CN107813868A - 转向系统和车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转向系统和车辆,所述的转向系统包括:横拉杆,所述横拉杆上集成有第一助力模块,且所述第一助力模块与第一轮组相连;转向器,所述转向器与所述横拉杆相连;控制单元,所述控制单元与所述第一助力模块相连。本发明的转向系统,可以使整车实现原地转向,且转向系统的响应迅速快,可操纵性更强,占用的安装空间小。
Description
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,转向液比普通车多一倍,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可以实现原地转向的转向系统。
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:横拉杆,所述横拉杆与第一轮组相连,且所述横拉杆上集成有第一助力模块;转向器,所述转向器与所述横拉杆相连;控制单元,所述控制单元与所述第一助力模块相连。
根据本发明第一方面实施例的转向系统,通过在横拉杆上集成第一助力模块,可以使整车实现原地转向,且转向系统的响应迅速快,可操纵性更强,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,所述控制单元与所述助力器相连。
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,或控制所述第一助力模块工作,所述助力器不工作且第二轮组的一个车轮锁死以实现第二工作模式。
优选地,所述第一轮组为前轮,第二轮组为后轮。
进一步地,所述控制单元设置成可选择性地控制所述第一助力模块驱动所述第一轮组的两个车轮呈内“八”字转角,所述第一轮组的两个车轮独立驱动,且所述第二轮组的一个车轮锁死,以实现所述第二工作模式。
在本发明的一些优选的实施例中,所述第一助力模块为电动式。
优选地,所述第一助力模块包括:壳体,所述壳体与所述横拉杆相连;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,另一端与所述第一轮组的对应的车轮的转向节相连。
进一步地,所述传动机构为滚珠丝杠机构。
优选地,所述第一助力模块还包括: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。
进一步地,所述减速机构为行星减速机。
具体地,所述助力电机、所述传动机构和所述减速机构同轴装配。
在本发明的一些优选的实施例中,所述第一助力模块为气动式。
优选地,所述第一助力模块包括:气动壳体,所述气动壳体与所述横拉杆相连;活塞,所述活塞可活动地设在所述气动壳体内,以在所述气动壳体内分隔出高压腔和低压腔;推杆,所述推杆与所述活塞联动,且与所述第一轮组的对应的车轮的转向节。
进一步地,所述第一助力模块还包括高压气管和低压气管,所述高压腔和所述低压腔分别通过所述高压气管和所述低压气管与外界气路。
优选地,所述的转向系统还包括:气源;控制阀,所述控制阀连接在所述气源与所述第一助力模块之间,且所述控制阀与所述控制单元相连。
具体地,所述气源包括空压机和储气罐。
在本发明的一些优选的实施例中,所述转向器与所述助力器集成设置为电动助力转向器。
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是根据本发明一种实施例的转向系统的结构示意图;
图2是根据本发明一种实施例的转向系统在原地转向时的结构示意图;
图3是根据本发明另一种实施例的转向系统的局部结构示意图;
图4是根据本发明另一种实施例的转向系统在原地转向时的局部结构示意图;
图5是根据本发明一种实施例的第一助力模块的结构示意图;
图6是根据本发明另一种实施例的第一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,
第一轮组121,第二轮组122,控制单元130,横拉杆140,
第一助力模块151,
壳体161,助力电机163,插接件164,减速机构165,传动机构166,输出杆167,
气动壳体171,活塞173,推杆174,高压气管175,低压气管176,控制阀177,出气口177a,空压机178,储气罐179。
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。
在本发明的一些可选的实施例中,如图1-图2所示,转向系统100包括转向盘111、转向管柱112、助力器、转向器113、横拉杆140、第一助力模块151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,转向管柱112与转向器113可以通过花键连接,助力器用于提供转向助力,在一些可选的实施中,助力器可以与转向器113集成设置,比如助力器可以为电机,转向器113与助力器可以集成为电动助力转向器,在另一些可选的实施例中,助力器可以与转向管柱112相连。
