CN117246404A - 电动转向系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆转向技术领域，具体涉及电动转向系统和车辆。电动转向系统包括：多个电动转向机；多个转向传动组件，每个转向传动组件与其中对应的一个电动转向机传动连接，并适于与对应的转向轮传动连接；转向控制器，与多个电动转向机以及转向操作机构通信连接，转向控制器适于根据转向操作机构的转向操作信号控制多个电动转向机协同工作，使位于车辆两侧的转向轮向相同方向同步转向。通过本发明的技术方案，通过多个电动转向机分别对车辆两侧的转向轮进行转向驱动，使两侧的转向轮实现同步转向，简化了转向系统的结构，能耗较低，提高了电动转向系统的整体承载能力和输出转矩，适于在中、重型车辆中应用，并能够满足其载荷要求。

Description

电动转向系统和车辆

技术领域

本发明属于车辆转向技术领域，具体涉及电动转向系统和车辆。

背景技术

在车辆领域中，常见的中、重型车辆由于前轴载荷较重，通常采用液压转向系统，且需要配置额外的液压助力转向机构，以满足载荷要求。但是此种转向系统设备器件较多，结构和连接关系较为复杂，且造成大量的能源浪费。

随着汽车电动化技术的发展，电动转向机越来越多地在车辆中应用，但现有的电动转向机由于受到结构限制，承载能力和输出转矩不足，导致相应的电动转向系统仅能够在乘用车、轻型卡车等轻型车辆中应用，难以满足中、重型车辆的载荷要求，适用范围受限，不利于电动转向系统的推广应用。

发明内容

有鉴于此，为改善现有技术中所存在的上述问题中的至少一个，本发明提供了一种电动转向系统和车辆。

本发明的第一方面技术方案提供了一种电动转向系统，包括：壳体；多个电动转向机，其中一个电动转向机适于与车辆的转向操作机构传动连接；多个转向传动组件，每个转向传动组件与其中对应的一个电动转向机传动连接，并适于与对应的转向轮传动连接；转向控制器，与多个电动转向机以及转向操作机构通信连接，转向控制器适于根据转向操作机构的转向操作信号控制多个电动转向机协同工作，使位于车辆两侧的转向轮向相同方向同步转向。

在一种可行的实现方式中，转向传动组件包括：转向节臂，适于与转向轮固定连接，并向转向轮的内侧延伸；至少一个转向直拉杆，沿车辆的纵向设置，转向直拉杆的一端与转向节臂转动连接；至少一个转向垂臂，一端与对应的电动转向机的输出轴连接，另一端与对应的转向直拉杆远离转向节臂的一端转动连接，转向垂臂适于在电动转向机的驱动下摆动，并带动对应的转向直拉杆沿纵向移动，以使对应的转向节臂和转向轮转向。

在一种可行的实现方式中，转向传动组件还包括：转向横拉杆臂，每个转向轮对应设有一个转向横拉杆臂，且每个转向横拉杆臂的一端与对应转向节臂固定连接；转向横拉杆，沿车辆的横向设置于相对的两个转向轮之间，转向横拉杆的两端分别与对应的转向横拉杆臂转动连接。

在一种可行的实现方式中，每个转向轮对应设有两个电动转向机，且在车辆的纵向上，两个电动转向机分别设于对应的转向轮的前侧和后侧；转向传动组件包括两个转向垂臂和两个转向直拉杆，其中一个转向直拉杆和一个转向垂臂与位于前侧的电动转向机传动连接，另一个转向直拉杆和另一个转向垂臂与位于后侧的电动转向机传动连接。

在一种可行的实现方式中，电动转向机包括：壳体；机体组件，设于壳体内，机体组件的输出轴与对应的转向传动组件传动连接；驱动电机，连接于壳体上，并与转向控制器通信连接，驱动电机与机体组件传动连接，并适于根据转向控制器的控制指令驱动机体组件工作，以使输出轴转动；其中，多个电动转向机中，其中一个电动转向机为主转向机，且主转向机的机体组件的输入轴与车辆的转向操作机构传动连接。

在一种可行的实现方式中，机体组件包括：活动件，活动件设有多个螺纹孔；多个螺杆，包括主动螺杆和从动螺杆，分别穿设于不同的螺纹孔中，主动螺杆的一端伸出壳体外并形成输入轴，从动螺杆的螺纹旋向与主动螺杆的螺纹旋向相反；主动齿轮，套接于主动螺杆上；从动齿轮，套接于从动螺杆上，并与主动齿轮相啮合；输出轴，穿设于壳体上，且输出轴位于壳体内的部位与活动件传动连接，并适于在活动件的带动下转动。

在一种可行的实现方式中，主动齿轮与主动螺杆之间为过盈配合；从动齿轮与对应的从动螺杆之间为过盈配合；其中，主动齿轮和从动齿轮通过整体压装的方式装配。

在一种可行的实现方式中，螺纹孔的内螺纹结构与对应的螺杆的外螺纹结构合围形成螺旋滚道，且螺旋滚道中设有多个循环球，循环球与螺纹孔的内螺纹结构以及螺杆的外螺纹结构滚动配合；和/或机体组件还包括导向结构，导向结构设于活动件的一侧，并沿螺杆的延伸方向设置，且导向结构与活动件滑动配合。

