助力组件、助力器、车辆和助力组件的工作方法

摘要

本申请公开一种助力组件、助力器、车辆和助力组件的工作方法。一种助力组件包括：杆件；固定件，所述杆件弹性支撑于所述固定件；转动件，可转动地设置于所述固定件，所述杆件耦接于所述转动件，所述转动件的转动带动所述杆件轴向运动，用于对所述杆件的轴向运动助力；中空电机，设置于所述转动件，所述中空电机驱动所述转动件转动。本申请的助力组件通过设置中空电机来使得结构集成度高、传动效率高，并在此基础上对助力组件的结构做出改变，实现结构集成度更高的同时仍然满足助力组件的性能需求，节约成本。

说明书

技术领域

本申请涉及机械助力结构技术领域，具体而言，涉及一种助力组件、助力器、车辆和助力组件的工作方法。

背景技术

近年来，助力组件在机械行业的各个领域中都被广泛应用且迅速发展中，助力组件在汽车、轨道交通、航空航天、船舶等领域均有着广泛的普及。同时，人们对于其尺寸大小、助力效果、整体质量以及自身成本的需求也大大增加。其中，在汽车领域中便有多个子系统在使用过程中涉及助力组件，由于汽车的各个子系统对零件结构的集成度、轻量化要求极高，因此，如何设计传动比高、结构紧凑、轻量化、成本合适的助力组件是汽车领域的从业者急需解决的难题。

在汽车的制动系统中，常用的传动方式是使用液压回路将驾驶者踩踏制动踏板的力传递到活塞式液压泵，进而利用液压驱动制动卡钳对盘式制动器制动或驱动鼓式制动器制动，在此过程中，由于驾驶者踩踏制动踏板的力有限，推动活塞式液压泵往往会消耗驾驶者较多的体力，因此此处便需要用到助力组件。而在现有的技术中，传统的机械真空助力泵由于自身传动效率、工作稳定性等因素的限制逐步退出历史的舞台，电子刹车助力器作为替代品逐渐开始占据市场份额，然而，现有的电子刹车助力器依旧存在诸多需要优化的方向，如图1所示，在驱动方式上，主流的电子刹车助力器多选用偏置电机加传动装置的方式，其传动方式涵盖涡轮蜗杆、行星轮等，控制器和传感器等配件搭载在刹车助力器的外壳上，这种结构空间利用率低、在传动过程中存在能量损失，同时，由于电子刹车助力器的工作环境中存在诸多线束或管路，在汽车行驶的过程中容易与外挂在刹车助力器的外壳上的控制器和传感器等配件产生干涉，不仅如此，由于现有的刹车助力器外部结构冗杂，在运输过程中极易造成磕碰损坏。

基于此，提出一种助力组件、助力器、车辆和助力组件的工作方法，将驱动装置集成在助力器的内部空间，提高了助力器的集成度，使得设计更为合理化。

在所述背景技术部分，公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术信息。

发明内容

本申请旨在提供一种助力组件、助力器、车辆和助力组件的工作方法，本申请的助力组件针对一些现有技术中的不足之处，通过设置中空电机来使得结构集成度高、传动效率高的基础上对助力组件的结构做出一些改变，实现结构集成度更高的同时仍然满足助力组件的性能需求，节约成本。

本申请提供一种助力组件，包括杆件；固定件，所述杆件弹性支撑于所述固定件；转动件，可转动地设置于所述固定件，所述杆件耦接于所述转动件，所述转动件的转动带动所述杆件轴向运动，用于对所述杆件的轴向运动助力；中空电机，设置于所述转动件，所述中空电机驱动所述转动件转动。

根据一些实施例，所述固定件包括外壳和顶撑部，所述转动件可转动的设置于所述外壳；所述顶撑部设置于所述外壳，所述顶撑部内设置有第一弹性元件，所述杆件弹性支撑于所述第一弹性元件。

