CN113531031B - 一种电动转向轴的减震结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电动转向轴的减震结构，其包括与横拉杆一端转动连接的中心柱及与中心柱竖直滑移连接的滑套，所述滑套与轮毂托架转动连接，所述中心柱与横拉杆的转动轴线平行于所述滑套与轮毂托架的转动轴线，且两转动轴线均与滑套的滑移轨迹平行。本申请具有保护齿条等传动结构，起到减震作用，延长电动转向轴的使用寿命的效果。

Description

一种电动转向轴的减震结构

技术领域

本申请涉及汽车转向轴的领域，尤其是涉及一种电动转向轴的减震结构。

背景技术

电动转向轴是汽车电动助力转向系统（EPS）中至关重要的部分，一般通过传感器检测驾驶员所驾驶方向盘的转动角度、转矩，以及车辆当前的速度，再由电控单元（ECU）依据方向盘的转动角度、转矩及车速分配助力，之后电控单元控制电动机输出，对汽车轮毂进行转向控制，以此降低驾驶员的劳动强度。

授权公告号为CN105987779B的中国发明公开了一种磁致伸缩式转矩传感器及电动动力转向装置。电动动力转向装置具备供驾驶员操作的方向盘、在方向盘上设置的转向轴、在转向轴上设置的转向齿轮机构及转向辅助机构、磁致伸缩式转矩传感器、检测电路、ECU(电子控制单元)。转向轴具有构成转向轴的上部且与方向盘连结的上部轴、构成转向轴的下部的下部轴。在下部轴的上端及下端设有万向接头。转向齿轮机构包括：经由万向接头而与下部轴连结的小齿轮；具有与小齿轮的小齿轮齿啮合的齿条齿的齿条。在齿条的两端分别经由横拉杆而设有转向轮。其中磁致伸缩式转矩传感器用于检测方向盘的转矩及转动角度，转向辅助机构用于辅助转向轴进行转动，而通过小齿轮可以带动齿条传动，以此带动横拉杆进行转向，可以实现车轮的转向。

参照图1，上述横拉杆1用于与车轮、轮毂托架12、车桥13配合，车轮转动连接于轮毂托架12上，轮毂托架12与车桥13通过万向接头连接，横拉杆1一端与齿条11转动连接，其另一端与轮毂托架12转动连接。当齿条11带动横拉杆1转动时，横拉杆1可带动轮毂托架12转动，以此使两侧车轮相对车桥13转动，从而实现车辆的转向。

车辆在行驶过程中，尤其是遇到不平整的路面时，车轮会发生震动，车轮的震动会通过横拉杆1传递至齿条11、小齿轮、万向接头等连接部分，容易使得齿条11、小齿轮上的轮齿发生磨损加剧、碰撞磕坏的情况。目前横拉杆1的端部与轮毂托架12的转动处，位于两者之间的位置一般会安装橡胶圈，通过橡胶圈进行减震。

针对上述中的相关技术，发明人认为橡胶圈容易产生老化形变现象且耐热性较差，长期使用后，避震效果下降，具有使用寿命短的缺陷。

发明内容

为了保护齿条等传动结构，起到减震作用，延长电动转向轴的使用寿命，本申请提供一种电动转向轴的减震结构。

本申请提供的一种电动转向轴的减震结构，采用如下的技术方案：

一种电动转向轴的减震结构，包括与横拉杆一端转动连接的中心柱及与中心柱竖直滑移连接的滑套，所述滑套与轮毂托架转动连接，所述中心柱与横拉杆的转动轴线平行于所述滑套与轮毂托架的转动轴线，且两转动轴线均与滑套的滑移轨迹平行。

通过采用上述技术方案，中心柱与横拉杆转动连接，而滑移于中心柱上的滑套与轮毂托架转动连接，因此齿条带动横拉杆时，横拉杆可通过中心柱及滑套带动轮毂托架转动，实现车轮的转向控制；而齿条、转向轴等一般与车身连接，与车身同步运动，车身通过悬架与轮毂托架连接，因此车轮在颠簸时，轮毂托架相对横拉杆具有高度差的变化，通过滑套的滑动可抵消高度差变化对横拉杆的影响，减少震动传递，从而减少小齿轮与齿条及万向接头的震动磨损，提升电动转向轴的使用寿命。