在一种可行的实现方式中，活动件朝向输出轴的一侧的侧壁上设有齿条结构；输出轴位于壳体内的部位设有啮合结构，且啮合结构与齿条结构相啮合。

本发明第二方面的技术方案中提供了一种车辆，包括：车体，车体设有车架和位于车架两侧的转向轮；上述任一项中的电动转向系统，电动转向系统的多个电动转向机和多个转向传动组件分别与车架两侧的转向轮对应设置，其中，每个转向轮与对应的转向传动组件和电动转向机传动连接。

本发明上述技术方案中的有益效果体现在：

改进了电动转向系统的结构形式和设置方式，采用多个电动转向机分别对车辆两侧的转向轮进行转向驱动，并通过转向控制器控制多个电动转向机进行协同工作，使两侧的转向轮同步转动，简化了转向系统的结构，能耗较低，提高了电动转向系统的整体承载能力和输出转矩，适于在中、重型车辆中应用，并能够满足其载荷要求。

附图说明：

图1所示为本发明一个实施例提供的一种电动转向系统装配于车辆中的俯视示意图。

图2所示为本发明一个实施例提供的一种电动转向系统的示意框图。

图3所示为本发明一个实施例提供的一种电动转向系统装配于车辆中的侧向示意图。

图4所示为本发明一个实施例提供的一种电动转向系统装配于车辆中的俯视示意图。

图5所示为本发明一个实施例提供的又一种电动转向系统装配于车辆中的俯视示意图。

图6所示为本发明一个实施例提供的一种电动转向机的俯视示意图。

图7所示为本发明一个实施例提供的一种电动转向机的示意框图。

图8所示为本发明一个实施例提供的一种电动转向机的内部结构的示意图。

图9所示为本发明一个实施例提供的又一种电动转向机的内部结构的示意图。

图10所示为本发明一个实施例提供的又一种电动转向机的内部结构的示意图。

图11所示为本发明一个实施例提供的一种车辆的示意框图。

具体实施方式

本申请的描述中，“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。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

另外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

申请概述

在车辆领域中，随着汽车电动化技术的发展，电动转向机以及电动转向系统具有结构简单、能耗低、绿色环保等优点，具有较好的应用前景。但目前现有的电动转向机由于受到结构等方面的限制，承载能力和输出转矩不足，导致相应的电动转向系统的适用范围受限，难以满足中、重型车辆的载荷要求，仅能够在乘用车、轻型卡车等轻型车辆中应用。而中、重型车辆由于前轴载荷较重，目前只能采用传统的转向系统，例如液压助力转向系统，为了增大输出转矩，通常需要配置额外的液压助力转向机构，导致转向系统涉及的器件较多，结构和连接关系较为复杂，且造成大量的能源浪费。因而急需开发适于在中、重型车辆中应用的电动转向系统。

以下提供了本发明的技术方案中的电动转向系统和车辆的一些实施例。

在本发明第一方面的一个实施例中提供了一种电动转向系统100，如图1和图2所示，包括多个电动转向机1、多个转向传动组件2以及转向控制器3。当应用于车辆500中时，多个电动转向机1分别与位于在车辆500两侧的转向轮513对应设置，转向传动组件2与电动转向机1对应设置，且每个转动传动组件与其中对应的一个电动转向机1以及对应的一个转向轮513传动连接，以在电动转向机1的驱动下带动对应的转向轮513进行转向。在多个电动转向机1中，其中一个电动转向机1可以与车辆500的转向操作机构传动连接，以获取驱动力；转向控制器3与多个电动转向机1通信连接，且转向控制器3适于与转向操作机构通信连接，以获取转向操作信号，转向控制器3可以根据转向操作机构的转向操作信号控制多个电动转向机1协同工作，实现电动助力转向，以驱动车辆500两侧的转向轮513向相同的方向同步转向。

需要说明的是，电动转向机1的数量可以根据车辆500的具体使用需要而设置，在实际应用中，每个转向轮513可以对应设置一个或多个电动转向机1进行转向驱动，电动转向机1可以与车辆500的车架511进行连接固定。另外，本实施例中的车辆500具体可以是轻型车辆(例如乘用车、轻型货车等)，也可以是中型、重型车辆(例如重型货车、工程车辆等)，下文实施例中的情况与此相同。

本实施例中的电动转向系统100，改进了结构形式和设置方式，通过采用多个电动转向机1分别对车辆500两侧的转向轮513进行转向驱动，并通过转向控制器3控制多个电动转向机1进行协同工作，使两侧的转向轮513实现同步转动，不仅简化了转向系统的结构，无需液压助力机构，大幅降低了能耗，而且大幅提高了电动转向系统100的整体承载能力和输出转矩，并能够满足中、重型车辆的载荷要求，适用范围更广。

