CN211196340U - 轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构，包含转向操纵模块、前转向模块、后转向模块、车速传感器、行驶模式切换模块和控制模块；控制模块分别和车速传感器、行驶模式切换模块、前转向模块、后转向模块相连，用于根据车速传感器、行驶模式切换模块的数据控制前转向模块、后转向模块工作，使得汽车能够工作在四种模式：两前轮转向模式、四轮转向模式、定点零半径转向模式、横向行驶模式。

Description

轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构

技术领域

本实用新型涉及轮毂电机分布式电驱动汽车技术领域，尤其涉及一种轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构。

背景技术

新能源汽车已经成为各个国家汽车工业发展的主要方向，同时也是各大汽车企业和高校的探究热点。其中，电动汽车领域中，轮毂电机分布式电驱动汽车的发展潜力较大，满足国家长期发展新能源汽车的计划。同时，随着汽车保有量的不断增加，交通拥挤，停车位紧张等问题，严重困扰着人们。因为传统汽车转向系统横向稳定杆的存在，导致前轮转向角被限制在-35°至+35°，具有较差的转向灵活性，调头行驶，进出车库，停车等不仅需要较大的空间，而且还会造成能源浪费。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有汽车转向系统技术中的不足，提供一种轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构，能够实现两前轮转向和四轮转向；在四轮转向时不仅能够实现常规转向，还能够在狭小空间范围实现点零半径转向和横向行驶。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构，包含转向操纵模块、前转向模块、后转向模块、车速传感器、行驶模式切换模块和控制模块；

所述的转向操纵模块包含方向盘、转向柱、转向中间轴、转向轴、驱动锥齿轮、第一至第六从动锥齿轮、以及第一至第二传动锥齿轮；

所述转向柱一端和方向盘中心垂直固连，另一端通过万向节和所述转向中间轴的一端相连；所述转向中间轴的另一端通过万向节和所述转向轴的一端相连；所述转向轴的另一端和所述驱动锥齿轮的转轴同轴固连；

所述第一从动锥齿轮、第二从动锥齿轮分别设置在所述驱动锥齿轮的左右两侧，均和所述驱动锥齿轮啮合，且第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮的转轴均垂直于所述转向轴；所述第一传动锥齿轮、第二传动锥齿轮的转轴分别与所述第一从动锥齿轮、第二从动锥齿轮的转轴对应同轴固连；所述第三从动锥齿轮、第五从动锥齿轮分别设置在所述第一传动锥齿轮的两侧，均和所述第一传动锥齿轮啮合，且第三从动锥齿轮和第五从动锥齿轮的转轴均垂直于所述第一传动锥齿轮的转轴；所述第四从动锥齿轮、第六从动锥齿轮分别设置在所述第一传动锥齿轮的两侧，均和所述第二传动锥齿轮啮合，且第四从动锥齿轮和第六从动锥齿轮的转轴均垂直于所述第二传动锥齿轮的转轴；

所述前转向模块包含第一至第二轮毂电机、第一至第二前直齿轮、第一至第二前啮合齿圈、第一至第三前转向齿轮、第一至第二转向齿条、前左传导单元和前右传导单元；

所述第一至第二轮毂电机设置在汽车左前车轮、右前车轮处，转子分别和汽车左前车轮、右前车轮的轮辋固连，分别用于驱动汽车左前车轮、右前车轮转动；

所述第一转向齿条、第二转向齿条分别设置在汽车左前车轮、右前车轮内侧的车架上且均和所述转向轴垂直；

所述第一前直齿轮和所述第二前直齿轮啮合，且第一前直齿轮的转轴通过第一前啮合齿圈和所述第一前转向齿轮相连；所述第二前直齿轮转轴的一端通过所述第二前啮合齿圈和所述第二前转向齿轮的转轴相连，另一端和所述第三从动锥齿轮的转轴同轴相连；所述第一前转向齿轮、第二前转向齿轮均和所述第一转向齿条啮合，且第一前转向齿轮、第二前转向齿轮之间不啮合；所述第三前转向齿轮的转轴与所述第四从动锥齿轮的转轴同轴固连，且第三前转向齿轮和所述第一转向齿条啮合；

所述第一转向齿条、第二转向齿条的输出端分别通过前左传导单元、前右传导单元和第一轮毂电机、第二轮毂电机相连；所述前左传导单元、前右传导单元分别用于将方向盘的转向力矩传递至汽车的左前车轮、右前车轮；

