专利名称：一种用于电动转向系统的手动/自动切换连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电动转向系统的手动/自动切换连接器，属于控制技术领域。
背景技术：
电动助力转向系统由于零件数目少，布置方便，重量轻等优点，已经在汽车上得到了广泛的应用。动力转向系统已成为一些轿车的标准设置，全世界约有一半的轿车采用助力转向。随着汽车辅助驾驶技术的发展，对电动助力转向技术的安全性，经济性、动力性和机动性等提出了更高的要求。驾驶员在驾驶过程中，下一步控制方向盘的旋转角度和方向，往往不是通过方向盘的旋转角度来确定，而是通过汽车的方位及车身角度来确定。对于一个集辅助驾驶和手动驾驶于一体的电动转向系统，方向盘在辅助驾驶情况下跟随转向电机运动。方向盘的跟随运动并非必须，而且会造成人工干预时控制不及时，方向盘转向阻力对助力控制产生干扰，进而会导致安全问题。传统的电动助力转向系统辅助转向控制和手动驾驶结合控制的切换困难，一直是本领域的难题。因此，有必要设计一种便于切换的用于电动转向系统的手动/自动切换连接器。发明内容·本发明所要解决的技术问题是提供一种用于电动转向系统的手动/自动切换连接器，该用于电动转向系统的手动/自动切换连接器能够实现在辅助驾驶过程中将方向盘隔离，当人工干预时能及时切换模式，实现基本助力转向。发明的技术解决方案如下—种用于电动转向系统的手动/自动切换连接器，包括固定支架、轴底部固定架、方向盘轴、转向轴、方向盘隔离机构、电机轴凸轮；方向盘隔离机构由上齿轮与下凸轮固连而成；电机轴凸轮与安装在固定架上的电机传动连接；轴底部固定架安装在固定支架底部,所述的方向盘轴的上端与方向盘相连,所述的方向盘轴的下端穿过所述的固定支架和轴底部固定架；方向盘隔离机构和电机轴凸轮均安装在所述的轴底部固定架上；方向盘轴上设有与所述上齿轮啮合的外齿轮；下凸轮的外圈设有与转向轴的内齿圈相哨合的齿；方向盘轴依次通过方向盘轴上的外齿轮、上齿轮、下凸轮和转向轴的内齿圈实现手动力矩的单向传递；手动力矩为方向盘产生的力矩；电机的输出轴与电机轴凸轮传动连接，电机轴凸轮的外圈设有与转向轴的内齿圈相啮合的齿；电机依次通过电机轴凸轮和转向轴的内齿圈实现电动力矩的传递；所述的电动力矩为电机产生的力矩。在轴底部固定架上还设有多个随动轮，随动轮的外圈设有与转向轴的内齿圈相啮合的齿。所述的随动轮为4个；4个随动轮、方向盘隔离机构以及电机轴凸轮沿方向盘轴的周向均匀分布在所述的轴底部固定架上，且下凸轮与电机轴凸轮相对于方向盘轴的轴心线对称。转向轴上端具有一个向外凸出的外圈，固定支架的底部设有用于卡装所述外圈的第一旋转润滑轮槽；方向盘轴的底端为用于托住所述轴底部固定架的方向盘轴托架，方向盘轴托架上设有第二旋转润滑轮槽。轴底部固定架还通过随动轮轴与上方的固定架相连，并固定。但方向盘轴托架会同方向盘轴一起旋转，方向盘轴托架与方向盘轴是一体的，方向盘轴托架与轴底部固定架会有相对运动。