在本发明进一步的实施例中，如图1至图4所示，转向传动组件2包括转向节臂21、转向直拉杆22和转向垂臂23。转向节臂21可与转向轮513固定连接，具体可以与转向轮513内侧的转向节固定连接，且转向节臂21向转向轮513的内侧延伸，以便于进行连接装配；转向直拉杆22沿车架511的纵向(即车辆的纵向)设置，且转向直拉杆22的一端与转向节臂21转动连接；转向垂臂23的一端与对应的电动转向机1的输出轴125连接，并向下方延伸，转向垂臂23的另一端与对应的转向直拉杆22远离转向节臂21的一端转动连接。当电动转向机1工作时，输出轴125输出转矩并驱动转向垂臂23在竖直平面内摆动，并带动对应的转向直拉杆22沿纵向移动，进而使对应的转向节臂21以及转向轮513转向，具体通过转向直拉杆22的向前移动和向后移动带动转向节臂21和转向轮513实现左转和右转。

其中，转向传动组件2包括至少一个转向直拉杆22和至少一个转向垂臂23，根据电动转向机1的具体数量不同，转向直拉杆22以及转向垂臂23均可以设置一个或多个，每个电动转向机1通过一个转向垂臂23以及一个转向直拉杆22与转向节臂21传动连接。

进一步地，如图4所示，转向传动组件2还包括转向横拉杆臂24和转向横拉杆25。每个转向轮513对应设有一个转向横拉杆臂24，例如图4中的示例，左右两个转向轮513各设有一个转向横拉杆臂24，且每个转向横拉杆臂24的一端与对应的转向节臂21固定连接；转向横拉杆25沿车架511的横向设置，并位于相对的两个转向轮513之间，转向横拉杆25的两端分别与对应的转向横拉杆臂24转动连接，以使两个转向节臂21通过转向横拉杆臂24以及转向横拉杆25形成多连杆机构，当其中一个转向轮513转向时，能够通过转向节臂21、转向横拉杆臂24以及转向横拉杆25向相对的另一个转向轮513传递动力，带动另一个转向轮513向相同方向转向，可以实现两个转向轮513之间的转向驱动力的传递和分配，以进一步促进两个转向轮513同步转向。

其中，转向控制器3可以根据上述结构特性，在转向横拉杆25的配合作用下合理控制各个电动转向机1的输出转矩，以提高不同的电动转向机1的转向驱动力的利用率，在满足转向要求的情况下尽可能降低能耗。

在本发明进一步的实施例中，如图2和图5所示，在电动转向系统100中，具体设置四个电动转向机1、四个转向垂臂23和四个转向直拉杆22，以与车架511两侧的两个转向轮513相对应。具体地，每个转向轮513对应设有两个电动转向机1，且在车架511的纵向上，两个电动转向机1分别设于对应的转向轮513的前侧和后侧；与之相对应，每个电动转向机1的输出轴125连接有一个转向垂臂23，每个转向垂臂23与一个转向直拉杆22转动连接，每个转向直拉杆22远离转向垂臂23的一端与转向节臂21转动连接，使得转向节臂21同时与两个转向直拉杆22转动连接。转向控制器3根据转向操作信号控制各个电动转向机1协同工作，以使两个转向轮513实现同步转向。其中，每个转向轮513通过两个电动转向机1进行驱动，能够进一步提高转向驱动力和承载能力，有利于在载荷更大的车辆中应用。

在本发明进一步的实施例中，如图3、图6和图7所示，电动转向机1包括壳体11、机体组件12以及驱动电机13。壳体11作为承载结构，机体组件12设置在壳体11内，并可以通过壳体11与车架511连接固定；机体组件12的输出轴125伸出壳体11外，并与对应的转向传动组件2传动连接，以输出转矩。驱动电机13连接于壳体11上，并与机体组件12传动连接；驱动电机13与转向控制器3通信连接，可以根据转向控制器3的控制指令驱动机体组件12工作，进而驱动输出轴125转动，以输出转矩。

其中，在多个电动转向机1中，其中一个电动转向机1为主转向机，主转向机的机体组件12的输入轴1222与车辆500的转向操作机构传动连接；主转向机可以直接从转向操作机构获取转向驱动力，同时转向控制器3根据转向操作信号控制主转向机的驱动电机13输出转矩，使主转向机获得电动转向助力。其余的电动转向机1为副转向机，当主转向机转向时，副转向机的驱动电机13根据转向控制器3的控制指令工作，驱动副转向机的机体组件12输出转矩，以配合主转向机的转向动作进行协同操作，实现不同的转向轮513的同步转向。

需要说明的是，驱动电机13具体可以采用伺服电机，驱动电机13的设置位置以及连接关系可以根据机体组件12的具体结构而设置，例如，驱动电机13可以与机体组件12的输入轴1222传动连接，也可以直接与机体组件12的输出轴125或机体组件12的内部传动部件传动连接。

