具有横向行驶功能的车辆转向装置及具有其的车辆的制作方法

本实用新型涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种具有横向行驶功能的车辆转向装置及具有其的车辆。

背景技术：

现有技术中，车辆通常采用线控转向或者机械转向以实现车辆的转动操作。在仅采用线控转向的车辆中，当线控转向失效时，车辆无法实现转向操作，容易造成人员伤害且车辆操作性能差。在仅采用机械转向的车辆中，转向操作较复杂，工作效率低且车辆操纵性能差。

技术实现要素：

本实用新型提供一种具有横向行驶功能的车辆转向装置及具有其的车辆，以解决现有技术中的车辆操纵性能差的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种具有横向行驶功能的车辆转向装置，包括：第一驱动组件；传动组件，与第一驱动组件选择性地连接或断开；执行器，与传动组件连接，执行器用于驱动车轮转向；第二驱动组件，与执行器驱动连接，车辆转向装置具有线控转向驱动状态和机械转向驱动状态，在线控转向驱动状态下，传动组件与第一驱动组件断开，第二驱动组件驱动执行器动作；在机械转向驱动状态下，第一驱动组件与传动组件连接，第一驱动组件驱动执行器动作或第一驱动组件和第二驱动组件配合驱动执行器动作。

进一步地，车辆转向装置还包括：电磁离合器，电磁离合器设置在第一驱动组件与传动组件之间，电磁离合器用于实现传动组件与第一驱动组件选择性地连接或断开。

进一步地，车辆转向装置还包括：角度传感器，设置在第一驱动组件上，角度传感器用于检测第一驱动组件的转动角度，第二驱动组件根据角度传感器检测的转角角度以驱动执行器动作。

进一步地，执行器包括：齿轮组件，第二驱动组件和传动组件均与齿轮组件连接；支架组件，支架组件分别与齿轮组件和车轮连接，齿轮组件通过支架组件带动车轮转动。

进一步地，车辆转向装置还包括：位置传感器，位置传感器用于检测车轮是否转动到位。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种车辆，包括具有横向行驶功能的车辆转向装置，车辆转向装置为上述提供的车辆转向装置。

进一步地，车辆转向装置包括一个第一驱动组件、一个传动组件、多个执行器以及多个第二驱动组件，车辆还包括主动车轮和从动车轮，多个执行器均布在主动车轮上和从动车轮上，多个第二驱动组件均布在主动车轮上和从动车轮上，传动组件与主动车轮上的执行器连接，第一驱动组件与传动组件可选择性地连接或断开。

进一步地，车辆具有第一转向状态和第二转向状态，在第一转向状态下，主动车轮进行转向动作，从动车轮不进行转向动作；在第二转向状态下，主动车轮和从动车轮同时进行转向动作。

进一步地，在第一转向状态下，主动车轮的转动角度为0-50度，在第二转向状态下，主动车轮和从动车轮的转动角度为90度。

进一步地，在第一转向状态下，车辆转向装置具有线控转向驱动状态和机械转向驱动状态；在第二转向状态下，车辆转向装置具有线控转向驱动状态。

应用本实用新型的技术方案，通过使车辆转向装置具有线控转向驱动状态和机械转向驱动状态，当车辆线控转向驱动正常时，车辆的转向通过线控转向驱动来实现。当车辆线控转向失效时，车辆的转向通过机械转向驱动来实现，此种方式扩大了车辆转向驱动的可选择性，同时能够提升车辆的操纵性能及安全性能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型实施例提供的车辆转向装置的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例提供的角度传感器和电磁离合器在车辆转向装置中安装位置的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型实施例提供的齿轮组件的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一驱动组件；11、方向盘；12、转向柱；20、传动组件；30、执行器；31、齿轮组件；31a、齿轮组件的第一端；31b、齿轮组件的第二端；31c、齿轮组件的第三端；311、第一锥齿轮；312、第二锥齿轮；313、第一轴承；314、第二轴承；315、第三轴承；316、第一锥齿轮轴；317、第二锥齿轮轴；32、支架组件；321、转台；322、转台支架；40、第二驱动组件；50、电磁离合器；60、角度传感器；70、车轮。

具体实施方式

如图1所示，根据本实用新型的具体实施例提供了一种具有横向行驶功能的车辆转向装置，该车辆转向装置包括第一驱动组件10、传动组件20、执行器30和第二驱动组件40，其中，传动组件20与第一驱动组件10选择性地连接或断开，执行器30与传动组件20连接，执行器30用于驱动车轮转向，第二驱动组件40与执行器30驱动连接，车辆转向装置具有线控转向驱动状态和机械转向驱动状态，在线控转向驱动状态下，传动组件20与第一驱动组件10断开，第二驱动组件40驱动执行器30动作；在机械转向驱动状态下，第一驱动组件10与传动组件20连接，第一驱动组件10驱动执行器30动作或第一驱动组件10和第二驱动组件40配合驱动执行器30动作。

