CN107813866A - 转向系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向系统和车辆，所述转向系统包括：前横拉杆，所述前横拉杆上集成有前助力模块，且与前轮相连；转向器，所述转向器与所述前横拉杆相连；后横拉杆，所述后横拉杆上集成有后助力模块，且与后轮相连；控制单元，所述控制单元与所述前助力模块和所述后助力模块相连。本发明的转向系统，可以扩展转向系统的转向模式，且转向系统的响应迅速快，可操纵性更强，可以实现车轮转角平稳过渡，从而能让驾驶人员不再产生转角变化的突兀感，转向系统占用的安装空间小。

Description

转向系统和车辆

技术领域

本发明属于车辆转向技术领域，具体而言，涉及一种转向系统和具有该转向系统的车辆。

背景技术

在狭窄的路况中，车辆的原地转向功能可以提升车辆的通过性，相关技术中，车辆的四轮转向主要是通过在四个车轮上各设一套液压系统，通过液压系统来驱动各个车轮的偏转，该方式涉及的油路较多，占用整车空间大，转向液比普通液压转向车辆多一倍，易污染环境，且液压驱动的迟滞时间较长，操作体验差，存在改进空间。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种转向模式多样的转向系统。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述转向系统的车辆。

根据本发明第一方面实施例的转向系统，包括：前横拉杆，所述前横拉杆上集成有前助力模块，且与前轮相连；转向器，所述转向器与所述前横拉杆相连；后横拉杆，所述后横拉杆上集成有后助力模块，且与后轮相连；控制单元，所述控制单元与所述前助力模块和所述后助力模块相连。

根据本发明第一方面实施例的转向系统，通过在前横拉杆上集成前助力模块且在后横拉杆上集成后助力模块，可以扩展转向系统的转向模式，且转向系统的响应迅速快，可操纵性更强，可以实现车轮转角平稳过渡，从而能让驾驶人员不再产生转角变化的突兀感，转向系统占用的安装空间小。

另外，根据本发明上述实施例的转向系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些优选的实施例中，所述的转向系统还包括：助力器，所述助力器用于提供转向助力，且与所述控制单元相连。

在本发明的一些优选的实施例中，所述控制单元设置成可选择性地控制所述第一助力模块和所述第二助力模块不工作且所述助力器工作以实现第一工作模式，或控制所述助力器和所述后助力模块工作以实现第二工作模式，或控制所述前助力模块和所述后助力模块工作，且所述助力器不工作以实现第三工作模式。

优选地，所述控制单元设置成在所述第三工作模式下控制所述前助力模块驱动两个所述前轮呈内“八”字转角且控制所述后助力模块驱动两个所述后轮呈外“八”字转角。

优选地，所述控制单元设置成在所述第二工作模式下控制所述前助力模块工作。

优选地，所述控制单元设置成在所述第二工作模式下控制所述前助力模块不工作。

优选地，所述控制单元设置成在所述第二工作模式下控制所述助力器和所述后助力模块工作，以使前轮和后轮的同向偏转。

优选地，所述控制单元设置成在所述第二工作模式下控制所述助力器和所述后助力模块工作，以使前轮和后轮的异向偏转。

在本发明的一些优选的实施例中，所述前助力模块和/或所述后助力模块为电动式。

具体地，所述前助力模块和/或所述后助力模块包括：壳体，所述壳体与对应的所述前横拉杆或所述后横拉杆相连；助力电机；传动机构，所述传动机构的输入端与所述助力电机的输出轴相连；输出杆，所述输出杆的一端与所述传动机构的输出端相连，另一端与对应的车轮的转向节相连。

具体地，所述前助力模块和/或所述后助力模块还包括：减速机构，所述减速机构连接在所述助力电机的输出轴与所述传动机构的输入端之间。

具体地，所述传动机构为齿轮齿条机构或滚珠丝杠机构。

在本发明的一些优选的实施例中，所述前助力模块和所述后助力模块均为气动式。

在本发明的一些优选的实施例中，所述助力器为电机且与转向管柱相连。

根据本发明第二方面实施例的车辆，设置有如第一方面任一种所述的转向系统。

所述车辆与上述的转向系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的转向系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的转向系统四轮转向时的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的转向系统在原地转向时的结构示意图；

图4是根据本发明一种实施例的前助力模块或后助力模块的结构示意图；

图5是根据本发明另一种实施例的前助力模块或后助力模块的结构示意图。

附图标记：

转向系统100，

转向盘111，转向管柱112，转向器113，助力器114，

前轮121，后轮122，控制单元130，前横拉杆141，后横拉杆142，

前助力模块151，后助力模块152，

壳体161，助力电机163，减速机构165，传动机构166，输出杆167。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

