具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种车辆转向辅助轮装置及其控制方法，其能解决相关技术中后轮转向需要配合成本高昂的多连杆悬架使用，且需要布置转向拉杆、转向机等零部件，占用空间较大的问题。

参见图1所示，为本发明实施例提供的一种车辆转向辅助轮装置，其可以包括：转向机构1，其包括用于固定于车尾底部的固定板11，本实施例中，固定板11焊接于车身的尾梁5，且固定板11优选呈水平状态，以及安装于所述固定板11的转向轴12，所述转向轴12可绕竖直轴转动，本实施例中，固定板11上设有阶梯型通孔，且通孔内设有第二轴承13，转向轴12通过第二轴承13安装于固定板11，转向轴12和固定板11分别与第二轴承13的内、外轴圈配合，使得转向轴12可相对于固定板11转动，本实施例中，转向轴12竖直设置，且与固定板11垂直，转向轴12可绕其自身轴线转动，转向轴12安装第二轴承13的部位铣有端面；车轮机构2，其通过伸缩机构3与所述转向轴12固定，也即伸缩机构3的一端与转向轴12连接，另一端与车轮机构2连接，所述车轮机构2可以包括车轮21，车轮21可在地面滚动，本实施例中，车轮21优选轮毂电机，所述伸缩机构3可驱动所述车轮机构2向靠近或者远离所述转向机构1的方向移动，也就说，伸缩机构3可上下伸缩，从而带动车轮机构2上下移动，在未使用的状态，伸缩机构3可以向上缩短，使得车轮机构2脱离底面，当需要使用车辆转向辅助轮装置时，可以通过伸缩机构3向下伸长，使得车轮机构2接触地面，进而将车身支撑起来，使后轮脱离地面，并且所述转向轴12可通过所述伸缩机构3带动所述车轮机构2绕竖直轴转动，当车辆需要转向或者泊车时，可以通过伸缩机构3驱动车轮机构2下移，使车辆后轮离地，然后通过转向机构1可以驱动车轮机构2连同车轮21一起绕转向轴12的轴线转动预设角度，从而可以实现车辆异向转向、斜向行驶、倒车入库及侧方停车等；最后可以再通过伸缩机构3驱动车轮机构2上移，使车辆后轮重新支撑地面。

参见图1和图2所示，在一些实施例中，所述转向机构1可以包括设置于所述固定板11上的电机14，本实施例中，电机14可以采用步进电机14，电机14的底面可以与固定板11顶面贴合，且电机14可以通过四个螺栓与固定板11固定，所述电机14的转动轴固连有蜗杆15，其中，蜗杆15可以与电机14的转动轴一体成型，也可以是分体成型后固连在一起，蜗杆15的轴线与转动轴的轴线共线；所述转向轴12外可以固设齿轮16，所述齿轮16与所述蜗杆15啮合，具体的，齿轮16可以与转向轴12通过键连接，使得转向轴12可以与齿轮16一同转动，由于齿轮16与蜗杆15啮合，当电机14转动时，电机14可以通过蜗杆15带动齿轮16绕齿轮16的竖直轴转动，进而齿轮16带动转向轴12绕齿轮16的竖直轴(也即转向轴12的轴线)转动，通过设置蜗杆15和齿轮16，可以将蜗杆15绕水平轴的转动转化为转向轴12绕竖直轴的转动，因此，电机14可以平稳的设置于固定板11表面，不需要设置在与转向轴12同轴的位置，降低了电机14的位置高度，也降低了车辆转向辅助轮装置的整体高度，同时，电机14也可以更加平稳的工作。

参见图1和图3所示，在一些可选的实施例中，所述伸缩机构3可以包括：伸缩杆31，其与所述转向轴12固定，本实施例中，伸缩杆31可以与转向轴12直接固定，也可以间接固定；伸缩套32，其套设于所述伸缩杆31外，所述伸缩套32远离所述转向轴12的一端与所述车轮机构2固定，本实施例中，伸缩杆31位于上方，伸缩套32位于下方，伸缩杆31插设于伸缩套32内部，所述伸缩套32的横截面形状为与所述伸缩杆31的横截面形状匹配的多边形结构，也即伸缩套32与伸缩杆31配合使用，且伸缩套32与伸缩杆31的横截面均为多边形结构，本实施例中，伸缩套32与伸缩杆31的横截面均为六边形结构，在其他实施例中，其横截面形状也可以为四边形、三边形、五边形或者八边形等，能够使得伸缩杆31绕其轴线转动时，带动伸缩套32一同转动即可，从而可以使得转向轴12转动时，能够通过伸缩杆31以及伸缩套32带动车轮机构2一同转动，且所述伸缩套32可沿其轴线相对所述伸缩杆31滑动，也就是说，伸缩套32与伸缩杆31之间可以沿伸缩套32的轴线互相滑动，从而使伸缩机构3实现上下伸缩，也即实现伸缩机构3长度的伸长和缩短；通过设置伸缩杆31与伸缩套32，保证了车轮机构2与转向轴12同步转动的同时，还使得转向轴12、伸缩杆31、伸缩套32以及车轮机构2四者共轴线，车轮机构2可以沿着转向轴12的轴线上下移动。

