CN118003818A - 一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块 - Google Patents

Abstract

本文公开一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，所述角模块集成了车轮单元、悬架系统、制动系统、驱动系统、储能单元、第一转向系统、第二转向系统和作动器。所述第一转向系统为主转向系统，拥有转向的低延迟性和高速行驶的操纵动力性；所述第二转向系统为第一转向系统的冗余，同时还可实现所述车轮单元的全角度转向，增加了车辆机动性。其中第二转向系统的电机闲时可兼作所述作动器的作动电机，实现对悬架振动的抑制和馈能，进一步提高了角模块集成度。所述车轮角模块还具备自储能和与车身快速拆装的能力，这将有利于车辆的通用模块化设计，可作为通用组件匹配单轴、双轴、多轴驱动各类型车辆在各场景驱动和行驶使用要求。

Description

一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块

技术领域

本发明涉及一种应用于电动车辆的角模块装置，特别涉及一种集成转向系统、驱动系统、制动系统、悬架系统和储能系统于一体的车辆角模块装置

背景技术

2020年，国务院印发的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》中将纯电动汽车底盘一体化、线控执行系统等列为重点技术攻关工程。国标《GB17675-2021汽车转向系基本要求》中删除了不得装用全动力转向机构的要求，这标志着法规层面已允许转向系统方向盘与转向器之间的物理解耦。线控转向相较于传统转向形式具有结构简单、响应速度快和功能丰富等优势。但由于缺少了转向系统与转向盘的机械连接，使得汽车的驾驶安全受到威胁，为此使用线控转向的车辆必须考虑加装冗余系统，以保证主转向系统失效后，汽车不完全丧失转向能力。

目前中国城市化率已超过65％，这意味着有超过9亿人生活在不足700座的城市中，这也带来了城市生活日益拥挤，道路交通逐渐复杂的副作用，为此传统车辆仅依靠前轮转向的转向形式已不再适应复杂的城市交通，因此带有四轮全角度转向功能的车辆，由于其出色的机动性，将更适应未来日渐拥挤的城市交通。

新世纪以来，中国国内生产总值连创新高，现已位居世界第二，人民生活水平极大提高，中国汽车保有量已达4.2亿，私家车已经走进千家万户，因此人们对汽车的需求不再是简单的通行要求，而是需要汽车提供更高的舒适性，为此传统的被动弹簧已不再满足要求，汽车设计开始重视带有作动器的悬架形式，作动器的加装可有效改善被动悬架阻尼刚度不可调节的缺点，显著提升乘客的驾驶舒适性。

经相关数据统计，过去十年内动力电池的能量密度已提升两至三倍，因此我们有理由相信在汽车电动化浪潮的推动下，汽车电池行业必将继续快速发展，可以预见在不久的将来，电池的能量密度将进一步提升，未来的电池将有能力缩小至可放入轮边机构，从而为车辆节省更大的内部空间，实现车轮角模块的自储能。

2020年，我国发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》指出，汽车轻量化是新能源汽车、节能汽车与智能网联汽车的共性基础技术，是我国节能与新能源汽车技术的未来重点发展方向，因此各大车企也积极在为汽车“减重”而努力。所以汽车部件会逐渐向集成化方向发展，这样既可减轻汽车重量，为汽车轻量化发展作出贡献，也可让车辆各系统配合更加紧密，实现车辆横纵垂三个方向的联合控制。目前，汽车的车身开发往往是依托于底盘设计，而底盘结构的设计又主要由车辆的定位决定，这就导致设计不同类型的车辆需要重新开发车身结构。而如果实现了车轮角模块的高度集成和角模块与车身的快速连接，就可将底盘设计与车身设计彻底解耦，不同车型可以通用一套车身，只需在不同使用需求时更换对应的车轮角模块，即可实现对不同驾驶环境的适应。综上，当下汽车行业急需一款充分考虑线控转向冗余和全角度转向的转向要求和更高平顺性的悬架性能的集成底盘四大系统的可快速与车身拆装的自储能车轮角模块。

发明内容

根据时代背景，本文设计出了集成驱、制动系统、带有作动器的悬架系统和全角度冗余转向系统的车轮角模块，同时该车路角模块还具备便于安装和自储能的特点。

本发明的技术方案为：一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，其特征在于，包括：

悬架系统(1000)，其为不等长双横臂悬架，具有螺旋弹簧和减振器，用于缓和路面冲击，改善车辆平顺性，并确定车轮定位参数；

车轮单元(2000)，通过轮毂轴承与所述悬架系统连接，用于支撑车辆载荷，并传递各种力矩，同时内部集成用于车辆制动的制动系统；

第一转向系统(3000)，为主转向系统，通过转向拉杆与所述悬架系统的转向节连接；

驱动系统(4000)，采用轮边驱动形式，通过两个等速万向节与所述车轮单元的轮毂法兰连接，用于提供车辆行驶的驱动力矩；

作动器(5000)，安装于所述悬架系统上横臂处，用于主动控制悬架姿态、回收车轮振动能量；

第二转向系统(6000)，为副转向系统，通过销轴与所述悬架系统的上、下控制臂连接，底部通过螺栓安装所述驱动系统，侧面安装所述第一转向系统，顶部下侧悬挂安装所述作动器系统，顶部上侧预留与车身连接的快速连接接口，其接口位于车轮接地点正上方，所述第二转向系统为所述第一转向系统的冗余系统，同时还可作为全角度转向系统以适应机动转向工况需求，另外可在空闲时为所述作动器提供作动力并回收其多余能量；

储能系统(7000)：安装于所述第二转向系统内部，用于为所述驱动系统、制动系统、作动器和第一、第二转向系统工作时提供电能，并可储存回收所述作动器吸收能量。

优选的是，所述悬架系统(1000)，其特征在于，包括：

减振器总成(1100)，减振器与螺旋弹簧同轴布置，上部通过销轴与所述第二转向系统转向支臂的加强肋连接，底部设有支撑杆；

上控制臂(1200)，由两个交叉摆臂组成，摆臂交叉处设有球销支座与所述转向节上球销支座通过球销连接，在摆臂另一端设有凸台通孔，在顶面设有作动器凸耳，所述减振总成可自由通过两个交叉摆臂间空间而无干涉；

转向节(1300)，上下支臂球销座中心连线组成主销，中心具有通孔用以安装轮毂轴承，转向节前后分别设有制动钳凸耳和转向拉杆支臂；

减振器支架(1400)，上部通过安装孔与所述减振器总成支撑杆固连，下部经过两片弧形支臂跨过所述驱动系统，并设有下控制臂凸耳；

下控制臂(1500)，整体为A型，具有两个交叉摆臂和一个横臂，摆臂交叉处设有球销支座与所述转向节下球销支座通过球销连接，在摆臂另一端均设有凸台通孔，在顶面设有减振器凸耳，与所述减振器支架下控制臂凸耳通过销轴连接。