所述后转向模块包含第三至第四轮毂电机、第一至第四后直齿轮、第一至第四后啮合齿圈、第一至第四后转向齿轮、第三至第四转向齿条、后左传导单元和后右传导单元；

所述第三轮毂电机、第四轮毂电机设置在汽车左后车轮、右后车轮处，转子分别和汽车左后车轮、右后车轮的轮辋固连，分别用于驱动汽车左后车轮、右后车轮转动；

所述第一后直齿轮和所述第二后直齿轮啮合，且第一后直齿轮的转轴通过第一后啮合齿圈和所述第一后转向齿轮的转轴相连；所述第二后直齿轮转轴的一端通过所述第二后啮合齿圈和所述第二后转向齿轮的转轴相连，另一端和所述第五从动锥齿轮的转轴同轴相连；所述第一后转向齿轮、第二后转向齿轮均和所述第三转向齿条啮合，且第一后转向齿轮、第二后转向齿轮之间不啮合；

所述第三后直齿轮和所述第四后直齿轮啮合，且第三后直齿轮的转轴的一端通过第三后啮合齿圈和所述第三后转向齿轮的转轴相连，另一端和所述第六从动锥齿轮的转轴同轴相连；所述第四后直齿轮转轴通过所述第四后啮合齿圈和所述第四后转向齿轮的转轴相连；所述第三后转向齿轮、第四后转向齿轮均和所述第四转向齿条啮合，且第三后转向齿轮、第四后转向齿轮之间不啮合；

所述第三转向齿条、第四转向齿条分别设置在汽车左后车轮、右后车轮内侧的车架上且均和所述转向轴垂直；第三转向齿条、第四转向齿条的输出端分别通过后左传导单元、后右传导单元和汽车左后车轮、右后车轮相连；

所述车速传感器用于获得汽车的车速，并将其传递给所述控制模块；

所述行驶模式切换模块用于将用户选择的行驶模式发送给所述控制模块，所述行驶模式包含四种模式：两前轮转向模式、四轮转向模式、定点零半径转向模式、横向行驶模式；

所述控制模块分别和车速传感器、行驶模式切换模块、第一至第四轮毂电机、第一至第二前啮合齿圈、第一至第四后啮合齿圈电气相连，用于根据车速传感器、行驶模式切换模块的数据控制第一至第四轮毂电机、第一至第二前啮合齿圈、第一至第四后啮合齿圈工作。

作为本实用新型一种轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构进一步的优化方案，所述前左传导单元、前右传导单元、后左传导单元、后右传导单元均包含转向横拉杆、转向节、控制臂，其中，控制臂一端通过球销和车架相连、另一端和转向节连接；转向横拉杆的一端和转向节连接；

前左传导单元、前右传导单元、后左传导单元、后右传导单元的转向节分别和第一至第四轮毂电机定子的中心固连；前左传导单元、前右传导单元、后左传导单元、后右传导单元的转向横拉杆的另一端分别和第一转向齿条、第二转向齿条、第三转向齿条、第四转向齿条的输出端相连。

本实用新型还公开了一种该轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构的两前轮转向方法，具体步骤如下：

步骤A.1），驾驶员通过行驶模式切换模块选择两前轮转向模式，行驶模式切换模块将该信息传递给控制模块；

步骤A.2），控制模块控制第一至第四后啮合齿圈处于分离状态，切断第一至第四后转向齿轮的动力源，同时控制第一前啮合齿圈处于分离状态、控制第二前啮合齿圈处于啮合状态；

步骤A.3），驾驶员转动方向盘时，方向盘力矩依次经过转向柱、转向中间轴、转向轴、驱动锥齿轮分别传递给第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮；第一从动锥齿轮依次通过第一传动锥齿轮、第三从动锥齿轮、第二前直齿轮、第二前转向齿轮带动第一转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第二传动锥齿轮、第四从动锥齿轮、第三前转向齿轮带动第二转向齿条运动；第一转向齿条、第二转向齿条分别通过前左传导单元、前右传导单元将方向盘的转向力矩传递到左前车轮、右前车轮。

本实用新型还公开了一种轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构的四轮转向方法，具体步骤如下：

步骤B.1），驾驶员通过行驶模式切换模块选择四轮转向模式，行驶模式切换模块将该信息传递给控制模块；

步骤B.2），控制模块控制第一至第四后啮合齿圈处于分离状态，切断第一至第四后转向齿轮的动力源，同时控制第一前啮合齿圈处于分离状态、控制第二前啮合齿圈处于啮合状态；

步骤B.3），驾驶员转动方向盘时，方向盘力矩依次经过转向柱、转向中间轴、转向轴、驱动锥齿轮分别传递给第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮；第一从动锥齿轮依次通过第一传动锥齿轮、第三从动锥齿轮、第二前直齿轮、第二前转向齿轮带动第一转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第二传动锥齿轮、第四从动锥齿轮、第三前转向齿轮带动第二转向齿条运动；第一转向齿条、第二转向齿条分别通过前左传导单元、前右传导单元将方向盘的转向力矩传递到左前车轮、右前车轮；

