车辆转向传动机构、车辆转向系统和车辆的制作方法

本公开涉及车辆转向系统技术领域，具体地，涉及一种车辆转向传动机构、车辆转向系统和车辆。

背景技术：

车辆转向系统作为车辆底盘的重要组成部分，其功能是为车辆提供改变或保持行驶方向。车辆转向系统分为机械转向系统和动力转向系统，通过将转向操纵机构的操纵力由转向器适当变换后，将通过转向器输出的力和运动传递给车辆两侧的转向节，以实现驱动车轮转向。其中对于齿轮齿条式转向系统，由于受到车辆空间以及悬架系统的设计等因素，因此，转向节带动车轮转向的最大转向角度为70°左右(例如内轮转角为40°，外轮转角为30°)，使得车轮的转弯半径较大，导致车辆在转弯或掉头时具有相对困难的问题。

技术实现要素：

本公开所要解决的问题是提供一种提高车轮转向角度的车辆转向传动机构、车辆转向系统和车辆。

为了实现上述目的，根据本公开的一个方面，提供一种车辆转向传动机构，该车辆转向传动机构包括主转向节，该主转向节具有虚拟主销和用于连接到转向器上的安装部，所述主转向节能够围绕所述虚拟主销旋转以调整第一转向角度，所述车辆转向传动机构包括具有用于固定车轮的车轮固定部以连接所述主转向节和所述车轮的副转向节，所述副转向节通过所述转向主销可转动地设置在所述主转向节上，所述副转向节围绕所述转向主销旋转以能够沿所述主转向节的转向方向调整相对于所述主转向节的第二转向角度。

可选地，所述第一转向角度和第二转向角度之和的最大值不小于140°。

可选地，所述副转向节通过直线驱动装置调整所述第二转向角度。

可选地，所述直线驱动装置包括直线电机、铰接于所述主转向节上的壳体、容纳在所述壳体内且与所述直线电机的输出端连接的传动结构以及连接于该传动结构以接收所述直线电机的输出力而能够相对于所述壳体伸缩的伸缩杆，该伸缩杆的伸出端球铰于所述副转向节。

可选地，所述传动结构包括具有内螺纹的套筒和传动连接于所述直线电机的输出端和所述套筒外周面的传动带，所述伸缩杆贯通所述套筒且形成有与所述内螺纹配合的外螺纹，所述副转向节上沿朝向所述伸缩杆的一侧突出形成有延伸部，所述伸缩杆的伸出端球铰于所述延伸部。

可选地，所述伸缩杆的伸缩方向垂直于所述转向主销的轴线。

可选地，所述壳体包括用于容纳所述传动带的第一壳体部和用于容纳所述套筒和所述伸缩杆的第二壳体部，所述第一壳体部的一侧外壁上安装有所述直线电机且所述输出端插入到所述第一壳体部内而与所述传动带连接，所述第二壳体部的一端具有供所述伸缩杆伸缩的开口，所述第一壳体部的与所述伸缩杆对应的外壁上沿所述伸缩杆的缩回方向突出形成有避让部，以用于避让所述伸缩杆的全部缩回。

可选地，所述虚拟主销的轴线与所述转向主销的轴线平行。

可选地，所述主转向节上设置有安装凸台，所述副转向节上设置有与所述安装凸台配合的安装耳板，所述转向主销贯通插入到所述安装凸台上的第一配合孔和所述安装耳板上的第二配合孔并通过紧固件固定。

可选地，所述车轮固定部为轮毂轴承或轮毂轴。

根据本公开的另一方面，还提供一种车辆转向系统，该车辆转向系统包括如上所述的车辆转向传动机构，所述主转向节通过所述安装部设置有转向直拉杆以连接所述转向器。

根据本公开的又一方面，还提供一种车辆，该车辆包括如上所述的车辆转向系统，所述车辆包括悬架，所述主转向节通过所述悬架与车架或车身连接。

可选地，所述悬架包括第一悬架下臂和第二悬架下臂，所述主转向节的下端形成有分别朝向所述主转向节的两侧延伸的底座，所述第一悬架下臂的一端和第二悬架下臂的一端分别球铰于所述底座上，所述第一悬架下臂的另一端和第二悬架下臂的另一端分别球铰于车架，以使得所述车架、第一悬架下臂、第二悬架下臂以及所述底座形成为四连杆机构。