优选的是，所述车轮总成(2000)，其特征在于，包括：

制动钳(2200)，并设有制动钳凸耳通过螺栓连接于所述转向节制动钳凸耳；

轮辋(2300)，端部设有轮辐，外部用于安装轮胎(2100)，中心内部留有通孔；

轮毂法兰(2400)，一端通过螺栓与所述轮辋中心固连，另一端通过轮毂轴承与所述转向节通孔连接，内部留有花键通孔；

制动盘(2500)，与所述轮毂法兰固连，被所述制动钳夹持并留有制动间隙。

优选的是，所述第一转向系统(3000)，其特征在于，包括：

转向拉杆(3100)，两端设有球销座，其中一端球销座垂直于拉杆轴线，与所述转向节转向支臂通过球销连接，另一端球销座平行于拉杆轴线；

转向器(3200)，通过传动机构将所述第一转向电机的旋转运动转变为所述转向拉杆的直线运动，设有输入、输出端口，其中输出端口通过球销与所述转向拉杆连接，并设有防尘罩，转向器外壳设有安装凸耳；

第一转向电机(3300)，其输出轴与所述转向器输入端口连接，第一转向电机外壳设有安装凸耳。

优选的是，所述驱动系统(4000)，其特征在于，包括：

驱动电机总成(4100)：内部集成内转子电机与行星齿轮减速器，内转子电机输出力矩经过行星齿轮减速器减速后输出给驱动电机总成输出轴，驱动电机总成外壳上设有安装螺纹孔；

输出轴总成(4200)：包含两个等速万向节，第一等速万向节输入端通过花键与所述驱动电机总成输出轴连接，第一等速万向节输出端与第二等速万向节输入端固连，第二等速万向节输出端通过花键连接所述轮毂法兰的花键内孔，并从所述轮辋中心通孔穿出，将驱动力矩传递给所述轮毂法兰的同时，并通过端螺母与所述轮辋进行轴向连接限位。

优选的是，所述作动器总成(5000)，其特征在于，包括：

作动器下壳体(5100)，底部设有凸耳与所述上控制臂作动器凸耳通过销轴连接，顶部设有螺纹孔；

作动器上壳体(5200)，底部设有内凸台，顶部设有轮毂法兰并配有螺纹孔，在作动器上壳体与所述作动器下壳体间设有防尘罩；

等速万向节(5300)，输出端穿过所述作动器上盖通孔；

双列角接触球轴承(5400)，外部与所述作动器上壳体配合，轴承外端分别通过轴套和作动器内凸台与所述作动器上壳体轴向定位；

丝杠(5500)，与所述双列角接触球轴承内圈配合，并分别通过锁紧螺母和轴肩与所述双列角接触球轴承内端轴向定位，顶部通过花键与所述等速万向节连接；

滚珠螺母(5600)，通过螺栓安装于所述作动器下外壳顶部螺纹孔中，并与所述丝杠配合可上下移动；

作动器上盖(5700)，通过销轴与所述作动器上外壳轮毂法兰螺纹孔连接，中间通孔可保证所述等速万向节正常工作时不发生干涉，顶部设有作动器上凸耳，凸耳轴线通过等速万向节运动中心。

优选的是，所述第二转向系统(6000)，其特征在于，包括：

转向支臂(6100)，整体为L型支架，其中下端两侧通过销轴与所述下控制臂凸台通孔连接，下端后侧设有凸耳通过螺栓分别与所述第一转向电机和所述转向器安装凸耳连接，下端内侧设有螺纹通孔通过螺栓与驱动电机螺纹孔连接用以固定所述驱动电机总成，中部内侧设有上控制臂凸耳通过销轴与上控制臂凸台通孔连接，在L型转角处另设有对称加强肋，加强肋上设有螺纹通孔与所述减振器总成上部连接，转向支臂上横臂下侧设有集成器总成上壳体，其上设有螺纹孔，转向支臂上横臂外侧设有通孔，在整个支臂内部设有凹槽用以安装所述储能系统；

集成器总成(6200)，顶部通过螺栓与转向支臂集成器总成上壳体螺纹孔连接，下部设有作动器吊耳通过销轴与所述作动器上盖凸耳连接，内侧底部伸出作动器输出轴通过花键与所述作动器等速万向节输入轴连接；

角模块输出轴(6300)，其特征在于，包括角模块快速接口(6310)，顶部与车身连接；蜗轮轴(6320)，顶部通过圆柱销与所述角模块快速接口连接，底部与所述集成器总成输出轴固连，中部通过两个推力轴承和一个深沟球轴承与所述转向支臂外侧通孔配合。

优选的是，所述储能系统(7000)，其特征在于，包括：

刀片电池(7100)，内嵌于所述转向支臂内凹槽，为所述驱动系统、制动系统、作动器和第一、第二转向系统提供电能，并存储所述作动器回收电能，并通过其优异力学性能进一步提高所述转向支臂刚度。

优选的是，所述集成器总成(6200)，其特征在于，包括：

集成器总成下壳体(6210)，顶部通过螺栓与所述转向支臂集成器总成上壳体螺纹孔连接，底部设有作动器吊耳通过销轴与所述作动器上盖凸耳连接，内部设有多个凹槽用以固定集成器内部零件；

第二转向电机(6221)，通过螺栓安装于所述集成器总成上、下壳体内，同时用作所述第二转向系统的转向电机和所述作动器的作动电机；

第二转向电机轴(6222)，通过深沟球轴承装配于所述集成器总成上、下壳体内，一端通过花键与所述第二转向电机输出轴连接，中部设有轴肩、齿轮花键和卡簧槽，另一端设有接合套花键；

主动齿轮(6223)，其一侧设有外花键齿，通过轴肩和卡簧实现与所述第二转向电机轴的轴向固定，并通过滚针轴承与第二转向电机轴配合；

蜗杆轴(6232)，中部设有蜗杆，两端通过角接触球轴承与所述集成器总成上、下壳体内配合；

接合器(6231)，外侧设有花键齿，内侧通过圆柱销孔与所述蜗杆轴连接；

蜗轮(6233)，与所述蜗杆轴蜗杆啮合，一端与所述蜗轮轴固连；

扭簧(6241)，外部通过螺栓与所述集成器总成上、下壳体连接，内部外端设有花键齿，内外通过扭簧连接，可在与所述作动器连接时为其提供扭转刚度，补充所述悬架刚度；

第二接合套(6251)，内设有花键槽，两端设有接合套花键齿可与扭簧花键齿啮合传递力矩，外侧中部设有拨叉槽；

第一接合套(6254)，整体结构与第二接合套完全相同，内部通过花键与所述第二转向电机轴连接，两端可通过花键齿分别与所述主动齿轮花键齿或所述接合器花键齿连接；

拨叉(6252)，与所述第一、二接合套的拨叉槽连接，外部设有凸台，其上钻有销孔；

换挡电机(6253)，为直线电机，次级通过圆柱销与所述拨叉通过其凸台连接，初级内嵌固定于所述集成器总成上、下壳体内；

从动齿轮轴(6261)，一端设有花键槽与所述第二接合套花键连接，中部设有直齿轮与所述主动齿轮啮合，另一端设有花键与卡簧槽，整体通过角接触球轴承与所述集成器总成上、下壳体内配合；