参见图1和图3所示，在一些可选的实施例中，所述伸缩机构3还可以包括：外皮33，其包覆于所述伸缩杆31与所述伸缩套32外，所述外皮33的一端与所述伸缩杆31固定，另一端与所述伸缩套32固定，使所述外皮33内部形成封闭空腔，本实施例中，外皮33的上端固设第一法兰盘331，下端固设第二法兰盘332，第一法兰盘331和第二法兰盘332的左右两侧均开设有螺纹盲孔，且第一法兰盘331和第二法兰盘332的中间均开设有圆形通孔，伸缩杆31的上部固设第三法兰盘311，伸缩套32的下部固设第四法兰盘321，第三法兰盘311和第四法兰盘321的左右两侧均开设有螺栓通孔，第一法兰盘331与第三法兰盘311可以通过螺栓固定，第二法兰盘332与第四法兰盘321可以通过螺栓固定，使得外皮33的上端与伸缩杆31固定，外皮33的下端与伸缩套32固定，伸缩杆31与伸缩套32可以位于封闭空腔内，也可以与封闭空腔间隔设置；以及充放气装置，其与所述封闭空腔连通，充放气装置可以向所述封闭空腔内充气，也可以从封闭空腔中抽气，当所述充放气装置向所述封闭空腔内充气时，封闭空腔内的气体增多，使得封闭空腔的体积增大，从而使得所述外皮33上下两端之间的距离增大，使得外皮33驱动伸缩杆31与伸缩套32向互远离的方向滑动，也即伸缩杆31与伸缩套32的整体长度增加，伸缩机构3的长度增长，驱动车轮机构2向下移动，当所述充放气装置从所述封闭空腔内抽气时，封闭空腔内的气体减少，使得封闭空腔的体积减小，从而使得所述外皮33上下两端之间的距离减小，使得外皮33驱动伸缩杆31与伸缩套32向互靠近的方向滑动，也即伸缩杆31与伸缩套32的整体长度减小，伸缩机构3的长度减小，驱动车轮机构2向上移动，本实施例中，通过设置外皮33以及充放气装置，可以实现车轮机构2缓慢上升或者下降。

参见图1和图3所示，在一些实施例中，所述外皮33可以包括内层和外层，内层与外层的上端可以硫化在第一法兰盘331的边缘与第一法兰盘331的圆形通孔之间，内层与外层的下端可以硫化在第二法兰盘332的边缘与第二法兰盘332的圆形通孔之间，所述内层与所述外层之间形成所述封闭空间，且所述内层包覆于所述伸缩杆31与所述伸缩套32外，也就是说，伸缩杆31和伸缩套32是设置在内层内部的，而内层与外层之间的封闭空间内充入气体，使得伸缩杆31和伸缩套32与封闭空间隔离开来，气体在进入封闭空间内时，不会对伸缩杆31和伸缩套32进行干扰，防止伸缩杆31与伸缩套32歪斜。

参见图1和图3所示，在一些可选的实施例中，所述伸缩杆31靠近所述转向轴12的一端固设第一轴34，所述第一轴34的横截面尺寸小于所述伸缩杆31的横截面尺寸，所述第一轴34、所述伸缩杆31与所述转向轴12三者的轴线共线，且所述第一轴34通过联轴器4与所述转向轴12连接，本实施例中，通过在伸缩杆31上设置尺寸较小的第一轴34，可解决伸缩杆31因尺寸较大而不适宜与转向轴12连接的问题，本实施例中，第一轴34优选圆柱形，在其他实施例中，第一轴34的形状不限。

