本發(fā)明涉及一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，屬于汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Steering-by-Wire System，簡(jiǎn)稱SBW系統(tǒng))作為最新一代的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)去掉了方向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接，減少了路面的沖擊，降低了噪聲，消除了碰撞時(shí)方向柱對(duì)駕駛員的傷害，增大了駕駛員腿部活動(dòng)空間，提高了駕駛舒適度。車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，不再依靠傳統(tǒng)的機(jī)械連接，而是依靠三組電子控制單元(ECU)進(jìn)行控制，根據(jù)行駛路況和方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)力度，速度進(jìn)行綜合計(jì)算，從而指揮轉(zhuǎn)向電機(jī)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

目前，電子部件還沒(méi)有達(dá)到機(jī)械部件那樣可靠的程度，如何保證在電子部件出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)仍能實(shí)現(xiàn)其最基本的轉(zhuǎn)向功能，即如何保證電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠、安全工作是十分重要的，這也是電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)目前最為突出的問(wèn)題，也是阻撓線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)普及的一個(gè)重要因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它將電控與傳統(tǒng)機(jī)械式控制巧妙結(jié)合，保證了在電子部件出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)仍能實(shí)現(xiàn)其最基本的轉(zhuǎn)向功能，提高了整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性和安全性。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它包括轉(zhuǎn)向管柱、電控機(jī)構(gòu)和機(jī)械控制機(jī)構(gòu)，所述電控機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU、轉(zhuǎn)向電機(jī)和活塞，所述轉(zhuǎn)角傳感器安裝在轉(zhuǎn)向管柱上，轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU、轉(zhuǎn)向電機(jī)依次電連接，活塞的一端與汽車的左拉桿連接，另一端與轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸連接，轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸與汽車的右拉桿連接；所述機(jī)械控制機(jī)構(gòu)包括中間軸和離合控制器，中間軸的一端連接轉(zhuǎn)向管柱，另一端與離合控制器連接，離合控制器通過(guò)齒輪結(jié)構(gòu)控制汽車的左右拉桿的轉(zhuǎn)向，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU與離合控制器電連接，以便控制離合控制器的連接與脫開(kāi)。

進(jìn)一步，所述離合控制器包括上連接軸、永磁鐵磁環(huán)、電磁鐵磁環(huán)和下連接軸組成，永磁鐵磁環(huán)固定在由上連接軸的下端，電磁鐵磁環(huán)固定在下連接軸的上端，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU控制電磁鐵磁環(huán)的磁極方向，以便改變永磁鐵磁環(huán)與電磁鐵磁環(huán)的磁力方向，使上連接軸與下連接軸連接或脫開(kāi)。

進(jìn)一步，所述永磁鐵磁環(huán)和電磁鐵磁環(huán)都均分成四部分，并且四部分的結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)，其中的S級(jí)和N級(jí)為斜角方向?qū)ΨQ。

進(jìn)一步，所述下連接軸的上端插在上連接軸下端的內(nèi)腔中，并通過(guò)設(shè)置在內(nèi)腔處的花鍵與下連接軸的上端連接。

進(jìn)一步，所述中間軸的下端設(shè)有萬(wàn)向節(jié)叉，萬(wàn)向節(jié)叉上具有花鍵，所述上連接軸的上端插入中間軸下端的萬(wàn)向節(jié)叉并通過(guò)上述花鍵連接，以便上連接軸可以在磁力的作用下沿著萬(wàn)向節(jié)叉內(nèi)腔上下運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸上設(shè)有鋼球活動(dòng)槽，鋼球活動(dòng)槽內(nèi)設(shè)置有鋼球，活塞內(nèi)孔上也設(shè)有與輸出軸相匹配的活塞鋼球槽。

進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)向管柱上還安裝有力矩電機(jī)，以產(chǎn)生方向盤的回正力矩。

采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有電控機(jī)構(gòu)和機(jī)械機(jī)構(gòu)兩個(gè)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，在電子部件正常工作時(shí)，采用電控機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向，當(dāng)電子部件出現(xiàn)故障后，則切換到機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，保證實(shí)現(xiàn)最基本的轉(zhuǎn)向功能，提高了整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性和安全性；本發(fā)明將電控機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)巧妙結(jié)合起來(lái)，保證了在電子部件出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)仍能實(shí)現(xiàn)其最基本的轉(zhuǎn)向功能；另外，該發(fā)明還在可靠性與成本之間取得了一個(gè)較好的平衡，在一定程度上也緩解了容錯(cuò)控制技術(shù)成本較高難以進(jìn)行市場(chǎng)化的問(wèn)題，降低了其市場(chǎng)推廣的難度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的活塞與轉(zhuǎn)向電機(jī)連接的剖面圖；