优选的，所述中心柱上设置有弹力件，所述弹力件的一端连接滑套，另一端连接于中心柱或连接于横拉杆，所述弹力件的伸缩方向与所述滑套的滑动方向一致。

通过采用上述技术方案，通过弹力件对滑套进行缓冲，进而抵消从车轮、轮毂托架传递过来的震动，减少小齿轮与齿条及万向接头的震动磨损，提升电动转向轴的使用寿命。

优选的，所述中心柱的一端开设有通槽，所述通槽的开口连通于所述中心柱的两侧外周壁及端壁，所述通槽内滑移设置有与滑套连接的横杆，所述中心柱上开设有中心槽，所述弹力件位于中心槽内，其两端分别连接于横杆与中心槽底壁。

通过采用上述技术方案，通过横杆实现滑套的滑动，且横杆与滑套转动连接，而安装于中心槽内的弹力件可以实现弹力件与滑套的无接触，避免滑套在转动时与弹力件之间产生接触磨损，同时弹力件可减少从车轮、轮毂托架传递过来的震动，减少小齿轮与齿条及万向接头的震动磨损，提升电动转向轴的使用寿命。

优选的，所述滑套呈环形且滑移套设于中心柱上，所述滑套的内圈壁上环绕间隔开设有多个衔珠槽，所述衔珠槽内转动连接有滚珠，所述滚珠的一侧延伸至衔珠槽外且与中心柱外周壁滚动连接。

通过采用上述技术方案，通过衔珠槽使得滚珠始终位于滑套内，且通过滚珠减少滑套与中心柱的磨损，从而延长减震结构的使用寿命。

优选的，所述中心柱的外周壁上沿滑套的滑移方向开设有呈凹弧形的导向槽，多个所述导向槽沿中心柱周向间隔分布，且所述滚珠与导向槽内壁滚动连接。

通过采用上述技术方案，通过与滚珠外壁贴合的导向槽，增大滚珠与中心柱的接触面积，以此减小滚珠局部受到的压强，避免滚珠局部磨损严重而影响正常使用。

优选的，所述中心柱内开设有注油通道，所述中心柱的外周壁上开设有多个与注油通道连通的注油孔。

通过采用上述技术方案，通过注油通道及注油孔对滚珠进行润滑，减少滚珠与中心柱之间的刚性摩擦，减少磨损现象，从而延长减震结构的使用寿命。

优选的，所述中心柱远离滑套的一端固定有容置筒，所述容置筒内通有气体或液体，所述容置筒靠滑套的一端开设有滑孔，所述滑孔内沿所述滑套的滑移方向滑移穿设有缓冲杆，所述缓冲杆的一端连接于滑套，其另一端固定有滑移设置于容置筒内的活塞，所述容置筒内位于活塞远离缓冲杆的一侧通有气体或液体。

通过采用上述技术方案，当缓冲杆受到滑套挤压时，活塞在容置筒内滑动，通过气体或液体的压力变化抵消震动，以此起到避震效果。

优选的，所述容置筒内位于活塞的两侧分别开设有缓冲腔及缓存腔，所述容置筒上连接有连通缓冲腔与缓存腔的回流管。

通过采用上述技术方案，当缓冲杆受到滑套挤压时，活塞挤压缓冲腔，使得液体或气体进入缓存腔内，当滑套复位时缓冲杆复位，活塞将缓存腔内的气体或液体抽回缓冲腔，而活塞受到的反作用力可抵消震动力，从而起到避震效果。

优选的，所述回流管上设置有流量阀，所述流量阀用于控制回流管的流量。

通过采用上述技术方案，流量阀的设置可以控制气体或液体的流量，以此控制活塞的泄压速度，以此方便根据实际路况或者车辆情况进行避震效果的调节。

优选的，所述中心柱上设置有编码器，所述编码器与横拉杆连接以采集横拉杆相对中心柱的转动角度值，所述编码器上连接有控制器，所述控制器用于获取转动角度值并依据转动角度值计算车轮当前的角度参数，所述控制器上连接有显示终端，所述显示终端用于获取角度参数并显示车轮当前的转向角度。

通过采用上述技术方案，通过编码器可实时检测横拉杆与中心柱之间的角度变化，之后通过控制器计算出横拉杆当前角度变化下车轮的角度参数，再发送至显示终端，显示终端显示车轮的转向角度，以此提醒驾驶员，避免出现起步时没注意车轮而导致撞车等安全隐患。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过滑套的滑动可抵消高度差变化对横拉杆的影响，减少震动传递，从而减少小齿轮与齿条及万向接头的震动磨损，提升电动转向轴的使用寿命；