步骤B.4），所述控制模块接收车速传感器得到汽车的车速；

步骤B.5），模块控制将车速与预设的第一速度阈值作比较；

步骤B.5.1），当车速小于预设的速度阈值时，控制模块控制第二后啮合齿圈、第三后啮合齿圈处于分离状态，并控制第一后啮合齿圈、第四后啮合齿圈处于啮合状态；第一从动锥齿轮依次通过第五从动锥齿轮、第二后直齿轮、第一后直齿轮、第一后转向齿轮带动第三转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第六从动锥齿轮、第三后直齿轮、第四后直齿轮、第四后转向齿轮带动第四转向齿条运动，使得左后车轮、右后车轮的转向方向和左前车轮、右前车轮的转向方向相反，且左后车轮、右后车轮的车轮转角和左前车轮、右前车轮的车轮转角的比值为预设的第一比例阈值；

步骤B.5.2），当车速大于预设的速度阈值时，控制模块控制第一后啮合齿圈、第四后啮合齿圈处于分离状态，并控制第二后啮合齿圈、第三后啮合齿圈处于啮合状态；第一从动锥齿轮依次通过第五从动锥齿轮、第二后直齿轮、第二后转向齿轮带动第三转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第六从动锥齿轮、第三后直齿轮、第三后转向齿轮带动第四转向齿条运动，使得左后车轮、右后车轮和与左前车轮、右前车轮的转向方向相同，且左后车轮、右后车轮的车轮转角和左前车轮、右前车轮的车轮转角的比值为预设的预设的第二比例阈值。

本实用新型还公开了一种该轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构的定点零半径转向方法，具体步骤如下：

步骤C.1），驾驶员通过行驶模式切换模块选择定点零半径转向模式，行驶模式切换模块将该信息传递给控制模块；

步骤C.2），控制模块控制第一前啮合齿圈处于啮合状态，并控制第二前啮合齿圈处于分离状态，切断第二前转向齿轮的动力源；

步骤C.3），驾驶员转动方向盘时，方向盘力矩依次经过转向柱、转向中间轴、转向轴、驱动锥齿轮分别传递给第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮；第一从动锥齿轮依次通过第一传动锥齿轮、第三从动锥齿轮、第二前直齿轮、第一前直齿轮、第一前转向齿轮带动第一转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第二传动锥齿轮、第四从动锥齿轮、第三前转向齿轮带动第二转向齿条运动；第一转向齿条、第二转向齿条分别通过前左传导单元、前右传导单元将方向盘的转向力矩传递到左前车轮、右前车轮，使得左前车轮、右前车轮的转角arctan(L/d)，L表示汽车轴距，d表示轮距，完成两前轮转向；

步骤C.4），控制模块控制第一后啮合齿圈、第三后啮合齿圈处于分离状态，并控制第二后啮合齿圈、第四后啮合齿圈处于啮合状态；第一从动锥齿轮依次通过第一传动锥齿轮、第五从动锥齿轮、第二后直齿轮、第二后转向齿轮带动第三转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第二传动锥齿轮、第六从动锥齿轮、第三后直齿轮、第四后直齿轮、第四后转向齿轮带动第四转向齿条运动；第三转向齿条、第四转向齿条分别通过后左传导单元、后右传导单元将方向盘的转向力矩传递到左后车轮、右后车轮使得汽车左后车轮、右后车轮转角为arctan(L/d)。

本实用新型还公开了一种该轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构的横向行驶方法，具体步骤如下：

步骤D.1），驾驶员通过行驶模式切换模块选择横向行驶模式，行驶模式切换模块将该信息传递给控制模块；

步骤D.2），控制模块控制第一前啮合齿圈处于啮合状态，并控制第二前啮合齿圈处于分离状态，切断第二前转向齿轮的动力源；

步骤D.3），驾驶员转动方向盘时，方向盘力矩依次经过转向柱、转向中间轴、转向轴、驱动锥齿轮分别传递给第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮；第一从动锥齿轮依次通过第一传动锥齿轮、第三从动锥齿轮、第二前直齿轮、第一前直齿轮、第一前转向齿轮带动第一转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第二传动锥齿轮、第四从动锥齿轮、第三前转向齿轮带动第二转向齿条运动；第一转向齿条、第二转向齿条分别通过前左传导单元、前右传导单元将方向盘的转向力矩传递到左前车轮、右前车轮，使得左前车轮、右前车轮的转角为90°，完成两前轮转向；