圖3為本發(fā)明的花鍵與離合控制器的結(jié)構(gòu)剖面圖(機(jī)械轉(zhuǎn)向情況)；

圖4為圖3的A-A剖面放大圖；

圖5為圖3的B-B剖面放大圖；

圖6為圖3的C-C剖面放大圖；

圖7為本發(fā)明的花鍵與離合控制器的結(jié)構(gòu)剖面圖(電控轉(zhuǎn)向情況)；

圖8為圖7的D-D剖面圖；

圖中，1、左拉桿，2、活塞，21、活塞鋼球槽，3、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU，4、轉(zhuǎn)角傳感器，5、方向盤，6、轉(zhuǎn)向管柱，7、轉(zhuǎn)向電機(jī)，8、中間軸，9、離合控制器，91、萬(wàn)向節(jié)叉，92、上連接軸，93、永磁鐵磁環(huán)，94、電磁鐵磁環(huán)，95、下連接軸，96、花鍵，10、小齒輪，11、右拉桿，12、轉(zhuǎn)向齒條，13、轉(zhuǎn)向電機(jī)，131、輸出軸，1311、鋼球活動(dòng)槽，15、鋼球。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1所示，一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它包括轉(zhuǎn)向管柱6、電控機(jī)構(gòu)和機(jī)械控制機(jī)構(gòu)，所述電控機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)角傳感器4、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU3、轉(zhuǎn)向電機(jī)7和活塞2，所述轉(zhuǎn)角傳感器4安裝在轉(zhuǎn)向管柱6上，轉(zhuǎn)角傳感器4、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU3、轉(zhuǎn)向電機(jī)13依次電連接，活塞2的一端與汽車的左拉桿1連接，另一端與轉(zhuǎn)向電機(jī)13的輸出軸連接，轉(zhuǎn)向電機(jī)13的輸出軸與汽車的右拉桿11連接；所述機(jī)械控制機(jī)構(gòu)包括中間軸8和離合控制器9，中間軸8的一端連接轉(zhuǎn)向管柱6，另一端與離合控制器9連接，離合控制器9通過(guò)齒輪結(jié)構(gòu)控制汽車的左右拉桿的轉(zhuǎn)向，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU3與離合控制器9電連接，以便控制離合控制器9的連接與脫開(kāi)。

優(yōu)選地，如圖3至圖8所示，所述離合控制器9包括上連接軸92、永磁鐵磁環(huán)93、電磁鐵磁環(huán)94和下連接軸95組成，永磁鐵磁環(huán)93固定在由上連接軸92的下端，電磁鐵磁環(huán)94固定在下連接軸95的上端，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU控制電磁鐵磁環(huán)94的磁極方向，以便改變永磁鐵磁環(huán)93與電磁鐵磁環(huán)94的磁力方向，使上連接軸92與下連接軸95連接或脫開(kāi)。

優(yōu)選地，如圖5、圖6所示，所述永磁鐵磁環(huán)93和電磁鐵磁環(huán)94都均分成四部分，并且四部分的結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)，其中的S級(jí)和N級(jí)為斜角方向?qū)ΨQ。

優(yōu)選地，如圖5、圖6所示，所述下連接軸95的上端插在上連接軸92下端的內(nèi)腔中，并通過(guò)設(shè)置在內(nèi)腔處的花鍵96與下連接軸95的上端連接。

優(yōu)選地，如圖3、圖4所示，所述中間軸8的下端設(shè)有萬(wàn)向節(jié)叉91，萬(wàn)向節(jié)叉91上具有花鍵，所述上連接軸92的上端插入中間軸下端的萬(wàn)向節(jié)叉91并通過(guò)上述花鍵連接，以便上連接軸92可以在磁力的作用下沿著萬(wàn)向節(jié)叉91內(nèi)腔上下運(yùn)動(dòng)。

