CN221457764U - 转向系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种转向系统及车辆，其中转向系统，包括：转向管柱；助力转向器，所述助力转向器与所述转向管柱连接；转向控制器，所述转向控制器与所述助力转向器电连接；转向支架，所述转向支架与所述转向管柱连接形成环形结构，所述转向控制器安装于所述转向支架并位于所述环形结构内，所述助力转向器连接所述转向支架。本申请能够提高转向系统的可靠性。

Description

转向系统及车辆

技术领域

本申请涉及车辆控制领域，更具体地，涉及一种转向系统及车辆。

背景技术

在现有技术中，驾驶员操作方向盘使车轮转向时，需要助力转向器提供助力。助力转向器被安装在靠近车轮的驱动支架上，而驱动支架的工况恶劣，使得助力转向器与转向控制器之间的连接容易出现脱落，可靠性差。

实用新型内容

本申请的一个目的是提供一种转向系统及车辆的新的技术方案。

为实现上述目的，根据本申请的第一方面，提供了一种转向系统，包括：转向管柱；助力转向器，所述助力转向器与所述转向管柱连接；转向控制器，所述转向控制器与所述助力转向器电连接；转向支架，所述转向支架与所述转向管柱连接形成环形结构，所述转向控制器安装于所述转向支架并位于所述环形结构内，所述助力转向器连接所述转向支架。

可选择地，所述助力转向器通过多个连接件与所述转向支架连接，多个所述连接件围绕所述转向管柱布置。

可选择地，所述助力转向器位于所述环形结构下方。

可选择地，所述转向系统还包括传动轴和驱动支架，所述转向管柱与所述传动轴连接，所述驱动支架安装有车轮转向机构，所述传动轴与所述车轮转向机构连接。

可选择地，所述传动轴包括第一半轴和第二半轴，所述第一半轴与所述第二半轴花键配合且在轴向方向上滑动配合，所述第一半轴与所述转向管柱连接，所述第二半轴与所述车轮转向机构连接。

可选择地，所述传动轴为万向轴。

可选择地，所述车轮转向机构包括驱动轴和减速齿轮，所述驱动轴和所述减速齿轮可转动地安装于所述驱动支架，所述驱动轴与所述传动轴连接，所述驱动轴设置有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述减速齿轮啮合。

可选择地，所述驱动支架设置有第一限位机构，所述减速齿轮设置有第二限位机构，所述第一限位机构与所述第二限位机构配合以限定所述减速齿轮的旋转角度。

可选择地，所述第一限位机构包括限位杆，所述第二限位机构包括凹槽，或者，所述第一限位机构包括凹槽，所述第二限位机构包括限位杆，所述限位杆部分位于所述凹槽内。

可选择地，所述驱动轴与所述传动轴花键配合。

可选择地，所述驱动轴通过轴承安装于所述驱动支架，所述驱动支架安装有轴承盖板，所述轴承盖板固定于所述轴承上方。

根据本申请的第二方面，还提供了一种车辆，包括：如前所述的转向系统。

可选择地，所述车辆包括浮动悬架，所述转向系统的驱动支架安装于所述浮动悬架。

可选择地，所述的车辆还包括车轮转角传感器，所述车轮转角传感器与所述浮动悬架通信连接，使所述浮动悬架处于锁定状态或者解锁状态。

可选择地，所述车轮转角传感器安装于所述助力转向器，所述车轮转角传感器与所述转向控制器电连接。

本申请的转向系统将助力转向器和转向控制器安装在转向支架上，转向支架与转向管柱连接形成环形结构，转向控制器位于环形结构内，首先转向支架一般安装在驾驶室内，驾驶室本身较车轮位置的振动要小，从而改善了助力转向器和转向控制器的工况，其次环形结构本身具有较高的结构强度，保护了内部的转向控制器，因此，降低了助力转向器与转向控制器之间的电连接脱落的风险被降低，提高了转向可靠性。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请的实施例的转向系统的立体图。