步骤D.4），控制模块控制第一后啮合齿圈、第三后啮合齿圈处于分离状态，并控制第二后啮合齿圈、第四后啮合齿圈处于啮合状态；第一从动锥齿轮依次通过第一传动锥齿轮、第五从动锥齿轮、第二后直齿轮、第二后转向齿轮带动第三转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第二传动锥齿轮、第六从动锥齿轮、第三后直齿轮、第四后直齿轮、第四后转向齿轮带动第四转向齿条运动；第三转向齿条、第四转向齿条分别通过后左传导单元、后右传导单元将方向盘的转向力矩传递到左后车轮、右后车轮使得汽车左后车轮、右后车轮转角为90°。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本实用新型一种可实现轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构，不仅能够实现两前轮转向，而且能够实现四轮转向；所述的四轮转向不仅可以在正常行驶过程中实现高速前轮、后轮转向角与前轮转向角方向相同的转向、后轮转向角与前轮转向角方向相反的转向，也可以在狭小空间范围实现定点零半径转向和横向行驶。

附图说明

图1是本实用新型中整车结构示意图；

图2是本实用新型中转向操纵模块的结构示意图；

图3是本实用新型中前轮转向模块和转向操纵模块部分部件相配合的结构示意图；

图4是本实用新型中后轮转向模块和转向操纵模块部分部件相配合的结构示意图；

图5是本实用新型中两前轮转向模式的原理示意图；

图6是本实用新型中车速小于预设的第一速度阈值时四轮转向模式的原理示意图；

图7是本实用新型中车速大于预设的第一速度阈值时四轮转向模式的原理示意图；

图8是本实用新型中定点零半径转向模式的原理示意图；

图9是本实用新型中横向行驶模式的原理示意图。

图中，1-方向盘，2-转向柱，3-转向中间轴，4-万向节，5-转向轴，6-车架，7-驱动锥齿轮，8-第一从动锥齿轮，9-第二从动锥齿轮，10A-第五从动锥齿轮，10B-第六从动锥齿轮，11A-第一传动锥齿轮；11B-第二传动锥齿轮；12A-第三从动锥齿轮；12B-第四从动锥齿轮；

13-第一前直齿轮，14-第二前直齿轮，15A-第一前啮合齿圈，15B-第二前啮合齿圈，16A-第一前转向齿轮，16B-第二前转向齿轮，17A-第一转向齿条，17B-第二转向齿条，17C-第三转向齿条，17D-第四转向齿条，18A-第一从动锥齿轮的转轴，18B-第三从动锥齿轮的转轴，18C-第一前直齿轮的转轴，18D-第二从动锥齿轮的转轴，18E-第四从动锥齿轮的转轴，19A-第五从动锥齿轮的转轴，19B-第六从动锥齿轮的转轴，19C-第一后直齿轮的转轴，19D-第四后直齿轮的转轴，20A-第一后直齿轮，20B-第二后直齿轮，20C-第三后直齿轮，20D-第四后直齿轮，21A-第一后啮合齿圈，21B-第二后啮合齿圈，21C-第三后啮合齿圈，21D-第四后啮合齿圈，22A-第一后转向齿轮，22B-第二后转向齿轮，22C-第三后转向齿轮，22D-第四后转向齿轮，23-前做车轮，24A-前左传导单元的转向节，24B-前右传导单元的转向节，24C-后左传导单元的转向节，24D-后右传导单元的转向节，25A-前左传导单元的控制臂, 25B-前右传导单元的控制臂, 25C-后左传导单元的控制臂, 25D-后右传导单元的控制臂, 26A-前左传导单元的转向横拉杆，26B-前右传导单元的转向横拉杆，26C-后左传导单元的转向横拉杆，26D-后右传导单元的转向横拉杆，27-轮毂电机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

本实用新型可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本实用新型的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1所示，本实用新型公开了一种轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构，包含转向操纵模块、前转向模块、后转向模块、车速传感器、行驶模式切换模块和控制模块。

如图2所示，所述的转向操纵模块包含方向盘、转向柱、转向中间轴、转向轴、驱动锥齿轮、第一至第六从动锥齿轮、以及第一至第二传动锥齿轮；

所述转向柱一端和方向盘中心垂直固连，另一端通过万向节和所述转向中间轴的一端相连；所述转向中间轴的另一端通过万向节和所述转向轴的一端相连；所述转向轴的另一端和所述驱动锥齿轮的转轴同轴固连；