横拉杆140可以与第一轮组121相连,第一轮组121可以包括两个车轮,横拉杆140可以为两个,两个横拉杆140与第一轮组121的两个车轮一一对应,且第一轮组121的两个车轮与对应的横拉杆140可以通过开槽薄螺母和开口销连接。转向器113与横拉杆140相连,横拉杆140上集成有第一助力模块151,第一助力模块151可以与对应的第一轮组121的车轮的转向节(图中未示出)相连,在第一助力模块151工作时,第一助力模块151可以向第一轮组121施加转向助力,在第一助力模块151不工作时,第一助力模块151可以作为横拉杆140的延伸只传递转向器113的驱动力。
优选地,参考图1和图2,第一轮组121可以为前轮,第二轮组122可以为后轮,第一轮组121和第二轮组122可以均包括两个车轮,第一轮组121的每个车轮均对应一个横拉杆140和一个第一助力模块151。当然,在另一些可选的实施例中,第一轮组121可以为后轮,第二轮组122可以为前轮。为了描述的方便,下面以第一轮组121为前轮,第二轮组122为后轮为例对本发明作进一步地说明。
控制单元130与助力器和第一助力模块151相连,以可选择性地控制助力器和/或第一助力模块151的工作状态,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控制助力器工作时,转向器113可以驱动第一轮组121偏转,在控制单元130控制第一助力模块151工作时,第一助力模块151可以驱动第一轮组121偏转。
控制单元130可以设置成可选择性地控制第一助力模块151不工作,且控制助力器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不向第一助力模块151发出执行指令,此时第一助力模块151作为横拉杆140的一部分只传递转向器113的驱动力。
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控制助力器提供向右的转向助力,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通过左侧的横拉杆140给第一轮组121的左侧车轮施加向右的拉力,使第一轮组121的左侧车轮克服地面摩擦力往左偏转,转向器113通过右侧的横拉杆140给第一轮组121的右侧车轮施加向右的推力,使第一轮组121的右侧车轮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第一助力模块151工作,助力器不工作以实现第二工作模式。可以理解的是,在第二工作模式下,车辆原地转向,控制单元130设置成可选择性地控制第一助力模块151驱动第一轮组121的两个车轮呈内“八”字转角,且第一轮组121的两个车轮独立驱动,第二轮组122中的一个车轮锁死,被锁死的车轮不沿自身的转动轴转动,也不发生偏转,整车的转动轴线沿竖直方向,且被锁死的车轮与地面的接触点在整车的转动轴线上。
以左转为例,在启动原地转向时,转向管柱112与助力器不工作,控制单元130控制两个第一助力模块151向外推动第一轮组121偏转,第一轮组121的两个车轮偏转呈内“八”字转角,即第一轮组121的两个车轮的远离第二轮组122的一侧的横向间距小于第一轮组121的两个车轮的靠近第二轮组122的一侧的横向间距,控制单元130控制第一轮组121的两个车轮独立驱动,第一轮组121的两个车轮分别朝图2中箭头所示的方向转动,第二轮组122的左侧车轮锁死,整车以第二轮组122的左侧车轮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,通过在横拉杆140上集成第一助力模块151,可以使整车实现原地转向,有效地降低对助力器的最大扭矩的要求,且转向系统100的响应迅速快,转向系统100的可操纵性更强,占用的安装空间小。
下面描述根据本发明实施例的第一助力模块151。
在本发明的一些优选的实施例中,参考图5,第一助力模块151可以为电动式。
如图5所示,第一助力模块151可以包括壳体161、助力电机163、传动机构166、减速机构165、输出杆167和插接件164。
其中,壳体161与横拉杆140相连,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,比如助力电机163可以通过安装在壳体161外的插接件164与控制单元130相连。
传动机构166用于将助力电机163的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,比如传动机构166可以为滚珠丝杠机构或者传动机构166还可以为齿轮齿条传动机构166。
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可以为行星减速机,这样减速机构165的尺寸较小,有助于减小第一助力模块151的尺寸。
输出杆167的一端与传动机构166的输出端相连,输出杆167的另一端与对应的车轮的转向节相连。
优选地,参考图5,助力电机163、传动机构166和减速机构165可以同轴装配,且助力电机163、传动机构166和减速机构165可以均布置在壳体161内。
根据本发明实施例的转向系统100,通过采用电动式的第一助力模块151,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,参考图3、图4、和图6,第一助力模块151可以为气动式。
如图6所示,气动式的第一助力模块151可以包括气动壳体171、活塞173、推杆174、高压气管175和低压气管176。