根据一些实施例，所述第一弹性元件是空气弹簧、螺旋弹簧、橡胶弹簧、扭杆弹簧和油气弹簧中的一种或多种。

根据一些实施例，所述固定件还包括轴承阵列，所述转动件通过所述轴承阵列可转动的设置于所述外壳。

根据一些实施例，所述转动件具有阶梯状的套筒结构。

根据一些实施例，所述转动件具有螺纹孔，所述杆件螺纹连接于所述转动件。

根据一些实施例，所述助力组件还包括：控制器，所述控制器接收终端信号控制所述中空电机。所述控制器套设于所述杆件或所述固定件。

根据一些实施例，所述助力组件还包括：传感器阵列，所述传感器阵列采集所述杆件的轴向力信号并传递至终端。所述传感器阵列套设于所述杆件或所述固定件。

本申请还提出一种助力器，包括：上述的助力组件；定位组件，所述定位组件设置于所述杆件，所述定位组件弹性连接于所述固定件。

根据一些实施例，所述定位组件包括：定位平台，设置于所述杆件；第二弹性元件阵列，连接于所述定位平台和所述固定件之间。

根据一些实施例，所述第二弹性元件阵列包括至少三个第二弹性元件，所述第二弹性元件阵列绕所述杆件周向阵列设置。

根据一些实施例，所述杆件包括滑动连接的外杆和内杆，所述外杆耦接于所述转动件；所述内杆弹性支撑于所述固定部。

根据一些实施例，所述定位平台套设于所述外杆。

本申请还提出一种上述助力组件的工作方法，其特征在于，包括：所述中空电机驱动所述转动件转动；所述转动件带动所述杆件轴向运动；所述杆件轴向运动顶撑于所述固定件；所述杆件回到初始位置。

本申请提出一种车辆，包括上述的助力器。

根据一些实施例，在所述中空电机驱动所述转动件转动的步骤之前，还包括：传感器阵列采集所述杆件的轴向力信号并传递至终端，所述传感器阵列套设于所述杆件或所述固定件；控制器接收终端信号控制所述中空电机，所述控制器套设于所述杆件或所述固定件。

根据本申请的技术构思，本申请的助力组件通过设置中空电机来使得结构集成度高、传动效率高的基础上对助力组件的结构做出一些改变，实现结构集成度更高的同时仍然满足助力组件的性能需求，节约成本。

根据本申请的技术构思，本申请的助力组件的转动件具有阶梯状的套筒结构，在中空电机的驱动下为本申请的助力组件提供多层次的径向安装空间，使本申请的助力组件具有更灵活的适配性。

根据本申请的技术构思，本申请的控制器和/或传感器阵列为中空，套设于所述杆件或所述固定件，使得本申请的助力组件具有更好的同轴度，整体具有更好的紧凑性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出现有的电子刹车助力器的结构示意图。

图2示出根据本申请示例实施例的助力组件的结构示意图。

图3示出根据本申请一些实施例的助力组件的结构示意图。

图4示出根据本申请示例实施例的助力器的结构示意图。

图5示出根据本申请示例实施例的定位组件的结构示意图。

图6示出根据本申请示例实施例的助力组件的工作方法流程图。

图7示出根据本申请一些实施例的助力组件的工作方法流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本申请提出一种助力组件、助力器、车辆和助力组件的工作方法，本申请的助力组件针对一些现有技术中的不足之处，通过设置中空电机来使得结构集成度高、传动效率高的基础上对助力组件的结构做出一些改变，实现结构集成度更高的同时仍然满足助力组件的性能需求，节约成本。

根据本申请的技术构思，本申请的助力组件的转动件具有阶梯状的套筒结构，在中空电机的驱动下为本申请的助力组件提供多层次的径向安装空间，使本申请的助力组件具有更灵活的适配性。

根据本申请的技术构思，本申请的控制器和/或传感器阵列为中空，套设于所述杆件或所述固定件，使得本申请的助力组件具有更好的同轴度，整体具有更好的紧凑性。

下面将参照附图，对根据本申请示例实施例的助力组件进行详细说明。

图2示出根据本申请示例实施例的助力组件的结构示意图。

参见图2，示例实施例的助力组件01包括杆件1、固定件2、转动件3和中空电机4。

如图2所示，杆件1弹性支撑于固定件2；转动件3可转动地设置于固定件2，杆件1耦接于转动件3，转动件3的转动带动杆件1轴向运动，用于对杆件1的轴向运动助力；中空电机4设置于转动件3，中空电机4驱动转动件3转动。