图2是本申请的实施例的转向系统的局部放大图。

图3是本申请的实施例的助力转向器的工作原理图。

图4是本申请的实施例的传动轴的局部剖视图。

图5是本申请的实施例的车轮转向机构的工作原理图。

图6是本申请的实施例的第一限位机构与第二限位机构的工作原理图。

图7是本申请的实施例的车辆控制系统的电连接和机械连接结构原理图。

附图标记说明：

1、方向盘；2、转向支架；201、第一侧壁；202、底壁；203、第二侧壁；3、转向管柱；301、扭矩检测机构；302、扭杆；303、第一扭矩传感器；304、第二扭矩传感器；4、转向控制器；5、助力转向器；501、电机；502、输出轴；503、小齿轮；504、大齿轮；505、螺栓；6、传动轴；601、第一万向节；602、第一半轴；603、第二半轴；604、第二万向节；7、驱动轴；8、驱动齿轮；9、减速齿轮；901、第二限位机构；902、左转向临界点；903、右转向临界点；10、转向轮；11、驱动支架；12、第一限位机构；13、轴承盖板；14、螺钉；15、轴承。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

应注意到：在本申请中，方向“上”指的是车辆高度方向上，车底指向车顶的方向，方向“下”指的是车辆高度方向上，车顶指向车底的方向。

参考图1，本申请实施例的转向系统包括：转向管柱3、助力转向器5、转向控制器4和转向支架2。

其中，转向支架2用于连接到车辆的车身(未示出)。转向管柱3一端与方向盘1连接，另一端与传动轴6连接，驾驶员转动方向盘1会带动转向管柱3转动，进而带动传动轴5转动，传动轴6再带动转向轮10转向。

如图3所示，该图示例性地示出了一种助力转向器5的工作原理。转向管柱3内设有扭矩检测机构301，扭矩检测机构301具体包括第一扭矩传感器303和第二扭矩传感器304，用于检测转向管柱3内的扭杆302的扭矩，当方向盘1顺时针转动时，第一扭矩传感器303会向转向控制器4发送顺时针转动信号，当方向盘1逆时针转送时，第二扭矩传感器304会向转向控制器4发送逆时针转动信号，转向控制器4会根据顺时针转动信号和逆时针转动信号来控制电机501的旋转方向。电机501的输出轴502连接小齿轮503，转向管柱3上设置有大齿轮504，小齿轮503与大齿轮504啮合，从而将电机501输出的扭矩增大，向转向管柱3提供转向动力。助力转向器5的动力源可以是电机501，也可以是例如油泵等其它结构。转向控制器4与助力转向器5电连接，从而控制助力转向器5的工作，并且接收助力转向器5反馈的转角信号。

如图1和图2所示，助力转向器5与转向管柱3连接，转向管柱3、助力转向器5和转向控制器4安装于转向支架2。转向支架2安装于车身。转向支架2本身为一个槽型机构，包括第一侧壁201、底壁202和第二侧壁203。转向支架2与转向管柱3连接后，第一侧壁201、底壁202、第二侧壁203和转向管柱3之间形成了一个“口”字形的环形结构。在实际应用中，转向支架2还能够是半圆形等其它形状，从而与转向管柱3形成其它形状的环形结构。转向控制器4通过螺栓、铆钉等连接件安装于转向支架2，并且，转向控制器4位于环形结构内。这种环形结构本身能够提高转向支架2的结构强度，转向控制器4位于环形结构内能够获得更好的保护，并且，转向支架2由于属于转向管柱3的承载件，一般位于驾驶室内，而驾驶室本身的振动要比驱动支架11所处位置更小，因此将助力转向器5和转向控制器4安装于转向支架2后，助力转向器5与转向控制器4之间电连接(例如信号线缆)因抖动而脱落的风险降低，转向系统可靠性得到提升。

如图2所示，助力转向器5通过多个连接件505(图中只示出了一个)与转向支架2连接件。连接件505可以是两个、三个或者更多。连接件505可以是螺栓、铆钉等。多个连接件505围绕转向管柱3布置。这种结构的优势在于，由于助力转向器5是为转向管柱3提供助力，因此多个连接件5围绕转向管柱3布置，能够将扭矩均匀地分散到各个连接件，避免单个连接件505疲劳断裂。

如图2所示，助力转向器5位于转向支架2的环形结构的下方，这样可以利用环形支架的稳定结构来保护助力转向器5，防止方向盘附近的结构意外掉落砸在助力转向器5上引起助力转向器5输出的助力方向发生改变。

在断电情况下，助力转向器5不再提供助力，转向管柱3与传动轴6之间的连接依然能够保证转动方向盘1时转向轮10能够转向。

如图1所示，转向系统还包括传动轴6和驱动支架11。转向管柱3与传动轴6连接。驱动支架11安装有车轮转向机构，车轮转向机构用于使转向轮10转向，从而改变车辆行驶方向。传动轴6与车轮转向机构连接，当驾驶员转动方向盘1时，转向管柱3转动，转向控制器4根据转向管柱3的扭矩控制助力转向器5的输出扭矩，从而提供转向助力，而转向扭矩会经传动轴6传递至车轮转向机构，最终使转向轮10转向。

