本發(fā)明涉及線控轉(zhuǎn)向汽車的主動安全，用于線控轉(zhuǎn)向汽車轉(zhuǎn)向的模式切換機(jī)構(gòu)。

技術(shù)背景：

線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(steer-by-Wire System，簡稱SBW系統(tǒng))是指：應(yīng)用液壓或輔助電力，通過電信號而不是通過連接方向盤旋轉(zhuǎn)和車輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)來控制轉(zhuǎn)向的裝置。

所述線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常包括方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車輪轉(zhuǎn)向角傳感器、轉(zhuǎn)向制動器、電子控制單元(electronic control unit，簡稱ECU)。

當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤時，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器及車輪轉(zhuǎn)角傳感器將其信號傳遞到電子控制單元，電子控制單元通過計算后控制轉(zhuǎn)向電機(jī)，從而實現(xiàn)車輪的轉(zhuǎn)向。

汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上取消了方向盤與轉(zhuǎn)向車輪之間的機(jī)械連接，其最大特點(diǎn)為傳動比可變，因此可以通過制定合理的角傳動比控制策略使汽車實現(xiàn)較為理想的轉(zhuǎn)向，即汽車低速行駛時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有較小的傳動比，可提高汽車在低速時的轉(zhuǎn)向靈敏性；高速行駛時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有較大的傳動比，可防止轉(zhuǎn)向過于靈敏，從而提高汽車高速行駛時的穩(wěn)定性。

然而，由于當(dāng)前技術(shù)的不成熟或者制造工藝不夠完善等原因，導(dǎo)致電子控制單元產(chǎn)生對車輛行駛狀態(tài)的誤判或產(chǎn)生致命錯誤等，會對車輛的行駛安全性造成極大的威脅。

因此需要用一個備用(backup)離合器來防止這種上述威脅的產(chǎn)生。中國專利文獻(xiàn)資料公開了一種用于線控轉(zhuǎn)向的安全裝置[申請?zhí)枺?01510180876公開號：CN 105035157A]該裝置在線控轉(zhuǎn)向模式下，輸入軸與輸出軸機(jī)械分離，在線控轉(zhuǎn)向產(chǎn)生致命錯誤時，輸入軸與輸出軸通過致動器實現(xiàn)扭矩從輸入軸到輸出軸的傳遞，從而解決線控轉(zhuǎn)向的致命錯誤。

然而，線控轉(zhuǎn)向出現(xiàn)誤差時，而電子控制單元對此無法做出判斷時，該安全裝置不會起作用，從而會增加駕駛員的駕駛負(fù)擔(dān)甚至發(fā)生危險。并且，輸入軸與輸出軸在線控轉(zhuǎn)向時完全分離，輸入軸與輸出軸之間容易產(chǎn)生相對位移或者在車輛抖動較為劇烈時導(dǎo)致致動器無法正常工作，從而可能導(dǎo)致線控轉(zhuǎn)向的致命錯誤無法解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供了一種適用于線控轉(zhuǎn)向的離合器裝置，可以確保使一個簡單、緊湊、可靠的線控轉(zhuǎn)向的冗余安全性，并且由于轉(zhuǎn)向模式可以自由的切換，因此可以適應(yīng)不同駕駛員的駕駛習(xí)慣。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種適用于線控轉(zhuǎn)向的離合器裝置，其特征在于包括轉(zhuǎn)向柱輸入軸、中間軸、輸出軸、輸入齒輪、旋板、常嚙合大齒輪、常嚙合小齒輪、輸出齒輪、結(jié)合套筒、結(jié)合套座、換擋撥叉。

其中，所述輸入軸與輸出軸通過圓柱滾子軸承連接，所述結(jié)合套筒通過其外外部圓周方向的開槽與換擋撥叉配合，所述輸入齒輪與旋轉(zhuǎn)板通過平鍵配合，所述常嚙合大齒輪通過鍵連接固定于中間軸上端，與輸入齒輪保持長嚙合狀態(tài)，所述常嚙合小齒輪通過鍵連接固定于中間軸下端，與輸出齒輪保持常嚙合狀態(tài)，所述結(jié)合套座通過鍵連接固定于輸入軸，其外邊緣有一個沿軸向的開槽，與結(jié)合套筒內(nèi)平鍵相配合，所述旋轉(zhuǎn)板與輸入齒輪通過鍵連接相配合實現(xiàn)扭矩向輸入齒輪的傳遞且旋轉(zhuǎn)板上帶有一個角度傳感器，當(dāng)電子控制單元判斷線控轉(zhuǎn)向出現(xiàn)故障需要切換轉(zhuǎn)向模式且旋轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)角與方向盤轉(zhuǎn)角相等時，通過電子控制單元控制換擋撥叉的上下移動，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)向模式由線控轉(zhuǎn)向模式向機(jī)械轉(zhuǎn)向模式的切換，相比于使用位置檢測傳感器，使用角度傳感器能夠避免在方向盤與旋轉(zhuǎn)板相對轉(zhuǎn)角位360°或720°誤切換轉(zhuǎn)向模式。本裝置換擋撥叉的上下移動通過機(jī)械裝置傳動可通過機(jī)械裝置傳動手動控制。

由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下顯著特點(diǎn)和有益效果：

輸入軸與輸出軸通過圓柱滾子軸承連接，可減小輸入軸與輸出軸在車輛在行駛過程中由于路面不平等狀況引起的振動，也可保證輸入軸與輸出軸之間不存在相對徑向位移，從而使得傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向時輸入軸輸出軸扭矩傳遞更加平順。

