CN112460202B - 一种摩擦式单向阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车尾门电动撑杆领域，具体涉及一种摩擦式单向阻尼器，包含输出轴、壳体、凸轮、输入轴和阻尼模块；输出轴上设置第一传动凸起结构，凸轮中央设置向匹配的第一传动通孔，互相带动旋转。输入轴上的E字型凸起结构嵌入凸轮两侧的两个U型凹槽结构中。在E字型凸起结构和U型凹槽结构之间的空隙中，布置多个摩擦柱。在摩擦柱之间，设置用于分隔摩擦柱的隔离材料。摩擦柱在反向驱动时带动阻尼模块提供阻力，而正向驱动时不带动阻尼模块，不提供阻力，从而在正向驱动过程中节约电机能量的同时，保证了反向驱动中提供满足电动撑杆需要的阻力，并且可以选用更小功率的电机，从而降低了产品成本，提高了产品的市场竞争力。

Description

一种摩擦式单向阻尼器

技术领域

本发明涉及汽车尾门电动撑杆领域，具体涉及一种摩擦式单向阻尼器。

背景技术

随着汽车技术的快速发展，越来越多的汽车技术朝着电动化智能化的方向发展，因此在此背景下，目前大部分的汽车尾门也有原来的手动开关门升级成了电动开关门系统，极大的改善了客户的用车体验。那么目前市场上的电动尾门系统还是由电动撑杆来驱动，电动撑杆主要有电机、减速箱、阻尼器、丝杆、弹簧等部件组成，电机动力通过减速箱和阻尼器然后驱动丝杆旋转，丝杆将旋转运动转换成直线运动从而驱动门的开启和关闭。目前客户一般要求汽车尾门在运动过程中的任何位置都要能停止并能稳定的保持在该位置，那么为了能使汽车尾门在开关门的过程中的任意位置都能下来并稳定地保持在该位置就需要撑杆本身有一定的系统阻力，所以大家往往会在撑杆的内部增加一个阻尼器来增加系统的阻力以便汽车尾门更好的悬停。

电动撑杆工作中驱动力的传输有两个方向：第一种正向传输：电机→减速箱→阻尼器→丝杆→尾门，(此过程驱动力从阻尼器的输入轴传入，输出轴传出)，对阻尼器来说叫做“正向驱动”；

第二种反向传输：尾门→丝杆→阻尼器→减速箱→电机，(此过程驱动力从阻尼器的输出轴传入，输入轴传出)，对阻尼器来说叫做“反向驱动”；

为了使尾门能更好的悬停,我们其实只需要在阻尼器“反向驱动”过程中增加系统的阻力，“正向驱动”过程中不需要提供阻力。

目前市面上的阻尼器都为双向阻尼器，也就是在“正向驱动”和“反向驱动”的过程中阻尼器都提供阻力作用，这样就有一个很大的缺点就是阻尼器在“正向驱动”的过程中也会提供阻力，这样电机就会消耗掉很大一部分电机功率用来克服阻尼器的摩擦做功，产生大量的能量浪费，而且为了满足系统的动力要求我们会选用更大功率的电机，这样就增加了产品的成本，降低了市场竞争力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摩擦式单向阻尼器，用来克服双向阻尼器能量浪费严重和产品成本过高，缺乏竞争力的特点。本发明的摩擦式单向阻尼器，只在反向驱动过程中提供阻力，而在正向驱动过程中不产生阻力。

本发明提供的一种摩擦式单向阻尼器，其特征在于，包含输出轴、壳体、凸轮、输入轴和阻尼模块；

所述输出轴上设置的第一传动凸起结构，与所述凸轮中间设置的第一传动通孔相互配合连接；当所述输出轴旋转时，所述第一传动凸起结构通过所述第一传动通孔带动所述凸轮旋转；当所述凸轮旋转时，所述第一传动通孔通过所述第一传动凸起结构带动所述输出轴旋转；