主动锥齿轮(6262)，通过花键与卡簧与所述从动齿轮轴固连；

从动锥齿轮轴(6263)，一端设有从动锥齿轮与所述主动锥齿轮啮合，另一端设有花键与所述作动器等速转向节连接，整体通过角接触球轴承与所述集成器总成下壳体配合。

优选的是，其工作模式与控制方法包括：

常规转向模式，此时所述第一转向电机作为转向电机，根据转向盘转动信号主动运作操控所述车轮实现常规转向梯形线控转向；所述换挡电机收缩，此时所述第二转向电机与所述作动器连接，作为作动电机进行悬架姿态主动控制或车轮振动能量回收；所述车轮角模块由于所述蜗轮蜗杆的自锁作用而整体锁死。

全角度转向模式，此时所述第一转向电机空闲不工作，所述换挡电机伸张；此时所述第二转向电机与所述车轮角模块传动轴连接，所述第二转向电机可以受控使整个所述车轮角模块相对车身进行全角度转向；而所述作动器与所述扭簧连接，用于弥补作动器消失后的刚度缺失。

转向失效容错模式，当所述第一转向电机因故失效时，所述第二转向电机作为主转向电机，这里主要存在两种情形：

在不需要或仅需要阈值角度以下角度转向的情况下，即不转向或小角度转向，所述换挡电机收缩，此时所述第二转向电机与所述作动器连接，作为作动电机进行悬架姿态主动控制或车轮振动能量回收；所述车轮角模块由于所述蜗轮蜗杆的自锁作用而整体锁死；通过对所述驱动系统的调节使左右车轮产生自适应差速或差动驱动，进而实现直行或小角度转向；

在需要阈值角度以上角度转向的情况下，即大角度或全角度转向，所述换挡电机伸张；此时所述第二转向电机与所述车轮角模块传动轴连接，促使整个所述车轮角模块相对车身进行大角度或全角度转向；而所述作动器与所述扭簧连接，用于弥补作动器消失后的刚度缺失，并可提高车辆转向时的侧倾刚度。

本发明的有益效果：

1.本发明提供了一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，将驱动系统、制动系统、悬架系统和转向系统集成在一起，同时配有储能部件和快速接口，实现了电动车辆底盘的高集成化，显著增加了车身的内部空间的同时，提高轮端系统的模块化，匹配不同驱动轴数的各类型车辆，降低整车开发成本；也还可根据设计需要设计适应不同场景需要的车辆角模块，以达到在不更换车身的情况下仅依靠更换不同角模块就可适应不同道路，实现一车多用个性化需求。

2.本发明提供了一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，设计了两套转向机构，二者互为冗余、互为补充，配合轮边电机的差动作用形成三套互补转向系统。由于该车轮角模块采用了轮边驱动的形式和不等长双横臂的悬架结构，使得第一转向系统可以在保留主销的情况下拖动较小质量的车轮实现转向，这既保证了转向的低延迟性又兼顾了高速行驶所需的操作动力性，满足车辆中高速行驶时转向需求；由于整个车轮角模块均安装在第二转向系统的转向支臂上，因此第二转向系统就具备了第一转向系统不具备的全角度转向能力，可以显著提高车辆在低速行驶的转向机动性，譬如全轮转向(小转弯半径)、蟹行平移、侧向横移、菱形转向(原地转向、转弯瞬心在几何质心)、枢形摆头(转弯瞬心在后轴或前轴中心)等。配合轮边电机组成的驱动系统也可以直接实现车轮不转向情况下的整车差动转向，实现坦克掉头操作。

3.本发明提供了一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，设计了悬架的作动器可通过对作动器的控制实现对悬架振动的抑制，进而有效增加车辆的行驶平顺性，同时四个车轮角模块的作动器相互配合实现类似交联悬架的左右或前后悬架关联控制功能，可在车辆转向或急加减速的情况下主动提高车辆的侧倾或俯仰刚度，从而有效控制车身姿态。

4.本发明提供了一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，将悬架作动器和第二转向系统集成起来，共用一套电机，有效提高了系统的集成度、减少执行部件使用。且由于第二转向系统为第一转向系统的冗余补充系统，因此第二转向系统仅在第一转向系统损坏或车辆低速行驶需要高机动性时才启用，这就使得第二转向系统在大多时间闲置；而由于车辆本身具备被动弹簧和阻尼器，使得作动器只在车辆高速或转弯过程中可充分发挥作用，因此二者的使用有很大的工况互补性，为此将第二转向系统的第二转向电机兼作作动器的作动电机，可在最大程度保证高集成度角模块的各工况发挥作用时长。

5.本发明还提供了一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块的控制方法，详细介绍了在不同工况下，如何通过三个执行器，第一转向系统、第二转向系统和作动器间的相互配合满足车辆要求的平顺性，操纵动力性和转向机动性需求，该方法具有一定通用性，可在其他类似结构方案的集成角模块系统发挥同等作用。

附图说明

图1为本发明所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块轴测图。

图2为本发明所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块正视图。

图3为本发明所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块的所述作动器正视图。

图4为本发明所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块的所述集成器总成俯视图。

图5为本发明所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块的所述集成器总成力矩传递路线图(换挡电机伸张状态)。

图6为本发明所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块的所述集成器总成力矩传递路线图(换挡电机收缩状态)

图7为本发明所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明提出了一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，如图1，其主要包括：悬架系统(1000)、车轮单元(2000)、第一转向系统(3000)、驱动系统(4000)、作动器(5000)、第二转向系统(6000)、储能系统(7000)

其中所述悬架系统(1000)为不等长双横臂悬架，装有螺旋弹簧和减振器，用于缓和路面冲击，改善车辆平顺性，仍保留车轮定位参数设计；其主要包括：减振器总成(1100)、上控制臂(1200)、转向节(1300)、减振器支架(1400)、下控制臂(1500)。

