一种车辆转向装置及转向系统的制作方法

1.本发明涉及车辆转向技术领域，特别涉及一种转向装置及转向系统。


背景技术：

2.随着新一代超重载越野底盘的发展，配备更加灵活、机动性更强、操作方式更加多样化的转向系统已成为未来的发展方向，多轴转向、全轴转向、线控转向是转向系统技术发展的核心。模块化、智能化、无人化是新一代多轴超重底盘平台的主要技术需求。
3.现有车辆转向装置包括转向器、转向传动机构等，方向盘通过转向柱与转向器连接，转向器通过转向传动机构与车轮连接。在车辆转向时驾驶员转动方向盘，转向柱跟随方向盘转动，通过转向器将转向力矩转换为往复运动或直线移动，通过转向传动机构传递至车辆，使车轮偏转一定角度。由上可知，现有车辆装置转向指令的发起需要人工转动方向盘，很难实现无人操控。转向装置的转向器需要通过转向柱与方向盘相连，也难以实现转向装置模块化装配。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种模块化、集成度高以及填补智能无人化应用空白问题的车辆转向装置、转向系统及车辆。
5.为实现上述目的，本发明的第一方面提供一种车辆转向装置，包括助力缸、对中缸、转向摇臂、转向拉杆和转向节臂，所述转向摇臂通过立柱总成与车身转动连接，所述转向摇臂与所述转向拉杆铰接，所述转向拉杆与所述转向节臂铰接，所述转向节臂与车轮相连；所述助力缸的一端与车身固连，所述助力缸的动力端与所述转向摇臂动力相连，所述对中缸的一端与车身固连，所述对中缸的动力端与所述转向摇臂动力相连；其中，在车辆转向时所述助力缸根据转向指令动作并推动所述转向摇臂绕所述立柱总成旋转，通过所述转向摇臂推动所述转向拉杆直线移动，进而通过转向节臂带动车轮转向，所述对中缸根据转向指令不施力并跟随所述转向摇臂动作。
6.进一步，在锁止车辆转向时所述对中缸根据锁止指令提供预定动力推动所述转向摇臂绕所述立柱总成按预定角度旋转，通过所述转向摇臂推动所述转向拉杆直线移动，进而通过转向节臂带动车轮回正对中，且在车轮回正后所述对中缸保持所述预定动力抵推所述转向摇臂，使所述车轮保持在对中位置。
7.进一步，所述转向拉杆包括中央连杆、第一外拉杆、第二外拉杆，所述转向摇臂包括第一转向摇臂和第二转向摇臂，所述转向节臂包括第一转向节臂和第二转向节臂；所述中央连杆两端分别与所述第一转向摇臂和所述第二转向摇臂铰接连接，所述第一外拉杆的一端与所述第一转向摇臂铰接，所述助力缸和对中缸的动力端分别与所述第一转向摇臂铰接，所述第一外拉杆的另一端与所述第一转向节臂的一端铰接，所述第一转向节臂的另一端与车轮相连，所述第二外拉杆的一端与所述第二转向摇臂铰接，所述第二外拉杆的另一端与所述第二转向节臂的一端铰接，所述第二转向节臂的另一端与另一车轮相连；所述第
一外拉杆、第二外拉杆和中央连杆沿直线布置，且所述中央连杆、第一外拉杆、第二外拉杆、第一转向摇臂和第二转向摇臂形成转向梯形机构。
8.进一步，所述助力缸和所述对中缸为电子液压缸或电动缸。
9.进一步，所述立柱总成处设置有角度传感器，通过所述角度传感器感测所述转向摇臂的转动角度。
10.本发明的第二方面提供一种车辆转向系统，包括指令发生器、控制器和第一方面所述的车辆转向装置，所述指令发生器与所述控制器电性连接，所述控制器与所述助力缸和所述对中缸电性连接；
11.所述指令发生器，用于向所述控制器发送转向指令或转向锁止指令；
12.所述控制器，用于根据接收的转向指令或转向锁止指令驱动所述助力缸和所述对中缸执行相应动作，进而驱动车轮转向或保持车轮对中锁止。
13.进一步，所述对中缸和所述助力缸为电子液压缸，所述车辆转向系统还包括电子液压泵，所述控制器与所述电子液压泵电性连接，所述电子液压泵与所述液压缸相连；所述控制器将接收的转向指令或转向锁止指令转换为液压信号发送至所述电子液压泵，所述电子液压泵根据液压信号将液压传递至所述助力缸和所述对中缸执行相应动作。
