CN111114620B - 转向动力切断装置及可断开式转向传动系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种转向动力切断装置及可断开式转向传动系统及车辆。转向动力切断装置包括：壳体；第一、第二传动轴，均转动安装在壳体上，一个用于传动连接于方向盘，另一个用于传动连接于车轮；离合装置，安装在所述壳体中,用于实现第一、第二传动轴之间的动力结合和动力分离的状态切换；锁止结构，将第一、第二传动轴中的一个锁止在设定转角。本发明的转向动力切断装置通过离合装置实现与第一、第二传动轴之间的动力结合和分离，转向动力切断装置可靠性高，锁止结构能够保证对应的传动轴的锁止在设定转角，便于另一传动轴找到设定转角后与对应的传动轴动力结合，转向传动准确度高，方便驾驶员驾驶车辆。

Description

转向动力切断装置及可断开式转向传动系统及车辆

技术领域

本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种转向动力切断装置及可断开式转向传动系统及车辆。

背景技术

车辆的转向传动系统是整车中十分重要的传动系统之一，对于一般车辆来讲，转向传动系统通过依次连接在方向盘下游的转向管柱、多级转向传动轴、转向器以及转向传动连杆，最终将方向盘的转向驱动力传递给车轮，并带动车轮转向。但是随着一些新型车辆及新的驾驶需求的出现，一般车辆的转向传动系统已不再能满足使用需求。

例如对于智能无人驾驶车辆，其在自动驾驶时方向盘不需转动，依靠控制系统控制车轮的转向，而在有人驾驶时，又需要通过将驾驶员转动方向盘的转向操作传递到车轮上，这就需要在不同的驾驶模式下实现转向动力的切断和转换。再例如对于需要在陆上行走和水中航行的特种车辆，其在陆上行驶时，方向盘传递转向动力至车轮，通过车轮偏转实现车辆的转向，而在水中航行时，方向盘传递转向动力至喷泵，通过喷泵偏转实现车辆的转向，因此，这也需要在不同的行驶模式下实现转向动力的切断和转换。

针对以上所提到的特种车辆的使用需求，现有技术也有给出相应的解决方案，例如申请公布号为CN107651008A的中国发明专利申请，其采用全液压驱动转向方式，通过转向控制阀组实现转向动力在车轮和喷泵之间切换，但是液压系统在高速传动时稳定性较差，而且液压阀在行车振动环境下容易漏油，其传动可靠性和准确性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转向动力切断装置，用于解决现有的实现转动动力切换的装置可靠性差、转向传动准确度低的问题。

本发明的转向动力切断装置包括：

壳体；

第一、第二传动轴，均转动安装在壳体上，一个用于传动连接于方向盘，另一个用于传动连接于车轮；

离合装置，安装在所述壳体中,用于实现第一、第二传动轴之间的动力结合和动力分离的状态切换；

锁止结构，将第一、第二传动轴中的一个锁止在设定转角。

本发明的转向动力切断装置通过离合装置实现与第一、第二传动轴之间的动力结合和分离，转向动力切断装置可靠性高，锁止结构能够保证对应的传动轴的锁止在设定转角，便于另一传动轴找到设定转角后与对应的传动轴动力结合，这样就保证在转向动力切断前和接合后，第一传动轴和第二传动轴之间的角度位置不变，转向传动准确度高，方便驾驶员驾驶车辆。

进一步地，所述离合装置包括：离合传动部件，活动安装在壳体内，且在其活动行程内能够实现第一、第二传动轴的动力结合和动力分离；离合驱动机构，与离合传动部件固连或相挡止，以带动离合传动部件结合或分离第一、第二传动轴。采用对应的离合驱动机构带动离合传动部件动作，通过机械传动，可靠性高。

进一步地，第一、第二传动轴同轴布置，离合传动部件具有用于与第一、第二传动轴止转插套的插接结构，并可沿第一、第二传动轴轴向滑动，通过滑动与第一、第二传动轴中的一个轴向脱离实现动力断开。离合传动部件采用直线滑移的方式实现动力结合和断开，活动方式简单，便于控制其离合动作。

更进一步地，所述离合传动部件包括转动装配在一起的定子和转子，定子和转子在轴向上相对固定，所述离合驱动机构的输出端与定子连接，所述插接结构设置在离合传动部件的转子上。这样在离合驱动机构带动离合传动部件运动时，转子的转动动作和离合传动部件整体的轴向移动并不干涉，可靠性更高。

或者，更进一步地，所述锁止结构为设置在壳体内的止转槽，在离合传动部件移动到与第一、第二传动轴中的一个脱离的位置后，离合传动部件的转子进入止转槽中，并通过转子的外侧面与止转槽型面配合实现止转。通过止转槽实现对离合传动部件的止转，简单可靠，且止转槽集成在壳体内离合传动部件的轴向滑动行程的一端位置，整体使壳体内部结构紧凑。

再或者，更进一步地，所述离合驱动机构包括丝杠螺母机构，所述丝杠螺母机构的螺母与离合传动部件相连，并带动离合传动部件轴向滑动。采用丝杠螺母机构带动离合传动部件轴向滑动，运行平稳可靠，而且在螺母移动到位后，丝杠螺母机构自身的自锁性能也能够保证离合传动部件保持在相应位置处，提高了装置可靠性。

更进一步地，丝杠螺母机构的丝杠的输入端通过蜗轮蜗杆机构传动连接有旋转动力装置。利用蜗轮蜗杆机构的自锁性，进一步提升了对离合传动部件的位置保证。

作为另一种改进方案，第一、第二传动轴中未配置所述锁止结构的一个配置有用于检测转角信息的位置检测装置。这样便于获知在将第一、第二传动轴中的一个锁止时，对应的传动轴是否处于设定转角位置，也便于获知在第一、第二传动轴即将动力结合时，未被锁止的传动轴是否转至设定转角位置，提高了第一、第二传动轴离合过程的可靠性。