其中所述转向节(1300)通过上下支臂球销座中心连线组成主销，中心具有通孔用以安装轮毂轴承，转向节前后分别设有制动钳凸耳和转向拉杆支臂，均设有螺纹通孔以方便制动钳和转向拉杆安装；其中所述下控制臂(1500)整体为A型，具有两个交叉摆臂和一个横臂，摆臂交叉处设有球销支座与所述转向节下球销支座通过球销连接，球销中心构成主销下止点，在摆臂另一端均设有凸台通孔，用以安装销轴，在交叉处顶面设有减振器凸耳，凸耳上钻有通孔用以安装销轴；其中所述上控制臂(1200)由两个交叉摆臂组成，摆臂交叉处设有球销支座与所述转向节上球销支座通过球销连接，球销中心构成主销上止点，在摆臂另一端设有凸台通孔，用以安装销轴，在顶面设有作动器凸耳，其上钻有通孔用以安装销轴，交叉臂内部空间所述减振总成可自由通过而无运动干涉；其中所述减振器总成(1100)为减振器与螺旋弹簧同轴布置，可沿轴向运动并产生相应阻力，上部设有凸耳通孔通过销轴与所述第二转向系统转向支臂的加强肋连接，底部设有支撑杆；其中所述减振器支架(1400)，上部设有安装孔通过螺栓紧固与所述减振器总成支撑杆固连，下部设有两片弧形钢板可以绕过所述驱动系统而无运动干涉，在钢板底部设有下控制臂凸耳与所述下控制臂减振器凸耳通孔通过销轴连接。

车轮单元(2000)：通过轮毂轴承与所述悬架系统配合，用于支撑车辆载荷，并传递各种力矩，同时内部集成制动系统，用于车辆制动，如图2，其主要包括：轮胎(2100)、制动钳(2200)、轮辋(2300)、轮毂法兰(2400)、制动盘(2500)。

其中所述轮毂法兰(2400)，轮毂法兰端设有螺栓通孔，另一端外部通过轮毂轴承与所述转向节通孔配合，同时内部通孔留有花键；其中所述轮辋(2300)，整体为桶装，端部设有轮辐，外部用于安装车轮(2100)，通过螺栓与所述轮毂法兰固连；制动盘(2500)：安装于所述轮毂法兰和所述轮辋中间，与所述轮毂法兰通过螺栓固连。制动钳(2200)：整体为钳状，夹持于所述制动盘上且留有制动间隙，并设有制动钳凸耳通过螺栓连接于所述转向节制动钳凸耳。

第一转向系统(3000)：为主转向系统，通过转向拉杆与所述悬架系统转向节连接，整体通过螺栓安装于所述第二转向系统底部后侧，用于车辆常规转向，具有响应速度快、操作动力性好的特点，其主要包括：转向拉杆(3100)、转向器(3200)、第一转向电机(3300)。

其中所述第一转向电机(3300)底部设有凸耳通孔，通过螺栓安装于所述第二转向系统转向支臂底部，输出轴设有花键；所述转向器(3200)：通过传动机构将所述第一转向电机的旋转运动转变为所述转向拉杆的直线运动，设有输入、输出端口，其中输出端口设有同轴球销孔，并设有防尘罩，转向器外壳设有安装凸耳，安装于所述第二转向系统转向支臂底部；所述转向拉杆(3100)：两端设有球销座，其中一端球销座垂直于拉杆轴线，与所述转向节转向支臂通过球销连接，另一端球销座平行于拉杆轴线，通过球销与所述转向器球销座连接。

驱动系统(4000)：采用轮边驱动形式，通过两个等速万向节与所述车轮单元的轮毂法兰连接，用于提供车辆驱动力矩，整体通过螺栓安装于所述第二转向系统底部内侧，其主要包括：驱动电机总成(4100)、输出轴总成(4200)。

其中所述驱动电机总成(4100)：内部集成内转子电机与行星齿轮减速器，内转子电机输出力矩经过行星齿轮减速器减速后输出给驱动电机总成输出轴，驱动电机总成外壳上设有安装螺纹孔；输出轴总成(4200)：包含两个等速万向节，第一等速万向节输入端通过花键与所述驱动电机总成输出轴连接，第一等速万向节输出端与第二等速万向节输入端固连，第二等速万向节输出端通过花键将驱动力矩传递给所述轮毂法兰，并通过螺母与所述轮辋进行轴向连接。

作动器(5000)：安装于所述悬架系统上横臂处，通过所述第二转向系统作动器输出轴用于主动控制悬架姿态、回收车轮振动能量，其主要包括：作动器下壳体(5100)、作动器上壳体(5200)、等速万向节(5300)、双列角接触球轴承(5400)、丝杠(5500)、滚珠螺母(5600)、作动器上盖(5700)。

其中所述作动器下壳体(5100)，整体为桶装，底部设有凸耳与所述上控制臂作动器凸耳通过销轴连接，顶部设有螺纹孔；所述作动器上壳体(5200)，整体为管状，底部设有内凸台，顶部设有轮毂法兰并配有螺纹孔，在作动器上壳体与所述作动器下壳体间设有防尘罩；所述等速万向节(5300)：输出端通过所述作动器上盖通孔，并与所述丝杠通过花键连接；所述双列角接触球轴承(5400)，外圈与所述作动器上壳体配合，轴承外端分别通过轴套和作动器内凸台与所述作动器上壳体进行轴向定位；所述丝杠(5500)，与所述双列角接触球轴承内圈配合，并分别通过锁紧螺母和轴肩与所述双列角接触球轴承内端轴向定位，顶部通过花键与所述等速万向节连接；所述滚珠螺母(5600)，通过螺栓安装于所述作动器下外壳顶部螺纹孔中，并与所述丝杠配合，构成滚珠丝杠副实现旋转运动和直线运动的相互转化；所述作动器上盖(5700)，通过销轴与所述作动器上外壳轮毂法兰螺纹孔连接，如图2中的A局部视图，中间通孔可保证所述等速万向节正常工作时不发生干涉，顶部设有作动器上凸耳，凸耳轴线通过等速万向节运动中心。所述作动器等速万向节和上、下销轴连接的设计，保证了在车轮跳动过程中，所述第二转向系统的从动锥齿轮不承受来自作动器的垂向力，仅承受由等速万向节传递的力矩，该设计有效改善了锥齿轮的使用环境，延长了其使用寿命，同样避免了由于轮跳过程中由于作动器产生摆动导致所述滚珠丝杠副产生运动干涉，进行影响作动器工作性能。

