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技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，具体来说涉及一种原地转向及横向行驶的轮毂电机电动汽车转向装置。

背景技术

能源短缺、环境污染、气候变暖是全球汽车和能源产业面临的共同挑战，节能与新能源汽车已成为各个国家汽车工业未来的发展方向，而电动汽车作为未来发展的主要方向之一，受到各个国家的高度重视，其中以轮毂电机直接驱动的电动汽车是电动汽车技术中最具发展潜力的。

目前，传统汽车由于转向横杆的存在，转向轮只能实现-35°到35°的转向，存在侧方停车操作困难，泊车所需的空间大以及调头半径大等问题，不利于城市交通。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种原地转向及横向行驶的轮毂电机电动汽车转向装置。

本实用新型一种原地转向及横向行驶的轮毂电机电动汽车转向装置，包括车架1、方向盘2、车轮3、轮毂电机4和可切换动力传递的转向机构；轮毂电机4的转子与车轮3的轮辋固定连接，轮毂电机4的定子与转向节5固定连接，转向节5通过悬架系统6与车架1连接；车轮3通过与转向节5相连的转向机构完成转向运动。

所述转向机构，包括前轮转向机构和后轮转向机构；

所述前轮转向机构，包括转向轴7、助力电机8和转向小齿轮9；转向轴7安装在方向盘2中心孔上，扭矩传感器安装在转向轴7顶端，助力电机8安装在转向轴7中部，转向小齿轮9安装在转向轴7的末端；转向小齿轮9左右两边各设置一个齿轮组，两齿轮组与车架1导槽内的转向齿条10相啮合，转向横拉杆11内端均通过球头销与转向齿条10外端相连，转向横拉杆11外端均通过球头销与转向节5的转向节臂相连；

所述转向小齿轮9右边的齿轮组，包括第一齿轮轴12A、第二齿轮轴12B、第三齿轮轴12C，三根齿轮轴通过滚针轴承平行安装在车架1上，第一传动齿轮13A固定安装在第一齿轮轴12A上，第二传动齿轮13B、第三传动齿轮13C空套在第一齿轮轴12A上，第二传动齿轮13B、第三传动齿轮13C之间安装有接合齿圈14，接合齿圈14与第一齿轮轴12A用花键连接；第二齿轮轴12B上设置有第五传动齿轮13E；第三齿轮轴12C上设置有第四传动齿轮13D和第六传动齿轮13F；所述转向小齿轮9与第六传动齿轮13F相啮合，继而第六传动齿轮13F与第五传动齿轮13E相啮合，继而第五传动齿轮13E与第三传动齿轮13C相啮合；

所述转向小齿轮9左边的齿轮组，包括第四齿轮轴12D，第四齿轮轴12D通过滚针轴承安装在车架1上，第七传动齿轮13G、第八传动齿轮13H固定安装在第四齿轮轴12D上，第七传动齿轮13G与转向小齿轮9相啮合。

所述后轮转向机构，包括安装在车架1上的带减速器的转向电机15，转向电机15输出轴上安装有驱动齿轮16，驱动齿轮16与车架导槽内的转向齿条10相啮合，转向齿条10的外端通过球头销与转向横拉杆11内端连接，转向横拉杆11的外端通过球头销与转向节5的转向节臂连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：采用本实用新型的电动汽车不仅能实现与传统汽车一样的行驶和转弯运动，而且能根据需要实现原地转向和横向行驶的特殊运动，提高了车辆的转向灵活性，使泊车和调头等操作更加简单。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为前轮转向机构的结构示意图；

图3为本实用新型实现原地转向的原理示意图；

图4为本实用新型实现横向行驶的原理示意图。

图中，1为车架，2为方向盘，3为车轮，4为轮毂电机，5为转向节，6为悬架系统，7为转向轴，8为助力电机，9为转向小齿轮，10为转向齿条，11为转向横拉杆，12A、12B、12C、12D为第一、第二、第三、第四齿轮轴，13A、13B、13C、13D、13E、13F、13G、13H为第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八传动齿轮，14为接合齿圈，15为转向电机，16为驱动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步说明。如图1-图4所示，一种原地转向及横向行驶的轮毂电机电动汽车转向装置，包括车架1、方向盘2、车轮3，轮毂电机4的转子与车轮3的轮辋固定连接，轮毂电机4的定子与转向节5固定连接，转向节5通过悬架系统6与车架1连接；车轮3通过与转向节5相连的转向机构完成转向运动。

