一种具有失效保护功能的线控转向系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有失效保护功能的线控转向系统，包括：方向盘、转角传感器、第一转向传动轴、控制单元、失效保护装置、第二转向传动轴、转向电机输出轴齿轮、转向齿条、位移传感器、转向电机、转向轮、转向轴；本发明专利技术采用一种磁致伸缩块、覆磁层、电磁线圈组合的结构形式，能够在转向电机发生精度故障时自动修正，实现了车轮的精度转向；通过圆形凸块、圆形凹槽的键连接结构，确保了转向电机失效时方向盘的转角可靠的传递给转向轮，实现线控转向系统的失效保护功能。效保护功能。效保护功能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有失效保护功能的线控转向系统


[0001]本专利技术属于汽车线控转向系统
，具体涉及一种具有失效保护功能的线控转向系统。

技术介绍

[0002]随着汽车技术的发展，“智能化、网联化、电动化”是未来汽车的发展方向，线控转向系统是汽车智能化进程中必要的执行器。相对于传统转向系统，采用线控技术，可以进一步降低系统部件的复杂性，减少机械与液压结构，利于实现汽车底盘模块化设计。但由于安全设计的要求，需要考虑方向盘和转向轮的机械连接，用于线控失效的保护措施，因此线控转向系统中必须具有失效保护功能。
[0003]目前线控转向系统的失效保护一般采用机械式、硬件冗余以及软件容错等三种方式。中国专利技术专利申请号为CN200910214211.4，名称为“一种线控转向系统失效防护装置”公开了通过传动轴自身重力或者加设的复位装置的作用下，通过传动轴上齿轮与上转向柱、下转向柱的齿轮同时啮合，使上转向柱和下转向柱机械连接，将线控转向变为机械转向，达到线控转向系统的失效保护，但该专利存在如下不足：1)只能在电机失效时从线控转向切换为机械转向，但对于电机发生精度故障时无法起到保护作用；2)通过传动轴自身重力或者弹簧等复位装置使传动轴上齿轮与上、下转向柱的齿轮进行啮合，会出现不能正常啮合，甚至打滑的现象。中国专利技术专利申请号为CN202010815446.5，名称为“一种线控转向系统、控制方法以及汽车”中公开了一种采用两块处理器进行相互校验，实现硬件冗余的失效保护方法，其缺点是该失效保护方法至少需要两块处理器，结构复杂、成本较高且工作过程中可能出现信号干扰。

