WO2021213001A1 - 车辆转向装置和车辆 - Google Patents

Abstract

一种车辆转向装置，包括上转向系统（1）、下转向系统（2）、传动组件（3、7）和离合器（4、5、6、8、9），上转向系统（1）和下转向系统（2）分别通过离合器（4、5、6、8、9）与传动组件（3、7）连接。还公开了一种车辆。在此转向装置中，当下转向系统（2）动力有效时，可以使上转向系统（1）和传动组件（3、7）之间的离合器（4、5、6、8、9）处于分离状态，上转向系统（1）和下转向系统（2）机械解耦，便于实现在自动驾驶状态下，上转向系统中方向盘（12）的静默，提升驾驶体验。而当下转向系统（2）动力失效时，可以使上转向系统（1）与传动组件（3、7）之间的离合器（4、5、6、8、9）以及下转向系统（2）与传动组件（3、7）之间的离合器（4、5、6、8、9）均处于接合状态，上转向系统（1）和下转向系统（2）之间通过传动组件（3、7）机械连接，从而，驾驶人员可以通过操作上转向系统（1）为下转向系统（2）提供动力，实现车辆的转向。

Description

车辆转向装置和车辆

本申请要求于2020年04月23日提交的申请号为202010328152.X、发明名称为“车辆转向装置和车辆”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆转向装置和车辆。

背景技术

车辆转向装置是汽车底盘的重要组成部分。车辆转向装置一般包括上转向系统和下转向系统，上转向系统是指包括方向盘在内的转向控制机构。下转向系统包括左前轮转向子系统和右前轮转向子系统，是指左前轮和右前轮的转向执行机构。

相关技术中，随着自动驾驶系统越来越高级，人慢慢的从驾驶行为上解脱，线控转向正是人完全从驾驶行为上解脱出来的趋势产品。在运用线控转向的车辆转向装置中，上转向系统和下转向系统之间无机械连接，由控制器接收上转向系统的转向信号(如方向盘的转动角度)，然后，控制器根据转向信号生成转向指令，并发送给下转向系统，以使下转向系统执行转向动作。

在实现本申请的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：

由于上转向系统和下转向系统之间缺少机械连接，所以在下转向系统动力失效的情况下，整车将会完全失去转向功能。

发明内容

本申请提供了一种车辆转向装置和车辆，该车辆转向装置在上转向系统和下转向系统之间增设有传动组件，并使上转向系统、下转向系统和传动组件之间通过离合器连接。这样，在下转向系统动力有效时，可以使上转向系统和下转向系统之间机械解耦，而在下转向动力失效时，可以使上转向系统和下转向系统之间机械连接，从而，由上转向系统提供转向动力。所述车辆转向装置和车辆的技术方案可以如下所述：

第一方面，提供了一种车辆转向装置，所述车辆转向装置包括上转向系统、下转向系统、前轮转向传动组件、中间离合器、左前离合器和右前离合器，其中，所述前轮转向传动组件包括中间传动轮、左前传动轮、右前传动轮和第一传动带，所述中间传动轮、所述左前传动轮和所述右前传动轮通过所述第一传动带传动连接；所述下转向系统包括左前轮转向子系统和右前轮转向子系统；所述上转向系统通过所述中间离合器与所述中间传动轮连接，所述左前轮转向子系统通过所述左前离合器与所述左前传动轮连接，所述右前轮转向子系统通过所述右前离合器与所述右前传动轮连接。

其中，上转向系统是指车辆转向的控制系统，在某些场景下也可以提供转向动力。

下转向系统是指车辆转向的执行系统，下转向系统可以包括左前轮转向子系统和右前轮转向子系统，分别用于执行左前轮和右前轮的转向动作。当车辆转向装置为四轮转向装置时， 下转向系统还可以包括左后轮转向子系统和右后轮转向子系统，分别用于执行左后轮和右后轮的转向动作。

前轮转向传动组件包括中间传动轮、左前传动轮、右前传动轮和第一传动带，中间传动轮、左前传动轮和右前传动轮通过第一传动带传动连接。前轮转向传动组件用于在上转向系统、左前轮转向子系统和右前轮转向子系统之间传递动力。具体的，当左前离合器和右前离合器均处于接合状态时，左前轮转向子系统和右前轮转向子系统之间可以通过前轮转向传动组件传递动力，当中间离合器、左前离合器和右前离合器均处于接合状态时，上转向系统和下转向系统之间可以传递动力。当中间离合器、左前离合器和右前离合器均处于分离状态时，上转向系统与前轮转向传动组件机械解耦，下转向系统与前轮转向传动组件机械解耦，从而，上转向系统和下转向系统之间机械解耦。

中间离合器、左前离合器和右前离合器泛指一切可接合与可分离的连接装置，而不仅仅指常规的离合器。

车辆转向装置还可以包括控制车辆转向的控制器，该控制器可以与上转向系统、左前轮转向子系统和右前轮转向子系统、中间离合器、左前离合器和右前离合器电性连接，以对这些部件进行控制。

本申请实施例所示的方案，本申请实施例提供了一种车辆转向装置，该车辆转向装置的上转向系统与前轮转向传动组件中的中间传动轮之间通过中间离合器连接，左前轮转向子系统与左前传动轮之间通过左前离合器连接，右前轮转向子系统与右前传动轮之间通过右前离合器连接。这样，当左前轮转向子系统和右前轮转向子系统均处于动力失效状态时，可以控制中间离合器、左前离合器和右前离合器均处于接合状态，则上转向系统与下转向系统之间机械连接，驾驶人员可以通过操作上转向系统来为下转向系统提供转向动力，从而，在下转向系统动力失效的情况下，整车也不会失去转向功能。

另外，在左前轮转向子系统和右前轮转向子系统之间有一个转向子系统损坏时，可以使左前离合器和右前离合器均处于接合状态。这样，动力有效的转向子系统的转向动力可以通过前轮转向传动组件传递给动力失效的转向子系统。

再者，当左前轮转向子系统和右前轮转向子系统的动力均有效的状态下，可以使中间离合器、左前离合器和右前离合器均处于分离状态。这样，左前轮转向子系统和右前轮转向子系统可以独立控制对应的车轮的转向，避免相互干扰。而且，这也使得车辆转向装置可以实现不同的阿克曼角，使得车辆的转弯更加稳定，针对不同的场景可以采用不同的阿克曼角(即两个车轮的转向角度不同)。其中，所谓的阿克曼角是为了使车辆在转弯的时候不发生侧滑而设计的，在设计车辆转向装置的时候，将内侧轮(相对弯心)转弯的角度略大于外侧轮，使两个车轮的角度一大一小，形成一个夹角，这样就形成了阿克曼角。这样的设计可以让车辆在快速过弯的时候车身更加稳定。

在一种可能的实现方式中，所述左前传动轮和所述右前传动轮中至少有一个传动轮的工作直径可变。

其中，工作直径也可以称为与传动带的啮合直径、配合直径等。

控制器可以与左前传动轮和右前传动轮连接，以控制左前传动轮和右前传动轮的工作直径。

本申请实施例所示的方案，通过调节左前传动轮和/或右前传动轮的工作直径，可以改变 左前传动轮和右前传动轮的传动比，这样可以实现左前轮和右前轮任意比例的转向角，从而，实现变阿克曼角功能。

具体的，可以是左前传动轮的工作直径可变，也可以是右前传动轮的工作直径可变，还可以是左前传动轮和右前传动轮的工作直径均可变。

在一种可能的实现方式中，所述中间传动轮的工作直径可变。

本申请实施例所示的方案，在左前传动轮和/或右前传动轮的工作直径变化的过程中，第一传动带的张紧力会发生变化，即第一传动带的松紧程度会发生变化。因此，为了使第一传动带的张紧力可以保持在一个合适的范围内，可以使中间传动轮也为工作直径可变的传动轮，这样，控制器在控制左前传动轮和/或右前传动轮的工作直径变化以调节传动比时，可以适应性控制中间传动轮的工作直径变化，以使第一传动带的张紧力保持在合适的范围内。

在一种可能的实现方式中，所述下转向系统还包括左后轮转向子系统和右后轮转向子系统，所述车辆转向装置还包括后轮转向传动组件、左后离合器和右后离合器，所述后轮转向传动组件包括左后传动轮、右后传动轮和第二传动带，所述左后传动轮和所述右后传动轮通过所述第二传动带传动连接。所述左后轮转向子系统通过所述左后离合器与所述左后传动轮连接，所述右后轮转向子系统通过所述右后离合器与所述右后传动轮连接。

本申请实施例所示的方案，四轮车辆转向装置与双轮转向驱动装置相比，四个轮子的转向角度的控制更加精确。

在左后轮转向子系统和右后轮转向子系统均处于动力有效状态下，可以控制左后离合器与右后离合器处于分离状态，以使左后轮转向子系统和右后轮转向子系统独立控制对应的车轮的转向。在左后轮转向子系统和右后轮转向子系统只有一个处于动力有效状态下，可以控制左后离合器和右后离合器接合，从而，使得动力未失效的转向子系统的转向动力，通过后轮转向传动组件传递到动力失效的转向子系统。

