CN107150718A - 多模式汽车线控转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多模式汽车线控转向系统,为克服现有线控转向技术中的转向动力源单一、转向系统断电失效时安全性差、转向路感模拟不够逼真与转向精度不高的问题，其包括转向盘单元(A)、转向动力单元(B)、电控单元(C)与模式切换单元(D)；电控单元(C)包括电子控制单元(60)、电机控制器(61)与电磁阀控制器(62)，电子控制单元(60)分别和电机控制器(61)、电磁阀控制器(62)电线连接。转向盘单元(A)通过第一两位三通电磁阀(28)、第二两位三通电磁阀(32)与转向动力缸(42)和转向动力单元(B)管路连接，电控单元(C)分别和转向盘单元(A)、转向动力单元(B)、模式切换单元(D)电线连接。

Description

多模式汽车线控转向系统

技术领域

本发明创造属于汽车转向系统技术领域的一种转向装置，更具体地说，本发明涉及多模式汽车线控转向系统。

背景技术

汽车的转向系统是汽车行驶系统的主要组成部分之一，汽车转向系统的功用是在汽车行驶中，能够使汽车按照驾驶员的意愿来控制行驶方向。汽车转向系统可按转向能源的不同分为机械转向系统和动力转向系统。机械转向系统是以驾驶员的体力作为转向时的全部动力源，由于其对驾驶员的负荷较大，容易降低驾驶员的舒适性，且其机械零件较多，结构较为复杂，故目前逐渐被其他转向系统所代替。

而动力转向系统主要是指转向系统转向时转向动力源只有一小部分由驾驶员提供，大部分由液压力或电机转矩来提供,也就是助力式转向结构。助力式转向系统的优点是其转向操纵能够节省一部分驾驶员体力，并能获得转向时的转向阻力反馈，使驾驶员能够获得转向时的路面信息。目前动力转向系统中应用较为广泛的是电动助力转向系统，其在正常转向工作时所需的能量，大部分由电机转矩来提供，但是由于人们对无人驾驶技术的不断探索，助力式转向结构不能满足未来智能车技术发展的需要。

为此，人们又提出了线控转向系统的概念，线控转向系统取消了转向盘与转向轮之间的机械连接，完全由电能实现转向，摆脱了传统转向系统的各种限制，不但可以自由设计汽车转向的力传递特性，而且可以设计汽车转向的角传递特性，给汽车转向特性的设计带来无限的空间，是汽车转向系统的重大革新。目前的汽车线控转向系统通常采取双电机结构，其主要由方向盘总成、转向执行总成和主控制器三个主要部分组成。线控转向系统的转向动力源仅由转向电机提供，其优点是可以符合智能车无人驾驶及自动泊车的技术需要，且可以很好的节省驾驶员的体力，并且通过转向路感模拟机构获得路感模拟，但其缺点是获得较为逼真的转向路感模拟所需成本较高，消耗电能较多，经济性不好，且转向系统断电失效时易造成转向系统失灵，不利于行驶安全性。

由于传统助力式转向结构与目前探索中的线控转向结构，各有优缺点，可以相互弥补。而目前的转向系统专利中的转向动力源都较为单一，不能很好的同时达到上述两种转向结构的优点。

例如中国专利公开号CN103419835A，申请公布日2013年12月4日，发明专利的名称为“一种汽车线控转向系统及其控制方法”，该发明专利公开了一种汽车线控转向系统及其控制方法，该系统采用路感电机来实现路感模拟，并通过转向电机实现车轮的转向。但该系统存在以下缺点：转向动力源单一，在转向系统断电失效时易造成转向系统失灵，且转向路感模拟所需路感电机控制复杂，对电机性能要求较高，不利于行驶经济性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有线控转向技术中的转向动力源单一，转向系统断电失效时安全性差，转向路感模拟不够逼真，转向精度不高的问题，并将电动助力转向系统与电机动力转向系统相结合，提供了一种具有多模式的汽车线控转向系统。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

所述的多模式汽车线控转向系统包括转向盘单元、转向动力单元、电控单元与模式切换单元；

所述的转向盘单元(A)包括转向盘、转向盘转角传感器、第一锥齿轮、转向轴、第一液压缸、第一压力传感器、第一滚珠丝杠机构、第二锥齿轮、第一轴、电磁阻尼器、第一齿轮、第二滚珠丝杠机构、第二液压缸、第二压力传感器、第一两位三通电磁阀、第二齿轮、第二轴与第二两位三通电磁阀；

所述的转向盘固定安装在转向轴的上端，第一锥齿轮套装在转向轴的下端并为固定连接，转向盘转角传感器套装在转向轴上，第一锥齿轮与套装在第一轴左端上的第二锥齿轮啮合连接，第一齿轮安装在第一轴的右端并为固定连接，第二齿轮安装在第二轴的右端，第一齿轮与第二齿轮啮合连接，电磁阻尼器套装在第二轴的左端，第一轴的左端与第一滚珠丝杠机构内的第一丝杠右端固定连接，第一轴的右端与第二滚珠丝杠机构内的第二丝杠左端固定连接，第一液压缸安装在第一滚珠丝杠机构的左侧，第二液压缸安装在第二滚珠丝杠机构的右侧，第一液压缸上的第一液压缸出油口与第一两位三通电磁阀的P口管路连接，第一两位三通电磁阀的A口与转向动力单元中的转向动力缸管路连接，第二液压缸的第二液压缸出油口与第二两位三通电磁阀的P口管路连接，第二两位三通电磁阀的A口与转向动力单元中的转向动力缸管路连接，第一压力传感器安装在第一液压缸中的第一液压缸活塞杆的中间位置，第二压力传感器安装在第二液压缸中的第二液压缸活塞杆的中间位置，电控单元分别和转向盘单元、转向动力单元、模式切换单元电线连接。

技术方案中所述的第二轴与第一轴相互平行，第一液压缸、第一滚珠丝杠机构、第一轴、第二滚珠丝杠机构与第二液压缸的回转轴线共线；第一液压缸中的第一液压缸活塞杆的右端与第一滚珠丝杠机构中的第一螺母的左端留有间隙s，间隙s取值范围是1～2mm；第二液压缸中的第二液压缸活塞杆的左端与第二滚珠丝杠机构中的第二螺母的右端留有间隙s，间隙s取值范围是1～2mm。

技术方案中第一液压缸包括第一液压缸缸体、第一液压缸活塞与第一液压缸活塞杆；所述的第一液压缸活塞安装在第一液压缸缸体内，两者之间为滑动连接，第一液压缸活塞杆的左端与第一液压缸活塞右端面的中心处固定连接，第一液压缸缸体、第一液压缸活塞与第一液压缸活塞杆的回转轴线共线，第一液压缸活塞杆与第一液压缸活塞和第一液压缸缸体之间装有密封圈；第一液压缸活塞在第一液压缸缸体内的初始位置为第一液压缸活塞距第一液压缸缸体内腔右极限位置有a距离，距离a取值范围是50～100mm；

所述的第二液压缸包括第二液压缸缸体、第二液压缸活塞与第二液压缸活塞杆；所述的第二液压缸活塞安装在第二液压缸缸体内，两者之间为滑动连接，第二液压缸活塞杆的右端与第二液压缸活塞左端面的中心处固定连接，第一液压缸缸体、第二液压缸活塞与第二液压缸活塞杆的回转轴线共线，第二液压缸活塞杆与第二液压缸活塞和第二液压缸缸体之间装有密封圈；第二液压缸活塞在第一液压缸缸体内的初始位置为第二液压缸活塞距第二液压缸缸体内腔左极限位置有a距离，距离a取值范围是50～100mm。