所述第一从动锥齿轮、第二从动锥齿轮分别设置在所述驱动锥齿轮的左右两侧，均和所述驱动锥齿轮啮合，且第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮的转轴均垂直于所述转向轴；所述第一传动锥齿轮、第二传动锥齿轮的转轴分别与所述第一从动锥齿轮、第二从动锥齿轮的转轴对应同轴固连；所述第三从动锥齿轮、第五从动锥齿轮分别设置在所述第一传动锥齿轮的两侧，均和所述第一传动锥齿轮啮合，且第三从动锥齿轮和第五从动锥齿轮的转轴均垂直于所述第一传动锥齿轮的转轴；所述第四从动锥齿轮、第六从动锥齿轮分别设置在所述第一传动锥齿轮的两侧，均和所述第二传动锥齿轮啮合，且第四从动锥齿轮和第六从动锥齿轮的转轴均垂直于所述第二传动锥齿轮的转轴。

如图3所示，所述前转向模块包含第一至第二轮毂电机、第一至第二前直齿轮、第一至第二前啮合齿圈、第一至第三前转向齿轮、第一至第二转向齿条、前左传导单元和前右传导单元；

所述第一至第二轮毂电机设置在汽车左前车轮、右前车轮处，转子分别和汽车左前车轮、右前车轮的轮辋固连，分别用于驱动汽车左前车轮、右前车轮转动；

所述第一转向齿条、第二转向齿条分别设置在汽车左前车轮、右前车轮内侧的车架上且均和所述转向轴垂直；

所述第一前直齿轮和所述第二前直齿轮啮合，且第一前直齿轮的转轴通过第一前啮合齿圈和所述第一前转向齿轮相连；所述第二前直齿轮转轴的一端通过所述第二前啮合齿圈和所述第二前转向齿轮的转轴相连，另一端和所述第三从动锥齿轮的转轴同轴相连；所述第一前转向齿轮、第二前转向齿轮均和所述第一转向齿条啮合，且第一前转向齿轮、第二前转向齿轮之间不啮合；所述第三前转向齿轮的转轴与所述第四从动锥齿轮的转轴同轴固连，且第三前转向齿轮和所述第一转向齿条啮合；

所述第一转向齿条、第二转向齿条的输出端分别通过前左传导单元、前右传导单元和第一轮毂电机、第二轮毂电机相连；所述前左传导单元、前右传导单元分别用于将方向盘的转向力矩传递至汽车的左前车轮、右前车轮。

如图4所示，所述后转向模块包含第三至第四轮毂电机、第一至第四后直齿轮、第一至第四后啮合齿圈、第一至第四后转向齿轮、第三至第四转向齿条、后左传导单元和后右传导单元；

所述第三轮毂电机、第四轮毂电机设置在汽车左后车轮、右后车轮处，转子分别和汽车左后车轮、右后车轮的轮辋固连，分别用于驱动汽车左后车轮、右后车轮转动；

所述第一后直齿轮和所述第二后直齿轮啮合，且第一后直齿轮的转轴通过第一后啮合齿圈和所述第一后转向齿轮的转轴相连；所述第二后直齿轮转轴的一端通过所述第二后啮合齿圈和所述第二后转向齿轮的转轴相连，另一端和所述第五从动锥齿轮的转轴同轴相连；所述第一后转向齿轮、第二后转向齿轮均和所述第三转向齿条啮合，且第一后转向齿轮、第二后转向齿轮之间不啮合；

所述第三后直齿轮和所述第四后直齿轮啮合，且第三后直齿轮的转轴的一端通过第三后啮合齿圈和所述第三后转向齿轮的转轴相连，另一端和所述第六从动锥齿轮的转轴同轴相连；所述第四后直齿轮转轴通过所述第四后啮合齿圈和所述第四后转向齿轮的转轴相连；所述第三后转向齿轮、第四后转向齿轮均和所述第四转向齿条啮合，且第三后转向齿轮、第四后转向齿轮之间不啮合；

所述第三转向齿条、第四转向齿条分别设置在汽车左后车轮、右后车轮内侧的车架上且均和所述转向轴垂直；第三转向齿条、第四转向齿条的输出端分别通过后左传导单元、后右传导单元和汽车左后车轮、右后车轮相连。

所述车速传感器用于获得汽车的车速，并将其传递给所述控制模块；

所述行驶模式切换模块用于将用户选择的行驶模式发送给所述控制模块，所述行驶模式包含四种模式：两前轮转向模式、四轮转向模式、定点零半径转向模式、横向行驶模式；

所述控制模块分别和车速传感器、行驶模式切换模块、第一至第四轮毂电机、第一至第二前啮合齿圈、第一至第四后啮合齿圈电气相连，用于根据车速传感器、行驶模式切换模块的数据控制第一至第四轮毂电机、第一至第二前啮合齿圈、第一至第四后啮合齿圈工作。