根据示例实施例，在中空电机4的驱动下转动件3进行转动，由于杆件1耦接于转动件3，转动件3的转动会带动杆件1转动，进而杆件1具有进行轴向运动的趋势，用于对杆件1的轴向运动助力。同时，由于杆件1弹性支承与固定件2，转动件3可转动地设置于固定件2，固定件2会对杆件1的轴向运动产生反向作用的弹力，在中空电机4停止驱动后，杆件1会进行轴向的回弹，带动转动件3反转，使得示例实施例的助力组件回到初始位置，进而得以通过驱动中空电机4实现对杆件1的定向轴向运动多次助力。

根据示例实施例，本申请的中空电机4为伺服电机，在驱动转动件3转动的过程中，动力的传输无需经过减速装置，由中空电机4直接驱动转动件3转动，相较现有的电机和减速装置进行动力传输的驱动方式，本申请的助力组件大幅节省了安装空间，使得结构更加紧凑，响应更迅速。

根据本申请的一些实施例，中空电机4的响应时间为0-150ms。

根据本申请的一些实施例，中空电机4通过开传感器连接于转动件3，中空电机4输出转动扭矩，在开传感器的作用下，转动件3进行转动。而在本申请的其他实施例中，中空电机4设置于转动件3的连接方式是刚性连接，中空电机4在驱动转动件3转动的过程中与转动件3一起转动。由于本申请的中空电机4对连接尺寸、规格、电机电性能等方面的要求较为特殊，必须严格适配本申请的固定件2和转动件3，市面上现有的中空电机无法直接适配本申请的助力组件，因此本申请不局限于中空电机4与转动件3之间的设置关系。

图3示出根据本申请一些实施例的助力组件的结构示意图。

参见图3，一些实施例的助力组件01包括杆件1、固定件2、转动件3、中空电机4、控制器5和传感器阵列6。

如图3所示，杆件1弹性支撑于固定件2；转动件3可转动地设置于固定件2，杆件1耦接于转动件3，转动件3的转动带动杆件1轴向运动，用于对杆件1的轴向运动助力；中空电机4设置于转动件3，中空电机4驱动转动件3转动。

固定件2包括外壳21和顶撑部22，转动件3可转动的设置于外壳21；顶撑部22设置于外壳21，顶撑部22内设置有第一弹性元件221，杆件1弹性支撑于第一弹性元件221。根据本申请的一些实施例，第一弹性元件221是空气弹簧、螺旋弹簧、橡胶弹簧、扭杆弹簧和油气弹簧中的一种或多种，用于对杆件1起到弹性支撑和回位的功能，本申请不局限于弹性元件的具体种类。

固定件2还包括轴承阵列23，转动件3通过轴承阵列23可转动的设置于外壳21，轴承阵列23是深沟球轴承、角接触球轴承、滚珠轴承、圆锥滚子轴承等径向轴承的一种或多种，用于实现转动件3相对于外壳21的径向转动，使得在转动件3转动的过程中，外壳21保持静止状态，不申请不局限于轴承阵列21中的具体轴承种类。

根据本申请的一些实施例，转动件3具有阶梯状的套筒结构，沿径向具有不同层次的安装面，进而使得转动件3的外侧能提供多层次的安装空间，利于提高本申请的助力组件01的集成度。

杆件1耦接于转动件3，转动件3具有螺纹孔31，杆件1具有于螺纹孔31配合的外螺纹，杆件1通过外螺纹螺接于转动件3，通过螺纹连接，转动件3的转动会带动杆件1转动，进而杆件1具有进行轴向运动的趋势。在本申请的其他实施例中，杆件1和转动件3也能通过滑轨、滑动轴承等连接方式滑动连接，以保证转动件3的转动能带动杆件1具有轴向运动的趋势。

根据本申请的一些实施例，控制器5接收终端信号控制中空电机4，传感器阵列6采集杆件1的轴向力信号并传递至终端，控制器5为中空，套设于杆件1；传感器阵列6为中空，套设于杆件1。而在本申请的其他实施例中，控制器5和传感器阵列6套设于固定件2，在本申请的助力组件01装配的过程中，控制器5和传感器阵列6由于自身中空，能与杆件1同轴设置，进而使得本申请的助力组件01具有更好的集成度，使得助力组件01的外部结构简洁，易于运输。

