CN108372882A - 一种线控液压汽车转向系统机械备份装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线控液压汽车转向系统机械备份装置，属于汽车转向系统领域。该发明的转向齿条倾斜设置于转动齿轮一侧且与转动齿轮啮合连接，转向齿条下端的升降支架下方两侧分别倾斜设置有转向液压缸，转向液压缸上下两端与控制电磁阀一端之间分别连通设置有上导油油管，失效控制器与两个控制电磁阀之间分别连接设置有控制线束，复合液压缸水平设置于控制电磁阀下侧，内液压缸的两个内通油口与控制电磁阀一端之间分别连通设置有下导油油管。本发明结构设计合理，能够在车辆主动转向执行部分失效时，快速建立转向盘与车轮间的机械连接，实现转向盘对车身前部两个车轮的直接控制，保证车辆行驶的安全。

Description

一种线控液压汽车转向系统机械备份装置

技术领域

本发明属于汽车转向系统领域，尤其涉及一种线控液压汽车转向系统机械备份装置。

背景技术

随着人们生活水平的逐渐提高，汽车在人们的生活工作也越来越多的被使用，汽车种类较多，按照用途进行分类，汽车包括轿车、客车和货车，汽车在很多行业中都被广泛的进行应用，汽车已经成为现代人日常生活中必不可少的交通工具。整辆汽车设计过程中，理想状态下要求转向内外轮转角符合阿克曼几何学，即各车轮必须围绕一个共同的中心点进行转弯，以使轮胎不发生侧向滑移和保证整车的转弯灵活性。但实际状态下，由于转向内外轮由一根杆连接（循环球转向系统是由横拉杆连接，齿轮齿条转向系统是由齿轮齿条转向器进行连接，此处将齿轮齿条转向器当做一根杆看待），转向时通过这根杆的轴向平移来实现车轮转向，从而不能保证内外转向轮围绕一个共同的中心点进行转弯，不能完全符合阿克曼几何学，从而影响轮胎寿命、整车的转弯灵活性等。现有的汽车行业领先的DAS线控主动转向：三组ECU电脑根据方向盘的转动来将信号传递给三组电机，再由其中两组电机来控制车轮的转动角度和速度，一组电机来模拟路面的回馈力，另外还留有一组机械结构以备在三组ECU均发生故障时作为备用。信号发送到驱动电机，驱动电机控制转向杆来实现转向。为了避免电子系统失灵而导致方向盘无法实现转向，DAS的转向传动部分保留了机械传动件，但是中间会有一个离合器，离合器平常分开，断电的时候才会自动合上，所以就算DAS系统失灵，驾驶者也能正常驾驶车辆，虽然采用DAS线控主动转向，具有转向灵敏无延迟，不存在万向节等使转向产生延迟的部件；在行驶过车中，根据车速以及驾驶模式的不同（舒适，运动等）可灵活得改变转向比，转向手力大小，提高车辆的转向性能等优点，但是DAS线控主动转向仍存有下述确定：线控转向的机械备份主要依靠转向管柱上的离合器实现，在线控主动转向失效时，离合器闭合，使方向盘与车轮产生机械连接，与传统的转向系统结构完全一致，这就使得左右转向轮之间仍具有机械连接，在不同的车速下，不能使转向轮的转角关系时刻处于理想的转角关系，这就使得整车的操控性并无本质提升，并没有同时实现各个转向轮的独立控制以及转向的机械备份，影响车辆在主动转向执行部分失效后，车辆的转向操控性能大大降低，影响车辆驾驶的舒适度和安全性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，能够在车辆主动转向执行部分失效时，快速建立转向盘与车轮间的机械连接，实现转向盘对车身前部两个车轮的直接控制，保证车辆行驶安全的一种线控液压汽车转向系统机械备份装置。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种线控液压汽车转向系统机械备份装置，其特征在于：所述线控液压汽车转向系统机械备份装置包括转向盘、管柱壳体、管柱芯轴、转向齿条、转向液压缸、控制电磁阀、复合液压缸和失效控制器，所述管柱芯轴转动连接于管柱壳体，转向盘设置在管柱芯轴上侧，转向盘下侧中部与管柱芯轴上端卡装连接，管柱芯轴下端固定连接有上锥齿轮，所述管柱芯轴延长线方向上倾斜向上设置有转向电机及传感器总成，转向电机及传感器总成输出端设置有下锥齿轮，所述上锥齿轮和下锥齿轮之间水平转动连接有转向调节轴，转向调节轴一侧设置有与上锥齿轮和下锥齿轮分别啮合连接有转向锥齿轮，转向锥齿轮一侧的转向调节轴上设置有转动齿轮，所述转向齿条倾斜设置于转动齿轮一侧且与转动齿轮啮合连接，转向齿条与管柱芯轴相互平行，所述转向齿条下端倾斜固定设置有升降支架，所述升降支架下方两侧分别倾斜设置有转向液压缸，所述转向盘下方两侧分别对称设置有控制电磁阀，转向液压缸上下两端与控制电磁阀一端之间分别连通设置有上导油油管，所述失效控制器与两个控制电磁阀之间分别连接设置有控制线束，所述复合液压缸水平设置于控制电磁阀下侧，复合液压缸包括内液压缸、外液压缸和转向横拉杆，内液压缸和外液压缸相互平行，内液压缸沿水平方向滑动设置于外液压缸中部，内液压缸中部外侧设置有与外液压缸相适配的密封套环，外液压缸被密封套环分隔成两个外油室，外液压缸两端分别设置有外通油口，两个外通油口分别与两个外油室连通，外液压缸两侧分别对称设置有安装支架，内液压缸中部水平滑动设置有转向横拉杆，转向横拉杆中部设置有与内液压缸相适配的平移活塞，内液压缸被平移活塞分隔成两个内油室，内液压缸两端分别设置有内通油口，两个内通油口分别与两个内油室连通，两个内通油口与控制电磁阀一端之间分别连通设置有下导油油管。