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下凸轮和电机轴凸轮均为外圈带齿的椭圆形凸轮。转向轴轮圈的内齿圈旋转导致4个定随动轮随动。有益效果本发明的用于电动转向系统的手动/自动切换连接器，是一种能够将方向盘和电动转向轴单向隔离的装置。该装置能够实现在辅助驾驶过程中将方向盘隔离，当人工干预时能及时切换模式，实现基本助力转向。电机驱动转向轴的轮圈(即转向轴的内齿圈)，进而带动转向轴旋转。手动驾驶时，转向电机能为转向提供同向辅助力。辅助驾驶时，方向盘隔离轴能将方向盘隔离开；助力电机和转向电机能够实现组合控制。在辅助驾驶模式下，助力电机实现拟人的转向操作和转向电机共同完成转向操作。在手动驾驶模式下，助力电机和转向电机同时完成转向助力动作。本专利的最大创新在于，提出一种电动转向手自一体化连接器结构，实现手动控制和自动控制灵活切换。该结构将方向盘和连接助力电机的转向轴隔离，使得在辅助驾驶情况下方向盘不随转向电机运动，隔离方向盘对转向电机控制的干扰。同时，在驾驶员对方向盘进行操作的时候，及时的由辅助驾驶的线控状态切换回手动驾驶的助力转向控制。相对于纯粹的电子式的隔离方法，该结构在失去动力的情况下仍然能够维持基本的转向功能，从而能确保了汽车的安全性。
图I是本发明的整体装配示意图；图2是本发明的一体化连接器的结构图；图3是本发明的一体化连接器结构的剖面图之一；图4是本发明的一体化连接器结构的剖面图之二。标号说明1_用于电动转向系统的手动/自动切换连接器，2-万向节，3-连接杆，4-车轮及转向架，5-电动助力系统，6-电机，7-方向盘。8-固定支架，9-轴底部固定架，10-随动轮，11-方向盘轴，12-电机轴凸轮，13-转向轴的内齿圈，14-方向盘隔离机构；141-上齿轮,142-下凸轮,15-第一旋转润滑轮槽，16-第二旋转润滑轮槽，17-外齿轮，18-托架。
具体实施例方式以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明实施例I :如图I所示，一体化连接装置通过将方向盘轴和转向传动轴连接实现转向系统的传动。电动助力转向系统与普通转向助力系统一样，通过万向节万向节指的是利用球型等装置以实现不同方向的轴动力输出的装置，它也是汽车上的一个很重要部件。万向节与传动轴组合，称为万向节传动装置。传递转向助力，通过连接杆实现车轮转向。如图2-3所示，方向盘隔离装置是一半为圆形齿轮一半为椭圆形齿轮的轴装装置，即应该是上方为圆形齿轮(即上齿轮)，下方为椭圆形齿轮(即下凸轮)，圆形齿轮与方向盘轴齿合，椭圆形齿轮与转向轴轮圈齿合，向转向轴轮圈传递方向盘轴力的同时，隔离转向 轴轮圈传递给方向盘轴的力。一体化连接器包括了与方向盘相连的方向盘轴、电机、方向盘隔离机构、四个随动轮、与万向节向连接的转向轴的内齿圈、用于固定的固定支架、润滑轮槽、托架以及轴底部固定架。固定支架将连接器固定在车架上，方向盘轴位于连接器的中间与方向盘相连，位于固定支架中心，方向盘轴和转向轴都能够实现相对于固定支架的旋转运动。轴底部固定架将方向盘隔离装置、随动轮轴、电机驱动轮轴的两端套接在一起，使得对应的轴能够转动。套接是指固定架的凹槽将轴两端固定，轴能在凹槽内旋转。方向盘隔离机构通过轴底部固定架两端套接在转向轴轮圈和方向盘轴之间。四个固定随动轮与转向轴的内齿圈，随着转向轴轮圈的转动而转动。电机通过电机轴凸轮驱动转向轴的内齿圈运动，进而驱动转向轴旋转。方向盘轴托架将底部的轴固定架托起并通过旋转润滑轮槽相连。方向盘轴上固定了方向盘轴齿轮，其只与方向盘隔离机构上的上齿轮相齿合。方向盘隔离机构的下凸轮通过上齿轮的带动旋转并驱动转向轴轮圈的旋转(转向轴轮圈(即转向轴的内齿圈)驱动转向轴向下传递力)。在辅助驾驶情况下，随着转向轴的旋转方向盘隔离机构的下凸轮与转向轴轮圈的轮齿脱开(凸轮与转向轴轮圈只是部分齿合，当转向轴轮圈带动凸轮转入非齿合区域时，轮齿脱开)，将转向轴和方向盘轴的传动切断(转向轴与转向轴轮圈之间为直接固定连接)，实现隔离控制。