第二转向系统(6000)：通过销轴与所述悬架系统的上、下控制臂连接，底部通过螺栓安装所述驱动系统，底部侧面通过螺栓安装所述第一转向系统，顶部下侧通过销轴悬挂安装所述作动器系统，顶部上侧预留与车身快速连接接口，其接口位于车轮接地点正上方，所述第二转向系统为所述第一转向系统的冗余系统，同时还可作为全角度转向系统以适应更多工况，另外可在空闲时为所述作动器提供作动力并回收其多余能量，其主要包括：转向支臂(6100)、集成器总成(6200)、角模块输出轴(6300)。

其中所述转向支臂(6100)，整体为L型支架，其中下端两侧通过销轴与所述下控制臂凸台通孔连接，下端后侧设有凸耳通过螺栓分别与所述第一转向电机和所述转向器安装凸耳连接，下端内侧设有螺纹通孔通过螺栓与所述驱动电机螺纹孔连接，中部内侧设有上控制臂凸耳通过销轴与上控制臂凸台通孔连接，在L型转角处另设有对称加强肋，加强肋上设有螺纹通孔与所述减振器总成上部凸耳通过销轴连接，转向支臂上横臂下侧设有集成器总成上壳体，其上设有螺纹孔，，上壳体内部留有所述集成器总成内部部件正常工作所需凹槽，转向支臂上横臂外侧设有通孔用以安装所述蜗轮轴，在整个支臂内部设有凹槽用以安装所述储能系统，所述集成器总成(6200)：顶部通过螺栓与转向支臂集成器总成上壳体螺纹孔连接，下部设有作动器吊耳通过销轴与所述作动器上盖凸耳连接，内侧底部伸出作动器输出轴通过花键与所述作动器等速万向节输入轴连接，外侧顶部留有与所述角模块输出轴固连接口，其主要包括集成器总成下壳体(6210)、第二转向电机(6221)、第二转向电机轴(6222)、主动齿轮(6223)、接合器(6231)、蜗杆轴(6232)、蜗轮(6233)、扭簧(6241)、第二接合套(6251)、拨叉(6252)、换挡电机(6253)、第一接合套(6254)、从动齿轮轴(6261)、主动锥齿轮(6262)、从动锥齿轮轴(6263)；所述角模块输出轴(6300)，其包括角模块快速接口(6310)，顶部与车身连接，可快速完成与车身的安装于拆卸；蜗轮轴(6320)，顶部通过圆柱销与所述角模块快速接口连接，底部与所述集成器总成输出轴固连，中部通过两个推力轴承和一个深沟球轴承与所述转向支臂顶部外侧通孔配合；

其中所述集成器总成下壳体(6210)，顶部通过螺栓与所述转向支臂集成器总成上壳体螺纹孔连接，底部设有作动器吊耳通过销轴与所述作动器上盖凸耳连接，内部设有复杂凹槽用以固定集成器内部其他零件；所述第二转向电机(6221)，通过螺栓安装于所述集成器上、下壳体内，同时用作所述第二转向系统的转向电机和所述作动器的作动电机，为内转子电机；所述第二转向电机轴(6222)，通过深沟球轴承装配于所述集成器上、下壳体内，一端通过花键与所述第二转向电机输出轴连接，中部设有轴肩、齿轮花键和卡簧槽，另一端设有接合套花键；所述主动齿轮(6223)，其一侧设有花键齿，通过轴肩和卡簧实现与所述第二转向电机轴的轴向固定，并通过滚针轴承与第二转向电机轴配合；所述接合器(6231)，外侧设有花键齿，同时设有轴肩用以限制所述接合套轴向位移，内侧通过圆柱销孔与所述蜗杆轴连接；所述蜗杆轴(6232)，中部设有蜗杆，两端通过角接触球轴承与所述集成器上、下壳体内配合，通过轴肩固定角接触球轴承轴向位移；所述蜗轮(6233)，与所述蜗杆轴蜗杆啮合，一侧与所述蜗轮轴固连；所述扭簧(6241)，外部通过螺栓与所述集成器上、下壳体连接，内部外端设有花键齿，内外通过扭簧连接，可在与所述作动器连接时为期提供刚度，补充所述悬架刚度；所述从动齿轮轴(6261)，一端设有花键槽与所述第二接合套连接，中部设有直齿轮与所述主动齿轮啮合，另一端设有花键与卡簧槽，整体通过角接触球轴承与所述集成器上、下壳体内配合；所述主动锥齿轮(6262)，通过花键与卡簧与所述从动齿轮轴固连；所述从动锥齿轮轴(6263)：一端设有从动锥齿轮与所述主动锥齿轮啮合，另一端设有花键与所述作动器等速转向节输入端连接，整体通过角接触球轴承与所述所述集成器总成下壳体配合，并通过轴肩轴向固定角接触球轴承；所述换挡电机(6253)，为直线电机，初级内嵌于所述集成器上、下壳体内；拨叉(6252)，通过拨叉槽与所述第一、二接合套连接，外部设有凸台，其上钻有销孔，通过圆柱销与所述换挡电机次级固连；所述第一接合套(6254)，内部通过花键与所述第二转向电机轴连接，两端可通过花键齿分别与所述主动齿轮花键齿或所述接合器花键齿连接；所述第二接合套(6251)：内设有花键槽，两端设有接合套花键齿可与扭簧花键齿啮合传递力矩，外侧中部设有拨叉槽，可与所述扭簧花键齿接合。

储能系统(7000)：安装于所述第二转向系统内部，用于为所述驱动系统、制动系统、作动器和第一、第二转向系统工作时提供电能，并可储存回收所述作动器吸收能量，其主要包括：刀片电池(7100)：内嵌于所述转向支臂内凹槽，为所述驱动系统、制动系统、作动器和第一、第二转向系统提供电能，并存储所述作动器回收电能，并通过其优异力学性能进一步提高所述转向支臂刚度。由于所述安装于角模块的刀片电池相较于传统安装在车身的动力电池距离各耗能部件更近，所以可以有效减少车内线路长度，从而减少了在车内线路输电过程中的耗电。

本发明还提出了针对一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块的控制方法，其主要包括：常规转向模式、全角度转向模式和转向失效模式三种模式，转向失效模式还可分为在不需要或仅需要阈值角度以下角度转向和在需要阈值角度以上角度转向的两种情况。具体为：

常规转向模式：此时所述第一转向电机作为转向电机，根据转向盘转动信号运作操控所述车轮转向；所述换挡电机收缩，此时所述第二转向电机与所述作动器连接，作为作动电机进行悬架姿态控制或车轮振动能量回收；所述车轮角模块由于所述蜗轮蜗杆的自锁作用而整体锁死。

全角度转向模式：此时所述第一转向电机空闲不工作，所述换挡电机伸张；此时所述第二转向电机与所述车轮角模块传动轴连接，促使整个所述车轮角模块相对车身进行全角度转向；而所述作动器与所述扭簧连接，用于弥补作动器消失后的刚度缺失。