进一步地，所述安装支架与外液压缸之间设置有安装衬套。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明结构设计合理，通过转向盘设置在管柱芯轴上侧，管柱芯轴转动连接于管柱壳体，转向齿条倾斜设置于转动齿轮一侧且与转动齿轮啮合连接，升降支架下方两侧分别倾斜设置有转向液压缸，使得车辆在行驶过程中驾驶员对转向盘的旋转运动能够高效的转化为转向液压缸内油液的输入输出运动，通过转向盘下方两侧分别对称设置有控制电磁阀，失效控制器与两个控制电磁阀之间分别连接设置有控制线束，转向液压缸上下两端与控制电磁阀一端之间分别连通设置有上导油油管，复合液压缸与控制电磁阀一端之间分别连通设置有下导油油管，使得在车辆的主动转向执行部分失效后，失效控制器能够快速高效的介入使能建立起转向盘与车轮间的机械连接，实现转向盘对车身前部两个车轮的直接控制，保证车辆行驶安全，并且转向盘能够实现对车身前部两个车轮的独立控制，提高车轮的转向操作性能，通过复合液压缸包括内液压缸、外液压缸和转向横拉杆，内液压缸沿水平方向滑动设置于外液压缸中部，外液压缸被密封套环分隔成两个外油室，内液压缸被平移活塞分隔成两个内油室，在车辆的主动转向执行部分失效后，外液压缸由于不产生供油回路，使得内液压缸相对于外液压缸保持静止，但是在失效控制器的控制调节下，利用下导油油管、上导油油管和控制电磁阀之间的供油回路，可以驱动平移活塞进行平移运动，使得转向横拉杆能够水平准确的进行平移运动，实现在车辆转向过程中对车轮进行转向操控，保证车辆行驶的安全，满足车辆驾驶的舒适度和安全性能。