而当左后轮转向子系统和右后轮转向子系统均动力失效时，由于左后轮转向子系统和右后轮转向子系统不能与上转向系统机械连接，所以，此时左后车轮和右后车轮只能跟随转动。

在一种可能的实现方式中，所述左后传动轮和所述右后传动轮中至少有一个传动轮的工作直径可变。

其中，控制器可以与左后传动轮和右后传动轮连接，以控制左后传动轮和右后传动轮的工作直径。

本申请实施例所示的方案，通过调节左后传动轮和/或右后传动轮的工作直径，可以改变左后传动轮和右后传动轮的传动比，这样可以实现左后轮和右后轮任意比例的转向角。

具体的，可以是左后传动轮的工作直径可变，也可以是右后传动轮的工作直径可变，还可以是左后传动轮和右后传动轮的工作直径均可变。

在一种可能的实现方式中，所述后轮转向传动组件还包括用于调节所述第二传动带的张紧力的调节传动轮，所述左后传动轮、所述右后传动轮和所述调节传动轮通过所述第二传动带传动连接。

本申请实施例所示的方案，在左后传动轮和/或右后传动轮的工作直径变化过程中，第二传动带的张紧力会发生变化，即第二传动带的松紧程度会发生变化。因此，为了使第二传动带的张紧力可以保持在一个合适的范围内，在后轮转向传动组件中还可以设置调节传动轮，用于调节第二传动带的张紧力。

在一种可能的实现方式中，所述调节传动轮的工作直径可变。

本申请实施例所示的方案，调节传动轮可以为工作直径可变的传动轮，这样，控制器在控制左后传动轮和/或右后传动轮的工作直径变化以调节传动比的时，可以适应性的控制调节传动轮的工作直径变化，以使第二传动带的张紧力保持在合适的范围内。

在一种可能的实现方式中，所述上转向系统包括上转向驱动电机。

在一种可能的实现方式中，对于每个传动轮，所述传动轮包括第一锥形盘、第二锥形盘、传动轴和锥形盘驱动装置，所述第一锥形盘和所述第二锥形盘套设在所述传动轴上，且所述第一锥形盘和所述第二锥形盘的锥形面相对。所述锥形盘驱动装置用于控制所述第一锥形盘和所述第二锥形盘的距离，以改变所述传动轮的工作直径。

其中，所述传动轮为中间传动轮、左前传动轮、右前传动轮、左后传动轮、右后传动轮或调节传动轮。

锥形盘驱动装置可以为液压驱动装置。锥形盘驱动装置可以与车辆上的控制器电性连接，以便控制器通过锥形盘驱动装置控制传动轮的工作直径变化。

本申请实施例所示的方案，第一锥形盘和第二锥形盘套设在传动轴上，且锥形面相对。传动带设置在两个锥形面之间，当两个锥形面距离较近时，传动轮的工作直径变大；当两个锥形面距离较远时，传动轮的工作直径变小。所以，可以通过控制第一锥形盘和第二锥形盘之间的距离的变化，来实现传动轮的工作直径的变化。

在一种可能的实现方式中，所述车辆转向装置还包括控制器，所述控制器，用于在所述左前轮转向子系统和所述右前轮转向子系统处于动力有效状态下，控制所述中间离合器、所述左前离合器和所述右前离合器处于分离状态。所述控制器，还用于控制所述左前轮转向子系统和所述右前轮转向子系统分别执行对应的车轮的转向动作。

其中，控制器可以与左前轮转向子系统、右前轮转向子系统、中间离合器、左前离合器和右前离合器电性连接，以便控制器对各个部件进行控制。具体的，控制器可以与左前轮转向子系统和右前轮转向子系统的下转向驱动电机连接。

本申请实施例所示的方案，左前轮转向子系统和右前轮转向子系统均处于动力有效状态下，可以控制中间离合器、左前离合器和右前离合器均处于分离状态，使左前轮转向子系统、右前轮转向子系统和上转向系统机械解耦，以便左前轮转向子系统和右前轮转向子系统可以分别执行对应的车轮的转向动作，避免上转向系统、左前轮转向子系统和右前轮转向子系统互相干扰。

安装有本申请实施例提供的车辆转向装置的车辆可以包括自动驾驶模式和手动驾驶模式，在自动驾驶模式下，可以控制上转向系统处于静默状态，方向盘保持不动，从而，提高驾驶人员的自动驾驶体验。

在手动驾驶模式下，由于上转向系统和下转向系统机械解耦，所以，驾驶人员在操作方向盘时不能感知到路面状态。所以，可以通过上转向系统来对方向盘施加转向阻力，以模拟真实的路感。由于驾驶员路感通过模拟生成，所以可以提取出最能够反应车辆实际行驶状态和路面状况的信息，作为方向盘回正力矩的控制变量，使方向盘仅向驾驶员提供有用信息，从而为驾驶员提供更为真实的路感。

在一种可能的实现方式中，所述控制器，还用于在所述左前轮转向子系统和所述右前轮转向子系统中有且只有一个转向子系统处于动力失效状态下，控制所述中间离合器处于分离 状态，控制所述左前离合器和所述右前离合器处于接合状态。所述控制器，还用于控制动力未失效的转向子系统执行对应的车轮的转向动作，并通过所述前轮转向传动组件将动力传递给动力失效的转向子系统，以使所述动力失效的转向子系统执行对应的车轮的转向动作。

本申请实施例所示的方案，左前轮转向子系统和右前轮转向子系统中有且只有一个转向子系统处于动力有效状态下，可以控制中间离合器处于分离状态，左前离合器和右前离合器处于接合状态，以便，左前轮转向子系统和右前轮转向子系统之间可以完成动力传递。

在自动驾驶模式下，可以控制上转向系统处于静默状态，方向盘保持不动，从而，提高驾驶人员的自动驾驶体验。

在手动驾驶模式下，由于上转向系统和下转向系统机械解耦，所以，驾驶人员在操作方向盘时不能感知到路面状态。所以，可以通过上转向系统来对方向盘施加转向阻力，以模拟真实的路感。由于驾驶员路感通过模拟生成，所以可以提取出最能够反应车辆实际行驶状态和路面状况的信息，作为方向盘回正力矩的控制变量，使方向盘仅向驾驶员提供有用信息，从而为驾驶员提供更为真实的路感。

在一种可能的实现方式中，所述控制器，还用于在所述左前轮转向子系统和所述右前轮转向子系统均处于动力失效状态，且所述上转向系统中的上转向驱动电机处于动力有效状态下，控制所述中间离合器、所述左前离合器和所述右前离合器均处于接合状态。所述控制器，还用于控制所述上转向系统中的上转向驱动电机通过所述前轮转向传动组件传递动力给所述左前轮转向子系统和所述右前轮转向子系统，以执行左前轮和右前轮的转向动作。

本申请实施例所示的方案，左前轮转向子系统和右前轮转向子系统均处于动力失效状态，且上转向系统中的上转向驱动电机处于动力有效状态下，可以控制中间离合器、左前离合器和右前离合器处于接合状态，以便上转向系统和下转向系统之间完成机械连接。

需要说明的是，在上转向系统和下转向系统机械连接的手动驾驶模式下，下转向系统的转向动力由上转向系统提供，所以，此时上转向驱动电机提供的是转向驱动力，而不是模拟路感时提供的转向阻力。

在一种可能的实现方式中，所述控制器，还用于在所述左前轮转向子系统和所述右前轮转向子系统均处于动力失效状态，所述上转向系统中的上转向驱动电机处于动力失效状态下，控制所述中间离合器、所述左前离合器和所述右前离合器均处于接合状态。

本申请实施例所示的方案，左前轮转向子系统和右前轮转向子系统均处于动力失效状态，且上转向系统中的上转向驱动电机处于动力失效状态下，可以控制中间离合器、左前离合器和右前离合器处于接合状态，以便上转向系统和下转向系统之间完成机械连接。

安装有本申请实施例提供的车辆转向装置的车辆可以包括两种驾驶模式，即自动驾驶模式和手动驾驶模式。但是，在上转向系统和下转向系统均处于动力失效的状态下，无法进入自动驾驶模式。在手动驾驶模式下，驾驶员手动转动方向盘，产生转向动力。然后转向动力通过前轮转向传动组件分别传递到左前轮转向子系统和右前轮转向子系统中，以执行左前轮和右前轮的转向动作。

在一种可能的实现方式中，所述控制器，还用于控制所述左前传动轮和所述右前传动轮的工作直径变化，以改变所述左前传动轮和所述右前传动轮的传动比，实现左前轮和右前轮不同的转向角。

本申请实施例所示的方案，通过调节左前传动轮和右前传动轮的工作直径配合变化，可 以改变左前传动轮和右前传动轮的传动比，从而，可以实现左前轮和右前轮的不同的转向角。

在一种可能的实现方式中，所述控制器，还用于在控制所述左前传动轮和所述右前传动轮的工作直径变化时，控制所述中间传动轮的工作直径变化，以调节所述第一传动带的张紧力。

本申请实施例所示的方案，由于左前传动轮和右前传动轮在改变工作直径的过程中，会改变第一传动带的张紧力，即第一传动带的松紧程度会发生变化，这影响了左前传动轮和右前传动轮之间的动力传动。因此，控制器还可以在控制左前传动轮和右前传动轮的工作直径变化时，控制中间传动轮的工作直径变化，以调节第一传动带的张紧力。