所述输入轴上设置的E字型凸起结构，与所述凸轮两侧的两个U型凹槽结构相互配合，嵌入到所述凸轮的所述U型凹槽结构中；所述U型凹槽结构的顶端形成的圆弧面的圆心，不与所述凸轮的旋转中心重合；当所述输入轴旋转时，所述E字型凸起结构通过所述U型凹槽结构带动所述凸轮旋转；当所述凸轮旋转时，所述U型凹槽结构通过所述E字型凸起结构带动所述输入轴旋转；在所述E字型凸起结构和所述U型凹槽结构之间的空隙中，布置多个摩擦柱；在所述摩擦柱之间，还设置有用于分隔所述摩擦柱的隔离材料；

所述输出轴、所述凸轮和所述输出轴通过垫片和螺钉依次连接后，套装在所述壳体内；在所述壳体和所述凸轮之间，设置有用以增加所述输出轴、所述凸轮和所述输出轴旋转阻力的所述阻尼模块。

进一步地，所述第一传动凸起结构是矩形凸起结构，所述第一传动通孔是矩形孔。

进一步地，所述阻尼模块包含在所述壳体内孔上加工形成的阻尼法兰结构、转轮、大摩擦片、波形弹簧和推入式弹簧螺母；在所述转轮上有第二传动凸起结构；在所述大摩擦片中心位置上设置与所述第二传动凸起结构匹配的第二传动通孔；所述大摩擦片和所述波形弹簧套装在所述转轮上；在所述转轮的顶部设置的法兰边，压缩所述波形弹簧，所述波形弹簧将所述大摩擦片压向所述阻尼法兰结构；当所述转轮利用所述第二传动凸起结构和第二传动通孔带动所述大摩擦片旋转时，所述大摩擦片通过与所述阻尼法兰结构摩擦提供阻尼；在所述阻尼法兰结构的另一侧，利用所述推入式弹簧螺母轴向锁紧所述阻尼法兰结构、所述大摩擦片、所述波形弹簧和所述转轮；所述推入式弹簧螺母安装后与所述转轮端部的外圆相干涉以防止脱落。

进一步地，所述第二传动凸起结构是方形凸起结构，所述第二传动通孔是方形孔。

进一步地，所述阻尼模块还包含小摩擦片，利用在所述小摩擦片的中心位置上设置的与所述第二传动凸起结构匹配的第三传动通孔，套装在所述推入式弹簧螺母和所述阻尼法兰结构之间，与所述大摩擦片分别安装在所述壳体的所述阻尼法兰结构两侧；所述推入式弹簧螺母具有弹性，在轴向锁紧所述小摩擦片的同时，将所述小摩擦片压向所述阻尼法兰结构；当所述转轮利用所述第二传动凸起结构和第三传动通孔带动所述小摩擦片旋转时，所述小摩擦片通过与所述阻尼法兰结构摩擦提供阻尼。

进一步地，所述第二传动凸起结构是方形凸起结构，所述第二传动通孔是方形孔，所述第三传动通孔是方形孔。

进一步地，在所述输出轴上设置螺纹孔或者光孔结构；当所述输出轴上为螺纹孔时，所述螺钉直接与所述螺纹孔连接；当所述输出轴上为光孔时，所述螺钉穿过所述光孔，并在另一侧利用螺母连接。

进一步地，所述摩擦柱为4个。

进一步地，所述摩擦柱的形状为圆柱体。

进一步地，在所述输出轴和所述输入轴上，均设置有用于限制所述凸轮和所述阻尼模块轴向移动的法兰边。

本发明的摩擦式单向阻尼器根据电动撑杆使用过程中驱动力的传动方向，提取出驱动力传动的路径：一种是正向驱动，一种是反向驱动。反向驱动时提供阻力，而正向驱动时不提供阻力，从而避免了在不需要阻力的正向驱动过程中，电机由于需要克服阻尼器阻力做功而产生的能量浪费，但同时也保证了反向驱动中提供足够的阻力，满足电动撑杆的需要。另一方面，由于正向驱动过程中不需要克服额外的阻力做功，所以就可以为电动撑杆产品选用更小功率的电机，价格便宜，从而降低了产品成本，提高了产品的市场竞争力。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的3D装配示意图；

