一种线控转向系统失效防护装置 【技术领域】
本发明属于汽车制造技术领域，特别涉及到一种线控转向系统失效防护装置。
背景技术
现有的线控转向系统的设计从减轻驾驶员的体力脑力负担、提高人-车闭路循环系统主动安全性，使汽车能适合于更多非职业驾驶人员的要求。线控转向系统取消了转向柱与转向机之间的机械连接，通过控制电机来实现路感和转向的功能。目前线控转向系统的失效保护措施多为一备用ECU，属于基于电子的硬件保护措施。但是当线控转向系统发生非控制失效时，比如电机故障或系统断电，此时备用ECU无法起到应急作用，驾驶员的转向操作无法执行，必将造成危险，因此线控转向系统需要装有基于机械的失效防护装置，以保证线控转向系统在非控制失效情况下驾驶员的安全。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种用于线控转向系统失效防护装置，在汽车线控转向系统失灵时，保证转向系统功能正常，提高汽车行驶的安全性。
根据本发明提出的线控转向系统失效防护装置，关键在于该装置包括上转向柱、下转向柱以及上转向柱、下转向柱之间设置的可沿轴向移动的传动轴，上转向柱的下端设有内齿轮或外齿轮，下转向柱的上端设有内齿轮或外齿轮，所述传动轴两端设有与上转向柱、下转向柱的齿轮配合的外齿轮和/或内齿轮；所述传动轴上设有电磁线圈或者钢铁吸盘，所述上转向柱或下转向柱上设有与传动轴的电磁线圈或者钢铁吸盘配合的钢铁吸盘或者电磁线圈，所述电磁线圈由线控转向系统供电，所述传动轴在电磁线圈与钢铁吸盘的配合作用下及复位力作用下沿轴向移动，在电磁线圈通电状态下，传动轴的齿轮与上转向柱、下转向柱的齿轮同时断开；在电磁线圈断电状态下，传动轴的齿轮与上转向柱、下转向柱的齿轮同时啮合。
使用本发明，在线控转向系统正常工作时，电磁线圈处于通电状态，传动轴的钢铁吸盘被电磁线圈吸合，带动传动轴轴向移动，使传动轴的齿轮与上转向柱、下转向柱的齿轮同时断开，这样上转向柱和下转向柱断开连接，执行线控转向；当线控转向系统因电机故障或断电而失效时，电磁线圈断电，传动轴的钢铁吸盘与电磁线圈之间失去吸引力，在复位力的作用下，传动轴轴向复位，使传动轴的齿轮与上转向柱、下转向柱的齿轮同时啮合，上转向柱和下转向柱连接，此时，线控转向切换为机械转向，保证转向系统功能正常。所述复位力可以为传动轴的自身重力，还可以利用弹簧等复位装置来提供，具体见下述的几种方案：
第一种方案：所述钢铁吸盘设置在传动轴上，所述电磁线圈设置在上转向柱或下转向柱上，所述钢铁吸盘设置在电磁线圈下方，在电磁线圈通电状态下，所述传动轴上端的齿轮在上转向柱的齿轮的上方，传动轴下端的齿轮在下转向柱的齿轮的上方；在电磁线圈断电状态下，传动轴的齿轮与上转向柱、下转向柱的齿轮同时啮合；所述复位力为传动轴自身重力，这样在电磁线圈断电时传动轴就可以依靠自身重力往下轴向复位，使上转向柱和下转向柱连接。
在上述方案中，还可以在所述上转向柱和传动轴之间夹设有弹簧，弹簧两端分别与上转向柱和传动轴相抵靠，在电磁线圈通电状态下，所述弹簧为压缩状态，所述复位力还包括弹簧因自身形变而产生的向下的压力，这样利用上转向柱和传动轴之间夹设的弹簧，弹簧在电磁线圈通电状态下被压缩，给传动轴施加向下的压力，电磁线圈断电时，传动轴就可以依靠自身重力以及弹簧的压力往下轴向复位，保证传动轴可以更加快速准确的复位，提高复位的可靠性。
在上述方案中，还可以在所述下转向柱和传动轴之间设有弹簧，所述弹簧的上下两端分别连接传动轴和下转向柱，在电磁线圈通电状态下，所述弹簧为拉伸状态，所述复位力还包括弹簧因自身形变而产生的向下的拉力，这样利用上下两端分别连接传动轴和下转向柱的弹簧，弹簧在电磁线圈通电状态下被拉伸，给传动轴施加向下的拉力，电磁线圈断电时，传动轴就可以依靠自身重力以及弹簧的拉力往下轴向复位，保证传动轴可以更加快速准确的复位，提高复位的可靠性。
第二种方案：所述钢铁吸盘设置在传动轴上，所述电磁线圈设置在上转向柱或下转向柱上，所述钢铁吸盘设置在电磁线圈上方，所述上转向柱和传动轴之间设有弹簧，所述弹簧的上端连接上转向柱，下端连接传动轴，在电磁线圈通电状态下，所述传动轴上端的齿轮在上转向柱地齿轮的下方，传动轴下端的齿轮在下转向柱的齿轮的下方，所述弹簧为拉伸状态；在电磁线圈断电状态下，传动轴的齿轮与上转向柱、下转向柱的齿轮同时啮合；所述复位力为弹簧因形变而产生的向上的拉力，这样在电磁线圈通电时，传动轴的钢铁吸盘被电磁线圈往下吸合，固定在上转向柱下端的弹簧被拉伸，给传动轴施加向上的拉力，电磁线圈断电时，传动轴就可以在弹簧的的拉力作用下往上轴向复位。
