CN105667586A - 运载工具及其转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运载工具及其转向系统，运载工具的转向系统包括：转向件、转向轴、万向节、输入轴及沿着运载工具的横向并排设置的左推杆和右推杆。所述转向轴的一端与所述转向件同轴固定连接，所述输入轴的上端与所述转向轴的另一端通过万向节转动连接，所述输入轴的下端与所述左推杆或所述右推杆通过啮合传动结构连接，且所述左推杆的右端和所述右推杆的左端通过中间件连接，所述中间件能够与所述左推杆和所述右推杆均固定连接且能够驱动所述左推杆和所述右推杆相对靠近或远离。本发明还公开了一种运载工具。上述运载工具及其转向系统的结构设计可以实现运载工具横向行驶和原地转圈功能。

Description

运载工具及其转向系统

技术领域

本发明涉及运载工具技术领域，更具体地说，涉及一种运载工具及其转向系统。

背景技术

运载工具比如运载工具、运货车等的应用已经日益广泛。转向系统是运载工具结构中的重要组成之一。如图1所示，一般的运载工具转向系统包括转向件01、与转向件01固定连接的转向轴03、与转向轴03连接的齿轮齿条转向器06以及与齿轮齿条转向器06的两端分别连接的左输出轴05和右输出轴07，其中转向轴03和齿轮齿条转向器06之间还可以设置减速机构04，转向轴03上可以设置转矩传感器02。进行转向时，转动转向件01，进而带动转向轴03转动，转向轴03带动齿轮齿条转向器06动作进而带动左输出轴05和右输出轴06沿着运载工具的横向移动，实现转向。

然而现有技术中的转向系统，仅能实现左右两个前轮的同向小角度转动，即运载工具的左前轮和右前轮仅能同时向左或向右小角度转动，其并不能实现运载工具的横向行驶和原地转圈功能，使得运载工具的转向模式受到限制。

综上所述，如何有效地实现运载工具横向行驶和原地转圈功能，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种运载工具的转向系统，该转向系统的结构设计可以实现运载工具横向行驶和原地转圈功能，本发明的第二个目的是提供一种包括上述转向系统的运载工具。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种运载工具的转向系统，包括：转向件、转向轴、万向节及输入轴，所述转向轴的一端与所述转向件同轴固定连接，所述输入轴的上端与所述转向轴的另一端通过万向节转动连接，其特征在于，所述运载工具的转向系统还包括：沿着运载工具的横向并排设置的左推杆和右推杆，所述输入轴的下端与所述左推杆或所述右推杆通过啮合传动结构连接，且所述左推杆的右端和所述右推杆的左端通过中间件连接，所述中间件能够与所述左推杆和所述右推杆均固定连接且能够驱动所述左推杆和所述右推杆相对靠近或远离，以实现转动与左推杆连接的左车轮、与右推杆连接的右车轮。

优选地，所述中间件包括设置于所述左推杆和所述右推杆之间的伸缩杆和驱动所述伸缩杆转动的电机，所述左推杆的右端和所述右推杆的左端分别与所述伸缩杆的两端螺纹连接，所述电机驱动所述伸缩杆转动来实现所述左推杆和所述右推杆相对靠近或者远离。

优选地，所述伸缩杆的两端设置有内螺纹孔，所述左推杆的右端的螺纹方向与所述右推杆的左端的螺纹方向相反，所述左推杆的右端和所述右推杆的左端伸入所述内螺纹孔中。

优选地，所述电机和所述伸缩杆之间还设置有蜗杆及蜗轮，所述蜗杆连接于所述电机的转轴，所述蜗轮套接于所述伸缩杆上，所述蜗轮与所述伸缩杆之间间隙配合。

优选地，所述转向系统还包括套设在所述中间件外侧的壳体。

优选地，所述转向系统还包括转向控制器，所述转向系统还包括常规行驶模式及特定行驶模式；在所述常规行驶模式下，所述电机不工作，所述运载工具通过所述转向件输入转向信息，所述输入轴驱动与其啮合连接的左推杆或右推杆轴向移动；在所述特定行驶模式下，所述转向控制器控制所述电机工作，所述电机驱动所述伸缩杆转动来实现所述左推杆和所述右推杆相对靠近或者远离。

