[发明专利]汽车线控转向系统

说明书

技术领域

本发明涉及汽车转向技术领域，尤其是一种汽车线控转向系统。

背景技术

线控转向系统(Steering-by-Wire System，简称SBW系统)作为最新一代的转向系统，与传统转向系统相比，具有明显的技术优势。线控转向系统去掉了方向盘和转向轮之间的机械连接，减少了路面的冲击，降低了噪声，消除了碰撞时方向柱对驾驶员的伤害，增大了驾驶员腿部活动空间，提高了驾驶舒适度。车辆转向时，不再依靠传统的机械连接，而是依靠三组电子控制单元(ECU)进行控制，根据行驶路况和方向盘转动力度，速度进行综合计算，从而指挥转向电机机构实现转向。

对于线控转向系统的稳定可靠及安全性问题，目前阻挠线控转向系统普及的一个重要因素是其可靠性问题，装载机线控转向系统的实现，必须解决如下问题：

(1)目前，电子部件还没有达到机械部件那样可靠的程度，如何保证在电子部件出现故障后，

系统仍能实现其最基本的转向功能，即如何保证电子转向系统的稳定可靠、安全工作是十分重要的，这也是电子转向系统目前最为突出的问题；

(2)为了保证车辆的行驶安全性，即车辆只要是在运行中，都应该保证转向系统能够起作用；

线控转向系统的稳定可靠及安全性问题对于传统的机械系统，可以通过精巧设计来实现系统的安全性和可靠性.但线控转向系统由于转向盘和转向车轮之间无机械连接，完全依靠电子和电器元件来工作。目前，电子部件还没有达到机械部件那样可靠的程度，如何保证在电子部件出现故障后，系统仍能实现其最基本的转向功能.即如何保证线控转向系统的稳定可靠、安全工作是十分重要的。这也是线控转向系统最需要解决的关键技术。为解决这个问题，国外一些汽车公司采用了系统冗余、容错技术和出现故障回到传统机械的模式等三种方式解决可靠性的问题。例如在英菲尼迪Q50的线控系统中，当任意一个ECU被监测到出现了问题时，备用模式将立刻通过一个离合器被激活，恢复到传统的机械传动转向模式，然而此转向系统仍旧存在着极端情况下如整车断电时转向系统还能够可靠工作的问题。

为了满足汽车的可靠性与安全性要求，国外一些线控转向系统采用了容错控制技术，保证在线控转向系统失效的情况下，汽车仍能正常行驶。系统容错控制设计方法有硬件冗余方法和软件冗余方法2类。硬件冗余方法主要是通过对重要部件及易发生故障部件进行备份，以提高系统的容错性能；软件冗余方法主要是通过设计控制器软件来提高整个系统的冗余度，从而改善系统的容错性能。ZF公司开发的SBW系统为保证系统的可靠性，传感器、电控单元、转向电机和电源等均采用双套，在不影响系统的控制功能的情况下，容错控制技术提高了线控转向系统的可靠性，保证了车辆的正常行驶及安全性。当线控转向系统发生故障后，系统会自动启用备份系统进行补偿。虽然这些方式可以提高系统的可靠性安全性，但是这种方式将提高线控转向系统成本以及加大其市场化的难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种汽车线控转向系统，该系统较好的解决了当前线控系统存在着稳定可靠及安全性问题，在一定程度上也缓解了容错控制技术成本较高难以进行市场化的问题。

本发明所采用的技术方案为：一种汽车线控转向系统，包括活塞、转向系统ECU、转角传感器、力矩电机、离合控制器、小齿轮和转向电机；所述的活塞的一端与左拉杆连接，另一端与转向电机连接；所述的转角传感器和力矩电机分别设置于转向管柱上，同时转向管柱的下端与中间轴连接；所述的中间轴通过万向节叉上的花键与离合控制器连接；所述的离合控制器的下端设有小齿轮；所述的转向电机的输入轴与活塞连接。

进一步的说，本发明所述的离合控制器由上连接轴、永磁铁磁环、电磁铁磁环和下连接轴组成；所述的永磁铁磁环通过螺纹固定在由上连接轴的下端；所述的电磁铁磁环固定在下连接轴的上端；所述的上连接轴在磁力的作用下沿着万向节叉内腔上下运动。

再进一步的说，本发明所述的输入轴上设有输出轴钢球活动槽，活塞内孔上也设有与输入轴相匹配的活塞钢球槽。

再进一步的说，本发明所述的永磁铁磁环均分为四部分，其S级和N级斜角方向对称；所述的电磁铁磁环也均分为四部分，其S级和N级斜角方向也对称。

本发明汽车处于未启动或者整车出现断电的极端状态时，上连接轴在重力及永磁铁磁环磁力的作用下，下连接轴的顶端与上连接轴下端的内腔通过花键连接在一起。汽车启动后，上连接轴下端的内腔与下连接轴的顶端脱离接触。