可选地，所述悬架还包括a型的悬架上臂，该悬架上臂的一端球铰于所述主转向节的上端，并且另一端分别球铰于车身，所述第一悬架下臂上形成有用于安装减震器的减震器安装部。

可选地，所述主转向节的上端通过减震器安装到车身上。

通过上述技术方案，即，通过主转向节围绕虚拟主销旋转而能够调整第一转向角度，并且通过可转动地设置在主转向节上的副转向节，该副转向节围绕转向主销旋转而能够沿主转向节的转向方向调整相对于主转向节的第二转向角度，由此，在将上述结构的车辆转向传动机构适用于车辆时，通过主转向节和副转向节的相互配合而实现增大车轮转向角度，由此具有提高转向效率和转弯灵活性的效果。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1为根据本公开具体实施方式的车辆转向传动机构的主视图；

图2为图1的左视图；

图3为图1中沿a-a线剖切的剖视图；

图4为图1的俯视图；

图5为根据本公开具体实施方式的车辆转向传动机构的直线驱动装置的剖视图；

图6为根据本公开具体实施方式的车辆的显示有车辆转向传动机构部分的结构示意图；

图7为根据本公开具体实施方式的车辆的显示有悬架与主转向节之间的四连杆机构的示意图。

附图标记说明

1主转向节2副转向节

3直线驱动装置4紧固件

5转向直拉杆6悬架

7转向器8车轮

11虚拟主销12安装凸台

13底座21转向主销

22安装耳板23轮毂轴承

24延伸部31直线电机

32壳体33伸缩杆

34套筒35传动带

36第一壳体部37第二壳体部

38开口39连接部

61第一悬架下臂62第二悬架下臂

63悬架上臂64减震器安装部

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

根据本公开的一个方面，如图1至图6所示，提供一种车辆转向传动机构，该车辆转向传动机构包括主转向节1，该主转向节1具有虚拟主销11和用于连接到转向器上的安装部，主转向节1能够围绕虚拟主销11旋转以调整第一转向角度，车辆转向传动机构包括具有用于固定车轮的车轮固定部以连接主转向节1和车轮的副转向节2，副转向节2通过转向主销21可转动地设置在主转向节1上，副转向节2围绕转向主销21旋转以能够沿主转向节1的转向方向调整相对于主转向节1的第二转向角度。

通过将主转向节1围绕虚拟主销11旋转而调整第一转向角度，并且通过可转动地设置在主转向节1上的副转向节2，其中该副转向节2围绕转向主销21旋转而能够沿主转向节1的转向方向调整相对于主转向节1的第二转向角度，由此，在将上述结构的车辆转向传动机构适用于车辆时，通过主转向节1和副转向节2的相互配合而实现增大车轮的转向角度，由此具有提高转向效率和转弯灵活性的效果。

其中，副转向节2可以通过操作人员的操作选择性地与主转向节1联动，或者与主转向节1独立地运行。在副转向节2被限位在主转向节1上时，车辆转向传动机构通过主转向节1具有与普通转向传动机构相同的转向功能。当副转向节2独立运行时，可以通过车辆的转向控制系统的控制而实现自动驾驶功能。当副转向节2与主转向节1联动时，车辆转向传动机构能够实现大角度的转向，并且在车辆转弯过程中还可以对车轮的前束角等定位角进行补偿修正，从而提高车辆转向传动机构的操控性能。

可选地，第一转向角度和第二转向角度之和的最大值不小于140°。即，例如，主转向节1和副转向节2沿右转方向旋转到最大角度的值与主转向节1和副转向节2沿左转方向旋转到最大角度的值之和不小于140°。由此，在将这种结构的车辆转向传动机构适用于车辆时，不仅能够减小转弯半径，而且在适用于四轮驱动等特定车辆时，还能够实现原地转向功能、蟹行转向功能而具有实现多功能转向的效果。但本公开并不限定于此，可以根据实际需要来设计主转向节1的第一转向角度和副转向节2的第二转向角度的最大值。