在一种可能的实现方式中，所述车辆转向装置还包括控制器，所述控制器，用于在所述左后轮转向子系统和所述右后轮转向子系统均处于动力有效状态下，控制所述左后离合器和所述右后离合器处于分离状态。所述控制器，还用于控制所述左后轮转向子系统和所述右后轮转向子系统分别执行对应的车轮的转向动作。

其中，控制器可以与左后轮转向子系统、右后轮转向子系统、左后离合器和右后离合器电性连接，以便控制器对各个部件进行控制。具体的，控制器可以分别与左后轮转向子系统和右后轮转向子系统中的下转向驱动电机连接。

本申请实施例所示的方案，在左后轮转向子系统和右后轮转向子系统均处于动力有效状态下，可以控制左后离合器和右后离合器均处于分离状态，使左后轮转向子系统和右后轮转向子系统机械解耦，以便左后轮转向子系统和右后轮转向子系统可以分别执行对应的车轮的转向动作，避免左后轮转向子系统和右后轮转向子系统互相干扰。

在一种可能的实现方式中，所述控制器，还用于在所述左后轮转向子系统和所述右后轮转向子系统中有且只有一个转向子系统处于动力失效状态下，控制所述左后离合器和所述右后离合器处于接合状态。所述控制器，还用于控制动力未失效的转向子系统执行对应的车轮的转向动作，并通过所述后轮转向传动组件将动力传递给动力失效的转向子系统，以使所述动力失效的转向子系统执行对应的车轮的转向动作。

本申请实施例所示的方案，左后轮转向子系统和右后轮转向子系统中有且只有一个转向子系统处于动力有效状态下，可以控制左后离合器和右后离合器处于接合状态，以便，左后轮转向子系统和右后轮转向子系统之间可以完成动力传递。

在一种可能的实现方式中，所述控制器，还用于控制所述左后传动轮和所述右后传动轮的工作直径变化，以改变所述左后传动轮和所述右后传动轮的传动比，实现左后车轮和右后车轮不同的转向角。

其中，控制器还可以与左后传动轮和右后传动轮电性连接，以对左后传动轮和右后传动轮的工作直径进行控制。

本申请实施例所示的方案，通过调节左后传动轮和右后传动轮的工作直径配合变化，可以改变左后传动轮和右后传动轮的传动比，从而，可以实现左后车轮和右后车轮不同的转向角。

在一种可能的实现方式中，所述控制器，还用于在控制所述左后传动轮和所述右后传动轮的工作直径变化时，控制所述调节传动轮的工作直径变化，以调节所述第二传动带的张紧力。

本申请实施例所示的方案，由于左后传动轮和右后传动轮在改变工作直径的过程中，会 改变第二传动带的张紧力，即第二传动带的松紧程度会发生变化，这影响了左后传动轮和右后传动轮之间的动力传动。因此，控制器还可以在控制左后传动轮和右后传动轮的工作直径变化时，控制调节传动轮的工作直径变化，以调节第二传动带的张紧力。

在一种可能的实现方式中，所述控制器还用于在所述左后轮转向子系统和所述右后轮转向子系统均处于动力失效状态时，控制所述左后离合器和所述右后离合器处于分离状态。

本申请实施例所示的方案，如果左后轮转向子系统和右后轮转向子系统均处于动力失效状态，由于左后轮转向子系统和右后轮转向子系统与上转向系统机械解耦，所以，左后轮转向子系统和右后轮转向子系统在动力失效状态下不具备控制车轮转向的功能，四轮转向装置变为双轮转向装置，左后车轮和右后车轮跟随转向，则此时，控制器可以控制左后离合器和右后离合器处于分离状态，以避免左后车轮和右后车轮在跟随转向时，互相干扰。

第二方面，提供了一种车辆，所述车辆包括如第一方面任一项所述的车辆转向装置。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本申请实施例提供了一种车辆转向装置，该车辆转向装置的上转向系统与前轮转向传动组件中的中间传动轮之间通过中间离合器连接，左前轮转向子系统与左前传动轮之间通过左前离合器连接，右前轮转向子系统与右前传动轮之间通过右前离合器连接。这样，当左前轮转向子系统和右前轮转向子系统均处于动力失效状态时，可以中间离合器、左前离合器和右前离合器均处于接合状态，则上转向系统与下转向系统之间机械连接，驾驶人员可以通过操作上转向系统来为下转向系统提供转向动力，从而，在下转向系统动力失效的情况下，整车也不会失去转向功能。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种车辆转向装置的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种前轮转向传动组件的示意图；

图3是本申请实施例提供的一种上转向系统的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种下转向子系统的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种阿克曼角的示意图；

图6是本申请实施例提供的一种车辆转向装置的示意图；

图7是本申请实施例提供的一种后轮转向传动组件的示意图；

图8是本申请实施例提供的一种工作直径可变的传动轮的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种车辆转向装置处于正常工作模式的示意图；

图10是本申请实施例提供的一种车辆转向装置处于下单侧助力模式的示意图；

图11是本申请实施例提供的一种车辆转向装置处于上助力模式的示意图；

图12是本申请实施例提供的一种车辆转向装置处于机械转向模式的示意图；

图13是本申请实施例提供的一种车辆转向装置的模式选择流程图；

图14是本申请实施例提供的一种车轮状态的示意图；

图15是本申请实施例提供的一种车轮状态的示意图；

图16是本申请实施例提供的一种车轮状态的示意图；

图17是本申请实施例提供的一种车轮状态的示意图；

图18是本申请实施例提供的一种工作直径可变的传动轮的结构示意图；

图19是本申请实施例提供的一种工作直径可变的传动轮的结构示意图；

图20是本申请实施例提供的一种工作直径可变的传动轮的结构示意图。

图例说明

1、上转向系统，11、上转向驱动电机，12、方向盘，13、管柱，14、中间轴；

2、下转向系统，21、左前轮转向子系统，22、右前轮转向子系统，23、左后转向子系统，24、右后转向子系统，201、下转向驱动电机，202、齿轮轴，203、驱动齿条；

3、前轮转向传动组件，31、中间传动轮，32、左前传动轮，33、右前传动轮，34、第一传动带，301、第一锥形盘，302、第二锥形盘，303、传动轴，304、锥形盘驱动装置，305、第一圆弧分体，306、轮毂，307、驱动杆，308、第二圆弧分体，309、撑杆，310、驱动装置；

4、中间离合器；

5、左前离合器；

6、右前离合器；

7、后轮转向传动组件，71、左后传动轮，72、右后传动轮，73、第二传动带，74、调节传动轮；

8、左后离合器；

9、右后离合器。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种车辆转向装置以及安装有该车辆转向装置的车辆。该车辆转向装置包括上转向系统、下转向系统、传动组件和离合器，上转向系统和下转向系统分别通过离合器与传动组件连接。这样，当下转向系统动力有效时，可以使离合器处于分离状态，上转向系统和下转向系统机械解耦，便于实现在自动驾驶状态下，上转向系统中方向盘的静默，提升驾驶体验。而当下转向系统动力失效时，可以使上转向系统与传动组件之间的离合器以及下转向系统与传动组件之间的离合器均处于接合状态，上转向系统和下转向系统之间通过传动组件机械连接，从而，驾驶人员可以通过操作上转向系统为下转向系统提供动力，实现车辆的转向。

本申请实施例提供了一种车辆转向装置，如图1所示，该车辆转向装置包括上转向系统1、下转向系统2、前轮转向传动组件3、中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6。

前轮转向传动组件3包括中间传动轮31、左前传动轮32、右前传动轮33和第一传动带34，中间传动轮31、左前传动轮32和右前传动轮33通过第一传动带34传动连接。下转向系统2包括左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22。

上转向系统1通过中间离合器4与中间传动轮31连接，左前轮转向子系统21通过左前离合器5与左前传动轮32连接，右前轮转向子系统22通过右前离合器6与右前传动轮33连接。

其中，上转向系统1是指车辆转向的控制系统，在某些场景下也可以提供转向动力。

下转向系统2是指车辆转向的执行系统，下转向系统2可以包括左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22，分别用于执行左前轮和右前轮的转向动作。当车辆转向装置为四轮转向装置时，下转向系统2还可以包括左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24，分别用于执行左后轮和右后轮的转向动作。

前轮转向传动组件3包括中间传动轮31、左前传动轮32、右前传动轮33和第一传动带34，如图2所示，中间传动轮31、左前传动轮32和右前传动轮33通过第一传动带34传动连接。前轮转向传动组件3用于在上转向系统1、左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22之间传递动力。具体的，当左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态时，左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22之间可以通过前轮转向传动组件3传递动力，当中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态时，上转向系统1和下转向系统2之间可以传递动力。当中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6均处于分离状态时，上转向系统1与前轮转向传动组件3机械解耦，下转向系统2与前轮转向传动组件3机械解耦，从而，上转向系统1和下转向系统2之间机械解耦。

中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6泛指一切可接合与可分离的连接装置，而不仅仅指常规的离合器。