进一步地，所述转向动力切断装置还包括助力转向机构，转向助力机构与第一、第二传动轴中未配置所述锁止结构的一个传动连接，助力转向机构用于根据位置检测装置检测到的转角信息，在第一、第二传动轴动力分离前带动对应的传动轴转动到所述设定转角，及在第一、第二传动轴动力结合前带动对应的传动轴转动到所述设定转角。通过助力转向机构来带动未配置所述锁止结构的传动轴转动到设定转角位置，可保证该传动轴的角度位置准确可靠，进一步提高了第一、第二传动轴离合过程的可靠性。

进一步地，位置检测装置为转角传感器，转角传感器为现有产品，成本低，体积小，装配方便。

作为另一种改进方案，所述设定转角为车轮回正时的转角，这样能够使车轮更好的容纳在车身内，而不露出车体两侧，利于车辆在不同行驶模式的使用。

同时，本发明的目的还在于提供一种使用上述转向动力切断装置的可断开式转向传动系统，用于解决现有的转向传动系统在实现转向动力切换过程中，可靠性差、准确度低的问题。

本发明的可断开式转向传动系统包括：

转向传动轴，用于接受方向盘的转向动力并向下游传递；

转向动力切断装置，串接在转向传动轴下游；及

转向器，串接在转向动力切断装置下游，并向车轮传递转向动力；

转向动力切断装置包括：壳体；第一、第二传动轴，均转动安装在壳体上，一个用于传动连接于方向盘，另一个用于传动连接于车轮；离合装置，安装在所述壳体中,用于实现第一、第二传动轴之间的动力结合和动力分离的状态切换；锁止结构，将第一、第二传动轴中的一个锁止在设定转角。

本发明的可断开式转向传动系统的转向动力切断装置通过离合装置实现与第一、第二传动轴之间的动力结合和分离，转向动力切断装置可靠性高，锁止结构能够保证对应的传动轴的锁止在设定转角，便于另一传动轴找到设定转角后与对应的传动轴动力结合，这样就保证在转向动力切断前和接合后，第一传动轴和第二传动轴之间的角度位置不变，转向传动准确度高，方便驾驶员驾驶车辆。

进一步地，所述离合装置包括：离合传动部件，活动安装在壳体内，且在其活动行程内能够实现第一、第二传动轴的动力结合和动力分离；离合驱动机构，与离合传动部件固连或相挡止，以带动离合传动部件结合或分离第一、第二传动轴。采用对应的离合驱动机构带动离合传动部件动作，通过机械传动，可靠性高。

进一步地，第一、第二传动轴同轴布置，离合传动部件具有用于与第一、第二传动轴止转插套的插接结构，并可沿第一、第二传动轴轴向滑动，通过滑动与第一、第二传动轴中的一个轴向脱离实现动力断开。离合传动部件采用直线滑移的方式实现动力结合和断开，活动方式简单，便于控制其离合动作。

更进一步地，所述离合传动部件包括转动装配在一起的定子和转子，定子和转子在轴向上相对固定，所述离合驱动机构的输出端与定子连接，所述插接结构设置在离合传动部件的转子上。这样在离合驱动机构带动离合传动部件运动时，转子的转动动作和离合传动部件整体的轴向移动并不干涉，可靠性更高。

或者，更进一步地，所述锁止结构为设置在壳体内的止转槽，在离合传动部件移动到与第一、第二传动轴中的一个脱离的位置后，离合传动部件的转子进入止转槽中，并通过转子的外侧面与止转槽型面配合实现止转。通过止转槽实现对离合传动部件的止转，简单可靠，且止转槽集成在壳体内离合传动部件的轴向滑动行程的一端位置，整体使壳体内部结构紧凑。

再或者，更进一步地，所述离合驱动机构包括丝杠螺母机构，所述丝杠螺母机构的螺母与离合传动部件相连，并带动离合传动部件轴向滑动。采用丝杠螺母机构带动离合传动部件轴向滑动，运行平稳可靠，而且在螺母移动到位后，丝杠螺母机构自身的自锁性能也能够保证离合传动部件保持在相应位置处，提高了装置可靠性。

更进一步地，丝杠螺母机构的丝杠的输入端通过蜗轮蜗杆机构传动连接有旋转动力装置。利用蜗轮蜗杆机构的自锁性，进一步提升了对离合传动部件的位置保证。

作为另一种改进方案，第一、第二传动轴中未配置所述锁止结构的一个配置有用于检测转角信息的位置检测装置。这样便于获知在将第一、第二传动轴中的一个锁止时，对应的传动轴是否处于设定转角位置，也便于获知在第一、第二传动轴即将动力结合时，未被锁止的传动轴是否转至设定转角位置，提高了第一、第二传动轴离合过程的可靠性。

进一步地，所述转向动力切断装置还包括助力转向机构，转向助力机构与第一、第二传动轴中未配置所述锁止结构的一个传动连接，助力转向机构用于根据位置检测装置检测到的转角信息，在第一、第二传动轴动力分离前带动对应的传动轴转动到所述设定转角，及在第一、第二传动轴动力结合前带动对应的传动轴转动到所述设定转角。通过助力转向机构来带动未配置所述锁止结构的传动轴转动到设定转角位置，可保证该传动轴的角度位置准确可靠，进一步提高了第一、第二传动轴离合过程的可靠性。

进一步地，位置检测装置为转角传感器，转角传感器为现有产品，成本低，体积小，装配方便。

作为另一种改进方案，所述设定转角为车轮回正时的转角，这样能够使车轮更好的容纳在车身内，而不露出车体两侧，利于车辆在不同行驶模式的使用。

此外，本发明的可断开式转向传动系统还包括：副转向驱动机构，用于控制相应附件转向；控制器，当第一、第二传动轴中未配置所述锁止结构的一个配置有用于检测转角信息的位置检测装置时，控制器与位置检测装置及副转向驱动机构连接；第一、第二传动轴中未配置所述锁止结构的一个与转向传动轴传动连接，且在转动方向盘时转动，位置检测装置将其检测到的转角信息提供给控制器，控制器根据转角信号控制副转向驱动机构带动相应附件转向。

