矩的單向傳遞；手動(dòng)力矩為方向盤產(chǎn)生的力矩；電機(jī)的輸出軸與電機(jī)軸凸輪傳動(dòng)連接，電機(jī)軸凸輪的外圈設(shè)有與轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈相嚙合的齒；電機(jī)依次通過電機(jī)軸凸輪和轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈實(shí)現(xiàn)電動(dòng)力矩的傳遞；所述的電動(dòng)力矩為電機(jī)產(chǎn)生的力矩。在軸底部固定架上還設(shè)有多個(gè)隨動(dòng)輪，隨動(dòng)輪的外圈設(shè)有與轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈相嚙合的齒。所述的隨動(dòng)輪為4個(gè)；4個(gè)隨動(dòng)輪、方向盤隔離機(jī)構(gòu)以及電機(jī)軸凸輪沿方向盤軸的周向均勻分布在所述的軸底部固定架上，且下凸輪與電機(jī)軸凸輪相對(duì)于方向盤軸的軸心線對(duì)稱。轉(zhuǎn)向軸上端具有一個(gè)向外凸出的外圈，固定支架的底部設(shè)有用于卡裝所述外圈的第一旋轉(zhuǎn)潤滑輪槽；方向盤軸的底端為用于托住所述軸底部固定架的方向盤軸托架，方向盤軸托架上設(shè)有第二旋轉(zhuǎn)潤滑輪槽。軸底部固定架還通過隨動(dòng)輪軸與上方的固定架相連，并固定。但方向盤軸托架會(huì)同方向盤軸一起旋轉(zhuǎn)，方向盤軸托架與方向盤軸是一體的，方向盤軸托架與軸底部固定架會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
·
下凸輪和電機(jī)軸凸輪均為外圈帶齒的橢圓形凸輪。轉(zhuǎn)向軸輪圈的內(nèi)齒圈旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致4個(gè)定隨動(dòng)輪隨動(dòng)。有益效果本發(fā)明的用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器，是一種能夠?qū)⒎较虮P和電動(dòng)轉(zhuǎn)向軸單向隔離的裝置。該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在輔助駕駛過程中將方向盤隔離，當(dāng)人工干預(yù)時(shí)能及時(shí)切換模式，實(shí)現(xiàn)基本助力轉(zhuǎn)向。電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸的輪圈(即轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈)，進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)。手動(dòng)駕駛時(shí)，轉(zhuǎn)向電機(jī)能為轉(zhuǎn)向提供同向輔助力。輔助駕駛時(shí)，方向盤隔離軸能將方向盤隔離開；助力電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)組合控制。在輔助駕駛模式下，助力電機(jī)實(shí)現(xiàn)擬人的轉(zhuǎn)向操作和轉(zhuǎn)向電機(jī)共同完成轉(zhuǎn)向操作。在手動(dòng)駕駛模式下，助力電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)同時(shí)完成轉(zhuǎn)向助力動(dòng)作。本專利的最大創(chuàng)新在于，提出一種電動(dòng)轉(zhuǎn)向手自一體化連接器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制和自動(dòng)控制靈活切換。該結(jié)構(gòu)將方向盤和連接助力電機(jī)的轉(zhuǎn)向軸隔離，使得在輔助駕駛情況下方向盤不隨轉(zhuǎn)向電機(jī)運(yùn)動(dòng)，隔離方向盤對(duì)轉(zhuǎn)向電機(jī)控制的干擾。同時(shí)，在駕駛員對(duì)方向盤進(jìn)行操作的時(shí)候，及時(shí)的由輔助駕駛的線控狀態(tài)切換回手動(dòng)駕駛的助力轉(zhuǎn)向控制。相對(duì)于純粹的電子式的隔離方法，該結(jié)構(gòu)在失去動(dòng)力的情況下仍然能夠維持基本的轉(zhuǎn)向功能，從而能確保了汽車的安全性。