前轮转向机构的组成为：转向轴7安装在方向盘2中心孔上，扭矩传感器安装在转向轴7顶端，助力电机8安装在转向轴7中部，转向小齿轮9安装在转向轴7的末端，转向小齿轮9左右两边分别啮合两组齿轮，所述齿轮组与车架1导槽内的转向齿条10啮合，转向横拉杆11内端均通过球头销与转向齿条10外端相连，转向横拉杆11外端均通过球头销与转向节5的转向节臂相连；所述右边的齿轮组包括第一齿轮轴12A、第二齿轮轴12B、第三齿轮轴12C，三根齿轮轴通过滚针轴承平行安装在车架1上，第一传动齿轮13A固定安装在第一齿轮轴12A上，第二传动齿轮13B、第三传动齿轮13C空套在第一齿轮轴12A上，第二传动齿轮13B、第三传动齿轮13C之间安装有接合齿圈14，接合齿圈14与第一齿轮轴12A用花键连接；所述左边的齿轮组包括一根第四齿轮轴12D，第四齿轮轴12D通过滚针轴承安装在车架1上，第七传动齿轮13G、第八传动齿轮13H固定安装在第四齿轮轴12D上。

后轮转向机构的组成为：安装在车架1上的带减速器的转向电机15，转向电机15输出轴上安装有驱动齿轮16，驱动齿轮16与车架导槽内的转向齿条10啮合，转向齿条10的外端通过球头销与转向横拉杆11内端连接，转向横拉杆11的外端通过球头销与转向节5的转向节臂连接。

本实用新型的转向模式包括常规转向模式、原地转向模式、横向行驶模式。

在常规转向模式下，控制接合齿圈14向后移动，使接合齿圈14与第三传动齿轮13C接合；此时，转向小齿轮9的动力通过第六传动齿轮13F、第五传动齿轮13E使第三传动齿轮13C的旋转方向与转向小齿轮9的旋转方向相反，第三传动齿轮13C的动力通过接合齿圈14、第一齿轮轴12A使第一传动齿轮13A旋转，进而驱动转向齿条10做直线运动；驾驶员转动方向盘2带动转向小齿轮9旋转，转向小齿轮9带动左右啮合的两组齿轮旋转；所述左右齿轮组带动啮合的左右两根转向齿条10做同方向的直线运动，转向齿条10带动左右转向横拉杆11运动，从而完成两前轮的转向控制；同时中央控制系统接收并分析转矩传感器的信号，控制助力电机8推动转向轴7转动，实现转向助力功能；此时后轮两个独立转向电机15处于锁定状态。

原地转向模式下，控制接合齿圈14向前移动，使接合齿圈14与第二传动齿轮13B接合；此时，转向小齿轮9的动力通过第六传动齿轮13F、第四传动齿轮13D使第二传动齿轮13B的旋转方向与转向小齿轮9的旋转方向相同，第二传动齿轮13B的动力通过接合齿圈14、第一齿轮轴12A使第一传动齿轮13A旋转，进而驱动转向齿条10做直线运动；驾驶员转动方向盘2带动转向小齿轮9旋转，转向小齿轮9带动左右啮合的两组齿轮旋转，所述左右齿轮组带动啮合的左右两根转向齿条10做反方向的直线运动，转向齿条10带动左右转向横拉杆11运动，使各个车轮完成转向角为α＝arctanL/d的转向（其中L表示车辆轴距，d表示车辆轮距）；中央控制系统根据驾驶员要完成左旋或右旋控制命令，控制各个轮毂电机按相应的方向旋转使车辆实现原地转向；当车辆进行右旋原地转向时，各个车轮的旋转方向如图3所示，反之则可以进行左旋原地转向。

横向行驶模式下，控制接合齿圈14向前移动，使接合齿圈14与第二齿轮13B接合；驾驶员转动方向盘2带动转向小齿轮9旋转，转向小齿轮9带动左右啮合的两组齿轮旋转，所述左右齿轮组带动啮合的左右两根转向齿条10做反方向的直线运动，转向齿条10带动左右转向横拉杆11运动，使各个车轮完成转向角为90°的转向；中央控制系统根据驾驶员要完成左移或右移的命令，控制各个轮毂电机按相应的方向旋转使车辆实现向左或向右横向行驶；当车辆进行向右横向行驶时，各个车轮的旋转方向如图4所示，反之则可以进行向左横向行驶。