首先参照附图详细描述根据本发明实施例的转向系统100。

在本发明的另一些可选的实施例中，如图1-图5所示，转向系统100包括转向盘111、转向管柱112、助力器114、转向器113、前横拉杆141、前助力模块151、后横拉杆142、后助力模块152和控制单元130。

其中，转向盘111与转向管柱112可以通过花键连接或其它连接形式，转向管柱112与转向器113可以通过花键连接或其它连接形式)，助力器114用于提供转向助力，在一些可选的实施中，助力器114可以与转向器113集成设置，比如助力器114可以为电机，转向器113与助力器114可以集成为电动助力转向器，在另一些优选的实施例中，参考图1-图3，助力器114可以为电机且与转向管柱112相连。

前横拉杆141可以与前轮121相连，前轮121可以为两个，前横拉杆141可以为两个，两个前横拉杆141与两个一一对应，且前轮121与对应的前横拉杆141可以通过开槽薄螺母和开口销连接，前横拉杆141可以通过转向节(图中未示出)与对应的前轮121相连。

后横拉杆142可以与后轮122相连，后轮122可以为两个，后横拉杆142可以为两个，两个后横拉杆142与两个一一对应，且后轮122与对应的后横拉杆142可以通过开槽薄螺母和开口销连接，后横拉杆142可以通过转向节(图中未示出)与对应的后轮122相连。

转向器113与前横拉杆141相连，前横拉杆141上集成有前助力模块151，在前助力模块151工作时，前助力模块151可以向前轮121施加转向助力，在前助力模块151不工作时，前助力模块151可以作为前横拉杆141的延伸只传递转向器113的驱动力。后横拉杆142可以连接在后轮122与后副车架之间，后横拉杆142上集成有后助力模块152，在后助力模块152工作时，后助力模块152可以向后轮122施加转向助力，在后助力模块152不工作时，后助力模块152可以作为后轮122与后副车架之间的连接件，确保后轮122产生正确的运动关系。

控制单元130与助力器114、前助力模块151和后助力模块152相连，以可选择性地控制助力器114、前助力模块151、后助力模块152中的至少一个，控制单元130可以集成在整车的ECU当中，也可以为独立的ECU。在控制单元130控制助力器114工作时，助力器114可以驱动前轮121偏转，在控制单元130控制前助力模块151工作时，前助力模块151可以驱动前轮121偏转，在控制单元130控制后助力模块152工作时，后助力模块152可以驱动后轮122偏转。

控制单元130可以设置成可选择性地控制控制前助力模块151和后助力模块152不工作，且助力器114工作以实现第一工作模式。可以理解的是，在第一工作模式下，车辆正常行驶，控制单元130不向前助力模块151和后助力模块152发出执行指令，此时前助力模块151作为前横拉杆141的一部分只传递转向器113的转向助力。

以左转为例，驾驶员给转向盘111施加逆时针方向的力矩，控制单元130控制助力器114提供转向助力，向右推动转向器113内的齿条产生一个向右的位移，转向器113通过左侧的前横拉杆141给左侧的前轮121施加向右的拉力，使左侧的前轮121克服地面摩擦力往左偏转，转向器113通过右侧的前横拉杆141给右侧的前轮121施加向右的推力，使右侧的前轮121克服地面摩擦力往左偏转。向右转的原理相同，在此不再赘述。

参考图2，控制单元130可以设置成可选择性地控制助力器114和后助力模块152工作以实现第二工作模式，助力器114可以通过转向器113和前横拉杆141向前轮121施加转向助力，后助力模块152可以通过后横拉杆142向后轮122施加转向助力，从而实现四轮转向。

在一些可选的实施例中，控制单元130可以设置成在第二工作模式下控制前助力模块151工作，也就是说，在四轮转向过程中，前助力模块151也可以提供转向助力，以辅助助力器114驱动前轮121转向；在另一些可选的实施例中，控制单元130可以设置成在第二工作模式下控制前助力模块151不工作，也就是说，在四轮转向过程中，前助力模块151可以作为前横拉杆141的一部分只传递转向器113的转向助力。