作为本实用新型一种轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构进一步的优化方案，所述前左传导单元、前右传导单元、后左传导单元、后右传导单元均包含转向横拉杆、转向节、控制臂，其中，控制臂一端通过球销和车架相连、另一端和转向节连接；转向横拉杆的一端和转向节连接；

前左传导单元、前右传导单元、后左传导单元、后右传导单元的转向节分别和第一至第四轮毂电机定子的中心固连；前左传导单元、前右传导单元、后左传导单元、后右传导单元的转向横拉杆的另一端分别和第一转向齿条、第二转向齿条、第三转向齿条、第四转向齿条的输出端相连。

如图5所示，本实用新型还公开了一种该轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构的两前轮转向方法，具体步骤如下：

步骤A.1），驾驶员通过行驶模式切换模块选择两前轮转向模式，行驶模式切换模块将该信息传递给控制模块；

步骤A.2），控制模块控制第一至第四后啮合齿圈处于分离状态，切断第一至第四后转向齿轮的动力源，同时控制第一前啮合齿圈处于分离状态、控制第二前啮合齿圈处于啮合状态；

步骤A.3），驾驶员转动方向盘时，方向盘力矩依次经过转向柱、转向中间轴、转向轴、驱动锥齿轮分别传递给第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮；第一从动锥齿轮依次通过第一传动锥齿轮、第三从动锥齿轮、第二前直齿轮、第二前转向齿轮带动第一转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第二传动锥齿轮、第四从动锥齿轮、第三前转向齿轮带动第二转向齿条运动；第一转向齿条、第二转向齿条分别通过前左传导单元、前右传导单元将方向盘的转向力矩传递到左前车轮、右前车轮。

如图6、图7所示，本实用新型还公开了一种轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构的四轮转向方法，具体步骤如下：

步骤B.1），驾驶员通过行驶模式切换模块选择四轮转向模式，行驶模式切换模块将该信息传递给控制模块；

步骤B.2），控制模块控制第一至第四后啮合齿圈处于分离状态，切断第一至第四后转向齿轮的动力源，同时控制第一前啮合齿圈处于分离状态、控制第二前啮合齿圈处于啮合状态；

步骤B.3），驾驶员转动方向盘时，方向盘力矩依次经过转向柱、转向中间轴、转向轴、驱动锥齿轮分别传递给第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮；第一从动锥齿轮依次通过第一传动锥齿轮、第三从动锥齿轮、第二前直齿轮、第二前转向齿轮带动第一转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第二传动锥齿轮、第四从动锥齿轮、第三前转向齿轮带动第二转向齿条运动；第一转向齿条、第二转向齿条分别通过前左传导单元、前右传导单元将方向盘的转向力矩传递到左前车轮、右前车轮；

步骤B.4），所述控制模块接收车速传感器得到汽车的车速；

步骤B.5），模块控制将车速与预设的第一速度阈值作比较；

步骤B.5.1），当车速小于预设的速度阈值时，控制模块控制第二后啮合齿圈、第三后啮合齿圈处于分离状态，并控制第一后啮合齿圈、第四后啮合齿圈处于啮合状态；第一从动锥齿轮依次通过第五从动锥齿轮、第二后直齿轮、第一后直齿轮、第一后转向齿轮带动第三转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第六从动锥齿轮、第三后直齿轮、第四后直齿轮、第四后转向齿轮带动第四转向齿条运动，使得左后车轮、右后车轮的转向方向和左前车轮、右前车轮的转向方向相反，且左后车轮、右后车轮的车轮转角和左前车轮、右前车轮的车轮转角的比值为预设的第一比例阈值；

步骤B.5.2），当车速大于预设的速度阈值时，控制模块控制第一后啮合齿圈、第四后啮合齿圈处于分离状态，并控制第二后啮合齿圈、第三后啮合齿圈处于啮合状态；第一从动锥齿轮依次通过第五从动锥齿轮、第二后直齿轮、第二后转向齿轮带动第三转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第六从动锥齿轮、第三后直齿轮、第三后转向齿轮带动第四转向齿条运动，使得左后车轮、右后车轮和与左前车轮、右前车轮的转向方向相同，且左后车轮、右后车轮的车轮转角和左前车轮、右前车轮的车轮转角的比值为预设的预设的第二比例阈值。

如图8所示，本实用新型还公开了一种该轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构的定点零半径转向方法，具体步骤如下：