参见图1和图2所示，在一些实施例中，所述转向机构1还可以包括支撑板17，所述支撑板17位于所述固定板11远离所述伸缩机构3的一侧，本实施例中，支撑板17设置于固定板11的上方，所述支撑板17与所述固定板11间隔设置，且所述支撑板17与所述固定板11通过螺栓紧固，所述支撑板17通过第一轴承18安装于所述转向轴12，具体的，第一轴承18的内侧与转向轴12的上端紧固，第一轴承18的外侧与支撑板17固定，使得转向轴12可以相对于支撑板17转动，在固定板11的基础上，增加了顶部支撑板17对转向轴12进行支撑，有助于保证转向轴12在转动的过程中保持竖直状态，且所述齿轮16与所述蜗杆15设置于所述支撑板17与所述固定板11之间，使得支撑板17与固定板11之间的空间得到充分利用，使车辆转向辅助轮装置得整体体积较小，本实施例中，转向轴12安装第一轴承18的部位铣有端面，转向轴12和支撑板17分别与第一轴承18的内、外轴圈配合。

进一步，参见图1和图4所示，车轮机构2还包括支架22，支架22的顶部以及侧面均开设有螺栓通孔，车轮21可以安装于支架22侧面的螺栓通孔中，使得车轮21可相对于支架22转动，伸缩套32的下端可以通过第二轴35连接第五法兰盘36，支架22顶部可以通过螺栓、螺母与第五法兰盘36固连。步进电机14、充放气装置以及轮毂电机均可以受车辆ECU控制，车辆ECU接受驾驶员的指令后依靠控制策略可以完成异向转向、斜向行驶、倒车入库及侧方停车等。

参见图5和图6所示，本发明实施例还提供了一种上述的车辆转向辅助轮装置的控制方法，其可以包括以下步骤：

S101：控制所述伸缩机构3驱动所述车轮机构2向远离所述转向机构1的方向移动，使所述车辆转向辅助轮装置支撑起车身，车辆后轮离地。具体的，ECU控制充放气装置向封闭空腔内充气，使伸缩杆31与伸缩套32向互相远离的方向移动，进而带动车轮机构2下降并支撑起车身，是车辆后轮离地。

在一些实施例中，于步骤S101之前，当车辆ECU接收到异向转向指令或者斜向行驶指令后，车辆首先提示驾驶员挂入空挡，切断发动机传动。

S102：车辆可以提示驾驶员依据路况，按照预设需求转动方向盘，使前轮转动预设角度。

S103：控制所述转向轴12绕竖直轴旋转，使所述车轮机构2绕竖直轴转动与所述前轮等大反向的角度，或者使所述车轮机构2绕竖直轴转动与所述前轮等大同向的角度。具体的，在驾驶员转动方向盘后，车辆ECU读取前轴转向电机的旋转角度后，控制步进电机14控制器释放脉冲信号，使车轮机构2转动，其中，当车辆ECU接收到异向转向指令时，此处车轮机构2绕竖直轴转动与所述前轮等大反向的角度，当车辆ECU接收到斜向行驶指令时，此处车轮机构2绕竖直轴转动与所述前轮等大同向的角度。

S104：控制所述车轮21滚动，使车辆绕着旋转中心转动，其中，所述旋转中心是两个前轮与所述车轮21的连线形成的三角形的中心。具体的，车辆ECU可以控制车轮21滚动，使车辆绕着旋转中心进行转动直至驾驶员完成目标需求，并发出停止指令后转向停止，旋转中心也即两个前轮的接地点与所述车轮21接地点的连线形成的三角形的三条中垂线的交点。其中，目标需求可以为异向转向或者斜向行驶。

S105：控制所述伸缩机构3驱动所述车轮机构2向靠近所述转向机构1的方向移动，使车辆后轮支撑地面。

在一些实施例中，于步骤S105之前，在车辆ECU接受停止指令后，首先控制车轮21停止运动并刹车，然后控制步进电机14回正。

将该车辆转向辅助轮装置固定在车辆后尾梁5上，可按照控制策略实现车轮21支撑车辆后部，旋转特定角度，并由电机驱动，实现车辆的异向转向和斜向行驶功能，且车轮21在完成这些动作的过程中均为滚动摩擦，对轮胎损伤较小。

参见图7和图8以及图11所示，本发明实施例还提供了一种使用上述的车辆转向辅助轮装置倒车入库的控制方法，其可以包括以下步骤：

S201：控制所述伸缩机构3驱动所述车轮机构2向远离所述转向机构1的方向移动，使所述车辆转向辅助轮装置支撑起车身，车辆后轮离地。本实施例中，可以通过ECU控制所述伸缩机构3。