技术方案中所述的电控单元分别和转向盘单元、转向动力单元电线连接是指：所述的电子控制单元分别和转向盘转角传感器、第一拉压力传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、左转向轮位置传感器与右转向轮位置传感器电线连接；电机控制器与转向电机电连接，电磁阀控制器分别与第一常闭电磁阀、第二常闭电磁阀、第一两位三通电磁阀、第二两位三通电磁阀电连接。

技术方案中所述的第一两位三通电磁阀的A口与转向动力单元中的转向动力缸管路连接是指：所述的第一两位三通电磁阀的A口与转向动力单元中的转向动力缸上的转向动力缸第一进油口管路连接；

所述的第二两位三通电磁阀的A口与转向动力单元中的转向动力缸管路连接是指：所述的第二两位三通电磁阀的A口与转向动力单元中的转向动力缸上的转向动力缸第二进油口管路连接。

技术方案中所述的第一滚珠丝杠机构包括第一滚珠、第一螺母与第一丝杠；所述的第一螺母为圆筒式结构件，第一螺母的内表面加工有圆弧形螺旋槽，第一丝杠为直杆类结构件，第一丝杠的外表面加工有圆弧形螺旋槽，第一螺母套装在第一丝杠上，第一螺母内表面上的圆弧形螺旋槽与第一丝杠外表面上的圆弧形螺旋槽合在一起形成横截面为圆形的螺旋滚道，第一滚珠安装在第一螺母与第一丝杠形成螺旋槽滚道内。

所述的第一丝杠通过第一滚珠与第一螺母配合，形成滚珠丝杠螺母副，将第一丝杠的旋转运动通过第一滚珠的滚动转换为第一螺母的直线运动。

技术方案中所述的转向动力单元包括转向电机、电机传动轴、齿条、第三齿轮、第一拉压力传感器、转向动力缸、第一常闭电磁阀、第一单向阀、第二常闭电磁阀、第二单向阀、汽车左转向轮、左转向轮位置传感器、右转向轮位置传感器、汽车右转向轮、第一溢流阀、第二溢流阀与油箱(58)。

所述的转向电机的输出端与转向传动轴的一端固定连接，转向传动轴的另一端套装有第三齿轮，第三齿轮与齿条啮合连接，第三齿轮的回转轴线与齿条的纵向对称线垂直交叉；齿条的右端与第一拉压力传感器的左端固定连接，第一拉压力传感器的右端与转向动力缸的左端固定连接，齿条的左端与左转向轮总成连接，转向动力缸的右端与右转向轮总成连接；转向动力缸中的第一进油口与第一两位三通电磁阀的A口通过液压管路连接，转向动力缸中的第二进油口与第二两位三通电磁阀的A口通过液压管路连接。

所述的转向动力缸中的第一出油口和第一常闭电磁阀的一端、第一溢流阀的进油端、第一单向阀的出油端通过液压管路连接；转向动力缸中的第二出油口分别和第二常闭电磁阀的一端、第二溢流阀的进油端、第二单向阀的出油端通过液压管路连接；第一常闭电磁阀的另一端、第一溢流阀的出油端、第一单向阀的进油端、第二常闭电磁阀的另一端、第二溢流阀的出油端、第二单向阀的进油端分别通过液压管路和油箱连接。

技术方案中所述的转向动力缸包括转向动力缸第一活塞杆、转向动力缸活塞、转向动力缸缸体与转向动力缸第二活塞杆；所述的转向动力缸活塞安装在转向动力缸缸体内，转向动力缸第一活塞杆的右端与转向动力缸活塞的左端面的中心处固定连接，并在转向动力缸第一活塞杆与转向动力缸活塞和转向动力缸缸体之间装有密封圈，转向动力缸第二活塞杆的左端与转向动力缸活塞的右端面的中心处固定连接，并在转向动力缸第二活塞杆与转向动力缸活塞和转向动力缸缸体之间装有密封圈，转向动力缸第一活塞杆、转向动力缸活塞、转向动力缸第二活塞杆与转向动力缸缸体的回转轴线共线。

技术方案中所述的电控单元包括电子控制单元、电机控制器与电磁阀控制器；所述的电子控制单元分别和电机控制器、电磁阀控制器电线连接,即：所述的电子控制单元的内部电机控制接线端与电机控制器上的对应通信端口电线连接；所述的电子控制单元的内部电磁阀控制接线端与电磁阀控制器上的对应通信端口电线连接。

技术方案中所述的模式切换单元包括电机全动力模式按钮与电机助力模式调节旋钮；所述的电机全动力模式按钮与电机助力模式调节旋钮分别和电子控制单元电线连接，即：所述的电机全动力模式按钮的内部开关接线端与电子控制单元上对应I/O接口采用电线连接；所述的电机助力模式调节旋钮为一个五档旋钮，其从左至右分为0、1、2、3、4五个挡位，最左端0挡位为初始挡位，电机助力模式调节旋钮内的每个档位的开关端均与电子控制单元上的对应I/O接口通过电线连接。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的多模式汽车线控转向系统，其具有电机助力模式与电机全动力模式两种工作模式。两种模式优点分别为：在电机助力模式下，驾驶员可以在转向时节省电能，经济性较好，并通过转向盘获得实时的真实路面反馈信息；在电机全动力模式下，驾驶员在转向时可以节省体力，并通过转向盘获得路感模拟。

2.本发明所述的多模式汽车线控转向系统在电机助力模式下，驾驶员可以通过操纵转向动力模式选择按钮，来设置电机助力的程度，以符合不同人群针对不同路况的驾驶需要。

3.本发明所述的多模式汽车线控转向系统通过电机控制器对转向电机作出精确快速控制，从而通过中间传动件实现对转向轮转向精度的精确控制，所以本系统在转向时能够保证转向的快速性和精确性；并且在汽车左右两转向轮上分别安装有一个转向轮转角传感器，其能实现转向轮转角的实时反馈控制，从而增加转向精度。

4.本发明所述的多模式汽车线控转向系统由于其工作在电机全动力模式下时，转向执行机构不再需要接受转向盘控制，所以本发明能够满足智能车的DAS线控主动转向及自动泊车工况时的转向要求，能良好的适应智能转向的发展需要，应用范围较为广泛，发展前景较好。

5.本发明所述的多模式汽车线控转向系统当其转向系统断电失效时，所有电磁阀由于弹簧力的作用回归到原位，此时驾驶员能通过转动转向盘来实现紧急情况下的失效转向，提高行驶安全性。

6.本发明所述的多模式汽车线控转向系统由于用拉压力传感器与压力传感器代替了传统线控转向系统中的转向盘转矩传感器，大大降低了转向系统的生产成本，其经济性较好。

7.本发明所述的多模式汽车线控转向系统由于其转向轴较短，汽车在撞击后转向轴对驾驶员的损伤较小，从而提高了对驾驶员的保护。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的多模式汽车线控转向系统结构组成的示意图；

