技术领域
[0001] 本实用新型涉及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。
背景技术
[0002] 随着智能汽车的发展，传统EPS(
电子助
力转向)系统已经不能满足智能汽车对转向系统的新要求，主要体现在传统EPS是由人来主导，而智能汽车希望在考虑驾驶员意图的前提下综合考虑路面状况、车辆本身运行状态等多方面的信息来完成转向。另一方面，传统EPS系统无法实现驾驶员与转向系统的全解耦，故此时发生主动转向后
方向盘会随着发生转动，造成驾驶员恐慌。因此，急需开发一套适用于智能汽车的全解耦线控转向系统。
[0003] 总结世界范围内各转向厂家及国内外学者的
专利可发现，线控转向系统作为最新一代的转向系统，与传统转向系统相比，具有明显的技术优势也存在一定的问题。中国专利公布号为CN102085878A，公布日为2011年6月8日，
发明名称为“线控转向装置”，
申请人为现代自动车株式会社，该专利取消了方向盘与转向系统之间的机械连接，采用
电机带动拉杆完成转向动作，该结构减少了路面的冲击、消除了碰撞时方向柱对驾驶员的伤害、增大了驾驶员腿部活动空间、提高了驾驶舒适度。但由于电子部件还没有达到机械部件那样可靠的程度，在电子部件出现故障后，系统无法完成最基本的转向功能，即无法保证电子转向系统的稳定可靠、安全工作，这也是电子转向系统目前最为突出的问题，也是阻挠线控转向系统普及的一个重要因素；因此开发一套具有失效保护功能的线控转向系统是目前迫切需要的。
[0004] 中国专利公布号为CN107150718A，公布日为2017年9月12日，发明名称为“多模式汽车线控转向系统”，申请人为吉林大学，该专利采用电机驱动滚珠
丝杠机构带动液压系统实现了汽车多模式转向，解决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与转向
精度不高的问题。但该系统的转向精度由两个电机决定，对电机的性能要求较高，故而电机成本较高，同时电机作为转向动力源其响应速度较慢，另一方面该系统的液压结构较为复杂，管路失效概率大。
[0005] 综上所述，故开发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，具有现实意义。
发明内容
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题是：第一，解决了传统EPS中电机噪声大、且无法实现智能汽车所需的转向全解耦的功能；第二，解决了部分线控转向系统中取消方向盘与转向
车轮之间的机械连接致使系统断电失效时无法完成失效转向；第三，解决了部分线控转向系统采用电机作为线控转向动力源时，采用电机来控制转向系统的精度，对电机性能要求较高，成本亦较高的问题；第四，解决了部分线控转向系统采用液体或气体作为转向介质时执行机构结构复杂等问题。提出一种采用高压
蓄能器作为转向动力源，采用高速
开关电磁
阀控制转向系统精度使汽车可以快速精准地完成转向动作的线控转向系统，该线控转向系统能实现驾驶员与转向系统的全解耦，具有失效保护的功能，对电机要求较低，成本较低，结构简单，集成度高。
[0007] 本实用新型所采用的技术方案具体如下：
[0008] 一种全解耦线控液压转向系统，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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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；
[0013] 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；
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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；
[0017] 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；
[0018] 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；
[0019] 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；
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 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I39、压环I40、
轴承I41、从动轴42、从动齿轮43、低压腔出油孔44、橡胶密封环I45、齿轮助力机构下壳体46、液压腔缸筒47、低压腔隔板48、压环II49、密封环II50、轴承II51、主动齿轮52、轴承III53、轴承IV54、高压腔隔板55、高压腔出液阀I56、低压腔进液阀I57、低压腔进液阀II58、高压腔出液阀II59、橡胶密封环III60和橡胶密封环II61组成。