或者，本发明的可断开式转向传动系统还包括：副转向驱动机构，用于控制相应附件转向；副位置检测装置，用于检测第一、第二传动轴中未配置所述锁止结构的一个的转角信息；控制器，控制器与副位置检测装置及副转向驱动机构连接；第一、第二传动轴中未配置所述锁止结构的一个与转向传动轴传动连接，且在转动方向盘时转动，副位置检测装置将该转角信息提供给控制器，控制器根据转角信号控制副转向驱动机构带动相应附件转向。

这样，在本发明的可断开式转向传动系统应用于例如既能在陆上行驶、又能在水中航行的多用途特种车辆时，本发明的可断开式转向传动系统能够方便可靠的实现转向动力在车轮和相应附件之间的切换，使车辆驾驶起来更加方便舒适。

此外，第一、第二传动轴中用于与车轮传动连接的一个配置所述锁止结构，这样在本发明的可断开式转向传动系统应用于例如既能在陆上行驶、又能在水中航行的多用途特种车辆时，可在车辆在水中航行时将车轮锁止。

此外，本发明的目的还在于提供一种包含上述转向动力切断装置的车辆，用以解决现有的具有具有特殊驾驶需求的车辆在实现转向动力的切换过程中可靠性差、准确度低，进而导致车辆驾驶性能差的问题。

本发明的车辆，包括车架，车架上配置有可断开式转向传动系统，所述可断开式转向传动系统包括：

转向传动轴，接受上游传递的转向动力并向下游传递；

转向动力切断装置，串接在转向传动轴下游；及

转向器，串接在转向动力切断装置下游，并向车轮传递转向动力；

转向动力切断装置包括：壳体；第一、第二传动轴，均转动安装在壳体上，一个用于传动连接于方向盘，另一个用于传动连接于车轮；离合装置，安装在所述壳体中,用于实现第一、第二传动轴之间的动力结合和动力分离的状态切换；锁止结构，将第一、第二传动轴中的一个锁止在设定转角。

本发明的车辆所包含的可断开式转向传动系统的转向动力切断装置通过离合装置实现与第一、第二传动轴之间的动力结合和分离，转向动力切断装置可靠性高，锁止结构能够保证对应的传动轴的锁止在设定转角，便于另一传动轴找到设定转角后与对应的传动轴动力结合，这样就保证在转向动力切断前和接合后，第一传动轴和第二传动轴之间的角度位置不变，转向传动准确度高，方便驾驶员驾驶车辆。

进一步地，所述离合装置包括：离合传动部件，活动安装在壳体内，且在其活动行程内能够实现第一、第二传动轴的动力结合和动力分离；离合驱动机构，与离合传动部件固连或相挡止，以带动离合传动部件结合或分离第一、第二传动轴。采用对应的离合驱动机构带动离合传动部件动作，通过机械传动，可靠性高。

进一步地，第一、第二传动轴同轴布置，离合传动部件具有用于与第一、第二传动轴止转插套的插接结构，并可沿第一、第二传动轴轴向滑动，通过滑动与第一、第二传动轴中的一个轴向脱离实现动力断开。离合传动部件采用直线滑移的方式实现动力结合和断开，活动方式简单，便于控制其离合动作。

更进一步地，所述离合传动部件包括转动装配在一起的定子和转子，定子和转子在轴向上相对固定，所述离合驱动机构的输出端与定子连接，所述插接结构设置在离合传动部件的转子上。这样在离合驱动机构带动离合传动部件运动时，转子的转动动作和离合传动部件整体的轴向移动并不干涉，可靠性更高。

或者，更进一步地，所述锁止结构为设置在壳体内的止转槽，在离合传动部件移动到与第一、第二传动轴中的一个脱离的位置后，离合传动部件的转子进入止转槽中，并通过转子的外侧面与止转槽型面配合实现止转。通过止转槽实现对离合传动部件的止转，简单可靠，且止转槽集成在壳体内离合传动部件的轴向滑动行程的一端位置，整体使壳体内部结构紧凑。

再或者，更进一步地，所述离合驱动机构包括丝杠螺母机构，所述丝杠螺母机构的螺母与离合传动部件相连，并带动离合传动部件轴向滑动。采用丝杠螺母机构带动离合传动部件轴向滑动，运行平稳可靠，而且在螺母移动到位后，丝杠螺母机构自身的自锁性能也能够保证离合传动部件保持在相应位置处，提高了装置可靠性。

更进一步地，丝杠螺母机构的丝杠的输入端通过蜗轮蜗杆机构传动连接有旋转动力装置。利用蜗轮蜗杆机构的自锁性，进一步提升了对离合传动部件的位置保证。

作为另一种改进方案，第一、第二传动轴中未配置所述锁止结构的一个配置有用于检测转角信息的位置检测装置。这样便于获知在将第一、第二传动轴中的一个锁止时，对应的传动轴是否处于设定转角位置，也便于获知在第一、第二传动轴即将动力结合时，未被锁止的传动轴是否转至设定转角位置，提高了第一、第二传动轴离合过程的可靠性。

进一步地，所述转向动力切断装置还包括助力转向机构，转向助力机构与第一、第二传动轴中未配置所述锁止结构的一个传动连接，助力转向机构用于根据位置检测装置检测到的转角信息，在第一、第二传动轴动力分离前带动对应的传动轴转动到所述设定转角，及在第一、第二传动轴动力结合前带动对应的传动轴转动到所述设定转角。通过助力转向机构来带动未配置所述锁止结构的传动轴转动到设定转角位置，可保证该传动轴的角度位置准确可靠，进一步提高了第一、第二传动轴离合过程的可靠性。