优选地，所述转向系统还包括套设在所述左推杆和所述右推杆外侧的套筒。

优选地，所述输入轴的下端与所述左推杆通过啮合传动结构连接，所述左推杆远离所述输入轴的一侧还设置有压缩弹簧、调节块和调整螺母，所述压缩弹簧的一端与所述调整螺母相抵，另一端与所述调节块相抵，所述调节块与所述左推杆相抵，所述调整螺母与所述套筒通过螺纹进行连接。

优选地，所述转向系统还包括设置在所述输入轴上的转矩传感器，所述啮合传动结构为齿轮齿条结构。

一种运载工具，包括如上述中任一项所述的转向系统。

应用本发明提供的转向系统时，当运载工具处于常规转向模式时，仅需转动转向件，转向件带动转向轴同步转动，转向轴带动输入轴转动，由于输入轴与左推杆或者右推杆通过啮合传动结构连接，输入轴转动进而带动左推杆或者右推杆沿着运载工具的横向左移或者右移，且此时左推杆和右推杆通过中间件固定连接，以此实现左推杆和右推杆均左移或者右移，进而左推杆带动左车轮转动，右推杆带动右车轮转动，实现左转向或者右转向。

当运载工具处于横向行驶模式时，利用中间件驱动左推杆和右推杆相对远离，即中间件驱动左推杆沿着运载工具的横向左移，同时中间件驱动右推杆沿着运载工具的横向右移，左推杆左移带动左车轮转动，右推杆右移带动右车轮转动，最终两侧车轮转动90°，能够实现运载工具的横向行驶。

当运载工具处于原地转圈模式时，同样利用中间件驱动左推杆和右推杆相对远离，即中间件驱动左推杆沿着运载工具的横向左移，同时中间件驱动右推杆沿着运载工具的横向右移，左推杆左移带动左车轮转动，右推杆右移带动右车轮转动，最终实现两个前车轮的轴线和两个后车轮的轴线相交于车辆的中心，进而实现运载工具的原地转圈。

当运载工具完成横向行驶模式或者原地转圈模式而恢复到常规转向模式时，再次利用中间件驱动左推杆和右推杆相对靠近，即中间件驱动左推杆沿着运载工具的横向右移，同时中间件驱动右推杆沿着运载工具的横向左移，使两个前车轮和两个后车轮恢复到进入横向行驶模式或者原地转圈模式前的状态。

由上可知，使用本申请提供的转向系统能够实现运载工具的大角度转向，且能够实现横向行驶和原地转圈功能，大大提高了用户体验，满足了更多消费者的需求。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种运载工具，该运载工具包括上述任一种转向系统。由于上述的转向系统具有上述技术效果，具有该转向系统的运载工具也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中转向系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的转向系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的转向系统沿着竖直面剖切的剖视图；

图4为本发明实施例提供的中间件沿着竖直面剖切的剖视图；

图5为本发明实施例提供的输入轴与左推杆连接的局部放大示意图；

图6为本发明实施例提供的左推杆与伸缩杆连接的局部放大示意图；

图7为本发明实施例提供的电机与伸缩杆连接的示意图；

图8为本发明实施例提供的右推杆与伸缩杆连接的局部放大示意图；

图9为本发明实施例提供的运载工具处于横向行驶模式下的工作示意图；

图10为本发明实施例提供的运载工具处于原地转圈模式下的工作示意图。

具体实施方式

本发明的第一个目的在于提供一种运载工具的转向系统，该转向系统的结构设计可以实现运载工具横向行驶和原地转圈功能，本发明的第二个目的是提供一种包括上述转向系统的运载工具。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2-图10，本发明实施例提供的运载工具的转向系统包括转向件1、转向轴2、输入轴4、左推杆5、右推杆6。其中转向件1可以设置在运载工具的驾驶室中，用于输入驾驶员的转向信息。转向轴2的一端与转向件1同轴固定连接，即转向件1与转向轴2同轴设置，并且转向轴2的一端与转向件1固定连接，转向件1转动时带动转向轴2同步转动。输入轴4的上端通过万向节3与转向轴2的另一端连接，转向轴2转动时带动输入轴4转动。优选地，由于转向件1位于左推杆5及右推杆6的上方，转向轴2与输入轴4是自上而下进行设置，即输入轴4的轴线优选是沿着竖直方向。在本发明的一实施方式中，当运载工具为汽车时，转向件1可以是汽车的方向盘。