应用此种配置方式，通过使车辆转向装置具有线控转向驱动状态和机械转向驱动状态，当车辆线控转向驱动正常时，车辆的转向通过线控转向驱动来实现。当车辆线控转向失效时，车辆的转向通过机械转向驱动来实现，此种方式扩大了车辆转向驱动的可选择性，同时能够提升车辆的操纵性能及安全性能。

进一步地，在本实用新型中，为了实现车辆线控转向驱动状态和机械转向驱动状态之间的切换，可将车辆转向装置配置为还包括电磁离合器50，电磁离合器50设置在第一驱动组件10与传动组件20之间，电磁离合器50用于实现传动组件20与第一驱动组件10选择性地连接或断开。

具体地，当电磁离合器50动作以使传动组件20与第一驱动组件10断开连接时，此时车辆进入线控转向驱动状态，第二驱动组件40驱动执行器30动作。当电磁离合器50动作以使传动组件20与第一驱动组件10相连接时，此时车辆进入机械转向驱动状态，第一驱动组件10驱动执行器30动作或第一驱动组件10和第二驱动组件40配合驱动执行器30动作。其中，在本实用新型中，可采用电机以作为第二驱动组件40。

在本实用新型中，为了实现车辆的线控转向驱动控制，可将车辆转向装置配置为还包括角度传感器60，其中，角度传感器60设置在第一驱动组件10上，角度传感器60用于检测第一驱动组件10的转动角度，第二驱动组件40根据角度传感器60检测的转角角度以驱动执行器30动作。

作为本实用新型的一个具体实施例，可采用传动轴以作为传动组件20，第一驱动组件10包括方向盘11和转向柱12，转向柱12的一端与方向盘11相连接，转向柱12的另一端与传动组件20相连接。如图2所示，角度传感器60套装在转向柱12上，电磁离合器50的第一端与转向柱12相连接，电磁离合器50的第二端与传动组件20相连接，其中，电磁离合器50为断电吸合。当车辆的线控转向驱动正常时，电磁离合器50断开，车辆通过线控转向驱动来实现车辆转向。当车辆线控转向失效时，电磁离合器50吸合，车辆通过机械转向驱动来实现车辆转向。具体地，在本实用新型中，可采用编码器作为角度传感器60，采用电子助力转向柱EPS(Electronic Power Steering)作为转向柱12。

进一步地，在本实用新型中，为了驱动车轮70的转动，可将执行器30配置为包括齿轮组件31和支架组件32，其中，第二驱动组件40和传动组件20均与齿轮组件31连接，支架组件32分别与齿轮组件31和车轮连接，齿轮组件31通过支架组件32带动车轮70转动。

具体地，在本实用新型中，如图3所示，齿轮组件31包括外壳、第一锥齿轮311、第二锥齿轮312、第一轴承313、第二轴承314、第三轴承315、第一锥齿轮轴316和第二锥齿轮轴317，其中，第一锥齿轮311固定设置在第一锥齿轮轴316上，第二锥齿轮312固定设置在第二锥齿轮轴317上，第一轴承313和第三轴承315分别设置在第一锥齿轮轴316的两端，第二轴承314设置在第二锥齿轮轴317上，第一锥齿轮轴316通过第一轴承313和第三轴承315可转动地设置在外壳内，第二锥齿轮轴317通过第二轴承314可转动地设置在外壳内。其中，第一锥齿轮轴316的左端为齿轮组件的第三端31c，第一锥齿轮轴316的右端为齿轮组件的第一端31a，第二锥齿轮轴317的下端为齿轮组件的第二端31b。传动组件20与齿轮组件的第一端31a相连接，第二驱动组件40与齿轮组件的第二端31b相连接，支架组件32与齿轮组件的第三端31c相连接。

进一步地，在本实用新型中，支架组件32包括转台321和转台支架322，转台321的一端与齿轮组件的第三端31c相连接，转台321的另一端与转台支架322的一端相连接，转台支架322的另一端与车轮70相连接。其中，齿轮组件的第二端31b与第二驱动组件40相连接，齿轮组件的第二端31b与电机的输出轴可采用花键式或平键进行连接。

当车辆处于线控转向控制时，第一驱动组件10与传动组件20断开，电机接收到转向系统ECU(Electronic Control Unit电子控制单元)的命令信号后，作为第二驱动组件40的电机转动带动第二锥齿轮312转动，第二锥齿轮312与第一锥齿轮311啮合连接，第二锥齿轮312转动带动第一锥齿轮311的转动，第一锥齿轮311的转动带动第一锥齿轮轴316转动，第一锥齿轮轴316与转台321相连接，从而第一锥齿轮轴316的转动可带动转台321转动。转台321与转台支架322相连接，转台321的转动可带动转台支架322转动，转台支架322与车轮70相连接，转台支架322的转动可带动车轮70的转动。