步骤C.1），驾驶员通过行驶模式切换模块选择定点零半径转向模式，行驶模式切换模块将该信息传递给控制模块；

步骤C.2），控制模块控制第一前啮合齿圈处于啮合状态，并控制第二前啮合齿圈处于分离状态，切断第二前转向齿轮的动力源；

步骤C.3），驾驶员转动方向盘时，方向盘力矩依次经过转向柱、转向中间轴、转向轴、驱动锥齿轮分别传递给第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮；第一从动锥齿轮依次通过第一传动锥齿轮、第三从动锥齿轮、第二前直齿轮、第一前直齿轮、第一前转向齿轮带动第一转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第二传动锥齿轮、第四从动锥齿轮、第三前转向齿轮带动第二转向齿条运动；第一转向齿条、第二转向齿条分别通过前左传导单元、前右传导单元将方向盘的转向力矩传递到左前车轮、右前车轮，使得左前车轮、右前车轮的转角arctan(L/d)，L表示汽车轴距，d表示轮距，完成两前轮转向；

步骤C.4），控制模块控制第一后啮合齿圈、第三后啮合齿圈处于分离状态，并控制第二后啮合齿圈、第四后啮合齿圈处于啮合状态；第一从动锥齿轮依次通过第一传动锥齿轮、第五从动锥齿轮、第二后直齿轮、第二后转向齿轮带动第三转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第二传动锥齿轮、第六从动锥齿轮、第三后直齿轮、第四后直齿轮、第四后转向齿轮带动第四转向齿条运动；第三转向齿条、第四转向齿条分别通过后左传导单元、后右传导单元将方向盘的转向力矩传递到左后车轮、右后车轮使得汽车左后车轮、右后车轮转角为arctan(L/d)。

如图9所示，本实用新型还公开了一种该轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构的横向行驶方法，具体步骤如下：

步骤D.1），驾驶员通过行驶模式切换模块选择横向行驶模式，行驶模式切换模块将该信息传递给控制模块；

步骤D.2），控制模块控制第一前啮合齿圈处于啮合状态，并控制第二前啮合齿圈处于分离状态，切断第二前转向齿轮的动力源；

步骤D.3），驾驶员转动方向盘时，方向盘力矩依次经过转向柱、转向中间轴、转向轴、驱动锥齿轮分别传递给第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮；第一从动锥齿轮依次通过第一传动锥齿轮、第三从动锥齿轮、第二前直齿轮、第一前直齿轮、第一前转向齿轮带动第一转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第二传动锥齿轮、第四从动锥齿轮、第三前转向齿轮带动第二转向齿条运动；第一转向齿条、第二转向齿条分别通过前左传导单元、前右传导单元将方向盘的转向力矩传递到左前车轮、右前车轮，使得左前车轮、右前车轮的转角为90°，完成两前轮转向；

步骤D.4），控制模块控制第一后啮合齿圈、第三后啮合齿圈处于分离状态，并控制第二后啮合齿圈、第四后啮合齿圈处于啮合状态；第一从动锥齿轮依次通过第一传动锥齿轮、第五从动锥齿轮、第二后直齿轮、第二后转向齿轮带动第三转向齿条运动；第二从动锥齿轮依次通过第二传动锥齿轮、第六从动锥齿轮、第三后直齿轮、第四后直齿轮、第四后转向齿轮带动第四转向齿条运动；第三转向齿条、第四转向齿条分别通过后左传导单元、后右传导单元将方向盘的转向力矩传递到左后车轮、右后车轮使得汽车左后车轮、右后车轮转角为90°。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构，其特征在于，包含转向操纵模块、前转向模块、后转向模块、车速传感器、行驶模式切换模块和控制模块；

所述的转向操纵模块包含方向盘、转向柱、转向中间轴、转向轴、驱动锥齿轮、第一至第六从动锥齿轮、以及第一至第二传动锥齿轮；

所述转向柱一端和方向盘中心垂直固连，另一端通过万向节和所述转向中间轴的一端相连；所述转向中间轴的另一端通过万向节和所述转向轴的一端相连；所述转向轴的另一端和所述驱动锥齿轮的转轴同轴固连；

所述第一从动锥齿轮、第二从动锥齿轮分别设置在所述驱动锥齿轮的左右两侧，均和所述驱动锥齿轮啮合，且第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮的转轴均垂直于所述转向轴；所述第一传动锥齿轮、第二传动锥齿轮的转轴分别与所述第一从动锥齿轮、第二从动锥齿轮的转轴对应同轴固连；所述第三从动锥齿轮、第五从动锥齿轮分别设置在所述第一传动锥齿轮的两侧，均和所述第一传动锥齿轮啮合，且第三从动锥齿轮和第五从动锥齿轮的转轴均垂直于所述第一传动锥齿轮的转轴；所述第四从动锥齿轮、第六从动锥齿轮分别设置在所述第一传动锥齿轮的两侧，均和所述第二传动锥齿轮啮合，且第四从动锥齿轮和第六从动锥齿轮的转轴均垂直于所述第二传动锥齿轮的转轴；

