CN116873031A - 转向装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种转向装置及车辆。转向装置包括车轮连接轴、转向件以及导向件。转向件设在车轮连接轴的一端。车轮连接轴可相对于转向件转动。导向件包括弧形导轨。转向件沿弧形导轨移动。如此设置，转向件沿弧形导轨移动时，车轮连接轴可相对于转向件同步转动。而且由于弧形导轨具有弧形引导轨迹，转向件在弧形导轨上运动时，可保证车轮连接轴绕转向件大角度旋转且无干涉，进而使得转向装置可实现大角度的转向功能，使得装配此转向装置的车辆实现横移以及原地调头的功能，提高车辆转向及驾驶的便捷性。

Description

转向装置及车辆

技术领域

本申请涉及交通工具领域，尤其涉及一种转向装置及车辆。

背景技术

随着社会的快速发展，人们生活品质的提高，车辆在各个家庭中越来越普及。尤其是在城市中，车辆的普及率更高。然而随着车辆数量的日益增加，车辆的停车问题也逐渐暴露出来。尤其是在城市的有限空间内，停车难度越来越大。对于驾驶技术不太娴熟的驾驶者，在狭小空间内进行停车或转向时，则可能需要多次操作才能把车辆顺利停好。如此，不仅浪费人们的时间，而且还可能存在一定的危险性。

在现有技术中，传统车辆的转向装置的转向角只在30度至40度之间，在车辆停车或者调头时，通常需要多次操作或者更大的空间，进而增加了车辆的操作难度。为解决这一难题，某些车企设计出可进行横向转向的新型车辆。然而具有横向转向功能的车辆，往往需要复杂的转向装置来实现，进而又增加了车辆的重量以及故障发生的几率。

因此，有必要提供一种改进的转向装置以解决上述部分或全部问题。

发明内容

本申请提供一种改进的转向装置及车辆。

本申请提供了一种转向装置，包括车轮连接轴、转向件以及导向件；所述转向件设在所述车轮连接轴的一端；所述车轮连接轴可相对于所述转向件转动；所述导向件包括弧形导轨；所述转向件沿所述弧形导轨移动。上述技术方案如此设置，在转向件沿弧形导轨移动时，车轮连接轴可相对于转向件同步转动，而且由于弧形导轨具有弧形引导轨迹，转向件在弧形导轨上运动时，可保证车轮连接轴绕转向件大角度旋转且无干涉，进而使得转向装置可实现大角度的转向功能，使得装配此转向装置的车辆实现横移以及原地调头的功能。

进一步地，所述弧形导轨的导引轨迹向朝向所述转向件的方向弯曲；所述转向件沿所述弧形导轨的内圈移动。上述技术方案如此设置，使得转向件沿弧形导轨移动，保证车辆稳定转向。同时由于弧形导轨在水平方向包裹转向件，弧形导轨导引轨迹更长，转向件在弧形导轨上运动时，可选择的控制位置更多更精细，转向角度的选择更加丰富。

进一步地，所述弧形导轨的导引轨迹向远离所述转向件的方向弯曲；所述转向件沿所述弧形导轨的外圈移动。上述技术方案如此设置，使得转向件沿弧形导轨移动，保证车辆稳定转向。而且弧形导轨与转向件相对设置，在保证转向件运动轨迹的同时，可减小弧形导轨的体积，减小在车辆上的占用空间，避免干涉。

进一步地，所述导向件还包括限位导轨；所述限位导轨呈弧形；所述限位导轨用于限制所述转向件的位置。上述技术方案如此设置，在转向件运动或静止时，限制转向件的位置，保证转向件与弧形导轨始终接触，提高转向的稳定性。

进一步地，所述限位导轨的限位轨迹向远离所述转向件的方向弯曲；所述限位导轨的外圈用于限制所述转向件的位置；所述限位导轨与所述弧形导轨同圆心；所述限位导轨的外径小于所述弧形导轨的内径。上述技术方案如此设置，在转向件运动或静止时，限制转向件的位置，保证转向件与弧形导轨始终接触，提高转向的稳定性，同时减小限位导轨的体积，减小在车辆上的占用空间。

进一步地，所述限位导轨的限位轨迹向朝向所述转向件的方向弯曲；所述限位导轨的内圈用于限制所述转向件的位置；所述限位导轨与所述弧形导轨同圆心；所述限位导轨的内径大于所述弧形导轨的外径。上述技术方案如此设置，在转向件运动或静止时，限制转向件的位置，保证转向件与弧形导轨始终接触，提高转向的稳定性。