第二工作模式下，转向系统100可以实现四轮转向，四轮转向包括前轮121和后轮122同向偏转，也包括前轮121和后轮122异向偏转。

在一些可选的实施例中，参考图2，控制单元130设置成在第二工作模式下控制助力器114和后助力模块152工作，以使前轮121和后轮122的同向偏转。

可以理解的是，在高速行驶工作模式下，以左转为例，驾驶员给转向盘111施加逆时针方向的力矩，助力器114给转向器113提供向右的转向助力，使转向器113内的齿条产生一个向右的位移，转向器113通过左侧的前横拉杆141给左侧的前轮121施加向右的拉力，使左侧的前轮121克服地面摩擦力往左偏转，转向器113通过右侧的前横拉杆141给右侧的前轮121施加向右的推力，使右侧的前轮121克服地面摩擦力往左偏转，后助力模块152给后横拉杆142提供转向助力，左侧的后横拉杆142给左侧的后轮122施加向右的拉力，使左侧的后轮122克服地面摩擦力往左偏转，右侧的后横拉杆142给右侧的后轮122施加向右的推力，使右侧的后轮122克服地面摩擦力往左偏转，由此可以实现四轮同向偏转，可以增加驾驶舒适性，防止车辆摆尾。

在另一些可选的实施例中，控制单元130设置成在第二工作模式下控制助力器114和后助力模块152工作，以使前轮121和后轮122的异向偏转。

可以理解的是，在低速行驶工作模式下，以左转为例，驾驶员给转向盘111施加逆时针方向的力矩，助力器114给转向器113提供向右的转向助力，使转向器113内的齿条产生一个向右的位移，转向器113通过左侧的前横拉杆141给左侧的前轮121施加向右的拉力，使左侧的前轮121克服地面摩擦力往左偏转，转向器113通过右侧的前横拉杆141给右侧的前轮121施加向右的推力，使右侧的前轮121克服地面摩擦力往左偏转，后助力模块152给后横拉杆142提供转向助力，左侧的后横拉杆142给左侧的后轮122施加向左的推力，使左侧的后轮122克服地面摩擦力往右偏转，右侧的后横拉杆142给右侧的后轮122施加向左的拉力，使右侧的后轮122克服地面摩擦力往有偏转，由此可以实现四轮异向偏转，可以减小转弯半径，提升车辆在狭小路况的通过性。

参考图3，控制单元130可以设置成在第三工作模式下控制前助力模块151和后助力模块152工作，且助力器114不工作。可以理解的是，在第三工作模式下，车辆原地转向，控制单元130设置成在第三工作模式下控制前助力模块151驱动两个前轮121呈内“八”字转角且控制后助力模块152驱动两个后轮122呈外“八”字转角，两个前轮121独立驱动。

以左转为例，在启动原地转向时，转向管柱112与助力器114不工作，控制单元130控制两个前助力模块151向外推动前横拉杆141的外半段以推动前轮121偏转，两个前轮121偏转为内“八”字转角，即两个前轮121的远离后轮122的一侧的横向间距小于两个前轮121的靠近后轮122的一侧的横向间距，控制单元130控制两个后助力模块152向外推动后轮122偏转，两个后轮122偏转为外“八”字转角，即两个后轮122的远离前轮121的一侧的横向间距小于两个后轮122的靠近前轮121的一侧的横向间距，两个前轮121独立驱动，车辆以整车的中点为支点实现原地转动。向右转的原理相同，在此不再赘述。

根据本发明实施例的转向系统100，通过在前横拉杆141上集成前助力模块151且在后横拉杆142上集成后助力模块152，可以扩展转向系统100的转向模式，有效地降低对助力器114的最大扭矩的要求，且转向系统100的响应迅速快，可操纵性更强，可以实现车轮转角平稳过渡，从而能让驾驶人员不再产生转角变化的突兀感，转向系统100占用的安装空间小。

下面描述根据本发明实施例的前助力模块151和/或后助力模块152。

在本发明的一些优选的实施例中，参考图4和图5，前助力模块151和/或后助力模块152可以为电动式。电动式的前助力模块151的体积小，易于布置，响应速度快，且不易污染环境。

如图4和图5所示，前助力模块151和/或后助力模块152可以包括壳体161、助力电机163、传动机构166、输出杆167。

其中，前助力模块151的壳体161与前横拉杆141相连，后助力模块152的壳体161与后横拉杆142相连，后横拉杆142与后副车架相连，后副车架作为后横拉杆142的支撑点，便于后助力模块152向后轮122施加转向助力。

助力电机163与控制单元130相连，助力电机163用于提供转向助力，助力电机163可以布置在壳体161外或者壳体161内。

传动机构166用于将助力电机163输出的转动动力转化为轴向的转向助力，传动机构166的输入端与助力电机163的输出轴相连，传动机构166可以有多种结构形式。

在一些可选的实施例中，参考图4，传动机构166可以为齿轮齿条机构，齿轮齿条机构在传动的同时还可以起到减速的作用。助力电机163的输出轴与齿轮轴刚性连接，齿轮轴与齿条啮合，齿条与输出杆167相连。