2.通过弹力件对滑套进行缓冲，进而抵消从车轮、轮毂托架传递过来的震动，减少小齿轮与齿条及万向接头的震动磨损，提升电动转向轴的使用寿命；

3.当缓冲杆受到滑套挤压时，活塞在容置筒内滑动，通过气体或液体的压力变化抵消震动，以此起到避震效果。

附图说明

图1是本申请背景技术中的电动转向轴的结构示意图。

图2是本申请实施例1的减震结构的整体结构示意图。

图3是本申请实施例1的减震结构的爆炸结构示意图，主要展示弹力件。

图4是本申请实施例1的下层套的结构示意图。

图5是本申请实施例1的中心柱的结构示意图。

图6是本申请实施例2的减震结构的整体结构示意图。

图7是本申请实施例2的容置筒沿其径向的剖面结构示意图，主要展示活塞。

附图标记说明：1、横拉杆；11、齿条；12、轮毂托架；13、车桥；2、中心柱；21、导向槽；22、注油通道；221、注油孔；23、第一轴承；24、通槽；25、中心槽；26、弹力件；27、螺杆；3、滑套；31、横杆；32、第二轴承；33、衔珠槽；34、滚珠；35、串丝；36、上层套；361、下层套；4、容置筒；41、缓存腔；42、缓冲腔；43、缓冲杆；44、活塞；45、回流管；46、流量阀。

具体实施方式

以下结合全部附图对本申请作进一步详细说明。

实施例1

本申请实施例公开一种电动转向轴的减震结构。参照图2，电动转向轴的减震结构包括中心柱2及滑移设置于中心柱2上的滑套3，中心柱2与横拉杆1转动连接，滑套3与轮毂托架12转动连接，中心柱2与横拉杆1的转动轴线平行于滑套3与轮毂托架12的转动轴线，且两转动轴线均与滑套3的滑移轨迹平行。当路面颠簸时，轮毂托架12相对车身上下波动，此时滑套3与中心柱2沿高度方向相对滑动，通过滑动方式缓解震动的传递，从而起到避震效果。

参照图3、图4，中心柱2呈圆柱体状，其顶端套设有第一轴承23，第一轴承23的内圈壁与中心柱2焊接固定，其外圈壁与横拉杆1焊接固定或通过万向接头连接，以此实现中心柱2与横拉杆1的转动连接。中心柱2的底端沿其径向开设有通槽24，通槽24的开口连通于中心柱2的两侧外周壁及端壁，滑套3呈圆环状，且滑套3内一体设置有横杆31，横杆31沿滑套3径向分布，横杆31插入通槽24内且沿中心柱2中心轴线与通槽24滑移配合，以此实现滑套3与中心柱2的滑动连接。

参照图2、图5，中心柱2底端还开设有中心槽25，中心槽25呈圆形，且其中心轴线与中心柱2的中心轴线重合，中心槽25与通槽24连通，中心槽25内穿设有弹力件26，弹力件26采用弹簧，弹力件26的一端抵接于中心槽25的槽底，另一端抵接于或焊接于横杆31（见图4）一侧，横杆31（见图4）的中部形状与中心槽25一致，以适配弹力件26。

弹力件26的伸缩方向与滑套3的滑动方向一致，滑套3滑动时压缩弹力件26，抵消车轮传递而来的冲击力，起到减振效果。横杆31（见图4）上自下而上穿设有螺杆27，螺杆27穿过横杆31（见图4）与中心槽25的底壁螺纹连接，可以实现弹力件26的拆装更换，避免横杆31脱离通槽24内，同时封闭中心槽25开口，减少灰尘的进入。

参照图2、图4，滑套3套设于中心柱2上，滑套3上套设有第二轴承32，第二轴承32的内圈壁与滑套3外周壁固定，且其外圈壁与轮毂托架12焊接固定。滑套3包括上层套36与下层套361，下层套361的顶部内侧开设有多个衔珠槽33，衔珠槽33的开口分别连通下层套361内圈壁及顶壁，多个衔珠槽33沿中心柱2周向等角度间隔分布。衔珠槽33内设置有球状的滚珠34，滚珠34的一侧延伸至衔珠槽33开口外且与中心柱2滚动连接。中心柱2的外周壁上沿滑套3的滑移方向开设有导向槽21，导向槽21呈凹弧形，与滚珠34一一对应且与滚珠34外壁弧度一致，滚珠34与导向槽21内壁滚动连接。