其中,第一助力模块151的气动壳体171可以与横拉杆140相连。
活塞173可活动地设在气动壳体171内,以在气动壳体171内分隔出高压腔和低压腔,推杆174与活塞173联动,且推杆174与对应的车轮相连,在高压腔内的气压增大时,活塞173在气压作用下移动进而推动推杆174移动,第一助力模块151的推杆174可以推动第一轮组121偏转。比如,高压腔和低压腔可以分别通过高压气管175和低压气管176与外界气路。
参考图3和图4,在第一助力模块151为气动式的实施例中,转向系统100还可以包括气源和控制阀177,气源用于提供高压气体,可选地,气源可以包括空压机178和储气罐179,空压机178用于将高压气体充入储气罐179,储气罐179用于储存高压气体,并在需要时提供高压气体。控制阀177可以连接在气源与第一助力模块151之间,且控制阀177与控制单元130相连。
在一些可选的实施例中,控制阀177可以为多个,多个控制阀177与第一助力模块151一一对应,每个第一助力模块151对应一个控制阀177。通过控制各个控制阀177的通断状态,可以控制第一助力模块151的工作状态。
在另一些可选的实施例中,参考图3和图4,控制阀177可以为集成式,且控制阀177可以具有进气口、出气口177a和多个支路,进气口与气源相连,多个支路与第一助力模块151一一对应,支路的供气端与对应的第一助力模块151的高压腔相连,支路的回气端与对应的第一助力模块151的低压腔相连,且供气端可选择性与进气口相连,回气端与出气口177a相连。通过控制单元130控制控制阀177的各个支路的通断状态,可以控制第一助力模块151的工作状态。
下面描述根据本发明实施例的车辆。
如图1-图6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“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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 (18)
1.一种转向系统,其特征在于,包括:
横拉杆,所述横拉杆上集成有第一助力模块,且所述第一助力模块与第一轮组相连;
转向器,所述转向器与所述横拉杆相连;
控制单元,所述控制单元与所述第一助力模块相连。
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,所述控制单元与所述助力器相连。
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,或控制所述第一助力模块工作,所述助力器不工作且第二轮组的一个车轮锁死以实现第二工作模式。
4.根据权利要求3所述的转向系统,其特征在于,所述第一轮组为前轮,第二轮组为后轮。
5.根据权利要求4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驱动所述第一轮组的两个车轮呈内“八”字转角,所述第一轮组的两个车轮独立驱动,且所述第二轮组的一个车轮锁死,以实现所述第二工作模式。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的转向系统,其特征在于,所述第一助力模块为电动式。
7.根据权利要求6所述的转向系统,其特征在于,所述第一助力模块包括:
壳体,所述壳体与所述横拉杆相连;
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,另一端与所述第一轮组的对应的车轮的转向节相连。
8.根据权利要求7所述的转向系统,其特征在于,所述传动机构为滚珠丝杠机构。
9.根据权利要求7所述的转向系统,其特征在于,所述第一助力模块还包括:
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。
10.根据权利要求9所述的转向系统,其特征在于,所述减速机构为行星减速机。
11.根据权利要求9所述的转向系统,其特征在于,所述助力电机、所述传动机构和所述减速机构同轴装配。
12.根据权利要求1-5中任一项所述的转向系统,其特征在于,所述第一助力模块为气动式。
13.根据权利要求12所述的转向系统,其特征在于,所述第一助力模块包括:
气动壳体,所述气动壳体与所述横拉杆相连;
活塞,所述活塞可活动地设在所述气动壳体内,以在所述气动壳体内分隔出高压腔和低压腔;
推杆,所述推杆与所述活塞联动,且与所述第一轮组的对应的车轮的转向节相连。
14.根据权利要求13所述的转向系统,其特征在于,所述第一助力模块还包括高压气管和低压气管,所述高压腔和所述低压腔分别通过所述高压气管和所述低压气管与外界气路。
15.根据权利要求12所述的转向系统,其特征在于,还包括:
气源;
控制阀,所述控制阀连接在所述气源与所述第一助力模块之间,且所述控制阀与所述控制单元相连。
16.根据权利要求15所述的转向系统,其特征在于,所述气源包括空压机和储气罐。
17.根据权利要求1-5中任一项所述的转向系统,其特征在于,所述转向器与所述助力器集成设置为电动助力转向器。
18.一种车辆,其特征在于,设置有如权利要求1-17中任一项所述的转向系统。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180320 |