图2是本发明的一个较佳实施例的动力传递部分3D示意图；

图3是本发明的一个较佳实施例的阻尼模块的结构剖切图；

图4是本发明的一个较佳实施例的轴向剖切图；

图5是图4的B-B方向的剖切图；

图6是本发明的一个较佳实施例的输入轴3D视图；

图7是本发明的一个较佳实施例的凸轮3D视图。

其中，1-输出轴，2-推入式弹簧螺母，3-小摩擦片，4-壳体，5-大摩擦片，6-波形弹簧，7-转轮，8-凸轮，9-泡棉块，10-摩擦柱，11-输入轴，12-垫片，13-螺钉；

101-第一传动凸起结构，301-第三传动通孔，411-阻尼法兰结构，501-第二传动通孔，711-第二传动凸起结构，801-U型凹槽结构，802-第一传动通孔，1001-第一摩擦柱，1002-第二摩擦柱，1003-第三摩擦柱，1004-第四摩擦柱，1101-E字型凸起结构。

具体实施方式

以下将结合附图说明本发明的具体实施例。

实施例

请参阅图1，本发明一种摩擦式单向阻尼器的一个较佳实施例，由输出轴1、壳体4、凸轮8、输入轴11和阻尼模块构成。输出轴1、凸轮8、输入轴11安装在壳体4内。在壳体4和凸轮8之间，设置有用以增加输出轴1、凸轮8和输出轴11旋转阻力的阻尼模块。小摩擦片3、大摩擦片5、转轮7、波形弹簧6和推入式弹簧螺母2，配合壳体4，共同组成了阻尼模块。在输入轴11和凸轮8之间的空隙中，布置4个圆柱体状的摩擦柱10。在摩擦柱10之间，还设置有用于分隔摩擦柱10的作为隔离材料的长方体状的泡棉块9。

输入轴11连接电机，输出轴1连接尾门。当尾门开启时，电机带动输入轴11，输入轴11驱动凸轮8并进一步带动输出轴1转动，开启尾门；此过程中阻尼模块不提供阻力。当尾门关闭时，尾门驱动输出轴1转动，带动驱动凸轮8并进一步带动输入轴11；此过程中阻尼模块提供适当的阻力，保证尾门可以在任何位置保持停止。

螺钉13穿过垫片12，用于紧固输出轴1、凸轮8、输入轴11。

请参阅图2，展示了动力传递部分3D结构图。输出轴1上有第一传动凸起结构101(矩形凸起结构)，凸轮8中间设置有第一传动通孔802(矩形孔)。凸轮8上的第一传动通孔802与输出轴1上的第一传动凸起结构101相互配合，套装并连接在一起。当输出轴1旋转时，第一传动凸起结构101带动第一传动通孔802，驱动凸轮8旋转。当凸轮8旋转时，第一传动通孔802带动第一传动凸起结构101，驱动输出轴1旋转。

在输入轴11上设置有E字型凸起结构1101，凸轮8两侧设置有两个U型凹槽结构801。输入轴11上E字型凸起结构1101与凸轮8两侧的U型凹槽结构801配合，E字型凸起结构1101嵌入到凸轮8上对应的U型凹槽结构801中，使输入轴11和凸轮8连接在一起。当输入轴11旋转时，E字型凸起结构1101带动U型凹槽结构801，驱动凸轮8旋转。当凸轮8旋转时，U型凹槽结构801带动E字型凸起结构1101，驱动输入轴11旋转。在输出轴1上有螺纹孔，输入轴1、凸轮8、输入轴11通过垫片12和螺钉13利用螺纹孔依次连接在一起传递动力。在输出轴1上也可以设置光孔结构，螺钉13依次穿过垫片12、输入轴11、凸轮8和输入轴1，利用螺母紧固后传递动力。