[0023] 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。
[0024] 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；
[0025] 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；
[0026] 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I45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；
[0027] 橡胶密封环III60为条状橡胶类零件，其横截面呈“几”形，四个橡胶密封环III60分别放置于液压腔缸筒47内壁上的四个竖直凹槽内。
[0028] 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I57和低压腔进液阀II58；
[0029] 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III60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II61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；
[0030] 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I56和高压腔出液阀II59。
[0031] 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III60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II61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；
[0032] 高压腔出液阀I56和高压腔出液阀II59
焊接在高压腔隔板55上下两端的直臂板上的中心圆孔内；
[0033] 轴承IV54放置于齿轮助力机构下壳体46的左侧圆形盲孔内，轴承IV54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IV54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III53套装在从主动轴38的上端，轴承III53通过压环I40轴向固定，轴承III53与齿轮助力机构上壳体36之间通过密封环I39密封。
[0034] 轴承I41放置于齿轮助力机构上壳体36的右侧圆形盲孔内，轴承I41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I41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II51套装在从动轴42的下端，轴承II51通过压环II49轴向固定，轴承II51与齿轮助力机构下壳体46之间通过密封环II50密封；
[0035] 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。
[0036] 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；
[0037] 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；
[0038] 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I56、低压腔进液阀I57、低压腔进液阀II58、高压腔出液阀II59控制相连。
[0039] 转向管柱2内部具有
传感器等多种电子设备使得其具有方向盘角度调整、点火开关钥匙、转向
防盗锁、喇叭
电路、雨刮、
转向灯、钥匙驻留报警开关、巡航控制和线性换挡机构等附加功能。
[0040] 与
现有技术相比本实用新型的有益效果是：
[0041] 1.本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统相较于电机助力转向系统，其电机仅为转向压力源—高压蓄能器补液，采用高压蓄能器的液压力助力转向，即消除了转向过程中的系统噪声问题。
[0042] 2.本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统相较于传统EPS转向系统，其采用解耦式转向模拟器实现了驾驶员与转向系统的全解耦，使得该线控转向系统可应用在智能汽车上。
[0043] 3.本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统断电失效时，方向盘与转向车轮机械连接，此时驾驶员可通过转动方向盘实现紧急情况下的失效转向，提高行驶安全性。
[0044] 4.本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中的电机仅为转向压力源—高压蓄能器补液，故而对电机性能要求较低，大幅度降低转向系统的成本。