车辆转向装置还可以包括控制车辆转向的控制器，该控制器可以与上转向系统1、左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22、中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6电性连接，以对这些部件进行控制。

本申请实施例所示的方案，本申请实施例提供了一种车辆转向装置，该车辆转向装置的上转向系统1与前轮转向传动组件3中的中间传动轮31之间通过中间离合器4连接，左前轮转向子系统21与左前传动轮32之间通过左前离合器5连接，右前轮转向子系统22与右前传动轮33之间通过右前离合器6连接。这样，当左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22均处于动力失效状态时，可以控制中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态，则上转向系统1与下转向系统2之间机械连接，驾驶人员可以通过操作上转向系统1来为下转向系统2提供转向动力，从而，在下转向系统2动力失效的情况下，整车也不会失去转向功能。

另外，在左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22之间有一个转向子系统损坏时，可以使左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态。这样，动力有效的转向子系统的转向动力可以通过前轮转向传动组件3传递给动力失效的转向子系统。

再者，当左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22的动力均有效的状态下，可以使中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6均处于分离状态。这样，左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22可以独立控制对应的车轮的转向，避免相互干扰。而且，这也使得车辆转向装置可以实现不同的阿克曼角，使得车辆的转弯更加稳定，针对不同的场景可以采用不同的阿克曼角(即两个车轮的转向角度不同)。其中，所谓的阿克曼角是为了使车辆在转弯的时候不发生侧滑而设计的，在设计车辆转向装置的时候，将内侧轮(相对弯心)转弯的角度略大于外侧轮，使两个车轮的角度一大一小，形成一个夹角，这样就形成了阿克曼角，如图5所示。这样的设计可以让车辆在快速过弯的时候车身更加稳定。

在一种可能的实现方式中，提供一种上转向系统1的具体实现方式：

如图3所示，上转向系统1包括上转向驱动电机11、方向盘12、管柱13和中间轴14。

其中，上转向驱动电机11为上转向系统1的动力来源，上转向驱动电机11可以与控制器电性连接，从而，便于控制器对上转向驱动电机11进行控制。通过设置上转向驱动电机11，在下转向系统2的动力处于失效状态时，可以通过上转向驱动电机11来提供转向动力，使得驾驶人员操作更加省力，避免完全由人力提供转向动力。

另外，在上转向系统1与下转向系统2机械解耦时，上转向驱动电机11还可以为方向盘12提供转向阻力，以模拟路感，提高驾驶员的驾驶体验。

本申请实施例所示的方案，驾驶员操作方向盘12旋转，方向盘12的旋转传递到管柱13上，再经管柱13传递到中间轴14上，如果中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6处于接合状态，则旋转还会经前轮转向传动组件3传递到下转向系统2，在这种状态下，上转向驱动电机11提供助力，以使驾驶人员的操作更加省力。

另外，为了使得上转向系统1和下转向系统2处于机械解耦状态下，仍能实现手动驾驶模式，则可以在上转向系统1中设置传感器，该传感器用于检测方向盘12的转动角度，该传感器与控制器电性连接，从而，控制器可以接收传感器的转角信号，并基于转角信号确定车轮的转向角度，并下发相应的转向角度信号给对应的下转向子系统。

在一种可能的实现方式中，提供一种下转向子系统的具体实现方式，该下转向子系统可以为左前轮转向子系统21、右前轮转向子系统22、左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24：

如图4所示，下转向子系统包括下转向驱动电机201、齿轮轴202和驱动齿条203。

其中，下转向驱动电机201为下转向子系统的动力来源，下转向驱动电机201可以与控制器电性连接，从而，控制器可以对下转向子系统进行控制。具体的，下转向驱动电机201可以接收控制器发送的转角信号，并基于转角信号控制车轮转动对应的角度。当下转向驱动电机201的动力失效时，该下转向子系统动力失效。

本申请实施例所示的方案，下转向驱动电机201驱动齿轮轴202转动，齿轮轴202与驱动齿条203啮合，则齿轮轴202可以驱动驱动齿条203做线性运动，驱动齿轮203与车轮连接，从而，可以驱动车轮转动。

当该下转向子系统失效时，来源于其余下转向子系统或上转向系统1的动力通过前轮转向传动组件3或后轮转向传动组件7传递给该下转子系统的齿轮轴202，则齿轮轴202仍然可以驱动驱动齿条203做线性运动。

在一种可能的实现方式中，左前传动轮32和右前传动轮33中至少有一个传动轮的工作直径可变。

其中，工作直径也可以称为与传动带的啮合直径、配合直径等，如图8和图2所示。

控制器可以与左前传动轮32和右前传动轮33连接，以控制左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径。

本申请实施例所示的方案，通过调节左前传动轮32和/或右前传动轮33的工作直径，如图2所示，可以改变左前传动轮32和右前传动轮33的传动比，这样可以实现左前轮和右前轮任意比例的转向角，从而，实现变阿克曼角功能。

具体的，可以是左前传动轮32的工作直径可变，则此时可以通过改变左前转动轮32的工作直径，来改变左前传动轮32和右前传动轮33的传动比。也可以是右前传动轮33的工作直径可变，则此时可以通过改变右前传动轮33的工作直径，来改变左前传动轮32和右前传 动轮33的传动比。还可以是左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径均可变，则此时，可以通过配合调节左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径，来改变左前传动轮32和右前传动轮33的传动比。对于最后一种情况，其可实现的传动比的范围较大。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，中间传动轮31的工作直径可变。

本申请实施例所示的方案，在左前传动轮32和/或右前传动轮33的工作直径变化的过程中，第一传动带34的张紧力会发生变化，即第一传动带34的松紧程度会发生变化。因此，为了使第一传动带34的张紧力可以保持在一个合适的范围内，可以使中间传动轮31也为工作直径可变的传动轮，这样，控制器在控制左前传动轮32和/或右前传动轮33的工作直径变化以调节传动比时，可以适应性控制中间传动轮31的工作直径变化，以使第一传动带34的张紧力保持在合适的范围内。

或者，在另一种可能的实现方式中，中间传动轮31的工作直径固定，前轮转向传动组件3还包括张紧轮，该张紧轮可以为弹簧式张紧轮等。

需要说明的是，本申请实施例提供车辆转向装置可以为两轮转向装置，也可以为四轮转向装置。当本申请实施例提供的车辆转向装置为四轮转向装置时，车辆转向装置的技术方案可以如下所述：

在一种可能的实现方式中，如图6和14所示，下转向系统2还包括左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24，车辆转向装置还包括后轮转向传动组件7、左后离合器8和右后离合器9，后轮转向传动组件7包括左后传动轮71、右后传动轮72和第二传动带73，左后传动轮71和右后传动轮72通过第二传动带73传动连接。

左后轮转向子系统23通过左后离合器8与左后传动轮71连接，右后轮转向子系统24通过右后离合器9与右后传动轮72连接。

本申请实施例所示的方案，四轮车辆转向装置与双轮转向驱动装置相比，四个轮子的转向角度的控制更加精确。

在左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24均处于动力有效状态下，可以控制左后离合器8与右后离合器9处于分离状态，以使左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24独立控制对应的车轮的转向。在左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24只有一个处于动力有效状态下，可以控制左后离合器8和右后离合器9接合，从而，使得动力未失效的转向子系统的转向动力，通过后轮转向传动组件7传递到动力失效的转向子系统。

而当左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24均动力失效时，由于左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24不能与上转向系统1机械连接，所以，此时左后车轮和右后车轮只能跟随转动。

在一种可能的实现方式中，左后传动轮71和右后传动轮72中的至少一个传动轮的工作直径可变。

其中，控制器可以与左后传动轮71和右后传动轮72连接，以控制左后传动轮71和右后传动轮72的工作直径。

本申请实施例所示的方案，通过调节左后传动轮71和/或右后传动轮72的工作直径，如图7所示，可以改变左后传动轮71和右后传动轮72的传动比，这样可以实现左后轮和右后轮任意比例的转向角。

具体的，可以是左后传动轮71的工作直径可变，则此时可以通过改变左后传动轮71的 工作直径，来改变左后传动轮71和右后传动轮72的传动比。也可以是右后传动轮72的工作直径可变，则此时可以通过改变右后传动轮72的工作直径，来改变左后传动轮71和右后传动轮72的传动比。

还可以是左后传动轮71和右后传动轮72的工作直径均可变，则此时，可以通过配合调节左后传动轮71和右后传动轮72的工作直径，来改变左后传动轮71和右后传动轮72的传动比。对于最后一种情况，其可实现的传动比的范围较大。

在一种可能的实现方式中，如图7所示，后轮转向传动组件7还包括用于调节第二传动带73的张紧力的调节传动轮74，左后传动轮71、右后传动轮72和调节传动轮74通过第二传动带73传动连接。

本申请实施例所示的方案，与前轮转向传送组件3相似，在左后传动轮71和/或右后传动轮72的工作直径变化过程中，第二传动带73的张紧力会发生变化，即第二传动带73的松紧程度会发生变化。因此，为了使第二传动带73的张紧力可以保持在一个合适的范围内，在后轮转向传动组件7中还可以设置调节传动轮74，用于调节第二传动带73的张紧力。