下层套361的顶面沿其周向开设有环形槽，环形槽呈圆环形且与下层套361同轴分布，环形槽与各个衔珠槽33连通。且环形槽内设置有圆环状的串丝35，串丝35采用钢丝等金属或合金制成，串丝35依次穿过各个滚珠34且与滚珠34转动连接。当上层套36与下层套361通过螺栓固定时，环形槽固定串丝35，串丝35支撑滚珠34，使得滚珠34脱离衔珠槽33内壁，减少滚珠34表面的磨损。

参照图2、图5，为方便滚珠34的润滑，减少滚珠34与中心柱2之间的刚性摩擦引起的磨损现象，因此在中心柱2内开设注油通道22，注油通道22竖直分布且一侧开口位于中心柱2顶端。导向槽21内壁上开设有注油孔221，注油孔221与注油通道22连通，以此使注油通道22内的润滑油通过注油孔221涂覆于滚珠34表面。注油通道22可通过管道与储油容器连接，以此方便持续供应润滑油。

中心柱2上设置有编码器（图中未展示），编码器位于中心柱2的顶部，且编码器与横拉杆1连接，用于采集横拉杆1相对中心柱2的转动角度值。由于方向盘转动时通过齿条11（见图1）带动横拉杆1，再通过横拉杆1带动轮毂托架12转动，实现车轮转向，因此横拉杆1与中心柱2的转动角度值可反映车轮的转向角度。

编码器上连接有控制器，控制器可采用ECU电控单元，控制器用于获取转动角度值并依据转动角度值计算车轮当前的角度参数。而控制器上连接有显示终端，显示终端可采用显示屏，显示屏安装于汽车中控台上或方向盘中心位置处，用于获取角度参数并显示车轮当前的转向角度，转向状态可采用文字或模拟图形的方式显示。

本申请实施例1的实施原理为：当车辆出现颠簸时，轮毂托架12相对横拉杆1产生高度变化，此时与轮毂托架12连接的滑套3沿中心柱2上的导向槽21滑动，期间注油通道22内的润滑油通过注油孔221与滚珠34接触。滑套3在滑动时横杆31压缩弹力件26，通过弹力减少滑套3的震动，以此传递至横拉杆1的震动力，从而起到保护小齿轮、齿条11等部分的作用，延长电动转向轴的使用寿命。

实施例2

参照图6，一种电动转向轴的减震结构，其与实施例1的区别在于，中心柱2远离滑套3的一端固定有圆柱状的容置筒4，容置筒4与车身通过螺栓固定，以此避免容置筒4与横拉杆1之间出现高度差变化。结合图7所示，容置筒4内沿其高度方向滑移设置有橡胶材质的活塞44，活塞44将容置筒4内的空间分为缓冲腔42及缓存腔41，缓冲腔42及缓存腔41内均通有气体或液体，本实施例优选为惰性气体，例如氮气。

容置筒4靠滑套3的一端开设有圆形的滑孔，滑孔内沿滑套3的滑移方向滑移穿设有缓冲杆43，缓冲杆43的一端与上层套36粘接固定或螺栓固定，其另一端与活塞44粘接固定，且中心柱2的顶端固定套设有圆环状的固定环，缓冲杆43穿过固定环且与固定环滑移配合，固定环起到导向作用。为使得滑套3受力均匀，本实施例的缓冲杆43设置成三个，三个缓冲杆43沿滑套3周向等角度间隔分布，且滑孔与缓冲杆43一一对应，滑孔内粘接有密封圈，密封圈套设于缓冲杆43上，用于封闭滑孔、缓冲杆43之间的缝隙，减少气体或液体的溢出。

容置筒4上连接有回流管45，回流管45的两端分别连通缓冲腔42与缓存腔41，当活塞44滑动时，缓冲腔42与缓存腔41之间通过回流管45进行气体交换。回流管45上设置有流量阀46，流量阀46用于控制回流管45的流量，通过流量调节可以控制活塞44滑动的速度，从而方便针对不同的车速、颠簸程度、频率选择适合的流量。例如当车速较慢时，可选用较小的流量，以此使活塞44的滑动频率与车轮的起伏频率接近，提升减震效果。而当车速较快时，可选用较大的流量，以此避免活塞44不能及时复位而导致缓冲杆43承受较大的内应力，避免缓冲杆43断裂。为方便管理流量阀46，流量阀46可与ECU连接，ECU基于车速情况对流量阀46的流量进行调整。