[0045] 5.本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统正常工作时驾驶员与转向系统的全解耦，减少了路面的冲击对驾驶员的影响，提高了驾驶舒适度。
[0046] 6.本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统采用高压蓄能器作为转向动力源，采用高速开关电磁阀控制转向精度，该结构可较好地提高主动转向响应速度和转角控制精度。
附图说明
[0047] 图1是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统的主视图；
[0048] 图2是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中解耦式转向模拟器的主视图的剖视图；
[0049] 图3是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中导线支架的主视图的剖视图；
[0050] 图4是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中导线支架的俯视图；
[0051] 图5是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中摩擦片橡胶垫I的主视图的剖视图；
[0052] 图6是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中摩擦片橡胶垫I的俯视图；
[0053] 图7是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中动啮合齿轮的主视图的剖视图；
[0054] 图8是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中动啮合齿轮的俯视图；
[0055] 图9是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中摩擦片橡胶垫II的主视图的剖视图；
[0056] 图10是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中摩擦片橡胶垫II的俯视图；
[0057] 图11是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中转向模拟器齿轮的主视图的剖视图；
[0058] 图12是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中转向模拟器齿轮的俯视图；
[0059] 图13是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中电磁动铁的主视图的剖视图；
[0060] 图14是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中电磁动铁的俯视图；
[0061] 图15是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中电磁静铁的主视图的剖视图；
[0062] 图16是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中电磁静铁的俯视图；
[0063] 图17是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中高压回油机构的主视图；
[0064] 图18是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中齿轮助力机构的主视图的剖视图；
[0065] 图19是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中齿轮助力机构的主视图中A-A处剖视图；
[0066] 图20是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中齿轮助力机构上壳体的主视图的剖视图；
[0067] 图21是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中齿轮助力机构上壳体的俯视图；
[0068] 图22是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中齿轮助力机构下壳体的主视图的剖视图；
[0069] 图23是本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统中齿轮助力机构下壳体的俯视图；
