本發(fā)明涉及電動(dòng)轉(zhuǎn)向器的齒輪齒條間隙調(diào)節(jié)，尤其涉及乘用車(chē)電動(dòng)轉(zhuǎn)向器齒輪齒條間隙測(cè)量調(diào)整機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、轉(zhuǎn)向器，也被稱(chēng)為轉(zhuǎn)向機(jī)或方向機(jī)，是汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，轉(zhuǎn)向器有多種類(lèi)型，如齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿曲柄指銷(xiāo)式、動(dòng)力轉(zhuǎn)向器等，它的主要功能是把來(lái)自轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)向力矩和轉(zhuǎn)向角進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儞Q，然后輸出給轉(zhuǎn)向拉桿機(jī)構(gòu)，進(jìn)而使汽車(chē)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，簡(jiǎn)而言之，轉(zhuǎn)向器本質(zhì)上就是一個(gè)減速傳動(dòng)裝置。

2、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器中，精確的間隙調(diào)整是確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能和安全性的關(guān)鍵因素，轉(zhuǎn)向器在出廠(chǎng)前需要進(jìn)行嚴(yán)格的間隙調(diào)整，以確保其在安裝到車(chē)輛上時(shí)能夠正常工作，由于間隙的微小變化可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向性能的大幅波動(dòng)，因此檢測(cè)和調(diào)整的精度要求非常高；如果間隙過(guò)緊，可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向沉重，影響駕駛舒適性；如果間隙過(guò)松，則可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定，降低車(chē)輛操控性，并可能產(chǎn)生異響，影響駕駛體驗(yàn)。因此，保證出廠(chǎng)前的間隙調(diào)整精確到位，是確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最佳性能和駕駛安全的重要措施。

3、在齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器中，轉(zhuǎn)向器在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一定的制造公差等，其內(nèi)部的齒輪和齒條之間的配合間隙可能會(huì)發(fā)生變化，超出預(yù)定的間隙范圍，為了恢復(fù)轉(zhuǎn)向器的正常工作狀態(tài)，則需要對(duì)轉(zhuǎn)向器齒輪齒條的間隙進(jìn)行檢測(cè)并調(diào)整，齒輪齒條間隙的檢測(cè)精度直接影響調(diào)整效果和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能，由于間隙的微小變化可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向性能的大幅波動(dòng)，因此檢測(cè)精度要求較高，精確調(diào)整間隙時(shí)，過(guò)緊或過(guò)松都可能影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的靈活性和安全性，過(guò)緊可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向沉重，影響駕駛舒適性；過(guò)松則可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定，降低車(chē)輛操控性，并可能產(chǎn)生異響，影響駕駛體驗(yàn)，保證間隙檢測(cè)的高精度對(duì)于確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最佳性能至關(guān)重要。

4、因此，有必要設(shè)計(jì)一種乘用車(chē)電動(dòng)轉(zhuǎn)向器齒輪齒條間隙測(cè)量調(diào)整機(jī)構(gòu)，用于對(duì)齒輪齒條間隙精準(zhǔn)測(cè)量，精準(zhǔn)調(diào)控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供乘用車(chē)電動(dòng)轉(zhuǎn)向器齒輪齒條間隙測(cè)量調(diào)整機(jī)構(gòu)。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：乘用車(chē)電動(dòng)轉(zhuǎn)向器齒輪齒條間隙測(cè)量調(diào)整機(jī)構(gòu)，包括：背板、伸縮機(jī)構(gòu)、內(nèi)位移檢測(cè)探頭、外位移檢測(cè)探頭、并緊機(jī)構(gòu)和控制單元，所述伸縮機(jī)構(gòu)安裝在所述背板的側(cè)面，所述伸縮機(jī)構(gòu)的側(cè)面設(shè)有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，并帶動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、內(nèi)位移檢測(cè)探頭和外位移檢測(cè)探頭移動(dòng)，所述背板的側(cè)面安裝二軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，控制背板在x軸和z軸上進(jìn)行精確移動(dòng)和定位；