第三种方案：所述钢铁吸盘设置在传动轴上，所述电磁线圈设置在上转向柱或下转向柱上，所述钢铁吸盘设置在电磁线圈上方，所述下转向柱和传动轴之间夹设有弹簧，弹簧两端分别与下转向柱和传动轴相抵靠，在电磁线圈通电状态下，所述传动轴上端的齿轮在上转向柱的齿轮的下方，传动轴下端的齿轮在下转向柱的齿轮的下方，所述弹簧为压缩状态；在电磁线圈断电状态下，传动轴的齿轮与上转向柱、下转向柱的齿轮同时啮合；所述复位力为弹簧因自身形变而产生的向上的推力，这样在电磁线圈通电时，传动轴的钢铁吸盘被电磁线圈往下吸合，下转向柱上端连接的弹簧被压缩，给传动轴施加向上的压力，电磁线圈断电时，传动轴就可以在弹簧的的压力作用下往上轴向复位。
所述电磁线圈通过一个套管与上转向柱或下转向柱固定连接，所述上转向柱或下转向柱的齿轮设在套管内，这样可以方便安装和维修。
所述钢铁吸盘设置在传动轴轴身中部，这样电磁线圈的吸附力正好在传动轴的行程内，能更好的吸附传动轴的吸盘使传动轴动作。
所述套管与上转向柱固定连接，套管下端的内侧与下转向柱的外侧之间设置有限位轴承，或者所述套管与下转向柱固定连接，套管上端的内侧与上转向柱的外侧之间设置有限位轴承，这样可以防止上转向柱和下转向柱横向移位，导致传动轴的齿轮与上下转向柱的齿轮不能啮合。
本发明的线控转向系统失效防护装置结构简单、合理，在线控转向系统失效时，可以利用传动轴使上转向柱和下转向柱机械连接，将线控转向变为机械转向，提高汽车行驶的安全性。
【附图说明】
图1是实施例1的线控转向系统失效防护装置的结构示意图；
图2是实施例2的线控转向系统失效防护装置的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图来详细描述本发明的实施例。
实施例1：
如图1，本实施例的线控转向系统失效防护装置包括上转向柱1、下转向柱2以及上转向柱1、下转向柱2之间设置的可沿轴向移动的传动轴3，上转向柱1的下端设有内齿轮11，下转向柱2的上端设有内齿轮21，所述传动轴3两端设有与上转向柱1、下转向柱2的齿轮11和21配合的外齿轮31和32；所述传动轴3上设有钢铁吸盘33，所述上转向柱1通过套管5固定连接有电磁线圈4，所述上转向柱1的齿轮11设在套管5内；所述钢铁吸盘33设置在电磁线圈4下方，所述电磁线圈4由线控转向系统供电，在电磁线圈4通电状态下，传动轴的钢铁吸盘33被电磁线圈4吸合，带动传动轴3轴向移动，使传动轴3的齿轮31和32与上转向柱1、下转向柱2的齿轮11和21同时断开；当线控系统发生断电故障而导致电磁线圈4断电时，传动轴3在自身重力作用下向下移动，使传动轴3的外齿轮31和32与上转向柱1、下转向柱2的齿轮11和21同时啮合，保证转向系统的功能不受影响。
所述套管5下端的内侧与下转向柱2的外侧之间设置有限位轴承7，这样可以防止上转向柱1和下转向柱2横向移位，导致传动轴3的齿轮31和32与上下转向柱的齿轮11和21不能啮合。
实施例2：
如图2所示，与实施例1不同的是，本实施例的线控转向系统失效防护装置的上转向柱1和传动轴3之间还夹设有弹簧6，弹簧6两端分别与上转向柱1和传动轴3相抵靠，弹簧6在电磁线圈4通电状态下被压缩，给传动轴3施加向下的压力，当电磁线圈4断电时，传动轴3就可以依靠自身重力以及弹簧6的压力向下移动，保证传动轴3可以更加快速的复位。
实施例3：
与实施例2不同的是，本实施例的线控转向系统失效防护装置的弹簧连接在下转向柱上端，弹簧的上下两端分别连接传动轴和下转向柱，弹簧在电磁线圈通电状态下被拉伸，给传动轴施加向下的拉力，电磁线圈断电时，传动轴就可以依靠自身重力以及弹簧的拉力往下轴向复位，保证传动轴可以更加快速的复位。
实施例4：
与实施例1、2、3不同的是，本实施例的线控转向系统失效防护装置的电磁线圈设置在上转向柱上，所述钢铁吸盘设置在电磁线圈上方，所述上转向柱下端固定有弹簧，所述弹簧的上端连接上转向柱，下端连接传动轴，在电磁线圈通电状态下，所述传动轴上端的齿轮在上转向柱的齿轮的下方，传动轴下端的齿轮在下转向柱的齿轮的下方；这样在电磁线圈通电时，传动轴的钢铁吸盘被电磁线圈往下吸合，固定在上转向柱下端的弹簧被拉伸，给传动轴施加向上的拉力，电磁线圈断电时，传动轴就可以在弹簧的的拉力作用下往上轴向复位。
实施例5：
与实施例4不同的是，本实施例的线控转向系统失效防护装置的弹簧位于传动轴和下转向柱之间，在电磁线圈通电时，传动轴的钢铁吸盘被电磁线圈往下吸合，下转向柱上端连接的弹簧被压缩，给传动轴施加向上的压力，电磁线圈断电时，传动轴就可以在弹簧的的压力作用下往上轴向复位。