[0070] 附图标记：1.方向盘，2.转向管柱，3.解耦式转向模拟器，4.高压回油机构，5.齿轮助力机构，6.齿轮齿条转向机，7.左前车轮，8.右前车轮，9.电子控制单元，10.转向模拟器电磁壳体，11.连接螺钉，12.橡胶垫片；13.导线；14.导线支架；15.从动摩擦片橡胶垫；16.从动摩擦片；17.摩擦缸筒，18.缓冲橡胶垫；19.动啮合齿轮；20.转向柱；21.主动摩擦片橡胶垫，22.主动摩擦片；23.转向模拟器齿轮；24.连接管；25.电磁动铁；26.回位弹簧；27.电磁静铁；28.高压蓄能器，29.低压蓄能器，30.高压回油阀，31.回油管，32.回油泵，33.电机，34.低压回油阀，35.紧固螺栓，36.齿轮助力机构上壳体，37.高压腔进油孔，38.主动轴，39.密封环I，40.压环I，41.轴承I，42.从动轴，43.从动齿轮，44.低压腔出油孔，45.橡胶密封环I，46.齿轮助力机构下壳体，47.液压腔缸筒，48.低压腔隔板，49.压环II，50.密封环II，51.轴承II，52.主动齿轮，53.轴承III，54.轴承IV，55.高压腔隔板，56.高压腔出液阀I，57.低压腔进液阀I，58.低压腔进液阀II，59.高压腔出液阀II，60.橡胶密封环III，61.橡胶密封环II。
具体实施方式
[0071] 下面以具体
实施例的形式结合附图对本实用新型技术方案作进一步解释和说明。
[0072] 参阅图1，本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统由方向盘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。
[0073] 方向盘1的底部与转向管柱2的上端相连，转向管柱2的主要作用是将方向盘1上的力矩传递给解耦式转向模拟器3或齿轮助力机构5，同时转向管柱2内部具有传感器等多种电子设备使得其具有方向盘角度调整、点火开关钥匙、转向防盗锁、喇叭电路、雨刮、转向灯、钥匙驻留报警开关、巡航控制和线性换挡机构等附加功能。
[0074] 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的下端与可选择是否与齿轮助力机构5的上端相连接。解耦式转向模拟器3的作用一方面是在线控转向系统正常工作的情况下，将驾驶员的操作与车轮转向系统在机械结构上完全解耦，解耦式转向模拟器3使得方向盘与转向模拟器相连，为驾驶员提供转向感觉模拟，减少了路面的冲击对驾驶员的影响，提高了驾驶舒适度。另一方面，在线控转向系统失电的情况下，保持驾驶员与车轮转向系统之间的机械连接，使得线控转向系统具有失效保护的功能。高压回油机构4的高压端和低压端分别与齿轮助力机构5的高压腔和低压腔相连通，其作用是将低压蓄能器内部储存的油液泵回到高压蓄能器内部，为高压蓄能器补液，使得齿轮助力机构5的高压腔和低压腔的压力差保持在恒定范围内。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。
[0075] 电子控制单元9通过导线与解耦式转向模拟器3、高压回油机构4中的高速开关电磁阀和柱塞泵、齿轮助力机构5中的高速开关电磁阀相连。电子控制单元9的作用是通过驾驶员意图识别、行驶工况、环境的判断和
车身行驶状态的估计给解耦式转向模拟器3、高压回油机构4中的高速开关电磁阀和柱塞泵、齿轮助力机构5中的高速开关电磁阀分别通以相应的
电流，来控制各个零部件的动作并接收各零件的动作状态
信号实现闭环控制。
[0076] 参阅图2，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。解耦式转向模拟器3的作用一方面是在线控转向系统正常工作的情况下，将驾驶员的操作与车轮转向系统在机械结构上完全解耦，解耦式转向模拟器3使得方向盘与转向模拟器相连，为驾驶员提供转向感觉模拟，减少了路面的冲击对驾驶员的影响，提高了驾驶舒适度。另一方面，在线控转向系统失电的情况下，保持驾驶员与车轮转向系统之间的机械连接，使得线控转向系统具有失效保护的功能。
[0077] 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8个沿圆周均匀分布的小通孔。连接螺钉11为国标通用的六角螺钉。橡胶垫片12为橡胶类零件，其有同心通孔，起到紧固连接螺钉11的作用。导线13为
铜芯导线，缠绕
匝数为400到600匝。从动摩擦片16和主动摩擦片22为高分子三元
复合材料，均为环状类零件。摩擦缸筒17为上下开口的耐磨钢制材料的圆筒类零件，主要作用是使从动摩擦片16受力均匀。
缓冲橡胶垫18为橡胶圆环类零件，其横截面呈向圆心开口的“凹”形，其主要作用是防止动啮合齿轮19的上端面与转向模拟器电磁壳体10的下端面发生碰撞而产生噪声。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为普通钢管，其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。回位弹簧26为钢制
螺旋弹簧。
[0078] 参阅图3、图4，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8个沿圆周均匀分布的小通孔，该通孔穿过导线支架14外圆柱面上的环形凹槽。导线支架14的导线支架14的内圆柱面为内齿轮；
[0079] 参阅图5、图6，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。从动摩擦片橡胶垫15的作用为固定从动摩擦片16并缓冲振动。