图2为本发明所述的多模式汽车线控转向系统中所采用的电控单元的结构组成示意框图；

图3为本发明所述的多模式汽车线控转向系统中所采用的模式切换单元的转向动力模式按钮示意图；

图4-1为本发明所述的多模式汽车线控转向系统中所采用的第一两位三通电磁阀的接口示意图；

图4-2为本发明所述的多模式汽车线控转向系统中所采用的第二两位三通电磁阀的接口示意图；

图5-1为本发明所述的多模式汽车线控转向系统中所采用的第一滚珠丝杠机构结构组成的主视图；

图5-2为本发明所述的多模式汽车线控转向系统中所采用的第二滚珠丝杠机构结构组成的主视图；

图6为本发明所述的多模式汽车线控转向系统的电机全动力模式下向左转向工况示意图；

图7为本发明所述的多模式汽车线控转向系统的电机全动力模式下向左转向完成后车轮回正工况示意图；

图8为本发明所述的多模式汽车线控转向系统的电机助力模式下向左转向工况示意图；

图9为本发明所述的多模式汽车线控转向系统的电机助力模式下向左转向完成后车轮回正工况示意图；

图10为本发明所述的多模式汽车线控转向系统在系统断电失效时紧急向左转向工况示意图。

图中：1.转向盘，2.转向盘转角传感器，3.第一锥齿轮，4.转向轴，5.第一液压缸，6.第一液压缸缸体，7.第一液压缸活塞，8.第一压力传感器，9.第一液压缸活塞杆，10.第一滚珠丝杠机构，11.第一滚珠,12.第一螺母,13.第一丝杠，14.第二锥齿轮，15.第一轴，16.电磁阻尼器，17.第一齿轮，18.第二滚珠丝杠机构，19.第二丝杠，20.第二螺母，21.第二滚珠，22.第二液压缸活塞杆，23.第二压力传感器，24.第二液压缸活塞，25.第二液压缸缸体,26.第二液压缸，27.第一液压缸出油口，28.第一两位三通电磁阀，29.第二齿轮，30.第二轴，31.第二液压缸出油口，32.第二两位三通电磁阀，33.转向电机，34.电机传动轴，35.齿条，36.第三齿轮，37.第一拉压力传感器，38.转向动力缸第一活塞杆，39.转向动力缸第一进油口，40.转向动力缸活塞，41.转向动力缸第二进油口，42.转向动力缸，43.转向动力缸缸体，44.转向动力缸第一出油口，45.转向动力缸第二出油口，46.第一常闭电磁阀，47.第一单向阀，48.第二常闭电磁阀，49.第二单向阀，50.左转向轮总成，51.左转向轮位置传感器，52.电机全动力模式按钮，53.电机助力模式调节旋钮，54.右转向轮位置传感器，55.右转向轮总成，56.第一溢流阀，57.第二溢流阀，58.油箱，59.转向动力缸第二活塞杆，60.电子控制单元(ECU)，61.电机控制器，62.电磁阀控制器，A.转向盘单元，B.转向动力单元，C.电控单元，D.模式切换单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明所述的多模式汽车线控转向系统包括转向盘单元A、转向动力单元B、电控单元C与模式切换单元D。

所述的转向盘单元A包括转向盘1、转向盘转角传感器2、第一锥齿轮3、转向轴4、第一液压缸5、第一压力传感器8、第一滚珠丝杠机构10、第二锥齿轮14、第一轴15、电磁阻尼器16、第一齿轮17、第二滚珠丝杠机构18、第二液压缸26、第二压力传感器23、第一两位三通电磁阀28、第二齿轮29、第二轴30、第二两位三通电磁阀32。

所述的转向盘1与转向轴4上端固定连接，固定连接方式可采用键、花键或其它机械连接结构，从而实现转向盘1带动转向轴4旋转。第一锥齿轮3套装在转向轴4的下端，连接方式可采用键、花键或其它机械连接结构，从而实现转向轴4带动第一锥齿轮3旋转。转向盘转角传感器2采用光电编码式转角传感器，转向盘转角传感器2套装在转向轴4上。转向盘转角传感器2的功用是将转向盘的转角信号实时传递给电子控制单元(ECU)60。所述的第一锥齿轮3与第二锥齿轮14的齿轮旋向相反，第一锥齿轮3与第二锥齿轮14的齿轮在运动过程中保持啮合状态。第一锥齿轮3与第二锥齿轮14形成锥齿轮副，其目的是将转向轴2的运动传递至第一轴15，实现两垂直轴线的运动传递。第一轴15的轴线与转向轴4的轴线相互垂直相交。第二锥齿轮14位于所述的第一轴15的左端位置，第一轴15与第二锥齿轮14的配合表面分别加工有键槽，上述二者的连接方式采用普通平键连接，使第一轴15与第二锥齿轮14能够传递运动，第一齿轮17安装在第一轴15的右端位置。第二齿轮29位于第二轴30的右端位置，第二轴30与第二齿轮29的配合表面分别加工有键槽，上述二者的连接方式采用普通平键连接，使第二轴30与第二齿轮29能够传递运动，第二轴30与第一轴15相互平行。第一齿轮17为圆柱形斜齿轮。第二齿轮29为圆柱形斜齿轮。第一齿轮17与第二齿轮29的模数与压力角均相同。第一齿轮17与第二齿轮29在转向系统工作时保持啮合状态。第一齿轮17的直径大于第二齿轮29的直径，以使电磁阻尼器16产生的阻碍力矩传递到第一轴15上时，由于第一轴15与第二轴30之间的通过第一齿轮17与第二齿轮29这一对齿轮副传递运动，由于第一齿轮17的直径大于第二齿轮29，所以当阻碍转矩传递到第一轴15上时会起到增矩作用，增强电磁阻尼器16所产生的转向路感模拟效果。

所述的型号为兴泰XT-06的电磁阻尼器16为环形结构件，其轴线与第二轴30的轴线重合。电磁阻尼器16套装在第二轴30左端的外侧。电磁阻尼器16的作用是当其通上电流时会产生强大磁场，第二轴30在转向盘1的带动下旋转时会切割上述磁场的磁感线，产生阻碍转矩，该阻碍转矩经第一齿轮17与第二齿轮29这一对齿轮副的放大后，反馈给转向盘1，以此产生转向路感模拟作用。

所述的第一轴15的左端与第一滚珠丝杠机构10内的第一丝杠13右端相连接，连接方式可采用键、花键或其它机械连接结构，实现动力传输目的。

所述的第一滚珠丝杠螺母机构10包括第一滚珠11、第一螺母12与第一丝杠13。第一滚珠丝杠机构10可采用内循环方式或外循环方式。

所述的第一螺母12为圆筒式结构件，第一螺母12的内表面加工有圆弧形螺旋槽。第一丝杠13为直杆类结构件，第一丝杠13的外表面加工有圆弧形螺旋槽。第一螺母12套装在第一丝杠13上，第一螺母12与第一丝杠13合在一起形成横截面为圆形的螺旋槽滚道。第一滚珠11安装在第一丝杠13与第一螺母12形成横截面为圆形的的螺旋滚道内，并沿着横截面为圆形的螺旋滚道滚动。

所述的第一丝杠13通过第一滚珠11与第一螺母12配合，形成滚珠丝杠螺母副。通过该滚珠丝杠螺母副，可以将第一丝杠13的旋转运动通过第一滚珠11的滚动转换为第一螺母12的直线运动，实现动力形式的转换与动力的传递。

所述的第一液压缸5包括第一液压缸缸体6，第一液压缸活塞7与第一液压缸活塞杆9。

所述的第一液压缸活塞(7)安装在第一液压缸缸体(6)内，两者之间为滑动连接，第一液压缸活塞杆(9)的左端与第一液压缸活塞(7)右端面的中心处固定连接，第一液压缸缸体(6)、第一液压缸活塞(7)与第一液压缸活塞杆(9)的回转轴线共线；

所述的第一液压缸5内的第一液压缸活塞7在转向系统工作前处于活塞原始位置，该活塞原始位置为第一液压缸活塞7距第一液压缸缸体6的内腔右极限位置有a距离，距离a取值范围是50-100mm，该距离a可以保证转向系统在断电失效的情况下转向盘1转至向左极限位置前，第一液压缸活塞7能够持续向右移动，以便第一液压缸5的腔内能够容纳由转向动力缸42的Ⅰ腔内由于失效向左转向导致流出的高压液压油，保证转向系统断电失效时转向系统正常工作。

所述的第一液压缸活塞杆9的左端与第一液压缸活塞7连接，两者之间可采用法兰连接、螺纹连接或其它常用机械连接结构，并在第一液压缸活塞杆9与第一液压缸活塞7和第一液压缸缸体6之间装有若干密封圈，从而实现密封作用。

装配时，所述的第一液压缸活塞杆9的右端与第一螺母12的左端需留有间隙s，间隙s取值范围是1-2mm，目的是避免转向系统运动时，防止转向电机33对转向盘1产生运动干涉，从而使转向盘1不受驾驶员控制。