根据本申请的一些实施例，本申请的传感器阵列6包括至少两组电机传感器，至少两组电机传感器套设于中空电机4周边，用于实时监控中空电机4的输出功率、输出扭矩等性能参数，将获得的参数传输给终端。至少两组电机传感器套设于中空电机4附近的设置方式能有效地利用盈余空间，在不影响其他零件布置状态的情况下实现电机传感器的错列布置，不仅如此，当其中一组电机传感器失效时，剩余电机传感器依然可以起到对中空电机4工作状态的实时监控。至少两组电机传感器同时对中空电机4进行监控，采集的电机工作信号经终端计算后更为准确，从而可以提高电机的控制精度和响应速度，同时保障本申请的中空电机4的工作安全。在一些实施例中，一组中空的电机传感器也能在一定程度上对中空电机4进行监控，本申请不局限于电机传感器的数量。

根据本申请的技术构思，当本申请的助力组件正常工作时，通过中空电机4驱动转动件3转动，进而为杆件1的轴向移动进行助力，从而推动第一弹性元件221。

而当本申请的中空电机4失效时，中空电机4无法带动转动件3转动，此时可以通过对杆件1施加轴向的推力，使得杆件1作轴向移动，带动转动件3跟转，进而推动第一弹性元件221移动。

这种当电机失效时，由机械结构直接推动的设计能避免由于电机失效引起的杆件1轴向运动阻滞，保证本申请的助力组件的杆件1的轴向运动的安全性。

图4示出根据本申请示例实施例的助力器的结构示意图。

参见图4，示例实施例的助力器包括上述的助力组件01和定位组件02。

如图4所示，助力组件01包括杆件1、固定件2、转动件3和中空电机4。杆件1弹性支撑于固定件2；转动件3可转动地设置于固定件2，杆件1耦接于转动件3，转动件3的转动带动杆件1轴向运动，用于对杆件1的轴向运动助力；中空电机4设置于转动件3，中空电机4驱动转动件3转动。

定位组件02包括定位平台021和第二弹性元件阵列022，定位平021设置于杆件1，第二弹性元件阵列022弹性连接于定位平台021和固定件2之间。根据本申请的一些实施例，杆件1包括滑动连接的外杆11和内杆12，外杆11耦接于转动件3，内杆12弹性支撑于固定部2，定位平台021套设于外杆11。

根据示例实施例，如图5所示，定位平台021和第二弹性元件阵列022用于在杆件1轴向运动和回弹的过程中对杆件1进行位移导向，并避免杆件1出现径向的晃动。外杆11和内杆12相对滑动的设计使得杆件1对第一弹性元件221和第二弹性元件阵列022的压力不同，从而在杆件1轴向推力不变的情况下，使得第一弹性元件221和第二弹性元件阵列022产生不同程度的形变，其中第一弹性元件221的形变用于推动固定件2运动，第二弹性元件阵列022的形变用于限制杆件1的位移。

第二弹性元件阵列022包括至少三个第二弹性元件0221，第二弹性元件0221绕杆件1周向阵列设置，相邻第二弹性元件0221绕轴周向互成120度夹角，三角式弹性元件支撑定位平台021的设计方式能为本申请的助力器提供稳定的径向支撑，有效的避免杆件1产生径向的晃动。

根据本申请的一些实施例，本申请的传感器阵列6还包括直线位移传感器，直线位移传感器为中空结构，套设于杆件1，用于监控杆件1、定位组件02等零件的轴向位移量。

本申请还公开一种车辆，包括上述的助力组件或助力器。

根据本申请的技术构思，由中空电机4驱动转动件3转动，进而带动杆件1轴向运动，推动第一弹性元件221移动，在车辆中，第一弹性元件连接至制动系统的液压缸，第一弹性元件221的移动产生高压，推动液压回路运转，用于刹车。

即使中空电机4损坏，如电机PCB损坏、电机转子磁瓦失磁、定子线包烧毁，这些因素都会导致电机无法转动，无法产生助力，此时中间的杆件1是可以承受轴向的推力，直接产生刹车用的液压，而这时候的杆件轴向运动的阻力会非常的大，但是通过施加较大的推力，最终还是能实现刹车。当杆件1回弹时，由第一弹性元件221直接拖动，产生一个轴向的反作用力，来将整体的液压释放，使得车辆解除制动状态。