如图3所示，传动轴6包括第一半轴62和第二半轴63。第一半轴62具有内花键，第二半轴63具有外花键，第一半轴62与第二半轴63花键配合以传递扭矩。并且，在传动轴6的在轴向方向上，第一半轴62与第二半轴滑动配合，使传动轴6具有一定的浮动量。第一半轴62与转向管柱3连接，第二半轴63与车轮转向机构连接。这样，在驱动支架11连接到浮动悬架上时，或者驱动支架11振动时，传动轴6的长度能够改变以适应驱动支架11上下浮动。

如图3所示，传动轴6为万向轴，一端连接有第一万向节61，另一端连接有第二万向节64。第一万向节61与转向管柱3连接，第二万向节64与驱动轴7连接。万向轴更加适用于转向系统与车体浮动连接的情况，第一半轴62与第二半轴63上下方向浮动时，第一万向节61和第二万向节64保证转向扭矩的传递，从而更加满足转向系统的浮动需要。

如图1和图4所示，车轮转向机构包括驱动轴7和减速齿轮9。驱动轴7和减速齿轮9分别可转动地安装于驱动支架11。驱动轴7的上端通过花键配合、过盈配合等方式与传动轴6连接。驱动轴7设置有驱动齿轮8，驱动齿轮8与减速齿轮9啮合。传动轴6的扭矩经驱动轴7传递至驱动齿轮8，驱动齿轮8经过减速齿轮9后，减速齿轮9输出的扭矩增大，减速齿轮9驱动转向轮10转向。这种转向机构的结构简单，便于安装。

如图1和图5所示，驱动支架11设置有第一限位机构12，减速齿轮9设置有第二限位机构901。第一限位机构12与第二限位机构901配合以限定减速齿轮9的旋转角度。这种结构能够防止驾驶员无限转动方向盘1导致转向角度超出助力转向器5的角度传感器的工作范围。

如图5所示，第一限位机构12包括限位杆，第二限位机构901包括凹槽，限位杆部分位于凹槽内，在驱动齿轮8的驱动下，减速齿轮9转动，当向左到达左转向临界点902时，限位杆会阻挡减速齿轮9继续向左转动，同理，当减速齿轮9向右到达右转向临界点903时，限位杆会阻挡减速齿轮0继续向右转动。这样，减速齿轮只能在限定的范围内转动，例如(-90°，+90°)或者其它合适的角度范围之间。或者，第一限位机构12包括凹槽，第二限位机构901包括限位杆。这种限位结构能够防止驾驶员无限转动方向盘1导致转向角度超出助力转向器5的角度传感器的工作范围，而无需为减速齿轮9设置过多的角度检测传感器，更加简单可靠。

如图4所示，驱动轴7与传动轴6花键配合，安装简单。

如图4所示，驱动轴7通过轴承15安装于驱动支架11。驱动轴7与轴承15装配到一起，然后轴承15的外圈通过过盈配合、焊接等方式固定在驱动支架11的安装孔内。驱动支架11安装有轴承盖板13。在车辆高度方向上，轴承盖板13固定于轴承15上方，以螺钉14或者铆钉等方式紧固，这样能够防止轴承15在安装孔内脱出，提高转向系统的安全性。

本申请的实施例还提供了一种车辆，包括如前所述的转向系统。

车辆包括浮动悬架(未示出)，转向系统的驱动支架11安装于浮动悬架。浮动悬架为高度可调节的悬架，可根据需要使悬架向上浮动以太高车身，或者向下浮动以降低车身。本申请实施例的转向系统特别适用于浮动悬架在车身高度方向上的上下浮动。

如图6所示，车辆还包括车轮转角传感器，车轮转角传感器可以是检测助力转向器5的电机501的转动角度的传感器，也可以是检测转向轮10的转动角度的传感器。车轮转角传感器与浮动悬架通信连接，使浮动悬架处于锁定状态或者解锁状态。这能够使车辆作业和行驶更加安全平稳。

