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原文传递一种全解耦线控液压转向系统

专利名称：	一种全解耦线控液压转向系统
摘要：	本发明公开了一种全解耦线控液压转向系统，属于汽车转向系统技术领域，本发明的目的是提供一套对电机性能要求较低，结构更为紧凑，能实现转向全解耦和失效保护的功能、具有主动转向快速、角度调节精确的线控转向系统；该系统由方向盘、转向管柱、解耦式转向模拟器、高压回油机构、齿轮助力机构、齿轮齿条转向机、左前车轮、右前车轮和电子控制单元组成；在解耦式转向模拟器中设置的动啮合齿轮可以选择性地与转向模拟器齿轮或转向柱啮合，同时配合齿轮助力机构所拥有的机械转向和液压转向两种方式，既实现了驾驶员与转向系统的全解耦，同时系统断电失效时，方向盘与转向车轮机械连接，保障了驾驶的安全性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	吉林大学
发明人：	管欣;张育宁;卢萍萍;雍文亮;詹军;段春光;金号;李彦锋
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910347928.X
公开号：	CN110001771A
代理机构：	长春吉大专利代理有限责任公司
代理人：	李泉宏
分类号：	B62D5/06(2006.01);B;B62;B62D;B62D5
申请人地址：	130012 吉林省长春市前进大街2699号
主权项：	1.一种全解耦线控液压转向系统，其特征在于，该系统由方向盘(1)、转向管柱(2)、解耦式转向模拟器(3)、高压回油机构(4)、齿轮助力机构(5)、齿轮齿条转向机(6)、左前车轮(7)、右前车轮(8)和电子控制单元(9)组成；方向盘(1)的底部与转向管柱(2)的上端相连，解耦式转向模拟器(3)的上端与转向管柱(2)的下端相连，解耦式转向模拟器(3)的下端与齿轮助力机构(5)的上端活动连接；齿轮助力机构(5)的下端与齿轮齿条转向机(6)的上端连接，齿轮齿条转向机(6)的左右两端分别通过转向拉杆与左前车轮(7)和右前车轮(8)相连，齿轮齿条转向机(6)的上端为齿轮、下端为齿条，齿轮齿条转向机(6)可将齿轮助力机构(5)的从动轴(42)的旋转运动转化为齿条的直线运动；高压回油机构(4)与齿轮助力机构(5)连接，使齿轮助力机构(5)的高压腔与低压腔之间的压力差保持恒定；电子控制单元(9)与解耦式转向模拟器(3)、高压回油机构(4)和齿轮助力机构(5)控制连接；其中，齿轮助力机构(5)由紧固螺栓(35)、齿轮助力机构上壳体(36)、高压腔进油孔(37)、主动轴(38)、密封环I(39)、压环I(40)、轴承I(41)、从动轴(42)、从动齿轮(43)、低压腔出油孔(44)、橡胶密封环I(45)、齿轮助力机构下壳体(46)、液压腔缸筒(47)、低压腔隔板(48)、压环II(49)、密封环II(50)、轴承II(51)、主动齿轮(52)、轴承III(53)、轴承IV(54)、高压腔隔板(55)、高压腔出液阀I(56)、低压腔进液阀I(57)、低压腔进液阀II(58)、高压腔出液阀II(59)、橡胶密封环III(60)和橡胶密封环II(61)组成；齿轮助力机构上壳体(36)为向下开口的盘类零件，其外轮廓由左右两个半径相同的半圆和中间的矩形相接组成，两个半圆的圆心和矩形的外心在同一直线上；齿