进一步地，还包括转向电机；所述转向件为齿轮；所述转向电机固定在所述车轮连接轴上；所述转向电机与所述转向件连接；所述转向件可相对于所述车轮连接轴转动。上述技术方案如此设置，使得转向电机单独驱动转向件，提高转向件运行的稳定性，减少故障率。

进一步地，所述弧形导轨包括轮齿、第一末端以及第二末端；所述轮齿自所述第一末端延伸至所述第二末端。上述技术方案如此设置，能够通过细密齿轮连接方式提供给用户和车机更多选择的转向角度，无需用户去预判进行经验选择，提高车辆驾驶便捷性。

进一步地，在所述车轮连接轴随所述转向件在所述弧形导轨的导引轨迹上运动时，所述车轮连接轴从所述第一末端与所述弧形导轨的圆心的连线位置处移动至所述第二末端与所述弧形导轨的圆心的连线位置处时，所述车轮连接轴的转动角度不小于180度。上述技术方案如此设置，以保证车轮前后180度的活动范围，增加车辆停车及驾驶的便捷性。

本申请还提供了一种车辆，包括车辆底盘以及如上所述的转向装置；所述转向装置固定在所述车辆底盘上。上述技术方案如此设置，由于车辆底盘由多结构梁构成，转向装置固定在所述车辆底盘上，保证了转向装置的稳定性。而且转向装置具有大角度的转向功能，使得车辆也具有相应的大角度转向功能，保证了车辆可以实现横移以及原地调头的功能，提高车辆转向及驾驶的便捷性。

进一步地，还包括车轮及动力电机；所述车轮与所述车轮连接轴的另一端连接；所述动力电机设在所述车轮内；在所述车轮转向时，所述动力电机与所述转向电机同时运转。上述技术方案如此设置，减少电机在车上的占用空间同时保证车轮能够顺利转向。

进一步地，还包括信息处理模块以及车辆处理器；所述信息处理模块与所述车辆处理器连接；所述信息处理模块用于处理所述车轮连接轴的转动角度与所述车轮的速度之间的关系；所述车辆处理器用于处理车辆各信号之间的关系。上述技术方案如此设置，用于协调车辆的各种信息，保证车轮能够顺利转向，提高车辆停车及驾驶的便捷性。

与现有技术相比，本申请转向装置的转向件沿弧形导轨移动时，车轮连接轴可相对于转向件同步转动，而且由于弧形导轨具有弧形引导轨迹，转向件在弧形导轨上运动时，可保证车轮连接轴绕转向件大角度旋转且无干涉，进而使得转向装置可实现大角度的转向功能，使得装配此转向装置的车辆实现横移以及原地调头的功能，提高车辆转向及驾驶的便捷性。同时此转向装置结构简单，可减轻车辆重量以及减少车辆的故障率。

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，并不能限制本说明书。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本说明书的实施例，并与说明书一起用于解释本说明书的原理。

图1是本申请转向装置一实施例的示意图。

图2是图1中车轮转动至极限位置时的示意图。

图3是图1中车轮转动至极限位置时的另一实施例的示意图。

图4是本申请转向装置另一实施例的示意图。

图5是图4中车轮转动至极限位置时的的示意图。

图6是本申请转向装置安装至车辆上的侧视示意图。

图7是图6中车辆转向横移时的示意图。

图8是图6中车辆另一实施例的转向横移时的示意图。

图9是图6中车辆另一实施例的转向横移时的示意图。

图10是图6中车辆另一实施例的转向横移时的示意图。

图11是本申请另一实施例中的转向装置安装至车辆上的侧视示意图。

图12是图11中车辆转向横移时的示意图。

附图标号说明：转向装置、100；车轮连接轴、10；转向件、20；导向件、30；弧形导轨、31；轮齿、311；第一末端、312；第二末端、313；第一传感器、314；第二传感器、315；限位导轨、32；转向电机、40；车辆底盘、210；车轮、220；动力电机、230；信息处理模块、240；车辆处理器、250；电池、260。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本说明书使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书。在本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本说明书可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