进一步地，位置检测装置为转角传感器，转角传感器为现有产品，成本低，体积小，装配方便。

作为另一种改进方案，所述设定转角为车轮回正时的转角，这样能够使车轮更好的容纳在车身内，而不露出车体两侧，利于车辆在不同行驶模式的使用。

此外，本发明的可断开式转向传动系统还包括：副转向驱动机构，用于控制相应附件转向；控制器，当第一、第二传动轴中未配置所述锁止结构的一个配置有用于检测转角信息的位置检测装置时，控制器与位置检测装置及副转向驱动机构连接；第一、第二传动轴中未配置所述锁止结构的一个与转向传动轴传动连接，且在转动方向盘时转动，位置检测装置将其检测到的转角信息提供给控制器，控制器根据转角信号控制副转向驱动机构带动相应附件转向。

或者，本发明的可断开式转向传动系统还包括：副转向驱动机构，用于控制相应附件转向；副位置检测装置，用于检测第一、第二传动轴中未配置所述锁止结构的一个的转角信息；控制器，控制器与副位置检测装置及副转向驱动机构连接；第一、第二传动轴中未配置所述锁止结构的一个与转向传动轴传动连接，且在转动方向盘时转动，副位置检测装置将该转角信息提供给控制器，控制器根据转角信号控制副转向驱动机构带动相应附件转向。

这样，在本发明的车辆在为既能在陆上行驶、又能在水中航行的多用途特种车辆时，其能够方便可靠的实现转向动力在车轮和相应附件之间的切换，使车辆驾驶起来更加方便舒适。

此外，第一、第二传动轴中与车轮传动连接的一个配置所述锁止结构，这样在本发明的车辆在为既能在陆上行驶、又能在水中航行的多用途特种车辆时，能够在车辆水中航行时将车轮锁止。

附图说明

图1为本发明的车辆的实施例1中的可断开式转向传动系统的原理示意图；

图2为本发明的车辆的实施例1中的转向动力切断装置在结合状态的结构示意图；

图3为本发明的车辆的实施例1中的转向动力切断装置在断开状态的结构示意图；

图4为本发明的车辆的另一种实施例中的转向动力切断装置在结合状态的结构示意图；

图5为本发明的车辆的另一种实施例中的转向动力切断装置在断开状态的结构示意图；

图中：1-方向盘；2-转向管柱；3-转向传动轴；4-角转向器；5-转向动力切断装置；50-壳体；51-第一传动轴；52-第二传动轴；53-助力电机；530-助力齿轮；540-定子；541-转子；550-蜗轮蜗杆副；551-丝杠；552-螺母；56-转角传感器；560-第一转角传感器；561-第二转角传感器；57-止转槽；6-转向器；60-转向传动杆系；70-系统控制器；71-喷泵控制器；8-车轮；9-喷泵。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的车辆的实施例1：本实施例中，以能够在陆上行驶和水中航行的特种车辆为例对本发明进行举例说明。

具体地，本实施例的车辆包括车体，车体内配置有发动机，车体的尾部配置有相应附件即喷泵，发动机主要用于驱动车辆在陆上行驶，喷泵主要用于驱动车辆在水中航行。车体的驾驶室内配置有方向盘，在陆上行驶模式时，方向盘通过可断开式转向传动系统传动连接于车轮，在水中航行模式时，方向盘依托可开断式转向传动系统间接控制喷泵的转向。

具体地，如图1所示，可断开式转向传动系统包括方向盘1、连接于方向盘1下侧的转向管柱2，转向管柱2的转向动力通过转向传动轴3配合角转向器4向后传递给转向动力切断装置5，转向动力切断装置5的下游连接有转向器6，转向器6通过转向传动杆系60联动于车轮8。

在陆上行驶模式时，系统控制器70控制转向动力切断装置5处于结合状态，控制喷泵控制器71及喷泵9处于停机不工作状态，转向动力切断装置5能够接收方向盘1的转向动力，并向下游传递给转向器6，转向器6输出转向动力时，可通过转向传动杆系60带动车轮8偏转。

在水中航行模式时，系统控制器70控制转向动力切断装置5处于断开状态，控制喷泵控制器71及喷泵9处于启动状态，转向动力切断装置5在接收到方向盘1的转向动力后，并不能继续向下游的转向器6传递，此时，转向器6、转向传动连杆60均不工作，在转动方向盘时车轮8不偏转。而喷泵控制器71能够通过转向动力切断装置5感受方向盘1给出的转向信息，然后控制喷泵9进行相应的转向动作。

具体地，转向动力切断装置5的结构如图2-3所示，其中图2所示的状态为转向动力切断装置处于结合时的状态，即离合传动部件与第一传动轴结合的状态，图3所示的状态为转向动力切断装置处于断开时的状态，即离合传动部件与第一传动轴脱离的状态。

转向动力切断装置5包括壳体50，壳体50上转动装配有第一传动轴51，第一传动轴51的一端伸出壳体50，用于连接上游传动结构，接收由方向盘1传递而来的转向动力。转向动力切断装置5的壳体50上还转动装配有第二传动轴52，同样地，第二传动轴52的一端伸出壳体，用于连接下游传动结构，将上游传递而来的转向动力向后传递至车轮8。第一传动轴51和第二传动轴52两者同轴布置，且从壳体50的相对侧面伸出。

壳体50内还配置有离合传动部件以及带动离合传动部件动作的离合驱动机构。离合传动部件的一端与第二传动轴52止转插套装配，两者能够同步转动，也能在轴向发生相对滑动，离合传动部件的另一端与第一传动轴51上分别设有可适配的止转插套结构。在离合驱动机构带动离合传动部件相对第二传动轴52轴向滑动，并通过止转结构与第一传动轴51适配插接且止转配合后，离合传动部件与第二传动轴52依然保持连接，从而通过离合传动部件实现第一、第二传动轴之间的动力结合。在离合驱动机构带动离合传动部件相对第二传动轴52轴向滑动，并解除与第一传动轴51的止转插套关系时，第一、第二传动轴之间动力断开。