在一种可能的实现方式中，调节传动轮74为张紧轮，例如，可以为弹簧式张紧轮。

在另一种可能的实现方式中，调节传动轮74的工作直径可变，也即，调节传动轮74与左后传动轮71、右后传动轮72相同，均为工作直径可变的传动轮。在这种实现方式下，如图7所示，控制器在控制左后传动轮71和/或右后传动轮72的工作直径变化以调节传动比的时，可以适应性的控制调节传动轮74的工作直径变化，以使第二传动带73的张紧力保持在合适的范围内。

可变工作直径的传动轮的实现形式可以有多种，本申请对其具体实现形式不做限定。下面，提供三种可变工作直径的传动轮的具体实现方式：

在一种可能的实现方式中，如图8所示，对于每个传动轮，传动轮包括第一锥形盘301、第二锥形盘302、传动轴303和锥形盘驱动装置304，第一锥形盘301和第二锥形盘302套设在传动轴303上，且第一锥形盘301和第二锥形盘302的锥形面相对。

锥形盘驱动装置4用于控制第一锥形盘301和第二锥形盘302的距离，以改变传动轮的工作直径。

其中，上述传动轮可以为中间传动轮31、左前传动轮32、右前传动轮33、左后传动轮71、右后传动轮72和调节传动轮74。

锥形盘驱动装置4可以为液压驱动装置。锥形盘驱动装置4可以与车辆上的控制器电性连接，以便控制器通过锥形盘驱动装置4控制传动轮的工作直径变化。

本申请实施例所示的方案，如图8所示，第一锥形盘301和第二锥形盘302套设在传动轴303上，且锥形面相对。传动带设置在两个锥形面之间，当两个锥形面距离较近时，传动轮的工作直径变大(如图8中的左侧传动轮)；当两个锥形面距离较远时，传动轮的工作直径变小(如图8中的右侧传动轮)。所以，可以通过控制第一锥形盘301和第二锥形盘302之间的距离的变化，来实现传动轮的工作直径的变化。

可以通过锥形盘驱动装置304来控制第二锥形盘302的移动，来实现两个锥形盘之间的距离变化。而第一锥形盘301可以为固定盘，固定在传动轴303上，第二锥形盘302为移动盘。当然，第一锥形盘301和第二锥形盘302可以均为移动盘，本申请对此不做限定。

在另一种可能的实现方式中，如图18所示，传动轮包括多个第一圆弧分体305、轮毂306 和多个驱动杆307。多个第一圆弧分体305形成传动轮轮体，每个驱动杆307的一端与一个第一圆弧分体305连接，另一端设置在轮毂306中，且可以在轮毂306中伸缩。轮毂306安装在转动轴上。

本申请实施例所示的方案，驱动杆307可以通过在轮毂306中伸缩，来驱动多个第一圆弧分体305互相远离或互相靠近，从而，实现传动轮的工作直径可变。当多个第一圆弧分体305互相远离时，传动轮的工作直径逐渐变大；当多个第一圆弧分体305互相靠近时，传动轮的工作直径逐渐减小。如图18所示，传动轮的工作直径处于最小状态。

驱动杆307可以采用液压驱动，也可以采用电机驱动，本申请对此不做限定。

在另一种可能的实现方式中，如图19和图20所示，传动轮包括多个第二圆弧分体308、多个撑杆309和两个驱动装置310。多个第二圆弧分体308形成传动轮轮体，每个撑杆309的一端与一个第二圆弧分体308连接，另一端与驱动装置310连接。两个驱动装置310设置在第二圆弧分体308的两侧。

本申请实施例所示的方案，通过两个驱动装置310的靠近和远离，可以实现多个撑杆309撑开或缩回多个第二圆弧分体308。如图19所示，两个驱动装置310距离较近，多个第二圆弧分体308被撑开，传动轮的工作直径较大。如图20所示，两个驱动装置310的距离变远，多个第二圆弧分体308收回，且相邻两个第二圆弧分体308接触，传动轮的工作直径最小。

驱动装置310可以是液压驱动装置，也可以是电机驱动装置，本申请对此不做限定。

需要说明的是，以上传动轮的结构，仅仅是本申请实施例提供的三种具体的实例，并不构成对本申请的限定，传动轮还可以通过其他方式来实现工作直径的变化。另外，各个传动轮可以采用同一种结构实现工作直径可变，也可以采用多种不同的结构实现工作直径可变，本申请对此不做限定。

下面，结合具体的场景，对本申请实施例提供的车辆转向装置的工作流程进行说明：

(1)左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22均处于动力有效的状态下，此时，车辆转向装置进入正常工作模式，如图9所示：

在一种可能的实现方式中，车辆转向装置还包括控制器，控制器，用于在左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22处于动力有效状态下，控制中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6处于分离状态。控制器，还用于控制左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22分别执行对应的车轮的转向动作。

其中，控制器可以与左前轮转向子系统21、右前轮转向子系统22、中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6电性连接，以便控制器对各个部件进行控制。具体的，控制器可以与左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22的下转向驱动电机连接。

本申请实施例所示的方案，左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22均处于动力有效状态下，可以控制中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6均处于分离状态，使左前轮转向子系统21、右前轮转向子系统22和上转向系统1机械解耦，以便左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22可以分别执行对应的车轮的转向动作，避免上转向系统1、左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22互相干扰。

安装有本申请实施例提供的车辆转向装置的车辆可以包括两种驾驶模式，即自动驾驶模式和手动驾驶模式，下面分别以自动驾驶模式和手动驾驶模式的具体场景来对控制器的控制 流程进行详细叙述：

在自动驾驶模式下，控制器确定左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22处于动力有效状态，控制中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6均处于分离状态。然后，根据传感器检测到的外界数据，实时的确定左前轮和右前轮的转向角度，并下发相应的转向角度信号给左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22，左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22分别根据接收到的转向角度信号控制左前轮、右前轮的转向动作。

并且，在自动驾驶模式下，可以控制上转向系统1处于静默状态，方向盘12保持不动，从而，提高驾驶人员的自动驾驶体验。

在手动驾驶模式下，控制器确定左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22处于动力有效状态，控制中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6均处于分离状态。然后，根据传感器检测到的方向盘的转角信号，确定左前轮和右前轮的转向角度，并下发相应的转向角度信号给左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22，左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22分别根据接收到转向角度信号控制左前轮、右前轮的转向动作。

并且，由于上转向系统1和下转向系统2机械解耦，所以，驾驶人员在操作方向盘时不能感知到路面状态。所以，可以通过上转向系统1来对方向盘施加转向阻力，以模拟真实的路感。由于驾驶员路感通过模拟生成，所以可以提取出最能够反应车辆实际行驶状态和路面状况的信息，作为方向盘回正力矩的控制变量，使方向盘仅向驾驶员提供有用信息，从而为驾驶员提供更为真实的路感。

(2)左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22中有且只有一个转向子系统处于动力失效的状态下，此时，车辆转向装置进入下单侧助力模式，如图10所示：

在一种可能的实现方式中，控制器，还用于在左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22中有且只有一个转向子系统处于动力失效状态下，控制中间离合器4处于分离状态，控制左前离合器5和右前离合器6处于接合状态。

控制器，还用于控制动力未失效的转向子系统执行对应的车轮的转向动作，并通过前轮转向传动组件3将动力传递给动力失效的转向子系统，以使动力失效的转向子系统执行对应的车轮的转向动作。

本申请实施例所示的方案，左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22中有且只有一个转向子系统处于动力有效状态下，可以控制中间离合器4处于分离状态，左前离合器5和右前离合器6处于接合状态，以便，左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22之间可以完成动力传递。

在自动驾驶模式下，控制器确定左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22中有且只有一个转向子系统处于动力有效状态，控制中间离合器4处于分离状态，左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态。然后，根据传感器检测到的外界数据，实时的确定车轮的目标转向角度，并下发相应的转向角度信号给左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22(或只下发给动力有效的转向子系统)，动力有效的转向子系统根据接收到的转向角度信号执行对应的车轮的转向动作。并且，动力有效的转向子系统的动力可以通过前轮转向传动组件3将动力传递给动力失效的转向子系统，则动力失效的转向子系统可以执行对应的车轮的转向动作。

并且，在自动驾驶模式下，可以控制上转向系统1处于静默状态，方向盘保持不动，从 而，提高驾驶人员的自动驾驶体验。

在手动驾驶模式下，控制器确定左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22中有且只有一个转向子系统处于动力有效状态，控制中间离合器4处于分离状态，左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态。然后，根据传感器检测到的方向盘的转角信号，确定车轮的转向角度，并下发相应的转向角度信号给左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22(或只下发给动力有效的转向子系统)，动力有效的转向子系统根据接收到的转向角度信号执行对应的车轮的转向动作。并且，动力有效的转向子系统的动力可以通过前轮转向传动组件3将动力传递给动力失效的转向子系统，则动力失效的转向子系统可以执行对应的车轮的转向动作。