所述的第一压力传感器8采用电阻应变式压力传感器，第一压力传感器8安装在第一液压缸活塞杆9的中间位置。其目的是将第一液压缸活塞杆9所受的第一压力信号传递给电子控制单元(ECU)60，通过电子控制单元(ECU)60的分析计算，获得实时的转向轴4所受的汽车右转时转矩值大小，从而代替传统线控转向系统中的转向轴的转矩传感器，从而节约生产成本。

参阅图4-1，所述的第一液压缸缸体6上设置有第一液压缸出油口27，该出油口通过液压管路与第一两位三通电磁阀28的P口相连接。第一两位三通电磁阀28具有P、A、B三个油口。其在断电的情况下，其P口与A口相连通，B口堵死；在通电的情况下，第一两位三通电磁阀28的P口与B口相连通，A口堵死。

所述的第一两位三通电磁阀28的A口通过液压管路与转向动力缸42上的转向动力缸第一进油口39相连接。第一两位三通电磁阀28的B口通过液压管路与油箱58相连接。

所述的第一轴15的右端与第二滚珠丝杠机构18内的第二丝杠19的左端相连接，连接方式为采用键、花键或其它机械连接结构，实现动力传输目的。

所述的第二滚珠丝杠螺母机构18包括第二滚珠21、第二螺母20与第二丝杠19。

所述的第二滚珠丝杠机构18可采用内循环方式或外循环方式。第二螺母20的内表面加工有弧形螺旋槽。第二丝杠19的外表面加工有弧形螺旋槽。第二螺母20与第二丝杠19套装在一起形成螺旋槽滚道。

第二滚珠21位于第二螺母20与第二丝杠19之间的弧形螺旋槽内，并沿着螺旋槽滚道滚动。

所述的第二丝杠19通过第二滚珠21与第二螺母20配合，形成滚珠丝杠螺母副。通过该滚珠丝杠螺母副，可以将第二丝杠19的旋转运动通过第二滚珠21的滚动转换为第二螺母20的直线运动，实现动力形式的转换与动力的传递。

所述的第二液压缸26包括第二液压缸缸体25、第二液压缸活塞24与第二液压缸活塞杆22。

所述的第二液压缸26内的第二液压缸活塞24在转向系统工作前处于活塞原始位置，该活塞原始位置为第二液压缸活塞24距第二液压缸缸体25的内腔左极限位置有a距离，距离a取值范围是50-100mm，该距离a可以保证转向系统在断电失效的情况下转向盘1转至向右极限位置前，第二液压缸活塞24能够持续向左移动，以便第二液压缸26的腔内能够容纳由转向动力缸42的Ⅱ腔内由于失效向右转向导致流出的高压液压油，保证转向系统断电失效时转向系统正常工作。

所述的第二液压缸活塞杆22的右端与第二液压缸活塞24左端面的中心处相连接，连接方式可采用法兰连接、螺纹连接或其它常用机械连接结构，并在第二液压缸活塞杆22与第二液压缸活塞24和二液压缸缸体25之间装有若干密封圈，从而实现密封作用。

装配时，所述的第二液压缸活塞杆22的左端与第二螺母20的右端需留有间隙s，间隙s取值范围是1-2mm，目的是避免转向系统运动时，防止转向电机33对转向盘1产生运动干涉，从而使转向盘1不受驾驶员控制。

所述的第二压力传感器23采用电阻应变式压力传感器，第二压力传感器23布置在第二液压缸活塞杆22的中间位置。其目的是将第二液压缸活塞杆22所受的第二压力信号传递给电子控制单元(ECU)60，通过电子控制单元(ECU)60的分析计算，获得实时的转向轴4所受的汽车左转时矩值大小，从而代替传统线控转向系统中的转向轴的转矩传感器，从而节约生产成本。

参阅4-2，所述的第二液压缸缸体25上设置有第二液压缸出油口31，该出油口通过液压管路与第二两位三通电磁阀32的P口相连接。第二两位三通电磁阀32具有P、A、B三个油口，其在断电的情况下，其P口与A口相连通，B口堵死；在通电的情况下，其P口与B口相连通，A口堵死；第二两位三通电磁阀32的A口通过液压管路与转向动力缸42上的转向动力缸第二进油口41相连接。第二两位三通电磁阀32的B口通过液压管路与油箱58相连接。

所述的转向动力单元B包括转向电机33、电机传动轴34、齿条35、第三齿轮36、第一拉压力传感器37、转向动力缸42、第一常闭电磁阀46、第一单向阀47、第二常闭电磁阀48、第二单向阀49、汽车左转向轮50、左转向轮位置传感器51、右转向轮位置传感器54、汽车右转向轮55、第一溢流阀56、第二溢流阀57与油箱58，

所述的转向电机33的输出端与转向传动轴34的一端相连接，连接方式可采用键、花键或其它机械连接结构，实现动力传输目的。转向传动轴34的另一端套装有第三齿轮36，连接方式可采用键、花键或其他机械连接结构，实现动力传输目的。第三齿轮36与齿条35之间为啮合连接，第三齿轮36的回转轴线与齿条35的纵向对称线垂直交叉；齿条35的右端与电阻应变式的第一拉压力传感器37的左端固定连接，确保齿条35所受的力能传递到第一拉压力传感器37上，并且齿条35能带动第一拉压力传感器37进行左右运动；第一拉压力传感器37的右端与转向动力缸42中的转向动力缸活塞杆38的左端固定连接，确保第一拉压力传感器27能够带动转向动力缸第一活塞杆38进行左右运动。

所述的第一拉压力传感器37采用电阻应变式传感器。第一拉压力传感器37的功用是将齿条35与转向动力缸第一活塞杆38所受的作用力信号传递给电子控制单元(ECU)60，通过电子控制单元(ECU)60的内部计算，从而获得转向时转向系统所受的实际作用力数值，电子控制单元(ECU)41通过该实际作用力数值，可以计算得到转向时实际转向阻力数值，用于实现转向时转向盘的精确路感模拟。

所述的转向动力缸42包括转向动力缸第一活塞杆38、转向动力缸活塞40、转向动力缸缸体43与转向动力缸第二活塞杆59。

所述的转向动力缸活塞40安装在转向动力缸缸体43内，转向动力缸活塞40与转向动力缸缸体43回转轴线共线，转向动力缸第一活塞杆38的右端与转向动力缸活塞40的左端面的中心处相连接，连接方式可采用法兰连接、螺纹连接或其它常用机械连接结构，并在转向动力缸第一活塞杆38与转向动力缸活塞40和转向动力缸缸体43之间装有若干密封圈，从而实现密封作用。转向动力缸第二活塞杆59的左端与转向动力缸活塞40的右端面的中心处相连接，连接方式可采用法兰连接、螺纹连接或其它常用机械连接结构，并在转向动力缸第二活塞杆59与转向动力缸活塞40和转向动力缸缸体43之间装有若干密封圈，从而实现密封作用，转向动力缸第一活塞杆38、转向动力缸活塞40、转向动力缸第二活塞杆59与转向动力缸缸体43的回转轴线共线。

所述的转向动力缸42被位于转向动力缸42中的转向动力缸活塞40从左至右分为Ⅰ腔、Ⅱ腔。

所述的转向动力缸第一活塞杆38位于转向动力缸42的Ⅰ腔内，转向动力缸第二活塞杆59位于转向动力缸42的Ⅱ腔内。转向动力缸第一活塞杆38与转向动力缸第二活塞杆59的截面尺寸完全相同。转向动力缸42中的转向动力缸缸体43上有两个进油口即第一进油口39与第二进油口41，第一进油口39位于转向动力缸42的Ⅰ腔的缸体上，第二进油口41位于转向动力缸42的Ⅱ腔缸体上。转向动力缸42中的第一进油口39与第一两位三通电磁阀28的A口通过液压管路连接，转向动力缸42中的第二进油口41与第二两位三通电磁阀32的A口通过液压管路连接。