本申请实施例2的实施原理为：当汽车行驶至颠簸路面时，轮毂托架12出现震动，滑套3沿中心柱2滑动，带动活塞44在容置筒4内滑动，活塞44挤压缓冲腔42内的气体或液体，将气体或液体挤入缓存腔41内。而当轮毂托架12回落时活塞44复位，将缓存腔41内气体或液体抽回缓冲腔42。期间活塞44受到气体或液体的反作用力，以此抵消震动力，同时根据流体的特性，流动的气体或液体可以使活塞44运动更平滑，消减高频震动，减少对横拉杆1的冲击，以此减少小齿轮、齿条11的机械损伤，延长电动转向轴的使用寿命。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动转向轴的减震结构，其特征在于：包括与横拉杆（1）一端转动连接的中心柱（2）及与中心柱（2）竖直滑移连接的滑套（3），所述滑套（3）与轮毂托架（12）转动连接，所述中心柱（2）与横拉杆（1）的转动轴线平行于所述滑套（3）与轮毂托架（12）的转动轴线，且两转动轴线均与滑套（3）的滑移轨迹平行；

所述滑套（3）呈环形且滑移套设于中心柱（2）上，所述滑套（3）的内圈壁上环绕间隔开设有多个衔珠槽（33），所述衔珠槽（33）内转动连接有滚珠（34），所述滚珠（34）的一侧延伸至衔珠槽（33）外且与中心柱（2）外周壁滚动连接；

所述滑套（3）包括上层套（36）与下层套（361），所述下层套（361）的顶面沿其周向开设有环形槽，所述环形槽内设置有串丝（35），所述串丝（35）依次穿过各个所述滚珠（34）且与所述滚珠（34）转动连接。

2.根据权利要求1所述的电动转向轴的减震结构，其特征在于：所述中心柱（2）上设置有弹力件（26），所述弹力件（26）的一端连接滑套（3），另一端连接于中心柱（2）或连接于横拉杆（1），所述弹力件（26）的伸缩方向与所述滑套（3）的滑动方向一致。

3.根据权利要求2所述的电动转向轴的减震结构，其特征在于：所述中心柱（2）的一端开设有通槽（24），所述通槽（24）的开口连通于所述中心柱（2）的两侧外周壁及端壁，所述通槽（24）内滑移设置有与滑套（3）连接的横杆（31），所述中心柱（2）上开设有中心槽（25），所述弹力件（26）位于中心槽（25）内，其两端分别连接于横杆（31）与中心槽（25）底壁。

4.根据权利要求1所述的电动转向轴的减震结构，其特征在于：所述中心柱（2）的外周壁上沿滑套（3）的滑移方向开设有呈凹弧形的导向槽（21），多个所述导向槽（21）沿中心柱（2）周向间隔分布，且所述滚珠（34）与导向槽（21）内壁滚动连接。

5.根据权利要求1所述的电动转向轴的减震结构，其特征在于：所述中心柱（2）内开设有注油通道（22），所述中心柱（2）的外周壁上开设有多个与注油通道（22）连通的注油孔（221）。

6.根据权利要求1所述的电动转向轴的减震结构，其特征在于：所述中心柱（2）远离滑套（3）的一端固定有容置筒（4），所述容置筒（4）内通有气体或液体，所述容置筒（4）靠滑套（3）的一端开设有滑孔，所述滑孔内沿所述滑套（3）的滑移方向滑移穿设有缓冲杆（43），所述缓冲杆（43）的一端连接于滑套（3），其另一端固定有滑移设置于容置筒（4）内的活塞（44），所述容置筒（4）内位于活塞（44）远离缓冲杆（43）的一侧通有气体或液体。

7.根据权利要求6所述的电动转向轴的减震结构，其特征在于：所述容置筒（4）内位于活塞（44）的两侧分别开设有缓冲腔（42）及缓存腔（41），所述容置筒（4）上连接有连通缓冲腔（42）与缓存腔（41）的回流管（45）。

8.根据权利要求7所述的电动转向轴的减震结构，其特征在于：所述回流管（45）上设置有流量阀（46），所述流量阀（46）用于控制回流管（45）的流量。

9.根据权利要求1所述的电动转向轴的减震结构，其特征在于：所述中心柱（2）上设置有编码器，所述编码器与横拉杆（1）连接以采集横拉杆（1）相对中心柱（2）的转动角度值，所述编码器上连接有控制器，所述控制器用于获取转动角度值并依据转动角度值计算车轮当前的角度参数，所述控制器上连接有显示终端，所述显示终端用于获取角度参数并显示车轮当前的转向角度。

Images