14.进一步，所述对中缸和所述助力缸为电动缸，所述控制器直接与所述对中缸和所述助力缸电性连接，所述控制器将接收的转向指令或转向锁止指令转换为控制信号发送至所述助力缸和所述对中缸，所述助力缸和所述对中缸根据控制信号驱动所述助力缸和所述对中缸执行相应动作。
15.进一步，所述指令发生器为电子按键式或者触摸式指令发生器。
16.本发明的第三方面一种车辆，包括第二方面所述的车辆转向系统。
17.本发明的转向装置省略了转向器，通过助力缸和对中缸共同作用驱动转向机构进行转向，相比于传统的车辆转向装置具有模块化程度高、集成度高等优点，且助力缸和对中缸可通过控制指令驱动转向机构执行转向动作，可实现智能无人化车辆中自动转向，填补智能无人化应用空白。
18.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明一实施例的车辆转向装置的结构示意图；
21.图2为本发明一实施例的车辆转向系统的工作原理示意图。
具体实施方式
22.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加
全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
23.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在
……
上方”、“下”和“在
……
上”、“左右方向”、“上下方向”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。
25.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
27.如图1所示，本发明的车辆转向装置，包括助力缸1、对中缸2、转向摇臂、转向拉杆和转向节臂，所述转向摇臂通过立柱总成与车身转动连接，所述转向摇臂与所述转向拉杆铰接，所述转向拉杆与所述转向节臂铰接，所述转向节臂与车轮相连；所述助力缸1的一端与车身固连，所述助力缸1的动力端与所述转向摇臂动力相连，所述对中缸2的一端与车身固连，所述对中缸2的动力端与所述转向摇臂动力相连；其中，在车辆转向时所述助力缸1根据转向指令动作并推动所述转向摇臂绕所述立柱总成旋转，通过所述转向摇臂推动所述转向拉杆直线移动，进而通过转向节臂带动车轮转向，所述对中缸2根据转向指令不施力并跟随所述转向摇臂动作。
28.在本发明一实施例中，所述转向拉杆包括中央连杆31、32、第一外拉杆4、第二外拉杆5，所述转向摇臂包括第一转向摇臂6和第二转向摇臂7，所述转向节臂包括第一转向节臂8和第二转向节臂9；所述中央连杆3两端分别与所述第一转向摇臂6和所述第二转向摇臂7铰接连接，所述第一外拉杆4的一端与所述第一转向摇臂6铰接，所述助力缸1和对中缸2的动力端分别与所述第一转向摇臂6铰接，所述第一外拉杆4的另一端与所述第一转向节臂8的一端铰接，所述第一转向节臂8的另一端与车轮相连，所述第二外拉杆5的一端与所述第二转向摇臂7铰接，所述第二外拉杆5的另一端与所述第二转向节臂9的一端铰接，所述第二转向节臂9的另一端与另一车轮相连；所述第一外拉杆4、第二外拉杆5和中央连杆3沿直线布置，且所述中央连杆3、第一外拉杆4、第二外拉杆5、第一转向摇臂6和第二转向摇臂7形成转向梯形机构。本实施例中第一转向摇臂6和第二转向摇臂7之间设置两根中央连杆31、32，中央连杆31与第一转向摇臂6和第二转向摇臂7的正面铰接连接，中央连杆32与第一转向摇臂6和第二转向摇臂7的背面铰接连接，如此保证第一转向摇臂6和第二转向摇臂7仅分别绕立柱总成61、71旋转不发生摆动。需要说明的是，中央连杆设置数量并不局限于此，在第一转向摇臂6和第二转向摇臂7之间也可只设置一根中央连杆，通过在第一转向摇臂和第二转向摇臂与其他部件铰接连接部位使用特殊球铰也可以限制第一转向摇臂6和第二转向摇臂7仅绕立柱总成61、71旋转不发生摆动。在实际应用中，对中缸2沿车身长度方向布置且动力端与第一转向摇臂6铰接连接，对中缸2的另一端与车身连接，对中缸2的动力端与第一外拉
