乘用车电动转向器齿轮齿条间隙测量调整机构的制作方法

本发明涉及电动转向器的齿轮齿条间隙调节，尤其涉及乘用车电动转向器齿轮齿条间隙测量调整机构。

背景技术：

1、转向器，也被称为转向机或方向机，是汽车转向系统中最关键的部分，转向器有多种类型，如齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式、动力转向器等，它的主要功能是把来自转向盘的转向力矩和转向角进行适当的变换，然后输出给转向拉杆机构，进而使汽车实现转向，简而言之，转向器本质上就是一个减速传动装置。

2、齿轮齿条式转向器中，精确的间隙调整是确保转向系统性能和安全性的关键因素，转向器在出厂前需要进行严格的间隙调整，以确保其在安装到车辆上时能够正常工作，由于间隙的微小变化可能导致转向性能的大幅波动，因此检测和调整的精度要求非常高；如果间隙过紧，可能导致转向沉重，影响驾驶舒适性；如果间隙过松，则可能导致转向不稳定，降低车辆操控性，并可能产生异响，影响驾驶体验。因此，保证出厂前的间隙调整精确到位，是确保转向系统最佳性能和驾驶安全的重要措施。

3、在齿轮齿条式转向器中，转向器在生产过程中会出现一定的制造公差等，其内部的齿轮和齿条之间的配合间隙可能会发生变化，超出预定的间隙范围，为了恢复转向器的正常工作状态，则需要对转向器齿轮齿条的间隙进行检测并调整，齿轮齿条间隙的检测精度直接影响调整效果和转向系统的性能，由于间隙的微小变化可能导致转向性能的大幅波动，因此检测精度要求较高，精确调整间隙时，过紧或过松都可能影响转向系统的灵活性和安全性，过紧可能导致转向沉重，影响驾驶舒适性；过松则可能导致转向不稳定，降低车辆操控性，并可能产生异响，影响驾驶体验，保证间隙检测的高精度对于确保转向系统的最佳性能至关重要。

4、因此，有必要设计一种乘用车电动转向器齿轮齿条间隙测量调整机构，用于对齿轮齿条间隙精准测量，精准调控。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供乘用车电动转向器齿轮齿条间隙测量调整机构。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：乘用车电动转向器齿轮齿条间隙测量调整机构，包括：背板、伸缩机构、内位移检测探头、外位移检测探头、并紧机构和控制单元，所述伸缩机构安装在所述背板的侧面，所述伸缩机构的侧面设有旋转机构，并带动所述旋转机构、内位移检测探头和外位移检测探头移动，所述背板的侧面安装二轴运动平台，控制背板在x轴和z轴上进行精确移动和定位；

3、所述伸缩机构包括：移动板和第一伸缩缸；所述移动板与所述背板上下滑动，所述第一伸缩缸与所述背板固定；

4、所述移动板侧面固定安装有第一旋转套和第二旋转套，所述并紧机构包括：并紧轴、固定轴和旋转块；所述旋转块的端部与第一旋转套固定安装，所述并紧轴套设于所述固定轴中部，所述并紧轴的端部与所述第二旋转套转动安装，所述内位移检测探头贯穿所述并紧轴，所述并紧轴的另一端设置有与转向器中调节位置适配的口槽；

5、所述控制单元通过模拟转向器的实际负载状态，控制内位移检测探头和外位移检测探头的检测位置，检测齿轮和齿条的位移数据，并计算得到齿轮齿条之间的实际间隙值，控制旋转机构的运转，实时调整齿轮齿条的间隙。

6、本发明一个较佳实施例中，所述旋转机构包括：伺服电机、第一齿轮和第二齿轮；所述第一齿轮和第二齿轮均位于所述第二旋转套内，并与所述第二旋转套转动连接，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合，所述伺服电机与所述移动板固定，所述伺服电机的输出端与所述第一齿轮轴心位置固定，所述并紧轴的端部与所述第二齿轮轴心位置固定。

7、本发明一个较佳实施例中，所述并紧轴的轴心位置开设有检测通道，供所述内位移检测探头的伸缩移动。

8、本发明一个较佳实施例中，所述内位移检测探头的端部设置有内位移传感器，所述外位移检测探头的端部设置有外位移传感器，所述内位移传感器的侧面固定有固定板，所述固定板与所述伺服电机侧面固定，所述外位移传感器位于所述并紧机构的侧面，并与所述移动板固定。