接下来对本说明书实施例进行详细说明。

如图1至图6以及图11所示，本申请转向装置100包括车轮连接轴10、转向件20、导向件30以及转向电机40。车轮连接轴10的一端设置有转向件20。转向件20与导向件30配合。车轮连接轴10可相对于转向件20转动。在转向装置100进行转向时，转向件20在导向件30上移动，车轮连接轴10随转向件20移动的同时绕转向件20转动，实现转向装置100的转向功能。

在一实施例中，转向件20为齿轮且与转向电机40通过转动轴连接。转向电机40用于驱动转向件20旋转。转向电机40固定在车轮连接轴10上，转向件20可相对于车轮连接轴10转动。如此设置，以保证转向件20与车轮连接轴10之间的运动。

在另一实施例中，转向电机40设置在转向件20内，转向电机40与车轮连接轴10通过转动轴连接。转向电机40驱动转向件20且可相对于车轮连接轴10转动。如此设置，在保证转向件20与车轮连接轴10之间相对运动的同时，又可以减小转向电机40与转向件20在车轮连接轴10上的占用空间。

在一实施例中，导向件30包括弧形导轨31以及限位导轨32。弧形导轨31用于引导转向件20运动，使得转向件20可沿弧形导轨31移动。如此设置，在转向件20沿弧形导轨31移动时，车轮连接轴10可相对于转向件20同步转动，而且由于弧形导轨31具有弧形引导轨迹，转向件20在弧形导轨31上运动时，可保证车轮连接轴10绕转向件20大角度旋转且无干涉，进而使得转向装置100可实现大角度的转向功能，使得装配此转向装置100的车辆实现横移以及原地调头的功能，提高车辆转向及驾驶的便捷性。

在一实施例中，导向件30优选为半圆形。弧形导轨31以及限位导轨32自导向件30的表面向上凸伸。如此设置，保证弧形导轨31具有足够长的导引轨迹，使得车轮连接轴10以及转向件20的旋转角度。同时也保证限位导轨32具有足够长的限位轨迹。

在一实施例中，弧形导轨31的导引轨迹向朝向转向件20的方向弯曲。具体为弧形导轨31与转向件20之间的接触点至弧形导轨31圆心的方向和弧形导轨31与转向件20之间的接触点至转向件20圆心的方向相同。在转向装置100的平面视角上，弧形导轨31包裹转向件20。而且转向件20沿弧形导轨31的内圈移动。如此设置，使得转向件20沿弧形导轨31移动时，可保证车辆稳定转向。同时由于弧形导轨31包裹转向件20，弧形导轨31的导引轨迹更长，转向件20在弧形导轨31上运动时，位置控制更加准确，转向角度的选择更加丰富。

在另一实施例中，弧形导轨31的导引轨迹向远离转向件20的方向弯曲。具体为弧形导轨31与转向件20之间的接触点至弧形导轨31圆心的方向和弧形导轨31与转向齿轮22之间的接触点至转向件20圆心的方向相反。转向件20沿弧形导轨31的外圈移动。如此设置，使得转向件20沿弧形导轨31移动时，可保证车辆稳定转向。而且弧形导轨31与转向件20相对设置，在保证转向件20运动轨迹的同时，可减小弧形导轨31的体积，减小其在车辆上的占用空间，避免干涉。

在一实施例中，弧形导轨31包括轮齿311、第一末端312、第二末端313、第一传感器314以及第二传感器315。轮齿311从第一末端延伸至第二末端313。转向件20与轮齿311始终啮合。如此设置，通过细密齿轮连接方式使得转向件20与弧形导轨31传动稳定性更好，可以提供给用户和车机更多的转向角度选择，无需用户去预判进行经验选择，提高车辆驾驶的便捷性。

在另一实施例中，弧形导轨31为一滑轨且无轮齿，转向件20为滑块。转向件20分别与弧形导轨31以及车轮连接轴10连接，车轮连接轴10可相对于转向件20转动。转向件20在弧形导轨31上运动时，仅靠控制转向电机40的转动圈数来控制转向件20在转向导轨31上的移动距离，进而控制车轮连接轴10的转动角度。如此设置，转向件20的滑动距离控制的更加精准，车轮连接轴10的转动角度也更加精准，进一步提高车辆驾驶的便捷性。

在一实施例中，第一传感器314设置在第一末端312上。第二传感器315设置在第二末端313上。第一传感器314与第二传感器315用于感应转向件20的位置，进而控制转向件20的转动位置。