进一步地，如图6至图8所示，电动转向机1的机体组件12包括活动件121、多个螺杆122、主动齿轮123、从动齿轮124以及输出轴125。活动件121上设有多个螺纹孔1211，多个螺杆122分别穿设于不同的螺纹孔1211中，并与壳体11转动连接；多个螺杆122具体包括主动螺杆1221和从动螺杆1223，主动螺杆1221的一端伸出壳体11外，形成机体组件12的输入轴1222，并能够与转向操作机构传动连接；从动螺杆1223的螺纹旋向与主动螺杆1221的螺纹旋向相反，不同的螺纹孔1211的螺纹旋向与对应的螺杆122相适配。主动齿轮123套接于主动螺杆1221上，从动齿轮124套接于从动螺杆1223上，且从动齿轮124与主动齿轮123相啮合，当主动齿轮123在主动螺杆1221的带动下转动时，能够带动从动齿轮124以及从动螺杆1223反向转动，与此同时，通过活动件121与主动螺杆1221以及从动螺杆1223间的螺纹配合，沿螺杆的延伸方向进行直线运动，例如图8中的上移或下移。输出轴125穿设于壳体11上，一端位于壳体11内，另一端伸出壳体11外；输出轴125位于壳体11内的部位与活动件121传动连接，输出轴125位于壳体11外的部位与转向传动组件2传动连接，通过活动件121的直线运动带动输出轴125转动并输出转矩，进而通过转向传动组件2带动转向轮513转向。

本实施例中，电动转向机1通过多个螺杆122同时带动活动件121进行直线运动，在工作过程中，多个螺杆122共同受力，可以有效提高电动转向机1的承载能力，并能够相应增大输出轴125的输出转矩，大幅降低了电动方向机在使用过程中发生故障或失效的可能性，且结构相对较为简单，能耗低，适于在中、重型车辆中应用。

另外，通过本实施例中设置的螺纹旋向相反的螺杆122与活动件121配合，还可以对活动件121起到限位作用，防止活动件121发生转动，以使活动件121能够保持稳定状态，且无需额外配置相应的转动限位结构，有利于进一步简化电动转向机1的内部结构，也有利于进一步降低成本。

进一步地，如图8中的示例，机体组件12的主动齿轮123与主动螺杆1221之间形成过盈配合；类似地，从动齿轮124与对应的从动螺杆1223之间也形成过盈配合，以使主动齿轮123与主动螺杆1221之间、从动齿轮124与从动螺杆1223之间的连接更加牢固。其中，主动齿轮123和从动齿轮124通过整体压装方式进行装配，即先将主动螺杆1221上的主动齿轮123与从动螺杆1223上的从动齿轮124形成啮合后，再整体装配入活动件121上对应的螺纹孔1211中，可以确保装配之后齿轮之间的啮合关系与螺杆以及对应的螺纹孔1211的螺纹配合相互匹配，以防止出现装配卡滞或干涉导致无法正常装配的情况。

可以理解，在装配操作时，如果先将螺杆122装配于活动件121上对应的螺纹孔1211之后，再对主动齿轮123与从动齿轮124进行啮合操作，由于齿轮与螺杆122以及螺纹孔1211的尺寸型号存在一定的差别，可能造成齿轮无法正常啮合的情况，或者啮合后出现卡滞的现象，影响机体组件12的正常运行。而本实施例中的整体压装的装配方式可以有效防止出现上述情况。

进一步地，如图8所示，机体组件12还包括导向结构126。导向结构126设置在活动件121的一侧，并与壳体11相连接；导向结构126沿螺杆122的延伸方向设置，且导向结构126与活动件121滑动配合，当活动件121在螺杆122的带动下进行直线运动时，导向结构126可以对活动件121起导向作用，以确保活动件121的运动轨迹为直线，防止活动件121在运动过程中在螺杆122的径向方向(即图8中的左右方向)晃动，有利于提高活动件121在运动过程中的稳定性，使活动件121的直线运动更加平稳顺畅。

其中，导向结构126不限于图8中示出的两个，也可以是一个或大于两个的其他数量；导向结构126可以与壳体11的侧壁、底壁或顶壁连接，以对导向结构126进行固定。导向结构126具体可以采用导轨、滑槽等结构形式，与之相对应，活动件121朝向导向结构126的一侧的侧壁上可以设置与导向结构126相匹配的结构(例如滑块结构等)，以与导向结构126形成滑动配合。

进一步地，如图8所示，在电动转向机1中，活动件121朝向输出轴125的一侧的侧壁上设有齿条结构1213，齿条结构1213整体沿螺杆122的延伸方向设置，与之相对应，输出轴125位于壳体11内的部位设有啮合结构，啮合结构与齿条结构1213对应设置，并与齿条结构1213相啮合。当活动件121在螺杆122的驱动下进行直线运动时，能够通过齿条结构1213与啮合结构之间的配合使输出轴125进行相应的转动。其中，齿条结构1213可以与活动件121为一体成型结构，即在活动件121上直接加工出齿条结构1213，当然，齿条结构1213也可以是独立的结构，通过焊接或螺栓连接等方式连接于活动件121上。