轮助力机构上壳体(36)的盘形内轮廓与外轮廓形状一致，两个轮廓的圆心均重合，内轮廓尺寸略小；齿轮助力机构上壳体(36)在外轮廓与内轮廓之间均匀分布多个通孔，通孔内壁上有内螺纹；外轮廓左侧半圆圆心处有同心阶梯通孔，阶梯通孔上端半径大于下端半径；外轮廓右侧半圆圆心处有同心盲孔，该盲孔内径与阶梯通孔下端内径相同；沿着齿轮助力机构上壳体(36)的盘形内轮廓边缘有向下开口的环形凹槽；外轮廓左、右两侧半圆圆心处分别有向下开口的同心左半圆形凹槽和右半圆形凹槽，两个半圆形凹槽的端部均有延伸到盘形内轮廓边缘环形凹槽的直线凹槽；在盘形内轮廓边缘环形凹槽与同心左半圆形凹槽之间有一圆形小通孔，该通孔为高压腔进油孔(37)；在盘形内轮廓边缘环形凹槽与同心右半圆形凹槽之间也有一圆形小通孔，该通孔为低压腔出油孔(44)；所述的高压腔进油孔(37)、低压腔出油孔(44)和两个外轮廓的圆心在同一直线上；齿轮助力机构下壳体(46)为向上开口的盘类零件，其形状和尺寸均与齿轮助力机构上壳体(36)绕中心旋转180°后一致，唯一区别在于齿轮助力机构下壳体(46)在盘形内轮廓边缘环形凹槽与同心左、右半圆形凹槽之间不设置小通孔；齿轮助力机构上壳体(36)和齿轮助力机构下壳体(46)的外轮廓与内轮廓之间的通孔对齐，通过紧固螺栓(35)将齿轮助力机构上壳体(36)和齿轮助力机构下壳体(46)固定在一起；液压腔缸筒(47)为上下两端开口的钢筒类零件，其横截面轮廓形状与齿轮助力机构上壳体(36)中的盘形内轮廓一致，在左右两个半圆与矩形四个接口处有沿钢筒壁上下贯通并垂直分布的四个凹槽；液压腔缸筒(47)安装在齿轮助力机构上壳体(36)和齿轮助力机构下壳体(46)内轮廓边缘处的环形凹槽内，并通过橡胶密封环I(45)将液压腔缸筒(47)与齿轮助力机构上壳体(36)和齿轮助力机构下壳体(46)之间的接触面密封；橡胶密封环III(60)为条状橡胶类零件，其横截面呈“几”形，四个橡胶密封环III(60)分别放置于液压腔缸筒(47)内壁上的四个竖直凹槽内；低压腔隔板(48)为上下两端开口的钢筒类零件，其横截面为向左开口的半圆形，半圆形两侧开口端分别有向上和向下的直臂板，上下两端的直臂板中心处分别有一圆孔，该圆孔分别用于放置低压腔进液阀I(57)和低压腔进液阀II(58)；低压腔隔板(48)放置于齿轮助力机构上壳体(36)和齿轮助力机构下壳体(46)的向左开口的半圆形凹槽内，此时低压腔隔板(48)的上下两端直臂板分别恰好放置于液压腔缸筒(47)的已放置橡胶密封环III(60)的剩余两个竖直凹槽内，液压腔缸筒(47)的内壁与低压腔隔板(48)的外壁之间的区域为齿轮助力机构(5)的低压腔；通过两个橡胶密封环II(61)将低压腔隔板(48)与齿轮助力机构上壳体(36)和齿轮助力机构下壳体(46)之间密封；高压腔隔板(55)为上下两端开口的钢筒类零件，其横截面为向右开口的半圆形，半圆形两侧开口端分别有向上和向下的直臂板，上下两端的直臂板中心处分别有一圆孔，该圆孔分别用于放置高压腔出液阀I(56)和高压腔出液阀II(59)；高压腔隔板(55)放置于齿轮助力机构上壳体(36)和齿轮助力机构下壳体(46)的向右开口的半圆形凹槽内，此时高压腔隔板(55)的上下两端直臂板分别恰好放置于液压腔缸筒(47)的已放置橡胶密封环III(60)的上下两个竖直凹槽内，液压腔缸筒(47)的内壁与高压腔隔板(55)的外壁之间的区域为齿轮助力机构(5)的高压腔，