在另一实施例中，则仅在转向电机40上设置有传感器，通过控制转向电机40的转动圈数来控制转向件20的转动，进而控制转向件20的位置。如此设置，可以更加精准的控制转向件20的转动，提高转向装置100的转向精度。

在一实施例中，在车轮连接轴10随转向件20在弧形导轨31的导引轨迹上运动时，车轮连接轴10从第一末端312与转向导轨31的圆心的连线位置处移动至第二末端313与弧形导轨31的圆心的连线位置处时，车轮连接轴10的转动角度不小于180度。

在一实施例中，限位导轨32呈弧形。限位导轨32用于限制转向件20的位置，以保证转向件20与弧形导轨31始终接触，提高转向的稳定性。

限位导轨32的限位轨迹向远离转向件20的方向弯曲。具体为限位导轨32与转向件20之间的接触点至限位导轨32圆心的方向和限位导轨32与转向件20之间的接触点至转向件20圆心的方向相反。在转向装置100的平面视角上，弧形导轨31包裹转向件20及限位导轨32。

限位导轨32的外圈用于限制转向件20的位置。在转向件20移动过程中，限位导轨32对转向件20始终有限位作用。限位导轨32与弧形导轨31同圆心，并且限位导轨32的外径小于弧形导轨31的内径。如此设置，在保证车辆转向稳定性的同时，减小限位导轨32的体积，减小在车辆上的占用空间。

在另一实施例中，限位导轨32的限位轨迹向朝向转向件20的方向弯曲。具体为限位导轨32与转向件20之间的接触点至限位导轨32圆心的方向和限位导轨32与转向件20之间的接触点至转向件20圆心的方向相同。在转向装置100的平面视角上，限位导轨32包裹转向件20及弧形导轨31。

限位导轨32的内圈用于限制转向件20的位置。在转向件20移动过程中，限位导轨32对转向件20始终有限位作用。限位导轨32与弧形导轨31同圆心，且限位导轨32的内径大于弧形导轨31的外径，以保证车辆转向的稳定性。

本申请还提供了一种车辆，包括车辆底盘210以及如上所述的转向装置100。转向装置100设置在车辆底盘210上。由于车辆底盘由多结构梁构成，且导向件30可固定在车辆底盘210的横梁或者纵梁上，使得转向件20在导向件30上稳定转动。而且由于弧形导轨31的存在，转向件20可沿着弧形导轨31作较长距离的移动，使得车轮连接轴10可相对于转向件20作大角度转动且无干涉，进而保证车轮连接轴10不小于180度的转向，使得车辆可横向移动以及原地调头。

在一实施例中，本申请车辆还包括车轮220、动力电机230、信息处理模块240、车辆处理器250以及电池260。车轮220设置在车轮连接轴10的另一端。车轮220相对于车轮连接轴10转动。动力电机230设置在车轮220内，用于驱动车轮220转动。在车轮220转向时，动力电机230与转向电机40同时运转，以保证车轮220能够顺利转向。

在另一实施例中，动力电机230设在车轮连接轴10上且位于车轮220外。动力电机230可通过齿轮或者其他传动方式驱动车轮运动。如此设置，提高车轮220及动力电机230检修时的便捷性。

信息处理模块240与车辆处理器250连接。信息处理模块240用于处理车轮连接轴10的转动角度与车轮220的速度之间的关系。车辆处理器250用于处理车辆各信号之间的关系。电池260可分别为转向电机40、动力电机230、信息处理模块240以及车辆处理器250提供电能。

在车辆需要横移或者原地调头时，驾驶者可通过按钮或者语音输入指令，此时车辆处理器250接收信息，并且优先通过车身摄像头和雷达进行路况判断，若在安全环境内，则继续执行横移或者原地调头指令。此时转向电机40驱动转向件20运动，动力电机230驱动车轮220运动，进而使得车轮连接轴10相对于转向件20转动。

同时信息处理模块240同步处理车轮连接轴10的转动角度与车轮220的速度之间的关系。在转向装置100工作的同时，车身摄像头和雷达根据路况实时向车辆处理器250反馈信息，进而持续控制多个车轮220同步或者独立的根据具体情况进行角度调节，直至达到可以横移或者原地调头的角度，进而进行横移或者原地调头，以提高车辆停车或者驾驶的便捷性。