请参阅由图1、图3和图4展示的阻尼模块结构。阻尼模块由在壳体4内孔上加工形成的阻尼法兰结构411、小摩擦片3、大摩擦片5、转轮7、波形弹簧6和推入式弹簧螺母2构成。

转轮7上有第二传动凸起结构711(方形凸起结构)，在大摩擦片5中心位置上设置与第二传动凸起结构711匹配的第二传动通孔501(方形孔)，在小摩擦片3的中心位置上设置有与转轮7上的第二传动凸起结构711匹配的第三传动通孔301(方形孔)。小摩擦片3的第三传动通孔301和大摩擦片5的第二传动通孔501都套装在转轮7的第二传动凸起结构711上，转轮7旋转运动将带动小摩擦片3和大摩擦片5转动。

波形弹簧6和大摩擦片5位于阻尼法兰结构411的一侧，依次套装在转轮7上。转轮7顶部的法兰边顶住并压缩波形弹簧6的一边，使得波形弹簧6的另一边将大摩擦片5压向阻尼法兰结构411。小摩擦片3和推入式弹簧螺母2位于阻尼法兰结构411的另一侧，依次套装在转轮7上。推入式弹簧螺母2具有弹性，从外侧将小摩擦片3压向阻尼法兰结构411的另一侧，同时轴向锁紧阻尼法兰结构411、小摩擦片3、大摩擦片5、波形弹簧6和转轮7。推入式弹簧螺母2安装后与转轮7端部的外圆相干涉以防止脱落。

当转轮7利用第二传动凸起结构711和第二传动通孔501带动大摩擦片5旋转时，大摩擦片5通过与阻尼法兰结构411摩擦提供阻尼。当转轮7利用第二传动凸起结构711和第三传动通孔301带动小摩擦片3旋转时，小摩擦片3通过与阻尼法兰结构411摩擦提供阻尼。本实施例的阻尼器是否提供摩擦阻力取决于在动力传递的过程中转轮7是否会被带动而转动：不会带动转轮7转动则不会有摩擦阻力，带动转轮7旋转则会产生摩擦阻力。

请参阅图4、图5、图6和图7，在转轮7的内孔中，螺钉13穿过垫片12和凸轮8，利用输出轴1上的螺纹孔，将输出轴1和输入轴11连接在一起。在输出轴1和输入轴11上都有法兰边的设计，可以将输入轴11、凸轮8和输出轴1限位在转轮7的中心孔内防止轴向的移动。输出轴1和输入轴11之间可以相互转动，输出轴1和转轮7之间可以相互转动，输入轴11和转轮7之间可以相互转动。输出轴1和输入轴11由粉末冶金材料制成。

凸轮8两侧的U型凹槽结构801的顶端形成4个圆弧面，这4个圆弧面的圆心不与凸轮8的旋转中心重合。输入轴11的E字型凸起结构1101的中间凸起部分嵌入到凸轮8的U型凹槽结构801中，输入轴11的E字型凸起结构1101的中间凸起部分与凸轮8的U型凹槽结构801之间有适当的间隙。在凸轮8和转轮7所形成的空隙中，设置四个摩擦柱：第一摩擦柱1001，第二摩擦柱1002，第三摩擦柱1003，第四摩擦柱1004，以及两个泡棉块9。泡棉块9用于将第一摩擦柱1001和第二摩擦柱1002，以及第三摩擦柱1003和第四摩擦柱1004之间的隔离开并限制过大位移。在静止状态下，输入轴11的E型凸起结构1101和泡棉块9共同将第一摩擦柱1001，第二摩擦柱1002，第三摩擦柱1003，第四摩擦柱1004限位在凸轮8的圆弧面位置。