通过两个橡胶密封环II(61)将高压腔隔板(55)与齿轮助力机构上壳体(36)和齿轮助力机构下壳体(46)之间密封；高压腔出液阀I(56)和高压腔出液阀II(59)焊接在高压腔隔板(55)上下两端的直臂板上的中心圆孔内；轴承IV(54)放置于齿轮助力机构下壳体(46)的左侧圆形盲孔内，轴承IV(54)的外圆柱面紧靠盲孔内圆柱面；主动轴(38)为阶梯轴类零件，其分为两段，下段直径大于上段；主动轴(38)的下段外圆柱面紧靠轴承IV(54)的内圆柱面，主动齿轮(52)外圆柱面上有齿，中心有通孔；主动齿轮(52)的中心通孔套装在主动轴(38)上，轴向固定在齿轮助力机构上壳体(36)和齿轮助力机构下壳体(46)之间，轴承III(53)套装在从主动轴(38)的上端，轴承III(53)通过压环I(40)轴向固定，轴承III(53)与齿轮助力机构上壳体(36)之间通过密封环I(39)密封；轴承I(41)放置于齿轮助力机构上壳体(36)的右侧圆形盲孔内，轴承I(41)的外圆柱面紧靠盲孔内圆柱面，从动轴(42)为阶梯轴类零件，其分为两段，上段直径大于下段；从动轴(42)的上段外圆柱面紧靠轴承I(41)的内圆柱面，从动齿轮(43)外圆柱面上有齿，中心有通孔，从动齿轮(43)的中心通孔套装在从动轴(42)上，轴向固定在齿轮助力机构上壳体(36)和齿轮助力机构下壳体(46)之间，并与主动齿轮(52)啮合；轴承II(51)套装在从动轴(42)的下端，轴承II(51)通过压环II(49)轴向固定，轴承II(51)与齿轮助力机构下壳体(46)之间通过密封环II(50)密封。 2.根据权利要求1所述的全解耦线控液压转向系统，其特征在于，高压回油机构(4)由高压蓄能器(28)、低压蓄能器(29)、高压回油阀(30)、回油管(31)、回油泵(32)、电机(33)和低压回油阀(34)组成；高压蓄能器(28)和低压蓄能器(29)均为普通皮囊式蓄能器，分别用于存储高压和低压油液；高压回油阀(30)和低压回油阀(34)均为二位二通常闭型高速开关电磁阀，回油泵(32)为三体柱塞泵，电机(33)为直流电机；高压回油阀(30)的出油口与高压蓄能器(28)和齿轮助力机构(5)中的高压腔进油孔(37)相连通，其进油口通过回油管(31)与回油泵(32)的出油口相连通；低压回油阀(34)的进油口与低压蓄能器(29)和齿轮助力机构(5)中的低压腔出油孔(44)相连通，其出油口通过回油管(31)与回油泵(32)的进油口相连通；电机(33)的输出轴与回油泵(32)的输入轴通过齿轮相啮合。 3.根据权利要求2所述的全解耦线控液压转向系统，其特征在于，所述的解耦式转向模拟器(3)由转向模拟器电磁壳体(10)、连接螺钉(11)、橡胶垫片(12)、导线(13)、导线支架(14)、从动摩擦片橡胶垫(15)、从动摩擦片(16)、摩擦缸筒(17)、缓冲橡胶垫(18)、动啮合齿轮(19)、转向柱(20)、主动摩擦片橡胶垫(21)、主动摩擦片(22)、转向模拟器齿轮(23)、连接管(24)、电磁动铁(25)、回位弹簧(26)和电磁静铁(27)组成；其中，转向模拟器电磁壳体(10)为向上开口的套筒类零件，套筒开口端有与转向管柱(2)相连接的内螺纹，套筒底面上有同心通孔，在该同心通孔与转向模拟器电磁壳体(10)的内圆柱面之间有多个沿圆周均匀分布的小通孔；导线支架(14)为上下两端开口的套筒类零件，其外圆柱面上有较大的环形凹槽，该凹槽用来缠绕导线