左推杆5和右推杆6沿着运载工具的横向并排设置，即左推杆5和右推杆6均水平设置且沿着运载工具的横向排布，左推杆5位于左侧且右推杆6位于右侧(该处的左侧和右侧均为驾驶员的左手侧和右手侧)。左推杆5的右端和右推杆6的左端通过中间件7连接，并且该中间件7能够与左推杆5和右推杆6均固定连接，当中间件7运行时还能够驱动左推杆5和右推杆6相对靠近或远离，其中左推杆5和右推杆6相对靠近或远离的过程中，左推杆5和右推杆6均沿着运载工具的横向移动。输入轴4的下端与左推杆5或右推杆6通过啮合传动结构连接，优选通过齿轮齿条结构连接。即输入轴4的下端具有齿轮结构，左推杆5或右推杆6上具有齿条结构，输入轴4的下端的齿轮结构与左推杆5或右推杆6的齿条结构相互啮合。左推杆5与左车轮组件连接，右推杆6与右车轮组件连接，左推杆5或右推杆6于车轮的具体的连接方式可以借用现有技术的连接结构来实现，在此不做限定。当左推杆5横向移动时，带动左车轮转动，当右推杆6横向移动时，带动右车轮转动。

需要说明的是，由于我国汽车采用的是方向盘置左、右侧行车规则，则此时输入轴4的下端与左推杆5通过啮合传动结构连接。若汽车采用的是方向盘置右、左侧行车规则(例如英国、香港)，则此时输入轴4的下端与右推杆6通过啮合传动结构连接。

应用本发明提供的转向系统时，如图5所示，当运载工具处于常规转向模式时，此时中间件不工作，中间件7用于固定左推杆5和右推杆6，左推杆5和右推杆6成为一整体结构。当运载工具需要转向时，仅需转动转向件1，转向件1带动转向轴2同步转动，转向轴2带动输入轴4转动，由于输入轴4与左推杆5或者右推杆6通过啮合传动结构连接，输入轴4转动进而带动左推杆5或者右推杆6沿着运载工具的横向左移或者右移，且此时左推杆5和右推杆6通过中间件固定连接，以此实现左推杆5和右推杆6均左移或者右移，进而左推杆5带动与其连接的左车轮转动，右推杆6带动与其连接的右车轮转动，最终运载工具实现左转向或者右转向。

当运载工具处于横向行驶模式时，比如车位较小，需要倒车进停车位，此时利用中间件7驱动左推杆5和右推杆6相对远离，即中间件驱动左推杆5沿着运载工具的横向左移，同时中间件驱动右推杆6沿着运载工具的横向右移，左推杆5左移带动与其连接的左车轮转动，右推杆6右移带动与其连接的右车轮转动，进而实现左推杆5和右推杆6带动两侧车轮转动90°，能够实现运载工具的横向行驶。当需要退出横向行驶模式时，中间件7驱动左推杆5和右推杆6相对靠近，即中间件驱动左推杆5沿着运载工具的横向右移，同时中间件驱动右推杆6沿着运载工具的横向左移，左推杆5右移带动与其连接的左车轮转动，右推杆6左移带动与其连接的右车轮转动，从而使得车轮恢复到在进入横向行驶模式前的状态，在此不做限定。在本发明的其他实施方式中，当需要退出横向行驶模式时，车轮也可以恢复至运载工具笔直行驶的车轮状态。

当运载工具处于原地转圈模式时，同样利用中间件7驱动左推杆5和右推杆6相对远离，即中间件7驱动左推杆5沿着运载工具的横向左移，同时中间件7驱动右推杆6沿着运载工具的横向右移，最终实现两个前车轮15的轴线和两个后车轮17的轴线相交于车身16的中心，进而实现运载工具的原地转圈。具体地，在横向行驶模式与原地转圈模式时可以使用两个转向系统，其中一个转向系统驱动前车轮15转向，另一个转向系统驱动后车轮17转向，并且驱动后车轮17的转向系统中没有转向件1、转向轴2、万向节3和输入轴4，在此不作限定。当需要退出原地转圈模式时，中间件7驱动左推杆5和右推杆6相对靠近，即中间件驱动左推杆5沿着运载工具的横向右移，同时中间件驱动右推杆6沿着运载工具的横向左移，左推杆5右移带动与其连接的左车轮转动，右推杆6左移带动与其连接的右车轮转动，从而使得车轮恢复到在进入原地转圈模式前的状态，在此不做限定。在本发明的其他实施方式中，当需要退出原地转圈模式时，车轮也可以恢复至运载工具笔直行驶的车轮状态。

