CN105035157A - 用于线控转向的安全装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于线控转向的安全装置。本发明可以确保使用一简单且紧凑结构的一线控转向的安全性，并达到降低制造成本的效果。

Description

用于线控转向的安全装置
技术领域
本发明涉及一种用于一线控转向的安全装置，更具体地，涉及一种用于一线控转向的安全装置，可确保使用简单且紧凑结构的线控转向的安全性，并且可以低成本制造。
背景技术
线控转向(steer-by-wire,SBW)是指：应用液压或辅助电力，仅通过一电信号而不是通过连接方向盘旋转及车轮旋转旋转的机械结构来控制转向的装置。
所述线控转向通常包括设于所述线控转向一转向输入侧上的一转向角传感器，一转向输出传感器和设于所述线控转向一转向输出侧上的一转向致动器(steeringactuator)。所述转向角传感器检测一转向角，所述转向输出传感器检测一方向盘的旋转角度，所述转向执行器生成一辅助力以旋转方向盘。
当驾驶员转动方向盘时，所述转向角传感器检测方向盘的转动圈数，以向一电子控制单元(electroniccontrolunit,ECU)传输相同的圈数，所述电子控制单元控制可旋转车轮的所述转向致动器，以产生转向输出。
然而，在所述线控转向系统中，一不可转向状态可能会引发致命错误，在所述不可转向状态下，由于检测转向并向执行器传输的信号通道中的电线发生短路或接触故障而没有提供一电信号并因而没有向车轮正确传输驾驶员的转向意图，或者，在所述不可转向状态下，所述转向执行器或电子控制单元发生故障和失灵。
一种用于线控转向的备用(backup)离合器驱动装置作为用于防止这种问题发生的安全装置的一个范例。
图1所示的是根据相关技术的用于线控转向的一备用离合器驱动装置。
如图1所示的，根据相关技术的用于线控转向的所述备用离合器驱动装置包括一第一柱轴102，一第二柱轴104，一电磁线圈106，一电枢108，一输出毂(output-sidehub)110，一电枢毂(armaturehub)112以及一钢板弹簧114。
所述电枢毂112被固定在所述第一柱轴102上，所述第一柱轴102连接至一方向盘(图中未示)，所述钢板弹簧114连接至所述电枢毂112。
所述电枢108附着于所述钢板弹簧114。
所述输出毂110被固定在所述第二柱轴104上，并被所述电磁线圈106围绕。
当正常运行所述线控转向时，所述第一柱轴102和第二柱轴104相互机械分离。从而，传输至所述第一柱轴102的驾驶员转向力将不被机械传输至所述第二柱轴104。
然而，当所述线控转向中发生错误时，向所述电磁线圈106施加一电流，从而产生一磁场。所述磁场吸引所述电枢108抗衡所述钢板弹簧的回复力，从而使所述电枢108与所述输出毂110接触。
当所述电枢108与所述输出毂110接触时，所述第一柱轴102和第二柱轴104相互机械连接并向车轮传输驾驶员转向力，进而解决因所述线控转向发生故障而引发的致命错误。
然而，根据相关技术的用于线控转向的所述备用离合器驱动装置具有一复杂结构，并且，当需要一较大驱动力的情况下，由于用于线控转向的所述备用离合器驱动装置的电磁线圈只有较小驱动力，所述电磁线圈受到限制，而且电磁线圈的高昂制造成本也是一个缺点。
发明内容
因此，构思本发明以解决在相关技术中的上述问题，并且，本发明的一个方面是提供一种用于线控转向的安全装置，可以确保使用一简单且紧凑结构的线控转向的安全性，并且可以低成本制造。
本发明不限于此，本领域技术人员可从以下说明书中清楚地获知本发明其他未提及的方面。
根据本发明的一个方面，一种用于线控转向的安全装置，包括：一第一旋转板，所述第一旋转板形成于相互分离的一输入轴与一输出轴中任一者的一端部，其中，所述第一旋转板具有一通孔并装备有一第一位置检测传感器，所述通孔形成于与所述第一旋转板的中心隔开的位置上，；一第二旋转板，所述第二旋转板形成于所述输入轴与输出轴中另一者的一端部，以面对所述第一旋转板，其中，所述第二旋转板具有一与所述第二旋转板耦合的致动器(actuator)并装备有一第二位置检测传感器，所述第二位置检测传感器与所述第一位置检测传感器相互作用，所述致动器包括一负载部(loadpart)，所述负载部插入所述通孔或从所述通孔中抽出(extract)；以及，一控制器，所述控制器从所述第一位置检测传感器和第二位置传感器处接收一所述第一旋转板和第二旋转板之间相对旋转角的信号，并控制所述致动器，在所述线控转向正常运行时从所述通孔中抽出所述负载部，而在所述线控转向发生故障时将所述负载部插入所述通孔中。