可選地，如圖2所示，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)13的輸出軸131上設(shè)有鋼球活動(dòng)槽1311，鋼球活動(dòng)槽1311內(nèi)設(shè)置有鋼球15，活塞2內(nèi)孔上也設(shè)有與鋼球活動(dòng)槽1311相配合的以便通過(guò)鋼球15傳動(dòng)的活塞鋼球槽21；轉(zhuǎn)向電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力從輸出軸131經(jīng)由鋼球和鋼球活動(dòng)槽1311傳遞給活塞鋼球槽21中的鋼球，并帶動(dòng)活塞2左右移動(dòng)，活塞2將動(dòng)力傳遞給左右拉桿進(jìn)行轉(zhuǎn)向，鋼球活動(dòng)槽1311和鋼球15起到傳動(dòng)、導(dǎo)向和降低摩擦的作用。

具體地，離合控制器9的下端連接有一小齒輪10，轉(zhuǎn)向電機(jī)13上設(shè)有轉(zhuǎn)向齒條，小齒輪10與轉(zhuǎn)向電機(jī)13上的轉(zhuǎn)向齒條12直接嚙合形成一對(duì)傳動(dòng)副，帶動(dòng)左右拉桿，進(jìn)行轉(zhuǎn)向。

可選地，如圖1所示，所述轉(zhuǎn)向管柱6上還安裝有力矩電機(jī)7，以產(chǎn)生方向盤5的回正力矩。

本發(fā)明的工作原理如下：

當(dāng)方向盤5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)角傳感器4將測(cè)量到的駕駛員轉(zhuǎn)向意圖轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)輸入到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU3，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU3對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析處理，判別汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并向轉(zhuǎn)向電機(jī)13發(fā)送命令，控制轉(zhuǎn)向電機(jī)13通過(guò)左拉桿1和右拉桿11帶動(dòng)車輪上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，轉(zhuǎn)到要求的前輪轉(zhuǎn)角，完成駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，實(shí)現(xiàn)車輪的轉(zhuǎn)向；同時(shí)控制力矩電機(jī)7旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生方向盤5回正力矩，給駕駛員提供相應(yīng)的路感信息；

具體地，如圖7和圖8所示，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后，汽車處于行駛狀態(tài)，此時(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU3輸出信號(hào)，電磁鐵磁環(huán)94通電，其電磁磁極分別與永磁鐵磁環(huán)93對(duì)應(yīng)的磁極相同，同性相斥，在永磁鐵磁環(huán)93磁力作用下，永磁鐵磁環(huán)93帶動(dòng)上連接軸92向上延著萬(wàn)向節(jié)叉91的內(nèi)腔運(yùn)動(dòng)，上連接軸92下端的內(nèi)腔與下連接軸95的頂端脫離接觸，此時(shí)處于電控轉(zhuǎn)向工作模式，此時(shí)，機(jī)械控制機(jī)構(gòu)不工作；

如圖3、5、6所示，當(dāng)汽車處于未啟動(dòng)或者整車出現(xiàn)斷電的極端狀態(tài)時(shí)，當(dāng)打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，汽車啟動(dòng)后，電磁鐵磁環(huán)94不通電，其電磁磁極分別與永磁鐵磁環(huán)93對(duì)應(yīng)的磁極相反，異性相吸，在重力及磁力的作用下，下連接軸95的頂端與上連接軸92下端的內(nèi)腔通過(guò)花鍵96連接在一起，此時(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)恢復(fù)為機(jī)械轉(zhuǎn)向工作模式，小齒輪10與轉(zhuǎn)向電機(jī)13上的轉(zhuǎn)向齒條直接嚙合形成一對(duì)傳動(dòng)副，駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱力通過(guò)方向盤5、轉(zhuǎn)向管柱6、中間軸8和離合控制器9傳到小齒輪10，并通過(guò)轉(zhuǎn)向齒條傳動(dòng)，帶動(dòng)左右拉桿，進(jìn)行轉(zhuǎn)向。

本發(fā)明具有電控機(jī)構(gòu)和機(jī)械機(jī)構(gòu)兩個(gè)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，在電子部件正常工作時(shí)，采用電控機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向，當(dāng)電子部件出現(xiàn)故障后，則切換到機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，保證實(shí)現(xiàn)最基本的轉(zhuǎn)向功能，提高了整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性和安全性；本發(fā)明將電控機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)巧妙結(jié)合起來(lái)，保證了在電子部件出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)仍能實(shí)現(xiàn)其最基本的轉(zhuǎn)向功能；另外，該發(fā)明還在可靠性與成本之間取得了一個(gè)較好的平衡，在一定程度上也緩解了容錯(cuò)控制技術(shù)成本較高難以進(jìn)行市場(chǎng)化的問(wèn)題，降低了其市場(chǎng)推廣的難度。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。