需要说明的是，为了满足运载工具的安全标准，在本发明中，只有当运载工具需要进行横向行驶或原地转圈时，中间件7才工作，此时运载工具的转向不需要驾驶员通过操控转向件1来调整车轮方向，具体地可以通过设置切换开关来进行行驶模式切换，自动调整车轮方向，从而进入横向行驶模式或者原地转圈模式。

由上可知，使用本申请提供的转向系统能够实现运载工具的大角度转向，且能够实现横向行驶和原地转圈功能，大大提高了用户体验，满足了更多消费者的需求。

为了进一步优化上述技术方案，其中驱动件7可以包括伸缩杆8和电机9，其中伸缩杆8设置在左推杆5和右推杆6之间，电机9能够驱动伸缩杆8转动。左推杆5的右端和右推杆6的左端分别与伸缩杆8的两端螺纹连接，并且伸缩杆8的转动能够实现左推杆5和右推杆6相对靠近或者远离。即当电机9不运行时，左推杆5和右推杆6分别与伸缩杆8的两端螺纹连接，以此实现左推杆5和右推杆6与伸缩杆8固定连接。左推杆5的右端与伸缩杆8的左端通过左旋螺纹连接，右推杆6的左端与伸缩杆8的右端通过右旋螺纹连接，左推杆5的右端的螺纹方向与右推杆6的左端的螺纹方向相反，如此当电机9驱动伸缩杆8转动时，实现左推杆5和右推杆6的相互靠近或远离。

进一步地，转向系统可以通过设置一转向控制器来接收切换开关的信号以产生输出行驶模式切换命令。当转向控制器控制运载工具在常规行驶模式(常规行驶模式下运载工具进行常规转向)下时，电机9不工作，运载工具通过转向件1输入转向信息，输入轴4驱动与其啮合连接的左推杆5或右推杆6轴向移动，从而带动车轮转向；当转向控制器控制运载工具在特定行驶模式(特定行驶模式下运载工具进行横向行驶或原地转圈)下时，转向控制器控制电机9工作，电机9驱动伸缩杆8转动来实现左推杆5和右推杆6相对靠近或者远离，从而实现运载工具横向行驶或原地转圈。

进一步地，伸缩杆8的两端可以设置有内螺纹孔，左推杆5的右端和右推杆6的左端伸入内螺纹孔中。即左推杆5的右端和右推杆6的左端伸入内螺纹孔中并与伸缩杆5螺纹连接。当然，也可以在左推杆5的右端和右推杆6的左端均设置螺纹孔，且伸缩杆8的两端分别伸入左推杆5的右端和右推杆6的左端的螺纹孔内。

为了便于控制伸缩杆8的转动速度，其中电机9和伸缩杆8之间还可以设置有蜗杆10及蜗轮11，蜗杆10连接于电机9的转轴，蜗杆10随着电机9的转动而转动，蜗轮11套接在伸缩杆8上，蜗轮11与伸缩杆8之间间隙配合。举例而言，当蜗轮11与伸缩杆8均为六面体结构时，其截面相应为六边形结构，此时若蜗轮11与伸缩杆8之间为间隙配合，即蜗轮11的内径比伸缩杆8的外径大于一个特定值，该特定值使得当蜗轮11转动时，伸缩杆8将随着蜗轮11的转动而转动，同时当蜗轮11不转动时，伸缩杆8还可以相对蜗轮11作横向移动，从而使得当电机9不工作时，运载工具处于常规转向模式时，伸缩杆8可以随着左推杆5或者有推杆6的横向移动而移动，从而实现运载工具转向。特定值的设定可以在满足上述要求的情况下根据实际开发情况进行设定，在此不做限定。