如上描述的，根据实施例，可以确保使用一简单且紧凑结构的线控转向的安全性，并达到降低制造成本的效果。
附图说明
通过以下的详细描述结合所附附图，本发明的上述及其他目的、特征和优点将是显而易见的，其中：
图1所示的是根据相关技术的用于线控转向的一备用离合器驱动装置；
图2所示的是根据本发明一实施例具有安全装置的转向装置的结构，其中所述安全装置用于施加于转向装置的线控转向；
图3是根据本发明一实施例用于线控转向的安全装置的部分剖视图(fragmentarysectionalview)及透视图；
图4是根据本发明另一实施例的用于线控转向的安全装置的部分剖视图及透视图；
图5及图6是根据本发明实施例的用于线控转向的安全装置的部分剖视图；
图7是揭示根据本发明一实施例的用于线控转向的安全装置的运行状态的部分剖视图。
具体实施方式
以下，将参考附图，详细描述本发明的一些实施例。在以下的描述中，可以理解的是，当描述一组件是“连接”、“耦合”、或“加入”至另一组件时，尽管所述第一组件可能是被直接连接、耦合或加入所述第二组件，在第一和第二组件间也可以“连接”、“耦合”或“加入”一第三组件。
图2所示的是根据本发明一实施例，应用具有一安全装置的线控转向的转向装置的结构，图3所示的是根据本发明一实施例的用于线控转向的安全装置的部分剖视图及透视图，图4是根据本发明另一实施例的用于线控转向的安全装置的部分剖视图及透视图，图5及图6是根据本发明实施例的用于线控转向的安全装置的部分剖视图，以及，图7是揭示根据本发明一实施例的用于线控转向的安全装置的运行状态的部分剖视图。
如附图所示，根据本发明一实施例的用于线控转向的安全装置包括：一第一旋转板215，所述第一旋转板215形成于相互分离的一输入轴221与一输出轴201中任一者的一端部，其中，所述第一旋转板215具有一通孔301并装备有一第一位置检测传感器303，所述通孔301形成于与所述第一旋转板215的中心隔开的位置上；一第二旋转板223，所述第二旋转板223形成于所述输入轴221与输出轴201中另一者的一端部，以面对所述第一旋转板215，其中，所述第二旋转板223具有一与所述第二旋转板223耦合的致动器225并装备有一第二位置检测传感器307，所述第二位置检测传感器307与所述第一位置检测传感器303相互作用，所述致动器225包括一负载部305，所述负载部305插入所述通孔301或从所述通孔301中抽出；以及，一控制器213，所述控制器213从所述第一位置检测传感器303和第二位置传感器307处接收一for所述第一旋转板215和第二旋转板223之间相对旋转角的信号，并控制所述致动器225，在所述线控转向正常运行时从所述通孔301中抽出所述负载部305，而在所述线控转向发生故障时将所述负载部305插入所述通孔301中。
虽然下文以所述第一旋转板215形成于所述输出轴201的一端而所述第二旋转板223形成于所述输入轴221的一端作为举例，反过来也是可行的。
形成于所述输出轴201的下端部的主动齿轮(piniongear)203与形成于一齿杆(rackbar)205上的齿条(rackgear)207啮合。一驱动马达209与所述齿杆205耦接，所述齿杆205通过所述驱动马达209的驱动力向左右线性移动以使车轮211转向。
所述驱动马达209从所述控制器213处接收一控制信号，并生成一用于向左及向后移动所述齿杆205的驱动力。
也就是说，所述控制器213从配置于所述输入轴221上的一第一传感器229、配置于所述输出轴201上的第二传感器231以及其他不同类型的传感器处接收信号并控制所述驱动马达209，以满足所述齿杆205的移动距离与方向盘227的旋转角度相对应。
所述第一旋转板215与所述输出轴201的上端部耦接，并具有形成于其中的通孔301和所述第一位置检测传感器303。
此处，所述通孔301可以形成于与所述第一旋转板215的中心隔开的位置上，并且所述第一位置检测传感器303可以被配置为与所述通孔301关于所述第一旋转板215的中心相对称。
