本發明涉及汽車轉向技術領域，尤其是一種汽車線控轉向系統。

背景技術：

線控轉向系統(Steering-by-Wire System，簡稱SBW系統)作為最新一代的轉向系統，與傳統轉向系統相比，具有明顯的技術優勢。線控轉向系統去掉了方向盤和轉向輪之間的機械連接，減少了路面的沖擊，降低了噪聲，消除了碰撞時方向柱對駕駛員的傷害，增大了駕駛員腿部活動空間，提高了駕駛舒適度。車輛轉向時，不再依靠傳統的機械連接，而是依靠三組電子控制單元(ECU)進行控制，根據行駛路況和方向盤轉動力度，速度進行綜合計算，從而指揮轉向電機機構實現轉向。

對于線控轉向系統的穩定可靠及安全性問題，目前阻撓線控轉向系統普及的一個重要因素是其可靠性問題，裝載機線控轉向系統的實現，必須解決如下問題：

(1)目前，電子部件還沒有達到機械部件那樣可靠的程度，如何保證在電子部件出現故障后，

系統仍能實現其最基本的轉向功能，即如何保證電子轉向系統的穩定可靠、安全工作是十分重要的，這也是電子轉向系統目前最為突出的問題；

(2)為了保證車輛的行駛安全性，即車輛只要是在運行中，都應該保證轉向系統能夠起作用；

線控轉向系統的穩定可靠及安全性問題對于傳統的機械系統，可以通過精巧設計來實現系統的安全性和可靠性.但線控轉向系統由于轉向盤和轉向車輪之間無機械連接，完全依靠電子和電器元件來工作。目前，電子部件還沒有達到機械部件那樣可靠的程度，如何保證在電子部件出現故障后，系統仍能實現其最基本的轉向功能.即如何保證線控轉向系統的穩定可靠、安全工作是十分重要的。這也是線控轉向系統最需要解決的關鍵技術。為解決這個問題，國外一些汽車公司采用了系統冗余、容錯技術和出現故障回到傳統機械的模式等三種方式解決可靠性的問題。例如在英菲尼迪Q50的線控系統中，當任意一個ECU被監測到出現了問題時，備用模式將立刻通過一個離合器被激活，恢復到傳統的機械傳動轉向模式，然而此轉向系統仍舊存在著極端情況下如整車斷電時轉向系統還能夠可靠工作的問題。

為了滿足汽車的可靠性與安全性要求，國外一些線控轉向系統采用了容錯控制技術，保證在線控轉向系統失效的情況下，汽車仍能正常行駛。系統容錯控制設計方法有硬件冗余方法和軟件冗余方法2類。硬件冗余方法主要是通過對重要部件及易發生故障部件進行備份，以提高系統的容錯性能；軟件冗余方法主要是通過設計控制器軟件來提高整個系統的冗余度，從而改善系統的容錯性能。ZF公司開發的SBW系統為保證系統的可靠性，傳感器、電控單元、轉向電機和電源等均采用雙套，在不影響系統的控制功能的情況下，容錯控制技術提高了線控轉向系統的可靠性，保證了車輛的正常行駛及安全性。當線控轉向系統發生故障后，系統會自動啟用備份系統進行補償。雖然這些方式可以提高系統的可靠性安全性，但是這種方式將提高線控轉向系統成本以及加大其市場化的難度。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：提出一種汽車線控轉向系統，該系統較好的解決了當前線控系統存在著穩定可靠及安全性問題，在一定程度上也緩解了容錯控制技術成本較高難以進行市場化的問題。

本發明所采用的技術方案為：一種汽車線控轉向系統，包括活塞、轉向系統ECU、轉角傳感器、力矩電機、離合控制器、小齒輪和轉向電機；所述的活塞的一端與左拉桿連接，另一端與轉向電機連接；所述的轉角傳感器和力矩電機分別設置于轉向管柱上，同時轉向管柱的下端與中間軸連接；所述的中間軸通過萬向節叉上的花鍵與離合控制器連接；所述的離合控制器的下端設有小齒輪；所述的轉向電機的輸入軸與活塞連接。

進一步的說，本發明所述的離合控制器由上連接軸、永磁鐵磁環、電磁鐵磁環和下連接軸組成；所述的永磁鐵磁環通過螺紋固定在由上連接軸的下端；所述的電磁鐵磁環固定在下連接軸的上端；所述的上連接軸在磁力的作用下沿著萬向節叉內腔上下運動。