为了防止灰尘进入中间件7的内部，该转向系统还可以包括套设在中间件7外侧的壳体12，即伸缩杆8、电机9、蜗杆10及蜗轮11位于该壳体12的内部。

当然，在本发明的其他实施方式中，电机9还可以用为驱动左推杆5左移和右推杆6右移的伸缩缸来代替，在此不作限定。

该转向系统还可以包括套设在左推杆5和右推杆6外侧的套筒(图未示)，套筒既可以避免灰尘污染左推杆5和右推杆6，也可以在左推杆5或右推杆6横向移动时起到导向作用。

为了满足我国运载工具的驾驶要求，驾驶员位于运载工具的左侧位置，输入轴4的下端与左推杆5通过齿轮齿条结构连接。即输出轴4的下端具有齿轮结构，左推杆5上具有齿条结构，两者通过齿轮结构和齿条结构啮合连接。

进一步地，为了保证输入轴4的下端与左推杆5啮合良好，左推杆5远离输入轴4的一侧还设置有压缩弹簧13、调节块14和调整螺母18，压缩弹簧13的一端与调整螺母18相抵，另一端与调节块14相抵，调节块14与左推杆5相抵。即调节块14位于压缩弹簧13和左推杆5之间，压缩弹簧13的弹性力保证左推杆5始终与输入轴4啮合良好，调整螺母18与套筒通过螺纹连接，通过旋转调整螺母18可以调整调节块14与左推杆5相抵合的状态。

另外，该转向系统还可以包括设置在输入轴4上的转矩传感器，转矩传感器可以与运载工具电脑通信连接，以便随时传递该转向系统的转矩信息以及转角信息。

基于上述实施例中提供的转向系统，本发明还提供了一种运载工具，该运载工具包括上述实施例中任意一种转向系统。由于该运载工具采用了上述实施例中的转向系统，所以该运载工具的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种运载工具的转向系统，用于运载工具中，包括转向件、转向轴、万向节及输入轴，所述转向轴的一端与所述转向件同轴固定连接，所述输入轴的上端与所述转向轴的另一端通过万向节转动连接，其特征在于，所述运载工具的转向系统还包括：

沿着运载工具的横向并排设置的左推杆和右推杆，所述输入轴的下端与所述左推杆或所述右推杆通过啮合传动结构连接，且所述左推杆的右端和所述右推杆的左端通过中间件连接，所述中间件能够与所述左推杆和所述右推杆均固定连接且能够驱动所述左推杆和所述右推杆相对靠近或远离，以实现转动与左推杆连接的左车轮、与右推杆连接的右车轮。

2.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述中间件包括设置于所述左推杆和所述右推杆之间的伸缩杆和驱动所述伸缩杆转动的电机，所述左推杆的右端和所述右推杆的左端分别与所述伸缩杆的两端螺纹连接，所述电机驱动所述伸缩杆转动来实现所述左推杆和所述右推杆相对靠近或者远离。

3.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述伸缩杆的两端设置有内螺纹孔，所述左推杆的右端的螺纹方向与所述右推杆的左端的螺纹方向相反，所述左推杆的右端和所述右推杆的左端伸入所述内螺纹孔中。

4.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述电机和所述伸缩杆之间还设置有蜗杆及蜗轮，所述蜗杆连接于所述电机的转轴，所述蜗轮套接于所述伸缩杆上，所述蜗轮与所述伸缩杆之间间隙配合。

5.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，还包括套设在所述中间件外侧的壳体。

6.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，还包括转向控制器，所述转向系统还包括常规行驶模式及特定行驶模式；在所述常规行驶模式下，所述电机不工作，所述运载工具通过所述转向件输入转向信息，所述输入轴驱动与其啮合连接的左推杆或右推杆轴向移动；在所述特定行驶模式下，所述转向控制器控制所述电机工作，所述电机驱动所述伸缩杆转动来实现所述左推杆和所述右推杆相对靠近或者远离。

7.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，还包括套设在所述左推杆和所述右推杆外侧的套筒。

8.根据权利要求7所述的转向系统，其特征在于，所述输入轴的下端与所述左推杆通过啮合传动结构连接，所述左推杆远离所述输入轴的一侧还设置有压缩弹簧、调节块和调整螺母，所述压缩弹簧的一端与所述调整螺母相抵，另一端与所述调节块相抵，所述调节块与所述左推杆相抵，所述调整螺母与所述套筒通过螺纹进行连接。

9.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，还包括设置在所述输入轴上的转矩传感器，所述啮合传动结构为齿轮齿条结构。

10.一种运载工具，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的转向系统。