进一步地，在一种具体实现方式中，如图8中的示例，输出轴125的啮合结构包括多个啮合齿1252，例如图8中的三个啮合齿1252。多个啮合齿1252在输出轴125的圆周方向上间隔设置，并与活动件121上的齿条结构1213相啮合。当活动件121在螺杆122的驱动下向上运动时，输出轴125在齿条结构1213以及多个啮合齿1252的作用下顺时针转动；当活动件121在螺杆122的驱动下向下运动时，输出轴125在齿条结构1213以及多个啮合齿1252的作用下逆时针转动。通过输出轴125的上述两种情况的转动，分别实现车辆500的转向轮513的左转向和右转向操作。

其中，啮合齿1252可以与输出轴125为一体成型结构，例如直接通过一根轴体加工出输出轴125以及啮合齿1252，当然，啮合齿1252也可以是与输出轴125为分体结构，例如将具有多个啮合齿1252的环形结构或轴套结构套接于输出轴125上。

进一步地，在另一种实现方式中，如图9中的示例，输出轴125的啮合结构包括啮合齿轮1253。啮合齿轮1253套接于输出轴125位于壳体11内的部位上，啮合齿轮1253与活动件121上的齿条结构1213相啮合。当活动件121在螺杆122的驱动下进行直线运动时，可以通过齿条结构1213与啮合齿轮1253之间的配合，带动输出轴125进行相应的转动，进而带动车辆500的转向轮513进行转向操作。其中，啮合齿轮1253可以采用标准件，装配于输出轴125上，可以降低加工难度，易于实现。

在本发明进一步的实施例中，如图10所示，在活动件121中，螺纹孔1211的内螺纹结构与螺杆122的外螺纹结构形成螺旋滚道，且在螺旋滚道中设有多个循环球1212，多个循环球1212分别与螺纹孔1211的内螺纹结构以及螺杆122的外螺纹结构形成滚动配合，当螺杆122相对于螺纹孔1211进行转动时，多个循环球1212能够在螺旋滚道中滚动，通过滚动配合降低螺杆122转动过程中的摩擦阻力。

可以理解，当螺杆122的外螺纹结构直接与螺纹孔1211的内螺纹结构形成螺纹结构滑动接触时，螺杆122转动时的滑动摩擦阻力较大。而采用本实施例中的循环球1212的滚动配合形式，可以将滑动摩擦变为滚动摩擦，相应的摩擦阻力可以大幅降低，有利于使螺杆122与活动件121直接的配合更加顺畅。

进一步地，如图10所示，电动转向机1的壳体11上相对的两个侧壁上分别设有多个安装孔，安装孔与螺杆122对应设置，且每个安装孔中均设有安装轴承；每个螺杆122与相对的两个安装孔相对应，每个螺杆122的两端分别与对应的安装孔中的安装轴承相连接，以通过安装轴承实现与壳体11之间的转动连接。

进一步地，本实施例中的壳体11具体可以采用分体装配式结构，包括两个可相互对合的半壳结构，两个半壳结构之间可以采用螺栓连接的方式固定连接，也可以拆卸分离，以便于加工和装配操作。

进一步地，转向控制器3具体可以是独立的控制单元，也可以是集成于车辆的车载控制装置中的控制模块。

以下为本发明提供的电动转向系统100在车辆500中应用的一个具体实施例。

如图1至图4所示，车辆500的车架511连接有转向桥512，转向桥512的两端各设有一个转向轮513。电动转向系统100包括多个电动转向机1、多个转向传动组件2以及转向控制器3。多个电动转向机1和多个转向传动组件2分别与车架511两侧的转向轮513对应设置，且转向传动组件2与对应的电动转向机1以及转向轮513传动连接；转向控制器3分别与两个电动转向机1以及车辆500的转向操作机构通信连接，以根据转向操作机构的转向操作信号控制两个转向电动机协同工作，使两侧的转向轮513实现同步转向。

转向传动组件2包括转向节臂21、转向直拉杆22、转向垂臂23、转向横拉杆臂24和转向横拉杆25。具体地，如图3和图4中的示例，电动转向机1位于对应的转向轮513的前侧，并通过安装支架固定连接于车架511上。转向节臂21与转向轮513内侧的转向节固定连接，且转向节臂21向转向轮513的内侧延伸；转向直拉杆22沿车架511的纵向设置，转向直拉杆22的一端与转向节臂21转动连接，转向直拉杆22远离转向节臂21的一端延伸至对应的电动转向机1的下方；转向垂臂23的一端与对应的电动转向机1的输出轴125连接，并向下方延伸，转向垂臂23的另一端与对应的转向直拉杆22远离转向节臂21的一端转动连接。两个转向轮513的内侧各设有一个转向横拉杆臂24，且每个转向横拉杆臂24的一端与对应的转向节臂21固定连接，且转向横拉杆臂24的另一端向转向轮513的后方靠内侧的方向延伸；转向横拉杆25沿车架511的横向设置于两个转向轮513之间，且转向横拉杆25的两端分别与对应的转向横拉杆臂24转动连接，以使两个转向节臂21通过转向横拉杆臂24以及转向横拉杆25形成类似梯形的多连杆机构。