[0080] 参阅图7、图8，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。
[0081] 参阅图9、图10，主动摩擦片橡胶垫21与从动摩擦片橡胶垫15类似，二者均为橡胶圆环类零件，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。主动摩擦片橡胶垫21的作用为固定主动摩擦片22并缓冲振动。
[0082] 参阅图11、图12，转向模拟器齿轮23的内圆柱上有与动啮合齿轮19相配合的内齿，外圆柱面上有与主动摩擦片橡胶垫21相配合的环形凹槽。
[0083] 参阅图13、图14，电磁动铁25的材料为工业纯铁，其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。
[0084] 参阅图15、图16，电磁静铁27为法兰盘类零件，其材料为工业纯铁，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8个沿圆周均匀分布的小孔，孔内有内螺纹。
[0085] 装配关系，参阅图2，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。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完全置于摩擦缸筒17的筒内，从动摩擦片16与主动摩擦片22形成一对摩擦副，二者时间的
摩擦力由
摩擦系数和
正压力决定，该摩擦力即为驾驶员提供转向模拟力。
[0086] 导线13缠绕到导线支架14外圆柱面的凹槽内，缠绕匝数为400到600匝。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底部端面上的8个圆周小孔与转向模拟器电磁壳体10底部的8个圆周小孔对齐。8个连接螺钉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。电磁动铁25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。电磁静铁27的螺钉帽下端面抵靠在导线支架14的上端面，且二者沿圆周均匀分布的8个小孔对齐。8个连接螺钉11从电磁静铁27顶部8个沿圆周均匀分布的小孔钉入，将电磁静铁27、导线支架14和转向模拟器电磁壳体10固定在一起。将缓冲橡胶垫18按横截面呈向圆心开口的“凹”形放置于动啮合齿轮19上端面截面为“乚”形的环形凹槽内。将连接管24的上端与电磁动铁27的中心通孔
螺纹连接，连接管24的下端从转向模拟器电磁壳体10的底面同心通孔穿出后，再次穿过转向模拟器齿轮23的同心通孔后与动啮合齿轮19的中心通孔螺纹连接。动啮合齿轮19的外齿与转向柱20套筒内的内齿相配合。
[0087] 参阅图17，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。高压回油机构4的作用是通过电机33带动回油泵32将低压蓄能器29内部储存的油液泵回到高压蓄能器28内部，为高压蓄能器28补液，使得高压蓄能器28和低压蓄能器29的压力差保持在恒定范围内。
[0088] 高压蓄能器28和低压蓄能器29均为普通皮囊式蓄能器，二者的有效工作容积和工作压力区间可根据汽车的型号、
排量等确定，二者的作用分别是存储高压和低压油液。高压回油阀30和低压回油阀34均为市面常见的二位二通常闭型高速开关电磁阀，二者的作用是将高压蓄能器28和低压蓄能器29内部压力与回油泵32相隔离，避免高压蓄能器工作时对回油泵32的不必要冲击。回油管31为内径为3.2mm的普通铜管。回油泵32为三体柱塞泵，其排量可根据汽车的型号、排量等确定，回油泵32的功用是将低压蓄能器29内部的油液泵回高压蓄能器28内部，使得二者内部压力差保持在恒定范围内。电机33为直流电机，其功用为带动回油泵32旋转。
[0089] 装配关系，参阅图17，高压回油阀30的出油口与高压蓄能器28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的出油口与低压蓄能器29相连通，其进油口通过回油管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。
[0090] 参阅图18、图19，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I39、压环I40、轴承I41、从动轴42、从动齿轮43、低压腔出油孔44、橡胶密封环I45、齿轮助力机构下壳体46、液压腔缸筒47、低压腔隔板48、压环II49、密封环II50、轴承II51、主动齿轮52、轴承III53、轴承IV54、高压腔隔板55、高压腔出液阀I56、低压腔进液阀I57、低压腔进液阀II58、高压腔出液阀II59、橡胶密封环III60和橡胶密封环II61组成。齿轮助力机构5的作用一方面是在线控转向系统正常工作的情况下，油液从齿轮助力机构5的高压腔通过高压腔出液阀I56(或高压腔出液阀II59)和低压腔进液阀I57(或低压腔进液阀II58)流入齿轮助力机构5的低压腔，并带动主动齿轮52和从动齿轮43旋转，从动齿轮43通过从动轴42、齿轮齿条转向机6和转向拉杆完成左前车轮7、右前车轮8的转向操作。齿轮助力机构5的另一方面的作用是当线控液压转向系统失效时，使得方向盘1和齿轮齿条转向机6保持机械连接，即驾驶员可通过操纵方向盘完成左前车轮7和右前车轮8的转向操作，使得本实用新型所述的一种全解耦线控液压转向系统具有失效保护的功能。
