本實用新型涉及一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，屬于汽車轉(zhuǎn)向技術領域。

背景技術：

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Steering-by-Wire System，簡稱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，具有明顯的技術優(yōu)勢。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)去掉了方向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機械連接，減少了路面的沖擊，降低了噪聲，消除了碰撞時方向柱對駕駛員的傷害，增大了駕駛員腿部活動空間，提高了駕駛舒適度。車輛轉(zhuǎn)向時，不再依靠傳統(tǒng)的機械連接，而是依靠三組電子控制單元(ECU)進行控制，根據(jù)行駛路況和方向盤轉(zhuǎn)動力度，速度進行綜合計算，從而指揮轉(zhuǎn)向電機機構實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

目前，電子部件還沒有達到機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)目前最為突出的問題，也是阻撓線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)普及的一個重要因素。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它將電控與傳統(tǒng)機械式控制巧妙結合，保證了在電子部件出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)仍能實現(xiàn)其最基本的轉(zhuǎn)向功能，提高了整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性和安全性。

為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是：一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它包括轉(zhuǎn)向管柱、電控機構和機械控制機構，所述電控機構包括轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU、轉(zhuǎn)向電機和活塞，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)向電機的輸出軸連接，轉(zhuǎn)向電機的輸出軸與汽車的右拉桿連接；所述機械控制機構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，離合控制器通過齒輪結構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。

進一步，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。

進一步，所述永磁鐵磁環(huán)和電磁鐵磁環(huán)都均分成四部分，并且四部分的結構一一對應，其中的S級和N級為斜角方向?qū)ΨQ。

進一步，所述下連接軸的上端插在上連接軸下端的內(nèi)腔中，并通過設置在內(nèi)腔處的花鍵與下連接軸的上端連接。

進一步，所述中間軸的下端設有萬向節(jié)叉，萬向節(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向節(jié)叉并通過上述花鍵連接，以便上連接軸可以在磁力的作用下沿著萬向節(jié)叉內(nèi)腔上下運動。

進一步，所述轉(zhuǎn)向電機的輸出軸上設有鋼球活動槽，鋼球活動槽內(nèi)設置有鋼球，活塞內(nèi)孔上也設有與輸出軸相匹配的活塞鋼球槽。

進一步，所述轉(zhuǎn)向管柱上還安裝有力矩電機，以產(chǎn)生方向盤的回正力矩。

采用了上述技術方案后，本實用新型具有電控機構和機械機構兩個轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，在電子部件正常工作時，采用電控機構轉(zhuǎn)向，當電子部件出現(xiàn)故障后，則切換到機械機構進行轉(zhuǎn)向，保證實現(xiàn)最基本的轉(zhuǎn)向功能，提高了整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性和安全性；本實用新型將電控機構與傳統(tǒng)的機械機構巧妙結合起來，保證了在電子部件出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)仍能實現(xiàn)其最基本的轉(zhuǎn)向功能；另外，該實用新型還在可靠性與成本之間取得了一個較好的平衡，在一定程度上也緩解了容錯控制技術成本較高難以進行市場化的問題，降低了其市場推廣的難度。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體結構示意圖；

圖2為本實用新型的活塞與轉(zhuǎn)向電機連接的剖面圖；

圖3為本實用新型的花鍵與離合控制器的結構剖面圖(機械轉(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為本實用新型的花鍵與離合控制器的結構剖面圖(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，8、中間軸，9、離合控制器，91、萬向節(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，131、輸出軸，1311、鋼球活動槽，15、鋼球。

具體實施方式

為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。

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、電控機構和機械控制機構，所述電控機構包括轉(zhuǎn)角傳感器4、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU3、轉(zhuǎn)向電機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13的輸出軸連接，轉(zhuǎn)向電機13的輸出軸與汽車的右拉桿11連接；所述機械控制機構包括中間軸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通過齒輪結構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。