(13)；导线支架(14)的上下端面靠近外圆柱上分别有多个沿圆周均匀分布的小通孔，该小通孔穿过导线支架(14)外圆柱面上的环形凹槽；导线支架(14)的内圆柱面设有内齿；电磁静铁(27)为法兰盘类零件，电磁静铁(27)呈平头螺钉状，其螺钉帽在上，螺钉头在下，在靠近螺钉帽的外圆柱面附近有多个沿圆周均匀分布的小孔，孔内有内螺纹；电磁动铁(25)的外圆柱面上有与导线支架(14)的内齿相配合的外齿，电磁动铁(25)有同心通孔，通孔内壁上有与连接管(24)的外螺纹相配合的内螺纹；导线支架(14)的外圆柱面直径与转向模拟器电磁壳体(10)的内圆柱面直径相等，导线支架(14)和电磁静铁(27)完全置于转向模拟器电磁壳体(10)的筒内，且导线支架(14)下端面上的小通孔与转向模拟器电磁壳体(10)底部圆周小通孔对齐，通过连接螺钉(11)从转向模拟器电磁壳体(10)底部钉入将导线支架(14)和转向模拟器电磁壳体(10)固定在一起；电磁静铁(27)的螺钉帽下端面抵靠在导线支架(14)的上端面，导线支架(14)上端面上的小通孔与电磁静铁(27)螺钉帽上的小孔对齐，通过连接螺钉(11)从电磁静铁(27)螺钉帽上的小孔钉入，将电磁静铁(27)和导线支架(14)固定在一起，并通过橡胶垫片(12)紧固；电磁动铁(25)位于导线支架(14)的套筒内，导线支架(14)套筒内的内齿与电磁动铁(25)的外齿相配合；回位弹簧(26)位于导线支架(14)的套筒内，回位弹簧(26)的上端抵靠在电磁静铁(27)的下端面，回位弹簧(26)的下端抵靠在电磁动铁(25)的上端面；并通过橡胶垫片(12)紧固；摩擦缸筒(17)为上下开口的圆筒类零件，其内侧加工有环形凹槽；从动摩擦片(16)和主动摩擦片(22)为橡胶环状零件；从动摩擦片橡胶垫(15)为橡胶圆环类零件，其横截面两端呈现弓形，从动摩擦片橡胶垫(15)的外环嵌入到摩擦缸筒(17)内侧的环形凹槽内，从动摩擦片橡胶垫(15)的内环中嵌入从动摩擦片(16)；转向模拟器齿轮(23)为内齿轮，其外侧加工有环形凹槽；主动摩擦片橡胶垫(21)为橡胶圆环类零件，其横截面两端呈现“弓”形，主动摩擦片橡胶垫(21)的内环嵌入到转向模拟器齿轮(23)外侧的环形凹槽内，主动摩擦片橡胶垫(21)的外环中嵌入主动摩擦片(22)；转向模拟器齿轮(23)安装于摩擦缸筒(17)的筒内，使从动摩擦片(16)与主动摩擦片(22)形成一对摩擦副；缓冲橡胶垫(18)为圆环状，其横截面呈向圆心开口的“凹”形；动啮合齿轮(19)的外圆柱面上有外齿，动啮合齿轮(19)的内部有同心通孔，动啮合齿轮(19)的上端面上，在同心通孔与外齿之间有截面为“乚”形的环形凹槽，该凹槽用来放置缓冲橡胶垫(18)；转向柱(20)为向上开口的套筒类零件，套筒内圆柱面上有内齿；连接管(24)的外圆柱面上有与动啮合齿轮(19)和电磁动铁(25)的相配合的外螺纹。 4.根据权利要求3所述的全解耦线控液压转向系统，其特征在于，电子控制单元(9)与解耦式转向模拟器(3)中的导线(13)、高压回油机构(4)中的高压回油阀(30)和低压回油阀(34)和回油泵(32)、齿轮助力机构(5)中的高压腔出液阀I(56)、低压腔进液阀I(57)、低压腔进液阀II(58)、高压腔出液阀II(59)控制相连。 5.根据权利要求1～4任意一项所述的全解耦线控液压转向系统，其特征在于，转向管柱(2)内部安装有霍尔非接触式扭矩转角传感器。
所属类别：	发明专利