[0091] 紧固螺栓35为国标通用的六角螺栓。密封环I39和密封环II50为圆环状橡胶类零件。压环I40和压环II49为市面常见的圆环状金属类零件。轴承I41、轴承II51、轴承III53和轴承IV54均为市面常见的
滚珠轴承。主动轴38为
锻造类阶梯轴类零件，其分为两段，下段直径大于上段。从动轴42为锻造类阶梯轴类零件，其分为两段，上段直径大于下段。从动齿轮43和主动齿轮52为齿轮类零件，其外圆柱面上有齿，中心有通孔。橡胶密封环I45为环状橡胶类零件，其外轮廓与齿轮助力机构上壳体36中的盘形内轮廓一致，并与齿轮助力机构上壳体36的盘形内轮廓边缘向下开口的环形凹槽相配合。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。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I57和低压腔进液阀II58。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I56和高压腔出液阀II59。高压腔出液阀I56、低压腔进液阀I57、低压腔进液阀II58和高压腔出液阀II59均为市面常见的二位二通常闭型高速开关电磁阀。橡胶密封环III60为条状橡胶类零件，其横截面呈“几”形。橡胶密封环II61为橡胶类零件，其外轮廓与高压腔隔板55的横截面一致。
[0092] 参阅图20、图21，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12个通孔，通孔内壁上有与紧固螺栓35相配合的内螺纹。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，该凹槽用于放置液压腔缸筒47。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内径为5mm的圆形小通孔，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内径为5mm的圆形小通孔，该通孔为低压腔出油孔44。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。
[0093] 参阅图22、图23，齿轮助力机构下壳体46为向上开口的盘类零件，其形状尺寸均与齿轮助力机构上壳体36绕中心旋转180°后一致，唯一区别是齿轮助力机构下壳体46相对于齿轮助力机构上壳体36没有高压腔进油孔37和低压腔出油孔44。因此，此处不再对齿轮助力机构下壳体46的结构进行赘述。
[0094] 装配关系，橡胶密封环I45和液压腔缸筒47依次放置于齿轮助力机构下壳体46的内轮廓边缘处的环形凹槽内。将四个橡胶密封环III60分别放置于液压腔缸筒47内壁上的四个竖直凹槽内。分别将高压腔出液阀I56和高压腔出液阀II59焊接在高压腔隔板55上下两端的直臂板上的中心圆孔内，并确保
密封性良好。分别将低压腔进液阀I57和低压腔进液阀II58焊接在低压腔隔板48上下两端的直臂板上的中心圆孔内，并确保密封性良好。将橡胶密封环II61和高压腔隔板55依次放置于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III60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。将另一个橡胶密封环II61和低压腔隔板48依次放置于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III60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。轴承IV54和主动轴38的下段放置于齿轮助力机构下壳体46的左侧圆形盲孔内，轴承IV54的外圆柱面紧靠盲孔内圆柱面，主动轴38的下段外圆柱面紧靠轴承IV54的内圆柱面，将主动齿轮52和轴承III53依次从主动轴38的上端套入。
[0095] 将另一个橡胶密封环I45放置于齿轮助力机构上壳体36的内轮廓边缘处的环形凹槽内。将剩余两个橡胶密封环II61分别放置于齿轮助力机构上壳体36的向右和向左开口的两个半圆形凹槽内。轴承I41和从动轴42的上段放置于齿轮助力机构上壳体36的右侧圆形盲孔内，轴承I41的外圆柱面紧靠盲孔内圆柱面，从动轴42的上段外圆柱面紧靠轴承I41的内圆柱面，将从动齿轮43和轴承II51依次从从动轴42的下端套入。
[0096] 将装配好的齿轮助力机构上壳体36从上端盖到装配好的齿轮助力机构下壳体46上，主动轴38的上端从齿轮助力机构上壳体36的左侧通孔内穿出，从动轴42的下端从齿轮助力机构下壳体46的右侧通孔内穿出。此时液压腔缸筒47的上端位于齿轮助力机构上壳体36的已放置橡胶密封环I45的凹槽内，高压腔隔板55的上端位于齿轮助力机构上壳体36的已放置橡胶密封环II61的向右开口的凹槽内，低压腔隔板48的上端位于齿轮助力机构上壳体36的已放置橡胶密封环II61的向左开口的凹槽内。将密封环I39和压环I40依次从主动轴