例如，以车辆为叉车为例，车轮转角传感器能够将电机501或者转向轮10的转动角度经转向控制器4无线传输至叉车控制中心。叉车控制中心根据车轮转角传感器的信号，来控制浮动悬架进入锁定状态或者解锁状态。例如，在叉车直线行驶过程中，需要经过水坑，此时控制浮动悬架处于解锁状态，使浮动悬架在叉车经过水坑时能够上下浮动，保证叉车通过性；而在叉车急转弯时，如果允许浮动悬架浮动，则叉车容易侧翻，因此车轮转角传感器检测到车辆转向过快的话，叉车控制中心会控制锁定浮动悬架，或者同时采取车辆转弯限速措施。

车辆既可以是叉车，也可以是例如清扫车等其它类型的车辆。

在图6所示实施例中，车轮转角传感器与浮动悬架之间是间接通讯连接的关系，而在实际应用中，车轮转角传感器还能够直接与浮动悬架的控制器之间进行通讯连接，此时车辆能够独立完成浮动悬架的锁定与解锁动作。

车轮转角传感器能够安装于助力转向器5，车轮转角传感器与转向控制器4电连接，这种结构的优势是转向控制器既能够利用车轮转角传感器实现助力转向器5的闭环控制，又能够实现对浮动悬架的控制，线路结构更加简单。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种转向系统，其特征在于，包括：

转向管柱(3)；

助力转向器(5)，所述助力转向器(5)与所述转向管柱(3)连接；

转向控制器(4)，所述转向控制器(4)与所述助力转向器(5)电连接；

转向支架(2)，所述转向支架(2)与所述转向管柱(3)连接形成环形结构，所述转向控制器(4)安装于所述转向支架(2)并位于所述环形结构内，所述助力转向器(5)连接所述转向支架(2)。

2.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述助力转向器(5)通过多个连接件(505)与所述转向支架(2)连接，多个所述连接件(505)围绕所述转向管柱(3)布置。

3.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述助力转向器(5)位于所述环形结构下方。

4.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，还包括传动轴(6)和驱动支架(11)，所述转向管柱(3)与所述传动轴(6)连接，所述驱动支架(11)安装有车轮转向机构，所述传动轴(6)与所述车轮转向机构连接。

5.根据权利要求4所述的转向系统，其特征在于，所述传动轴(6)包括第一半轴(602)和第二半轴(603)，所述第一半轴(602)与所述第二半轴(603)花键配合且在轴向方向上滑动配合，所述第一半轴(602)与所述转向管柱(3)连接，所述第二半轴(603)与所述车轮转向机构连接。

6.根据权利要求5所述的转向系统，其特征在于，所述传动轴(6)为万向轴。

7.根据权利要求4所述的转向系统，其特征在于，所述车轮转向机构包括驱动轴(7)和减速齿轮(9)，所述驱动轴(7)和所述减速齿轮(9)可转动地安装于所述驱动支架(11)，所述驱动轴(7)与所述传动轴(6)连接，所述驱动轴(7)设置有驱动齿轮(8)，所述驱动齿轮(8)与所述减速齿轮(9)啮合。

8.根据权利要求7所述的转向系统，其特征在于，所述驱动支架(11)设置有第一限位机构(12)，所述减速齿轮(9)设置有第二限位机构(901)，所述第一限位机构(12)与所述第二限位机构(901)配合以限定所述减速齿轮(9)的旋转角度。

9.根据权利要求8所述的转向系统，其特征在于，所述第一限位机构(12)包括限位杆，所述第二限位机构(901)包括凹槽，或者，所述第一限位机构(12)包括凹槽，所述第二限位机构(901)包括限位杆，所述限位杆部分位于所述凹槽内。

10.根据权利要求7所述的转向系统，其特征在于，所述驱动轴(7)与所述传动轴(6)花键配合。

11.根据权利要求7所述的转向系统，其特征在于，所述驱动轴(7)通过轴承(15)安装于所述驱动支架(11)，所述驱动支架(11)安装有轴承盖板(13)，所述轴承盖板(13)固定于所述轴承(15)上方。

12.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求1至11任一项所述的转向系统。

13.根据权利要求12所述的车辆，其特征在于，所述车辆包括浮动悬架，所述转向系统的驱动支架安装于所述浮动悬架。

14.根据权利要求13所述的车辆，其特征在于，还包括车轮转角传感器，所述车轮转角传感器与所述浮动悬架通信连接，使所述浮动悬架处于锁定状态或者解锁状态。

15.根据权利要求14所述的车辆，其特征在于，所述车轮转角传感器安装于所述助力转向器，所述车轮转角传感器与所述转向控制器电连接。