可切换转向方式的转向器总成、转向系统、车辆

技术领域

本发明涉及转向器总成技术领域，具体涉及一种可切换转向方式的转向器总成、转向系统、车辆。

背景技术

汽车转向系统能够用来改变或保持汽车行驶方向，对汽车的安全行驶至关重要。目前汽车传统转向系统的发展非常成熟，已经应用于各种现代车辆。但是传统转向系统中左右两侧车轮的运动是同向转动，难以满足对汽车高机动性的要求。独立转向技术的出现满足了对汽车转向的不同要求，克服了传统转向系统中转弯半径大的问题，提高了汽车转向操作的机动性。

目前对转向技术中，大多数车辆由于左右独立转向车轮之间缺乏机械连接，导致车辆在高速行驶的安全可靠性和稳定性较差。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种可切换转向方式的转向器总成、转向系统、车辆，能够实现车辆在整体转向和独立转向之间切换，提高汽车转向操作的机动性。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种可切换转向方式的转向器总成，包括：

第一齿轮齿条机构，包括：第一齿轮和第一齿条，所述第一齿轮与所述第一齿条啮合；

第二齿轮齿条机构，包括：第二齿轮，换向齿轮和第二齿条，所述换向齿轮均与所述第二齿条和所述第二齿轮啮合；

切换机构，包括：第一连接齿轮，第二连接齿轮，第三连接齿轮，以及切换驱动组件；所述第一连接齿轮与所述第一齿轮连接，且所述第一连接齿轮与所述第一齿轮可保持同步转动；所述第二连接齿轮与所述第二齿轮连接，且所述第二连接齿轮与所述第二齿轮可保持同步转动；所述第三连接齿轮设置在所述切换驱动组件的动力输出端，所述切换驱动组件用于使所述第三连接齿轮在啮合位与脱离位之间往复切换；在所述啮合位，所述第一连接齿轮和所述第二连接齿轮均与所述第三连接齿轮啮合；在所述脱离位，所述第三连接齿轮不与所述第一连接齿轮和/或所述第二连接齿轮啮合。

一种实施例中，所述第一连接齿轮与所述第二连接齿轮同轴或不同轴。

一种实施例中，所述第一连接齿轮与所述第二连接齿轮同轴，并且，所述第一连接齿轮的齿数与所述第二连接齿轮的齿数相同，所述第一连接齿轮的分度圆直径与所述第二连接齿轮的分度圆直径相同；

所述第三连接齿轮为环形齿圈，所述环形齿圈的内圈设置有内齿圈；在所述啮合位，所述第一连接齿轮和所述第二连接齿轮均与所述内齿圈啮合。

一种实施例中，所述第一连接齿轮的齿数、所述第二连接齿轮的齿数、所述第三连接齿轮的齿数均相同，并且，所述第一连接齿轮的分度圆直径、所述第二连接齿轮的分度圆直径、所述第三连接齿轮的分度圆直径均相同。

一种实施例中，所述切换驱动组件包括：驱动单元，导向单元和卡持单元；所述导向单元可输出在第一位置与第二位置之间的往复运动，所述驱动单元用于为所述导向单元提供动力，所述第三连接齿轮设置有绕其轴心线的环形卡槽，所述卡持单元卡持于所述环形卡槽，且所述第三连接齿轮可相对于所述卡持单元转动；在所述第一位置，所述导向单元带动所述第三连接齿轮处于所述啮合位；在所述第二位置，所述导向单元带动所述第三连接齿轮处于所述脱离位。

一种实施例中，所述驱动单元包括：驱动电机，所述导向单元包括：丝杠和螺母，所述驱动电机的电机轴与所述丝杠的端部连接，所述螺母螺接于所述丝杠，且所述螺母与所述卡持单元连接。