请参阅图5、图6和图7，本实施例的工作原理是：

正向传动时，即原动力从输入轴11传入，输入轴11带动凸轮8旋转，凸轮8又带动输出轴1旋转从而传递动力。由于输入轴11上的E型凸起结构1101中间的凸起部分与凸轮8上U型凹槽结构801配合时有一定的间隙存在，所以在输入轴11旋转时不会立即推动凸轮8旋转，而是会首先推动E型凸起结构1101两侧的摩擦柱移动一定的距离：如果是顺时针旋转则会推动摩擦柱1002和摩擦柱1004移动，如果是逆时针旋转则会推动摩擦柱1001和摩擦柱1003移动。顺时针旋转的时候，因为泡棉块9是软质材料可以被压缩，所以摩擦柱1002和1004会被顺时针推动一定的距离，因为对于摩擦柱1002和1004来说顺时针移动空间会逐渐变大，所以被推动一定的距离后摩擦柱1002和1004将不会和转轮7和凸轮8同时接触，凸轮8也就不会通过摩擦柱1002和1004带动转轮7旋转，所以也就不会有摩擦阻力出现。同时对于摩擦柱1001和1003来说，由于输入轴11是顺时针旋转不会直接推动摩擦柱1001和1003移动脱离当前卡位，但是当凸轮8被推动顺时针旋转以后，摩擦柱1001和1003所处的空间同样会逐渐变大同理也不会带动转轮7旋转也就不会产生摩擦阻力。输入轴11逆时针旋转时原理类似。

反向传动时，即原动力从输出轴1传入，带动凸轮8旋转，凸轮8又带动输入轴11旋转从而传动动力。由于输入轴11上的E型凸起结构1101中间的凸起部分与凸轮8上U型凹槽结构801配合时有一定的间隙存在，所以凸轮8旋转时不会立刻带动输入轴11旋转，而是本身会首先转过一定的距离，由于摩擦柱10与凸轮8相接触的那段圆弧与凸轮8的旋转中心并不同心，凸轮8顺时针旋转时，摩擦柱1002和1004所处的空间会越来越小，逐渐将摩擦柱1002和1004卡死到凸轮8和转轮7之间，从而导致凸轮8带动输入轴11旋转传递动力的同时也通过摩擦柱1002和1004带动了转轮7的旋转，进而产生摩擦阻力。此时摩擦柱1001和摩擦柱1003所处的空间由于凸轮8的顺时针旋转变得越来越大，摩擦柱1001和1003不会带动转轮7旋转。凸轮8逆时针旋转时，原理与顺时针旋转时相同，只是换成摩擦柱1001和1003带动转轮7转动，而摩擦柱1002和1004处于自由跟转状态。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (10)

1.一种摩擦式单向阻尼器，其特征在于，包含输出轴、壳体、凸轮、输入轴和阻尼模块；

所述输出轴上设置的第一传动凸起结构，与所述凸轮中间设置的第一传动通孔相互配合连接；当所述输出轴旋转时，所述第一传动凸起结构通过所述第一传动通孔带动所述凸轮旋转；当所述凸轮旋转时，所述第一传动通孔通过所述第一传动凸起结构带动所述输出轴旋转；

所述输入轴上设置的E字型凸起结构，与所述凸轮两侧的两个U型凹槽结构相互配合，嵌入到所述凸轮的所述U型凹槽结构中；所述U型凹槽结构的顶端形成的圆弧面的圆心，不与所述凸轮的旋转中心重合；当所述输入轴旋转时，所述E字型凸起结构通过所述U型凹槽结构带动所述凸轮旋转；当所述凸轮旋转时，所述U型凹槽结构通过所述E字型凸起结构带动所述输入轴旋转；在所述E字型凸起结构和所述U型凹槽结构之间的空隙中，布置多个摩擦柱；在所述摩擦柱之间，还设置有用于分隔所述摩擦柱的隔离材料；