如图3、图6和图7所示，电动转向机1包括壳体11、机体组件12以及驱动电机13。壳体11作为承载结构，与车架511固定连接；机体组件12设置在壳体11内，驱动电机13连接于壳体11上，并与机体组件12传动连接；驱动电机13与转向控制器3通信连接，可以根据转向控制器3的控制指令驱动机体组件12工作，以输出转矩。

具体地，如图6至图8所示，机体组件12包括活动件121、两个螺杆122、主动齿轮123、从动齿轮124以及输出轴125和导向结构126，其中两个螺杆122分别为主动螺杆1221和从动螺杆1223。活动件121具体采用螺母块结构，活动件121上设有两个螺纹孔1211，主动螺杆1221和从动螺杆1223分别穿设于两个螺纹孔1211中；如图10中的示例，壳体11上相对的两个侧壁上与螺杆122对应的位置分别设有安装孔，且安装孔中设置安装轴承，主动螺杆1221的两端和从动螺杆1223的两端分别与对应的安装轴承连接。其中，主动螺杆1221的一端伸出壳体11外，形成机体组件12的输入轴1222，并与转向操作机构传动连接；从动螺杆1223的螺纹旋向与主动螺杆1221的螺纹旋向相反，两个螺纹孔1211的螺纹旋向也相反，且两个螺纹孔1211的螺纹旋向分别与对应的螺杆122相适配。主动齿轮123套接于主动螺杆1221上，从动齿轮124套接于从动螺杆1223上，且从动齿轮124与主动齿轮123相啮合。输出轴125穿设于壳体11上，一端位于壳体11内，另一端伸出壳体11外；输出轴125位于壳体11内的部位与活动件121传动连接，输出轴125位于壳体11外的部位与转向垂臂23连接。

如图10中的示例，主动齿轮123与主动螺杆1221之间形成过盈配合，从动齿轮124与对应的从动螺杆1223之间也形成过盈配合。其中，主动齿轮123和从动齿轮124通过整体压装方式进行装配，即先将主动螺杆1221上的主动齿轮123与从动螺杆1223上的从动齿轮124形成啮合后，再整体装配入活动件121上对应的螺纹孔1211中，可以确保装配之后齿轮之间的啮合关系与螺杆122以及对应的螺纹孔1211的螺纹配合相互匹配，以防止出现装配卡滞或干涉导致无法正常装配的情况。

如图10所示，在活动件121中，螺纹孔1211的内螺纹结构与螺杆122的外螺纹结构形成螺旋滚道，且在螺旋滚道中设有多个循环球1212，多个循环球1212分别与螺纹孔1211的内螺纹结构以及螺杆122的外螺纹结构形成滚动配合，当螺杆122相对于螺纹孔1211进行转动时，多个循环球1212能够在螺旋滚道中滚动，通过滚动配合降低螺杆122转动过程中的摩擦阻力。

如图10所示，导向结构126的数量为两个，两个导向结构126间隔设置在活动件121的一侧，且均与壳体11的底壁固定连接；两个导向结构126均采用滑槽的结构形式，且导向结构126沿螺杆122的延伸方向设置；活动件121朝向导向结构126的一侧的侧壁上设有对应的滑块结构，活动件121通过滑块结构与导向结构126形成滑动配合。

如图10所示，活动件121朝向输出轴125的一侧的侧壁上设有齿条结构1213，齿条结构1213与活动件121为一体成型结构，且齿条结构1213整体沿螺杆122的延伸方向设置；与之相对应，输出轴125位于壳体11内的部位设有啮合结构，啮合结构具体包括在输出轴125的圆周方向上间隔设置的多个啮合齿1252，并与活动件121上的齿条结构1213相啮合，以实现传动连接。其中，啮合齿1252可以与输出轴125为一体成型结构，也可以是与输出轴125为分体结构，通过装配套接于输出轴125上。

如图10所示，当主动齿轮123在主动螺杆1221的带动下转动时，能够带动从动齿轮124以及从动螺杆1223反向转动，与此同时，通过活动件121与主动螺杆1221以及从动螺杆1223间的螺纹配合，沿螺杆的延伸方向进行直线运动。导向结构126可以对活动件121起导向作用，以确保活动件121的运动轨迹为直线，以使活动件121的直线运动更加平稳顺畅。其中，当活动件121在螺杆122的驱动下向上运动时，输出轴125在齿条结构1213以及多个啮合齿1252的作用下顺时针转动；当活动件121在螺杆122的驱动下向下运动时，输出轴125在齿条结构1213以及多个啮合齿1252的作用下逆时针转动。通过输出轴125的上述两种情况的转动，分别实现车辆500的转向轮513的左转向和右转向操作。

驱动电机13具体可以采用伺服电机，驱动电机13可以与机体组件12的输入轴1222或输出轴125传动连接。其中一个电动转向机1为主转向机，另一个电动转向机1为副转向机；主转向机的输入轴1222与车辆500的转向操作机构传动连接，可以直接从转向操作机构获取转向驱动力，同时转向控制器3根据转向操作信号控制主转向机的驱动电机13输出转矩，使主转向机获得电动转向助力；副转向机的驱动电机13根据转向控制器3的控制指令工作，驱动副转向机的输出轴125输出转矩，以配合主转向机的转向动作进行协同操作。