为了避免在离合传动部件实现第一、第二传动轴之间的动力传递而转动时，与离合驱动机构之间产生干涉，离合传动部件的结构进行了专门的设计。离合传动部件如图2所示，包括转子541和定子540，转子541和定子540转动装配在一起，且在轴向上相对固定。转子541的一端与第一传动轴上分别设有适配的止转插套结构，具体地，包括设置在转子端部的花键槽，以及设置在第一传动轴51端部的花键轴段。转子541的另一端设有外花键，第二传动轴52朝向转子541的一端设有花键套结构，转子541可通过外花键与花键套的配合实现两者之间的止转插套配合，也实现两者之间在轴向上的相互滑动。

也就是说，离合传动部件中起到第一传动轴、第二传动轴之间的转向动力传递作用的主要是转子541。转子541和定子540之间夹装有滚子，两者的相对侧面上分别成型有滚道，构成轴承结构。当然，在其他实施方式中，并不排除可以在两者之间夹装轴承以实现两者之间的相对转动的装配关系。

离合驱动机构通过与定子相连并带动离合传动部件移动，那么在第一、第二传动轴之间进行正常的转向动力传输时，离合驱动机构不会影响离合传动部件在传动过程中的转动动作。

本实施例中，离合驱动机构采用丝杠螺母机构，如图2-3所示，丝杠螺母机构的丝杠551沿与第二传动轴平行的方向上安装在壳体内，在丝杠551转动时带动螺母552轴向移动，螺母552与离合传动部件的定子540固定连接并带动离合传动部件移动。

采用丝杠螺母机构主要考虑到其运行的可靠性和精度，另外其本身具有自锁特性，在排除丝杠转动的情况下，螺母及其连接的离合传动部件的位置不会发生变化。为了更加可靠的保证离合传动部件所处位置，且考虑到空间布局问题，本实施例中，采用电机做为旋转动力装置带动同样具有自锁性能的蜗轮蜗杆副550联动于丝杠螺母机构的丝杠输入端。当然，这里并不限制在其实施方式中，旋转动力装置也可以为液压马达。

通过上述描述的转向动力切断装置实现可断开式转向传动系统的动力中断是比较方便的，而如何使转向动力切断装置实现转动动力传递的重新结合是更为关键的。

考虑到如果转向动力在重新结合后，方向盘的方位与车轮的实际偏向方位不对应，即，在方向盘回正时，车轮并没有回正，就会导致驾驶员在驾驶车辆时无法准确掌握方向盘与车轮之间的转向对应关系，造成很大的驾驶困难，甚至容易造成驾驶事故。因此，在通过转向动力切断装置实现动力结合时，需要保证方向盘的周向方位与车轮的偏转方位保持一致，即保证第一传动轴与第二传动轴的转角对正，以使得在方向盘回正时，车轮也处于回正状态。因此，本实施例中，在离合传动部件轴向移动而实现第一、第二传动轴的动力结合之前，需要时第一传动轴和第二传动轴的转角对正。

对于本实施例的特种车辆，由于其在水上行驶时，需要将车轮回正并收起，因此，在系统控制器70控制可断开式转动传动系统的转向动力切断装置5断开动力之前，需要将方向盘1回正。本实施例中，是以第一传动轴51接收由方向盘、转向传动轴传递而来的动力，并由第二传动轴向车轮端传递为例。在将方向盘1回正前，位置检测装置即处于第一传动轴51外侧的转角传感器56能够检测第一传动轴51当前所处的转角信息，将当前转角信息传递给系统控制器70，并由系统控制器70控制第一传动轴51回转到方向盘回状态。具体地，系统控制器70是通过与第一传动轴传动连接的转向助力机构来实现对第一传动轴的转角的调整的，本实施例中，转向助力机构即为图中所示的助力电机53，第一传动轴51上止转装配有助力齿轮530，助力电机53传动于助力齿轮530并助力于第一传动轴51的转向动作，以及在需要调整第一传动轴的角度位置时，主动带动第一传动轴转动。此处需要说明的是，本实施例中，根据结构设计需要，第一传动轴51包含同轴止转连接的两段轴体，第一轴体伸出壳体，第二轴体转动装配在壳体内并用于与离合传动部件离合传动。第一转角传感器560处于第一轴体外，助力齿轮530安装在第二轴体上。

在转角传感器56检测到第一传动轴51回正之后，系统控制器70控制助力电机53停止工作，并控制离合驱动机构带动离合传动部件与第一传动轴51脱离，此后，在转动方向盘带动第一传动轴51转动时，第二传动轴52不会被带动发生转动。

为了方便第一、第二传动轴的准确结合，我们将第二传动轴保持在该位置不变，在需要第一、第二传动轴动力结合时，只需通过系统控制器70控制助力电机53将第一传动轴51再次转动到方向盘回正状态时其所对应的转角位置，即设定转角位置处，然后驱动离合传动部件实现第一、第二传动轴的结合即可。即在第一传动轴和第二传动轴的动力切断过程中，通过第一传动轴将第二传动轴带动到使方向盘回正的转角位置处，然后将第二传动轴脱开并保证其处于该转角位置不变，在结合时，第一传动轴首先转动至该转角位置处，然后再与第二传动轴结合对接。

在结构上，通过锁止结构实现在第一、第二传动轴动力分离后，对第二传动轴进行锁止。具体地，壳体50内在靠近第二传动轴52端部的位置处设有止转槽57，止转槽57的内周面与转子541的露出定子的外周面适配，且两者均为非圆结构，即止转槽57与离合传动部件的转子的外周面型面配合实现止转，这样在离合传动部件移动到与第一传动轴分离的位置处时，如图3所示，止转槽能够保持离合传动部件及第二传动轴的角度位置不变。

当然，为了保证第一传动轴能够在与第二传动轴动力结合前，准确无误的与第二传动轴的角度位置对正，我们更进一步地做出改进方案，例如还可以对第二传动轴的转角信息进行检测并与第一传动轴的转角信息进行对比，即在如图4-5所示的另一种实施方式中，在第一传动轴51的外侧设置第一转角传感器560，在第二传动轴52的外侧设置第二转角传感器561。通过两转角传感器的对比，更能保证在第一、第二传动轴从动力结合即将动力分离时，第一、第二传动轴能够准确转动到方向盘回正时所对应的转角位置处，在第一、第二传动轴从动力分离即将动力结合时，第一传动轴能够更准确的转动到方向盘回正时所对应的转角位置处。