在一些实施例中，于步骤201之前，当车辆ECU接收到倒车入库指令后，车辆首先提示驾驶员挂入空挡，切断发动机传动。

S202：轮毂电机21驱动车辆行驶，直至车辆的旋转中心与库位的中心线共线，其中，所述旋转中心是两个前轮与所述车轮21的连线形成的三角形的中心。具体的，车辆ECU根据车辆摄像头所提供的信息控制车辆前进或者后退，直至车辆的旋转中心与库位的中心线共线，其中，旋转中心也即两个前轮的接地点与所述车轮21接地点的连线形成的三角形的三条中垂线的交点。

S203：控制前轮向库外方向转动至最大转向角，并控制所述转向轴12绕竖直轴旋转，使所述车轮机构2绕竖直轴转动与所述前轮等大反向的角度。具体的，车辆ECU控制前轴转向电机，使前轮向库外方向转动至最大转向角，ECU还可以控制步进电机14控制器释放脉冲信号，使车轮机构2绕转向轴12的轴线转动等大反向的角度。

S204：控制所述车轮21滚动，使车辆绕着所述旋转中心转动直至车身与库位平行。具体的，车辆ECU控制车轮21滚动，使车辆异向转向，也即车辆绕其旋转中心转动直至车辆摄像头检测到车身与库位平行。

S205：继续控制所述车轮21滚动，使车辆向库内移动至适当位置。具体的，车辆ECU继续控制车轮21滚动，车辆向库内移动，直至车辆摄像头检测到车尾与库位停车线重合或某适当距离。

S206：控制所述伸缩机构3驱动所述车轮机构2向靠近所述转向机构1的方向移动，使车辆后轮支撑地面。

在一些实施例中，于步骤206之前，在倒库完成之后，车辆ECU首先控制车轮21停止运动并刹车，然后控制步进电机14回正。

参见图9和图10以及图12所示，本发明实施例还提供了一种使用上述的车辆转向辅助轮装置侧方停车的控制方法，其可以包括以下步骤：

S301：控制所述伸缩机构3驱动所述车轮机构2向远离所述转向机构1的方向移动，使所述车辆转向辅助轮装置支撑起车身，车辆后轮离地。本实施例中，可以通过ECU控制所述伸缩机构3。

在一些实施例中，于步骤301之前，当车辆ECU接收到侧方停车指令后，车辆首先提示驾驶员挂入空挡，切断发动机传动。

S302：控制车辆行驶，直至车辆的旋转中心与库位的中心线共线，其中，所述旋转中心是两个前轮与所述车轮21的连线形成的三角形的中心。具体的，车辆ECU根据车辆摄像头所提供的信息控制车辆前进或者后退，直至车辆的旋转中心与库位的中心线共线，其中，旋转中心也即两个前轮的接地点与所述车轮21接地点的连线形成的三角形的三条中垂线的交点。

S303：控制前轮向库外方向转动至最大转向角，并控制所述转向轴12绕竖直轴旋转，使所述车轮机构2绕竖直轴转动与所述前轮等大反向的角度。具体的，车辆ECU控制前轴转向电机，使前轮向库外方向转动至最大转向角，ECU还可以控制步进电机14控制器释放脉冲信号，使车轮机构2绕转向轴12的轴线转动等大反向的角度。

S304：控制所述车轮21滚动，使车辆绕着所述旋转中心转动直至车身与库位平行。具体的，车辆ECU控制车轮21滚动，使车辆异向转向，也即车辆绕其旋转中心转动直至车辆摄像头检测到车身与库位平行。

S305：再次控制所述转向轴12绕竖直轴旋转，使所述车轮机构2绕竖直轴转动与所述前轮等大同向的角度。具体的，车辆再次控制步进电机14控制器释放脉冲信号，使车轮机构2转动与所述前轮等大同向的角度。

S306：控制所述车轮21滚动，使车辆斜向行驶直至车身移动至库位的适当位置。具体的，车辆ECU控制车轮21滚动，使车辆斜向行驶，直至车辆摄像头检测到车身与库位边线平齐或某适当距离。

S307：控制所述伸缩机构3驱动所述车轮机构2向靠近所述转向机构1的方向移动，使车辆后轮支撑地面。

在一些实施例中，于步骤307之前，在侧方停车完成之后，车辆ECU首先控制车轮21停止运动并刹车，然后控制步进电机14回正。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以是两个元件内部的连通。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。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。