附图说明

图1是本发明一种线控液压汽车转向系统机械备份装置结构示意图。

图2是本发明的转向盘与转向液压缸的连接结构示意图。

图3是本发明复合液压缸的的结构示意图。

图4是本发明的图3复合液压缸A-A向剖视结构示意图。

图中：1.转向盘，2.管柱壳体，3.管柱芯轴，4.转向齿条，5.转向液压缸，6.控制电磁阀，7.复合液压缸，8.失效控制器，9.上锥齿轮，10.传感器总成，11.下锥齿轮，12.转向调节轴，13.转向锥齿轮，14.转动齿轮，15.升降支架，16.上导油油管，17.控制线束，18.内液压缸，19.外液压缸，20.转向横拉杆，21.密封套环，22.外油室，23.外通油口，24.安装支架，25.平移活塞，26.内油室，27.内通油口，28.下导油油管，29.安装衬套。

具体实施方式

为了进一步描述本发明，下面结合附图进一步阐述一种线控液压汽车转向系统机械备份装置的具体实施方式，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图1、图2所示，本发明一种线控液压汽车转向系统机械备份装置，包括转向盘1、管柱壳体2、管柱芯轴3、转向齿条4、转向液压缸5、控制电磁阀6、复合液压缸7和失效控制器8，管柱芯轴3转动连接于管柱壳体2，转向盘1设置在管柱芯轴3上侧，转向盘1下侧中部与管柱芯轴3上端卡装连接，管柱芯轴3下端固定连接有上锥齿轮9，管柱芯轴3延长线方向上倾斜向上设置有转向电机及传感器总成10，转向电机及传感器总成10输出端设置有下锥齿轮11，上锥齿轮9和下锥齿轮11之间水平转动连接有转向调节轴12，转向调节轴12一侧设置有与上锥齿轮9和下锥齿轮11分别啮合连接有转向锥齿轮13，转向锥齿轮13一侧的转向调节轴12上设置有转动齿轮14，转向齿条4倾斜设置于转动齿轮14一侧且与转动齿轮14啮合连接，转向齿条4与管柱芯轴3相互平行，转向齿条4下端倾斜固定设置有升降支架15，升降支架15下方两侧分别倾斜设置有转向液压缸5，本发明的转向盘1下方两侧分别对称设置有控制电磁阀6，转向液压缸5上下两端与控制电磁阀6一端之间分别连通设置有上导油油管16，失效控制器8与两个控制电磁阀6之间分别连接设置有控制线束17，复合液压缸7水平设置于控制电磁阀6下侧。

如图3、图4所示，本发明的复合液压缸7包括内液压缸18、外液压缸19和转向横拉杆20，内液压缸18和外液压缸19相互平行，内液压缸18沿水平方向滑动设置于外液压缸19中部，内液压缸18中部外侧设置有与外液压缸19相适配的密封套环21，外液压缸19被密封套环21分隔成两个外油室22，外液压缸19两端分别设置有外通油口23，两个外通油口23分别与两个外油室22连通，外液压缸19两侧分别对称设置有安装支架24，内液压缸18中部水平滑动设置有转向横拉杆20，转向横拉杆20中部设置有与内液压缸18相适配的平移活塞25，内液压缸18被平移活塞25分隔成两个内油室26，内液压缸18两端分别设置有内通油口27，两个内通油口27分别与两个内油室26连通，两个内通油口27与控制电磁阀6一端之间分别连通设置有下导油油管28。本发明的安装支架24与外液压缸19之间设置有安装衬套29，使得复合液压缸7能够牢固稳定的与车身连接固定。