在另一些可选的实施例中，参考图5，传动机构166可以为滚珠丝杠机构。

优选地，助力电机163与传动机构166之间还可以说设有减速机构165，减速机构165可以连接在助力电机163的输出轴与传动机构166的输入端之间，减速机构165用于降低助力电机163的输出轴的转速，增大传递给传动机构166的输入端的扭矩，减速机构165可以为皮带轮机构，比如参考图5，助力电机163的输出轴驱动小带轮转动，小带轮通过皮带与大带轮相连，大带轮与滚珠丝杠机构相连，从而实现减速。当然，减速机构165也可以为行星减速机，这样减速机构165的尺寸较小，有助于减小前助力模块151或后助力模块152的尺寸。

输出杆167的一端与传动机构166的输出端相连，前助力模块151的输出杆167的另一端与对应的前轮121的转向节相连，后助力模块152的输出杆167的另一端与对应的后轮122的转向节相连。

根据本发明实施例的转向系统100，通过采用电动式的前助力模块151和/或后助力模块152，可以缩小转向系统100的尺寸，转向系统100占用的空间小，易于在整车上进行布置，成本低，且环保性更好。

在本发明的另一些优选的实施例中，前助力模块151和后助力模块152可以为气动式，对应地，转向系统100还可以包括气源和控制阀，气源用于提供高压气体，可选地，气源可以包括空压机和储气罐，空压机用于将高压气体充入储气罐，储气罐用于储存高压气体，并在需要时提供高压气体。控制阀可以连接在气源与前助力模块151之间，且控制阀与控制单元130相连。

下面描述根据本发明实施例的车辆。

如图1-图5所示，本发明实施例的车辆，设置有上述任一种实施例描述的转向系统100。

根据本发明实施例的车辆，可以方便地实现原地转向，有效地降低对助力器114的最大扭矩的要求，且转向系统100的响应迅速快，可操纵性更强。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (15)

1.一种转向系统，其特征在于，包括：

前横拉杆，所述前横拉杆上集成有前助力模块，且与前轮相连；

转向器，所述转向器与所述前横拉杆相连；

后横拉杆，所述后横拉杆上集成有后助力模块，且与后轮相连；

控制单元，所述控制单元与所述前助力模块和所述后助力模块相连。

2.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，还包括：助力器，所述助力器用于提供转向助力，且与所述控制单元相连。

3.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述控制单元设置成可选择性地控制所述第一助力模块和所述第二助力模块不工作且所述助力器工作以实现第一工作模式，或控制所述助力器和所述后助力模块工作以实现第二工作模式，或控制所述前助力模块和所述后助力模块工作，且所述助力器不工作以实现第三工作模式。

4.根据权利要求3所述的转向系统，其特征在于，所述控制单元设置成在所述第三工作模式下控制所述前助力模块驱动两个所述前轮呈内“八”字转角且控制所述后助力模块驱动两个所述后轮呈外“八”字转角。

5.根据权利要求3所述的转向系统，其特征在于，所述控制单元设置成在所述第二工作模式下控制所述前助力模块工作。

6.根据权利要求3所述的转向系统，其特征在于，所述控制单元设置成在所述第二工作模式下控制所述前助力模块不工作。

7.根据权利要求3所述的转向系统，其特征在于，所述控制单元设置成在所述第二工作模式下控制所述助力器和所述后助力模块工作，以使前轮和后轮的同向偏转。

8.根据权利要求3所述的转向系统，其特征在于，所述控制单元设置成在所述第二工作模式下控制所述助力器和所述后助力模块工作，以使前轮和后轮的异向偏转。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的转向系统，其特征在于，所述前助力模块和/或所述后助力模块为电动式。

10.根据权利要求9所述的转向系统，其特征在于，所述前助力模块和/或所述后助力模块包括：

壳体，所述壳体与对应的所述前横拉杆或所述后横拉杆相连；

助力电机；

传动机构，所述传动机构的输入端与所述助力电机的输出轴相连；

输出杆，所述输出杆的一端与所述传动机构的输出端相连，另一端与对应的车轮的转向节相连。

11.根据权利要求10所述的转向系统，其特征在于，所述前助力模块和/或所述后助力模块还包括：

减速机构，所述减速机构连接在所述助力电机的输出轴与所述传动机构的输入端之间。

12.根据权利要求10所述的转向系统，其特征在于，所述传动机构为齿轮齿条机构或滚珠丝杠机构。

13.根据权利要求1-8中任一项所述的转向系统，其特征在于，所述前助力模块和所述后助力模块均为气动式。

14.根据权利要求1-8中任一项所述的转向系统，其特征在于，所述助力器为电机且与转向管柱相连。

15.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求1-14中任一项所述的转向系统。