3、所述伸縮機(jī)構(gòu)包括：移動(dòng)板和第一伸縮缸；所述移動(dòng)板與所述背板上下滑動(dòng)，所述第一伸縮缸與所述背板固定；

4、所述移動(dòng)板側(cè)面固定安裝有第一旋轉(zhuǎn)套和第二旋轉(zhuǎn)套，所述并緊機(jī)構(gòu)包括：并緊軸、固定軸和旋轉(zhuǎn)塊；所述旋轉(zhuǎn)塊的端部與第一旋轉(zhuǎn)套固定安裝，所述并緊軸套設(shè)于所述固定軸中部，所述并緊軸的端部與所述第二旋轉(zhuǎn)套轉(zhuǎn)動(dòng)安裝，所述內(nèi)位移檢測(cè)探頭貫穿所述并緊軸，所述并緊軸的另一端設(shè)置有與轉(zhuǎn)向器中調(diào)節(jié)位置適配的口槽；

5、所述控制單元通過(guò)模擬轉(zhuǎn)向器的實(shí)際負(fù)載狀態(tài)，控制內(nèi)位移檢測(cè)探頭和外位移檢測(cè)探頭的檢測(cè)位置，檢測(cè)齒輪和齒條的位移數(shù)據(jù)，并計(jì)算得到齒輪齒條之間的實(shí)際間隙值，控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)時(shí)調(diào)整齒輪齒條的間隙。

6、本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括：伺服電機(jī)、第一齒輪和第二齒輪；所述第一齒輪和第二齒輪均位于所述第二旋轉(zhuǎn)套內(nèi)，并與所述第二旋轉(zhuǎn)套轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述第一齒輪和所述第二齒輪嚙合，所述伺服電機(jī)與所述移動(dòng)板固定，所述伺服電機(jī)的輸出端與所述第一齒輪軸心位置固定，所述并緊軸的端部與所述第二齒輪軸心位置固定。

7、本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述并緊軸的軸心位置開(kāi)設(shè)有檢測(cè)通道，供所述內(nèi)位移檢測(cè)探頭的伸縮移動(dòng)。

8、本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述內(nèi)位移檢測(cè)探頭的端部設(shè)置有內(nèi)位移傳感器，所述外位移檢測(cè)探頭的端部設(shè)置有外位移傳感器，所述內(nèi)位移傳感器的側(cè)面固定有固定板，所述固定板與所述伺服電機(jī)側(cè)面固定，所述外位移傳感器位于所述并緊機(jī)構(gòu)的側(cè)面，并與所述移動(dòng)板固定。

9、本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述外位移傳感器和內(nèi)位移傳感器均為激光傳感器。

10、一種乘用車(chē)電動(dòng)轉(zhuǎn)向器齒輪齒條間隙測(cè)量調(diào)整方法，使用權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的乘用車(chē)電動(dòng)轉(zhuǎn)向器齒輪齒條間隙測(cè)量調(diào)整機(jī)構(gòu)，包括以下步驟：

11、s1、利用內(nèi)位移檢測(cè)探頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)齒條的位移，外位移檢測(cè)探頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)齒輪的旋轉(zhuǎn)位移；

12、s2、建立數(shù)學(xué)模型，基于轉(zhuǎn)向器的實(shí)際負(fù)載狀態(tài)，模擬實(shí)際負(fù)載狀態(tài)下齒輪和齒條的偏移量，通過(guò)偏移量計(jì)算出內(nèi)位移檢測(cè)探頭和外位移檢測(cè)探頭的位置變化，實(shí)時(shí)對(duì)內(nèi)位移檢測(cè)探頭和外位移檢測(cè)探頭進(jìn)行調(diào)整，從而精準(zhǔn)獲取齒輪和齒條的位移數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至控制單元；

13、s3、對(duì)得到的齒輪和齒條的位移數(shù)據(jù)預(yù)處理，將預(yù)處理后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)整合，分別計(jì)算兩個(gè)傳感器的位移差值，得到齒輪齒條的實(shí)際間隙值g；

14、s4、基于實(shí)際負(fù)載狀態(tài)，設(shè)定齒輪齒條的目標(biāo)間隙值gt，通過(guò)實(shí)際測(cè)量得到的實(shí)際間隙值g與目標(biāo)間隙值gt進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算實(shí)際間隙值g和目標(biāo)間隙值gt之間的差值δg，若δg為正值，則控制并緊機(jī)構(gòu)減小齒輪齒條間隙，若δg為負(fù)值，控制并緊機(jī)構(gòu)增大齒輪齒條間隙，直至達(dá)到目標(biāo)間隙值gt。