38的上端套入，固定主动轴38使其可以自由旋转，且齿轮、轴承密封良好。将密封环II50和压环II49依次从从动轴42的下端套入，固定从动轴42使其可以自由旋转，且齿轮、轴承密封良好。将12个紧固螺栓35由齿轮助力机构上壳体36得上端面装配到12个固定通孔内，使得齿轮助力机构上壳体36和齿轮助力机构下壳体46成为一体。至此齿轮助力机构5装配完毕。
[0097] 全解耦线控液压转向系统的工作原理
[0098] 1.常规转向情况：当驾驶员打开转向灯后，系统电子控制单元9判断驾驶员即将转向时，电子控制单元9给导线13通电，电磁静铁27将电磁动铁25向上吸引，此时动啮合齿轮19也随之向上运动到与转向模拟器齿轮23的内齿相接合。此时驾驶员的操作与车轮转向系统在机械结构上完全解耦，减少了路面的冲击对驾驶员的影响，提高了驾驶舒适度。当驾驶员的操作与车轮转向系统在机械结构上完全解耦后，驾驶员转动方向盘，转向模拟器电磁壳体10转动时通过导线支架14的内齿带动电磁动铁25转动，则动啮合齿轮19通过齿轮配合带动转向模拟器齿轮23转动，此时嵌入在转向模拟器齿轮23上的主动摩擦片22与从动摩擦片16发生相对摩擦，产生滑动摩擦力为驾驶员提供转向感觉模拟。
[0099] 1)汽车向右转向：电子控制单元9给高压腔出液阀I56和低压腔进液阀II58通电，使得两个电磁阀通电打开，此时齿轮助力机构5的高压腔内部的高压液体经过高压腔出液阀I56和低压腔进液阀II58流入齿轮助力机构5的低压腔，在液体流动过程中使得主动齿轮52和主动轴38右转，从动齿轮43和从动轴42左转。从动轴42通过齿轮齿条转向机6中的齿轮齿条机构使得转向拉杆向右移动拉动左前车轮7向右转向，同时转向拉杆推动右前车轮8向右移动完成汽车向右转向行驶的操作。
[0100] 2)汽车向左转向：电子控制单元9给高压腔出液阀II59和低压腔进液阀I57通电，使得两个电磁阀通电打开，此时齿轮助力机构5的高压腔内部的高压液体经过高压腔出液阀II59和低压腔进液阀I57流入齿轮助力机构5的低压腔，在液体流动过程中使得主动齿轮52和主动轴38左转，从动齿轮43和从动轴42右转。从动轴42通过齿轮齿条转向机6中的齿轮齿条机构使得转向拉杆向左移动推动左前车轮7向左转向，同时转向拉杆拉动右前车轮8向左移动完成汽车向左转向行驶的操作。
[0101] 3)汽车直线行驶：此时汽车不发生转向动作，高压腔出液阀I56、高压腔出液阀II59、低压腔进液阀I57和低压腔进液阀II58均不通电，转向拉杆保持在中间
位置。
[0102] 2.高压蓄能器补液情况：当高压蓄能器28内部的液压力小于预设
门限压力值时或低压蓄能器29内部的液压力大于预设门限压力值时，电子控制单元9给电机33、高压回油阀30和低压回油阀34通电，电机33带动回油泵32转动，将低压蓄能器29内部的液体依次经过低压回油阀34、回油泵32和高压回油阀30泵回高压蓄能器28内部。当高压蓄能器28内部液压力大于预设门限压力值时或低压蓄能器29内部的液压力小于预设门限压力值时，电机
33、高压回油阀30和低压回油阀34断电，完成高压蓄能器补液操作。
[0103] 3.失效转向情况：此时线控转向系统失电，所有的电控单元均不通电；
[0104] 1)汽车向左转向：驾驶员向左转动方向盘时依次带动转向管柱2、解耦式转向模拟器3中的转向模拟器电磁壳体10、导线支架14、电磁动铁25、动啮合齿轮19、转向柱20和齿轮助力机构5中的主动轴38和主动齿轮52向左转动。齿轮助力机构5中的从动齿轮43和从动轴42通过齿轮啮合向右转动。齿轮齿条转向机6通过齿轮齿条结构使得转向拉杆向左移动推动左前车轮7向左转向，同时转向拉杆拉动右前车轮8向左移动完成汽车向左转向行驶的操作。
[0105] 2)汽车向右转向：驾驶员向右转动方向盘时依次带动转向管柱2、解耦式转向模拟器3中的转向模拟器电磁壳体10、导线支架14、电磁动铁25、动啮合齿轮19、转向柱20和齿轮助力机构5中的主动轴38和主动齿轮52向右转动。齿轮助力机构5中的从动齿轮43和从动轴42通过齿轮啮合向左转动。齿轮齿条转向机6通过齿轮齿条结构使得转向拉杆向右移动拉动左前车轮7向右转向，同时转向拉杆推动右前车轮8向右移动完成汽车向右转向行驶的操作。
[0106] 4.主动转向情况：驾驶员没有转动方向盘，而汽车电子控制单元9根据路面状态及车辆行驶状态判断汽车需要发生转向动作时，一方面，电子控制单元9给导线13通电，电磁静铁27将电磁动铁25向上吸引，此时动啮合齿轮19也随之向上运动到与转向模拟器齿轮23的内齿相接合。此时驾驶员的操作与车轮转向系统在机械结构上完全解耦。高压腔出液阀I56、高压腔出液阀II59、低压腔进液阀I57和低压腔进液阀II58按照常规转向时所述的需要通电，汽车发生向左或向右的转向操作时，方向盘不会随之左右转动。另一方面，电子控制单元9给高压腔出液阀I56、高压腔出液阀II59、低压腔进液阀I57和低压腔进液阀II58通电，推动左前车轮7和右前车轮8完成车辆所需的转向动作，具体向左或向右转向时的控制方式与常规转向情况中的左转和右转一致，此处不再赘述。