通過結(jié)合套筒進(jìn)行切換轉(zhuǎn)向模式，由于結(jié)合套筒與結(jié)合套座都在輸入軸上，因此模式切換會比較順暢、可靠，且可以在車況較惡劣的情況下切換轉(zhuǎn)向模式。

結(jié)合套筒的移動是通過控制換擋撥叉來實現(xiàn)，換擋撥叉既可由電子控制單元通過電磁繼電器控制，也可由駕駛員通過機(jī)械結(jié)構(gòu)傳遞手動控制，一方面可以避免在電子控制單元出現(xiàn)誤判情況而導(dǎo)致無法切換為傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向模式，從而保證安全的冗余性，另一方面可以根據(jù)駕駛員的駕駛習(xí)慣自由切換轉(zhuǎn)向模式。

傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向模式與線控轉(zhuǎn)向模式共用一個齒輪齒條機(jī)構(gòu)將力從輸出軸傳遞到轉(zhuǎn)向橫拉桿上，一方面可以減小能量的浪費(fèi)和減小線控轉(zhuǎn)向模式下的阻力，另一方面可以保證在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向模式長時間不使用時，也可保證在突發(fā)情況時該轉(zhuǎn)向模式也能夠正常使用。

附圖說明：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明：

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)總圖。

圖2為本發(fā)明裝置中用于線控轉(zhuǎn)向的離合器裝置。

圖3為本發(fā)明裝置中的結(jié)合套座。

圖4為本發(fā)明裝置中的結(jié)合套筒。

圖5為本發(fā)明裝置中的旋轉(zhuǎn)板。

圖6為傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向模式下的轉(zhuǎn)向離合器。

圖中1為方向盤、2為方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、3為反饋電機(jī)、4為減速器、5為輸入軸、6為結(jié)合套座、7為換擋撥叉、8為結(jié)合套筒、9為常嚙合大齒輪、10為中間軸、11為常嚙合小齒輪、12為旋轉(zhuǎn)板、13為輸入齒輪、14為輸出齒輪、15為輸出軸、16為電子控制單元、17為轉(zhuǎn)向電機(jī)、18為轉(zhuǎn)向電機(jī)減速器、19為車輪、20為轉(zhuǎn)向橫拉桿、21為圓柱齒輪、22為齒條、23為旋轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)角傳感器、24為圓柱滾子軸承。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明對具體實施方式做詳細(xì)介紹。

參閱圖2，輸入軸5與輸出軸15通過圓柱滾子軸承24連接，可減小輸入軸5與輸出軸15在車輛行駛過程中由于路面不平引起的振動，也可保證輸入軸5與輸出軸15之間不存在相對徑向位移，從而保證扭矩傳遞的平滑與穩(wěn)定。

常嚙合大齒輪9通過鍵連接固定于中間軸10上端，與輸入齒輪13保持長嚙合狀態(tài)，所述常嚙合小齒輪11通過鍵連接固定于中間軸10下端，與輸出齒輪14保持常嚙合狀態(tài)。

參閱圖2，圖3，結(jié)合套座6外部有一鍵槽，通過平鍵與輸入軸5配合，其外部沿軸向有一凹槽，凹槽、鍵槽與結(jié)合套座中心軸線夾角為180°，以平衡切向力。

參閱圖2，圖4，結(jié)合套筒8內(nèi)部有一個平鍵，與結(jié)合套座6外部凹槽相配合，外部沿圓周方向有一個凹槽，用以與換擋撥叉7相配合。

參閱圖2，圖5，旋轉(zhuǎn)板12上端沿軸向開有一凹槽，并與上表面有一個倒角邊，為的是在切換為傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向模式時，結(jié)合套筒8內(nèi)的平鍵能夠較為順利的插入旋轉(zhuǎn)板12的凹槽內(nèi)，旋轉(zhuǎn)板12下部圓柱外表面面沿軸向有一沿軸向的鍵槽，用于與輸入齒輪13相配合，旋轉(zhuǎn)板12內(nèi)安裝在輸入軸下端，在線控轉(zhuǎn)向模式下可與輸入軸5發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。

參閱圖2，在線控轉(zhuǎn)向模式下，結(jié)合套筒8與旋轉(zhuǎn)板12沒有接觸，此時旋轉(zhuǎn)板12沒有收到扭矩，輸出軸15的扭矩由轉(zhuǎn)向電機(jī)17提供。

參閱圖6，當(dāng)線控轉(zhuǎn)向出現(xiàn)錯誤時，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器2測得的方向盤轉(zhuǎn)角與旋板轉(zhuǎn)角傳感器測23得的旋旋轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)角相等時，電子控制單元可通過電磁繼電器控制換擋撥叉7向下運(yùn)動，使得結(jié)合套筒8與旋轉(zhuǎn)板12相配合，此時實現(xiàn)扭矩從輸入軸5經(jīng)結(jié)合套座6、結(jié)合套筒8、旋轉(zhuǎn)板12、輸入齒輪13、常嚙合大齒輪9、常嚙合小齒輪11、輸出齒輪14到輸出軸15的傳遞，從而切換為傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向模式。

另一方面，駕駛員可根據(jù)自己需求手動通過機(jī)械結(jié)構(gòu)傳遞控制換擋撥片7的移動，轉(zhuǎn)向模式的切換，這一操作需在方向盤轉(zhuǎn)角為0情況下進(jìn)行。

由于整個轉(zhuǎn)向模式切換所需機(jī)構(gòu)均在輸入軸5上，因此可以保證換擋的平順性與可靠性。

最后說明的是，雖然以上對本發(fā)明結(jié)合附圖進(jìn)行了描述說明,但是以上描述僅以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換很多形式，而不脫離本發(fā)明的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之中。