并且，由于上转向系统1和下转向系统2机械解耦，所以，驾驶人员在操作方向盘时不能感知到路面状态。所以，可以通过上转向系统1来对方向盘施加转向阻力，以模拟真实的路感。由于驾驶员路感通过模拟生成，所以可以提取出最能够反应车辆实际行驶状态和路面状况的信息，作为方向盘回正力矩的控制变量，使方向盘仅向驾驶员提供有用信息，从而为驾驶员提供更为真实的路感。

在一种可能的实现方式中，控制器，还用于控制左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径变化，以改变左前传动轮32和右前传动轮33的传动比，实现左前轮和右前轮不同的转向角。

其中，控制器还可以与左前传动轮32和右前传动轮33电性连接，以对左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径进行控制。

本申请实施例所示的方案，通过调节左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径配合变化，可以改变左前传动轮32和右前传动轮33的传动比，从而，可以实现左前轮和右前轮的不同的转向角。

具体的，在自动驾驶模式下，控制器确定左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22中有且只有一个转向子系统处于动力有效状态，控制中间离合器4处于分离状态，左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态。然后，根据传感器检测到的外界数据，实时的确定左前轮和右前轮的目标转向角度，并根据两个车轮的目标转向角度，确定动力未失效的转向子系统的转向角度，以及，左前传动轮32和右前传动轮33的目标工作直径。然后，控制器下发转向角度信号给动力未失效的转向子系统、下发各自的目标工作直径信号给左前传动轮32和右前传动轮33，使左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径变为各自的目标工作直径。这样，动力未失效的转向子系统根据转向角度信号控制对应的车轮转动相应的转向角，并通过前轮转向传动组件3将转动传动给动力失效的转向子系统，并且，使得动力失效的转向子系统的转动与动力未失效的转向子系统的转动为目标比例，动力失效的转向子系统控制对应的车轮完成转动，且转动的角度为控制器确定的目标转向角度。

在手动驾驶模式下，控制器确定左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22中有且只有一个转向子系统处于动力有效状态，控制中间离合器4处于分离状态，左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态。然后，根据传感器检测到的方向盘的转角信号，确定左前轮和右前轮转向角度，并根据确定出的两个车轮的转向角度，确定动力未失效的转向子系统的转向角度，以及，左前传动轮32和右前传动轮33的目标工作直径。然后，控制器下发转向角度信号给动力未失效的转向子系统、下发各自的目标工作直径信号给左前传动轮32和右前传 动轮33，使左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径变为各自的目标工作直径。这样，动力未失效的转向子系统根据转向角度信号控制对应的车轮转动相应的转向角，并通过前轮转向传动组件3将转动传动给动力失效的转向子系统，并且，使得动力失效的转向子系统的转动与动力未失效的转向子系统的转动为目标比例，动力失效的转向子系统控制对应的车轮完成转动，且转动的角度为控制器确定的目标转向角度。

另外，由于左前传动轮32和右前传动轮33在改变工作直径的过程中，会改变第一传动带34的张紧力，即第一传动带34的松紧程度会发生变化，这影响了左前传动轮32和右前传动轮33之间的动力传动。因此，控制器还可以在控制左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径变化时，控制中间传动轮31的工作直径变化，以调节第一传动带34的张紧力。

或者，也可以设置张紧轮，张紧轮用于对第一传动带34上的张紧力进行调节，从而，中间传动轮31可以不用改变工作直径，可以为普通的固定直径传动轮。

(3)左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22均处于动力失效状态，且上转向系统1中的上转向驱动电机11处于动力有效状的情况下，此时，车辆转向装置进入上助力模式，如图11所示：

在一种可能的实现方式中，控制器，还用于在左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22均处于动力失效状态，且上转向系统1中的上转向驱动电机11处于动力有效状态下，控制中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态。

控制器，还用于控制上转向系统1中的上转向驱动电机11通过前轮转向传动组件3传递动力给左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22，以执行左前轮和右前轮的转向动作。

本申请实施例所示的方案，左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22均处于动力失效状态，且上转向系统1中的上转向驱动电机11处于动力有效状态下，可以控制中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6处于接合状态，以便上转向系统1和下转向系统2之间完成机械连接。

在自动驾驶模式下，控制器确定左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22均处于动力失效状态，且上转向系统1中的上转向驱动电机11处于动力有效状态下，控制中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态。然后，根据传感器检测到的外界数据，实时的确定车轮的转向角度，并基于车轮的转向角度确定上转向驱动电机11的转向角度，并下发相应的转向角度信号给上转向驱动电机11。上转向驱动电机11的转动通过前轮转向传动组件3分别传递到左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22中，实现左前轮和右前轮的转向动作。

在手动驾驶模式下，控制器确定左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22均处于动力失效状态，且上转向系统1中的上转向驱动电机11处于动力有效状态下，控制中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态。然后，上转向驱动电机11输入的动力以及驾驶人员输出的动力，通过前轮转向传动组件3分别传递到左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22中，实现左前轮和右前轮的转向动作。

需要说明的是，在上转向系统1和下转向系统2机械连接的手动驾驶模式下，下转向系统2的转向动力由上转向系统1提供，所以，此时上转向驱动电机11提供的是转向驱动力，而不是模拟路感时提供的转向阻力。

在一种可能的实现方式中，控制器，还用于控制左前传动轮32和右前传动轮33的工作 直径变化，以改变左前传动轮32和右前传动轮33的传动比，实现左前轮和右前轮不同的转向角。

本申请实施例所示的方案，通过调节左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径配合变化，可以改变左前传动轮32和右前传动轮33的传动比，从而，可以实现左前轮和右前轮的不同的转向角。

具体的，在自动驾驶模式下，控制器确定左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22均处于动力失效状态，且上转向系统1中的上转向驱动电机11处于动力有效状态下，控制中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态。然后，根据传感器检测到的外界数据，实时的确定左前轮和右前轮的转向角度，并根据两个车轮的转向角度，确定上转向驱动电机11的转向角度，以及，左前传动轮32和右前传动轮33的目标工作直径。然后，控制器下发转向角度信号给上转向驱动电机11、下发各自的目标工作直径信号给左前传动轮32和右前传动轮33，使左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径变为各自的目标工作直径。这样，上转向驱动电机11根据转向角度信号转动相应的角度，并通过前轮转向传动组件3将转动传动给动力失效的下转向系统2，并且，使左前轮转向子系统21的转动与右前轮转向子系统22的转动为目标比例，左前轮转向子系统21的转动与右前轮转向子系统22控制对应的车轮完成转动，且转动的角度为控制器确定的转向角度。

在手动驾驶模式下，控制器确定左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22均处于动力失效状态，且上转向系统1中的上转向驱动电机11处于动力有效状态下，控制中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态。然后，根据传感器检测到的方向盘的转角信号，确定左前传动轮32和右前传动轮33的目标工作直径。然后，控制器使左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径变为各自的目标工作直径。这样，上转向驱动电机11输入的动力，以及驾驶人员输出的动力通过前轮转向传动组件3传动给动力失效的下转向系统2，并且，使左前轮转向子系统21的转动与右前轮转向子系统22的转动为目标比例，左前轮转向子系统21的转动与右前轮转向子系统22控制对应的车轮完成转动，且转动的角度为控制器确定的转向角度。

另外，由于左前传动轮32和右前传动轮33在改变工作直径的过程中，会改变第一传动带34的张紧力，即第一传动带34的松紧程度会发生变化，这影响了左前传动轮32和右前传动轮33之间的动力传动。因此，控制器还可以在控制左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径变化时，控制中间传动轮31的工作直径变化，以调节第一传动带34的张紧力。

或者，也可以设置张紧轮，张紧轮用于对第一传动带34上的张紧力进行调节，从而，中间传动轮31可以不用改变工作直径，可以为普通的固定直径传动轮。

(4)左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22均处于动力失效状态，且上转向系统1中的上转向驱动电机11处于动力失效状态下，此时，车辆转向装置进入机械转向模式，如图12所示：

在一种可能的实现方式中，控制器，还用于在左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22均处于动力失效状态，上转向系统1中的上转向驱动电机11处于动力失效状态下，控制中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态。

本申请实施例所示的方案，左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22均处于动力失效状态，且上转向系统1中的上转向驱动电机11处于动力失效状态下，可以控制中间离合器 4、左前离合器5和右前离合器6处于接合状态，以便上转向系统1和下转向系统2之间完成机械连接。

安装有本申请实施例提供的车辆转向装置的车辆可以包括两种驾驶模式，即自动驾驶模式和手动驾驶模式。但是，在上转向系统1和下转向系统2均处于动力失效的状态下，无法进入自动驾驶模式。

在手动驾驶模式下，驾驶员手动转动方向盘，产生转向动力。然后转向动力通过前轮转向传动组件3分别传递到左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22中，以执行左前轮和右前轮的转向动作。

在一种可能的实现方式中，控制器，还用于控制左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径变化，以改变左前传动轮32和右前传动轮33的传动比，实现左前轮和右前轮不同的转向角。

本申请实施例所示的方案，通过调节左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径配合变化，可以改变左前传动轮32和右前传动轮33的传动比，从而，可以实现左前轮和右前轮的不同的转向角。