15、本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，在所述s2中，實(shí)際負(fù)載狀態(tài)包括：動(dòng)態(tài)加載、動(dòng)態(tài)卸載、溫度；

16、實(shí)時(shí)對(duì)內(nèi)位移檢測(cè)探頭和外位移檢測(cè)探頭進(jìn)行調(diào)整，具體為，結(jié)合動(dòng)態(tài)加載、動(dòng)態(tài)卸載、溫度，建立數(shù)學(xué)模型其中，d(t)表示在時(shí)間t時(shí)刻的齒條或齒輪的偏移量，f(t)表示t時(shí)刻作用在齒輪或者齒條上的負(fù)載力，k(t)表示齒輪或者齒條的剛度系數(shù)，表示齒輪或者抵抗變形的能力，l0表示初始狀態(tài)下齒輪與齒條的中心距，作為計(jì)算熱膨脹的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，a表示齒輪或齒條材料的熱膨脹系數(shù)，表示材料隨溫度變化的膨脹率，tt-t表示t時(shí)刻的溫度與參考溫度之差；

17、設(shè)定目標(biāo)值d(0)，計(jì)算偏移量d(t)與目標(biāo)值d(0)，得到實(shí)際檢測(cè)位置d，結(jié)合數(shù)學(xué)公式，得到d(0)表示齒條或齒輪初始目標(biāo)位置，利用控制單元控制內(nèi)位移檢測(cè)探頭和外位移檢測(cè)探頭位置調(diào)整。

18、本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，在所述s3中，計(jì)算齒輪齒條的實(shí)際間隙值g的方法，具體為，利用實(shí)時(shí)調(diào)整的內(nèi)位移檢測(cè)探頭和外位移檢測(cè)探頭，檢測(cè)得到齒輪和齒條的位移數(shù)據(jù)，將位移數(shù)據(jù)降噪處理；

19、利用加權(quán)平均法分別對(duì)內(nèi)位移檢測(cè)探頭和外位移檢測(cè)探頭檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融，得到齒輪或齒條在t時(shí)刻的間隙值將齒輪和齒條在t時(shí)刻的間隙值相加得到齒輪和齒條的實(shí)際間隙值g，其中，wt為t時(shí)刻傳感器的權(quán)重，d-d(t)為t時(shí)刻的位移差值。

20、本發(fā)明解決了背景技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明具備以下有益效果：

21、(1)本發(fā)明提供了乘用車(chē)電動(dòng)轉(zhuǎn)向器齒輪齒條間隙測(cè)量調(diào)整機(jī)構(gòu)及其調(diào)整方法，利用內(nèi)位移檢測(cè)探頭和外位移檢測(cè)探頭的配合，實(shí)時(shí)檢測(cè)齒輪和齒條在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的位移，確保間隙測(cè)量的精度，并計(jì)算出齒輪齒條的實(shí)際間隙值，并調(diào)整間隙至目標(biāo)間隙值，可以確保高精度和動(dòng)態(tài)調(diào)整，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少磨損，延長(zhǎng)使用壽命。

22、(2)本發(fā)明通過(guò)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，模擬出轉(zhuǎn)向器在實(shí)際狀態(tài)下齒輪和齒條的配合狀態(tài)和偏移量，實(shí)時(shí)控制內(nèi)位移檢測(cè)探頭和外位移檢測(cè)探頭的檢測(cè)位置，能夠及時(shí)反映齒輪齒條的間隙變化，提高內(nèi)位移檢測(cè)探頭和外位移檢測(cè)探頭檢測(cè)位置的精準(zhǔn)性，同時(shí)，進(jìn)一步提高了間隙測(cè)量的準(zhǔn)確性。

23、(3)本發(fā)明通過(guò)模擬轉(zhuǎn)向器在實(shí)際狀態(tài)下齒輪和齒條的偏移量，計(jì)算出內(nèi)位移檢測(cè)探頭和外位移檢測(cè)探頭的位置變化，并實(shí)時(shí)調(diào)整其位置，再將調(diào)整后的檢測(cè)探頭數(shù)據(jù)整合計(jì)算，得到齒輪齒條的實(shí)際間隙值，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、動(dòng)態(tài)調(diào)整的間隙測(cè)量和控制。