所述的转向动力缸42中的转向动力缸缸体43上设置有两个出油口即第一出油口44和第二出油口45，第一出油口44位于转向动力缸42的Ⅰ腔缸体中，第二出油口45位于转向动力缸42的Ⅱ腔缸体中。转向动力缸42中的第一出油口44分别与第一常闭电磁阀46的一端、第一溢流阀56的进油端、第一单向阀47的出油端通过液压管路连接。转向动力缸42中的第二出油口45分别和第二常闭电磁阀48的一端、第二溢流阀57的进油端、第二单向阀49的出油端通过液压管路连接。第一常闭电磁阀46的另一端、第一溢流阀56的出油端、第一单向阀47的进油端、第二常闭电磁阀48的另一端、第二溢流阀57的出油端、第二单向阀49的进油端分别通过液压管路与油箱58相连。

所述的第一常闭电磁阀46与第二常闭电磁阀48分别作为转向动力缸42的Ⅰ、Ⅱ两腔的卸荷阀；第一溢流阀56与第二溢流阀57分别作为转向动力缸42的Ⅰ、Ⅱ两腔的安全阀。当转向动力缸42的Ⅰ腔压力超过一定限值时，第一溢流阀56开启，使液压油流入油箱58中，防止转向动力缸42的Ⅰ腔内液压油的压力过大；当转向动力缸42的Ⅱ腔压力超过一定限值时，第二溢流阀57开启，使液压油流入油箱58中，防止转向动力缸42Ⅱ腔内液压油的压力过大。

所述的齿条35的左端与左转向轮总成50的转向系相连接，使齿条35通过中间的转向传动件能够带动左转向轮完成转向；转向动力缸第二活塞杆59的右端与右转向轮总成55的转向系相连接，使转向动力缸第二活塞杆59通过中间的转向传动件能够带动右转向轮完成转向。

所述的右转向轮转角传感器54采用光电编码式转角传感器，其位于右转向轮总成55中，其功用是实时监测实际右转向轮的转角值，并将右转向轮转角信号传递给电子控制单元(ECU)60，用以校正电子控制单元(ECU)60所给出的目标转角值，实现汽车转向时右转向轮的精确控制。

所述的左转向轮转角传感器51采用光电编码式转角传感器，其位于左转向轮总成50中，其功用是实时监测实际左转向轮的转角值，并将左转向轮转角信号传递给电子控制单元(ECU)60，用以校正电子控制单元(ECU)60所给出的目标转角值，实现汽车转向时左转向轮的精确控制。

所述的电控单元C包括电子控制单元(ECU)60、电机控制器61与电磁阀控制器62。电子控制单元(ECU)60选用BOSCH公司生产的EDC17CP14系列产品。参阅图2，电子控制单元(ECU)60上的对应接线端分别和电机控制器61、电磁阀控制器62上的相应接线端口电线连接，以实现电子控制单元(ECU)60对电机控制器61、电磁阀控制器62的实时控制。

电子控制单元(ECU)60分别和转向盘转角传感器2、第一拉压力传感器37、第一压力传感器8、第二压力传感器23、左转向轮位置传感器51与右转向轮位置传感器54电线连接。电子控制单元(ECU)60上相应接线端口与电磁阻尼器16的相应电控端口通过电线连接。

电机控制器61的电控输出端与转向电机33的电控端口电连接，使电机控制器61实现对转向电机33的实时精确控制。

电磁阀控制器62上对应控制输出端分别与第一常闭电磁阀46、第二常闭电磁阀48、第一两位三通电磁阀28、第二两位三通电磁阀32的电磁铁电控接线端电连接，电磁阀控制器62在收到电子控制单元(ECU)60的控制信号后，分别对上述电磁阀给出不同的控制信号，保证四个电磁阀正常工作。

参阅图3，所述的模式切换单元D包括电机全动力模式按钮52，电机助力模式调节旋钮53，外形如图中所示。

所述的电机全动力模式按钮52为一个正方形按钮。电机全动力模式按钮52内部开关接线端与电子控制单元(ECU)60上对应I/O接口通过电线连接，以便使电子控制单元(ECU)60能够获得电机全动力模式按钮52的通断状态，以便做出模式判断。

所述的电机助力模式调节旋钮53为一个五档旋钮，可以通过旋转该按钮，实现电机助力的强弱变化，其从左至右分为0、1、2、3、4五个挡位，最左端0挡位为初始挡位，位于该挡位时，转向系统会停止工作。电机助力模式调节旋钮53内的每个档位的开关端均与与电子控制单元(ECU)60上的对应I/O接口通过电线连接，以便电子控制单元(ECU)60能够获得电机助力模式调节旋钮53内各档位开关通断状态，以便做出模式判断。

本发明所述的多模式汽车线控转向系统具有两种动力模式，具体如下：

1、电机全动力模式：

当按下电机全动力模式按钮52时，会向电子控制单元(ECU)60发送开启全动力模式的信号，电子控制单元(ECU)60会向电机控制器61和电磁阀控制器62发送控制信号，电磁阀控制器62会控制第一两位三通电磁阀28和第二两位三通电磁阀32通电，实现转向盘与转向车轮之间的解耦；同时电子控制单元(ECU)会控制电磁阻尼器16开始工作，产生路感模拟；同时电机控制器61会控制转向电机33按照电机全动力模式的转向策略旋转，实现汽车的线控转向。

电机助力模式：

当电机全动力模式按钮52未被按下时，且电机助力模式调节旋钮53转到除0挡位外的其余挡位时，会向电子控制单元(ECU)60发送相应强度的助力模式信号，电子控制单元(ECU)60会向电机控制器61和电磁阀控制器62发送控制信号，电磁阀控制器62会控制第一两位三通电磁阀28和第二两位三通电磁阀32断电，使转向盘1与转向车轮之间能够通过液压系统传递动力，并且可以通过液压力将转向时的路面信息反馈给驾驶员；同时电机控制器61会控制转向电机33按照相应强度的电机助力模式的转向策略旋转，实现汽车的助力转向。

具体各种模式下的工作过程如下：

本实施例以每种转向模式下的向左转向与向左转向完成后回正两种工况进行阐述，向右转向与向右转向完成后回正两种工况的工作过程与其类似。

1.电机全动力模式下向左转向工况:

参阅图6，此时电机全动力模式按钮52被按下，驾驶员向左转动转向盘1，转向盘1带动转向轴4旋转。

转向盘转角传感器2将转向盘1的向左转角信号实时传递给电子控制单元(ECU)60，电子控制单元(ECU)60向电磁阻尼器16发出控制信号，控制其产生相应的阻尼特性；电子控制单元(ECU)60向电机控制器61发出控制信号，电机控制器61控制转向电机33开始按照电机全动力模式工作；电子控制单元(ECU)60向电磁阀控制器62发出控制信号，电磁阀控制器62控制第二两位三通电磁阀32通电，使其P口和B口相连，同时控制第二常闭电磁阀46通电，使其处于打开状态。

转向轴4经过第一锥齿轮3和第二锥齿轮14组成的锥齿轮副传动，带动第一轴15转动。第一轴15带动第一齿轮17转动，通过第一齿轮17和第二齿轮29的齿轮副传动，带动第二轴30转动，由于第二轴左端位于电磁阻尼器16内，电磁阻尼器16会提供阻碍转矩，阻碍第二轴30转动，该阻碍转矩传递到转向盘1上为驾驶员提供实时路感模拟。