转向失效模式：此时所述第一转向电机失效，所述第二转向电机作为主转向电机，这里主要存在两种情形：

在不需要或仅需要阈值角度以下角度转向的情况下，所述换挡电机收缩，此时所述第二转向电机与所述作动器连接，作为作动电机进行悬架姿态控制或车轮振动能量回收；所述车轮角模块由于所述蜗轮蜗杆的自锁作用而整体锁死；通过对所述驱动系统的调节使左右车轮产生差速，进而实现直行或小角度转向；

在需要阈值角度以上角度转向的情况下，所述换挡电机伸张；此时所述第二转向电机与所述车轮角模块传动轴连接，促使整个所述车轮角模块相对车身进行大角度转向；而所述作动器与所述扭簧连接，用于弥补作动器消失后的刚度缺失，并可提高车辆转向时的侧倾刚度。

针对所述控制方法具体流程如图7，具体步骤如下：

步骤0：开始；

步骤1：判断第一转向电机是否失效，若是，执行步骤2，若否，执行步骤3；

步骤2：选择第一转向电机为主转向电机，执行步骤4；

步骤3：选择第二转向电机为主转向电机，执行步骤5；

步骤4：根据当前工况选择转向模式，若为常规转向模式：执行步骤6，若为全角度转向模式，执行步骤7；

步骤5：判断转向盘角度是否超过阈值角度，若是，执行步骤7，若不是，执行步骤8；

步骤6：换挡电机收缩，执行步骤9；

步骤7：换挡电机舒张，执行步骤10；

步骤8：换挡电机收缩，执行步骤11

步骤9：第一转向电机根据转向需求工作，执行步骤12；

步骤10：第一转向电机不工作，执行步骤13；

步骤11：通过车轮差速转向，执行步骤14；

步骤12：第二转向电机与作动器连接，执行步骤15；

步骤13：第二转向电机根据转向需求工作，执行步骤16；

步骤14：第二转向电机与作动器连接，执行步骤17；

步骤15：作动器根据需求进行减振或馈能，执行步骤18；

步骤16：作动器与扭簧连接简单增加悬架刚度，执行步骤18；

步骤17：作动器根据需求进行减振或馈能，执行步骤18；

步骤18：结束。

其中各系统总成工作原理如下：

悬架系统：行驶过程中，所述车轮系统轮胎受到不平路面的冲击，经过所述轮辋和轮毂法兰，通过轮毂轴承传递给所述转向节内孔，转向节通过上下支臂球销座经过球销将路面冲击传递给所述上、下控制臂，其中下控制臂通过上凸耳经销轴将路面冲击传递给所述减振器支架，进而经过所述减振器总成中的弹簧和阻尼器后达到缓和路面冲击的作用，另一方面上控制臂通过上凸耳经销轴将路面冲击传递给所述作动器，通过作动器的轴向运动实现对悬架振动的抑制或馈能。

驱动系统：所述驱动电机受到驱动信号在输出轴进行力矩输出，内部行星齿轮输入轴接收所述驱动电机输出轴传递力矩经过减速增扭后在所述驱动电机总成输出轴输出给所述传动轴总成，所述传动轴总成经过两个等速万向节后将驱动力矩经传动轴总成输出轴花键传递给所述车轮总成轮毂法兰内花键，轮毂法兰经外部螺栓通过所述轮辋经所述轮胎最终传递给地面，实现车辆的驱动工作。

制动系统：所述制动钳所受制动促动力夹紧所述制动盘，通过摩擦片形成制动器制动力，进而通过螺栓经所述轮辋与所述轮胎传递到地面形成制动力。

第一转向系统：在常规转向模式下，第一转向系统为主转向系统，此时所述第一转向电机接收转向盘的转向信号，从输出轴输出转向力矩，所述转向器接收来自第一转向电机输出轴的转向力矩，将其转换成转向力并通过输出端的球销座输出，所述转向拉杆接收来自转向器的转向力，传递给所述悬架系统的转向节，使得转向节发生绕上下球销座中心连线，即主销，的旋转运动，转向节经所述轮毂法兰进而带动整个车轮总成发生转向，从而实现转向运动。

第二转向系统和作动器：在全角度转向模式下或转向失效模式中的超过转向阈值角度情况下，所述第二转向电机均为主转向电机，此时所述换挡电机舒张，通过所述拨叉带动所述第一、第二接合套分别与所述蜗杆轴和所述扭簧接合，使得所述第二转向电机轴与所述蜗杆轴固连，所述从动齿轮轴与所述扭簧固连，如图5，所述第二转向电机接收转向信号输出转向力矩，经花键传递给第二转向电机轴，进而通过第一接合套将转向力矩传递给蜗杆轴，由于蜗轮蜗杆配合，使得蜗杆轴产生与蜗轮的相对位移，由于此时所述蜗轮通过所述车轮角模块输出轴与车身固连，因此第二转向电机输出的转向力矩转变为蜗杆轴绕蜗轮转动的力矩，该结构中所述蜗杆轴通过轴肩将两侧的角接触球轴承与所述集成器上、下外壳配合，因此蜗杆轴可将转动力矩经角接触球轴承传递给所述集成器上、下外壳，从而带动所述转向支架运动，进而带动整个所述车轮角模块产生相对车身的转向运动，实现车轮的转向，而此时扭杆通过从动齿轮轴经过所述主、从动锥齿轮，将扭转刚度传递给从动锥齿轮，进一步从动锥齿轮通过所述等速万向节将刚度传递给所述丝杠，进而实现作动器刚度的提升，在作动器内部由于车轮跳动所带来的所述上控制臂的摆动，会通过所述作动器上、下外壳转换为所述丝杠相对所述滚珠螺母的相对运动，而扭簧通过一系列中间连接与丝杠的连接，间接增加了作动器上下外壳相对运动所需作用力，从而提高了作动器的运动刚度；在常规转向模式或失效模式下的未超过转向角度阈值的情况下，所述换挡电机收缩，通过所述拨叉带动所述第一接合套与所述主动齿轮接合，使得所述第二转向电机轴与所述从动锥齿轮轴通过主、从动齿轮连接，如图6，由于蜗轮蜗杆的自锁作用使得所述车轮角模块输出轴无法与所述作动器总成发生相对位移，从而实现了第二转向系统的自锁，此时第二转向电机作为作动电机驱动作动器运动或馈能，第二转向电机输出的作动力矩通过输出轴传递给所述第二转向电机轴，再经由花键传递给第一接合套，第一接合套通过花键齿将作动力矩传递给所述主、从动齿轮，从动齿轮通过花键将作动力矩传递给所述从动齿轮轴进而通过主、从动锥齿轮将作动力矩传递给所述等速万向节输入轴，所述等速万向节在改变或不改变力矩方向后将作动力矩传递给所述丝杠，此时丝杠的转动将通过其与所述滚珠螺母组成的滚珠丝杠副转换为垂向方向的作动力，进而分别通过角接触球轴承和螺栓将作动力传递给上作动器外壳和下作动器外壳，其中上作动器外壳通过螺栓经由作动器上盖将作动力传递给所述第二转向系统，进而传递给车身，而下作动器外壳通过销轴将作动力传递给所述上控制臂，进而通过车轮单元传递给路面，最终实现第二转向电机对悬架振动的抑制，相似的悬架振动也可以通过相同的路径传递给第二转向电机从而实现对悬架振动的馈能回收。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，其特征在于，包括：