一种实施例中，所述卡持单元包括：拨叉，所述拨叉与所述螺母连接，且所述拨叉的两个叉臂卡持于所述环形卡槽。

一种实施例中，所述第一齿轮、所述第二齿轮、所述换向齿轮相同。

根据本申请的第二方面，本申请提供一种转向系统，包括：所述的可切换转向方式的转向器总成。

根据本申请的第三方面，本申请提供一种车辆，包括：所述的转向系统。

依据上述实施例的可切换转向方式的转向器总成、转向系统，车辆，采用第三连接齿轮同时啮合第一连接齿轮和第二连接齿轮的方式，使得第一齿轮齿条机构和第二齿轮齿条机构分别驱动第一转向轮和第二转向轮同向转动，不仅可实现车辆在独立转向与整体转向之间切换，还可利用齿轮啮合的强度，能够保证整体转向的稳定性和安全可靠性。

附图说明

图1为本申请提供的可切换转向方式的转向器总成的组装示意图；

图2为本申请提供的可切换转向方式的转向器总成的爆炸图；

图3为本申请提供的可切换转向方式的转向器总成的切换机构中第三连接齿轮处于啮合位的示意图；

图4为本申请提供的可切换转向方式的转向器总成的切换机构中第三连接齿轮处于脱离位的示意图；

图5为本申请提供的可切换转向方式的转向器总成的切换机构的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

本申请提供了一种可切换转向方式的转向器总成、转向系统、车辆，车辆通常具有两个转向轮，两个转向轮通常为车辆的两个前轮，两个前轮都为具有独立转向功能的转向轮。本申请中，通过切换机构使得两个转向轮能够在独立转向和整体转向之间切换，独立转向能够满足诸如原地转向（原地调头）、横向移动等特殊需求，整体转向能够满足车辆在行驶过程中的稳定性，从而提高车辆行驶安全可靠性。

为清楚的表述，以下实施例将两个转向轮分别称为第一转向轮和第二转向轮。

实施例一、

本实施例提供了一种可切换转向方式的转向器总成，参见图1和图2所示，该转向器总成包括：第一齿轮齿条机构10，第二齿轮齿条机构20，以及切换机构30。其中，第一转向轮与第一齿轮齿条机构10连接，通过第一齿轮齿条机构10驱动第一转向轮独立转向，第二转向轮与第二齿轮齿条机构20连接，通过第二齿轮齿条机构20驱动第二转向轮独立转向。第一齿轮齿条机构10和第二齿轮齿条机构20为两个独立转向机构或者为两个独立转向机构中的部分结构。切换机构30可使第一齿轮齿条机构10和第二齿轮齿条机构20切换为独立转向方式，在独立转向方式下，两个转向轮可同时同向、或者同时反向、或者不同时但反向的转向，在同时反向或者不同时但反向下，两个转向轮可呈“内八（或者外八）”，或者“横向”，使得车辆能够原地转向或者横向行驶，提高车辆机动性。切换机构30还可使第一齿轮齿条机构10和第二齿轮齿条机构20切换为整体转向方式，在整体转向方式下，两个转向轮同时同向转动，保证车辆行驶过程中进行转向的稳定性，以提高车辆安全可靠性。

第一齿轮齿条机构10包括：第一齿轮11和第一齿条12，第一齿轮12与第一齿条12啮合。

第一驱动电机通过传动轴与第一齿轮11连接，第一驱动电机工作，以通过传动轴驱动第一齿轮11绕其自身轴心线进行旋转运动，第一齿条12将第一齿轮11的旋转运动转化为直线运动。第一齿条12为柱状结构，换言之，第一齿条12可将第一齿轮11的旋转运动转化为沿第一齿条12自身轴心线的直线运动。第一齿条12可直接通过球铰副连接第一转向轮，或者，第一齿条12通过球铰副连接横拉杆，横拉杆再通过球铰副连接第一转向轮。如图1和图2所示，以图1和图2所示视角为例，第一齿条12沿横向方向设置，当第一齿条12沿横向方向向右做直线运动时，可带动第一转向轮向左或向右转向，当第一齿条12沿横向方向向左做直线运动时，可带动第一转向轮向右或向左转向。

如图1和图2所示，第一驱动电机驱动第一齿轮11顺时针转动，第一齿条12沿横向方向向右做直线运动，从而带动第一转向轮向左或向右转向；第一驱动电机驱动第一齿轮11逆时针转动，第一齿条12沿横向方向向左做直线运动，从而带动第一转向轮向右或向左转向。