杆4之间夹角基本城90度。助力缸1的动力端与第一转向摇臂6铰接连接，助力缸1的另一端与车身连接，助力缸1的动力端伸缩推动第一转向摇臂6绕立柱总成61旋转，通过第一转向摇臂6旋转推动第一外拉杆4、第二外拉杆5、中央连杆31、32直线移动，进而通过第一转向节臂8和第二转向节臂9通过转向节带动车轮转向。转向装置可以通过立柱总成61、71直接与车身装配连接，装配方便且有助于转向装置的模块化实现。该车转向梯形机构采用双摇臂、断开式转向梯形机构。每桥有1个转向助力油缸和1个转向对中油缸。转向助力油缸用于驱动梯形机构进行转向，对中油缸用于各种转向模式下转向梯形机构的对中、锁死。各车桥的转向梯形机构相互之间无任何机械连接，因此，各车桥的车轮转角可以分别进行独立控制。
29.在本发明一实施例中，在锁止车辆转向时所述对中缸2根据锁止指令提供预定动力推动所述第一转向摇臂6绕所述立柱总成61按预定角度旋转，通过所述第一转向摇臂6推动所述转向拉杆直线移动，进而通过转向节臂8、9带动车轮回正对中，且在车轮回正后所述对中缸2保持所述预定动力抵推所述转向摇臂6、7，使所述车轮保持在对中位置。在车辆发生故障时可以锁止车辆转向，有助于进行后续的故障诊断。所述助力缸1和所述对中缸2可以采用电子液压缸或电动缸，直接通过控制指令控制助力缸1和对中缸2的伸缩动作。
30.在本发明一实施例中，所述立柱总成61、71处设置有角度传感器，通过所述角度传感器感测所述转向摇臂6、7的转动角度，进而控制车辆的转向方向。
31.如图2所示，本发明的车辆转向系统，包括指令发生器、控制器和第一方面所述的车辆转向装置，所述指令发生器与所述控制器电性连接，所述控制器与所述助力缸和所述对中缸电性连接；
32.所述指令发生器，用于向所述控制器发送转向指令或转向锁止指令；
33.所述控制器21，用于根据接收的转向指令或转向锁止指令驱动所述助力缸和所述对中缸执行相应动作，进而驱动车轮转向或保持车轮对中锁止。
34.本实施例中的所述对中缸和所述助力缸为电子液压缸，所述车辆转向系统还包括电子液压泵22，所述控制器21与所述电子液压泵22电性连接，所述电子液压泵22与所述液压缸相连；所述控制器21将接收的转向指令或转向锁止指令转换为液压信号发送至所述电子液压泵22，所述电子液压泵22根据液压信号将液压传递至所述助力缸和所述对中缸执行相应动作。指令发生器发送的转向指令或转向锁止指令可以通过车辆can总线发送至控制器，指令发生器为电子按键式或触摸式按键，指令发生器可以人工按下或者远程控制向控制器发送控制指令，控制器21根据接收的控制指令类型驱动助力缸和对中缸执行相应伸缩动作，进而驱动车轮转向或对中锁止。
35.电子液压系统可带多个蓄能器，用于应急转向和快速转向时的流量需求。转向控制器21控制阀系的开度等，控制转向助力缸能否伸缩，以及助力缸伸缩的方向，以及转向对中缸浮动、对中或锁止，从而控制梯形机构的转动方向和速度，并通过冗余的位移传感器和角度传感器感知转向梯形机构的转动情况，进行闭环控制。当转向结束后，整车控制器发出的转角信号为0，转向控制器控制液压系统，使转向梯形机构回正，然后对中、锁止。此外，转向控制系统还可实现故障诊断、应急转向等功能。
36.本发明还体用一种车辆，包括上述的车辆转向系统，转向系统的结构及工作原理已做详细说明，在此不再赘述。采用上述转向系统的车辆，无需方向盘驱动即可远程实现车辆的转向操控，填补智能无人化应用空白，相比于传统的车辆具有模块化程度高、集成度高
等优点。
37.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
38.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。