再進一步的說，本發明所述的輸入軸上設有輸出軸鋼球活動槽，活塞內孔上也設有與輸入軸相匹配的活塞鋼球槽。

再進一步的說，本發明所述的永磁鐵磁環均分為四部分，其S級和N級斜角方向對稱；所述的電磁鐵磁環也均分為四部分，其S級和N級斜角方向也對稱。

本發明汽車處于未啟動或者整車出現斷電的極端狀態時，上連接軸在重力及永磁鐵磁環磁力的作用下，下連接軸的頂端與上連接軸下端的內腔通過花鍵連接在一起。汽車啟動后，上連接軸下端的內腔與下連接軸的頂端脫離接觸。

本發明的有益效果是：通過電控與傳統機械式巧妙結合的方式，保證了在電子部件出現故障后，系統仍能實現其最基本的轉向功能，提高了整個轉向系統的可靠性；另外，本發明還在可靠性與成本之間取得了一個很好的平衡，降低了其市場推廣的難度。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是轉向電機內部剖視圖；

圖3是離合控制器結構示意圖；

圖4是圖3A-A面截面圖；

圖5是圖3B-B面截面圖；

圖6是圖3C-C面截面圖；

圖7是發明離合控制器工作模式狀態圖；

圖中：1-左拉桿；2-活塞；21-活塞鋼球槽；3-轉向系統ECU；4-轉角傳感器；5-方向盤；6-轉向管柱；7-力矩電機；8-中間軸；9-離合控制器；91-萬向節叉；92-上連接軸；93-永磁鐵磁環；94-電磁鐵磁環；95-下連接軸；10-小齒輪；11-右拉桿；12-轉向機殼體；13-轉向電機；131-輸出軸；1311-輸出軸鋼球活動槽；14防塵罩；15-鋼球。

具體實施方式

現在結合附圖和優選實施例對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

如圖1，圖2，圖3和圖4所示，一種汽車線控轉向系統，包括活塞2，轉向系統ECU3，轉角傳感器4，力矩電機7，離合控制器9，小齒輪9和轉向電機13，活塞2一端與左拉桿1連接，另一端與轉向電機13連接，轉向電機13的輸入軸131與活塞2連接，輸入軸131上設有輸出軸鋼球活動槽1311，活塞2內孔上也設有與輸入軸131相匹配的活塞鋼球槽21；轉向管柱6上裝有轉角傳感器4，同時在其下端與中間軸8連接，中間軸8通過萬向節叉91上的花鍵與離合控制器9連接，上連接軸92可以在磁力的作用下沿著萬向節叉91內腔上下運動；離合控制器9由上連接軸92，永磁鐵磁環93，電磁鐵磁環94和下連接軸95組成，永磁鐵磁環93通過螺紋固定在由上連接軸92下端，電磁鐵磁環94固定在下連接軸95的上端，離合控制器9的下端設有小齒輪10。

如圖5，圖6所示，永磁鐵磁環93均分成四部分，S級和N級斜角方向對稱；電磁鐵磁環94也均分成4部分。

下面結合附圖對該裝置的工作過程進行說明：

線控轉向系統工作原理：當方向盤5轉動時，方向盤轉角傳感器4將測量到的駕駛員轉向意圖轉變成數字信號輸入到轉向控制器ECU3，ECU3對采集的信號進行分析處理，判別汽車的運動狀態，向轉向電機12發送命令，控制轉向電機12通過左拉桿1和右拉桿11帶動車輪上的轉向節臂，轉到要求的前輪轉角，完成駕駛員的轉向意圖，實現車輪的轉向；同時控制力矩電機7旋轉，產生方向盤5回正力矩，給駕駛員提供相應的路感信息。

如圖3所示，汽車處于未啟動或者整車出現斷電的極端狀態時，如圖7所示，當打開點火開關，汽車啟動后，上連接軸92在重力及永磁鐵磁環93磁力的作用下，下連接軸95的頂端與上連接軸92下端的內腔通過花鍵連接在一起。因此，此時轉向系統恢復為機械式轉向系統，用于應對駐車或者整車出現斷電的極端狀況。

如圖7所示，打開點火開關后，汽車處于行駛狀態，此時轉向控制器ECU3輸出信號，電磁鐵磁環94通電，其電磁磁極分別與永磁鐵磁環93對應的磁極相同，同性相斥，在永磁鐵磁環93磁力作用下，上連接軸92帶動永磁鐵磁環93向上演著萬向節叉91的內腔運動，上連接軸92下端的內腔與下連接軸95的頂端脫離接觸，此時處于線控轉向機工作模式。

以上說明書中描述的只是本發明的具體實施方式，各種舉例說明不對本發明的實質內容構成限制，所屬技術領域的普通技術人員在閱讀了說明書后可以對以前所述的具體實施方式做修改或變形，而不背離本發明的實質和范圍。