圖I是本發(fā)明的整體裝配示意圖；圖2是本發(fā)明的一體化連接器的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明的一體化連接器結(jié)構(gòu)的剖面圖之一；圖4是本發(fā)明的一體化連接器結(jié)構(gòu)的剖面圖之二。標(biāo)號(hào)說明1_用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器，2-萬向節(jié)，3-連接桿，4-車輪及轉(zhuǎn)向架，5-電動(dòng)助力系統(tǒng)，6-電機(jī)，7-方向盤。8-固定支架，9-軸底部固定架，10-隨動(dòng)輪，11-方向盤軸，12-電機(jī)軸凸輪，13-轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈，14-方向盤隔離機(jī)構(gòu)；141-上齒輪,142-下凸輪,15-第一旋轉(zhuǎn)潤滑輪槽，16-第二旋轉(zhuǎn)潤滑輪槽，17-外齒輪，18-托架。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明實(shí)施例I :如圖I所示，一體化連接裝置通過將方向盤軸和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸連接實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動(dòng)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與普通轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)一樣，通過萬向節(jié)萬向節(jié)指的是利用球型等裝置以實(shí)現(xiàn)不同方向的軸動(dòng)力輸出的裝置，它也是汽車上的一個(gè)很重要部件。萬向節(jié)與傳動(dòng)軸組合，稱為萬向節(jié)傳動(dòng)裝置。傳遞轉(zhuǎn)向助力，通過連接桿實(shí)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。如圖2-3所示，方向盤隔離裝置是一半為圓形齒輪一半為橢圓形齒輪的軸裝裝置，即應(yīng)該是上方為圓形齒輪(即上齒輪)，下方為橢圓形齒輪(即下凸輪)，圓形齒輪與方向盤軸齒合，橢圓形齒輪與轉(zhuǎn)向軸輪圈齒合，向轉(zhuǎn)向軸輪圈傳遞方向盤軸力的同時(shí)，隔離轉(zhuǎn)向 軸輪圈傳遞給方向盤軸的力。一體化連接器包括了與方向盤相連的方向盤軸、電機(jī)、方向盤隔離機(jī)構(gòu)、四個(gè)隨動(dòng)輪、與萬向節(jié)向連接的轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈、用于固定的固定支架、潤滑輪槽、托架以及軸底部固定架。固定支架將連接器固定在車架上，方向盤軸位于連接器的中間與方向盤相連，位于固定支架中心，方向盤軸和轉(zhuǎn)向軸都能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)于固定支架的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。軸底部固定架將方向盤隔離裝置、隨動(dòng)輪軸、電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪軸的兩端套接在一起，使得對(duì)應(yīng)的軸能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。套接是指固定架的凹槽將軸兩端固定，軸能在凹槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)。方向盤隔離機(jī)構(gòu)通過軸底部固定架兩端套接在轉(zhuǎn)向軸輪圈和方向盤軸之間。四個(gè)固定隨動(dòng)輪與轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈，隨著轉(zhuǎn)向軸輪圈的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)通過電機(jī)軸凸輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)。方向盤軸托架將底部的軸固定架托起并通過旋轉(zhuǎn)潤滑輪槽相連。方向盤軸上固定了方向盤軸齒輪，其只與方向盤隔離機(jī)構(gòu)上的上齒輪相齒合。方向盤隔離機(jī)構(gòu)的下凸輪通過上齒輪的帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸輪圈的旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)向軸輪圈(即轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸向下傳遞力)。在輔助駕駛情況下，隨著轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)方向盤隔離機(jī)構(gòu)的下凸輪與轉(zhuǎn)向軸輪圈的輪齒脫開(凸輪與轉(zhuǎn)向軸輪圈只是部分齒合，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸輪圈帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)入非齒合區(qū)域時(shí)，輪齒脫開)，將轉(zhuǎn)向軸和方向盤軸的傳動(dòng)切斷(轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向軸輪圈之間為直接固定連接)，實(shí)現(xiàn)隔離控制。