另外，本实施例的车辆在水中航行状态时，第一传动轴51和第二传动轴52之间的转向动力断开，此时转动方向盘1，第一传动轴51依然被带动转动。第一转角传感器560可检测第一传动轴51的转角并确定方向盘的转向角度和转向速度，进而将其传递给喷泵控制器71，通过喷泵控制器71控制喷泵9转向，即可实现车辆在水中航行时的转向。

此状态下，由于在转动方向盘时不再受到转向器6、转向传动杆系60以及车轮8反作用的阻力，转动时近似空转的感觉，为了避免驾驶人员操作手感不适应，助力电机53此时提供适当的阻力，以使驾驶员在操作时具有与在路面行驶相同的操作手感。

本发明的上述实施例所介绍的能够满足在陆上行驶和水中航行两种工况下行驶的特种车辆，通过可断开式的转向传动系统，能够适应陆上行驶和水中航行两种不同形式状态下的转向操作，可断开式转向传动系统采用机械式的转向动力切断装置，可靠的实现了转向动力在方向盘到车轮以及方向盘到喷泵之间的转向信息传递路径的切换，提高了车辆整体的使用性能。

当然，上述所描述的车辆的实施例1中，用于检测与方向盘连接的第一转动轴的转角传感器处于转向动力切断装置的壳体内，在车辆的其他实施方式中，该转角传感器可位于方向盘转轴位置处，或转向传动轴处。

本发明的车辆的实施例2：本实施例中，以能够根据需要可以选择自动驾驶和人工驾驶的智能车辆为例。本实施例的智能车辆，与目前市面上出现的智能车辆相类似，在人工驾驶时，通过驾驶员转动方向盘控制车辆转向，在自动驾驶时，车辆根据整车控制器提供的信号自动转向，方向盘的车轮之间的转向动力传递路径处于断开状态，无法通过方向盘控制车辆转向。

本实施例的车辆包括车体，车体上配置有动力系统、悬架系统，车轮安装在悬架系统上，动力系统输出的转矩通过传动系统传递至车轮，还包括用于控制车辆行驶转向的可断开式转向传动系统。可断开式转向传动系统包括方向盘、连接于方向盘下侧的转向管柱，转向管柱的转向动力通过转向传动轴配合角转向器向后传递给转向动力切断装置，转向动力切断装置的下游连接有转向器，转向器通过转向传动杆系联动于车轮。

其中，转向动力切断装置的结构与上述实施例的车辆中的转向动力切断装置的结构相同。本车辆的实施例中的可断开式转向传动系统与上述车辆实施例中的可断开式转向传动系统的不同之处在于，本实施例中的可断开式转向传动系统中，转动动力切断装置的第二传动轴接收来自方向盘、转向传动轴传递而来的转向动力并通过第一传动轴传递给车轮，即第二传动轴处于第一传动轴的上游，这样在转向动力切断装置切断第一传动轴和第二传动轴之间的转向动力传动关系后，第二传动轴连带与其传动连接的方向盘无法转动，第一传动轴以及其下游连接的转向器、转向传动连杆等可进行转向传动动作。

上段描述的车辆在具体使用时，根据导航提供的道路信息以及车体上安装的道路信息检测装置检测的道路信息，整车控制器根据转角传感器检测到的转角信息，控制转向助力机构准确带动第一传动轴转动，并将转向动力向下游传递给车轮，实现车辆转向。由于本发明的关键并不在于智能车辆如何实现自动驾驶及如何实现自动驾驶时转向的控制，因此，此处不再对该部分内容做详细描述。

需要说明的是，对于如上述实施例2中所介绍的智能车辆，用于检测第一传动轴的转角传感器也并非必须设置转动动力切断装置的壳体中，而是设置在靠近车轮转向节的位置处，用于检测车轮的转向。

本发明的车辆的实施例3：与上述实施例1中的车辆不同的是，本实施例中，车辆的可断开式转向传动系统中所包含的转向动力切断装置的第一传动轴和第二传动轴并非同轴布置，而是平行间隔布置，此时，两者的相近一端分别安装有传动齿轮，离合传动部件为中间齿轮，中间齿轮在离合驱动机构的带动下在轴向上往复移动，能够移动到将第一第二传动轴上的传动齿轮分别啮合的位置处，也能移动到与第一传动轴上的传动齿轮和/或第二传动轴上的传动齿轮脱离的位置处，从而实现第一、第二传动轴之间的离合。

本发明的车辆的实施例4：与上述实施例1中的车辆不同的是，本实施例中，车辆的可断开式转向传动系统中所包含的转向动力切断装置不包含转向助力机构和位置检测装置，在需要断开转向动力时，手动将方向盘转动到回正状态，，然后通过离合驱动机构带动离合传动部件动作，实现第一、第二传动轴之间的动力分离，此时，第二传动轴被锁止结构锁止在方向盘回正时的转角位置处。在需要第一、第二传动轴动力结合时，手动将方向盘转动到回正状态，此时认为第一传动轴和第二传动轴的转角对正，通过离合驱动机构带动离合传动部件动作，实现第一、第二传动轴之间的动力结合即可。

本发明的车辆的实施例5：与上述实施例1中的车辆不同的是，本实施例中，车辆的可断开式转向传动系统中所包含的转向动力切断装置不包含转向助力机构，位置检测装置与车辆的仪表盘显示模块连接，并能够显示第一传动轴或者方向盘的角度位置信息。在需要断开转向动力时，手动转动方向盘，观察位置检测装置检测到的转角信息，直到方向盘转动到回正状态，然后通过离合驱动机构带动离合传动部件动作，实现第一、第二传动轴之间的动力分离，此时，第二传动轴被锁止结构锁止在方向盘回正时的转角位置处。在需要第一、第二传动轴动力结合时，手动转动方向盘，观察位置检测装置检测到的转角信息，直到方向盘转动到回正状态，此时认为第一传动轴和第二传动轴的转角对正，通过离合驱动机构带动离合传动部件动作，实现第一、第二传动轴之间的动力结合即可。