同时，根据图3中所示的本发明的实施例，可以沿着所述第一旋转板215的圆周方向上形成多个通孔301和多个第一位置检测传感器303。此处，根据图4中所示的，可以按照相邻通孔相互重叠的方式形成多个通孔401。
也就是说，如图3中所示，可以在所述第一旋转板215的圆周方向上相互隔开地相邻形成所述多个通孔301。可选地，如图4中所示，可以按照相邻通孔相互重叠的方式形成多个通孔401，由此，可以在圆周方向上可选地形成宽区域A和窄区域B，并且，所述第一旋转板215的上表面和下表面可以相互连通。
特别地，在按照图4所示的相邻通孔相互重叠的方式形成多个所述通孔401的情况下，形成于所述齿杆205上的所述齿条207可以形成例如一变速齿轮。因此，尽管所述输入轴221和输出轴201的旋转角度相互不同而存在间隔，所述致动器225的负载部305可以在线控转向发生错误的情况下被有效地插入所述通孔401或从所述通孔401抽出，进而充分确保转向稳定性。
在因线控转向中的错误而从所述通孔401抽出所述致动器225的负载部305时，可能发生所述负载部305被所述通孔401的窄区域B截停的特殊情况。然而，由于存在于所述输入轴221和输出轴201之间的一预置的相对旋转角度间隔(即，一角度间隔，在所述角度间隔中，即使驾驶员以一预定角度转动所述方向盘227以旋转所述输入轴221，所述输出轴201也不与所述输入轴221连同旋转)，不会有所述负载部305被所述窄区域B截停而使所述用于线控转向的安全装置不完全运行的情况发生。
也就是说，即使发生前述特殊情况，如果驾驶员无意识地轻微旋转所述方向盘227，在旋转连接至所述方向盘227的所述输入轴221的过程中，所述负载部离开所述通孔401的窄区域B并随后进入所述通孔401的宽区域A。因此，所述用于线控转向的安全装置不会发生前述的不完全运行。
同时，参见图3和图4，多个第一位置检测传感器403可以被配置为在形成有所述通孔401的所述第一旋转板215的圆周方向上相互间隔分开。
当驾驶员转动所述方向盘227时，连接至所述方向盘227的所述输入轴221被与所述方向盘227连同旋转。
所述第二旋转板223耦接至所述输入轴221的下端部，并装备有所述致动器225及所述第二位置检测传感器307。
所述致动器225包括所述负载部305，所述负载部305插入所述第一旋转板215的通孔301或从所述第一旋转板215的通孔301中抽出。所述通孔301的直径略大于所述负载部305的直径，从而可以在紧急情况下准确地将所述负载部305插入所述通孔301中。所述致动器225可以是例如一电磁阀。
所述第二位置检测传感器307设置于所述第二旋转板223中，以与设置于所述第一旋转板215中的所述第一位置检测传感器303相互作用。所述第一位置检测传感器303和第二位置检测传感器307可以是例如一磁传感器(magnetsensor)，并且，在根据本发明一实施例的所述用于线控转向的安全装置安装在一车辆上时，所述第一位置检测传感器303和第二位置检测传感器307相互面对面设置。
如图3和图4所示的，在提供多个第一位置检测传感器403的情况下，在所述第二旋转板223上也提供多个第二位置检测传感器407，以与所述第一位置检测传感器403相对应。
此外，如图5中所示的，在所述负载部305的一端部上可具有一直径减小部305a，所述直径减小部305a的外径逐渐减小，或者，如图6所示的，在所述通孔301的一端部上可具有一直径扩大部301a，所述直径扩大部301a的内径逐渐增大，所述负载部305插入所述直径扩大部301a。可选地，所述负载部305可以具有所述直径减小部305a，同时，所述通孔301可以具有所述直径扩大部301a。
这样，所述负载部305具有所述直径减小部305a，和/或所述通孔301具有所述直径扩大部301a。因此，当所述第一旋转板215和所述第二旋转板223没有位于正确位置上时，即使驾驶员轻微转动所述方向盘227，所述致动器225的负载部305也可以容易地插入所述通孔301内。
当根据本发明一实施例的用于线控转向的安全装置安装在一车辆上时，所述第一位置检测传感器303和第二位置检测传感器307相互面对面设置，所述控制器213可以确定所述第一旋转板215及第二旋转板223初始设置在正确位置，在正确位置上时，所述致动器225的负载部305可以插入所述通孔301内。