可选地，副转向节2通过直线驱动装置3调整第二转向角度。其中，直线驱动装置3可以合理地布置成多种形式，只要能够实现直线驱动副转向节2围绕转向主销21旋转以能够沿主转向节1的转向方向调整第二转向角度即可，例如，所述直线驱动装置3还可以为电动缸、液压缸或气缸等装置。通过直线驱动装置3能够更有效地驱动副转向节2运动，尽可能最小化驱动副转向节2运动时的动力损耗，提高直线驱动装置的驱动效率。

具体可选地，如图2和图4所示，直线驱动装置3包括直线电机31、铰接于主转向节1上的壳体32、容纳在壳体32内且与直线电机31的输出端连接的传动结构以及连接于该传动结构以接收直线电机31的输出力而能够相对于壳体32伸缩的伸缩杆33，该伸缩杆33的伸出端球铰于副转向节2。其中，壳体32可以铰接于主转向节1上以适应主转向节1与副转向节2之间的相对位置变化。另外，传动结构可以为用于将直线电机31的旋转输出力转化为直线驱动力的任意一种合理的结构，从而通过传动结构对伸缩杆33进行直线驱动，由此带动副转向节2围绕转向主销21旋转。但本公开并不限定于此，直线驱动装置3只要能够实现驱动副转向节2围绕转向主销21旋转，则可以采用任意合理的结构。例如，所述传动结构可以为蜗轮蜗杆结构，蜗轮连接于直线电机31的输出端，蜗杆与蜗轮配合并且蜗杆的伸缩端连接有能够沿蜗杆的轴线转动的伸缩杆33，该伸缩杆33的伸出端球铰于副转向节2。在此，蜗杆接收蜗轮的旋转力而转动并沿轴线方向移动时，伸缩杆33并不随蜗杆转动而只进行伸缩运动。由此，通过如上所述的蜗轮螺杆结构将直线电机31的旋转动力转化为伸缩杆33的伸缩运动，从而实现驱动副转向节2围绕转向主销21旋转。

可选地，如图4和图5所示，传动结构包括具有内螺纹的套筒34和传动连接于直线电机31的输出端和套筒34外周面的传动带35，伸缩杆33贯通套筒34且形成有与内螺纹配合的外螺纹，副转向节2上沿朝向伸缩杆33的一侧突出形成有延伸部24，伸缩杆33的伸出端球铰于延伸部24。其中，伸缩杆33的伸出端可以形成有相对于所述伸出端能够摆动的连接部39，伸缩杆33的伸出端通过连接部39球铰于副转向节2上的延伸部24，由此当在副转向节2的转向主销21的轴线布置为与主转向节1的虚拟主销11的轴线不平行时，副转向节2相对于主转向节1转动过程中在水平方向上会与主转向节1发生位移变化，而为了适应这种位移变化，连接部39球铰于副转向节2上的延伸部24，并且还可选为使得连接部39通过导向部件能够相对于延伸部24调整位置，从而使得伸缩杆33更灵活地带动副转向节2旋转。在此，由直线电机31输出的旋转力通过传动带35传递至套筒34上而使得套筒34旋转，贯通套筒34内部且与套筒34螺纹配合的伸缩杆33相对于壳体32无转动地只进行伸缩运动，由此通过采用这种丝杠原理带动球铰于该伸缩杆33的伸出端上的延伸部24运动，使得副转向节2围绕转向主销21沿主转向节1的转向方向调整第二转向角度。由此，通过如上所述结构的直线驱动电机31来方便且有效地驱动副转向节2的旋转，从而提高了副转向节2的转向效率。