本发明的车辆的实施例6：与上述实施例1中的车辆不同的是，本实施例中，可断开式转向传动系统中所包含的转向动力切断装置的位置检测装置并非是转角传感器，而是第一传动轴上设有螺旋槽，并通过该螺旋槽螺旋传动连接有滑块，在第一传动轴转动时，滑块可沿其直线移动，对应于滑块布置有距离传感器，通过距离传感器感受滑块与其之间的距离，来换算和判断第一传动轴的转角信息。类似的变形，在其他实施方式中，位置检测装置也可以为装在对应传动轴上的编码器。

本发明的车辆的实施例7：与上述实施例1中的车辆不同的是，在车辆的实施例1中，作为位置检测装置的转角传感器既用于检测第一传动轴的角度位置以判断其是否转动到设定转角位置，还用来在第一、第二传动轴动力分离后，用于根据方向盘传递给第一传动轴的转向信息提供给系统控制系转向信息，进而控制喷泵的转向，而实施例7中，于实施例1中的车辆的可断开式转向传动系统上额外增加用于检测第一传动轴的副位置检测装置，并通过该副位置检测装置检测第一传动轴，也即方向盘的转向信息，并提供给控制器控制喷泵转向。当然，副位置检测装置亦可采用如实施例6中所列举的形式。

本发明的车辆的实施例8：与上述实施例1中的车辆不同的是，离合装置为传统的电磁离合器，其内部传力衔铁通过电磁作用力驱动动作而非机械传动带动动作，实现离合切换。类似的变形方式，离合装置也可采用液力离合器或磁粉离合器或摩擦离合器等。

上述所描述的车辆的实施例中，其转向动力切断装置的壳体内通过止转槽对离合传动部件的转子在脱离第一传动轴后的周向方位进行锁定，以锁定第二传动轴的周向方位，当然，在其他实施方式中，也可以在转向动力切断装置的壳体内设置与第二传动轴的轴线平行的锁销，在离合传动部件的转子移动到脱离第一传动轴的位置处时，插入转子上的销孔，实现对转子的周向锁定。或者，在其实施方式中，转子的露出定子的外周面上设有锁槽，壳体内对应设有锁块，在离合传动部件的转子以处于与方向盘回正状态相对应的周向方位与第一传动轴轴向分离时，壳体内的锁块可滑入滑槽中，并对离合传动部件的转子及第二传动轴进行周向方位的锁止。

上述所描述的车辆的实施例中，转向动力切断装置所包含的离合传动部件包括轴承结构，在其他实施方式中，离合传动部件可以为中部设有径向向外延伸的盘面的离合传动轴，离合传动轴两端的分别用于与第一传动轴和第二传动轴配合的结构与实施例1中转子两端与第一传动轴和第二传动轴配合的结构相同，丝杠螺母机构的螺母上固定有拨叉，拨叉将离合传动轴的中部盘面部分夹在内部，且在螺母移动时，通过拨叉带动离合传动轴移动，为了消除拨叉与离合传动轴的盘面部分之间的摩擦，可在两者之间夹装滚珠，或加润滑油。

上述所描述的车辆的实施例1中，第二传动轴时在于第一传动轴动力分离后，被锁止结构锁止，在其他实施方式中，例如锁止结构为电磁锁销时，可在转子外周面设置轴向延伸的滑槽，在第一、第二传动轴转动到设定转角位置处后，电磁锁销伸出并卡入滑槽中，对转子和第二传动轴锁止，然后，转子在离合驱动装置的带动下移动实现与第一传动轴的脱离。或者，在离合装置并非如实施例1中所采用的离合装置时，也可在第一、第二传动轴转动到设定转角位置处后通过锁止结构先将第二传动轴锁止，然后离合装置工作实现第一、第二传动轴之间的动力分离。

或者，在其实施方式中，离合驱动机构也可以采用包含其他直线输出机构的驱动机构，例如包含减速电机和凸轮推杆机构，减速电机带动凸轮转动，离合传动部件与推杆相连，并在凸轮转动时通过推杆带动离合传动部件移动，进而实现第一传动轴、第二传动轴之间的动力结合和分离。

上述实施例中，用于提供给第一传动轴转向的转向助力机构为助力电机，在其他实施例方式中，转向助力机构可以采用液压马达，液压马达的输出轴通过齿轮与助力齿轮啮合传动。

上述实施例中，喷泵控制器和系统控制器为独立的两个控制模块，在其他实施方式中，喷泵控制器和系统控制器的作用也可以由整车控制器统一实现，即不再独立设置喷泵控制器和系统控制器，由整体控制器代替。

本发明还提供了可断开式转向传动系统的实施例：其具体结构与上述的车辆的各种实施例中的可断开式转向传动系统的结构相同，此处不再赘述。

本发明还提供了转向动力切断装置的实施例：其具体结构与上述的车辆的各种实施例中的转向动力切断装置的结构相同，此处不再赘述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种转向动力切断装置，其特征是，包括：

壳体；

第一、第二传动轴，均转动安装在壳体上，一个用于传动连接于方向盘，另一个用于传动连接于车轮；

离合装置，安装在所述壳体中，用于实现第一、第二传动轴之间的动力结合和动力分离的状态切换；

锁止结构，将第一、第二传动轴中的一个锁止在设定转角；

所述设定转角为车轮回正时的转角；

所述离合装置包括：离合传动部件，活动安装在壳体内，且在其活动行程内能够实现第一、第二传动轴的动力结合和动力分离；

离合驱动机构，与离合传动部件固连或相挡止，以带动离合传动部件结合或分离第一、第二传动轴；

第一、第二传动轴同轴布置，离合传动部件具有用于与第一、第二传动轴止转插套的插接结构，并可沿第一、第二传动轴轴向滑动，通过滑动与第一、第二传动轴中的一个轴向脱离实现动力断开；