第二齿轮齿条机构20包括：第二齿轮21，换向齿轮22和第二齿条23，换向齿轮均22与第二齿条23和第二齿轮21啮合。

第二驱动电机通过传动轴与第二齿轮21连接，第二驱动电机工作，以通过传动轴驱动第二齿轮21绕其自身轴心线进行旋转运动，在第二齿轮21的作用下，换向齿轮22绕自身轴心线进行旋转运动，换向齿轮22输出与第二齿轮21不同旋转方向的旋转运动，第二齿条23将换向齿轮22的旋转运动转化为直线运动。第二齿条23同样为柱状结构，换言之，第二齿条23可将换向齿轮22的旋转运动转化为沿第二齿条23自身轴心线的直线运动。第二齿条23可直接通过球铰副连接第二转向轮，或者，第二齿条23通过球铰副连接横拉杆，横拉杆再通过球铰副连接第二转向轮。如图1和图2所示，以图1和图2所示视角为例，第二齿条23沿横向方向设置，并且，第二齿条23与第一齿条12相互平行，当第二齿条23沿横向向右做直线运动时，可带动第二转向轮向左或向右转向，当第二齿条23沿横向方向向左做直线运动时，可带动第二转向轮向右或向左转向。

如图1和图2所示，第二驱动电机驱动第二齿轮21顺时针转动，换向齿轮22逆时针转动，第二齿条23沿横向方向向右做直线运动，从而带动第二转向轮向左或向右转向；第二驱动电机驱动第二齿轮21逆时针转动，换向齿轮22顺时针转动，第二齿条23沿横向方向向左做直线运动，从而带动第二转向轮向右或向左转向。

本实施例中，为便于描述和表达，当第一齿条12沿横向方向向右做直线运动时，第一转向轮向左转向，当第一齿条12沿横向方向向左做直线运动时，第一转向轮向右转向，当第二齿条23沿横向方向向右做直线运动时，第二转向轮向左转向，当第二齿条23沿横向方向向左做直线运动时，第二转向轮向右转向，如此，当第一齿条12和第二齿条23同向移动时，第一转向轮和第二转向轮同向转向。

为更清楚的表达转向器总成的具体结构，图1和图2省略了第一转向轮和第二转向轮，同时，为更清楚的表达第一齿轮齿条机构10和第二齿轮齿条机构20的具体结构，图1和图2都省略了第一驱动电机和第二驱动电机。

切换机构30包括：第一连接齿轮31，第二连接齿轮32，第三连接齿轮33，以及切换驱动组件34。第一连接齿轮31与第一齿轮11连接，并且，第一连接齿轮31与第一齿轮11可保持同步转动。本实施例中，例如，第一连接齿轮31与第一齿轮11通过连接轴同轴连接，或者，第一连接齿轮31与第一齿轮11之间通过其他齿轮或齿轮组传动连接，需满足第一连接齿轮31能够与第一齿轮11保持同步转动。第二连接齿轮32与第二齿轮21连接，并且，第二连接齿轮32与第二齿轮21可保持同步转动。本实施例中，例如，第二连接齿轮32与第二齿轮21可通过连接轴同轴连接，或者，第二连接齿轮32与第二齿轮21之间可通过其他齿轮或齿轮组传动连接，需满足第二连接齿轮32能够与第二齿轮21保持同步转动。第三连接齿轮33设置在切换驱动组件34的动力输出端，如图3-图5所示，切换驱动组件34用于使第三连接齿轮33在啮合位A与脱离位B之间往复切换。在啮合位A，第一连接齿轮31和第二连接齿轮32均与第三连接齿轮33啮合（如图3和图5所示），将第一齿轮11和第二齿轮21间接连接，从而使得第一齿条12和第二齿条33可同步移动，进而使得第一齿轮齿条机构10和第二齿轮齿条机构20连接，车辆的第一转向轮和第二转向轮可整体转向。在脱离位B，第三连接齿轮33不与第一连接齿轮31和/或第二连接齿轮32啮合（如图4所示），第一齿轮11和第二齿轮21断开连接，进而使得第一齿轮齿条机构10和第二齿轮齿条机构20可独立工作，车辆的第一转向轮和第二转向轮分别独立转向。