所述隔离材料是软质材料可以被压缩，摩擦柱会被顺时针推动一定的距离，因为对于摩擦柱来说顺时针移动空间会逐渐变大，所以被推动一定的距离后摩擦柱将不会和转轮和凸轮同时接触，凸轮也就不会通过摩擦柱带动转轮旋转，所以也就不会有摩擦阻力出现；

所述输出轴、所述凸轮和所述输出轴通过垫片和螺钉依次连接后，套装在所述壳体内；在所述壳体和所述凸轮之间，设置有用以增加所述输出轴、所述凸轮和所述输出轴旋转阻力的所述阻尼模块。

2.如权利要求1所述的摩擦式单向阻尼器，其特征在于，所述第一传动凸起结构是矩形凸起结构，所述第一传动通孔是矩形孔。

3.如权利要求1所述的摩擦式单向阻尼器，其特征在于，所述阻尼模块包含在所述壳体内孔上加工形成的阻尼法兰结构、转轮、大摩擦片、波形弹簧和推入式弹簧螺母；在所述转轮上有第二传动凸起结构；在所述大摩擦片中心位置上设置与所述第二传动凸起结构匹配的第二传动通孔；所述大摩擦片和所述波形弹簧套装在所述转轮上；在所述转轮的顶部设置的法兰边，压缩所述波形弹簧，所述波形弹簧将所述大摩擦片压向所述阻尼法兰结构；当所述转轮利用所述第二传动凸起结构和第二传动通孔带动所述大摩擦片旋转时，所述大摩擦片通过与所述阻尼法兰结构摩擦提供阻尼；在所述阻尼法兰结构的另一侧，利用所述推入式弹簧螺母轴向锁紧所述阻尼法兰结构、所述大摩擦片、所述波形弹簧和所述转轮；所述推入式弹簧螺母安装后与所述转轮端部的外圆相干涉以防止脱落。

4.如权利要求3所述的摩擦式单向阻尼器，其特征在于，所述第二传动凸起结构是方形凸起结构，所述第二传动通孔是方形孔。

5.如权利要求3所述的摩擦式单向阻尼器，其特征在于，所述阻尼模块还包含小摩擦片，利用在所述小摩擦片的中心位置上设置的与所述第二传动凸起结构匹配的第三传动通孔，套装在所述推入式弹簧螺母和所述阻尼法兰结构之间，与所述大摩擦片分别安装在所述壳体的所述阻尼法兰结构两侧；所述推入式弹簧螺母具有弹性，在轴向锁紧所述小摩擦片的同时，将所述小摩擦片压向所述阻尼法兰结构；当所述转轮利用所述第二传动凸起结构和第三传动通孔带动所述小摩擦片旋转时，所述小摩擦片通过与所述阻尼法兰结构摩擦提供阻尼。

6.如权利要求5所述的摩擦式单向阻尼器，其特征在于，所述第二传动凸起结构是方形凸起结构，所述第二传动通孔是方形孔，所述第三传动通孔是方形孔。

7.如权利要求1所述的摩擦式单向阻尼器，其特征在于，在所述输出轴上设置螺纹孔或者光孔结构；当所述输出轴上为螺纹孔时，所述螺钉直接与所述螺纹孔连接；当所述输出轴上为光孔时，所述螺钉穿过所述光孔，并在另一侧利用螺母连接。

8.如权利要求1所述的摩擦式单向阻尼器，其特征在于，所述摩擦柱为4个。

9.如权利要求1所述的摩擦式单向阻尼器，其特征在于，所述摩擦柱的形状为圆柱体。

10.如权利要求1所述的摩擦式单向阻尼器，其特征在于，在所述输出轴和所述输入轴上，均设置有用于限制所述凸轮和所述阻尼模块轴向移动的法兰边。