同时，第二轴15旋转带动第二丝杠19旋转，通过第二滚珠21的滚动，使第二螺母20向右移动。第二螺母20向右移动，移动过s距离后第二螺母20与第二液压缸活塞杆22相接触，并推动第二液压缸活塞杆22向右运动，第二液压缸活塞杆22推动第二液压缸活塞24向右移动，第二液压缸26腔内的容积减小，压强升高，液压油经过第二液压缸出油口31流入第二两位三通电磁阀32的P口，由于其通电，P口与B口连通，液压油通过B口流入油箱58。位于第二液压缸活塞杆22上的第二压力传感器23实时监测汽车向左转向过程中的第二液压缸活塞杆22所受的压力值，并将其值作为第二压力信号传递给电子控制单元(ECU)60，用以分析计算出转向盘1所获得的路感模拟状态，用以校正路感模拟的真实度，使转向路感模拟更加逼真。

同时，电动机33开始旋转，带动第三轴34旋转，进而带动第三轴34上的第三齿轮36旋转，通过第三齿轮36和齿条35组成的齿轮齿条副的传动，带动齿条35向左移动。齿条35带动第一拉压力传感器37向左移动，进而带动转向动力缸第一活塞杆38向左移动。第一拉压力传感器37用来检测齿条35与转向动力缸第一活塞杆38之间所受的作用力数值，并将作用力信号传递给电子控制单元(ECU)60，通过分析计算可以得到转向时实时路面转向阻力数值，用于实现转向路感的精确模拟。

转向动力缸第一活塞杆38带动与其相连的转向动力缸活塞40向左移动。此时转向动力缸42的Ⅰ腔容积减小，其内液压油经过第一常闭电磁阀46进入油箱；转向动力缸42的Ⅱ腔容积增大，压力降低，油箱58内的液压油经过第二单向阀49进入Ⅱ腔，实现补液。齿条35带动与其相连的左转向轮总成50完成左转向轮的向左转向，同时转向动力缸第二活塞杆59带动与其相连的右转向轮总成55完成右转向轮的向左转向。

液压流如图6中粗线所示。

电子控制单元(ECU)60通过接收左转向轮转角传感器51、右转向轮转角传感器55传递来的实际左、右转向轮的转角信号，并与转向盘转角传感器2传递来的目标转角信号相比较差异，并通过电子控制单元(ECU)60继续对转向电机33进行校正控制，直到消除两者之间的差异，以达到较高的转向精度。

2.电机全动力模式下向左转向完成后回正工况:

参阅图7，此时电机全动力模式按钮52被按下，驾驶员向左转向完成后向右转转向盘1，转向盘1带动转向轴4旋转。

转向盘转角传感器2将转向盘的转角方向改变信号实时传递给电子控制单元(ECU)60，电子控制单元(ECU)60向电磁阻尼器16发出控制信号，控制其产生相应的阻尼特性；电子控制单元(ECU)60向电机控制器61发出控制信号，电机控制器61控制转向电机33开始按照电机全动力模式工作；电子控制单元(ECU)60向电磁阀控制器62发出控制信号，电磁阀控制器62控制所有电磁阀断电。

电动机33开始旋转，带动第三轴34旋转，进而带动第三轴34上的第三齿轮36旋转，通过第三齿轮36和齿条35组成的齿轮齿条副的传动，带动齿条35向右移动。齿条35带动第一拉压力传感器37向右移动，进而带动转向动力缸第一活塞杆38向右移动。

转向动力缸第一活塞杆38带动与其相连的转向动力缸活塞40向右移动。此时转向动力缸42的Ⅰ腔容积增加，压力降低，油箱58内的液压油经过第一单向阀47进入Ⅰ腔，实现补液。齿条35带动与其相连的左转向轮总成50完成左转向轮的向右回正，同时转向动力缸第二活塞杆59带动与其相连的右转向轮总成55完成右转向轮的向右回正。

转向动力缸42的Ⅱ腔容积减小，液压油经过第二两位三通电磁阀32进入第二液压缸26中，第二液压缸活塞24在液压力作用下向左移动，推动第二液压缸活塞杆22向左移动，进而推动第二螺母20向左运动，经过第二滚珠丝杠机构18、第一锥齿轮3和第二锥齿轮14组成的锥齿轮副的传动，带动转向轴4向右转动，从而使转向盘1进行向右回正，使转向系统具有自动回正功能，节省驾驶员的体力消耗。

液压流如图7中粗线所示。

3.电机助力模式下向左转向工况:

参阅图8，此时电机全动力模式按钮52未被按下，且电机助力模式调节旋钮53转到除0挡位外的其余挡位时，会向电子控制单元(ECU)60发送相应强度的助力模式信号，驾驶员向左转动转向盘1，转向盘1带动转向轴4旋转。

转向盘转角传感器2将转向盘的向左转角信号实时传递给电子控制单元(ECU)60，电子控制单元(ECU)60向电磁阻尼器16发出控制信号，控制其产生相应的阻尼特性；电子控制单元(ECU)60向电机控制器61发出控制信号，电机控制器61控制转向电机33开始按照电机助力模式工作；电子控制单元(ECU)60向电磁阀控制器62发出控制信号，电磁阀控制器62控制第二常闭电磁阀46通电，使其处于打开状态。

转向轴4经过第一锥齿轮3和第二锥齿轮14组成的锥齿轮副传动，带动第一轴15转动。第一轴15旋转带动第二丝杠19旋转，通过第二滚珠21的滚动，使第二螺母20向右移动。第二螺母20向右移动，移动过s距离后第二螺母20与第二液压缸活塞杆22相接触，并推动第二液压缸活塞杆22向右运动，第二液压缸活塞杆22推动第二液压缸活塞24向右移动，第二液压缸26腔内的容积减小，压强升高，液压油经过第二液压缸出油口31流入第二两位三通电磁阀32的P口，由于其断电，P口与A口连通，液压油通过A口流入转向动力缸42的Ⅱ腔，使Ⅱ腔压力升高，推动转向动力缸活塞40向左移动，从而推动齿条35和转向动力缸第二活塞杆59向左移动。通过第二液压缸26与转向动力缸42的Ⅱ腔内液压油的液压力反馈，实现对驾驶员的真实路感反馈。

同时，电动机33开始旋转，带动第三轴34旋转，进而带动第三轴34上的第三齿轮36旋转，通过第三齿轮36和齿条35组成的齿轮齿条副的传动，带动齿条35向左移动。齿条35带动第一拉压力传感器37向左移动，进而带动转向动力缸第一活塞杆38向左移动。转向动力缸第一活塞杆38带动与其相连的转向动力缸活塞40向左移动。从而推动转向动力缸第二活塞杆59向左移动。

此时转向动力缸42的Ⅰ腔容积减小，Ⅰ腔内的液压油经过第一常闭电磁阀46进入油箱，实现卸荷。

液压流如图8中粗线所示。

在此模式下，由转向电机33与转向盘1的共同作用下，推动齿条35和转向动力缸第二活塞杆59向左移动，齿条35带动与其相连的左转向轮总成50完成左转向轮的向左转向，同时转向动力缸第二活塞杆59带动与其相连的右转向轮总成55完成右转向轮的向左转向。此时的转向动力源为驾驶员体力和电机转矩，并且通过调整机助力模式调节旋钮53可以实现转向动力源各自占比程度，以实现不同的路感反馈程度。

电子控制单元(ECU)60通过接收左转向轮转角传感器51、右转向轮转角传感器55传递来的实际左、右转向轮的转角信号，并与转向盘转角传感器2传递来的目标转角信号相比较差异，并通过电子控制单元(ECU)60继续对转向电机33进行校正控制，直到消除两者之间的差异，以达到较高的转向精度。

4.电机助力模式下向左转向完成后回正工况:

参阅图9，此时电机全动力模式按钮52未被按下，且电机助力模式调节旋钮53转到除0挡位外的其余挡位时，驾驶员向左转向完成后向右转转向盘1，转向盘1带动转向轴4旋转。