在一实施例中，第一连接齿轮31与第二连接齿轮32可同轴或不同轴，当第一连接齿轮31与第二连接齿轮32同轴时，第一连接齿轮31与第二连接齿轮32之间保持能够不影响二者转动的间隙，第一连接齿轮31的齿数与第二连接齿轮32的齿数相同，第一连接齿轮31的分度圆直径与第二连接齿轮33的分度圆直径相同。第三连接齿轮33可采用环形齿圈的结构，环形齿圈的内圈设置有内齿圈，在啮合位A，第一连接齿轮31和第二连接齿轮32均与内齿圈啮合，从而将第一齿轮11和第二齿轮21间接连接，进而使得第一齿条12和第二齿条33可同步移动。在脱离位B，第三连接齿轮22从第一连接齿轮31和第二连接齿轮32脱离至啮合于第一连接齿轮31，或者啮合于第二连接齿轮32，或者均布啮合于第一连接齿轮31和第二连接齿轮32。

当然，当第一连接齿轮31与第二连接齿轮32不同轴时，在啮合位A时，第一连接齿轮31与第二连接齿轮32可分别位于第三连接齿轮33的两侧。

当第三连接齿轮33处于与第一连接齿轮31和第二连接齿轮32同时啮合的啮合位A时，为保证第一齿条12和第二齿条23能够移动相同的行程，即保证第一转向轮和第二转向轮的转向角度相同，本实施例中，第一连接齿轮31的齿数、第二连接齿轮32的齿数、第三连接齿轮33的齿数均相同，并且，第一连接齿轮31的分度圆直径、第二连接齿轮32的分度圆直径、第三连接齿轮33的分度圆直径均相同。

进一步地，第一齿轮11、第二齿轮21、换向齿轮22相同，可进一步确保第一齿条12和第二齿条23具有相同的行程，进一步保证第一转向轮和第二转向轮的转向角度相同。

本实施例中，采用第三连接齿轮33同时啮合第一连接齿轮31和第二连接齿轮32的方式，使得第一齿轮齿条机构10和第二齿轮齿条机构20分别驱动第一转向轮和第二转向轮同向转动，以实现车辆的整体转向，利用齿轮啮合的强度，能够保证整体转向的稳定性和安全可靠性。

本实施例中，切换驱动组件34包括：驱动单元341，导向单元和卡持单元342。导向单元可输出在第一位置与第二位置之间的往复运动，驱动单元341用于为导向单元提供动力，第三连接齿轮33设置有绕其轴心线的环形卡槽330，卡持单元342卡持于环形卡槽330，并且，第三连接齿轮33可相对于卡持单元342转动。在第一位置，导向单元带动第三连接齿轮33处于啮合位A。在第二位置，导向单元带动第三连接齿轮33处于脱离位B。

驱动单元341包括：驱动电机，导向单元包括：丝杠343和螺母344，驱动电机的电机轴与丝杠343的端部连接，螺母344螺接于丝杠343，并且，螺母344与卡持单元342连接，驱动电机工作带动丝杠343绕自身轴心线做旋转运动，螺母344将丝杠343的旋转运动转化为沿丝杠343轴心线的直线运动，从而可使第三连接齿轮33处于啮合位A或者脱离位B。

本实施例中，卡持单元342包括：拨叉，拨叉与螺母344连接，并且，拨叉的两个叉臂卡持于环形卡槽330。

实施例二、

本实施例提供一种转向系统，该转向系统包括：实施例一的可切换转向方式的转向器总成。

实施例三、

本实施例提供一种车辆，该车辆包括：实施例二的转向系统。

综上所述，本申请所提供的可切换转向方式的转向器总成、转向系统、车辆，采用第三连接齿轮同时啮合第一连接齿轮和第二连接齿轮的方式，使得第一齿轮齿条机构和第二齿轮齿条机构分别驱动第一转向轮和第二转向轮同向转动，不仅可实现车辆在独立转向与整体转向之间切换，还可利用齿轮啮合的强度，能够保证整体转向的稳定性和安全可靠性。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。