權(quán)利要求
1.一種用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器，其特征在于，包括固定支架、軸底部固定架、方向盤軸、轉(zhuǎn)向軸、方向盤隔離機(jī)構(gòu)、電機(jī)軸凸輪；方向盤隔離機(jī)構(gòu)由上齒輪與下凸輪固連而成；電機(jī)軸凸輪與安裝在固定架上的電機(jī)傳動(dòng)連接； 軸底部固定架安裝在固定支架底部，所述的方向盤軸的上端與方向盤相連，所述的方向盤軸的下端穿過所述的固定支架和軸底部固定架；方向盤隔離機(jī)構(gòu)和電機(jī)軸凸輪均安裝在所述的軸底部固定架上； 方向盤軸上設(shè)有與所述上齒輪嚙合的外齒輪；下凸輪的外圈設(shè)有與轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈相嚙合的齒；方向盤軸依次通過方向盤軸上的外齒輪、上齒輪、下凸輪和轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈實(shí)現(xiàn)手動(dòng)力矩的單向傳遞；手動(dòng)力矩為方向盤產(chǎn)生的力矩； 電機(jī)的輸出軸與電機(jī)軸凸輪傳動(dòng)連接，電機(jī)軸凸輪的外圈設(shè)有與轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈相嚙合的齒；電機(jī)依次通過電機(jī)軸凸輪和轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈實(shí)現(xiàn)電動(dòng)力矩的傳遞；所述的電動(dòng)力矩為電機(jī)產(chǎn)生的力矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器，其特征在于，在軸底部固定架上還設(shè)有多個(gè)隨動(dòng)輪，隨動(dòng)輪的外圈設(shè)有與轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈相嚙合的齒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器，其特征在于，所述的隨動(dòng)輪為4個(gè)；4個(gè)隨動(dòng)輪、方向盤隔離機(jī)構(gòu)以及電機(jī)軸凸輪沿方向盤軸的周向均勻分布在所述的軸底部固定架上，且下凸輪與電機(jī)軸凸輪相對(duì)于方向盤軸的軸心線對(duì)稱。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器，其特征在于，轉(zhuǎn)向軸上端具有一個(gè)向外凸出的外圈，固定支架的底部設(shè)有用于卡裝所述外圈的第一旋轉(zhuǎn)潤滑輪槽； 方向盤軸的底端為用于托住所述軸底部固定架的方向盤軸托架，方向盤軸托架上設(shè)有第二旋轉(zhuǎn)潤滑輪槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器，其特征在于，下凸輪和電機(jī)軸凸輪均為外圈帶齒的橢圓形凸輪。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器，方向盤隔離機(jī)構(gòu)由上齒輪與下凸輪固連而成；電機(jī)軸凸輪與安裝在固定架上的電機(jī)傳動(dòng)連接；所述的方向盤軸的下端穿過所述的固定支架插裝在軸底部固定架上；方向盤隔離機(jī)構(gòu)和電機(jī)軸凸輪均安裝在所述的軸底部固定架上；方向盤軸上設(shè)有與所述上齒輪嚙合的外齒輪；下凸輪的外圈設(shè)有與轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈相嚙合的齒；方向盤軸依次通過方向盤軸上的外齒輪、上齒輪、下凸輪和轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)齒圈實(shí)現(xiàn)手動(dòng)力矩的單向傳遞。該用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手動(dòng)/自動(dòng)切換連接器能夠?qū)崿F(xiàn)在輔助駕駛過程中將方向盤隔離，當(dāng)人工干預(yù)時(shí)能及時(shí)切換模式，實(shí)現(xiàn)基本助力轉(zhuǎn)向。
文檔編號(hào)B62D5/04GK102923182SQ201210414928
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者王耀南, 孟步敏, 袁小芳, 申永鵬 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)