技术实现思路

[0004]针对于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有失效保护功能的线控转向系统，以克服现有的线控转向系统中转向电机发生故障时不能自动采取相应措施，使车轮继续保持转向，造成汽车转向失控的问题；本专利技术不仅能够实现线控系统的失效保护功能，还能在转向电机出现精度故障时，自动的采取相应修正措施，使车轮保持精度转向。本专利技术通过控制电磁线圈的电流大小，调节覆磁层与电磁线圈磁吸力的大小，从而实现第二转向传动轴在第一转向传动轴转动的影响下转动一定的角度，修正转向电机的精度故障带来的转向误差，实现车轮的精度转向；通过控制单元给电磁线圈通入电流的大小，产生不同强度的磁场，改变磁致伸缩块的长短，进而使得圆形凸块插入凹槽块中的凹槽中，产生剪切力来确保第一转向传动轴与第二转向传动轴机械连接，实现线控转向系统中转向电机发生失效时方向盘的转矩能够传递给转向轮，实现车轮的正常转向。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术的一种具有失效保护功能的线控转向系统，包括：方向盘、转角传感器、第一转向传动轴、控制单元、失效保护装置、第二转向传动轴、转向电机输出轴齿轮、转向齿
条、位移传感器、转向电机、转向轮、转向轴；
[0007]所述第一转向传动轴的上端固接方向盘，下端连接失效保护装置，转角传感器安装在第一转向传动轴上，用于检测方向盘的转角信号；第一转向传动轴用于将方向盘的转角传递给失效保护装置；所述第二转向传动轴的一端连接失效保护装置，另一端固连转向电机输出轴齿轮；所述第一转向传动轴、第二转向传动轴之间设有一定的距离，径向长度一致，安装时两者转向传动轴轴线重合；所述失效保护装置包括：线圈固定支架、第一弹簧、第二弹簧、电磁线圈、第一弹簧室、第二弹簧室、磁致伸缩块、覆磁层、凹槽块、圆形凸块、圆形凸块上挡板、圆形凸块下挡板；所述线圈固定支架设置在第一转向传动轴的下端，电磁线圈固定安装在线圈固定支架上；线圈固定支架下端设有第一弹簧室和第二弹簧室，第一弹簧室和第二弹簧室分别固定安装在线圈固定支架的两侧；第一弹簧室和第二弹簧室均三面密封，靠近轴线一面均设有圆形凸块上挡板、圆形凸块下挡板；两个圆形凸块上挡板均固接于电磁线圈固定支架上，两个圆形凸块下挡板分别固接于第一弹簧室、第二弹簧室的下端面；第一弹簧一端固定安装在第一弹簧室内，另一端固接圆形凸块；圆形凸块上挡板、圆形凸块下挡板之间的距离等于圆形凸块的最大直径；第二弹簧一端固定安装在第二弹簧室内，另一端固接圆形凸块，圆形凸块上挡板、圆形凸块下挡板之间的距离等于圆形凸块的最大直径；所述磁致伸缩块固接于第二转向传动轴上端，磁致伸缩块上端固接有凹槽块，凹槽块两侧均设有圆形凹槽，且凹槽块上端固接有一层覆磁层，覆磁层与第一弹簧室、第二弹簧室之间设有间隙；
[0008]所述转向电机输出轴齿轮与转向齿条啮合，且其下端固连转向电机；所述转向齿条上安装有位移传感器，用于检测转向齿条位移信号；所述转向轴一端与转向齿条连接，另一端与转向轮连接；
[0009]所述控制单元分别与转角传感器、位移传感器连接，通过转角传感器采集方向盘转角信号，用以判断驾驶员转向意图，通过位移传感器采集转向齿条位移信号，用于判断实际车轮转向反馈；所述控制单元还分别与失效保护装置、转向电机连接，发送控制信号给转向电机、失效保护装置中的电磁线圈。
[0010]进一步地，所述圆形凸块的大小选取与其对应的圆形凹槽相匹配。
[0011]进一步地，所述凹槽块的直径长度等于第一弹簧室与第二弹簧室之间的距离。
[0012]进一步地，所述圆形凸块上挡板的尺寸与同侧圆形凹槽上边沿尺寸一致，圆形凸块下挡板的尺寸与同侧圆形凹槽下边沿尺寸一致。
[0013]进一步地，所述第一弹簧、第二弹簧均具有一定的预紧力。
[0014]进一步地，所述圆形凸块上挡板与圆形凸块下挡板之间的距离等于圆形凸块最大直径。
[0015]进一步地，所述磁致伸缩块在磁场的作用下沿着垂直方向伸张，且通过控制电磁线圈的电流大小，使得圆形凸块插入同侧对应的圆形凹槽内。
[0016]进一步地，所述覆磁层的极性与电磁线圈产生磁场的极性相反，且通过控制电磁线圈电流大小，实现协调两者的磁吸力，获得精度转向。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]1)本专利技术采用电磁线圈通入电流产生磁场，覆磁层与通电的电磁线圈产生磁吸力这一原理，使得第二转向传动轴在磁吸力的作用下转动一定的角度，从而修正转向电机发
生精度故障造成转向误差。
[0019]2)本专利技术采用磁致伸缩块、覆磁层、电磁线圈组合的结构形式，通过控制单元给电磁线圈通入适当的电流，调节磁致伸缩块的长度以及覆磁层与电磁线圈之间磁吸力的大小，使得系统中转向电机发生精度故障时自动修正，实现了车轮的精度转向。
[0020]3)本专利技术采用圆形凸块、圆形凹槽的键连接结构，使得常规机械转向与线控转向相结合，确保了转向电机失效时方向盘的转角可靠的传递给转向轮，实现失效保护功能。
附图说明
[0021]图1为本专利技术系统的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术失效保护装置连接关系示意图；
[0023]图中：1、方向盘；2、转角传感器；3、第一转向传动轴；4、控制单元；5、失效保护装置；6、第二转向传动轴；7、转向电机输出轴齿轮；8、位移传感器；9、转向齿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有失效保护功能的线控转向系统，其特征在于，包括：方向盘、转角传感器、第一转向传动轴、控制单元、失效保护装置、第二转向传动轴、转向电机输出轴齿轮、转向齿条、位移传感器、转向电机、转向轮、转向轴；所述第一转向传动轴的上端固接方向盘，下端连接失效保护装置，转角传感器安装在第一转向传动轴上，用于检测方向盘的转角信号；第一转向传动轴用于将方向盘的转角传递给失效保护装置；所述第二转向传动轴的一端连接失效保护装置，另一端固连转向电机输出轴齿轮；所述第一转向传动轴、第二转向传动轴之间设有一定的距离，径向长度一致，安装时两者转向传动轴轴线重合；所述失效保护装置包括：线圈固定支架、第一弹簧、第二弹簧、电磁线圈、第一弹簧室、第二弹簧室、磁致伸缩块、覆磁层、凹槽块、圆形凸块、圆形凸块上挡板、圆形凸块下挡板；所述线圈固定支架设置在第一转向传动轴的下端，电磁线圈固定安装在线圈固定支架上；线圈固定支架下端设有第一弹簧室和第二弹簧室，第一弹簧室和第二弹簧室分别固定安装在线圈固定支架的两侧；第一弹簧室和第二弹簧室均三面密封，靠近轴线一面均设有圆形凸块上挡板、圆形凸块下挡板；两个圆形凸块上挡板均固接于电磁线圈固定支架上，两个圆形凸块下挡板分别固接于第一弹簧室、第二弹簧室的下端面；第一弹簧一端固定安装在第一弹簧室内，另一端固接圆形凸块；圆形凸块上挡板、圆形凸块下挡板之间的距离等于圆形凸块的最大直径；第二弹簧一端固定安装在第二弹簧室内，另一端固接圆形凸块，圆形凸块上挡板、圆形凸块下挡板之间的距离等于圆形凸块的最大直径；所述磁致伸缩块固接于第二转向传动轴上端，磁致伸缩块上端固接有凹槽块，凹槽块两侧均设有圆形凹槽，且凹槽块上端固接有一层覆磁层，覆磁层与第一弹簧室、第二弹簧室之间设有间隙；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞军，赵万忠，王春燕，张自宇，徐坤豪，张文彬，张从余，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：