悬架系统(1000)，其为不等长双横臂悬架，具有螺旋弹簧和减振器，用于缓和路面冲击，改善车辆平顺性，并确定车轮定位参数；

车轮单元(2000)，通过轮毂轴承与所述悬架系统连接，用于支撑车辆载荷，并传递各种力矩，同时内部集成用于车辆制动的制动系统；

第一转向系统(3000)，为主转向系统，通过转向拉杆与所述悬架系统的转向节连接；

驱动系统(4000)，采用轮边驱动形式，通过两个等速万向节与所述车轮单元的轮毂法兰连接，用于提供车辆行驶的驱动力矩；

作动器(5000)，安装于所述悬架系统上横臂处，用于主动控制悬架姿态、回收车轮振动能量；

第二转向系统(6000)，为副转向系统，通过销轴与所述悬架系统的上、下控制臂连接，底部通过螺栓安装所述驱动系统，侧面安装所述第一转向系统，顶部下侧悬挂安装所述作动器系统，顶部上侧预留与车身连接的快速连接接口，其接口位于车轮接地点正上方，所述第二转向系统为所述第一转向系统的冗余系统，同时还可作为全角度转向系统以适应机动转向工况需求，另外可在空闲时为所述作动器提供作动力并回收其多余能量；

储能系统(7000)：安装于所述第二转向系统内部，用于为所述驱动系统、制动系统、作动器和第一、第二转向系统工作时提供电能，并可储存回收所述作动器吸收能量。

2.根据权利要求1所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，其特征在于，所述悬架系统(1000)，其特征在于，包括：

减振器总成(1100)，减振器与螺旋弹簧同轴布置，上部通过销轴与所述第二转向系统转向支臂的加强肋连接，底部设有支撑杆；

上控制臂(1200)，由两个交叉摆臂组成，摆臂交叉处设有球销支座与所述转向节上球销支座通过球销连接，在摆臂另一端设有凸台通孔，在顶面设有作动器凸耳，所述减振总成可自由通过两个交叉摆臂间空间而无干涉；

转向节(1300)，上下支臂球销座中心连线组成主销，中心具有通孔用以安装轮毂轴承，转向节前后分别设有制动钳凸耳和转向拉杆支臂；

减振器支架(1400)，上部通过安装孔与所述减振器总成支撑杆固连，下部经过两片弧形支臂跨过所述驱动系统，并设有下控制臂凸耳；

下控制臂(1500)，整体为A型，具有两个交叉摆臂和一个横臂，摆臂交叉处设有球销支座与所述转向节下球销支座通过球销连接，在摆臂另一端均设有凸台通孔，在顶面设有减振器凸耳，与所述减振器支架下控制臂凸耳通过销轴连接。

3.根据权利要求2所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，其特征在于，所述车轮总成(2000)，其特征在于，包括：

制动钳(2200)，并设有制动钳凸耳通过螺栓连接于所述转向节制动钳凸耳；

轮辋(2300)，端部设有轮辐，外部用于安装轮胎(2100)，中心内部留有通孔；

轮毂法兰(2400)，一端通过螺栓与所述轮辋中心固连，另一端通过轮毂轴承与所述转向节通孔连接，内部留有花键通孔；

制动盘(2500)，与所述轮毂法兰固连，被所述制动钳夹持并留有制动间隙。

4.根据权利要求2所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，其特征在于，所述第一转向系统(3000)，其特征在于，包括：

转向拉杆(3100)，两端设有球销座，其中一端球销座垂直于拉杆轴线，与所述转向节转向支臂通过球销连接，另一端球销座平行于拉杆轴线；

转向器(3200)，通过传动机构将所述第一转向电机的旋转运动转变为所述转向拉杆的直线运动，设有输入、输出端口，其中输出端口通过球销与所述转向拉杆连接，并设有防尘罩，转向器外壳设有安装凸耳；

第一转向电机(3300)，其输出轴与所述转向器输入端口连接，第一转向电机外壳设有安装凸耳。

5.根据权利要求3所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，其特征在于，所述驱动系统(4000)，其特征在于，包括：

驱动电机总成(4100)，内部集成内转子电机与行星齿轮减速器，内转子电机输出力矩经过行星齿轮减速器减速后输出给驱动电机总成输出轴，驱动电机总成外壳上设有安装螺纹孔；

输出轴总成(4200)，包含两个等速万向节，第一等速万向节输入端通过花键与所述驱动电机总成输出轴连接，第一等速万向节输出端与第二等速万向节输入端固连，第二等速万向节输出端通过花键连接所述轮毂法兰的花键内孔，并从所述轮辋中心通孔穿出，将驱动力矩传递给所述轮毂法兰的同时，并通过端螺母与所述轮辋进行轴向连接限位。

6.根据权利要求2所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，其特征在于，所述作动器总成(5000)，其特征在于，包括：

作动器下壳体(5100)，底部设有凸耳与所述上控制臂作动器凸耳通过销轴连接，顶部设有螺纹孔；

作动器上壳体(5200)，底部设有内凸台，顶部设有轮毂法兰并配有螺纹孔，在作动器上壳体与所述作动器下壳体间设有防尘罩；

等速万向节(5300)，输出端穿过所述作动器上盖通孔；

双列角接触球轴承(5400)，外部与所述作动器上壳体配合，轴承外端分别通过轴套和作动器内凸台与所述作动器上壳体轴向定位；

丝杠(5500)，与所述双列角接触球轴承内圈配合，并分别通过锁紧螺母和轴肩与所述双列角接触球轴承内端轴向定位，顶部通过花键与所述等速万向节连接；

滚珠螺母(5600)，通过螺栓安装于所述作动器下外壳顶部螺纹孔中，并与所述丝杠配合可上下移动；

作动器上盖(5700)，通过销轴与所述作动器上外壳轮毂法兰螺纹孔连接，中间通孔可保证所述等速万向节正常工作时不发生干涉，顶部设有作动器上凸耳，凸耳轴线通过等速万向节运动中心。

