[发明专利]一种具有冗余功能的汽车前轮独立控制液压转向系统

权利要求书

1.一种具有冗余功能的汽车前轮独立控制液压转向系统，其组成包括方向盘模块(21)、液压传动系统(18)、液压转向执行模块(15)、电子控制模块(13)、方向盘(1)、转向轴(2)、齿轮(19)、齿条(3)、活塞(20)、液压油缸(4)、油管(6)、流量控制阀(17)、电动三通阀(7)、执行油缸(8)、电磁控制装置(9)、补偿油箱(10)、开关式控制阀(14)、转向横拉杆(16)、电子控制单元(12)、转角传感器(22)、力矩传感器(5)、电控线束(11)；方向盘模块(21)与力矩传感器(5)及转角传感器(22)通过轴套连接，过盈装配；力矩传感器(5)及转角传感器(22)通过电控线束(11)与电子控制单元(12)连接，将信号传递进入其中并进行分析计算；通过电控线束(11)将电子控制单元(12)与液压转向执行模块(15)进行连接，完成对左、右两轮转角的精确控制；方向盘模块(21)与液压传动系统(18)通过活塞(20)与液压油缸(4)的配合进行连接，实现液压动力的输入；同时，液压传动系统(18)通过油管(6)与液压转向执行模块(15)连接。

2.按照权利要求1所述的方向盘模块(21)，其特征在于：所述方向盘模块(21)中，包括转向轴(2)、齿轮(19)、齿条(3)、活塞(20)；转向轴(2)与齿轮(19)通过焊接工艺连接，齿轮(19)与齿条(3)相啮合；左右两个活塞(20)通过螺纹进行连接，随着齿轮(19)的转动，齿条(3)横向位移，同时带动两个活塞(20)的左右运动。

3.按照权利要求1所述的液压传动系统(18)，其特征在于：所述液压传动系统(18)为一闭合回路；液压油路中通过油管(6)将液压油缸(4)，电动三通阀(7)、流量控制阀(17)进行串联；通过该装置完成了两种功能的实现：当独立控制线控转向系统正常工作时，通过电子控制单元(12)对流量控制阀(17)的开度进行控制，以调节油压阻力的大小，以起提供反馈手力的作用；当线控转向系统发生故障时，控制电动三通阀(7)，使液压传动系统(18)接入液压转向执行模块(15)中，通过方向盘(1)的动力输入直接完成对转向轮的控制，保证系统继续安全工作。

4.按照权利要求1所述的液压转向执行模块(15)，其特征在于：所述液压转向执行模块(15)由执行油缸(8)、活塞、电磁控制装置(9)、补偿油箱(10)、开关式控制阀(14)组成；左、右两个执行油缸(8)中装配有活塞并将其分为两个部分，其中活塞头所对应部分的执行油缸(8)中充满液压油；电磁控制装置(9)与活塞头部通过螺纹连接，两者若进行横向移动将会一同进行；该电磁控制装置(9)的作用原理为：当控制其的电流大小发生改变时，控制装置的行程发生改变；将电子控制单元(12)通过电控线束(11)与之连接，通过其进行控制，可以实现电磁控制装置(9)即活塞行程的精确控制。

5.按照权利要求4所述的液压转向执行模块(15)，其特征在于：所述液压转向执行模块(15)中，左、右两执行油缸(8)上接有补偿油箱(10)；在执行油缸(8)与补偿油箱(10)之间连接开关式控制阀(14)；随着活塞沿执行油缸(8)中的移动，补偿油箱(10)中的液压油进出油缸，以补偿油缸中液压油的体积变化；当冗余功能实现时，开关式控制阀(14)关闭，补偿油箱(10)的补偿作用消失，执行油缸(8)中的活塞被油压推动，实现行程的变化，实现容错控制。

6.按照权利要求4所述的液压转向执行模块(15)，其特征在于：所述液压转向执行模块(15)中，活塞中的活塞杆通过球铰与转向横拉杆(16)连接；同时转向横拉杆(16)与转向节臂通过球铰进行连接；当活塞杆横向移动时，带动转向横拉杆(16)移动，同时推动转向节转动，以实现转向过程。

7.按照权利要求1所述的电子控制模块(13)，其特征在于：所述电子控制模块(13)中，当独立控制线控转向系统正常工作时，电子控制单元(12)接受来自转角传感器(22)及力矩传感器(5)的信号；通过对转角传感器(22)信号的处理，及已有数据的分析计算，得到液压转向执行模块(15)中电磁控制装置(9)的行程，并对其进行控制，进而完成转向轮偏转角度独立精确控制；通过对力矩传感器(5)信号的处理，通过分析计算得到驾驶员手力反馈力矩的大小，通过流量控制阀(17)开度的控制，实现对液压传动系统(18)中油压的调节，进而完成路感反馈的模拟。