在车辆直线行驶时，仅有动力电机230驱动车轮220转动。而转向电机40处于断电状态，转向件20与弧形导轨31处于锁止状态。在车辆转向或者横移时，动力电机230与转向电机40共同运转。而且车辆的每一车轮220可独立转动，也可以两两同步运动或者多个车轮同步运动，实现横移或者调头的功能。

进一步结合图7至图10以及图12所示，在车辆转向时，前后两车轮220既可以朝相同方向转动，也可以朝相反方向转动。具体为在车辆底盘210的俯视视角上，前车轮绕转向件20顺时针转动时，后车轮可选择绕转向件20顺时针转动或者逆时针转动；前车轮绕转向件20逆时针转动时，后车轮也可选择绕转向件20顺时针转动或者逆时针转动。而且在转向件20顺时针旋转时，车轮连接轴10可选择绕转向件20顺时针转动或者逆时针转动；在转向件20逆时针旋转时，车轮连接轴10可选择绕转向件20顺时针转动或者逆时针转动。

本申请转向装置100的转向件20沿弧形导轨31移动时，车轮连接轴10可相对于转向件20同步转动，而且由于弧形导轨31具有弧形引导轨迹，转向件20在弧形导轨31上运动时，可保证车轮连接轴10绕转向件20大角度旋转且无干涉，进而使得转向装置100可实现大角度的转向功能，使得装配此转向装置100的车辆实现横移以及原地调头的功能，提高车辆转向及驾驶的便捷性。同时此转向装置100结构简单，可减轻车辆重量以及减少车辆的故障率。

以上所述仅是本申请的较佳实施方式而已，并非对本申请做任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施方式揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种转向装置，其特征在于，包括车轮连接轴、转向件以及导向件；所述转向件设在所述车轮连接轴的一端；所述车轮连接轴可相对于所述转向件转动；所述导向件包括弧形导轨；所述转向件沿所述弧形导轨移动。

2.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述弧形导轨的导引轨迹向朝向所述转向件的方向弯曲；所述转向件沿所述弧形导轨的内圈移动。

3.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述弧形导轨的导引轨迹向远离所述转向件的方向弯曲；所述转向件沿所述弧形导轨的外圈移动。

4.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述导向件还包括限位导轨；所述限位导轨呈弧形；所述限位导轨用于限制所述转向件的位置。

5.根据权利要求4所述的转向装置，其特征在于，所述限位导轨的限位轨迹向远离所述转向件的方向弯曲；所述限位导轨的外圈用于限制所述转向件的位置；所述限位导轨与所述弧形导轨同圆心；所述限位导轨的外径小于所述弧形导轨的内径。

6.根据权利要求4所述的转向装置，其特征在于，所述限位导轨的限位轨迹向朝向所述转向件的方向弯曲；所述限位导轨的内圈用于限制所述转向件的位置；所述限位导轨与所述弧形导轨同圆心；所述限位导轨的内径大于所述弧形导轨的外径。

7.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，还包括转向电机；所述转向件为齿轮；所述转向电机固定在所述车轮连接轴上；所述转向电机与所述转向件连接；所述转向件可相对于所述车轮连接轴转动。

8.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述弧形导轨包括轮齿、第一末端以及第二末端；所述轮齿自所述第一末端延伸至所述第二末端。

9.根据权利要求8所述的转向装置，其特征在于，在所述车轮连接轴随所述转向件在所述弧形导轨的导引轨迹上运动时，所述车轮连接轴从所述第一末端与所述弧形导轨的圆心的连线位置处移动至所述第二末端与所述弧形导轨的圆心的连线位置处时，所述车轮连接轴的转动角度不小于180度。

10.一种车辆，其特征在于，包括车辆底盘以及如权利要求1-9任一项所述的转向装置；所述转向装置固定在所述车辆底盘上。

11.根据权利要求10所述的车辆，其特征在于，还包括车轮及动力电机；所述车轮与所述车轮连接轴的另一端连接；所述动力电机设在所述车轮内；在所述车轮转向时，所述动力电机与所述转向电机同时运转。

12.根据权利要求11所述的车辆，其特征在于，还包括信息处理模块以及车辆处理器；所述信息处理模块与所述车辆处理器连接；所述信息处理模块用于处理所述车轮连接轴的转动角度与所述车轮的速度之间的关系；所述车辆处理器用于处理车辆各信号之间的关系。