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。

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，并且四部分的結構一一對應，其中的S級和N級為斜角方向?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，并通過設置在內(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的下端設有萬向節(jié)叉91，萬向節(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向節(jié)叉91并通過上述花鍵連接，以便上連接軸92可以在磁力的作用下沿著萬向節(jié)叉91內(nèi)腔上下運動。

可選地，如圖2所示，所述轉(zhuǎn)向電機13的輸出軸131上設有鋼球活動槽1311，鋼球活動槽1311內(nèi)設置有鋼球15，活塞2內(nèi)孔上也設有與鋼球活動槽1311相配合的以便通過鋼球15傳動的活塞鋼球槽21；轉(zhuǎn)向電機13轉(zhuǎn)動，動力從輸出軸131經(jīng)由鋼球和鋼球活動槽1311傳遞給活塞鋼球槽21中的鋼球，并帶動活塞2左右移動，活塞2將動力傳遞給左右拉桿進行轉(zhuǎn)向，鋼球活動槽1311和鋼球15起到傳動、導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13上設有轉(zhuǎn)向齒條，小齒輪10與轉(zhuǎn)向電機13上的轉(zhuǎn)向齒條12直接嚙合形成一對傳動副，帶動左右拉桿，進行轉(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7，以產(chǎn)生方向盤5的回正力矩。

本實用新型的工作原理如下：

當方向盤5轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)角傳感器4將測量到的駕駛員轉(zhuǎn)向意圖轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號輸入到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU3，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU3對采集的信號進行分析處理，判別汽車的運動狀態(tài)，并向轉(zhuǎn)向電機13發(fā)送命令，控制轉(zhuǎn)向電機13通過左拉桿1和右拉桿11帶動車輪上的轉(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，實現(xiàn)車輪的轉(zhuǎn)向；同時控制力矩電機7旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生方向盤5回正力矩，給駕駛員提供相應的路感信息；

具體地，如圖7和圖8所示，打開點火開關后，汽車處于行駛狀態(tài)，此時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU3輸出信號，電磁鐵磁環(huán)94通電，其電磁磁極分別與永磁鐵磁環(huán)93對應的磁極相同，同性相斥，在永磁鐵磁環(huán)93磁力作用下，永磁鐵磁環(huán)93帶動上連接軸92向上延著萬向節(jié)叉91的內(nèi)腔運動，上連接軸92下端的內(nèi)腔與下連接軸95的頂端脫離接觸，此時處于電控轉(zhuǎn)向工作模式，此時，機械控制機構不工作；

如圖3、5、6所示，當汽車處于未啟動或者整車出現(xiàn)斷電的極端狀態(tài)時，當打開點火開關，汽車啟動后，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對應的磁極相反，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)腔通過花鍵96連接在一起，此時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)恢復為機械轉(zhuǎn)向工作模式，小齒輪10與轉(zhuǎn)向電機13上的轉(zhuǎn)向齒條直接嚙合形成一對傳動副，駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱力通過方向盤5、轉(zhuǎn)向管柱6、中間軸8和離合控制器9傳到小齒輪10，并通過轉(zhuǎn)向齒條傳動，帶動左右拉桿，進行轉(zhuǎn)向。

本實用新型具有電控機構和機械機構兩個轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，在電子部件正常工作時，采用電控機構轉(zhuǎn)向，當電子部件出現(xiàn)故障后，則切換到機械機構進行轉(zhuǎn)向，保證實現(xiàn)最基本的轉(zhuǎn)向功能，提高了整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性和安全性；本實用新型將電控機構與傳統(tǒng)的機械機構巧妙結合起來，保證了在電子部件出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)仍能實現(xiàn)其最基本的轉(zhuǎn)向功能；另外，該實用新型還在可靠性與成本之間取得了一個較好的平衡，在一定程度上也緩解了容錯控制技術成本較高難以進行市場化的問題，降低了其市場推廣的難度。

以上所述的具體實施例，對本實用新型解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。