[实用新型]一种适用于线控转向系统的方向盘装置

说明书

一种适用于线控转向系统的方向盘装置，包括：方向柱和设置在所述方向柱上的方向盘、编码器、带座轴承、力矩传感器和联轴器，所述编码器设置在方向盘上方，方向盘的转矩信号通过编码器采集，所述编码器链接一ECU组件，将采集的方向盘转矩信号传输给ECU组件。通过编码器和检测方向盘转动的角度来实现判断驾驶员的转向意图，变成数字信号输入到ECU组件，ECU组件对采集的信号进行分析处理，判别汽车的运动状态，向汽车的转向电机和力矩电机发送命令，控制转向电机转到要求的前轮转角，完成驾驶员的转向意图，实现车轮的转向，具有较高的市场价值。

技术领域

本实用新型涉及一种方向盘装置，具体涉及一种适用于线控转向系统的方向盘装置，属于汽车转向系统领域。

背景技术

汽车转向系统大致分成手动转向系统、助力转向系统以及线控转向系统。手动转向系统是一种单一利用机械传动机构将驾驶员的转向力矩传递给车轮，再将车轮的回正力矩传递给驾驶员的方案，这种系统由于采用单一机械传动的方式，结构尺寸和重量都较大，结构较复杂，发生机械故障的概率较高。线控转向系统是一种采用中央处理单元、传感器、集成电路以及电缆等组件代替单一机械传动机构，将驾驶员的转向力矩转换成电信号，通过中央处理单元校正后产生执行指令，利用转向电机及其传动机构驱动车轮转动，再将车轮的回正力矩转换成电信号，通过中央处理单元校正后产生回正指令，利用回正电机及其传动机构将回正信息传递给驾驶员的方案，这种系统采用单一的电信号模拟方式来承担驾驶员和车轮之间的信息传递任务，简化了整个转向系统的结构，使得其尺寸明显缩小，重量显著减轻，同时便于安装维护，但是也存在一些问题，其一是系统可靠性问题，方向盘与转向车轮之间没有直接的机械连接，完全依靠电子和电器元件来工作，一旦电控系统出现故障，车辆将处于失控的状态。电子部件对工况的要求明显高于机械部件，这就带来了适应性问题，即上述系统是否能够适应各种行驶工况，比如温度和湿度的变化，以及电路腐蚀老化等问题。其二是动力源的问题，线控转向方案采用执行电机带动车轮转向，采用回正电机带动方向盘回正，这种方式对电机和电源提出了较高的要求，目前普遍采用的电源是蓄电池，这样两套电机就需要两套蓄电池，不仅占用了较大的空间，而且结构复杂度提高，安装和能耗成本随之提高。

申请号为2016200939851的中国实用新型专利公布了一种转向模式可调的汽车转向系统，包括控制装置，以及方向盘、与方向盘传动连接的转向轴、和与转向轴传动连接的转向横拉杆，还包括：第一离合机构，其串接于所述转向轴上，并因所述控制装置的控制信号而动作、以将所述方向盘与所述转向横拉杆间传动导通；第二离合机构，其设于所述第一离合机构与所述转向横拉杆之间的所述转向轴上；动力模块，其传动连接于所述第二离合机构上，在所述控制装置的控制信号下，所述第二离合机构动作而将所述动力模块与所述转向轴传动导通。本实用新型所述的转向模式可调的汽车转向系统，解决了现有三种转向模式不能随用户需求互相转换调节的问题。

近年来，汽车开始采用线控转向技术，线控转向系统（Steer-By-Wire，即SBW）由于取消了方向盘和转向轮之间的机械连接，完全摆脱了传统转向系统的各种限制，不但可以自由设计汽车的力传递特性，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。线控转向是目前转向方面最为先进和前沿的技术之一，是未来转向系统的一个发展方向。

其中关于方向盘装置，在最初的机械转向系统中，当转向轴负荷较大时，仅靠驾驶员的体力作为转向动力，就会存在转向沉重的弊端；鉴于上述弊端，电动助力转向系统就应运而生，电动助力转向系统在机械转向系统的基础上，增加信号传感器、电子控制单元，最后利用电动机提供合适的转向助力，但电动助力转向系统的转向盘与转向轴之间同样存在机械连接，就会出现转向轻而不灵的问题；如何断开机械连接，使转向系统轻而灵，线控转向系统就能解决该问题，但仅线控转向系统，一旦发生故障，转向系统就不能有效的进行操作，安全问题就会显现。鉴于任意一种转向系统均存在优缺点，那如何使三种转向模式能随用户需求互相转换调节就成为要解决的问题。

发明内容