当电动转向机1工作时，输出轴125输出转矩并驱动转向垂臂23在竖直平面内摆动，并带动对应的转向直拉杆22沿纵向移动，进而使对应的转向节臂21以及转向轮513转向，具体通过转向直拉杆22的向前移动和向后移动带动转向节臂21和转向轮513实现左转和右转。当其中一个转向轮513转向时，能够通过转向节臂21、转向横拉杆臂24以及转向横拉杆25向相对的另一个转向轮513传递动力，带动另一个转向轮513向相同方向转向，可以实现两个转向轮513之间的转向驱动力的传递和分配，以进一步促进两个转向轮513同步转向。其中，转向控制器3可以根据上述结构特性，在转向横拉杆25的配合作用下合理控制各个电动转向机1的输出转矩，以提高不同的电动转向机1的转向驱动力的利用率，在满足转向要求的情况下尽可能降低能耗。

需要说明的是，根据车辆500的载荷大小不同，可以进一步增加电动转向机1的数量，以进一步提高转向驱动力和承载能力。举例而言，如图2和图5中的示例，在电动转向系统100中，具体设置四个电动转向机1、四个转向垂臂23和四个转向直拉杆22，每个转向轮513对应设有两个电动转向机1，且在车架511的纵向上，两个电动转向机1分别设于对应的转向轮513的前侧和后侧；与之相对应，每个电动转向机1的输出轴125连接有一个转向垂臂23，每个转向垂臂23与一个转向直拉杆22转动连接，每个转向直拉杆22远离转向垂臂23的一端与转向节臂21转动连接，使得转向节臂21同时与两个转向直拉杆22转动连接。转向控制器3根据转向操作信号控制各个电动转向机1协同工作，以使两个转向轮513实现同步转向。

本实施例中的电动转向系统100，改进了系统整体的结构形式以及电动转向机1的内部结构，通过采用多个电动转向机1分别对车辆500两侧的转向轮513进行转向驱动，并通过转向控制器3控制多个电动转向机1进行协同工作，使两侧的转向轮513实现同步转动，简化了转向系统的结构，提高了系统整体的承载能力和输出转矩；同时，采用了双螺杆结构的电动转向机1，进一步提高了单个电动转向机1的承载能力和输出转矩，降低了电动方向机在使用过程中发生故障或失效的可能性，相应增强了整体系统的可靠性；另外，无需设置额外的液压助力机构，大幅降低了能耗和设备成本，能够有效满足中、重型车辆的载荷要求，适用范围更广，适于在各种型号的车辆中推广应用。

在本发明的第二方面的实施例中还提供了一种车辆500，如图1和图11示，车辆500包括车体510以及上述第一方面任一实施例中的电动转向系统100。车体510设有车架511以及位于车架511两侧的转向轮513，电动转向系统100的多个电动转向机1和多个转向传动组件2分别与车架511两侧的转向轮513对应设置，且每个转向轮513与对应的转向传动组件2以及电动转向机1传动连接，以在电动转向机1工作时，通过转向传动组件2向转向轮513传递动力，驱动转向轮513进行转向操作。其中，电动转向系统100的转向控制器3能够控制多个电动转向机1协同工作，以使车架511两侧的转向轮513同步转向。

本实施例中的车辆500可以是中、重型车辆，例如重卡，也可以是乘用车、轻型车辆等其他车辆。

进一步地，在实际应用中，车辆500中可以装配转向操作机构；多个电动转向机1中，其中一个电动转向机1为主转向机，其余的电动转向机1为副转向机；转向操作机构与主转向机传动连接，且转向控制器3与转向操作机构通信连接。当驾驶员操作转向操作机构时，转向操作机构向主转动机传递部分动力，同时转向控制器3根据转向操作机构的转向操作信号控制各个电动转向机1协同工作，实现电动助力转向，实现转向轮513的同步转向操作。

此外，本实施例中的车辆500还具有上述任一实施例中的电动转向系统100的全部有益效果，在此不再赘述。

以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，在本发明中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明为必须采用上述具体的细节来实现。

本发明中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。还需要指出的是，在本发明的装置和设备中，各部件是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此发明的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动转向系统，其特征在于，包括：

多个电动转向机(1)，其中一个所述电动转向机(1)适于与车辆的转向操作机构传动连接；

多个转向传动组件(2)，每个所述转向传动组件(2)与其中对应的一个所述电动转向机(1)传动连接，并适于与对应的所述转向轮(513)传动连接；

转向控制器(3)，与多个所述电动转向机(1)以及所述转向操作机构通信连接，所述转向控制器(3)适于根据所述转向操作机构的转向操作信号控制多个所述电动转向机(1)协同工作，使位于所述车辆两侧的所述转向轮(513)向相同方向同步转向。