具体的，在手动驾驶模式下，控制器确定左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22均处于动力失效状态，且上转向系统1中的上转向驱动电机11处于动力失效状态下，控制中间离合器4、左前离合器5和右前离合器6均处于接合状态。然后，根据传感器检测到的方向盘的转角信号，确定左前轮和右前轮的转向角度，并根据两个车轮的转向角度，确定左前传动轮32和右前传动轮33的目标工作直径。然后，控制器使左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径变为各自的目标工作直径。

然后，手动产生的上转向系统1的转向动力，通过前轮转向传动组件3传递到左前轮转向子系统21和右前轮转向子系统22中，以执行左前轮和右前轮的转向动作，且转动的角度为控制器确定的转向角度。

另外，由于左前传动轮32和右前传动轮33在改变工作直径的过程中，会改变第一传动带34的张紧力，即第一传动带34的松紧程度会发生变化，这影响了左前传动轮32和右前传动轮33之间的动力传动。因此，控制器还可以在控制左前传动轮32和右前传动轮33的工作直径变化时，控制中间传动轮31的工作直径变化，以调节第一传动带34的张紧力。

或者，也可以设置张紧轮，张紧轮用于对第一传动带34上的张紧力进行调节，从而，中间传动轮31可以不用改变工作直径，可以为普通的固定直径传动轮。

如图13所示，为本申请实施例提供的一种车辆转向装置的模式选择流程图：

控制器确定下转向系统是否存在失效，如果不存在，则进入正常工作模式；

如果存在失效，则确定是单侧失效还是双侧失效，如果是单侧失效，则进入下单侧助力模式；

如果是双侧失效确定上转向系统是否失效，如果未失效，则进入上助力模式；

如果失效，则进入机械转向模式。

本申请实施例提供的车辆转向装置可以为双轮转向装置，也可以为四轮转向装置。当本申请实施例提供的车辆转向装置为四轮转向装置时，车辆转向装置的工作流程还包括以下步骤：

(5)左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24均处于动力有效状态下：

在一种可能的实现方式中，车辆转向装置还包括控制器，控制器，用于在左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24均处于动力有效状态下，控制左后离合器8和右后离合器9处于分离状态。

控制器，还用于控制左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24分别执行对应的车轮的转向动作。

其中，控制器可以与左后轮转向子系统23、右后轮转向子系统24、左后离合器8和右后离合器9电性连接，以便控制器对各个部件进行控制。具体的，控制器可以分别与左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24中的下转向驱动电机连接。

本申请实施例所示的方案，左前轮和右前轮的转向可以按照上述(1)-(4)中的控制方式进行控制，下面，仅仅对左后轮和右后轮的转向控制进行说明：

在左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24均处于动力有效状态下，可以控制左后离合器8和右后离合器9均处于分离状态，使左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24机械解耦，以便左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24可以分别执行对应的车轮的转向动作，避免左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24互相干扰。

在自动驾驶模式下，控制器确定左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24均处于动力有效状态，控制左后离合器8和右后离合器9均处于分离状态。然后，根据传感器检测到的外界数据，实时的确定左后轮和右后轮的转向角度，并下发相应的转向角度信号给左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24，左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24分别根据接收到的转向角度信号控制左后轮、右后轮的转向动作。

在手动驾驶模式下，控制器确定左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24处于动力有效状态，控制左后离合器8和右后离合器9均处于分离状态。然后，根据传感器检测到的方向盘的转角信号，确定左后轮和右后轮的转向角度，并下发相应的转向角度信号给左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24，左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24分别根据接收到的转向角度信号控制左后轮、右后轮的转向动作。

(6)左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24中有且只有一个转向子系统处于动力失效的状态下：

在一种可能的实现方式中，控制器，还用于在左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24中有且只有一个转向子系统处于动力失效状态下，控制左后离合器8和右后离合器9处于接合状态。

控制器，还用于控制动力未失效的转向子系统执行对应的车轮的转向动作，并通过后轮转向传动组件7将动力传递给动力失效的转向子系统，以执行动力失效的转向子系统对应的车轮的转向动作。

本申请实施例所示的方案，左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24中有且只有一个转向子系统处于动力有效状态下，可以控制左后离合器8和右后离合器9处于接合状态，以便，左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24之间可以完成动力传递。

在自动驾驶模式下，控制器确定左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24中有且只有一个转向子系统处于动力有效状态，控制左后离合器8和右后离合器9均处于接合状态。然后，根据传感器检测到的外界数据，实时的确定车轮的目标转向角度，并下发相应的转向 角度信号给左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24(或只下发给动力有效的转向子系统)，动力有效的转向子系统根据接收到的转向角度信号执行对应的车轮的转向动作。并且，动力有效的转向子系统的动力可以通过后轮转向传动组件7将动力传递给动力失效的转向子系统，则动力失效的转向子系统可以执行对应的车轮的转向动作。

在手动驾驶模式下，控制器确定左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24中有且只有一个转向子系统处于动力方向盘的转向角度，控制左后离合器8和右后离合器9均处于接合状态。然后，根据传感器检测到的外界数据，实时的确定车轮的目标转向角度，并下发相应的转向角度信号给左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24(或只下发给动力有效的转向子系统)，动力有效的转向子系统根据接收到的转向角度信号执行对应的车轮的转向动作。并且，动力有效的转向子系统的动力可以通过后轮转向传动组件7将动力传递给动力失效的转向子系统，则动力失效的转向子系统可以执行对应的车轮的转向动作。

在一种可能的实现方式中，控制器，还用于控制左后传动轮71和右后传动轮72的工作直径变化，以改变左后传动轮71和右后传动轮72的传动比，实现左后车轮和右后车轮不同的转向角。

其中，控制器还可以与左后传动轮71和右后传动轮72电性连接，以对左后传动轮71和右后传动轮72的工作直径进行控制。

本申请实施例所示的方案，通过调节左后传动轮71和右后传动轮72的工作直径配合变化，可以改变左后传动轮71和右后传动轮的传动比，从而，可以实现左后车轮和右后车轮不同的转向角。

具体的，在自动驾驶模式下，确定左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24中有且只有一个转向子系统处于动力有效状态，控制左后离合器8和右后离合器9均处于接合状态。然后，根据传感器检测到的外界数据，实时的确定车轮的目标转向角度，并根据两个车轮的目标转向角度，确定动力未失效子系统的目标转向角度，以及左后传动轮71和右后传动轮72的目标工作直径。然后，控制器下发转向角度信号给动力未失效的转向子系统、下发各自的目标工作直径信号给左后传动轮71和右后传动轮72，使左后传动轮71和右后传动轮72的工作直径变为各自的目标工作直径。这样，动力未失效的转向子系统根据转向角度信号控制对应的车轮转动相应的转向角，并通过后轮转向传动组件7将转动传动给动力失效的转向子系统，并且，使得动力失效的转向子系统的转动与动力未失效的转向子系统的转动为目标比例，动力失效的转向子系统控制对应的车轮完成转动，且转动的角度为控制器确定的目标转向角度。

在手动驾驶模式下，确定左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24中有且只有一个转向子系统处于动力有效状态，控制左后离合器8和右后离合器9均处于接合状态。然后，根据传感器检测到的方向盘的转向角度，确定车轮的目标转向角度，并根据车轮的目标转向角度，确定动力未失效子系统的目标转向角度，以及左后传动轮71和右后传动轮72的目标工作直径。然后，控制器下发转向角度信号给动力未失效的转向子系统、下发各自的目标工作直径信号给左后传动轮71和右后传动轮72，使左后传动轮71和右后传动轮72的工作直径变为各自的目标工作直径。这样，动力未失效的转向子系统根据转向角度信号控制对应的车轮转动相应的转向角，并通过后轮转向传动组件7将转动传动给动力失效的转向子系统，并且，使得动力失效的转向子系统的转动与动力未失效的转向子系统的转动为目标比例，动 力失效的转向子系统控制对应的车轮完成转动，且转动的角度为控制器确定的目标转向角度。

另外，由于左后传动轮71和右后传动轮72在改变工作直径的过程中，会改变第二传动带73的张紧力，即第二传动带73的松紧程度会发生变化，这影响了左后传动轮71和右后传动轮72之间的动力传动。因此，控制器还可以在控制左后传动轮71和右后传动轮72的工作直径变化时，控制调节传动轮74的工作直径变化，以调节第二传动带73的张紧力。

或者，调节传动轮74的工作直径可以不可变，而是一个张紧轮。

(7)左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24均处于动力失效状态下：

如果左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24均处于动力失效状态，由于左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24与上转向系统1机械解耦，所以，左后轮转向子系统23和右后轮转向子系统24在动力失效状态下不具备控制车轮转向的功能，四轮转向装置变为双轮转向装置，左后车轮和右后车轮跟随转向，则此时，控制器可以控制左后离合器8和右后离合器9处于分离状态，以避免左后车轮和右后车轮在跟随转向时，互相干扰。