可选地，伸缩杆33的伸缩方向垂直于转向主销21的轴线，具体地，伸缩杆33通过延伸部24与转向主销21连接为使得伸缩杆33的伸缩方向始终垂直于转向主销21的轴线，由此，使得副转向节2的转向方向与伸缩杆33的伸缩方向保持平行而能够进一步减少伸缩杆33的传递动力的损失。在此，当在副转向节2的转向主销21的轴线与主转向节1的虚拟主销11的轴线平行的情况下，如上所述的减小伸缩杆33的传递动力的损失的效果会更好。但本公开并不限定于此，即使伸缩杆33的伸缩方向与转向主销21的轴线不垂直，也能够通过其他调整结构来适应两者之间的位置变化以实现良好的配合运动，例如调整结构可以为能够调整伸缩杆33的伸出端相对于副转向节2的延伸部24的间隔位置的伸缩结构。

可选地，如图5所示，壳体32包括用于容纳传动带35的第一壳体部36和用于容纳套筒34和伸缩杆33的第二壳体部37，第一壳体部36的一侧外壁上安装有直线电机31且所述输出端插入到第一壳体部36内而与传动带35连接，第二壳体部37的一端具有供伸缩杆33伸缩的开口38，第一壳体部36的与伸缩杆33对应的外壁上沿伸缩杆33的缩回方向突出形成有避让部，以用于避让伸缩杆33的全部缩回。其中，第一壳体部36和第二壳体部37为可拆卸结构，通过第一壳体部36和第二壳体部37的配合而能够对套筒34起到轴向限位的作用，并且第一壳体部36的避让部的内壁面与伸缩杆33间隙配合。另外，第二壳体部37的底端设置有用于安装到主转向节1上的安装部，其中第二壳体部37可以铰接于主转向节1上，以适应伸缩杆33带动副转向节2旋转时的主转向节1与副转向节2之间的相对位置变化。如上所述，通过第一壳体部36和第二壳体部37而将套筒34、伸缩杆33以及直线电机31装配成整体结构，由此使得直线驱动装置3结构紧凑且所需安装空间小，从而安装在主转向节1和副转向节2之间而对主转向节1和副转向节2无干涉地实现驱动副转向节2旋转。

可选地，虚拟主销11的轴线与转向主销21的轴线平行。由此，使得副转向节2的转向方向始终与主转向节1的转向方向相同，从而容易且准确地控制直线驱动电机3驱动副转向节2旋转的第二转向角度。但本公开并不限定于此，转向主销21的轴线的定位角度可以根据实际需要进行设计，例如虚拟主销11的轴线与转向主销21的轴线也可以不平行，具体可选为虚拟主销11的轴线与转向主销21的轴线的夹角不大于5°。

可选地，如图2和图3所示，主转向节1上设置有安装凸台12，副转向节2上设置有与安装凸台12配合的安装耳板22，转向主销21贯通插入到安装凸台12上的第一配合孔和安装耳板22上的第二配合孔并通过紧固件4固定。在此，本公开并不限定于此，只要能够通过转向主销21安装主转向节1和副转向节2，则也可以通过其他形式将副转向节2安装到主转向节1上，例如，主转向节1上设置安装耳板，副转向节2上设置安装凸台或安装耳板，从而将转向主销21贯通插入到主转向节1的安装耳板和副转向节2的安装凸台或安装耳板并通过紧固件4固定。

可选地，车轮固定部为轮毂轴承23或轮毂轴，从而在副转向节2上通过车轮固定部安装车轮，而主转向节1通过副转向节2与车轮间接相连，由此，在副转向节2相对于主转向节1固定而只有主转向节1转向，或者在主转向节1转向的同时副转向节2相对于主转向节1也进行转向时，车轮都会随之转向。

根据本公开的另一方面，还提供一种车辆转向系统，该车辆转向系统包括如上所述的车辆转向传动机构，主转向节1通过安装部设置有转向直拉杆5以连接转向器7。其中，车辆转向系统中的方向盘操作时，方向盘的操纵力通过转向器7进行适当变换后通过转向直拉杆5传递给主转向节1，使得主转向节1围绕虚拟主销11旋转而调整第一转向角度，此时，副转向节2可以通过直线驱动装置3的驱动而围绕转向主销21旋转而能够沿主转向节1的转向方向调整相对于主转向节1的第二转向角度，由此，通过主转向节1和副转向节2的相互配合而实现增大车轮的转向角度，由此具有提高车辆转向系统的转向效率和转弯灵活性的效果。