图6示出根据本申请示例实施例的助力组件的工作方法流程图。

参见图6，在S603，中空电机驱动转动件转动。

助力组件01包括杆件1、固定件2、转动件3和中空电机4。杆件1弹性支撑于固定件2；转动件3可转动地设置于固定件2，杆件1耦接于转动件3，转动件3的转动带动杆件1轴向运动，用于对杆件1的轴向运动助力；中空电机4设置于转动件3。

通过开启中空电机4，中空电机4驱动转动件3转动，本申请的一些实施例中,中空电机4通过开传感器连接于转动件3，中空电机4输出转动扭矩，在开传感器的作用下，转动件3进行转动。而在本申请的其他实施例中，中空电机4设置于转动件3的连接方式是刚性连接，中空电机4在驱动转动件3转动的过程中与转动件3一起转动。

在S604，转动件带动杆件轴向运动。

杆件1耦接于转动件3，转动件3具有螺纹孔31，杆件1具有于螺纹孔31配合的外螺纹，杆件1通过外螺纹螺接于转动件3，通过螺纹连接，转动件3的转动会带动杆件1转动，进而杆件1具有进行轴向运动的趋势。在本申请的其他实施例中，杆件1和转动件3也能通过滑轨、滑动轴承等连接方式滑动连接，以保证转动件3的转动能带动杆件1具有轴向运动的趋势。

在S605，杆件顶撑于固定件。

固定件2包括外壳21和顶撑部22，转动件3可转动的设置于外壳21；顶撑部22设置于外壳21，顶撑部22内设置有第一弹性元件221，杆件1弹性支撑于第一弹性元件221。根据本申请的一些实施例，第一弹性元件221是空气弹簧、螺旋弹簧、橡胶弹簧、扭杆弹簧和油气弹簧中的一种或多种，用于对杆件1起到弹性支撑和回位的功能，本申请不局限于弹性元件的具体种类。

在S606，杆件回位。

中空电机4反转，驱动转动件3反向转动，并在第一弹性元件221的回弹力共同作用下，杆件1进行反向的轴向运动，回到初始位置。

图7示出根据本申请一些实施例的助力组件的工作方法流程图。

参见图7，在S603中空电机驱动转动件转动之前还包括步骤：

在S601，传感器采集信号。

传感器阵列6采集杆件1的轴向力信号并传递至终端，传感器阵列套设6于杆件1或固定件2。当助力组件01整体处于静止状态，杆件1受到来自外界的轴向推力，传感器阵列6采集此时的轴向推力信号并传递到终端。

在S603，控制器控制中空电机启动。

控制器5接收终端信号控制中空电机4，控制器5套设于杆件1或固定件2。传感器阵列6采集杆件1受到的轴向推力信号并传递到终端后，控制器5收到来自终端的信号，并控制中空电机4启动，进而驱动转动件3转动。

以上对本申请实施例进行了详细描述和解释。应清楚地理解，本申请描述了如何形成和使用特定示例，但本申请不限于这些示例的任何细节。相反，基于本申请公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施例。

通过对示例实施例的描述，本领域技术人员易于理解，根据本申请实施例的技术方案至少具有以下优点中的一个或多个。

根据本申请的技术构思，本申请的助力组件通过设置中空电机来使得结构集成度高、传动效率高的基础上对助力组件的结构做出一些改变，实现结构集成度更高的同时仍然满足助力组件的性能需求，节约成本。

根据本申请的技术构思，本申请的助力组件的转动件具有阶梯状的套筒结构，在中空电机的驱动下为本申请的助力组件提供多层次的径向安装空间，使本申请的助力组件具有更灵活的适配性。

根据本申请的技术构思，本申请的控制器和/或传感器阵列为中空，套设于所述杆件或所述固定件，使得本申请的助力组件具有更好的同轴度，整体具有更好的紧凑性。

根据本申请的技术构思，当本申请的助力组件正常工作时，通过中空电机驱动转动件转动，进而为杆件的轴向移动进行助力，从而推动第一弹性元件。而当本申请的中空电机失效时，中空电机无法带动转动件转动，此时可以通过对杆件施加轴向的推力，使得杆件作轴向移动，带动转动件跟转，进而推动第一弹性元件移动。这种当电机失效时，由机械结构直接推动的设计能避免由于电机失效引起的杆件轴向运动阻滞，保证本申请的助力组件的杆件的轴向运动的安全性。

以上具体地示出和描述了本申请的示例性实施例。应可理解的是，本申请不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本申请意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。