当车辆处于机械转向控制时，第一驱动组件10与传动组件20连接，第一驱动组件10驱动执行器30动作或第一驱动组件10和第二驱动组件40配合驱动执行器30动作。作为本实用新型的一个具体实施例，在机械转向控制状态下，驾驶员转动方向盘11，经转向柱12、传动组件20、齿轮组件31且在电机的助力下可驱动转台321转动，转台支架322和车轮70随转台321一起转动从而实现车辆的机械式转向。

进一步地，在本实用新型中，为了检测车辆是否转动到位，可将车辆转向装置配置为还包括位置传感器，其中，在本实用新型中，位置传感器可设置在转台321的下表面，通过该位置传感器以检测车轮70是否转动到位。

根据本实用新型的另一方面提供了一种车辆，该车辆包括如上所述的具有横向行驶功能的车辆转向装置。由于本实用新型的车辆转向装置具有线控转向驱动状态和机械转向驱动状态，当车辆线控转向驱动正常时，车辆的转向通过线控转向驱动来实现。当车辆线控转向失效时，车辆的转向通过机械转向驱动来实现，此种方式扩大了车辆转向驱动的可选择性，同时能够提升车辆的操纵性能及安全性能。具体地，可将本实用新型的车辆转向装置应用于两轮车、三轮车以及多轮车等，以提高车辆的操纵性能，满足车辆无人驾驶转向的功能。

进一步地，在本实用新型中，车辆转向装置包括一个第一驱动组件10、一个传动组件20、多个执行器30以及多个第二驱动组件40，车辆还包括主动车轮和从动车轮，多个执行器30均布在主动车轮上和从动车轮上，多个第二驱动组件40均布在主动车轮上和从动车轮上，传动组件20与主动车轮上的执行器30连接，第一驱动组件10与传动组件20可选择性地连接或断开。其中，主动车轮为可通过方向盘11控制进行转向的车辆。

具体地，在本实用新型中，车辆具有第一转向状态和第二转向状态，在第一转向状态下，主动车轮进行转向动作，从动车轮不进行转向动作；在第二转向状态下，主动车轮和从动车轮同时进行转向动作。在第一转向状态下，主动车轮的转动角度为0-50度，在第二转向状态下，主动车轮和从动车轮的转动角度为90度。

作为本实用新型的一个具体实施例，当车辆处于第一转向状态下时，主动车轮的转动角度为0-50度，从动车轮中电机使转台321保持0度转向。当车辆处于第二转向状态下时，主动车轮和从动车轮的转动角度为90度，此时车辆可横向行驶。

进一步地，在本实用新型中，在第一转向状态下，车辆转向装置具有线控转向驱动状态和机械转向驱动状态，在第二转向状态下，车辆转向装置具有线控转向驱动状态。在本实用新型中，可通过在车辆上设置控制面板以实现第一转向状态和第二转向状态的切换。具体地，当需要车辆以第二转向状态运行时，通过按下控制面板上的90度转向按钮，此时，车辆90度转向传递路线闭合，即转向系统ECU控制主动车轮和从动车轮中的电机驱动转台321转动90度以实现车辆的横向行驶。当需要车辆以第一转向状态运行时，此时再次按下90度转向按钮，转向系统ECU控制电机驱动转台321转动以使车轮回到直行状态，此时90度转向传递路线断开，0-50度转向传递路线闭合。

具体地，在第一转向状态下，90度转向传递线路断开，主动车轮中电机可根据方向盘11的转角产生0-50度转向，从动车轮中电机使转台321保持0度转向。当车辆转向装置处于线控转向驱动状态下时，驾驶员操作方向盘11，转向系统ECU通过角度传感器60读取方向盘11的转角，然后转向系统ECU控制主动车轮中作为第二驱动组件40的电机驱动转台321转动一定角度，以实现主动车轮的转向。当车辆转向装置处于机械转向驱动状态下时，驾驶员转动方向盘11，经转向柱12、传动组件20、齿轮组件31且在电机的助力下可驱动转台321转动，转台支架322和车轮70随转台321一起转动从而实现车辆的机械式转向。

在第二转向状态下，车辆转向装置处于线控转向驱动状态，驾驶员按下控制面板上的90度转向按钮，90度转向传递线路闭合，此时转向系统ECU控制主动车轮和从动车轮中的电机驱动转台321产生90度转角，以使车辆具备横向行驶功能，当再次按下90度转向按钮时，转台321回到初始位置。其中，为了实现对车辆90度转向到位进行检测，可采取在转台321的下表面安装位置传感器，转台支架322的上表面安装挡片，当挡片位于位置传感器下面时，位置传感器采集信号以判断车辆90度转向到位。

综上所述，本实用新型的车辆转向系统具备道路一般行驶转向功能(即0-50度转向)和90度转向的横向行驶功能，通过在车辆转向装置中设置电磁离合器和角度传感器，从而能够使得车辆同时具备线控转向驱动功能和机械转向驱动功能。本实用新型的转向控制装置可应用于两轮车、三轮车及多轮车等，能够极大地提升车辆操纵性能以及道路利用率，满足车辆无人驾驶转向功能。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

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实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。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授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，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示例可以具有不同的值。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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。