转向盘转角传感器2将转向盘的转角方向改变信号实时传递给电子控制单元(ECU)60，电子控制单元(ECU)60向电磁阻尼器16发出控制信号，控制其产生相应的阻尼特性；电子控制单元(ECU)60向电机控制器61发出控制信号，电机控制器61控制转向电机33开始按照电机助力模式工作；电子控制单元(ECU)60向电磁阀控制器62发出控制信号，电磁阀控制器62控制所有电磁阀断电。

电动机33开始旋转，带动第三轴34旋转，进而带动第三轴34上的第三齿轮36旋转，通过第三齿轮36和齿条35组成的齿轮齿条副的传动，带动齿条35向右移动。齿条35带动第一拉压力传感器37向右移动，进而带动转向动力缸第一活塞杆38向右移动。

转向动力缸第一活塞杆38带动与其相连的转向动力缸活塞40向右移动。此时转向动力缸42的Ⅰ腔容积增加，压力降低，油箱58内的液压油经过第一单向阀47进入Ⅰ腔，实现补液。齿条35带动与其相连的左转向轮总成50完成左转向轮的向右回正，同时转向动力缸第二活塞杆59带动与其相连的右转向轮总成55完成右转向轮的向右回正。

转向动力缸42的Ⅱ腔容积减小，液压油经过第二两位三通电磁阀32进入第二液压缸26中，第二液压缸活塞24在液压力作用下向左移动，推动第二液压缸活塞杆22向左移动，进而推动第二螺母20向左运动，经过第二滚珠丝杠机构18、第一锥齿轮3和第二锥齿轮14组成的锥齿轮副的传动，带动转向轴4向右转动，从而使转向盘1进行向右回正，使转向系统具有自动回正功能，节省驾驶员的体力消耗。

液压流如图9中粗线所示。

5.系统断电失效时向左转向工况：

参阅图10，当本实施例系统断电失效时，所有电磁阀均断电，电磁阻尼器16和转向电机33停止工作。此时转向系统会在中控台相应位置报警。

此时驾驶员向左转动转向盘1，转向盘1带动转向轴4旋转。转向轴4经过第一锥齿轮3和第二锥齿轮14组成的锥齿轮副传动，带动第一轴15转动。第一轴15旋转带动第二丝杠19旋转，通过第二滚珠21的滚动，使第二螺母20向右移动。第二螺母20向右移动，移动过s距离后第二螺母20与第二液压缸活塞杆22相接触，并推动第二液压缸活塞杆22向右运动，第二液压缸活塞杆22推动第二液压缸活塞24向右移动，第二液压缸26腔内的容积减小，压强升高，液压油经过第二液压缸出油口31流入第二两位三通电磁阀32的P口，由于其断电，P口与A口连通，液压油通过A口流入转向动力缸42的Ⅱ腔，使Ⅱ腔压力升高，推动转向动力缸活塞40向左移动。由于转向动力缸活塞40向左移动，转向动力缸42的Ⅰ腔容积减小，压力升高，位于转向动力缸42的Ⅰ腔内的高压液压油经过第一两位三通电磁阀28进入第一液压缸5的腔内。由于此时第一液压缸5内的第一液压缸活塞7处于原始位置，第一液压缸活塞7距第一液压缸缸体6的内腔右极限位置有a距离，该距离a可以保证转向系统在断电失效的情况下转向盘1转至向左极限位置前，第一液压缸活塞7能够持续向右移动，以便第一液压缸5的腔内能够容纳由转向动力缸42的Ⅰ腔内流出的高压液压油，保证向左转向过程的正常工作。转向动力缸活塞40带动与其相连的转向动力缸第一活塞杆38向左移动。推动齿条35和转向动力缸第二活塞杆59向左移动，齿条35带动与其相连的左转向轮总成50完成左转向轮的向左转向，同时转向动力缸第二活塞杆59带动与其相连的右转向轮总成55完成右转向轮的向左转向。

第一液压缸活塞7在高压液压油的推动下向右移动，从而推动第一液压缸活塞杆9向右移动，由于第一螺母12通过中间机械传动件也随着转向盘1的向左转动而向右移动，故第一液压缸活塞杆9与第一螺母12始终保持距离s，防止二者产生运动干涉。

液压流如图10中粗线所示。

Claims (10)

1.一种多模式汽车线控转向系统,其特征在于，所述的多模式汽车线控转向系统包括转向盘单元(A)、转向动力单元(B)、电控单元(C)与模式切换单元(D)；

所述的转向盘单元(A)包括转向盘(1)、转向盘转角传感器(2)、第一锥齿轮(3)、转向轴(4)、第一液压缸(5)、第一压力传感器(8)、第一滚珠丝杠机构(10)、第二锥齿轮(14)、第一轴(15)、电磁阻尼器(16)、第一齿轮(17)、第二滚珠丝杠机构(18)、第二液压缸(26)、第二压力传感器(23)、第一两位三通电磁阀(28)、第二齿轮(29)、第二轴(30)与第二两位三通电磁阀(32)；

所述的转向盘(1)固定安装在转向轴(4)的上端，第一锥齿轮(3)套装在转向轴(4)的下端并为固定连接，转向盘转角传感器(2)套装在转向轴(4)上，第一锥齿轮(3)与套装在第一轴(15)左端上的第二锥齿轮(14)啮合连接，第一齿轮(17)安装在第一轴(15)的右端并为固定连接，第二齿轮(29)安装在第二轴(30)的右端，第一齿轮(17)与第二齿轮(29)啮合连接，电磁阻尼器(16)套装在第二轴(30)的左端，第一轴(15)的左端与第一滚珠丝杠机构(10)内的第一丝杠(13)右端固定连接，第一轴(15)的右端与第二滚珠丝杠机构(18)内的第二丝杠(19)左端固定连接，第一液压缸(5)安装在第一滚珠丝杠机构(10)的左侧，第二液压缸(26)安装在第二滚珠丝杠机构(18)的右侧，第一液压缸(5)上的第一液压缸出油口(27)与第一两位三通电磁阀(28)的P口管路连接，第一两位三通电磁阀(28)的A口与转向动力单元(B)中的转向动力缸(42)管路连接，第二液压缸(26)的第二液压缸出油口(31)与第二两位三通电磁阀(32)的P口管路连接，第二两位三通电磁阀(32)的A口与转向动力单元(B)中的转向动力缸(42)管路连接，第一压力传感器(8)安装在第一液压缸(5)中的第一液压缸活塞杆(9)的中间位置，第二压力传感器(23)安装在第二液压缸(26)中的第二液压缸活塞杆(22)的中间位置，电控单元(C)分别和转向盘单元(A)、转向动力单元(B)、模式切换单元(D)电线连接。

2.按照权利要求1所述的多模式汽车线控转向系统,其特征在于，所述的第二轴(30)与第一轴(15)相互平行，第一液压缸(5)、第一滚珠丝杠机构(10)、第一轴(15)、第二滚珠丝杠机构(18)与第二液压缸(26)的回转轴线共线；第一液压缸(5)中的第一液压缸活塞杆(9)的右端与第一滚珠丝杠机构(10)中的第一螺母(12)的左端留有间隙s，间隙s取值范围是1～2mm；第二液压缸(26)中的第二液压缸活塞杆(22)的左端与第二滚珠丝杠机构(18)中的第二螺母(20)的右端留有间隙s，间隙s取值范围是1～2mm。

3.按照权利要求1所述的多模式汽车线控转向系统,其特征在于，所述的第一液压缸(5)包括第一液压缸缸体(6)、第一液压缸活塞(7)与第一液压缸活塞杆(9)；

所述的第一液压缸活塞(7)安装在第一液压缸缸体(6)内，两者之间为滑动连接，第一液压缸活塞杆(9)的左端与第一液压缸活塞(7)右端面的中心处固定连接，第一液压缸缸体(6)、第一液压缸活塞(7)与第一液压缸活塞杆(9)的回转轴线共线，第一液压缸活塞杆(9)与第一液压缸活塞(7)和第一液压缸缸体(6)之间装有密封圈；第一液压缸活塞(7)在第一液压缸缸体(6)内的初始位置为第一液压缸活塞(7)距第一液压缸缸体(6)内腔右极限位置有a距离，距离a取值范围是50～100mm；