采用上述技术方案，本发明一种线控液压汽车转向系统机械备份装置在使用的时候，通过转向盘1设置在管柱芯轴3上侧，管柱芯轴3转动连接于管柱壳体2，转向齿条4倾斜设置于转动齿轮14一侧且与转动齿轮14啮合连接，升降支架15下方两侧分别倾斜设置有转向液压缸5，使得车辆在行驶过程中驾驶员对转向盘1的旋转运动能够高效的转化为转向液压缸5内油液的输入输出运动，通过转向盘1下方两侧分别对称设置有控制电磁阀6，失效控制器8与两个控制电磁阀6之间分别连接设置有控制线束17，转向液压缸5上下两端与控制电磁阀6一端之间分别连通设置有上导油油管16，复合液压缸7与控制电磁阀6一端之间分别连通设置有下导油油管28，使得在车辆的主动转向执行部分失效后，失效控制器8能够快速高效的介入使能建立起转向盘1与车轮间的机械连接，实现转向盘1对车身前部两个车轮的直接控制，保证车辆行驶安全，并且转向盘1能够实现对车身前部两个车轮的独立控制，提高车轮的转向操作性能，通过复合液压缸7包括内液压缸18、外液压缸19和转向横拉杆20，内液压缸18沿水平方向滑动设置于外液压缸19中部，外液压缸19被密封套环21分隔成两个外油室22，内液压缸18被平移活塞25分隔成两个内油室26，在车辆的主动转向执行部分失效后，外液压缸19由于不产生供油回路，使得内液压缸18相对于外液压缸19保持静止，但是在失效控制器8的控制调节下，利用下导油油管28、上导油油管16和控制电磁阀6之间的供油回路，可以驱动平移活塞25进行平移运动，使得转向横拉杆20能够水平准确的进行平移运动，实现在车辆转向过程中对车轮进行转向操控。通过这样的结构，本发明结构设计合理，能够在车辆主动转向执行部分失效时，快速建立转向盘1与车轮间的机械连接，实现转向盘1对车身前部两个车轮的直接控制，保证车辆行驶的安全，满足车辆驾驶的舒适度和安全性能。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种线控液压汽车转向系统机械备份装置，其特征在于：所述线控液压汽车转向系统机械备份装置包括转向盘、管柱壳体、管柱芯轴、转向齿条、转向液压缸、控制电磁阀、复合液压缸和失效控制器，所述管柱芯轴转动连接于管柱壳体，转向盘设置在管柱芯轴上侧，转向盘下侧中部与管柱芯轴上端卡装连接，管柱芯轴下端固定连接有上锥齿轮，所述管柱芯轴延长线方向上倾斜向上设置有转向电机及传感器总成，转向电机及传感器总成输出端设置有下锥齿轮，所述上锥齿轮和下锥齿轮之间水平转动连接有转向调节轴，转向调节轴一侧设置有与上锥齿轮和下锥齿轮分别啮合连接有转向锥齿轮，转向锥齿轮一侧的转向调节轴上设置有转动齿轮，所述转向齿条倾斜设置于转动齿轮一侧且与转动齿轮啮合连接，转向齿条与管柱芯轴相互平行，所述转向齿条下端倾斜固定设置有升降支架，所述升降支架下方两侧分别倾斜设置有转向液压缸，所述转向盘下方两侧分别对称设置有控制电磁阀，转向液压缸上下两端与控制电磁阀一端之间分别连通设置有上导油油管，所述失效控制器与两个控制电磁阀之间分别连接设置有控制线束，所述复合液压缸水平设置于控制电磁阀下侧，复合液压缸包括内液压缸、外液压缸和转向横拉杆，内液压缸和外液压缸相互平行，内液压缸沿水平方向滑动设置于外液压缸中部，内液压缸中部外侧设置有与外液压缸相适配的密封套环，外液压缸被密封套环分隔成两个外油室，外液压缸两端分别设置有外通油口，两个外通油口分别与两个外油室连通，外液压缸两侧分别对称设置有安装支架，内液压缸中部水平滑动设置有转向横拉杆，转向横拉杆中部设置有与内液压缸相适配的平移活塞，内液压缸被平移活塞分隔成两个内油室，内液压缸两端分别设置有内通油口，两个内通油口分别与两个内油室连通，两个内通油口与控制电磁阀一端之间分别连通设置有下导油油管。

2.根据权利要求1所述的一种线控液压汽车转向系统机械备份装置，其特征在于：所述安装支架与外液压缸之间设置有安装衬套。