所述离合传动部件包括转动装配在一起的定子和转子，定子和转子在轴向上相对固定，所述离合驱动机构的输出端与定子连接，所述插接结构设置在离合传动部件的转子上。

2.根据权利要求1所述的转向动力切断装置，其特征是，所述锁止结构为设置在壳体内的止转槽，在离合传动部件移动到与第一、第二传动轴中的一个脱离的位置后，离合传动部件的转子进入止转槽中，并通过转子的外侧面与止转槽型面配合实现止转。

3.根据权利要求1所述的转向动力切断装置，其特征是，所述离合驱动机构包括丝杠螺母机构，所述丝杠螺母机构的螺母与离合传动部件相连，并带动离合传动部件轴向滑动。

4.根据权利要求3所述的转向动力切断装置，其特征是，丝杠螺母机构的丝杠的输入端通过蜗轮蜗杆机构传动连接有旋转动力装置。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的转向动力切断装置，其特征是，第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个配置有用于检测转角信息的位置检测装置。

6.根据权利要求5所述的转向动力切断装置，其特征是，所述转向动力切断装置还包括助力转向机构，转向助力机构与第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个传动连接，助力转向机构用于根据位置检测装置检测到的转角信息，在第一、第二传动轴动力分离前带动对应的传动轴转动到所述设定转角，及在第一、第二传动轴动力结合前带动对应的传动轴转动到所述设定转角。

7.根据权利要求5所述的转向动力切断装置，其特征是，位置检测装置为转角传感器。

8.一种可断开式转向传动系统，其特征是，包括：

转向传动轴，用于接受方向盘的转向动力并向下游传递；

转向动力切断装置，串接在转向传动轴下游；及

转向器，串接在转向动力切断装置下游，并向车轮传递转向动力；

所述转向动力切断装置为权利要求1-3任意一项所述的转向动力切断装置。

9.根据权利要求8所述的可断开式转向传动系统，其特征是，还包括：

第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个配置有用于检测转角信息的位置检测装置；

所述转向动力切断装置还包括助力转向机构，转向助力机构与第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个传动连接，助力转向机构用于根据位置检测装置检测到的转角信息，在第一、第二传动轴动力分离前带动对应的传动轴转动到所述设定转角，及在第一、第二传动轴动力结合前带动对应的传动轴转动到所述设定转角；

副转向驱动机构，用于控制相应附件转向；

控制器，与位置检测装置及副转向驱动机构连接；

第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个与转向传动轴传动连接，且在转动方向盘时转动，位置检测装置将其检测到的转角信息提供给控制器，控制器根据转角信号控制副转向驱动机构带动相应附件转向。

10.根据权利要求8所述的可断开式转向传动系统，其特征是，还包括：

第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个配置有用于检测转角信息的位置检测装置；

所述转向动力切断装置还包括助力转向机构，转向助力机构与第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个传动连接，助力转向机构用于根据位置检测装置检测到的转角信息，在第一、第二传动轴动力分离前带动对应的传动轴转动到所述设定转角，及在第一、第二传动轴动力结合前带动对应的传动轴转动到所述设定转角；

副转向驱动机构，用于控制相应附件转向；

副位置检测装置，用于检测第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个的转角信息；

控制器，控制器与副位置检测装置及副转向驱动机构连接；

第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个与转向传动轴传动连接，且在转动方向盘时转动，副位置检测装置将该转角信息提供给控制器，控制器根据转角信号控制副转向驱动机构带动相应附件转向。

11.根据权利要求8所述的可断开式转向传动系统，其特征是，第一、第二传动轴中用于与车轮传动连接的一个配置所述锁止结构。

12.一种车辆，包括车架，其特征是：

车架上配置有可断开式转向传动系统，所述可断开式转向传动系统包括：

转向传动轴，接受上游传递的转向动力并向下游传递；

转向动力切断装置，串接在转向传动轴下游；及

转向器，串接在转向动力切断装置下游，并向车轮传递转向动力；

所述转向动力切断装置为权利要求1-3任意一项所述的转向动力切断装置。

13.根据权利要求12所述的车辆，其特征是，还包括：

第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个配置有用于检测转角信息的位置检测装置；

所述转向动力切断装置还包括助力转向机构，转向助力机构与第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个传动连接，助力转向机构用于根据位置检测装置检测到的转角信息，在第一、第二传动轴动力分离前带动对应的传动轴转动到所述设定转角，及在第一、第二传动轴动力结合前带动对应的传动轴转动到所述设定转角；

副转向驱动机构，用于控制相应附件转向；

控制器，与位置检测装置及副转向驱动机构连接；

第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个与转向传动轴传动连接，且在转动方向盘时转动，位置检测装置将其检测到的转角信息提供给控制器，控制器根据转角信号控制副转向驱动机构带动相应附件转向。

14.根据权利要求12所述的车辆，其特征是，还包括：

第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个配置有用于检测转角信息的位置检测装置；

所述转向动力切断装置还包括助力转向机构，转向助力机构与第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个传动连接，助力转向机构用于根据位置检测装置检测到的转角信息，在第一、第二传动轴动力分离前带动对应的传动轴转动到所述设定转角，及在第一、第二传动轴动力结合前带动对应的传动轴转动到所述设定转角；

副转向驱动机构，用于控制相应附件转向；

副位置检测装置，用于检测第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个的转角信息；

控制器，控制器与副位置检测装置及副转向驱动机构连接；

第一、第二传动轴中未配置所述锁止装置的一个与转向传动轴传动连接，且在转动方向盘时转动，副位置检测装置将该转角信息提供给控制器，控制器根据转角信号控制副转向驱动机构带动相应附件转向。

15.根据权利要求12所述的车辆，其特征是，第一、第二传动轴中与车轮传动连接的一个配置所述锁止结构。

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