所述的第二液压缸(26)包括第二液压缸缸体(25)、第二液压缸活塞(24)与第二液压缸活塞杆(22)；

所述的第二液压缸活塞(24)安装在第二液压缸缸体(25)内，两者之间为滑动连接，第二液压缸活塞杆(22)的右端与第二液压缸活塞(24)左端面的中心处固定连接，第一液压缸缸体(25)、第二液压缸活塞(24)与第二液压缸活塞杆(22)的回转轴线共线，第二液压缸活塞杆(22)与第二液压缸活塞(24)和第二液压缸缸体(25)之间装有密封圈；第二液压缸活塞(24)在第一液压缸缸体(25)内的初始位置为第二液压缸活塞(24)距第二液压缸缸体(25)内腔左极限位置有a距离，距离a取值范围是50～100mm。

4.按照权利要求1所述的多模式汽车线控转向系统,其特征在于，所述的电控单元(C)分别和转向盘单元(A)、转向动力单元(B)电线连接是指：

所述的电子控制单元(60)分别和转向盘转角传感器(2)、第一拉压力传感器(37)、第一压力传感器(8)、第二压力传感器(23)、左转向轮位置传感器(51)与右转向轮位置传感器(54)电线连接；电机控制器(61)与转向电机(33)电连接，电磁阀控制器(62)分别与第一常闭电磁阀(46)、第二常闭电磁阀(48)、第一两位三通电磁阀(28)、第二两位三通电磁阀(32)电连接。

5.按照权利要求1所述的多模式汽车线控转向系统,其特征在于，所述的第一两位三通电磁阀(28)的A口与转向动力单元(B)中的转向动力缸(42)管路连接是指：

所述的第一两位三通电磁阀(28)的A口与转向动力单元(B)中的转向动力缸(42)上的转向动力缸第一进油口(39)管路连接；

所述的第二两位三通电磁阀(32)的A口与转向动力单元(B)中的转向动力缸(42)管路连接是指：

所述的第二两位三通电磁阀(32)的A口与转向动力单元(B)中的转向动力缸(42)上的转向动力缸第二进油口(41)管路连接。

6.按照权利要求1所述的多模式汽车线控转向系统,其特征在于，所述的第一滚珠丝杠机构(10)包括第一滚珠(11)、第一螺母(12)与第一丝杠(13)；

所述的第一螺母(12)为圆筒式结构件，第一螺母(12)的内表面加工有圆弧形螺旋槽，第一丝杠(13)为直杆类结构件，第一丝杠(13)的外表面加工有圆弧形螺旋槽，第一螺母(12)套装在第一丝杠(13)上，第一螺母(12)内表面上的圆弧形螺旋槽与第一丝杠(13)外表面上的圆弧形螺旋槽合在一起形成横截面为圆形的螺旋滚道，第一滚珠(11)安装在第一螺母(12)与第一丝杠(13)形成螺旋槽滚道内。

所述的第一丝杠(13)通过第一滚珠(11)与第一螺母(12)配合，形成滚珠丝杠螺母副，将第一丝杠(13)的旋转运动通过第一滚珠(11)的滚动转换为第一螺母(12)的直线运动。

7.按照权利要求1所述的多模式汽车线控转向系统,其特征在于，所述的转向动力单元(B)包括转向电机(33)、电机传动轴(34)、齿条(35)、第三齿轮(36)、第一拉压力传感器(37)、转向动力缸(42)、第一常闭电磁阀(46)、第一单向阀(47)、第二常闭电磁阀(48)、第二单向阀(49)、汽车左转向轮(50)、左转向轮位置传感器(51)、右转向轮位置传感器(54)、汽车右转向轮(55)、第一溢流阀(56)、第二溢流阀(57)与油箱(58)；

所述的转向电机(33)的输出端与转向传动轴(34)的一端固定连接，转向传动轴(34)的另一端套装有第三齿轮(36)，第三齿轮(36)与齿条(35)啮合连接，第三齿轮(36)的回转轴线与齿条(35)的纵向对称线垂直交叉；齿条(35)的右端与第一拉压力传感器(37)的左端固定连接，第一拉压力传感器(37)的右端与转向动力缸(42)的左端固定连接，齿条(35)的左端与左转向轮总成(50)连接，转向动力缸(42)的右端与右转向轮总成(55)连接；转向动力缸(42)中的第一进油口(39)与第一两位三通电磁阀(28)的A口通过液压管路连接，转向动力缸(42)中的第二进油口(41)与第二两位三通电磁阀(32)的A口通过液压管路连接；

所述的转向动力缸(42)中的第一出油口(44)和第一常闭电磁阀(46)的一端、第一溢流阀(56)的进油端、第一单向阀(47)的出油端通过液压管路连接；转向动力缸(42)中的第二出油口(45)分别和第二常闭电磁阀(48)的一端、第二溢流阀(57)的进油端、第二单向阀(49)的出油端通过液压管路连接；第一常闭电磁阀(46)的另一端、第一溢流阀(56)的出油端、第一单向阀(47)的进油端、第二常闭电磁阀(48)的另一端、第二溢流阀(57)的出油端、第二单向阀(49)的进油端分别通过液压管路和油箱(58)连接。

8.按照权利要求1所述的多模式汽车线控转向系统,其特征在于，所述的转向动力缸(42)包括转向动力缸第一活塞杆(38)、转向动力缸活塞(40)、转向动力缸缸体(43)与转向动力缸第二活塞杆(59)；

所述的转向动力缸活塞(40)安装在转向动力缸缸体(43)内，转向动力缸第一活塞杆(38)的右端与转向动力缸活塞(40)的左端面的中心处固定连接，并在转向动力缸第一活塞杆(38)与转向动力缸活塞(40)和转向动力缸缸体(43)之间装有密封圈，转向动力缸第二活塞杆(59)的左端与转向动力缸活塞(40)的右端面的中心处固定连接，并在转向动力缸第二活塞杆(59)与转向动力缸活塞(40)和转向动力缸缸体(43)之间装有密封圈，转向动力缸第一活塞杆(38)、转向动力缸活塞(40)、转向动力缸第二活塞杆(59)与转向动力缸缸体(43)的回转轴线共线。

9.按照权利要求1所述的多模式汽车线控转向系统,其特征在于，所述的电控单元(C)包括电子控制单元(60)、电机控制器(61)与电磁阀控制器(62)；

所述的电子控制单元(60)分别和电机控制器(61)、电磁阀控制器(62)电线连接,即：

所述的电子控制单元(60)的内部电机控制接线端与电机控制器(61)上的对应通信端口电线连接；

所述的电子控制单元(60)的内部电磁阀控制接线端与电磁阀控制器(62)上的对应通信端口电线连接。

10.按照权利要求1所述的多模式汽车线控转向系统,其特征在于，所述的模式切换单元(D)包括电机全动力模式按钮(52)与电机助力模式调节旋钮(53)；

所述的电机全动力模式按钮(52)与电机助力模式调节旋钮(53)分别和电子控制单元(60)电线连接，即：

所述的电机全动力模式按钮(52)的内部开关接线端与电子控制单元(60)上对应I/O接口采用电线连接；

所述的电机助力模式调节旋钮(53)为一个五档旋钮，其从左至右分为0、1、2、3、4五个挡位，最左端0挡位为初始挡位，电机助力模式调节旋钮(53)内的每个档位的开关端均与电子控制单元(60)上的对应I/O接口通过电线连接。