7.根据权利要求2或4或5或6所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，其特征在于，所述第二转向系统(6000)，其特征在于，包括：

转向支臂(6100)，整体为L型支架，其中下端两侧通过销轴与所述下控制臂凸台通孔连接，下端后侧设有凸耳通过螺栓分别与所述第一转向电机和所述转向器安装凸耳连接，下端内侧设有螺纹通孔通过螺栓与驱动电机螺纹孔连接用以固定所述驱动电机总成，中部内侧设有上控制臂凸耳通过销轴与上控制臂凸台通孔连接，在L型转角处另设有对称加强肋，加强肋上设有螺纹通孔与所述减振器总成上部连接，转向支臂上横臂下侧设有集成器总成上壳体，其上设有螺纹孔，转向支臂上横臂外侧设有通孔，在整个支臂内部设有凹槽用以安装所述储能系统；

集成器总成(6200)，顶部通过螺栓与转向支臂集成器总成上壳体螺纹孔连接，下部设有作动器吊耳通过销轴与所述作动器上盖凸耳连接，内侧底部伸出作动器输出轴通过花键与所述作动器等速万向节输入轴连接；

角模块输出轴(6300)，其特征在于，包括角模块快速接口(6310)，顶部与车身连接；蜗轮轴(6320)，顶部通过圆柱销与所述角模块快速接口连接，底部与所述集成器总成输出轴固连，中部通过两个推力轴承和一个深沟球轴承与所述转向支臂外侧通孔配合。

8.根据权利要求7所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，其特征在于，所述储能系统(7000)，其特征在于，包括：

刀片电池(7100)，内嵌于所述转向支臂内凹槽，为所述驱动系统、制动系统、作动器和第一、第二转向系统提供电能，并存储所述作动器回收电能，并通过其优异力学性能进一步提高所述转向支臂刚度。

9.根据权利要求7所述的所述第二转向系统(6000)，其特征在于，所述集成器总成(6200)，其特征在于，包括：

集成器总成下壳体(6210)，顶部通过螺栓与所述转向支臂集成器总成上壳体螺纹孔连接，底部设有作动器吊耳通过销轴与所述作动器上盖凸耳连接，内部设有多个凹槽用以固定集成器内部零件；

第二转向电机(6221)，通过螺栓安装于所述集成器总成上、下壳体内，同时用作所述第二转向系统的转向电机和所述作动器的作动电机；

第二转向电机轴(6222)，通过深沟球轴承装配于所述集成器总成上、下壳体内，一端通过花键与所述第二转向电机输出轴连接，中部设有轴肩、齿轮花键和卡簧槽，另一端设有接合套花键；

主动齿轮(6223)，其一侧设有外花键齿，通过轴肩和卡簧实现与所述第二转向电机轴的轴向固定，并通过滚针轴承与第二转向电机轴配合；

蜗杆轴(6232)，中部设有蜗杆，两端通过角接触球轴承与所述集成器总成上、下壳体内配合；

接合器(6231)，外侧设有花键齿，内侧通过圆柱销孔与所述蜗杆轴连接；

蜗轮(6233)，与所述蜗杆轴蜗杆啮合，一端与所述蜗轮轴固连；

扭簧(6241)，外部通过螺栓与所述集成器总成上、下壳体连接，内部外端设有花键齿，内外通过扭簧连接，可在与所述作动器连接时为其提供扭转刚度，补充所述悬架刚度；

第二接合套(6251)，内设有花键槽，两端设有接合套花键齿可与扭簧花键齿啮合传递力矩，外侧中部设有拨叉槽；

第一接合套(6254)，整体结构与第二接合套完全相同，内部通过花键与所述第二转向电机轴连接，两端可通过花键齿分别与所述主动齿轮花键齿或所述接合器花键齿连接；

拨叉(6252)，与所述第一、二接合套的拨叉槽连接，外部设有凸台，其上钻有销孔；

换挡电机(6253)，为直线电机，次级通过圆柱销与所述拨叉通过其凸台连接，初级内嵌固定于所述集成器总成上、下壳体内；

从动齿轮轴(6261)，一端设有花键槽与所述第二接合套花键连接，中部设有直齿轮与所述主动齿轮啮合，另一端设有花键与卡簧槽，整体通过角接触球轴承与所述集成器总成上、下壳体内配合；

主动锥齿轮(6262)，通过花键与卡簧与所述从动齿轮轴固连；

从动锥齿轮轴(6263)，一端设有从动锥齿轮与所述主动锥齿轮啮合，另一端设有花键与所述作动器等速转向节连接，整体通过角接触球轴承与所述集成器总成下壳体配合。

10.根据权利要求1所述的一种集成全角度冗余转向和悬架馈能的自储能车轮角模块，其特征在于，其工作模式与控制方法包括：

常规转向模式，此时第一转向系统承担转向功能，其根据转向盘转动信号运作操控所述车轮实现常规转向梯形线控转向；整个车轮角模块由于蜗轮蜗杆的自锁作用而锁死失去全角度转向功能；此外，第二转向系统中的换挡电机受控收缩，促动第二转向系统的执行电机与作动器连接，作为作动电机共同进行悬架姿态主动控制或车轮振动能量回收；

全角度转向模式，此时第一转向系统空闲不工作，第二转向系统中的换挡电机受控伸张，促动控制第二转向系统的执行电机与车轮角模块的传动轴连接，整个车轮角模块在第二转向系统的作用下可以完成相对车身的全角度转向；同时换挡电机促动作动器与扭簧连接，用于弥补第二转向系统的执行电机退出承担悬架作动功能后的悬架刚度缺失，保障悬架侧倾刚度；

转向失效容错模式，第二转向系统作为第一转向系统的备份系统，当第一转向系统因故失效时，第二转向系统根据以下两种情形发挥作用：

在不需要或仅需要阈值角度以下角度转向的情况下，即不转向或小角度转向，此时，第二转向系统中的换挡电机收缩，促动第二转向系统的执行电机与作动器连接，作为作动电机共同进行悬架姿态主动控制或车轮振动能量回收；整个车轮角模块在蜗轮蜗杆的自锁作用下而整体锁死；此时，通过对驱动系统的调节控制，使左右车轮产生自适应差速驱动或差动驱动，进而实现直行或小角度转向；

在需要阈值角度以上角度转向的情况下，即大角度或全角度转向，此时，第二转向系统中的换挡电机伸张；促动第二转向系统的执行电机与车轮角模块传动轴连接，整个车轮角模块在第二转向系统的作用下可以完成相对车身的全角度转向；同时换挡电机促动作动器与扭簧连接，第二转向系统的执行电机退出承担悬架作动功能后的悬架刚度缺失，保障悬架侧倾刚度。