权利要求
1.一种用于电动转向系统的手动/自动切换连接器，其特征在于，包括固定支架、轴底部固定架、方向盘轴、转向轴、方向盘隔离机构、电机轴凸轮；方向盘隔离机构由上齿轮与下凸轮固连而成；电机轴凸轮与安装在固定架上的电机传动连接； 轴底部固定架安装在固定支架底部，所述的方向盘轴的上端与方向盘相连，所述的方向盘轴的下端穿过所述的固定支架和轴底部固定架；方向盘隔离机构和电机轴凸轮均安装在所述的轴底部固定架上； 方向盘轴上设有与所述上齿轮啮合的外齿轮；下凸轮的外圈设有与转向轴的内齿圈相啮合的齿；方向盘轴依次通过方向盘轴上的外齿轮、上齿轮、下凸轮和转向轴的内齿圈实现手动力矩的单向传递；手动力矩为方向盘产生的力矩； 电机的输出轴与电机轴凸轮传动连接，电机轴凸轮的外圈设有与转向轴的内齿圈相啮合的齿；电机依次通过电机轴凸轮和转向轴的内齿圈实现电动力矩的传递；所述的电动力矩为电机产生的力矩。
2.根据权利要求I所述的用于电动转向系统的手动/自动切换连接器，其特征在于，在轴底部固定架上还设有多个随动轮，随动轮的外圈设有与转向轴的内齿圈相啮合的齿。
3.根据权利要求2所述的用于电动转向系统的手动/自动切换连接器，其特征在于，所述的随动轮为4个；4个随动轮、方向盘隔离机构以及电机轴凸轮沿方向盘轴的周向均匀分布在所述的轴底部固定架上，且下凸轮与电机轴凸轮相对于方向盘轴的轴心线对称。
4.根据权利要求I所述的用于电动转向系统的手动/自动切换连接器，其特征在于，转向轴上端具有一个向外凸出的外圈，固定支架的底部设有用于卡装所述外圈的第一旋转润滑轮槽； 方向盘轴的底端为用于托住所述轴底部固定架的方向盘轴托架，方向盘轴托架上设有第二旋转润滑轮槽。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于电动转向系统的手动/自动切换连接器，其特征在于，下凸轮和电机轴凸轮均为外圈带齿的椭圆形凸轮。
全文摘要
本发明公开了一种用于电动转向系统的手动/自动切换连接器，方向盘隔离机构由上齿轮与下凸轮固连而成；电机轴凸轮与安装在固定架上的电机传动连接；所述的方向盘轴的下端穿过所述的固定支架插装在轴底部固定架上；方向盘隔离机构和电机轴凸轮均安装在所述的轴底部固定架上；方向盘轴上设有与所述上齿轮啮合的外齿轮；下凸轮的外圈设有与转向轴的内齿圈相啮合的齿；方向盘轴依次通过方向盘轴上的外齿轮、上齿轮、下凸轮和转向轴的内齿圈实现手动力矩的单向传递。该用于电动转向系统的手动/自动切换连接器能够实现在辅助驾驶过程中将方向盘隔离，当人工干预时能及时切换模式，实现基本助力转向。
文档编号B62D5/04GK102923182SQ201210414928
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者王耀南, 孟步敏, 袁小芳, 申永鹏 申请人:湖南大学