下面，对于四轮车辆转向装置，介绍几种典型的转向状态：

直行稳定，低速转向，高速稳定，原地转向。

如图14所示，直行稳定：四轮独立转向，能够帮助整车在异常情况下，通过小范围单独修正轮胎的偏小实现更加稳定的直行。

如图15所示，高速稳定：在高速上行驶时，通过前后轮同向，可以实现在高速上更稳定的平移转向。

如图16所示，低速转向：在低速情况下，通过前后轮反向，可以实现减小转弯半径的功能。

如图7所示，原地转向：通过该模式，可以实现整车原地直接转向的功能。

综上，本申请实施例提供的车辆转向装置至少具有以下有益效果：

首先，本申请实施例提供的车辆转向装置的安全性较高，在上转向系统1和下转向系统2均处于动力失效状态下，还可以通过驾驶人员手动输出动力转向。

其次，下转向系统2包括的多个转向子系统之间可以独立控制对应的车轮的转向，使得车辆的转向更加灵活。

再次，可以通过多种模式实现变阿克曼角的功能。在下转向单侧失效后，可以通过未失效一侧和前轮转向传动组件3实现左前轮和右前轮不一致的转角控制，实现变阿克曼角的功能。在下转向双侧失效后，可以实现机械连接，通过转换成上转向助力的工作模式，仍能实现变阿克曼角的功能。在上下转向系统全部失效的情况下，还有最后的机械转向可以保证安全性，仍能实现变阿克曼角的功能。可以通过调整速比减小转向手力。

本申请实施例还提供了一种车辆，该车辆包括如上述任一项所述的车辆转向装置。

以上所述仅为本申请一个实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (21)

1. 一种车辆转向装置，其特征在于，所述车辆转向装置包括上转向系统(1)、下转向系统(2)、前轮转向传动组件(3)、中间离合器(4)、左前离合器(5)和右前离合器(6)，其中，

   所述前轮转向传动组件(3)包括中间传动轮(31)、左前传动轮(32)、右前传动轮(33)和第一传动带(34)，所述中间传动轮(31)、所述左前传动轮(32)和所述右前传动轮(33)通过所述第一传动带(34)传动连接；

   所述下转向系统(2)包括左前轮转向子系统(21)和右前轮转向子系统(22)；

   所述上转向系统(1)通过所述中间离合器(4)与所述中间传动轮(31)连接，所述左前轮转向子系统(21)通过所述左前离合器(5)与所述左前传动轮(32)连接，所述右前轮转向子系统(22)通过所述右前离合器(6)与所述右前传动轮(33)连接。
2. 根据权利要求1所述的车辆转向装置，其特征在于，所述左前传动轮(32)和所述右前传动轮(33)中至少有一个传动轮的工作直径可变。
3. 根据权利要求2所述的车辆转向装置，其特征在于，所述中间传动轮(31)的工作直径可变。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的车辆转向装置，其特征在于，所述下转向系统(2)还包括左后轮转向子系统(23)和右后轮转向子系统(24)，所述车辆转向装置还包括后轮转向传动组件(7)、左后离合器(8)和右后离合器(9)，所述后轮转向传动组件(7)包括左后传动轮(71)、右后传动轮(72)和第二传动带(73)，所述左后传动轮(71)和所述右后传动轮(72)通过所述第二传动带(73)传动连接；

   所述左后轮转向子系统(23)通过所述左后离合器(8)与所述左后传动轮(71)连接，所述右后轮转向子系统(24)通过所述右后离合器(9)与所述右后传动轮(72)连接。
5. 根据权利要求4所述的车辆转向装置，其特征在于，所述左后传动轮(71)和所述右后传动轮(72)中至少有一个传动轮的工作直径可变。
6. 根据权利要求5所述的车辆转向装置，其特征在于，所述后轮转向传动组件(7)还包括用于调节所述第二传动带(73)的张紧力的调节传动轮(74)，所述左后传动轮(71)、所述右后传动轮(72)和所述调节传动轮(4)通过所述第二传动带(73)传动连接。
7. 根据权利要求6所述的车辆转向装置，其特征在于，所述调节传动轮(74)的工作直径可变。
8. 根据权利要求1-7任一项所述的车辆转向装置，其特征在于，所述上转向系统(1)包括上转向驱动电机(11)。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的车辆转向装置，其特征在于，对于每个传动轮，所述传动轮包括第一锥形盘(301)、第二锥形盘(302)、传动轴(303)和锥形盘驱动装置(304)，所述第一锥形盘(301)和所述第二锥形盘(302)套设在所述传动轴(303)上，且所述第一锥形盘(301)和所述第二锥形盘(302)的锥形面相对；

   所述锥形盘驱动装置(4)用于控制所述第一锥形盘(301)和所述第二锥形盘(302)的距离，以改变所述传动轮的工作直径；

   其中，所述传动轮为中间传动轮(31)、左前传动轮(32)、右前传动轮(33)、左后传动轮(71)、右后传动轮(72)或调节传动轮(74)。
10. 根据权利要求1-9任一项所述的车辆转向装置，其特征在于，所述车辆转向装置还包括控制器，所述控制器，用于在所述左前轮转向子系统(21)和所述右前轮转向子系统(22)处于动力有效状态下，控制所述中间离合器(4)、所述左前离合器(5)和所述右前离合器(6)处于分离状态；

    所述控制器，还用于控制所述左前轮转向子系统(21)和所述右前轮转向子系统(22)分别执行对应的车轮的转向动作。
11. 根据权利要求10所述的车辆转向装置，其特征在于，所述控制器，还用于在所述左前轮转向子系统(21)和所述右前轮转向子系统(22)中有且只有一个转向子系统处于动力失效状态下，控制所述中间离合器(4)处于分离状态，控制所述左前离合器(5)和所述右前离合器(6)处于接合状态；

    所述控制器，还用于控制动力未失效的转向子系统执行对应的车轮的转向动作，并通过所述前轮转向传动组件(3)将动力传递给动力失效的转向子系统，以使所述动力失效的转向子系统执行对应的车轮的转向动作。
12. 根据权利要求9-11任一项所述的车辆转向装置，其特征在于，所述控制器，还用于在所述左前轮转向子系统(21)和所述右前轮转向子系统(22)均处于动力失效状态，且所述上转向系统(1)中的上转向驱动电机(11)处于动力有效状态下，控制所述中间离合器(4)、所述左前离合器(5)和所述右前离合器(6)均处于接合状态；

    所述控制器，还用于控制所述上转向系统(1)中的上转向驱动电机(11)通过所述前轮转向传动组件(3)传递动力给所述左前轮转向子系统(21)和所述右前轮转向子系统(22)，以执行左前轮和右前轮的转向动作。
13. 根据权利要求9-12任一项所述的车辆转向装置，其特征在于，所述控制器，还用于在所述左前轮转向子系统(21)和所述右前轮转向子系统(22)均处于动力失效状态，所述上转向系统(1)中的上转向驱动电机(11)处于动力失效状态下，控制所述中间离合器(4)、所述左前离合器(5)和所述右前离合器(6)均处于接合状态。
14. 根据权利要求11-13任一项所述的车辆转向装置，其特征在于，所述控制器，还用于控制所述左前传动轮(32)和所述右前传动轮(33)的工作直径变化，以改变所述左前传动轮(32)和所述右前传动轮(33)的传动比，实现左前轮和右前轮不同的转向角。
15. 根据权利要求14所述的车辆转向装置，其特征在于，所述控制器，还用于在控制所述左前传动轮(32)和所述右前传动轮(33)的工作直径变化时，控制所述中间传动轮(31)的工作直径变化，以调节所述第一传动带(34)的张紧力。
16. 根据权利要求4-7任一项所述的车辆转向装置，其特征在于，所述车辆转向装置还包括控制器，所述控制器，用于在所述左后轮转向子系统(23)和所述右后轮转向子系统(24)均处于动力有效状态下，控制所述左后离合器(8)和所述右后离合器(9)处于分离状态；

    所述控制器，还用于控制所述左后轮转向子系统(23)和所述右后轮转向子系统(24)分别执行对应的车轮的转向动作。
17. 根据权利要求16所述的车辆转向装置，其特征在于，所述控制器，还用于在所述左后轮转向子系统(23)和所述右后轮转向子系统(24)中有且只有一个转向子系统处于动力 失效状态下，控制所述左后离合器(8)和所述右后离合器(9)处于接合状态；

    所述控制器，还用于控制动力未失效的转向子系统执行对应的车轮的转向动作，并通过所述后轮转向传动组件(7)将动力传递给动力失效的转向子系统，以使所述动力失效的转向子系统执行对应的车轮的转向动作。
18. 根据权利要求17所述的车辆转向装置，其特征在于，所述控制器，还用于控制所述左后传动轮(71)和所述右后传动轮(72)的工作直径变化，以改变所述左后传动轮(71)和所述右后传动轮(72)的传动比，实现左后车轮和右后车轮不同的转向角。
19. 根据权利要求18所述的车辆转向装置，其特征在于，所述控制器，还用于在控制所述左后传动轮(71)和所述右后传动轮(72)的工作直径变化时，控制所述调节传动轮(74)的工作直径变化，以调节所述第二传动带(73)的张紧力。
20. 根据权利要求16-19任一项所述的车辆转向装置，其特征在于，所述控制器还用于在所述左后轮转向子系统(23)和所述右后轮转向子系统(24)均处于动力失效状态时，控制所述左后离合器(8)和所述右后离合器(9)处于分离状态。
21. 一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-20任一项所述的车辆转向装置。

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