2.根据权利要求1所述的电动转向系统，其特征在于，

所述转向传动组件(2)包括：

转向节臂(21)，适于与所述转向轮(513)固定连接，并向所述转向轮(513)的内侧延伸；

至少一个转向直拉杆(22)，沿所述车辆的纵向设置，所述转向直拉杆(22)的一端与所述转向节臂(21)转动连接；

至少一个转向垂臂(23)，一端与对应的所述电动转向机(1)的输出轴(125)连接，另一端与对应的所述转向直拉杆(22)远离所述转向节臂(21)的一端转动连接，所述转向垂臂(23)适于在所述电动转向机(1)的驱动下摆动，并带动对应的所述转向直拉杆(22)沿纵向移动，以使对应的所述转向节臂(21)和所述转向轮(513)转向。

3.根据权利要求2所述的电动转向系统，其特征在于，

所述转向传动组件(2)还包括：

转向横拉杆臂(24)，每个所述转向轮(513)对应设有一个所述转向横拉杆臂(24)，且每个所述转向横拉杆臂(24)的一端与对应所述转向节臂(21)固定连接；

转向横拉杆(25)，沿所述车辆的横向设置于相对的两个所述转向轮(513)之间，所述转向横拉杆(25)的两端分别与对应的所述转向横拉杆臂(24)转动连接。

4.根据权利要求3所述的电动转向系统，其特征在于，

每个所述转向轮(513)对应设有两个所述电动转向机(1)，且在所述车辆的纵向上，两个所述电动转向机(1)分别设于对应的所述转向轮(513)的前侧和后侧；

所述转向传动组件(2)包括两个所述转向垂臂(23)和两个所述转向直拉杆(22)，其中一个所述转向直拉杆(22)和一个所述转向垂臂(23)与位于前侧的所述电动转向机(1)传动连接，另一个所述转向直拉杆(22)和另一个所述转向垂臂(23)与位于后侧的所述电动转向机(1)传动连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动转向系统，其特征在于，

所述电动转向机(1)包括：

壳体(11)；

机体组件(12)，设于所述壳体(11)内，所述机体组件(12)的输出轴(125)与对应的所述转向传动组件(2)传动连接；

驱动电机(13)，连接于所述壳体(11)上，并与所述转向控制器(3)通信连接，所述驱动电机(13)与所述机体组件(12)传动连接，并适于根据所述转向控制器(3)的控制指令驱动机体组件(12)工作，以使所述输出轴(125)转动；

其中，多个所述电动转向机(1)中，其中一个所述电动转向机(1)为主转向机，且所述主转向机的机体组件(12)的输入轴(1222)与所述车辆的转向操作机构传动连接。

6.根据权利要求5所述的电动转向系统，其特征在于，

所述机体组件(12)包括：

活动件(121)，所述活动件(121)设有多个螺纹孔(1211)；

多个螺杆(122)，包括主动螺杆(1221)和从动螺杆(1223)，分别穿设于不同的所述螺纹孔(1211)中，所述主动螺杆(1221)的一端伸出所述壳体(11)外并形成所述输入轴(1222)，所述从动螺杆(1223)的螺纹旋向与所述主动螺杆(1221)的螺纹旋向相反；

主动齿轮(123)，套接于所述主动螺杆(1221)上；

从动齿轮(124)，套接于所述从动螺杆(1223)上，并与所述主动齿轮(123)相啮合；

所述输出轴(125)，穿设于所述壳体(11)上，且所述输出轴(125)位于所述壳体(11)内的部位与所述活动件(121)传动连接，并适于在所述活动件(121)的带动下转动。

7.根据权利要求6所述的电动转向系统，其特征在于，

所述主动齿轮(123)与所述主动螺杆(1221)之间为过盈配合；

所述从动齿轮(124)与对应的所述从动螺杆(1223)之间为过盈配合；

其中，所述主动齿轮(123)和所述从动齿轮(124)通过整体压装的方式装配。

8.根据权利要求6所述的电动转向系统，其特征在于，

所述螺纹孔(1211)的内螺纹结构与对应的所述螺杆(122)的外螺纹结构合围形成螺旋滚道，且所述螺旋滚道中设有多个循环球(1212)，所述循环球(1212)与所述螺纹孔(1211)的内螺纹结构以及所述螺杆(122)的外螺纹结构滚动配合；和/或

所述机体组件(12)还包括导向结构(126)，所述导向结构(126)设于所述活动件(121)的一侧，并沿所述螺杆(122)的延伸方向设置，且所述导向结构(126)与所述活动件(121)滑动配合。

9.根据权利要求6所述的电动转向系统，其特征在于，

所述活动件(121)朝向所述输出轴(125)的一侧的侧壁上设有齿条结构(1213)；

所述输出轴(125)位于所述壳体(11)内的部位设有啮合结构，且所述啮合结构与所述齿条结构(1213)相啮合。

10.一种车辆，其特征在于，包括：

车体(510)，所述车体(510)设有车架(511)和位于车架(511)两侧的转向轮(513)；

如权利要求1至9中任一项所述的电动转向系统，所述电动转向系统的多个所述电动转向机(1)和多个所述转向传动组件(2)分别与所述车架(511)两侧的所述转向轮(513)对应设置，其中，每个所述转向轮(513)与对应的所述转向传动组件(2)和所述电动转向机(1)传动连接。