9、本发明一个较佳实施例中，所述外位移传感器和内位移传感器均为激光传感器。

10、一种乘用车电动转向器齿轮齿条间隙测量调整方法，使用权利要求任一项所述的乘用车电动转向器齿轮齿条间隙测量调整机构，包括以下步骤：

11、s1、利用内位移检测探头实时监测齿条的位移，外位移检测探头实时监测齿轮的旋转位移；

12、s2、建立数学模型，基于转向器的实际负载状态，模拟实际负载状态下齿轮和齿条的偏移量，通过偏移量计算出内位移检测探头和外位移检测探头的位置变化，实时对内位移检测探头和外位移检测探头进行调整，从而精准获取齿轮和齿条的位移数据，并将采集到的数据传输至控制单元；

13、s3、对得到的齿轮和齿条的位移数据预处理，将预处理后的实时数据整合，分别计算两个传感器的位移差值，得到齿轮齿条的实际间隙值g；

14、s4、基于实际负载状态，设定齿轮齿条的目标间隙值gt，通过实际测量得到的实际间隙值g与目标间隙值gt进行对比，计算实际间隙值g和目标间隙值gt之间的差值δg，若δg为正值，则控制并紧机构减小齿轮齿条间隙，若δg为负值，控制并紧机构增大齿轮齿条间隙，直至达到目标间隙值gt。

15、本发明一个较佳实施例中，在所述s2中，实际负载状态包括：动态加载、动态卸载、温度；

16、实时对内位移检测探头和外位移检测探头进行调整，具体为，结合动态加载、动态卸载、温度，建立数学模型其中，d(t)表示在时间t时刻的齿条或齿轮的偏移量，f(t)表示t时刻作用在齿轮或者齿条上的负载力，k(t)表示齿轮或者齿条的刚度系数，表示齿轮或者抵抗变形的能力，l0表示初始状态下齿轮与齿条的中心距，作为计算热膨胀的基准长度，a表示齿轮或齿条材料的热膨胀系数，表示材料随温度变化的膨胀率，tt-t表示t时刻的温度与参考温度之差；

17、设定目标值d(0)，计算偏移量d(t)与目标值d(0)，得到实际检测位置d，结合数学公式，得到d(0)表示齿条或齿轮初始目标位置，利用控制单元控制内位移检测探头和外位移检测探头位置调整。

18、本发明一个较佳实施例中，在所述s3中，计算齿轮齿条的实际间隙值g的方法，具体为，利用实时调整的内位移检测探头和外位移检测探头，检测得到齿轮和齿条的位移数据，将位移数据降噪处理；

19、利用加权平均法分别对内位移检测探头和外位移检测探头检测的数据进行融，得到齿轮或齿条在t时刻的间隙值将齿轮和齿条在t时刻的间隙值相加得到齿轮和齿条的实际间隙值g，其中，wt为t时刻传感器的权重，d-d(t)为t时刻的位移差值。

20、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

21、(1)本发明提供了乘用车电动转向器齿轮齿条间隙测量调整机构及其调整方法，利用内位移检测探头和外位移检测探头的配合，实时检测齿轮和齿条在运动状态下的位移，确保间隙测量的精度，并计算出齿轮齿条的实际间隙值，并调整间隙至目标间隙值，可以确保高精度和动态调整，提升系统稳定性，减少磨损，延长使用寿命。

22、(2)本发明通过构建数学模型，模拟出转向器在实际状态下齿轮和齿条的配合状态和偏移量，实时控制内位移检测探头和外位移检测探头的检测位置，能够及时反映齿轮齿条的间隙变化，提高内位移检测探头和外位移检测探头检测位置的精准性，同时，进一步提高了间隙测量的准确性。

23、(3)本发明通过模拟转向器在实际状态下齿轮和齿条的偏移量，计算出内位移检测探头和外位移检测探头的位置变化，并实时调整其位置，再将调整后的检测探头数据整合计算，得到齿轮齿条的实际间隙值，能够实现高精度、动态调整的间隙测量和控制。