当所述第一旋转板215和第二旋转板223在一预设相对旋转角度范围内偏离时，所述控制器213也可以识别状态。
所述控制器213从所述第一位置检测传感器303和第二位置检测传感器307处接收一所述第一旋转板和第二旋转板之间一相对旋转角的信号，并控制所述致动器225，在所述线控转向正常运行时从所述通孔301中抽出所述负载部305(请参见附图7(a))，而在所述线控转向发生故障时将所述负载部305插入所述通孔301中(请参见附图7(b))。
也就是说，只有当所述线控转向发生故障时，所述控制器213才控制所述致动器225将所述致动器225的负载部分305插入所述通孔301内，从而使所述输入轴221及输出轴201相互物理连接，进而使驾驶员可以在紧急情况下(例如，方向盘产生持续20ms或以上的0.13g或以上振动的情况)手动转向所述车轮211。
所述控制器213基于从所述第一传感器229和第二传感器231发出的信号，及从其他不同传感器发出的信号，判断所述线控转向是否运行正常，其中，所述第一传感器229和第二传感器231分别检测所述输入轴221及输出轴201的旋转角。
同时，安装于所述输入轴221上的一第一齿轮223与连接至一马达235的轴的一第二齿轮237相啮合，并且所述控制器213控制所述马达235，在驾驶员驾驶车辆时向驾驶员提供一正常的转向感。
如上描述的，根据实施例，可以确保使用一简单且紧凑结构的线控转向的安全性，并达到降低制造成本的效果。
即使如上所述，本发明一实施例的所述组件被组合成一单一单元或作为一单一单元操作，本发明并不一定限于该实施例。基于随附权利要求，应将本发明的范围应解释为包含于本发明范围内的所有技术方案等同于本发明的权利要求。

Claims (10)

1.一种用于线控转向的安全装置，其特征在于，包括：
一第一旋转板，所述第一旋转板形成于相互分离的一输入轴与一输出轴中任一者的一端部，其中，所述第一旋转板具有一通孔并装备有一第一位置检测传感器，所述通孔形成于与所述第一旋转板的中心隔开的位置上；
一第二旋转板，所述第二旋转板形成于所述输入轴与输出轴中另一者的一端部，以面对所述第一旋转板，其中，所述第二旋转板具有一与所述第二旋转板耦合的致动器并装备有一第二位置检测传感器，所述第二位置检测传感器与所述第一位置检测传感器相互作用，并且，所述致动器包括一负载部，所述负载部插入所述通孔或从所述通孔中抽出；以及，
一控制器，所述控制器从所述第一位置检测传感器和第二位置传感器处接收一所述第一旋转板和第二旋转板之间相对旋转角的信号，并控制所述致动器，在所述线控转向正常运行时从所述通孔中抽出所述负载部，而在所述线控转向发生故障时将所述负载部插入所述通孔中。
2.如权利要求1所述的用于线控转向的安全装置，其特征在于，所述第一位置检测传感器被配置为与所述通孔相对于所述第一旋转板的中心相对称。
3.如权利要求1所述的用于线控转向的安全装置，其特征在于，沿着所述第一旋转板的圆周方向上形成多个通孔。
4.如权利要求3所述的用于线控转向的安全装置，其特征在于，按照相邻通孔相互重叠的方式形成所述多个通孔。
5.如权利要求1所述的用于线控转向的安全装置，其特征在于，所述第一位置检测传感器和第二位置检测传感器相互面对面设置。
6.如权利要求1所述的用于线控转向的安全装置，其特征在于，在所述第一旋转板215的圆周方向上相互间隔分开配置多个第一位置检测传感器。
7.如权利要求6所述的用于线控转向的安全装置，其特征在于，面对所述多个第一位置检测传感器设置多个第二位置检测传感器。
8.如权利要求1所述的用于线控转向的安全装置，其特征在于，在所述负载部的一端部上具有一直径减小部，所述直径减小部的外径逐渐减小。
9.如权利要求1所述的用于线控转向的安全装置，其特征在于，在所述通孔的一端部上具有一直径扩大部，所述直径扩大部的内径逐渐增大，所述负载部插入所述直径扩大部。
10.如权利要求1所述的用于线控转向的安全装置，其特征在于，在所述负载部的一端部上具有一直径减小部，所述直径减小部的外径逐渐减小，并且，在所述通孔的一端部上具有一直径扩大部，所述直径扩大部的内径逐渐增大，所述负载部插入所述直径扩大部。
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