根据本公开的又一方面，如图1至图7所示，还提供一种车辆，该车辆包括如上所述的车辆转向系统，车辆包括悬架6，主转向节1通过悬架6与车架或车身连接。其中，悬架6可以采用独立式悬架，更具体地可以采用多连杆独立悬架，从而在车轮跳动时能够保证轮距和前束的变化小，提高车辆的操控性和舒适性和平顺性。但本公开并不限定于此，可以根据实际需要来具体设计悬架6的结构。

具体可选地，悬架6包括第一悬架下臂61和第二悬架下臂62，主转向节1的下端形成有分别朝向主转向节1的两侧延伸的底座13，第一悬架下臂61的一端和第二悬架下臂62的一端分别球铰于底座13上，第一悬架下臂61的另一端和第二悬架下臂62的另一端分别球铰于车架，以使得车架、第一悬架下臂61、第二悬架下臂62以及底座13形成为四连杆机构。

在此，当转向器7驱动主转向节1围绕虚拟主销11旋转时，第一悬架下臂61和第二悬架下臂62会随主转向节1的旋转运动而变形，此时，由于四连杆机构的特性，第一悬架下臂61和第二悬架下臂62会朝向避让车轮8的方向进行变形运动，从而在车辆进行大转角转向时为车轮8提供避让空间。例如，如图7所示，图示中显示了在主转向节1左转第一转向角度的基础上副转向节2带动车轮8继续左转第二转向角度的状态。此时，如果采用普通悬架系统时有可能会产生车轮与悬架发生干涉的现象，而本公开中由于采用了分别与车架和主转向节1采用球铰的形式连接的第一悬架下臂61和第二悬架下臂62，因此，当主转向节1旋转时，与该主转向节1对应的第一悬架下臂61和第二悬架下臂62也会相应地发生旋转变形，而这种旋转变形方向为避让车轮8实现旋转运动的方向，由此采用上述结构的悬架6不会与车轮8产生干涉，从而无需额外的增加车体的轮室空间而实现车轮大角度转向功能。另外，在车辆行驶时，副转向节2可以作为辅助转向功能工作，通过直线驱动装置3驱动副转向节2相对于主转向节1旋转，能够对车轮8的前束角等定位角进行补偿修正，由此提高车辆的操控性能。此外，当车辆为四轮驱动车辆时，通过主转向节1和副转向节2的相互配合而能够实现原地转向功能、蟹行转向功能，由此具有实现多功能转向的效果。

在此，可以采用多种合理结构的悬架6，可选地，悬架6还包括a型的悬架上臂63，该悬架上臂63的一端球铰于主转向节1的上端，并且另一端分别球铰于车身，第一悬架下臂61上形成有用于安装减震器的减震器安装部64。由此，通过如上所述的悬架系统而缓解车辆运行过程中产生的振动，提高了车辆的行驶平顺性、舒适性及安全性。

再如，可选地，主转向节1的上端通过减震器安装到车身上，在此，可以采用麦弗逊悬架上部的结构，即，在麦弗逊悬架结构的基础上，将a字型的下摆臂改为如上所述的分别球铰于主转向节1上的第一悬架下臂61和第二悬架下臂62。但本公开并不限定于此，可以根据实际需要设计主转向节1的上端与车身之间的连接结构。

如上所述，通过转向器7驱动主转向节1围绕虚拟主销11旋转而调整第一转向角度，此时副转向节2可以相对于主转向节1固定，也可以通过直线驱动装置3驱动副转向节2围绕转向主销21旋转而沿主转向节1的转向方向调整相对于主转向节1的第二转向角度，由此，具有上述结构的车辆转向传动机构的车辆中，通过主转向节1和副转向节2的相互配合而实现增大车轮8的转向角度，由此具有提高车辆转向效率和转弯灵活性的效果。另外，在车辆行驶时，通过副转向节2与主转向节1进行联动，车辆转向传动机构能够实现大角度的转向，并且在车辆转弯过程中通过副转向节2还可以对车轮8的前束角等定位角进行补偿修正，从而提高车辆转向传动机构的操控性能，进而提高车辆的安全性能。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。