所述前转向模块包含第一至第二轮毂电机、第一至第二前直齿轮、第一至第二前啮合齿圈、第一至第三前转向齿轮、第一至第二转向齿条、前左传导单元和前右传导单元；

所述第一至第二轮毂电机设置在汽车左前车轮、右前车轮处，转子分别和汽车左前车轮、右前车轮的轮辋固连，分别用于驱动汽车左前车轮、右前车轮转动；

所述第一转向齿条、第二转向齿条分别设置在汽车左前车轮、右前车轮内侧的车架上且均和所述转向轴垂直；

所述第一前直齿轮和所述第二前直齿轮啮合，且第一前直齿轮的转轴通过第一前啮合齿圈和所述第一前转向齿轮相连；所述第二前直齿轮转轴的一端通过所述第二前啮合齿圈和所述第二前转向齿轮的转轴相连，另一端和所述第三从动锥齿轮的转轴同轴相连；所述第一前转向齿轮、第二前转向齿轮均和所述第一转向齿条啮合，且第一前转向齿轮、第二前转向齿轮之间不啮合；所述第三前转向齿轮的转轴与所述第四从动锥齿轮的转轴同轴固连，且第三前转向齿轮和所述第一转向齿条啮合；

所述第一转向齿条、第二转向齿条的输出端分别通过前左传导单元、前右传导单元和第一轮毂电机、第二轮毂电机相连；所述前左传导单元、前右传导单元分别用于将方向盘的转向力矩传递至汽车的左前车轮、右前车轮；

所述后转向模块包含第三至第四轮毂电机、第一至第四后直齿轮、第一至第四后啮合齿圈、第一至第四后转向齿轮、第三至第四转向齿条、后左传导单元和后右传导单元；

所述第三轮毂电机、第四轮毂电机设置在汽车左后车轮、右后车轮处，转子分别和汽车左后车轮、右后车轮的轮辋固连，分别用于驱动汽车左后车轮、右后车轮转动；

所述第一后直齿轮和所述第二后直齿轮啮合，且第一后直齿轮的转轴通过第一后啮合齿圈和所述第一后转向齿轮的转轴相连；所述第二后直齿轮转轴的一端通过所述第二后啮合齿圈和所述第二后转向齿轮的转轴相连，另一端和所述第五从动锥齿轮的转轴同轴相连；所述第一后转向齿轮、第二后转向齿轮均和所述第三转向齿条啮合，且第一后转向齿轮、第二后转向齿轮之间不啮合；

所述第三后直齿轮和所述第四后直齿轮啮合，且第三后直齿轮的转轴的一端通过第三后啮合齿圈和所述第三后转向齿轮的转轴相连，另一端和所述第六从动锥齿轮的转轴同轴相连；所述第四后直齿轮转轴通过所述第四后啮合齿圈和所述第四后转向齿轮的转轴相连；所述第三后转向齿轮、第四后转向齿轮均和所述第四转向齿条啮合，且第三后转向齿轮、第四后转向齿轮之间不啮合；

所述第三转向齿条、第四转向齿条分别设置在汽车左后车轮、右后车轮内侧的车架上且均和所述转向轴垂直；第三转向齿条、第四转向齿条的输出端分别通过后左传导单元、后右传导单元和汽车左后车轮、右后车轮相连；

所述车速传感器用于获得汽车的车速，并将其传递给所述控制模块；

所述行驶模式切换模块用于将用户选择的行驶模式发送给所述控制模块，所述行驶模式包含四种模式：两前轮转向模式、四轮转向模式、定点零半径转向模式、横向行驶模式；

所述控制模块分别和车速传感器、行驶模式切换模块、第一至第四轮毂电机、第一至第二前啮合齿圈、第一至第四后啮合齿圈电气相连，用于根据车速传感器、行驶模式切换模块的数据控制第一至第四轮毂电机、第一至第二前啮合齿圈、第一至第四后啮合齿圈工作。

2.根据权利要求1所述的轮毂电机分布式电驱动汽车多模式转向机构，其特征在于，所述前左传导单元、前右传导单元、后左传导单元、后右传导单元均包含转向横拉杆、转向节、控制臂，其中，控制臂一端通过球销和车架相连、另一端和转向节连接；转向横拉杆的一端和转向节连接；

前左传导单元、前右传导单元、后左传导单元、后右传导单元的转向节分别和第一至第四轮毂电机定子的中心固连；前左传导单元、前右传导单元、后左传导单元、后右传导单元的转向横拉杆的另一端分别和第一转向齿条、第二转向齿条、第三转向齿条、第四转向齿条的输出端相连。

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